專利名稱：發(fā)光二極管光學(xué)透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
發(fā)光二極管光學(xué)透鏡技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型與光學(xué)透鏡之技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)，特別是關(guān)于一種利用二次光學(xué)折射原理 改變?cè)l(fā)光二極管之發(fā)光角度、光度分布及照度分布之發(fā)光二極管光學(xué)透鏡，以調(diào)整照明 面積而符合各式燈具之不同需求。
背景技術(shù)：
[0002]近年來(lái),照明市場(chǎng)因發(fā)光二極管(Light Emitting Diode, LED)具有低耗電、高 效能及壽命長(zhǎng)等特性而吹起一陣改革風(fēng)潮，使得LED大舉取代傳統(tǒng)光源而廣泛應(yīng)用于顯示 器、廣告廣告牌及各式燈具，例如路燈、天井燈或桌燈中。然，相較于傳統(tǒng)光源，LED之光線 發(fā)散角度較小，以致運(yùn)用于燈具時(shí)，其照明范圍將受限制，或者，因中心光線過(guò)于集中而使 照明范圍之中心處與周邊處之亮度大小差異甚巨，無(wú)法提供均勻地照明效果。對(duì)此，如何利 用二次光學(xué)原理，針對(duì)LED光源之投射照度、發(fā)光角度及照射光之均勻度進(jìn)行改善，以于各 種不同之使用條件下皆能提供最佳之照明狀態(tài)即為本領(lǐng)域相關(guān)從業(yè)者極欲改善之課題。[0003]有鑒于此，本發(fā)明人以利用對(duì)稱式之透鏡結(jié)構(gòu)特性，使LED光源經(jīng)透鏡二次折射 后得以產(chǎn)生對(duì)稱、廣域且照射區(qū)域均亮之照明效果。實(shí)用新型內(nèi)容[0004]有鑒于已知技術(shù)之問(wèn)題，本實(shí)用新型之目的在于提供一種發(fā)光二極管光學(xué)透鏡， 以利用二次光學(xué)之折射原理改變并調(diào)整LED光源之發(fā)光角度與照度，使調(diào)整照明范圍及均 光效果。[0005]為達(dá)上述目的，本實(shí)用新型之該發(fā)光二極管光學(xué)透鏡是與一發(fā)光二極管結(jié)合，供 以引導(dǎo)該發(fā)光二極管之光線而產(chǎn)生較佳之光形布局，且該發(fā)光二極管光學(xué)透鏡具有一透鏡 本體，其包含一出光面、一側(cè)曲面及一入光面。該出光面為圓形表面，且其直徑長(zhǎng)16. 8 17. 8公厘(mm)。該側(cè)曲面由復(fù)數(shù)個(gè)曲面點(diǎn)所組成，且該側(cè)曲面之一側(cè)緣與該出光面相互 連接，該側(cè)曲面之另一側(cè)緣框圍形成圓形之一基準(zhǔn)面，其中該基準(zhǔn)面至該出光面之距離為 11. 5mm。并且，該入光面之邊緣與該側(cè)曲面之該基準(zhǔn)面邊緣相互連接，而由該出光面、該側(cè) 曲面與該入光面封閉形成該透鏡本體之外表面，且于該透鏡本體之該入光面處內(nèi)凹形成一 容置室，用以容置該發(fā)光二極管。[0006]其中，以該基準(zhǔn)面上任意二條通過(guò)該基準(zhǔn)面之一圓心且相互正交之直線分別定義 為X軸方向與Y軸方向，且該圓心為三維空間坐標(biāo)之原點(diǎn)，該透鏡本體以Y-Z面為基礎(chǔ)面， 于X軸上呈現(xiàn)鏡向?qū)ΨQ；該透鏡本體以X-Z面為基礎(chǔ)面，于Y軸上呈現(xiàn)鏡向?qū)ΨQ。再者，該 等曲面點(diǎn)至X、Y、Z軸距離系大于等于零并分別具有一相對(duì)誤差P，且當(dāng)一單位坐標(biāo)長(zhǎng)為Imm 時(shí)，-O. 05mm < p < O. 05mm。