TWI407052B - 全方位照射之發光二極體燈具 - Google Patents

Description

全方位照射之發光二極體燈具

本技藝係有關於一種以發光二極體作為光源的照明燈具，特別是一種可以達到全方位照射之發光二極體燈具。

圖1習知技藝

一個習知的發光二極體燈具如圖1所示，一片發光二極體晶片11設置於電路板10上面；當發光二極體11通電以後，圖1的燈具會發亮，以截面圖來看，其光線照射區域，頂多也只有180度的照射區域。圖1的燈具具有半球狀的照射區域，這種燈具並不適合作為裝飾燈具的光源，例如天花板弔燈，它具有一個燈罩，燈罩通常是一個透光的或是半透光的罩子，它的功能之一便是呈現出它的造型或是色彩的美麗，它需要一個全方位照射的光源。近年來由於發光二極體具有的低發熱量、以及相對較高的能源效率等優點，已經被開發用以取代一般照明燈具，而取代全方位照明的燈具也一直是研發人員所追求的議題之一。然而，在本技藝提出之前，一直未見到有全方位照射之發光二極體燈具被開發出來，本案便是開發一種全方位照明的燈具，而可以滿足這種全方位照明光源的需求。

圖2另一習知技藝

傳統的鎢絲燈泡12如圖2所示，就是一種全方位照射的光源，以截面圖來看，它的照射區域約為360度，所以這種傳統燈泡頗適合作為裝飾燈具的光源。發光二極體技術在最近幾年發展迅速，相關資料顯示發光二極體燈具比起傳統白熾燈泡而言，可以節省約80%能源；比起傳統螢光燈而言，可以節省約50%能源。發光二極體燈具具有能源節省以及環境保護的優點，在照明方面逐漸成為研發主流。長久以來，研發人員都期望開發出來全方位照射之發光二極體燈具，用以取代傳統的白熾燈泡。然而，在本技藝提出之前，一直未見到有全方位照射之發光二極體燈具被開發出來，本案的發明，便是開發一種全方位照明的燈具，而可以滿足這種全方位照明光源的需求。

本技藝之全方位照射之發光二極體燈具，係以一個複合透鏡作為出射光線的修飾透鏡，以截面圖而言，本技藝的複合透鏡係用以將發光二極體光源的出射光線，修飾使照射於360度的區域。本技藝的複合透鏡，係包含中央頂端透鏡、翼狀透鏡、以及環壁透鏡三部分。其中的中央頂端透鏡，係用以折射第一群光線，使光線扇出照射至透鏡上方區域。翼狀透鏡，具有內部全反射功能(total internal reflection,TIR)安置在中央頂端透鏡週邊且與中央頂端透鏡連接；利用全反射原理，用以反射第二群光線，使光線扇出照射至透鏡週邊之下方區域。環壁透鏡，安置在翼狀透鏡下方，用以折射第三群光線，使光線扇出照射至透鏡週邊之上方區域。

以截面圖而言，第一扇出照射區域、第二扇出照射區域、以及第三扇出照射區域相加，便可以照射360度區域，以實體而言，便是可以照射全部方向的一個全方位照射之發光二極體燈具。

圖3顯示本技藝之第一群光線扇出

圖3顯示一個複合透鏡33具有一個中央頂端透鏡331,中央頂端透鏡331係一個凹透鏡，可以將透鏡下方的光源31的第一群光線，扇出照射至透鏡上方區域，如圖中的虛線LT1與LT2所涵蓋的錐形區域。以截面圖來看，照射區域可以涵蓋90度範圍，從0~45度以及315~360度區域。

圖4顯示本技藝之第二群光線扇出

圖4顯示本技藝之複合透鏡33具有一個位於週邊之翼狀透鏡332，安置於中央透鏡331的周邊。翼狀透鏡332係具有內部全反射之效果，將光源31的第二群光線，經由全反射功能，反射至第二扇出區域，以截面圖而言，可以涵蓋週邊下方90度範圍，照射區域如圖中LB1~LB2所示之90~180度以及180~270度區域。

圖5顯示本技藝之第三群光線扇出

圖5顯示本技藝之複合透鏡33具有環壁透鏡333，安置於翼狀透鏡332的下方。環壁透鏡333係具有光線發散之效果，將光源31的第三群光線折射扇出；以截面圖而言，光線扇出區域涵蓋週邊上方45度範圍，照射區域如圖中LS1~LS2所示之45~90度以及270~315度區域。

