TWI514010B - 光學透鏡以及應用該光學透鏡的發光元件 - Google Patents

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

光學透鏡以及應用該光學透鏡的發光元件
本發明涉及一種光學透鏡，尤其涉及一種可提高光源的出光角度的光學透鏡以及應用該光學透鏡的發光元件。
發光二極體(Light Emitting Diode，LED)是一種可將電流轉換成特定波長範圍的光電半導體元件。發光二極體以其亮度高、工作電壓低、功耗小、易與積體電路匹配、驅動簡單、壽命長等優點，從而可作為光源而廣泛應用於照明領域。
對於發光二極體光源來說，其光場分佈通常集中在發光二極體光源的正上方位置。然而，在很多應用場合，通常需要提供一個出光角度較大的發光二極體光源。因此，有必要為發光二極體光源設計一個光學透鏡以改變其光場分佈。
有鑒於此，有必要提供一種提高光源的出光角度的光學透鏡以及應用該光學透鏡的發光元件。
一種光學透鏡，包括入光面與出光面。入光面為圓錐面形狀且朝出光面方向凹入。出光面也為圓錐面形狀且朝入光面方向凹入。入光面上形成有多個圓環狀凸起，所述圓環狀凸起以入光面的頂點為圓心同心設置。
一種發光元件，包括以上所述的光學透鏡以及發光二極體光源。發光二極體光源設置於入光面的遠離出光面的一側。發光二極體光源所發出的光線經過入光面進入光學透鏡中，然後經過出光面出射到外界環境。
在上述光學透鏡以及發光元件中，由於在光學透鏡的入光面形成有圓環狀凸起且所述圓環狀凸起以入光面的頂點為圓心同心設置，當在靠近光學透鏡的入光面處設置發光二極體光源時，所述圓環狀凸起可使發光二極體光源所發出的光線朝遠離透鏡的中心軸方向偏折，從而提高發光二極體光源的出光角度。
以下參照圖示，對本發明的光學透鏡與發光元件進行進一步的說明。
請參見圖1至圖3，本發明第一實施例提供的光學透鏡10包括入光面110，出光面120以及連接在入光面110與出光面120之間的側面130。所述光學透鏡10製作材料選自聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯以及玻璃其中之一。在本實施例中，所述光學透鏡10具有一個光軸OO’，且光學透鏡10沿光軸OO’呈軸對稱分佈。
所述入光面110為圓錐面形狀且朝出光面120方向凹入。入光面110所組成的圓錐面的頂點位於光軸OO’之上。入光面110上形成有多個圓環狀凸起111，所述圓環狀凸起111以入光面110的頂點為圓心同心設置。在本實施例中，每個圓環狀凸起111的橫截面為半圓形狀。根據需要，所述圓環狀凸起111的橫截面的直徑沿遠離入光面110的頂點的方向上逐漸減小。
所述出光面120亦為圓錐面形狀且朝入光面110的方向凹入。出光面120所組成的圓錐面的頂點也位於光軸OO’之上。
圖4所示為應用上述光學透鏡10的發光元件20。所述發光元件20包括如圖1所示的光學透鏡10以及發光二極體光源210。所述發光二極體光源210設置於入光面110的遠離出光面120的一側。發光二極體光源210所發出的光線經過入光面110入射到光學透鏡10之中，然後經過出光面120出射到外界環境。在本實施例中，所述發光二極體光源210設置光學透鏡10的光軸OO’所在的位置。
在上述光學透鏡10以及發光元件20中，由於入光面110為圓錐面形狀且形成有多個同心設置的圓環狀凸起111，當發光二極體光源210所發出的光線從入光面110入射到光學透鏡10時，所述圓環狀凸起111將使光線產生折射而朝遠離光軸OO’的方向上偏折。同時，由於出光面120也為圓錐面形狀且朝入光面110方向凹入，當光線從出光面120出射到外界環境時，所述出光面120同樣可使到光線朝遠離光學透鏡10的光軸OO’方向偏折。可見，以上入光面110與出光面120的結構可使發光二極體光源210所發出的光線朝遠離光軸OO’的方向偏折，從而提高了發光二極體光源210的光出射角度。
根據需要，所述發光元件與光學透鏡並不限於以上實施方式。請參見圖5，所述發光元件40包括光學透鏡30以及發光二極體光源410。
光學透鏡30包括入光面310，出光面320以及連接在入光面310與出光面320之間的側面330。所述入光面310為圓錐面形狀且朝出光面320方向凹入。所述出光面320亦為圓錐面形狀且朝入光面310方向凹入。入光面310與出光面320的頂點位於光學透鏡30的光軸OO’之上。入光面310上形成有多個圓環狀凸起311，所述圓環狀凸起311以入光面310的頂點為圓心同心設置。在本實施例中，所述圓環狀凸起311的橫截面為三角形形狀。請一併參見圖6，所述圓環狀凸起311包括第一表面312與第二表面313，所述第一表面312可設置成圓錐面的一部分。第一表面312所組成的圓錐面的頂點位於光學透鏡30的光軸OO’之上。根據需要，所述第一表面312與第二表面313的夾角可設置成銳角。所述多個圓環狀凸起311的第一表面312所組成的圓錐面皆具有同一個頂點。
發光二極體光源410設置於入光面310的遠離出光面320的一側。在本實施例中，發光二極體光源410設置於光學透鏡30的光軸OO’所在的位置且位於所述多個圓環狀凸起311的第一表面312所組成的圓錐面的頂點之上。當發光二極體光源410通電而發出光線時，由於第一表面312為以發光二極體光源410所在位置為頂點的圓錐面，發光二極體光源410所發出的大部分光線將從圓環狀凸起311的第二表面313入射到光學透鏡30之中。此時，所述圓環狀凸起311的第二表面313將使到光線朝遠離光學透鏡30的光軸OO’方向偏折。當光線從出光面320出射到外界環境時，所述出光面320同樣可使到光線朝遠離光學透鏡30的光軸OO’方向偏折，從而提高了發光二極體光源210的光出射角度。
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，自不能以此限制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。
10、30．．．光學透鏡
110、310．．．入光面
111、311．．．圓環狀凸起
312．．．第一表面
313．．．第二表面
120、320．．．出光面
130、330．．．側面
20、40．．．發光元件
210、410．．．發光二極體光源
圖1係本發明第一實施例所提供的光學透鏡的立體圖。
圖2係圖1中的光學透鏡的倒視圖。
圖3係圖1中的光學透鏡沿III-III方向的剖視示意圖。
圖4係應用圖1中的光學透鏡的發光元件的剖視示意圖。
圖5係本發明第二實施例所提供的發光元件的剖視示意圖。
圖6係圖5中的VI部分的放大圖。
110．．．入光面
111．．．圓環狀凸起
120．．．出光面
130．．．側面
20．．．發光元件
210．．．發光二極體光源

