CN111380027A - 导光透镜及交通工具头灯 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种导光透镜，具有底面、出光面、第一反射面以及反射结构。底面具有彼此相对的第一侧边与第二侧边以及入光部。出光面连接于第一侧边。第一反射面相对于底面的局部且连接于出光面，且入光部位于第一反射面往底面垂直投影的投影区域内。反射结构包括多个反射面连接于第二侧边与第一反射面之间。一种包括上述导光透镜的交通工具头灯亦被提出。

Description

导光透镜及交通工具头灯

技术领域

本发明涉及一种导光元件，尤其涉及一种用于导引头灯的发光元件发出 的光线的导光透镜以及具此导光透镜的交通工具头灯。

背景技术

近年来，交通工具的头灯已逐渐地采用发光二极管作为光源。

应用于交通工具的头灯时，发光二极管必须搭配适当的导光元件，才能 使头灯发出所需的光形及角度。发光二极管可配置于导光元件的一个表面外， 导光元件更具有一个反射面以反射发光二极管所发出的光线以及一个出光 面以出射被反射面所反射的光线。

现有技术的导光元件的反射面是电镀反射层而形成，如此将增加导光元 件的制作复杂度，从而导致制造成本较高。

另外，现有技术的导光元件的反射面在任一截面中仅具单一的曲率，且 须以此曲率向上延伸至一定的高度才能接收到所对应截面中发光二极管大 部分的光线，这造成了导光元件必须具有对应的厚度，从而导致制造成本无 法下降。

此外，电镀反射层所形成的反射面为金属反射面，会吸收部分发光二极 管发出的光线，而造成光损失。

发明内容

本发明提供一种导光透镜，具有较低的制造成本。

本发明提供一种交通工具头灯，具有较低的制造成本。

本发明所提供的导光透镜具有底面、出光面、第一反射面以及反射结构。 底面具有一第一侧边、相对于第一侧边的第二侧边以及位于第一侧边与第二 侧边之间的入光部。出光面连接于底面的第一侧边。第一反射面相对于底面 的局部且连接于出光面，且入光部位于第一反射面往底面垂直投影的一投影 区域内。反射结构包括多个反射面连接于底面的第二侧边与第一反射面之间。 导光透镜可用于导引发光元件的光线，发光元件对应于入光部且提供第一部 分光线经由第一反射面反射而从出光面出射，并提供第二部分光线经由反射 结构的多个反射面依序反射而从出光面出射。

本发明所提供的交通工具头灯包括灯座、光源装置以及上述导光透镜。 光源装置包括配置于灯座内的电路板以及配置在电路板上的发光元件。导光 透镜适于导引此发光元件提供的光线。

在本发明的一实施例中，上述的入光部整体位于第一反射面垂直投影于 底面的投影区域中。

在本发明的一实施例中，上述的第一反射面是凸抛物面，且底面的通过 入光部的中心的法线通过凸抛物面的焦点。

在本发明的一实施例中，上述反射结构的这些反射面包括第二反射面、 第三反射面以及第四反射面。第二反射面连接于第一反射面且朝远离第一反 射面及底面的方向向上延伸。第三反射面连接于第二反射面且朝远离第二反 射面的方向向下延伸并凸出于第二侧边。第四反射面连接于第三反射面与第 二侧边之间。发光元件提供的第二部分光线经由第二反射面、第三反射面及 第四反射面依序反射而从出光面出射。

在本发明的一实施例中，上述的第二反射面、第三反射面与第四反射面 在平行于底面的剖面图中为抛物线。

在本发明的一实施例中，上述的反射结构更包括连接在第三反射面及第 四反射面之间的延伸面，且此延伸面平行于底面。

在本发明的一实施例中，上述的第一侧边具有相对的第一端及第二端， 由第一端往第二端定义为预设方向，第一反射面包括沿预设方向排列的多个 凸面，每一凸面与邻接的凸面间具有段差，反射结构包括沿预设方向排列的 多个反射部，每一反射部与邻接的反射部间具有段差，且这些凸面的数量与 这些反射部的数量相同，且每一凸面分别连接于每一反射部。

