TWI461637B - To improve the radiation angle of the LED optical lens - Google Patents

Description

提高輻照角度之LED光學透鏡

本發明係與光學透鏡之技術領域相關，特別是關於一種提高輻照角度之LED光學透鏡，以利用三次光學原理改變原發光二極體之發光角度。

發光二極體(Light Emitting Diode,LED)具有低耗電、高效能及壽命長等特性而廣泛應用於各式背光源或燈泡燈管中。然而，LED之發光角度一般僅約120°，使光照範圍受限制，且因LED之發光光線一般係較集中於中心處，故造成中心處與周邊處之亮度大小差異甚鉅而無法提供均勻的照明效果。如此，採用LED作為光源之各式LED照明裝置將因受限於LED光源之原發光角度及原光線分佈性而形成較小的光照範圍及較差之光均度，難以符合使用者需求。有鑑於此，LED照明裝置多配置光學透鏡，以利用光學透鏡之二次光學原理調整LED光源發射光之光徑方向，即針對原LED光源之投射照度、發光角度及照射光之均勻度進行改善後產生各類適用性較佳的光形佈局，而於各種不同之使用條件下皆提供最佳之照明狀態。

又，受裝置微型化的趨勢影響，或為符合高均光、高照度及高照射範圍等市場需求，單一LED照明裝置中可能裝設有多顆LED，若此，每一顆LED皆配置一光學透鏡時，將限制光學透鏡之構造設計及外觀體積，連帶影響光學透鏡的二次光學效果，而無法提供最佳之照明 狀態。對此，如何進一步利用三次光學之反射原理改善該光學透鏡之光學功能，即為本領域相關從業者極欲改善之課題。

有鑑於習知技藝之問題，本發明之目的在於提供一種提高輻照角度之LED光學透鏡，以利用三次光學之反射或折射原理改變原LED之光徑方向而提增發光角度，進而廣泛LED之適用性。

根據本發明之目的，該提高輻照角度之LED光學透鏡係供以組裝於一LED光源，其特徵在於：該LED光學透鏡係具有一第一介質本體與至少一第二介質本體，該第一介質本體具有一頂部與一底部，該底部以接受該LED光源之光線，且該第一介質本體內係形成有封閉式之至少一容置室，該容置室位於該第一介質本體之該頂部與該底部之間，且該容置室圍繞出一區域，而該第二介質本體係置於該容置室內，該第二介質本體係為一不透明材質，其中，介於該底部與該頂部之間的一部份之該第一介質本體對齊該LED光源，且穿過該區域，以致該LED光源部份之該光線經由該部份之該第一介質本體朝該第一介質本體之該頂部射出。

其中，該容置室係完全被該第二介質本體所填充，且該容置室係相對該第一介質本體之一中心軸線呈環繞設置。

並且，為考量生產成本及產品品質，該第一介質本體係為一體成形，或者，該第一介質本體係由複數個構件所組裝而成。又，為使該LED光源之發射光線經該 LED光學透鏡後提升均勻度，該第一介質本體之側表面係設有一側部光均勻手段，供以將該LED光源所發射之光經該側部光均勻手段後針對一側部目標照射區域呈均勻之光照射分佈，而該第一介質本體之頂表面係設有一頂部光均勻手段，供以將該LED光源所發射之光經該頂部光均勻手段後針對一頂部目標照射區域呈均勻之光照射分佈。

綜上所述，該提高輻照角度之LED光學透鏡係利用光線傳輸於不同介質間所產生的角度偏移調整及改變該LED光源之光徑方向，且當偏移角度達最大值時，該LED光源所發射之光線將產生全反射，使擴大光照範圍而形成較廣之發光角度。

