TWI685990B - 高聚光透鏡結構 - Google Patents

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Abstract

一種透鏡結構，其包含有一結合部以及一導光部，該導光部設置於該結合部上。該導光部包含有一第一截頂圓錐導光結構以及一第二截頂圓錐導光結構，該第一截頂圓錐導光結構具有一第一底面及一第一頂面，該第一底面結合於該結合部，該第一頂面的面積小於該第一底面的面積。該第二截頂圓錐導光結構具有一第二底面及一第二頂面，該第二底面結合於該第一頂面，該第二底面的面積小於該第一頂面的面積，且該第二頂面的面積小於該第二底面的面積。

Description

高聚光透鏡結構
本發明關於一種透鏡結構，尤指一種具有高聚光性及薄型化且適用於一發光二極體(Light Emitting Diode,LED)的透鏡結構。
近來，發光二極體已廣泛地應用於人們日常的照明系統中，例如居家照明、路燈照明或交通號誌照明等。習知的發光二極體模組包含有一發光二極體晶片及一透鏡，發光二極體晶片用以發出光線，而透鏡用以收斂發光二極體晶片所發出的光線。然而，為將發光二極體晶片所發出的光線收斂至特定角度內，需搭配具有長高形外形結構的透鏡，因而限制發光二極體模組的高度，不利發光二極體模組於薄型化的發展方向。
因此，本發明提供一種具有高聚光性及薄型化的透鏡結構，以解決上述問題。
為了達成上述目的，本發明揭露一種高聚光透鏡結構，其設置於一發光模組及一基板上，該透鏡結構包含有一結合部以及一導光部，該結合部結合於 該基板且覆蓋該發光模組，該導光部設置於該結合部上。該導光部包含有一第一截頂圓錐導光結構以及一第二截頂圓錐導光結構，該第一截頂圓錐導光結構具有一第一底面及一第一頂面，該第一底面結合於該結合部，該第一頂面的面積小於該第一底面的面積。該第二截頂圓錐導光結構與該第一截頂圓錐導光結構同軸設置，該第二截頂圓錐導光結構具有一第二底面及一第二頂面，該第二底面結合於該第一頂面，該第二底面的面積小於該第一頂面的面積，且該第二頂面的面積小於該第二底面的面積。
根據本發明其中之一實施例，本發明另揭露該第一底面的邊緣由該第二底面的邊緣沿該第二底面的徑向方向延伸出一第一底面徑向距離，該第一頂面的邊緣由該第二底面的邊緣沿該第二底面的徑向方向延伸出一第一頂面徑向距離，且該第一底面徑向距離大於該第一頂面徑向距離。
根據本發明其中之一實施例，本發明另揭露該第一底面徑向距離實質上等於0.2毫米，且該第一頂面徑向距離實質上等於0.11毫米。
根據本發明其中之一實施例，本發明另揭露該導光部另包含有一第三截頂圓錐導光結構，其與該第二截頂圓錐導光結構同軸設置，該第三截頂圓錐導光結構具有一第三底面及一第三頂面，該第三底面結合於該第二頂面，該第三底面的面積小於該第二頂面的面積，且該第三頂面的面積小於該第三底面的面積。
根據本發明其中之一實施例，本發明另揭露該第二底面的邊緣由該第三底面的邊緣沿該第三底面的徑向方向延伸出一第二底面徑向距離，該第二頂面的邊緣由該第三底面的邊緣沿該第三底面的徑向方向延伸出一第二頂面徑向距 離，且該第二底面徑向距離大於該第二頂面徑向距離。
根據本發明其中之一實施例，本發明另揭露該第二底面徑向距離實質上等於0.2毫米，且該第二頂面徑向距離實質上等於0.11毫米。
根據本發明其中之一實施例，本發明另揭露該第一底面的邊緣、該第二底面的邊緣及該第三底面的邊緣共同位於一虛擬球面上。
根據本發明其中之一實施例，本發明另揭露該虛擬球面的半徑實質上等於1.9毫米。
根據本發明其中之一實施例，本發明另揭露該發光模組之幾何中心通過該虛擬球面的球心。
根據本發明其中之一實施例，本發明另揭露該第一底面的邊緣、該第二底面的邊緣及該第三底面的邊緣彼此共軸球面設置。
