CN104456415A - 透镜及使用该透镜的光源模组 - Google Patents

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胡朝景
王何立颖
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    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V5/00Refractors for light sources
    • F21V5/04Refractors for light sources of lens shape
    • F21V5/046Refractors for light sources of lens shape the lens having a rotationally symmetrical shape about an axis for transmitting light in a direction mainly perpendicular to this axis, e.g. ring or annular lens with light source disposed inside the ring
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21KNON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/20Light sources comprising attachment means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21YINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2101/00Point-like light sources

Abstract

一种光源模组,包括一光源及正对该光源设置的透镜,该透镜包括与光源正对设置的入光面、与该入光面相对设置的出光面及连接该入光面与出光面的连接面,所述连接面为围绕该入光面设置的环状平面,所述出光面与连接面的外周缘相对接,所述出光面包括位于所述入光面上方的顶壁面及自所述连接面的外周缘向上延伸形成的、并与该顶壁面的外周缘相对接的侧壁面,所述顶壁面包括位于该入光面正上方的中央面及围绕该中央面设置的第一曲面及围绕该第一曲面设置并与该第一曲面平滑对接的第二曲面。与现有技术相比,本发明的光源模组实现了降低正向光强、增强侧向光强并扩大出光角度的光学效果。

Description

透镜及使用该透镜的光源模组
技术领域
本发明涉及光学领域,尤其涉及一种透镜及使用该透镜的光源模组。
背景技术
目前,在背光照明当中,为了均匀光线,通常会搭配扩散透镜使用,使光源发出的光线能以较大角度出射,从而达到大面积照明的效果。
然而,在实际使用中,光源发出的光线经过透镜的扩散之后,由于光线在光源的光轴附近比较集中,有时并不能完全消除中央亮点以及边缘黄晕的现象,不利于背光照明。
发明内容
有鉴于此,有必要提供一种能够提高对光源发出光线的利用效率的透镜及使用该透镜的光源模组。
一种透镜,用以对一光源发出的光线进行调整,该透镜包括与光源正对设置的入光面、与该入光面相对设置的出光面及连接该入光面与出光面的连接面,所述连接面为围绕该入光面设置的环状平面,所述出光面与连接面的外周缘相对接,所述出光面包括位于所述入光面上方的顶壁面及自所述连接面的外周缘向上延伸形成的、并与该顶壁面的外周缘相对接的侧壁面,所述顶壁面包括位于该入光面正上方的中央面及围绕该中央面设置的第一曲面及围绕该第一曲面设置并与该第一曲面平滑对接的第二曲面。
一种光源模组,包括一光源及正对该光源设置的透镜,该透镜包括与光源正对设置的入光面、与该入光面相对设置的出光面及连接该入光面与出光面的连接面,所述连接面为围绕该入光面设置的环状平面,所述出光面与连接面的外周缘相对接,所述出光面包括位于所述入光面上方的顶壁面及自所述连接面的外周缘向上延伸形成的、并与该顶壁面的外周缘相对接的侧壁面,所述顶壁面包括位于该入光面正上方的中央面及围绕该中央面设置的第一曲面及围绕该第一曲面设置并与该第一曲面平滑对接的第二曲面。
使用中,当所述光源发出的光线经透镜的入光面进入透镜后,经由所述透镜的出光面射出透镜。自光源相对于其光轴以较小角度出射的光线分别经过透镜的中央面、第一曲面、第二曲面及侧壁面折射后以相对于其光轴较大角度出射,使得光线朝向透镜的周侧方向发散。与现有技术相比,本发明的光源模组实现了降低正向光强、增强侧向光强并扩大出光角度的光学效果。
附图说明
图1为本发明一实施例的光源模组的立体示意图。
图2为图1中所示的光源模组的透镜的倒置示意图。
图3为图1中所示的光源模组沿III-III线的剖视示意图。
图4为本发明的光源模组的一光场分布示意图。
图5为本发明的光源模组的另一光场分布示意图。
主要元件符号说明
光源模组 100
光源 10
基座 12
发光二极管芯片 14
透镜 20
入光面 21
出光面 22
顶壁面 221
中央面 2210
第一曲面 2211
第二曲面 2212
侧壁面 222
连接面 23
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
请参阅图1至图3,本发明一实施例提供的光源模组100包括一光源10及正对该光源10设置的一透镜20。所述透镜20包括与光源10正对设置的一入光面21、与该入光面21相对设置的一出光面22及连接该入光面21与出光面22的一连接面23。所述光源10具有一光轴I。该光源10发出的光线相对于该光轴I大致分布于180度内的空间角内,其中大部分光线相对于该光轴I集中分布于120度内的空间角内。
在本实施例中,所述光源10为发光二极管,包括基座12及固定于基座12上的发光二极管芯片14。所述基座12由环氧树脂、硅胶或陶瓷等绝缘材料制成。所述发光二极管芯片14由氮化镓、氮化铟镓、氮化铝铟镓等半导体材料制成,其可受电流激发产生可见光。
上述透镜20由聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯等透明材料一体制成,也可以分层制成。所述透镜20内可以进一步均匀掺杂有荧光粉,荧光粉可由钇铝石榴石、硅酸盐等荧光材料制成。
所述透镜20位于所述光源10的正上方并与该光源10间隔设置。所述入光面21由该透镜20的底面中部向该透镜20内部凹陷而形成。所述连接面23为该透镜20的底面中围绕该入光面21设置的环状平面。所述出光面22包括位于所述入光面21上方的顶壁面221及自所述连接面23的外周缘向上延伸形成的、并与该顶壁面221的外周缘相对接的一侧壁面222。在本实施例中,所述侧壁面222为柱面,可以理解地,所述侧壁面222也可以为锥面或旋转曲面。在使用中,所述透镜20的连接面23与用以承载所述透镜20的安装平面(图未示)相贴合。所述出光面22的侧壁面222的底部周缘与连接面23的外周缘相对接。在本实施例中,该透镜20的入光面21为一自由曲面,可以理解地,该透镜20的入光面21也可以是椭球面、球面或者抛物面。该透镜20的入光面21围设出一容置空间24用以收容所述光源10。
该出光面22的顶壁面221的中部沿朝向所述入光面21的方向向内凹陷,其包括位于该入光面21正上方的一中央面2210及围绕该中央面2210设置的一第一曲面2211、及围绕该第一曲面2211设置并与该第一曲面2211平滑对接的一第二曲面2212。在本实施例中,该中央面2210为一平面,可以理解地,该中央面2210也可以是自由曲面、椭球面、球面或者抛物面。可以理解地,所述中央面2210的形状及尺寸可以根据实际出光需要作出调整。所述出光面22的第一曲面2211为环状曲面,其朝向靠近入光面21的方向弯曲。在本实施例中,所述第一曲面2211为一自由曲面,可以理解地,该第一曲面2211也可以是椭球面、球面或者抛物面。所述出光面22的第二曲面2212为环状曲面,其朝向远离入光面21的方向弯曲。在本实施例中,该出光面22的第二曲面2212为一自由曲面,可以理解地,该第二曲面2212也可以是椭球面、球面或者抛物面。
在本实施例中,所述透镜20为中心轴对称结构,其具有一中心轴X。该透镜20的入光面21关于该透镜20的中心轴X呈中心轴对称。该透镜20的出光面22关于该透镜20的中心轴X呈中心轴对称。该出光面22的中央面2210关于该透镜20的中心轴X呈中心轴对称。该出光面22的第一曲面2211关于该透镜20的中心轴X呈中心轴对称。该出光面22的第二曲面2212关于该透镜20的中心轴X呈中心轴对称。该透镜20的连接面23垂直于该透镜20的中心轴X。所述光源10的光轴I与该透镜20的中心轴X相重合设置。
使用中,当所述光源10发出的光线经透镜20的入光面21进入透镜20后,经由所述透镜20的出光面22射出透镜20。自光源10相对于其光轴I以较小角度出射的光线分别经过透镜20的中央面2210、第一曲面2211、第二曲面2212及侧壁面222折射后以相对于其光轴I较大角度出射,使得光线朝向透镜20的周侧方向发散。与现有技术相比,本发明的光源模组100实现了降低正向光强、增强侧向光强并扩大出光角度的光学效果。
图4为本发明的光源模组100的一光场分布示意图,其中所述透镜20的出光面22的中央面2210为内凹曲面,如图4中所示,正对光源10的光轴I的中心处较中心处周围光强稍低,而后沿中心处周围再向外围方向延伸光强逐渐降低,可见,本发明的光源模组100实现了降低正向光强、增强侧向光强并扩大出光角度的光学效果。图5为本发明的光源模组100的另一光场分布示意图,其中所述透镜20的出光面22的中央面2210为平面,如图5中所示,正对光源10的光轴I的中心处光强最大,中心处周围光强较中心处稍低,而沿中心处周围再向外围方向延伸光强先稍升高而后逐渐降低,可见,本发明的光源模组100实现了降低正向光强、增强侧向光强并扩大出光角度的光学效果。另外,同时参照图4及图5所示的光场分布示意图可见,所述中央面2210为平面时,虽然正对光源10的光轴I的中心处光强最大,但同时降低了中心处周围的光强平均差,即光场分布整体较平均。可以理解地,根据实际出光需要,可以选择具有合适形状的中央面2210的透镜20。
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像应的改变与变形,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)

