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TWI582350B - 透鏡及使用該透鏡之光源模組 - Google Patents

透鏡及使用該透鏡之光源模組 Download PDF

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TWI582350B
TWI582350B TW102139202A TW102139202A TWI582350B TW I582350 B TWI582350 B TW I582350B TW 102139202 A TW102139202 A TW 102139202A TW 102139202 A TW102139202 A TW 102139202A TW I582350 B TWI582350 B TW I582350B
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戴豐源
胡朝景
王何立穎
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鴻海精密工業股份有限公司
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Description

透鏡及使用該透鏡之光源模組
本發明涉及光學領域，特別涉及一種透鏡及使用該透鏡之光源模組。
目前，在背光照明當中，為均勻光線，通常會搭配擴散透鏡使用，使光源發出之光線能以較大角度出射，從而達到大面積照明之效果。
然而，在實際使用中，光源發出之光線經過透鏡之擴散之後，由於光線在光源之光軸附近比較集中，有時並不能完全消除中央亮點之現象，不利於背光照明。
一種透鏡，包括入光面、與該入光面相對設置之出光面及連接該入光面與出光面之連接面，該連接面為圍繞該入光面設置之環狀平面，該出光面與連接面之外周緣相對接，該出光面包括位於該入光面上方之頂壁面及自該連接面之外周緣向上延伸形成之、並與該頂壁面之外周緣相對接之側壁面，該入光面由該透鏡之底面中部向該透鏡內部凹陷而形成，該入光面包括多個不連續之分弧面，相鄰之二分弧面之間為非平滑連接，在相鄰之二分弧面之間相交形成一界線。
一種光源模組，包括一光源及正對該光源設置之透鏡，該透鏡包括與光源正對設置之入光面、與該入光面相對設置之出光面及連接該入光面與出光面之連接面，該連接面為圍繞該入光面設置之環狀平面，該出光面與連接面之外周緣相對接，該出光面包括位於該入光面上方之頂壁面及自該連接面之 外周緣向上延伸形成之、並與該頂壁面之外周緣相對接之側壁面，該入光面由該透鏡之底面中部向該透鏡內部凹陷而形成，該入光面包括多個不連續之分弧面，相鄰之二分弧面之間為非平滑連接，在相鄰之二分弧面之間相交形成一界線。
與習知技術相比，本發明之光源模組實現降低正向光強、增強側向光強並能夠獲得特定光型之光學效果。
100‧‧‧光源模組
10‧‧‧光源
12‧‧‧基座
14‧‧‧發光二極體晶片
20‧‧‧透鏡
21‧‧‧入光面
210‧‧‧分弧面
212‧‧‧界線
214‧‧‧交點
22‧‧‧出光面
221‧‧‧頂壁面
2210‧‧‧第一曲面
2212‧‧‧第二曲面
222‧‧‧側壁面
23‧‧‧連接面
24‧‧‧容置空間
O‧‧‧光軸
X‧‧‧中心軸
圖1為本發明一實施例之光源模組之透鏡之立體示意圖。
圖2為圖1中所示之透鏡之倒置示意圖。
圖3為圖1中所示之透鏡仰視圖。
圖4為圖1中所示之透鏡沿III-III線之剖視示意圖，其中加設一光源置於透鏡內。
圖5為本發明之光源模組之光型示意圖。
請參閱圖1至圖4，本發明一實施例提供之光源模組100包括一光源10及正對該光源10設置之一透鏡20。該透鏡20包括與光源10正對設置之一入光面21、與該入光面21相對設置之一出光面22及連接該入光面21與出光面22之一連接面23。該光源10具有一光軸O。該光源10發出之光線相對於該光軸O大致分佈於180度內之空間角內，其中大部分光線相對於該光軸O集中分佈於120度內之空間角內。
在本實施例中，該光源10為發光二極體，包括基座12及固定於基座12上之發光二極體晶片14。該基座12由環氧樹脂、矽膠或陶瓷等絕緣材料製成。該發光二極體晶片14由氮化鎵、氮化銦鎵、氮化鋁銦鎵等半導體材料製成，其可受電流激發產生可見光。
上述透鏡20由聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯等透明材料一體製成，也可以分層製成。該透鏡20內可以進一步均勻摻雜有螢光粉，螢光粉可由釔鋁石榴石、矽酸鹽等螢光材料製成。
該透鏡20位於該光源10之正上方並與該光源10間隔設置。該入光面21由該透鏡20之底面中部向該透鏡20內部凹陷而形成。該連接面23為該透鏡20之底面中圍繞該入光面21設置之環狀平面。該出光面22包括位於該入光面21上方之頂壁面221及自該連接面23之外周緣向上延伸形成之、並與該頂壁面221之外周緣相對接之一側壁面222。在本實施例中，該側壁面222為柱面，可以理解地，該側壁面222也可以為錐面或旋轉曲面。在使用中，該透鏡20之連接面23與用以承載該透鏡20之安裝平面(圖未示)相貼合。
該透鏡20之底面中部向上凹陷而形成一容置空間24，該容置空間24由該入光面21圍設而成。該容置空間24大致呈錐形，用於收容該光源10。 容置空間24在透鏡20之底面上之開口呈方形。容置空間24之周向尺寸自下至上逐漸減小。本實施例中，入光面21由不連續之四分弧面210連接而成。每一分弧面210大致呈三角形，其向內並向上彎曲。每一分弧面210之寬度自下至上逐漸減小。每一分弧面210本身為平滑之弧面。相鄰之二分弧面210之間為非平滑連接，因而在相鄰之二分弧面210之間相交形成一界線212。界線212為弧線，其自透鏡20之底面向上並向內彎曲延伸。四界線212兩兩相對設置，且共同相交於同一交點214。光軸O穿過四界線212之交點214。每二相對之界線212共面，且於交點214處平滑連接。每一分弧面210之曲率從其二界線212朝向中部逐漸增大。光源10發出之光線經由入光面21進入透鏡20內。由於透鏡20之四分弧面210不連續設置，因而該光源10發出之光線在進入透鏡20時將被四分弧面210所擴散並分隔而形成四股基本獨立之光束。
該出光面22之側壁面222之底部周緣與連接面23之外周緣相對接。 該出光面22之頂壁面221包括一第一曲面2210及圍繞該第一曲面2210設置並與該第一曲面2210平滑連接之一第二曲面2212。該第一曲面2210由該透鏡20之頂面中部向該透鏡20內部凹陷而形成。在本實施例中，該出光面22之頂壁面221之第一曲面2210為一自由曲面，可以理解地，該第一曲面2210也可以是橢球面、球面或者抛物面。該出光面22之頂壁面221之第二曲面2212朝向遠離入光面21之方向彎曲。在本實施例中，該第二曲面2212為一自由曲面，可以理解地，該第二曲面2212也可以是橢球面、球面或者抛物面。
在本實施例中，該透鏡20為中心軸對稱結構，其具有一中心軸X。 該透鏡20之入光面21關於該透鏡20之中心軸X呈中心軸對稱。該透鏡20之出光面22關於該透鏡20之中心軸X呈中心軸對稱。該出光面22之第一曲面2210關於該透鏡20之中心軸X呈中心軸對稱。該出光面22之第二曲面2212關於該透鏡20之中心軸X呈中心軸對稱。該透鏡20之連接面23垂直於該透鏡20之中心軸X。該透鏡20之連接面23垂直於側壁面222。該光源10之光軸O與該透鏡20之中心軸X相重合設置。
請同時參閱圖1至圖5，使用中，當該光源10發出之光線經透鏡20之入光面21進入透鏡20後，由於透鏡20之四分弧面210不連續設置，因而該光源10發出之光線在進入透鏡20時將被四分弧面210所擴散並分隔而形成四股基本獨立之光束，最後所有光線再經過透鏡20之第一曲面2210、第二曲面2212及側壁面222折射後由出光面22出射，使得本發明之光源模組100能夠獲得一大致呈蝶形之光型。
與習知技術相比，本發明之光源模組100實現降低正向光強、增強側向光強並能夠獲得特定光型之光學效果。
100‧‧‧光源模組
10‧‧‧光源
12‧‧‧基座
14‧‧‧發光二極體晶片
20‧‧‧透鏡
210‧‧‧分弧面
214‧‧‧交點
22‧‧‧出光面
221‧‧‧頂壁面
2210‧‧‧第一曲面
2212‧‧‧第二曲面
222‧‧‧側壁面
23‧‧‧連接面
O‧‧‧光軸
X‧‧‧中心軸

