专利名称：光源模块及其光学元件的制作方法
技术领域：
本实用新型有关于一种光学元件，尤指一种用以调整发光二极管发出光线的光型的光学元件。
背景技术：
发光二极管(Light Emitting Diode, LED)具有体积小、使用寿命长、不易破损、不含汞及省电等优点，因此逐渐地取代日光灯管与白炽灯泡的地位，被广泛地应用于照明及装饰等用途。由于发光二极管本身为一种点状光源，其所出射的光线的出射角度大，且光强度与距离的平方成反比，因此无法达到集中性的发光效果。为使得发光二极管得以提供照明所需的照射范围及照射亮度，通常需组合多个发光二极管以形成一发光二极管的光源模块，以有效地提升照射亮度，并通过搭配一二次光学元件以有效地控制其照射角度及范围。配合参阅图1，其为公知的光源模块的剖视图。该光源模块包含一电路板10、至少一个发光二极管12、一固定件14及一透镜兀件16。该发光二极管12设置于该电路板10上并与该电路板10形成电性连接。该固定件14是使用塑料材料或金属材料制作而成，且较佳地，该固定件14为白色或银色等具有较佳反光效果的颜色。该固定件14包含一支撑部140及一夹持部142，该支撑部140抵接于该电路板10，以使该固定件14可以撑立于该电路板10上；该夹持部142连接于该支撑部140，且该夹持部142内缘的口径大致等于该透镜元件16的直径，借以将该透镜元件16具有一预定距离地固定于该发光二极管12上方，如此一来，由该发光二极管12发出的部分光线可以直接地进入该透镜元件16内部，其它部分光线可经由该固定件14反射后再进入该透镜元件16内部。该透镜元件16是用以改变通过的光线的光强度分布，使由发光二极管12发出的宽光强度分布的光线调整为需求的窄光源分布的光型。然而，前述的光源模块的固定件14及透镜元件16为两个分离且使用相异材质制成的元件，因此，其制作成本较高且增加制作及组装难度。再者，由于固定件14及透镜16使用不同的材料制作而成，其对应的热膨胀系数也必定不相同，因此，当发光二极管12长时间点亮时，发光二极管12产生热能将导致固定件14及透镜元件16产生不同程度的膨胀，并可能导致透镜元件16由固定件14上脱落。
实用新型内容鉴于先前技术所述，本实用新型的主要目的，在于提供一种可重新分布来自一宽光强度分布的光源的光线，并输出一窄光强度分布的光线，以供适用于舞台照明的光学元件及具有该光学元件的光源模块。为达到上述目的，本实用新型提供一种光学元件，该光学元件包含一本体，该本体具有一入光部、一第一导光部、一第二导光部及一出光部，该第一导光部连接于该入光部，该第二导光部连接于该第一导光部，该出光部连接于该第二导光部，该入光部具有一凹槽，该凹槽的口径随着接近该第一导光部而递减，该第一导光部的直径随着远离该入光部而递减。所述第二导光部的直径随着远离所述第一导光部而递减。所述第二导光部的直径随着远离所述第一导光部而递增。所述第二导光部的直径为一定值。所述凹槽具有一侧壁及连接于该侧壁的一顶壁，该顶壁设有复数微结构。所述入光部朝着相反于该导光部的方向延伸形成有复数卡钩。所述第一导光部的高度小于所述第二导光部的高度。本实用新型还提供一种光源模块，该光源模块包含一电路板、复数发光二极管及一光学元件。该发光二极管设置于该电路板上并与该电路板形成电性连接，该光学元件设置于该等发光二极管上，该光学兀件具有一本体，该本体具有一入光部、一第一导光部、一第二导光部及一出光部，该第一导光部连接于该入光部，该第二导光部连接于该第一导光部，该出光部连接于该第二导光部，该入光部具有一凹槽，该凹槽的口径随着接近该导光部而递减，该第一导光部的直径随着远离该入光部而递减。所述第二导光部的直径随着远离所述第一导光部而递减。所述第二导光部的直径随着远离所述第一导光部而递增。所述第二导光部的直径为一定值。所述凹槽具有一侧壁及连接于该侧壁的一顶壁，该顶壁设有复数微结构。所述入光部朝着相反于所述出光部的方向延伸形成有复数卡钩，该卡钩贯穿该电路板并卡掣于该电路板，所述发光二极管位于该电路板及该光学元件之间。所述第一导光部的高度小于所述第二导光部的高度。借由本实用新型的光源模块及其光学元件，可重新分布来自一宽光强度分布的光源的光线，并输出一窄光强度分布的光线，以供适用于舞台照明。
图I为公知的光源模块的剖视图；图2为本实用新型第一实施例的光源元件的立体图；图3为本实用新型第一实施例的光学元件的剖视图；图4为本实用新型第一实施例的光源模块的剖视图；图5为本实用新型第二实施例的光学元件的剖视图；图6为本实用新型第三实施例的光学元件的剖视图。附图标记说明10、32 电路板12、30发光二极管14固定件140支撑部142夹持部20、20a、20b 光学元件22 本体[0036]220入光部2202 凹槽2204 侧壁2206 顶壁2207 微结构2208 卡钩222第一导光部224、224a、224b 第二导光部226出光部320上表面322下表面H1、H2 高度。
