[发明专利]增强侧向光场的光源

说明书

本发明公开了一种增强侧向光场的光源，包括半导体发光元件和透镜，所述半导体发光元件被包埋于透镜内并与透镜无缝结合，所述透镜具有顶面以及与顶面连接的侧面，所述半导体发光元件具有一个以上出光面，其中至少一个出光面朝向透镜的顶面设置，由所述半导体发光元件射向透镜顶面的至少部分光线能够被所述透镜顶面反射再从透镜侧面透射出。本发明的增强侧向光场的光源结构简单，将反射式照明应用中的光利用效率大大增加；相比于未加透镜的光源，使出光功率提高；与二次透镜相比，所述一次透镜体积小、重量轻，在光源封装时实现与芯片的无缝连接，便于安装，出光率提高；同时制程简单便捷、低成本、体积小、适于规模化制造和应用。

技术领域

本发明涉及一种半导体照明光源的设计，特别涉及一种增强侧向光场的光源。

背景技术

近年来，LED光源已经在照明领域广泛应用。目前大多数LED光源在应用时一般不加一 次透镜或加半球形一次透镜，这种光源得到的光场通常为朗伯型，如图1-3所示，朗伯型光 场的中心场强大，大角度处的场强小。而在有些应用中，需要增强侧向光场的LED光源，例 如：反射式探照灯、反射式手电筒、头戴式矿灯、反射式车头灯等应用领域。为了进一步扩 大LED光源应用市场，需要对其进行优化设计。

从LED光源发射出的光，只有投射到反射杯反射面的部分(+/-90°～+/-θ)，才能有效被 准直射出，成为这类灯具主要的有效光线。而没有投射到反射杯反射面的光(-θ～+θ)，则自 由散出，强度与距离平方呈反比衰减，对照射距离没有显著作用，如图2所示，为现有灯具 中的反射杯结构示意图。

对于朗伯型光场，根据公式计算，如图3所示，θ角为45°时，光利用效率仅为50％；θ角为30°时，光利用效率达到75％；若要使光利用效率达到85％以上，则θ角须小于23°， 意味着反射杯长度要加大很多，会带来透镜制作成本增加，灯具体积和重量增加等一系列问题。公式可表示为：

式中η：光利用效率；θ：LED光源与反射杯边缘连线和LED光源法线方向的夹角；i(θ): LED光源在角度为θ处的光强。

二次透镜是指在组装灯具过程中，为了获得所需光场，而加装在光源前方的光学透镜。 二次透镜与光源之间通常存在空隙、间距，没有连成一体。与一次透镜相比，灯具中的二次 透镜并不能增加LED光源的光取出效率，只能改变从LED射出到外界的光的传播路径，二 次透镜的体积和重量大，成本高。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种增强侧向光场的光源，其具有提高光 取出效率、制程简单便捷、低成本、体积小等特点。

为实现前述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明实施例提供了一种增强侧向光场的光源，其包括半导体发光元件和透镜，所述半 导体发光元件被包埋于透镜内并与透镜无缝结合，所述透镜具有顶面以及与顶面连接的侧面， 所述半导体发光元件具有一个以上出光面，其中至少一个出光面朝向所述透镜的顶面设置， 由所述半导体发光元件射向所述透镜顶面的至少部分光线能够被所述透镜顶面反射再从所述 透镜侧面透射出。

在一些实施例中，所述半导体发光元件与透镜顶面对应的出光面的尺寸小于所述透镜顶 面的尺寸。

进一步地，所述半导体发光元件与透镜顶面对应的出光面或透镜顶面的形状包括圆形、 矩形、菱形或多边形。

在一些实施例中，所述透镜顶面为透明面，由所述半导体发光元件射向所述透镜顶面的 部分光线能够被所述透镜顶面反射后从所述透镜侧面透射出，另一部分光线能够经所述透镜 顶面向所述透镜的侧向折射出射。

进一步地，所述透镜顶面为反射面，由所述半导体发光元件射向所述透镜顶面的光线能 够被所述透镜顶面反射后从所述透镜侧面透射出。

进一步地，所述透镜顶面包括平面或凹面。