CN101865417B - 发光组件 - Google Patents
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Abstract
一种发光组件，其包括一具有第一光轴的发光二极管，该发光组件还包括一与发光二极管对应的透镜，该透镜具有一第二光轴，该第二光轴与第一光轴在第一方向上偏离，在第二方向上彼此重合。本发明的透镜可取代传统技术中的反光板及支架，使发光二极管的光线倾斜出射。由于透镜的体积较小而易于操作，使用该种透镜的灯具将较容易组装。
Description
技术领域
本发明涉及一种发光组件，特别是指一种用于照明的发光组件。
背景技术
作为一种新兴的光源，发光二极管凭借其发光效率高、体积小、重量轻、环保等优点，已被广泛地应用到当前的各个领域当中，大有取代传统光源的趋势。
传统的发光二极管路灯包括一灯壳、若干安装于灯壳内的多个发光二极管及一固定于灯壳上并盖住这些发光二极管的灯罩。由于路灯一般被安装于道路的一侧，发光二极管所发出的光线必须经过相应的调整才能照射至道路的中部区域，以为在道路上行驶的车辆提供充分的照度。因此，这些发光二极管通常被以固定的倾角安装于壳体内。相应地，壳体内也必须安装若干支架来支撑这些倾斜的发光二极管。必要时，还会采用若干反光板来对发光二极管的光线作进一步的调节。然而，由于这些支架的尺寸一般较大而难以操作，将其安装于壳体内时势必要耗费大量的人力，给灯具的组装带来了不便。此外，在壳体内加设反光板亦会增加灯具的组装难度。
发明内容
有鉴于此，实有必要提供一种安装简便的发光组件。
一种发光组件，其包括一具有第一光轴的发光二极管，该发光组件还包括一与发光二极管对应的透镜，该透镜具有一第二光轴，该第二光轴与第一光轴在第一方向上相互偏离，在第二方向上彼此重合，该第一光轴平行于第二光轴，该透镜的底部与发光二极管对应的位置处形成一上凹的曲面，其具有一平行第一光轴的第三光轴。
与现有技术相比，本发明的发光组件由于其透镜的第二光轴与发光二极管的第一光轴在第一方向上彼此偏离，发光二极管所发出的光线可被透镜折射至偏离第一光轴的朝向，进而照射至预定的位置。因此，该透镜本身即可对发光二极管的光线进行偏折，而不需如现有技术般通过支架来调整发光二极管的角度，甚至于在灯具的壳体内加设反光板。相比于支架及反光板，该透镜的体积较小而易于操作，因此将透镜固定于发光二极管上将十分简便，无需耗费太多的人力。
下面参照附图，结合具体实施例对本发明作进一步的描述。
附图说明
图1是本发明的发光组件的立体组装图。
图2是图1的倒置图，此时发光组件的发光二极管被移去以方便观察。
图3图1沿y轴方向的截面图。
图4图1沿x轴方向的截面图。
具体实施方式
如图1及3所示，本发明的发光组件包括一发光二极管10及一罩设发光二极管10的透镜20。该发光二极管10包括一开设一凹槽（图未标）的矩形基座12、一固定于凹槽内的发光二极管芯片14及一填充凹槽的透明封罩16。该凹槽的内壁面可将发光二极管芯片14所发出的光线朝上反射，以提升发光二极管10的出光效率。该发光二极管10具有一光轴I，自封罩16出射的光线在该光轴I附近具有最大的强度（如光线a）。
请一并参阅图4，该透镜20由光学性能优越的透明材料一体成型，如PMMA或PC塑料。为方便后续描述，此处引入一平面直角坐标系，其中x轴对应于透镜20的长度方向，y轴对应于透镜20的宽度方向，且由x及y轴所共同定义出的平面垂直于发光二极管10的光轴I。该透镜20具有一与发光二极管10的光轴I平行的光轴II，其中该光轴II与光轴I沿x方向隔开一段距离，沿y方向则彼此重合（如图4）。该透镜20的顶面的中部区域为一沿x轴呈连续分布的自由曲面220，其宽度在透镜20的前后两端最大并朝向中间递减。该透镜10顶面的左右两侧区域均为椭球面222，二者相比于自由曲面220更向下倾斜。经由此种自由曲面220与椭球面222的搭配设计，穿过透镜20顶面的光线在x轴方向可被以偏离光轴II较大的角度出射，在y轴方向则被以偏离光轴II相对较小的角度出射（如光线b）。该透镜20的外侧周面24垂直于xy轴定义出的平面，其具有二相对的平面240及二连接该二平面240的外凸的弧面242，以方便后续装配。
