TW201000825A - Optical module for LED array - Google Patents

Description

201000825 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明為一種光學模組的技術領域，尤其指—種用於發光二極體陣列 ' 的導光模組，使光線能依被照區域形狀調整至最適合之光型分佈及增加整 體照明之均勻度。 a 工 【先前技術】 照明設計的基本要求為照度、亮度、均勻度（最低照度/平均照度）、 照明效率（有效照明範圍所接受之光通量/光源光通量）、燈具效率（燈具 ^ 光通量/光源級量）等。照明麟與均勻度献比，要提高被照區域内、 之均勻度’照明效率將面臨很大挑戰；但若顧及照明效率，均勻度則明顯 不佳，如何使兩者能達到平衡點，則考驗著設計者的智慧。 • &年峰光二減所製成祕具已相當普遍，該發光二極體燈且擁有 耗電量低、效率高、維修成本低以及使用壽命長等優勢，已逐漸械傳统 •水銀燈、白熾燈、«燈等統。但目前單顆發光二極體的光通量尚益法 $到照明所需，因此多鱗列方式排列多顆發光二極體。此類的發光二極 體燈具仍有下列幾項缺點： 1·被照對象依光源與被照對象之距離(例如不同的路高度）' 被昭區域形 狀、題域大小⑷道路紐紐桿距離)...等，而需有不同的 v —次光學設計。依制方式僅麵發光二極體_分佈方式的改變，將 無法產生較佳的配光曲線。 2·=發光二極斷酬形成之燈具，大都直接·罩外形為二次光學反 射益，無法形成較佳的光型分佈； 3· ^3=有指向性，直韻射容易產生均勻度不佳賴光，讓使用 1 光二極體晶片，會因不同的封裝方式、或不同的封 而生不同的光型（Radiati〇npattern)。因而使得、欠光與 受限於封裝業者； 、…一-人九學汉石十 因此本發明人即思料，式，設計—光學额與發光二極_配合 3 201000825 ' 使用，使光束作適當的反射與導光，形成所需之光型分佈。 【發明内容】 本發明之主要目的是提供-種能依照明區域不同調整而至最適合之光 型分佈的用於發光二極體陣列之光學模組，在達到照明均勾度同時，也能 兼顧維持高的照明效率。 本發明之次要目的是提供燈減率高的光學雜，該光學模組在各反 射面及導光面處皆採用高反射率㈣’使燈具光通量衰減降低提高燈具 效率。 為達上述之目的’本發明之光學模組主要包括至少為—之光型導光單元 - 及至少為一之防眩導光單元所構成。該複數組光型導光單元是並排而成， 每-組光型導解元包括著—第—反射平面及—第二反射平面，該第一反 射平面及第二反射平面呈相對設置，該第—反射平面、第二反射平面與中 心線具有-夾角ΘΑ-央角θ2 ’夾角、心介於或等於〇。〜89。之内。 該防肢導光單元包括一第一導光面及-第二導光反光面，該第一導光 面及第二導光面分別設置於前述光型導光單元兩側，該第一導光面、第二 導光面與中心線具有-夾角0 i、知該夾角0 i0 2與中線係在+89。至_89。 之内。藉此當本發明之光學模組與發光二極體陣列配合使用時，能將光線 導引至所需之照明範圍及提昇照明效率。 ^使熟悉該項技藝人士瞭解本發明之目的、特徵及功效，茲藉由以下 ( 具體實施例，並配合所附之圖式，對本發明詳加說明如后。 【實施方式】 如第一圖所示，為本發明之用於發光二極體陣列之光學模纽。本發明 之光學模組A主要是運用於一發光二極體陣列處，使發光二極體陣列的光 線經光學模組A的引導及反射，讓照明範圍内的照度、亮度、均勻度、照 明效率及燈具效率等皆得等符合須求。該光學模組A主要包括至少為一之 光沒V光單元1及至少為一之防眩導光單元2。該複數組光型導光單元1採 並排方式設置，每一組該光型導光單元丨包括著一第一反射平面u及一第 一反射平面12所構成（如第二圖所示）。該第一反射平面η及第二反射平 4 201000825 面12呈相對設置’該第一反射平面Η與中心線具有一夾角θ !，第二反射 平面12與中心線具有一夾角02，夾角、02介於或等於〇。〜89。之内·， ^本實施例中該0 2為〇度。該第一反射平面n與第二反射平面12具有— 空間13，該空間13用以供光線透過及作為光線反區域，該空間13最底部 位置為光源的設置之處。該光源可為發光二極體。如第一、三圖所示，每 —組防肢導光單it 2包括-第-導光面21及—第二導絲22，該第一導光 面21及第二導光面22分別設置於前述光型導光單元j的左右兩側，該第 -導光面2卜第二導光面22與中心線之間分別具有一夹角0丄、分2，該夾 角〜、0 2介於或等於0。〜89。之内。在本實施例中該夹角0 F夾角心。 f 本發明之光雜Μ的組成結構並麟單-Μ，將依構件的不同就 有不同的型體，但必須皆形成光型導光單元及防眩導光單元。在此先以1 中一種實施例作說明（如第-圖所示），在本實施例中，該防眩導光單元2、 -=數個第一導光面21及數個第二導光面22分別是單—個大面積的第一導 • 2板體二」另外設有數個第二導光板體20Β ’每個第二料板體 光^?ήκ / 麟平面U與一第二反射平面12，數個並排的第二導 =20Β兩側則分別以第一導光板體與之結合，如此就形成本發明 之光學模組Α。 冰宫光單元1主要目的是將光賴射在非有效範圍的橫向 以付合被聽域雜的絲。該第—反射平面n及第二 2 非對稱方式。在本實施例中，是採用非對稱方式，即夹角θ= 荨於夾，θ 。該弟-反射平面η及第二反射平面12的垂直高度及角 1、2是依行車方向（縱向）、路寬方向（橫向）、及 ^ 方程式計算而得，但仍得配合燈具安裝位置、燈角1長口 =定 而產生貼近被腿域_雜之紐。 4長度專不同， 該防眩導光單元2主要目的是將光源照射 的縱向(行車方向〕光束，經由第一導光面U :函广《:圍 照明範圍内，藉此提高照明效率。而該防眩導光單元2也可避免^=之 5 201000825

