LED光源集成光学装置及发光器件论文和设计-夏智锋

全文摘要

本实用新型提供了一种LED光源集成光学装置及发光器件，涉及半导体技术领域。通过本申请实施例中的LED光源集成光学装置，可以对LED光源发出的光线进行配光，光源发出的光线经过中心出光结构和边沿出光结构的折射，光线的传播方向会发生改变，从出光面出射的光线与LED光源集成光学装置的中心轴之间的夹角会更大，扩大光源的照射范围。该LED光源集成光学装置结构简单，装配简便，可以适用不同尺寸的LED光源，有利于灯具的微型化和超薄化。

主设计要求

1.一种LED光源集成光学装置，其特征在于，包括装置底面和与所述装置底面相对的出光面，所述出光面设置有中心出光结构和边沿出光结构，其中：所述中心出光结构包括向所述装置底面凹陷的圆形凹陷，所述圆形凹陷的内壁从所述圆形凹陷的中心点向所述圆形凹陷边缘延伸的弧形面，所述弧形面向所述装置底面的方向弯曲；所述边沿出光结构包括沿所述圆形凹陷周向排布的多个锯齿条状结构；所述锯齿条状结构从所述圆形凹陷的边沿向所述出光面的边缘延伸，所述锯齿条状结构与所述圆形凹陷接触的一端与所述装置底面之间的第一距离，小于所述锯齿条状结构另一端与所述装置底面之间的第二距离。

设计方案

1.一种LED光源集成光学装置，其特征在于，包括装置底面和与所述装置底面相对的出光面，所述出光面设置有中心出光结构和边沿出光结构，其中：

所述中心出光结构包括向所述装置底面凹陷的圆形凹陷，所述圆形凹陷的内壁从所述圆形凹陷的中心点向所述圆形凹陷边缘延伸的弧形面，所述弧形面向所述装置底面的方向弯曲；

所述边沿出光结构包括沿所述圆形凹陷周向排布的多个锯齿条状结构；

所述锯齿条状结构从所述圆形凹陷的边沿向所述出光面的边缘延伸，所述锯齿条状结构与所述圆形凹陷接触的一端与所述装置底面之间的第一距离，小于所述锯齿条状结构另一端与所述装置底面之间的第二距离。

2.根据权利要求1所述的LED光源集成光学装置，其特征在于，该LED光源集成光学装置在所述装置底面所在平面的投影为圆形。

3.根据权利要求1所述的LED光源集成光学装置，其特征在于，该LED光源集成光学装置呈柱状。

4.根据权利要求1所述的LED光源集成光学装置，其特征在于，所述锯齿条状结构包括侧面和顶面，所述顶面为弧形面，所述侧面为柱面。

5.根据权利要求1所述的LED光源集成光学装置，其特征在于，所述中心出光结构与所述锯齿条状结构之间还设置有连接面，所述连接面从所述顶面的一端向所述圆形凹陷的边缘延伸。

6.根据权利要求1所述的LED光源集成光学装置，其特征在于，

所述圆形凹陷边缘与所述装置底面之间的距离大于所述第一距离。

7.根据权利要求1所述的LED光源集成光学装置，其特征在于，通过所述圆形凹陷的底部中心的横截面为漏斗状。

8.根据权利要求1所述的LED光源集成光学装置，其特征在于，所述装置底面设置有用于与LED光源相连接的连接结构。

9.一种发光器件，其特征在于，包括LED光源和LED光源集成光学装置，所述LED光源集成光学装置包括装置底面和与所述装置底面相对的出光面，所述出光面设置有中心出光结构和边沿出光结构，其中：

所述LED光源设置在所述装置底面，以使所述LED光源的光线通过所述装置底面进入所述LED光源集成光学装置；

所述边沿出光结构包括沿所述圆形凹陷周向排布的多个锯齿条状结构；

10.根据权利要求9所述的发光器件，其特征在于，所述锯齿条状结构包括侧面和顶面，所述顶面为弧形面，所述侧面为平面。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种LED光源集成光学装置及发光器件。

