CN102374481A - 透镜及使用此透镜的灯具 - Google Patents

Abstract

一种透镜及使用此透镜的灯具。灯具包括一灯罩、与灯罩组装在一起的一基座，一透镜以及一发光二极管光源。透镜配置于基座上并位于灯罩内，此透镜具有一入光曲面、一第一入光面、一第一出光面以及一第二出光面，其中第一入光面环绕入光曲面的外侧，且入光曲面及第一入光面共构一容置空间。第一出光面位于入光曲面上方，而第二出光面位于第一入光面的相对外侧，并环绕第一出光面。发光二极管光源配置于透镜的容置空间内。

Description

透镜及使用此透镜的灯具

技术领域

本发明涉及一种灯具，尤其涉及一种透镜及使用此透镜的灯具。

背景技术

在日常生活中，由于发光二极管(Light Emitting Diode，LED)光源具有体积小以及使用寿命长的优点，因此以发光二极管作为光源的应用已经越来越常见。

值得一提的是，在现有的发光二极管光源的应用中，由于发光二极管光源是一种具有指向性的光源，所以位于发光二极管光源前方的光直射区通常具有较高的亮度，而非光直射区域的亮度便较低于光直射区域的亮度。由于发光二极管光源的指向性特性，使得发光二极管光源多是应用于局部需要高亮度的灯具中，并无法应用在装饰(decorative)型的照明灯具。

发明内容

本发明提供一种造型简单且成本低廉的透镜。

本发明提供一种使用发光二极管作为光源的装饰型的灯具。

本发明提出一种透镜，此透镜具有一入光曲面、一第一入光面、一第一出光面以及一第二出光面，其中第一入光面环绕入光曲面的外侧，且入光曲面及第一入光面共构一容置空间以容置发光二极管光源。第一出光面位于入光曲面上方，而第二出光面位于第一入光面的相对外侧，并环绕第一出光面，而该入光曲面为凹面。

本发明另提出一种灯具，其包括一灯罩、与灯罩组装在一起的一基座，一上述的透镜以及一发光二极管光源。透镜配置基座上，并位于灯罩内，而发光二极管光源配置于透镜的容置空间内。

在本发明的透镜或使用此透镜的灯具的一实施例中，上述的入光曲面为内凹的曲面。

在本发明的透镜或使用此透镜的灯具的一实施例中，还具有环绕第一入光面外侧的一辅助表面，其中辅助表面为环绕第一入光面的圆周的表面，且辅助表面的直径为第一入光面的外径。

在本发明的透镜或使用此透镜的灯具的一实施例中，上述的第一入光面为平面、斜面或曲面。

在本发明的透镜或使用此透镜的灯具的一实施例中，上述的辅助表面为第一入光面的圆周表面。

在本发明的透镜或使用此透镜的灯具的一实施例中，上述的第二出光面具有一第一部分以及一第二部分，而第二部分的内径等于第一部分的外径，且第二部分的外径大于第二部分的内径。第二出光面的第一部分为斜面或内凹的曲面。第二出光面的第二部分为斜面或曲面。

在本发明的灯具的一实施例中，还包括配置于发光二极管光源上的一光源透镜。

基于上述，本发明的透镜具有造型简单及成本低廉的优点，而将此透镜使用于灯具中，可以改变发光二极管光源的光路径，让发光二极管光源也可以应用在装饰型的灯具中。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1及图2为本发明一实施例的透镜于不同视角的示意图。

