TWI499806B - 具有側向導光柱的透鏡及由數個該透鏡所構成的側向發光模組 - Google Patents

Description

具有側向導光柱的透鏡及由數個該透鏡所構成的側向發光模組

本發明與側向發光燈具所使用的透鏡有關，尤指一種具有側向導光柱的透鏡及由數個該透鏡所構成的側向發光模組。

如一般所知，發光二極體發出的光是向前方投射，其發光角度通常小於180度，當使用發光二極體的燈具設置於室內天花板時，大部份的光會向下投射，造成刺眼現象。為解決此現象，使用可將發光二極體發出的光導引到側向的側向發光透鏡已泛見於使用發光二極體的燈具，因而構成所謂側向發光LED燈具。這種LED燈具所使用的透鏡型式頗多，例如台灣公告第I380477、I315413、I286613、I281156、M441094及201213734。

上述各種習知側向發光透鏡雖具備不同的幾何設計，但其目的都是在於導引光源(發光二極體)的光儘量往四周(頂、底除外)射出而形成對稱側向發光之特性。這些習知側向發光透鏡上用於將光導向四周射出的側向反射面，每一種側向反射面都是以光源的光軸為軸的圓對稱面，因此使得這些習知側向發光透鏡具有前述對稱側向發光特性。然而，當需要將數個習知側向發光透鏡與數個發光二極體組合成一發光模組時，例如將三個習知側向發光透鏡分別設置在一等邊三角形的頂角位置，每一個習知側向發光透鏡的對稱側向發光特性會造成三角形中心的亮度太高的問題，這是因為每一個習知側向發光透鏡都會將許多的光往內(即往三角形中心)的方向導引，且這樣的情況也會造成各個習知側向發光透鏡互相干擾其側向導光作用。

為了解決先前技術所提及的問題，本發明提供一種具有側向導光柱的透鏡，及由數個該透鏡所構成的側向發光模組，此側向發光模組可藉由該些透鏡而提高其側向發光效率。

更詳而言之，本發明之具有側向導光柱的透鏡包括一反射部及一導光柱。該反射部具有一反射面及位於底部的一入射面，該入射面界定出一容置空間供放置一光源，該入射面供該光源的光入射，該反射面係反射來自該入射面的光。該導光柱具有一柱體及一側向反射面，該柱體從該反射部的頂部向上延伸，且其柱面係將來自該反射部的光曲折地導引到該側向反射面，該側向反射面係為該柱體的頂面，且是傾斜的，並為偏離該光源的光軸的非圓對稱面，其中，該側向反射面係反射由該柱體導引來的光使其從該柱體頂部的柱面上的一出光區域射出，該出光區域與側向反射面的周邊相接。

較佳地，該側向反射面傾斜是向下凹陷形成一凹弧面。該柱體是傾斜地向上延伸，並可選擇配置成扭曲的或直的。

本發明之側向發光模組包括本發明上所述透鏡及多個光源，每一光源分別一對一地對應位於每一個透鏡的反射部的容置空間內，且每一個透鏡的柱體的一第一部份柱面係朝向內部，每一個透鏡的一第二部部柱面係朝向外面。

相對於先前技術，本發明之具有側向導光柱的透鏡具有非對稱側向發光之作用，使得本發明之側向發光模組能將光源所發出的光大部分導往側向且向外射出而提高其側向發光效率，並因此使其中心部份的光不致於太亮，及使各透鏡較不會相互干擾其側向發光作用。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

1‧‧‧反射部

100‧‧‧透鏡

10‧‧‧入射面

101‧‧‧容置空間

102‧‧‧光軸

11‧‧‧反射面

110‧‧‧圓環面

2‧‧‧導光柱

20‧‧‧柱體

21‧‧‧側向反射面

210‧‧‧小塊平面

3‧‧‧光源

4‧‧‧側向發光模組

40‧‧‧基座

5‧‧‧反射部

500‧‧‧透鏡

6‧‧‧導光柱

60‧‧‧柱體

61‧‧‧側向反射面

a‧‧‧最低點

第一圖，顯示本發明之具有側向導光柱的透鏡100的立體圖。

第二圖，顯示該透鏡100的前視圖(含光路示意圖)。

第三圖，顯示該透鏡100的右側視圖(含光路示意圖)。

第四圖，顯示該透鏡100的後側視圖(含光路示意圖)。

第五圖，顯示該透鏡100的左側視圖(含光路示意圖)。

第六圖，顯示該透鏡100的俯視圖。

第七圖，顯示該透鏡100的反射面11的構成(示意圖)。

第八圖，顯示該透鏡100的側向反射面21的構成(示意圖)

第九圖，顯示多個該透鏡100所構成的發光模組4的立體圖。

第十圖，顯示多個該透鏡100所構成的發光模組4的正視圖。

第十一圖，顯示多個該透鏡100所構成的發光模組4的俯視圖。

第十二圖，顯示本發明另一種具有側向導光柱的透鏡500的立體圖。

第十三圖，顯示該透鏡500的側視圖(含光路示意圖)。

第十四圖，顯示多個該透鏡500所構成的發光模組的立體圖。

第一圖顯示本發明之具有側向導光柱的透鏡100的一個較佳實施例，第二至六圖顯示該透鏡100的各個角度的視圖。該透鏡100包括一反射部1及一導光柱2。反射部1的底部具有一入射面10及一反射面11，入射面10界定出一容置空間101供放置一光源3(例如LED光源)，反射面11環繞容置空間101，且反射面11相對於入射面10而言係大致為全反射面而能反射從該入射面10進入的光。第七圖顯示反射面11並非是平滑的曲面，而是由多個窄的圓環面110由下往上拼接而形成，任意相拼接的兩圓環面110間形成一個小角度。這些圓環面110與反射部1的光軸102(即光源3的光軸)為同軸，且這些圓環面110的直徑是由下往上漸大。無論如何，這只是反射面11的一個例子，並不以此為限，例如，反射面11也可以是平滑的曲面。