背景技术

在现代照明应用当中，发光二极管LED光源因其具有节能、高效、稳定性好等一系列优势逐步取代传统光源，然而一般的LED光源出光都是呈朗伯型分布，光束角约120度，很多时候不能满足应用需求，所以需要对LED光源进行配光，目前业内都是通过加反光杯或透镜等光学器件对LED出光光线进行控制，从而达到照明要求，这种配光方式光学器件需要占到很大的空间，而且光学器件成本和装配成本上都需要有很大的投入，不利于灯具微型化、超薄化的发展以及成本的降低。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种LED光源集成光学装置及发光器件，可以实现对光源的更好的配光。

本实用新型提供的技术方案如下：

一种LED光源集成光学装置，包括装置底面和与所述装置底面相对的出光面，所述出光面设置有中心出光结构和边沿出光结构，其中：

所述边沿出光结构包括沿所述圆形凹陷周向排布的多个锯齿条状结构；

进一步地，该LED光源集成光学装置在所述装置底面所在平面的投影为圆形。

进一步地，该LED光源集成光学装置呈柱状。

进一步地，所述锯齿条状结构包括侧面和顶面，所述顶面为弧形面，所述侧面为柱面。

进一步地，所述中心出光结构与所述锯齿条状结构之间还设置有连接面，所述连接面从所述顶面的一端向所述圆形凹陷的边缘延伸。

进一步地，所述圆形凹陷边缘与所述装置底面之间的距离大于所述第一距离。

进一步地，通过所述圆形凹陷的底部中心的横截面为漏斗状。

进一步地，所述装置底面设置有用于与LED光源相连接的连接结构。

本实用新型还提供了一种发光器件，包括LED光源和LED光源集成光学装置，所述LED光源集成光学装置包括装置底面和与所述装置底面相对的出光面，所述出光面设置有中心出光结构和边沿出光结构，其中：

所述LED光源设置在所述装置底面，以使所述LED光源的光线通过所述装置底面进入所述LED光源集成光学装置；

所述边沿出光结构包括沿所述圆形凹陷周向排布的多个锯齿条状结构；

进一步地，所述锯齿条状结构包括侧面和顶面，所述顶面为弧形面，所述侧面为平面。

通过本申请实施例中的LED光源集成光学装置，可以对LED光源发出的光线进行配光，光源发出的光线经过中心出光结构和边沿出光结构的折射，光线的传播方向会发生改变，从出光面出射的光线与LED 光源集成光学装置的中心轴之间的夹角会更大，扩大光源的照射范围。该LED光源集成光学装置结构简单，装配简便，可以适用不同尺寸的 LED光源，有利于灯具的微型化和超薄化。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种LED光源集成光学装置的示意图。

图2为本实用新型实施例提供的一种LED光源集成光学装置的另一示意图。

图3为本实用新型实施例提供的一种LED光源集成光学装置的又一示意图。

图4为本实用新型实施例提供的一种LED光源集成光学装置的再一示意图。

图5为图4中I部分的放大示意图。

图6为本实用新型实施例提供的一种LED光源集成光学装置中光线的传播示意图。

图标：10-LED光源集成光学装置；101-装置底面；102-出光面；121- 圆形凹陷；122-锯齿条状结构；123-顶面；124-侧面。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本申请实施例提供了一种LED光源集成光学装置10，如图1至图 4所示，包括装置底面101和与所述装置底面101相对的出光面102。该LED光源集成光学装置10可以与一个LED光源配合，改变LED光源发出的光线的传播方向，使LED光源发出的光线具有更大的光束角。

如图2所示，所述出光面102设置有中心出光结构和边沿出光结构，所述中心出光结构包括向所述装置底面101凹陷的圆形凹陷121，所述圆形凹陷121的内壁从所述圆形凹陷121的中心点向所述圆形凹陷121 边缘延伸的弧形面。

本申请实施例中的圆形凹陷121是锥形凹槽，经过其顶点的横截面为锥形，锥形凹槽的内壁为弧形面，弧形面向装置底面101的方向弯曲。通过所述圆形凹陷121的底部中心的截面为漏斗状。

