CN207005786U - 发光装置与复合透镜 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种发光装置与复合透镜。发光装置包括发光模组、复合透镜以及灯罩。发光模组具有多个发光二极管环设于基板上。复合透镜设置于发光模组的上方，并与这些发光二极管对应设置，复合透镜包含第一连接部、第二连接部、全反射部及外周部，第二连接部围绕并连接第一连接部，全反射部围绕并连接第二连接部，外周部围绕并连接全反射部，且全反射部以至少一次全反射方式，将这些发光二极管所发出的一群光线反射，并穿过复合透镜而射出。灯罩罩设于发光模组及复合透镜上。本实用新型的发光装置除了可达到高配光角度的目的之外，又可避免灯具中央过热、热量集中不易散热与二次光学镜片需较大、较高的缺点。

Description

发光装置与复合透镜

技术领域

本实用新型关于一种发光装置与复合透镜，特别关于一种具有较高配光角度的发光装置与复合透镜。

背景技术

近年来，由于发光二极管在制造与材料方面的不断改良，使得发光二极管的发光效率大幅提升。不同于一般的日光灯或省电灯泡，发光二极管具有低耗电量、使用寿命长、安全性高、发光响应时间短及体积小等特性，因此，发光二极管已经广泛地运用至许多种类的电子产品中。其中之一的应用是以发光二极管作为发光灯具，以取代传统的日光灯管及日光灯泡。

一般来说，发光二极管灯具具有发光二极管及电路板。发光二极管设置于电路板上，当发光二极管被驱动后将可发光。然而，由于发光二极管所发出的光线具有方向性，且需要安装于基座以利散热，因而发光二极管灯具的光线照射区域约略为180度，无法达到传统灯泡近乎360度的配光角度。

在已知的发光二极管灯具中，已通过利用二次光学镜片来达到高配光角度。然而，已知技术虽然可以达到相当高的配光角度，但二次光学镜片所搭配的一般是采用晶片直接封装(Chip on Board,COB)的发光二极管，或是采用紧包于中央区域的多颗发光二极管的设置方式，但是，这种搭配方式会造成灯具中央过热、热量集中不易散热与二次光学镜片需较大、较高的缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的为提供一种发光装置与复合透镜。本实用新型的发光装置除了可达到高配光角度的目的之外，又可避免灯具中央过热、热量集中不易散热与二次光学镜片需较大、较高的缺点。

为达上述目的，根据本实用新型的一种发光装置，包括发光模组、复合透镜以及灯罩。发光模组具有多个发光二极管环设于基板上。复合透镜设置于发光模组的上方，并与这些发光二极管对应设置，复合透镜包含第一连接部、第二连接部、全反射部及外周部，第二连接部围绕并连接第一连接部，全反射部围绕并连接第二连接部，外周部围绕并连接全反射部，且全反射部以至少一次全反射方式，将这些发光二极管所发出的一群光线反射，并穿过复合透镜而射出。灯罩罩设于发光模组及复合透镜上。

为达上述目的，根据本实用新型的一种复合透镜，其与发光模组配合应用，发光模组具有多个发光二极管环设于基板上，复合透镜设置于发光模组的上方，并与这些发光二极管对应设置。复合透镜包括第一连接部、第二连接部、全反射部以及外周部。第二连接部围绕并连接第一连接部，全反射部围绕并连接第二连接部，外周部围绕并连接全反射部；其中，全反射部以至少一次全反射方式，将这些发光二极管所发出的一群光线反射，并穿过复合透镜而射出。

如上所述，在本实用新型的发光装置与复合透镜中，通过将多个发光二极管环设于基板上，还将复合透镜设置于发光模组的上方，并与这些发光二极管对应设置，其中，复合透镜的第二连接部围绕并连接第一连接部，全反射部围绕并连接第二连接部，外周部围绕并连接全反射部，且全反射部以至少一次全反射方式，将这些发光二极管所发出的一群光线反射，并穿过复合透镜而射出，从而实现提升出光角度，以达到高配光角度的目的，而且，相较于现有技术而言，本实用新型的发光装置又可避免灯具中央过热、热量集中不易散热与二次光学镜片需较大、较高的缺点。

附图说明

图1A及图1B分别为本实用新型优选实施例的一种发光装置的分解示意图及剖面示意图。

图2为图1A的发光装置的复合透镜与发光模组的相对位置示意图。

图3A至图3I分别为本实用新型不同实施方式的复合透镜的示意图。

图4为本实用新型实施例的发光装置的光形示意图。

具体实施方式

以下将参照相关附图，说明根据本实用新型优选实施例的发光装置与复合透镜，其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。

