TWM503531U - 透鏡與光源模組 - Google Patents

Description

透鏡與光源模組

本新型創作是有關於一種透鏡與光源模組。

隨著發光元件種類的不同，其所產生的光形也會不同。舉例而言，發光二極體(light-emitting diode)所產生的光通常較為準直，而白熾燈泡所產生的光則較為各向同性。為了將發光元件原本的光形調整成符合所需的光形時，可採用各種光學元件來調整，而透鏡即是其中一種可調整光形的光學元件。

在習知的直下式光源模組中，用以將光展開的透鏡的底面之支撐柱通常是位於透光的光學作用區下方，且藉由黏著劑固定於基板上。然而，在發光元件所發出的光被全反射透鏡的底面的部分的光強度峰值所在位置上，因配置有支撐柱，而導致光被黏著劑吸收而無法再被反射至出光面。如此一來，將使直下式光源模組的光效率下降。

此外，由於上述原因，當從光源模組正面觀察，相鄰兩發光元件之間常形成暗帶，因而造成光源模組所形成的面光源的亮度不均。從另一個觀點來看，當採用這種會在照明時形成暗帶 的透鏡，往往需要更長的混光距離才能模糊暗帶，因此難以適用於時下薄型化的光源模組中。

再者，上述支撐柱由於離發光元件太近，又吸收了部分的全反射光線，因此支撐柱容易受熱膨脹，進而影響到透鏡中心與發光元件之光軸的準心度。如此當被展開的光線偏離原本預設的位置，也會造成面光源亮度不均的情形。

本新型創作提供一種透鏡，其可達到較高的光利用率。

本新型創作提供一種光源模組，其可具有較高的亮度。

本新型創作的一實施例提出一種透鏡，包括一透鏡本體及多個支撐部。透鏡本體具有一出光面、一底面及一入光面。底面相對於出光面，而入光面從底面凹入透鏡本體。這些支撐部連接至底面上，而部分從入光面入射的光被出光面全反射至底面。底面具有一環狀位置分佈，環狀位置分佈所在的位置為被全反射的部分的光的光強度波峰所在的位置，且這些支撐部配置於底面上環狀位置分佈所圍繞的區域以外。

本新型創作的一實施例提出一種光源模組，包括至少一發光元件及至少一個上述透鏡。至少一發光元件用以發出至少一光束。至少一透鏡覆蓋至少一發光元件。發光元件所發出的光束經由入光面進入透鏡本體。部分從入光面入射的光束被出光面全反射至底面，而環狀位置分佈所在的位置為被全反射的部分的光 束的光強度波峰所在的位置。

在本新型創作的一實施例中，出光面的曲面邊界以內的部分在底面上的正投影區域定義為一光作用區，而正投影區域以外的區域定義為一非光作用區，且這些支撐部位於非光作用區中。

在本新型創作的一實施例中，出光面的曲面邊界以內的部分在底面上的正投影區域定義為一光作用區，而正投影區域以外的區域定義為一非光作用區，且這些支撐部位於光作用區中。

在本新型創作的一實施例中，出光面的曲面邊界以內的部分在底面上的正投影區域定義為一光作用區，而正投影區域以外的區域定義為一非光作用區，且這些支撐部位於光作用區與非光作用區的交界上。

在本新型創作的一實施例中，這些支撐部包括多個第一支撐部與多個第二支撐部，且每一第一支撐部在與透鏡本體的光軸平行的方向上的長度小於每一第二支撐部在與透鏡本體的光軸平行的方向上的長度。

在本新型創作的一實施例中，出光面的曲面邊界以內的部分在底面上的正投影區域定義為一光作用區，且這些第一支撐部在垂直於透鏡本體的光軸的一分佈方向上的分佈寬度小於光作用區在分佈方向上的寬度。光源模組更包括至少一電路板，發光元件與第一支撐部配置於電路板上，且電路板在分佈方向上的寬度小於光作用區在分佈方向上的寬度。

在本新型創作的一實施例中，出光面的曲面邊界以內的 部分在底面上的正投影區域定義為一光作用區，且這些支撐部在垂直於透鏡本體的光軸的一分佈方向上的分佈寬度小於光作用區在分佈方向上的寬度。光源模組更包括至少一電路板，發光元件與支撐部配置於電路板上，且電路板在分佈方向上的寬度小於光作用區在分佈方向上的寬度。

