光学元件及具有该光学元件的发光装置

1.一种光学元件，与一发光二极管搭配组合以作为照明光源，其特征在于，该光学元件包含:
一透光本体，包含:
一导光柱，具有一顶面及一底面，所述顶面为平面，该底面为一平面且具有一凹槽，该凹槽由该底面的中央处朝向该顶面的方向凹陷，该凹槽的开口大致呈圆形，该凹槽包含一顶壁及一侧壁，该顶壁为一平面且大致平行于该底面，该侧壁连接该底面及该侧壁大致垂直该底面；及
一延伸部，由该顶面的周缘向外延伸，该延伸部的末端具有一出光面，所述出光面与所述底面的一夹角为大于90度的钝角，所述延伸部包含复数个相连接的导光条，所述导光条呈圆形排列于所述顶面，所述导光条的剖面大致为圆形；
其中，该发光二极管设置于该凹槽，并朝向该光学元件发出光线。
2.一种发光装置，其特征在于，其包含:
一电路板；
一发光二极管，设置于该电路板且电连接于该电路板；
一光学元件，包含:
一导光柱，具有一顶面及一底面，所述顶面为平面，该底面为一平面且具有一凹槽，该凹槽由该底面的中央处朝向该顶面的方向凹陷，该凹槽的开口大致呈圆形，该凹槽包含一顶壁及一侧壁，该顶壁为一平面且大致平行于该底面，该侧壁连接该底面及该侧壁大致垂直该底面，该发光二极管设置于该凹槽；
一延伸部，由该顶面的周缘向外延伸，该延伸部的末端具有一出光面，所述出光面与所述底面的一夹角为大于九十度的钝角，所述延伸部包含复数个相连接的导光条，所述导光条呈圆形排列于所述顶面，所述导光条的剖面大致为圆形；
一罩体，以透光材质制成；及
一散热件，与该罩体相结合，使该发光二极管及该光学元件置于该罩体与散热件之间。
3.如权利要求2所述的发光装置，其特征在于，所述发光装置更包含一导电接头，该导电接头连接于该散热件相对设置该罩体的一侧，并电连接于所述电路板。

光学元件及具有该光学元件的发光装置\n技术领域\n[0001] 本发明是有关于一种光学元件，尤指一种可以有效扩大光线出光角度的光学元件及具有该光学元件的发光装置。\n背景技术\n[0002] 发光二极管(light emitting diode, LED)为一种半导体元件，主要通过半导体化合物将电能转换为光能以达到发光效果，因此具有寿命长、稳定性高及耗电量小等优点，目前已被广泛地应用于居家、办公、室外与移动照明，以取代灯管及白炽灯泡等传统的非指向性发光源。\n[0003] 由于发光二极管为点状光源且具有高指向性，导致发光二极管的照射面相较于传统发光源窄小，且发光亮度随着距离的增加而逐渐地降低，因此较适用于提供短距离及小区域照明的灯具，如:台灯。\n[0004] 为改善上述问题，多数厂商是通过组合及排列复数个发光二极管，以集中发光达到补强照射范围过小的问题；但是，发光二极管使用数量增加使得驱动发光二极管所需的电力增加，无法有效地达到省电的效果，且发光二极管灯具本身价格更远高于传统发光源，致使使用者降低使用发光二极管灯具的意愿。\n发明内容\n[0005] 鉴于先前技术的不足，本发明的主要目的，在于提供一种可有效地扩大通过光线的出光角度的光学元件及具有该光学元件的发光装置。\n[0006] 为达到上述目的，本发明提供一种光学元件，该光学元件与一发光二极管搭配组合以作为照明光源，该光学元件包含一透光本体，该透光本体包含一导光柱及一延伸部；该导光柱具有一顶面及一底面，该底面具有一凹槽；该延伸部由该顶面的周缘向外延伸，该延伸部的末端具有一出光面；其中，该发光二极管设置于该凹槽，并朝向该光学元件发出光线。\n[0007] 此外，本发明更提供一种发光装置，该发光装置包含一电路板、一发光二极管、一光学元件、一罩体及一散热件。该发光二极管设置于该电路板；该光学元件包含一导光柱及一延伸部，该导光柱具有一顶面及一底面，该底面具有一凹槽，该发光二极管设置于该凹槽；该延伸部由该顶面的周缘向外延伸，该延伸部的末端具有一出光面。该罩体以透光材质制成；该散热件与该罩体相结合，使该发光二极管及该光学元件置于该罩体与散热件之间。\n[0008] 本发明的该光学元件通过由该顶面周缘向外延伸的该延伸部以引导入射至该光学元件的光线，使光线由该延伸部折射出光或反射至该出光面出光，以有效地扩大通过该光学元件的光线的出光角度；并且，通过改变延伸部的该出光面相对于该底面的角度，可提供不同形式的光强度分布，借以适用于不同照明领域。