TW392133B - Light projection device for a photoelectric smoke sensor - Google Patents

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hi B7 經濟部中夾標準局貝工消費合作社印製 五、發明説明（1 技術領域 本發明係關於一種供光電式煙霧感測器用之光投射裝置 ，其中發出一光束至一受監視之空間，並且依據由於煙霧進 入受監視之空間所致之光衰減予K檢測火焰，尤指一種供 光電式煙霧感測器用之光投射裝置，其中射束光之強度分 布予K均句化。 背景技藝 在一種供在寬廣區域進行火焰監視使用之反射型煙霧感 測器，一反射器板習知為與一有一光投射裝置及一光接收 裝置之煙霧感測器主單元相對，自主單元分開一預定受監 視之距離，例如幾十公尺。火焰依據自光投射裝置所接收 之光衰減予Μ檢測，該衰減係由煙霧進入受監視之空間所 導致。 在此情況，例如，使用一近紅外線LED作為一供光投射裝 置之發光元件。自近紅外線LED發出之光藉一聚光透鏡予 Μ會聚為射束光。射束光照射在與光投射裝置相對之反射 器板，自其分開預定受監視之距離，並被其所反射。所反射 之光照射在光接收裝置，並且依據由於煙霧進入受監視之 空間所致之光衰減予Κ檢測火焰。 在此種反射型煙霧感測器，光投射裝置使用聚光透鏡藉 Μ將來自近紅外線LED之光轉換為平行射束光，並且然後 將光發射至受監視之空間。來自光投射装置之射束光自主 單元及反射器板往返，然後並照射在光接收裝置。在光投 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) • I©—o^.-------11 k -4 - 經濟部中央標隼局員工消费合作社印11 A7 B7 五、發明説明（2 ) 射裝置與反射器板.間之受監視距離長達例如40公尺之情形 ，射束光達到反射器板時，光擴散使射束影像大為擴展。反 ( 射器板所反射之光回至光接收裝置時，射束影像同樣大為 擴散。因此，光接收裝置僅可檢測所發出光束之很小部份 能量。 據報導，即使在裝置安裝後，建築物之側壁也經歷很小之 短暫崎變。如果在射束之一區段之光強度分布不均勻，在 側壁之畸變導使低光強度之一部份照射在反射器板時，在 無煙霧存在之情形所產生之光接收信號，在電平上很弱，結 果無法獲得足夠之S/N比。再者，發生最大可監視距離縮短 之問題。因此，較佳為在一垂直於射束光之光軸之區段使 光強度分布儘可能均龟。 例如，為解決射束光不均勻強度分布之問題，人們曾建議 圖9中所示之一種光投射機（日本專利刊物（公開）HE 15-79979號卜請參照圖9,在光投射機來S —發光二極管105 之光藉一成像透鏡10 4導人一波導管103,俾在波導管103傳 播，從而使能量分布均匀化。自波導管103之端.面所發出之 光，被一投射透鏡102成像在一遠距離位置。 在此種使投射射束能量分布均勻化之光投射機之結構， 成像透鏡，波導管，及投射透鏡必須予K殺置在發光二極體 之前面。因此，供均勻化之光學系統相對複雜，並增加在光 軸方向之尺寸。因此，結構具有光投射機笨重之缺點。 本發明為鑑於先前技藝之種種問題所進行。本發明之一 項目的，為提供一種供光電式煙霧感測器使用之光投射裝 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐） 5 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -線 A7 B7 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 五、發明説明 (3 ) 1 1 置 ，其中可藉- /簡單光學結構，使 來自一發 光 二 極 體 之 射 束 1 1 光 在 射 束 區 段方向均.句化，俾有 1償光軸偏差。 1 [ 發 明 ( 之 概 逑 請 1 | yL· 閲 卜 本 發 明 係 m 關 於一種供光電式煙 霧感測器 使 用 之 光 投 射 裝 ή 背 1 1 置 ,其中發出射束光至一受監視之空間，並 且 火 焰 藉 接 收 被 面 之 注 1 進 入 受 監 視 空 間之煙霧所衰減之 射束光予 以 撿 測 » 其 中 該 意 事 1^ 項 裝 置 包 含 一 發 光二極體及一聚光 透鏡，其 予 Μ 設 置 在 一 光 再 If % i： 軸 方 向 ，並且發光二極體包含：一 主單元基 座 —. 