CN102080807A - 发光二极管模组及其透镜 - Google Patents

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Abstract

一种发光二极管模组，包括电路板，置于电路板上的发光二极管，及罩设在发光二极管上的透镜，该透镜具有一供发光二极管发出的光线入射的入光面及一供光线出射的出光面，该入光面内凹呈非球面，该出光面外凸呈球面，出光面和入光面均为中心对称体，且具有重合的中心轴。本发明将透镜的入光面设置成非球面，将出光面设置成球面，并且出光面和入光面均沿共同的中心轴呈中心对称，可使经过透镜的光线形成边缘没有亮圈的圆形光斑，其光照效果使人舒适，更适合照明。

Description

发光二极管模组及其透镜
技术领域
本发明涉及一种光源模组，特别涉及一种发光二极管模组及该发光二极管模组采用的透镜。
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，有取代传统光源的趋势。
目前应用发光二极管的灯具的设计难点在于二次光学设计。目前常见的使用聚光透镜的聚光型照明灯具，其照射图案的边缘极易出现亮圈或边缘发黄的现象。这种亮圈或边缘发黄的光照多有使人不适，容易引起人的视觉疲劳。如何使发光二极管灯具提供视觉舒适的照明效果，直接关系到其在各照场合的适用程度，是其应用推广的很重要的因素，因此，业者对此问题多有关注。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种具有良好光照效果的发光二极管模组及其透镜。
一种透镜，其具有一供光线入射的入光面及一供光线出射的出光面，该入光面内凹呈非球面，该出光面外凸呈球面，出光面和入光面均为中心对称体，且具有重合的中心轴。
一种发光二极管模组，包括电路板，置于电路板上的发光二极管，及罩设在发光二极管上的透镜，该透镜具有一供发光二极管发出的光线入射的入光面及一供光线出射的出光面，该入光面内凹呈非球面，该出光面外凸呈球面，出光面和入光面均为中心对称体，且具有重合的中心轴。
与现有技术相比，本发明将透镜的入光面设置成非球面，将出光面设置成球面，并且出光面和入光面分别沿共同的中心轴呈中心对称，可使经过透镜的光线形成边缘没有亮圈的圆形光斑，其光照效果使人舒适。
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是本发明一实施例的发光二极管模组中的透镜的立体示意图。
图2是图1中的透镜的另一视角的立体示意图。
图3是本发明一实施例的发光二极管模组的剖示示意图。
图4示出了图3的发光二极管模组在工作时的配光曲线。
具体实施方式
请一并参考图1至图3，本发明一实施例中的发光二极管模组包括一电路板10，设置于电路板10上的一发光二极管20及贴设在电路板10上并罩盖发光二极管10的一透镜30。该透镜30具有一供发光二极管20发出的光线入射的入光面303及一供光线出射的出光面307。入光面303内凹呈非球面，并具有一第一中心轴I。出光面307外凸为球面，并具有一第二光轴II，该第二中心轴II与第一中心轴I重合，出光面307和入光面303均沿该中心轴I，II呈中心对称
发光二极管20可用不同方法设置于电路板10上，例如焊接或者表面粘贴等。基于不同的光照需求，可采用不同功率的发光二极管20。发光二极管20外部具有自身封装体，发光二极管20内的发光芯片发出的光经自身的封装体后发射出来。发光二极管20具有一光轴III。优选地，将透镜30罩设在发光二极管20上时，可使发光二极管20的光轴III与透镜30的中心轴I，II重合。
透镜30由光学性能佳的透明材料一体成型，如PMMA或PC等塑料，使整个发光二极管模组的出光效率达到90％以上。该透镜30包括一基座31及凸设于基座31上的一导光部33。基座31大致呈圆块状，其底部中央形成一凹槽310。基座31的两侧分别延伸出一大致呈方块状的固定脚312。固定脚312与基座31的底部皆贴设在电路板10上。固定脚312的设置使得透镜30与电路板10的接触面积较大，从而使透镜30的安装更为稳固。另外，固定脚312还可起到引导安装透镜30的方向的作用。每一固定脚312的底部进一步开设有一固定槽314，该固定槽314可容置胶水等粘性物质，利用该粘性物质将透镜30固定在电路板10上。
导光部33设置在基座31的凹槽310的正上方。导光部33的底部内凹，并与凹槽310连通，从而形成一容置发光二极管20的容置空间320。导光部33内凹的底部形成一呈非球面的内表面，即内表面各处的曲率各不相同。该内表面即为发光二极管20产生的光线入射透镜30的入光面303。导光部33的顶部外凸形成一呈球面的外表面，该外表面即为光线穿过透镜30的出光面307。出光面307和入光面303均是沿中心轴I(II)对称的中心对称体。入光面303的顶部304的曲率最大，底部305的曲率最小，且入光面303的曲率由顶部304向底部305逐渐变小。优选地，入光面303的顶部304的曲率为0.26mm-1，底部305的曲率为0.15mm-1。出光面307的曲率为0.215mm-1。
请同时参考图4，图中示出了上述实施例中的发光二极管模组的配光曲线。其中横坐标表示光线偏离光轴III的角度，纵坐标表示光线的强度。纵坐标的数值代表的绝对光强会因发光二极管20的数量(功率)变化而变化，因此其数值并未在图中标出。从图4可知，发光二极管20发出的光线穿设透镜30后，95％的光线集中在偏离光轴III的30度范围内，即光线经过透镜30后的出光角大致为60度。光线的偏离角度在大约20-25度时，其光强开始急剧下降。在不同的实施例中，还可以通过改变透镜30的出光面307和入光面303的曲率，使光线集中在偏离光轴III的不同角度范围内，例如15度，30度等。
经过软件测试后，上述发光二极管模组形成的圆形照射区域内其照度分布从圆心到外围逐渐减小。与传统的发光二极管模组形成的照射区域相比，该圆形照射区域外部边缘无亮圈，因而产生了更适合照明的光照效果。
上述实施例中的发光二极管模组其透镜30可根据电路板10上的发光二极管20的数量和排布方式作不同变更，例如，可以排列成矩阵、圆形、线性等不同状态。

