TW201315941A - 照明裝置及透鏡 - Google Patents

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Abstract

一種照明裝置及透鏡。照明裝置包括一發光二極體模組及一透鏡。發光二極體模組具有裸露的一發光面。透鏡覆蓋發光二極體模組。透鏡具有一入光面及一上出光面。入光面面向發光二極體模組之發光面。上出光面具有一凹陷結構。凹陷結構位在對應於發光面之處。

Description

照明裝置及透鏡
本發明是有關於一種照明裝置及透鏡，且特別是有關於一種具有凹陷結構之照明裝置及透鏡。
隨著照明科技的發展，各種新式照明元件不斷推陳出新。舉例來說，發光二極體、鹵素燈及雷射二極體等均為新式的照明元件。
各種照明元件根據其材料特性與發光原理，在壽命、顏色、亮度、發光角度上均有不同的表現。以發光二極體為例，發光二極體具有壽命長、耗電量低且發光角度小的特性。發光二極體具有壽命長且耗電量低的特色使得照明科技有了長足的進步。然而，發光二極體在發光角度小的特色仍然成為技術發展上的一項瓶頸，研究人員均致力這方面的研究。
本發明係有關於一種照明裝置及透鏡，其利用透鏡之凹陷結構的設計，使得照明裝置可以全方向射出光線，以符合照明需求。
根據本發明之一方面，提出一種照明裝置。照明裝置包括一發光二極體模組及一透鏡。發光二極體模組具有裸露的一發光面。透鏡覆蓋發光二極體模組。透鏡具有一入光面及一上出光面。入光面面向發光二極體模組之發光 面。上出光面具有一凹陷結構。凹陷結構位在對應於發光面之處。
根據本發明之另一方面，提出一種照明用透鏡。透鏡包括一入光面、一上出光面及一側出光面。入光面面對一光源之一發光面。上出光面具有一凹陷結構。凹陷結構位在對應於發光面之處。側出光面位在入光面和上出光面之間。其中，上出光面之剖面之一曲線的方程式為：Y=7.984×10-7X6-8.093×10-5X5+3.185×10-3X4-5.988×10-2X3+4.845×10-1X2+2.520×10-1X。其中，曲線之凹陷結構之最低點為X-Y座標軸之原點，Y為曲線之縱軸變數，而X為區線之橫軸變數。0≦X≦15H。H為一單位長度。上出光面往入光面方向投影所呈現的為一直徑為30H的圓。
為讓本發明之上述內容能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
以下係提出實施例進行詳細說明，其利用透鏡之凹陷結構的設計，使得照明裝置可以全方向射出光線，以符合照明需求。然而，實施例僅用以作為範例說明，並不會限縮本發明欲保護之範圍。此外，實施例中之圖式係省略部份元件，以清楚顯示本發明之技術特點。
請參照第1~3圖，第1圖繪示本實施例之照明裝置100之示意圖，第2圖繪示第1圖之照明裝置100的分解圖，第3圖繪示第1圖之照明裝置100之俯視圖。照明裝 置100包括一發光二極體模組110、一透鏡120及一電路板130。發光二極體模組110用以發出一光線。透鏡120用以導引發光二極體模組110之光線。電路板130用以設置發光二極體模組110。在另一實施例中，透鏡120可以應用於其他種類的光源，而不侷限於發光二極體模組110。
如第2圖所示，發光二極體模組110具有裸露的一發光面111。透鏡120覆蓋發光二極體模組110。透鏡120具有一入光面121、一上出光面122及一側出光面123。入光面121面向發光二極體模組110之發光面111。入光面121實質上係為一平面，用以平貼於發光二極體模組110，以接收發光二極體模組110之光線。上出光面122具有一凹陷結構122a。凹陷結構122a位在對應於發光面111之處。側出光面123位在上出光面122和入光面121之間，側出光面123用以折射由上出光面122反射之光線。
具有凹陷結構122a之上出光面122可以折射或反射由入光面121進入透鏡120之光線。請參照第4圖，其繪示第3圖之照明裝置100之部份元件沿截面線4-4之剖面圖。在本實施例中，上出光面122之剖面之一曲線的方程式為：Y=7.984×10-7X6-8.093×10-5X5+3.185×10-3X4-5.988×10-2X3+4.845×10-1X2+2.520×10-1X………(1)
其中，曲線之凹陷結構122a之最低點O為X-Y座標軸之原點，Y為曲線之縱軸變數，而X為曲線之橫軸變數。0≦X≦15H，H為一單位長度。H改變時，Y與X隨之等比例改變。透鏡120之材質例如是玻璃、壓克力或塑膠。 透鏡120與空氣之全反射的臨界角度例如是39.1度。