具体实施方式
配合参阅图2及图3，其分别为本实用新型第一实施例的光学元件的一立体图及剖视图。该光学元件20适用于设置于复数发光二极管30上(如图4所示)，借以改变该发光二极管30所发出的光线的光强度分布。在本实施例中，该发光二极管30以发光二极管晶粒作为例，且发光二极管30的数量以3个为例，并可供分别产生红色、绿色及蓝色的光线，且该发光二极管30的发光角度约为120度。然而，在实际实施时，该发光二极管30可以为其它封装形式(如表面粘着型发光二极管)，且该发光二极管30也可以产生其它光色；当然，该发光二极管30也可仅供产生单一光色。该光学元件20具有一本体22，该本体22是使用透光材料，如:聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)、合成树脂、丙烯(acryl)、聚碳酸酯(PC)、聚酯(PET)、聚烯烃(Polyolefines)、玻璃或上述材料的组合物制作而成。该本体22具有一入光部220、一第一导光部222、一第二导光部224及一出光部226，该第一导光部222的一端连接于该入光部220，该第一导光部222的另一端则连接于该第二导光部224，该第二导光部224相对连接该第一导光部222的另一端则连接于该出光部226 ;且较佳地，该入光部220、该第一导光部222、该第二导光部224及该出光部226为一体成型。该入光部220具有朝该出光部226方向凹陷的一凹槽2202，该凹槽2202供该发光二极管30容置于其中，该凹槽2202具有一侧壁2204及一顶壁2206，该顶壁2206连接于该侧壁2204。该凹槽2202的口径随着接近该第一导光部222而递减，使该凹槽2202的剖面大致呈倒梯形，借以扩大通过该侧壁2204进入该入光部220的光线的入射角度，以提升光线在该入光部220产生全内反射(total internal reflection)的机率,使绝大部分的光线都传递至该第一导光部222。该顶壁2206设置有复数微结构2207，该微结构2207主要用以散射通过其上的光线，使提升通过的光线的均匀度。其次，由该发光二极管30发出的不同光色在通过该微结构2207散射后，也可以达到一较佳的混光效果。在本实施例中，各该微结构2207呈V形凸设于该顶壁2206上，实际实施时，可依所需的散射效果以调整各该微结构2207的外形。此外，该入光部220朝向相反于该第一导光部222的方向延伸形成有复数个卡钩2208，该卡钩2208贯穿用以设置该发光二极管30的一电路板32 (如图4所示)。在本实施例中，卡钩2208的数量以两个为例，且该卡钩2208呈等间距设置，借以使该光学元件20可以平衡地撑立于该电路板32上。该光学元件20、该发光二极管30及该电路板32配合构成一光源模块。参阅图4,该电路板32可以为印刷电路板(Printed Circuit Board,PCB)、金属基电路板(metal core PCB)、陶瓷电路板或复合材料电路板(composite material PCB),用以将该发光二极管32产生的热能快速导离。该电路板32具有一上表面320及相反于该上表面320的一下表面322,该发光二极管30设置于该上表面320,该卡钩2208卡掣于该下表面322，以使该发光二极管30位于该电路板32及该光学元件20之间，并朝向该光学元件20的入光部220发出光线。该第一导光部222及该第二导光部224用以接收由该入光部220向上传递的光线，并将该光线引导至该出光部226。该第一导光部222的直径随着远离该入光部220而递减，如此一来，由该发光二极管30发出的具有宽光强度分布的光线在通过直径逐渐缩小的该第一导光部222后，可使得光强度分布逐渐地缩小。该第二导光部224的直径随着远离该第一导光部222而递减,并且,该第一导光部222的高度Hl小于该第二导光部224的高度H2 (如图3所示)，该第二导光部224主要用以调整通过的光线的分布角度；在本实施例中，该第二导光部224是用以更进一步地缩小通过的光线的分布角度。该出光部226大致呈半球状，借以将光线集中角度的出射，其中，由出光部226出射的光线的出射角度约为60度。配合参阅图5，其为本实用新型第二实施例的光学元件的剖视图。在本图标中，此光学兀件20a与第一实施例的光学兀件20类似,且相同的兀件标不以相同的符号。值得注意的是，两者的差异在于如图5所示的第二导光部224a的直径随着远离该第一导光部222而递增。同样地，该第二导光部224a主要用以调整通过的光线的分布角度，且在此该第二导光部224a是用以扩大通过的光线的角度，并将光线传递至该出光部226，使出光部226得以出射预定光型的光线。