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圖，其係分別為本發明第一較佳實施例之一實施態樣之立體外觀圖及剖視示意圖。如圖所示，該提高輻照角度之LED光學透鏡1係供以組裝於一LED光源(圖未示)，該LED光學透鏡1具有一第一介質本體10與一第二介質本體11，且該第二介質本體11為一不透明材質，例如色漆、有色膠體、金屬或塑膠等。該第一介質本體10可由塑膠材料一體塑形製成，呈上寬下窄之杯形結構且內部形成有封閉式之一容置室，且該容置室呈圓框空間結構而可於其下表面內塗佈該第二介質本體11或部份填充該第二介質本體11後填充空氣。如此，塗佈於該容置室下表面內之該第二介質本體11 即形成一反射手段，供以將該LED光源所發射之光經該反射手段後為光學反射，亦即，當該LED光源所發射之光傳達至該容置室下表面時，將受該第二介質本體11阻擋而改變其中一部份光之光徑方向，以提升光照範圍。

換言之，依據不同之該不透明材質，該第二介質本體11係呈現不同之透光率，以形成三次光學之折射或反射作用而改變該LED光源之原投射照度。故此，該LED光學透鏡1更可如第3圖所示，其係為本發明第一較佳實施例之另一實施態樣之立體外觀圖，該等容置室內係完全填充該第二介質本體11，以強化該反射手段而增加自該容置室反射之光量，進一步擴大發光角度。

請參閱第4、5圖，其係分別為本發明第二較佳實施例之分解圖及立體外觀圖。如圖所示，該提高輻照角度之LED光學透鏡2係供以組裝於一LED光源(圖未示)，其具有一第一介質本體20與一第二介質本體21，且該第一介質本體20可由一第一構件200及一第二構件201透過黏合、嵌合或鉚合等方式組裝而成。該第一構件200及該第二構件201皆可由塑膠材料製成而呈半圓柱結構，且該第一構件200設有開放式之一第一孔穴2000，該第二構件201設有開放式之一第二孔穴2010。該第一構件200與該第二構件201係對應設置，以於該第一構件200接合該第二構件201時，使該第一介質本體20內形成封閉式之一容置室。該第二介質本體21為一不透明材質以部分填充於該容置室內。如此，置於該第一介質本體20內之該第二介質本體21即形成一反射手段，使該LED光源所發射之其中一部份光經該反射手段後 為光學反射而改變其光徑方向，使改善光照範圍。

並且，為進一步改善該LED光源之照射光均勻度，該第一構件200與該第二構件201之頂表面可分別設有一頂部光均勻手段，例如於該頂表面周緣設置相連接之複數個平面22，供以將該LED光源所發射之光經該頂部光均勻手段後針對一頂部目標照射區域呈均勻之光照射分佈。及，該第一構件200與該第二構件201之側表面分別設有一側部光均勻手段，以透過櫛比鱗次之複數個凸葉23使該LED光源所發射之光經該側部光均勻手段後，針對一側部目標照射區域呈均勻之光照射分佈。值得注意的是，該等凸葉23呈平面狀且彼此相接環繞設於該第一構件200與該第二構件201之側表面而形成一層一層的葉環。

承上，為搭配實際光形需求，該第二介質本體21亦可為複數使用型態。如圖6所示，其係分別為本發明第二較佳實施例之次一實施態樣之立體外觀圖，該第一介質本體20內係設有呈弧狀區段空間結構之三個容置室，該等容置室係彼此相隔一間距並相對該第一介質本體20之一中心軸線環繞設置，且該等容置室內完全填充該第二介質本體21。如此，該LED光源所發射之部份光將穿射該等間距而朝該LED光學透鏡2頂部傳送，而其中一部份光受該等第二介質本體21阻擋即改變光徑方向。

或者，如圖7、8所示，其係分別為本發明第二較佳實施例之再一實施態樣之立體外觀圖及剖視示意圖，該第一介質本體20內係設有呈圓框空間結構之兩個容置 室，該等容置室以一間隔相互疊置，且該等容置室距該LED光學透鏡2底部越遠，則圓框空間結構越小。如此，若距該LED光學透鏡2底部較近之該容置室為第一容置室而另一為第二容置室時，該LED光源所發射之部份光將受該第一容置室阻擋反射，及部份光進一步反射於該第二容置室。如此，透過疊置之該等第二介質本體21即可進一步強化該反射手段而有效提增發光角度及照明範圍，又該第二容置室可完全填充該第二介質本體21，以增加反射光量。

