CN104595846A - 透镜及其制造方法以及使用该透镜的光源模组 - Google Patents

透镜及其制造方法以及使用该透镜的光源模组 Download PDF

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    • F21—LIGHTING
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Abstract

一种透镜，包括与光源正对设置的入光面及与该入光面相对设置的出光面。所述出光面包括正对于入光面的第一曲面及围绕该第一曲面设置并与该第一曲面连接的第二曲面。所述第二曲面上涂布具有微粒子的散射层。所述光源发出的正向光线直接穿过出光面的第一曲面射出，所述光源发出的侧向光线穿过出光面的第二曲面及散射层而发生散射。与现有技术相比，本发明的透镜能够使更多光线集中分布在光源的光轴附近，所以可以大大提高光源发出光线的指向性。本发明还提供所述透镜的制造方法以及使用该透镜的光源模组。

Description

透镜及其制造方法以及使用该透镜的光源模组
技术领域
本发明涉及光学领域，尤其涉及一种透镜及其制造方法以及使用该透镜的光源模组。
背景技术
相比于传统的发光源，发光二极管（Light Emitting Diode，LED）具有重量轻、体积小、污染低、寿命长等优点，其作为一种新型的发光源，已经被越来越广泛地应用。
传统的发光二极管的发光角度一般在120度左右，但是在将发光二极管应用到聚旋光性照明产品中时，则需要对发光二极管发出的光的指向性进行改善，以使更多的光相对集中分布在发光二极管的光轴附近。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种能够对光源发出光线的作出指向性改善的透镜及其制造方法以及使用该透镜的光源模组。
一种透镜，包括与光源正对设置的入光面及与该入光面相对设置的出光面。所述出光面包括正对于入光面的第一曲面及围绕该第一曲面设置并与该第一曲面连接的第二曲面。所述第二曲面上涂布具有微粒子的散射层。所述光源发出的正向光线直接穿过出光面的第一曲面射出，所述光源发出的侧向光线穿过出光面的第二曲面及散射层而发生散射。
一种光源模组，包括一光源及正对该光源设置的上述透镜。
一种透镜的制造方法，其包括以下几个步骤：
提供一透镜，该透镜包括与光源正对设置的入光面及与该入光面相对设置的出光面，所述出光面包括正对于入光面的第一曲面及围绕该第一曲面设置并与该第一曲面连接的第二曲面；
将一玻璃挡板放置在透镜出光面的中心以遮挡住所述第一曲面；
将具有微粒子的固化胶涂布在透镜的出光面的第二曲面上；
去除玻璃挡板，对固化胶进行固化，从而形成一散射层。
上述的光源模组以及透镜在使用时，光源发出的光线经透镜的入光面进入透镜中，其中远离光源光轴向周围区域出射的侧向光线经透镜的第二曲面出射后，又被散射层反射，其中部分光线会转向相对于光源光轴以较小角度出射，从而使得该部分相对集中分布在光源的光轴附近，由此大大提高了光源发出光线的指向性。
附图说明
图1为本发明实施方式中的光源模组的截面图。
图2为图1中的光源模组的透镜的制造方法示意图。
图3为图1中的光源模组在不同条件下沿其正向出光方向所测得的辉度值变化示意图。
主要元件符号说明
光源模组 100
光源 10
透镜 20
散射层 30
玻璃挡板 40
入光面 21
出光面 22
连接面 23
容置空间 24
顶壁面 221
侧壁面 222
第一曲面 2210
第二曲面 2212
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明作进一步的详细说明。
请参阅图1，本发明实施方式提供的一种光源模组100包括一光源10、正对该光源10设置的一透镜20以及涂布在透镜20上的散射层30。
所述光源10为发光二极管，其由氮化镓、氮化铟镓、氮化铝铟镓等半导体材料制成，其可受电流激发产生可见光。所述光源10具有一光轴I。该光源10发出的光线相对于该光轴I大致分布于180度内的空间角内，其中大部分光线相对于该光轴I集中分布于120度内的空间角内。
所述透镜20由聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯等透明材料一体制成，其包括与光源10正对设置的一入光面21、与该入光面21相对设置的一出光面22及连接该入光面21与出光面22的一连接面23。所述入光面21由该透镜20的底面中部向该透镜20内部凹陷而形成。所述连接面23为该透镜20的底面中围绕该入光面21设置的环状平面。所述出光面22包括位于所述入光面21上方的顶壁面221及自所述连接面23的外周缘向上延伸形成的、并与该顶壁面221的外周缘相对接的一侧壁面222。在本实施例中，所述侧壁面222为柱面，可以理解地，所述侧壁面222也可以为锥面或旋转曲面。在使用中，所述透镜20的连接面23与用以承载所述透镜20的安装平面（图未示）相贴合。所述出光面22的侧壁面222的底部周缘与连接面23的外周缘相对接。在本实施例中，该透镜20的入光面21为一自由曲面，可以理解地，该透镜20的入光面21也可以是椭球面、球面或者抛物面。该透镜20的入光面21围设出一容置空间24用以***述光源10。
所述出光面22的顶壁面221包括一第一曲面2210及围绕该第一曲面2210设置并与该第一曲面2210平滑连接的一第二曲面2212。
