TWI582347B - 透鏡 - Google Patents

Description

透鏡

本發明涉及一種透鏡，特別是指一種照明用透鏡。

發光二極體作為新興的光源，已被廣泛地應用於各種用途當中，特別是作為顯示器的背光模組。習知的背光模組通常是由多個呈陣列式排布的發光二極體組成，各發光二極體發出的光線相互混合而照亮顯示面板。然而，由於每個發光二極體的照射範圍較小，為了對面積較大的顯示面板進行照明，背光模組通常會使用大量的發光二極體，從而造成整體成本較高。因此，為了減少發光二極體的使用數量，通常會將發光二極體搭配透鏡使用。透鏡可將發光二極體發出的光線進行擴散，從而獲得較大範圍的照明效果。然而，習知的透鏡的光擴散能力仍有不足，造成最終的出光效果不夠理想。

因此，有必要提供一種光擴散效果較佳的透鏡。

一種透鏡，包括透光本體及反射體，透光本體包括用於接收光線的入光面及與入光面相對設置的出光面，反射體的直徑沿著光線的傳播路徑先增大再減小，光線經由反射體反射之後進入入光面，再從出光面射出。

由於在光線的傳播路徑上設有直徑先增大再減小的反射體，因而光線在入射到反射體之後，將被反射體朝側向反射，然後再進入透光本體的入光面，並通過透鏡的折射進一步從出光面射出。因此，透鏡可有效地對光線進行擴散，從而獲得理想的光輸出。

10‧‧‧透鏡

20‧‧‧透光本體

200‧‧‧空腔

202‧‧‧穿孔

22‧‧‧底面

24‧‧‧入光面

26‧‧‧頂面

262‧‧‧凹面

264‧‧‧凸面

28‧‧‧側面

30‧‧‧反射體

32‧‧‧下端

34‧‧‧上端

36‧‧‧吊繩

38‧‧‧擋塊

40‧‧‧光源

50‧‧‧出光曲線

O‧‧‧中軸

圖1為本發明一實施例的透鏡的立體圖。

圖2為圖1的透鏡的倒置圖。

圖3為圖1的透鏡沿III-III剖線的剖面圖，其中一光源置於透鏡內。

圖4為圖1的透鏡的出光曲線。

請參閱圖1-3，示出了本發明一實施例的透鏡10，其包括一透光本體20及一可拆卸地安裝於透光本體20上的反射體30。

透光本體20由透明的材質一體成型，如環氧樹脂、矽膠、玻璃等。透光本體20整體大致呈圓形，其包括一底面22、一形成於底面22內的入光面24、一與底面22相對設置的頂面26及一連接頂面26及底面22的側面28。

透光本體20的底面22呈圓形，其中部向上凹陷而形成一空腔200。空腔200用於收容諸如發光二極體之類的光源40。空腔200的內壁面為透光本體20的入光面24。本實施例中，入光面24為一橢球面，其短軸位於底面22內，長軸垂直於底面22。光源40發出的光線穿過入光面24進入透光本體20內。

透光本體20的頂面26為一自由曲面，其由一凹面262及一環繞凹面262的凸面264組成。凹面262正對於入光面24，且其最低點與入光面24最高點對齊。凸面264與凹面262光滑連接。凸面264的底部低於入光面24的最高點。頂面26作為透光本體20的出光面，自入光面24進入透光本體20的光線中的絕大部分都經由頂面26射出透光本體20外。並且，光線經過頂面26的時候被頂面26的凹面262及凸面264所折射而向外周擴散，從而以較大的出光角射出透光本體20外。

側面28垂直於底面22並與頂面26連接。本實施例中，側面28為一圓環面，其與頂面26的凸面264底部連接。側面28與凸面264的連接處形成一山脊狀的結構，換句話說，側面28與凸面264為不光滑連接。自入光面24進入透光本體20的光線中的極少部分可經由側面28射出透光本體20外。當然，通過控制光線的入射條件或者入光面24的形狀，可使自入光面24進入透光本體20的光線基本上全部從頂面26射出，從而獲得理想的出光效果。

透光本體20還開設有一穿孔202。穿孔202從頂面26的凹面262最低點貫穿透光本體20而延伸至入光面24的最高點。穿孔202的延伸方向垂直於底面22並平行於透光本體20的中軸O。本實施例中，透光本體20的中軸O穿過穿孔202。

