TWI599800B - 透鏡及使用該透鏡之光源模組 - Google Patents

透鏡及使用該透鏡之光源模組 Download PDF

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Description

透鏡及使用該透鏡之光源模組
本發明涉及光學領域，特別涉及一種透鏡及使用該透鏡之光源模組。
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，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，該頂壁面包括中央面及圍繞該中央面設置並與該中央面外周緣連接之環繞面，該中央面由該透鏡之頂面中部向該透鏡內部凹陷而形成。
一種光源模組，包括一光源及正對該光源設置之透鏡，該透鏡包括與光源正對設置之入光面、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，該頂壁面包括中央面及圍繞該中央面設置並與該中央面外周緣連接之環繞面，該中央面由該透鏡之頂面中部向該透鏡內部凹陷而形成。
與習知技術相比，本發明之光源模組實現了降低正向光強、增強側向光強並擴大出光角度之光學效果，從而有效避免輸出光型周緣發黃或發亮之情況發生。
100‧‧‧光源模組
10‧‧‧光源
12‧‧‧基座
14‧‧‧發光二極體晶片
20‧‧‧透鏡
21‧‧‧入光面
210‧‧‧主體面
212‧‧‧週邊面
22‧‧‧出光面
221‧‧‧頂壁面
2210‧‧‧中央面
2212‧‧‧環繞面
222‧‧‧側壁面
2220‧‧‧第一壁面
2222‧‧‧第二壁面
23‧‧‧連接面
24‧‧‧容置空間
圖1為本發明一實施例之光源模組之透鏡之立體示意圖。
圖2為圖1中所示之透鏡之倒置示意圖。
圖3為圖1中所示之透鏡沿III-III線之剖視示意圖，其中加設一光源置於透鏡內。
圖4為本發明之光源模組之光型示意圖。
請參閱圖1至圖3，本發明一實施例提供之光源模組100包括一光源10及正對該光源10設置之一透鏡20。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。該出光面22之頂壁面221包括中央面2210及圍繞該中央面2210設置並與該中央面2210外周緣連接之環繞面2212。該中央面2210由該透鏡20之頂面中部向該透鏡20內部凹陷而形成。在本實施例中，該出光面22之頂壁面221之中央面2210為一圓錐面，可以理解地，該中央面2210也可以是橢球面、球面或者抛物面。在本實施例中，該出光面22之頂壁面221之環繞面2212為一圓環狀平面。可以理解地，該環繞面2212也可以是橢球面、球面或者抛物面。
該側壁面222包括由該連接面23之外周緣向上延伸形成之第一壁面2220及由該頂壁面221之外周緣向下延伸形成之第二壁面2222。該側壁面222之第一壁面2220之底部周緣與連接面23之外周緣相對接。該側壁面222之第二壁面2222之頂部周緣與頂壁面221之環繞面2212之外周緣相對接。在本實施例中，該第一壁面2220為一圓錐面，可以理解地，該第一壁面2220也可以是橢球 面、球面或者抛物面。在本實施例中，該第二壁面2222為柱面，可以理解地，該第二壁面2222也可以為錐面、橢球面、球面或者抛物面。
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之中央面2210關於該透鏡20之中心軸I呈軸對稱。該出光面22之環繞面2212關於該透鏡20之中心軸I呈軸對稱。該出光面22之第一壁面2220關於該透鏡20之中心軸I呈軸對稱。該出光面22之第二壁面2222關於該透鏡20之中心軸I呈軸對稱。該透鏡20之連接面23垂直於該透鏡20之中心軸I。該光源10之光軸O與該透鏡20之中心軸I相重合設置。
請同時參閱圖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之折射後以相對於其光軸O較大角度出射，使得光線朝向透鏡20之周側方向發散。與習知技術相比，本發明之光源模組100實現了降低正向光強、增強側向光強並擴大出光角度之光學效果，從而有效避免輸出光型周緣發黃或發亮之情況發生。
100‧‧‧光源模組
10‧‧‧光源
12‧‧‧基座
14‧‧‧發光二極體晶片
20‧‧‧透鏡
21‧‧‧入光面
210‧‧‧主體面
212‧‧‧週邊面
22‧‧‧出光面
221‧‧‧頂壁面
2210‧‧‧中央面
2212‧‧‧環繞面
222‧‧‧側壁面
2220‧‧‧第一壁面
2222‧‧‧第二壁面
23‧‧‧連接面

Claims (9)

  1. 一種透鏡，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：該頂壁面包括中央面及圍繞該中央面設置並與該中央面外周緣連接之環繞面，該中央面由該透鏡之頂面中部向該透鏡內部凹陷而形成，該側壁面包括由該連接面之外周緣向上延伸形成之第一壁面及由該頂壁面之外周緣向下延伸形成之第二壁面，該側壁面之第一壁面之底部周緣與連接面之外周緣相對接，該側壁面之第二壁面之頂部周緣與頂壁面之環繞面之外周緣相對接，該第一壁面之外徑大於該第二壁面之外徑。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡，其中該頂壁面之中央面為一錐面。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡，其中該頂壁面之環繞面為一環狀平面。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡，其中該第一壁面為圓錐面、橢球面、柱面或者抛物面。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡，其中該第二壁面為柱面、橢球面、圓錐面或者抛物面。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡，其中該透鏡為軸對稱結構，具有一中心軸。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之透鏡，其中該頂壁面之中央面關於該透鏡之中心軸呈軸對稱。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之透鏡，其中該入光面關於該透鏡之中心軸呈軸對稱，該透鏡之出光面關於該透鏡之中心軸呈軸對稱，該透鏡之連接面垂直於該透鏡之中心軸。
  9. 一種光源模組，包括一光源及正對該光源設置之透鏡，該透鏡為如申請專利範圍第1至8項中任一项所述之透鏡。
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