另外在本實施财，為了提高燈具效率，該第—反射平 射平面12、第-導光面21及第二導光面22的反射率達8放以上: 施例中是在各域平面或導光面形縣高反射树f，例如触 J 鋁金屬，因此反射率高達95%，可使每次反射的光衰降達最低。，… 為了使審查委員了解本發明實際使用的型態，特提供—燈且 助說明。如第四圖所示，賴本發明之光學模組所製成之駐的 圖。該燈具C包括—燈殼4、—發光二極體陣列5、—散熱基座6林發^ 之光子松組A，該燈殼4内部具有-容置空間4卜該容置空間41供發光二 極體列5及光學馳a設置於内部。該發光三極體_ 5具有—電 51及複數個發光二極體52，該發光二極體52呈數列並排分佈於電路板η 上’每歹具有數個發光二紐52，該每-排發光二極體52對應著前述光 學模組Α_的-組光型導光單元丨，紐光二鋪52位於前述第—反射平面 11與第二反射平面12之間的空間處。該散熱基座6是緊貼著前述發光二極 體陣列5背面’並結合於前述燈殼4處。該燈殼4具有—透鏡犯，該透鏡 42位於前舰光學模組Α前方位置，為猶穿透之路徑。由於該燈具c是 採用本發明之光學模Μ，能使照籠域之光型、照度、亮度、均勻度、照 明效率等，皆較傳統方式更好。 ’

為了使審查委貞更了解本發明之效果，制以—實際使用於路燈的範例 作說明。道路·之被·域—般為非正方形區域，理想區域多為長方形 區域:而被被麵域需依實際路寬 '燈距、燈高軸素而調整為各國現有 的規範標準。在本範例之中的各項條件如下： 1. 道路覓度6公尺，路燈高度6公尺，燈桿距離18公尺，單側排列裝設。