附 著 至 主 本 頁 1 單 元 基 座 之 __* 尖端之圓柱形罩蓋 ,並且其 中 一 透 鏡 予 Μ 整 1 1 體 配 置 ;- -發光二極體晶片在罩蓋内置於- -預定位置； 一 接 1 1 合 線 與 發 光 二 極體晶片電連接，- -引線通過其通過主單元 1 訂 基 座 及- -反射器置於發光二極體晶片後面< >在如此構 1 形 之 光 投 射 裝 置，可使用發光二極體晶片作為第- -光源， 1 1 反 射 器 向 前 所 反射之光照射在罩 蓋之尖端 之 透 鏡 位 置 9 可 1 1 予 Κ 設 定 作 為 虛擬第二光源，並且聚光透鏡之焦點可位於 1 線 L I 第 二 光 源 之 位 置。 可 使 用 發 光 二極體晶η作為第 一光源， 反 射 器 向 刖 所 反 1 1 Ϊ- 射 之 光 在 罩 蓋 之尖端照射在透鏡 之位置， 可 予 Μ 設 定 作 為 1 1 虛 擬 第 二 光 源 ，並且聚光透鏡之 焦點可位 於 第 二 光 源 附 近 1 1 之 位 置 〇 < 1 可 使 用 發 光 二極體晶片作為第 一光源， 反 射 器 向 刖 所 反 1 I 射 之 光 在 罩 蓋 之尖端照射在透鏡 之位置， 可 予 設 定 作 為 1 1 | 虛 擬 第 二 光 源 ,並且聚光透鏡之 焦點可位 於 白 第 二 光 源 分 1 1 開 之 位 置 0 1 1 本紙張尺度適;1]中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） 6 A7 B7 經濟部中央標準局貝工消费合作社印繁 五、發明説明 ( 4 ) 1 1 1 Μ 光 透 鏡 之 焦 點 可 位於 第 二 光 源 與 罩 蓋 尖 端 之 透 鏡 頂 點 1 | 之 間 〇 1 1 I 聚 光 透 鏡 之 焦 點 可 位於 第 二 光 源 與 接 合 線 與 發 光 二 極 體 請 先 1 1 閲 i- 晶 片 電 連 接 之 一 蠻 曲 部份 之 尖 端 位 置 之 間 〇 讀 背 I 面 I 在 此 種 構 形 ，在晶1=1之前面所產生， 並 且 主 要 白 尖 端 透 鏡 之 注 1 意 1 之 中 心 部 份 所 發 出 之 光被 模 糊 9 並 且 模 糊 之 光 與 在 晶 片 之 事 4 1 後 面 所 產 生 ，被反射器所反射， 並 且 主 要 白 尖 端 透 鏡 之 週 邊 填 寫 Ι( φ 部 份 所 發 出 之 光 合 併 ,從 而 在 垂 直 於 複 合 光 之 光 軸 之 射 束 本 頁 1 1 區 段 之 光 強 度 分 布 (能量強度分布），可實際予Μ均句化< 1 1 由 於 光 投 射 裝 置 之 光學 系 統 僅 由 二 部 份 9 亦 即 發 光 二 極 1 1 體 及 聚 光 透 鏡 所 組 成 ，故可藉- -很簡單之光學结構， 使 在 一 1 訂 射 束 區 段 之 光 強 度 分 布均 勻 化 〇 1 I 本 發 明 可 使 用 於 一 有一 反 射 型 煙 霧 檢 測 結 構 之 光 電 煙 霧 1 I 感 測 器 9 其 中 一 煙 霧 感測 器 主 單 元 有 一 光 投 射 裝 置 及 一 光 1 1 接 收 裝 置 9 及 一 供 將 光自 光 投 射 裝 置 反 射 至 光 接 收 裝 置 之 1 線 反 射 器 構 件 t 予 Μ 配 置通 過 一 預 定 受 監 視 距 離 之 受 監 視 空 1 1 間 0 當然本發明可使用於- -分開型滅火煙霧感測器， 其 中 1 ί 不 使 用 反 射 器 板 9 並 且一 光 投 射 裝 置 及 一 光 接 收 裝 置 彼 此 1 1 I 相 對 通 過 一 受 監 視 之 空間 〇 1 1 發 光 二 極 Wtgt 體 可 有 一 緊密 接 觸 屏 蔽 構 件 > 其 形 成 一 預 定 形 1 1 狀 ,供尖端透鏡之開口。 1 1 屏 蔽 構 件 予 緊 密 附著 至 發 光 二 極 war 體 之 罩 蓋 之 尖 端 時 1 1 1 射 束 影 像 之 圖 案 可 根 據開 Ρ 之 形 狀 予 Μ 設 定 為 具 有 任 何 形 1 I 狀 0 因 此 ，即1 吏在受監視之空間存在無法避免之障礙， 諸 如 1 1 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） -7 - A7 B7 五、發明説明（5 桁弟時，也可容易去除射束光之一部份，Κ便射束光不照射 在障礙;物。因之，根據本發明，可能解決因為接收來自障礙 之反射光而喪失檢測功能之基本問題。 在屏蔽構件，可使用一在預定方向细長之圓形孔，銷孔， 部份剖開銷孔，'切口，或類似者作為開口。 附圖之簡要說明 圖1為略圖，钶示一使用本發明之光投射裝置之反射型煙 霧感測器； 圖2 示本發明之光投射裝置之光學结構； 示使能量分布均勻化之本發明之光投射裝 置之光強度分布； 阔 ‘例示在一聚光透鏡之焦點之位置相對於一發 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •丁 、τ 光 圖m ，該變m

