CN106482078A - 透镜及具有该透镜的发光元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种透镜。所述透镜包括底面、顶面以及侧面。所述底面与顶面相对设置。所述侧面连接在所述底面和顶面之间。所述底面中部朝所述顶面凹陷形成入光凹槽。所述顶面朝底面方向凹入而形成出光凹槽。所述侧面设置有微结构。所述侧面被所述微结构完全覆盖。本发明涉及一种具有该透镜的发光元件。

Description

透镜及具有该透镜的发光元件
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均匀度的光学透镜以及具有该透镜的发光元件。
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。为了更好地利用发光二极管，业界通常在对发光二极管封装后在其周围包覆一透镜对光进行二次光学校正。
LED发出的光经过透镜内部出射，经由顶面及侧面出射至外界环境。但是，从侧面出射的光线的整体光斑外围余光较多，较不均匀，无法得到有效利用。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种侧面出射光线分布均匀的透镜及具有该透镜的发光元件。
一种透镜包括底面、顶面以及侧面。所述底面与顶面相对设置。所述侧面连接在所述底面和顶面之间。所述底面中部朝所述顶面凹陷形成入光凹槽。所述顶面朝底面方向凹入而形成出光凹槽。所述侧面设置有微结构。所述侧面被所述微结构完全覆盖。
一种发光元件包括发光二极管光源及覆盖所述发光二极管光源的透镜。所述透镜包括底面、顶面以及侧面。所述底面与顶面相背设置。所述侧面连接在所述底面和顶面之间。所述底面中部朝所述顶面凹陷形成入光凹槽。所述顶面朝底面方向凹入而形成出光凹槽。所述侧面设置有微结构，所述侧面被所述微结构完全覆盖。
与现有技术相比，本发明提供的发光元件中，由于所述侧面设置有微结构。当透镜配合发光二极管光源时，发光二极管光源发出的光线进入所述透镜后，光线所行经的方向会更多，所述光二极管光源发出的光线经由所述微结构出射后将呈现出更为均匀的状态。不仅增强了所述侧面出射的光线的整体光斑的扩散效果，而且使光斑的余光范围变少、整体均匀性提高、光斑范围变大。
附图说明
图1为本发明一实施方式提供的发光元件的分解立体示意图。
图2为图1中透镜的立体示意图。
图3为图1中发光元件的组装立体示意图。
图4为图3中发光元件的沿IV-IV线的剖面示意图。
图5为图4中微结构的局部放大示意图。
图6为发光元件未设置微结构时的侧面出射光线光斑效果图。
图7为实施方式提供的侧面出射光线光斑效果图。
主要元件符号说明
发光元件 100
基板 10
发光二极管光源 20
透镜 30
底面 31
入光凹槽 310
第一凹槽 311
第二凹槽 313
底部 312、314、322
顶面 32
出光凹槽 320
侧面 33
微结构 34
凸起 340
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，为本发明发光元件100的第一较佳实施例，所述发光元件100包括一基板10、一发光二极管光源20及一覆盖所述发光二极管光源20的透镜30。
所述基板10可以是覆铜基板、电路板等。本实施方式中，所述基板10为电路板。所述基板10的形状可以为长方体、圆柱体等。
所述发光二极管光源20设置在所述基板10上。具体的，所述发光二极管光源20为成型的发光二极管封装体。所述发光二极管光源20通过覆晶技术封装在所述基板10上。所述发光二极管光源20为长方体结构。所述发光二极管光源20的一面贴覆在所述基板10上并与之电性连接。所述发光二极管光源20可以为单面发光发光二极管或者五面发光二极管。本实施方式中，所述发光二极管光源20为单面发光二极管。即，所述发光二极管光源20中仅有顶部端面能发出入射光线。在其它实施方式中，所述发光二极管光源20可以为圆柱体等其它形状。
请参阅图2，所述透镜30包括底面31、顶面32以及连接在底面31和顶面32之间的侧面33。本实施例中，所述透镜30具有一个光轴OO’，且透镜30沿所述光轴OO’呈轴对称。所述透镜30制作材料可以选自聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯以及玻璃等中的任意一种。所述发光二极管光源20设置在所述透镜30的光轴OO’上。
所述底面31设置在所述基板10上。具体的，所述底面31为平面，所述底面31中部朝所述顶面32凹陷形成一入光凹槽310。所述入光凹槽310包括一个第一凹槽311及第二凹槽313。所述第二凹槽313形成于第一凹槽311的底部312。所述底部312与所述底面31相平行。所述第一凹槽311为圆柱形凹槽。请一并参阅图4，所述第二凹槽313是底部314为光滑连接曲面的倒“V”型槽，其曲面的曲率半径均背离所述底面31一侧。
请一并参阅图3及图4，所述顶面32与所述底面31相背设置。所述顶面32朝所述底面31方向凹入形成出光凹槽320。所述出光凹槽320是底部322为光滑连接曲面的V型槽，其曲面的曲率半径背离所述顶面32一侧。所述底部322与所述底部314相背设置。所述底部322的面积大于所述底部314的面积。
所述侧面33连接在所述底面31与顶面32之间。所述侧面33为圆环形曲面。所述侧面33与所述第一凹槽311的圆环面相背设置。所述侧面33的面积大于所述第一凹槽311的圆环面的面积。所述侧面33相对所述光轴OO’倾斜。请一并参阅图5，所述侧面33设置有微结构34。所述侧面33被所述微结构34完全覆盖。所述微结构34可以为一个环绕所述侧面33的螺旋凸起340，也可以由多个等间距排列的环形凸起340组成。为使从所述侧面33射出光线的光斑呈现亮度提升与扩散均匀性的效果，所述螺旋凸起340或环形凸起340的曲率半径均在0.4mm至0.7mm之间。若曲率半径低于0.3mm，会使得扩散至外围光斑的强度增加，使得中心强度变暗；若曲率半径直大于0.7mm，会使得所述微结构34变得较为平坦，没有光斑均匀性扩散与亮度提升的效果。本实施方式中，所述微结构34由多个等间距排列的环形凸起340组成。相邻两个环形凸起340中心之间的距离大于0.3mm。当相邻两个环形凸起之间的距离低于0.3mm时，光斑的扩散效果不大，所述微结构34的层数会变多而影响加工的时间与精密度。
请一并参阅图1、图2及图3，组装时，先将所述发光二极管光源20封装并将其设置在所述基板10的中央位置；所述透镜30的光轴OO’对准所述发光二极管光源20，用胶将所述透镜30固定在所述基板10上，此时，使所述入光凹槽310覆盖在所述发光二极管光源20的正上方，所述入光凹槽310与所述基板10形成一个密闭的容置空间。所述发光二极管光源20收容在所述容置空间内。
请参阅图4，工作时，所述发光二极管光源20顶部发出的光线经由所述第二凹槽313的底部314进入透镜30。部分光线先射至所述出光凹槽320的底部322再由所述底部322折射至外界环境或反射至侧面33。部分光线进入所述透镜30后直接由所述侧面33出射至外部环境。由于所述侧面33设置有微结构34。所述微结构由多个等间距排列的环形凸起340组成。使进入所述透镜30的光线所行经的方向会更多。因此，所述发光二极管光源20顶部发出的光线经由所述侧面33出射后将呈现出更为均匀的状态。
请参阅图6，当所述侧面33未设置微结构34时，由所述侧面33出射的光线的整体光斑外围余光较多，较不均匀。
请参阅图7，当所述侧面33设置有微结构34时，由所述侧面33出射的光线的整体光斑呈扩散的效果，且光斑的余光范围变少、整体均匀性提高、得到光斑范围变大(角度也相对扩大)。
与现有技术相比，本发明提供的发光元件100中，由于所述侧面33设置有微结构34。当透镜30配合发光二极管光源20时，发光二极管光源20发出的光线进入所述透镜30后，光线所行经的方向会更多，所述发光二极管光源20发出的光线经由所述微结构34出射后将呈现出更为均匀的状态。不仅增强了所述侧面33出射的光线的整体光斑的扩散效果，而且使光斑的余光范围变少、整体均匀性提高、光斑范围变大。
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)