[0007]如此，于一實(shí)施例中，該等曲面點(diǎn)于X-Z坐標(biāo)平面上，具有各點(diǎn)(x，z)為(2.20，0)、 (3. 96，2. 30)、(5. 28，4. 60)、(6. 44，6. 90)、(7. 50，9. 20)、(8. 49，11. 50);于 Y-Z 坐標(biāo)平面 上，具有各點(diǎn)(y，z)為(2. 20，O)、(3. 96，2. 30)、(5. 28，4. 60)、(6. 44，6. 90)、(7. 50，9. 20)、(8. 49，11. 50)。于次一實(shí)施例中，該等曲面點(diǎn)于X-Z坐標(biāo)平面上，具有各點(diǎn)(X，z)為(2.53，0)、(4. 20，2. 30)、(5. 56，4. 60)、(6. 79，6. 90)、(7. 94，9. 20)、(8. 90，11. 20);于 Y-Z 坐標(biāo)平面上，具有各點(diǎn)(y，z)為(2. 53，O)、(4. 20，2. 30)、(5. 56，4. 60)、(6. 79，6. 90)、(7. 94，9. 20)、(8. 90，11. 20)。或者，該等曲面點(diǎn)于X-Z坐標(biāo)平面上，具有各點(diǎn)(x，z)為(2. 00，O)、(3. 77，2. 30)、(5. 18，4. 60)、(6. 43，6. 90)、(7. 57，9. 20)、(8. 59，11. 50);于 Y-Z 坐標(biāo)平面上，具有各點(diǎn)(y,z)為(2. 00，O)、(3. 77，2. 30)、(5. 18，4. 60)、(6. 43，6. 90)、(7. 57，9. 20)、(8. 59，11. 50)。又于另一實(shí)施例中，該等曲面點(diǎn)于X-Z坐標(biāo)平面上，具有各點(diǎn)(x，z)為(1.93，0)、(3. 80，2. 30)、(5. 39，4. 60)、(6. 86，6. 90)、(7. 89，9. 20)、(8. 40，11. 50);于 Y-Z 坐標(biāo)平面上，具有各點(diǎn)(y，z)為(1. 93，O)、(3. 80，2. 30)、(5. 39，4. 60)、(6. 86，6. 90)、(7. 89，9. 20)、(8. 40，11. 50)。另外，為組裝該發(fā)光二極管光學(xué)透鏡與該發(fā)光二極管，本實(shí)用新型更包括一卡合體，該卡合體是設(shè)于該出光面一側(cè)，供以相對(duì)于一 LED基板相互卡合固定。

圖1為本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例之外觀圖。圖2為本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例于X-Z平面之剖視圖。圖3為本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例于X-Z平面之光跡圖。圖4為本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例之配光曲線圖。圖5為本實(shí)用新型次一較佳實(shí)施例之外觀圖。圖6為本實(shí)用新型次一較佳實(shí)施例于X-Z平面之剖視圖。圖7為本實(shí)用新型次一較佳實(shí)施例于X-Z平面之光跡圖。圖8為本實(shí)用新型次一較佳實(shí)施例之配光曲線圖。圖9為本實(shí)用新型再一較佳實(shí)施例于X-Z平面之剖視圖。圖10為本實(shí)用新型再一較佳實(shí)施例于X-Z平面之光跡圖。圖11為本實(shí)用新型再一較佳實(shí)施例之配光曲線圖。圖12為本實(shí)用新型另一較佳實(shí)施例于X-Z平面之剖視圖。圖13為本實(shí)用新型另一較佳實(shí)施例于X-Z平面之光跡圖。