反射體30大致呈一橢球形，其直徑從下至上先逐漸增大再逐漸減小，其中反射體30的直徑從下至上逐漸增大的部分的長度大於逐漸減小的部分的長度。優選地，反射體30的下端32的曲率要大於上端34的曲率，從而形成較尖的下端32及較鈍的上端34。反射體30的外表面形成橢球面，用於朝向側面28反射從光源40發出的光線。反射體30的中軸與透光本體20的中軸O重合。反射體30可由金屬等材料一體形成，以提供較高的反射效率。

反射體30通過一吊繩36懸設於透光本體20的空腔200內。吊繩36的下端與反射體30的上端34固定，上端穿過透光本體20的穿孔202而位於透光本體20的凹面262內。為了防止吊繩36從穿孔202內脫落，吊繩36的上端還進一步固定有一擋塊38。擋塊38的外徑大於穿孔202的直徑，以防止掉入穿孔202內。擋塊38抵接透光本體20的凹面262而對吊繩36起到拉伸作用，從而使反射體30吊設於空腔200內。優選地，本實施例中的吊繩36可採用剛性的材料製造，如鋼絲、鐵絲等，以減弱或防止反射體30在吊繩36底部產生晃動。

反射體30在吊設於空腔200內之後遮擋住部分入光面24，使自光源40以小角度射出的光線將不會直接經過入光面24，而是先被反射體30朝向外周方向所反射，然後再從入光面24進入透光本體20內。因此，通過反射體30的反射，可進一步將光線向外周擴散，從而獲得如圖4所示的出光曲線50。

由於反射體30是通過吊繩36安裝於透光本體20內的，其可方便地從透光本體20內取出而更換成不同反光效果的反射體30(比如錐形或球形的反射體)。具體而言，可先將吊繩36的上端從擋塊38上拆下，然後鬆開吊繩36，使其從穿孔202內滑出，再將反射體30連同吊繩36從空腔200內取出。之後，將更換的反射體30置於透光本體20的空腔200內，使其吊繩36穿過穿孔202，最後在吊繩36的上端固定擋塊38即可。通過更換不同的反射體30，透鏡10可以獲得不同的調光效果，從而無需再額外設計並製造透鏡10，使生產成本得到降低。

此外，可以理解地，為了獲得不同的反光效果，也可以僅調節吊繩36的長度，使反射體30位於空腔200內不同的高度位置處，此種情況下反射體30相對於光源40的距離產生變化，從而反射的光線的範圍也發生變化。由此，透鏡10的調光效果也得以改變。

本發明之技術內容及技術特點已揭示如上，然而熟悉本項技術之人士仍可能基於本發明之教示及揭示而作種種不背離本發明精神之替換及修飾。因此，本發明之保護範圍應不限於實施例所揭示者，而應包括各種不背離本發明之替換及修飾，並為以下之申請專利範圍所涵蓋。

200‧‧‧空腔

202‧‧‧穿孔

22‧‧‧底面

24‧‧‧入光面

26‧‧‧頂面

262‧‧‧凹面

264‧‧‧凸面

28‧‧‧側面

30‧‧‧反射體

32‧‧‧下端

34‧‧‧上端

36‧‧‧吊繩

38‧‧‧擋塊

40‧‧‧光源

Claims (9)

1. 一種透鏡，包括透光本體，透光本體包括用於接收光線的入光面及與入光面相對設置的出光面，其改良在於：還包括反射體，反射體的直徑沿著光線的傳播路徑先增大再減小，光線經由反射體的反射從入光面進入透光本體內，再通過透鏡的折射從出光面射出，其中反射體靠近入光面的端部的曲率小於遠離入光面的端部的曲率。
2. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡，其中反射體為橢球體。
3. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡，其中入光面圍設形成空腔，反射體懸設於空腔內。
4. 如申請專利範圍第3項所述之透鏡，其中反射體通過吊繩吊設於空腔內。
5. 如申請專利範圍第4項所述之透鏡，其中透光本體開設貫穿入光面及出光面的穿孔，吊繩穿設於穿孔內。
6. 如申請專利範圍第5項所述之透鏡，其中還包括置於出光面上的擋塊，吊繩的末端固定於擋塊上。
7. 如申請專利範圍第6項所述之透鏡，其中透光本體的出光面包括凹面及環繞凹面的凸面，擋塊抵接於凹面上。
8. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡，其中透光本體還包括底面，入光面形成於底面的中部區域。
9. 如申請專利範圍第8項所述之透鏡，其中透光本體還包括連接出光面及底面的側面，側面垂直於底面。