所述第一曲面2210由该透镜20的顶面中部向该透镜20内部凹陷而形成。在本实施例中，该第一曲面2210为一自由曲面，可以理解地，该第一曲面2210也可以是椭球面、球面或者抛物面。所述第二曲面2212朝向远离入光面21的方向弯曲。在本实施例中，该第二曲面2212为一自由曲面，可以理解地，该第二曲面2212也可以是椭球面、球面或者抛物面。
在本实施例中，所述透镜20为中心轴对称结构，其具有一中心轴X。该透镜20的入光面21关于该透镜20的中心轴X呈中心轴对称。该透镜20的出光面22关于该透镜20的中心轴X呈中心轴对称。该出光面22的第一曲面2210关于该透镜20的中心轴X呈中心轴对称。该出光面22的第二曲面2212关于该透镜20的中心轴X呈中心轴对称。该透镜20的连接面23垂直于该透镜20的中心轴X。该透镜20的连接面23垂直于侧壁面222。所述光源10的光轴I与该透镜20的中心轴X相重合设置。
所述散射层30涂布在所述透镜20的顶壁面221的第二曲面2212上。该散射层30为含有微粒子的UV固化胶层。该微粒子可使用硅粒子和亚克力，其粒径大小为1μm～5μm。所述微粒子在散射层30掺杂的成分比例较佳为所述散射粒子对应占2%。
请参阅图2，所述透镜20的形成方法包括以下几个步骤：
步骤1，提供所述透镜20。
步骤2，将一玻璃挡板40放置在透镜20的顶壁面221的中心以遮挡住第一曲面2210。该玻璃挡板40的尺寸大小与第一曲面2210的尺寸大小一致。
步骤3，将具有微粒子的UV固化胶涂布在透镜20的顶壁面221的第二曲面2212上。
步骤4，最后去除玻璃挡板，利用UV光照射以固化UV固化胶，从而形成所述散射层30。
所述光源模组100在使用时，所述光源10发出的光线经透镜20的入光面21进入透镜20中，其中正向光线直接穿过透镜20的第一曲面2210射出，远离光源10光轴I向周围区域出射的侧向光经透镜20的第二曲面2212出射后，又被散射层30反射，其中部分光线会转向相对于光源10光轴I以较小角度出射。
与现有技术相比，本发明的光源模组100通过涂布在透镜20周边的散射层30的反射作用，使得光源10向周围区域发出的部分光线经散射层30的反射后又相对集中分布在光源10的光轴I附近，即相对集中分布在所述光源10的正向发光方向，同时也提高光源模组100正向照明的平均辉度。具体请参阅图3，所示为本发明的光源模组100的在正向出光方向上的辉度值在不同条件下的变化示意图，图示纵坐标为测量所得辉度数值，横坐标为由透镜20正对方向上沿其周围区域至中部区域再至周围区域沿直线所取的21个测量区域。其中，3条辉度值曲线分别取的条件是透镜20上不涂布散射层30、涂布含有2%微粒子的散射层30以及涂布含有5%微粒子的散射层30，透镜20上不涂布散射层30的条件下对应的辉度值曲线的中部对应辉度值相对最小，然后随着涂布的散射层30中的微粒子比例的增加，辉度值曲线的中部对应的辉度值（亦为最大辉度值）越来越大，同时，整个辉度值曲线对应的平均辉度值也越来越大。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种像应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种透镜，包括与光源正对设置的入光面及与该入光面相对设置的出光面，其特征在于：所述出光面包括正对于入光面的第一曲面及围绕该第一曲面设置并与该第一曲面连接的第二曲面，所述第二曲面上涂布具有微粒子的散射层，所述光源发出的正向光线直接穿过出光面的第一曲面射出，所述光源发出的侧向光线穿过出光面的第二曲面及散射层而发生散射。
2.如权利要求1所述的透镜，其特征在于：所述微粒子为硅粒子或亚克力。
3.如权利要求1所述的透镜，其特征在于：所述微粒子的粒径大小为1μm～5μm。
4.如权利要求1所述的透镜，其特征在于：所述微粒子在散射层内掺杂的成分比例为2%或5%。
5.如权利要求1所述的透镜，其特征在于：所述第一曲面朝向靠近入光面的方向弯曲，所述第二曲面为环状曲面，其朝向远离入光面的方向弯曲，所述第一曲面以及第二曲面为自由曲面、椭球面、球面、抛物面中的任一种。
6.如权利要求1所述的透镜，其特征在于：所述入光面由该透镜的底面中部向该透镜内部凹陷而形成，所述入光面为自由曲面、椭球面、球面、抛物面中的任一种。
7.如权利要求1所述的透镜，其特征在于：所述透镜还包括连接所述入光面与所述出光面的连接面，该连接面为围绕所述入光面设置的环状平面，所述出光面与所述连接面的外周缘相对接。
8.如权利要求7所述的透镜，其特征在于：所述出光面包括位于所述入光面上方的顶壁面及自所述连接面的外周缘向上延伸形成的、并与该顶壁面的外周缘相对接的侧壁面，所述顶壁面包括所述第一曲面以及第二曲面。
9.一种光源模组，包括一光源及正对该光源设置的透镜，其特征在于：该透镜为如权利要求1-8中任一项所述的透镜。
10.一种透镜的制造方法，其包括以下几个步骤：
提供一透镜，该透镜包括与光源正对设置的入光面及与该入光面相对设置的出光面，所述出光面包括正对于入光面的第一曲面及围绕该第一曲面设置并与该第一曲面连接的第二曲面；
将一玻璃挡板放置在透镜出光面的中心以遮挡住所述第一曲面；
将具有微粒子的固化胶涂布在透镜的出光面的第二曲面上；
去除玻璃挡板，对固化胶进行固化，从而形成一散射层。
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