请参照图1A、图1B及图2所示，其中，图1A及图1B分别为本实用新型优选实施例的一种发光装置1的分解示意图及剖面示意图，而图2为图1A的发光装置1的复合透镜12与发光模组11的相对位置示意图。

如图1A及图1B所示，发光装置1包括发光模组11、复合透镜12及灯罩13。另外，本实施例的发光装置1还包括底座14及灯头15。

发光模组11具有多个发光二极管111、基板112及驱动电路113。因此，基板112可为电路基板，且这些发光二极管111以环状设置的方式设置于基板112的上表面上。在应用上，为了减小发光模组11的体积，发光二极管111可为晶片式发光二极管，当然，发光二极管111亦可以是插脚式(DIP)发光二极管，并不限制。驱动电路113设置于基板112并电性连接发光二极管111，优选地，驱动电路113是设置于与发光二极管111相对的另一表面上(下表面)，通过基板112上的布线，驱动电路113可控制发光二极管111的发光。

需特别注意的是，本实施例是以发光模组11具有14个发光二极管111环设成一圈为例来说明，然而，在实际运用时，可根据产品的需求、尺寸或设计上的考虑，使用不同数量的发光二极管及不同的排列方式，例如可利用不同数量的发光二极管111排列成两圈。此外，本实用新型亦不限制发光模组11的发光二极管111之间的连接方式，其可为串联、并联，或串联与并联的组合。

复合透镜12设置于发光模组11的上方，并与这些发光二极管111对应设置。本实施例的复合透镜12是二次光学镜片，并罩设于这些发光二极管111之上，使这些发光二极管111所发出的光线可穿过复合透镜12而射出。复合透镜12的材料可为透光高分子物质，例如是聚甲基丙烯酸甲脂(Polymethly Methacrylate,PMMA)、聚苯乙烯(Polystyrene,PS)、甲基丙烯酸甲酯－苯乙烯(Methly－methacrylate－Styrene,MS)或聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)等等，并不限定。上述的复合透镜12与这些发光二极管111“对应设置”是表示，这些发光二极管111的发光面积与复合透镜12的尺寸具有等比例的对应关系。举例来说，这些发光二极管111环设成一圈，所发出的光线假设其发光面积为A，若在不同的实施例中，发光模组11具有更多个发光二极管111并环设成例如两圈(这两圈的半径差异不大)，这两圈的发光二极管111所发出光线的发光面积假设为2A的话，则复合透镜12的尺寸将可等比例变大成二倍，以应用于需要较大发光面积的发光装置。此外，若这些发光二极管111所发出光线的发光面积为A/2的话，则复合透镜12的尺寸也可等比例变小为1/2倍。

如图1B及图2所示，在本实施例中，复合透镜12包含第一连接部121、第二连接部122、全反射部123及外周部124。第一连接部121位于复合透镜12的中央部分，第二连接部122围绕并连接于第一连接部121，全反射部123围绕并连接第二连接部122，而外周部124则围绕并连接全反射部123，使复合透镜12形成环状结构。本实施例的第一连接部121的中央部份具有穿孔，且第一连接部121、第二连接部122、全反射部123与外周部124的下方形成环形容置空间125(非封闭空间)，使发光二极管111设置在环形容置空间125之中(发光二极管111不会接触到复合透镜12)。此外，第一连接部121、第二连接部122、全反射部123与外周部124可为一体成型，并例如但不限于以射出成型制作而成。

在本实施例中，第二连接部122具有光入射面I1及光射出面S1。在本实施例中，光入射面I1与光射出面S1分别为往远离发光二极管111方向凸出的弧形面。第二连接部122可将发光模组11所发出的一群光线经过第二连接部122的光入射面I1的折射，在穿过第二连接部122后由光射出面S1折射而出。其中，由第二连接部122的光射出面S1折射出的区域可称为上方区A1，上方区A1的光路径可分配前方的光线角度为0度至60度之间。因此，第二连接部122的照射区域为0度至60度，亦即其配光角度为0度至60度。

全反射部123具有光入射面I2、光射出面S2及光反射面R，光反射面R分别连接第二连接部122的光射出面S1与光射出面S2。本实施例的全反射部123的光射出面S2并非为实际存在的表面，而是一假想表面，其与外周部124的入光面为共用表面。另外，光射出面S2连接光入射面I2，并与外周部124连接，而光入射面I2连接第二连接部122的光入射面I1与光射出面S2(或连接外周部124)。全反射部123以至少一次全反射的方式，将这些发光二极管111所发出的另一群光线反射，并穿过复合透镜12而射出。因此，光反射面R为往远离这些发光二极管111方向凸出的弧形面，而光入射面I2为往接近这些发光二极管111方向凸出的弧形面，且光线可由光入射面I2入射至全反射部123，并由光反射面R全反射再穿过全反射部123后，由光射出面S2进入外周部124而射出。因此称为全反射区(total internalreflection,TIR)A2。全反射区A2的光路径可分配后方光线角度为60度至150度之间。因此，全反射部123的照射区域为60度至150度，亦即其配光角度为60度至150度。

