TWI512336B - 光擴散透鏡及具有其之照明固定件 - Google Patents

光擴散透鏡及具有其之照明固定件 Download PDF

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Description

光擴散透鏡及具有其之照明固定件 相關申請案之交互參照
本申請案主張於2011年3月3日向韓國智慧財產局申請之韓國專利申請案第10-2011-0019107號的權益，其全部內容併入本文作為參考資料。
本揭示內容係有關於光擴散透鏡及具有其之照明固定件，且更特別的是，有關於用以放大光源(optical source)放射光之照射角度的光擴散透鏡及包含其之照明固定件。
目前已發表使用發光二極體(LED)的照明固定件，以供取代白熾燈。
用於照明固定件的LED無法以全方向的360度發出光線，而是向前方發光。因此，LED的光分布特性與一般光線顯著不同。
第1圖圖示一般照明固定件與一般光線之光分布曲線的比較。
請參考第1圖，在該照明固定件中，光線會隨著角度由0度遞增而遞減以及在90度左右幾乎為0。不過，在一般光線中，光線從0到大約130度左右不會減少，而且有均勻的強度。這是因為用於一般電燈泡的鎢絲是以全方向360度發出光線，而照明固定件是向前發出在120度範圍內的光線。亦即，照明固定件的照射角度約為120度。
由此可知，當使用照明固定件時，照明固定件的光學分布及能見度與一般電燈泡的顯著不同，從而難以供給照明固定件至市場。
本發明提供可增加光源發出光線之照射角度的光擴散透鏡及包含其之照明固定件。
其他的態樣會部份會在以下說明提出，以及部份可由說明了解，或可藉由實施該等具體實施例學習。
根據本發明之一態樣，光擴散透鏡包含：主體，其係包含在其中心由該主體之下表面貫穿到上表面的中心孔；以及光入射單元，其係由該主體之下表面壓入(depressed)以包圍該中心孔，其中，光線係入射於該光入射單元上。
根據本發明之另一態樣，照明固定件包含：基底；複數光源，其係附著至該基底之上表面上以發出光線；導熱平板(heat spreader)，其係連接至該基底以輻射由該複數光源所發出之熱；以及光擴散透鏡，其係配置於該複數光源之上表面上以折射由該複數光源射出的光線以及增加光線的照射角度。
第2圖的分解透視圖圖示，根據本發明之一具體實施例圖示包含光擴散透鏡130的照明固定件100；第3圖的橫截面圖圖示，包含第2圖光擴散透鏡130的第2圖照明固定件100；第4圖為根據本發明之一具體實施例第2圖之光擴散透鏡130的橫截面圖；第5圖為第2圖之光擴散透鏡130的俯視透視圖；以及第6圖為第2圖之光擴散透鏡130的仰視透視圖。
請參考第2圖及第2圖，照明固定件100樣式方面類似於一般白熾燈泡，且包含基底110、複數光源112、導熱平板120、光擴散透鏡130及蓋體140。
基底110附著至導熱平板120的上表面，並由導熱平板120的上表面突出一預定高度。基底110呈圓柱形(cylindrical form)，並包含印刷電路板111於其上用以控制光源112。基底110的形式不受限於圖示於第2圖及第3圖的形式而且可改變。
複數光源112在印刷電路板111上排列成圓形(round form)。發光二極體可應用於光源112。
導熱平板120把複數光源112所發出之熱輻射到外面，且通常具有散熱器(heat sink)的結構。連接至電源(未圖示)的插座150配置在導熱平板120的下表面。
光擴散透鏡130的橫截面為有預定厚度的圓(circle)，如第4圖至第6圖所示，並包含含有由光擴散透鏡130之下表面貫穿到上表面之圓柱形中心孔132的主體131、以及由主體131之下表面壓入之具有環形以包圍中心孔132的光入射單元133，其中，由複數光源112射出的光線係入射於光入射單元133上。主體131的上表面135是平坦的，以及主體131中由主體131之上表面135邊緣延伸至光入射單元133的主體131之側面134具有遞減的梯度從而形成為曲面(curved surface)。使中心孔132連接至主體131之側面134的光入射單元133形成預定曲線。因此，主體131之上表面135與中心孔132為直線(straight-lined)，以及主體131之側面134與光入射單元133為曲線。光擴散透鏡130對於以垂直方向穿過中心孔132的中心軸(未圖示)呈旋轉對稱(rotationally symmetrical)。
