專利名稱：光學元件及具有該光學元件的發(fā)光裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是有關于一種光學兀件，尤指一種可以有效擴大光線出光角度的光學兀件及具有該光學元件的發(fā)光裝置。
背景技術：
發(fā)光二極管(light emitting diode, LED)為一種半導體元件,主要通過半導體化合物將電能轉換為光能以達到發(fā)光效果，因此具有壽命長、穩(wěn)定性高及耗電量小等優(yōu)點，目前已被廣泛地應用于居家、辦公、室外與移動照明，以取代燈管及白熾燈泡等傳統(tǒng)的非指向性發(fā)光源。由于發(fā)光二極管為點狀光源且具有高指向性，導致發(fā)光二 極管的照射面相較于傳統(tǒng)發(fā)光源窄小，且發(fā)光亮度隨著距離的增加而逐漸地降低，因此較適用于提供短距離及小區(qū)域照明的燈具，如臺燈。為改善上述問題，多數廠商是通過組合及排列復數個發(fā)光二極管，以集中發(fā)光達到補強照射范圍過小的問題；但是，發(fā)光二極管使用數量增加使得驅動發(fā)光二極管所需的電力增加，無法有效地達到省電的效果，且發(fā)光二極管燈具本身價格更遠高于傳統(tǒng)發(fā)光源，致使使用者降低使用發(fā)光二極管燈具的意愿。
發(fā)明內容
鑒于先前技術的不足，本發(fā)明的主要目的，在于提供一種可有效地擴大通過光線的出光角度的光學元件及具有該光學元件的發(fā)光裝置。為達到上述目的，本發(fā)明提供一種光學元件，該光學元件與一發(fā)光二極管搭配組合以作為照明光源，該光學元件包含一透光本體，該透光本體包含一導光柱及一延伸部；該導光柱具有一頂面及一底面，該底面具有一凹槽；該延伸部由該頂面的周緣向外延伸，該延伸部的末端具有一出光面；其中，該發(fā)光二極管設置于該凹槽，并朝向該光學元件發(fā)出光線。此外，本發(fā)明更提供一種發(fā)光裝置，該發(fā)光裝置包含一電路板、一發(fā)光二極管、一光學元件、一罩體及一散熱件。該發(fā)光二極管設置于該電路板；該光學元件包含一導光柱及一延伸部，該導光柱具有一頂面及一底面，該底面具有一凹槽，該發(fā)光二極管設置于該凹槽；該延伸部由該頂面的周緣向外延伸，該延伸部的末端具有一出光面。該罩體以透光材質制成；該散熱件與該罩體相結合，使該發(fā)光二極管及該光學元件置于該罩體與散熱件之間。本發(fā)明的該光學元件通過由該頂面周緣向外延伸的該延伸部以引導入射至該光學元件的光線，使光線由該延伸部折射出光或反射至該出光面出光，以有效地擴大通過該光學元件的光線的出光角度；并且，通過改變延伸部的該出光面相對于該底面的角度，可提供不同形式的光強度分布，借以適用于不同照明領域。
圖I為本發(fā)明第一實施例的光學元件的立體 圖2為本發(fā)明第一實施例的光學元件的另一立體 圖3為本發(fā)明第一實施例的光學元件的剖視 圖4為光強度分布 圖5為本發(fā)明的發(fā)光裝置的剖視 圖6為本發(fā)明第二實施例的光學元件的剖視 圖7為本發(fā)明第三實施例的光學元件的剖視 圖8為光強度分布圖； 圖9為本發(fā)明第四實施例的光學元件的立體 圖10為本發(fā)明第四實施例的光學元件的剖視 圖11為本發(fā)明第五實施例的光學元件的立體 圖12為本發(fā)明第五實施例的光學元件的剖視 圖13為本發(fā)明第六實施例的光學元件的立體 圖14為本發(fā)明第六實施例的光學元件的剖視圖。附圖標記說明
10、20、30、40、50、60光學元件
11、21、31、41、51、61透光本體