經濟部中央標準局貝工消费合作社印製

向前移動之情形，所投射之影像； |圖，例示在圖1之反射型煙霧感測器之光軸偏差； 圖，例示所投射之影像相對於一反射器板之變化 ^由光軸偏差所導致； 圖，例示本發明之一種實施例，其中配置一屏蔽 構件 圖mm圖，例示在圖1之反射型煙霧感測器，由一障礙所 產生之反射光；Μ及 圖9為略圖，例示使能量分布均勻化之先前技藝之光投射 裝置之結構。 實施本發明之最佳方式 圖1為略圖，例示一使用本發明之光投射裝置之反射型煙 奉 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) Λ4規格（2丨Ο X 297公釐） 8 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 --___ _E__ 五、發明説明（6 ) 霧感測器。請參照圖.1, 一光投射装置2 5及一光接收裝置26 予K配置在光電式煙霧感測器之感測器主單元24 ° 一反射 ί 器板27與感測器主單元24相對，與其分開一預定之受監視 距離L,例如40公尺。光投射裝置25有一發光二極體1,諸如 一近紅外線LED,及一聚光透鏡2。發光二極體1予以間敗驅 動，以發出光。來自發光二極體1之光予K會聚，以轉換為 平行射束光，然後並予Μ發出。 來自光投射裝置25之射束光被反射器板27所反射，Κ便 如斷線所指示，回至光投射裝置25之光接收裝置26。使用 —來復式反射器作為反射器板27,其在與入射方向之相同 方向，高效率反射入射光。一聚光透鏡28及一光接收元件 29諸如光電二極體予Κ配置在光接收裝置26。 圖2詳示光投射裝置25之投射光學系統配置在圖1之主單 元24之感測器。在投射光學糸統，發光二極體1及聚光透鏡 2予Μ設置在光軸3之方向。來自發光二極體1之光被聚光 透鏡2會聚，予Κ轉換為平行射束，然後並予Μ發出。使用 一峰值發射波县，例如87〇nffl之近紅外線發光二極體，作為 發光二極體1。例如，可使用Ok i Electric Industry Co . , Ltd.所製造之0LD2603H作為發光二極體。近紅外線 發光二極體1有一密封之結構，其中引線m予K自一主體基 座9抽出，及一罩蓋4予K附著至主體基座9之一側。尖端罩 蓋4之尖端用作一尖端透.鏡5。一 LED晶Η 6予以支承在罩蓋 4内側。一自引線通過主體基座9所抽出之接合線8予以與 LED晶片電連接。 本紙張尺度適中國國家標卑（CNS ) Λ4規格（210 X297公釐) _ 〇 _ ~" (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、裝- 訂 線 A7 B7 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 五、發明説明（7 ) 電流驅動LED晶片6產生光時，光自諸面及側面發出。一 反射器7 (其為藉處理引線之一部份所形成）予以配置在LED I + 晶片6後面，因而來自LED晶片6側面及後面之光被反射器所 反射向前發出。因此，在發光二極體1,主要由來自LED晶片 6前面之直接光所構成之光，係自光軸3所通過之中心部份 所發出，及主要由自LED晶片6之側面及後面發出，並且然 後被反射器7所反射之光所構成之光，係自週逄發出。 K此方式，發光二極體1發出二種光之複合光，亦即*來自 LED晶片6前面之光，Κ及自LED晶片6之側面及後面發出•並 且然後被反射器7所反射者。因此，自聚光透鏡2之側面看 發光二極體1時，發出直接光之LED晶片6用作第一光源，並 且發出自LED晶片6之側面及後面所發出，並且然後被反射 器7所反射，成環形入射在尖端透鏡5之光之虛擬光源，可視 為第二光源10 〇 P1標示在發光二極體1之罩蓋4上之尖端透鏡5之頂點，並 且P2示由於反射器7所反射之光之虛擬第二光源10之位置 。