TWI464924B - Light emitting diode lens structure - Google Patents

Description

發光二極體透鏡結構

本發明係屬於光學透鏡之技術領域，特別是關於一種發光二極體透鏡結構，其利用二次光學折射原理改變原發光二極體之發光角度、光度分佈及照度分佈而調整照明範圍內之照度分佈，以廣泛發光二極體於各應用領域之適用性。

發光二極體(Light Emitting Diode,LED)以其低耗電、高效能及壽命長等特性襲捲整個照明市場。一時之間，LED大舉取代傳統光源而廣泛應用於顯示器背光源、廣告看板、路燈、天井燈或桌燈等照明設備中。然，LED之光線發散角度一般僅約120°，相較於傳統光源係具有較狹小之照明範圍，連帶地影響應用照明設備之光照效果。又或，LED所射出之光源多集中於中心處，使中心處之光源相較於周邊處之光源更具有較強輻射強度，造成亮度大小差異甚鉅而無法提供均勻地照明效果。為改善上述問題，LED照明設備多配置光學透鏡，以利用光學透鏡之二次光學原理調整LED光源所發射光源之光徑方向，亦即，針對原LED光源之投射照度、發光角度及照射光之均勻度進行改善後產生各類適用性較佳的光形佈局，使於各種不同之使用條件下皆可提供最佳之照明狀態。

又，受裝置微型化的趨勢影響，或為符合高均光、高照度及高照射範圍等市場需求，單一LED照明裝置中 可能裝設有多顆LED，又每一顆LED皆配置一光學透鏡，故連帶使光學透鏡之構造設計及外觀體積受限制，影響光學透鏡所能產生的二次光學效果，造成LED照明裝置無法提供最佳之照明狀態。對此，如何進一步善用二次光學之折射及反射原理而提升該光學透鏡之光徑調整功能，即為本領域相關從業者極欲改善之課題。

有鑑於習知技藝之問題，本發明之目的在於提供一種發光二極體透鏡結構，可適用於液晶顯示器之背光模組或其他照明設備中，使改善照明範圍之全域光照強度。

根據本發明之目的，該發光二極體透鏡結構具有一本體，該本體之外表面係由一入光面的邊緣連接一出光面的邊緣所構成，其特徵在於：該入光面之中心位置係朝該出光面方向凹置收束，並於收束最末端位置形成一發散平面，且該發散平面係為半徑R之圓形面，0.05mm≦R≦1mm。

為均勻投射光形之光照輻度，該出光面之中心位置係朝該發散平面方向凹置收束，以透過二次光學之折射進一步發散該發光二極體所射出之中心光源。

其中，該入光面係設有複數個圓形紋凸結構，且該等圓形紋凸結構係環繞該出光面之中心位置漸擴設置。該入光面非凹置收束處設有複數個粒狀結構或霧面結構，以加強發散該發光二極體所射出之光源而改善光均度。並且，該發光二極體透鏡結構更包含三個凸柱，係設於該入光面上供以對應一基座而相互連接設置。

為使貴審查委員能清楚了解本發明之內容，謹以下列說明搭配圖式，敬請參閱。

請參閱第1圖，其係為本發明實施例之一實施態樣之立體示意圖。以顯示器之背光模組為例，如圖所示，該發光二極體透鏡結構1係供以與一發光二極體(圖未示)組合而應用為背光源，其具有一本體10及三個凸柱11。該本體10之外表面係由一入光面100的邊緣連接一出光面101的邊緣所構成，該入光面100之中心位置朝該出光面101方向凹置形成一容置空間，供以容置該發光二極體，且該容置空間可為該入光面100以一弧面或一平面朝該出光面101方向收束形成，而於最末端位置形成呈圓形面之一發散平面1000，使該容置空間略呈錐柱狀空間結構，又該發散平面1000之半徑R為0.05mm≦R≦1mm。並且，該入光面100之周緣位置設有該等凸柱11，供以對應一基座(圖未示)相互連接設置，使方便應用照明裝置進行組裝。

