CN108139039A - 照明装置 - Google Patents

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Abstract

实施例包括：发光二极管，用于发射光；以及透镜阵列，包括沿第一方向依序布置的第一透镜至第四透镜，其中，第一透镜至第四透镜均是凸透镜，第一透镜和第四透镜形状相同，第二透镜和第三透镜形状相同，第一透镜和第二透镜均布置成沿第一方向凸起的构造，第三透镜和第四透镜均布置成沿与第一方向相反的方向凸起的构造，第一方向是从发光二极管朝向第一透镜取向的方向。

Description

照明装置
技术领域
实施例涉及照明装置。
背景技术
通常，发光二极管(以下称为“LED”)是当电子和空穴响应于电流的施加而在P-N半导体结中彼此相遇时发光的元件，并且具有许多优点，例如以低电流和低功耗进行持续发光。
具体地，这种LED广泛用于各种显示装置、背光源等。近年来，已经开发了使用分别发射红色、绿色和蓝色光的三个发光二极管芯片或使用磷光体经由波长转换来发射白光的技术，并且其应用范围也已经被扩展到照明装置。
照明装置可以包括具有各种透镜形状的透镜阵列，以将光汇聚并将其透射到目标。通常，取决于应用和光源的特性，将塑料透镜用作透镜阵列。
然而，在使用UV LED的应用情况下，由于紫外光损坏塑料透镜，所以在使用紫外光的应用中使用玻璃透镜代替塑料透镜。这种玻璃透镜需要大模具以进行模制。另外，由于为了生产用于聚光的各种形状的玻璃透镜而需要各种模具，因此制造成本增加。
发明内容
【技术目的】
实施例提供了能够获得等于或大于60％的总累积功率并且还能够降低制造成本的照明装置。
【技术解决方案】
根据一个实施例的照明装置包括：发光元件，配置为发射光；以及透镜阵列，包括第一透镜至第四透镜，所述第一透镜至第四透镜沿第一方向依序布置成一行，其中，所述第一透镜至第四透镜中的每个透镜均是凸透镜，所述第一透镜和第四透镜具有相同的形状，并且所述第二透镜和第三透镜具有相同的形状，其中，所述第一透镜和第二透镜中的每个透镜布置成凸形形状面向所述第一方向，其中，所述第三透镜和所述第四透镜中的每个透镜布置成凸形形状面向与所述第一方向相反的方向，以及其中，所述第一方向是从所述发光元件朝向所述第一透镜的方向。
所述第一透镜和第四透镜可以具有相同的直径、厚度和曲率，以及所述第二透镜和第三透镜可以具有相同的直径、厚度和曲率。
所述第一透镜的直径可以小于所述第二透镜的直径。
所述第一透镜的直径可以在2.00A至6.00A的范围内，所述第二透镜的直径可以在4.00A至15.00A的范围内，“A”可以是所述发光元件的光发射表面的直径。
所述第一透镜的厚度可以在0.80A至2.40A的范围内，所述第二透镜的厚度可以在1.68A至6.30A的范围内，“A”可以是所述发光元件的光发射表面的直径。
所述第一透镜和第二透镜中的每个透镜可以具有椭圆形状，并且所述第一透镜和第二透镜中的每个透镜的圆锥常数可以在-0.44至-0.73的范围内。
所述发光元件的光发射表面与所述第一透镜之间的距离可以在0.16A至0.60A的范围内，所述第四透镜和目标之间的距离可以在0.40A至1.50A之间的范围内，“A”可以是所述发光元件的光发射表面的直径。
所述第一透镜与所述第二透镜之间的距离可以在0.56A至2.10A的范围内，所述第二透镜与所述第三透镜之间的距离可以在0.08A至0.30A的范围内，所述第三透镜与所述第四透镜之间的距离可以在0.56A至2.10A之间的范围内，“A”是可以所述发光元件的光发射表面的直径。
所述第二透镜和所述第三透镜之间的距离可以小于所述第一透镜与所述第二透镜之间的距离。
所述第一透镜的曲率在可以0.95A至2.85A的范围内，所述第二透镜的曲率可以在1.67A至6.27A的范围内，“A”可以是所述发光元件的光发射表面的直径。
所述第一透镜的直径可以是4.00A，所述第二透镜的直径可以是10.00A，所述第一透镜的曲率可以是1.60A，所述第二透镜的曲率可以是4.18A，“A”可以是所述发光元件的光发射表面的直径。
所述发光元件的光发射表面与所述第一透镜之间的距离可以是0.40A，所述第一透镜与所述第二透镜之间的距离可以是1.40A，所述第二透镜与所述第三透镜之间的距离可以是0.20A，所述第三透镜和所述第四透镜之间的距离可以是1.40A，“A”可以是发光元件的光发射表面的直径。
