专利名称：光学元件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种光学元件，尤指一种具有提升出光均勻度功能的光学元件。
背景技术：
发光二极管(light emitting diode，LED)为一种半导体元件，其主要通过半导体 化合物将电能转换为光能以达到发光效果，因此具有寿命长、稳定性高及耗电量小等优点， 目前已被广泛地应用于居家、办公、室外与移动照明。然而，由于发光二极管为一种点光源，其出光角度不易控制，因此当发光二极管被 应用于照明光源时，大多需要外加一二次透镜以控制其照射范围。并且，由于单一发光二极 管无法达到照明所需的光强度，因此需使用多个发光二极管以组成一发光二极管模块，并 搭配上述的二次透镜以同时达成照射范围及光照强度的调整。但是由多个发光二极管所组成的发光二极管模块，在相邻两发光二极管的光照范 围非重迭处容易因光强度不足而在光投射面产生光斑，该光斑大大地影响整体的照明质量。并且，目前市面上适用于照明环境的白光二极管多使用蓝光芯片搭配黄色荧光粉 混光以发出白光，因此所发出的白光可能因该黄色荧光粉设置于该蓝光芯片上的位置及其 浓度的不同而使得所发出的白光的光色有些微的差异，影响照明质量。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种光学元件，该光学元件设置于发光二 极管前端，以有效地调整发光二极管的光强度分布，从而达到均勻出光的效果。为达上述目的，本实用新型提供一种光学元件，其与至少一发光二极管搭配组合 以作为照明光源，所述光学元件包含至少一入光部，其具有一凹槽，凹槽容纳有发光二极管；一出光部，其连接于入光部，所述出光部具有一相反于凹槽的出光面，出光面在其 对应入光部处设置有多个同心圆状排列的第一微透镜结构。作为优选方案，其中所述第一微透镜结构布设于出光面的周缘。作为优选方案，其中所述第一微透镜结构布满于出光面。作为优选方案，其中所述第一微透镜结构呈圆形、三角形、四边形、六边行或八边 形形式地设置于出光面。作为优选方案，其中所述第一微透镜结构呈圆弧状地凸出于出光面。作为优选方案，其中所述出光面为一呈圆弧状地朝向相反于凹槽方向凸伸的外凸 曲面。作为优选方案，其中所述出光面为一呈圆弧状地朝向凹槽方向凹陷的内凹曲面。作为优选方案，其中所述入光部还包含一底面，且凹槽由底面的中央处朝向出光 部方向凹陷，所述凹槽包含一底壁及一连接于底壁的侧壁。[0017]作为优选方案，其中所述出光面为一平行于底面的平面。作为优选方案，其中所述出光面设置有多个由出光部中央处向外发散的同心圆状 排列的第二微透镜结构。作为优选方案，其中所述第二微透镜结构的表面积大于第一微透镜结构的表面 积。作为优选方案，其中所述第二微透镜结构的表面积小于第一微透镜结构的表面 积。作为优选方案，其中所述光学元件还包含一位于底面及出光部之间的侧表面，且 侧表面呈直线状、椭圆形状、抛物线状或自由曲线状地由出光部外径渐缩地朝向底面延伸。本实用新型的光学元件通过多个同心圆状排列的第一微透镜结构以有效地使发 光二极管出射的光线均勻地在出光部出射，以在标的光投影面得到一均勻光强度的投射光
图1为本实用新型第一实施例的光学元件立体图。图2为本实用新型第一实施例的光学元件剖视图。图3为本实用新型第一实施例的光学元件上视图。图4为本实用新型第二实施例的光学元件立体图。图5为本实用新型第二实施例的光学元件剖视图。图6为本实用新型第三实施例的光学元件剖视图。图7为本实用新型第四实施例的光学元件剖视图。图8为本实用新型第五实施例的光学元件上视图。图9为本实用新型第五实施例的光学元件剖视图。图10为本实用新型第六实施例的光学元件上视图。图11文本实用新型第六实施例的光学元件剖视图。主要元件符号说明光学元件_10、20、30、40、50、60 ；入光部-12、22、32、42、52；底面-120、220、320、420、520 ；凹槽-122、222、322、422、522 ；底壁-124、224、524；侧壁-126、226、526；出光部-14、24、34、44、54、64；出光面 _140、240、340、440、540、640 ；第一微透镜结构-142、242、342、442、542、642；侦U表面-16、26、36、46、56、66 ；第二微透镜结构-644 ；发光二极管-90。
