CN101988678B

CN101988678B - 复合透镜板

Info

Publication number: CN101988678B
Application number: CN2009101622881A
Authority: CN
Inventors: 李昱钦; 黄博亮
Original assignee: Leotek Electronics USA Corp
Current assignee: Guanglin Intelligent Technology Co ltd
Priority date: 2009-07-31
Filing date: 2009-07-31
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2029-07-31
Also published as: CN101988678A

Abstract

一种复合透镜板应用于发光二极管灯具。发光二极管灯具具有多个发光二极管。复合透镜板包括多个屈光组件。每一屈光组件是以一对一关系对应发光二极管并导引对应的发光二极管所发出的光线；每一屈光组件均具有屈光特性。此些屈光组件依其屈光特性被区分为至少二种透镜。同一种透镜的屈光特性实质上相同，同一种透镜的屈光特性相异于另一种透镜的屈光特性。

Description

复合透镜板

技术领域

本发明涉及一种透镜板，特别涉及一种复合透镜板。

背景技术

随着节能减碳的风潮日益增加，因此许多电气设备也开始朝着高效率、低耗能的目标改进。尤其是对照明用的各类灯具，从过去所使用的钨丝灯泡、日光灯，发展到现在的发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)。由于LED具有体积小、高亮度、长使用时限及低耗电等特性，所以变成新一代的照明用具。举例来说，台湾的红绿灯均已改用LED灯具。由于LED灯组中具有许多颗LED，所以当其中的某几颗LED毁损时，红绿灯仍可以达到警示的目的。

LED灯除了应用在上述的红绿灯中，LED灯另外最常被使用地方就是在路灯。在路灯应用方面，LED灯需要满足高亮度、低耗电与特定照明范围(亦称为光形)等要求。在特定照明范围这一项，各地方政府对于路灯所产生的照明光形都有不同的规定。此处所称的光形指的是从灯具投射出来照射在路面后所形成的照射范围。

LED灯具，为能满足特定光形的要求，通常有几种做法，其一是在LED灯具前装设一片透镜板，以将所有LED所发出的光线折射至预定位置。其二是适当排列LED，使其能具有所要求的光形。此二种做法，在满足不同光形要求时，均必须特地为该光形要求单独设计至少一套模具，以制作该光形所需的透镜。所以，若厂商欲竞标多个不同路段的路灯时，即需设计多套模具，其成本也相对提高，并不经济。

发明内容

鉴于以上的问题，本发明提供一种复合透镜板，适于发光二极管灯具。

依据本发明的一实施范例，复合透镜适于发光二极管灯具。灯具具有多个发光二极管。该透镜板包含基板、以及多个屈光组件。屈光组件配置于基板并以一对一关系对应发光二极管。屈光组件导引所对应的发光二极管所发出的光线。每一屈光组件具有一屈光特性。该些屈光组件依其屈光特性被区分为至少二种透镜。同一该种透镜的该些屈光组件的该屈光特性实质上相同。同一该种透镜的该些屈光组件的该屈光特性实质上相异于另一该种透镜的该些屈光组件的该屈光特性。

依据本发明的另一实施范例，该些屈光组件依其屈光特性被区分为三种透镜。该些透镜分别为第一种透镜、第二种透镜及第三种透镜，该第一种、第二种及第三种透镜的该屈光特性相异。

前述第一种透镜的该些屈光组件的该长轴屈光角度为135度至175度之间，而该第一种透镜的该些屈光组件的该短轴屈光角度为75度～105度。第二种透镜的该些屈光组件的该长轴屈光角度为105度至135度之间，而该第一种透镜的该些屈光组件的该短轴屈光角度为50度～75度。第三种透镜的该些屈光组件的该长轴屈光角度为75度至105度之间，而该第三种透镜的该些屈光组件的该短轴屈光角度为30度～50度。

本发明的功效在于，借由上述各种的屈光组件的组合及配置关系，使得发光二极管所发出的光线可以透过复合透镜板来形成不同型态的光形(Luminaries Distributions)。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明一实施范例的复合透镜板的立体示意图；