1.一种透镜，包括底面、顶面以及侧面，所述底面与顶面相对设置，所述侧面连接在所述底面和顶面之间，所述底面中部朝所述顶面凹陷形成入光凹槽，其特征在于：所述顶面朝底面方向凹入而形成出光凹槽，所述侧面设置有微结构，所述侧面被所述微结构完全覆盖。
2.如权利要求1所述的透镜，其特征在于：所述微结构由多个等间距排列的环形凸起组成。
3.如权利要求2所述的透镜，其特征在于：相邻两个环形凸起中心之间的距离大于0.3mm。
4.如权利要求2所述的透镜，其特征在于：所述多个环形凸起的曲率半径在0.4mm至0.7mm之间。
5.如权利要求2所述的透镜，其特征在于：所述微结构为一个环绕所述侧面的螺旋凸起。
6.如权利要求5所述的透镜，其特征在于：所述螺旋凸起的曲率半径在0.4mm至0.7mm之间。
7.一种发光元件，包括发光二极管光源及覆盖所述发光二极管光源的透镜，所述透镜包括底面、顶面以及侧面，所述底面与顶面相背设置，所述侧面连接在所述底面和顶面之间，所述底面中部朝所述顶面凹陷形成入光凹槽，其特征在于：所述顶面朝底面方向凹入而形成出光凹槽，所述侧面设置有微结构，所述侧面被所述微结构完全覆盖。
8.如权利要求7所述的发光元件，所述发光二极管还包括一个基板，其设置于所述透镜下方，所述发光二极管光源设置于所述基板上。
9.如权利要求7所述的发光元件，其特征在于：所述发光二极管光源发出的光线经所述顶面反射至所述侧面后均匀出射至外部环境。
10.如权利要求7所述的发光元件，其特征在于：所述发光二极管光源发出的光线进入所述透镜后直接由所述侧面出射至外部环境。
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