外周部124具有光入射面I3与光射出面S3，本实施例的光入射面I3与光射出面S3分别为平面，且光入射面I3连接光入射面I2。因此，外周部124围绕并连接全反射部123，使得经全反射部123的光反射面R反射的光线可穿过外周部124而由光射出面S3射出，或者，由光入射面I3射入的光线在穿过外周部124后由光射出面S3折射而出。因此称为侧边区A3，侧边区A3的光路径可分配侧边的光线角度为60度至90度之间。因此，外周部124的照射区域为60度至90度，亦即其配光角度为60度至90度。

接着，请再参照图1A及图1B所示，灯罩13罩设于发光模组11及复合透镜12上。因此，灯罩13与底座14连接，以形成容置空间131，以容置发光模组11及复合透镜12。灯罩13的材质可为玻璃或透光的高分子物质。在一些实施例中，可采用清光泡壳或平口泡壳的灯罩13。在另一些实施例中，可采用具有雾度的灯罩13，使发光装置1得到均匀的出光。

另外，底座14与灯罩13接合，并用以承载发光模组11及复合透镜12。底座14材质可为金属、塑胶或两者的组合，或为其他材料制成，且底座14可为一体成型的构件或为多个部件所组成的构件。在实施上，底座14可为具多个开口、鳍片或其他形式的散热结构141(图1A)，以作为热对流及热传导之用。另外，灯头15的一端与底座14远离灯罩13的一端接合，另一端用以与灯座(图未显示)连接，用以接收外部电源而提供发光模组11发光的电源。

另外，请参照图3A至图3I所示，其分别为本实用新型不同实施方式的复合透镜12a～12i的示意图。因此，只显示复合透镜12a～12i，复合透镜12a～12i与发光装置的其他元件的相对关系可参照图2。为了比较不同实施方式的复合透镜的形状，图3A与图2的复合透镜12的形状相同，并标示为复合透镜12a。

在图3A中，复合透镜12a的第二连接部122的光入射面I1与光射出面S1分别为往远离这些发光二极管方向凸出的弧形面，全反射部123的光入射面I2为往接近这些发光二极管方向凸出的弧形面，而外周部124的光入射面I3与光射出面S3分别为平面。

在图3B的复合透镜12b中，与图3A的复合透镜12a主要的不同在于，复合透镜12b的第二连接部122的光入射面I1与光射出面S1分别为往接近这些发光二极管方向凸出的弧形面。

在图3C的复合透镜12c中，与图3A的复合透镜12a主要的不同在于，复合透镜12c的第二连接部122的光入射面I1与光射出面S1分别为平面。

在图3D的复合透镜12d中，与图3A的复合透镜12a主要的不同在于，复合透镜12c的全反射部123的光入射面I2为平面。

在图3E的复合透镜12e中，与图3A的复合透镜12a主要的不同在于，复合透镜12e的全反射部123的光入射面I2为往远离这些发光二极管方向凸出的弧形面。

在图3F的复合透镜12f中，与图3A的复合透镜12a主要的不同在于，复合透镜12c的外周部124的光射出面S3具有微结构1241。通过微结构1241的设置，将可有效地均匀化射出光射出面S3的光线。其中，前述的微结构1241可通过油墨印刷、刻蚀方式、镭射或与精密机械加工等方式制成。另外，微结构1241的截面形状可选自波浪状、或弧形、或锯齿状的其中之一，或其任意组合。因此，是以光射出面S3的微结构1241为小波浪状为例。

在图3G的复合透镜12g中，与图3A的复合透镜12a主要的不同在于，复合透镜12g的外周部124的光射出面S3为往接近这些发光二极管方向凸出的弧形面。

在图3H的复合透镜12h中，与图3A的复合透镜12a主要的不同在于，复合透镜12h的外周部124的光射出面S3为往远离这些发光二极管方向凸出的弧形面。

在图3I的复合透镜12i中，与图3A的复合透镜12a主要的不同在于，复合透镜12i是将光入射面I3之处的结构直接截掉，使外周部124不具有光入射面I3，因此，发光二极管111所发出的光线将直接通过外周部124的下方区域而射出。