聚光透鏡2置為相則於發光二極體1,以便聚光透鏡2之焦 點F位於第二光源10之位置，或在第二光源附近。例如，在 圖2之實施例，聚光透鏡2之焦點F有一焦距f在LED之内部之 側面，相對於聚光透鏡2與尖端透鏡5之頂％5P1間之距離dl, 並且較聚光透鏡與第二光源10之位置P2間之距離d2為緊密 。換言之，聚光透鏡2予以置放為致使焦點F位於位置P1與 P2之間。 聚光透鏡2之焦點FT Μ設定為致使位於第二光源之位 本紙張尺度適用中國國家標卒（CNS ) Λ4規格（210Χ 297公釐） _ _ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝. 訂 -線i. 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 A7 B7 —·' 一丨^ ... 五、發明説明（8 ) 置或在其附近。因此，在另一實施例，焦點F可根據所選擇 LED之抟性，位於於第二光源1〇與LED晶片6間之位置P2。在 I. .. 此情況，LED晶片6與接合線8電連接，其Μ —種鉤形自引線 通過主體基座9抽出，並且接合線8之彎曲部份位於較LED晶 片6更為向前。d3示聚光透鏡2與接合媒8之彎曲部份之尖 端間之距雛。聚光透鏡2置於在焦距f不超過距離d3之範圍 ，亦即，致使焦點F在一自接合線8之彆曲部份之尖端向前移 位之位置。進行聚光透鏡2之焦點F相對於發光二極體1之 此種布局，Μ便自LED晶片6發出，並且然後透射通過尖端透 鏡5之光，Μ及反射器7所反射，或虛擬第二光源10所產生， 並且然後透射通過尖端透鏡5者，被聚光透鏡2所會聚，並且 所產生之複合光之強度分布均匀化。 使聚光透鏡2之焦點F與發光二極體1之LED晶片6之表面 重合時，射束光形成一影像對應於LED晶片6之發光面之光 及暗圖案。通常，一十字形電極予Μ配置在LED晶片6之發 光面，並且電極部份不發出光。 因此，所產生之影像有一部份對應於電極部份，並且在該 部份光量減少。 &聚光透鏡2之焦點F與接合線8之彎曲部份之尖端重合 _，接合線8自後側將光阻斷，構成一無光部份，或形成接合 線82影像。因此，射束影像非均匀。 胃ISF予以設定為在尖端透鏡5之頂點pi前面時，自用作 胃―光源之LED晶H6及第二光源10之距離，由於來自反射 器7之反射光而變大，致使來自二光源之二種光過度擴敗， 本紙張尺度適用中國國家榡率（（:NS )从規格（210x 297公釐） _ 1 1 _ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中夫標準局員工消費合作社印51 A7 ________ B7 五、發明説明（9 ) 並降低會聚性能。這導致射束影像非均匀。 因為Μ上所討論之原因.根據本發明，聚光透鏡2之焦點1? ί 予Μ設定為在圖2中所示，在罩蓋透鏡之尖端P1與由於來自 反射器7之反射光並在透鏡之底部之第二光源1〇之位置P2 之間，K及在第二光源10之位置P2與支承LED晶片6之接合 線8之彎曲尖端間之範圍。要不然，焦點{?可予从設定為在 第二光源之位置。 圖3(A)示在來自圖2之發光二極體ί之光未被聚光透鏡2 會聚之情形之強度分布，及圖3(B)示在光被聚光透鏡2會聚 ，俾予K均勻化之情形之強度分布。 在圖3(A)之情形，自LED晶片6發出之光有一光強度分布 14為將自晶片前面發出，然後並透射通過尖端透鏡5予以自 其發出之光之強度分布12,與在晶Η之側面及後面所產生， 被反射器7所反射，並發出透射通過尖端透鏡5之光之強度 分布13合併所獲得。通常，光強度分布12在程度上高於光 強度分布13 〇 在光強度分布12,向光軸3移動時，強度增加至一峰值，並 且在LED晶片6之電極面，電極所導致之較少光量部份形成 一凹痕。因此，為使光強度分布12及13之複合強度分布均 匀化，聚光透鏡2如圖3中所示（8)，予Μ配置在發光二極體1 前面，並且聚光透鏡2之焦點F位於一使強度分布12之光模 糊，並且強度分布13之光之模糊程度最小之位置。 關於強度分布12之光，主要組份為自部份（頂點）發出，其 為發光二極體1之尖端透鏡5之相對中心。關於強度分布13 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） _ 19 _ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· Θ 訂 線 A7 B7 經濟部中夾標準局負工消費合作社印裝 五、發明説明（10 ) 之光，主要組份為Μ一種環狀自一相對外週邊部份發出。 