TW201209343A - Lens and lamp using the same - Google Patents

Description

201209343 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種燈具，且特別是有關於一種透鏡 及使用此透鏡的燈具。 【先前技術】 在曰常生活中，由於發光二極體(Light Emitting Diode, LED)光源具有體積小以及使用壽命長之優點，因此以發光 二極體作為光源的應用已經越來越常見。 值得一提的是，在習知之發光二極體光源的應用中， 由於發光二極體光源是一種具有指向性的光源，所以位於 發光二極體光源前方的光直射區通常具有較高的亮度，而 非光:直射區域之亮度便較低於光直射區域之亮度。由於發 光二極體光源的指向性特性，使得發光二極體光源多是應 用於局部需要高亮度的燈具中，並無法應用在裝飾 (decorative)型的照明燈具。 【發明内容】 本發明提供一種造型簡單且成本低廉的透鏡。 本發明提供一種使用發光二極體做為光源的裝飾型 的燈具。 本發明提出一種透鏡，此透鏡具有，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 光面環繞入光曲面之外側，且入光曲面;及第一入光面共構 201209343 一容置空間。第一出光面位於入光曲面上方，而第二出光 面位於第一入光面的相對外側，並環繞第一出光面。 本發明另提出一種燈具，其包括一燈罩、與燈罩組裝 在一起的一基座，一上述之透鏡以及一發光二極體光源。 透鏡配置基座上，並位於燈罩内，而發光二極體光源配置 於透鏡的容置空間内。 在本發明之透鏡或使用此透鏡的燈具的一實施例 Φ 中，上述之入光曲面為内凹的曲面。 在本發明之透鏡或使用此透鏡的燈具的一實施例 中，更具有環繞第一入光面外側的一輔助表面，其中輔助 表面為環繞第一入光面之圓周的表面，且輔助表面的直徑 為第一入光面的外徑。 在本發明之透鏡或使用此透鏡的燈具的一實施例 中，上述之第一入光面為平面、斜面或曲面。 在本發明之透鏡或使用此透鏡的燈具的一實施例 中，上述之輔助表面為第一入光面的圓周表面。 • 在本發明之透鏡或使用此透鏡的燈具的一實施例 中，上述之第二出光面具有一第一部分以及一第二部分， 而第二部分的内徑等於第一部分的外徑，且第二部分的外 徑大於第二部分的内徑。第二出光面的第一部分為斜面或 内凹的曲面。第二出光面的第二部分為斜面或曲面。 在本發明之燈具的一實施例中，更包括配置於發光二 極體光源上的一光源透鏡。 基於上述，本發明之透鏡具有造型簡單及成本低廉的 201209343 優點，而將此透鏡使用於燈具中，可以改變發光二極體光 源的光路徑，讓發光二極體光源也可以應用在裝飾型的燈 具中。 為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特 舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。 【實施方式】 [第一實施例] 圖1及圖2為本發明一實施例之透鏡於不同視角的示 意圖，而圖3為沿著圖i之透鏡的a_a剖面線的剖面圖。 請同時參考圖1、圖2及圖3,本實施例之透鏡1〇〇具有一 入光曲面102、一第一入光面1〇4、一第一出光面1〇8以及 一第二出光面110’其中第一入光面1〇4:環繞入光曲面1〇2 之外側，且入光曲面102及第一入光面1〇4共構一容置空 間s。第一出光面1〇8位於入光曲面1〇2上方而第二出 =11(M立於第一入光面104的相對外侧，並環繞第一出 无面108。 如圖3的剖面圖所示’上述之 透鏡100内部的曲而，而筮一 λ、丨， * η . 而第入光面1〇4為平面。透鏡1〇〇 輔助矣；Λ J神助表面106，其中 稀助表面106為環繞第一入光 光曲面的直徑Wl為第— 之_的表面，且入 伽的直徑W2 先面104的内徑，而輔助表面 於内役^為第一入光面1〇4的外徑，且外徑W2大 6 201209343 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的内徑W3等於第一部 分112的外徑。由圖3的剖面圖觀之’本實施例的第二出 光面110的第一部分112為内凹的曲面，而第二部分ι14 為斜面。 圖4為應用圖1的透鏡的燈具的示意圖。請同時參考 圖2、圖3及圖4，將此透鏡100應用於裝飾型的一燈具 φ 200中’此燈具2〇0包括一燈罩210、一基座22〇、一上述 之透鏡100以及一發光二極體光源230。基座220與燈罩 210組裝在一起’其中燈罩210的形狀可為任意，依照裝 飾型的燈具200的需求而定，而透鏡1〇〇配置基座22〇上 並位於燈罩210内，且發光二極體光源230經由輔助表面 106所形成的開口置入於透鏡1〇〇的容置空間s内。 圖5為圖4之燈具的發光二極體光源發光時，透鏡的 光跡圖。請參考圖5 ’當發光二極體光源230發光時，光 從入光曲面102進入透鏡1〇〇中，且入光曲面1〇2的弧度 鲁 有助於折射，使具有指向性的發光二極體光源230所發出 的光經由入光曲面102的折射而增加燈具2〇〇的可視角角 度。被入光曲面102折射後的光再經過第二出光面110折 射出透鏡100之外。值得注意的是，部份的光被折射至第 二出光面110的第一部分H2相對靠近第一出光面1〇8 處，此時部份光會被全反射再經由第一出光面1〇8射出， 使透鏡100上方也可均勻地發光。 圖6為圖4之燈具的極座標光型圖，而圖7為燈具的 201209343 剖面光型目。