CN101539266A - 发光元件及其透镜 - Google Patents

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Abstract

一种发光元件包括一发光二极管以及设于该发光二极管***的一透镜，该发光二极管的发光晶片具有一发光面，该透镜对应发光面具有一出光面，该出光面上设有若干圈凹槽，每一圈凹槽由一第一槽壁以及一第二槽壁合围形成，该第一槽壁形成为锥面的一部分，且该第一槽壁所在圆锥的锥顶位于发光晶片的发光面上，该发光晶片发出的光经由该出光面上的第二槽壁折射后发射出去。本发明还揭示了一种透镜。该发光二极管的光通过第二槽壁产生折射改变原来的方向，进而产生良好的聚光或散光效果，且由于该第一槽壁所在圆锥的锥顶位于发光晶片的发光面上，可尽量避免光由该第一槽壁上射出，从而减少光于该第一槽壁上产生反射，以减少光的损失，从而提高光的利用率。

Description

发光元件及其透镜
技术领域
本发明涉及一种透镜，特别是涉及一种用于发光二极管的透镜改良结构。
背景技术
发光二极管是利用半导体材料中的电子与空穴结合时能量带位阶的改变，以发光的形式释放出能量。由于发光二极管具有体积小、寿命长、驱动电压低、反映速度快、耐震性佳等优点，已应用在广告板、交通标志、日常照明等各种应用领域中。
为了更好地利用发光二极管，在发光二极管的周围可包覆一层透镜对光进行二次引导，透镜的表面通常设计成简单的光滑弧形，然而使用此种透镜的发光二极管的聚、散光效果并不够理想。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种具有较佳聚、散光效果的透镜及使用该透镜的发光元件。
一种发光元件包括一发光二极管以及设于该发光二极管***的一透镜，该发光二极管包括一发光晶片，该发光晶片具有一发光面，该透镜对应所述发光面具有一出光面，该出光面上设有若干圈凹槽，每一圈凹槽由一第一槽壁以及一第二槽壁合围形成，该第一槽壁形成为锥面的一部分，且该第一槽壁所在圆锥的锥顶位于发光晶片的发光面上，该发光晶片发出的光经由该出光面上的第二槽壁折射后发射出去。
一种透镜，该透镜用于对一发光二极管导光，该透镜的表面包括一出光面，该出光面上设有若干圈凹槽，每一圈凹槽由一第一槽壁以及一第二槽壁合围形成，该第一槽壁形成为锥面的一部分，且所有第一槽壁所在圆锥的锥顶位于同一点。
与现有技术相比，该发光二极管工作时，该发光晶片发出光，该光通过该透镜射向透镜的出光面，并于这些凹槽的第二槽壁上产生折射，光产生折射后改变原来的方向，使得该发光元件产生良好的聚光或散光效果，从而可提高光的利用率。另外，由于该第一槽壁所在圆锥的锥顶位于发光晶片的发光面上，可尽量避免光由该第一槽壁上射出，从而可减少光于该第一槽壁上产生反射，以减少光的损失，进一步提高光的利用率。
下面参照附图，结合具体实施例对本发明作进一步的描述。
附图说明
图1为本发明第一较佳实施例中发光元件的立体示意图。
图2为图1所示发光元件的内部示意图。
图3为本发明第二较佳实施例中发光元件的内部示意图。
图4为本发明第三较佳实施例中发光元件的内部示意图。
图5为本发明第四较佳实施例中发光元件的内部示意图。
图6为本发明第五较佳实施例中发光元件的立体示意图。
图7为图6所示发光元件的内部示意图。
具体实施方式
图1与图2所示为本发明第一较佳实施例中的发光元件10，该发光元件10包括一发光二极管12及一透镜16，该透镜16包覆在该发光二极管12周围对发光二极管12的光进行引导。
该发光二极管12可为炮弹型发光二极管(Lamp LED)，也可为表面贴装型发光二极管(SMD Type LED)。该发光二极管12通常包括一发光晶片121、一基座124及一封装体125，该发光晶片121贴附在该基座124上，该封装体125罩设在该发光晶片121的上方并可与基座124连接固定，从而该封装体125构成该发光晶片121的一保护层。该封装体125通常为一透明胶体，该发光晶片121发出的光通过该封装体125向外射出时该封装体125对该发光晶片121的光也具有一定的导向作用，通常称之为发光二极管的一次光学结构。
该透镜16为透明胶体，如环氧树脂、硅胶、压克力等。该透镜16包覆于该发光二极管12的封装体125***，该透镜16包括设于其外表面上的一出光面160，该出光面160的上半部分为半球面162，该出光面160的下半部分为圆柱侧面161，该出光面160的半球面162沿周向均匀分布有若干环形的凹槽163，这些环形的凹槽163的外径由上而下逐渐增大。每一凹槽163由一第一槽壁及一第二槽壁合围形成，本实施例中，第一槽壁为一上槽壁165，第二槽壁为一下槽壁166，该上槽壁165可看作以发光晶片121的发光面的某一点为锥顶的某一锥面的一部分(截面为直线)，该上槽壁165的外径由上而下逐渐减小。特别地在本实施例中，该上槽壁165所在圆锥的锥顶位于发光晶片121的发光面122的中心点O处。该下槽壁166为向外凸出的圆周弧面(截面为凸出的弧线)。特别是，该出光面160的半球面162的顶部设有一凹陷部168，该凹陷部168的表面向下凹设成型而未设凹槽163，该凹陷部168相对于中心点O呈凹透镜形状。