在本发明的一实施例中，上述的导光透镜是由垂直于底面且通过第一侧 边与第二侧边的截面沿预设方向直线延伸而成。

在本发明的一实施例中，上述的导光透镜是由垂直于底面且通过第一侧 边与第二侧边的截面沿预设方向弯折延伸而成。

在本发明的一实施例中，上述的底面的入光部包括至少一凹部或至少一 凸部。

在本发明的一实施例中，上述的出光面包括第一区域以及连接于第一区 域与底面间的第二区域。

在本发明的一实施例中，上述的第一区域与第二区域彼此具有不同的粗 糙度或花纹。

在本发明的一实施例中，上述的第一反射面与底面最远的垂直距离大于 反射结构面与底面最远的垂直距离。

在本发明的一实施例中，上述的第一反射面及反射结构的这些反射面皆 为全反射面。

本发明的导光透镜因具有第一反射面及反射结构分别导引发光元件不 同部分的光线，因此发光元件所发出大部分的光线在第一反射面及反射结构 的导引下都可由出光面出射，且导光透镜整体无须电镀反射层，因而简化了 导光透镜的制作流程，从而降低制作成本。又，若以第一反射面导引发光元 件的所有光线，势必如现有技术一般将导光透镜增厚以使第一反射面可充分 延伸，然而本发明的导光透镜是以第一反射面与反射结构分别导引发光元件 不同部分的光线，第一反射面无需过度的延伸，使得本发明的导光透镜的厚 度可小于仅有第一反射面的导光透镜，进一步的降低了制造成本。此外，由 于无须电镀反射层，也可避免发光元件的光线被反射层所吸收而造成的光损 失。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技 术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他 目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详 细说明如下。

附图说明

图1A为本发明一实施例的导光透镜示意图。

图1B为图1A通过第一侧边与第二侧边且平行XY面的剖面示意图。

图2为本发明一实施例的光源模块示意图。

图3为本发明一实施例的交通工具头灯示意图。

图4为本发明另一实施例的导光透镜示意图。

图5为本发明另一实施例的导光透镜示意图。

图6为本发明另一实施例的导光透镜示意图。

图7为本发明另一实施例的导光透镜示意图。

图8为本发明另一实施例的导光透镜示意图。

具体实施方式

图1A为本发明一实施例的导光透镜示意图，图1B为图1A通过第一侧 边与第二侧边且平行XY面的剖面示意图，例如为通过图1A中的A、B与 C三点的剖面示意图。请参照图1A与图1B，本实施例的导光透镜100适用 于交通工具头灯(未绘示)以导引发光元件(未绘示)提供的光线，导光透 镜100具有底面110、出光面120、第一反射面130以及反射结构140。底面 110具有彼此相对的第一侧边111与第二侧边112以及位于第一侧边111与 第二侧边112之间的入光部113。出光面120连接于第一侧边111。第一反 射面130相对于底面110的局部且连接于出光面120。入光部113位于第一 反射面130往底面110垂直投影的投影区域S内。反射结构140包括多个反 射面连接于第二侧边112与第一反射面130之间。

在本实施例中，第一反射面130是凸抛物面，且底面110的通过入光部 113的中心的法线N通过此凸抛物面的焦点F，将发光元件置放于焦点F可 使第一反射面130汇聚发光元件所发出的光线，但并不以此为限，第一反射 面130也可为具有其他功能的曲面。

在本实施例中，反射结构140的这些反射面包括第二反射面141、第三 反射面142以及第四反射面143。第二反射面141连接于第一反射面130且 朝远离第一反射面130及底面110的方向向上延伸。第三反射面142连接于 第二反射面141且朝远离第二反射面的141方向向下延伸并凸出于第二侧边 112。第四反射面143连接于第三反射面142与第二侧边112之间。虽然本 实施例的反射结构包括第二反射面141、第三反射面142以及第四反射面143 等三个反射面，但并不仅限于此。

在本实施例中，第二反射面141、第三反射面142及第四反射面143在 平行于XZ面(即平行于底面110)的剖面图中为抛物线，以具有汇聚光线的功 能，但并不仅限于此，这些反射面也可为具有其他功能的曲面。

入光部113可与发光元件相对配置，且在本实施例中，入光部可为凹部， 但并不仅限于此，入光部113也可为凸部或平面，且入光部113在底面110 上可具有圆形、正方形或其他多边形的轮廓。另应注意的是，虽然本实施例 仅绘示一个入光部113，然而入光部113可对应发光元件的数量而设置。在 本实施例中，入光部113可整体位于第一反射面130往底面110垂直投影的 投影区域S内，但并不仅限于此。在其他实施例中，入光部113也可部分地位于反射结构140的下方。

