發(fā)光裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種發(fā)光裝置，包括一發(fā)光元件以及一光學(xué)透鏡。光學(xué)透鏡具有容納發(fā)光元件的一凹槽、一中心線以及一對稱于中心線的透鏡本體。透鏡本體的上表面往中心線凹陷，且具有一第一曲面以及一第二曲面，第一曲面的曲率中心與第二曲面的曲率中心位于上表面的相異側(cè)。
【專利說明】
發(fā)光裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)光裝置，且特別是涉及一種側(cè)向出光的發(fā)光裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在發(fā)光二極管的發(fā)光區(qū)域內(nèi)，相對于光軸以較小角度出射的光線大多集中在中央?yún)^(qū)域，因而中央?yún)^(qū)域的出光強(qiáng)度明顯大于周圍區(qū)域的出光強(qiáng)度。為了增加周圍區(qū)域的光強(qiáng)，必須開發(fā)具有側(cè)向出光的發(fā)光裝置，以改變出光光線的出光角度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種發(fā)光裝置，可以改變出光光線的出光角度。
[0004]為達(dá)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提出一種發(fā)光裝置，包括一發(fā)光元件以及一光學(xué)透鏡。光學(xué)透鏡具有容納發(fā)光元件的一凹槽、一中心線以及一對稱于中心線的透鏡本體。透鏡本體的上表面往中心線凹陷，且具有一第一曲面以及一第二曲面，第一曲面的曲率中心與第二曲面的曲率中心位于上表面的相異側(cè)。
[0005]為了對本發(fā)明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特舉優(yōu)選實施例，并配合所附的附圖，作詳細(xì)說明如下:
【附圖說明】
[0006]圖1為本發(fā)明一實施例的發(fā)光裝置的示意圖；
[0007]圖2為光學(xué)透鏡的第一曲面與第二曲面的曲率設(shè)計的示意圖；
[0008]圖3為光角度與出光強(qiáng)度的關(guān)系曲線的示意圖；
[0009]圖4A及圖4B為應(yīng)用于本發(fā)明一實施例中的光學(xué)透鏡的示意圖。
[0010]符號說明
[0011]100:發(fā)光裝置
[0012]110:發(fā)光元件
[0013]120:光學(xué)透鏡
[0014]121:透鏡本體
[0015]121b:底面
[0016]121bl、121b2:粗糙面
[0017]121c:外圓周表面
[0018]121sl:入光側(cè)面
[0019]121s2:入光頂面
[0020]121s3:入光平面
[0021]121u:外表面
[0022]121ul:內(nèi)凹曲面
[0023]121u2:出光平面
[0024]12 Ir:凹槽
[0025]140:電路板
[0026]Cl:中心線
[0027]Pl:第一交點(diǎn)
[0028]P2:曲率轉(zhuǎn)折點(diǎn)
[0029]P3:發(fā)光點(diǎn)
[0030]C3、C4:連線
[0031]A1、A2:出光角度
[0032]A3、A4、A5:夾角
[0033]L1:第一光束
[0034]L2:第二光束
[0035]S1:第一曲面
[0036]S2:第二曲面
[0037]fl、f2:曲率半徑
[0038]01、02::曲率中心
【具體實施方式】
[0039]以下提出實施例進(jìn)行詳細(xì)說明，實施例僅用以作為范例說明，并非用以限縮本發(fā)明欲保護(hù)的范圍。
[0040]請參照圖1，其繪示依照本發(fā)明一實施例的發(fā)光裝置100的示意圖。發(fā)光裝置100包括一發(fā)光元件110以及一光學(xué)透鏡120。光學(xué)透鏡120具有容納發(fā)光元件110的一凹槽121r、一中心線Cl以及一對稱于中心線Cl的透鏡本體121。發(fā)光元件110例如是配置于電路板140上的發(fā)光二極管。發(fā)光元件110設(shè)于光學(xué)透鏡120的凹槽121r中，使發(fā)光元件110所發(fā)射光線可穿透光學(xué)透鏡120并經(jīng)由光學(xué)透鏡120折射及反射而出光，進(jìn)而產(chǎn)生對應(yīng)的光學(xué)效果，如改變出光光線的出光角度。
