TW201502582A - 透鏡及其光源模組 - Google Patents

透鏡及其光源模組 Download PDF

Info

Publication number
TW201502582A
TW201502582A TW102125302A TW102125302A TW201502582A TW 201502582 A TW201502582 A TW 201502582A TW 102125302 A TW102125302 A TW 102125302A TW 102125302 A TW102125302 A TW 102125302A TW 201502582 A TW201502582 A TW 201502582A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
lens
light
light incident
incident surface
light emitting
Prior art date
Application number
TW102125302A
Other languages
English (en)
Inventor
He-Liying Wang
Original Assignee
Hon Hai Prec Ind Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hon Hai Prec Ind Co Ltd filed Critical Hon Hai Prec Ind Co Ltd
Priority to TW102125302A priority Critical patent/TW201502582A/zh
Priority to US14/010,549 priority patent/US20150016118A1/en
Publication of TW201502582A publication Critical patent/TW201502582A/zh

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V5/00—Refractors for light sources
    • F21V5/04—Refractors for light sources of lens shape
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
    • G02B19/0033—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use
    • G02B19/0047—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source
    • G02B19/0061—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source the light source comprising a LED
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)

Abstract

一種透鏡，其用於對光源發出的光線進行調整，所述透鏡包括第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡，第三透鏡覆蓋第二透鏡，第二透鏡覆蓋第一透鏡，第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡依次疊置，第三透鏡的折射率小於第二透鏡的折射率，第二透鏡的折射率小於第一透鏡的折射率，光源發出的光線依次經過第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡最終出射到透鏡外部，從而能夠使射入透鏡的光線更好的向透鏡的側部偏轉，降低正向光強、增強側向光強並擴大出光角度。本發明還涉及一種包含上述透鏡的光源模組。