圖14為本實(shí)用新型另一較佳實(shí)施例之配光曲線圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。為使貴審查委員能清楚了解本實(shí)用新型之內(nèi)容，謹(jǐn)以下列說(shuō)明搭配圖式，敬請(qǐng)參閱。請(qǐng)參閱圖1、2，其分別為本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例之外觀圖及于X-Z平面之剖視圖。如圖所示，該發(fā)光二極管光學(xué)透鏡I與一發(fā)光二極管(圖未示)結(jié)合，供以引導(dǎo)該發(fā)光二極管之光線而產(chǎn)生較佳之光形布局，且該發(fā)光二極管光學(xué)透鏡I具有一透鏡本體10及一卡合體11。該透鏡本體10包含一出光面100、一側(cè)曲面101及一入光面102，該出光面100為直徑16. 98_之圓形表面。據(jù)幾何學(xué)原理點(diǎn)構(gòu)成線，線構(gòu)成面之基礎(chǔ)概念可知，該側(cè)曲面101由復(fù)數(shù)個(gè)曲面點(diǎn)1010所組成,且該側(cè)曲面101之一側(cè)緣與該出光面100相互連接,而其另一側(cè)緣框圍形成圓形之一基準(zhǔn)面，又該基準(zhǔn)面至該出光面100之距離為11. 5_。該入光面102之邊緣與該基準(zhǔn)面邊緣相互連接，使該出光面100、該側(cè)曲面101與該入光面102 封閉形成該透鏡本體10之外表面，且該透鏡本體10于該入光面102處內(nèi)凹形成深6. 20mm 之一容置室，用以容置該發(fā)光二極管，又該容置室上方之該入光面102呈內(nèi)凹曲面狀。并且，該卡合體11設(shè)于該透鏡本體10 —側(cè)且連接該出光面100，供以對(duì)應(yīng)于一 LED基板(圖未示)而相互卡合固定。[0029]該等曲面點(diǎn)1010定義出該側(cè)曲面101之曲線與曲面，首先可以該基準(zhǔn)面上任意二條通過(guò)該基準(zhǔn)面之一圓心且相互正交之直線分別定義為X軸方向與Y軸方向，并使該圓心為三維空間坐標(biāo)之原點(diǎn)。由于本實(shí)用新型為對(duì)稱式之透鏡結(jié)構(gòu)，故以Y-Z面為基礎(chǔ)面，該透鏡本體10于X軸上呈現(xiàn)鏡向?qū)ΨQ，同樣地，以X-Z面為基礎(chǔ)面，該透鏡本體10則于Y軸上呈現(xiàn)鏡向?qū)ΨQ。[0030]接著，工程上利用該等曲面點(diǎn)1010建立曲線及曲面之方式有多種作法，于此并不加以詳述，但大致上，主要利用光滑連接之概念，使之得以保證曲線在給定之曲面點(diǎn)1010 處連接，且曲線之切線斜率與曲率亦得以連續(xù)相接，以架構(gòu)出該側(cè)曲面101之曲面，由此可知，該側(cè)曲面101之平滑程度取決于給定之該等曲面點(diǎn)1010多寡。于本實(shí)施例中，該等曲面點(diǎn) 1010 于 X-Z 坐標(biāo)平面上，具有各點(diǎn)(X，Z)為(2. 20，O)、(3. 96，2. 30)、(5.28,4.60)、 (6. 44,6. 90), (7. 50,9. 20), (8. 49,11. 50);于 Y-Z 坐標(biāo)平面上，具有各點(diǎn)(y, z)為(2. 20, O)、(3. 96，2. 30)、(5. 28，4. 60)、(6. 44，6. 90)、(7. 50，9. 20)、(8. 49，11. 50)，且該等曲面點(diǎn) 1010至X、Y、Z軸距離大于等于零并分 別具有一相對(duì)誤差p，其中以Imm為一單位坐標(biāo)長(zhǎng)， 則-O. 05mm < p < O. 05mm。