導光柱2具有一柱體20及一側向反射面21。柱體20係為一從該反射部1的頂部傾斜地向上延伸並扭曲(螺旋地扭曲)的圓柱。側向反射面21係為柱體20的頂面，且對於光軸102而言係為非圓對稱面且為傾斜的(側向反射面21靠近光軸102的邊低於其遠離光軸102的邊)，又如第 二、五及六所示，側向反射面21的周邊的最低點a是偏離光軸102，簡言之，側向反射面21是傾斜於該反射部1的光軸102，並偏心於該反射部1的光軸102。在此例子中，側向反射面21是整個偏離光軸102(如第六圖所示)，且不但傾斜還向下凹陷。第八圖顯示，側向反射面21是小塊平面210相互拼接而成的凹弧面，但也可是平滑的下凹曲面)。

導光柱2用於將光導引到一預定位置，及從該預定位置往側向反射出去，進一步言之，如第二至五圖(圖中以點光源代表光源3)，光源3發出的光，一部份的光從反射部1的該入射面10直接進入柱體20，一部份的光於入射該入射面10之後再被反射面11反射而進入柱體20。在不考慮漏光的情況下，進入柱體20的光藉由柱體20的柱面的全反射作用，曲折地沿著柱體20往上前進，然後由側向反射面21予以反射而從柱體20的柱面上的一出光區域射出，該出光區域與側向反射面21的周邊相接而實質包圍側向反射面21。由於柱體20的柱面被配成能將光曲折地導引到側向反射面21，且側向反射面21是傾斜的且為偏離光軸102的非圓對稱面(不是以該光軸102為軸的圓對稱面)，因此，位於光軸102一邊的出光量會多於另一邊，從而形成非對稱側向發光。此外，在側向反射面21是下陷形成凹弧面的情況下，還能偏折光的射出角度，藉以擴大光在水平方向的射出範圍，例如90~120度的扇形範圍，視凹陷程度而定。

第九圖至十一圖顯示一側向發光模組4，其包括多個本發明上述具有側向導光柱的透鏡100及多個光源3，每一個光源3分別位於相對應的透鏡100的該容置空間101內(位於該側向發光模組的基座40)，在此例子中是三個透鏡100呈現等邊三角形分佈，但也可以是兩個透鏡100並列，或是三個以上的透鏡作環狀排列。該些透鏡100在此例中是不等高的，但也可以選擇等高。無論如何，每一個透鏡100的出光區域大部分是面向外面的，因此，可以觀察到，每一光源3的光分別在對應的導光柱2導引下，大部份都是在柱體20的頂部附附往外射出，只有少部份的光會往內射入，因此，該側向發光模組中心的光就不會太亮，且各透鏡100較不會互相干擾到各自的導光作用，整體側向發光效率也因而提高。

第十二至十三圖顯示本發明另一種具有側向導光柱的透鏡500，其包括一反射部5及一導光柱6，其構造大致相同於上述反射部1與 導光柱2，主要不同之處在於，導光柱6的柱體60是直的。在此例子中，側向反射面61對光軸102而言仍是傾斜且為非圓對稱面，側向反射面61周邊的最低點a仍是偏離光軸102的。光源3的光，有些是直線向上前進到導光柱6的側向反射面61，有些是沿著柱體60曲折地向上前進到側向反射面61，這些光隨後是由側向反射面61反射出去。無論如何，透鏡500也具有上述的非對稱側向發光作用。

第十四圖顯示由數個具有側向導光柱的透鏡500構成的側向發光模組，其配置方式與上述側向發光模組4相同，容不贅述。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧反射部

10‧‧‧入射面

100‧‧‧透鏡

101‧‧‧容置空間

11‧‧‧反射面

2‧‧‧導光柱

20‧‧‧柱體

21‧‧‧側向反射面

3‧‧‧光源

Claims (7)

1. 一種透鏡，包括：一反射部，具有一反射面及位於底部的一入射面，該入射面界定出一容置空間供放置一光源，該入射面供該光源的光入射，該反射面係反射來自該入射面的光；及一導光柱，具有一柱體及一側向反射面，該柱體從該反射部的頂部向上延伸，且其柱面係將來自該反射部的光曲折地導引到該側向反射面，該側向反射面係為該柱體的頂面，且是傾斜的非圓對稱面，該側向反射面的周邊的最低點偏離該光源的光軸，其中，該側向反射面係反射由該柱體導引來的光使其從該柱體頂部的柱面上的一出光區域射出，該出光區域與側向反射面的周邊相接。
2. 如申請專利範圍第1項所述的透鏡，其中該側向反射面是整個偏離光軸。
3. 如申請專利範圍第1項所述的透鏡，其中該側向反射面傾斜還向下凹陷形成一凹弧面。
4. 如申請專利範圍第1至3項其中任一項所述的透鏡，其中該柱體是傾斜地向上延伸。
5. 如申請專利範圍第4項所述的透鏡，其中該柱體是扭曲的。
6. 如申請專利範圍第1或3項所述的透鏡，其中該柱體是直的。
7. 一種側向發光模組，包括如申請專利範圍第1~6項任一項所述的透鏡，及多個光源，每一光源分別一對一地對應位 於每一個透鏡的反射部的容置空間內，且每一個透鏡的出光區域大部分是面向外面的。