CN102003676B - 透镜 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种透镜，其包括第一导光体及第二导光体。该第一导光体具有光入射面、菲涅尔透镜以及第一侧面。该光入射面用于接收来自发光二极管的光线。进入第一导光体内部的光线经由该菲涅尔透镜面或第一侧面入射至该第二导光体。该第二导光体呈柱状，其包括底面、与底面相对的顶面以及位于顶面与底面之间的第二侧面，该底面具有向第二导光体内部凹陷的收容部以收容第一导光体，该顶面为向第二导光体内部凹陷的圆锥侧面且为反光面，该第二侧面包括靠近顶面的第一出光面、和靠近底面并向第二导光体外部凸起的第二出光面。该透镜可使发光二极管发出的光从该第二导光体的侧面平行射出，形成侧光式光源，达到均匀出光。

Description

透镜
技术领域
本发明涉及光学系统领域，尤其涉及一种用于侧光式发光二极管的透镜。
背景技术
目前，发光二极管(Light Emitting Diode,LED)因具有功耗低、寿命长、体积小及亮度高等特性已经被广泛应用到很多领域。在此，一种新型发光二极管可参见Daniel A.Steigerwald等人在文献IEEE Journal on Selected Topicsin Quantum Electronics,Vol.8,No.2,March/April 1102中的Illumination WithSolid State Lighting Technology一文。
发光二极管光源模组按其发光元件LED的分布位置的不同可分为直下式和侧光式两种。由于直下式的模组较厚，不符合轻薄短小的趋势。因此，目前多以侧光式为主。对于侧光式发光二极管光源模组，通常是将半导体发光元件LED设置于导光板的一侧，导光板通过其底面的扩散点破坏光线的反射条件使光由导光板正面射出，使导光板均匀发光。为配合侧光式发光二极管光源模组，通常可在LED的上方设置微透镜，通过微透镜将LED发出的光导向两侧而进入导光板，提高光线利用率，但易造成LED的出射光线不均匀。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种均匀出光的用于侧光式发光二极管的透镜。一种透镜，包括第一导光体及第二导光体。该第一导光体具有光入射面、与光入射面相对的菲涅尔透镜面以及位于光入射面与菲涅尔透镜面之间的第一侧面。该光入射面用于接收来自发光二极管的光线，进入第一导光体内部的光线经由该菲涅尔透镜面或第一侧面入射至该第二导光体。该第二导光体呈柱状，其包括底面、与底面相对的顶面以及位于顶面与底面之间的第二侧面。该底面具有向第二导光体内部凹陷的收容部，该收容部的结构与第一导光体的外表形状相对应，以收容该第一导光体。该顶面为向第二导光体内部凹陷的圆锥侧面，该圆锥侧面为光反射面。该第二侧面包括靠近顶面的第一出光面和靠近底面的第二出光面，该第二出光面为向第二导光体外部凸起的曲面，经由该菲涅尔透镜面入射至该第二导光体内的光线被该顶面反射后经由该第一出光面平行出射，经由该第一侧面入射至该第二导光体内的光线经由该第二出光面平行出射。
相较于现有技术，该透镜利用第一导光体的菲涅尔透镜面将发光二极管发出的光折射为平行光线并从该第二导光体的第一出光面射出，同时利用第一导光体的第一侧面以及第二导光体的第二出光面的形状配合，可改变光线的角度使其平行出射至透镜外部，形成侧光式光源，达到均匀出光。
附图说明
图1是本发明实施例的透镜的立体结构示意图。
图2是图1所示透镜沿II-II方向的剖面结构示意图。
图3是图2所示透镜的第一导光体的结构示意图。
图4是图2所示透镜的第二导光体的结构示意图。
图5是图2所示透镜配以发光二极管芯片后的光路图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明实施例作进一步的详细说明。
参见图1及图2，本发明第一实施例提供了一种用于侧光式发光二极管的透镜10。该透镜10包括一第一导光体11及一第二导光体12。该第一导光体11的折射率大于第二导光体12的折射率。
参见图3，该第一导光体11呈柱状，其包括位于柱体底部的底面110、与底面110相对的菲涅尔透镜面112，以及位于底面110与菲涅尔透镜面112之间的第一侧面114。该菲涅尔透镜面112及第一侧面114均用于折射经由第一导光体11内部出射至第二导光体12内部的光线。
该底面110向第一导光体11内部凹陷形成一个容置部1102，该容置部1102用于收容发光二极管(图未示)。该容置部1102的侧壁及底面为光入射面，从而自发光二极管发出的光线可经由该光入射面进入第一导光体11的内部。
该菲涅尔透镜面112与容置部1102的底面相对。该菲涅尔透镜面112包括多个朝远离第一导光体11方向凸起的球面锯齿1120，所述容置部1102的位置位于菲涅尔透镜面的焦点处或焦点附近，从而收容在容置部1102内部的发光二级管近似位于菲涅尔透镜面的焦点处，该菲涅尔透镜面112可将由第一导光体11内部入射至其上的光线折射为平行光线并输出至第二导光体12内部。
该第一侧面114为柱体侧面，其与容置部1102的侧壁相对，并位于底面110与菲涅尔透镜面112之间，用于将入射至其上的光线进行折射后输出至第二导光体12内部。
参见图4，该第二导光体12呈柱状，其包括底面120、与底面120相对的顶面122以及位于顶面122与底面120之间的第二侧面124。
该底面120向第二导光体12内部凹陷形成收容部1202以收容该第一导光体11，并包覆第一导光体11的菲涅尔透镜面112和第一侧面114，以接收经由第一导光体11内部出射并被菲涅尔透镜面112以及第一侧面114折射的光线。该收容部1202的内部结构与第一导光体11的外表形状相对应，以收容该第一导光体11，从而该第二导光体12包覆第一导光体11。本实施例中，该收容部1202的底部具有与菲涅尔透镜面112的球面锯齿1120相配合的凹陷1204，以收容球面锯齿1120，从而第二导光体12可与第一导光体11之间形成紧密接触，减少光损耗。
该顶面122为向第二导光体12内部凹陷的圆锥侧面，该圆锥侧面为光反射面且其半径沿其向第二导光体12内部延伸的方向逐渐变小。优选地，该顶面122的表面可设置一光反射层（图未示），其可防止光直接从顶面122出射。
该第二侧面124包括靠近顶面122的第一出光面1242、和靠近底面120的第二出光面1244，该第二出光面1244向第二导光体12外部凸起。本实施例中，该第一出光面1242为柱体侧面，该第二出光面1244向第二导光体12外部凸起的部分为圆弧形凸起，该凸起方向与该光线的出射方向一致。从而该第二出光面1244为向第二导光体12外部凸起的圆弧面。
一并参见图5，发光二极管20被收容在第一导光体11的容置部1102内部形成一个发光单元。发光二极管20发出的光经由容置部1102的侧壁及底面入射至第一导光体11的内部，并分作两部分分别入射至第一导光体11的菲涅尔透镜面112和第一侧面114。
该菲涅尔透镜面112将入射至其上的光线折射为平行光线并使折射后的平行光线入射至第二导光体12的顶面122，该顶面122将入射至其上的平行光线反射向第二侧面124的第一出光面1242，以使其经由第一出光面1242相互平行地出射至透镜10外部。
该第一侧面114将入射至其上的光线折射向第二侧面124的第二出光面1244，该第二出光面1244折射入射至其上的光线，以使其经由第二出光面1244相互平行地出射至透镜10外部。
相较于现有技术，该透镜10利用第一导光体11的菲涅尔透镜面112将发光二极管20发出的光折射为平行光线并从该第二导光体12的第一出光面1242射出，同时利用第一导光体11的第一侧面114与第二导光体12的第二出光面1244的形状配合，可改变光线的角度使其平行出射至透镜10外部，形成侧光式光源，达到均匀出光。
另外，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其它变化，可以理解的是，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (2)