12、22、32、42、52、62導光柱 120、220、320、420、520、620 頂面 122、222、322、422、522、622 底面 124、224、324、424、524、624 凹槽 14、24、34、44、54、64 延伸部 140、240、340、440、540、640 出光面 142、242、342、442、542、642 導光條 80發(fā)光裝置
82電路板 84罩體 86散熱件 88導電接頭 90發(fā)光二極管 Θ夾角。
具體實施例方式配合參閱圖I及圖2，其均為本發(fā)明第一實施例的光學元件的立體圖。該光學元件10適用于設置于一發(fā)光二極管90上，借以改變該發(fā)光二極管90所發(fā)出的光線的光強度分布，并擴大出射光線的出光角度。該發(fā)光二極管90以一發(fā)光二極管芯片為例，實際實施時則不以此為限。該光學元件10可采用塑料、玻璃、硅橡膠或硅樹脂等可透光材質以射出或壓模等方式制作而成，且該光學元件10為一體成型。該光學元件10具有一透光本體11，該透光本體11包含一導光柱12及一延伸部14。在本實施例中，該導光柱12為圓形柱體,在實際實施時，該導光柱12可以為三角柱體、四角柱體或其它多邊形柱體。該導光柱12具有一頂面120及一相反于該頂面120的底面122，該底面122設計為一平面且具有一凹槽124，在本實施例中，該凹槽124由該底面122的中央處朝向該頂面120的方向凹陷，且其開口大致呈圓形，在實際實施時，該凹槽124的開口可以為任意形狀。該發(fā)光二極管90設置于該凹槽124,并朝向該光學兀件10發(fā)出光線。該延伸部14包含復數個相連接的導光條142，該延伸部14連接于該導光柱12并由該頂面120的周緣向外延伸，該延伸部14的末端具有一出光面140，該出光面140與該底面122具有一夾角Θ，在本實施例中，該夾角Θ為大于九十度的鈍角。在實際應用時，該發(fā)光二極管90設置于該凹槽124,并朝向該光學兀件10發(fā)出光線。該光線由該導光柱12引導至該頂面120及該延伸部14，并由該頂面120出光或經由該 延伸部14折射出光或經由該延伸部14反射至該出光面140出光，其中該延伸部14可以有效地將光線引導至該出光面140，使擴大光線的出光角度，其光強度分布圖如圖4所示。配合參閱圖4，通過該光學元件10的光強度的分布可以達到光軸(即O度)兩側180度，且于O度至130度的光強度呈均勻分布，130度至180度的光強度可大于總光強度的5%。由圖中可知，該光學元件10可以有效地擴大光線出射的角度，并提高出射光線的均勻度。配合參閱圖5，為本發(fā)明的發(fā)光裝置的剖視圖。該發(fā)光裝置80包含一電路板82、一發(fā)光二極管90、一光學兀件10、一罩體84、一散熱件86及一導電接頭88。該發(fā)光二極管90設置于該電路板82且電連接于該電路板82，在本實施例中，該電路板82預設有復數的電路布線(圖中未標不)，以供驅動該發(fā)光二極管90 ;該發(fā)光二極管90以一發(fā)光二極管芯片為例，但不以此為限。該光學元件10設置于該電路板82且位于該發(fā)光二極管90上方，再參閱圖3，該光學元件10具有一透光本體11，該透光本體11包含一導光柱12及一延伸部14，在本實施例中，該導光柱12為圓形柱體，在實際實施時，該導光柱12可以為三角柱體、四角柱體或其它多邊形柱體；該導光柱12具有一頂面120及一底面122,該底面122設計為一平面且具有一凹槽124，在本實施例中，該凹槽124由該底面122的中央處朝向該頂面120的方向凹陷，且其開口大致呈圓形，在實際實施時，則不以此限。該發(fā)光二極管90設置于該凹槽124，并朝向該透光本體11發(fā)出光線。