TWI593916B - 透鏡組及使用該透鏡組之光源模組 - Google Patents

透鏡組及使用該透鏡組之光源模組 Download PDF

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Description

透鏡組及使用該透鏡組之光源模組
本發明涉及光學領域，特別涉及一種透鏡組及使用該透鏡組之光源模組。
目前，在背光照明當中，為均勻光線，通常會搭配擴散透鏡使用，使光源發出之光線能以較大角度出射，從而達到大面積照明之效果。
然而，在實際使用中，光源發出之光線經過透鏡之擴散之後，由於光線在光源之光軸附近比較集中，有時並不能完全消除中央亮點之現象，不利於背光照明。
一種透鏡組，包括透鏡及蓋置於該透鏡上之反射罩，該透鏡包括入光面、與該入光面相對設置之出光面及連接該入光面與出光面之連接面，該連接面為圍繞該入光面設置之環狀平面，該出光面包括位於該入光面上方之頂壁面及自該連接面之外周緣向上延伸形成之、並與該頂壁面之外周緣相對接之側壁面，該入光面由該透鏡之底面中部向該透鏡內部凹陷而形成，該頂壁面由該透鏡之頂面中部向該透鏡內部凹陷而形成，該反射罩為椎體，該反射罩之外周面為圓錐面，該反射罩倒置於該透鏡之頂部上，該反射罩之直徑小之端部伸入至透鏡之內部，該反射罩之外周面面向透鏡之出光面之頂壁面設置，該反射罩之頂面向反射罩內部凹陷而形成有凹陷部，該凹陷部由一凹曲面圍設而成，該凹曲面上進一步塗佈形成有反射膜，用以反射照射至其上之光線。
一種光源模組，包括一光源及蓋置於該光源上之透鏡組，該透鏡組包括透鏡及蓋置於該透鏡上之反射罩，該透鏡包括入光面、與該入光面相對設置之出光面及連接該入光面與出光面之連接面，該連接面為圍繞該入光面設 置之環狀平面，該出光面包括位於該入光面上方之頂壁面及自該連接面之外周緣向上延伸形成之、並與該頂壁面之外周緣相對接之側壁面，該入光面由該透鏡之底面中部向該透鏡內部凹陷而形成，該頂壁面由該透鏡之頂面中部向該透鏡內部凹陷而形成，該反射罩為椎體，該反射罩之外周面為圓錐面，該反射罩倒置於該透鏡之頂部上，該反射罩之直徑小之端部伸入至透鏡之內部，該反射罩之外周面面向透鏡之出光面之頂壁面設置，該反射罩之頂面向反射罩內部凹陷而形成有凹陷部，該凹陷部由一凹曲面圍設而成，該凹曲面上進一步塗佈形成有反射膜，用以反射照射至其上之光線。
使用中，當該光源發出之光線經透鏡之入光面進入透鏡後，分別經由該透鏡之出光面之頂壁面及側壁面射出透鏡。自光源相對於其光軸以較小角度出射之光線經過透鏡之折射後再經該反射罩之反射膜反射，使得光線朝向透鏡之周側方向發散，而自光源相對於其光軸以較大角度出射之光線經過透鏡之折射後由透鏡之周側方向出射。與習知技術相比，本發明之光源模組實現降低正向光強、增強側向光強並擴大出光角度之光學效果。
100‧‧‧光源模組
10‧‧‧光源
12‧‧‧基座
14‧‧‧發光二極體晶片
20‧‧‧透鏡
201‧‧‧主體部
2010‧‧‧主體部之外周面
2012‧‧‧主體部之頂面
202‧‧‧延伸部
2020‧‧‧延伸部之外周面
21‧‧‧入光面
210‧‧‧主體面
212‧‧‧週邊面
22‧‧‧出光面
221‧‧‧頂壁面
222‧‧‧側壁面
23‧‧‧連接面
24‧‧‧容置空間
30‧‧‧反射罩
31‧‧‧反射罩之頂面
32‧‧‧反射罩之外周面
33‧‧‧凹陷部
34‧‧‧凹曲面
40‧‧‧間隔空間
50‧‧‧反射膜
圖1為本發明一實施例之透鏡組之立體示意圖。
圖2為圖1中所示之透鏡組之元件分解示意圖。
圖3為圖1中所示之透鏡組之倒置之元件分解示意圖。
圖4為圖1中所示之透鏡組沿IV-IV線之剖視示意圖，其中加設一光源置於透鏡組內。
請參閱圖1至圖4，本發明一實施例提供之光源模組100包括一光源10、蓋置於該光源10上之一透鏡20及蓋置於該透鏡20上之一反射罩30。該透鏡20包括與光源10正對設置之一入光面21、與該入光面21相對設置之一出光面22及連接該入光面21與出光面22之一連接面23。該光源10具有一光軸O。該光源10發出之光線相對於該光軸O大致分佈於180度內之空間角內，其中大部分光線相對於該光軸O集中分佈於120度內之空間角內。
在本實施例中，該光源10為發光二極體，包括基座12及固定於基座12上之發光二極體晶片14。該基座12由環氧樹脂、矽膠或陶瓷等絕緣材料製成。該發光二極體晶片14由氮化鎵、氮化銦鎵、氮化鋁銦鎵等半導體材料製成，其可受電流激發產生可見光。
上述透鏡20由聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯等透明材料一體製成，也可以分層製成。該透鏡20內可以進一步均勻摻雜有螢光粉，螢光粉可由釔鋁石榴石、矽酸鹽等螢光材料製成。
