TWI443401B - 透鏡模組 - Google Patents

Description

透鏡模組

本發明與光學透鏡有關，尤其涉及用於LED照明裝置的透鏡模組的設計。

隨著科技發展日新月異，LED照明裝置應用於家庭、賣場、路燈或交通號誌的比例逐漸提高，目前已有多種關於LED照明裝置的作法，例如：台灣M338318號「模組化照明燈具拼裝結構」專利案係揭示一種藉由模組化組合的LED照明燈具；台灣M362415號「具有一體式扣勾的LED透鏡」專利案係揭示一種透鏡以扣勾結構設計並可裝設於LED基座；台灣M345181號「發光二極體(LED燈光照明裝置」專利案係揭示一種藉由黏膠黏貼透鏡於孔槽中，配合透鏡凸緣與鏡筒對應卡合；以及美國專利US7338186號「大尺寸LED燈具的組裝結構」專利案揭示一種以模組化組成之LED照明燈具，並且該專利進一步揭露該LED照明燈具的散熱模組。

在上述M345181號專利案中的第二透鏡全部都是透過黏膠而黏於一板面上的對應孔槽中，相當費時費工，尤其在該板面上的孔槽數量很多的情況下。此外，該專利案中的發光二極體所產生高熱，會加速劣化該黏膠的黏性，在路燈或戶外燈具的運用場合中，白天的高溫也會劣化該黏膠的黏性，以致於該些第二透鏡因為該黏膠失效而有從該板面上脫落之虞，特別是在向上投光或仰角投光的使用場合中，一旦該黏膠失效，該些第二透鏡就會向下脫落。

本發明提供一種透鏡模組。該透鏡模組包括一板及一多個透鏡單元。該板具有多個固定座，每一固定座具有貫通該板的頂面與底面之一固定孔、設於該板的頂面且位在該固定孔周邊之一第一擋部、及從該固定孔的孔壁向內凸伸之一第二擋部。該多個透鏡單元分別一對一地扣在該板上的每一固定座上，每一透鏡單元具有一透鏡、一支撐部、及位在該透鏡及該支撐部之間的一限制部，該透鏡具有一出光面、一入光面、及一壁面，該壁面係介於該出光面與該入光面之間且圍繞它們，該支撐部及該限 制部係從該壁面垂直地凸出。每一透鏡單元的該透鏡係位於其相對應的該固定座的固定孔內，且其出光面與該板的底面面向同一方向，其該入光面與該板的頂面面向同一方向，每一透鏡單元的支撐部係被該固定座的第一擋部擋住，以及每一透鏡單元的限制部係被其相對應的該固定座的第二擋部擋住，以使該透鏡單元無法退離該固定座。

較佳地，每一固定座的第一擋部包括分別與其該固定孔相通的兩卡槽，每一透鏡單元的支撐部包括相背對的兩第一凸柱，且該兩第一凸柱係分別匹配地楔入其相對應的該固定座的兩卡槽內。

較佳地，該第二擋部包括兩卡塊。每一卡塊具有一斜面及一卡合面。該斜面的頂邊係連接該板的頂面，且該斜面係從該板的頂面往該固定孔內傾斜。該卡合面係從該固定孔的孔壁凸伸，且連接該斜面的底邊。

較佳地，每一透鏡單元還有多個第二凸柱，形成於該入光面的周邊上。

相對於先前技術，本發明上述構造能夠支持以卡扣方式將多個透鏡扣在一板上，這種做法完全不需要使用黏膠，不但省時省工，組裝快速，還能避免該些透鏡從該板上掉落。

更多的發明內容及其作用，將揭露於隨後的說明。

第一圖至第四圖繪示本發明之一透鏡模組2的較佳例子。該透鏡模組2係可應用於發光二極體照明裝置，諸如包含有多顆高亮度發光二極體的路燈、號誌燈、景觀燈、室內燈或台燈，但不以此為限。