在本新型創作的一實施例中，出光面在透鏡本體的光軸處形成一凹陷。

在本新型創作的一實施例中，至少一發光元件為多個發光元件，至少一透鏡為多個透鏡，這些透鏡分別覆蓋這些發光元件，每一透鏡的至少部分這些支撐部呈現等角度分佈，且這些透鏡的配置方向彼此實質上相同。

在本新型創作的一實施例中，發光元件的光軸與透鏡本體的光軸實質上重合。

在本新型創作的實施例的透鏡與光源模組中，由於這些支撐部配置於底面上環狀位置分佈所圍繞的區域以外，因此能夠提升底面將被出光面全反射的光再次反射回出光面的比例。如此一來，便能夠有效提升透鏡的光效率，且較不會產生支撐部吸光而造成暗區的情形，進而提升光源模組所提供的照明之亮度及其均勻度。另外，由於可有效抑制暗區，因此光源模組中的混光距離可以縮短，也就是能夠達到薄型化光源模組。

為讓本新型創作的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

100‧‧‧光源模組

110‧‧‧發光元件

112‧‧‧光束

120‧‧‧背板

130‧‧‧電路板

140‧‧‧擴散板

200、200a、200b、200c‧‧‧透鏡

210‧‧‧透鏡本體

212‧‧‧出光面

213‧‧‧凹陷

214‧‧‧底面

216‧‧‧入光面

220、220a、220b、220c‧‧‧支撐部

222a、222b‧‧‧第一支撐部

224‧‧‧第二支撐部

A1、A2‧‧‧光軸

AR1‧‧‧光作用區

AR2‧‧‧非光作用區

B‧‧‧曲面邊界

C‧‧‧環狀位置分佈

L1、L2‧‧‧長度

W1‧‧‧分佈寬度

W2‧‧‧寬度

W3‧‧‧寬度

圖1A為本新型創作之一實施例之光源模組的局部剖面示意圖。

圖1B為圖1A中的透鏡及電路板的上視示意圖。

圖1C為圖1A之光源模組在移除擴散板後的上視示意圖。

圖1D為圖1A中的透鏡的剖面示意圖。

圖2為本新型創作的另一實施例的透鏡的上視圖。

圖3為本新型創作的又一實施例的透鏡的上視圖。

圖4為本新型創作的再一實施例的透鏡的上視圖。

圖1A為本新型創作之一實施例之光源模組的局部剖面示意圖，圖1B為圖1A中的透鏡及電路板的上視示意圖，圖1C為圖1A之光源模組在移除擴散板後的上視示意圖，而圖1D為圖1A中的透鏡的剖面示意圖，其中圖1A為對應於圖1C之I-I線的剖面示意圖。請參照圖1A至圖1D，本實施例之光源模組100包括至少一發光元件110及至少一透鏡200，而透鏡200覆蓋發光元件110。在本實施例中，是以多個發光元件110與多個透鏡200為例，而這些透鏡200分別覆蓋發光元件110。如圖1C所繪示，每一透鏡200下方覆蓋有一個透鏡200(因被透鏡200遮蔽而未繪示)。每一發光元件110用以發出一光束112。在本實施例中，發 光元件110例如為發光二極體。

透鏡200包括一透鏡本體210及多個支撐部220。透鏡本體210具有一出光面212、一底面214及一入光面216。底面214相對於出光面212，而入光面216從底面214凹入透鏡本體210。在本實施例中，底面214環繞入光面216。發光元件110所發出的光束112經由入光面216進入透鏡本體210，然後再經由出光面212射出透鏡本體210外。在本實施例中，發光元件110的光軸A1與透鏡本體210的光軸A2實質上重合。

這些支撐部220連接至底面214上，而部分從入光面216入射的光束112被出光面212全反射至底面214。底面214具有一環狀位置分佈C，環狀位置分佈C所在的位置為被全反射的部分的光束112的光強度波峰所在的位置，且這些支撐部220配置於底面214上環狀位置分佈C所圍繞的區域以外。此外，在本實施例中，光源模組100更包括一背板120及至少一電路板130(圖1C中是以多個電路板130為例)，電路板130配置於背板120上，而發光元件110配置於電路板130上。這些支撐部220可被固定於背板120與電路板130的至少其中之一上，例如是藉由黏著劑固定於背板120與電路板130的至少其中之一上。此外，光源模組100可更包括一擴散板140，配置於透鏡200上方。在本實施例中，透鏡200位於發光元件110與擴散板140之間。擴散板140可利用散射原理而將來自透鏡200的光束112均勻化，以形成均勻的面光源。擴散板140上亦可根據使用需求而配置有適合的光 學膜片。

