CN103883975A - 光学透镜以及应用该光学透镜的发光元件 - Google Patents

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Abstract

一种光学透镜，包括入光面和出光面。入光面为圆锥面形状且朝出光面方向凹入。出光面也为圆锥面形状且朝入光面方向凹入。入光面上形成有多个圆环状凸起，所述圆环状凸起以入光面的顶点为圆心同心设置。光学透镜的入光面形成有圆环状凸起且所述圆环状凸起以入光面的顶点为圆心同心设置，当在靠近光学透镜的入光面处设置发光二极管光源时，所述圆环状凸起可使发光二极管光源所发出的光线朝远离透镜的中心轴方向偏折，从而提高发光二极管光源的出光角度。本发明还提供了一种应用上述光学透镜的发光元件。

Description

光学透镜以及应用该光学透镜的发光元件
技术领域
本发明涉及一种光学透镜，尤其涉及一种可提高光源的出光角度的光学透镜以及应用该光学透镜的发光元件。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode，LED)是一种可将电流转换成特定波长范围的光电半导体元件。发光二极管以其亮度高、工作电压低、功耗小、易与集成电路匹配、驱动简单、寿命长等优点，从而可作为光源而广泛应用于照明领域。
对于发光二极管光源来说，其光场分布通常集中在发光二极管光源的正上方位置。然而，在很多应用场合，通常需要提供一个出光角度较大的发光二极管光源。因此，有必要为发光二极管光源设计一个光学透镜以改变其光场分布。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种提高光源的出光角度的光学透镜以及应用该光学透镜的发光元件。
一种光学透镜，包括入光面和出光面。入光面为圆锥面形状且朝出光面方向凹入。出光面也为圆锥面形状且朝入光面方向凹入。入光面上形成有多个圆环状凸起，所述圆环状凸起以入光面的顶点为圆心同心设置。
一种发光元件，包括以上所述的光学透镜以及发光二极管光源。发光二极管光源设置在入光面的远离出光面的一侧。发光二极管光源所发出的光线经过入光面进入光学透镜中，然后经过出光面出射到外界环境。
在上述光学透镜以及发光元件中，由于在光学透镜的入光面形成有圆环状凸起且所述圆环状凸起以入光面的顶点为圆心同心设置，当在靠近光学透镜的入光面处设置发光二极管光源时，所述圆环状凸起可使发光二极管光源所发出的光线朝远离透镜的中心轴方向偏折，从而提高发光二极管光源的出光角度。
附图说明
图1是本发明第一实施例所提供的光学透镜的立体图。
图2是图1中的光学透镜的倒视图。
图3是图1中的光学透镜沿III-III方向的剖视示意图。
图4是应用图1中的光学透镜的发光元件的剖视示意图。
图5是本发明第二实施例所提供的发光元件的剖视示意图。
图6是图5中的VI部分的放大图。
主要元件符号说明
光学透镜 10、30
入光面 110、310
圆环状凸起 111、311
第一表面 312
第二表面 313
出光面 120、320
侧面 130、330
发光元件 20、40
发光二极管光源 210、410
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
以下参照图示，对本发明的光学透镜和发光元件进行进一步的说明。
请参见图1至图3，本发明第一实施例提供的光学透镜10包括入光面110，出光面120以及连接在入光面110和出光面120之间的侧面130。所述光学透镜10制作材料选自聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯以及玻璃其中之一。在本实施例中，所述光学透镜10具有一个光轴OO’，且光学透镜10沿光轴OO’呈轴对称分布。
所述入光面110为圆锥面形状且朝出光面120方向凹入。入光面110所组成的圆锥面的顶点位于光轴OO’之上。入光面110上形成有多个圆环状凸起111，所述圆环状凸起111以入光面110的顶点为圆心同心设置。在本实施例中，每个圆环状凸起111的横截面为半圆形状。根据需要，所述圆环状凸起111的横截面的直径沿远离入光面110的顶点的方向上逐渐减小。
所述出光面120亦为圆锥面形状且朝入光面110的方向凹入。出光面120所组成的圆锥面的顶点也位于光轴OO’之上。
图4所示为应用上述光学透镜10的发光元件20。所述发光元件20包括如图1所示的光学透镜10以及发光二极管光源210。所述发光二极管光源210设置在入光面110的远离出光面120的一侧。发光二极管光源210所发出的光线经过入光面110入射到光学透镜10之中，然后经过出光面120出射到外界环境。在本实施例中，所述发光二极管光源210设置光学透镜10的光轴OO’所在的位置。