由於發.光二極體1之尖端透鏡5有一曲率，頂點部份及外週 ( ·. 邊部份自聚光透鏡2分開不同距雛，並因而分別用作光源之 諸部份在位置上彼此不同。 在本發明，聚光透鏡2之焦點F予以設定在強度分布12之 光被模糊予Μ轉換為強度分布15者，強度分布13之光被會 聚予Μ轉換為強度分布16者，並且將強度分布15及16之光 合併所獲得之複合光被均匀化為強度分布17之位置。 在此情況，光強度分布13在程度上高於光強度分布12時， 聚光透鏡2之焦點F予Μ設定在強度分布13之光被模猢，並 且複合分布均勻之位置，亦即，焦點F予以設定為較LED罩蓋 透鏡之頂點更向前。 在圔3中之發光二極體1之二光源，其發射組份之強度分 布隨LED而有所不同。聚光透鏡2之焦點F予Μ實際設定時， 必須檢查聚光透鏡2所產生；射束光之強度分布，同時在圖 2之發光二極體1之位置Ρ1與Ρ2之間，及在位置Ρ2與接合線8 之尖端間之任一範圍調整焦點F之位置，藉Κ確定焦點F之 最佳位置。現將討論圖2之投射光學系統之尺寸黼係。例 如.發光二極體1有一外徑約5毫米。例如，使用一透鏡有一 焦距f = 32.57毫米作為聚光透鏡2,及焦點帘如所例示予Κ設 定為在P1及P2之間時，自LED晶片6發出之光沿其照射在聚 光透鏡2之有效入射線，為在一中心在光軸3及具有直徑約 10毫米之範圍。因此，可使用一有外徑約10毫米及預定折 射率之透鏡作為聚光透鏡2° (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. ο

.1T 線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（2丨〇><297公釐） A7 A7 經濟部中夾標率局貨工消费合作社印製 — 14 — B7 五、發明説明（11) 圖4示在聚光透鏡2之焦點F之位置，自LED晶片6之前面發 光面者向前移動之情形，所投射影像之變化。

I 圖4(A)示在聚光透鏡2之焦點與LED晶片6之前面發光面 重合之情形，所投射之影像。在此情況，在所投射影像之中 心形成一在晶片之前面所產生，然後並發出透射通過尖端 透鏡5之光之影像。亦即，電極所導致之較少光量部份顯示 如一十字形陰影。一在晶Η之側面及後面所產生，被反射 器7所反射，並發出透射通過尖端透鏡5之光之環狀影像Β顯 示在中心影像Α之週邊。 聚光透鏡2之焦點F自圖4(A)之狀態向前移動時，如圖4(B) 及4(C)中所示，中心影像A變為模糊。焦點F更向前移動時， 如圖中4(D)所示，影像A與B間之陰影消失，並且強度分布 實際為均勻。在發光二極體晶H6後面被反射器7向前反射 之光在罩蓋之尖端照射在透鏡之位置予以設定為虛擬第二 光源時，在獲·得圖4(D)之均勻強度分布之情形，聚光透鏡2 之焦點F位於一自第二光源分開或在第二光源者之位置。 來自發光二極體1之光被聚光透鏡2會聚，然後並實際平 行發出。在一靠近投射裝置之部份形成一射束腰形收縮。 其後，光在受監視之空間Μ線性擴展傅播。在此情況，相對 於射束之光軸3之擴展角Θ約為4 ° 。 在_擴展角，就亮度 而言，本案裝置可有效使用θ=約2°之範圍。 圖5例示由於一安裝圖1之光電式煙霧感测器之建築物， 其側壁之短暫變化所致之光軸偏差。圖5(A)示在裝置之光 軸。進行光軸對準，同時將煙霧感測器主單元2 4安裝在建 本紙張尺度適州中國國家標净（（'NS ) Λ4規格（210X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

A7 B7 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 五、發明説明（12 ) 築物之一側壁30,並將反射器板27安裝在一與煙霧感測器 主單元24相反之建築物之相反側壁31。 ( 進行光軸對準後，側壁3〇k31可能傾斜，因而側壁30及31 之畸變例如使其頂部更彼此分開，其主要為屋頂之膨脹所 導致。在此種情形，光軸相對於正確光軸方向偏差一角0 。 根據發明人等人所進行之研究，吾人發現，光軸偏差之 最大角0約為1 . 7 ° 。 發生諸如圖5由於建築物側壁之畸變所致之光軸偏差時， 在圖2中所示之投射光學系統相對於來自聚光透鏡2之射束 光軸之單面擴展角0予Μ設定為等於或大於偏差角0 0 =圖 5之1.7° ,並且反射器板置於在影像之中心。