順帶一提的是，本發明係利用不透明之該第二介質本體21反射該LED光源所發射之光，使形成較廣之發光角度，故此，基於反射原理之考量更可如圖9所示，其係為本發明第二較佳實施例之另一實施態樣之剖視示意圖，使設置呈漏斗狀結構之二個第二介質本體21，其尖嘴端均朝向該LED光學透鏡1底部，且該等第二介質本體21相距該LED光學透鏡1底部之距離越遠，則漏斗狀結構越大。

以上所述僅為舉例性之較佳實施例，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

第一較佳實施例

1‧‧‧LED光學透鏡

10‧‧‧第一介質本體

11‧‧‧第二介質本體

第二較佳實施例

2‧‧‧LED光學透鏡

20‧‧‧第一介質本體

200‧‧‧第一構件

2000‧‧‧第一孔穴

201‧‧‧第二構件

2010‧‧‧第二孔穴

21‧‧‧第二介質本體

22‧‧‧平面

23‧‧‧凸葉

第1圖 係為本發明第一較佳實施例之一實施態樣之立體外觀圖。

第2圖 係為本發明第一較佳實施例之一實施態樣之剖視示意圖。

第3圖 係為本發明第一較佳實施例之另一實施態樣之立體外觀圖。

第4圖 係為本發明第二較佳實施例之一實施態樣之分解圖。

第5圖 係為本發明第二較佳實施例之一實施態樣之立體外觀圖。

第6圖 係為本發明第二較佳實施例之次一實施態樣之立體外觀圖。

第7圖 係為本發明第二較佳實施例之再一實施態樣之立體外觀圖。

第8圖 係為本發明第二較佳實施例之再一實施態樣之剖視示意圖。

第9圖 係為本發明第二較佳實施例之另一實施態樣之剖視示意圖。

1．．．LED光學透鏡

10．．．第一介質本體

11．．．第二介質本體

Claims (7)

1. 一種提高輻照角度之LED光學透鏡，係供以組裝於一LED光源，其特徵在於：該LED光學透鏡係具有一第一介質本體與至少一第二介質本體，該第一介質本體具有一頂部與一底部，該底部以接受該LED光源之光線，且該第一介質本體內係形成有封閉式之至少一容置室，該容置室位於該第一介質本體之該頂部與該底部之間，且該容置室圍繞出一區域，而該第二介質本體係置於該容置室內，該第二介質本體係為一不透明材質，其中，介於該底部與該頂部之間的一部份之該第一介質本體對齊該LED光源，且穿過該區域，以致該LED光源部份之該光線經由該部份之該第一介質本體朝該第一介質本體之該頂部射出。
2. 如申請專利範圍第1項所述之提高輻照角度之LED光學透鏡，其中該容置室係完全或部分被該第二介質本體所填充。
3. 如申請專利範圍第1項所述之提高輻照角度之LED光學透鏡，其中該第一介質本體係為一體成形。
4. 如申請專利範圍第1項所述之提高輻照角度之LED光學透鏡，其中該第一介質本體係由複數個構件所組裝而成。
5. 如申請專利範圍第1項所述之提高輻照角度之LED光學透鏡，其中該容置室係相對該第一介質本體之一中心軸線呈環繞設置。
6. 如申請專利範圍第1至5項其中任一項所述之提高輻照角度之LED光學透鏡，其中該第一介質本體之側表面係設有一側部光均勻手段，供以將該LED光源所發射之光經該側部光均勻手段後針對一側部目標照射區域呈均勻之光照射分佈。
7. 如申請專利範圍第1至5項其中任一項所述之提高輻照角度之LED光學透鏡，其中該第一介質本體之頂表面係設有一頂部光均勻手段，供以將該LED光源所發射之光經該頂部光均勻手段後針對一頂部目標照射區域呈均勻之光照射分佈。