2. 本實施例燈具仰角設定為15度、燈桿伸臂為〇· 78公尺，座標χ為行 車方向、座標γ為路寬方向，燈具位於原點（χ=〇, γ=〇)，因此單盞LED 燈具需負責X—9〜9 m、Y=〇〜6 m的道路範圍的照明，此範圍亦為規 範要求的照明範圍。 3.遠燈具内之光學模組之光型導光單元之高度皆為2〇刪，形狀皆為平 面’ s玄光型導光單元之第一、第二反射平面之夾角心、I分別為12 度與7度、兩端防眩導光單元之夾角01、02皆為〇度，該光學模組 6 201000825 -· 採用高反射率材質（如鍍銀金屬或鍍鋁金屬），因此反射率高達95%。 4·电光一極體光源採用光型（Radiation pattern)為Lambertian，總流 明數為1136 Lm。 . 如第五圖所不’為未使用本發明之光學模組所製成之路燈的路面照度 分佈圖。此照度分佈圖為單盖路燈的狀態。最大照度為6 4 Lux。D1為等 照曲線1 Lux的分佈圖，D2為等照曲線2 Lux的分佈圖，D3為等照曲線6 Lux 的刀佈圖，後續第六、七圖中的D1、D2及D3也代表相同的意思。習用路 燈因無本發明之光學模組，發光二極體光源之光型為軸對稱，因此直接照 月於路面上產生的&度分佈圖亦呈現同心圓的光型分佈，所以許多發光二 ， 極體光束照射在道路範圍之外（即P0〜-6的區域），形同浪費。 如第六圖所示’為使縣發明之光學模組所製成之路燈的路面照度分 =圖。此分佈圖為單盞路燈的狀態^最大照度為16 2 Lux。由於光學 驗有效將發光二極體光縣落在道路範圍之外的光歧射回有效路面， 2賴度曲線6 Lux範關域多、照度最大錄升近3倍（6. 4 -提 2Lux)產生的路面‘知度分佈圖呈現扇橢圓的分佈，光型貼近被照 G域形狀’提高光源利用率。 佈圖ί驗用本發明之光學模組所製成之路燈的路面照度分 m Y-0° 欠路燈的狀態’加入左右鄰側路燈（左鄰側路燈位於Χ=—18 Ϊ位於Χ=18 Y=G)的路面照度分佈圖。最大照度為16· 6 收如騎不’光型涵蓋了道路兩側邊線的紐狀分佈，呈現更 路面乾圍’平均照度為8. 3 Lux比血光學槿相〇 τ ' 照声玲白谇盔n w hh比…、九子杈組设叶（3.8Lux)高出兩倍多， 又-勻度為G. 34，自可付合6m道路照明規範而娜明效 义，比一般傳統光源的照明效率4〇%〜5〇%言出咛夕 ° 式，™了二種 。在本實施例該二===: 另❹ 射平面12呈對稱設置，夾角β -士心 另外第-反射平面η與第二反射平 爽角θ卜夾角〜。 之間則形成複數個孔槽14，該孔 7 201000825 ’ 光線。在本實施例中該孔槽14為圓孔狀，形狀 元Μ 導光面21及第二導光面22分別位於該光型導光單 ,也形成著兩個ΐϊ^Γ角i1形成著兩個不同傾斜角度，而第二導光面22 實==籌=欠第三種實施例圖。在本實施例與第八a圖之 '型式，可視不同的須求，改變 第一反㈣Γ與第反相射同平面不r處在於，本實施例的光學難^ 施例中約丨揭ml 料面12之間仍形成複數個孔槽14A，但在本實 ^㈣1=2=供魏錄光二極般置其中。 光學模組為相對之形狀。 1 &學模組具有下列幾項優點 且可防止眩光，達到較佳的 1· 了1、明要求，調整至最適#的光型分佈， 照明效率； 2.防止眩光； 構簡單，且驗不_條件，例如實際路寬、燈距、燈卜 5又Π相朗光學模組，方便安裝於麟之燈具巾丨 Γ7，'、 4·採用高反射率材質形成於光學模 率及燈舰率。 4搞，提昇照明效 發明ΐ施I僅為本發明之列舉實施例而已’當不能以此限定本 皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍内。 錢化與修飾， 【圖式簡單說明】 . ，一圖為依據本發明第一實施例之立體示意圖； ^二圖為第—圖中所示之AA面的剖面圖； 第三圖為第一圖中所示之BB面的剖面圖； 第明為獅本發明之光學所製成之酬裝置的剖面示意圖； 201000825 ' 第五圖為不具有本發明之光學模組所製成之路燈的配光曲線； 第六圖為運用本發明之光學模組所製成之路燈的配光曲線； 第七圖為運用本發明之光學模組所製成之路燈的配光曲線； 第八A圖為依據本發明第二實施例的立體圖； 第八B圖為依據本發明第二實施例的剖面圖； 第九圖為依據本發明第三實施例的立體圖。 【主要元件符號說明】 A光學模組 A1光學模組 f A2光學模組 C燈具 1光型導光單元 11第一反射平面 12第二反射平面 13 空間 14孔槽 14A孔槽 2防眩導光單元 '、 20A第一導光板體 20B第二導光板體 21第一導光面 22第二導光面 4 燈殼 41容置空間 42透鏡 5 發光二極體陣列 51 電路板 52發光二極體 201000825 - 6 散熱基座 Θ 1夾角 Θ 2夾角 0 1夾角 0 2夾角

