TW201332165A - 發光二極體透鏡 - Google Patents

Abstract

一種發光二極體透鏡包含一本體、一底面、一頂面以及一側面。一光線經由底面之至少一部分而進入本體。頂面之至少一部分係反射該光線，頂面中央處具有一凹部。側面連結底面及頂面，至少部分光線經由側面離開本體。本體包含一基材以及至少一添加材料，基材與添加材料之折射係數不相同，且添加材料之重量百分比為0.5%至15%之間。

Description

發光二極體透鏡

本發明係關於一種透鏡，特別關於一種發光二極體透鏡。

發光二極體(light emitting diode,LED)元件由於冷發光，耗電量低、壽命長、反應速度快等優點，已逐漸普遍的應用，其應用範圍涵蓋了電腦或家電產品的指示燈、液晶顯示裝置的背光源乃至交通號誌或是車用指示燈。

而在現有技術中，通常在發光二極體元件的出光側設置一發光二極體透鏡，以提升其發光效率。然而，由於傳統的透鏡在光線由入射面傳至反射面進行全反射到側面出光時，會有光不均勻以及眩光太強的情形產生。

因此，如何提供一種發光二極體透鏡，能夠解決光不均勻及眩光太強的問題，進而提升發光效能，實為業界當前重要課題之一。

有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種能夠解決光不均勻及眩光太強的問題，進而提升發光效能之發光二極體透鏡。

為達上述目的，依據本發明之一種發光二極體透鏡包含一本體、一底面、一頂面以及一側面。一光線經由底面之至少一部分而進入本體。頂面之至少一部分係反射該光線，頂面中央處具有一凹部。側面連結底面及頂面，至少部分光線經由側面離開本體。本體包含一基材以及至少一添加材料，基材與添加材料之折射係數不相同，且添加材料之重量百分比為0.5%至15%之間。

在一實施例中，本體實質呈圓盤狀。

在一實施例中，底面具有一內凹面。

在一實施例中，底面更具有一平面部，平面部位於內凹面之周圍。

在一實施例中，平面部具有一微結構。

在一實施例中，底面更具有一頂抵部，頂抵部向外凸出。

在一實施例中，頂面之凹部係依據本體之一中心軸對稱設置。

在一實施例中，頂面更具有一平面部，該平面部位於該凹部與該側面之間。

在一實施例中，凹部之切線斜率為正、或為負或由正至負。

在一實施例中，基材包含一高分子材料。

在一實施例中，添加材料包含聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或氧化鋁。

在一實施例中，發光二極體透鏡更包含一收光部，其與底面連結，收光部沿遠離底面之方向呈漸縮狀。

承上所述，在本發明之發光二極體透鏡中，頂面中央處具有一凹部，藉由凹部可提升光線反射之效能。此外，本體包含一基材以及至少一添加材料，基材與添加材料之折射係數不相同，且添加材料之重量百分比為0.5%至15%之間。藉由高、低折射係數的混合搭配，可降低眩光，減少單點出光強度並使光線擴散的效能提高。藉由上述特徵，本發明之發光二極體透鏡解決光不均勻及眩光太強的問題，進而提升發光效能。

以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例之一種發光二極體透鏡，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。

圖1A為本發明第一實施例之一種發光二極體透鏡1的剖視示意圖，其係包含一本體11、一底面12、一頂面13以及一側面14。其中，底面12位於本體11之一底側，頂面13位於本體11之一頂側，側面14位於本體11之一邊側。

在本實施例中，本體11實質呈圓盤狀。本體11包含一基材以及至少一添加材料，基材與添加材料之折射係數不相同。例如基材的折射係數較高，添加材料的折射係數較低；或者，基材的折射係數較低，添加材料的折射係數較高。藉由高、低折射係數的混合搭配，可降低眩光，減少單點出光強度並使光線擴散的效能提高。