所述发光元件可以产生200nm至400nm波长范围内的紫外光。
根据另一实施例的照明装置包括：发光模块，包括电路板和设置在所述电路板上的发光元件；以及透镜阵列，包括第一透镜至第四透镜，所述第一透镜至第四透镜沿第一方向依序布置成一行，其中，所述第一透镜至第四透镜中的每个透镜均是凸透镜，其中，所述第一透镜和第二透镜中的每个透镜布置成凸形形状面向所述第一方向，其中，所述第三透镜和所述第四透镜中的每个透镜布置成凸形形状面向与所述第一方向相反的方向，其中，所述第一透镜和第四透镜具有相同的形状，并且所述第二透镜和第三透镜具有相同的形状，其中，所述第一方向是从所述发光元件朝向所述第一透镜的方向，其中，所述第一透镜的直径小于所述第二透镜的直径，其中，所述发光元件与所述第一透镜之间的第一距离小于所述第一透镜和所述第二透镜之间的第二距离，其中，所述第二透镜和所述第三透镜之间的第三距离小于所述第二距离，以及其中，所述第三透镜和所述第四透镜之间的第四距离与所述第二距离相同。
所述第一透镜的直径可以在2.00A至6.00A的范围内，所述第二透镜的直径可以在4.00A至15.00A的范围内所述第一透镜的厚度可以在0.80A至2.40A的范围内，所述第二透镜的厚度可以在1.68A至6.30A的范围内，所述第一透镜的曲率可以在0.95A至2.85A的范围内，所述第二透镜的曲率可以在1.67A至6.27A的范围内，“A”可以是所述发光元件的光发射表面的直径。
所述第一距离可以在0.16A至0.60A的范围内，所述第二距离可以在0.56A至2.10A的范围内，所述第三距离可以在0.08A至0.30A的范围内，所述第四距离可以在0.56A至2.10A的范围内，“A”可以是所述发光元件的光发射表面的直径。
所述第一透镜的直径可以大于所述发光元件的光发射表面的直径。
所述第一距离和所述第三距离中的每一个均可以小于所述发光元件的光发射表面的直径。
照明装置还可以包括：盖构件，配置为在其中容纳所述透镜阵列；以及散热单元，被连接到所述盖构件并且包括散热鳍，所述散热鳍配置为发散热量。
根据另一实施例的照明装置包括：发光模块，包括电路板和设置在所述电路板上的发光元件；第一透镜，包括第一光入射表面和第一光出射表面，所述第一光入射表面面向所述发光元件；第二透镜，包括第二光入射表面和第二光出射表面，所述第二光入射表面面向所述第一光出射表面；第三透镜，包括第三光入射表面和第三光出射表面，所述第三光入射表面面向所述第二光出射表面；以及第四透镜，包括第四光入射表面和第四光出射表面，所述第四光入射表面面向所述第三光出射表面，其中，所述第一透镜至第四透镜沿第一方向依序布置，其中，所述第一光出射表面和所述第二光出射表面中的每一个表面朝向所述第一方向凸起，其中，所述第三光入射表面和所述第四光入射表面中的每一个表面朝向相反于所述第一方向的方向凸起，其中，所述第一光出射表面和所述第四光入射表面具有相同的曲率，以及所述第二光出射表面和所述第三光入射表面具有相同的曲率，以及其中，所述第一方向是从所述发光元件朝向所述第一透镜的方向。
【有益效果】
实施例可以获得等于或大于60％的累积功率并且可以降低制造成本。
附图说明
图1示出根据一个实施例的照明装置的横截面图。
图2示出了图1所示的发光元件、第一至第四透镜以及目标的布置。
图3示出了从图1所示的发光元件34发出的光通过透镜阵列被汇聚在目标上。
图4示出了取决于发光元件的光发射表面的直径变化的每个透镜的尺寸和透镜之间的距离。
图5示出了取决于图4所示的发光元件的光发射表面的直径变化的总累积功率。
图6示出了与图5的仿真结果有关的图。
图7示出了与总累积功率有关的仿真结果，该总累积功率取决于具有椭圆曲率的第一至第四透镜中每一个透镜的圆锥常数的变化。
图8示出了发光元件的光发射表面的直径为2.5mm、5.0mm和10.0mm时的总累积功率。
图9示出了取决于图8的光发射表面的直径的第一和第二透镜的尺寸。
具体实施方式
在下文中，将通过与附图和实施例相关的描述清楚地揭示实施例。在对实施例的描述中，当元件被称为形成在另一元件“上”或“下”时，其可以直接在另一元件“上”或“下”或者以在它们之间具有中间元件的形式间接地形成。还将理解的是，可以相对于附图来描述在元件“上”或“下”。