如图2所示，该发光元件10工作时，该发光二极管12的发光晶片121发出光，该光通过该发光晶片121***的封装体125进而射向透镜16的出光面160(由于发光晶片121距离出光面160较远，可将发光晶片121的光看作沿直线投射到出光面160)，光在这些凹槽163的下槽壁166和凹陷部168上产生折射，光产生折射后改变原来的方向均向下偏转，从而产生良好的散光效果，使离发光二极管12具有相同距离的接受面上的照度更加均匀，光照效果更加柔和，有利于室内照明。另外，由于该上槽壁165所在圆锥的锥顶位于发光晶片121的发光面122的中心点O处，根据光的直线传播原理，可尽量避免光由该上槽壁165上射出，从而可减少光于该上槽壁165上产生反射，以减少光的损失，进一步提高光的利用率。仿真结果证明，凹陷部168的对发光晶片121的散光效果与在凹陷部168上开设若干凹槽163的散光效果大体相同，因此在该出光面160的半球面162的顶部设有凹陷部168，不仅可达到与在整个半球面162上开设凹槽163近似的散光效果，而且可免去部分加工工序，节约成本和时间。
当然，上述凹槽163的下槽壁166不限于上述的向外凸出的圆周弧面，还可为其他形状。如图3所示，该发光元件20的透镜26的凹槽263的下槽壁266(即第二槽壁)为向内凹进的圆周弧面(截面为凹进的弧线)；如图4所示，该发光元件30的透镜36的凹槽363的下槽壁366(即第二槽壁)为锥面的一部分(截面为直线)，该下槽壁366的外径由上而下逐渐减小或者逐渐增大，但该下槽壁366所在圆锥的锥顶不位于发光晶片121的发光面122上；如图5所示，该发光元件40的透镜46的凹槽463的下槽壁466(即第二槽壁)为上述图2至图4所示形状的任意组合，即部分下槽壁466为向外凸出的圆周弧面，部分下槽壁466为向内凹进的圆周弧面，还有一部分下槽壁466为锥面的一部分。与第一较佳实施例相似的，在上述透镜26、36、46的顶部各设有与凹陷部168相同的凹陷部268、368、468。
图6与图7为本发明第五较佳实施例中发光元件50的示意图，该发光元件50包括一透镜56，该透镜56与第一较佳实施例中不同的是：该透镜56的凹槽563的下槽壁566(即第二槽壁)为锥面的一部分(截面为直线)，该下槽壁566所在圆锥的锥顶位于发光晶片121的发光面122的中心点O处，该下槽壁566的外径由上而下逐渐减小，该上槽壁565(即第一槽壁)为向外凸出的圆周弧面(截面为凸出的弧线)；另外，该透镜56的出光面561的球面的顶部设有一凸起部568，该凸起部568的表面向上凹设成型为凸透镜形状而未设凹槽563。
当然，上述上槽壁565的形状还可为其他形状，如：向内凹进的圆周弧面，锥面的一部分，或是向外凸出的圆周弧面、向内凹进的圆周弧面、锥面的一部分的任意组合。
该发光二极管12工作时，该发光晶片121发出的光通过封装体125射向透镜56的出光面561，并于这些凹槽563的上槽壁565上产生折射，光产生折射后改变原来的方向均向上偏转，使发光二极管12产生良好的聚光效果，增加离发光二极管12具有相同距离的接受面上的最大照度，从而提高光的利用率，有利于室外照明，且由于该下槽壁566所在圆锥的锥顶位于发光晶片121的发光面122的中心点O处，可尽量避免光由该下槽壁566上射出，从而可减少光于该下槽壁566上产生反射，以减少光的损失，提高光的利用率。仿真结果证明，凸起部568对发光二极管12的聚光效果与在凸起部568上开设凹槽563的聚光效果大体相同，因此在该透镜56呈半球状的出光面561的顶部设置凸起部568，不仅可达到与在整个出光面561上开设凹槽563近似的聚光效果，而且可免去部分加工工序，节约成本和时间。另外，虽然在发光二极管12的封装体125上加工凹槽也可在一定程度上对发光晶片121的光进行更好地聚光或导光，然而所述透镜16、26、36、46、56的尺寸通常相对于发光二极管12的尺寸要大，显然在透镜16、26、36、46、56加工凹槽相对于在封装体125上加工凹槽要容易得多。
上述凹槽163、263、363、463、563不限于设在透镜16、26、36、46、56的半球面上，只要是与发光晶片121的发光面122相对的面均可。