該延伸部14包含復數個相連接的導光條142，該延伸部14連接于該導光柱12并由該頂面120的周緣向外延伸，該延伸部14的末端具有一出光面140，該出光面140與該底面122具有一夾角Θ，在本實施例中，該夾角Θ為大于九十度的鈍角。再參閱圖5，該罩體84是使用透光材質制成，且可以設計為透明狀或霧面狀，該罩體84罩合于該電路板82設置有該發(fā)光二極管90及該光學元件10的一側，以避免水氣滲透及微粉塵附著于該電路板82而使該發(fā)光裝置80的使用壽命縮短。該散熱件86與該罩體84結合，使得該電路板82、該發(fā)光二極管90及該光學元件10置于該罩體84與該散熱件86之間。該散熱件86可使用金屬材質制成，以加速導除該發(fā)光二極管90于操作狀態(tài)下產生的熱能。該導電接頭88連接于該散熱件86相對設置于該罩體84的一側，并電連接于該電路板82，其中該導電接頭88可以為E26或E27接頭，但不以此為限。該導電接頭88供轉接于一般燈泡燈座中，使電連接于一外部電源，該電源由該導電接頭88傳遞至該電路板82，以點亮該發(fā)光二極管90。該發(fā)光二極管90朝向該光學元件10發(fā)出光線，該光線傳遞至該頂面120及該延伸部14，并由該頂面120出光或經由該延伸部14折射出光或經由該延伸部14反射至該出光面140出光。配合參閱圖6，為本發(fā)明第二實施例的光學元件的剖視圖。該光學元件20具有一透光本體21，該透光本體21包含有一導光柱22及一延伸部24，在本實施例中，該導光柱22為圓形柱體，在實際實施時，該導光柱22可以為三角柱體、四角柱體或其它多邊形柱體。該導光柱22具有一頂面220及一相反于該頂面220的底面222，該頂面220朝著相反于該底面222的方向凸出，在本實施例中，該頂面220呈圓弧狀凸出，在實際實施時，則不以此為限，該頂面220可以為任意形狀的凸面。借此，可以更有效地提高由該頂面220出射的光線的出光均勻度。該底面222設計為一平面且具有一凹槽224，在本實施例中，該凹槽224由該底面222的中央處朝向該頂面220方向凹陷，且其開口大致呈圓形，在實際實施時，則不以此為限。
該延伸部24包含復數個相連接的導光條242，該延伸部24連接于該導光柱22并由頂面220的周緣向外延伸，且該延伸部24的末端具有一出光面240，該出光面240與該底面222具有一夾角Θ，在本實施例中，該夾角Θ為大于九十度的鈍角。該發(fā)光二極管90設置于該凹槽224，并朝向該光學元件20發(fā)出光線，進入該透光本體21的光線由該頂面220出光或由該延伸部24折射出光或由該延伸部24反射至該出光面240出光，以擴大光線的出光角度。配合參閱圖7，為本發(fā)明第三實施例的光學元件的剖視圖。該光學元件30具有一透光本體31，該透光本體31包含有一導光柱32及一延伸部34，在本實施例中，該導光柱32為圓形柱體，在實際實施時，該導光柱32可以為三角柱體、四角柱體或其它多邊形柱體；該導光柱32具有一頂面320及一相反于該頂面320的底面322，該頂面320朝著該底面322的方向凹陷使通過該頂面320的光線往兩側發(fā)散。在本實施例中，該頂面320呈圓弧狀凹陷，在實際實施時，則不以此為限，該頂面320可以為任意形狀的凹面。該底面322設計為一平面且具有一凹槽324，在本實施例中，該凹槽324由該底面322的中央處朝向該頂面320方向凹陷，且其開口大致呈圓形，在實際實施時，則不以此為限。該延伸部34包含復數個相連接的導光條342，該延伸部34連接于該導光柱32并由頂面320的周緣向外延伸，且該延伸部34的末端具有一出光面340，該出光面340與該底面具有一夾角Θ，在本實施例中，該夾角Θ為大于九十度的鈍角。