TWM443271U - Optical element and light source module with the optical element - Google Patents

Description

M443271 101年10月16日核正替換頁 五、新型說明： 【新型所屬之技術領域】 [0001] 本創作係有關於一種光學元件及一光源模組，尤指一種 可形成特殊光強度分佈之光學元件及光源模組。 【先前技術】 [0002]發光二極體（1 ight emitting diode, LED)為一種半導 體元件，主要透過半導體化合物將電能轉換為光能以達 到發光效果，因此具有壽命長、穩定性高及耗電量小等 優點，目前已被廣泛地應角於居家、辦公、室外與行動 照明，並.取代燈管及白熾燈泡等傳統的非指向性發光源 。同時發光二極體是一種極小的發光源，所以可配合各 種應用設備的小型化。 [0003] 由於發光二極體為點狀光源且具有高指向性，且其光型 分佈呈現朗勃遜放射圖形（Lambertian Emission Pattern)，導致發光二極體的照射面相較於傳統非指向 性光源窄小，且發光亮度隨著距離的增加而逐漸地降低 ;因此，在多數的應用場合中，使用發光二極體作為光 源的應用裝置的發光效果遠不如傳統非指向性光線，致 使用者降低使用意願。 【新型内容】 [0004] 鑒於先前技術所述，本創作之一目的，在於提供一種光 學元件，該光學元件可以有效地擴大通過之光線的分佈 角度。 [0005] 本創作之另一目的，在於提供一種光源模組，該光源模 10121325^^ A〇101 第3頁/共15頁 1013394789-0 M443271 101年.10月16日按正替換頁 組用以提供具有大出射角度的光線。 [0006] 為達上述一目的，本創作提供一種光學元件，該光學元 件包含一本體，該本體具有一出光面及位於該出光面相 反側之一底面，該出光面包含一凹陷面及八凸出面，該 等凸出面分別鄰接於該凹陷面，該底面朝向該出光面之 方向凹陷形成一入光面，該入光面及該凹陷面配合構成 一負透鏡部，該入光面與各該凸出面配合構成一正透鏡 部。