在附图中，为了清楚和方便描述，尺寸被放大、省略或示意性地示出。另外，每个组成元件的尺寸并不完全反映其实际尺寸。另外，在附图的描述中，相同的附图标记表示相同的元件。
图1示出了根据一个实施例的照明装置100的横截面图。
参考图1，照明装置100包括：盖构件10、包括第一至第四透镜22至28的透镜阵列20、发光模块30、散热单元40以及电源单元50。
盖构件10将透镜阵列20容纳在其中，并且保护透镜阵列20免受外部冲击。
盖构件10可以具有中空结构，该中空结构包括将光引入其中的第一开口10a和从中发射光的第二开口10b，并且可以包括设置有透镜阵列20的基座部61至64。
盖构件10可以包括第一基座部61、第二基座部62、第三基座部63以及第四基座部64，第一透镜22的边缘位于第一基座部61上，第二透镜24的边缘位于第二基座部62上，第三透镜26的边缘位于第三基座部63上，第四透镜28的边缘位于第四基座部64上。
盖构件10的第一至第四基座部61至64可以设置有固定部71至74，通过该固定部71至74支撑或固定第一至第四透镜22至28。
例如，盖构件10可以包括彼此连接的第一和第二盖12和14，第一和第二透镜22和24可以布置在第一盖12中，并且第三和第四透镜26和28可以布置在第二盖14中。
第一盖12可以在其一端设置有第一螺纹，并且第二盖14可以在其一端设置有第二螺纹。第一和第二螺纹可以彼此啮合。第二透镜24和第三透镜26之间的距离可通过改变第一螺纹和第二螺纹的耦接程度来调节。
另外，在另一个实施例中，第一盖12可以被分成第一部分和第二部分(未示出)。第一基座部61可以设置在第一部分上，并且第三螺纹可以设置在第一部分的一端上。第二基座部62可以设置在第二部分上，并且第四螺纹可以设置在第二部分的一端上，以便与第三螺纹啮合。第一透镜22和第二透镜24之间的距离可以通过改变第三螺纹和第四螺纹的耦接程度来调节。
第二盖14可以被分成第三部分和第四部分(未示出)。第三基座部63可以设置在第三部分上，并且第五螺纹可以设置在第三部分的一端上。第四基座部64可以设置在第四部分上，并且第六螺纹可以设置在第四部分的一端上，以便与第五螺纹啮合。第三透镜26和第四透镜28之间的距离可通过改变第五螺纹和第六螺纹的耦接程度来调节。
当从电源单元50接收到电压或控制信号时，发光模块30产生光，并将产生的光发射到透镜阵列20。
发光模块30可以包括电路板32(从电源单元50向电路板32供应电压)以及设置在电路板32上的发光元件34。
电路板32可以是印刷电路板、金属PCB或柔性PCB。第一盖12可以在其一端邻近第一开口10a设置有支撑电路板32的支撑部12a。电路板32可以设置在支撑部12a上，使得发光元件34面向透镜阵列20。
发光元件34设置在电路板32的一个表面(例如上表面)上。
发光元件34可以是基于发光二极管(LED)的光源，但不限于此。例如，发光元件34可以具有发光二极管芯片形式或发光二极管封装形式。
发光元件34可以是一个或多个发光二极管。例如，可以在电路板32上设置单个发光元件34，或者多个发光元件34可以在电路板32上布置成一行、布置成圆形或布置成矩阵形状。
发光元件34可以产生200nm至400nm的波长范围内的紫外光。或者，例如，发光元件34可以产生200nm至280nm的波长范围内的短波紫外(UVC)光。
例如，发光元件34可以包括：衬底；设置在衬底上并且包括第一导电型(例如n型)半导体层、有源层和第二导电型(例如，p型)半导体层的发光结构；以及电连接到发光结构的第一和第二电极；并且发光元件34可以通过引入到有源层中的电子和空穴的再结合而发光。
发光模块30可以布置成靠近盖构件10中的第一开口10a，并且发光元件34可以布置成与第一开口10a相对并且可以通过第一开口10a将光发射到透镜阵列20。
透镜阵列20可以包括沿第一方向101依序布置成一行的第一透镜22至第四透镜28。这里，第一方向101可以是从第一开口10a朝向第二开口10b的方向或从发光元件34朝向第一透镜22的方向。
第一至第四透镜22至28可以在第一方向101上顺序地排列成一排。例如，第一至第四透镜22至28的中心可以与平行于第一方向101的假想线201对准。
散热单元40可以连接到盖构件10并且可以发散从盖构件10产生的热量。为了提高散热效率，散热单元40可以包括在其外周面上的散热鳍41。