Description

透鏡及其光源模組
本發明涉及光學領域，尤其涉及一種透鏡及其製作方法。
利用傳統光源的燈具其效果基本能滿足各個方面的需求，但是耗能太大，因此發光二極體（LED，Light Emitting Diode）作為新一代的光源具有逐漸取代傳統光源的趨勢。現有的顯示器的背光模組的光源逐漸由發光二極體取代。
現有的顯示器背光模組通常為直下式光源。直下式光源的優點在於通過透鏡的使用，因此少量的發光二極體即可滿足需求。即經過透鏡對發光二極體的光線進行第一次光學調整形成較為發散的光線，再射入擴散板進行進一步的擴散，從而得到更加均勻的出射光線。然而，現有的透鏡的光學調整能力仍然不足，因此，如何設計出一款透鏡能夠使發光二極體發出的光線更好地向兩側發散是業界一直探求的課題。
有鑒於此，有必要提供一種能夠使發光二極體發出的光線更好地發散的透鏡及其光源模組。
一種透鏡，其用於對光源發出的光線進行調整，所述透鏡包括第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡，第三透鏡覆蓋第二透鏡，第二透鏡覆蓋第一透鏡，第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡依次疊置，第三透鏡的折射率小於第二透鏡的折射率，第二透鏡的折射率小於第一透鏡的折射率，光源發出的光線依次經過第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡最終出射到透鏡外部。
一種光源模組，其包括光源和上述的透鏡。
本發明實施方式的透鏡由於採用三種折射率不同的透鏡，當光線從折射率較高的一層進入折射率較低的一透鏡時，光線發生偏轉，從而能夠更好的使光線向透鏡的側部偏轉，降低正向光強、增強側向光強並擴大出光角度。
下面參照附圖，結合具體實施例對本發明作進一步的描述。
100‧‧‧光源模組
10‧‧‧透鏡
11‧‧‧第一透鏡
111‧‧‧第一入光面
112‧‧‧第一出光面
12‧‧‧第二透鏡
121‧‧‧第二入光面
122‧‧‧第二出光面
1221‧‧‧凹面
1222‧‧‧弧面
123‧‧‧底面
124、133‧‧‧側面
13‧‧‧第三透鏡
131‧‧‧第三入光面
132‧‧‧第三出光面
20‧‧‧光源
圖1為本發明實施方式提供的透鏡的立體示意圖。
圖2為圖1中的透鏡的立體分解圖。
圖3為圖1中的透鏡沿III-III的剖視圖以及搭配光源組成光源模組的剖視圖。
請參閱圖1與圖2，本發明實施方式提供的透鏡10包括三透鏡，該三透鏡的折射率不同。在本實施方式中，該三透鏡分別為第一透鏡11、第二透鏡12和第三透鏡13，其中第一透鏡11位於透鏡10的最內層，第三透鏡13位於透鏡10的最外層，第二透鏡12位於第一透鏡11和第三透鏡13之間，即，第三透鏡13覆蓋第二透鏡12，第二透鏡12覆蓋第一透鏡11。
請同時參閱圖3，透鏡10整體呈圓柱體。第一透鏡11包括第一入光面111和第一出光面112。第一入光面111為一平面，第一出光面112為曲面，該曲面自第一入光面111向上凸伸形成一向上凸起的平滑的曲面。第一出光面112的中軸線與透鏡10的中軸線重合。第一出光面112截面的斜率自第一入光面111的底部向透鏡10頂部逐漸減小，並在頂部平滑連接。
第二透鏡12設置在第一透鏡11上。該第二透鏡12包括第二入光面121、第二出光面122、底面123和側面124。
所述第二入光面121自底面123向透鏡10內部凹陷。第二入光面121為曲面，該曲面的形狀與第一透鏡11的第一出光面112的曲面形狀相同，以使第二透鏡12的第二入光面121與第一透鏡11的第一出光面112完全貼合以將第二透鏡12完全覆蓋在第一透鏡11上。在本實施方式中，該第二入光面121的輪廓大致為一橢球面，其短軸位於底面123所在的平面上，長軸與底面123垂直。當光線從第一入光面111入射到第一透鏡11後，經第一出光面112的折射，光線朝向第一透鏡11的兩側發散，且由於第一出光面112的該種曲面形狀，從而使較多的光線朝向側部偏轉。
所述第二出光面122設在第二入光面121上方。該第二出光面122為非球面，其包括位於頂部中央的凹面1221和凹面1221週邊的弧面1222。該凹面1221位於透鏡10的中央，並正對第二入光面121朝向第二入光面121的方向凹陷。該凹面1221可以為內凹的弧面等，以用於發散到達凹面1221的正向光線。該弧面1222為向遠離光源20的方向向外凸出的曲面，該弧面1222與凹面1221平滑連接。
所述底面123與第一透鏡11的第一入光面111共面，以使第二透鏡12覆蓋在第一透鏡11上時，兩者的底部形成一平面。
所述側面124自底面123朝向與透鏡10的光軸平行的方向延伸形成。該側面124沿光軸的方向垂直向上延伸並與第二出光面122相交形成第二出光面122的邊緣。該側面124為圓筒狀，其圓心位於透鏡10的光軸上。該側面124在底面123所在的平面上的投影為一圓。
第三透鏡13包括第三入光面131、第三出光面132和側面133。該第三入光面131為非球面，其曲面形狀與第二透鏡12的第二出光面122相同，以使第三透鏡13的第三入光面131能夠完全貼合在第二透鏡12的第二出光面122上。該第三出光面132為平面，其與透鏡10的光軸垂直。該側面133連接第三入光面131和第三出光面132。該側面133自第三入光面131朝向與透鏡10的光軸平行的方向延伸並與第三出光面132相交形成。該側面133為圓筒狀，其圓心位於透鏡10的光軸上。該側面133在第三出光面132所在的平面上的投影為一圓。
第一透鏡11、第二透鏡12和第三透鏡13依次疊置，第一透鏡11的第一出光面112與第二透鏡12的第二入光面121貼合、第二透鏡12的第二出光面122與第三透鏡13的第三入光面131貼合，從而使結合後的透鏡10為圓柱體形狀。其中，第一透鏡11的第一入光面111和第二透鏡12的底面123形成一個平面，該平面與第三透鏡13的第三出光面132平行。第一透鏡11、第二透鏡12和第三透鏡13分別採用不同的材料製成，其中第一透鏡11的材料的折射率大於第二透鏡12的材料的折射率，第二透鏡12的材料的折射率大於第三透鏡13的材料的折射率。在本實施方式中，第一透鏡11採用光學級玻璃材料鉛玻璃(ZF6)，第二透鏡12採用聚二甲基矽氧烷(polydimethylsiloxane, PDMS)，第三透鏡13採用聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate, PMMA)。其中第二透鏡12採用的聚二甲基矽氧烷具有良好的黏附性，能夠較好的結合第一透鏡11和第三透鏡13。
光源20設置於透鏡10的下方從而形成一光源模組100。進一步的，光源20為發光二極體，該發光二極體的出光面貼設於第一透鏡11的第一入光面111。光源20出射的光線直接射入透鏡10，首先進入第一透鏡11，在從第一透鏡11進入第二透鏡12時，由於第一透鏡11的折射率大於第二透鏡12的折射率，因此光線朝向透鏡10的側向偏轉；當光線從第二透鏡12進入第三透鏡13時，由於第二透鏡12的折射率大於第三透鏡13的折射率，因此光線進一步朝向透鏡10的側向偏轉，降低正向光強、增強側向光強並擴大出光角度。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限製本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
無
100‧‧‧光源模組
111‧‧‧第一入光面
112‧‧‧第一出光面
121‧‧‧第二入光面
122‧‧‧第二出光面
1221‧‧‧凹面
1222‧‧‧弧面
123‧‧‧底面
124、133‧‧‧側面
131‧‧‧第三入光面
132‧‧‧第三出光面
20‧‧‧光源