如第一圖所示，該透鏡模組2包括一板20及多個透鏡單元22，該板20係具有多個固定座200，每一透鏡單元22係一對一地扣在該些固定座200上。

如第二圖所示，該板20較佳是由不透光、半透光、或霧面的壓克力板或玻璃板製造而成，但不以此為限。無論如何，該板20上的每一固定座200具有貫通該板20的頂面202與底面204之一固定孔2000、設於該板20的頂面202且位在該固定孔2000周邊之一第一擋部2001、從該固定孔2000的孔壁凸伸之一第二擋部2003、及設於該板之頂面202的至少一定位柱205。其中，該第一擋部2001分別設置於A軸線上，而該第二擋部2003則分別設置於B軸線，但不以此為限。再者，該板20上的固定座 200可隨使用的需求任意調整其分布情況及數量，因此，該些固定座200的分布樣式不以第一圖所繪為限。

第三圖顯示上述其中一個透鏡單元22，該透鏡單元22具有一透鏡220、一支撐部222、及一限制部224，該透鏡220具有一出光面2200、一入光面2202、及一壁面2204，該壁面2204係介於該出光面2200與該入光面2202之間且圍繞它們(即出光面2200與入光面2202)。該支撐部222係環設在該透鏡220的入光面2202的周緣。該限制部224係相對該支撐部222而凸出於該透鏡220。至於其它的透鏡單元22也都同樣具有前述的構造。然而，依據不同的光學設計需求，本發明中的每一透鏡單元22可以是完全一模一樣，或是使有些透鏡單元22具有特定尺寸，亦或是使有些透鏡單元22的透鏡220的出光面2200與入光面2202有不同的幾何設計，例如平面、凸出球面或非球面、凹陷球面或非球面，但不以此為限。

如第四圖所示，無論該些透鏡單元22的型態為何，其相對應的固定座200都需能適應，以使每一透鏡單元22都能嵌入該板20上相對應的固定座200內。

於實際應用中，每一透鏡單元22的透鏡220係位於對應的固定座200的固定孔2000內，且其出光面2200與該板20的底面204面向同一方向，其入光面2200與該板20的頂面202面向同一方向。當該透鏡單元22被嵌入該固定座200時，該支撐部222係被該固定座200的第一擋部2001擋住，而該限制部224係被該固定座200的該第二擋部2003卡住，以使該透鏡單元22無法退離該固定座200。

該透鏡220的壁面2204可設計成完全貼合固定孔2000之孔壁，或者與固定孔2000的孔壁保留一間隙，以使該透鏡單元22能在固定孔2000內轉動。

如第一及四圖所示，每一固定座200的第一擋部2001包括兩個分別與該固定孔2000相通的卡槽2002，每一透鏡單元22的支撐部222包括相背對且徑向延伸的兩第一凸柱2220、及軸向延伸之多個第二凸柱2222。該兩第一凸柱2220係分別匹配地楔入其相對應的固定座200的第一擋部2001之兩卡槽2002內，但不以此為限。或者第一擋部2002亦可為兩擋柱，該兩檔柱間即可支撐該透鏡單元22的支撐部222，但仍不以此為限。因此，該支撐部222的形狀分別可視第一擋部2002的形狀而改變。

如第四圖所示，該固定座200的第二擋部2003 包括兩卡塊2004，每一卡塊2004具有一斜面2008及一卡合面2009。該斜面2008的頂邊係連接該板20的頂面202，且該斜面2008係從該板20的頂面202往該固定孔2000內的方向傾斜。該卡合面2009係從該固定孔2000的孔壁凸伸，且連接該斜面2008的底邊。由於該透鏡單元22及該固定座200具有上述的結構，因此當該透鏡單元22被向下壓而扣接至固定座200時，該透鏡單元22係能沿該斜面2008順勢下滑，以使該透鏡單元22的支撐部222的第一凸柱2220被嵌入該兩卡槽2002內，而其限制部224卡入該卡塊2004下方使得該限制部224的頂面與該卡塊2004的卡合面2009貼靠在一起，也就是使該透鏡單元22的限制部224被第二擋部2003卡住，使得該透鏡單元22無法脫離該固定座200之固定孔2000。同樣地，該限制部224的形狀分別可視第二擋部2003的形狀而改變，並不以此為限。

