CN101936501B - 发光二极管模组 - Google Patents

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Abstract

一种发光二极管模组，其包括一发光二极管及一与之搭配的透镜，该透镜具有一与该发光二极管对应的入光面和一与该入光面相对的出光面，该入光面包括一与发光二极管对应的凸球面，该出光面包括一与该凸球面对应的凹球面，以使照射在该凸球面上的光线以大照射范围且均匀地射出该凹球面。与现有技术相比，本发明照射到入光面的凸球面上的光线经该凸球面折射后照射到出光面的凹球面上，光线在凹球面上折射后以宽广光域射出该凹球面，特别是发光二极管光轴附近的光线彼此偏折扩散出射，使得发光二极管出光的均匀性大大提高，也使得发光二极管发出的光线可以照射较大的范围。

Description

发光二极管模组
技术领域
本发明涉及一种发光装置，特别是指一种发光二极管模组。
背景技术
作为一种新兴的光源，发光二极管凭借其发光效率高、体积小、重量轻、环保等优点，已被广泛地应用到当前的各个领域当中，大有取代传统光源的趋势。
相比于传统光源，发光二极管所发出的光线大部分都集中在其光轴附近。当该发光二极管应用于照明领域中的灯具，如筒灯，上时，发光二极管发出的光线集中在其光轴附近的一个较小照射范围内，光轴附近的光强较大，光线不均匀，不可避免会产生眩光，达不到商业照明要求。
发明内容
有鉴于此，实有必要提供一种能够使发光二极管光轴附近的光域宽广且均匀的发光二极管模组。
一种发光二极管模组，其包括一发光二极管及一与之搭配的透镜，该透镜具有一与该发光二极管对应的入光面和一与该入光面相对的出光面，该入光面包括一与发光二极管对应的凸球面，该出光面包括一与该凸球面对应的凹球面，以使照射在该凸球面上的光线以大照射范围且均匀地射出该凹球面。
与现有技术相比，本发明照射到入光面的凸球面上的光线经该凸球面折射后照射到出光面的凹球面上，光线在凹球面上折射后以宽广光域射出该凹球面，特别是发光二极管光轴附近的光线彼此偏折扩散出射，使得发光二极管出光的均匀性大大提高，也使得发光二极管发出的光线可以照射较大的范围。
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是本发明的发光二极管模组的立体图。
图2是图1的倒置图，其中发光二极管模组中的发光二极管被移去以方便观察。
图3是图1沿III-III线的截面图。
图4是图3的光路图。
具体实施方式
请参阅图1-3，本发明一实施例的发光二极管模组包括一发光二极管组合10及罩设在该发光二极管组合10上的透镜20。该透镜20用于对该发光二极管组合10发出的光线进行调整。
该发光二极管组合10包括一平板状的电路板11及一贴设在该电路板11顶面的发光二极管12。该发光二极管12包括一基座13，一黏接于基座13顶面的发光二极管芯片14及一固定于基座13上并密封住芯片14的透明封罩15。该封罩15大致呈半球形的构造，其用于将发光二极管芯片14所发出的光线导向其顶部射出。经由封罩15的初级光学修正，发光二极管10的输出光线可被简单地调整成一锥形的光束并具有一竖直的光轴I(如图3所示)。
该透镜20是由透明材料(如环氧树脂)经过一次射出成型，其大致呈碗状结构。该透镜20包括一位于碗底的底面21、一与该底面21间隔设置并位于碗口的出光面22、一自该底面21向上延伸向该出光面22并连接该底面21和出光面22的围绕环面23。该底面21为平直状，由该底面21中部向该出光面22凹设并且界定出一容置所述发光二极管组合10的凹槽24的入光面25。
该出光面22包括一竖直的第一圆柱面220及覆盖在该第一圆柱面220的顶部并凹入该第一圆柱面220的凹球面222。该第一圆柱面220的直径为18-22mm，优选为19mm。该第一圆柱面220的轴线与所述发光二极管12的光轴I重合。该凹球面222的曲率中心在该发光二极管12的光轴I上。该凹球面222关于光轴I对称。
该围绕环面23包括一自所述底面21竖直向上延伸的第二圆柱面230及一自该第二圆柱面230向上延伸并连接该第二圆柱面230和所述出光面22的第一圆柱面220的二次曲面232。该第二圆柱面230的高度略大于所述发光二极管12基座13的厚度。当该透镜20出模时，顶针顶于透镜20的底面21，该顶针会部分扎入该底面21，由于第二圆柱面230的存在，使得该顶针在扎入底面21时，不会破坏该二次曲面232及所述入光面25以致影响其光学效果。该二次曲面232大致呈倒锥形。该二次曲面232的曲率常数大于等于-1。
该入光面25包括一上窄下宽的圆锥面251及覆盖在该圆锥面251顶部并凸伸入该圆锥面251内的凸球面252。该圆锥面251的锥点在所述发光二极管12的光轴I上。该圆锥面251的锥角在12-20度之间。该凸球面252的曲率中心在该发光二极管12的光轴I上，该凸球面252关于光轴I对称。该圆锥面251的锥角即是该凸球面252的弧度。该凹球面222的曲率是该凸球面252的曲率的1.5-2.5倍，优选为1.6倍。该凹球面222中央与该凸球面252中央的垂直距离范围3-4mm，优选3.5mm。该凸球面252的中央与该发光二极管12封罩15的中央的垂直距离为0.1-0.4mm，优选为0.15mm。该凸球面252的中央到所述底面21的垂直距离范围4.5-5.5mm。该透镜20沿竖直方向的深度在8-11.5mm范围内，优选为9.5mm。
于该透镜20的底部对应该第二圆柱面230部分形成一安装部27(如图2所示)。四个三角形状的缺口271对称地开设于该安装部27的底面，以恰好容置所述发光二极管12的基座13。这些缺口271的深度均等于发光二极管12的基座13厚度以将该基座13完全收容于该安装部27内。
请同时参阅图4，所述发光二极管12发出的光束照射在入光面25上。照射在入光面25的凸球面252上的光束经过该凸球面252的折射散光后以较大角度照射在出光面22的凹球面222的中部，经过该凹球面222的聚光作用将光束收拢在一定角度范围内；照射在入光面25的圆锥面251的光束经过该圆锥面251的折射后，一部分光束照射在二次曲面232上，另一部分照射在出光面22的第一圆柱面220上。照射在二次曲面232上的光束经过该二次曲面232的全反射后，照射在该凹球面222的周边，经过该凹球面222的折射后，投射在该透镜20的周边附近。照射在第一圆柱面220上的光束经过该第一圆柱面220的折射后被收拢在该透镜20的周边附近。该发光二极管12发出的光束经过该透镜20的调整后，光束均匀地投射在45-90间宽广光域内。
与现有技术相比，本发明透镜20上对应设置一凹球面222和一凸球面252。该凹球面222的曲率是该凸球面252的曲率的1.5-2.5倍，而且二者均关于光轴I对称，使得光轴I附近的光束经过该凸球面252和凹球面222的二次折射后以宽广光域且均匀地射出。另外，照射在圆锥面251上的光束经过透镜20的调整后被收拢向该透镜20的周边附近，以便与透镜20中部的光束一起均匀射出。照射在圆锥面251的光束一部分经过二次曲面232反射到出光面22上，另一部分经第一圆柱面220折射收拢在该透镜20的周边附近，从而使该发光二极管模组的出光效率达到90％以上。而且经过该透镜20的光束均匀射出，不会产生光斑现象。