由发光元件34的发热产生的热量可以通过电路板32传递到散热单元40，并且散热单元40可以将通过散热鳍41传递的热量发散到外部。
电源单元50向发光模块30提供用于驱动发光元件34的电压或控制信号。例如，电源单元50可以设置在散热单元40下方并且可以电连接到电路板32。
图2示出了图1所示的发光元件34、第一至第四透镜22至28以及目标Ta的布置。这里，目标Ta可以是光接收装置、光纤、光缆、曝光装置、检测器、内窥镜、传感器等，但不限于此。
参见图2，透镜阵列20用于将从发光元件34发出的光汇聚到目标Ta。
透镜阵列20可以包括沿第一方向依序布置成一行的第一透镜22、第二透镜24、第三透镜26和第四透镜28。
第一透镜22和第二透镜24用于折射从具有朗伯分布的发光元件34发射的光，以形成平行光。
第三透镜26和第四透镜28可以将由第一透镜22和第二透镜24形成的平行光聚焦在位于距透镜阵列20预定距离处并且具有预定面积的目标Ta上。
第一透镜22和第四透镜28可以具有相同的形状，或者可以以相反的方向布置。
例如，第一透镜22和第四透镜28的直径、厚度和曲率中的全部均可以彼此相同。
例如，第一透镜22和第四透镜28可以具有凸透镜形式，但是第一透镜22可以以面向第一方向101的凸面形状设置，并且第四透镜28可以以面向相反于第一方向的方向的凸面形状设置。
第二透镜24和第三透镜26可以具有相同的形状，或者可以以相反的方向布置。
例如，第二透镜24和第三透镜26的直径、厚度和曲率中的全部均可以彼此相同。
例如，第二透镜24和第三透镜26可以具有凸透镜形式，但是第二透镜24可以以面向第一方向101的凸面形状设置，并且第三透镜26可以以面向相反于第一方向的方向的凸面形状设置。
第一透镜22可以靠近第一开口10a来设置并且可以包括具有第一光入射表面22a(来自发光元件34的光在该第一光入射表面22a上入射)的第一部分22-1以及具有第一光出射表面22b(第一光入射表面22a上入射的光从该第一光出射表面22b发出)的第二部分22-2。
例如，第一透镜22的第一光入射表面22a可以面向发光元件34。
第一透镜22的第一光入射表面22a可以是非球面(例如平坦表面)，并且第一透镜22的第一光出射表面22b可以是朝向第一方向101凸起的曲面。
例如，第一透镜22的第一光出射面22b可以具有椭圆形状。
例如，第一透镜22的第一部分22-1的直径可以与第一光入射表面22a的直径相同，并且可以是不变的。第一透镜22的第一部分22-1的厚度可以小于第一透镜22的第二部分22-2的最大厚度。例如，第一透镜22的第二部分22-2的最大厚度可以是从第二部分22-2的下表面到第一透镜22的第一光出射表面22b的最大距离。
在另一个实施例中，第一透镜22的第一部分22-1可以被省略。
第二透镜24可以包括具有第二光入射表面24a(来自第一透镜22的第一光出射表面22b的光在该第二光入射表面24a上入射)的第一部分24-1和具有第二光出射表面24b(第二光入射表面24a上入射的光从该第二光出射表面24b发出)的第二部分24-2。
例如，第二透镜24的第二光入射表面24a可以面向第一透镜22的第一光出射表面22b。第二透镜24的第二光入射表面24a可以是非球面(例如平坦表面)，并且第二透镜24的第二光出射表面24b可以是朝向第一方向101凸起的曲面。
例如，第二透镜24的第二光出射表面24b可以具有椭圆形状。
例如，第二透镜24的第一部分24-1的直径可以与第二光入射表面24a的直径相同，并且可以是不变的。
第二透镜24的第一部分24-1的厚度可以小于第二透镜24的第二部分24-2的最大厚度。例如，第二透镜24的第二部分24-2的最大厚度可以是从第二部分24-2的下表面到第二透镜24的第二光出射表面24b的最大距离。
在另一个实施例中，第二透镜24的第一部分24-1可以被省略。
第三透镜26可以包括具有第三光入射表面26a(来自第二透镜24的第二光出射表面24b的光在该第三光入射表面26a上入射)的第一部分26-1以及具有第三光出射表面26b(在第三光入射表面26a上入射的光从该第三光出射表面26b出射)的第二部分26-2。
第三透镜26的第三光入射表面26a可以面向第二透镜24的第二光出射表面24b。
