专利名称：光学透镜的制作方法
技术领域：
本发明与照明领域相关，特别是指一种引导发光二极管之光线照射出类椭圆光形的光学透镜，可应用于背光模块或广告广告牌。
背景技术：
发光二极管(Light Emitting Diode，LED)因具有低耗电、高效能及寿命长等特性，因此近年来已广泛应用于照明灯具或背光模块等技术领域中。然而，发光二极管与传统光源相比发光二极管之光线发散角度较小，因而若应用于照明灯具时，则需增加发光二极
管之数量。例如在背光模块方面，是将发光二极管设置在发光条上为点光源发光，然而，发光二极管出光范围具有指向性，故须根据其出光调整至所需之范围，以适用于背光模块上。因此，如何有效针对该LED光源之投射强度、投射范围，以及其照射均匀度进行改善，为本领域相关从业者极欲改善之课题。以需求来说，设计一个可以引导一发光二极管之光线而产生一类椭圆光形之光学透镜，可于各种不同之使用条件下，皆能提供最佳之照射状态，已成市场应用上之一个刻不容缓的议题。
发明内容
有鉴于上述现有技术之问题，本发明之目的提供一种引导发光二极管光线以照射出类椭圆光形，可适用于背光模块以减少其光条数量的光学透镜，来解决已知技术之问题。根据本发明之目的 ，提出一种光学透镜，供引导一发光二极管之光线而产生一类椭圆光形，而该光学透镜具有一透镜本体，包含一出光面及一入光面。该出光面为一曲面，且该出光面之投射面呈一类椭圆形而具有一长轴及一短轴，该长轴之长度为a，该短轴之长度为b，该短轴垂直于该长轴，又该出光面之中心位置具有一顶点。另外该入光面具有一内曲面及一底面，该内曲面供以容置该发光二极管，且该入光面与该出光面连接形成该透镜本体之外表面。又该透镜本体具有一透镜高度为C。其中，该长轴之长度a、该短轴之长度b及该透镜高度c系符合下列关系式:
l<a/b 刍 1.67 ;及 2 刍 a/c 刍 6。另外，为了调整出光之不同地类椭圆效果，其中该底面可设有一锯齿状结构、一网点结构、一雾化结构或其组合，因此提升不同使用状态或环境下之适用性。在本发明中，该透镜本体之该入光面处内凹形成具有该内曲面之一容置室，用以容置该发光二极管，而该内曲面之边缘围闭形成一圆形开口或一类椭圆形开口，由于不同之开口形状会决定光源进入该透镜本体之距离与角度，进而改变出光后之路径表现。藉此皆可进一步调整不同之出光效果以及均匀度呈现。另外，本发明之光学透镜更包含一外壁，该外壁围绕设置于该透镜本体上，且该外壁表面设有一网点结构或一雾化结构。而光学透镜更包含复数个柱脚，且该些柱脚设置于该外壁底部。对此在与发光二极管相互安装过程中，例如背光模块之组装制程工序上，系可快速实现部分终端产品之装载。较佳地，本发明之光学透镜之该出光面之中央表面为平坦之一平面、一凹弧面或一凸弧面其中之一者。透过该等不同结构之调整，可使该发光二极管光源于该出光面之总体呈现大致发散或聚焦之不同光源照射效果。另外，在本发明中，该内曲面之一中心点位置伴随该出光面之该顶点位置在一维空间坐标下为相同方向之变化。藉此在改变该光学透镜之尺寸设计或些微结构变化下，仍能避免光线轨迹于透镜本体中之传递路径过于分散影响目标照射区域之强度表现。为让本发明之上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
图1A，为本发明之光学透镜之第一实施例立体示意图。图1B，为本发明之光学透镜之第一实施例俯视示意图。图1C，为本发明之光学透镜之第一实施例剖面示意图。图2A，为本发明之光学透镜之第二实施例立体示意图。图2B，为本发明之光学透镜之第二实施例俯视示意图。图2C，为本发明之光学透镜之第二实施例剖面示意图。图3A，为本发明之光学透镜之第三实施例立体示意图。图3B，为本发明之光学透镜之第三实施例俯视示意图。图3C，为本发明之光学透镜之第三实施例剖面示意图。图4A，为本发明之光学透镜之第四实施例仰视示意图。图4B，为本发明之光学透镜之第四实施例剖面示意图。