具体实施方式
有关本实用新型的技术内容及详细说明，现结合附图和实施例说明如下配合参阅图1与图2，分别为本实用新型第一实施例的光学元件立体图与剖视图。 光学元件10设置于至少一发光二极管90上，通过发光二极管90改变所发出光线的光强度 分布。该光学元件包含有一入光部12及一相对于入光部12的出光部14，其中光学元件10 可以采用塑料、玻璃、硅橡胶或硅树脂等可透光材质制成。入光部12包含有一底面120及一由底面120中央处朝出光部14方向凹陷的凹槽 122，凹槽122容设有发光二极管90 ；凹槽122具有一底壁IM及一侧壁126，侧壁1 连接 于底壁124。在本实施例中，底壁IM设计为一平面。出光部14连接于入光部12，且出光部14具有一相反于凹槽122的出光面140。在 本实施例中，出光面140为一平面，且平行于底面120。出光面140在其对应入光部12处设 置有多个同心圆状排列的第一微透镜结构142。在本实施例中，第一微透镜结构142布设于 整个出光面140，如图3所示；其中第一微透镜结构142可以为圆形、三角形、四边形、六边 形、八边形或其它多边形形式地设置于出光面140，且第一微透镜结构142呈圆弧状地凸出 于出光面140。另外，光学元件10还包含一位于底面120及出光部14之间的侧表面16 (参阅图 1及图2)，且侧表面16呈直线状、椭圆形状、抛物线状或自由曲线状(free form curves) (亦即非规律性的曲线)等的由出光部14外径渐缩地朝向底面120延伸，以提高侧表面16 的全反射率，进而有效地降低光线由侧表面16出光的机率，提高出光面140出光的效率。发光二极管90所发出的光线分别经由凹槽122的底壁IM与侧壁1 入射光学 元件10中，并由出光面140出光，其设置于出光面140的第一微透镜结构142可有效地使 出射的光线均勻化，以在光投射面上得到一均勻光强度分布的投射光面。参阅图4与图5，分别为本实用新型第二实施例的光学元件立体图与剖视图。光学 元件20包含一入光部22及一相对于入光部22的出光部对，其中光学元件20可以采用塑 料、玻璃、硅橡胶或硅树脂等可透光材质制成。入光部22具有一底面220及一由底面220中 央处朝出光部M方向凹陷的凹槽222，凹槽222容设有至少一发光二极管90 (图中未示)； 凹槽222包含一底壁2M及一连接于底壁224的侧壁226，在本实施例中，底壁2M设计为 一平面。出光部M连接于入光部22，且出光部M具有一相反于凹槽220的出光面M0。 在本实施例中，出光面240设计为一平面，且平行于底面220。出光面240于其对应入光部 22处的周缘设置有多个同心圆状排列的第一微透镜结构M2，其中第一微透镜结构242可 以为圆形、三角形、四边形、六边形、八边形或其它多边形形式地设置于出光面M0，且第一 微透镜结构242呈圆弧状地凸出于出光面M0。另外，光学元件20还包含一位于底面220及出光部M之间的侧表面沈，且侧表面 26呈直线状、椭圆形状、抛物线状或自由曲线状等的由出光部M外径渐缩地朝向底面220 延伸，以提高侧表面26的全反射率，进而有效地降低光线由侧表面沈出光的机率，提高出 光面240出光的效率。由发光二极管90出射的光线经由底壁2 与侧壁2 入光，并经由光学元件本体 的传递，以经由出光面240出光，设置于出光面240周缘的第一微透镜结构242可有效地避免由蓝光芯片与黄色荧光粉组合的发光二极管90混光不均勻的现象直接的投射于光投影 面，并有效地提升光线均勻性。参阅图6，为本实用新型第三实施例的光学元件剖视图。本实施例的光学元件30 大致与上述第二实施例的光学元件20相似，其不同之处在于出光部34，出光部34连接于一 入光部32，其中入光部32具有一底面320及一由底面320中央处朝向出光部34方向凹陷 的凹槽322。出光部34具有一相反于凹槽322的出光面340，且出光面340为一呈弧状地 朝向凹槽322方向凹陷的内凹曲面。出光面340在其对应入光部32处的周缘设置有多个 同心圆状排列的第一微透镜结构342。