第三透镜26的第一部分26-1和第二透镜24的第二部分24-2可以具有相同的形状，并且可以被设置成朝向相反的方向凸起。
第三透镜26的第二部分26-2和第二透镜24的第一部分24-1可以具有相同的形状。
与第二透镜24的形状相关的描述可以同样适用于第三透镜26的形状。
第三透镜26的第三光入射表面26a可以对应于第二透镜24的第二光出射表面24b，并且第三透镜26的第三光出射表面26b可以对应于第二透镜24的第二光入射表面24a。
第四透镜28可以包括具有第四光入射表面28a(来自第三透镜26的第三光出射表面26b的光在该第四光入射表面28a上入射)的第一部分28-1以及具有第四光出射面28b(在第四光入射表面28a入射的光从该第四光出射面28b发出)的第二部分28-2。
第四透镜28的第四光入射表面28a可以面向第三透镜26的第三光出射表面26b。
第四透镜28的第一部分28-1和第一透镜22的第二部分22-2可以具有相同的形状，并且可以被设置为朝相反的方向凸起。第四透镜28的第二部分28-2和第一透镜22的第一部分22-1可以具有相同的形状。
第四透镜28的第四光入射表面28a可以对应于第一透镜22的第二光出射表面22b，并且第四透镜28的第四光出射表面28b可以对应于第一透镜22的第一光入射表面22a。
与第一透镜22的形状相关的描述可以同样应用于第四透镜28的形状，并且与第二透镜24的形状相关的描述可以同样应用于第三透镜26的形状。
第一光出射表面22b和第二光出射表面24b中的每一个可以朝向第一方向101凸起，并且第三光入射表面26a和第四光入射表面28a可以朝向与第一方向101相反的方向凸起。
另外，第一光出射表面22b和第四光入射表面28a可以具有相同的曲率，并且第二光出射表面24b和第三光入射表面26a可以具有相同的曲率。
第一透镜22的直径P1可以在2.00A至6.00A的范围内。
例如，第一透镜22的直径可以是第一光入射表面22a的直径P1，并且可以是4.00A。这里，“A”可以是发光元件34的光发射表面的直径S1。例如，“A”可以是发光元件34的光发射表面的最大直径。
例如，第一透镜22的直径P1可以大于发光元件34的光发射表面的直径S1。
第一透镜22的厚度T1可以在0.80A至2.40A的范围内。
例如，第一透镜22的厚度T1可以是第一部分22-1和第二部分22-2的厚度的总和，并且可以是1.60A。
第一透镜22的曲率可以在0.95A至2.85A的范围内。例如，第一透镜22的曲率可以是第一透镜22的第一光出射表面22b的曲率，并且可以是1.90A。
在用于定义具有椭圆形状的第一透镜22的透镜公式中，圆锥常数可以在-0.44至-0.73的范围内。
第二透镜24的直径P2可以在4.00A至15.00A的范围内。
例如，第二透镜24的直径可以是第二光入射表面24a的直径P2，并且可以是10.00A。
第二透镜24的厚度T2可以在1.68A至6.30A的范围内。
例如，第二透镜24的厚度T2可以是第一部分24-1和第二部分24-2的厚度的总和，并且可以是4.20A。
例如，第二透镜24的厚度T2可以大于第一透镜22的厚度T1(T2>T1)。
第二透镜24的曲率可以在1.67A至6.27A的范围内。例如，第二透镜24的曲率可以是第二透镜24的第二光出射表面24b的曲率，并且可以是4.18A。
在用于定义具有椭圆形状的第二透镜24的透镜公式中，圆锥常数可以在-0.44至-0.73的范围内。
发光元件34的光发射表面与第一透镜22的第一光入射表面22a之间的距离d4小于发光元件34的光发射表面的直径S1(d4<d1)。
例如，发光元件34的光发射表面与第一透镜22的第一光入射表面22a之间的距离d4可以在从0.16A到0.60A的范围内。例如，“d4”可以是0.40A.
第二透镜24和第三透镜26之间的距离d2小于发光元件34的光发射表面的直径S1(d2<S1)。
第二透镜24和第三透镜26之间的距离d2可以小于第一透镜22和第二透镜24之间的距离d1(d2<d1)。
第一透镜22的第一光出射表面22b与第二透镜24的第二光入射表面24a之间的距离d1可以在0.56A至2.10A的范围内。例如，“d1”可以是从第一透镜22的第一光出射表面22b的末端到第二透镜24的第二光入射表面24a的距离，并且可以是1.40A.
