TWI409411B - 發光二極體光源模組 - Google Patents

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發光二極體光源模組
本發明涉及光學系統領域，尤其涉及一種側光式發光二極體光源模組。
目前，發光二極體(Light Emitting Diode,LED)因具有功耗低、壽命長、體積小及亮度高等特性已經被廣泛應用到很多領域。一種新型發光二極體可參見Daniel A.Steigerwald等人於文獻IEEE Journal on Selected Topics in Quantum Electronics,Vol.8,No.2,March/April 1102中之Illumination With Solid State Lighting Technology一文。
發光二極體光源模組按其半導體發光元件LED之分佈位置之不同可分為直下式及側光式兩種。由於直下式之模組較厚，不符合輕薄短小之趨勢。因此，目前多以側光式為主。對於側光式發光二極體光源模組，通常係將半導體發光元件LED設置於導光板之一側，導光板通過其底面之擴散點破壞光線之反射條件使光由導光板正面射出，使導光板均勻發光。為配合側光式發光二極體光源模組，通常可於LED之上方設置微透鏡，通過微透鏡將LED發出之光導向兩側而進入導光板，提高光線利用率，但易造成LED之出射光線不均勻。
有鑑於此，有必要提供一種均勻出光之側光式發光二極體光源模組。
一種發光二極體光源模組，其包括：一第一發光二極體，一導光體，該導光體包括一中空之本體，該本體具有一第一底面、與其相對之第二底面及一側面，該側面連接該第一底面與該第二底面，該側面形成有微結構，該第一底面朝第二底面延伸出一位於該本體內部之第一透鏡體，該第一透鏡體包括一第一反射面及與該第一反射面相連之第一折射面，該第一發光二極體與該導光體之第一透鏡體相對設置，該第一發光二極體發出之光線從該第一底面進入到第一透鏡體，射入到第一反射面之光線會被反射至第一折射面，最後由該本體之側面出射。
相較於先前技術，該發光二極體光源模組利用第一透鏡體將發光二極體發出之光從該導光體之本體之側面射出，可改變光線之角度使其平行出射，形成側光式光源，達到均勻出光。
100、200、300、400、500‧‧‧發光二極體光源模組
11、51‧‧‧第一發光二極體
12‧‧‧導光體
122‧‧‧本體
14、24、34、44、54‧‧‧第一透鏡體
126、226、326、426、526‧‧‧第一底面
124、524‧‧‧第二底面
128‧‧‧側面
1282‧‧‧微結構
144、244、342、442‧‧‧第一反射面
142、242‧‧‧第二反射面
143、243‧‧‧第二折射面
145、245、343、443‧‧‧第一折射面
146、346‧‧‧第三折射面
148‧‧‧入光面
82、80、84‧‧‧光線
55‧‧‧第二透鏡體
52‧‧‧第二發光二極體
圖1係本發明第一實施例之發光二極體光源模組之立體結構示意圖。
圖2係圖1沿II-II方向之剖面示意圖。
圖3係圖2之光路圖。
圖4係本發明第二實施例之發光二極體光源模組之剖面示意圖。
圖5係本發明第三實施例之發光二極體光源模組之剖面示意圖。
圖6係本發明第四實施例之發光二極體光源模組之剖面示意圖。
圖7係本發明第五實施例之發光二極體光源模組之剖面示意圖。
下面將結合附圖，對本發明實施例作進一步之詳細說明。
請一併參閱圖1至圖2，本發明第一實施例提供了一種發光二極體光源模組100。該發光二極體光源模組100包括一第一發光二極體11及一導光體12。
該導光體12具有一中心軸OO′，該第一發光二極體11設置於中心軸線OO′上。該導光體12包括一中空之本體122及收容於該本體內之一第一透鏡體14，該第一發光二極體11與該第一透鏡體14相對設置。該本體122與該第一透鏡體14為一體結構。該本體122為圓筒狀，其具有第一底面126、與其相對之第二底面124及一側面128，該側面128連接第一底面126及第二底面124，該側面128用於調整光之出射角度及出射光之輻射分佈特性，使光束變為平行光出射。於本實施例中，該側面128進一步設置有微結構1282，此微結構1282為圓弧狀凸起，該凸起方向與光線之出射方向一致。可以理解，該微結構1282亦可為其他形狀，如金字塔狀，鋸齒狀凸起，鋸齒狀凹槽或圓弧狀凹槽。此導光體12由透明材料製成，此材料可為聚丙稀酸甲脂、聚碳酸脂或碳本酸丙烯乙酸，折射率範圍為1.35至1.7。
該第一底面126朝第二底面124延伸出一第一透鏡體14位於該本體122之內部。該第一透鏡體14包括一第一反射面144、一第二反射 面142、一連接該第一反射面144及第二反射面142之第二折射面143、一連接該第一反射面144之第一折射面145，一連接該第一折射面145及第一底面126之第三折射面146及一入光面148。該入光面148為該第一底面126沿其軸線OO′方向向內凹陷形成之球面，該第一發光二極體11設置於該凹陷處。可以理解，該第一發光二極體11亦可直接將第一底面126作為入光面。該第一反射面144及第二反射面142之形狀為漏斗之內表面形狀。該第一反射面144及第二反射面142均為全反射面。優選地，該第一反射面144及第二反射面142之表面可設置一反射層(圖未示)，其可防止光直接從反射面出射，降低光強。
請參閱圖3，當從第一發光二極體11發出之光線82由入光面148射入至該第一反射面144，由於第一反射面144之全反射作用，大部分光被反射至第一折射面145，通過第一折射面145之折射後以一定之角度射入到該側面128，該側面128之微結構1282改變光線82之角度使其平行出射。同理，當從第一發光二極體11發出之光線80由入光面148傳播至該第二反射面142，由於第二反射面142之全反射作用，大部分光被反射至第二折射面143，通過第二折射面143之折射後以一定之角度射入到該側面128，該側面128之微結構1282改變光線80之角度使其平行出射。當光線84由入光面148直接射入到第三折射面146，通過第三折射面146之折射後以一定之角度射入到該側面128，該側面128之微結構1282改變光線84之角度使其平行出射。
請參閱圖4，本發明第二實施例之發光二極體光源模組200與第一 實施例之發光二極體光源模組100大體相似，其不同點在於該第一透鏡體24包括一第一反射面244、一第二反射面242、一連接該第一反射面244及第二反射面242之第二折射面243及連接該第一反射面244及該第一底面226之第一折射面245。
請參閱圖5，本發明第三實施例之發光二極體光源模組300與第一實施例之發光二極體光源模組100大體相似，其不同點在於該第一透鏡體34包括一第一反射面342、一第三折射面346、一連接該第一反射面342及第三折射面346之第一折射面343。該第三折射面346連接該第一底面326。
請參閱圖6，本發明第四實施例之發光二極體光源模組400與第一實施例之發光二極體光源模組100大體相似，其不同點在於該第一透鏡體44包括一第一反射面442、及一連接該第一反射面442及第一底面426之第一折射面443。
請參閱圖7，本發明第五實施例之發光二極體光源模組500與第一實施例之發光二極體光源模組100大體相似，其包括第一透鏡體54及第一發光二極體51。其不同點在於該發光二極體光源模組500進一步包括由第二底面524朝第一底面526延伸出一位於該本體內部之第二透鏡體55及與該第二透鏡體55相對設置之第二發光二極體52，該第一透鏡體54與第二透鏡體55為上下對稱結構。
相較於先前技術，該發光二極體光源模組100、200、300、400或500利用第一透鏡體14、24、34、44、54或第二透鏡體55將發光二極體11、51或52發出之光從該導光體12之本體122之側面128射 出，於側面128之圓弧狀凸起之微結構1282作用下，可改變光線之角度使其平行出射，形成側光式光源，達到均勻出光。
綜上所述，本發明符合發明專利之要件，爰依法提出專利申請。惟以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。
100‧‧‧發光二極體光源模組
11‧‧‧第一發光二極體
126‧‧‧第一底面
128‧‧‧側面
1282‧‧‧微結構
144‧‧‧第一反射面
142‧‧‧第二反射面
143‧‧‧第二折射面
145‧‧‧第一折射面
146‧‧‧第三折射面
148‧‧‧入光面
82、80、84‧‧‧光線