图2为图1在2-2位置的剖面示意图；

图3A为本发明的第一种透镜的屈光组件的表面示意图；

图3B为应用本发明一实施范例于一发光二极管灯具的剖面示意图；

图4A为本发明第一种透镜的屈光组件的立体示意图；

图4B为图4A的剖面示意图；

图5为应用本发明一实施范例于一发光二极管灯具的剖面示意图；

图6为依据本发明的一实施范例的屈光特性示意图；

图7为依据本发明的一实施范例的屈光组件的配置方式示意图；

图8A为依据本发明的另一实施范例的透镜板的立体示意图；

图8B为图8A在8B-8B位置的剖面示意图；

图9A为依据本发明的另一实施范例的透镜板的模具的立体示意图；

图9B为图9A的剖面示意图；

图10A为依据本发明的实施范例所产生的第一种光形示意图；

图10B为依据本发明的实施范例所产生的第二种光形示意图；

图10C为依据本发明的实施范例所产生的第三种光形示意图。

其中，附图标记

20 复合透镜板

30 基板

40a，40b，42a，42b，44a，44b 屈光组件

46 长轴屈光角度

48 短轴屈光角度

50 第一种透镜

52 第二种透镜

54 第三种透镜

60 电路板

62，64 发光二极管

65 短轴

66 长轴

67 光形

68 投影面

70 发光二极管灯具

90a，90b，92a，92b，94a，94b 模仁

96 模具

97 公模

98 母模

99a，99b，99c 开孔

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

本发明所述的复合透镜板，适于发光二极管灯具中。发光二极管灯具具有多个发光二极管。透镜板用以调整发光二极管所发出的光线所形成的光形。特别是将透镜板应用在发光二极管的路灯的领域中。由于各国对于路灯所欲呈现的亮度与范围有所限定。因此为能符合规定，所以厂商需要针对不同地区的规定来制作相应的透镜板。

请参考图1。其为依据本发明一实施范例的复合透镜板的立体示意图。复合透镜板20包含基板30及多个屈光组件40a，40b，42a，42b。屈光组件40a，40b，42a，42b配置于该基板30并以一对一关系对应该些发光二极管(容后详述)。屈光组件40a，40b，42a，42b导引所对应的发光二极管所发出的光线。每一屈光组件具有一屈光特性(容后详述)。该些屈光组件依其屈光特性被区分为至少二种透镜50，52。同一该种透镜50(以下称为第一种透镜)的该些屈光组件40a，40b的该屈光特性实质上相同。同一该种透镜50的该些屈光组件40a，40b的该屈光特性实质上相异于另一该种透镜52(以下称为第二种透镜)的该些屈光组件42a，42b的该屈光特性。

请续参照图2。其为图1在2-2位置的剖面示意图。图中可以见悉，第一种透镜50的屈光组件40a，40b的剖面形状实质上相同。第二种透镜52的屈光组件42a，42b的剖面形状实质上相同。第一种透镜的屈光组件的剖面形状与第二种透镜的屈光组件的剖面形状实质上相异。关于第一种透镜50的屈光组件40a，40b与第二种透镜52的屈光组件42a，42b的细部结构图请参考图3A、图3B、图4A、及图4B。从图3A与图3B中可以得知第一种透镜50的屈光组件40a的表面为一椭圆曲面。此曲面的曲率可依发光二极管所产生光形而设计。另从图4A、及图4B中可以得知，第二种透镜52的屈光组件42a的表面为一椭圆曲面且椭圆曲面的顶端为尖锥并内凹状。

请续参照图5。其为应用本发明一实施范例于一发光二极管灯具70的剖面示意图。图中可以见悉发光二极管灯具70包含电路板60及复合透镜板20。复合透镜板20覆盖于一电路板60上。电路板60具有多个发光二极管62，64。每一屈光组件40a，40b，42a，42b是以一对一的关系对应于发光二极管62，64。

从图5中可以看出，由于第一种透镜50的屈光组件40a，40b的形状相异于第二种透镜52的屈光组件42a，42b，因此，发光二极管62，64所发出的光线经过第一、第二种透镜50，52后，将被折射而不同的光形(此即为前述屈光特性)。