Claims (10)

  1. 一種透鏡，其用於對光源發出的光線進行調整，其改良在於：所述透鏡包括第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡，第三透鏡覆蓋第二透鏡，第二透鏡覆蓋第一透鏡，第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡依次疊置，第三透鏡的折射率小於第二透鏡的折射率，第二透鏡的折射率小於第一透鏡的折射率，光源發出的光線依次經過第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡最終出射到透鏡外部。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的透鏡，其中，所述第一透鏡包括第一入光面和第一出光面，第二透鏡包括第二入光面和第二出光面，第一出光面與第二入光面均為曲面且形狀相同，第二入光面與第一出光面貼合連接。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的透鏡，其中，所述第三透鏡包括第三入光面和第三出光面，第二透鏡的第二出光面與第三透鏡的第三入光面均為曲面且形狀相同，第三入光面與第二出光面貼合連接。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的透鏡，其中，所述第二透鏡的第二出光面包括位於頂部中央的凹面和凹面週邊的弧面，該凹面朝向第二入光面的方向凹陷，該弧面朝向遠離第二入光面的方向外凸。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的透鏡，其中，所述第二透鏡還包括底面和側面，該底面與第一透鏡的第一入光面均為平面且共面，該側面在底面上的投影為一圓。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的透鏡，其中，所述第三透鏡包括第三入光面和第三出光面，第三入光面與第二透鏡的第二出光面貼合，第三出光面為一與第一透鏡的第一入光面平行的平面。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的透鏡，其中，所述第三透鏡還包括側面，該側面連接第三入光面和第三出光面，該側面在第三出光面上的投影為一圓。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的透鏡，其中，所述第一透鏡採用光學級玻璃材料鉛玻璃製造，第二透鏡採用聚二甲基矽氧烷製造，第三透鏡採用聚甲基丙烯酸甲酯製造。
  9. 一種光源模組，其包括光源和如申請專利範圍第1項至第8項任意一項所述的透鏡。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的光源模組，其中，所述光源為發光二極體，該發光二極體的出光面貼設於第一透鏡的第一入光面。
TW102125302A 2013-07-15 2013-07-15 透鏡及其光源模組 TW201502582A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW102125302A TW201502582A (zh) 2013-07-15 2013-07-15 透鏡及其光源模組
US14/010,549 US20150016118A1 (en) 2013-07-15 2013-08-27 Lens with different layers and led unit using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW102125302A TW201502582A (zh) 2013-07-15 2013-07-15 透鏡及其光源模組

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201502582A true TW201502582A (zh) 2015-01-16

Family

ID=52276952

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102125302A TW201502582A (zh) 2013-07-15 2013-07-15 透鏡及其光源模組

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20150016118A1 (zh)
TW (1) TW201502582A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023070793A1 (zh) * 2021-10-25 2023-05-04 华域视觉科技(上海)有限公司 一种成像透镜组、车灯及车辆

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023070793A1 (zh) * 2021-10-25 2023-05-04 华域视觉科技(上海)有限公司 一种成像透镜组、车灯及车辆

Also Published As

Publication number Publication date
US20150016118A1 (en) 2015-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9482854B2 (en) Side-emitting LED lens and backlight unit and display device having the same
US9322970B2 (en) Optical system for coupling light from point light sources into a flat light guide
US7837350B2 (en) Light emitting diode illuminating device
US9442241B2 (en) Optics for illumination devices
TWI574049B (zh) 透鏡及使用該透鏡的背光模組
TWI574048B (zh) 光學透鏡及使用該光學透鏡的背光模組
JP2011524065A5 (zh)
TWI621811B (zh) 非球面光學鏡片及其所構成的發光裝置
WO2018145455A1 (zh) 背光模组及显示装置
TW201506453A (zh) 透鏡及使用該透鏡的光源裝置
TW201326890A (zh) 均光透鏡
TW201704683A (zh) 透鏡及具有所述透鏡的發光元件
TW201506456A (zh) 透鏡組及使用該透鏡組的光源裝置
JP2013134956A5 (zh)
TWI500884B (zh) 照明裝置與應用此照明裝置之隱蔽式照明模組
TW201500776A (zh) 透鏡及具有該透鏡的光源模組
TW201504679A (zh) 透鏡模組及應用該透鏡模組之光源模組
KR20150116607A (ko) 복합 비구면 렌즈
CN104296066A (zh) 透镜及其光源模组
TWI513048B (zh) 發光二極體發光裝置
TW201405059A (zh) 光源模組
TWI505509B (zh) 發光二極體及光源模組
TW201502582A (zh) 透鏡及其光源模組
TW201514411A (zh) 光源模組
TW201508220A (zh) 發光二極體模組