广角透镜及相关的透镜模块的制作方法
【专利摘要】本实用新型提出一种广角透镜及相关的透镜模块，该广角透镜包含：一透镜顶面，具有一曲面结构；一透镜底面；一外缘部，位于该广角透镜的外侧且该外缘部的外侧垂直于该透镜底面；以及一盲孔，位于该透镜底面的中央区域；其中，该透镜顶面的中央区域朝该透镜底面的方向凹陷。前述广角透镜可大幅增加发光二极管的出光角度，实现大角度出光的目的。
【专利说明】广角透镜及相关的透镜模块
【技术领域】
[0001]本实用新型有关光学透镜，尤指一种用于LED背光装置中的广角透镜及相关的透镜模块。
【背景技术】
[0002]传统的广告灯箱采用多个平行设置的日光灯管来作为背光源。为了节省电力消耗，有部分广告灯箱已改用以阵列方式排列的多个发光二极管来作为灯箱的背光源。市面上也有许多用来作为室内照明光源的发光二极管灯管，但这些发光二极管灯管与传统日光灯管的发光模式有截然不同之处。
[0003]传统日光灯管的有效照射角度是360度，而发光二极管灯管的有效照射角度则较小，一般是在发光二极管灯管的正前方的左右各45度范围内。因此，以既有的发光二极管灯管取代日光灯管来作为传统灯箱的背光源时，会导致灯箱的画面展示面出现部分条纹区域的亮度明显高于周边区域的情况，亦即，画面展示面会发生亮度不均匀的问题而影响灯箱画面的展示效果。
[0004]将发光二极管灯管以较小的间距平行排列时，可以降低画面展示面的亮度不均匀的问题，但却会增加发光二极管灯管的使用数量，而降低了整体的节能效果，甚至反而可能会增加灯箱的耗电量。
实用新型内容
[0005]有鉴于此，如何利用光学透镜的结构来调整发光二极管的出光角度，以提升发光二极管灯管的有效照射角度，实为业界有待解决的问题。
[0006]本说明书提供一种透镜模块的实施例，其包含:一广角透镜，包含一透镜顶面、一透镜底面、一外缘部、以及一盲孔，其中，该透镜顶面具有一曲面结构但该透镜顶面的中央区域朝该透镜底面的方向凹陷，该外缘部位于该广角透镜的外侧且该外缘部的外侧垂直于该透镜底面，且该盲孔位于该透镜底面的中央区域；一透镜座，包含一围绕部、一基座底部、以及一开孔，其中，该开孔位于该基座底部的中央区域，该围绕部位于该基座底部的外缘，且与该基座底部垂直，以形成一容置空间；其中，当该广角透镜插设于该透镜座中时，该透镜底面接触该基座底部，该围绕部的内侧与该外缘部的外侧接触，且该透镜顶面的中央区域和该盲孔对齐该开孔。
[0007]本说明书提供一种广角透镜的实施例，其包含:一透镜顶面，具有一曲面结构；一透镜底面；一外缘部，位于该广角透镜的外侧且该外缘部的外侧垂直于该透镜底面；以及一盲孔，位于该透镜底面的中央区域；其中，该透镜顶面的中央区域朝该透镜底面的方向凹陷。
[0008]本说明书另提供一种广角透镜的实施例，其包含:一透镜顶面，具有一曲面结构；一透镜底面；一外缘部，位于该广角透镜的外侧且该外缘部的外侧垂直于该透镜底面；多个连接部，分别自该透镜底面朝背对该透镜顶面的方向往外突出，且该多个连接部彼此之间的距离相等；一盲孔，位于该透镜底面的中央区域；多个反射块，设置于该透镜底面，围绕着该盲孔呈环状排列，且该多个反射块皆具有面向该透镜顶面的一反射面；以及多个定位凸块，分别位于该多个连接部的自由端上；其中，该透镜顶面的中央区域朝该透镜底面的方向凹陷。
[0009]上述实施例的优点之一，是广角透镜可大幅增加发光二极管的出光角度，实现大角度出光的目的。
[0010]上述实施例的另一优点，是将上述广角透镜或透镜模块搭配发光二极管灯管中的发光二极管使用时，可提升发光二极管灯管的有效照射角度，避免利用发光二极管灯管作为背光源的灯箱的展示面发生亮度不均匀的问题。
[0011]本实用新型的其他优点将藉由以下的说明和附图进行更详细的解说。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
[0013]图1为本实用新型一实施例的透镜模块分解后的第一视角外观示意图。
[0014]图2为图1的透镜模块分解后的第二视角外观示意图。
[0015]图3为图1的透镜模块分解后的外观俯视示意图。
[0016]图4为图1的透镜模块分解后的外观仰视示意图。
[0017]图5为图1的透镜模块组合后的第一视角外观示意图。
[0018]图6为图5的透镜模块沿A-A’方向简化后的剖面示意图。
[0019]图7为图1的透镜模块组合后的第二视角外观示意图。
[0020]图8为图1的透镜模块组合后的外观俯视示意图。
[0021 ] 图9为图1的透镜模块组合后的外观仰视示意图。