該光學元件30設置于該發(fā)光二極管90上方，通過該光學元件30的部分光線由該頂面320出光，且該頂面320發(fā)散通過的光線；其它部分的光線由該延伸部34折射出光或反射至該出光面340，由該出光面340出光，其光強度分布圖如圖8所示，使由發(fā)光二極管90發(fā)出的光線通過該光學元件30后聚焦于光軸兩側各大約50至130度的方向上。配合參閱圖9及圖10，分別為本發(fā)明第四實施例的光學元件的立體圖及剖視圖。該光學元件40具有一透光本體41，該透光本體41包含有一導光柱42及一延伸部44，在本實施例中，該導光柱42為圓形柱體，在實際實施時，該導光柱42可以為三角柱體、四角柱體或其它多邊形柱體。該導光柱42具有一頂面420及一相反于該頂面420的底面422,該底面422設計為一平面且具有一凹槽424，在本實施例中，該凹槽424由該底面422的中央處朝向該頂面420的方向凹陷，且其開口大致呈圓形，在實際實施時，則不以此為限。該頂面420設計為一平面，且大致平行于該底面422，在實際實施時，該頂面420可以設計為凸面或凹面，其中凸面設計可以更有效地提高通過該頂面420的光線的出光均勻度，凹面設計可以使通過該頂面420的光線發(fā)散出光。該延伸部44包含復數個相連接的導光條442，該延伸部44連接于該導光柱42并由該頂面420的周緣向外延伸，該延伸部44的末端具有一出光面440，該出光面440與該底面422具有一夾角Θ，在本實施例中，該夾角Θ等于九十度，為直角。配合參閱圖11及圖12，為本發(fā)明第五實施例的光學元件的立體圖及剖視圖。該光學元件50具有一透光本體51，該透光本體51包含一導光柱52及一延伸部54，在本實施例中，該導光柱52為圓形柱體，在實際實施時，該導光柱52可以為三角柱體、四角柱體或其它多邊形柱體。該導光柱52具有一頂面520及一相反于該頂面520的底面522,該底面522設計為一平面且具有一凹槽524，在本實施例中，該凹槽524由該底面522朝向該頂面520方向凹陷，且其開口大致呈圓形，在實際實施時，則不以此為限。該頂面520設計為一平面，且大致平行于該底面522，在實際實施時，該頂面520可以設計為凸面或凹面，其中凸面 設計可以更有效地提高通過該頂面520的光線的出光均勻度，凹面設計可以使通過該頂面520的光線發(fā)散出光。該延伸部54包含復數個相連接的導光條542，該延伸部54連接于該導光柱52并由該頂面520的周緣向外延伸，且該延伸部54的末端具有一出光面540，該出光面540與該底面522具有一夾角Θ，在本實施例中，該夾角Θ為小于九十度的銳角。配合參閱圖13及圖14，分別為本發(fā)明第六實施例的光學元件的立體圖及剖視圖。該光學元件60具有一透光本體61，該透光本體61具有一導光柱62及一延伸部64。在本實施例中，該導光柱62為圓形柱體，在實際實施時，該導光柱62可以為三角柱體、四角柱體或其它多邊形柱體。該導光柱62具有一頂面620及一底面622,該底面622設計為一平面且具有一凹槽624，在本實施例中，該凹槽624由該底面622朝向該頂面620的方向凹陷，且其開口大致呈圓形，在實際實施時，則不以此為限。該頂面620設計為一平面，且大致平行于該底面622，在實際實施時，該頂面620可以設計為凸面或凹面，其中凸面設計可以更有效地提高通過該頂面620的光線的出光均勻度，凹面設計可以使通過該頂面620的光線發(fā)散出光。該延伸部64由該頂面620的周緣向外延伸，該延伸部64的末端具有一出光面640，該出光面640與該底面622具有一夾角Θ，在本實施例中，該夾角Θ為大于九十度的鈍角，在實際實施時，該夾角Θ可以為直角或銳角，以調整通過該光學元件60的光線的出光角度。該發(fā)光二極管設置于該凹槽624,并朝向該光學兀件60發(fā)出光線。