TW201500775A - 透鏡及使用該透鏡的光源裝置 - Google Patents

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
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Abstract

一種透鏡，用以與LED光源配合使用，該透鏡包括一供LED光源發出的光線入射的入光面和一供光線出射的出光面，該入光面係一內凹的曲面，該出光面係外凸的曲面，該透鏡上形成多個臺階部，每一臺階部位於透鏡的出光面上並鄰近出光面的邊緣設置，每一臺階部均具有一水平的臺階面，其中至少一臺階部的臺階面上形成有用於散射光線的微結構。本發明還涉及一種使用該透鏡的光源裝置。

Description

透鏡及使用該透鏡的光源裝置
本發明涉及一種透鏡及使用該透鏡的光源裝置。
發光二極體（light emitting diode，LED）作為一種高效的發光源，具有環保、省電、壽命長等諸多特點，已經被廣泛運用於背光模組之中。
在實際使用過程中，為了在減少LED光源使用數量的同時獲得較大的出光範圍，通常採用直下式（direct back-lit）的方式來安裝LED光源，並在LED光源上方設置一發散透鏡以混合發散該LED光源發出的光線。
然而，在背光模組中使用的LED光源通常係在藍光LED晶片上進一步塗覆黃色螢光粉產生黃光，黃光與未被激發之藍光混合發出白光的光源，受限於塗覆工藝的影響，該藍光晶片出光面上螢光粉的塗覆厚度不均，該藍光晶片的出光面邊緣部分螢光粉的厚度較出光面中央薄，從而導致該LED光源形成的光場的邊緣部分偏藍。該LED光源經過發散透鏡折射後，其出射光場的邊緣係藍色的光圈。
有鑒於此，有必要提供一種能夠消除光源的出射光場邊緣的藍色光圈的透鏡及使用該透鏡的光源裝置。
一種透鏡，用以與LED光源配合使用，該透鏡包括一供LED光源發出的光線入射的入光面和一供光線出射的出光面，該入光面係一內凹的曲面，該出光面係外凸的曲面，該透鏡上形成多個臺階部，每一臺階部位於透鏡的出光面上並鄰近出光面的邊緣設置，每一臺階部均具有一水平的臺階面，其中至少一臺階部的臺階面上形成有用於散射光線的微結構。
一種光源裝置，包括至少一LED光源及至少一透鏡，該種透鏡用以與LED光源配合使用，該透鏡包括一供LED光源發出的光線入射的入光面和一供光線出射的出光面，該入光面係一內凹的曲面，該出光面係外凸的曲面，該透鏡上形成多個臺階部，每一臺階部位於透鏡的出光面上並鄰近出光面的邊緣設置，每一臺階部均具有一水平的臺階面，其中至少一臺階部的臺階面上形成有用於散射光線的微結構，該LED光源面向透鏡的入光面設置。
與習知技藝相比，該透鏡上形成有多個臺階部，每一臺階部均具有水平的臺階面，該臺階面上設置多個微結構用於將射向透鏡邊緣的光線朝向各個方向散射，這能消除LED光源發出的光線經過透鏡折射後的光場的邊緣的藍色光圈，獲得均勻的出光。
1‧‧‧光源裝置
100‧‧‧透鏡
101‧‧‧安裝面
102‧‧‧入光面
103‧‧‧出光面
104‧‧‧臺階部
105‧‧‧容置部
200‧‧‧LED光源
1031‧‧‧曲面
1032‧‧‧圓周面
1033‧‧‧凹陷部
1041‧‧‧臺階面
1042‧‧‧微結構
圖1係本發明一實施例的光源裝置的立體結構示意圖。
圖2係圖1中所示光源裝置的倒置的立體結構示意圖，其中LED光源被隱藏。
圖3係圖1中所示光源裝置沿III-III線方向的剖視示意圖。
圖4係圖3中所示光源裝置的IV部分的放大圖。
請同時參閱圖1至圖4，本發明一實施例的光源裝置1包括一LED光源200以及罩設於該LED光源200上方的透鏡100。該透鏡100包括一供LED光源200發出的光線入射的入光面102和一供光線出射的出光面103。該透鏡100的入光面102係一內凹的曲面。該透鏡100的出光面103係一外凸的曲面。該LED光源200的出光面（未標示）面向該透鏡100的入光面102設置。該入光面102關於LED光源的光軸X對稱，該出光面103關於該LED光源200的光軸X對稱。
該透鏡100上還形成有多個臺階部104，每一臺階部104位於透鏡100的出光面103上並鄰近該出光面103的邊緣設置。每一臺階部104均具有一 水平的臺階面1041，其中位於透鏡100最外側的臺階部104的臺階面1041上設置有多個用於散射光線的微結構1042。
請再次參閱圖1和圖2，該透鏡100具有一圓形的安裝面101。該透鏡100的入光面102自安裝面101的中央朝向透鏡100的內部凹陷形成。該透鏡100的出光面103自安裝面101的周緣向上凸出延伸形成。該出光面103包括自該安裝面101的周緣垂直向上延伸形成的圓周面1032和自圓周面1032遠離安裝面101的頂端向上並向內延伸出的外凸的曲面1031。
該出光面103和入光面102均係軸對稱面，且該入光面102關於LED光源200的光軸X對稱，該出光面103關於LED光源200的光軸X對稱（請參閱圖3）。該透鏡100的厚度自出光面103的周緣朝向出光面103中央先增加後減小，即該透鏡100的出光面103與安裝面101之間的距離自該出光面103的周緣朝向出光面103的中央先逐步增加後逐漸減小直至預定的厚度。
在本實施例中，該透鏡100的入光面102係一橢球面，該入光面102的長軸位於該LED光源200的光軸X上。該出光面103的曲面1031位於出光面103的中央並正對入光面102設置。該曲面1031進一步朝向該透鏡100的入光面102凹陷形成一倒錐形凹陷部1033（請參閱圖3）。
該多個臺階部104均位於該出光面103的圓周面1032和曲面1031的連接處。每一臺階部104環繞LED光源200的光軸X設置。在本實施例中，每一臺階部104的臺階面1041均係一環繞LED光源200的光軸X設置的閉合環面。
該多個臺階部104依次連接形成一連續的階梯狀構造。該多個臺階部104對應的臺階面1041的寬度相等。該多個臺階部104對應的臺階面1041的內徑大小沿LED光源200的光軸X的軸向向上呈階梯狀遞減。
可以理解地，在其他實施例中，該臺階部104的數量和分佈可以根據需要作出調整，比如該臺階部104係多個且呈離散分佈；相鄰的臺階部104對應的臺階面1041的寬度不相同，比如位於透鏡100外側的臺階部104的臺階面1041的寬度較位於透鏡100內側的臺階部104的臺階面1041的寬度大。
所述多個微結構1042係用於散射光線的凸起或凹槽。具體地，每一微結構1042係球狀凸起、半球狀凸起或環繞該LED光源200的光軸X設置的環形凹槽。該多個微結構1042主要用於將透鏡100內部朝向該出光面103兩側傳播的光線朝向透鏡100的各個方向散射。
在本實施例中，該多個微結構1042設置於該透鏡100最外側的臺階部104的臺階面1041上，且多個微結構1042在臺階面1041上的密度分佈不均勻。在其他實施例中，根據實際的出光需要，該多個微結構1042可以對應設置於多個臺階部104的臺階面1041上；且該多個微結構1042在臺階面1041上的密度分佈較為均勻。
該透鏡100的入光面102和安裝面101共同圍設出一容置部105，該LED光源200收容於該容置部105內。該LED光源200的出光面（未標示）面向該透鏡100的入光面102設置。
與習知技藝相比，本發明的透鏡100上形成多個臺階部104，每一臺階部104均位於透鏡100的出光面103上並鄰近出光面103的邊緣設置，且該臺階部104的臺階面1041上設置有多個微結構1042用於將射向該透鏡100兩側的光線朝向該透鏡100的各個方向散射，從而消除了LED光源200發出的光線經過透鏡100後所形成的光場邊緣的藍色光圈，獲得較為均勻的出光效果。
可以理解地，相較於在外凸的曲面1031上直接設置微結構1042，本發明中在透鏡100上設置多個臺階部104，然後將多個微結構1042形成於臺階部104的臺階面1041上，運用這種加工方式形成的微結構1042的尺寸精確度較高且該微結構1042的加工形狀亦不受加工面形狀的限制。該多個臺階部104也可以藉由注塑的方式與透鏡100一體成型。在製作微結構1042時，可以採用溶液蝕刻（etching）或者光刻的方式於臺階部104的臺階面1041上形成微米尺寸大小的凹槽或半球狀凸起，亦或先採用蝕刻的方式形成凹槽，然後再藉由沉積的方式於凹槽中形成一球狀凸起。
無
1‧‧‧光源裝置
104‧‧‧臺階部
1031‧‧‧曲面
1032‧‧‧圓周面
1041‧‧‧臺階面
1042‧‧‧微結構