該透鏡20位於該光源10之正上方。該透鏡20包括一主體部201及由該主體部201頂部一體向上凸伸而出之一延伸部202。在本實施例中，該主體部201呈圓錐台狀，該主體部201沿其軸向豎直設置於該光源10之上，該主體部201之周向尺寸沿遠離光源10之方向逐漸減小。在本實施例中，該延伸部202呈圓柱狀，該延伸部202沿其軸向豎直設置於該主體部201之頂部上。該延伸部202之直徑小於該主體部201之頂面之直徑。該透鏡20之底面中部向上凹陷而形成一容置空間24，該容置空間24由該入光面21圍設而成，用於收容該光源10。容置空間24在透鏡20之底面上之開口呈圓形。該入光面21包括位於該光源10之正上方設置之主體面210及環繞該主體面210設置之環狀週邊面212。在本實施例中，該主體面210為平面，該週邊面212為柱面。可以理解地，該主體面210可以為凹曲面或凸曲面，該週邊面可以為錐面或其他旋轉曲面。該連接面23為該透鏡20之底面中圍繞該入光面21設置之環狀平面。在使用中，該透鏡20之連接面23與用以承載該透鏡20之安裝平面(圖未示)相貼合。
該出光面22包括位於該入光面21上方之頂壁面221及自該連接面23之外周緣向上延伸形成之、並與該頂壁面221之外周緣相對接之側壁面222。該頂壁面221由該透鏡20之延伸部202之頂面向該透鏡20內部凹陷而形成。在本實施例中，該出光面22之頂壁面221為一圓錐面，可以理解地，該頂壁面221也可以是柱面、橢球面、球面或者抛物面。
該側壁面222包括主體部201之外周面2010、主體部201之頂面2012及延伸部202之外周面2020。在本實施例中，該主體部201之外周面2010為錐面，該主體部201之頂面2012為圓環狀平面，該延伸部202之外周面2020為柱面。
在本實施例中，該透鏡20為軸對稱結構，其具有一中心軸I。該透鏡20之主體部201關於該透鏡20之中心軸I呈軸對稱。該透鏡20之延伸部202關於該透鏡20之中心軸I呈軸對稱。該透鏡20之入光面21關於該透鏡20之中心軸I呈軸對稱。該入光面21之主體面210關於該透鏡20之中心軸I呈軸對稱。該入光面21之週邊面212關於該透鏡20之中心軸I呈軸對稱。該透鏡20之出光面22關於該透鏡20之中心軸I呈軸對稱。該出光面22之之頂壁面221關於該透鏡20之中心軸I呈軸對稱。該出光面22之側壁面222關於該透鏡20之中心軸I呈軸對稱。該光源10之光軸O與該透鏡20之中心軸I相重合設置。
上述反射罩30由聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯等透明材料一體製成。在本實施例中，該反射罩30為圓錐體，該反射罩30之頂面31為圓形平面，該反射罩30之外周面32為圓錐面。該反射罩30倒置於該透鏡20之延伸部202之上，該反射罩30之直徑小之端部伸入至透鏡20之內部，該反射罩30之直徑大之端部卡置於透鏡20之延伸部202之外，該反射罩30之外周面32面向透鏡20之出光面22之頂壁面221設置，在反射罩30之外周面與透鏡20之頂壁面221 之間形成有間隔空間40。該反射罩30關於該透鏡20之中心軸I呈軸對稱。該反射罩30之頂面31中部向反射罩30內部凹陷而形成一凹陷部33，該凹陷部33由一凹曲面34圍設而成。在本實施例中，該凹曲面34為自由曲面，可以理解地，該凹曲面34也可以是錐面、橢球面、球面或者抛物面。該凹曲面34關於透鏡20之中心軸I呈軸對稱。該凹曲面34相對於光源10所在平面(即該連接面23所在平面)呈向上、向外傾斜設置。該凹曲面34上進一步塗佈形成有反射膜50，用以反射照射至其上之光線。在本實施例中，該反射罩30之整個凹曲面34上均被反射膜50覆蓋。
請再次參閱圖1至圖4，使用中，當該光源10發出之光線經透鏡20之入光面21進入透鏡20後，分別經由該透鏡20之出光面22之頂壁面221及側壁面222射出透鏡20。自光源10相對於其光軸O以較小角度出射之光線經過透鏡20之折射後經反射罩30之外周面32發生折射後進入反射罩30，再經反射罩30之凹曲面34上形成之反射膜50反射，最終離開反射罩30出射，朝向透鏡20之周側方向發散。而自光源10相對於其光軸O以較大角度出射之光線經過透鏡20之折射後由透鏡20之周側方向出射。與習知技術相比，本發明之光源模組100實現降低正向光強、增強側向光強並擴大出光角度之光學效果。
100‧‧‧光源模組
10‧‧‧光源
12‧‧‧基座
14‧‧‧發光二極體晶片
20‧‧‧透鏡
201‧‧‧主體部
2010‧‧‧主體部之外周面
2012‧‧‧主體部之頂面
202‧‧‧延伸部
2020‧‧‧延伸部之外周面
21‧‧‧入光面
210‧‧‧主體面
212‧‧‧週邊面
22‧‧‧出光面
221‧‧‧頂壁面
222‧‧‧側壁面
23‧‧‧連接面
30‧‧‧反射罩
31‧‧‧反射罩之頂面
32‧‧‧反射罩之外周面
34‧‧‧凹曲面
40‧‧‧間隔空間
50‧‧‧反射膜