Claims (10)

  1. 一種光學透鏡，包括入光面與出光面，入光面為圓錐面形狀且朝出光面方向凹入，出光面也為圓錐面形狀且朝入光面方向凹入，其中，入光面上形成有多個圓環狀凸起，所述圓環狀凸起以入光面的頂點為圓心同心設置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光學透鏡，其中，每個圓環狀凸起的橫截面為半圓形狀。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之光學透鏡，其中，所述圓環狀凸起的橫截面的直徑沿遠離入光面的頂點的方向上逐漸減小。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之光學透鏡，其中，每個圓環狀凸起的橫截面為三角形形狀。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之光學透鏡，其中，每個圓環狀凸起包括第一表面與第二表面，第一表面與第二表面之間的夾角為銳角。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之光學透鏡，其中，所述第一表面為圓錐面的一部分，第一表面所組成的圓錐面的頂點與入光面所組成的圓錐面的頂點及出光面所組成的圓錐面的頂點位於同一直線上。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之光學透鏡，其中，所述多個圓環狀凸起的第一表面所組成的圓錐面皆具有同一個頂點。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之光學透鏡，其中，所述光學透鏡的製作材料選自聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯以及玻璃其中之一。
  9. 一種發光元件，包括如申請專利範圍第1項至第8項任意一項所述之光學透鏡，所述發光元件進一步包括一個發光二極體光源，所述發光二極體光源設置於入光面的遠離出光面的一側，發光二極體光源所發出的光線經過入光面進入光學透鏡中，然後經過出光面出射到外界環境。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之發光元件，其中，所述發光二極體光源位於經過入光面所組成的圓錐面的頂點以及出光面所組成的圓錐面的頂點的直線上，每個圓環狀凸起包括第一表面與第二表面，所述第一表面為圓錐面的一部分，所述多個圓環狀凸起的第一表面所組成的圓錐面的頂點集中在發光二極體光源所處的位置。
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