TWI553262B - 照明裝置 - Google Patents

Description

照明裝置

本發明是有關於一種照明裝置，且特別是有關於一種以固態光源做為光源的照明裝置。

近年來，由於發光二極體的發光亮度與發光效率持續地提昇，所以逐漸有發光二極體被使用作為照明用途，並開始有將發光二極體取代傳統光源應用的相關照明裝置（如燈泡、路燈、手電筒等）被開發出來。

一般來說，當應用發光二極體做為光源時，可視需求而分成而高指向型與廣角型。當將發光二極體應用於例如手電筒的高指向型照明裝置時，若要再應用於例如露營燈的廣角型照明裝置，得再額外透過反射杯裝置進行轉換，增加了照明裝置的成本與不便。

本發明提供一種照明裝置，可將光束由指向性角度轉換成較大的發光角度（即全周角）。

本發明的照明裝置，包括一主體、一光源、一第一透鏡以及一第二透鏡。光源組裝於主體內，且適於發出一光束。第一透鏡組裝於主體上，且光源位於第一透鏡與主體之間。第二透鏡組裝於第一透鏡上，且第一透鏡位於光源與第二透鏡之間。光束依序通過第一透鏡與第二透鏡後分別具有一第一光型與一第二光型，而第一光型的光型全角小於180度，且第二光型的光型全角大於180度。

在本發明的一實施例中，上述的第一光型的光型全角介於2度至180度之間。

在本發明的一實施例中，上述的第一透鏡為一凸透鏡。

在本發明的一實施例中，上述的第二光型的光型全角介於240度至360度之間。

在本發明的一實施例中，上述的第二透鏡為一內部全反射透鏡。

在本發明的一實施例中，上述的照明裝置更包括：一承載座，具有一承載表面以及一第一組裝表面，而主體具有一第二組裝表面，其中承載座透過第一組裝表面而組裝於主體的第二組裝表面上，且第一透鏡配置於承載表面上。

在本發明的一實施例中，上述的承載座具有一相對於第一組裝表面的第三組裝表面，而第二透鏡具有一組裝表面，其中第二透鏡透過組裝表面而組裝於承載座的第三組裝表面上。

在本發明的一實施例中，上述的照明裝置更包括一連接套，配置於第二透鏡與承載座之間且具有相對的一第四組裝表面與一第五組裝表面，其中承載座具有一相對於第一組裝表面的第三組裝表面，而第二透鏡具有一組裝表面，承載座與第二透鏡分別透過第三組裝表面與組裝表面而與連接套的第四組裝表面與第五組裝表面相組裝。

在本發明的一實施例中，上述的照明裝置更包括一穿戴式元件，組裝於主體上。

在本發明的一實施例中，上述的第一透鏡的口徑與光源的最大寬度的比值介於2至30。

在本發明的一實施例中，上述的第二透鏡的口徑與第一透鏡的口徑的比值介於0.25至4。

在本發明的一實施例中，上述的第二透鏡的口徑與光源的最大寬度的比值介於2至100。

在本發明的一實施例中，上述的第二透鏡的一周圍表面為一粗糙表面。

在本發明的一實施例中，上述的照明裝置更包括一波長轉換結構，配置於第二透鏡與第一透鏡之間。

在本發明的一實施例中，上述的波長轉換結構為一片狀波長轉換結構，且第二透鏡的口徑與片狀波長轉換結構的最大寬度的比值介於1至10。

在本發明的一實施例中，上述的第二透鏡具有一開口，波長轉換結構與開口共形設置。

在本發明的一實施例中，上述的第二透鏡摻雜有一粒子材料，且粒子材料包括一螢光粒子材料、一散射粒子材料或上述兩者的組合。

基於上述，由於本發明的照明裝置具有組裝於第一透鏡上的第二透鏡，且光源所發出的光束依序通過第一透鏡與第二透鏡後分別具有第一光型與第二光型，而第一光型的光型全角小於180度，且第二光型的光型全角大於180度，可使得光束的光型全角可由小於180度轉換成大於180度。如此一來，本發明的照明裝置可提供較大的發光角度（即全周角）。