[0007] 為達上述另一目的，本創作提供一種光源模組，該光源 模組包含一發光單元以及一光學元件，該·發光單元包含 複數發光二極體晶粒，該光學元件設於該等發光二極體 晶粒上，該光學元件包含一本體，該本體具有一出光面 及位於該出光面相反側之一底面，該出光面包含一凹陷 面及八凸出面，該等凸出面分別鄰接於該凹陷面，該底 面朝向該出光面之方向凹陷形成一入光面，該入光面及 該凹陷面配合構成一負透鏡部，該入光面與各該凸出面 配合構成一正透鏡部。 [0008] 本創作之光源模組係通過該光學元件以調整該發光單元 發出之光線的光型，使提升該光源模組的出光均勻度並 可有效地擴大光線的出射角度。 【實施方式】 [0009] 配合參閱第一圖、第二圖及第三圖，第一圖為本創作之 光源模組之立體圖，第二圖沿著為第一圖2-2線之剖視圖 ，第三圖為沿著第一圖3-3線之剖視圖。該光源模組10包 含一發光單元12及一光學元件14，該光學元件14用以改 10121325#單编號删1 第 4 頁 / 共 15 頁 1013394789-0 M443271 101年.10月16日核正替換頁 變該發光單元12發出之光線的光強度分佈。 [0010] 該發光單元12具有一光軸I，該光轴I係為該發光單元12 發出之光線在空間中光強度分佈的對稱軸。該發光單元 12包含一基板120、一電路層122、至少一發光二極體晶 粒124及一波長轉換層126。 [0011] 該基板120可以為陶瓷基板、鋁基板或銅基板等具有良好 導熱或散熱效果的板材，該基板120之一上表面1202形成 一呈環狀的擋牆部1204。該擋牆部1204及該基板120可 以使用相同材質製作而成，或者，該擋牆部1204及該基 板120也可以使用不相同的材質製作而成；於本實施例中 ，該基板120及該擋牆部1204係使用相同材質製作而成， 且其製作材質較佳地為陶瓷。 [0012] 該電路層122設置於該基板120之該上表面1202及一相下 表面1 206之其中至少一者，該下表面1206相反於該上表 面1 202。該電路層122係使用具有良好導電性質的材質， 如：銅，製作而成，用以作為電力傳輸的路徑。於本實施 例中，該電路層122同時設置於該基板120之該上表面 1 202及該下表面1206。 [0013] 該發光單元12可以包含一個或多個發光二極體晶粒124， 於本實施例中，該發光單元12以包含4個發光二極體晶粒 124作為說明範例，但是須知此數量並非為對本創作之限 制；並且，該等發光二極體晶粒124呈矩陣狀排列於該基 板120之該上表面1202，並電連接於該電路層122 ;較佳 地，該等發光二極體晶粒124係位於該擋牆部1204所圍繞 的範圍内部。 1〇1213^單峨 A_1 第5頁/共15頁 1013394789-0 M443271 101年.10月16日梭正替换頁 [0014] 該波長轉換層126位於該擋牆部1 204所圍繞的範圍内部， 並包覆該等發光二極體晶粒124。該擋牆部1204主要用以 提供限位效果，避免該波長轉換層126外溢而出。該波長 轉換層126可以與該等發光二極體晶粒124發出的部分光 線發生波長轉換，並產生一波長轉換光線，該波長轉換 光線與該等發光二極體晶粒124發出的其它部分光線混光 後產生一需求光線。例如該等發光二極體晶粒124可供產 生藍光光線，該波長轉換光線為黃光光線，則部分藍光 光線與黃光光線混光後可供產生白光光線° [0015] 該光學元件14具有一對稱軸A。該光學元件14設於該發光 單元12上，且該光學元件14之該對稱軸A對合於該發光單 元12之該光轴I。該光學元件14具有一透光之本體140， 該本體140可以使用具有透光性質之樹脂材料，如：矽樹 脂（silicone resin)，玻璃或上述材料之組合物製作 而成；且較佳地，該光學元件14為一體成型。 [0016] 該本體140具有一出光面142及一位於該出光面142相反 側之一底面144。該出光面142包含一凹陷面1420以及八 . 凸出面1422，該等凸出面1422分別連接於該凹陷面1420 ，各該凸出面1422包含一第一區段1423、第二區段1424 及一第三區段1425。該第一區段1423連接於該凹陷面 1420並具有一第一曲率；該第二區段1424連接該第一區 段1423並具有一第二曲率，該第二曲率大於該第一曲率 ，該第三區段1425連接該第二區段1424及該底面144並 具有一第三曲率，該第三曲率小於該第一曲率β此外， 該第三區段1425的彎曲方向相反於該第一區段1423及該 10121325#單编號 A〇101 第6頁/共15頁 1013394789-0 101年10月16日按正替換頁 M443271 第二區段1424的彎曲方向。 [0017] 該底面144設計為一平面，並朝向該出光面142之方向凹 陷形成一入光面145。該入光面145與該凹陷面1420配合 構成一負透鏡部150，該負透鏡部150係發散通過的光線 ，使發光單元12發出並通過該透負透鏡部150之光線呈發 散狀。 [0018] 該入光面145與各該凸出面1422配合構成一正透鏡部160 ，各該正透鏡部160係會聚通過的光線，使發光單元12發 出並通過各該正透鏡部160之光線呈集中狀。該等正透鏡 部160係環繞該負透鏡部150，並且，該等正透鏡部160 及該負透鏡部150的厚度一致。 [0019] 配合參閱第四圖，為本創作之光源模組所對應之光型圖 。如第四圖所示，於量測通過該光源模組10發出之光線 的光強度分佈時，該發光單元12及該光學元件14是設置 在圖中所示之圓心位置，該發光單元12及該光學元件14 是面向圖中0度方向，該發光單元12的光軸I與圖中0度重 合。於第四圖，配光曲線L用以表示通過該光學元件14之 光線的光強度分佈。 [0020] 由配光曲線L可知，通過該光學元件14之光線的出光角度 落於光軸I兩側各大約90度之間，且於光軸I兩側各大約 40度之間出射的光線大致呈均勻分佈，光軸I兩側各大約 80度出射之光線的出光強度大約等於光軸方向出射之光 線的出光強度的一半。 [0021] 綜合以上所述，本創作之光源模組10係通過該光學元件 10121325^^^ A〇101 第7頁/共15頁 1013394789-0 M443271 101年.10月16日核正替^頁 14以調整該發光單元12發出之光線的光型，使提升該光 源模組10的出光均勻度並可有效地擴大光線的出射角度 〇 [0022] 然以上所述者，僅為本創作之較佳實施例，當不能限定 本創作實施之範圍，即凡依本創作申請專利範圍所作之 均等變化與修飾等，皆應仍屬本創作之專利涵蓋範圍意 圖保護之範疇。 【圖式簡單說明】 [0023] 第一圖為本創作之光源模組之立體圖。 [0024] 第二圖為沿著第一圖2-2線之剖視圖。 [0025] 第三圖為沿著第一圖3-3線之剖視圖。 [0026] 第四圖為本創作之光源模組所對應之光型圖。 【主要元件符號說明】 [0027] 10光源模組 [0028] 12發光單元 [0029] 120基板 [0030] 1202 上表面 [0031] 12 04擋牆部 [0032] 1206下表面 [0033] 122電路層 [0034] 124發光二極體晶粒 10121325^^ A〇101 第8頁/共15頁 1013394789-0 M443271 101年10月16日梭正替换頁 [0035] 126波長轉換層 [0036] 14光學元件 [0037] 140本體 [0038] 142出光® [0039] 1420凹陷面 [0040] 1422&出面 [0041] 1423第一區段 # [0042] 1424第二區段 [0043] 1425第三區段 [0044] 144底面 [0045] 14 5入光面 [0046] 150負透鏡部 [0047] • 160正透鏡部 [0048] A對稱轴 [0049] I光軸 [0050] L配光曲線 1012132#單編號 A〇101 第9頁/共15頁 1013394789-0