Claims (10)

  1. 一種透鏡組，包括透鏡及蓋置於該透鏡上之反射罩，該透鏡包括入光面、與該入光面相對設置之出光面及連接該入光面與出光面之連接面，該連接面為圍繞該入光面設置之環狀平面，該出光面包括位於該入光面上方之頂壁面及自該連接面之外周緣向上延伸形成之、並與該頂壁面之外周緣相對接之側壁面，該入光面由該透鏡之底面中部向該透鏡內部凹陷而形成，其改良在於：該頂壁面由該透鏡之頂面中部向該透鏡內部凹陷而形成，該反射罩為椎體，該反射罩之外周面為圓錐面，該反射罩倒置於該透鏡之頂部上，該反射罩之直徑小之端部伸入至透鏡之內部，該反射罩之外周面面向透鏡之出光面之頂壁面設置，該反射罩之頂面中部向反射罩內部凹陷而形成有凹陷部，該凹陷部由一凹曲面圍設而成，所述凹曲面的縱截面為弧線，所述反射罩水平方向之厚度自反射罩直徑小之底端朝向反射罩之頂面方向逐漸增加，該凹曲面上進一步塗佈形成有反射膜，用以反射照射至其上之光線。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡組，其中該凹曲面為自由曲面、錐面、橢球面、球面或者抛物面。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡組，其中該頂壁面為錐面、柱面、橢球面、球面或者抛物面。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡組，其中該透鏡包括主體部及由該主體部頂部一體向上凸伸而出之延伸部，該出光面之頂壁面由該延伸部之頂面向內凹陷形成。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之透鏡組，其中該主體部呈圓錐台狀，該主體部沿其軸向豎直設置於該光源之上，該主體部之周向尺寸沿遠離光源之方向逐漸減小，該延伸部呈圓柱狀，該延伸部沿其軸向豎直設置於該主體部之頂部上。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之透鏡組，其中該側壁面包括主體部之外周面、主體部之頂面及延伸部之外周面。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之透鏡組，其中該透鏡為軸對稱結構，其具有一中心軸，該透鏡之主體部關於該透鏡之中心軸呈軸對稱，該透鏡之延伸部關於該透鏡之中心軸呈軸對稱，該出光面之頂壁面關於該透鏡之中心軸呈軸對稱，該反射罩之凹曲面關於該透鏡之中心軸呈軸對稱。
  8. 如申請專利範圍第4項所述之透鏡組，其中該反射罩倒置於該透鏡之延伸部之上，該反射罩之直徑小之端部由延伸部伸入至透鏡之內部，該反射罩之直徑大之端部卡置於透鏡之延伸部之外，在反射罩之外周面與透鏡之頂壁面之間形成有間隔空間。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡組，其中該反射罩之凹曲面相對於該連接面所在平面呈向上、向外傾斜設置。
  10. 一種光源模組，包括一光源及正對該光源設置之透鏡組，該透鏡組為如申請專利範圍第1至9項中任一項所述之透鏡組。
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