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。

圖1繪示為本發明的一實施例的一種照明裝置的分解示意圖。圖2繪示為圖1的第二透鏡的剖面示意圖。圖3繪示為圖1的照明裝置組裝後的示意圖。請先參考圖1與圖3，在本實施例中，照明裝置100包括一主體110、一光源120、一第一透鏡130以及一第二透鏡140。光源120組裝於主體110內，且適於發出一光束L。第一透鏡130組裝於主體110上，且光源120位於第一透鏡130與主體110之間。第二透鏡140組裝於第一透鏡130上，且第一透鏡130位於光源120與第二透鏡140之間。光束L依序通過第一透鏡130與第二透鏡140後分別具有一第一光型與一第二光型，而第一光型的光型全角(Full Angle，亦即相對光強10%處的張角，請參考圖4A與圖4B)小於180度，第二光型的光型全角大於180度(請參考圖5A與圖5B)。換句話說，通過第二透鏡140後，光束L的光型全角由小於180度轉換成大於180度。

詳細來說，在本實施例中，主體110是由一筒身112、一後蓋114以及一光源基座116所組成，其中後蓋114組裝於筒身112上。此處，如圖1所示，後蓋114是透過螺紋鎖固的方式而組裝於筒身112上，但並不以此為限。而，筒身112內可容置電源裝置(如電池)，以供給光源120驅動用電源。本實施例的光源120例如是由至少一發光二極體或至少一雷射二極體所組成，因此光源120所發出的光束L具有指向性，亦即光束L自光源120發出的光型全角小於180度。此處，光源120是配置於主體110的光源基座116內，且光源基座116是透過螺紋鎖固的方式而組裝於主體110的筒身112，但並不以此為限。

再者，本實施例的照明裝置100可更包括一承載座150，具有一承載表面152、一容置空間154以及一第一組裝表面156。另一方面，主體110的筒身112具有一第二組裝表面112a，其中承載座150透過第一組裝表面156而組裝於主體110之筒身112的第二組裝表面112a上。此處，第一組裝表面156與第二組裝表面112a可為互相配合的螺紋結構，但也可以是可互相嵌合的卡合結構，於此並不限制。此時，光源120會位於容置空間154中，而光源120所發出的光束L會從容置空間154直接射向第一透鏡130，而第一透鏡130是配置於光束L的路徑上。具體來說，第一透鏡130是配置於承載座150的承載表面152上。簡言之，第一透鏡130透過承載座150而組裝於主體110上。

特別說明的是，第一透鏡130與光源120可透過移動承載座150而進行相對距離的變更，使光源120能於第一透鏡130的焦點前後移動，而形成一可變焦的照明裝置100。而，光束L通過第一透鏡130後的第一光型的光型全角小於180度，較佳的，第一光型的光型全角介於2度至180度之間。請參考圖4A與圖4B，第一光型的光型全角例如是約為60度，即光型主要是從負30度分佈至正30度。也就是說，光束L在通過第一透鏡130之後，具有指向性的功能。此處，第一透鏡130例如是一凸透鏡，較佳地，為一非球面透鏡，例如是魚眼（fisheye）透鏡，可減少表面像差校正需求。此處，第一透鏡130的口徑D1與光源120的最大寬度D3的比值介於2至30。其中若比值小於2可能使光束L產生逸失，而降低光束L通過第一透鏡130的效率；反之，若比值大於30，將使照明裝置100尺寸過大，亦會降低光束L通過第一透鏡130的集中指向性。特別說明的是，若光源120由複數個發光二極體所構成，此時最大寬度為複數個發光二極體所形成之排列的最大寬度。

