TWI514011B - 透鏡及具有該透鏡的光源模組 - Google Patents

透鏡及具有該透鏡的光源模組 Download PDF

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Description

透鏡及具有該透鏡的光源模組
本發明涉及光學領域，尤其涉及一種透鏡及具有該透鏡的光源模組。
發光二極體(Light Emitting Diode，LED)係一種可將電流轉換成特定波長範圍的光的半導體元件，憑藉其發光效率高、體積小、重量輕、環保等優點，已被廣泛地應用到當前的各個領域當中。為了更好地利用發光二極體，在發光二極體的周圍可包覆一透鏡對光進行二次光學校正。
業界在組裝發光二極體和透鏡時，通常先利用表面貼裝技術將發光二極體固定在印刷電路板上，然後在透鏡底部設計支撐腳利用點膠制程與印刷電路板固定，以將透鏡置於發光二極體上方。而發光二極體與透鏡的定位係利用電路板上已繪製的圖案，藉由光學影像方式分別將兩個元件固定在所屬圖案區內。由於發光二極體和透鏡固定在印刷電路板上時會各自產生誤差，導致發光二極體和透鏡之間的定位不夠精準。故，需進一步改進。
有鑒於此，有必要提供一種能與發光二極體精準定位的透鏡及採用該透鏡的光源模組。
一種透鏡，其用於對發光二極體發出的光線進行校正，該透鏡包 括一底面和與該底面相接並自底面向上凸伸的一頂面，所述底面中部朝所述頂面凹陷形成一光學曲面，所述底面位於光學曲面週邊設置有一卡持部，所述卡持部內形成一用於收容卡持發光二極體的凹槽。
一種光源模組，其包括基板，設置在基板上的發光二極體及透鏡，該透鏡包括一底面和與該底面相接並自底面向上凸伸的一頂面，所述底面中部朝所述頂面凹陷形成一光學曲面，所述底面位於光學曲面週邊設置有一卡持部，所述卡持部內形成一用於收容卡持發光二極體的凹槽，所述發光二極體至少部分抵接所述卡持部的內表面。
本發明實施例的透鏡和採用該種透鏡的光源模組，由於底面的光學曲面週邊鄰接設置有一卡持部，所述卡持部其圍設的底面組合形成的凹槽收容卡持所述發光二極體。從而在組裝的過程中更加精準地控制發光二極體與透鏡的相對位置。
100、100a‧‧‧光源模組
10、10a‧‧‧基板
20、20a‧‧‧發光二極體
30、30a‧‧‧透鏡
11‧‧‧上表面
12‧‧‧下表面
21‧‧‧出光面
31、31a‧‧‧底面
32‧‧‧頂面
33‧‧‧支撐部
34、34a‧‧‧卡持部
35、35a‧‧‧凹槽
311‧‧‧光學曲面
321‧‧‧凹面
322‧‧‧弧面
323‧‧‧側面
341‧‧‧長條
圖1為本發明一實施方式提供的光源模組中的透鏡的立體示意圖。
圖2為圖1中的透鏡配合發光二極體組成的光源模組的剖面示意圖。
圖3為本發明另一實施方式提供的光源模組的剖面示意圖。
請參閱圖1與圖2，本發明實施方式提供的光源模組100包括基板10、設置在基板10上的發光二極體20及透鏡30。
所述基板10呈長方體狀，其包括一上表面11及與該上表面11相對的下表面12。其上表面11為具有傳導線路的平整表面。該基板10可為印刷電路板、金屬基板、矽基板、或陶瓷基板等。本實施例中，所述基板10為印刷電路板。
所述發光二級管20形成在該基板10的上表面11上。該發光二極體20為一成型的封裝體，其藉由兩引腳(圖未示)與該基板10上的電極結構(圖未示)形成電性連接並固定至基板10上。可以理解的，所述發光二極體20中的晶片可以係多種不同波長的晶片組合。本實施例中，所述發光二極體20的外形呈立方體。封裝體具有一平整的出光面21，該發光二極體20發出的光線從該出光面21射出至發光二極體20的封裝體外。
所述透鏡30包括一底面31、一頂面32、設置在底面31周緣的支撐部33及位於底面31的一卡持部34。
該底面31為一平面，本實施例中大致呈圓形。所述底面31中部朝該頂面32方向凹陷形成一光學曲面311，所述光學曲面311位於發光二極體20的上方並與發光二極體20對應，在本實施例中，該光學曲面311的輪廓為一橢球面，該光學曲面311的截面的斜率自底面31沿透鏡30的光軸向上逐漸減小。即所述光學曲面311自底面31沿透鏡30的光軸朝向頂面32減縮。
該頂面32設於底面31的上方並遠離基板10。該頂面32包括位於頂部中央的凹面321、凹面321週邊的弧面322和環繞透鏡30側部的側面323。該凹面321位於透鏡的中央，並正對底面31的光學曲面311。該凹面321可以為朝向光學曲面311凹進的圓弧面等，以用於發散到達凹面321的正向光線。該弧面322為向遠離發光二極體 20的方向凸伸的曲面，該弧面322的曲率半徑大於凹面321的曲率半徑。該頂面32的底部周緣與底面31的外部周緣相連接。
所述支撐部33位於底面31的周緣以將透鏡30固定至基板10上。本實施例中，所述支撐部33包括相互均勻間隔設置3個支撐柱331。支撐柱331位於靠近底面31的外部周緣處。可以理解的，其他實施例中，該支撐部33也可呈其他形狀，如圓環狀、相互間隔的長條狀等。
所述卡持部34呈環形設置，其設於該底面31表面並朝基板10凸伸，也即朝遠離頂面32的方向凸伸。該卡持部34鄰近於光學曲面311的外周緣，也即該卡持部34與光學曲面311之間還露出部分的底面31，該部分的底面31用於抵持發光二極體20。該卡持部34的外徑小於該底面31的外徑。因此該透鏡30的底面31與頂面32之間的區域全部用於傳導光線，使該透鏡30得以充分利用，同時控制透鏡30的生產成本。所述卡持部34與其圍設的上述露出的部分的底面31組合形成一凹槽35，以將發光二極體20收容卡持在該凹槽35內。本實施中，卡持部34呈方形環狀，其包括首尾依次對接的4個長條341。每一長條341與該光學曲面311間隔一微小間距，所述卡持部34的高度小於該支撐部33的高度，該卡持部34根據發光二極體20封裝體的外形和尺寸一體成型於透鏡30的底面31上。該卡持部34的材料與該透鏡30的材料相同，故而不會影響透鏡30的出光效果。可以理解的，該卡持部34也可與光學曲面311的外周緣直接鄰接，即該卡持部34與光學曲面311之間無外露底面31。
組裝時，先將所述發光二極體20藉由表面貼裝技術固定至基板10上，進而將透鏡30固定至基板10上，具體的，將所述發光二級管 20的封裝體部分或全部收容卡持於該凹槽35內，使發光二極體20與透鏡30的光學曲面311的相對位置更加精確。當發光二極體20的尺寸不同時，發光二極體20與該底面31相抵，或者與該底面31相間隔，也即，發光二極體20的出光面21與底面31相平，或者發光二極體20的出光面21低於底面31。
本發明實施例的透鏡30和採用該種透鏡30的光源模組100，由於底面31的光學曲面311週邊鄰接設置有一卡持部34，所述卡持部34與其圍設的底面31組合形成的凹槽35收容卡持所述發光二極體20。從而在組裝的過程中更加精準地控制發光二極體20與透鏡30的相對位置。
請參閱圖3，為本發明另一實施例中透鏡30a與發光二極體20a組成的光源模組100a的示意圖，該實施例中光源模組100a與上述實施例的結構相似，其不同之處在於該卡持部34a自底面31a朝該基板10a傾斜延伸，以適應發光二極體20a的尺寸。本實施例中，所述卡持部34a的內逕自底面31a朝向基板10a逐漸增大，組裝時所述發光二極體20a更容易藉由卡持部34a內表面的斜面滑入所述凹槽35a內，當該發光二極體20a尺寸與該卡持部34a內徑相等時即完成卡置定位。可以理解的，所述卡持部34a的內逕自底面31a朝向基板10a也可逐漸減小，只要將發光二極體20a部分或全部收卡持於該凹槽35a即可。
可以理解的，所述卡持部34、34a並不局限與方形環狀，其他實施例中，該卡持部34、34a也可為其他形狀，如圓環狀、三角形環狀等，只要能與發光二極體週邊形狀相配合即可。
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。
100‧‧‧光源模組
10‧‧‧基板
20‧‧‧發光二極體
30‧‧‧透鏡
11‧‧‧上表面
12‧‧‧下表面
21‧‧‧出光面
31‧‧‧底面
32‧‧‧頂面
33‧‧‧支撐部
34‧‧‧卡持部
35‧‧‧凹槽
311‧‧‧光學曲面
321‧‧‧凹面
322‧‧‧弧面
323‧‧‧側面

