CN104776324A - 光源模组 - Google Patents

Abstract

一种光源模组，其包括：一光源，其具有一出光面；一固定板，其设置于所述光源的出光面的上方；多根光纤，每一光纤具有与所述光源的出光面光耦合的一入光端面以及与入光端面相对的一出光端面，所述光纤的出光端面所在的一端插入所述固定板中，各光纤的入光端面之间的间距小于出光端面之间的间距；多个扩光元件，其设置在所述固定板上并覆盖各光纤的出光端面。通过多根光纤配合扩光元件对光源中心处发出的光线进行调整，以提高光源模组的发光亮度均匀性。

Description

光源模组

技术领域

本发明涉及一种光源模组，尤其涉及一种发光二极管光源模组。

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。

由于发光二极管的光场分布呈朗伯分布，即其正上方的光强最强，周围的光强依次减弱，因此常需要加设一光学透镜来使发光二极管发出的光线更为发散且均匀。然而，该光学透镜的设置使发光二极管发出的光强发散到一定程度后，发光二极管正上方的光强仍然大于周围区域的光强，从而使该发光二极管光源的发光亮度不均匀。

发明内容

因此，有必要提供一种发光亮度均匀的光源模组。

一种光源模组，其包括：一光源，其具有一出光面；一固定板，其设置于所述光源的出光面的上方；多根光纤，每一光纤具有与所述光源的出光面光耦合的一入光端面以及与入光端面相对的一出光端面，所述光纤的出光端面所在的一端插入所述固定板中，各光纤的入光端面之间的间距小于出光端面之间的间距；多个扩光元件，其设置在所述固定板上并覆盖各光纤的出光端面。

本发明实施方式的光源中心处发出的光线经过光纤导向四周，从而减少了中心区域的光强度，并增加了四周的光强度，进而使得整个光源模组的出光亮度均匀；进一步地，在每根光纤的出光端面上罩设一扩光元件，使得从光纤出光端面射出的光线藉由扩光元件的折射作用而有效的扩散，从而能有效提高光源的发光亮度均匀性。

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为本发明一实施例的光源模组的剖视示意图。

图2为图1的光源模组中的扩光元件的放大图。

图3为图1所示光源模组中未安装扩光元件时的光强分布曲线示意图。

图4为图1的光强分布曲线示意图。

主要元件符号说明

光源模组	10
		光源	20
出光面	201
		基板	22
上表面	220
		发光二极管芯片	24
固定板	30
		底面	301
顶面	302
		侧面	303
光纤	40
		入光端面	42
出光端面	44
		胶体	50
扩光元件	60
		入光面	62
出光面	64
		安装面	65
柱面	641
		出光曲面	642
容置空腔	66

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，示出了本发明一实施例的光源模组10的结构示意图。光源模组10包括一光源20、一固定板30、多根光纤40以及多个扩光元件60。

在本实施例中，所述光源20为发光二极管。所述光源20包括一基板22及一发光二极管芯片24。所述基板22呈薄板状，其具有一上表面220。所述发光二极管芯片24设置在所述基板22的上表面220上，且与所述基板22电性连接。所述发光二极管芯片24包括一与上表面220平行的出光面201。

所述固定板30设置于所述出光面201的正上方，且与所述光源20的基板22平行设置。所述固定板30包括一朝向发光二极管芯片24的出光面201的底面301、一与所述底面301相对设置的顶面302以及连接所述底面301与所述顶面302的若干侧面303。所述固定板30上设有若干个穿透所述固定板30的小孔，其孔径大于或者等于所述光纤40的外径。所述固定板30上的小孔的数量和排列方式可以根据需要设置。

光纤40具有一入光端面42以及与所述入光端面42相对的一出光端面44。所述光纤40的入光端面42与所述发光二极管芯片24的出光面201连接，并通过胶体50固定。多根光纤40的入光端面42密集的排列于所述发光二极管芯片24的出光面201上，从而形成一光纤束。光纤40的出光端面44所在的一端从所述固定板30的底面301插入所述固定板30的小孔中并通过透明光学胶（图未示出）将其固定于所述固定板30的小孔中。各光纤40的出光端面44之间的间距大于入光端面42之间的间距，因此，多根所述光纤40的出光端面44所在的一端整体呈辐射状分布，以将所述光源20发出的正向光导向四周。优选地，插入所述固定板30的小孔中的光纤40的出光端面44与所述固定板30的顶面302齐平或者略高于所述固定板的顶面302。可以理解的，所述固定板30上的小孔及光纤40插入所述固定板30的小孔的端部可以为圆形或方形等形状。所述光纤40一般是高纯度的玻璃抽丝材质或热塑料光纤，以为光束提供低损失的传输路径。这些光纤40的长度从中间向两侧逐渐增加。

请一并参阅图2，所述扩光元件60安装在所述固定板30的顶面302，其可由亚克力树脂、聚碳酸酯等透明度较高的材料一体制成。所述扩光元件60的数量与穿透所述固定板30的小孔的数量相等，即所述扩光元件60与穿透所述固定板30的小孔一一配对设置。

所述扩光元件60包括一入光面62、与所述入光面62相对设置的一出光面64以及连接所述入光面62与出光面64的一安装面65。所述扩光元件60的出光面64包括自所述安装面65的外周缘垂直向上延伸的一柱面641及由所述柱面641顶部周缘向内弯曲延伸的一出光曲面642。所述扩光元件60的安装面65呈圆环形，其通过粘结材料固定于所述固定板30的顶面302。所述扩光元件60的入光面62位于所述安装面65的中央并朝向所述扩光元件60内部凹陷。