[0031]當(dāng)該發(fā)光二極管裝置于該容置室內(nèi)時(shí)，參照?qǐng)D3、4，其分別為本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例于X-Z平面之光跡圖及配光曲線圖，該發(fā)光二極管光線將穿透該透鏡本體10并產(chǎn)生折射或反射等現(xiàn)象，使光徑偏移而形成最高光強(qiáng)度約380cd(Candela,燭光)之光照效果。如此，即可該發(fā)光二極管光學(xué)透鏡I調(diào)整欲照射區(qū)域之范圍及平均光強(qiáng)度。[0032]請(qǐng)參閱圖5、6，其分別為本實(shí)用新型次一較佳實(shí)施例之外觀圖及于X-Z平面之剖視圖。如圖所示，該發(fā)光二極管光學(xué)透鏡I用以罩覆于一發(fā)光二極管(圖未示)上方，而改變及調(diào)整該發(fā)光二極管之原發(fā)光角度、光度分布及照度分布。該發(fā)光二極管光學(xué)透鏡I具有一透鏡本體10及一^^合體11，該透鏡本體10包含一出光面100、一側(cè)曲面101及一入光面102,該卡合體11設(shè)于該出光面100—側(cè),供以對(duì)應(yīng)于一 LED基板(圖未不)而相互卡合固定，且該卡合體11更可設(shè)有曬紋或網(wǎng)點(diǎn)，以進(jìn)一步調(diào)整該發(fā)光二極管之光形。[0033]該出光面100為直徑17. 80mm之圓形表面，該側(cè)曲面101由復(fù)數(shù)個(gè)曲面點(diǎn)1010所組成，且該側(cè)曲面101之一側(cè)緣與該出光面100相互連接，而其另一側(cè)緣框圍形成圓形之一基準(zhǔn)面，又該基準(zhǔn)面至該出光面100之距離為11. 5mm。該入光面102之邊緣與該基準(zhǔn)面邊緣相互連接，使該出光面100、該側(cè)曲面101與該入光面102封閉形成該透鏡本體10之外表面，且該透鏡本體10于該入光面102處內(nèi)凹形成深約5. 70mm之一容置室，用以容置該發(fā)光二極管，又該容置室上方之該入光面102呈外凸曲面狀。再者，以該基準(zhǔn)面上任意二條通過(guò)該基準(zhǔn)面之一圓心且相互正交之直線分別定義為X軸方向與Y軸方向，并使該圓心為三維空間坐標(biāo)之原點(diǎn)時(shí)，無(wú)論以Y-Z面或X-Z面為基礎(chǔ)面，該透鏡本體10皆分別于X軸及Y軸上呈現(xiàn)鏡向?qū)ΨQ。為定義出該側(cè)曲面101之曲線與曲面，該等曲面點(diǎn)1010于X-Z坐標(biāo)平面上之各點(diǎn)(X，Z)為(2. 53，O)、(4. 20，2. 30)、(5. 56，4. 60)、(6. 79，6. 90)、(7. 94，9. 20)、(8. 90,11. 20);于 Y-Z 坐標(biāo)平面上之各點(diǎn)(y，z)為(2. 53，O)、(4. 20，2. 30)、(5. 56，4. 60)、(6. 79,6.90)、(7. 94,9. 20)、(8. 90，11. 20)，且該等曲面點(diǎn)1010至X、Y、Z軸距離大于等于零并分別具有一相對(duì)誤差P，以Imm為一單位坐標(biāo)長(zhǎng) ，則-O. 05mm ^ p ^ O. 05mm。如此，由圖7、8，其分別為本實(shí)用新型次一較佳實(shí)施例于X-Z平面之光跡圖及配光曲線圖可得，本實(shí)施例之最高光強(qiáng)度約為160cd。承上得知，為符合實(shí)際照明需求，該發(fā)光二極管光學(xué)透鏡I可透過(guò)調(diào)整該等曲面點(diǎn)1010而改變?cè)搨?cè)曲面101之曲線及曲面平滑度，以擴(kuò)大或縮小照射范圍，及增加或降低光強(qiáng)度。例如圖9 11所示，其分別為本實(shí)用新型再一較佳實(shí)施例于X-Z平面之剖視圖、于X-Z平面之光跡圖及配光曲線圖，于該出光面100直徑17. 17mm、該基準(zhǔn)面至該出光面100之距離11. 5mm及該容置室深約6. 20mm的情況下，若該等曲面點(diǎn)1010于X-Z坐標(biāo)平面上之各點(diǎn)(X，z)為(2. 00，O)、(3. 77，2. 30)、(5. 18，4. 60)、(6. 43，6. 90)、(7. 57，9. 20)、(8. 59，