关于屈光特性的说明，请同时参考图6阅览之。图6为依据本发明的实施范例的屈光特性示意图。从图中可以看出发光二极管62经过屈光组件40a之后所射出的光线，在特定距离的投影面68上形成一椭圆形的光形67。此光形67在实际应用时，并不会是标准的椭圆形，而是略成椭圆形。同时，在每个方位(椭圆形内的区域)的光强度亦会不相同。光形67具有一长轴66与一短轴65。从屈光组件40a到长轴66的两端所夹的角度即为长轴屈光角度46，从屈光组件40a到短轴65的两端所夹的角度即为短轴屈光角度48。也就是说前述屈光特性包含一长轴屈光角度46及一短轴屈光角度48。

前述第一种透镜50的屈光组件40a，40b的长轴屈光角度46可以是135度至175度之间。较佳为140度至160度之间。前述第一种透镜50的屈光组件40a，40b的短轴屈光角度48可以是75度至105度之间。较佳为80度至100度之间。

前述第二种透镜52的屈光组件42a，42b的长轴屈光角度46可以是105度至135度之间。较佳为110度至130度之间。前述第二种透镜52的屈光组件42a，42b的短轴屈光角度48可以是50度至75度之间。较佳为45度至65度之间。

接着，屈光组件40a，40b，42a，42b在基板30上的排列方式与发光二极管62，64相互对应，亦可将两者的排列做不同的变化。请参考图7。图中可以看见屈光组件40a，40b，42a，42b大致以环形的方式配置于基板30。当然，对应此一实施范例，发光二极管62，64亦以相同的排列方式配置。虽然屈光组件40a，40b，42a，42b的排列方式以上述二种方式(矩阵状及环状)举例，但本发明并不以此为限，亦可采用其它方式排列，例如大致上呈T字形或I字形等。

再者，请同时参阅图8A及图8B，其为依据本发明的另一实施范例的透镜板的立体示意图。图8A及图8B中可以见悉该些屈光组件40a，40b，42a，42b，44a，44b是依其屈光特性被区分为三种透镜50，52，54，该些透镜50，52，54是分别为第一种透镜50、第二种透镜52及第三种透镜54，该第一种、第二种及第三种透镜50，52，54的该屈光特性相异。

第三种透镜54的屈光组件44a，44b的长轴屈光角度为75度至105度之间，较佳为85度至95度之间。而第三种透镜54的屈光组件44a，44b的短轴屈光角度为30度至50度。较佳为35度至45度之间。第三种透镜54的些屈光组件44a，44b的表面为一半椭圆曲面与一柱状体的组合。此第三种透镜的屈光组件44a，44b由于具有柱状体的表面，故其形成的光形将不会呈对称状(容后详述)。

前述屈光组件40a，40b，42a，42b，44a，44b的屈光特性虽列举于上，但并不以此为限。同时屈光组件40a，40b，42a，42b，44a，44b依据其屈光特性所分的透镜种类亦不以三个为限，亦可为四种或四种以上。

最后，针对图8A的本发明另一实施范例的透镜板的模具，请参阅图9A及图9B。模具96包含公模97、母模98及模仁90a，90b，92a，92b，94a，94b。在此一实施范例中，在母模98中具有多个开孔99a，99b，99c，每一个开孔99a，99b，99c的大小与模仁90a，90b，92a，92b，94a，94b的尺寸相同。将模仁90a，90b，92a，92b，94a，94b安装于该开孔99a，99b，99c中，再将安装模仁90a，90b，92a，92b，94a，94b的母模98与公模97相结合，借以形成具有不同屈光组件的复合透镜板20的模具96。厂商可以根据各地所要求，选择如同图9B所载的模仁90a，90b，92a，92b，94a，94b，借以组合出相应的屈光特性的复合透镜板20。此组合方式，除了上述图9B所示的方式外，亦可以仅选择模仁90a，90b，92a，92b或模仁92a，92b，94a，94b来进行组合，以组合出不同的复合透镜板20，达到不同光形需求。

对于不同种透镜的组合所产生的光形，请搭配图10A、图10B及图10C阅览之。其为依据本发明的实施范例的不同种透镜的组合所产生的光形示意图。图中圆心位置即为光源(发光二极管)所在位置，每个同心圆即表示不同的光强度的等高线(如图示的160，240，320cd/klm，每千流明的烛光值)，放射状的线条即表示与光源处的铅垂轴的夹角角度(如图示的0，15，30，45，60，75，90，105度)。其中，图10A为采用上述第一种透镜50与第三种透镜54的屈光组件40a，40b，44a，44b进行组合而得的光强度轮廓图(light intensity profile)，图中二条轮廓图分别代表在长轴屈光角度46(长轴方向)与短轴屈光角度48(短轴方向)的光强度轮廓图。从图中可以见悉，长轴屈光角度46的角度范围涵盖图示的铅垂线左右两侧各约75度夹角的范围(即约150度)。短轴屈光角度48的角度范围涵盖图示的铅垂线左侧约60度而右侧约70度的范围(即约130度)。