因此，即使發 生此種光軸偏差時，投射裝置也可向反射器板27發出光，然 後並接收所反射之光。在圖2之實施例，來自聚光透鏡2之 平行射束之擴展角Θ約為4° (有效擴展角約為2° )或大於 圖4之偏差角Θ0 = 1.7° 。 因此，即使由於建築物之崎變或 類似者而發生光軸偏差時，也可穩定保持檢測狀態，而不特 別需要光軸予Κ調整。 在此情況，在圖2中所示之投射光學系統，聚光透鏡2之焦 點F位於致使射束強度分布相對於發光二極體1均勻化，從 而在擴展角Θ =2°之範圍，射束強度分布蒗際均匀化，如例 如圖3之強度分布17所示。即使發生如圖5(B)中所示之光 軸偏差時，此均勻化也允許光束之一部份確實照射在反射 器板27,因而煙霧感測器主單元24可接收所反射之光。因 此，可使光軸偏差所導致之反射光量之水準變化減低至可 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· Θ ο 訂 '漱 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210Χ 297公釐） _ 1 5 - 經濟部中央標率局貝工消资合作社印製 A7 B7 __ 五、發明説明（13 ) 忽P之低水準。 例如，聚光透鏡2之焦點與發光二#體蟲啦前面發光面重合時

I ，如圃6(B)中所示之光接收部份27接收一諸如圖4(A)之圖 案之投射影像40a。光軸偏差使投射影像移位至投射影像 40 b之位置時，中心影像與週邊影像間之環狀陰影部份便重 叠反射器板27,並且照射在光接收部份之光能量大為減少。 對照而言，在本發明，如圖6(A)中所示，光接收部份27接 收一如圖4中所示光強度分布均勻化之投射影像50 a°即使 光軸偏差使投射影像移位至投射影像50b之位置時，照射在 光接收部份之光能量也很少變化。 圖7示本發明之光投射裝置，其特徵為，一用W任意設定 射束影像之形狀之屏蔽構件，另配置在光學系統之發光二 極管1，其中聚光透鏡2之焦點F位於相對於圖2中所示聚光 透鏡2之位置。 圖7(A)示屏蔽構件18之第一實施例。屏蔽構件18在右側 形成一在端視圖中所示之圓形孔19其予Μ緊密附著至發光 二極體1,因而僅在發光二極體1之尖端罩蓋4之尖端透鏡5 對外露出。屏蔽構件18之圓形孔19之構造允許來自發光二 極體1之週邊光被剖開，並且僅巳通過用作開口之圓形孔 19之光照射在聚光透鏡2。因此，可如示在沿光軸3之前面 區域形成一如自光軸區段所見為圓形之射束影像19a。 圖7(B)示一實施例，其中在屏蔽構件18形成一銷孔21,Μ 便予Μ緊密附著至發光二極體1之尖端。在該實施例，屏蔽 構件18有一由一構件主體18a及一開口構件18b所構成之二 摊ί良尺舰月1?^1]家標率（（:呢）八4規格（210/297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 一裝· 訂 線 五、發明説明（ΙΑ A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 拼合.结構，並且如所例示，予以裝至發光二極體1之尖端，同 時構件‘‘主體及開口構件予Μ結合在一起。 銷孔21在一在屏蔽構件18之尖端之位置開口，並且光軸3 通過此銷孔。因此，僅中心在光軸3之光之部份通過銷孔21 照射在聚光透鏡2,趣且可如在一在一區段方向，並在沿光 軸3之刖面區域所示之影像形成一直徑小於圖7(A)者之射 束影像2 1 a。 圖7(C)tp —實跑例，其中形成一有一剖開部份之銷孔22 。例如，銷孔之上部份在一任意位置閉合時，可形成一如自 “’沿# W $ _之®段射束影像所見之剖開銷孔影像22a。 可如例如―由斷線在右側面所示之剖開銷孔影像22b所示， 轉〜附著至發光二極體1之屏蔽構件18b, 藉Μ適當調整剖開_孔影像22a之剖開位置。 ®7(D)?K —實_例，其中一矩形切口 23在屏蔽構件18開 P °&$3|6胃_2所產生之射束影像之成像位置，形成一矩 @t：〇D^$23a°也相則於切口影像23a,如在矩形切口 23b 所7^ ’在箭頭之方向旋轉發光二極體1之屏蔽構件18b,可藉 & 向。當然，開口可依需要予以形成為圖 7(A)至7(D)者Μ外之任意形狀。 如® 7(A)M7(D)中所示，來自投射裝ΐ之射束影像之形 狀可藉屏®構件18予以適當調整。