TWI467117B - Multi - level zoom lens for illumination - Google Patents

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    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Description

照明用之變焦多層次透鏡
本發明係關於一種照明用之變焦多層次透鏡，特別係指藉由透鏡本體上所設之數個變焦曲面，來控制光源投射之亮度及角度，可大幅減少透鏡本體之厚度及材積，降低製造成本，並可達到光源投射較遠、較亮、面積較大及可控制光線投射角度等功效。
按，一般用來提供照明用之燈具，如車燈、路燈、手電筒、探照燈…等，為達到具環保功效，其光源大都將燈泡改以LED來設計，而LED之光源所投射出之面積較小，如第一圖所示，現今之照明燈具大都於LED 10前方加裝有一半球形之透鏡11及於LED 10外周罩設有一導光罩12來增加其投射光線之亮度及範圍，或於照明燈具內增設有多個LED來增加其亮度及範圍，但該等增加光源投射光線之方式，其製造組裝較為複雜、成本較高，且只能單一改變投射光線之遠近或面積大小，其光線仍以環圈狀為散射基準，無法改變光線投射之路徑，故大都形成中間部位較亮、外周圍部位較暗之照明效果，其光源之投射距離及範圍有限，又，該半圓形透鏡要達到所欲要求之光投射範圍，其厚度需較厚，透鏡之材積大，其成本相對較高。
又，一般透鏡之光線投射是以中間較亮、周圍較暗，無法達到均光之功效，且亦無法依所欲使用之需求來變化光線投射之路徑， 故無法控制光線之亮度及角度。
本發明係可解決習知照明用之透鏡所存在光投射範圍小、亮度不佳、投射距離短、無法控制光線投射角度，以及材積厚、成本高等問題。
本發明之目的係在提供一種可大幅減少透鏡本體之厚度及材積，可降低成本，並可達到光源投射遠、亮度極佳、照明面積大及可控制光線投射角度等功效之照明用之變焦多層次透鏡。
本發明照明用之變焦多層次透鏡，主要係設有透鏡本體，該透鏡本體之一側面係設有至少一自由曲面，該自由曲面上設有數個變焦曲面，形成有多層次之變焦曲面，該變焦曲面之一側面係設為斜切面，該變焦曲面之另一側面係設為弧曲面，如此，該透鏡本體係由多種複雜自由曲面之組合設計，可將曲面分割成多區塊之焦點，並藉由變化其各個變焦曲面之曲面及不同的焦點，以不同之變化組合，可將光源之光線投射控制到所需的照明亮度及照射角度，來達到所需之照明功效。
本發明照明用之變焦多層次透鏡，其中，該透鏡本體相對於該自由曲面之另一側面係設為平整面。
本發明照明用之變焦多層次透鏡，其中，該透鏡本體之自由曲面上的變焦曲面數量及大小設呈上、下對稱及左、右對稱之設置。
本發明照明用之變焦多層次透鏡，其中，該透鏡本體之自由曲面上的變焦曲面數量及大小設呈上、下不對稱及左、右對稱之設置。
本發明照明用之變焦多層次透鏡，其中，該透鏡本體之自由曲面上的變焦曲面數量及大小設呈上、下對稱及左、右不對稱之設置。
本發明照明用之變焦多層次透鏡，其中，該透鏡本體上設有二個以上之自由曲面所組成，該二個以上之自由曲面上係各設有數個變焦曲面。
10‧‧‧LED
11‧‧‧透鏡
12‧‧‧導光罩
2‧‧‧透鏡本體
21‧‧‧自由曲面
22‧‧‧變焦曲面
220‧‧‧斜切面
221‧‧‧弧曲面
23‧‧‧平整面
3‧‧‧光源
30‧‧‧光線
4‧‧‧透鏡本體
41‧‧‧自由曲面
42‧‧‧變焦曲面
第一圖所示係為習知燈具與透鏡之示意圖。
第二圖所示係為本發明實施例之立體圖。
第三圖所示係為本發明實施例之前視圖。
第四圖所示係為本發明實施例之側視圖。
第五圖所示係為本發明實施例之俯視圖。
第六圖所示係為本發明實施例透鏡本體側視斷面之光線投射之示意圖。
第七圖所示係為本發明實施例透鏡本體俯視斷面之光線投射之示意圖。