Claims (11)

  1. 一種透鏡，用以與LED光源配合使用，該透鏡包括一供LED光源發出的光線入射的入光面和一供光線出射的出光面，該入光面係一內凹的曲面，該出光面係外凸的曲面，其改良在於：該透鏡上形成多個臺階部，每一臺階部位於透鏡的出光面上並鄰近出光面的邊緣設置，每一臺階部均具有一水平的臺階面，其中至少一臺階部的臺階面上形成有用於散射光線的微結構。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的透鏡，其中該出光面和入光面均係軸對稱面，且該入光面關於LED光源的光軸對稱，該出光面關於所述LED光源的光軸對稱。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的透鏡，其中該多個臺階部依次連接形成一連續的階梯狀構造。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的透鏡，其中每一臺階部呈環狀並環繞該LED光源的光軸設置，每一臺階部的臺階面係一環繞該LED光源的光軸設置的閉合環面。
  5. 如申請專利範圍第2項所述的透鏡，其中該透鏡的入光面係一橢球面，該入光面的長軸位於該LED光源的光軸上。
  6. 如申請專利範圍第2項所述的透鏡，其中該透鏡的出光面正對入光面的中央朝向入光面凹陷形成一倒錐形凹陷部。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的透鏡，其中該透鏡具有一安裝面，該透鏡的入光面自該透鏡的安裝面中央朝向透鏡的內部凹陷。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的透鏡，其中該透鏡的出光面與安裝面之間的距離自出光面的邊緣朝向出光面的中央先增加後減小。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的透鏡，其中該透鏡的出光面包括自該透鏡的安裝面周緣垂直向上延伸的圓周面以及自圓周面遠離安裝面的頂端向上並向內延伸出的外凸的曲面，該透鏡的臺階部位於出光面的圓周面和曲面的連接處。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的透鏡，其中該微結構係多個，每一微結構係凸起或凹槽。
  11. 一種光源裝置，包括至少一LED光源及至少一透鏡，所述LED光源面向透鏡的入光面設置，其中所述透鏡係如申請專利範圍第1至10項中任一項所述的透鏡。
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