以截面圖而言，第一群光線照射之扇出區域為0~45度以及315~360度，第二群光線照射之扇出區域為90~180度以及180~270度，第三群光線照射之扇出區域為45~90度以及90~315度，這三個區域的照射區域相加，可以獲得照射光線分布於整個360度，整體構成一個全方位照射的燈具。

圖6A為本技藝複合透鏡之頂視圖

圖中顯示複合透鏡33的頂端具有中央頂端透鏡331以及圍繞在中央頂端透鏡331週邊的翼狀透鏡332。

圖6B為本技藝複合透鏡之剖面圖

圖中顯示複合透鏡33的頂端具有中央頂端透鏡331以及圍繞在中央頂端透鏡331週邊的翼狀透鏡332，以及一個環壁透鏡333，安置在翼狀透鏡332下方。

圖6C為本技藝複合透鏡之底視圖

圖中顯示複合透鏡33的下方具有一個環壁透鏡333，環壁透鏡333中央具有一個環柱空間335。

圖7為本技藝實施例一

圖7顯示一個全方位照射之發光二極體燈具300，係以發光二極體31安置在電路板30上，一個複合透鏡33安置在電路板30上方，罩蓋住發光二極體30，構成一個全方位照射之發光二極體燈具300，其光線照射區域涵蓋360度空間。

圖8A為本技藝實施例二

圖中顯示全方位照射之發光二極體燈具300下方，可以安置有一個燈頭40，以便使得本技藝之全方位照射之發光二極體燈具300可以安置於傳統之燈座上。燈頭40具有邊壁金屬401以及底部金屬402，絕緣層403安置於邊壁金屬401以及底部金屬402之間，提供電性絕緣。發光二極體31具有第一電極，經由導線41L電性耦合至邊壁金屬401；發光二極體31具有第二電極，經由導線41R電性耦合至底部金屬402。當燈頭40旋轉安裝於傳統燈座以後，圖8A的發光二極體燈具便可以發出光線，照射全方位區域。

圖8B係顯示發光二極體晶片使用於圖8A燈具中

圖8B顯示圖8A虛線圓圈區域的放大圖，圖中顯示發光二極體晶片31安置在電路板30上方，一雙通孔44提供金屬腳411，412的通過。金屬腳411,412上端經由電路板之電路，分別電性耦合至發光二極體31的兩個電極。絕緣材料44填充於通孔44中，用以固定金屬腳411,412。若是為了節省成本以及簡化工程，亦可以不使用絕緣材料填充通孔44，讓通孔44的隙縫保持開放。

圖8C係顯示發光二極體燈泡使用於圖8A燈具中

圖中顯示燈泡型的發光二極體50，亦可以使用於本技藝中，取代發光二極體31，也可以達到相同的效果。

圖9為本技藝實施例三

圖中顯示一個傳統形狀如玻璃等透光材料所構成的燈罩66，可以安置在本技藝之燈頭40上方，構成一個外觀與傳統燈泡一樣的一個全方位照射之發光二極體燈具。圖中顯示一個全方位發光二極體燈具300安置在燈罩66內部下方。

圖10為本技藝實施例四

圖中顯示兩個或是更多個全方位發光二極體燈具300可以被安置在基材上方，增強照射效果。

圖11為本技藝實施例五

圖中顯示兩個或是更多個光源31，安置在全方位發光二極體燈具300下方，增強照射效果。

前述描述揭示了本技藝之較佳實施例以及設計圖式，惟，較佳實施例以及設計圖式僅是舉例說明，並非用於限制本技藝之權利範圍於此，凡是以均等之技藝手段實施本技藝者、或是以下述之「申請專利範圍」所涵蓋之權利範圍而實施者，均不脫離本技藝之精神而為申請人之權利範圍。