所述边沿出光结构包括沿所述圆形凹陷121周向排布的多个锯齿条状结构122。所述锯齿条状结构122从所述圆形凹陷121的边沿向所述出光面102的边缘延伸，所述锯齿条状结构122与所述圆形凹陷121接触的一端与所述装置底面101之间的第一距离，小于所述锯齿条状结构122另一端与所述装置底面101之间的第二距离。

本申请实施例中的LED光源集成光学装置10整体可以为一圆柱形，每个锯齿条状结构122为从圆形凹陷121的边沿向圆柱的侧面124 延伸的条状，多个锯齿条状结构122的形状可以是相同的，多个锯齿条状结构122形成条纹状阵列，光线在锯齿条状结构122的表面可以发生折射，从而改变原有的传播方向。

如图5所示，锯齿条状结构122的截面近似为三角形，其侧面124 可以为平面，为了实现对光线的良好的折射，其顶面123可以为弧面。同时，本申请实施例中的锯齿条状结构122与圆形凹陷121之前还设置有一段连接弧面，连接面从锯齿条状结构122的顶面123的一端向所述圆形凹陷121的边缘延伸。

如图6所示，LED光源集成光学装置10在与LED光源配合时，可以将LED光源固定在装置底面101的中心，LED光源发出的垂直于装置底面101的光线在LED光源集成光学装置10内部传播，在传播至出光面102的表面时就会发生折射。射向圆形凹陷121的内壁的部分光线会在圆形凹陷121的内壁处发生全反射，全反射后的光线可以从连接面的部分出射。从连接面出射的光线与LED光源集成光学装置10的中心轴之间具有一定的夹角，而这部分光线从LED光源出射时的方向是与 LED光源集成光学装置10的中心轴相平行的。因此，垂直于装置底面101且入射至圆形凹陷121的这一部分光线的传播方向相比其从光源发出的方向，具有了更大的覆盖范围。同理，入射至锯齿条状结构122的部分光线，也会在锯齿条状结构122的表面处发生折射，其传播方向也会向远离LED光源集成光学装置10中心轴的方向偏离。如此，使用该 LED光源集成光学装置10对光源的光线进行调制，可以使光源的光线具有更大的覆盖范围。

在另一种实施方式中，所述装置底面101设置有用于与LED光源相连接的连接结构。该连接结构可以为卡扣或其他形式的固定装置，可以将LED光源集成光学装置10与LED光源固定成为一体，使两者之间的相对位置关系不会发生变化。

通过本申请实施例中的LED光源集成光学装置10，可以对LED光源发出的光线进行二次配光，光源发出的光线经过中心出光结构和边沿出光结构的折射，光线的传播方向会发生改变，从出光面102出射的光线与LED光源集成光学装置10的中心轴之间的夹角会更大，扩大光源的照射范围。该LED光源集成光学装置10结构简单，装配简便，可以适用不同尺寸的LED光源，有利于灯具的微型化和超薄化。

本实用新型还提供了一种发光器件，包括LED光源和LED光源集成光学装置10，所述LED光源集成光学装置10包括装置底面101和与所述装置底面101相对的出光面102，所述出光面102设置有中心出光结构和边沿出光结构，其中：

所述LED光源设置在所述装置底面101，以使所述LED光源的光线通过所述装置底面101进入所述LED光源集成光学装置10；

所述中心出光结构包括向所述装置底面101凹陷的圆形凹陷121，所述圆形凹陷121的内壁从所述圆形凹陷121的中心点向所述圆形凹陷 121边缘延伸的弧形面，所述弧形面向所述装置底面101的方向弯曲；

所述边沿出光结构包括沿所述圆形凹陷121周向排布的多个锯齿条状结构122；

所述锯齿条状结构122从所述圆形凹陷121的边沿向所述出光面 102的边缘延伸，所述锯齿条状结构122与所述圆形凹陷121接触的一端与所述装置底面101之间的第一距离，小于所述锯齿条状结构122另一端与所述装置底面101之间的第二距离。

进一步地，所述锯齿条状结构122包括侧面124和顶面123，所述顶面123为弧形面，所述侧面124为平面。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

设计图

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