[0041]凹槽121r包括入光側(cè)面121sl及入光頂面121s2，其中入光側(cè)面121sl與入光頂面121s2相交于第一交點(diǎn)Pl (以剖面來看是交于一點(diǎn)，實際上是相交于一線)。中心線Cl與發(fā)光元件相交于一發(fā)光點(diǎn)P3。發(fā)光點(diǎn)P3與第一交點(diǎn)Pl的連線C3相對底面121b的夾角為A3。夾角A3的角度可依據(jù)最大出光角度所需要的光強(qiáng)而定，例如介于2?33度之間。
[0042]本實施例中，凹槽121r的入光側(cè)面121sl連接于入光頂面121s2，且從底面121b往入光頂面121s2的方向?qū)嵸|(zhì)上垂直地延伸。另一實施例中，入光側(cè)面121sl可相對底面121b傾斜。
[0043]此外，凹槽121r還包括一入光平面121s3，入光平面121s3位于凹槽121r的最底端。中心線Cl通過入光平面121S3。由于發(fā)光元件110的光軸大致上與中心線Cl重合，使沿光軸行進(jìn)的光線可入射至入光平面121s3。此外，由于入光平面121s3的平面設(shè)計，使沿光軸行進(jìn)的光線可通過入光平面121s3而穿透透鏡本體121，然后經(jīng)由出光平面121u2出光。
[0044]如圖1所示，透光本體121的上表面121u往中心線Cl凹陷而形成二內(nèi)凹曲面121ulo出光平面121u2位于二內(nèi)凹曲面121ul的最底部，且此二內(nèi)凹曲面121ul對稱于中心線Cl。由于上表面121U采內(nèi)凹曲面輪廓設(shè)計，可使出光的第一光束LI的出光角度Al與第二光束L2的出光角度A2控制在+/-90度左右。就曲面的斜率而言，上表面121u的斜率從中心線Cl往遠(yuǎn)離中心線Cl的方向漸小，可使第二光束L2的出光角度A2相對于第一光束LI的出光角度Al擴(kuò)大。此外，上表面121u可以由曲面、平面或其組合所建構(gòu)。只要可以使折射光線的出光角度擴(kuò)大即可，本發(fā)明實施例并不限定上表面的輪廓。
[0045]在一實施例中，透光本體121的上表面121u具有第一曲面SI以及第二曲面S2，第一曲面SI位于上表面121u的內(nèi)側(cè)，相對靠近中心線Cl，而第二曲面S2位于上表面121u的外側(cè)，相對遠(yuǎn)離中心線Cl。第一曲面SI與第二曲面S2連接，且第一曲面SI與第二曲面S2連接處具有一曲率轉(zhuǎn)折點(diǎn)P2(以剖面來看是交于一點(diǎn)，實際上是相交于一線)。發(fā)光點(diǎn)P3與曲率轉(zhuǎn)折點(diǎn)P2的連線C4相對于發(fā)光點(diǎn)P3與第一交點(diǎn)Pl的連線C3具有一夾角A4。夾角A4的角度可依據(jù)第一光束LI/第二光束L2所需要的出光角度而定，夾角A4例如介于27?77度之間，優(yōu)選角度可為57度。此外，透光本體121的上表面121u與外圓周表面121c交會處的夾角A5可介于5?85度之間。
[0046]請參照圖2，其繪示第一曲面SI與第二曲面S2的曲率設(shè)計。以第一曲面SI上的任一線段畫圓，可得到曲率半徑為fl的圓弧，接著，以第二曲面S2上的任一線段畫圓，可得到曲率半徑為f2的圓弧。由圖可得知，第一曲面SI的曲率中心01與該第二曲面S2的曲率中心02位于相異側(cè)。此外，第一曲面SI上任一線段的曲率半徑可以小于第二曲面S2上任一線段的曲率半徑。在一實施例中，第一曲面SI可為一非球形曲面，例如為拋物面，且第一曲面SI具有多個曲率半徑，此些曲率半徑往中心線Cl依序遞減。另外，第二曲面S2可為一非球形曲面，例如為拋物面，且第二曲面S2具有多個曲率半徑，此些曲率半徑往中心線Cl依序遞減，最后與第一曲面SI交會于曲率轉(zhuǎn)折點(diǎn)P2。