此外，本實施例的照明裝置100可更包括一連接套160，配置於第二透鏡140與承載座150之間，其中第二透鏡140透過連接套160組裝於第一透鏡130上。更詳細的說，承載座150具有一相對於第一組裝表面156的第三組裝表面158，連接套160具有相對應的一第四組裝表面162與一第五組裝表面164，第二透鏡140具有一組裝表面146。此處，透過第三組裝表面158與第四組裝表面162，使連接套160組裝於承載座150上。而，透過第五組裝表面164與組裝表面146，使第二透鏡140組裝於連接套160上。此處，組裝表面146、第三組裝表面158、第四組裝表面162以及第五組裝表面164可為互相配合的螺紋結構，但也可以是可互相嵌合的卡合結構，於此並不限制。特別的是，由於連接套160與承載座150是透過組裝而連接，因此可於組裝時在連接套160與承載座150之間置入例如是防水環(圖未示)等，增加照明裝置100的功能。於未繪示出的實施例中，亦可省略連接套160，使第二透鏡140直接透過螺紋結構或是卡扣結構與承載座150組裝接合，使第二透鏡140組裝於第一透鏡130上，亦為本發明包含之範圍。

再者，本實施例的光束L依序通過第一透鏡130與第二透鏡140後的第二光型的光型全角是介於240度至360度之間。請參考圖5A與圖5B，通過第一透鏡130的光束L再經過第二透鏡140之後，第二光型的光型全角例如是約為280度，即光型主要是從負140度分佈至正140度。換言之，第二透鏡140的設置可有效增加照明裝置100的發光角度（即全周角）。此處，第二透鏡140具體化為一內部全反射透鏡(Total Internal Reflection Lens, TIR lens)，請參考圖2。透過第二透鏡140可將通過第一透鏡130後的光束L部分折射至第二透鏡140上方的區域，並將部分反射至第二透鏡140下方的區域，提供較大的發光角度（即全周角）。較佳地，第二透鏡140的口徑D2與第一透鏡130的口徑D1的比值介於0.25至4，使第一、二透鏡130、140不會差異太大，可兼具光束L的通過效率與照明裝置100的尺寸設計。而，第二透鏡140的口徑D2與光源120最大寬度D3的比值介於2至100，其中若比值小於2，可能使光束L產生逸失，進而降低光束L通過第二透鏡140的效率；反之，若比值大於100，將使照明裝置100的尺寸過大，進而增加使用的不便性。特別說明的是，第二透鏡140是可拆卸地組裝於第一透鏡130上。故，當需要於廣角照明的環境中使用時，光束L通過第二透鏡140可提供較大的發光角度；若當需要於高指向性的環境需求中使用時，可將第二透鏡140自照明裝置100拆卸，而可使光束L只通過第一透鏡130，可具有指向性的功能。如此一來，本實例的照明裝置100可同時提供較高指向性與較大的發光角度（即全周角），可增加使用便利性和減少成本。

簡言之，由於本實施例的照明裝置100具有組裝於第一透鏡130上的第二透鏡140，且光源120所發出的光束L依序通過第一透鏡130與第二透鏡140後分別具有第一光型和第二光型，而第一光型的光型全角小於180度，且第二光型的光型全角大於180度，可使得光束L的光型全角由小於180度轉換成大於180度。如此一來，本實施例的照明裝置100可提供較大的發光角度（即全周角），擴大光照範圍。此外，本實施例的主體110、光源120、第一透鏡130、第二透鏡140、承載座150以及連接套160所組成的照明裝置100具體化為一手電筒結構，可便於攜帶使用，但並不以此為限。

此必須說明的是，下述實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，下述實施例不再重複贅述。

圖6繪示為本發明的另一實施例的一種照明裝置的示意圖。請同時參考圖1與圖6，本實施例的照明裝置100a與圖1中的照明裝置100相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的照明裝置100a更包括一穿戴式元件170，組裝於主體110上。此處，穿載式元件170可例如為帶狀穿戴式元件，可透過卡扣的方式組裝於主體110上。此處，本實施例的照明裝置100a具體化為一可穿戴於頭上的頭燈照明裝置，可增加照明裝置100a攜帶使用的便利性，但亦可為手戴、肩戴等其他的穿戴式元件，於此並不為限。