於此實施例中，該固定座200可進一步具有設置於板20的底面204且位於固定孔2000周邊的第三擋部2006，且第三擋部2006可擋住該透鏡220之出光面2200之邊緣，以防止該透鏡單元22向下滑出該固定座200。

如第五圖所示，該板20進一步包含一凸接部 206及一凹接部208，該凸接部206形成於板20的前側壁，而凹接部208形成於板20的後側壁。實際上，第一凸接部206及第二凹接部208亦可同時形成於前側壁或後側壁，故不以此為限。

當要組裝兩個或兩個以上的板20時，可藉由板20的凸接部206與另一板26的凹接部208的相對應位置，執行卡合，或將該板20的凹接部208與該另一板26卡合在一起，以改善傳統上無法迅速合併組裝透鏡模組2之缺陷。

第六圖係繪示根據本發明之第二具體實施例之照明裝置4的示意圖。如第六圖所示，該照明裝置4包括一發光模組40、上述的透鏡模組2、一燈罩44。該燈罩44係用以容置該發光模組40及該透鏡模組2及一鏡片46。該鏡片46係裝設於該燈罩44的開口。

該發光模組40可由燈泡或LED等的光源組合而成。該透鏡模組2設置於該發光模組40之發光面上，致使該發光模組40產生的光線可穿透該透鏡模組2之透鏡單元22。特別地，該發光模組40可以一個或者數個LED組成各種形式，且每個形式均對應於一個透鏡單元22，但不以此為限。該透鏡模組2之板20較佳係為不透光或半透光等材料製成，以 防止眩光。

該透鏡模組2之透鏡單元22主要結構與上述之透鏡單元22相同，於此不再贅述。該板20有至少一定位柱205，該定位柱205係形成於該板20之頂面，用以使該透鏡模組2於裝設時能準確設置於該發光模組40之基板401的定位槽401a上，同時定位該板20與該基板401上各個螺孔401b位置，該兩定位柱205的設置位置、形狀及數量不以此為限。

當該透鏡模組2被組裝於該照明裝置4，即每一個透鏡單元22對應至發光模組40之每一個發光單元400時，透鏡單元22的入光面與發光單元400間有一空間。無論是否照明裝置4發生先前技術所提之高溫導致透鏡單元鬆脫之情況，本發明的該透鏡單元22之第二凸柱2222仍可將每一該透鏡單元22限位於該固定座200。此外，該第二凸柱2222支撐於發光模組40的基板401上，可防止該透鏡單元22於搬運或者安裝燈具時遭受到碰撞而上下活動。因此，該第二凸柱2222的高度可設計成直接接觸或與該基板401保留一間隙。

相較於先前技術，本發明之透鏡模組可將多個透鏡單元扣入板之固定座的固定孔中，及無需使用黏膠或任何工具即可完成組裝的做法，顯屬創新。 此外，由於固定座與透鏡單元的結構完全匹配，因此具有組裝快速及省時省工，使得本發明之透鏡模組可根據使用的需求廣泛應用於各式照明裝置。

無論如何，任何人都可以從上述例子的說明中獲得足夠教導，並據而了解到本發明確實具有產業上之利用性及進步性，且本發明在同一領域中均未見有相同或類似技術揭露在先而具足有新穎性，是本發明確已符合發明專利要件，爰依法提出申請。