綜上所述，本發明透鏡結構的導光部係由複數個截頂圓錐導光結構，且本發明透鏡結構的導光部的出光面係由各截頂圓錐導光結構的底面、頂面及側面所構成，因此本發明透鏡結構的導光部的出光面非為一光滑連續的曲面，其可有效降低透鏡結構的整體高度，不僅有利於透鏡結構朝薄型化的方向發展並可將發光模組所發出的光線收斂至特定角度內。有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。
1000‧‧‧透鏡結構
1‧‧‧發光模組
10‧‧‧出光軸
11‧‧‧出光面
2‧‧‧基板
3‧‧‧凹杯
4‧‧‧結合部
5‧‧‧導光部
50‧‧‧第一截頂圓錐導光結構
501‧‧‧第一底面
502‧‧‧第一頂面
503‧‧‧第一側面
51‧‧‧第二截頂圓錐導光結構
511‧‧‧第二底面
512‧‧‧第二頂面
513‧‧‧第二側面
52‧‧‧第三截頂圓錐導光結構
521‧‧‧第三底面
522‧‧‧第三頂面
53‧‧‧第四截頂圓錐導光結構
54‧‧‧第五截頂圓錐導光結構
55‧‧‧第六截頂圓錐導光結構
56‧‧‧第七截頂圓錐導光結構
57‧‧‧第八截頂圓錐導光結構
6‧‧‧虛擬球面
60‧‧‧半徑
61‧‧‧球心
B1、B2、B3、T1、T2‧‧‧點
D‧‧‧距離
X1‧‧‧徑向方向
C1‧‧‧第一底面徑向距離
D1‧‧‧第一頂面徑向距離
C2‧‧‧第二底面徑向距離
D2‧‧‧第二頂面徑向距離
第1圖為本發明實施例透鏡結構的外觀示意圖。
第2圖為本發明實施例透鏡結構的爆炸示意圖。
第3圖為本發明實施例透鏡結構的剖面示意圖。
以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。請參閱第1圖至第3圖，第1圖為本發明實施例一透鏡結構1000的外觀示意圖，第2圖為本發明實施例透鏡結構1000的爆炸示意圖，第3圖為本發明實施例透鏡結構1000的剖面示意圖。如第1圖至第3圖所示，透鏡結構1000設置於一發光模組1及一基板2上。於此實施例中，發光模組1可為一發光二極體(Light Emitting Diode,LED)晶片，基板2可為一發光二極體基板且該發光二極體基板上可形成有一凹杯3，該發光二極體晶片(即發光模組1)設置於凹杯3內。
進一步地，透鏡結構1000包含有一結合部4以及一導光部5，結合部4結合於基板2且覆蓋凹杯3的開口及發光模組1，以使發光模組1密封於凹杯3內，藉此發光模組1所發出的光線便會經由結合部4與導光部5透射出透鏡結構1000外。於實務上，結合部4沿凹杯3的開口外緣延伸一距離D，以將發光模組1的一線纜(未繪示於圖中)封裝。導光部5設置於結合部4上，於此實施例中導光部5可與結合部4為體成型。
另外，導光部5包含有一第一截頂圓錐導光結構50、一第二截頂圓錐導 光結構51以及一第三截頂圓錐導光結構52。第一截頂圓錐導光結構50具有一第一底面501及一第一頂面502，第一底面501結合於結合部4，且第一頂面502的面積小於第一底面501的面積(如第3圖所示)。第二截頂圓錐導光結構51與第一截頂圓錐導光結構50同軸設置，即第二截頂圓錐導光結構51與第一截頂圓錐導光結構50分別同軸於發光模組1之一出光軸10，其中出光軸10垂直於發光模組1之一出光面11且通過出光面11之幾何中心。
如第3圖所示，第二截頂圓錐導光結構51具有一第二底面511及一第二頂面512，第二底面511結合於第一頂面502，即第二底面511與第一頂面502為共平面，第二底面511的面積小於第一頂面502的面積，且第二頂面512的面積小於第二底面511的面積。進一步地，第三截頂圓錐導光結構52與第二截頂圓錐導光結構51同軸設置，即第三截頂圓錐導光結構52、第二截頂圓錐導光結構51與第一截頂圓錐導光結構50分別同軸於發光模組1之出光軸10，第三截頂圓錐導光結構52具有一第三底面521及一第三頂面522，第三底面521結合於第二頂面512，即第三底面521與第二頂面512為共平面，第三底面521的面積小於第二頂面512的面積，且第三頂面522的的面積小於第三底面521的面積。