图3为沿着图1的透镜的A-A剖面线的剖面图。

图4为应用图1的透镜的灯具的示意图。

图5为图4的灯具的发光二极管光源发光时，透镜的光迹图。

图6为图4的透镜材质为聚碳酸酯的极坐标光型图。

图7为透镜材质为聚碳酸酯的剖面光型图。

图8为透镜的材质为聚甲基丙烯酸甲酯的灯具的极坐标光型图。

图9为透镜材质为聚甲基丙烯酸甲酯的灯具的剖面光型图。

图10为发光二极管光源上另设置有一光源透镜的示意图。

图11为本发明第二实施例的透镜的剖面图。

图12为发光二极管光源及图11的透镜的光迹示意图。

图13为应用图11的透镜材质为聚碳酸酯的极坐标光型图。

图14为应用图11的透镜材质为聚碳酸酯的剖面光型图。

图15为透镜的材质为聚甲基丙烯酸甲酯的灯具的极坐标光型图。

图16为透镜材质为聚甲基丙烯酸甲酯的灯具的剖面光型图。

附图标记：

100、300：透镜

102：入光曲面

104、304：第一入光面

106、306：辅助表面

108、308：第一出光面

110、310：第二出光面

112、312：第一部分

114、314：第二部分

210：灯罩

220：基座

230：发光二极管光源

240：光源透镜

S：容置空间

W1：入光曲面直径或第一入光面的内径

W2：辅助表面的直径或第一入光面的外径

W3：第二部分的内径或第一部分的外径

W4：第一入光面的外径或辅助表面的直径

W5：第二部分的直径或第一部分的外径

具体实施方式

第一实施例

图1及图2为本发明一实施例的透镜于不同视角的示意图，而图3为沿着图1的透镜的A-A剖面线的剖面图。请同时参考图1、图2及图3，本实施例的透镜100具有一入光曲面102、一第一入光面104、一第一出光面108以及一第二出光面110，其中第一入光面104环绕入光曲面102的外侧，且入光曲面102及第一入光面104共构一容置空间S。第一出光面108位于入光曲面102上方，而第二出光面110位于第一入光面104的相对外侧，并环绕第一出光面108。

如图3的剖面图所示，上述的入光曲面102为凹陷于透镜100内部的曲面，而第一入光面104为平面。透镜100还具有环绕第一入光面104外侧的一辅助表面106，其中辅助表面106为环绕第一入光面104的圆周的表面，且入光曲面的直径W1为第一入光面104的内径，而辅助表面106的直径W2为第一入光面104的外径，且外径W2大于内径W1。

承上述，第二出光面110具有一第一部分112以及一第二部分114，其中第二部分114的内径W3等于第一部分112的外径。由图3的剖面图观之，本实施例的第二出光面110的第一部分112为内凹的曲面，而第二部分114为斜面。

图4为应用图1的透镜的灯具的示意图。请同时参考图2、图3及图4，将此透镜100应用于装饰型的一灯具200中，此灯具200包括一灯罩210、一基座220、一上述的透镜100以及一发光二极管光源230。基座220与灯罩210组装在一起，其中灯罩210的形状可为任意，依照装饰型的灯具200的需求而定，而透镜100配置基座220上并位于灯罩210内，且发光二极管光源230经由辅助表面106所形成的开口置入于透镜100的容置空间S内。

图5为图4的灯具的发光二极管光源发光时，透镜的光迹图。请参考图5，当发光二极管光源230发光时，光从入光曲面102进入透镜100中，且入光曲面102的弧度有助于折射，使具有指向性的发光二极管光源230所发出的光经由入光曲面102的折射而增加灯具200的可视角角度。被入光曲面102折射后的光再经过第二出光面110折射出透镜100之外。值得注意的是，部分的光被折射至第二出光面110的第一部分112相对靠近第一出光面108处，此时部分光会被全反射再经由第一出光面108射出，使透镜100上方也可均匀地发光。

图6为图4的透镜材质为聚碳酸酯的极坐标光型图，而图7为透镜材质为聚碳酸酯的剖面光型图。由图6及图7可知，灯具200的可视角范围可达约正、负85度，即有总共约170度的可视角范围。此外，在可视角范围内，灯具200的光型集中于前方且光强度均匀。

附带一提，用于制作透镜100的材质会影响灯具200的光型。上述的图6及图7示出的光型图，其透镜100是使用聚碳酸酯(PC)所制成。图8为透镜的材质为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的灯具的极坐标光型图，而图9为透镜材质为聚甲基丙烯酸甲酯的灯具的剖面光型图。将图6、图7与图8、图9比较可知，材质的差异会影响光型及发光均匀度。由以上内容，使用者可以依照实际的需求来选用透镜的材质，以达到所需的发光均匀度及光型。

图10为发光二极管光源上另设置有一光源透镜的示意图。请同时参考图4及图10，灯具200可还包括一光源透镜240，配置于发光二极管光源230，且位于发光二极管光源230及透镜100之间。光源透镜240的设置，可使灯具200的光型更佳且更为均匀。

第二实施例

本实施例与第一实施例大致相同，其不同之处在于透镜的形状做了些微的变更，但同样能达到使装饰型灯具具有较现有为大的可视角、良好且均匀的光型及光强度。

图11为本发明第二实施例的透镜的剖面图，而图12为发光二极管光源及图11的透镜的光迹示意图。请同时参考图11及图12，与第一实施例不同的是，以图11的剖面图观之，本实施例的透镜300的第一入光面304为斜面。此外，辅助表面306以第一入光面304的外径W4为直径且为环绕第一入光面304的圆周表面。

第二出光面310的第二部分314的直径W5等于第一部分312的外径，其中第一部分312在图11的剖面图中为弯曲的凹面，而第二部分314为平面。

由图12可知，发光二极管光源230发出的光自入光曲面102以及第一入光面304进入透镜300中，且被入光曲面102及第一入光面304折射后经由第二出光面310折射后射出。此外，经由入光曲面102折射至第二出光面310的第一部分312相对邻近第一出光面308处的光会全反射，然后再由第一出光面308射出。