添加材料之重量百分比可為0.5%至15%之間。其中，基材例如包含一高分子材料，高分子材料可例如為例如聚碳酸酯(PC)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。添加材料例如包含氧化鋁；或者當基材不包含聚甲基丙烯酸甲酯時，添加材料可包含聚甲基丙烯酸甲酯。基材與添加材料可藉由熔融或混合均勻的方式，射出成型而製成本體11。添加材料可為擴散粒子。

一光線係經由底面12之至少一部分而進入本體11。在本實施例中，底面12具有一內凹面121。底面12更可具有一平面部122，平面部122位於內凹面121之周圍，即平面部122為環形。平面部122可具有一微結構M1(如圖1B所示)，微結構M1係以鋸齒狀為例，另外，微結構亦可有其他幾何形狀，例如圖1C所示之微結構M2為皺褶面(外凸)、圖1D所示之微結構M3為起伏面(外凸)、圖1E所示之微結構M4為皺褶面(內凹)、圖1F所示之微結構M5為起伏面(內凹)等等。當平面部122具有微結構時，平面部122可反射光線，使部分光線從頂面13射出，藉此可提升出光均勻度；當平面部122不具有微結構時，部分光線可從平面部122射出，藉此可加大發光二極體透鏡1的出光角度。另外，微結構之技術特徵亦可應用於本發明所有的實施例。

頂面13之至少一部分係反射光線，頂面13中央處具有一凹部131。於此，凹部131係實質上依據本體之一中心軸對稱設置。凹部131的切線斜率由中心往邊緣的方向，可為正、或為負或由正至負，於此，若以圖1A中凹部131之右半部來看，其切線斜率為由正至零。這僅為舉例，並非用以限制本發明。

側面14連結底面12及頂面13，至少部分光線經由側面14離開本體11。

依據上述，光線(例如由發光二極體發出)可由本實施例之發光二極體透鏡1之底面12進入本體11，經由頂面13之反射而從側面14出光。若底面12之平面部122具有微結構，則部分光線可從頂面13出光；若底面12之平面部122不具有微結構，則部分光線可從平面部122出光。藉由發光二極體透鏡1結構上的設計以及高、低折射係數材料的混合搭配，可降低眩光，減少單點出光強度並使光線擴散的效能提高，進而提升發光效能。

圖2為本發明第二實施例之一種發光二極體透鏡1a的側視示意圖。與第一實施例主要不同在於，發光二極體透鏡1a之頂面13更具有一平面部132，平面部132位於凹部131與側面14之間。於此，以平面部132實質上與側面14垂直為例。

圖3為本發明第三實施例之一種發光二極體透鏡1b的側視示意圖。與第二實施例主要不同在於，發光二極體透鏡1b之頂面13之平面部132的範圍較發光二極體透鏡1a之平面部132的範圍更大，並且發光二極體透鏡1b之頂面13之凹部131的曲率半徑較發光二極體透鏡1a之凹部132的曲率半徑更小。

圖4為本發明第四實施例之一種發光二極體透鏡1c的側視示意圖。與上述實施例主要不同在於，發光二極體透鏡1c之頂面13之凹部131之切線斜率為由正至負或由負至正，即跨越斜率為零，而使得頂面13的中心至側面14的輪廓成為一曲線。於此，若以圖4中凹部131之右半部來看，其切線斜率為由正至負。

圖5為本發明第五實施例之一種發光二極體透鏡1d的側視示意圖。與第一實施例主要不同在於，發光二極體透鏡1d之底面12更具有一頂抵部123，頂抵部123係由本體向外凸出，於此係指朝遠離頂面13之方向凸出。頂抵部123為環狀，並位於底面12之內凹面121之周圍。藉由頂抵部123的設置，可使一發光二極體晶粒2容置於頂抵部123之內，進而使產品達到薄型化。其中，發光二極體晶粒2可設置於一電路板(圖未顯示)上，而電路板可連結於頂抵部123。另外，發光二極體晶粒2亦可設置於上述所有發光二極體透鏡之底面12的內凹面121內。