進一步地，第一截頂圓錐導光結構50的第一底面501的邊緣(即點B1)由第二截頂圓錐導光結構51的第二底面511的邊緣(即點B2)沿第二底面511的徑向方向X1延伸出一第一底面徑向距離C1，第一截頂圓錐導光結構50的第一頂面502的邊緣(即點T1)由第二截頂圓錐導光結構51的第二底面511的邊緣(即點B2)沿第二底面511的徑向方向X1延伸出一第一頂面徑向距離D1，其中第一底面徑向距離C1大於第一頂面徑向距離D1。第二截頂圓錐導光結構51的第二底面511的邊緣(即點B2)由第三截頂圓錐導光結構52的第三底面521的邊緣(即點B3)沿第三底 面521的徑向方向X1延伸出一第二底面徑向距離C2，第二截頂圓錐導光結構51的第二頂面512(即點T2)由第三截頂圓錐導光結構52的第三底面521的邊緣(即點B3)沿第三底面521的徑向方向X1延伸出一第二頂面徑向距離D2，其中第二底面徑向距離C2大於第二頂面徑向距離D2。
於此實施例中，第一底面徑向距離C1可實質上等於第二底面徑向距離C2，且第一頂面徑向距離D1可實質上等於第二頂面徑向距離D2。於實務上，第一底面徑向距離C1與第二底面徑向距離C2均可實質上等於0.2毫米，且第一頂面徑向距離D1與第二頂面徑向距離D2賽可實質上等於0.11毫米，但本發明不受此限。
值得一提的是，第一截頂圓錐導光結構50的第一底面501的邊緣(即點B1)、第二截頂圓錐導光結構51的第二底面511的邊緣(即點B2)及第三截頂圓錐導光結構52的第三底面521的邊緣(即點B3)共同位於一虛擬球面6上，即第一截頂圓錐導光結構50的第一底面501的邊緣(即點B1)、第二截頂圓錐導光結構51的第二底面511的邊緣(即點B2)及第三截頂圓錐導光結構52的第三底面521的邊緣(即點B3)彼此共軸球面設置，其中虛擬球面6的半徑60可實質上等於1.9毫米。另外，發光模組1的幾何中心(即出光軸10)通過虛擬球面6的球心61。
除此之外，第一截頂圓錐導光結構50另包含有一第一側面503，第二截頂圓錐導光結構51另包含有一第二側面513，第一側面503連接第一底面501與第一頂面502，第二側面513連接第二底面511與第二頂面512，而根據上述第一底面徑向距離C1與第一頂面徑向距離D1的結構設計，第一側面503是為一圓錐斜面且其斜率是由第一底面徑向距離C1與第一頂面徑向距離D1決定，且根據上述第二 底面徑向距離C2與第二頂面徑向距離D2的結構設計，第二側面513是為一圓錐斜面且其斜率是由第二底面徑向距離C2與第二頂面徑向距離D2決定。
如此一來，第一側面503及第二側面513便可用以反射由發光模組1所射出的光線，以收斂發光模組1所發出的光線至特定角度(例如60度)內。如第3圖所示，本發明透鏡結構1000另包含有一第四截頂圓錐導光結構53、一第五截頂圓錐導光結構54、一第六截頂圓錐導光結構55、一第七截頂圓錐導光結構56以及一第八截頂圓錐導光結構57，而第三截頂圓錐導光結構52、第四截頂圓錐導光結構53、第五截頂圓錐導光結構54、第六截頂圓錐導光結構55、第七截頂圓錐導光結構56以及第八截頂圓錐導光結構57的結構設計及作用原理係相同於第一截頂圓錐導光結構50與第二截頂圓錐導光結構51，為求簡潔，在此不再贅述。