图13为应用图11的透镜材质为聚碳酸酯的极坐标光型图，而图14为应用图11的透镜材质为聚碳酸酯的剖面光型图。请同时参考图13及图14，图13及图14所示的光型图的透镜300的材质与图6及图7所示出的光型图的透镜的材质相同，也为聚碳酸酯，而相较于第一实施例的灯具，应用本实施例的透镜300的灯具在可视角范围的光强度更为均匀。图15为透镜的材质为聚甲基丙烯酸甲酯的灯具的极坐标光型图，而图16为透镜材质为聚甲基丙烯酸甲酯的灯具的剖面光型图。将图15及图16与图8及图9相较，应用本实施例的透镜300的灯具相较于第一实施例的灯具，在可视角范围及灯具200(标示于图4)上方的光强度亦更为均匀。

虽然上述第一及第二实施例的第一入光面可以是斜面或平面为例说明，但是本领域技术人员可以在追求让灯具具有更大的可视角、更良好的光型及光强度表现的需求下，将本发明的透镜的形状加以改变。例如，使第一入光面为弯曲的凹面。

在上述的第一及第二实施例中，凹是指凹向于透镜内，而凸是指凸出于透镜外，但本领域普通技术人员应知悉上述的实施例所描述的凹、凸为相对的概念，本发明并非受限于上述实施例的文字说明或是图示的表达。

综上所述，本发明的透镜的造型简单且易于制作，所以具有制作成本低廉的优点。再者，将此透镜与具有指向性的发光二极管光源搭配使用，可以改善发光二极管光源的可视角范围，让发光二极管光源也可以应用于装饰型的灯具中，还增加了发光二极管光源的应用层面。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域的普通技术人员，当可作些许更动与润饰，而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (16)

1.一种透镜，而一发光二极管光源适于配置在该透镜内，该透镜具有一入光曲面、一第一入光面、一第一出光面以及一第二出光面，其中该第一入光面环绕该入光曲面的外侧，而该入光曲面及该第一入光面共构一容置空间以容置该发光二极管光源，该第一出光面位于该入光曲面上方，而该第二出光面位于该第一入光面的相对外侧，并环绕该第一出光面，而该入光曲面为凹面。

2.根据权利要求1所述的透镜，其中还具有一辅助表面，环绕该第一入光面外侧。

3.根据权利要求2所述的透镜，其中该辅助表面为环绕该第一入光面的圆周的表面，且该辅助表面的直径为该第一入光面的外径。

4.根据权利要求1所述的透镜，其中该第一入光面为平面、斜面或曲面。

5.根据权利要求2所述的透镜，其中该辅助表面为该第一入光面的圆周表面。

6.根据权利要求1所述的透镜，其中该第二出光面具有一第一部分以及一第二部分，而该第二部分的内径等于该第一部分的外径，且该第二部分的外径大于该第二部分的内径。

7.根据权利要求6所述的透镜，其中该第二出光面的该第一部分为斜面或内凹的曲面。

8.根据权利要求6所述的透镜，其中该第二出光面的该第二部分为斜面或曲面。

9.一种灯具，包括：

一灯罩；

一基座，与该灯罩组装在一起；

一透镜，配置该基座上，并位于该灯罩内，该透镜具有一入光曲面、一第一入光面、一辅助表面、一第一出光面以及一第二出光面，其中该第一入光面环绕该入光曲面的外侧，且该入光曲面为凹面，而该辅助表面环绕该第一入光面外侧，且该入光曲面、该第一入光面及该辅助表面共构一容置空间，该第一出光面位于该入光曲面上方，而该第二出光面位于该第一入光面及该辅助表面的相对外侧，并环绕该第一出光面；以及

一发光二极管光源，配置于该透镜的该容置空间内。

10.根据权利要求9所述的灯具，其中该辅助表面为环绕该第一入光面的圆周的表面，且该辅助表面的直径为该第一入光面的外径。

11.根据权利要求9所述的灯具，其中该第一入光面为平面、斜面或曲面。

12.根据权利要求9所述的灯具，其中该辅助表面为该第一入光面的圆周表面。

13.根据权利要求9所述的灯具，其中该第二出光面具有一第一部分以及一第二部分，而该第二部分的内径等于该第一部分的外径，且该第二部分的外径大于该第二部分的内径。

14.根据权利要求13所述的灯具，其中该第二出光面的该第一部分为斜面或内凹的曲面。

15.根据权利要求13所述的灯具，其中该第二出光面的该第二部分为斜面或曲面。

16.根据权利要求9所述的灯具，还包括一光源透镜，配置于该发光二极管光源上。

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