Claims (1)

1. M443271 「__ 101年10月16日核正替換頁 六、申請專利範圍：， 1 . 一種光學元件，包含： 一本體，具有一出光面及位於該出光面相反側之一底面’ 該出光面包含一凹陷面及八凸出面，該等凸出面分別連接 於該凹陷面，該底面朝向該出光面之方向凹陷形成一入光 面，該入光面及該凹陷面配合構成一負透鏡部，該入光面 與各該凸出面配合構成一正透鏡部。

   2.如申請專利範圍第1項所述之光學元件，其中該等正透鏡 部環繞於該負透鏡部。 3 .如申請專利範圍第1項所述之光學元件，其中該底面為一 平面。 4 .如申請專利範圍第1項所述之光學元件，其中該負透鏡部 及該等正透鏡部的厚度一致。 5. 如申請專利範圍第1項所述之光學元件，其中各該凸出面 包含一第一區段、一第二區段及一第三區段，該第一區段 連接於該凹陷面並具有一第一曲率，該第二區段連接於該 第一區段並具有一第二曲率，該第二曲率大於該第一曲率 ，該第三區段連接於該第二區段及該底面並具有一第三曲 率，該第三曲率小於該第一曲率。 6. 如申請專利範圍第5項所述之光學元件，其中該第三區段 的彎曲方向相反於該第一區段及該第二區段的彎曲方向。 7 . 一種光源模組，包含： 一發光單元，包含至少一發光二極體晶粒；以及 一光學元件，設於該等發光單元上，該光學元件包含一本 體，該本體具有一出光面及位於該出光面相反側之一底面 ，該出光面包含一凹陷面及八凸出面，該等凸出面分別連 1()121325f單编號A0101 第10頁/共15頁 1013394789-0 M443271 101年10月16日核正替換頁 接於該凹陷面，該底面朝向該出光面之方向凹陷形成一入 光面，該入光面及該凹陷面配合構成一負透鏡部，該入光 面與各該凸出面配合構成一正透鏡部。 8 .如申請專利範圍第7項所述之光源模組，其中該等正透鏡 部環繞於該負透鏡部。 9 .如申請專利範圍第7項所述之光源模組，其中該底面為一 平面。 10 .如申請專利範圍第7項所述之光源模組，其中該發光單元 更包含： 一基板，該發光二極體晶粒位於該基板上；以及 一電路層，位於該基板上，該等發光二極體晶粒電連接於 該電路層。 11 .如申請專利範圍第10項所述之光源模組，其中該發光單元 更包含一波長轉換層，設置於該基板上並包覆該發光二極 體晶粒。 12 .如申請專利範圍第11項所述之光源模組，其中該基板之一 上表面具有一環狀的擋牆部，該發光二極體晶粒及該波長 轉換層位於該擋牆部所圍繞的區域内。 13 .如申請專利範圍第10項所述之光源模組，其中該發光單元 包含複數發光二極體晶粒，該等發光二極體晶粒呈矩陣狀 排列於該基板上。 14 .如申請專利範圍第7項所述之光源模組，其中該負透鏡部 及該等正透鏡部的厚度一致。 15 .如申請專利範圍第7項所述之光源模組，其中各該凸出面 包含一第一區段、一第二區段及一第三區段，該第一區段 連接於該凹陷面並具有一第一曲率，該第二區段連接於該 10121325^^^ A0101 第11頁/共15頁 1013394789-0 M443271 __ 101年10月16日修正替换頁 第一區段並具有一第二曲率，該第二曲率大於該第一曲率 ，該第三區段連接於該第二區段及該底面並具有一第三曲 率，該第三曲率小於該第一曲率。 16 .如申請專利範圍第15項所述之光源模組，其中該第三區段 的彎曲方向相反於該第一區段及該第二區段的彎曲方向。 10121325^^^ A〇101 第12頁/共15頁 1013394789-0