光学元件20a的各元件的功能与相关说明，实际上与第一实施例的光学元件20相同，在此不予赘述。光学元件20a至少可达到与光学元件20相同的功能。当然，该光学元件20a也可以与一电路板及复数发光二极管共同组成一光源模块。配合参阅图6，其为本实用新型第三实施例的光学元件的剖视图。在本图标中，此光学兀件20b与第一实施例的光学兀件20类似,且相同的兀件标不以相同的符号。值得注意的是，两者的差异在于如图6所示的第二导光部224b的直径为一定值。同样地，该第二导光部224b主要用以调整通过的光线的分布角度，且在此该第二导光部224b是用以维持通过的光线的角度，并将光线传递至该出光部226，使出光部226得以出射预定光型的光线。光学元件20b的各元件的功能与相关说明，实际上与第一实施例的光学元件20相同，在此不予赘述。光学元件20b至少可达到与光学元件20相同的功能。当然，该光学元件20b也可以与一电路板及复数发光二极管共同组成一光源模块。[0063]本实用新型借由一体成型的光学元件20、20a、20b以将发光二极管30发出的宽光强度分布的光线调整成为窄光强度分布的光线，如此一来，可避免发光二极管30点亮时产生的热能而导致光源模块无法使用的情形产生，且有效地降低该光学元件20、20a、20b的制作难度。然而以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，当不能限定本实用新型实施的范围，即凡是依本实用新型权利要求所作的均等变化与修饰，仍应属于本实用新型的专利涵盖范围意图保护的范畴。
权利要求1.一种光学元件，其特征在于，其包含 一本体，该本体具有一入光部、一第一导光部、一第二导光部及一出光部，该第一导光部连接于该入光部，该第二导光部连接于该第一导光部，该出光部连接于该第二导光部，该入光部具有一凹槽，该凹槽的口径随着接近该导光部而递减，该第一导光部的直径随着远离该入光部而递减。
2.如权利要求I所述的光学元件，其特征在于，所述第二导光部的直径随着远离所述第一导光部而递减。
3.如权利要求I所述的光学元件，其特征在于，所述第二导光部的直径随着远离所述第一导光部而递增。
4.如权利要求I所述的光学元件，其特征在于，所述第二导光部的直径为一定值。
5.如权利要求I所述的光学元件，其特征在于，所述凹槽具有一侧壁及连接于该侧壁的一顶壁，该顶壁设有复数微结构。
6.如权利要求I所述的光学元件，其特征在于，所述入光部朝着相反于该导光部的方向延伸形成有复数卡钩。
7.如权利要求I所述的光学元件，其特征在于，所述第一导光部的高度小于所述第二导光部的高度。
8.一种光源模块，其特征在于，其包含 一电路板； 复数发光二极管，设置于该电路板上并与该电路板形成电性连接；以及 一光学元件，设置于该发光二极管上，该光学元件具有一本体，该本体具有一入光部、一第一导光部、一第二导光部及一出光部，该第一导光部连接于该入光部，该第二导光部连接于该第一导光部，该出光部连接于该第二导光部，该入光部具有一凹槽，该凹槽的口径随着接近该第一导光部而递减，该第一导光部的直径随着远离该入光部而递减。
9.如权利要求8所述的光源模块，其特征在于，所述第二导光部的直径随着远离所述第一导光部而递减。
10.如权利要求8所述的光源模块，其特征在于，所述第二导光部的直径随着远离所述第一导光部而递增。
11.如权利要求8所述的光源模块，其特征在于，所述第二导光部的直径为一定值。
12.如权利要求8所述的光源模块，其特征在于，所述凹槽具有一侧壁及连接于该侧壁的一顶壁，该顶壁设有复数微结构。
13.如权利要求8所述的光源模块，其特征在于，所述入光部朝着相反于所述出光部的方向延伸形成有复数卡钩，该卡钩贯穿该电路板并卡掣于该电路板，所述发光二极管位于该电路板及该光学元件之间。
14.如权利要求8所述的光源模块，其特征在于，所述第一导光部的高度小于所述第二导光部的高度。
专利摘要本实用新型公开了一种光源模块及其光学元件，该光源模块包含一电路板、复数发光二极管及一光学元件。该发光二极管设置于该电路板上并与该电路板形成电性连接，该光学元件设置于该等发光二极管上，该光学元件包含一本体，该本体具有一入光部、一第一导光部、一第二导光部及一出光部，该第一导光部连接于该入光部，该第二导光部连接于该第一导光部，该出光部连接于该第二导光部，该入光部具有一凹槽，该凹槽的口径随着接近该第一导光部而递减，该第一导光部的直径随着远离该入光部而递减。本实用新型可重新分布来自一宽光强度分布的光源的光线，并输出一窄光强度分布的光线。
文档编号F21S8/00GK202813095SQ20122049201
公开日2013年3月20日 申请日期2012年9月25日 优先权日2012年9月25日
发明者许书诚 申请人:蕙萰科技股份有限公司