[发明专利]透镜结构、光源装置以及光源模块

说明书

【技术领域】

本发明是有关于一种透镜结构、光源装置以及光源模块，且特别是有关于一种包括自由曲面以及全反射面的透镜结构、光源装置以及光源模块。

【背景技术】

在照明系统中，常使用全反射(Total Internal Reflection，TIR)准直透镜(Collimator Lens)来收集光源所发出的光束，进而达成特定的照射角度并提升投射光形的均匀度。一般而言，全反射准直透镜包括上曲面、下曲面，以及连接上曲面与下曲面的全反射杯面。其中与光源的光轴夹角较大的光束，经由下曲面折射至全反射杯面，再由全反射杯面反射至上曲面，最后由上曲面离开全反射准直透镜；而与光源的光轴夹角较小的光束，经由下曲面直接折射至上曲面，并由上曲面离开全反射准直透镜。透过上述的全反射准直透镜可有效地集中光束、降低光束的出光角度，进而使光束有效率地传递至所欲照射的物体上。

然而，在现有的全反射准直透镜中，其上曲面、下曲面以及全反射杯面多对光源的光轴呈旋转对称，故经由现有的全反射准直透镜所投射出的光形亦多为旋转对称的图形，例如圆形、正六角型等。如此一来，若所欲照射的区域为矩形区域，例如广告看板，则现有的全反射准直透镜则易有下列缺点。图1A绘示经过现有的全反射准直透镜的光束投射于矩形目标物上的情形，请参照图1A，经过现有的全反射准直透镜的光束投射于矩形目标物200上所形成的光斑10不易涵盖目标物200的四个角落，而使光束投射于矩形目标物200上的均匀性不佳。图1B绘示经过另一现有的全反射准直透镜的光束投射于矩形目标物上的情形。请参照图1B，若为了顾及均匀性而使光斑涵盖目标物200的四个角落，则会有部分光束自目标物200的四周溢出(即区域Z)，进而造成光束照射目标物200效率不佳的问题。图2绘示出经过现有的全反射准直透镜的光束投射于矩形目标物上的情形。请参照图2，在照明看板的应用上，常需将光源置于矩形目标物200的下边缘，此时必需将全反射准直透镜30倾斜一角度以照亮整个矩形目标物200。然而，由于单位面积上的照度与此单位面积与光源的距离的平方成反比，因此距离光源较远的a区域的照度会远小于距离光源30较近的b区域的照度，而使光束投射于矩形目标物200上的均匀性不佳。此外，也有部分的光束自矩形目标物200的上边缘B溢出，而降低了光束照射目标物200的效率。

除此之外，几种与光源系统相关的装置或构件亦被提出。举例来说，中国台湾专利公开第201105902号揭露了一种反射件，反射件的一部分围设于发光二极管，藉由反射件可增加发光二极管模块的光线利用率。另外，中国台湾专利公开第201032359号揭露了一种透镜部，透镜部具有入光面、出光面、第一侧表面以及第二侧表面。美国专利第7891835号揭露了一种遮蔽元件具有反射面，用以引导光束至预定的一侧边。美国专利第7854536号揭露了一种装置，其包括发光二极管以及光学元件，发光二极管与光学元件之间设有反射件。美国专利第7637630号揭露了一种遮蔽装置，其引导发光二极管光装置所发出的光束。美国专利第7674018号揭露了一种透镜，发光二极管所发出的光束可经由透镜的一区域入射后，再由透镜的另一区域出射。美国专利第5757557号揭露了一种透镜体，其具有前表面以及侧表面，光源所发出的光束照射至侧表面时将被反射而从前表面出射。

【发明内容】

本发明提供一种透镜结构，其能提供均匀的出光强度。

本发明提供一种光源装置，其能提供良好的照明效果。

本发明提供一种光源模块，其能提供良好的照明效果。

本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出一种透镜结构。此透镜结构适于导引光束。此透镜结构包括具有凹陷处的第一表面、相对于第一表面且为自由曲面的第二表面以及连接第一表面与第二表面的四个全反射面。光束透过第一表面进入至透镜结构中，并透过第二表面离开透镜结构。

本发明的另一实施例提出一种光源装置，其包括上述的透镜结构以及发光元件。发光元件配置于凹陷处。

本发明的再一实施例提出一种光源模块，其包括多个第一光源装置。第一光源装置以矩阵排列，且每一第一光源装置包括第一发光元件与第一透镜结构。第一发光元件适于发出第一光束。第一透镜结构包括第一表面、第二表面以及四个全反射面。第一表面具有第一凹陷处。第一发光元件配置于第一凹陷处。第二表面相对于第一表面，且第二表面为自由曲面。第一光束透过第一表面进入至透镜结构中，并透过第二表面离开透镜结构。四个第一全反射面连接第一表面与第二表面。