在本实施例中，第一反射面130与底面110的最远距离d1可大于反射 结构140整体与底面110的最远距离d2。在本实施例中，第一反射面130为 主要反射发光元件光线的反射面，且又连接于出光面120，因此可具有大于 反射结构140整体的范围，从而具有较高的高度，但并不仅限于此。在其他 实施例中，第一反射面130也可与反射结构140等高或略低于反射结构140。

图2为本发明一实施例的光源模块示意图。请参照图2，光源模块10包 括发光元件101与上述导光透镜100。发光元件101可为发光二极管封装元 件，但并不仅限于此，发光元件101也可为其他固态发光元件。发光元件101 对应于入光部113且提供第一部分光线L1经由第一反射面130反射而从出 光面120出射，在本实施例中，第一反射面130为对应发光元件101的第一 部分光线L1的全反射面。发光元件101另提供第二部分光线L2经由反射 结构140的多个反射面依序反射而从出光面120出射，在本实施例中，第二 部分光线L2依序经由第二反射面141、第三反射面142以及第四反射面143 反射后从出光面120出射。

在本实施例中，反射结构140的这些反射面皆可设计为全反射面。第四 反射面143与第三反射面142之间可具有一个固定的夹角θ。在一实施例中， 夹角θ为82～98度，而在一导光透镜为聚光透镜的实施例中，夹角θ为90 度。发光元件201发出的第二部分光线L2可被第二反射面141全反射后朝 向第三反射面142，而被第三反射面142全反射后再朝向第四反射面143， 再被第四反射面143全反射后由出光面120出射。

上述的反射结构140可更包括连接在第三反射面142与第四反射面143 之间的延伸面144，且此延伸面144平行于底面110。若底面110接收到来 自于第三反射面142的第二部分光线L2，这些第二部分光线L2有很大的比 例将会穿出底面110而产生漏光，若第三反射面142可整体凸出于底面110 的第二侧边112，可有效地减少直接由第三反射面142射往底面110的第二 部分光线L2，以减少漏光。然而，受限于导光透镜100的设计，当第四反射面143与第三反射面142之间保持夹角θ，且第四反射面143又是直接连接 于第三反射面142时，第三反射面142往往无法整体凸出于第二侧边112， 如图2的虚线DL所示，第三反射面142沿着底面110的法线垂直投影的投 影区域S1涵盖了第四反射面143以及部分的底面110。借由本实施例设于 第三反射面142与第四反射面143之间的延伸面144，第四反射面143连接 于延伸面144的位置较虚线DL靠近出光面120，连带使得底面110的第二 侧边112可较虚线DL往出光面120的方向退缩，而减少与投影区域S1的 重迭部分或完全位于投影区域S1之外，以减少在底面110的漏光量。虽然 延伸面144也可能因涵盖于垂直投影S1中而发生漏光，但射往延伸面144 的第二部分光线L2的光线量远少于原本会射往底面110的光线量，因此导 光透镜100整体的漏光量可因具有延伸面144而减少。

图3为本发明一实施例的交通工具头灯。请参照图3，本实施例的交通 工具头灯1包括灯座17、光源装置103以及图2的导光透镜100。光源装置 103包括配置于灯座17内的电路板102以及配置在电路板102上的发光元件 101。如前所述，导光透镜100适于导引此发光元件101提供的光线。交通 工具头灯可为聚光型交通工具头灯，但并不仅限于此。

本实施例的导光透镜100因具有第一反射面130及反射结构140分别导 引发光元件101所发出不同部分的光线，因此发光元件101发出的大部分光 线在第一反射面130及反射结构140的导引下都可由出光面120出射，且导 光透镜100整体无须电镀反射层，因而简化了导光透镜100的制作流程，从 而降低制造成本。又，若以第一反射面130导引发光元件101的所有光线， 势必如现有技术一般将导光透镜100增厚以使第一反射面130可充分延伸， 然而本发明的导光透镜100是以第一反射面130与反射结构140分别导引发 光元件101第一部分光线L1与第二部分光线L2，第一反射面无需过度的延 伸，使得本发明的导光透镜100的厚度可小于仅有第一反射面130的导光透 镜，进一步的降低了制造成本。此外，由于无须电镀反射层，也可避免发光 元件的光线被反射层所吸收而造成的光损失。