[0047]如圖1所示，出光光線包括第一光束LI及第二光束L2，其中第一光束LI經(jīng)由透鏡本體121的第一曲面SI全反射而出光，第二光束L2經(jīng)由透鏡本體121的第二曲面S2全反射而出光。第一光束的出光角度Al相對于中心線Cl小于或等于+/-90度，以增加透鏡周邊區(qū)域的光強(qiáng)。此外，第二光束的出光角度A2相對于中心線大于或等于+/-90度，以增加透鏡周邊區(qū)域的光強(qiáng)。
[0048]在一實施例中，第一光束LI與第二光束L2并非平行出光。因此，第一光束LI與第二光束L2彼此交會，且在相對于中心線Cl的出光角度為+/-90度的區(qū)域具有最大中心光強(qiáng)。請參照圖3，其繪示出光角度與出光強(qiáng)度的關(guān)系曲線。比較最大中心光強(qiáng)兩側(cè)的斜率可知，中心光強(qiáng)內(nèi)側(cè)斜率相對小于中心光強(qiáng)外側(cè)斜率，使得內(nèi)側(cè)斜率相對平緩，而外側(cè)斜率相對陡直，因此出光強(qiáng)度呈現(xiàn)非對稱分布。
[0049]請參照圖4A及圖4B，其繪示應(yīng)用于本發(fā)明一實施例中的光學(xué)透鏡120的示意圖。在圖4A中，光學(xué)透鏡120的凹槽120r附近的底面121b例如以噴砂處理形成一粗糙面12IbI，此粗糙面12IbI為環(huán)狀，分布范圍約5?12厘米寬，粗糙度Rz約為2?50微米左右。另外，在圖4B中，光學(xué)透鏡120的外圓周表面121c附近的底面120r也可以噴砂處理形成另一粗糙面121b2，此粗糙面121b2為環(huán)狀，分布范圍約5?12厘米寬，粗糙度Rz約為2?50微米左右。上述的粗糙面可使光線在經(jīng)由底面反射時，補(bǔ)強(qiáng)暗帶區(qū)域的光強(qiáng)或縮小暗帶區(qū)域的范圍，以提升正向出光的均勻性。上述暗帶區(qū)域的范圍可大于光學(xué)透鏡120的最大外徑，然而也可小于光學(xué)透鏡120的最大外徑。在一實施例中，暗帶區(qū)域的直徑與光學(xué)透鏡120的外徑的比值，如介于0.8至1.5之間的任意數(shù)值。
[0050]綜上所述，雖然結(jié)合以上優(yōu)選實施例公開了本發(fā)明，然而其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作各種的更動與潤飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以附上的權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1.一種發(fā)光裝置，包括: 發(fā)光元件；以及 光學(xué)透鏡，具有容納該發(fā)光元件的凹槽、中心線以及對稱于該中心線的透鏡本體，該透鏡本體的上表面往該中心線凹陷，且具有第一曲面以及第二曲面，該第一曲面的曲率中心與該第二曲面的曲率中心位于該上表面的相異側(cè)。2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其中該第一曲面位于該上表面的內(nèi)側(cè)，且該第一曲面為一非球形曲面。3.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光裝置，其中該第一曲面為一拋物面。4.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光裝置，其中該第一曲面具有多個曲率半徑，該些曲率半徑往該中心線依序遞減。5.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其中該第二曲面位于該上表面的外側(cè)，且該第二曲面為一非球形曲面。6.如權(quán)利要求5所述的發(fā)光裝置，其中該第二曲面為一拋物面。7.如權(quán)利要求5所述的發(fā)光裝置，其中該第二曲面具有多個曲率半徑，該些曲率半徑往該中心線依序遞減。8.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其中該第一曲面的曲率半徑小于該第二曲面的曲率半徑。
【文檔編號】F21V5/04GK105841019SQ201510016034
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年1月13日
【發(fā)明人】張維典
【申請人】文曄科技股份有限公司