发光装置及其透镜的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种发光装置及其透镜。
【背景技术】
[0002]发光二极管(Light Emitting D1de, LED)因其寿命长、耗电量少、以及发热度小等优点，被大量应用范围于日常生活中的各项用品，其中，更以灯具应用最为常见。
[0003]一般而言，当发光二极管应用于发光装置(例如灯具)时，由于一些光学特性的需要，例如使光线准直聚光或均匀散射，在封装时就需要将具有光学结构的二次光学透镜与发光二极管一同封装，藉此就能使发光装置达到所要的光学特性。
[0004]其中，当发光二极管的芯片呈现非正圆形且均匀对称的排列时，为解决出光不均匀的问题，一般会搭配雾化、球形透镜或鳞片式全反射透镜。然而，若采用传统的雾化透镜或球形透镜，由于是在各方向都产生等均匀扩散，所以会使得视角增加过大且杂散光增加过多；而采用鳞片式全反射透镜，则会为了解决非圆形对称性问题，使得全反射曲线的曲度的变化过大，反而使得光线无法全反射，造成效率上的损失。
[0005]因此，如何提供一种能够解决因发光二极管的芯片排列非正圆形均匀对称排列而产生的成像问题，并减少过多杂散光，并维持一定的发光效率的发光装置及透镜，实为当前重要课题之一。
【实用新型内容】
[0006]有鉴于上述课题，本实用新型的目的为提供一种能够解决因发光二极管的芯片排列非正圆形均匀对称排列而产生的成像问题，并减少过多杂散光，并维持一定的发光效率的发光装置及透镜。
[0007]为达上述目的，依据本实用新型的一种发光装置包括至少一个发光单元以及透镜。透镜包括入光部及出光部。入光部具有容置空间。发光单元设置于容置空间。入光部具有至少一个楔形结构。出光部具有多个相邻排列的扇形结构。其中，各扇形结构的顶点位于出光部的中心。在一个实施例中，楔形结构的数量介于I?5。
[0008]在一个实施例中，入光部具有中心区及边缘区。中心区与容置空间对应设置。楔形结构位于边缘区。
[0009]在一个实施例中，入光部具有多个楔形结构。各楔形结构与设置发光单元的平面的垂直距离会随着各楔形结构与中心区的垂直距离增加而减少。
[0010]在一个实施例中，各扇形结构的弧的弧长相同。
[0011]在一个实施例中，各弧的弧长与各扇形结构的高度的比值介于0.01至0.2。
[0012]在一个实施例中，最外侧的楔形结构在靠近出光部的一端具有基部。各弧的弧长与基部的长度的比例介于0.5?3。
[0013]在一个实施例中，出光部具有至少一个凹环。凹环的圆心为出光部的中心。
[0014]在一个实施例中，出光部具有至少一个凸环。凸环的圆心为该出光部的中心。
[0015]在一个实施例中，出光部具有多个凸环。凸环的圆心为该出光部的中心。
[0016]为达上述目的，依据本实用新型的一种透镜包括入光部及出光部。入光部具有至少一个楔形结构。而出光部具有多个相邻排列的扇形结构。其中，各扇形结构的顶点位于出光部的中心。
[0017]在一个实施例中，楔形结构的数量介于I?5。
[0018]在一个实施例中，入光部具有中心区及边缘区。中心区与容置空间对应设置。楔形结构位于该边缘区。
[0019]在一个实施例中，各扇形结构的弧的弧长相同。
[0020]在一个实施例中，各弧的弧长与各扇形结构的高度的比值介于0.01至0.2。
[0021]在一个实施例中，最外侧的同心圆结构在靠近出光部的一端具有基部。各弧的弧长与基部的长度的比例介于0.5?3。
[0022]在一个实施例中，出光部具有至少一个凹环。凹环的圆心为该出光部的中心。
[0023]在一个实施例中，出光部具有至少一个凸环。凸环的圆心为该出光部的中心。
[0024]在一个实施例中，出光部具有多个凸环。凸环的圆心为该出光部的中心。
[0025]承上所述，本实用新型提供一种发光装置及其透镜，通过在透镜的入光部设置楔形结构，并在出光部设置了多个扇形结构，当以球型坐标来定义发光单元的出光方向时，具有扇形结构的透镜在光学上仅扩散了在Φ轴上的光线，而在视角的Θ轴上则完全不会受到影响，进而减少过多杂散光的发生，并维持一定的发光效率。
【附图说明】
[0026]图1A为依据本实用新型优选实施例的发光装置的立体示意图。
[0027]图1B为依据本实用新型另一实施例的发光装置的立体示意图。
[0028]图2为图1A所示的发光装置的局部爆炸示意图。
[0029]图3A、图3B为图2的发光装置的剖面示意图。
[0030]图4A为图1所示的发光装置的透镜的外观示意图。
[0031]图4B为图4A的透镜在A-A剖面线的剖面示意图。
[0032]图4C为图4A的透镜的俯视透视图。
[0033]图4D为图4C所示的区域C的放大图。
