TW201317630A - 光學透鏡之出光面結構 - Google Patents

Abstract

一種光學透鏡之出光面結構，該光學透鏡係為圓錐狀結構體之一透鏡本體，該透鏡本體包含有一容置室、一個由複數個曲面點所組成的一投射曲面，以及與該投射曲面之周緣所連接的一出光面，且該出光面上係交錯設有複數個第一凸肋、複數個第二凸肋及複數個第三凸肋，該等第一凸肋、該等第二凸肋及該等第三凸肋排列係形成複數個三角形的配置。本案之特色係利用該等凸肋於該出光面上形成類似稜鏡或凸透鏡的結構，而能有效且均勻地擴散該光學透鏡內部投射出之光線，並大幅降低模具的製造難度及製造成本。

Description

光學透鏡之出光面結構

本案係屬於照明燈具的領域，尤指一種應用於LED燈具的光學透鏡之出光面結構。

按，一般發光二極體(Light Emitting Diode,LED)因具有較低耗電、高效能、壽命長等優點，而被大量應用於照明之發光源(以下並簡稱為LED發光源)。近年來，LED發光源係廣泛應用於照明領域中，一般來說，使用LED發光源之LED照明設備與傳統照明燈具在同亮度的使用條件下進行比較時，LED的耗電量僅為普通白熾燈的1/10，為節能燈的1/2，且LED之使用壽命並大幅延長至使用10,000小時以上，而有節能省電的優勢。

肇因LED發光源的光線發散角度較小，當作為照明設備應用時，係利用二次光學原理而改變LED發光源投射效果之光學透鏡，且透過各式不同結構設計之光學透鏡，能夠調整LED發光源之發光角度、光度分佈與照度分佈至最佳的照明狀態，而提供觀賞者或使用者最舒適的照明範圍。反之，如使用了設計不良的光學透鏡，則會使照明中心的亮度過於集中而有亮度不勻的問題。

因此，如何有效針對該LED照明設備之投射照度、發光角度，以及其照射光度均勻度進行改善，係本領域相關從業者極欲改善之課題。然而，目前各種光學透鏡係以如：PC、PMMA等熱塑性塑料經射出成型而製成，且各種光學透鏡均具有一出光面，一般會於該出光面上設置一光學結構，該種光學結構之形狀有如蜂巢狀，而由複數個六邊形顆粒相互連接而成，該種光學結構製造時係利用一模具壓合而成型，該模具之一面係相對該光學結構而設有複數個六邊形的凸肋，其製造模具的加工難度高而增加該製造模具的製造成本；再者，該種熱塑性塑料於模具內成型時，由於該熱塑性塑料冷卻時會有縮水現象，嚴重者則會影響到該光學透鏡在尺寸精度上的誤差，甚至改變該光學透鏡的表面曲率，而影響到整體的投射照度、發光角度及照射光度均勻度。

是故，本創作人係針對製造模具的結構進行改善，並進一步改變了該光學透鏡之出光面結構的設計，該製造模具係交錯設有複數個凹槽，且該等凹槽係形成複數個相互拼接的三角形配置，並於該出光面形成交錯縱橫的複數個第一凸肋、複數個第二凸肋及複數個第三凸肋，該出光面上形成類似稜鏡或凸透鏡的結構，得以均勻擴散該光學透鏡內部投射出之光線，而提供更舒適的照明環境並能符合節能省碳之環保要求；再者，本案係透過簡化該製造模具的結構，而能夠降低該模具的製造難度及製造費用。再者，製造該光學透鏡所使用的模具之製造難度大幅降低，故製造成本亦能夠大幅降低。

本發明之一目的，旨在提供一種光學透鏡之出光面結構，俾利用一模具以塑膠射出方式一體成型而製成，於一出光面上設置有相互交錯的複數個凸肋，藉該等凸肋而於該出光面上形成類似稜鏡或凸透鏡的結構，據以均勻擴散該光學透鏡內部投射出之光線，獲得更舒適的照明環境並符合節能省碳之環保要求。

