CN106247279A - 透镜及其发光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种发光装置，其包括一个光源以及一个透镜，所述透镜具有一个发光面、一个顶面、四边侧面以及一个底面，所述发光面包括一个中央凹部以及二个凸出部，所述二个凸出部连接所述中央凹部并位于所述中央凹部的相对两侧，使所述发光面相对于所述中央凹部是对称的。所述透镜进一步具有一个受光空间位于所述底面内部以及位于所述底面上的四个定位销，所述受光空间包括一个光入射面，所述发光面的所述二个凸出部以及所述光入射面均为非球面。本发明发光装置提供一个广角的光散射作用，其中位于所述光源与所述光入射面之间的一个最大间距小于所述光入射面与所述发光面之间的一个最大距离。

Description

透镜及其发光装置
技术领域
本发明涉及一种透镜及其发光装置，尤指对应各种不同的光源，通过该透镜的光学设计，使该光源产生广角发散光的效能。
背景技术
目前发光装置在照明应用的层面非常广泛，例如一般的发光灯具、汽车头灯、路灯等等，这些发光装置为了增加照明的效能，除了针对光源的部分进行改善以外，通常会增加透镜设置，通过该透镜的光学设计，对该光源的照明光线进行优化，用以适应该照明的需求。因此，该透镜的光学设计将直接影响光照的效能，需要依据特定的需求进行设计，否则难以达到使用的目的。
发明内容
有鉴于此，有必要提供具有光学设计的透镜及其发光装置，使所述发光装置的光照效能符合特定需求。
本发明涉及一种发光装置，其包括一个光源以及一个透镜，所述透镜具有一个发光面、一个顶面、四边侧面以及一个底面，所述发光面包括一个中央凹部以及二个凸出部，所述二个凸出部连接所述中央凹部并位于所述中央凹部的相对两侧，使所述发光面相对于所述中央凹部是对称的。所述透镜进一步具有一个受光空间位于所述底面内部以及位于所述底面上的四个定位销，所述受光空间包括一个光入射面，所述发光面的所述二个凸出部以及所述光入射面均为非球面。
相较现有技术，本发明所述透镜及其发光装置，是通过所述光入射面与所述发光面之间的一个最大间距，是大于所述光源与所述光入射面之间的一个最大距离，使所述发光装置提供一个广角的光散射功能。
附图说明
图1是本发明透镜的一个实施方式的示意图。
图2a是本发明图1的透镜的上视图。
图2b是本发明图1的透镜的左侧视图。
图2c是本发明图1的透镜的正视图。
图2d是本发明图1的透镜的底视图。
图3a是本发明图1的透镜的PQ线段与OAi线段间距离关系之剖视图。
图3b是本发明图1的透镜的光入射面与发光面上的点曲率半径关系之剖视图。
图4是本发明图1的透镜与LED光源依图2的X’-X和Y’-Y线的光强度分布示意图。
图5是本发明图1的透镜的发光装置依图2的X’-X和Y’-Y线的光角度分布示意图。
主要元件符号说明
发光装置 1
透镜 10
发光面 11
凸出部 111
中央凹部 112
顶面 12
侧面 13
底面 14
受光空间 15
光入射面 151
光源定位表面 152
连接面 153
定位销 16
光源 20
顶面长度 L1
顶面宽度 L2
开口直径 D0
投射长度 D1
投射宽度 D2
光轴 O”
点 Q、P、Q’、P’、Ai
中心点 An
光源中心点 O
间距 Dpq
距离 di
最大值 Dm、dn
曲率半径 Rp、ri
最小曲率半径 Rm、rn
光入射角 θi
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
下面将结合附图对本发明作一具体介绍。
请参阅图1是本发明透镜一个具体实施例的示意图。所述透镜10，包括一个发光面11、一个顶面12、四个侧面13以及一个底面14。发光面11位于顶面12中央，四个侧面13连接顶面12和底面14。所述发光面11可设定输出光线的方向，所述发光面11包括二个凸出部111以及一个中央凹部112，所述二凸出部111连接所述中央凹部112并位于所述中央凹部112的相对两侧，使所述发光面11相对于所述中央凹部112是一个对称的结构。