11.50);于Y-Z 坐標(biāo)平面上之各點(diǎn)(y，z)為(2. 00，O)、(3. 77，2. 30)、(5. 18，4. 60)、(6. 43,6. 90)、(7. 57，9. 20)、(8. 59，11. 50)，則可得光強(qiáng)度最高75cd之光照效果?；蛘?，如圖12 14所示，其分別為本實(shí)用新型另一較佳實(shí)施例于X-Z平面之剖視圖、于X-Z平面之光跡圖及配光曲線圖，于該出光面100直徑16. 8mm、該基準(zhǔn)面至該出光面100之距離11. 5mm及該容置室深約4mm時(shí)，使該等曲面點(diǎn)1010于X-Z坐標(biāo)平面上之各點(diǎn)(X，z)為(1. 93，O)、(3. 80，2. 30)、(5. 39，4. 60)、(6. 86，6. 90)、(7. 89，9. 20)、(8. 40，
11.50);于Y-Z 坐標(biāo)平面上具有各點(diǎn)(y, z)為(1.93,0), (3. 80，2. 30)、(5. 39，4. 60)、(6.86,6.90)、(7. 89,9. 20), (8. 40，11. 50)，即得最高光強(qiáng)度34cd。如此，當(dāng)平均光強(qiáng)度越低時(shí)，該發(fā)光二極管光學(xué)透鏡I可形成較廣之照射范圍，以依據(jù)燈具之實(shí)用需求而調(diào)整該發(fā)光二極管之光照特性。以上所述僅為舉例性之較佳實(shí)施例，而非為限制性者。任何未脫離本實(shí)用新型之精神與范疇，而對(duì)其進(jìn)行之等效修改或變更，均應(yīng)包含于后附之申請(qǐng)專利范圍中。
權(quán)利要求1.一種發(fā)光二極管光學(xué)透鏡，具有一透鏡本體，其包含 一出光面，為圓形表面，其直徑長(zhǎng)16. 8 17. 8mm ； 一側(cè)曲面，由復(fù)數(shù)個(gè)曲面點(diǎn)所組成，且該側(cè)曲面之一側(cè)緣與該出光面相互連接，該側(cè)曲面之另一側(cè)緣框圍形成圓形之一基準(zhǔn)面，其中該基準(zhǔn)面至該出光面之距離為11. 5mm ;及一入光面，其邊緣與該側(cè)曲面之該基準(zhǔn)面邊緣相互連接，而由該出光面、該側(cè)曲面與該入光面封閉形成該透鏡本體之外表面，且于該透鏡本體之該入光面處內(nèi)凹形成一容置室。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管光學(xué)透鏡，其特征在于以該基準(zhǔn)面上任意二條通過(guò)該基準(zhǔn)面之一圓心且相互正交之直線分別定義為X軸方向與Y軸方向，且該圓心為三維空間坐標(biāo)之原點(diǎn)，該透鏡本體以Y-Z面為基礎(chǔ)面，于X軸上呈現(xiàn)鏡向?qū)ΨQ；該透鏡本體以X-Z面為基礎(chǔ)面，于Y軸上呈現(xiàn)鏡向?qū)ΨQ，又該等曲面點(diǎn)至X、Y、Z軸距離為大于等于零并分別具有一相對(duì)誤差P，當(dāng)一單位坐標(biāo)長(zhǎng)為Imm時(shí)，-O. 05mm ^ p ^ O. 05mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管光學(xué)透鏡，其特征在于該等曲面點(diǎn)于X-Z坐標(biāo)平面上，具有各點(diǎn)(X，z)為(2. 20，O)、(3. 96，2. 30)、(5. 28，4. 60)、(6. 44，6. 