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专利名称:发光装置及其透镜的制作方法
一种发光装置包括至少一个发光单元以及透镜。透镜包括入光部及出光部。入光部具有容置空间。发光单元设置于容置空间。入光部具有至少一个楔形结构。出光部具有多个相邻排列的扇形结构。其中,各扇形结构的顶点位于出光部的中心。本实用新型另提供一种透镜。
【专利说明】发光装置及其透镜
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种发光装置及其透镜。
【背景技术】
[0002]发光二极管(LightEmittingD1de,LED)因其寿命长、耗电量少、以及发热度小等优点,被大量应用范围于日常生活中的各项用品,其中,更以灯具应用最为常见。
[0003]一般而言,当发光二极管应用于发光装置(例如灯具)时,由于一些光学特性的需要,例如使光线准直聚光或均匀散射,在封装时就需要将具有光学结构的二次光学透镜与发光二极管一同封装,藉此就能使发光装置达到所要的光学特性。
[0004]其中,当发光二极管的芯片呈现非正圆形且均匀对称的排列时,为解决出光不均匀的问题,一般会搭配雾化、球形透镜或鳞片式全反射透镜。然而,若采用传统的雾化透镜或球形透镜,由于是在各方向都产生等均匀扩散,所以会使得视角增加过大且杂散光增加过多;而采用鳞片式全反射透镜,则会为了解决非圆形对称性问题,使得全反射曲线的曲度的变化过大,反而使得光线无法全反射,造成效率上的损失。
[0005]因此,如何提供一种能够解决因发光二极管的芯片排列非正圆形均匀对称排列而产生的成像问题,并减少过多杂散光,并维持一定的发光效率的发光装置及透镜,实为当前重要课题之一。
实用新型内容
[0006]有鉴于上述课题,本实用新型的目的为提供一种能够解决因发光二极管的芯片排列非正圆形均匀对称排列而产生的成像问题,并减少过多杂散光,并维持一定的发光效率的发光装置及透镜。
[0007]为达上述目的,依据本实用新型的一种发光装置包括至少一个发光单元以及透镜。透镜包括入光部及出光部。入光部具有容置空间。发光单元设置于容置空间。入光部具有至少一个楔形结构。出光部具有多个相邻排列的扇形结构。其中,各扇形结构的顶点位于出光部的中心。在一个实施例中,楔形结构的数量介于I?5。
[0008]在一个实施例中,入光部具有中心区及边缘区。中心区与容置空间对应设置。楔形结构位于边缘区。
[0009]在一个实施例中,入光部具有多个楔形结构。各楔形结构与设置发光单元的平面的垂直距离会随着各楔形结构与中心区的垂直距离增加而减少。
[0010]在一个实施例中,各扇形结构的弧的弧长相同。
[0011]在一个实施例中,。
[0012]在一个实施例中,最外侧的楔形结构在靠近出光部的一端具有基部。?3。
[0013]在一个实施例中,出光部具有至少一个凹环。凹环的圆心为出光部的中心。
[0014]在一个实施例中,出光部具有至少一个凸环。凸环的圆心为该出光部的中心。
[0015]在一个实施例中,出光部具有多个凸环。凸环的圆心为该出光部的中心。
[0016]为达上述目的,依据本实用新型的一种透镜包括入光部及出光部。入光部具有至少一个楔形结构。而出光部具有多个相邻排列的扇形结构。其中,各扇形结构的顶点位于出光部的中心。
[0017]在一个实施例中,楔形结构的数量介于I?5。
[0018]在一个实施例中,入光部具有中心区及边缘区。中心区与容置空间对应设置。楔形结构位于该边缘区。
[0019]在一个实施例中,各扇形结构的弧的弧长相同。
[0020]在一个实施例中,。
[0021]在一个实施例中,最外侧的同心圆结构在靠近出光部的一端具有基部。?3。
[0022]在一个实施例中,出光部具有至少一个凹环。凹环的圆心为该出光部的中心。
[0023]在一个实施例中,出光部具有至少一个凸环。凸环的圆心为该出光部的中心。
[0024]在一个实施例中,出光部具有多个凸环。凸环的圆心为该出光部的中心。