1.一种透镜，包括第一导光体及第二导光体，其特征在于：
该第一导光体具有光入射面、与光入射面相对的菲涅尔透镜面以及位于光入射面与菲涅尔透镜面之间的第一侧面，该光入射面用于接收来自发光二极管的光线，进入第一导光体内部的光线经由该菲涅尔透镜面或第一侧面入射至该第二导光体；
该第二导光体呈柱状，其包括底面、与底面相对的顶面以及位于顶面与底面之间的第二侧面；该底面具有向第二导光体内部凹陷的收容部，该收容部的结构与第一导光体的外表形状相对应，以收容该第一导光体；该顶面为向第二导光体内部凹陷的圆锥侧面，该圆锥侧面为光反射面；该第二侧面包括靠近顶面的第一出光面和靠近底面的第二出光面，该第二出光面为向第二导光体外部凸起的曲面，经由该菲涅尔透镜面入射至该第二导光体内的光线被该顶面反射后经由该第一出光面平行出射，经由该第一侧面入射至该第二导光体内的光线经由该第二出光面平行出射；
该第一导光体的折射率大于第二导光体的折射率；该第一导光体、第二导光体均为圆柱状；该第一导光体包括与菲涅尔透镜面相对的底面，该底面向第一导光体内部凹陷形成一容置部，该容置部用于收容发光二极管，该容置部的底面及侧面为第一导光体的光入射面；该容置部位于菲涅尔透镜面的焦点处。
2.如权利要求1所述的透镜，其特征在于，该第二出光面为圆弧面。
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