请再参阅图2a至2d所示，是图1透镜的各侧视图。所述透镜10进一步包括一个受光空间15以及四个定位销16，所述受光空间15自所述底面14朝向所述顶面12凹陷形成。在本实施方式中，所述受光空间15为球面。所述四个定位销16位于所述底面14上并朝向远离所述顶面12的方向凸伸。所述受光空间15包括一个光入射面151、一个光源定位表面152以及一个连接面153，所述连接面153连接所述光源定位表面152与所述底面14。本实施方式中，所述透镜10的所述顶面12具有一个顶面长度L1以及一个顶面宽度L2，且所述顶面长度L1大于所述顶面宽度L2。所述受光空间15设有一个开口直径D0，所述光入射面151具有一个投射长度D1以及一个投射宽度D2，所述投射长度D1与所述投射 宽度D2是所述光入射面以垂直所述顶面12并平行一个光轴O”法线的直线光在所述顶面12的投射长度。其中，所述投射长度D1的方向平行于所述透镜10的所述顶面长度L1方向，所述投射宽度D2的方向平行于所述透镜10的所述顶面宽度L2方向，且所述投射宽度D2大于所述投射长度D1。另外，所述光入射面151与所述发光面11的所述凸出部111之间的一个最大间距是大于从所述光入射面151的中心点与垂直于所述顶面12向着所述光轴O”法线方向在所述光源定位表面152的平面上投射到所述光入射面151的投射面之垂直距离。当所述光线由所述透镜10的所述光入射面151发射时，所述光线将由所述透镜10的所述发光面11以超过一个广泛的角度重新分配。在至少一个实施方式中，所述受光空间15仅包括一个光入射面151且所述光入射面151直接与所述底面14连接。
图3a与3b是图1透镜的剖视图并包括有一个光源20。所述光源20的发射面具有一个光源中心点O。所述发光面11的所述二个凸出部111以及所述透镜10的所述光入射面151，都是非球面。所述光入射面151上的一个点Q与所述发光面11上的一个点P之间的间距是Dpq，所述间距Dpq的最大值是Dm，所述最大值Dm所述该发光面11上的一个点P’与所述光入射面151上的一个点Q’之间的距离(如图3a所示)。所述光源20的所述光源中心点O与所述光入射面151上以一个光入射角θi形成的一个点Ai间的距离是di。所述光入射角θi定义为入射光的光路径与所述光轴O”法线之间的角度。所述距离di的最大值是dn，所述距离dn是所述光入射面151上的中心点An与所述光源20的所述光源中心点O间的距离。本实施方式中，所述间距Dpq的最大值可以由所述点Q’位于所述中心点An处获得。所述透镜10的所述间距Dpq具有一个最大值，所述间距Dpq最大值大于所述距离di的最大值用以延伸光的发散。因此，所述最大值Dm是大于所述最大值dn。
请再参阅图3b，所述发光面11的所述凸出部111上的一点P有一个曲率半径是Rp，而所述光入射面151上的一点Ai有一个曲率半径是ri。由于所述光入射面151是一个椭圆形状，当所述点Ai越靠近所述光轴O”法线时所述曲率半径是ri会越小，而所述点Ai越远离所述光轴O”法线时所述曲率半径ri会越大。所述发光面11的所述凸出部111上的一点Pm有一个最小曲率半径是Rm，而所述光入射面151上的一点An有一个最小曲率半径是rn，其中所述曲率半径Rm是大于所述曲率半径rn。
图3a与3b也显示图1透镜的发光装置，所述发光装置1包括所述透镜10以及所述光源20，所述发光装置1的所述光源20可以是一个发光二极管(LED)、一个雷射二极管或是一个点光源。所述透镜10进一步包括一个受光空间15以及四个定位销16，所述受光空间15位于所述底面14的内部，所述四个定位销16位于所述底面14上，所述受光空间15包括一个光入射面151。
所述透镜10具有一个顶面长度L1以及一个顶面宽度L2，且所述顶面长度L1大于所述顶面宽度L2。所述受光空间15设有一个开口直径D0，所述光入射面151具有一个投射长度D1以及一个投射宽度D2，所述投射长度D1与所述投射宽度D2是所述光入射面151以垂直所述顶面12并平行一个光轴O”法线的光路径在所述顶面12的投射距离。所述投射长度D1的方向平行于所述透镜10的所述顶面长度L1方向，所述投射宽度D2的方向平行于所述透镜10的所述顶面宽度L2方向，其中所述投射宽度D2大于所述投射长度D1。
所述光入射面151上的一点Q与所述发光面11上的一点P之间的间距是Dpq，所述间距Dpq的最大值是Dm，所述最大值Dm是所述发光面11上的一点P’与所述光入射面151上的一点Q’之间的最大距离(如图3a所示)。所述光源20的所述光源中心点O与所述光入射面151上以一个光入射角θi形成的一点Ai间的距离是di。所述光入射角θi定义为入射光的光路径与所述光轴O”法线之间的角度。所述距离di的最大值是dn，所述距离dn是所述光入射面151上的中心点An与所述光源20的所述光源中心点O间的距离。本实施方式中，所述间距Dpq的最大值可以由所述点Q’位于所述中心点An处获得。所述透镜10的所述间距Dpq具有一个最大值，所述间距Dpq最大值大于所述距离di的最大值用以延伸光的发散。因此，所述最大值Dm是大于所述最大值dn。