Claims (10)

  1. 一種透鏡，包括入光面、與該入光面相對設置之出光面及連接入光面與出光面之連接面，連接面為圍繞該入光面設置之環狀平面，出光面與連接面之外周緣相對接，出光面包括位於該入光面上方之頂壁面及自連接面之外周緣向上延伸形成之、並與頂壁面之外周緣相對接之側壁面，其改良在於：入光面由透鏡之底面中部向透鏡內部凹陷而形成，入光面包括多個不連續之分弧面，相鄰之二分弧面之間為非平滑連接，在相鄰之二分弧面之間相交形成一界線。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡，其中每一分弧面為寬度自下至上逐漸減小之凹面。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡，其中界線共同相交於同一交點。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡，其中頂壁面包括位於入光面正上方之第一曲面及圍繞第一曲面設置並與第一曲面平滑連接之第二曲面。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之透鏡，其中第一曲面朝向靠近入光面之方向彎曲，該第一曲面為自由曲面、橢球面、球面、抛物面中之任一種。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之透鏡，其中第二曲面朝向遠離入光面之方向彎曲，該第二曲面為自由曲面、橢球面、球面、抛物面中之任一種。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡，其中入光面之分弧面之數量為四個，四分弧面兩兩相對設置。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡，其中透鏡為中心軸對稱結構，其具有一中心軸。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之透鏡，其中入光面關於透鏡之中心軸呈中心軸對稱，透鏡之出光面關於透鏡之中心軸呈中心軸對稱，透鏡之連接面垂直於該透鏡之中心軸。
  10. 一種光源模組，包括一光源及正對該光源設置之透鏡，該透鏡為如申請專利範圍第1至9項中任一项所述之透鏡。
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