儘管未圖示於第2圖及第3圖，光擴散透鏡130可用一般結構安裝在複數光源112的上表面。藉由注射成形光學塑膠樹脂材料，例如聚碳酸酯或壓克力，可製成光擴散透鏡130。
為了讓由複數光源112射出的光線入射於光擴散透鏡130的光入射單元133上，可將複數光源112配置成面向光擴散透鏡130的光入射單元133。因此，複數光源112排列成環形(ring form)以便對應至在光擴散透鏡130上配置成環形之光入射單元133的形態(form)。
蓋體140安裝在導熱平板120的上表面，以及基底110、複數光源112及光擴散透鏡130配置於蓋體140中。擴散物質可塗佈於蓋體140的內表面上或填入蓋體140，使得蓋體140可保護複數光源112以及允許由複數光源112發出的光線擴散良好。
以下用第7圖至第9圖描述光擴散透鏡130的功能。
第7圖至第9圖圖示光擴散透鏡130所執行的光擴散。請參考第7圖，由光源112射出的光線部份通過光入射單元133入射於中心孔132之側上。
由光源112射出的光線部份在光入射單元133之一側的入射面1331彎曲，並以約45度的方向入射至光擴散透鏡130內部。入射於光擴散透鏡130內部的光線在中心孔132的側表面1321被全反射，以及在上表面135再度被全反射，從而面向側面134。光線在主體131的側面134折射，以及發射到光擴散透鏡130外面。
請參考第8圖，由光源112射出的光線部份通過光入射單元133入射至主體131的側面134。
由光源112射出的光線部份在光入射單元133之另一側的入射面1332彎曲，並以約45度的方向入射至光擴散透鏡130內部。入射於光擴散透鏡130內部的光線在主體131的上表面135被全反射，從而面向主體131的側面134。光線在主體131的側面134折射，以及發射到光擴散透鏡130外面。因此，由光源112射出的光線有一部份在穿過光擴散透鏡130主體131的內部時被全反射，並發射到光擴散透鏡130的下側使得照射角度增加。
請參考第9圖，由光源112發出的光線部份通過光入射單元133入射至主體131的上表面135。
由光源112射出的光線部份在穿過光入射單元133之中心入射面1333時被折射，以及在穿過光擴散透鏡130之上表面135時被折射使得光線擴散到外面。因此，由光源112射出的光線部份在穿過光擴散透鏡130之上表面135時被折射從而增加照射角度。
結果，由光源112射出的光線穿過光擴散透鏡130時，射到前方及側方之光線的照射角度會增加。
第10圖圖示包含光擴散透鏡130之照明固定件的的光分布曲線。
請參考第10圖，以實線表示的部份為用第2圖之光擴散透鏡130所測得的照射角度。根據本發明，光源的照射角度為顯著大於130度(為圖示於第1圖之光線的一般照射角度)的310度。因此，在使用本發明的光擴散透鏡時，照明固定件的光分布特性可與一般電燈泡(electric-light bulb)的特性近似。
應瞭解，描述於本文的示範具體實施例應被視為僅供圖解說明而不是為了限制本發明。各個具體實施例內之特徵或態樣的說明一般應被視為可用於其他具體實施例的其他類似特徵或態樣。
100．．．照明固定件
110．．．基底
111．．．印刷電路板
112．．．光源
120．．．導熱平板
130．．．光擴散透鏡
131．．．主體
132．．．圓柱形中心孔
133．．．光入射單元
134．．．側面
135．．．上表面
140．．．蓋體
150．．．插座
1321．．．側表面
1331．．．入射面
1332．．．入射面
1333．．．中心入射面
閱讀以下結合附圖的實施例描述可更加明白以上及/或其他的態樣。
第1圖圖示一般照明固定件與一般光線之光分布曲線的比較。
第2圖的分解透視圖圖示根據本發明之一具體實施例圖示包含光擴散透鏡的照明固定件；
第3圖為包含第2圖光擴散透鏡之第2圖照明固定件的橫截面圖；
第4圖為根據本發明之一具體實施例第2圖之光擴散透鏡之橫截面圖；
第5圖為第2圖之光擴散透鏡的俯視透視圖；
第6圖為第2圖之光擴散透鏡的仰視透視圖；
第7圖至第9圖圖示由第2圖光擴散透鏡執行的光擴散；以及
第10圖圖示包含第2圖光擴散透鏡之照明固定件的光分布曲線。
130．．．光擴散透鏡
131．．．主體
132．．．圓柱形中心孔
133．．．光入射單元
134．．．側面
135．．．上表面