300．．．發光二極體燈具

30．．．電路板

31．．．發光二極體

33．．．複合透鏡

331．．．中央頂端透鏡

332．．．翼狀透鏡

333．．．環壁透鏡

335．．．環柱空間

40．．．燈頭

50．．．發光二極體燈泡

401．．．邊壁金屬

402．．．底部金屬

41R,41L．．．導線

411,412．．．金屬腳

66．．．玻璃燈罩

圖1習知技藝

圖2另一習知技藝

圖3顯示本技藝之第一群光線扇出

圖4顯示本技藝之第二群光線扇出

圖5顯示本技藝之第三群光線扇出

圖6A為本技藝複合透鏡之頂視圖

圖6B為本技藝複合透鏡之剖面圖

圖6C為本技藝複合透鏡之底視圖

圖7為本技藝實施例一

圖8A為本技藝實施例二

圖8B係顯示發光二極體晶片使用於圖8A燈具中

圖8C係顯示發光二極體燈泡使用於圖8A燈具中

圖9為本技藝實施例三

圖10為本技藝實施例四

圖11為本技藝實施例五

300．．．發光二極體燈具

30．．．電路板

31．．．發光二極體

33．．．複合透鏡

Claims (12)

1. 一種全方位照射之發光二極體燈具，包含：發光二極體；複合透鏡；為單一結構體，更包含：中央頂端透鏡；將所述之發光二極體的第一群光線，折射扇出照射至頂端；翼狀透鏡，圍繞且連接於前述之中央頂端透鏡；以全反射方式，將所述之發光二極體的第二群光線，扇出照射至週邊下方；以及環壁透鏡，安置於前述之翼狀透鏡下方；將所述之發光二極體的第三群光線，折射扇出照射至週邊上方；其中所述之中央頂端透鏡，係凹透鏡；所述之翼狀透鏡，係全反射透鏡；所述之環壁透鏡，係凹透鏡。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體燈具，更包含基材，用以承載前述之發光二極體。
3. 如申請專利範圍第2項所述之發光二極體燈具，其中所述之基材，係包含：第一通孔以及第二通孔；第一金屬腳，穿過所述之第一通孔；上端電性耦合至所述之發光二極體的第一電極；以及第二金屬腳，穿過所述之第二通孔；上端電性耦合至所述之發光二極體的第二電極。
4. 如申請專利範圍第3項所述之發光二極體燈具，更包含：第一絕緣材料，填充於所述之第一通孔，固定所述之第一金屬腳；以及第二絕緣材料，填充於所述之第二通孔，固定所述之第二金屬腳。
5. 如申請專利範圍第2項所述之發光二極體燈具，更包含：燈頭，安置於所述之基材下方；更包含：邊壁金屬，電性耦合至所述之發光二極體的第一電極；底部金屬，電性耦合至所述之發光二極體的第二電極；以及絕緣材料，安置於所述之邊壁金屬與底部金屬之間。
6. 如申請專利範圍第5項所述之發光二極體燈具，更包含：玻璃燈罩，安置於所述之燈具上方。
7. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體燈具，其中所述之發光二極體，係呈晶片狀。
8. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體燈具，其中所述之發光二極體，係呈燈泡狀。
9. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體燈具，其中所述之中央頂端透鏡，扇出光線涵蓋截面圖之315^~ 360度以及0^~ 45度區域；所述之翼狀透鏡，扇出光線涵蓋截面圖之90^~ 180度以及180^~ 270度區域；以及所述之環壁透鏡，扇出光線涵蓋截面圖之45^~ 90度以及 270^~ 315度區域。
10. 一個複合透鏡，包含：中央頂端凹透鏡；翼狀透鏡，為全反射透鏡，圍繞且連接於前述之中央頂端透鏡；以及環壁凹透鏡，安置於前述之翼狀透鏡下方；其中，所述之複合透鏡為一體成型者。
11. 一種發光二極體燈具，包含：玻璃燈罩；以及至少一個全方位照射之發光二極體燈具，安置於前述之玻璃燈罩內；所述之發光二極體燈具，更包含：中央頂端透鏡；將所述之發光二極體的第一群光線，折射扇出照射至頂端；翼狀透鏡，圍繞且連接於前述之中央頂端透鏡；以全反射方式，將所述之發光二極體的第二群光線，扇出照射至週邊下方；以及環壁透鏡，安置於前述之翼狀透鏡下方；將所述之發光二極體的第三群光線，折射扇出照射至週邊上方；其中所述之中央頂端透鏡，係凹透鏡；所述之翼狀透鏡，係全反射透鏡；所述之環壁透鏡，係凹透鏡。
12. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體燈具，其中所述之發光二極體，其數量係一個或是多個。