[0022]图10为本实用新型一实施例的直下式背光装置简化后的局部放大示意图。
【具体实施方式】
[0023]以下将配合相关附图来说明本实用新型的实施例。在附图中，相同的标号表示相同或类似的元件或方法流程。
[0024]请参考图1至图4。图1为本实用新型一实施例的透镜模块100分解后的第一视角外观示意图。图2为透镜模块100分解后的第二视角外观示意图。图3为透镜模块100分解后的外观俯视示意图。图4为透镜模块100分解后的外观仰视示意图。如图1至图4所示，透镜模块100包含一广角透镜(wide-angle lens) 110以及一透镜座(lens holder) 120。
[0025]广角透镜110包含一透镜顶面(lens top surface) 111、一透镜底面(lens bottomsurface) 113、一外缘部(outer fringe) 115、一定位部(positioning element) 117、多个连接部119、一盲孔(blind hole) 232、多个反射块234、以及多个定位凸块292。透镜顶面111具有一曲面结构，但透镜顶面111的中央区域朝透镜底面113的方向凹陷。外缘部115位于广角透镜110的外侧、且外缘部115的外侧垂直于透镜底面113。定位部117自外缘部115的一侧向外突出。前述的多个连接部119分别自透镜底面113朝背对透镜顶面111的方向往外突出，且多个连接部119彼此之间的距离相等。盲孔232位于透镜底面113的中央区域。前述的多个反射块234设置于透镜底面113，围绕着盲孔232呈环状排列。前述的多个定位凸块292分别位于多个连接部119的自由端上。如图1和图3所示，本实施例中的透镜顶面111包含一第一出光区131、一第二出光区132、一第三出光区133、以及一第四出光区134。
[0026]透镜座120 包含一围绕部(surrounding element) 121> 一基座底部(holderbase) 123、一开孔125、以及多个定位孔129。围绕部121位于基座底部123的外缘，且与基座底部123垂直，以形成一容置空间，且围绕部121具有一定位缺口 127。开孔125则位于基座底部123的中央区域。前述的多个定位孔129位于围绕部121与基座底部123之间，且多个定位孔129的位置分别与广角透镜110的多个连接部119的位置相对应。
[0027]请参考图5至图9。图5为透镜模块100组合后的第一视角外观示意图。图6为透镜模块100沿A-A’方向简化后的剖面示意图。图7为透镜模块100组合后的第二视角外观示意图。图8为透镜模块100组合后的外观俯视示意图。图9为透镜模块100组合后的外观仰视不意图。
[0028]如图5至图9所示，当广角透镜110插设于透镜座120中时，广角透镜110的透镜顶面111的中央区域(例如第四出光区134)和透镜底面113的盲孔232，两者会对齐透镜座120的开孔125。广角透镜110的透镜底面113会接触透镜座120的基座底部123。透镜座120的围绕部121的内侧，会与广角透镜110的外缘部115的外侧接触，使广角透镜110不易脱落。广角透镜110的定位部117会位于透镜座120的定位缺口 127中。另外，广角透镜110的多个连接部119则会分别插入透镜座120中的多个定位孔129。藉由前述的定位缺口 127和多个定位孔129，便可使控制广角透镜110与透镜座120两者间的相对位置精准地控制在理想状态。
[0029]如图6所示，位于广角透镜110的透镜底面113的多个反射块234，皆具有面向透镜顶面111的一反射面610。
[0030]请参考图10，其所绘示为本实用新型一实施例的直下式背光装置1000简化后的局部放大不意图。在图10的实施例中，直下式背光装置1000包含一条状基座(stripbase) 1010、一或多个电路基板(circuit board) 1020、多个发光二极管元件(LED元件)1030、多个定位孔1040、以及多个透镜模块100。前述的一或多个电路基板1020和多个定位孔1040设置于条状基座1010的上表面1012。前述的多个LED元件1030设置于前述的一或多个电路基板1020上，用于向灯箱的画面展示方向照射光线。
[0031]在直下式背光装置1000中，设置在条状基座1010上的相邻两LED元件1030的间距至少超过5.5公分，以避免LED元件1030相距过近，而导致灯箱的画面展示面出现部分条纹区域的亮度明显高于周边区域的情况。在本实施例中，相邻两LED元件1030在条状基座1010上的间距介于6至15公分之间。