透過特殊方程式的設計，使得發光二極體模組110至少具有三種以上的光路L1、光路L2及光路L3。光路L1為發光二極體模組110與光軸L0夾15度。光路L1之光線經過入光面121轉折，行進至上出光面122。光路L1之光線行進至上出光面122時，由於入射角度大於臨界角度而發生全反射。光路L1之光線再繼續行經至側出光面123後轉折出透鏡120，光路L1之出光角度約為90度。
光路L2為發光二極體模組110與光軸L0夾55度。光路L2之光線經過入光面121轉折，行進至上出光面122。光路L2之光線行進至上出光面122時，由於入射角度大於臨界角度而發生全反射。光路L2之光線再繼續行經至側出光面123後轉折出透鏡120，光路L2之出光角度約為150度。
光路L3為發光二極體模組110與光軸L0夾2度。光路L3之光線經過入光面121轉折。光路L3之光線行進至上出光面122時，由於入射角度小於臨界角度而直接折射出透鏡120。光路L3之出光角度約為5度。
如上所述，光路L3之出光角度約為5度，光路L1之出光角度約為90度，光路L2之出光角度約為150度。各種不同的光路經過透鏡120之折射或反射後，可能具有各種不同的出光角度。如此一來，照明裝置100之出光角度可以涵蓋0~180度。
就發光二極體模組110之大小而言，發光二極體模組110之大小改變時，將使光路L1、L2、L3之比例產生改 變。在本實施例中，發光二極體模組110為一直徑D1為9H的圓。
就上出光面122之大小而言，上出光面122之大小改變時，將使光路L1、L2、L3之比例產生改變。上出光面122朝入光面121方向投影呈現一直徑D2為30H的圓。
就上出光面122與入光面121之距離D3而言，上出光面122與入光面121之距離D3將影響光線行進至上出光面122之位置，進而影響上出光面122的折射或全反射。在本實施例中，上出光面122上之凹陷結構122a之最低點O與入光面121之距離D3為3.5H。
就入光面121之大小而言，入光面121之大小將使光路L1、L2、L3之比例產生改變。在本實施例中，入光面121為一直徑D4為18.5H的圓。
就發光面111與透鏡120之入光面121間之距離D5而言，發光面111與透鏡120之入光面121間之距離D5將影響光線行進至上出光面122之位置，進而影響上出光面122的折射或全反射。在本實施例中，發光面111與透鏡120之入光面121間之距離D5為1.5H。
此外，在本實施例之透鏡120中，上出光面122及側出光面123之連接處為一圓弧導角R。圓弧導角R可以避免上出光面122與側出光面123之連接處產生明顯的暗紋或亮紋。
請參照第5~6圖，第5圖繪示第1圖之照明裝置100之透鏡120的側視圖，第6圖繪示第1圖之照明裝置100之透鏡120的背視圖。本實施例之透鏡120更包括三個卡 勾125，此些卡勾125分佈於透鏡120之周圍，用以卡合於一燈殼本體140(繪示於第2圖)，以便利於組裝。
本發明上述實施例所揭露之照明裝置100及透鏡120，其利用透鏡120之凹陷結構122a的設計，使得照明裝置100可以全方向射出光線，以符合照明需求。
綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧照明裝置
110‧‧‧發光二極體模組
111‧‧‧發光面
120‧‧‧透鏡
121‧‧‧入光面
122‧‧‧上出光面
122a‧‧‧凹陷結構
123‧‧‧側出光面
125‧‧‧卡勾
130‧‧‧電路板
140‧‧‧燈殼本體
D1、D2、D4‧‧‧直徑
D3、D5‧‧‧距離
L0‧‧‧光軸
L1、L2、L3‧‧‧光路
O‧‧‧最低點
R‧‧‧圓弧導角
第1圖繪示本實施例之照明裝置之示意圖。
第2圖繪示第1圖之照明裝置的分解圖。
第3圖繪示第1圖之照明裝置之俯視圖。
第4圖繪示第3圖之照明裝置之部份元件沿截面線4-4之剖面圖。
第5圖繪示第1圖之照明裝置之透鏡的側視圖。
第6圖繪示第1圖之照明裝置之透鏡的背視圖。
110‧‧‧發光二極體模組
111‧‧‧發光面
120‧‧‧透鏡
121‧‧‧入光面
122‧‧‧上出光面
122a‧‧‧凹陷結構
123‧‧‧側出光面
130‧‧‧電路板
D1、D2、D4‧‧‧直徑
D3、D5‧‧‧距離
L0‧‧‧光軸
L1、L2、L3‧‧‧光路
O‧‧‧最低點
R‧‧‧圓弧導角

