一种透镜及其采用该透镜的发光器件的制作方法

本技术属于半导体发光，具体而言，涉及一种透镜及其采用该透镜的发光器件。

背景技术：

1、半导体发光器件因为具有体积小、耗电量低、使用寿命长、高亮度等各方面的优点，被广泛的应用于各种照明设备中，尤其被应用于各种电子设备。常见的半导体光源包括led 光源、激光器光源等等。现有的照明灯主要是朗伯型灯，光的能量分布由中心向四周逐渐减弱，且多为圆形光斑。不能满足某些应用场景的需要，例如道路照明领域，中间亮边缘暗的圆形光斑，纵向照射范围偏小，横向则超出路面范围造成光浪费。照度、亮度和均匀度不佳，出光效果不理想。

2、综上，亟待设计一种偏光透镜及其采用该透镜的发光器件，解决光强分布不均，纵向照射范围偏小，横向照射范围偏大，光能浪费的问题。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种透镜及其采用该透镜的发光器件，旨在解决现有技术中，解决光强分布不均，纵向照射范围偏小，横向照射范围偏大而造成光浪费的问题。

2、本实用新型是这样实现的，一种透镜，包括：输入光线的下光学界面、输出光线的上光学界面和承接部；

3、所述承接部与所述下光学界面、所述上光学界面连接；

4、所述下光学界面与所述承接部形成具有一侧开口的空腔结构；

5、所述下光学界面为凹曲面，所述上光学界面为凸曲面；坐标系oxz平面与所述下光学界面、所述上光学界面分别相交于第一曲线、第二曲线；所述第一曲线的曲率小于所述第二曲线的曲率；

6、所述第一曲线、所述第二曲线为与所述x轴呈一定倾斜角度的曲线。

7、进一步的，所述第一曲线、所述第二曲线的两侧端点的直线分别与x轴呈正负夹角。

8、进一步的，坐标系oyz平面与所述下光学界面、所述上光学界面分别相交于第三曲线、第四曲线；所述第三曲线、所述第四曲线为以z轴为中心轴的轴对称曲线。

9、进一步的，所述第三曲线的曲率大于所述第四曲线的曲率。

10、进一步的，所述上光学界面在x轴、y轴平面的投影为第一矩形；所述下光学界面在坐标系oxy平面的投影包括外部的第二矩形和内部的第五曲线；所述第一矩形、所述第二矩形和所述第五曲线以x轴为中心轴对称设置。

11、进一步的，所述第一矩形、所述第二矩形的顶角为直角或者弧形倒角。

12、进一步的，所述第五曲线中部为向所述第二矩形平行y轴的边凹陷的凹曲线，所述凹曲线两端通过曲线与所述第二矩形平行x轴的两条边连接。

13、一种采用上述任一透镜的发光器件，还包括基板、设置在所述基板上的发光芯片和覆盖所述发光芯片的发光面的第一透镜；所述透镜设于所述基板上方并覆盖所述第一透镜；所述第一透镜放置于所述空腔结构内。

14、进一步的，所述第一透镜紧密贴合于所述发光芯片的发光面；所述第一透镜包括第三光学界面，所述第三光学界面包括上表面的凸曲面和侧面的斜面。

15、进一步的，所述空腔结构下方、所述基板上设有截面为梯形的凹槽，所述梯形长边侧开口，所述发光芯片设于所述凹槽内。

16、与现有技术相比，本实用新型提供的一种透镜及其采用该透镜的发光器件具有如下有益效果：

17、一、本实用新型的下光学界面、上光学界面分别设置为凹曲面、凸曲面。坐标系oxz平面与下光学界面、上光学界面分别相交于第一曲线、第二曲线，且第一曲线的曲率小于第二曲线的曲率。参照图5，光源设置在坐标o点附近，光经过下光学界面的第一曲线的折射，光轴两侧光向靠近光轴方向偏折，光轴一侧的光偏折幅度大，另一侧的光偏折幅度小。偏折角度大的光经上光学界面的第二曲线偏折后进一步向靠近光轴方向偏折，而另一侧偏折角度小的光则向远离光轴方向偏折。光斑在x轴负向的长度l2小于在x轴正向的长度l1，实现偏光，减少浪费，进而充分利用了光能。