图10B则是仅使用第三种透镜54的屈光组件44a，44b来配置于基板20所得的光形，从其长轴屈光角度46与短轴屈光角度48的光强度轮廓图可以得知此仅用第三种透镜54的屈光组件44a，44b配置于基板30所得的光形并非对称光形。从图中可以见悉，长轴屈光角度46的角度范围涵盖图示铅垂线的左右两侧各约60度夹角的范围(即约120度)。短轴屈光角度48的角度范围涵盖图示铅垂线的左侧约20度而右侧约45度的范围(即约65度)。

图10C则是使用第二种透镜52及第三种透镜54的屈光组件42a，42b，44a，44b的组合而配置于基板30所得的光形。从图中可以见悉，长轴屈光角度46的角度范围涵盖图示铅垂线的左右两侧各约65度夹角的范围(即约130度)。短轴屈光角度48的角度范围涵盖图示铅垂线左右两侧约50度的范围(即约100度)。

本发明借由上述各种的屈光组件的组合，使得发光二极管灯具中所发出的光线可以透过复合透镜来形成不同型态的光形。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种复合透镜板，适于一发光二极管灯具，该灯具具有多个发光二极管，其特征在于，该透镜板包含：

一基板；以及

多个屈光组件，配置于该基板并以一对一关系对应该些发光二极管，每一屈光组件具有一屈光特性，该些屈光组件依该屈光特性被区分为至少二种透镜，同一该种透镜的该些屈光组件的该屈光特性为相同，同一该种透镜的该些屈光组件的该屈光特性为相异于另一该种透镜的该些屈光组件的该屈光特性，其中

该二种透镜分别为一第一种透镜与一第二种透镜，该第一种透镜的该些屈光组件的表面为一椭圆曲面，该第二种透镜的该些屈光组件的表面为一椭圆曲面且椭圆曲面的顶端为尖锥并内凹状。

2.根据权利要求1所述的复合透镜板，其特征在于，该屈光特性包含一长轴屈光角度及一短轴屈光角度。

3.根据权利要求2所述的复合透镜板，其特征在于，该第一种透镜的该些屈光组件的该长轴屈光角度为135度至175度之间，而该第一种透镜的该些屈光组件的该短轴屈光角度为75度～105度。

4.根据权利要求2所述的复合透镜板，其特征在于，该第二种透镜的该些屈光组件的该长轴屈光角度为105度至135度之间，而该第二种透镜的该些屈光组件的该短轴屈光角度为50度～75度。

5.根据权利要求1所述的复合透镜板，其特征在于，该些屈光组件依其该屈光特性被区分为三种透镜，该些透镜分别为一第一种透镜、一第二种透镜及一第三种透镜，该第一种、第二种及第三种透镜的该屈光特性为相异。

6.根据权利要求5所述的复合透镜板，其特征在于，该屈光特性包含一长轴屈光角度及一短轴屈光角度。

7.根据权利要求6所述的复合透镜板，其特征在于，该第一种透镜的该些屈光组件的该长轴屈光角度为135度至175度之间，而该第一种透镜的该些屈光组件的该短轴屈光角度为75度～105度。

8.根据权利要求7所述的复合透镜板，其特征在于，该第二种透镜的该些屈光组件的该长轴屈光角度为105度至135度之间，而该第二种透镜的该些屈光组件的该短轴屈光角度为50度～75度。

9.根据权利要求7所述的复合透镜板，其特征在于，该第三种透镜的该些屈光组件的表面为一半椭圆曲面与一柱状体的组合。

10.根据权利要求9所述的复合透镜板，其特征在于，该第三种透镜的该些屈光组件的该长轴屈光角度为75度至105度之间，而该第三种透镜的该些屈光组件的该短轴屈光角度为30度至50度。