透鏡及其發光裝置的製作方法

2023-05-07 06:09:37

本發明涉及一種透鏡及其發光裝置，尤指對應各種不同的光源，通過該透鏡的光學設計，使該光源產生廣角發散光的效能。

背景技術：

目前發光裝置在照明應用的層面非常廣泛，例如一般的發光燈具、汽車頭燈、路燈等等，這些發光裝置為了增加照明的效能，除了針對光源的部分進行改善以外，通常會增加透鏡設置，通過該透鏡的光學設計，對該光源的照明光線進行優化，用以適應該照明的需求。因此，該透鏡的光學設計將直接影響光照的效能，需要依據特定的需求進行設計，否則難以達到使用的目的。

技術實現要素：

有鑑於此，有必要提供具有光學設計的透鏡及其發光裝置，使所述發光裝置的光照效能符合特定需求。

本發明涉及一種發光裝置，其包括一個光源以及一個透鏡，所述透鏡具有一個發光面、一個頂面、四邊側面以及一個底面，所述發光面包括一個中央凹部以及二個凸出部，所述二個凸出部連接所述中央凹部並位於所述中央凹部的相對兩側，使所述發光面相對於所述中央凹部是對稱的。所述透鏡進一步具有一個受光空間位於所述底面內部以及位於所述底面上的四個定位銷，所述受光空間包括一個光入射面，所述發光面的所述二個凸出部以及所述光入射面均為非球面。

相較現有技術，本發明所述透鏡及其發光裝置，是通過所述光入射面與所述發光面之間的一個最大間距，是大於所述光源與所述光入射面之間的一個最大距離，使所述發光裝置提供一個廣角的光散射功能。

附圖說明

圖1是本發明透鏡的一個實施方式的示意圖。

圖2a是本發明圖1的透鏡的上視圖。

圖2b是本發明圖1的透鏡的左側視圖。

圖2c是本發明圖1的透鏡的正視圖。

圖2d是本發明圖1的透鏡的底視圖。

圖3a是本發明圖1的透鏡的PQ線段與OAi線段間距離關係之剖視圖。

圖3b是本發明圖1的透鏡的光入射面與發光面上的點曲率半徑關係之剖視圖。

圖4是本發明圖1的透鏡與LED光源依圖2的X』-X和Y』-Y線的光強度分布示意圖。

圖5是本發明圖1的透鏡的發光裝置依圖2的X』-X和Y』-Y線的光角度分布示意圖。

主要元件符號說明

發光裝置 1

透鏡 10

發光面 11

凸出部 111

中央凹部 112

頂面 12

側面 13

底面 14

受光空間 15

光入射面 151

光源定位表面 152

連接面 153

定位銷 16

光源 20

頂面長度 L1

頂面寬度 L2

開口直徑 D0

投射長度 D1

投射寬度 D2

光軸 O」

點 Q、P、Q』、P』、Ai

中心點 An

光源中心點 O

間距 Dpq

距離 di

最大值 Dm、dn

曲率半徑 Rp、ri

最小曲率半徑 Rm、rn

光入射角 θi

如下具體實施方式將結合上述附圖進一步說明本發明。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發明作一具體介紹。

請參閱圖1是本發明透鏡一個具體實施例的示意圖。所述透鏡10，包括一個發光面11、一個頂面12、四個側面13以及一個底面14。發光面11位於頂面12中央，四個側面13連接頂面12和底面14。所述發光面11可設定輸出光線的方向，所述發光面11包括二個凸出部111以及一個中央凹部112，所述二凸出部111連接所述中央凹部112並位於所述中央凹部112的相對兩側，使所述發光面11相對於所述中央凹部112是一個對稱的結構。

請再參閱圖2a至2d所示，是圖1透鏡的各側視圖。所述透鏡10進一步包括一個受光空間15以及四個定位銷16，所述受光空間15自所述底面14朝向所述頂面12凹陷形成。在本實施方式中，所述受光空間15為球面。所述四個定位銷16位於所述底面14上並朝向遠離所述頂面12的方向凸伸。所述受光空間15包括一個光入射面151、一個光源定位表面152以及一個連接面153，所述連接面153連接所述光源定位表面152與所述底面14。本實施方式中，所述透鏡10的所述頂面12具有一個頂面長度L1以及一個頂面寬度L2，且所述頂面長度L1大於所述頂面寬度L2。所述受光空間15設有一個開口直徑D0，所述光入射面151具有一個投射長度D1以及一個投射寬度D2，所述投射長度D1與所述投射 寬度D2是所述光入射面以垂直所述頂面12並平行一個光軸O」法線的直線光在所述頂面12的投射長度。其中，所述投射長度D1的方向平行於所述透鏡10的所述頂面長度L1方向，所述投射寬度D2的方向平行於所述透鏡10的所述頂面寬度L2方向，且所述投射寬度D2大於所述投射長度D1。另外，所述光入射面151與所述發光面11的所述凸出部111之間的一個最大間距是大於從所述光入射面151的中心點與垂直於所述頂面12向著所述光軸O」法線方向在所述光源定位表面152的平面上投射到所述光入射面151的投射面之垂直距離。當所述光線由所述透鏡10的所述光入射面151發射時，所述光線將由所述透鏡10的所述發光面11以超過一個廣泛的角度重新分配。在至少一個實施方式中，所述受光空間15僅包括一個光入射面151且所述光入射面151直接與所述底面14連接。