相較於先前技術，本發明透鏡結構的導光部係由複數個截頂圓錐導光結構，且本發明透鏡結構的導光部的出光面係由各截頂圓錐導光結構的底面、頂面及側面所構成，因此本發明透鏡結構的導光部的出光面非為一光滑連續的曲面，其可有效降低透鏡結構的整體高度，不僅有利於透鏡結構朝薄型化的方向發展並可將發光模組所發出的光線收斂至特定角度內。以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
1000‧‧‧透鏡結構
1‧‧‧發光模組
10‧‧‧出光軸
11‧‧‧出光面
2‧‧‧基板
3‧‧‧凹杯
4‧‧‧結合部
5‧‧‧導光部
50‧‧‧第一截頂圓錐導光結構
501‧‧‧第一底面
502‧‧‧第一頂面
503‧‧‧第一側面
51‧‧‧第二截頂圓錐導光結構
511‧‧‧第二底面
512‧‧‧第二頂面
513‧‧‧第二側面
52‧‧‧第三截頂圓錐導光結構
521‧‧‧第三底面
522‧‧‧第三頂面
53‧‧‧第四截頂圓錐導光結構
54‧‧‧第五截頂圓錐導光結構
55‧‧‧第六截頂圓錐導光結構
56‧‧‧第七截頂圓錐導光結構
57‧‧‧第八截頂圓錐導光結構
6‧‧‧虛擬球面
60‧‧‧半徑
61‧‧‧球心
B1、B2、B3、T1、T2‧‧‧點
D‧‧‧距離
X1‧‧‧徑向方向
C1‧‧‧第一底面徑向距離
D1‧‧‧第一頂面徑向距離
C2‧‧‧第二底面徑向距離
D2‧‧‧第二頂面徑向距離

Claims (10)

  1. 一種高聚光透鏡結構，其設置於一發光模組及一基板上，該透鏡結構包含有：一結合部，其結合於該基板且覆蓋該發光模組；以及一導光部，其設置於該結合部上，該導光部包含有：一第一截頂圓錐導光結構，其具有一第一底面及一第一頂面，該第一底面結合於該結合部，該第一頂面的面積小於該第一底面的面積；以及一第二截頂圓錐導光結構，其與該第一截頂圓錐導光結構同軸設置，該第二截頂圓錐導光結構具有一第二底面及一第二頂面，該第二底面結合於該第一頂面，該第二底面的面積小於該第一頂面的面積，該第二頂面的面積小於該第二底面的面積，且該第一底面的邊緣與該第二底面的邊緣共同位於一虛擬球面上。
  2. 如請求項1所述之透鏡結構，其中該第一底面的邊緣由該第二底面的邊緣沿該第二底面的徑向方向延伸出一第一底面徑向距離，該第一頂面的邊緣由該第二底面的邊緣沿該第二底面的徑向方向延伸出一第一頂面徑向距離，且該第一底面徑向距離大於該第一頂面徑向距離。
  3. 如請求項2所述之透鏡結構，其中該第一底面徑向距離實質上等於0.2毫米，且該第一頂面徑向距離實質上等於0.11毫米。
  4. 如請求項1所述之透鏡結構，其中該導光部另包含有：一第三截頂圓錐導光結構，其與該第二截頂圓錐導光結構同軸設置，該第三截頂圓錐導光結構具有一第三底面及一第三頂面，該第三底面結合於該第二 頂面，該第三底面的面積小於該第二頂面的面積，且該第三頂面的面積小於該第三底面的面積。
  5. 如請求項4所述之透鏡結構，其中該第二底面的邊緣由該第三底面的邊緣沿該第三底面的徑向方向延伸出一第二底面徑向距離，該第二頂面的邊緣由該第三底面的邊緣沿該第三底面的徑向方向延伸出一第二頂面徑向距離，且該第二底面徑向距離大於該第二頂面徑向距離。
  6. 如請求項5所述之透鏡結構，其中該第二底面徑向距離實質上等於0.2毫米，且該第二頂面徑向距離實質上等於0.11毫米。
  7. 如請求項6所述之透鏡結構，其中該第一底面的邊緣、該第二底面的邊緣及該第三底面的邊緣共同位於該虛擬球面上。
  8. 如請求項7所述之透鏡結構，其中該虛擬球面的半徑實質上等於1.9毫米。
  9. 如請求項7所述之透鏡結構，其中該發光模組之幾何中心通過該虛擬球面的球心。
  10. 如請求項4所述之透鏡結構，其中該第一底面的邊緣、該第二底面的邊緣及該第三底面的邊緣彼此共軸球面設置。
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