图4为本发明另一实施例的导光透镜示意图。请参照图4，本实施例的 导光透镜100a与图1A的导光透镜100大致相同，惟本实施例的第一反光面 130a与反光结构140a不同于图1A的第一反光面130及反光结构140。在本 实施例中，第一侧边111具有相对的第一端114及第二端115，由第一端114 往第二端115定义为预设方向f1，此预设方向f1可例如为垂直XY面。第 一反射面130a包括沿预设方向f1排列的多个凸面，每一凸面与邻接的凸面 间具有段差。反射结构140a包括沿预设方向f1排列的多个反射部，每一反 射部与邻接的反射部间具有段差，且这些凸面的数量与这些反射部的数量相 同，且每一凸面分别连接于每一反射部。

例如，第一反射面130a可包括沿预设方向排列的第一凸面131以及位 于第一凸面131两侧的两个第二凸面132，且这些第二凸面132往远离底面 110的方向(例如垂直于XZ面的方向)凸出于第一凸面131。反射结构140a 可包括连接于第一凸面131的第一反射部145及位于第一反射部145两侧且 往远离底面110的方向凸出于第一反射部141的两个第二反射部146。这些 第二反射部146个别连接于这些第二凸面132。但并不仅限于此，第一反射面120a可具有其他数量的凸面及不同的凸面排列方式，反射结构140a也可 具有其他数量的反射部及反射部的排列方式。

图5为本发明另一实施例的导光透镜示意图。请参照图5，本实施例的 导光透镜100b与图1A的导光透镜100大致相同，惟不同处在于：在本实施 例中，导光透镜100b是由垂直于底面110b(即平行于XY面)且通过第一侧 边111与第二侧边112的截面沿预设方向f1(即垂直于XY面的方向)直线延 伸而成。本实施例的导光透镜100b的底面110b下方可配置多个沿预设方向 f1排列的发光元件(未绘示)。

图6为本发明另一实施例的导光透镜示意图。请参照图6，本实施例的 导光透镜100c与图5的导光透镜100b大致相同，惟不同处在于：本实施例 的导光透镜100c是由垂直于底面110c(即平行于XY面)且通过第一侧边111 与第二侧边112的截面沿预设方向f1(即垂直于XY面的方向)弯折延伸而成， 其中导光透镜100c的弯折变化是平行于XZ面。本实施例的导光透镜100b 的底面110b下方可配置沿预设方向f1且顺应导光透镜100c的弯折排列的 多个发光元件(未绘示)。

图7为本发明另一实施例的导光透镜示意图。请参照图7，本实施例可 应用于前述所有实施例，特点在于：本实施例的导光透镜100d的出光面120d 具有花纹。对应所应用的不同交通工具头灯，导光透镜100d的出光面120d 可具有不同的花纹，以出射不同光形或角度的光线。

图8为本发明另一实施例的导光透镜示意图。请参照图8，本实施例的 导光透镜100e可相似于图7的实施例，也可应用于图1A至图7的实施例， 惟不同处在于：本实施例的导光透镜100e的出光面120e包括第一区域121 以及连接于第一区域121与底面110间的第二区域122，且第一区域121与 第二区域122彼此具有不同的粗糙度或花纹。例如第一区域121可为平滑的 表面，而第二区域122为具有粗化结构的表面，但并不仅限于此。第一区域121可为前述实施例，例如图2实施例的第一部分光线L1的主要出光区域， 第二区域可为前述实施例，例如图2实施例的第二部分光线L2的主要出光 区域，但并不仅限于此。

综上所述，本发明的导光透镜因具有第一反射面及反射结构分别导引发 光元件不同部分的光线，因此发光元件所发出大部分的光线在第一反射面及 反射结构的导引下都可由出光面出射，且导光透镜整体无须电镀反射层，因 而简化了导光透镜的制作流程，从而降低制作成本。又，若以第一反射面导 引发光元件的所有光线，势必如现有技术一般将导光透镜增厚以使第一反射 面可充分延伸，然而本发明的导光透镜是以第一反射面与反射结构分别导引 发光元件不同部分的光线，第一反射面无需过度的延伸，使得本发明的导光 透镜的厚度可小于仅有第一反射面的导光透镜，进一步的降低了制造成本。 此外，由于无须电镀反射层，也可避免发光元件的光线被金属反射面所吸收 而造成的光损失。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上 的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明， 任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上 述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例， 但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例 所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (15)