90)、(7. 50,9.20)、(8.49,11.50);于 Y-Z 坐標(biāo)平面上，具有各點(diǎn)(y, z)為(2. 20，O)、(3. 96，2. 30)、(5. 28，4. 60)、(6. 44，6. 90)、(7. 50，9. 20)、(8. 49，11. 50)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管光學(xué)透鏡，其特征在于該等曲面點(diǎn)于X-Z坐標(biāo)平面上，具有各點(diǎn)(X，z)為(2. 53，O)、(4. 20，2. 30)、(5. 56，4. 60)、(6. 79，6. 90)、(7. 94,9.20)、(8.90,11.20);于 Y-Z 坐標(biāo)平面上，具有各點(diǎn)(y, z)為(2. 53,0), (4. 20,2. 30),(5. 56，4. 60)、(6. 79，6. 90)、(7. 94，9. 20)、(8. 90，11. 20)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管光學(xué)透鏡，其特征在于該等曲面點(diǎn)于X-Z坐標(biāo)平面上，具有各點(diǎn)(X，z)為(2. 00，O)、(3. 77，2. 30)、(5. 18，4. 60)、(6. 43，6. 90)、(7. 57,9.20)、(8.59,11. 50);于 Y-Z 坐標(biāo)平面上，具有各點(diǎn)(y, z)為(2. 00，O)、(3. 77，2. 30)、(5. 18，4. 60)、(6. 43，6. 90)、(7. 57，9. 20)、(8. 59，11. 50)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管光學(xué)透鏡，其特征在于該等曲面點(diǎn)于X-Z坐標(biāo)平面上，具有各點(diǎn)(X，z)為(1.93,0), (3. 80，2. 30)、(5. 39，4. 60)、(6. 86，6. 90)、(7. 89,9.20)、(8.40,11.50);于 Y-Z 坐標(biāo)平面上，具有各點(diǎn)(y, z)為(1.93,0), (3. 80,2. 30),(5. 39，4. 60)、(6. 86，6. 90)、(7. 89，9. 20)、(8. 40，11. 50)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管光學(xué)透鏡，其特征在于更包括一卡合體，該卡合體是設(shè)于該出光面一側(cè)，供以相對(duì)于一 LED基板相互卡合固定。
專利摘要本實(shí)用新型是有關(guān)于一種發(fā)光二極管光學(xué)透鏡，具有一透鏡本體，其包含一出光面、一側(cè)曲面及一入光面，該出光面為直徑16.8～17.8公厘之圓形表面，該側(cè)曲面由復(fù)數(shù)個(gè)曲面點(diǎn)所組成，且其一側(cè)緣與該出光面相互連接；其另一側(cè)緣框圍形成圓形之一基準(zhǔn)面，并與該入光面邊緣相互連接，而該基準(zhǔn)面至該出光面之距離為11.5公厘。如此，該出光面、該側(cè)曲面與該入光面即封閉形成該透鏡本體之外表面，且使本實(shí)用新型罩覆一發(fā)光二極管，以調(diào)整該發(fā)光二極管之原發(fā)光角度、光度分布與照度分布，而達(dá)預(yù)期照射范圍及光照強(qiáng)度，進(jìn)而多元使用于各類照明之運(yùn)用。
文檔編號(hào)F21V5/04GK202835178SQ20122017908
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月25日
發(fā)明者黃永孝, 魏志銘, 唐德龍 申請(qǐng)人:揚(yáng)州雷笛克光學(xué)有限公司