[0032]实作上，亦可将前述的多个电路基板1020整合成单一电路基板，以简化直下式背光装置1000的组装程序。
[0033]前述的多个透镜模块100设置于前述的一或多个电路基板1020上，使得每一透镜模块100中的透镜座120的开孔125皆围绕一相对应的LED元件1030。
[0034]在将广角透镜110组装到对应的透镜座120中时，可将位于广角透镜110底部的连接部119穿过透镜座120的定位孔129，并将连接部119的自由端上的定位凸块292对准条状基座1010的上表面1012上的定位孔1040。此时，每一广角透镜110的盲孔232和透镜顶面111的中央区域(例如前述的第四出光区134)，便会对齐开孔125和位于开孔125中的LED元件1030，使得LED元件1030位于广角透镜110的透镜顶面111的正下方。如此一来，直下式背光装置1000的组装者便可精准地控制直下式背光装置1000上的多个广角透镜110的配置方向、以及广角透镜110与LED元件1030间的相对位置，以有效避免广角透镜110的组装位置发生偏差。
[0035]当前述的多个广角透镜110分别设置于前述的多个透镜座120中时，便会分别覆盖前述的多个LED元件1030。
[0036]如前所述，由于每一广角透镜110的透镜顶面111的中央区域是朝透镜底面113的方向凹陷，故能使广角透镜110的出光角度达到120度以上的广角范围。在此情况下，LED元件1030所发射的光线，经过广角透镜110的折射之后，会照射到直下式背光装置1000的正前方的左右各60度以上的范围。藉由调整透镜顶面111的中央区域的凹陷程度的方式，还可将各广角透镜110的出光角度提升至140?160度之间。如此一来，便能将LED元件1030所发射的光线折射到更广的范围。
[0037]另外，由于透镜底面113的多个反射块234上的反射面610皆面向透镜顶面111，故可将透镜顶面111折射回来的光线再次反射到透镜顶面111的方向，以协助提升透镜顶面111的出光强度。
[0038]当前述的电路基板1020、LED元件1030、透镜座120、以及广角透镜110都组装到条状基座1010上后，可在条状基座1010的上表面1012上涂布一防水胶，以形成一防水层(图中未绘示)，用以包覆各广角透镜110与上表面1012间的接触区域，使水气无法进入广角透镜110下方的空间，以保护覆盖在广角透镜110下方的LED元件1030。
[0039]利用本案提出的直下式背光装置1000取代既有灯箱内的传统日光灯管时，不仅能有效维持灯箱的画面展示面的亮度均匀性，更可降低灯箱的耗电量，获得一举两得的优点。
[0040]在某些实施例中，亦可将广角透镜110的定位部117、连接部119、连接部119上的定位凸块292、及/或反射块234省略，以简化广角透镜110的结构复杂度，藉此提升广角透镜110的量产速度和良率。在省略广角透镜110的定位部117的实施例中，亦可将透镜座120的定位缺口 127省略(亦即，可将前述的围绕部121设计成没有缺口的封闭式环状结构)，以简化透镜座120的结构复杂度，藉此提升透镜座120的量产速度和良率。相仿地，在省略广角透镜110的连接部119的实施例中，亦可将透镜座120的定位孔129省略，以简化透镜座120的结构复杂度，藉此提升透镜座120的量产速度和良率。
[0041]在此所使用的「及/或」的描述方式，包含所列举的其中之一或多个项目的任意组合。另外，除非说明书中特别指明，否则任何单数格的用语都同时包含复数格的涵义。
[0042]在说明书及权利要求书当中所提及的「元件」(element) —词，包含了构件(component)、层构造(layer)、或区域(region)的概念。
[0043]附图的某些元件的尺寸及相对大小会被加以放大，或者某些元件的形状会被简化，以便能更清楚地表达实施例的内容。因此，除非 申请人:有特别指明，附图中各元件的形状、尺寸、相对大小及相对位置等仅是便于说明，而不应被用来限缩本实用新型的专利范围。此外，本实用新型可用许多不同的形式来体现，在解释本实用新型时，不应仅局限于本说明书所提出的实施例态样。