[0025]承上所述,本实用新型提供一种发光装置及其透镜,通过在透镜的入光部设置楔形结构,并在出光部设置了多个扇形结构,当以球型坐标来定义发光单元的出光方向时,具有扇形结构的透镜在光学上仅扩散了在Φ轴上的光线,而在视角的Θ轴上则完全不会受到影响,进而减少过多杂散光的发生,并维持一定的发光效率。
【附图说明】
[0026]图1A为依据本实用新型优选实施例的发光装置的立体示意图。
[0027]图1B为依据本实用新型另一实施例的发光装置的立
体示意图。
[0028]图2为图1A所示的发光装置的局部爆炸示意图。
[0029]图3A、图3B为图2的发光装置的剖面示意图。
[0030]图4A为图1所示的发光装置的透镜的外观示意图。
[0031]图4B为图4A的透镜在A-A剖面线的剖面示意图。
[0032]图4C为图4A的透镜的俯视***图。
[0033]图4D为图4C所示的区域C的放大图。
[0034]图5为球型坐标图。
[0035]图6A为依据本实用新型另一实施例的发光装置的透镜的俯视***图。
[0036]图6B为依据本实用新型另一实施例的发光装置的透镜的俯视***图。
[0037]图7A至图7C为本实用新型发光装置的透镜的不同实施例的剖面示意图。
[0038]图8为依据本实用新型另一实施例的发光装置的透镜的剖面示意图。
【具体实施方式】
[0039]以下将参照相关附图,说明依本实用新型优选实施例的一种发光装置及其透镜,其中相同的组件将以相同的参照符号加以说明。
[0040]请先参考图1A、图1B、图2、图3A以及图3B,图1A、图1B分别为本实用新型发光装置的两个不同实施例的立体示意图。图
2为图1A所示的发光装置的局部爆炸示意图。图3A、图3B为图2的剖面示意图。图1A及图1B例示了不同数量的发光单元S搭配透镜的可能实施方式。
[0041]本实施例的发光装置E,包括至少一个发光单元S(本实施例以六个发光单元S为例)以及透镜I。此外,本实施例的发光装置E更包括底板2。发光单元S以及透镜I皆设置于底板2上,且在本实施例中,底板2可以为电路板。
[0042]此外,本实施例所搭配的发光装置E可为指向性的灯具,例如可为Par灯或是MRl6灯等。
[0043]需先说明的是,本实施例并不限制发光单元S的种类、数量及排列设置方式。就种类而言,发光单元S可为发光二极管封装体、发光二极管芯片、钨丝灯、或其它点状或线状的发光组件。就数量而言,虽图面绘制六个发光单元S,但其可为单个或多个,且单个包含多个发光晶粒封装为一个封装体。就排列设置方式而言,发光单元S可设置于对应透镜I的中心、或呈直线、圆形、弧形、十字形、数组或其它形状设置。其中,本实施例的发光装置E当实施到排列形状并非为正圆形的多个发光单元S时具有更佳的功效。
[0044]同样请参考图2至图3B所示,在本实施例中,透镜I具有入光部11和出光部12,且透镜I在入光部11具有至少一楔形结构W(本实施例以4个楔形结构W为例),而出光部12则具有多个相邻排列的扇形结构F。此外,入光部11
具有容置空间A,以容置发光单元S。如此一来,发光单元S所发出光线透过透镜I准直后离开发光装置E。
[0045]须说明的是,当以外观观之时,当透镜I具有多个楔形结构W时,各楔形结构W的尖端所形成的原则相互为同心圆。当然,在其它实施例中,仅包括一个楔形结构W的透镜I’(如图8所示),楔形结构W的尖端形成一个以透镜I’的轴心为圆心的圆。
[0046]接着说明入光部11的详细结构及入光方式。详细请参考图3A及图3B所示,为了对应发光单元S的所发出的主区域光线和侧边区域光线,入光部11具有中心区111和边缘区112。中心区111接收主区域光线,而边缘区112连接中心区且对应侧边区域光线。其中,主区域光线与发光单元S垂直出射的光线夹预设角度范围内的光线。在一些实施例中,预设角度为20?50度。补充说明的是,此处所叙述的“光源垂直出射的光线”定义为从各该光源中心射出的光线。
[0047]此外,多个相连的楔形结构W设置在边缘区112,由内向外依序排列,而各楔形结构W分别具有入光面113以及反射面114。侧边区域光线由各楔形结构W的入光面113入射,且被各入光面113对应的反射面114所反射,并从出光部12出射。另外,各楔形结构W与设置发光单元S的平面的垂直距离(最短距离)会随着各楔形结构W与中心区111的垂直距离增加而减少。此处的平面可为本实施例的底板2。此外,各楔形结构