圖6為本發明第六實施例之一種發光二極體透鏡1e的側視示意圖。與上述實施例主要不同在於，發光二極體透鏡1e更包含一收光部15，收光部15與底面12連結，且收光部15沿遠離底面12之方向呈漸縮狀。收光部15可為空心體，其內表面可鍍反射膜。收光部15可為一單獨構件或與本體1一體成型製成。發光二極體晶粒2可設置於收光部15內或外；於此，發光二極體晶粒2係以設置於收光部15之外為例。收光部15可應用於上述所有實施例之發光二極體透鏡。

藉由上述不同實施例之發光二極體透鏡，可讓發光二極體透鏡的出光效果更多變化，進而擴展其應用性。另外，本發明所有實施例之發光二極體透鏡可應用於大角度出光之發光二極體晶粒，例如是大於120度的出光角度。

綜上所述，在本發明之發光二極體透鏡中，頂面中央處具有一凹部，藉由凹部可提升光線反射之效能。此外，本體包含一基材以及至少一添加材料，基材與添加材料之折射係數不相同，且添加材料之重量百分比為0.5%至15%之間。藉由高、低折射係數的混合搭配，可降低眩光，減少單點出光強度並使光線擴散的效能提高。藉由上述特徵，本發明之發光二極體透鏡解決光不均勻及眩光太強的問題，進而提升發光效能。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

1、1a～1e．．．發光二極體透鏡

11．．．本體

12．．．底面

121．．．內凹面

122．．．平面部

123．．．頂抵部

13．．．頂面

131．．．凹部

132．．．平面部

14．．．側面

15．．．收光部

2．．．發光二極體晶粒

M1～M5．．．微結構

圖1A為本發明第一實施例之一種發光二極體透鏡的剖視示意圖；

圖1B至圖1F為本發明第一實施例之一種發光二極體透鏡之不同微結構的示意圖；

圖2為本發明第二實施例之一種發光二極體透鏡的側視示意圖；

圖3為本發明第三實施例之一種發光二極體透鏡的側視示意圖；

圖4為本發明第四實施例之一種發光二極體透鏡的側視示意圖；

圖5為本發明第五實施例之一種發光二極體透鏡的側視示意圖；以及

圖6為本發明第六實施例之一種發光二極體透鏡的側視示意圖。

1．．．發光二極體透鏡

11．．．本體

12．．．底面

121．．．內凹面

122．．．平面部

13．．．頂面

131．．．凹部

14．．．側面

Claims (12)

1. 一種發光二極體透鏡，包含：一本體；一底面，一光線經由該底面之至少一部分而進入該本體；一頂面，其至少一部分係反射該光線，該頂面中央處具有一凹部；以及一側面，連結該底面及該頂面，至少部分該光線經由該側面離開該本體，其中，該本體包含一基材以及至少一添加材料，該基材與該添加材料之折射係數不相同，且該添加材料之重量百分比為0.5%至15%之間。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體透鏡，其中該本體實質呈圓盤狀。
3. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體透鏡，其中該底面具有一內凹面。
4. 如申請專利範圍第3項所述之發光二極體透鏡，其中該底面更具有一平面部，該平面部位於該內凹面之周圍。
5. 如申請專利範圍第4項所述之發光二極體透鏡，其中該平面部具有一微結構。
6. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體透鏡，其中該底面更具有一頂抵部，該頂抵部向外凸出。
7. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體透鏡，其中該頂面之該凹部係依據該本體之一中心軸對稱設置。
8. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體透鏡，其中該頂面更具有一平面部，該平面部位於該凹部與該側面之間。
9. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體透鏡，其中該凹部之切線斜率為正、或為負或由正至負。
10. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體透鏡，其中該基材包含一高分子材料。
11. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體透鏡，其中該添加材料包含聚甲基丙烯酸甲酯或氧化鋁。
12. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體透鏡，更包含：一收光部，與該底面連結，該收光部沿遠離該底面之方向呈漸縮狀。