[0044]为了说明上的方便，说明书中可能会使用一些与空间中的相对位置有关的叙述，对附图中某元件的功能或是该元件与其他元件间的相对空间关系进行描述。例如，「于…上」、「在…上方」、「于…下」、「在…下方」、「高于…」、「低于…」、「向上」、「向下」等等。所属【技术领域】的技术人员应可理解，这些与空间中的相对位置有关的叙述，不仅包含所描述的元件在附图中的指向关系(orientation)，也包含所描述的元件在使用、运作、或组装时的各种不同指向关系。例如，若将附图上下颠倒过来，则原先用「于…上」来描述的元件，就会变成「于…下」。因此，在说明书中所使用的「于…上」的描述方式，解释上包含了「于…下」以及「于…上」两种不同的指向关系。同理，在此所使用的「向上」一词，解释上包含了「向上」以及「向下」两种不同的指向关系。 [0045]在说明书及权利要求书中，若描述第一元件位于第二元件上、在第二元件上方、连接、接合、耦接于第二元件或与第二元件相接，则表示第一元件可直接位在第二元件上、直接连接、直接接合、直接耦接于第二元件，亦可表示第一元件与第二元件间存在其他元件。相对之下，若描述第一元件直接位在第二元件上、直接连接、直接接合、直接耦接、或直接相接于第二元件，则代表第一元件与第二元件间不存在其他元件。
[0046]以上仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。
【权利要求】
1.一种透镜模块，其特征在于，包含: 一广角透镜，包含一透镜顶面、一透镜底面、一外缘部、以及一盲孔，其中，该透镜顶面具有一曲面结构但该透镜顶面的中央区域朝该透镜底面的方向凹陷，该外缘部位于该广角透镜的外侧且该外缘部的外侧垂直于该透镜底面，且该盲孔位于该透镜底面的中央区域；以及 一透镜座，包含一围绕部、一基座底部、以及一开孔，其中，该开孔位于该基座底部的中央区域，该围绕部位于该基座底部的外缘，且与该基座底部垂直，以形成一容置空间； 其中，当该广角透镜插设于该透镜座中时，该透镜底面接触该基座底部，该围绕部的内侧与该外缘部的外侧接触，且该透镜顶面的中央区域和该盲孔对齐该开孔。
2.如权利要求1的透镜模块，其特征在于，该广角透镜另包含: 多个连接部，分别自该透镜底面朝背对该透镜顶面的方向往外突出； 其中，该透镜座另包含: 多个定位孔，位于该围绕部与该基座底部之间，且该多个定位孔的位置分别与该多个连接部的位置相对应。
3.如权利要求2的透镜模块，其特征在于，该广角透镜另包含: 多个定位凸块，分别位于该多个连接部的自由端上。
4.如权利要求2的透镜模块，其特征在于，该多个连接部彼此之间的距离相等。
5.如权利要求4的透镜模块，其特征在于，该广角透镜另包含: 多个反射块，设置于该透镜底面，且该多个反射块皆具有面向该透镜顶面的一反射面。
6.如权利要求5的透镜模块，其特征在于，该多个反射块围绕着该盲孔呈环状排列。
7.如权利要求1的透镜模块，其特征在于，该广角透镜另包含: 多个反射块，设置于该透镜底面，且该多个反射块皆具有面向该透镜顶面的一反射面。
8.一种广角透镜，其特征在于，包含: 一透镜顶面，具有一曲面结构； 一透镜底面； 一外缘部，位于该广角透镜的外侧且该外缘部的外侧垂直于该透镜底面；以及 一盲孔，位于该透镜底面的中央区域； 其中，该透镜顶面的中央区域朝该透镜底面的方向凹陷。
9.如权利要求8的广角透镜，其特征在于，另包含: 多个连接部，分别自该透镜底面朝背对该透镜顶面的方向往外突出。
10.如权利要求9的广角透镜，其特征在于，另包含: 多个定位凸块，分别位于该多个连接部的自由端上。
11.如权利要求9的广角透镜，其特征在于，该多个连接部彼此之间的距离相等。
12.如权利要求11的广角透镜，其特征在于，另包含: 多个反射块，设置于该透镜底面，且该多个反射块皆具有面向该透镜顶面的一反射面。
13.如权利要求12的广角透镜，其特征在于，该多个反射块围绕着该盲孔呈环状排列。
14.如权利要求8的广角透镜，其特征在于，另包含: 多个反射块，设置于该透镜底面，且该多个反射块皆具有面向该透镜顶面的一反射面。
15.—种广角透镜，其特征在于，包含:一透镜顶面，具有一曲面结构； 一透镜底面； 一外缘部，位于该广角透镜的外侧且该外缘部的外侧垂直于该透镜底面； 多个连接部，分别自该透镜底面朝背对该透镜顶面的方向往外突出，且该多个连接部彼此之间的距离相等； 一盲孔，位于该透镜底面的中央区域； 多个反射块，设置于该透镜底面，围绕着该盲孔呈环状排列，且该多个反射块皆具有面向该透镜顶面的一反射面；以及 多个定位凸块，分别位于该多个连接部的自由端上； 其中，该透镜顶面的中央`区域朝该透镜底面的方向凹陷。
【文档编号】F21V17/10GK203517634SQ201320663131
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年10月25日 优先权日:2013年10月25日
【发明者】黄冠腾, 陈今尉, 徐志伟 申请人:超光科技股份有限公司