由圖6及圖7可知’燈具200的可視角範圍 可達约正、負85度，即有總共約17〇度的可視角範圍。此 外’在可視㈣燈具細的光型集中於前方且光強 度均勻。 附帶-提’用於製作透鏡1〇〇的材質會影響燈具2〇〇 的光擊。上述之圖6及圖7示出的光型圖，其透鏡1〇〇是 使用聚％i酸S旨所製成。gj 8為透鏡的材質為聚甲基丙 烯酸;甲醋(PMMA)的燈具的極座標光型圖，而目9為透鏡 材質為聚曱基丙_酸甲自旨的燈具的剖面光型圖。將圖6、 圖7與圖8、I 9比較可知，材質的差異會影響光型及發 光均勻度。由以上内容，使用者可以依照實際的需求來選 用透錬的材質，以達到所需的發光均勻度及光型。 圖10為發光二極體光源上另設置有一光源透鏡的示 意圖。請同時參考圖4及圖1〇,燈具2〇〇可更包括一光源 透鏡240，配置於發光二極體光源230，且位於發光二極體 光源,230及透鏡1〇〇之間。光源透鏡24〇的設置，可使燈 具200的光型更佳且更為均勻。 且 [第二實施例] ,本貫施例與第一實施例大致相同，其不同之處在於透 鏡的形狀做了些微的變更，但同樣能達到使裝飾型燈具具 有較:習知為大的可視角、良好且均勻的光型及光強度。 圖11為本發明第二實施例的透鏡的剖面圖，而圖12 為發光二極體光源及圖11之透鏡的光跡示意圖。請同時泉 201209343 考圖11及圖12 ’與第一實施例不同的是，以圖u的剖面 圖觀之’本實施例的透鏡300的第一入光面304為斜面。 此外’輔助表面306以第一入光面3〇4之外徑W4為直徑 且為環繞第一入光面304的圓周表面。 第二出光面310的第二部分314的直徑W5等於第一 部分312的外徑，其中第一部分312在圖π的剖面圖中為 彎曲的凹面，而第二部分314為平面。 由圖12可知，發光二極體光源23〇發出的光自入光 曲面102以及第一入光面304進入透鏡3〇〇中，且被入光 曲面102及第一入光面304折射後經由第二出光面折 射後射出。此外’經由入光曲面102折射至第二出光面31〇 之第一部分312相對鄰近第一出光面3〇8處的光會全反 射’然後再由第一出光面308射出。 圖13為應用圖11之透鏡的燈具的極座標光型圖，而 圖14為應用圖11之透鏡的燈具的剖面光型圖。請同時參 考圖13及圖14，圖13及圖14所示之光型圖的透鏡 的材質與圖6及圖7所示出之光型圖的透鏡的材質相同， 也為聚碳酸酯，而相較於第一實施例的燈具，應用本實施 例之透鏡300的燈具在可視角範圍的光強度更為均勻。圖 15為透鏡的材質為聚曱基丙烯酸曱酯的燈具的極座標光 型圖，而圖16為透鏡材質為聚曱基丙烯酸曱酯的燈具的剖 面光型圖。將圖15及圖16與圖8及圖9相較，應用本實 施例之透鏡300的燈具相較於第一實施例的燈具，在可視 角範圍及燈具200(標示於圖4)上方的光強度亦更為均勻。 201209343 雖然上述第一及第二實施例的第一入光面可以是斜 面或平面為例說明’但是本領域技術人員可以在追求讓燈 具具有更大的可視角、更良好的光型及光強度表現的需求 下’將本發明之透鏡的形狀加以改變。例如，使第一入光 面為彎曲的凹面。 在上述的第一及第二實施例中，凹是指凹向於透鏡 内，而凸是指凸出於透鏡外，但本領域具通常知識者應知 悉上述之實施例所描述的凹、凸為相對的概念，本發日^並 非受:限於上述實施例的文字說明或是圖示的表達。 综上所述，本發明之透鏡的造型簡單且易於製作，所 以具有製作成本低廉的優點。再者，將此透鏡與具有指向 性的發光二極體光源搭配使用，可以改善發光二極體^源 的可視角難，讓發光三㈣錢也可以應用於裝飾型的 燈具中，更增加了發光二極體光源的應用層面。 雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以 =之;壬Γ屬技術領域中具有通常知識者，在不‘ 2 神和範_，當可作些許之更動與潤飾，故本 發月之保魏圍#視_之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 意圖 圖1及圖2為本發明一實施例之透鏡於不同視角的示 :，。著圖！之透鏡的α·α剖面線的剖面圖 為應用圖1的透鏡的燈具的示意圖。 2〇12〇9343 圖S為圖4之燈具的發光二極辦 光跡圖。 上體先源發光時，透鏡的 ^為圖4之透鏡材質為聚，_極座標光型圖。 圖7為透鏡材質為聚礙酸酯的剖面光型圖 標光^為透鏡的材質為聚甲基㈣㈣_燈具的極座 圖9為透鏡材質為聚甲基丙埽酸甲醋的燈具的剖面光 型圖。 圖10為發光二極體光源上另設置有一光源透鏡的示 意圖。 圖11為本發明第二實施例的透鏡的剖面圖。 圖 圖12為發光二極體光源及圖u之透鏡的光跡示意 型圖 圖 圖13為應用圖u之透鏡材質為聚碳酸_極座標光 圖14為應用圖u之透鏡材質為聚碳酸_剖面光型 的極 座標L15圖為透鏡的材質為聚曱基，酸甲醋的燈具 的剖面 圖16為透鏡材質為聚甲基@_甲§旨的燈 光型圖。 曰具 201209343 【主要元件符號說明】 100、300 :透鏡 102 :入光曲面 104、304 ··第一入光面 106、306 :輔助表面 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 :燈罩 ,220 :基座 230 :發光二極體光源 240 :光源透鏡 S:容置空間 W1 :入光曲面直徑或 第一入光面的内徑 W2 :輔助表面的直徑 或第一入1光面的外徑 W3 :第二部分的内徑 或第一部分的外徑 W4 :第一入光面之外 徑或輔助表面的直徑 W5 :第二部分的直徑 或第一部分的外徑