Claims (11)

  1. 一種發光二極體光源模組，其包括：一第一發光二極體，其改進在於，該發光二極體光源模組還包括一導光體，該導光體包括一中空之本體，該本體具有一第一底面、與其相對之第二底面及一側面，該側面連接於第一底面及第二底面，該側面形成有微結構，該第一底面朝第二底面延伸出一位於該本體內部之第一透鏡體，該第一透鏡體包括一第一反射面及與該第一反射面相連之第一折射面，該第一發光二極體與該導光體之第一透鏡體相對設置，該第一發光二極體發出之光線從該第一底面進入到第一透鏡體，射入到第一反射面之光線會被反射至第一折射面，最後由該本體之側面出射。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體光源模組，其中，該微結構為圓弧狀凸起，該凸起方向與該光線之出射方向一致。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體光源模組，其中，該第一透鏡體與該本體一體結構。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體光源模組，其中，該本體為圓筒狀。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體光源模組，其中，該發光二極體光源模組進一步包括由第二底面朝第一底面延伸出一位於該本體內部之第二透鏡體及與其相對設置之第二發光二極體，該第一透鏡體與第二透鏡體為上下對稱結構。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體光源模組，其中，該發 光二極體光源模組進一步包括一第二反射面及一第二折射面，該第二折射面與該第一反射面相連，該第二反射面與該第二折射面連接。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之發光二極體光源模組，其中，該第一反射面、第二反射面、第一折射面及第二折射面為以該導光體之中心軸為軸之對稱結構。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之發光二極體光源模組，其中，該第一反射面及第二反射面為全反射面。
  9. 如申請專利範圍第1至8項任一項所述之發光二極體光源模組，其中，該發光二極體光源模組進一步包括一第三折射面，該第三折射面連接於該第一折射面及該第一底面。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體光源模組，其中，該第一反射面之形狀為漏斗之內表面形狀。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體光源模組，其中，該第一發光二極體設置於該導光體之中心軸線上。
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