根據此種構形如圖8 (A)中所示，在煙霧感測器主單元24與反射器板27之間存 在障礙諸如桁架32,並且來自光投射裝置25之一部份射束 光被桁架32所反射，然後並照射在光接收裝置26時.例如可 本紙张尺度適用中國國家標率（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. ©© 線 17 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印裂 五、發明説明（I5 ) 1 1 藉 屏 蔽 構 件 18之開卩 之構造，設定來自光投 射 裝 置 25之 射 1 ! 束 光 之 形 狀 ,俾防止t f束光照射在桁架3 2。 1 1 為 補 償 上 述光軸偏 差，在屛蔽構件形成一開口， Μ 便 獲 得 /--V 請 1 I 先 1 |Λ Θ >1 .7 〇 0 在此情況 ，開口可具有任何形狀。 1¾ 讀 1 背 1 在 例 如 不 提供屏蔽 構件之情形，來自光投 射 裝 置 25之 射 面 之 I » | 束 光 昭 射 在 桁架32, 從而如圖7(B)中之斷線 所 指 示 被 反 射 意 事 |( 項 I 〇 例如具有諸如圖7 (B)中所示銷孔21之屏蔽構件18b予 再 填 1( 1 設 定 時 9 來 自光投射 裝置25之光軸可如實線 所 指 示 予 限 本 頁 定 俾 避 免 桁架32之 反射。在如圖7 (B) , 7 (C), 或 7(D) 中 所 1 I 示 形 成 一 銷 孔或一很 小切口之情形，預期射 束 被 折 射 現 象 1 I 所 擴 散 〇 然而，例如 有大小約為0 , 5毫米或更小之銷孔21， 1 1 訂 經 證 實 可 允 許限定射 束影像，而不產生折射現象c 1 而 且 ,在如圖7 (Β), 7 (C> ,或7 (D)中所示形 成 一 銷 孔 或 一 1 1 很 小 切 Ρ 情形，來自LED之發射光之分布精 细 變 化 〇 因 此 1 1 ，嚴格而言， 照明影像 略微模糊。然而，這不 產 生 實 際 問 題 1 線 0 如 果 需 要 ，可再次調整聚光透鏡之位置。 | Μ 上 所 說 明之實施 例，係Μ與圖1之反射型 光 電 式 煙 霧 感 1 測 器 相 似 方 式予Μ構 形。該構形可照原樣應 用 於 一 形 成 如 1 1 另 一 實 施 例 之分開型 滅火煙霧感測器，其中 光 投 射 裝 置 25 1 I 及 光 接 收 裝 置2 6彼此 相對通過受監視之耷間 0 在 Μ 上 所 說 1 I 明 之 實 施 例 ,依據由 於煙霧進入受監視之空 間 所 致 之 光 衰 1 1 1 減 而 檢 測 火 焰。同樣，本發明也可應用於一 供 閭 人 者 檢 測 1 1 裝 置 之 光 投 射裝置， 其中射束光予Κ設定在 一 受 監 視 之 空 1 1 間 Ιέ且依據射束光. 之中斷而檢測聞入者。 1 1 Ο 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐） 18 經濟部中央標準局貞工消费合作社印11 A7 B7 五、發明説明（16 ) 如Μ上所說明，根據本發明，依一發光二極體之反射器所 反射之光而定，聚光透鏡之焦點位於一自虛擬第二光源分 開之位置，或在該虛擬第二光源之位置，並且其為在一罩蓋 之尖端在尖端透鏡之底部。因此，在晶片之前面所產生，並 且主要自尖端透鏡之中心部份所發岀之光被模糊，並且模 糊之光與在晶Η之側面及後面所產生，被反射器所反射，並 且主要自尖端透鏡之週邊部份所發出之光合併，從而可使 在一垂直於光軸之射束區段之強度分布（近紅外線能量）均 勻化。 因為光束之強度分布之此種均勻化，即使由於建築物之 裝置壁之畸變或類似者而發生光軸偏差時，也可設定射束 擴展角超過光軸偏差角，而藉Μ導使均匀成像範圍之之任 何部份確實照射在例如相對之反射器板。因此，可穩定保 持檢測狀態，而不受由於建築物之畸變所致光軸偏差之影 光投射裝置之光軸系統係僅由二部份，亦即發光二極體 及聚光透鏡所組成，並且發光二極體可使用商用現有發光 二極體照原樣所形成。因此，可藉一生產成本低之簡單光 學结構實現光強度之均勻化。 編號之說明 乂 1 發光二極體 2 聚光透鏡 3 光軸 4 罩蓋 本紙張尺度適川中國國家標啤（（’NS ) Λ4規格（210Χ 297公釐） 一 19- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) V裝-- —訂------Μ A7 B7 五、發明説明（I7 ) 經濟部中央標準局员工消费合作社印製