Claims (11)

1.一种发光二极管模组，其包括一发光二极管及一与之搭配的透镜，其特征在于：该透镜具有一与该发光二极管对应的入光面和一与该入光面相对的出光面，该入光面包括一与发光二极管对应的凸球面，该出光面包括一与该凸球面对应的凹球面，以使照射在该凸球面上的光线以大照射范围且均匀地射出该凹球面，所述出光面的凹球面的曲率是所述入光面的凸球面的曲率的1.5-2.5倍。
2.如权利要求1所述的发光二极管模组，其特征在于：所述发光二极管具有一光轴，所述凹球面与凸球面均关于光轴对称。
3.如权利要求1所述的发光二极管模组，其特征在于：所述凹球面中央与所述凸球面中央的垂直距离范围3-4mm。
4.如权利要求1所述的发光二极管模组，其特征在于：所述出光面还包括一与所述凹球面连接并由该凹球面向下延伸的圆柱面，该圆柱面的轴线与光轴重合。
5.如权利要求4所述的发光二极管模组，其特征在于：所述圆柱面的直径在18-22mm之间。
6.如权利要求2所述的发光二极管模组，其特征在于：所述透镜包括一底面，自该底面中部向上凹设形成一凹槽，所述凸球面形成于该凹槽的槽顶面，该凹槽的侧面形成一圆台面，所述发光二极管收容在该凹槽内。
7.如权利要求6所述的发光二极管模组，其特征在于：所述圆台面自下而上呈渐缩状。
8.如权利要求6所述的发光二极管模组，其特征在于：所述圆台面的锥度在12-20度之间。
9.如权利要求6所述的发光二极管模组，其特征在于：所述透镜还包括一自所述底面向所述出光面延伸的外圆柱面以及连接该外圆柱面和该出光面的圆柱面的围绕环面，该围绕环面自上而下呈渐缩状，该围绕环面包括一二次曲面，该二次曲面的曲率常数大于等于-1。
10.如权利要求1所述的发光二极管模组，其特征在于：所述透镜的高度在8-11.5mm范围内。
11.如权利要求3所述的发光二极管模组，其特征在于：所述发光二极管包括一封罩，所述凸球面的中央与该封罩的中央的垂直距离为0.1-0.4mm。
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