本發明之次一目的，旨在提供一種光學透鏡之出光面結構，俾利用簡化該模具的結構設計，該模具內僅設有複數個相互交錯的凹槽，大幅降低該模具的製造難度及製造成本。

為達上述目的，本發明之光學透鏡之出光面結構，該光學透鏡係為圓錐狀結構體之一透鏡本體，該透鏡本體包含有一容置室、一個由複數個曲面點所組成的一投射曲面，以及與該投射曲面之周緣所連接的一出光面，該出光面上係交錯設有複數個第一凸肋、複數個第二凸肋及複數個第三凸肋，該等第一凸肋、該等第二凸肋及該等第三凸肋排列係形成複數個三角形的配置，該等第一凸肋、該等第二凸肋及該等第三凸肋於該出光面上類似稜鏡的結構，能有效且均勻地擴散該光學透鏡內部投射出之光線。其中，該等第一凸肋與該等第二凸肋之間，該等第二凸肋與該等第三凸肋之間，以及該等第一凸肋與該等第三凸肋之間分別具有60°之夾角。其中，該等第一凸肋之間、該等第二凸肋之間及該等第三凸肋之間係為等距設置，抑或是該等第一凸肋之間、該等第二凸肋之間及該等第三凸肋之間係為不等距設置，且接近圓心處之間隔密度係較二側大。

本發明之該光學透鏡之出光面結構，更具有一凹孔，且該凹孔係設置於該出光面之圓心位置。該凹孔底部係具有一光學結構，且該光學結構係由複數個六邊形結構相互拼接而成。

本發明之另一目的，旨在提供一種光學透鏡之出光面結構，俾利用該等凸肋於該出光面上形成類似稜鏡或凸透鏡的設計，而快速改變該光學透鏡投射出光線之角度。

為達上述目的，該等第一凸肋、該等第二凸肋及該等第三凸肋之剖面形狀均呈倒V字形。該等第一凸肋、該等第二凸肋及該等第三凸肋之剖面形狀均呈倒U字形，形成類似稜鏡或凸透鏡的設計而改變投射光線時的角度。

為使　貴審查委員能清楚了解本發明之內容，謹以下列說明搭配圖式，敬請參閱。

請參閱第1、2、3、4圖，係為本發明較佳實施例的結構示意圖及其局部放大示意圖，及各種凸肋型式的剖視圖。如圖中所示，本發明之光學透鏡1之出光面12結構，該光學透鏡1係為圓錐狀結構體之一透鏡本體11，該透鏡本體11包含有一容置室111、一個由複數個曲面點(圖中未標示)所組成的一投射曲面112，以及與該投射曲面112之周緣所連接的一出光面12，該光學透鏡1係利用熱塑性材料經塑膠射出一體成型而製成，是故，該模具2對應該出光面12而設置有一成型面21，且於該成型面21上係設有複數個凹槽211。應注意的是，該等凹槽211之間係為等距設置，或為不等距設置，且中央處的間隔密度係較二側大。

其中該出光面12上之該等第一凸肋121、該等第二凸肋122及該等第三凸肋123，且該等第一凸肋121、該等第二凸肋122及該等第三凸肋123係交錯設置，而形成複數個相互拼接的三角形配置。應注意的是，該等第一凸肋與該等第二凸肋之間，該等第二凸肋與該等第三凸肋之間，以及該等第一凸肋與該等第三凸肋之間分別具有60°之夾角。再者，該等第一凸肋121之間、該等第二凸肋122之間及該等第三凸肋123之間的間隔係對應該模具2的該等凹槽211設計而成為等距設置，或為不等距設置，且接近圓心處之間隔密度會較二側大。

於本發明之該出光面12中，該相鄰接之第一凸肋121、該第二凸肋122及該第三凸肋123，由剖面觀之而形成類似稜鏡的結構(如第3圖所示)，或形成類似凸透鏡的結構(如第4圖所示)，由於光線由該光學透鏡1射出時，會經過該等第一凸肋121、該等第二凸肋122及該等第三凸肋123作擴散，使得光線變得更加均勻。

另外，本發明之光學透鏡1之出光面12結構更具有一凹孔13，且該凹孔13係設置於該出光面12之圓心位置，該凹孔13係可避免本發明所使用的塑料在冷卻時所造成的縮水現象，且於該凹孔13底部係具有一光學結構131，且該光學結構131係為複數個六邊形結構相互拼接，而形成類蜂巢狀的光學結構131之配置。

再如第3圖所示，本發明之該等第一凸肋121、該等第二凸肋122及該等第三凸肋123之剖面形狀均呈倒V字形，而呈現如稜鏡般的結構配置，其光線係由二面向外投射，其投射角度較為單調，但也較好控制，而能利用改變該等第一凸肋121、該等第二凸肋122及該等第三凸肋123之夾角角度，以使光線投射的角度變得均勻之功效。