[0034]图5为球型坐标图。
[0035]图6A为依据本实用新型另一实施例的发光装置的透镜的俯视透视图。
[0036]图6B为依据本实用新型另一实施例的发光装置的透镜的俯视透视图。
[0037]图7A至图7C为本实用新型发光装置的透镜的不同实施例的剖面示意图。
[0038]图8为依据本实用新型另一实施例的发光装置的透镜的剖面示意图。
【具体实施方式】
[0039]以下将参照相关附图，说明依本实用新型优选实施例的一种发光装置及其透镜，其中相同的组件将以相同的参照符号加以说明。
[0040]请先参考图1A、图1B、图2、图3A以及图3B，图1A、图1B分别为本实用新型发光装置的两个不同实施例的立体示意图。图2为图1A所示的发光装置的局部爆炸示意图。图3A、图3B为图2的剖面示意图。图1A及图1B例示了不同数量的发光单元S搭配透镜的可能实施方式。
[0041]本实施例的发光装置E，包括至少一个发光单元S (本实施例以六个发光单元S为例)以及透镜I。此外，本实施例的发光装置E更包括底板2。发光单元S以及透镜I皆设置于底板2上，且在本实施例中，底板2可以为电路板。
[0042]此外，本实施例所搭配的发光装置E可为指向性的灯具，例如可为Par灯或是MRl 6灯等。
[0043]需先说明的是，本实施例并不限制发光单元S的种类、数量及排列设置方式。就种类而言，发光单元S可为发光二极管封装体、发光二极管芯片、钨丝灯、或其它点状或线状的发光组件。就数量而言，虽图面绘制六个发光单元S，但其可为单个或多个，且单个包含多个发光晶粒封装为一个封装体。就排列设置方式而言，发光单元S可设置于对应透镜I的中心、或呈直线、圆形、弧形、十字形、数组或其它形状设置。其中，本实施例的发光装置E当实施到排列形状并非为正圆形的多个发光单元S时具有更佳的功效。
[0044]同样请参考图2至图3B所示，在本实施例中，透镜I具有入光部11和出光部12，且透镜I在入光部11具有至少一楔形结构W(本实施例以4个楔形结构W为例)，而出光部12则具有多个相邻排列的扇形结构F。此外，入光部11具有容置空间A，以容置发光单元S。如此一来，发光单元S所发出光线透过透镜I准直后离开发光装置E。
[0045]须说明的是，当以外观观之时，当透镜I具有多个楔形结构W时，各楔形结构W的尖端所形成的原则相互为同心圆。当然，在其它实施例中，仅包括一个楔形结构W的透镜I’(如图8所示)，楔形结构W的尖端形成一个以透镜I’的轴心为圆心的圆。
[0046]接着说明入光部11的详细结构及入光方式。详细请参考图3A及图3B所示，为了对应发光单元S的所发出的主区域光线和侧边区域光线，入光部11具有中心区111和边缘区112。中心区111接收主区域光线，而边缘区112连接中心区且对应侧边区域光线。其中，主区域光线与发光单元S垂直出射的光线夹预设角度范围内的光线。在一些实施例中，预设角度为20?50度。补充说明的是，此处所叙述的“光源垂直出射的光线”定义为从各该光源中心射出的光线。
[0047]此外，多个相连的楔形结构W设置在边缘区112，由内向外依序排列，而各楔形结构W分别具有入光面113以及反射面114。侧边区域光线由各楔形结构W的入光面113入射，且被各入光面113对应的反射面114所反射，并从出光部12出射。另外，各楔形结构W与设置发光单元S的平面的垂直距离(最短距离)会随着各楔形结构W与中心区111的垂直距离增加而减少。此处的平面可为本实施例的底板2。此外，各楔形结构W尖端(入光面113及其对应的反射面114形成的端点)至少与相邻的楔形结构W不共面。然这并非是限制性的，在其它实施例中，透镜的各楔形结构的尖端所形成的平面都不共面。
[0048]举例而言，楔形结构W尖端的垂直距离，将会随着远离中心区111而减少，故较内圈的楔形结构W的垂直距离(本实施例为hi)将会较外圈的楔形结构W的垂直距离长(本实施例为h3，且hptg。此外，本实施例的各楔形结构W与平面的垂直距离的关系可以下述关系式表不Si h h 3。
[0049]详细而言，本实施例的入光部11的中心区111可以为弧形透镜，且边缘区112围绕中心区111设置。从图2及图3A可清楚理解，本实施方式的边缘区112的多个相连的楔形结构W将从内向外依序配置。边缘区112的各楔形结构W的数目小于6，优选地介于I到5之间，图中以4个为例。此处的数量，将依据产品搭配的光源以及所需的指向性作调整，一般而言，楔型结构W的数量越多，整体出光的指向性更佳。
[0050]各楔形结构W的反射面114与下一个楔形结构W的入光面113连接，而最内侧的楔形结构W的入光面113连接中心区111。换言之，各楔形结构W为相连并环绕中心区111设置。且最外侧的楔形结构W的反射面114连接入光面