具体实施例方式请一并参阅图1A、图1B及图1C，其为本发明之光学透镜之第一实施例立体示意图、俯视示意图及剖面示意图。本发明之光学透镜I具有一透镜本体10，其可供以引导一发光二极管(图未显示)之光线而产生一类椭圆光形，而该光学透镜I包含一出光面11及一入光面12。该出光面11为一曲面，且该出光面11之投射面呈一类椭圆形而具有一长轴111及一短轴112,该长轴111长度为al,该短轴112长度为bl,该短轴112垂直于该长轴111且该出光面之中心位置具有一顶点P，该顶点P位于该出光面11之表面。该入光面12具有一内曲面121及一底面122，且该入光面12与该出光面11连接形成该透镜本体10之外表面。又该透镜本体10具有一透镜高度为C。其中本发明之该长轴长度a、该短轴长度b及该透镜高度c较佳可符合下列关系式:
l<a/b含1.67 ;及2 = a/c含6。其中a与b之关系为有效维持类椭圆形光形之实现以及不同环境下之适用性；至于a与c之关系为控制该类椭圆形光形的整体照射均匀度，藉此实现一均匀度极高且呈类椭圆形光形之照射效果。在本实施例中，该长轴长度a、该短轴长度b及该透镜高度c由下列比例所制成该光学透镜1:
a:b:c=2.2:2:1.1。如此比例可有效呈现类椭圆形光形照射效果，并透过邻接复数个类椭圆形光形可减少光形重迭或照射区域效率不佳之情况。对此除可提升照射面积区域范围，且关于整体之发光二极管使用量亦可大幅降低进而减少终端产品成本。请再一并参阅图2A、2B及2C，分别为本发明光学透镜之第二实施例立体图、俯视图及剖面示意图。为了满足在不同使用状态或环境下之适用性，该底面122可设有一锯齿状结构、一网点结构、一雾化结构或其组合，然在本实施例中，于该底面122设置该锯齿状结构作为示例，但不以此为限。如图所示，该入光面12处内凹形成一容置室120，且该容置室120具有一内曲面121，可容置发光二极管，且该内曲面121之边缘围闭形成一开口 1201，而该开口 1201可为一圆形开口或一类椭圆开口。由于不同之开口形状会决定光源进入该透镜本体之距离与角度，进而改变出光后之路径表现。藉此皆可进一步调整不同之出光效果以及均匀度呈现。例如当发光二极管发出光源，光源可从该入光面12射入该透镜本体10内，经该内曲面121及该底面122之一锯齿状结构产生折射调整不同之光线轨迹与方向，再由该出光面11射出形成类椭圆形光形。附带一提的是，该出光面11之中央表面为平坦之一平面、一凹弧面或一凸弧面其中之一者。透过该等不同结构之调整，可使该发光二极管光源于该出光面之总体呈现大致发散或聚焦之不同光源照射效果。本实施例以平面为适例且本发明之光学透镜I可进一步包含一外壁13及复数个柱脚14,该外壁13围绕设置于该透镜本体10上,且该外壁13表面设有一网点结构或一雾化结构，而该些柱脚14则是设置于该外壁13底部。对此在与发光二极管相互安装过程中，例如背光模块之组装制程工序上，可快速实现部分终端产品之装载。接着，依据第一、二实施例，本发明更提出第三实施例作更进一步之举例说明。请续以一并参阅图3A、3B及3C，其为本发明之光学透镜之第三实施例立体示意图、俯视示意图及剖面示意图。该光学透镜2具有一透镜本体20并包含一出光面21及一入光面22。该出光面21为一曲面,且该出光面21之投射面呈一类椭圆形而具有一长轴211及一短轴212，该长轴211长度为a2、该短轴212长度为b2，该短轴212垂直于该长轴211，又该出光面之中心位置具有一顶点P，该顶点P位于该出光面21之表面。该入光面22具有一内曲面221及一底面222，该内曲面221供以容置该发光二极管，该透镜本体20具有一透镜高度为C。且该入光面22与该出光面21连接形成该透镜本体20之外表面。在本发明中，该长轴长度a、该短轴长度b及该透镜高度c较佳系符合下列关系式:
l<a/b含1.67 ;及2 = a/c = 6。其中a与b之关系为有效维持类椭圆形光形之实现以及不同环境下之适用性；至于a与c之关系系为控制该类椭圆形光形的整体照射均匀度。藉此实现一均匀度极高且呈类椭圆形光形之照射效果。而在本实施例中，该长轴长度a、该短轴长度b及该透镜高度c系由下列关系式制成该光学透镜2:
a:b:c=10.02:6:1.67。该比例相较于前述实施例更进一步调整类椭圆形之变化效果。亦即长短轴之比例差异较大。值得一提的是，虽然本实施例与前述实施例类椭圆比例不同，但该内曲面221之一中心点Q位置伴随该出光面21之该顶点P位置在一维空间坐标下为相同方向之变化。具体来说，该出光面21及该内曲面221具有相互的关系。当出光面21之高度越高，则可形成越聚集之光形；若该内曲面221之开口大小不变，而该内曲面221之高度越高，则可取得越发散之光形。若本发明之光学透镜应用于背光光源，则需考虑照射范围之大小，因此为克服已知技术之问题，以该底面222为基准面，该出光面21之高度与该内曲面221之高度互为正比，以取得较佳之类椭圆光形。又本实施例之该透镜本体20之该入光面22处内凹形成具有该内曲面221之一容置室220，用以容置发光二极管，而发光二极管设置的位置及高度可以根据不同的需求来调整，在此并不局限。另外，该内曲面221所形成之容置室220可以通过该顶点P之铅直线为中心轴呈轴对称设置，则该内曲面221之边缘是围闭形成一圆形开口 2201，或以非对称方式设置，则该内曲面221之边缘是围闭形成一类椭圆开口 2201。如此一来，藉由本发明之光学透镜2可引导发光二极管之光线而照射出类椭圆光形，因此若将本发明应用于背光模块时，由于该背光模块之发光条上的发光二极管发光光形为类椭圆形，光形分布较习知圆形光形来的更广，进而可以减少背光模块的发光条数量，换句话说亦可减少材料成本及制程上之时间成本。请再一并参阅图4A及4B，分别为本发明光学透镜之第四实施例仰视示意图及剖面示意图。为了满足在不同使用状态或环境下之适用性，如图所示，该底面322可设有一网点结构、一雾化结构或其组合，而在本实施例中，于该底面322设置该网点结构作为示例，但不以此为限。当然，以上所述仅是本发明的较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。
权利要求
1.一种光学透镜，供引导一发光二极管之光线而产生一类椭圆光形，而该光学透镜具有一透镜本体，其包含:一出光面，为一曲面，且该出光面之投射面呈一类椭圆形而具有一长轴及一短轴，该长轴之长度为a,该短轴之长度为b,该短轴垂直于该长轴；又该出光面之中心位置具有一顶点P ;以及一入光面，是与该出光面连接形成该透镜本体之外表面，该入光面具有一内曲面及一底面，该内曲面供以容置该发光二极管；其中该透镜本体具有一透镜高度为C，且该长轴之长度a、该短轴之长度b及该透镜高度c符合下列关系式:l<a/b 刍 1.67 ;及 2 刍 a/c 刍 6。
2.根据权利要求1所述的光学透镜，其特征在于:所述底面设有一锯齿状结构、一网点结构、一雾化结构或其组合。
3.根据权利要求1所述的光学透镜，其特征在于:所述内曲面之边缘是围闭形成一圆形开口或一类椭圆开口。
4.根据权利要求1所述的光学透镜，其特征在于:所述更包含一外壁，该外壁围绕设置于该透镜本体上，且该外壁表面设有一网点结构或一雾化结构。
5.根据权利要求4所述的光学透镜，其特征在于:所述更包含复数个柱脚，且该些柱脚设置于该外壁底部。
6.根据权利要求1所述的光学透镜，其特征在于:所述出光面之中央表面为一平面、一凹弧面或一凸弧面其中之一者。
7.根据权利要求1所述的 光学透镜，其特征在于:所述内曲面之一中心点位置伴随该出光面之该顶点位置在一维空间坐标下为相同方向之变化。
全文摘要
本发明公开一种光学透镜，供引导一发光二极管之光线而产生一类椭圆光形，而该光学透镜具有一透镜本体，其包含一出光面及一入光面。该出光面为一曲面，且该出光面之投射面呈一类椭圆形而具有一长轴及一短轴，该长轴之长度为a，该短轴之长度为b。该入光面具有一内曲面及一底面，且该透镜本体具有一透镜高度为c。其中，该长轴之长度a、该短轴之长度b及该透镜高度c符合下列关系式1＜a/b≤1.67；及2≤a/c≤6。因此达到适用性极高且可减少发光二极管使用颗数并增加照射均匀度之发光二极管背光源或一般照明。
文档编号F21Y101/02GK103090310SQ201310012699
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月15日 优先权日2013年1月15日
发明者唐德龙, 魏志铭 申请人:东莞雷笛克光学有限公司