TWI606268B - 光學透鏡及具有該光學透鏡的光源模組 - Google Patents

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    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Description

光學透鏡及具有該光學透鏡的光源模組
本發明涉及光學領域，尤其涉及一種光學透鏡及具有該光學透鏡的光源模組。
利用傳統光源的燈具其效果基本能滿足各個方面的需求，但是耗能太大，因此發光二極體（LED，Light Emitting Diode）作為新一代的光源具有逐漸取代傳統光源的趨勢。
傳統的日光燈管是均勻柔和的線型發散光源，當使用LED作為燈管的發光源時，因LED為近似的點光源，最常見的做法是將數顆LED線性排列於基板上形成一燈條，再外加一燈罩形成燈管。但是，因為LED的光型為圓形，並且其光強由中心向邊緣逐漸遞減，所以LED燈管並不是產生均勻光線的線型光源，而是會形成複數個聚集的光圈，從而導致整體照明不均勻柔和。為了解決這樣的問題，一般的LED燈管需要使用數量眾多LED緊密排列，但是如此一來會使得成本上升。
有鑒於此，有必要提供一種可減少發光二極體使用數量，降低成本的透鏡以及應用該透鏡的光源模組。
一種透鏡包括：底面；入光面，其為一自底面的中心向透鏡內部凹陷的曲面；出光面，其與底面相對，該出光面包括位於頂部中央的凹面和位於凹面週邊的凸面，該凹面朝向該入光面方向凹陷，該凸面朝遠離該入光面方向外凸；以及側面，該側面為全反射面，其包括自底面相對兩側朝向出光面延伸的第一側面以及第二側面，以及自底面另外相對兩側朝向出光面延伸的第三側面與第四側面，該第一側面與第二側面為斜面，該第一側面與第二側面沿從底面向出光面的方向逐漸向外傾斜，該第三側面與第四側面垂直於該底面。
一種包括如上述的透鏡以及光源的光源模組。
本發明實施方式的透鏡和採用該種透鏡的光源模組，光源發出的光經過透鏡的第一側面與第二側面的反射會彙聚出射至出光面，而光線經過出光面的凸面部分的折射時，光線會聚出射，從而使得光源產生的光型在沿第一側面與第二側面延伸的方向上被拉伸，而在沿第三側面與第四側面延伸的方向被壓縮，從而使光源的光場修正為長方形光場。因此，當使用該光源模組製作燈管時，將光源模組沿平行於長方形長邊的方向線性排列時，通過透鏡的擴散作用，可以增加光源在該排列方向上的擴散角。因此，燈管僅需搭配少量的光源即可實現均勻出光的照明效果，從而有利於降低成本。
100‧‧‧光源模組
10‧‧‧光源
11‧‧‧光出射面
20‧‧‧透鏡
21‧‧‧底面
213‧‧‧長邊
214‧‧‧短邊
211‧‧‧入光面
22‧‧‧出光面
224‧‧‧凹面
225‧‧‧凸面
23‧‧‧第一側面
24‧‧‧第二側面
25‧‧‧第三側面
26‧‧‧第四側面
圖1為本發明實施方式提供的光源模組中的立體示意圖。
圖2為圖1中的光源模組中的透鏡的倒視圖。
圖3為圖1中的光源模組沿III-III的剖示圖。
圖4為圖1中的光源模組沿IV-IV的剖示圖。
圖5為沒有經過透鏡調整的發光二極體光源的光型圖。
圖6為經過透鏡調整後的發光二極體光源的光型圖。
請參閱圖1與圖2，本發明實施方式提供的光源模組100包括光源10及透鏡20。該透鏡20用於對光源發出的光線進行調整。
請一併參閱圖3與圖4，該透鏡20包括底面21、入光面211、出光面22、第一側面23、第二側面24、第三側面25、以及第四側面26。
該底面21為一長方形，該長方形包括兩個相對長邊213以及位於該兩個長邊213之間的兩個短邊214。該長方形的長邊213的延伸方向為第一方向，該短邊214的延伸方向為第二方向。該透鏡20在第一方向上的長度大於在第二方向上的長度。
該入光面211為一自底面21的中心向透鏡20內部凹陷的曲面。該入光面211圍成一凹槽，並且入光面211的中軸線與透鏡20的中軸線重合。在本實施方式中，入光面211為一橢球面，其短軸位於底面21所在的平面上，長軸與底面21垂直。
該出光面22與底面21相對。該出光面22包括位於頂部中央的凹面224和位於凹面224週邊的凸面225。該凹面224正對入光面211，且朝向該入光面211方向凹陷，其用於發散到達該凹面224的正向光線。該凸面225朝遠離該入光面211方向外凸，其用於發散到達該凸面225的側向光線。所述凸面225與所述凹面224平滑連接。
該第一側面23、第二側面24、第三側面25、以及第四側面26均為全反射面。該第一側面23與該第二側面24連接該底面長邊213與該出光面22。該第三側面25與該第四側面26連接底面短邊214與出光面22。該第一側面23與第二側面24沿從底面21向出光面22的方向逐漸向外傾斜。該第三側面25與第四側面26垂直於該底面21。
該光源10設置在該透鏡20的入光面211相對設置。在本實施例中，該光源10為發光二極體，其光出射面11與該透鏡20的底面21共面。當然，該光源10也可以設置在該透鏡20的入光面211形成的凹槽中。
請一併參見圖5與圖6，在圖4所示的截面內，該光源10發出的光經過透鏡20的第一側面23與第二側面24的反射會彙聚出射至出光面22，而光線經過出光面22的凸面225部分的折射時，光線會聚出射。在圖3所示的截面內，光源10發出的光經由入光面211發散後進入透鏡20內，然後再通過透鏡20的出光面22進一步發散。由此，最終輸出的光線在平行於透鏡20的長邊213的方向被拉伸，而在平行於透鏡20的短邊214的方向被壓縮，從而將光源10的圓形光場修正為長方形光場。因此，當使用該光源模組100製作燈管時，將光源模組100沿平行於長方形長邊213的方向線性排列時，通過透鏡20的擴散作用，可以增加光源10在該排列方向上的擴散角。因此，燈管僅需搭配少量的光源10即可實現均勻出光的照明效果，從而有利於降低成本。
本發明之技術內容及技術特點已揭示如上，然而熟悉本項技術之人士仍可能基於本發明之教示及揭示而作種種不背離本發明精神之替換及修飾。因此，本發明之保護範圍應不限於實施例所揭示者，而應包括各種不背離本發明之替換及修飾，並為以下之申請專利範圍所涵蓋。
無
100‧‧‧光源模組
20‧‧‧透鏡
21‧‧‧底面
22‧‧‧出光面
23‧‧‧第一側面