18、二、坐标系oyz平面与下光学界面、上光学界面分别相交于第三曲、第四曲线。第三曲线、第四曲线为以z轴为中心轴的轴对称曲线。光斑在y轴负向和正向是对称分布的。第三曲线12的曲率大于第四曲线22的曲率。第三曲线12设置为较大的曲率，曲率变化率大，曲线走势较陡，用于调整光的出射角度，使光在y轴方向的照射的范围更大。第四曲线22的曲率相对较小，曲线走势相对平缓，主要用于对光进行整形。

19、三、上光学界面在x轴、y轴平面的投影为第一矩形，下光学界面在坐标系oxy平面的投影包括外部的第二矩形和内部的第五曲线。第一矩形、第二矩形和第五曲线以x轴为中心轴对称设置。本实用新型的光斑为矩形光斑，矩形光斑的短边平行x轴、矩形光斑的长边平行y轴，实现纵向照射范围大，横向照射范围小，且整体光能分布均匀，满足某些应用场景对矩形光斑的要求。

技术特征：

1.一种透镜，其特征在于，包括：输入光线的下光学界面(1)、输出光线的上光学界面(2)和承接部(3)；

2.如权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述第一曲线(11)、所述第二曲线(21)的两侧端点的直线分别与x轴呈正负夹角。

3.如权利要求1所述的透镜，其特征在于，坐标系oyz平面与所述下光学界面(1)、所述上光学界面(2)分别相交于第三曲线(12)、第四曲线(22)；所述第三曲线(12)、所述第四曲线(22)为以z轴为中心轴的轴对称曲线。

4.如权利要求3所述的透镜，其特征在于，所述第三曲线(12)的曲率大于所述第四曲线(22)的曲率。

5.如权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述上光学界面(2)在x轴、y轴平面的投影为第一矩形(23)；所述下光学界面(1)在坐标系oxy平面的投影包括外部的第二矩形(13)和内部的第五曲线(14)；所述第一矩形(23)、所述第二矩形(13)和所述第五曲线(14)以x轴为中心轴对称设置。

6.如权利要求5所述的透镜，其特征在于，所述第一矩形(23)、所述第二矩形(13)的顶角为直角或者弧形倒角。

7.如权利要求6所述的透镜，其特征在于，所述第五曲线(14)中部为向所述第二矩形(13)平行y轴的边凹陷的凹曲线，所述凹曲线两端通过曲线与所述第二矩形(13)平行x轴的两条边连接。

8.一种采用权利要求1-7的任一透镜的发光器件，其特征在于，还包括基板(5)、设置在所述基板(5)上的发光芯片(6)和覆盖所述发光芯片(6)的发光面的第一透镜(7)；所述透镜设于所述基板(5)上方并覆盖所述第一透镜(7)；所述第一透镜(7)放置于所述空腔结构(4)内。

9.如权利要求8所述的发光器件，其特征在于，所述第一透镜(7)紧密贴合于所述发光芯片(6)的发光面；所述第一透镜(7)包括第三光学界面(71)，所述第三光学界面(71)包括上表面的凸曲面和侧面的斜面。

10.如权利要求8所述的发光器件，其特征在于，所述空腔结构(4)下方、所述基板(5)上设有截面为梯形的凹槽(51)，所述梯形长边侧开口，所述发光芯片(6)设于所述凹槽(51)内。

技术总结
本技术涉及半导体发光技术领域，公开了一种透镜及其采用该透镜的发光器件。透镜包括输入光线的下光学界面、输出光线的上光学界面和承接部。承接部与下光学界面、上光学界面连接。下光学界面与承接部形成具有一侧开口的空腔结构。下光学界面为凹曲面，上光学界面为凸曲面。坐标系OXZ平面与下光学界面、上光学界面分别相交于第一曲线、第二曲线。第一曲线的曲率小于第二曲线的曲率。第一曲线、第二曲线为与X轴呈一定倾斜角度的曲线。本技术通过对透镜面形的设置，使透镜具有偏光功能，进一步实现发光器件在X轴方向实现偏光，有效提高光能利用率。本技术结构照射均匀，在坐标系OXY平面的光斑呈矩形光斑，呈X轴方向窄Y轴方向宽。

技术研发人员：黄伟,曹宇星,汪洋,李向阳
受保护的技术使用者：深圳循光科技有限公司
技术研发日：20230508
技术公布日：2024/1/15