W尖端(入光面113及其对应的反射面114形成的端点)至少与相邻的楔形结构W不共面。然这并非是限制性的,在其它实施例中,透镜的各楔形结构的尖端所形成的平面都不共面。
[0048]举例而言,楔形结构W尖端的垂直距离,将会随着远离中心区111而减少,故较内圈的楔形结构W的垂直距离(本实施例为hi)将会较外圈的楔形结构W的垂直距离长(本实施例为h3,且hptg。此外,本实施例的各楔形结构W与平面的垂直距离的关系可以下述关系式表不Sihh3。
[0049]详细而言,本实施例的入光部11的中心区111可以为弧形透镜,且边缘区112围绕中心区111设置。从图2及图3A可清楚理解,本实施方式的边缘区112的多个相连的楔形结构W将从内向外依序配置。边缘区112的各楔形结构W的数目小于6,优选地介于I到5之间,图中以4个为例。此处的数量,将依据产品搭配的光源以及所需的指向性作调整,一般而言,楔型结构W的数量越多,整体出光的指向性更佳。
[0050]各楔形结构W的反射面114与下一个楔形结构W的入光面113连接,而最内侧的楔形结构W的入光面113连接中心区111。换言之,各楔形结构W为相连并环绕中心区111设置。且最外侧的楔形结构W的反射面114连接入光面113。
[0051]请继续参照图3A和图3B,每一各该楔形结构W分别具有入光面
113和反射面114。且,各楔形结构W的入光面113与反射面114的连接处形成一楔角(锐角),并夹楔角角度θ10楔角角度范围为8度至15度,但楔角角度Θ依据楔形结构W而有所调整。另外,在本实施例中,最内侧的楔形结构W的楔角尖端与发光单元S的中心及边缘所夹的角度Q1会大于最外侧的楔形结构W的楔角尖端与发光单元S中心及边缘所夹的角度α2。
[0052]楔形结构W分别对应发光单元S发出的光线范围中的部分发光角度,而各该楔型结构W所对应的发光角度相同或不同。且,楔形结构W分别对应的各发光角度是介于5度到25之间。
[0053]且,每一各该楔形结构W的入光面113分别接收发光单元S所发出的预设角度范围内的光线,并利用各该楔形结构W的反射面114将所接收进来的光线进行全反射。简言之,发光单元S的光线由入光面113进入,并被反射面114反射。
[0054]在本实施例中,每一楔形结构W负责将发光单元S的侧边区域的光线全反射。例如在图3Β中,最内侧楔形结构W负责将发光角度βI内的侧边区域的光线进行全反射、次一级楔形结构W负责将发光角度β2内的侧边区域的光线进行全反射、而最外侧的楔形结构W则负责将发光角度β3内的侧边区域的光线进行全反射。发光角度βρβ2以及
β3大小可以相同或不同。
[0055]接着说明本实施例的透镜I的出光部12的结构。请同时参考图4Α及图4Β所示,图4Α为图1所示的发光装置的透镜的外观示意图,图4Β为图4Α的透镜在A-A剖面线的剖面示意图,图4C为图4Α的透镜的俯视***图。在本实施例中,出光部12具有多个相邻排列的扇形结构F,且各扇形结构F的顶点Ol位于该出光部12的中心O。其中,本实施例的多个扇形结构F的弧121具有相同的弧长L,且各扇形结构F具有相同的面积,换言之,当以俯视的角度观之时,各扇形结构F将出光部12等分为多个区块。通过尺寸相同的多个扇形结构F可使来自入光部11的光线能够均匀的发散。
[0056]由于本实施例的发光装置E的透镜I在出光面具有扇形结构F的设计,当以球型坐标来定义发光单元S的出光方向时(如图5所示),本实施例的发光装置E的透镜I以位于球型坐标的X-Y平面上为例(图未示),换言之,扇形结构F即位于球型坐标的X-Y平面上,具有扇形结构F的透镜I在光学上仅扩散了在Φ轴上的光线,而在视角的Θ轴上则完全不会受到影响,藉此可有效地解决当发光装置E内的发光单元S的排列非正圆形均匀对称排列时,所产生的成像问题。
[0057]进一步而言,如图4Β及图4C所示,在本实施例中,最外侧的楔形结构W在靠近出光部12的一端具有基部115。其中,各弧