Claims (10)

  1. 一種光學透鏡，用於對發光二極體發出的光線進行校正，該透鏡包括一底面和與該底面相接並自底面向上凸伸的一頂面，其改良在於：所述底面中部朝所述頂面凹陷形成一光學曲面，所述底面位於光學曲面週邊設置有一卡持部，所述卡持部內形成一用於收容卡持發光二極體的凹槽，該頂面包括位於頂部中央的凹面、凹面週邊的弧面，該弧面的曲率半徑大於凹面的曲率半徑。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的透鏡，其中，所述卡持部呈環狀，其自底面沿遠離頂面的方向凸伸，且該卡持部的外徑小於該底面的外徑。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的透鏡，其中，所述凹槽位於所述光學曲面底部邊緣的下方。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的透鏡，其中，所述透鏡包括支撐部，所述支撐部位於所述卡持部週邊，且所述支撐部自底面凸伸的高度大於所述卡持部自底面凸伸的高度。
  5. 如申請專利範圍第2項所述的透鏡，其中，所述卡持部的內徑沿其凸伸方向逐漸增大。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的透鏡，其中，所述頂面包括位於頂部中央的凹面、凹面週邊的弧面和環繞透鏡側部的側面，所述凹面正對光學曲面並朝該光學曲面凹陷，該弧面向遠離底面的方向凸出。
  7. 一種光源模組，包括基板，設於基板上的發光二極體及透鏡，其改良在於：所述透鏡為申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的透鏡，所述發光二極體至少部分抵接所述卡持部的內表面。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的光源模組，其中，所述凹槽輪廓與所述發光 二極體的外形輪廓相同，且尺寸相等。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的光源模組，其中，所述卡持部與光學曲面之間露出部分的底面，所述發光二極體具有出光面，所述出光面與該露出的部分的底面相抵，或者相間隔。
  10. 如申請專利範圍第7項所述的光源模組，其中，所述支撐部包括若干相互均勻間隔設置的支撐柱。
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