其中第一微透镜结构342可以为圆形、三角形、四边 形、六边形、八边形或其它多边形形式地设置于出光面340，且第一微透镜结构342呈圆弧 状地凸出于出光面340。另外，光学元件30还包含一位于底面320及出光部34之间的侧表面36，且侧表面 36呈直线状、椭圆形状、抛物线状或自由曲线状等的由出光部34外径渐缩地朝向底面320 延伸，以提高侧表面36的全反射率，进而有效地降低光线由侧表面36出光的机率，提高出 光面340出光的效率。参阅图7，为本实用新型第四实施例的光学元件剖视图。本实施例的光学元件40 大致与上述第二实施例的光学元件20相似，其不同之处在于出光部44，出光部44连接于一 入光部42，其中入光部42包含一底面420及一由底面420中央处朝出光部44方向凹陷的 凹槽422。出光部44具有一相反于凹槽422的出光面440，且出光面440为一呈圆弧状地 朝向相反于凹槽422方向凸伸的外凸曲面。出光面440在其对应入光部42处的周缘设置 有多个同心圆状排列的第一微透镜结构442。其中第一微透镜结构442可以为圆形、三角 形、四边形、六边形、八边形或其它多边形形式地设置于出光面440，且第一微透镜结构442 呈圆弧状地凸出于出光面440。另外，光学元件40还包含一位于底面420及出光部44之间的侧表面46，且侧表面 46呈直线状、椭圆形状、抛物线状或自由曲线状等的由出光部44外径渐缩地朝向底面420 延伸，以提高侧表面46的全反射率，进而有效地降低光线由侧表面46出光的机率，提高出 光面440出光的效益。上述的第二、三、四实施例分别为不同形式的出光面，可供使用者在不同照明需求 上使用，且设有第一微透镜结构的出光面可有效地提升出光均勻度，以提供使用者极佳的 照明质量。参阅图8与图9，分别为本实用新型第五实施例的光学元件立体图与仰视立体图。 光学元件50包含多个入光部52及一相对于入光部52的出光部M，其中光学元件50可以 采用塑料、玻璃、硅橡胶或硅树脂等可透光材质制成。各入光部52包含一底面520，底面 520具有一朝向出光部M凹陷的一凹槽522，凹槽522容纳有至少一发光二极管90(图中 未示)。各凹槽522具有一底壁5M及一侧壁526，侧壁5 连接于底壁524，且在本实施例 中，底壁5 设计为一平面。出光部M连接于入光部52，且出光部M具有一相反于凹槽522的出光面M0，出 光面540在其对应入光部52处设置有多个同心圆状排列的第一微透镜结构M2，以有效地 使出射于出光面的光线均勻化，以在一标的光投影面得到一均勻光强度分布的出光平面。 其中各第一微透镜结构542可以为圆形、三角形、四边形、六边形、八边形或其它多边形形式地设置于出光面M0，且第一微透镜结构542呈圆弧状地凸出于出光面M0。另外，光学元件50还包含一位于底面520及出光部M之间的侧表面56，且侧表面 56呈直线状、椭圆形状、抛物线状或自由曲线状等的由出光部M外径渐缩地朝向底面520 延伸，以提高侧表面56的全反射率，进而有效地降低光线由侧表面56出光的机率，提高出 光面540出光的效益。设置于凹槽522的发光二极管90分别地朝向各底壁5M与各侧壁5 入光，并经 由光学元件50本体的传递而由出光面MO出光。由于出光面540在其对应于各入光部52 处设置有第一微透镜结构M2，可有效地避免光投影面上的光斑的产生，达到整体出光均勻 的提升。参阅图10及图11，分别为本实用新型第六实施例的光学元件上视图及剖视图。光 学元件60大致与上述第五实施例相似，其不同之处在于其出光面的微透镜结构的设置方 式不同，细述如下一出光部64连接于多个入光部62，各入光部62包含一底面620及一由底面620 中央处朝出光部64方向凹陷的凹槽622。出光部64具有一相反于凹槽622的出光面640， 且出光面640在其对应各入光部62处设置有多个同心圆状排列的第一微透镜结构642，并 且在出光面640的其余部分还设置有多个由出光部64中央处向外发散的同心圆状排列的 第二微透镜结构644。在本实施例中，第二微透镜结构644的表面积大于第一微透镜结构 642的表面积，以有效地使提升出光的均勻度，并在一标的光投影面得到一均勻光强度分布 的出光平面。另外，第二微透镜结构644的表面积还可以等于或小于第一微透镜结构642 的表面积，以均勻化入射光，使用者可根据自身需求得到极佳的照明质量。