所述扩光元件60的出光曲面642为一外凸的曲面，所述扩光元件60的入光面62为一内凹的曲面。所述扩光元件60的入光面62围设出一容置空腔66。

所述扩光元件60的入光面62和出光面64均为轴对称面。于本实施例中，所述扩光元件60的入光面62和出光面64均关于同一中心轴X对称（即入光面62和出光面64的中心轴重合）。所述扩光元件60的入光面62为一椭球面，所述入光面62的长轴位于中心轴X上。在其它实施例中，所述扩光元件的入光面62也可以是球面或者抛物面。

所述每一扩光元件60罩住与之配对的所述固定板30上的一小孔，即所述扩光元件60的安装面65的中央正对于开设于所述固定板30上的一小孔。所述扩光元件60的入光面62和出光面64与所述固定板30上的一小孔均关于同一中心轴X对称。

上述光源模组10在工作的时候，所述光源20集中发出的光线经出光面201发出后进入所述光纤40的入光端面42，所述多支光纤40将光源发出的光线导向至固定板30的各个小孔方向，形成多个相应的点光源。由于各光纤40的出光端面44的间距大于入光端面42的间距，使得所述光源20正上方的光强减弱，周围区域的光强增加，从而平衡光源模组10各区域的光强。

从所述每支光纤40的出光端面44发出的光线经过所述扩光元件60的入光面62折射进入所述扩光元件60，其中射入所述扩光元件60内的大部分光线经过所述扩光元件60的出光曲面642折射入空气中，而射入到所述扩光元件60的少部分光线则经过所述扩光元件60的柱面641折射进入空气中，如此，经扩光元件60进一步扩散，使得整个光源模组10出光效果较原来更为发散和均匀。

请参阅图3和图4，从图3中可以看出在所述固定板30的小孔上未设置所述扩光元件60时，从所述光纤40的出光端面44发出的光线直接射入空气后形成的光场中，每一所述光纤40的出光端面44中心（中心轴X附近区域）的光强较强，而位于每一所述光纤40的出光端面44中心两侧的光强较弱，因此光强曲线呈现出多个较陡的波峰，说明出光亮度不均匀。从图4可以看出在所述光纤40的出光端面44被罩设一扩光元件60后，所述光纤40的出光端面44发出的光线经过扩光元件60折射后射入空气形成的光场中，位于每一所述光纤40的出光端面44中心两侧的光强变强，而每一所述光纤40的出光端面44中心的光强变弱，从而使得从光纤40的出光端面44出射的光线经所述扩光元件60折射后形成更为均匀的光场分布。因此，可藉由所述扩光元件60的折射作用将所述光纤40的出光端面44发出的光线有效的扩散，从而可以使得发出的光线更为发散且均匀。

可以理解的，在实际应用中，如大范围照明中，为解决单一光源模组照明范围不足的问题，可以将多个单一的光源模组10组合成为一个实用的阵列系统。所述阵列系统实际组合数量可根据需要确定。

此外，所述光源20的出光面201与所述光纤40的入光端面42正对接触，因此，光线转换率高。

另外，由于光纤具有可绕性，应用在背光模组或室内照明时，可以使整个背光模组的厚度减小而达成轻薄短小的设计。

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)

1.一种光源模组，其包括：

一光源，其具有一出光面；

一固定板，其设置于所述光源的出光面的上方；

多根光纤，每一光纤具有与所述光源的出光面光耦合的一入光端面以及与入光端面相对的一出光端面，所述光纤的出光端面所在的一端插入所述固定板中，各光纤的入光端面之间的间距小于出光端面之间的间距；

多个扩光元件，其设置在所述固定板上并覆盖各光纤的出光端面。

2.如权利要求1所述的光源模组，其特征在于，所述光源包括一基板以及一发光二极管芯片，所述基板具有一上表面，所述发光二极管芯片设置在所述基板的上表面，且与所述基板电性连接。

3.如权利要求1所述的光源模组，其特征在于，所述光纤的入光端面排列于所述光源的出光面上，并通过胶体固定在所述光源的出光面上，形成一光纤束。

4.如权利要求1所述的光源模组，其特征在于，所述光纤的出光端面呈辐射状分布。

5.如权利要求1至4任一项所述的光源模组，其特征在于，所述光纤的出光端面与所述固定板的顶面齐平。

6.如权利要求1至4任一项所述的光源模组，其特征在于，所述光纤的出光端面高于所述固定板的顶面。

7.如权利要求1所述的光源模组，其特征在于，所述扩光元件包括一内凹的入光面、与所述入光面相对设置的一出光面以及连接所述入光面和出光面的一环形安装面，所述扩光元件的出光面和所述扩光元件的入光面均为轴对称面。

8.如权利要求7所述的光源模组，其特征在于，所述扩光元件的入光面位于环形安装面的中央并朝向所述扩光元件的内部凹陷。

9.如权利要求7所述的光源模组，其特征在于：所述扩光元件的出光面包括自所述扩光元件的安装面外周缘垂直向上延伸的一柱面以及由所述柱面顶部周缘向内弯曲延伸的一出光曲面。

10.如权利要求9所述的光源模组，其特征在于，所述扩光元件的出光曲面为凸曲面。