圖7繪示為本發明的另一實施例的一種照明裝置的分解示意圖。請同時參考圖1與圖7，本實施例的照明裝置100b與圖1中的照明裝置100相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的照明裝置100b更包括一波長轉換結構180，配置於第二透鏡140與第一透鏡130之間。此處，波長轉換結構180可例如為一放射峰值波長大於光源120波長的螢光粉波長轉換結構，可使照明裝置100b具有色溫較低的暖白光，且可避免產生炫光。特別的是，波長轉換結構180例如為一片狀波長轉換結構，可利用貼附或黏著的方式配置於第二透鏡140一開口O上，其中該第二透鏡140的口徑D2與波長轉換結構180的最大寬度D4的比值介於1至10，可使通過第一透鏡130的光束L能有效率的通過波長轉換結構180與第二透鏡140，且節省波長轉換結構180的使用成本。較佳的，波長轉換結構180與開口O共形。更佳的，片狀波長轉換結構180可覆蓋整個開口O，使光束L皆能通過波長轉換結構180進入第二透鏡140內。

圖8繪示為本發明的另一實施例的一種照明裝置的分解示意圖。請同時參考圖1與圖8，本實施例的照明裝置100c與圖1中的照明裝置100相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的照明裝置100c的第二透鏡140c摻雜有一粒子材料142，其中粒子材料142可為螢光粒子材料，例如是黃色螢光粉、紅色螢光粉或綠色螢光粉。較佳的，螢光粒子材料的一放射峰值波長大於光源120波長，可使照明裝置100c具有例如色溫較低的暖白光，且可避免產生炫光。此外，粒子材料142亦可為散射粒子材料，例如是二氧化矽(SiO ₂)或氧化鈦(TiO)，可使照明裝置100c避免產生炫光。另外，粒子材料142亦可為螢光粒子材料與散射粒子材料的組合，於此並不加以限制。

圖9繪示為本發明的一實施例的一種照明裝置的分解示意圖。請同時參考圖1與圖9，本實施例的照明裝置100d與圖1中的照明裝置100相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的照明裝置100d的第二透鏡140d的一周圍表面144為一粗糙表面。此處粗糙表面透過例如是霧化或粗磨等方式形成，可使照明裝置100d具有較佳的出光均勻度，且可避免產生炫光。

綜上所述，由於本發明的照明裝置具有組裝於第一透鏡上的第二透鏡，且光源所發出的光束依序通過第一透鏡與第二透鏡後分別具有第一光型和第二光型，而第一光型的光型全角小於180度，且第二光型的光型全角大於180度，可使得光束的光型全角由小於180度轉換成大於180度。如此一來，本發明的照明裝置可提供較大的發光角度（即全周角）。再者，由於第二透鏡可拆卸地組裝於第一透鏡上，因此也可以提供高指向性的發光角度。為了具有較佳的出光效果，亦可選擇性地增設波長轉換結構、選擇摻雜有螢光粒子或散射粒子等粒子材料的第二透鏡或選擇周圍表面為粗糙表面的第二透鏡。此外，本發明的照明裝置可為手電筒照明裝置或頭燈照明裝置，具有㩦帶方便的效果。

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。

100、100a、100b、100c、100d‧‧‧照明裝置
110‧‧‧主體
112‧‧‧筒身
112a‧‧‧第二組裝表面
114‧‧‧後蓋
120‧‧‧光源
125‧‧‧基座
130‧‧‧第一透鏡
140、140c、140d‧‧‧第二透鏡
142‧‧‧粒子材料
144‧‧‧周圍表面
146‧‧‧組裝表面
150‧‧‧承載座
152‧‧‧承載表面
154‧‧‧容置空間
156‧‧‧第一組裝表面
158‧‧‧第三組裝表面
160‧‧‧連接套
162‧‧‧第四組裝表面
164‧‧‧第五組裝表面
170‧‧‧穿戴式元件
180‧‧‧波長轉換結構
L‧‧‧光束
D1、D2‧‧‧口徑
D3、D4‧‧‧寬度
O‧‧‧開口