\n附图说明\n[0009] 图1为本发明第一实施例的光学元件的立体图；\n[0010] 图2为本发明第一实施例的光学元件的另一立体图；\n[0011] 图3为本发明第一实施例的光学元件的剖视图；\n[0012] 图4为光强度分布图；\n[0013] 图5为本发明的发光装置的剖视图；\n[0014] 图6为本发明第二实施例的光学元件的剖视图；\n[0015] 图7为本发明第三实施例的光学元件的剖视图；\n[0016] 图8为光强度分布图；\n[0017] 图9为本发明第四实施例的光学元件的立体图；\n[0018] 图10为本发明第四实施例的光学元件的剖视图；\n[0019] 图11为本发明第五实施例的光学元件的立体图；\n[0020] 图12为本发明第五实施例的光学元件的剖视图；\n[0021] 图13为本发明第六实施例的光学元件的立体图；\n[0022] 图14为本发明第六实施例的光学元件的剖视图。\n[0023] 附图标记说明\n[0024] 10、20、30、40、50、60光学元件\n[0025] 11、21、31、41、51、61透光本体\n[0026] 12、22、32、42、52、62导光柱\n[0027] 120、220、320、420、520、620顶面\n[0028] 122、222、322、422、522、622底面\n[0029] 124、224、324、424、524、624凹槽\n[0030] 14、24、34、44、54、64延伸部\n[0031] 140、240、340、440、540、640出光面\n[0032] 142、242、342、442、542、642导光条\n[0033] 80发光装置\n[0034] 82电路板\n[0035] 84罩体\n[0036] 86散热件\n[0037] 88导电接头\n[0038] 90发光二极管\n[0039] θ夹角。\n具体实施方式\n[0040] 配合参阅图1及图2，其均为本发明第一实施例的光学元件的立体图。该光学元件\n10适用于设置于一发光二极管90上，借以改变该发光二极管90所发出的光线的光强度分布，并扩大出射光线的出光角度。该发光二极管90以一发光二极管芯片为例，实际实施时则不以此为限。\n[0041] 该光学元件10可采用塑料、玻璃、硅橡胶或硅树脂等可透光材质以射出或压模等方式制作而成，且该光学元件10为一体成型。该光学元件10具有一透光本体11，该透光本体11包含一导光柱12及一延伸部14。在本实施例中，该导光柱12为圆形柱体，在实际实施时，该导光柱12可以为三角柱体、四角柱体或其它多边形柱体。该导光柱12具有一顶面120及一相反于该顶面120的底面122，该底面122设计为一平面且具有一凹槽124，在本实施例中，该凹槽124由该底面122的中央处朝向该顶面120的方向凹陷，且其开口大致呈圆形，在实际实施时，该凹槽124的开口可以为任意形状。该发光二极管90设置于该凹槽124，并朝向该光学元件10发出光线。\n[0042] 该延伸部14包含复数个相连接的导光条142，该延伸部14连接于该导光柱12并由该顶面120的周缘向外延伸，该延伸部14的末端具有一出光面140，该出光面140与该底面122具有一夹角θ，在本实施例中，该夹角θ为大于九十度的钝角。\n[0043] 在实际应用时，该发光二极管90设置于该凹槽124，并朝向该光学元件10发出光线。该光线由该导光柱12引导至该顶面120及该延伸部14，并由该顶面120出光或经由该延伸部14折射出光或经由该延伸部14反射至该出光面140出光，其中该延伸部14可以有效地将光线引导至该出光面140，使扩大光线的出光角度，其光强度分布图如图4所示。\n[0044] 配合参阅图4，通过该光学元件10的光强度的分布可以达到光轴(即0度)两侧\n180度，且于0度至130度的光强度呈均匀分布，130度至180度的光强度可大于总光强度的5%。由图中可知，该光学元件10可以有效地扩大光线出射的角度，并提高出射光线的均匀度。\n[0045] 配合参阅图5，为本发明的发光装置的剖视图。该发光装置80包含一电路板82、一发光二极管90、一光学元件10、一罩体84、一散热件86及一导电接头88。该发光二极管\n90设置于该电路板82且电连接于该电路板82，在本实施例中，该电路板82预设有复数的电路布线(图中未标示)，以供驱动该发光二极管90；该发光二极管90以一发光二极管芯片为例，但不以此为限。