其中第一微透镜 结构642及第二微透镜结构644可以为圆形、三角形、四边形、六边形、八边形或其它多边形 形式地设置于出光面640，且第一微透镜结构642与第二微透镜结构644呈圆弧状地凸出于 出光面640。另外，光学元件60还包含一位于底面620及出光部64之间的侧表面66，且侧表面 66呈直线状、椭圆形状、抛物线状或自由曲线状等的由出光部64外径渐缩地朝向底面620 延伸，以提高侧表面66的全反射率，进而有效地降低光线由侧表面66出光的机率，提高出 光面640出光的效率。设置于凹槽622的发光二极管90分别朝向各底壁6M与各侧壁6 入光，并经由 光学元件60本体的传递而由出光面640出光。由于出光面640在其对应于各入光部62处 设置有第一微透镜结构642，并在出光面640的其余部分设置有第二微透镜结构644，可更 进一步地提升整体的出光均勻度，以避免光斑在光投影面产生。综上所述，本实用新型的光学元件利用设置于出光面的第一微透镜结构以有效地 使由发光二极管所出射的光线均勻地投射于一标的光投影面，以在标的光投影面得到一均 勻光强度的投射光面，并达到避免光斑产生而影响整体出光质量的效果。以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并非用以限制本实用新型的保护范围， 举凡根据本实用新型专利精神所作的等效变化与修饰等，皆应同理属于本实用新型的专利 保护范围之内。
权利要求1.一种光学元件，其与至少一发光二极管搭配组合为照明光源，其特征在于，所述光学 元件包含至少一入光部，其具有一凹槽，凹槽容纳有发光二极管；以及一出光部，其连接于入光部，所述出光部具有一相反于凹槽的出光面，出光面在其对应 入光部处设置有多个同心圆状排列的第一微透镜结构。
2.如权利要求1所述的光学元件，其特征在于，所述第一微透镜结构布设于出光面的周缘。
3.如权利要求1所述的光学元件，其特征在于，所述第一微透镜结构布满于出光面。
4.如权利要求1所述的光学元件，其特征在于，所述第一微透镜结构呈圆形、三角形、 四边形、六边形或八边形形式地设置于出光面。
5.如权利要求4所述的光学元件，其特征在于，所述第一微透镜结构呈圆弧状地凸出 于出光面。
6.如权利要求1所述的光学元件，其特征在于，所述出光面为一呈圆弧状地朝向相反 于凹槽方向凸伸的外凸曲面。
7.如权利要求1所述的光学元件，其特征在于，所述出光面为一呈圆弧状地朝向凹槽 方向凹陷的内凹曲面。
8.如权利要求1所述的光学元件，其特征在于，所述入光部还包含一底面，且凹槽由底 面的中央处朝向出光部方向凹陷，所述凹槽包含一底壁及一连接于底壁的侧壁。
9.如权利要求8所述的光学元件，其特征在于，所述出光面为一平行于底面的平面。
10.如权利要求1所述的光学元件，其特征在于，所述出光面设置有多个由出光部中央 处向外发散的同心圆状排列的第二微透镜结构。
11.如权利要求10所述的光学元件，其特征在于，所述第二微透镜结构的表面积大于 第一微透镜结构的表面积。
12.如权利要求10所述的光学元件，其特征在于，所述第二微透镜结构的表面积小于 第一微透镜结构的表面积。
13.如权利要求1所述的光学元件，其特征在于，所述光学元件还包含一位于底面及出 光部之间的侧表面，且侧表面呈直线状、椭圆形状、抛物线状或自由曲线状地由出光部 外径 渐缩地朝向底面延伸。
专利摘要本实用新型涉及一种光学元件，该光学元件与至少一发光二极管搭配组合以作为照明光源，所述光学元件包含至少一入光部及一出光部，所述入光部具有一凹槽，容纳有发光二极管；所述出光部连接于入光部，出光部具有一相反于凹槽的出光面，出光面在其对应入光部处设置有多个同心圆状排列的第一微透镜结构。本实用新型的光学元件通过多个同心圆状排列的第一微透镜结构以有效地使发光二极管出射的光线均匀地在出光部出射，以在标的光投影面得到一均匀光强度的投射光面。
文档编号F21V5/04GK201852038SQ201020636038
公开日2011年6月1日 申请日期2010年12月1日 优先权日2010年12月1日
发明者邓舜文, 颜加松, 黄新杰 申请人:浚洸光学科技股份有限公司