5 尖 端 透 鏡 6 丨 發 光 二 極 體 晶片 7 反 射 器 8 接 合 線 9 主 體 基 座 10 虛 擬 第 二 光 源 11 引 線 12 強 度 分 布 13 強 度 分 布 14 % 強 度 分 布 15 強 度 分 布 16 強 度 分 布 17 強 度 分 布 18 屏 蔽 構 件 18a .構 件 主 a® 體 18b 開 P 構 件 19 圓 形 孔 19a 射 束 影 像 21 銷 孔 21a 射 束 影 像 22 銷 孔 22a 剖 開 銷 孔 影 像 22b 剖 開 銷 孔 影 像 23 矩 形 切 P (請先鬩讀背面之注意事項再填寫本頁) '裝. 、§! 線 本紙張尺度適州中國國家標肀（（’NS ) Λ4規格（210X 297公釐） -20- 經濟部中央標準局吳工消费合作社印奴 A7 __._B7 五、發明説明（is) 2 3a 矩 形 切 P 影 像 23b 1 矩 形 切 P 24 雖 測 器 主 單 元 25 光 投 射 裝 置 26 光 接 收 裝 置 27 反 射 器 板 28 聚 光 透 鏡 29 光 接 收 元 件 30 側 壁 31 相 反 側 壁 32 桁 架 40a 投 射 影 像 40b 投 射 影 像 50a 投 射 影 像 50b 投 射 影 像 102 投 射 透 鏡 103 波 導 管 104 成 像 透 m 105 發 光 二 極 體 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) * nn nn ftifl ·

、裝------訂I '.汰 J'-- 本紙張尺度適用中國國家標埤（（'NS ) Λ4規格（210X 297公釐） -21-

Claims (1)

1. 六、申請專利範圍 1 . 一種供光電煙霧感測器用之光投射裝置，其中發出射 束光進入一受監視之空間，並接收一被煙霧進入受監視之 空間所衰減之射束光，藉K檢測火焰，其中該裝置包含一發 光二極體及一聚光透鏡，其予K設置在一光軸方向，並且該 發光二極體包含：一主單元基座；一圓柱肜罩蓋，其予Μ附 著至該主單元基座之尖端，並且其中一透鏡予Μ整體配置； 一發光二極體晶片，其置於罩蓋內之預定位置；一接合線， 一通過主單元基座之引線通過其與發光二極體晶片電連接 ;Μ及一反射器，其置於發光二極體晶片後面。 2. 如申請專利範圍第1項之光投射裝置，其中該發光二極 體晶Η予Μ使用作為第一光源，被反射器向前反射之光在 罩蓋之尖端照射在透鏡之位置，予Μ設定為虛擬第二光源， 及聚光透鏡焦點位於該第二光源之位置。 3. 如申請專利範圍第1項之光投射裝置，其中該發光二極 體晶片予Μ使用作為第一光源，被反射器向前反射之光在 罩蓋之尖端照射在透鏡之位置，予Μ設定為虛擬第二光源， 及聚光透鏡焦點位於一在該第二光源附近之位置。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 4. 如申請專利範圍第1項之光投射裝置，其中該發光二極 體晶片予Μ使用作為第一光源，被反射器向前反射之光在 罩蓋之尖端照射在透鏡之位置予Κ設定為虛擬第二光源， 及聚光透鏡焦點位於一自該第二光源分開之位置。 5. 如申請專利範圍第1項之光投射裝置，其中該聚光透鏡 之焦點·位於第二光源與罩蓋尖端之透鏡頂點之間。 6 .如申請專利範圍第1項之光投射裝置，其中該聚光透鏡 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） A8 B8 C8 ’ D8 &、申請專利範圍 之焦點位於第二光源及與發光二極體晶片電連接之接合線 之彎曲部份尖端之位置之間。 7. —種供如申請專利範圍第1至6項中任一項之光電煙霧 感測器用之光投射裝置，其中該光電式煙霧感測器有一反 射型煙霧檢測结構，其中一煙霧感測器主單元有一光投射 裝置及一光接收裝置，K及一供將光自光投射裝置反射至 光接收裝置之反射器構件，予K配置為通過一預定受監視 距離之受監視空間。 8. 如申請專利範圚第1至6項中任一項之光投射裝置，其 中該發光二極體有一屏蔽構件，其形成一預定形狀，供尖端 透鏡之開口，並且該屏蔽構件與尖端透鏡緊密接觸。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) © -裝. 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -2-