Claims (16)

  1. 一種光擴散透鏡，其係包含：主體，其係包含在其中心由該主體之下表面貫穿到上表面的中心孔；以及光入射單元，其係由該主體之下表面壓入以包圍該中心孔，其中，光線係入射於該光入射單元上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光擴散透鏡，其中，該主體的上表面是平坦的，該主體的一側形成為曲面，其係從該主體之上表面向該光入射單元以一預定角度傾斜。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之光擴散透鏡，其中，該中心孔呈圓柱形。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之光擴散透鏡，其中，該光入射單元對於在垂直方向穿過該中心孔的軸線呈旋轉對稱。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之光擴散透鏡，其中，該光入射單元呈環形。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之光擴散透鏡，其中，使用例如聚碳酸酯或壓克力之光學塑膠樹脂材料來製成該光擴散透鏡。
  7. 一種照明固定件，其係包含：基底；複數光源，其係附著至該基底之上表面上以發出光線；導熱平板，其係連接至該基底以輻射由該複數光源 所發出之熱；以及光擴散透鏡，其係配置於該複數光源之上表面上以反射由該複數光源射出的光線以及增加光線的照射角度，其中，該光擴散透鏡包含：主體，其係包含在其中心由該主體之下表面貫穿到上表面的中心孔；以及光入射單元，其係由該光擴散透鏡之該主體之該下表面壓入以包圍該中心孔，且光線係入射於該光入射單元上。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之照明固定件，其中，該光擴散透鏡之該主體之上表面是平坦的，該光擴散透鏡之該主體的一側具有曲面，其係從該主體之該上表面向該光入射單元以一預定角度傾斜。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之照明固定件，其中，該光入射單元具有環形。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之照明固定件，其中，該複數光源排列成環形，面向該光入射單元。
  11. 如申請專利範圍第7項所述之照明固定件，其中，該中心孔具有圓柱形。
  12. 如申請專利範圍第7項所述之照明固定件，其中，該光入射單元對於在垂直方向穿過該中心孔的軸線呈旋轉對稱。
  13. 一種照明固定件，其係包含：基底； 複數光源，其係附著至該基底之上表面上；導熱平板，其係連接至該基底以輻射由該複數光源所發出之熱；以及光擴散透鏡，其係配置於該複數光源之上表面上，且具有光入射單元，其係由該光擴散透鏡之下表面壓入，其中該複數光源根據該光入射單元的形狀而排列，以使由該複數光源射出的光線被折射，而由該複數光源射出的光線的照射角度被增加。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之照明固定件，復包含蓋體，其係附著至該導熱平板以包圍及保護該等光源和該光擴散透鏡。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之照明固定件，其中，該光擴散透鏡包括選自於由聚碳酸酯與壓克力所組成之族群之光學塑膠樹脂材料。
  16. 如申請專利範圍第13項所述之照明固定件，其中，該複數光源包括發光二極體(LED)。
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