綜合以上所述，本發(fā)明的該光學元件通過由該頂面周緣向外延伸的該延伸部以引導入射至該光學元件的光線，使光線由該延伸部折射出光或反射至該出光面出光，以有效地擴大通過該光學元件的光線的出光角度；并且，通過改變該延伸部的該出光面相對于該底面的角度，可提供不同形式的光強度分布，借以適用于不同照明領域。然而以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例，當不能限定本發(fā)明實施的范圍，即凡是依本發(fā)明權利要求所作的均等變化與修飾等，均應仍屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍意圖保護的范疇。
權利要求
1.一種光學元件，與一發(fā)光二極管搭配組合以作為照明光源，其特征在于，該光學元件包含 一透光本體，包含 一導光柱，具有一頂面及一底面，該底面具有一凹槽；及 一延伸部，由該頂面的周緣向外延伸，該延伸部的末端具有一出光面； 其中，該發(fā)光二極管設置于該凹槽，并朝向該光學元件發(fā)出光線。
2.如權利要求I所述的光學元件，其特征在于，所述出光面與所述底面的一夾角為大于90度的鈍角。
3.如權利要求I所述的光學元件，其特征在于，所述出光面與所述底面的一夾角等于 90度。
4.如權利要求I所述的光學元件，其特征在于，所述出光面與所述底面的一夾角為小于90度的銳角。
5.如權利要求I所述的光學元件，其特征在于，所述頂面為平面。
6.如權利要求I所述的光學元件，其特征在于，所述頂面為凸面或凹面。
7.如權利要求I所述的光學元件，其特征在于，所述延伸部包含復數個相連接的導光條。
8.一種發(fā)光裝置，其特征在于，其包含 一電路板； 一發(fā)光二極管，設置于該電路板； 一光學元件，包含 一導光柱，具有一頂面及一底面，該底面具有一凹槽，該發(fā)光二極管設置于該凹槽； 一延伸部，由該頂面的周緣向外延伸，該延伸部的末端具有一出光面； 一罩體，以透光材質制成；及 一散熱件，與該罩體相結合，使該發(fā)光二極管及該光學元件置于該罩體與散熱件之間。
9.如權利要求8所述的發(fā)光裝置，其特征在于，所述出光面與所述底面的一夾角為大于九十度的鈍角。
10.如權利要求8所述的發(fā)光裝置，其特征在于，所述出光面與所述底面的一夾角等于九十度。
11.如權利要求8所述的發(fā)光裝置，其特征在于，所述出光面與所述底面的一夾角為小于九十度的銳角。
12.如權利要求8所述的發(fā)光裝置，其特征在于，所述頂面為平面。
13.如權利要求8所述的發(fā)光裝置，其特征在于，所述頂面為凸面或凹面。
14.如權利要求8所述的發(fā)光裝置，其特征在于，所述延伸部包含復數個相連接的導光條。
15.如權利要求8所述的發(fā)光裝置，其特征在于，所述發(fā)光裝置更包含一導電接頭，該導電接頭連接于該散熱件相對設置該罩體的一側，并電連接于所述電路板。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光學元件及具有該光學元件的發(fā)光裝置，該光學元件是與一發(fā)光二極管搭配組合以作為照明光源，該光學元件包含一透光本體，該透光本體包含一導光柱及一延伸部，該導光柱具有一頂面及一底面，該底面具有一凹槽；該延伸部由該頂面的周緣向外延伸，該延伸部的末端具有一出光面；其中，該發(fā)光二極管設置于該凹槽，并朝向該光學元件發(fā)出光線，該延伸部引導該光線，使擴大光線的出光角度。
文檔編號F21V8/00GK102853288SQ20121006118
公開日2013年1月2日 申請日期2012年3月9日 優(yōu)先權日2011年6月30日
發(fā)明者黃新杰, 顏加松, 鄧舜文 申請人:浚洸光學科技股份有限公司