在本實施例的透鏡200與光源模組100中，由於這些支撐部220配置於底面214上環狀位置分佈C所圍繞的區域以外，因此能夠提升底面214將被出光面212全反射的光束112再次反射回出光面212的比例。如此一來，便能夠有效提升透鏡200的光效率，且較不會產生支撐部220及其上之黏著劑吸光而造成暗區的情形，進而提升光源模組100所提供的照明之亮度及其均勻度。另外，由於可有效抑制暗區，因此光源模組100中的混光距離可以縮短，也就是能夠達到薄型化光源模組100。

此外，在本實施例中，這些支撐部220除了沒有配置於環狀位置分佈C所在的位置上之外，這些支撐部220是配置於環狀位置分佈C所圍繞的區域以外，也就是說，這些支撐部220離發光元件110較遠。如此一來，這些支撐部220較不會因為吸收了過多的發光元件110所產生的熱而造成過度或不均勻的熱膨脹，進而導致透鏡本體210的光軸A2偏離發光元件110的光軸A1。因此，上述支撐部220的位置設計還可以提升透鏡200及光源模組100的光學品質，進而提升光源模組100所提供的面光源的均勻性。

在本實施例中，出光面212的曲面邊界B以內的部分在底面214上的正投影區域定義為一光作用區AR1，而此正投影區域以外的區域定義為一非光作用區AR2，在光作用區AR1所涵蓋的範圍內傳遞的光束212較能有效地受到透鏡本體210的折射與 反射作用，而被有效地傳遞至擴散板140。此外，這些支撐部220位於光作用區AR1中，也就是位於光作用區AR1中、環狀位置分佈C所圍繞的區域以外的區域。

在本實施例中，這些支撐部220包括多個第一支撐部222a及222b與多個第二支撐部224，且每一第一支撐部222a、222b在與透鏡本體210的光軸A2平行的方向上的長度L1小於每一第二支撐部224在與透鏡本體210的光軸A2平行的方向上的長度L2。此外，在本實施例中，發光元件110與第一支撐部222a、222b配置於電路板130上，而第二支撐部224配置於背板120上。具體而言，第一支撐部222a、222b可藉由黏著劑固定於電路板130上，且第二支撐部224可藉由黏著劑固定於背板120上。

在本實施例中，這些第一支撐部222a、222b在垂直於透鏡本體210的光軸A2的一分佈方向上的分佈寬度W1小於光作用區AR1在此分佈方向上的寬度W2，且電路板130在此分佈方向上的寬度W3小於光作用區AR1在此分佈方向上的寬度W2。也就是說，藉由第一支撐部222a、222b的位置設計，可使電路板130的寬度W3較窄，例如窄於光作用區AR1的寬度W2，如此便可減少電路板130的材料成本，進而降低光源模組100的成本。在其他實施例中，透鏡200亦可以只包括第一支撐部222a、222b，而不包括第二支撐部224，也就是說，所有的支撐部220在上述分佈方向上的寬度W1均小於光作用區AR1在此分佈方向上的寬度W2，亦即是所有的支撐部220均配置於電路板130上，且電路板 130在此分佈方向上的寬度W3小於光作用區AR1在此分佈方向上的寬度W2。

在本實施例中，每一透鏡200的至少部分這些支撐部220呈現等角度分佈，且這些透鏡200的配置方向彼此實質上相同。舉例而言，第一支撐部222a與第二支撐部224等四個支撐部220呈現彼此相隔90度的分佈，也就是這四個支撐部220配置於將圓等分為四等份的位置。此外，同一列的多個透鏡200的這些第一支撐部222a可配置於同一直線上，且同一行的多個透鏡的這些第二支撐部224可配置於相同的另一直線上，而此兩直線例如互相垂直。

在本實施例中，出光面212為一曲面，而出光面212在透鏡本體210的光軸A2處形成一凹陷213，且此凹陷213的底部可以是一尖形凹陷或一圓弧形凹陷。此外，在本實施例中，入光面216為一曲面，而入光面216在光軸A2處可形成一個微凸起。然而，在其他實施例中，入光面216在光軸A2處也可形成一個微凹陷，或為一平滑面或平面。