第二透镜24和第三透镜26之间的距离d2可以在0.08A至0.30A的范围内。“d2”可以是从第二透镜24的第二光出射表面24b的末端到第三透镜26的第三光入射表面26a的末端的距离。例如，“d2”可以是0.20A。
例如，第二光出射表面24b的末端可以是从第二光入射表面24a到第二光出射表面24b的距离最大的部分，并且第三光入射表面26a的末端可以是从第三光出射表面26b到第三光入射面26a的距离最大的部分。
第三透镜26和第四透镜28之间的距离d3可以在0.56A到2.10A的范围内。“d3”可以是从第三透镜26的第三光出射表面26b到第四透镜28的第四光入射表面28a的距离。例如，“d3”可以是1.40A。
第四透镜28与目标Ta之间的距离d5可以在0.40A至1.50A的范围内。例如，“d5”可以是从第四透镜28的第四光出射面28b到目标Ta的距离。例如，“d5”可以是1.00A.
第一透镜22的直径P1可以小于第二透镜24的直径P2。
例如，第一透镜22的第一光入射表面22a的直径P1可以小于第二透镜24的第二光入射表面24a的直径P2(P1<P2)。
第一透镜22和第二透镜用于依序收集光。由于第一透镜22增加了待发射的光的角度，所以第二透镜24的直径P2需要大于第一透镜22的直径P1。
另外，第二透镜24和第三透镜26之间的距离d2可以比第一透镜22和第二透镜24之间的距离d1以及第三透镜26和第四透镜28之间的距离d3短(d2<d1以及d2<d3)。另外，“d1”和“d3”可以是相同的。
例如，目标Ta的直径S2可以与发光元件34的光发射表面的直径S1相同，但不限于此。
图3示出了从图1所示的发光元件34发射的光通过透镜阵列20被汇聚在目标Ta上。
参考图3，从发光元件34发射的光301可以被第一和第二透镜22和24折射，从而变成平行光302，并且平行光302可以被第三和第四透镜26和28折射，从而变成会聚或聚焦在目标Ta上的光线303。
图4示出了取决于发光元件34的光发射表面LES的直径S1的变化的透镜22至28中每个透镜的尺寸和透镜22至28之间的距离d1至d5。只有第一和第二透镜22和24的尺寸在图4中示出，但是第三透镜26的尺寸与第二透镜24的尺寸相同，并且第四透镜28的尺寸与第一透镜22的尺寸相同，因此省略它们的尺寸。
图5示出了取决于图4所示的发光元件34的光发射表面LES的直径S1的变化的总累积功率。这里，“总累积功率”表示相对于从照明装置100发射的所有光而由作为目标Ta的检测器收集的功率。“中心”表示在目标Ta中检测到的总累积功率，“前”表示在目标Ta前方的预定点处检测到的总累积功率，“后”表示在目标Ta后方的预定点处检测到的总累积功率。与总累积功率“前”和“后”相关的仿真结果用于增加与“中心”有关的检测结果的可靠性。
参考图4和图5，当发光元件34的光发射表面LES的直径S1在0.5A至1.5A的范围内时，目标Ta中的总累积功率可以等于或大于60％，并且总数累积功率“前”或“后”可能等于或大于50％。图5示出了“A”为2.5mm时的仿真结果。
图6示出了与图5的仿真结果有关的图。X轴表示发光元件的光发射表面的直径，并且Y轴表示总累积功率。“g1”表示目标Ta的总累积功率，“g2”表示总累积功率“后”，“g3”表示总累积功率“前”。
参照“g1”，当光发射表面的直径S1小于0.5A时，目标Ta中的总累积功率可小于60％。此外，参考“g3”，当光发射表面的直径S1是1.6A时，总累积功率“前”可以小于50％，但是当光发射表面的直径S1为1.5A时总累积功率“前”可以等于或大于50％。
因此，发光元件34的光发射表面LES的直径S1可以在0.5A至1.5A的范围内，第一透镜22至第四透镜28中每一个透镜的直径、厚度和曲率可以是如图4所示那样限定，并且第一至第四透镜22至28之间的距离d1至d3，光发射表面与第一透镜之间的距离d4以及第四透镜28与目标Ta之间的距离d5可以如图4所述那样限定。
经由上述透镜阵列20汇聚在目标Ta上的光可以具有等于或大于60％的总累积功率，并且总累积功率“前”或“后”可以等于或大于50％。
图7示出了与总累积功率有关的仿真结果，该总累积功率取决于具有椭圆曲率的第一至第四透镜22至28中每一个透镜的圆锥常数(C)的变化。在图7中，发光元件34的光发射表面的直径S1为2.5mm。第一至第四透镜22至28中每一个透镜的圆锥常数可以相同，并且在仿真中，圆锥常数变化，使得所有透镜具有相同的圆锥常数C。
这里，可以获得“中心”、“前”和“后”如下：
前＝0.3004-1.687×C-1.917×C2，
后＝1.020+3.915×C+8.58×C2+5.37×C3，以及
中心＝0.959+2.918×C+7.19×C2+5.257×C3。