Claims (12)

1.一种发光元件，包括一发光二极管以及设于该发光二极管***的一透镜，该发光二极管包括一发光晶片，该发光晶片具有一发光面，该透镜对应所述发光面具有一出光面，其特征在于：该出光面上设有若干圈凹槽，每一圈凹槽由一第一槽壁以及一第二槽壁合围形成，该第一槽壁形成为锥面的一部分，且该第一槽壁所在圆锥的锥顶位于发光晶片的发光面上，该发光晶片发出的光经由该出光面上的第二槽壁折射后发射出去。
2.如权利要求1所述的发光元件，其特征在于：该第一槽壁所在圆锥的锥顶位于所述发光面的中心点处。
3.如权利要求1所述的发光元件，其特征在于：该第一槽壁为每一圈凹槽的上槽壁，该第二槽壁为每一圈凹槽的下槽壁。
4.如权利要求3所述的发光元件，其特征在于：这些凹槽设于该出光面的上半部分，该出光面的上半部分的顶部设有一凹陷部，该凹陷部相对于发光二极管呈凹透镜形状。
5.如权利要求1所述的发光元件，其特征在于：该第一槽壁为每一圈凹槽的下槽壁，该第二槽壁为每一圈凹槽的上槽壁。
6.如权利要求5所述的发光元件，其特征在于：这些凹槽设于该出光面的上半部分，该出光面的上半部分的顶部设有一凸起部，该凸起部相对于发光二极管呈凸透镜形状。
7.如权利要求1至6任意一项所述的发光元件，其特征在于：该第二槽壁形成为向外凸出的圆周弧面。
8.如权利要求1至6任意一项所述的发光元件，其特征在于：该第二槽壁形成为下向内凹进的圆周弧面。
9.如权利要求1至6任意一项所述的发光元件，其特征在于：该第二槽壁形成为锥面的一部分，但该第二槽壁所在圆锥的锥顶不位于发光晶片的发光面上。
10.如权利要求1至6任意一项所述的发光元件，其特征在于：该第二槽壁为下述形状的任意组合：向外凸出的圆周弧面、向内凹进的圆周弧面、锥面的一部分。
11.一种透镜，该透镜用于对一发光二极管导光，该透镜的表面包括一出光面，其特征在于：该出光面上设有若干圈凹槽，每一圈凹槽由一第一槽壁以及一第二槽壁合围形成，该第一槽壁形成为锥面的一部分，且所有第一槽壁所在圆锥的锥顶位于同一点。
12.如权利要求11所述的透镜，其特征在于：该透镜包括一半球面，这些凹槽设于该半球面上，该半球面的顶部设有一凹陷部或凸起部。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20090923

Assignee: Quanyida Technology (Foshan) Co., Ltd.

Assignor: Fuzhun Precision Industry (Shenzhen) Co., Ltd. |Foxconn Technology Limited by Share Ltd

Contract record no.: 2013990000036

Denomination of invention: Street light luminescence module, luminescence component and lens thereof

Granted publication date: 20110511

License type: Exclusive License

Record date: 20130130

LICC Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model
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Owner name: CHAMP TECH OPTICAL (FOSHAN) CORPORATION

Free format text: FORMER OWNER: FUHUAI (SHENZHENG) PRECISION INDUSTRY CO., LTD.

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Address after: 518109 Guangdong province Foshan City Warburg West Industrial Zone Chancheng District Road No. 35

Patentee after: Quanyida Technology (Foshan) Co., Ltd.

Patentee after: Foxconn Precision Industry Co., Ltd.

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Patentee before: Foxconn Precision Industry Co., Ltd.

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Granted publication date: 20110511

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