Claims (11)

1.一种透镜，具有一供光线入射的入光面及一供光线出射的出光面，其特征在于：该入光面内凹呈非球面，该出光面外凸呈球面，出光面和入光面均为中心对称体，且具有重合的中心轴。
2.如权利要求1所述的透镜，其特征在于：该透镜包括一基座及凸设于基座上的一导光部，该导光部的内表面与外表面分别为该透镜的入光面和出光面，该基座的底部中央形成一凹槽，该凹槽与导光部的底部连通共同形成一容置空间。
3.如权利要求2所述的透镜，其特征在于：所述导光部的内表面顶部的曲率比底部的曲率大。
4.如权利要求3所述的透镜，其特征在于：所述导光部的内表面顶部的曲率为0.26mm-1，内表面底部的曲率为0.15mm-1，所述导光部的外表面的曲率为0.215mm-1。
5.如权利要求4所述的透镜，其特征在于：所述导光部的内表面的曲率由顶部向底部逐渐变小。
6.如权利要求2所述的透镜，其特征在于：所述基座的底部上设有固定槽。
7.如权利要求6所述的透镜，其特征在于：所述基座两侧分别向外延伸形成一固定脚，所述固定槽设于固定脚的底部。
8.一种发光二极管模组，包括电路板，置于电路板上的发光二极管，及罩设在发光二极管上的透镜，该透镜具有一供发光二极管发出的光线入射的入光面及一供光线出射的出光面，其特征在于：该入光面内凹呈非球面，该出光面外凸呈球面，出光面和入光面均为中心对称体，且具有重合的中心轴。
9.如权利要求8所述的发光二极管模组，其特征在于：所述透镜包括一基座及凸设于基座上的一导光部，该导光部的内表面与外表面分别为该透镜的入光面和出光面，该基座的底部中央形成一凹槽，该凹槽与导光部的底部连通并共同形成一容置发光二极管的容置空间。
10.如权利要求9所述的发光二极管模组，其特征在于：所述基座两侧分别向外延伸形成一固定脚，固定脚贴设在电路板上，所述固定脚底部形成容置胶体的固定槽。
11.如权利要求9所述的发光二极管模组，其特征在于：所述导光部的内表面的曲率由顶部向底部逐渐变小，且顶部的曲率为0.26mm-1，底部的曲率为0.15mm-1，所述导光部的外表面的曲率为0.215mm-1。
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