Claims (20)

  1. 一種照明裝置，包括：一發光二極體模組，具有裸露的一發光面；以及一透鏡，覆蓋該發光二極體模組，該透鏡具有一入光面及一上出光面，該入光面面向該發光二極體模組之該發光面，該上出光面具有一凹陷結構，該凹陷結構位在對應於該發光面之處。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之照明裝置，其中該上出光面用以折射或反射由該入光面進入該透鏡之光線。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之照明裝置，其中該上出光面之剖面之一曲線的方程式為：Y=7.984×10-7X6-8.093×10-5X5+3.185×10-3X4-5.988×10-2X3+4.845×10-1X2+2.520×10-1X；其中，該曲線之該凹陷結構之最低點為X-Y座標軸之原點，Y為該曲線之縱軸變數，而X為該曲線之橫軸變數，且0≦X≦15H，H為一單位長度。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之照明裝置，其中該發光二極體模組為一直徑為9H的圓。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之照明裝置，其中該上出光面朝該入光面方向投影所呈現的為一直徑為30H的圓。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之照明裝置，其中該入光面為一直徑為18.5H的圓。
  7. 如申請專利範圍第3項所述之照明裝置，其中該發光二極體模組之該發光面與該透鏡之該入光面間之距 離為1.5H。
  8. 如申請專利範圍第3項所述之照明裝置，其中該上出光面上之該凹陷結構之最低點與該入光面之距離為3.5H。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之照明裝置，其中該透鏡更具有一側出光面，該側出光面位在該上出光面和該入光面之間，該側出光面用以折射由該上出光面反射之光線。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之照明裝置，其中該上出光面及該側出光面之連接處為一圓弧導角。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之照明裝置，其中該入光面實質上係為一平面。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之照明裝置，更包括一電路板，用以設置該發光二極體模組。
  13. 一種照明用透鏡，包括：一入光面，面對一光源之一發光面；一上出光面，具有一凹陷結構，該凹陷結構位在對應於該發光面之處；以及一側出光面，位在該入光面和該上出光面之間；其中，該上出光面之剖面之一曲線的方程式為：Y=7.984×10-7X6-8.093×10-5X5+3.185×10-3X4-5.988×10-2X3+4.845×10-1X2+2.520×10-1X；其中，該曲線之該凹陷結構之最低點為X-Y座標軸之原點，Y為該曲線之縱軸變數，而X為該區線之橫軸變數，且0≦X≦15H，H為一單位長度。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之照明用透鏡，其中該上出光面往該入光面方向投影所呈現的為一直徑為30H的圓。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之照明用透鏡，其中該入光面為一直徑為18.5H的圓。
  16. 如申請專利範圍第13項所述之照明，其中該上出光面上之該凹陷結構之最低點與該入光面之距離為3.5H。
  17. 如申請專利範圍第13項所述之照明用透鏡，其中該入光面實質上係為一平面。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之照明用透鏡，其中該上出光面用以折射或反射由該入光面進入該透鏡之光線。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之照明用透鏡，其中該側出光面用以折射由該上出光面反射之光線。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之照明用透鏡，其中該上出光面及該側出光面之連接處為一圓弧導角。
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