Claims (8)

  1. 一種透鏡，該透鏡包括：
    底面；
    入光面，該入光面為一自底面的中心向透鏡內部凹陷的曲面；
    出光面，該出光面與底面相對，該出光面包括位於頂部中央的凹面和位於凹面週邊的凸面，該凹面朝向該入光面方向凹陷，該凸面朝遠離該入光面方向外凸；以及
    側面，該側面為全反射面，其包括自底面相對兩側朝向出光面延伸的第一側面以及第二側面，以及自底面另外相對兩側朝向出光面延伸的第三側面與第四側面，該第一側面與第二側面為斜面，該第一側面與第二側面沿從底面向出光面的方向逐漸向外傾斜，該第三側面與第四側面垂直於該底面。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述之透鏡，其中，該底面為一長方形，該長方形包括兩個相對長邊以及位於該兩個長邊之間的兩個短邊，該第一側面以及第二側面分別連接該底面長邊與該出光面，該第三側面與第四側面分別連接該底面短邊與出光面。
  3. 根據申請專利範圍第2項所述之透鏡，其中，該長方形的長邊的延伸方向為第一方向，該短邊的延伸方向為第二方向，該透鏡在第一方向上的長度大於在第二方向上的長度。
  4. 根據申請專利範圍第1項所述之透鏡，其中，該入光面為一橢球面。
  5. 根據申請專利範圍第4項所述之透鏡，其中，該入光面的中軸線與透鏡的光軸重合。
  6. 一種光源模組，其包括光源以及如申請專利範圍第1至5項中任意一項所述的透鏡。
  7. 根據申請專利範圍第6項所述之光源模組，其中，該光源為發光二極體，該發光二極體與該入光面相對設置。
  8. 根據申請專利範圍第7項所述之光源模組，其中，該發光二極體的中心軸與該透鏡的光軸重合。
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