在上述光学透镜10以及发光元件20中，由于入光面110为圆锥面形状且形成有多个同心设置的圆环状凸起111，当发光二极管光源210所发出的光线从入光面110入射到光学透镜10时，所述圆环状凸起111将使光线产生折射而朝远离光轴OO’的方向上偏折。同时，由于出光面120也为圆锥面形状且朝入光面110方向凹入，当光线从出光面120出射到外界环境时，所述出光面120同样可使到光线朝远离光学透镜10的光轴OO’方向偏折。可见，以上入光面110和出光面120的结构可使发光二极管光源210所发出的光线朝远离光轴OO’的方向偏折，从而提高了发光二极管光源210的光出射角度。
根据需要，所述发光元件和光学透镜并不限于以上实施方式。请参见图5，所述发光元件40包括光学透镜30以及发光二极管光源410。
光学透镜30包括入光面310，出光面320以及连接在入光面310和出光面320之间的侧面330。所述入光面310为圆锥面形状且朝出光面320方向凹入。所述出光面320亦为圆锥面形状且朝入光面310方向凹入。入光面310和出光面320的顶点位于光学透镜30的光轴OO’之上。入光面310上形成有多个圆环状凸起311，所述圆环状凸起311以入光面310的顶点为圆心同心设置。在本实施例中，所述圆环状凸起311的横截面为三角形形状。请一并参见图6，所述圆环状凸起311包括第一表面312和第二表面313，所述第一表面312可设置成圆锥面的一部分。第一表面312所组成的圆锥面的顶点位于光学透镜30的光轴OO’之上。根据需要，所述第一表面312和第二表面313的夹角可设置成锐角。所述多个圆环状凸起311的第一表面312所组成的圆锥面皆具有同一个顶点。
发光二极管光源410设置在入光面310的远离出光面320的一侧。在本实施例中，发光二极管光源410设置在光学透镜30的光轴OO’所在的位置且位于所述多个圆环状凸起311的第一表面312所组成的圆锥面的顶点之上。当发光二极管光源410通电而发出光线时，由于第一表面312为以发光二极管光源410所在位置为顶点的圆锥面，发光二极管光源410所发出的大部分光线将从圆环状凸起311的第二表面313入射到光学透镜30之中。此时，所述圆环状凸起311的第二表面313将使到光线朝远离光学透镜30的光轴OO’方向偏折。当光线从出光面320出射到外界环境时，所述出光面320同样可使到光线朝远离光学透镜30的光轴OO’方向偏折，从而提高了发光二极管光源210的光出射角度。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种光学透镜，包括入光面和出光面，入光面为圆锥面形状且朝出光面方向凹入，出光面也为圆锥面形状且朝入光面方向凹入，其特征在于，入光面上形成有多个圆环状凸起，所述圆环状凸起以入光面的顶点为圆心同心设置。
2.如权利要求1所述的光学透镜，其特征在于，每个圆环状凸起的横截面为半圆形状。
3.如权利要求2所述的光学透镜，其特征在于，所述圆环状凸起的横截面的直径沿远离入光面的顶点的方向上逐渐减小。
4.如权利要求1所述的光学透镜，其特征在于，每个圆环状凸起的横截面为三角形形状。
5.如权利要求4所述的光学透镜，其特征在于，每个圆环状凸起包括第一表面和第二表面，第一表面和第二表面之间的夹角为锐角。
6.如权利要求5所述的光学透镜，其特征在于，所述第一表面为圆锥面的一部分，第一表面所组成的圆锥面的顶点与入光面所组成的圆锥面的顶点及出光面所组成的圆锥面的顶点位于同一直线上。
7.如权利要求6所述的光学透镜，其特征在于，所述多个圆环状凸起的第一表面所组成的圆锥面皆具有同一个顶点。
8.如权利要求1所述的光学透镜，其特征在于，所述光学透镜的制作材料选自聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯以及玻璃其中之一。
9.一种发光元件，包括如权利要求1至8任意一项所述的光学透镜，所述发光元件进一步包括一个发光二极管光源，所述发光二极管光源设置在入光面的远离出光面的一侧，发光二极管光源所发出的光线经过入光面进入光学透镜中，然后经过出光面出射到外界环境。
10.如权利要求9所述的发光元件，其特征在于，所述发光二极管光源位于经过入光面所组成的圆锥面的顶点以及出光面所组成的圆锥面的顶点的直线上，每个圆环状凸起包括第一表面和第二表面，所述第一表面为圆锥面的一部分，所述多个圆环状凸起的第一表面所组成的圆锥面的顶点集中在发光二极管光源所处的位置。
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