1.一种导光透镜，适用于一交通工具头灯以导引一发光元件提供的光线，其特征在于，具有：

一底面，具有一第一侧边、相对于该第一侧边的一第二侧边以及位于该第一侧边与该第二侧边之间的一入光部，该发光元件对应于该入光部；

一出光面，连接于该底面的该第一侧边；

一第一反射面，相对于该底面的局部且连接于该出光面，且该入光部位于该第一反射面往该底面垂直投影的一投影区域内，该发光元件提供的一第一部分光线经由该第一反射面反射而从该出光面出射；以及

一反射结构，包括多个反射面连接于该底面的该第二侧边与该第一反射面之间，该发光元件提供的一第二部分光线经由该些反射面依序反射而从该出光面出射。

2.如权利要求1所述的导光透镜，其特征在于，该入光部整体位于该第一反射面垂直投影于该底面的该投影区域中。

3.如权利要求1所述的导光透镜，其特征在于，该第一反射面是一凸抛物面，且该底面的通过该入光部的中心的一法线通过该凸抛物面的焦点。

4.如权利要求1所述的导光透镜，其特征在于，该反射结构的该些反射面包括：

一第二反射面，连接于该第一反射面且朝远离该第一反射面及该底面的方向向上延伸；

一第三反射面，连接于该第二反射面且朝远离该第二反射面的方向向下延伸并凸出于该第二侧边；以及

一第四反射面，连接于该第三反射面与该第二侧边之间，其中该发光元件提供的该第二部分光线经由该第二反射面、该第三反射面及该第四反射面依序反射而从该出光面出射。

5.如权利要求4所述的导光透镜，其特征在于，该第二反射面、该第三反射面与该第四反射面在平行于该底面的剖面图中为抛物线。

6.如权利要求4所述的导光透镜，其特征在于，该反射结构更包括一延伸面连接在该第三反射面及该第四反射面之间，且该延伸面平行于该底面。

7.如权利要求4所述的导光透镜，其特征在于，该第一侧边具有相对的第一端及第二端，由该第一端往该第二端定义为一预设方向，该第一反射面包括沿该预设方向排列的多个凸面，每一该些凸面与邻接的该凸面间具有段差，该反射结构包括沿该预设方向排列的多个反射部，每一该些反射部与邻接的该反射部间具有段差，且该些凸面的数量与该些反射部的数量相同，且每一该些凸面分别连接于每一该些反射部。

8.如权利要求1所述的导光透镜，其特征在于，该第一侧边具有相对的第一端及第二端，由该第一端往该第二端定义为一预设方向，该导光透镜是由垂直于该底面且通过该第一侧边与该第二侧边的一截面沿该预设方向直线延伸而成。

9.如权利要求1所述的导光透镜，其特征在于，该第一侧边具有相对的第一端及第二端，由该第一端往该第二端定义为一预设方向，该导光透镜是由垂直于该底面且通过该第一侧边与该第二侧边的一截面沿该预设方向弯折延伸而成。

10.如权利要求1所述的导光透镜，其特征在于，该底面的该入光部包括至少一凹部或至少一凸部。

11.如权利要求1所述的导光透镜，其特征在于，该出光面包括一第一区域以及连接于该第一区域与该底面间的一第二区域。

12.如权利要求11所述的导光透镜，其特征在于，该第一区域与该第二区域彼此具有不同的粗糙度或花纹。

13.如权利要求1所述的导光透镜，其特征在于，该第一反射面与该底面最远的一垂直距离大于该反射结构面与该底面最远的一垂直距离。

14.如权利要求1所述的导光透镜，其特征在于，该第一反射面及该反射结构的该些反射面皆为全反射面。

15.一种交通工具头灯，其特征在于，包括：

一灯座；

一光源装置，包括一电路板配置于该灯座内以及一发光元件配置在该电路板上；以及

一导光透镜，适于导引一发光元件提供的光线，且具有：

一底面，具有一第一侧边、相对于该第一侧边的一第二侧边以及位于该第一侧边与该第二侧边之间的一入光部，该发光元件对应于该入光部；

一出光面，连接于该底面的该第一侧边；

一第一反射面，相对于该底面的局部且连接于该出光面，且该入光部位于该第一反射面往该入光表面垂直投影的一投影区域内，该发光元件提供的一第一部分光线经由该第一反射面反射而从该出光面出射；以及

一反射结构，包括多个反射面连接于该底面的该第二侧边与该第一反射面之间，该发光元件提供的一第二部分光线经由该些反射面依序反射而从该出光面出射。

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