在本實施例中，發光元件110所發出的部分光束112依序被入光面216與出光面212折射。另一部分光束112在經由入光面216傳遞至出光面212時，被出光面反射或全反射回底面214，然後底面214再將此部分光束112反射回出光面212，接著出光面212再將此部分光束112折射至擴散板140。透鏡本體210可達到使發光元件110所發出的光束112展開的效果，進而使擴 散板140上所形成的面光源的光強度更為均勻。

圖2為本新型創作的另一實施例的透鏡的上視圖。請參照圖2，本實施例之透鏡200a與圖1A的透鏡200類似，而兩者的差異在於本實施例之透鏡200a所具有的所有支撐部220a均呈現等角度分佈。而與圖1A的透鏡200類似的是，在透鏡200a中，這些支撐部220a均配置於光作用區AR1中。這些支撐部220a可均固定於電路板上(在此情況下，電路板的寬度可以較寬，以讓所有的支撐部220a均固定其上)，或部分支撐部220a固定於電路板130上，而另一部分支撐部220a固定於背板120上(如圖2所繪示)。

圖3為本新型創作的又一實施例的透鏡的上視圖。請參照圖3，本實施例之透鏡200b與圖2的透鏡200a類似，而兩者的差異在於本實施例之透鏡200b所具有的所有支撐部220b是位於非光作用區AR2中。此外，這些支撐部220b可均配置於電路板130b上，也就是說，電路板130b的寬度大於圖2之電路板130的寬度。

圖4為本新型創作的再一實施例的透鏡的上視圖。請參照圖4，本實施例之透鏡200c與圖2的透鏡200a類似，而兩者的差異在於本實施例之透鏡200c所具有的所有支撐部220c是位於光作用區AR1與非光作用區AR2的交界(即曲面邊界B在底面214上的正投影)上。

綜上所述，在本新型創作的實施例的透鏡與光源模組 中，由於這些支撐部配置於底面上環狀位置分佈所圍繞的區域以外，因此能夠提升底面將被出光面全反射的光再次反射回出光面的比例。如此一來，便能夠有效提升透鏡的光效率，且較不會產生支撐部吸光而造成暗區的情形，進而提升光源模組所提供的照明之亮度及其均勻度。另外，由於可有效抑制暗區，因此光源模組中的混光距離可以縮短，也就是能夠達到薄型化光源模組。

雖然本新型創作已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本新型創作，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本新型創作的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本新型創作的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧光源模組

110‧‧‧發光元件

112‧‧‧光束

120‧‧‧背板

130‧‧‧電路板

140‧‧‧擴散板

200‧‧‧透鏡

210‧‧‧透鏡本體

212‧‧‧出光面

213‧‧‧凹陷

214‧‧‧底面

216‧‧‧入光面

220‧‧‧支撐部

222b‧‧‧第一支撐部

224‧‧‧第二支撐部

A1、A2‧‧‧光軸

AR1‧‧‧光作用區

AR2‧‧‧非光作用區

B‧‧‧曲面邊界

C‧‧‧環狀位置分佈

L1、L2‧‧‧長度

Claims (18)