\n[0046] 该光学元件10设置于该电路板82且位于该发光二极管90上方，再参阅图3，该光学元件10具有一透光本体11，该透光本体11包含一导光柱12及一延伸部14，在本实施例中，该导光柱12为圆形柱体，在实际实施时，该导光柱12可以为三角柱体、四角柱体或其它多边形柱体；该导光柱12具有一顶面120及一底面122，该底面122设计为一平面且具有一凹槽124，在本实施例中，该凹槽124由该底面122的中央处朝向该顶面120的方向凹陷，且其开口大致呈圆形，在实际实施时，则不以此限。该发光二极管90设置于该凹槽124，并朝向该透光本体11发出光线。该延伸部14包含复数个相连接的导光条142，该延伸部14连接于该导光柱12并由该顶面120的周缘向外延伸，该延伸部14的末端具有一出光面140，该出光面140与该底面122具有一夹角θ，在本实施例中，该夹角θ为大于九十度的钝角。\n[0047] 再参阅图5，该罩体84是使用透光材质制成，且可以设计为透明状或雾面状，该罩体84罩合于该电路板82设置有该发光二极管90及该光学元件10的一侧，以避免水气渗透及微粉尘附着于该电路板82而使该发光装置80的使用寿命缩短。\n[0048] 该散热件86与该罩体84结合，使得该电路板82、该发光二极管90及该光学元件\n10置于该罩体84与该散热件86之间。该散热件86可使用金属材质制成，以加速导除该发光二极管90于操作状态下产生的热能。\n[0049] 该导电接头88连接于该散热件86相对设置于该罩体84的一侧，并电连接于该电路板82，其中该导电接头88可以为E26或E27接头，但不以此为限。该导电接头88供转接于一般灯泡灯座中，使电连接于一外部电源，该电源由该导电接头88传递至该电路板82，以点亮该发光二极管90。该发光二极管90朝向该光学元件10发出光线，该光线传递至该顶面120及该延伸部14，并由该顶面120出光或经由该延伸部14折射出光或经由该延伸部\n14反射至该出光面140出光。\n[0050] 配合参阅图6，为本发明第二实施例的光学元件的剖视图。该光学元件20具有一透光本体21，该透光本体21包含有一导光柱22及一延伸部24，在本实施例中，该导光柱\n22为圆形柱体，在实际实施时，该导光柱22可以为三角柱体、四角柱体或其它多边形柱体。\n该导光柱22具有一顶面220及一相反于该顶面220的底面222，该顶面220朝着相反于该底面222的方向凸出，在本实施例中，该顶面220呈圆弧状凸出，在实际实施时，则不以此为限，该顶面220可以为任意形状的凸面。借此，可以更有效地提高由该顶面220出射的光线的出光均匀度。该底面222设计为一平面且具有一凹槽224，在本实施例中，该凹槽224由该底面222的中央处朝向该顶面220方向凹陷，且其开口大致呈圆形，在实际实施时，则不以此为限。\n[0051] 该延伸部24包含复数个相连接的导光条242，该延伸部24连接于该导光柱22并由顶面220的周缘向外延伸，且该延伸部24的末端具有一出光面240，该出光面240与该底面222具有一夹角θ，在本实施例中，该夹角θ为大于九十度的钝角。\n[0052] 该发光二极管90设置于该凹槽224，并朝向该光学元件20发出光线，进入该透光本体21的光线由该顶面220出光或由该延伸部24折射出光或由该延伸部24反射至该出光面240出光，以扩大光线的出光角度。\n[0053] 配合参阅图7，为本发明第三实施例的光学元件的剖视图。该光学元件30具有一透光本体31，该透光本体31包含有一导光柱32及一延伸部34，在本实施例中，该导光柱32为圆形柱体，在实际实施时，该导光柱32可以为三角柱体、四角柱体或其它多边形柱体；该导光柱32具有一顶面320及一相反于该顶面320的底面322，该顶面320朝着该底面322的方向凹陷使通过该顶面320的光线往两侧发散。在本实施例中，该顶面320呈圆弧状凹陷，在实际实施时，则不以此为限，该顶面320可以为任意形状的凹面。该底面322设计为一平面且具有一凹槽324，在本实施例中，该凹槽324由该底面322的中央处朝向该顶面320方向凹陷，且其开口大致呈圆形，在实际实施时，则不以此为限。\n[0054] 该延伸部34包含复数个相连接的导光条342，该延伸部34连接于该导光柱32并由顶面320的周缘向外延伸，且该延伸部34的末端具有一出光面340，该出光面340与该底面具有一夹角θ，在本实施例中，该夹角θ为大于九十度的钝角。