12

Claims (1)

1. 201209343 七、申請專利範圍： 1. 一種透鏡，而一發光二極體光源適於配置在該透鏡 内，該透鏡具有一入光曲面、一第一入光面、一第一出光 面以及一第二出光面，其中該第一入光面環繞該入光曲面 之外側，而該入光曲面及該第一入光面共構一容置空間以 容置該發光二極體光源，該第一出光面位於該入光曲面上 方，而該第二出光面位於該第一入光面的相對外側，並環 繞該第一出光面。 2. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡，其中該入光曲 面為内凹的曲面。 3. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡，更具有一輔助 表面，環繞該第一入光面外側。 4. 如申請專利範圍第3項所述之透鏡，其中該輔助表 面為環繞該第一入光面之圓周的表面，且該輔助表面的直 徑為該第一入光面的外徑。 5. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡，其中該第一入 光面為平面、斜面或曲面。 6. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡，其中該輔助表 面為該第一入光面的圓周表面。 7. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡，其中該第二出 光面具有一第一部分以及一第二部分，而該第二部分的内 徑等於該第一部分的外徑，且該第二部分的外徑大於該第 二部分的内徑。 8. 如申請專利範圍第7項所述之透鏡，其中該第二出 13 201209343 光面的該第一部分為斜面或内凹的曲面。 9. 如申請專利範圍第7項所述之透鏡，其中該第二出 光面的該第二部分為斜面或曲面。 10. —種燈具，包括： 一燈罩； 一基座，與該燈罩組裝在一起； 一透鏡，配置該基座上，並位於該燈罩内，該透鏡具 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，其中該第一入光面環繞該入光曲面 之外側，而該輔助表面環繞該第一入光面外側，且該入光 曲面、該第一入光面及該輔助表面共構一容置空間，該第 一出光面位於該入光曲面上方，而該第二出光面位於該第 一入光面及該輔助表面的相對外側，並環繞該第一出光 面；以及 一發光二極體光源，配置於該透鏡的該容置空間内。 11. 如申請專利範圍第10項所述之燈具，其中該入光 曲面為内凹的曲面。 12. 如申請專利範圍第10項所述之燈具，其中該輔助 表面為環繞該第一入光面之圓周的表面，且該輔助表面的 直徑為該第一入光面的外徑。 13. 如申請專利範圍第10項所述之燈具，其中該第一 入光面為平面、斜面或曲面。 14. 如申請專利範圍第10項所述之燈具，其中該輔助 表面為該第一入光面的圓周表面。 201209343 15. 如申請專利範圍第10項所述之燈具，其中該第二 出光面具有一第一部分以及一第二部分，而該第二部分的 内徑等於該第一部分的外徑，且該第二部分的外徑大於該 第二部分的内徑。 16. 如申請專利範圍第15項所述之燈具，其中該第二 出光面的該第一部分為斜面或内凹的曲面。 17. 如申請專利範圍第15項所述之燈具，其中該第二 出光面的該第二部分為斜面或曲面。 18. 如申請專利範圍第10項所述之燈具，更包括一光 源透鏡，配置於該發光二極體光源上。

   15