圖3a與3b是圖1透鏡的剖視圖並包括有一個光源20。所述光源20的發射面具有一個光源中心點O。所述發光面11的所述二個凸出部111以及所述透鏡10的所述光入射面151，都是非球面。所述光入射面151上的一個點Q與所述發光面11上的一個點P之間的間距是Dpq，所述間距Dpq的最大值是Dm，所述最大值Dm所述該發光面11上的一個點P』與所述光入射面151上的一個點Q』之間的距離(如圖3a所示)。所述光源20的所述光源中心點O與所述光入射面151上以一個光入射角θi形成的一個點Ai間的距離是di。所述光入射角θi定義為入射光的光路徑與所述光軸O」法線之間的角度。所述距離di的最大值是dn，所述距離dn是所述光入射面151上的中心點An與所述光源20的所述光源中心點O間的距離。本實施方式中，所述間距Dpq的最大值可以由所述點Q』位於所述中心點An處獲得。所述透鏡10的所述間距Dpq具有一個最大值，所述間距Dpq最大值大於所述距離di的最大值用以延伸光的發散。因此，所述最大值Dm是大於所述最大值dn。

請再參閱圖3b，所述發光面11的所述凸出部111上的一點P有一個曲率半徑是Rp，而所述光入射面151上的一點Ai有一個曲率半徑是ri。由於所述光入射面151是一個橢圓形狀，當所述點Ai越靠近所述光軸O」法線時所述曲率半徑是ri會越小，而所述點Ai越遠離所述光軸O」法線時所述曲率半徑ri會越大。所述發光面11的所述凸出部111上的一點Pm有一個最小曲率半徑是Rm，而所述光入射面151上的一點An有一個最小曲率半徑是rn，其中所述曲率半徑Rm是大於所述曲率半徑rn。

圖3a與3b也顯示圖1透鏡的發光裝置，所述發光裝置1包括所述透鏡10以及所述光源20，所述發光裝置1的所述光源20可以是一個發光二極體(LED)、一個雷射二極體或是一個點光源。所述透鏡10進一步包括一個受光空間15以及四個定位銷16，所述受光空間15位於所述底面14的內部，所述四個定位銷16位於所述底面14上，所述受光空間15包括一個光入射面151。

所述透鏡10具有一個頂面長度L1以及一個頂面寬度L2，且所述頂面長度L1大於所述頂面寬度L2。所述受光空間15設有一個開口直徑D0，所述光入射面151具有一個投射長度D1以及一個投射寬度D2，所述投射長度D1與所述投射寬度D2是所述光入射面151以垂直所述頂面12並平行一個光軸O」法線的光路徑在所述頂面12的投射距離。所述投射長度D1的方向平行於所述透鏡10的所述頂面長度L1方向，所述投射寬度D2的方向平行於所述透鏡10的所述頂面寬度L2方向，其中所述投射寬度D2大於所述投射長度D1。

所述光入射面151上的一點Q與所述發光面11上的一點P之間的間距是Dpq，所述間距Dpq的最大值是Dm，所述最大值Dm是所述發光面11上的一點P』與所述光入射面151上的一點Q』之間的最大距離(如圖3a所示)。所述光源20的所述光源中心點O與所述光入射面151上以一個光入射角θi形成的一點Ai間的距離是di。所述光入射角θi定義為入射光的光路徑與所述光軸O」法線之間的角度。所述距離di的最大值是dn，所述距離dn是所述光入射面151上的中心點An與所述光源20的所述光源中心點O間的距離。本實施方式中，所述間距Dpq的最大值可以由所述點Q』位於所述中心點An處獲得。所述透鏡10的所述間距Dpq具有一個最大值，所述間距Dpq最大值大於所述距離di的最大值用以延伸光的發散。因此，所述最大值Dm是大於所述最大值dn。

所述發光面11的所述二個凸出部111以及所述透鏡10的所述光入射面151，都是非球面。所述發光面11的所述凸出部111上的一點P有一個曲率半徑是Rp，而所述光入射面151上的一點Ai有一個曲率半徑是ri。所述光入射面151上的所述點Ai自所述光軸O」法線遠離時所述曲率半徑ri的值是增加。所述發光面11的所述凸出部111上的一點Pm有一個最小曲率半徑是Rm，而所述光入射面151上的一點An有一個最小曲率半徑是rn，其中所述曲率半徑Rm是大於所述曲率半徑rn。

所述透鏡10可以是以模塊化或是附加而具有所述光源20。所述發光裝置1進一步包括一個基座(圖中未標示)，所述基座承載所述光源20以及所述透鏡10。

圖4與5顯示圖1透鏡的發光裝置的光強度分布示意圖，所述發光裝置1依據圖2中的X』-X線在光強度分布圖上具有一個蝙蝠翼的發散形狀。所述圖2中的X』-X線有一個最大光強度的峰值是位於光入射角68度，而一般峰值會位於光入射角60度至80度之間，最佳的峰值是在65度至70度之間。所述發光裝置1依據所述圖2中的Y』-Y線在光強度分布圖上是一個朗伯(Lambertian)發散。所述圖2中的Y』-Y線有一個最大光強度的峰值是位於光入射角0度。因此，所述發光裝置1依據所述X』-X線具有一廣角的光散射功能，用以因應不同的需求提供一個改方向和廣角度的光散射。

本發明透鏡10及其發光裝置1，通過所述光入射面151與所述發光面11之間的所述間距Dpq的最大值Dm，大於所述光源20與所述光入射面151之間的所述距離di的最大值dn，提供一個廣角的光散射功能。

另外，本領域技術人員還可在本發明精神內做其它變化，當然，這些依據本發明精神所做的變化，都應包含在本發明所要求保護的範圍之內。