当第一透镜22至第四透镜28中每个透镜的圆锥常数(C)在-0.44至-0.73的范围内时，目标Ta中的总累积功率可以等于或大于60％，并且总数累积功率“前”或“后”可能等于或大于50％。
图8示出了发光元件34的光发射表面的直径S1为2.5mm、5.0mm和10.0mm时的总累积功率，图9示出了取决于图8的光发射表面的直径S1的第一和第二透镜22和24的尺寸。第三透镜26的尺寸可以与第二透镜24的尺寸相同，并且第四透镜28的尺寸可以与第一透镜22的尺寸相同。
参考图8，当“S1”为2.5mm、5.0mm和10.0mm时，第一至第四透镜22至28的尺寸可以与图9所示的尺寸相同，目标Ta的总累积功率可以等于或大于60％，并且总累积功率“前”或“后”可以等于或大于50％。
用作光学系统以汇聚光并将其透射到目标的透镜阵列可取决于其形状而包括各种类型的透镜，并且通常根据应用和光源的特性而使用塑料透镜。
然而，在使用UV光源的应用的情况下，由于紫外光损坏塑料透镜，因此在使用UV光源的应用中使用玻璃透镜代替塑料透镜。这种玻璃透镜需要大模具以进行模制。另外，由于为了生产用于聚光的各种形状的玻璃透镜而需要各种模具，因此制造成本增加。
然而，由于提供了包括相同尺寸的透镜的透镜阵列20(例如，具有相同尺寸的第一透镜和第四透镜以及具有相同透镜的第二透镜和第三透镜)，透镜阵列可以配置成两种类型的透镜。由此，这些实施例可以降低制造模具的成本。
另外，由于第一至第四尺寸22至28的尺寸，第一至第四透镜22至28之间的距离d1至d3，透镜阵列20与光发射表面之间的距离d4以及透镜阵列20和目标Ta之间的距离d5是基于发光元件34的光发射表面的直径S1来限定的，如上面参照图5至图9所描述的那样，所以实施例可以确保目标Ta中的总累积功率等于或大于60％，并且总累积功率“前”或“后”等于或大于50％。
以上描述仅通过示例描述了实施例的技术精神，并且在不脱离本公开的范围和精神的情况下，本领域技术人员可以进行与上述描述相关的各种修改和替换。因此，出于描述的目的提供了所公开的实施例，并且它们不旨在限制本公开的技术范围，并且本公开的技术范围不受这些实施例的限制。本公开的范围应基于以下权利要求来解释，并且落入与权利要求等同的范围内的所有技术理念应被理解为属于本公开的范围。
【工业实用性】
实施例可以用于照明装置，该照明装置可以获得等于或大于60％的总累积功率并且可以降低制造成本。

Claims (20)

1.一种照明装置，包括：
发光元件，配置为发射光；以及
透镜阵列，包括第一透镜至第四透镜，所述第一透镜至第四透镜沿第一方向依序布置成一行，
其中，所述第一透镜至第四透镜中的每个透镜均是凸透镜，第一透镜和第四透镜具有相同的形状，并且第二透镜和第三透镜具有相同的形状，
其中，所述第一透镜和第二透镜中的每个透镜布置成凸形形状面向所述第一方向，
其中，所述第三透镜和所述第四透镜中的每个透镜布置成凸形形状面向与所述第一方向相反的方向，以及
其中，所述第一方向是从所述发光元件朝向所述第一透镜的方向。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述第一透镜和第四透镜具有相同的直径、厚度和曲率，以及
其中，所述第二透镜和第三透镜具有相同的直径、厚度和曲率。
3.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述第一透镜的直径小于所述第二透镜的直径。
4.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述第一透镜的直径在2.00A至6.00A的范围内，所述第二透镜的直径在4.00A至15.00A的范围内，“A”是所述发光元件的光发射表面的直径。
5.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述第一透镜的厚度在0.80A至2.40A的范围内，所述第二透镜的厚度在1.68A至6.30A的范围内，“A”是所述发光元件的光发射表面的直径。
6.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述第一透镜和第二透镜中的每个透镜具有椭圆形状，并且所述第一透镜和第二透镜中的每个透镜的圆锥常数在-0.44至-0.73的范围内。
7.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述发光元件的光发射表面与所述第一透镜之间的距离在0.16A至0.60A的范围内，所述第四透镜和目标之间的距离在0.40A至1.50A之间的范围内，“A”是所述发光元件的光发射表面的直径。
8.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述第一透镜与所述第二透镜之间的距离在0.56A至2.10A的范围内，所述第二透镜与所述第三透镜之间的距离在0.08A至0.30A的范围内，所述第三透镜与所述第四透镜之间的距离在0.56A至2.10A之间的范围内，“A”是所述发光元件的光发射表面的直径。