\n[0055] 该光学元件30设置于该发光二极管90上方，通过该光学元件30的部分光线由该顶面320出光，且该顶面320发散通过的光线；其它部分的光线由该延伸部34折射出光或反射至该出光面340，由该出光面340出光，其光强度分布图如图8所示，使由发光二极管\n90发出的光线通过该光学元件30后聚焦于光轴两侧各大约50至130度的方向上。\n[0056] 配合参阅图9及图10，分别为本发明第四实施例的光学元件的立体图及剖视图。\n该光学元件40具有一透光本体41，该透光本体41包含有一导光柱42及一延伸部44，在本实施例中，该导光柱42为圆形柱体，在实际实施时，该导光柱42可以为三角柱体、四角柱体或其它多边形柱体。该导光柱42具有一顶面420及一相反于该顶面420的底面422，该底面422设计为一平面且具有一凹槽424，在本实施例中，该凹槽424由该底面422的中央处朝向该顶面420的方向凹陷，且其开口大致呈圆形，在实际实施时，则不以此为限。该顶面\n420设计为一平面，且大致平行于该底面422，在实际实施时，该顶面420可以设计为凸面或凹面，其中凸面设计可以更有效地提高通过该顶面420的光线的出光均匀度，凹面设计可以使通过该顶面420的光线发散出光。\n[0057] 该延伸部44包含复数个相连接的导光条442，该延伸部44连接于该导光柱42并由该顶面420的周缘向外延伸，该延伸部44的末端具有一出光面440，该出光面440与该底面422具有一夹角θ，在本实施例中，该夹角θ等于九十度，为直角。\n[0058] 配合参阅图11及图12，为本发明第五实施例的光学元件的立体图及剖视图。该光学元件50具有一透光本体51，该透光本体51包含一导光柱52及一延伸部54，在本实施例中，该导光柱52为圆形柱体，在实际实施时，该导光柱52可以为三角柱体、四角柱体或其它多边形柱体。该导光柱52具有一顶面520及一相反于该顶面520的底面522，该底面\n522设计为一平面且具有一凹槽524，在本实施例中，该凹槽524由该底面522朝向该顶面\n520方向凹陷，且其开口大致呈圆形，在实际实施时，则不以此为限。该顶面520设计为一平面，且大致平行于该底面522，在实际实施时，该顶面520可以设计为凸面或凹面，其中凸面设计可以更有效地提高通过该顶面520的光线的出光均匀度，凹面设计可以使通过该顶面\n520的光线发散出光。\n[0059] 该延伸部54包含复数个相连接的导光条542，该延伸部54连接于该导光柱52并由该顶面520的周缘向外延伸，且该延伸部54的末端具有一出光面540，该出光面540与该底面522具有一夹角θ，在本实施例中，该夹角θ为小于九十度的锐角。\n[0060] 配合参阅图13及图14，分别为本发明第六实施例的光学元件的立体图及剖视图。\n该光学元件60具有一透光本体61，该透光本体61具有一导光柱62及一延伸部64。在本实施例中，该导光柱62为圆形柱体，在实际实施时，该导光柱62可以为三角柱体、四角柱体或其它多边形柱体。该导光柱62具有一顶面620及一底面622，该底面622设计为一平面且具有一凹槽624，在本实施例中，该凹槽624由该底面622朝向该顶面620的方向凹陷，且其开口大致呈圆形，在实际实施时，则不以此为限。该顶面620设计为一平面，且大致平行于该底面622，在实际实施时，该顶面620可以设计为凸面或凹面，其中凸面设计可以更有效地提高通过该顶面620的光线的出光均匀度，凹面设计可以使通过该顶面620的光线发散出光。\n[0061] 该延伸部64由该顶面620的周缘向外延伸，该延伸部64的末端具有一出光面\n640，该出光面640与该底面622具有一夹角θ，在本实施例中，该夹角θ为大于九十度的钝角，在实际实施时，该夹角θ可以为直角或锐角，以调整通过该光学元件60的光线的出光角度。该发光二极管设置于该凹槽624，并朝向该光学元件60发出光线。\n[0062] 综合以上所述，本发明的该光学元件通过由该顶面周缘向外延伸的该延伸部以引导入射至该光学元件的光线，使光线由该延伸部折射出光或反射至该出光面出光，以有效地扩大通过该光学元件的光线的出光角度；并且，通过改变该延伸部的该出光面相对于该底面的角度，可提供不同形式的光强度分布，借以适用于不同照明领域。\n[0063] 然而以上所述，仅为本发明的较佳实施例，当不能限定本发明实施的范围，即凡是依本发明权利要求所作的均等变化与修饰等，均应仍属于本发明的专利涵盖范围意图保护的范畴。