第八圖所示係為本發明實施例光線投射之亮度分佈圖。
第九圖所示係為本發明之透鏡本體上由兩個自由曲面組成之前視圖。
第十圖所示係為本發明透鏡本體上之變焦曲面設為上下不對稱、左右對稱之前視圖。
第十一圖所示係為本發明透鏡本體上之變焦曲面設為上下對稱、左右不對稱之前視圖。
本發明之實施例，請參閱第一~五圖所示，主要係設有一透鏡本體2，該透鏡本體2之一側面係設有至少一自由曲面21，該自由曲面21上設有數個變焦曲面22，形成有多層次之變焦曲面22，該變焦曲面22之一側面係設為斜切面220，另一側面係設為弧曲面221，該透鏡本體2相對於該自由曲面21之另一側面係設為平整面23，如此，即為一照明用之變焦多層次透鏡。
使用時，請參閱第六~八圖所示，將本發明之透鏡本體2設於光源3(如LED)之前方，藉由該透鏡本體2上所設之數個變焦曲面22，可改變光源3所投射出之光線30的行進路徑，如此，該透鏡本體2之數個變焦曲面22之設置，可達到增加光源3投射之距離、增加其照明亮度、照明面積大且亮度均勻，及可控制光線投射角度等功效，並可大幅減少透鏡本體2之厚度及材積，可降低成本。
本發明該透鏡本體上之自由曲面可依所需之照明亮度來設計其自由曲面之數量，如第九圖所示，可於一透鏡本體4上設有二個以上之自由曲面41的組合，並於各個自由曲面41上各設有數個變焦曲面42，藉由該透鏡本體4上所設之變焦曲面42之設置位置及數量，可提供不同照明亮度之需求，由第九圖所示，該透鏡本體2之中間部位其變焦曲面42之數量較多，兩側較少，故可呈現出中間部位較亮，兩側部位較暗之照明效果；又，本發明該透鏡本體2之自由曲面21上的變焦曲面22數量及大小可設呈上、下對稱及左、右對稱之設置，可呈現出均勻之照明光線；本發明透鏡本體2上之變焦曲面21亦可設呈不規則之設置，例如：上下不對稱、左右對稱(如第十圖所示)，或上下對稱、左右不對稱(如第十 一圖所示)，可改變光線投射角度，透鏡本體2上之變焦曲面22數量多的部位可呈現出較亮之光線，變焦曲面22數量較少之部位會呈現出較暗之光線；本發明利用光跡折射特性，當光線進入不同材質會產生不同的折射率，該透鏡本體係由多種複雜自由曲面之組合設計，可將曲面分割成多區塊之焦點，並藉由變化其各個變焦曲面之曲面及不同的焦點，以不同之變化組合，可將光源之光線投射控制到所需的照明亮度及照射角度，來達到所需之照明功效。
本發明之透鏡本體可裝設於各種燈具(如車燈、路燈、手電筒、探照燈…等)之光源(如LED、燈泡…等)前方，可大幅提升燈具之照明功效。
綜上所述，本發明確實已達到所預期之使用目的與功效，且更較習知者為之理想、實用，惟，上述實施例僅係針對本發明之較佳實施例進行具體說明而已，該實施例並非用以限定本發明之申請專利範圍，舉凡其它未脫離本發明所揭示之技術手段下所完成之均等變化與修飾，均應包含於本發明所涵蓋之申請專利範圍中。
2‧‧‧透鏡本體
21‧‧‧自由曲面
22‧‧‧變焦曲面
220‧‧‧斜切面
221‧‧‧弧曲面
23‧‧‧平整面

Claims (3)

  1. 一種照明用之變焦多層次透鏡，係設有透鏡本體，該透鏡本體之一側面係設有至少一自由曲面，該自由曲面上設有數個變焦曲面，形成有多層次之變焦曲面，其特徵係在：該變焦曲面之一側面係設為斜切面，該變焦曲面之另一側面係設為弧曲面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述照明用之變焦多層次透鏡，其中，該透鏡本體之自由曲面上的變焦曲面數量及大小設呈上、下對稱及左、右對稱之設置。
  3. 如申請專利範圍第1項所述照明用之變焦多層次透鏡，其中，該透鏡本體之自由曲面上的變焦曲面數量及大小設呈上、下對稱及左、右不對稱之設置。
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