9.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述第二透镜和所述第三透镜之间的距离小于所述第一透镜与所述第二透镜之间的距离。
10.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述第一透镜的曲率在0.95A至2.85A的范围内，所述第二透镜的曲率在1.67A至6.27A的范围内，“A”是所述发光元件的光发射表面的直径。
11.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述第一透镜的直径是4.00A，所述第二透镜的直径是10.00A，所述第一透镜的曲率是1.60A，所述第二透镜的曲率是4.18A，“A”是所述发光元件的光发射表面的直径。
12.根据权利要求11所述的照明装置，其中，所述发光元件的光发射表面与所述第一透镜之间的距离是0.40A，所述第一透镜与所述第二透镜之间的距离是1.40A，所述第二透镜与所述第三透镜之间的距离是0.20A，所述第三透镜和所述第四透镜之间的距离是1.40A，“A”是发光元件的光发射表面的直径。
13.根据权利要求1至12中任意一项所述的照明装置，其中，所述发光元件产生200nm至400nm波长范围内的紫外光。
14.一种照明装置，包括：
发光模块，包括电路板和设置在所述电路板上的发光元件；以及
透镜阵列，包括第一透镜至第四透镜，所述第一透镜至第四透镜沿第一方向依序布置成一行，
其中，所述第一透镜至第四透镜中的每个透镜均是凸透镜，
其中，所述第一透镜和第二透镜中的每个透镜布置成凸形形状面向所述第一方向，
其中，所述第三透镜和所述第四透镜中的每个透镜布置成凸形形状面向与所述第一方向相反的方向，
其中，所述第一透镜和第四透镜具有相同的形状，并且所述第二透镜和第三透镜具有相同的形状，
其中，所述第一方向是从所述发光元件朝向所述第一透镜的方向，
其中，所述第一透镜的直径小于所述第二透镜的直径，
其中，所述发光元件与所述第一透镜之间的第一距离小于所述第一透镜和所述第二透镜之间的第二距离，
其中，所述第二透镜和所述第三透镜之间的第三距离小于所述第二距离，以及
其中，所述第三透镜和所述第四透镜之间的第四距离与所述第二距离相同。
15.根据权利要求14所述的照明装置，其中，所述第一透镜的直径在2.00A至6.00A的范围内，所述第二透镜的直径在4.00A至15.00A的范围内，所述第一透镜的厚度在0.80A至2.40A的范围内，所述第二透镜的厚度在1.68A至6.30A的范围内，所述第一透镜的曲率在0.95A至2.85A的范围内，所述第二透镜的曲率在1.67A至6.27A的范围内，“A”是所述发光元件的光发射表面的直径。
16.根据权利要求14所述的照明装置，其中，所述第一距离在0.16A至0.60A的范围内，所述第二距离在0.56A至2.10A的范围内，所述第三距离在0.08A至0.30A的范围内，所述第四距离在0.56A至2.10A的范围内，“A”是所述发光元件的光发射表面的直径。
17.根据权利要求14所述的照明装置，其中，所述第一透镜的直径大于所述发光元件的光发射表面的直径。
18.根据权利要求14所述的照明装置，其中，所述第一距离和所述第三距离中的每一个均小于所述发光元件的光发射表面的直径。
19.根据权利要求14所述的照明装置，还包括：
盖构件，配置为将所述透镜阵列容纳在所述盖构件中；以及
散热单元，被连接到所述盖构件并且包括散热鳍，所述散热鳍配置为发散热量。
20.一种照明装置，包括：
发光模块，包括电路板和设置在所述电路板上的发光元件；
第一透镜，包括第一光入射表面和第一光出射表面，所述第一光入射表面面向所述发光元件；
第二透镜，包括第二光入射表面和第二光出射表面，所述第二光入射表面面向所述第一光出射表面；
第三透镜，包括第三光入射表面和第三光出射表面，所述第三光入射表面面向所述第二光出射表面；以及
第四透镜，包括第四光入射表面和第四光出射表面，所述第四光入射表面面向所述第三光出射表面，
其中，所述第一透镜至第四透镜沿第一方向依序布置，
其中，所述第一光出射表面和所述第二光出射表面中的每一个表面朝向所述第一方向凸起，
其中，所述第三光入射表面和所述第四光入射表面中的每一个表面朝向与所述第一方向相反的方向凸起，
其中，所述第一光出射表面和所述第四光入射表面具有相同的曲率，以及所述第二光出射表面和所述第三光入射表面具有相同的曲率，以及
其中，所述第一方向是从所述发光元件朝向所述第一透镜的方向。
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