如第4圖所示，本發明之該等第一凸肋121、該等第二凸肋122及該等第三凸肋123之剖面形狀均呈倒U字形，而呈現如凸透鏡般的結構配置，其光線投射的角度多變，亦有使投射光線變得均勻的功效。

綜上，本發明係透過該模具2塑膠射出方式一體成型而製成，於該出光面12上設置有相互交錯的該等第一凸肋121、該等第二凸肋122及該等第三凸肋123，而形成複數個相互拼接的三角形配置，且該等第一凸肋121、該等第二凸肋122及該等第三凸肋123於該出光面上形成類似稜鏡或凸透鏡的結構，得以均勻擴散該光學透鏡內部投射出之光線；另外，透過改變該等第一凸肋121、該等第二凸肋122及該等第三凸肋123的型式，而達到改變投射光線時的角度之功效。再者，本發明係利用簡化該模具2的結構設計，而達到大幅降低該模具2的製造難度及製造成本。

唯，以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明實施之範圍，故該所屬技術領域中具有通常知識者，或是熟習此技術所作出等效或輕易的變化者，在不脫離本發明之精神與範圍下所作之均等變化與修飾，皆應涵蓋於本發明之專利範圍內。

1．．．光學透鏡

11．．．透鏡本體

111．．．容置室

112．．．投射曲面

12．．．出光面

121．．．第一凸肋

122．．．第二凸肋

123．．．第三凸肋

13．．．凹孔

131．．．光學結構

2．．．模具

21．．．成型面

211．．．凹槽

第1圖，為本發明較佳實施例的結構示意圖。

第2圖，為第1圖的局部放大示意圖。

第3圖，為本發明較佳實施例之凸肋的剖視圖(一)。

第4圖，為本發明較佳實施例之凸肋的剖視圖(二)。

1．．．光學透鏡

11．．．透鏡本體

111．．．容置室

112．．．投射曲面

12．．．出光面

121．．．第一凸肋

122．．．第二凸肋

123．．．第三凸肋

13．．．凹孔

131．．．光學結構

Claims (9)

1. 一種光學透鏡之出光面結構，該光學透鏡係為圓錐狀結構體之一透鏡本體，該透鏡本體包含有一容置室、一個由複數個曲面點所組成的一投射曲面，以及與該投射曲面之周緣所連接的一出光面，該出光面上係交錯設有複數個第一凸肋、複數個第二凸肋及複數個第三凸肋，該等第一凸肋、該等第二凸肋及該等第三凸肋排列係形成複數個三角形的配置，該等第一凸肋、該等第二凸肋及該等第三凸肋於該出光面上類似稜鏡的結構，能有效且均勻地擴散該光學透鏡內部投射出之光線。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光學透鏡之出光面結構，其中，該等第一凸肋與該等第二凸肋之間，該等第二凸肋與該等第三凸肋之間，以及該等第一凸肋與該等第三凸肋之間分別具有60°之夾角。
3. 如申請專利範圍第1項所述之光學透鏡之出光面結構，更具有一凹孔，且該凹孔係設置於該出光面之圓心位置。
4. 如申請專利範圍第3項所述之光學透鏡之出光面結構，其中，該凹孔底部係具有一光學結構。
5. 如申請專利範圍第4項所述之光學透鏡之出光面結構，其中，該光學結構係由複數個六邊形結構相互拼接而成。
6. 如申請專利範圍第1項所述之光學透鏡之出光面結構，其中，該等第一凸肋、該等第二凸肋及該等第三凸肋之剖面形狀均呈倒V字形。
7. 如申請專利範圍第1項所述之光學透鏡之出光面結構，其中，該等第一凸肋、該等第二凸肋及該等第三凸肋之剖面形狀均呈倒U字形。
8. 如申請專利範圍第1項所述之光學透鏡之出光面結構，其中，該等第一凸肋之間、該等第二凸肋之間及該等第三凸肋之間係為等距設置。
9. 如申請專利範圍第1項所述之光學透鏡之出光面結構，其中，該等第一凸肋之間、該等第二凸肋之間及該等第三凸肋之間係為不等距設置，且接近圓心處之間隔密度係較二側大。