1. 一種透鏡，包括：一透鏡本體，具有：一出光面；一底面，相對於該出光面；以及一入光面，從該底面凹入該透鏡本體；以及多個支撐部，連接至該底面上，其中部分從該入光面入射的光被該出光面全反射至該底面，該底面具有一環狀位置分佈，該環狀位置分佈所在的位置為被全反射的該部分的光的光強度波峰所在的位置，且該些支撐部配置於該底面上該環狀位置分佈所圍繞的區域以外。
2. 如申請專利範圍第1項所述的透鏡，其中該出光面的曲面邊界以內的部分在該底面上的正投影區域定義為一光作用區，而該正投影區域以外的區域定義為一非光作用區，且該些支撐部位於該非光作用區中。
3. 如申請專利範圍第1項所述的透鏡，其中該出光面的曲面邊界以內的部分在該底面上的正投影區域定義為一光作用區，而該正投影區域以外的區域定義為一非光作用區，且該些支撐部位於該光作用區中。
4. 如申請專利範圍第1項所述的透鏡，其中該出光面的曲面邊界以內的部分在該底面上的正投影區域定義為一光作用區，而該正投影區域以外的區域定義為一非光作用區，且該些支撐部 位於該光作用區與該非光作用區的交界上。
5. 如申請專利範圍第1項所述的透鏡，其中該些支撐部包括多個第一支撐部與多個第二支撐部，且每一該第一支撐部在與該透鏡本體的光軸平行的方向上的長度小於每一該第二支撐部在與該透鏡本體的光軸平行的方向上的長度。
6. 如申請專利範圍第5項所述的透鏡，其中該出光面的曲面邊界以內的部分在該底面上的正投影區域定義為一光作用區，且該些第一支撐部在垂直於該透鏡本體的該光軸的一分佈方向上的分佈寬度小於該光作用區在該分佈方向上的寬度。
7. 如申請專利範圍第1項所述的透鏡，其中該出光面的曲面邊界以內的部分在該底面上的正投影區域定義為一光作用區，且該些支撐部在垂直於該透鏡本體的光軸的一分佈方向上的分佈寬度小於該光作用區在該分佈方向上的寬度。
8. 如申請專利範圍第1項所述的透鏡，其中該出光面在該透鏡本體的光軸處形成一凹陷。
9. 一種光源模組，包括：至少一發光元件，用以發出至少一光束；以及至少一透鏡，覆蓋該至少一發光元件，該透鏡包括：一透鏡本體，具有：一出光面；一底面，相對於該出光面；以及一入光面，從該底面凹入該透鏡本體，其中該發光 元件所發出的該光束經由該入光面進入該透鏡本體；以及多個支撐部，連接至該底面上，其中部分從該入光面入射的該光束被該出光面全反射至該底面，該底面具有一環狀位置分佈，該環狀位置分佈所在的位置為被全反射的該部分的光束的光強度波峰所在的位置，且該些支撐部配置於該底面上該環狀位置分佈所圍繞的區域以外。
10. 如申請專利範圍第9項所述的光源模組，其中該出光面的曲面邊界以內的部分在該底面上的正投影區域定義為一光作用區，而該正投影區域以外的區域定義為一非光作用區，且該些支撐部位於該非光作用區中。
11. 如申請專利範圍第9項所述的光源模組，其中該出光面的曲面邊界以內的部分在該底面上的正投影區域定義為一光作用區，而該正投影區域以外的區域定義為一非光作用區，且該些支撐部位於該光作用區中。
12. 如申請專利範圍第9項所述的光源模組，其中該出光面的曲面邊界以內的部分在該底面上的正投影區域定義為一光作用區，而該正投影區域以外的區域定義為一非光作用區，且該些支撐部位於該光作用區與該非光作用區的交界上。
13. 如申請專利範圍第9項所述的光源模組，其中該些支撐部包括多個第一支撐部與多個第二支撐部，且每一該第一支撐部在與該透鏡本體的光軸平行的方向上的長度小於每一該第二支撐 部在與該透鏡本體的光軸平行的方向上的長度。
14. 如申請專利範圍第13項所述的光源模組，其中該出光面的曲面邊界以內的部分在該底面上的正投影區域定義為一光作用區，且該些第一支撐部在垂直於該透鏡本體的該光軸的一分佈方向上的分佈寬度小於該光作用區在該分佈方向上的寬度，該光源模組更包括至少一電路板，該發光元件與該第一支撐部配置於該電路板上，且該電路板在該分佈方向上的寬度小於該光作用區在該分佈方向上的該寬度。
15. 如申請專利範圍第9項所述的光源模組，其中該出光面的曲面邊界以內的部分在該底面上的正投影區域定義為一光作用區，且該些支撐部在垂直於該透鏡本體的光軸的一分佈方向上的分佈寬度小於該光作用區在該分佈方向上的寬度，該光源模組更包括至少一電路板，該發光元件與該支撐部配置於該電路板上，且該電路板在該分佈方向上的寬度小於該光作用區在該分佈方向上的該寬度。
16. 如申請專利範圍第9項所述的光源模組，其中該出光面在該透鏡本體的光軸處形成一凹陷。
17. 如申請專利範圍第9項所述的光源模組，其中該至少一發光元件為多個發光元件，該至少一透鏡為多個透鏡，該些透鏡分別覆蓋該些發光元件，每一該透鏡的至少部分該些支撐部呈現等角度分佈，且該些透鏡的配置方向彼此實質上相同。
18. 如申請專利範圍第9項所述的光源模組，其中該發光元件的光軸與該透鏡本體的光軸實質上重合。