2‧‧‧透鏡模組

20‧‧‧板

200‧‧‧固定座

2000‧‧‧固定孔

2001‧‧‧第一擋部

2003‧‧‧第二擋部

2002‧‧‧卡槽

2004‧‧‧卡塊

2006‧‧‧第三擋部

2008‧‧‧斜面

22‧‧‧透鏡單元

220‧‧‧透鏡

2200‧‧‧出光面

2202‧‧‧入光面

2204‧‧‧壁面

222‧‧‧支撐部

2220‧‧‧第一凸柱

2222‧‧‧第二凸柱

224‧‧‧限制部

202‧‧‧頂面

204‧‧‧底面

205‧‧‧定位柱

206‧‧‧第一凸接部

208‧‧‧第二凹接部

4‧‧‧照明裝置

40‧‧‧發光模組

400‧‧‧發光單元

401‧‧‧基板

401a‧‧‧定位槽

401b‧‧‧螺孔

46‧‧‧鏡片

44‧‧‧燈罩

第一圖係繪示根據本發明之第一較佳具體實施例之透鏡模組的分解圖。

第二圖係繪示該較佳具體實施例之板的局部放大圖。

第三圖係繪示該較佳具體實施例之透鏡單元的示意圖。

第四圖係繪示該較佳具體實施例之透鏡模組局部剖面圖。

第五圖係繪示該較佳具體實施例之兩板組裝之示意圖。

圖六係繪示根據本發明之第二較佳具體實施例之照明裝置的示意圖。

2‧‧‧透鏡模組

22‧‧‧透鏡單元

200‧‧‧固定座

202‧‧‧頂面

204‧‧‧底面

206‧‧‧第一凸接部

208‧‧‧第二凹接部

Claims (8)

1. 一種透鏡模組，包括：一板，具有多個固定座，每一固定座具有貫通該板的頂面與底面之一固定孔、設於該板的頂面且位在該固定孔周邊之一第一擋部、及從該固定孔的孔壁向內凸伸之一第二擋部；以及多個透鏡單元，分別一對一地扣在該板上的每一固定座上，每一透鏡單元具有一透鏡、一支撐部、及一限制部，每一透鏡單元的透鏡係位於其相對應的該固定座的固定孔內，該透鏡具有一出光面、一入光面、及一壁面，該壁面係介於該出光面與該入光面之間且圍繞它們，且其出光面與該板的底面面向同一方向，其入光面與該板的頂面面向同一方向，該支撐部及該限制部係從該壁面垂直地凸出，該支撐部係被該固定座的第一擋部擋住，以及該限制部係被其相對應的該固定座的第二擋部卡住，以阻止該透鏡單元分別往出光面以及入光面所面向之方向退離該固定座，每一固定座的第一擋部包括兩卡槽，每一透鏡單元的支撐部包括兩第一凸柱，且該兩第一凸柱係分別匹配地楔入其相對應的固定座的兩卡槽內，以阻止該透鏡單元左右轉動。
2. 如申請專利範圍第1項所述的透鏡模組，其中該第二擋部包括兩卡塊，每一卡塊具有一斜面及一卡合 面，該斜面的頂邊係連接該板的頂面，且該斜面係從該板的頂面往該固定孔內傾斜，導引該透鏡單元由該板的底面往該板的頂面方向安裝，該卡合面係從該固定孔的孔壁凸伸，且連接該斜面的底邊，使得該兩卡合面分別卡扣該透鏡單元的該限制部，阻止該透鏡單元往入光面所面向之方向退離該固定座。
3. 如申請專利範圍第1項所述的透鏡模組，其中每一透鏡單元進一步具有多個第二凸柱，形成於該入光面的周邊上。
4. 如申請專利範圍第1項所述的透鏡模組，其中該板進一步包含一凸接部及一凹接部，該凸接部形成於該板之一前側壁，而該凹接部形成於該板之一後側壁。
5. 如申請專利範圍第4項所述的透鏡模組，進一步包含另一板，該另一板與該板之結構相同，該板的凸接部係用以卡合該另一板的凹接部，或該板的凹接部用以卡合該另一板的凸接部。
6. 如申請專利範圍第1項所述的透鏡模組，其中每一固定座進一步具有設於該板的底面且位在該固定孔周邊之一第三擋部，且該第三擋部牴觸該出光面之邊緣。
7. 如申請專利範圍第1項所述的透鏡模組，其中該板之頂面具有至少一定位柱。
8. 一種照明裝置，包括一發光模組，及如申請專利範圍第1項至第7項所述之一透鏡模組，其設置於該發光模組之發光面上。