所述发光面11的所述二个凸出部111以及所述透镜10的所述光入射面151，都是非球面。所述发光面11的所述凸出部111上的一点P有一个曲率半径是Rp，而所述光入射面151上的一点Ai有一个曲率半径是ri。所述光入射面151上的所述点Ai自所述光轴O”法线远离时所述曲率半径ri的值是增加。所述发光面11的所述凸出部111上的一点Pm有一个最小曲率半径是Rm，而所述光入射面151上的一点An有一个最小曲率半径是rn，其中所述曲率半径Rm是大于所述曲率半径rn。
所述透镜10可以是以模块化或是附加而具有所述光源20。所述发光装置1进一步包括一个基座(图中未标示)，所述基座承载所述光源20以及所述透镜10。
图4与5显示图1透镜的发光装置的光强度分布示意图，所述发光装置1依据图2中的X’-X线在光强度分布图上具有一个蝙蝠翼的发散形状。所述图2中的X’-X线有一个最大光强度的峰值是位于光入射角68度，而一般峰值会位于光入射角60度至80度之间，最佳的峰值是在65度至70度之间。所述发光装置1依据所述图2中的Y’-Y线在光强度分布图上是一个朗伯(Lambertian)发散。所述图2中的Y’-Y线有一个最大光强度的峰值是位于光入射角0度。因此，所述发光装置1依据所述X’-X线具有一广角的光散射功能，用以因应不同的需求提供一个改方向和广角度的光散射。
本发明透镜10及其发光装置1，通过所述光入射面151与所述发光面11之间的所述间距Dpq的最大值Dm，大于所述光源20与所述光入射面151之间的所述距离di的最大值dn，提供一个广角的光散射功能。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，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 (10)

1.一种透镜，其包括一个发光面、至少一个侧面、一个顶面以及一个底面，其特征在于；
所述发光面包括一个中央凹部以及二个凸出部，所述二个凸出部连接所述中央凹部并位于所述中央凹部的相对两侧；
所述顶面连接所述二个凸出部以及所述至少一个侧面，所述顶面具有一个顶面长度以及一个顶面宽度，且所述顶面长度大于所述顶面宽度；
所述底面包括设有一个开口直径的一个受光空间，所述受光空间具有一个光入射面，所述光入射面具有一个投射长度以及一个投射宽度，所述投射长度与所述投射宽度是所述光入射面以垂直所述顶面并平行一个光轴的直线光在所述顶面的投射距离，所述投射长度与所述投射宽度分别与所述顶面的所述顶面长度与所述顶面宽度方向平行，且所述投射长度小于所述投射宽度。
2.如权利要求1所述的透镜，其特征在于：所述发光面的所述二个凸出部以及所述光入射面，都是非球面。
3.如权利要求1所述的透镜，其特征在于：所述受光空间进一步具有一个光源定位表面以及一个连接面，所述连接面连接所述光源定位表面与所述底面，所述光入射面与所述发光面的所述凸出部之间的一个最大间距是大于从所述光入射面的中心点与垂直于所述顶面向着所述光轴方向在所述光源定位表面上投射到所述光入射面的垂直距离。
4.如权利要求1所述的透镜，其特征在于：所述发光面的所述凸出部的一个最小曲率半径是大于所述光入射面的一个最小曲率半径。
5.如权利要求1所述的透镜，其特征在于：所述透镜是一个具有所述光源的模块。
6.一种发光装置，其包括一个光源以及一个透镜，其特征在于；
所述光源包括一个发射表面及一个光源中心点；
所述透镜包括一个发光面、至少一个侧面、一个顶面以及一个底面，其中；
所述发光面包括一个中央凹部以及二个凸出部，所述二个凸出部连接所述中央凹部并位于所述中央凹部的相对两侧；
所述顶面连接所述二个凸出部以及所述至少一个侧面，所述顶面具有一个顶面长度以及一个顶面宽度，且所述顶面长度大于所述顶面宽度；
所述底面包括设有一个开口直径的一个受光空间，所述受光空间具有一个光入射面，所述光入射面具有一个投射长度以及一个投射宽度，所述投射长度与所述投射宽度是所述光入射面以垂直所述顶面并平行一个光轴的直线光在所述顶面的投射距离，所述投射长度与所述投射宽度分别与所述顶面的所述顶面长度与所述顶面宽度方向平行，且所述投射长度小于所述投射宽度。
7.如权利要求6所述的发光装置，其特征在于：所述发光面的所述二个凸出部以及所述光入射面，都是非球面。
8.如权利要求6所述的发光装置，其特征在于：所述光入射面与所述发光面的所述凸出部之间的一个最大间距是大于所述光入射面的中心点与所述光源的所述发射表面的所述光源中心点之间的距离。
9.如权利要求6所述的发光装置，其特征在于：所述发光面的所述凸出部的一个最小曲率半径是大于所述光入射面的一个最小曲率半径。
10.如权利要求6所述的发光装置，其特征在于：所述发光装置进一步包括一个基座，所述基座承载所述光源以及所述透镜。
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