[发明专利]透镜结构及使用该透镜结构的灯具、背光模块与显示设备

说明书

一种透镜结构(1)，光耦合于光源，包括第一表面(10)、第二表面(20)以及出光面(30)，其中第一表面(10)具有朝光源的方向突出的凸面，第二表面(20)相对于第一表面(10)，而出光面(30)连接第一表面(10)及第二表面(20)。本发明还提供包括上述透镜结构的一种灯具、一种背光模块与一种显示设备。

技术领域

本发明涉及一种照明技术；特别是涉及一种适用于直下式(direct type)背光技术或照明灯具，且出光均匀度较佳的透镜结构及使用该透镜结构的灯具、背光模块与显示设备。

背景技术

目前照明技术(例如直下式背光模块或灯具)中，基于厚度以及成本等考虑，多会使用二次光学透镜(secondary optical lens)以满足其光学效果。现有的二次光学透镜分为反射式及折射式两种形式，其中反射式透镜的混光距离较折射式透镜的混光距离长，故可使用较少量的发光二极管(LED)以达到所需的光学效果。

图1A显示已知反射式透镜的出光方式示意图。其中，该已知反射式透镜300包括全反射(Total Internally Reflect，简称TIR)面302，可将发光二极管304所发出的光线L反射，并由位于侧方的出光面306穿出。然而，此种出光方式易造成使用者从该已知反射式透镜300的正上方(亦即全反射面302上方)观看到暗影。

因此，业界亟需一种能够改善上述暗影问题，并具有较佳的出光均匀度的透镜结构。

发明内容

鉴于前述已知问题点，本发明实施例提供一种透镜结构，适用于光耦合于光源，包括第一表面、第二表面以及出光面，其中第一表面具有朝光源的方向突出的凸面，第二表面相对于第一表面，而出光面连接第一表面及第二表面。

根据本发明实施例，前述第一表面还形成有凹槽，且前述凸面形成于凹槽内，前述光源邻近于凹槽。

根据本发明实施例，前述透镜结构还包括环形沟槽，形成于前述凹槽内，且围绕前述凸面设置。

根据本发明实施例，前述环形沟槽的横截面为三角形，具有第一侧壁及第二侧壁，其中第一侧壁与前述凸面相邻，而第二侧壁与第一侧壁之间夹有角度。

根据本发明实施例，前述光源所提供的部分光线经由前述第一侧壁反射而穿过前述第二表面。

根据本发明实施例，由前述第二表面所穿出的光线的量被前述第一侧壁的高度影响，且两者呈正相关。

根据本发明实施例，由前述出光面所穿出的光线的出光位置与前述透镜结构的光轴两者之间的距离被前述第二侧壁与第一侧壁之间的前述角度影响，且两者呈负相关。

根据本发明实施例，前述出光面为单一斜率的斜面。

根据本发明实施例，前述透镜结构还包括环形沟槽，形成于前述第一表面上，且围绕前述凸面设置。

根据本发明实施例，前述环形沟槽的横截面为三角形，具有第一侧壁及第二侧壁，其中第一侧壁与前述凸面相邻，而前述第二侧壁与第一侧壁之间夹有角度。

在前述透镜结构中，通过凸面的设计，可有效地聚集光线，并使得透镜结构的出光效率提升。除此之外，可通过于透镜结构的邻近光源的第一表面上的环形沟槽设计，令一部分的光线从第二表面的位置穿出透镜结构(相当于具有部分折射式透镜的出光效果)，以提升透镜结构的出光均匀度，并使得使用者不易从透镜结构的正上方观看到暗影。再者，也能通过适当选择第一侧壁的高度，可令由第二表面及出光面所穿出的光线的量较为接近，并使得透镜结构具有较佳的出光均匀度，或是通过适当选择第二侧壁与第一侧壁之间的角度，亦可改变透镜结构的亮环大小。

根据本发明实施例，亦提供一种灯具，包括至少一个前述透镜结构、至少一个光源，以及灯壳，其中，该至少一个光源所发出的光线经由前述至少一个透镜结构予以折射且/或反射后出光，再经由该灯壳穿出。