1.一种透镜,用以对一光源发出的光线进行调整,其特征在于:所述透镜包括与光源正对设置的入光面、与该入光面相对设置的出光面及连接该入光面与出光面的连接面,所述连接面为围绕该入光面设置的环状平面,所述出光面与连接面的外周缘相对接,所述出光面包括位于所述入光面上方的顶壁面及自所述连接面的外周缘向上延伸形成的、并与该顶壁面的外周缘相对接的侧壁面,所述顶壁面包括位于该入光面正上方的中央面及围绕该中央面设置的第一曲面及围绕该第一曲面设置并与该第一曲面平滑对接的第二曲面。
2.如权利要求1所述的透镜,其特征在于:所述中央面为平面。
3.如权利要求1所述的透镜,其特征在于:所述第一曲面为环状曲面,其朝向靠近入光面的方向弯曲。
4.如权利要求3所述的透镜,其特征在于:所述第一曲面为自由曲面、椭球面、球面、抛物面中的任一种。
5.如权利要求1所述的透镜,其特征在于:所述第二曲面为环状曲面,其朝向远离入光面的方向弯曲。
6.如权利要求5所述的透镜,其特征在于:所述第二曲面为自由曲面、椭球面、球面、抛物面中的任一种。
7.如权利要求1所述的透镜,其特征在于:所述入光面由该透镜的底面中部向该透镜内部凹陷而形成,所述入光面为自由曲面、椭球面、球面、抛物面中的任一种。
8.如权利要求1所述的透镜,其特征在于:所述透镜为中心轴对称结构,其具有一中心轴。
9.如权利要求8所述的透镜,其特征在于:所述入光面关于该透镜的中心轴呈中心轴对称,该透镜的出光面关于该透镜的中心轴呈中心轴对称,该透镜的连接面垂直于该透镜的中心轴。
10.一种光源模组,包括一光源及正对该光源设置的透镜,其特征在于:该透镜为如权利要求1-9中任一项所述的透镜。
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