Claims (1)

1. 201000825 • 七、申請專利範圍： 1. 一種用於發光二極體陣列之光學模組，該光學模組配合設置於一發光二 極體陣列處，包括： ' Λ 至少一光型導光單元，每一組該光型導光單元包括著一第一反射平面及 一，二反射平面所構成，該第一反射平面及第二反射平面呈相對設置， 該第-反射平面與中心線具有—Μ 01，而第二反射平面與中心線也具 有一夾角0 2，夾角0 1、0 2介於或等於0。〜89。； 至防眩導光單元，每一組防胲導光單元包括一第_導光面及一第二 導光反光面’ s亥第—導光面及第二導光面分別設置於前述光型導光翠元 V' 兩側’該第—導光面、第二導光面與中^線具有-夾角6、02，該夾 角 0 1、0 2 介於+89。至-89。。 2.=申請專利範圍第i項所述之用於發光二極體陣列之光學模組其中該 發光二極體_具有—魏板及概健光二極體，該發光二極體呈數 %並排分佈於電路板上，每-排發光二極體職著前述—組光型導光單 凡，該發Α二極體位㈣g·述第一反射平面與第二反射平面之間。 3·如申請專！1範圍第1項所述之用於發光二極體陣列之光學模組，其中該 光型導光單元是數組並列，並與該賊導光單元結合在一起。 《=申請專利第丨項所述之用於發光二極體陣列之光學模組，其中該 2光學導光板之光型導光單元為非對稱的設計，即該錢&不等於夹角0 I 利範圍第1項所述之用於發光二極體陣列之光學模組，其中該 κ心I，歧t光料光單元為對稱的設計，即該μ〜等於夾角心。 型導第1 ^所述之用於發光二極體陣列之光學模組，其中光 生導先早兀之第一、第二反射平面反射率達舫％以上。 7. t申請!*纖圍第6項職之發*二極斷狀光學模組，其中光 ^•導光單兀之第-、第二反射平面表面鑛銀。 6 Γ述之用於發光二極體陣列之光學模組，其中光 至¥先早兀之第一、第二反射平面表面鍍鋁。 9·如申請專利範圍第！項所述之用於發光二極體陣列之光學模組，其中光 1J 201000825 型導光單7L之第一、第二反射平面的高度是依被照對象而定。 10. 如申凊專利範圍第丨項所述之用於發光二極體陣列之光學模組，其中光 型導光單元之第-、第二反射平面的夾角01、〜是依被照明對^之範 圍而定。 11. 如申請專利範圍帛i項所述之用於發光二極體陣列之光學模电，其中防 眩導光單元之第一、第二導光面反射率達85%以上。 '、八 12. 如申請專利範圍第i項所述之用於發光二極體陣列之光學模組，其中該 光型導光單元之第-反射平面及一第二反射平面之間具有—空間了 光型導光單元之第一反射平面及一第二 13. 如申請專利細第丨顿述之用於發光二極斷狀光學^B，对該 第二反射平面之間具有複數孔槽。 Η务光二極體陣列之光學模組，其中該 14.如申請專利範圍第1項所述之用於發光 光型導光單元之孔槽為長條型的貫穿槽。 二極體陣列之光學模組，其中該 15.如申請專利範圍第1項所述之用於發光二 光型導光單元之孔槽為貫通孔。 12