當該發散平面1000之半徑R為0.05mm時，即如圖2及附件1所示，其係分別為本發明實施例之一實施態樣之光跡示意圖及輻照圖，該發光二極體所射出之中心光源將受該發散平面1000面積之限制，而僅有部份光束經該發散平面1000入射後由該出光面101射出，其餘部份光束則受該容置空間之壁面阻擋而產生光學折射，使偏移光徑而進一步發散該發光二極體所射出之部份中心光源，形成強度均勻之光照效果。

或者，如圖3及附件2所示，其係分別為本發明實 施例之次一實施態樣之光跡示意圖及輻照圖，當該發散平面1000之半徑R為1mm時，該發光二極體透鏡結構1具有較大面積之該發散平面1000，相對地，由該出光面101中心部位所射出之光束量亦隨之增加。如此，相較於R為0.05mm，即形成光照範圍較小但平均光照度較強之光照效果。由此可知，由於本發明之該發光二極體透鏡結構1排除半徑太小之發散平面1000，例如小於臨界值0.05mm而造成如附件3所示之中央照射區域光線過於發散，或半徑太大之發散平面1000，例如大於臨界值1mm而造成附件4所示之中央照射區域光線過於集中等二種照射均勻度不佳等情況，故可最佳化改善原光源路徑而達最佳均光照明效果之功效。

再者，為均勻投射光形之光照輻度，該發光二極體透鏡結構1更可如圖4、5所示，其係為本發明較佳實施例之再一及另一實施態樣之立體示意圖，該出光面101之中心位置係朝該發散平面1000方向凹置收束而形成一凹點1010，以藉該凹點1010中具有較尖銳端角之收束端進一步利用二次光學之反射原理發散該發光二極體所射出之中心光源。同時，該入光面100設有複數個圓形紋凸結構1001，且該等圓形紋凸結構1001環繞該出光面101之中心位置漸擴設置，但此僅為舉例而非限制，該入光面100非凹置收束處亦可為霧面結構或設有複數個粒狀結構1002，以藉該等設置加強發散該發光二極體所射出之光源，使有效改善光均度並提升光照品質。

以上所述僅為舉例性之較佳實施例，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‧‧‧發光二極體透鏡結構

10‧‧‧本體

100‧‧‧入光面

1000‧‧‧發散平面

1001‧‧‧圓形紋凸結構

1002‧‧‧粒狀結構

101‧‧‧出光面

1010‧‧‧凹點

11‧‧‧凸柱

R‧‧‧半徑

第1圖 係為本發明較佳實施例之一實施態樣之立體示意圖。

第2圖 係為本發明較佳實施例之一實施態樣之光跡示意圖。

第3圖 係為本發明較佳實施例之次一實施態樣之光跡示意圖。

第4圖 係為本發明較佳實施例之再一實施態樣之立體示意圖。

第5圖 係為本發明較佳實施例之另一實施態樣之剖面示意圖。

1‧‧‧發光二極體透鏡結構

10‧‧‧本體

100‧‧‧入光面

1000‧‧‧發散平面

101‧‧‧出光面

11‧‧‧凸柱

R‧‧‧半徑

Claims (3)

1. 一種發光二極體透鏡結構，具有一本體，該本體之外表面係由一入光面的邊緣連接一出光面的邊緣所構成，其中：該入光面之中心位置係朝該出光面方向凹置收束，並於收束最末端位置形成一發散平面，且該發散平面係為半徑R之圓形面，0.05mm≦R≦1mm；以及該入光面係設有複數個圓形紋凸結構，且該等圓形紋凸結構係環繞該出光面之中心位置漸擴設置。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體透鏡結構，其中該出光面之中心位置係朝該發散平面方向凹置收束。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之發光二極體透鏡結構，更包含三個凸柱，係設於該入光面上供以對應一基座而相互連接設置。