请一并参阅图2，该透镜20在靠近其底面左侧的区域开设一矩形凹槽260，并在该矩形凹槽260的中部进一步开设一矩形的收容槽262。该收容槽262的面积与发光二极管10基座12的面积大致相等，以恰好收容发光二极管10。该矩形凹槽260为一焊盘避空槽，其用于避开发光二极管10在焊接于电路板（图未示）上时的焊盘，以防止与焊锡产生干涉。一椭圆形的开口（图未标）开设于该透镜20的底面，其大部分区域沿xy轴定义出的平面与收容槽262相交，仅有二对应于长轴的端部延伸超出收容槽262外。该开口在透镜20内形成一沿y轴方向延伸且上凹的曲面264。该曲面264具有一与透镜20光轴II平行的光轴III，其在y轴方向与光轴II隔开距离并相比于光轴I更偏向左侧，以将发光二极管10发出的光线向右折射进透镜20内。该曲面264的中部区域进一步向上凹陷出一球面266，其具有一与曲面264的光轴III相同的光轴。该球面266用于将发光二极管10光轴I附近的光线沿其光轴方向折射至透镜20内，使从透镜20顶面出射的光线在发光二极管10的光轴I附近仍具有一较大的强度。在沿y轴方向上，光轴III相比于光轴II更靠近光轴I。在沿x轴方向上，光轴I、II及III相互重合，以使输出光关于y轴对称。
经过测试，通过在y轴方向上的非对称式设计，发光二极管10的光线在y轴方向可被透镜20所引导而朝向右侧偏离一角度，从而使输出光具有一良好的光分布，其中出光强度从光轴I处随出射角的增大向右侧先递增再递减，而向左侧则保持递减。当出射光线与光轴I的夹角达到第一角度时，右侧的光强在位置A处（如图3）达到最大值，左侧的光强在位置B处相比于光轴I处有所减弱；当出射光线与光轴I的夹角达到第二角度时，右侧的光强在位置C处有所衰减，左侧的光强在位置D处则继续减少至非常微弱；当出射光线与光轴I的夹角达到第三角度时，左右两侧均无光线输出，此时EF两位置处的光强均为0。由此，透镜20的输出光大部分均集中在透镜20的右侧部分，从而无需借助其它元件（如支架或反光板）就可将发光二极管10的光线偏折一定的角度而照射至所需照射的区域，如道路横向的中部区域。相比于传统的支架或反光板，本发明的透镜20不仅体积小，并且重量轻，十分容易操作，因此采用本发明的发光组件的灯具的组装将十分简便，无需耗费太多的人力。另外，本发明的发光组件的透镜20具有比支架或发光板更低的成本，因此使用这些发光组件的灯具的成本较低，有利于业界的推广使用。
此外，光轴I、II及III在x轴方向上被设计成彼此重合，透镜20沿x轴方向的输出光具有一前后对称的形态，从而对道路的纵向（即车辆行驶方向）提供一理想的照明效果，其中光强从光轴I处随着出射角的增大向左右两侧先递增再骤减。当出射光线与光轴I的夹角形成一第四角度时，左右光强两侧的光强在GH二位置处均达到最大值；当出射光线与光轴I的夹角增至90度时，左右两侧在水平方向均无光线输出。由于第四角度至90度区间内光强的衰减幅度远大于0度至第四角度区间内光强的增幅，透镜20沿x轴方向所形成的光斑在第四角度的位置处形成一明显的分界线，从而将大部分的光线均集中在第四角度的范围之内，以避免过多的光损。
可以理解地，为进一步方便后续操作，多个透镜20可通过一透明板体（图未示）被集成为一体，以与发光二极管阵列（图未示）配合使用。
上述光轴I与光轴II在x轴方向上是彼此平行地隔开一段距离，可以理解地，该二者还可彼此相交成一夹角，即只要确保光轴I与II在x轴方向不重合（即彼此偏离）即可。
Claims (8)
1.一种发光组件，其包括一具有第一光轴的发光二极管，其特征在于：该发光组件还包括一与发光二极管对应的透镜，该透镜具有一第二光轴，该第二光轴与第一光轴在第一方向上彼此偏离，在第二方向上彼此重合，该第一光轴平行于第二光轴，该透镜的底部与发光二极管对应的位置处形成一上凹的曲面，其具有一平行第一光轴的第三光轴。
2.如权利要求1所述的发光组件，其特征在于：该第一方向垂直于第二方向，第一光轴垂直于第一方向与第二方向共同定义出的平面。
3.如权利要求1所述的发光组件，其特征在于：该透镜的顶面的中部区域为一自由曲面。
4.如权利要求3所述的发光组件，其特征在于：该透镜的顶面的相对两侧区域各有一椭球面。
5.如权利要求1所述的发光组件，其特征在于：一上凹的球面进一步形成于该曲面上，该球面的光轴与第三光轴相同。
6.如权利要求1所述的发光组件，其特征在于：在第一方向上第一光轴位于第二光轴及第三光轴之间且靠近第三光轴。
7.如权利要求1所述的发光组件，其特征在于：在第二方向上第一光轴、第二光轴及第三光轴彼此重合。
8.如权利要求1所述的发光组件，其特征在于：该透镜的底面还开设有一收容发光二极管的收容槽，该曲面的相对两端分别延伸超出该收容槽。
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