此外，复合透镜12a～12i的其他技术特征已于复合透镜12中详述，请参照上述，因此不再赘述。

特别说明的是，上述的实施方式只是举例说明。复合透镜12a～12i除了上述的方式外，也可为上述特征的任意组合，本实用新型并不限定。此外，若将上述不同实施方式的复合透镜12a～12i取代发光装置1的复合透镜12后，所得到的发光装置一样能够达到高配光角度的目的，而且，也可避免灯具中央过热、热量集中不易散热与二次光学镜片需较大、较高的缺点。

请参照图4所示，其为本实用新型实施例的发光装置的光形示意图。由图4中可得到，本实用新型实施例的发光装置的配光角度可达到300度左右(约302.8度)。

此外，本实用新型的发光装置采用环状排列的发光二极管，环状排列的发光二极管的半径可放大或缩小，只要复合透镜随着发光二极管的半径放大或缩小即可，复合透镜本身的高度不需要改变，而且相较于已知技术采用晶片直接封装的发光二极管，或是采用紧包于中央区域的多颗发光二极管的设置方式，环状排列的发光二极管对发光装置的散热具有正面的效果，而且排列方式也有较大的变化空间。因而，通过上述公开的结构，发光装置及其变化方式将能够提升出光角度，以达到高角度配光的目的，进而增加发光装置的发光品质。

综上所述，在本实用新型的发光装置与复合透镜中，通过将多个发光二极管环设于基板上，还将复合透镜设置于发光模组的上方，并与这些发光二极管对应设置，其中，复合透镜的第二连接部围绕并连接第一连接部，全反射部围绕并连接第二连接部，外周部围绕并连接全反射部，且全反射部以至少一次全反射方式，将这些发光二极管所发出的一群光线反射，并穿过复合透镜而射出，从而实现提升出光角度，以达到高配光角度的目的，而且，相较于现有技术而言，本实用新型的发光装置又可避免灯具中央过热、热量集中不易散热与二次光学镜片需较大、较高的缺点。

以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本实用新型的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于随附权利要求的范围中。

Claims (10)

1.一种发光装置，其特征在于，包括：

发光模组，具有多个发光二极管环设于基板上；

复合透镜，设置于所述发光模组的上方，并与这些发光二极管对应设置，所述复合透镜包含第一连接部、第二连接部、全反射部及外周部，所述第二连接部围绕并连接所述第一连接部，所述全反射部围绕并连接所述第二连接部，所述外周部围绕并连接所述全反射部，且所述全反射部以至少一次全反射方式，将这些发光二极管所发出的一群光线反射，并穿过所述复合透镜而射出；以及

灯罩，罩设于所述发光模组及所述复合透镜上。

2.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，其中所述第一连接部、所述第二连接部、所述全反射部与所述外周部的下方形成环形容置空间，这些发光二极管设置于所述环形容置空间。

3.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，其中所述第二连接部具有光入射面与光射出面，所述光入射面与所述光射出面分别为往远离这些发光二极管方向凸出的弧形面、或往接近这些发光二极管方向凸出的弧形面，或为平面。

4.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，其中所述全反射部具有光入射面及光反射面，所述光入射面为往接近这些发光二极管方向凸出的弧形面、或往远离这些发光二极管方向凸出的弧形面，或为平面，所述光反射面为往远离这些发光二极管方向凸出的弧形面。

5.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，其中所述外周部具有光射出面，所述光射出面为平面、或往接近这些发光二极管方向凸出的弧形面、或往远离这些发光二极管方向凸出的弧形面。

6.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，其中所述外周部具有光射出面，所述光射出面具有微结构。

7.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，还包括：

底座，与所述灯罩接合，并承载所述发光模组及所述复合透镜；及

灯头，与所述底座接合。

8.如权利要求7所述的发光装置，其特征在于，其中所述底座具有散热结构。

9.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，其中这些发光二极管具有发光面积，所述发光面积与所述复合透镜的尺寸具有等比例的对应关系。

10.一种复合透镜，其与发光模组配合应用，所述发光模组具有多个发光二极管环设于基板上，所述复合透镜设置于所述发光模组的上方，并与这些发光二极管对应设置，其特征在于，所述复合透镜包括：

第一连接部；

第二连接部，围绕并连接所述第一连接部；

全反射部，围绕并连接所述第二连接部；以及

外周部，围绕并连接所述全反射部；

其中，所述全反射部以至少一次全反射方式，将这些发光二极管所发出的一群光线反射，并穿过所述复合透镜而射出。