圖1繪示為本發明的一實施例的一種照明裝置的分解示意圖。 圖2繪示為圖1的第二透鏡的剖面示意圖。 圖3繪示為圖1的照明裝置組裝後的示意圖。 圖4A與圖4B分別繪示為圖1之光源所發出的光束通過第一透鏡後的光型分佈圖。 圖5A與圖5B分別繪示為圖1之光源所發出的光束依序通過第一透鏡與第二透鏡後的光型分佈圖。 圖6繪示為本發明的另一實施例的一種照明裝置的示意圖。 圖7繪示為本發明的另一實施例的一種照明裝置的分解示意圖。 圖8繪示為本發明的另一實施例的一種照明裝置的分解示意圖。 圖9繪示為本發明的另一實施例的一種照明裝置的分解示意圖。

100‧‧‧照明裝置

110‧‧‧主體

112‧‧‧筒身

112a‧‧‧第二組裝表面

114‧‧‧後蓋

116‧‧‧光源基座

120‧‧‧光源

130‧‧‧第一透鏡

140‧‧‧第二透鏡

146‧‧‧組裝表面

150‧‧‧承載座

152‧‧‧承載表面

154‧‧‧容置空間

156‧‧‧第一組裝表面

158‧‧‧第三組裝表面

160‧‧‧連接套

162‧‧‧第四組裝表面

164‧‧‧第五組裝表面

L‧‧‧光束

D1、D2‧‧‧口徑

D3‧‧‧寬度

Claims (17)

1. 一種照明裝置，包括：一主體；一光源，組裝於該主體內，且適於發出一光束；一第一透鏡，組裝於該主體上，且該光源位於該第一透鏡與該主體之間；以及一第二透鏡，可拆卸地組裝於該第一透鏡上，且該第一透鏡位於該光源與該第二透鏡之間，其中該光束依序通過該第一透鏡與該第二透鏡後分別具有一第一光型與一第二光型，而該第一光型的光型全角小於180度，且該第二光型的光型全角大於180度。
2. 如申請專利範圍第1項所述的照明裝置，其中該第一光型的光型全角介於2度至180度之間。
3. 如申請專利範圍第2項所述的照明裝置，其中該第一透鏡為一凸透鏡。
4. 如申請專利範圍第1項所述的照明裝置，其中該第二光型的光型全角介於240度至360度之間。
5. 如申請專利範圍第4項所述的照明裝置，其中該第二透鏡為一內部全反射透鏡。
6. 如申請專利範圍第1項所述的照明裝置，更包括：一承載座，具有一承載表面以及一第一組裝表面，而該主體具有一第二組裝表面，其中該承載座透過該第一組裝表面而組裝 於該主體的該第二組裝表面上，且該第一透鏡配置於該承載表面上。
7. 如申請專利範圍第6項所述的照明裝置，其中該承載座具有一相對於該第一組裝表面的第三組裝表面，而該第二透鏡具有一組裝表面，其中該第二透鏡透過該組裝表面而組裝於該承載座的該第三組裝表面上。
8. 如申請專利範圍第6項所述的照明裝置，更包括：一連接套，配置於該第二透鏡與該承載座之間且具有相對的一第四組裝表面與一第五組裝表面，其中該承載座具有一相對於該第一組裝表面的第三組裝表面，而該第二透鏡具有一組裝表面，該承載座與該第二透鏡分別透過該第三組裝表面與該組裝表面而與該連接套的該第四組裝表面與該第五組裝表面相組裝。
9. 如申請專利範圍第1項所述的照明裝置，更包括：一穿戴式元件，組裝於該主體上。
10. 如申請專利範圍第1項所述的照明裝置，其中該第一透鏡的口徑與該光源的最大寬度的比值介於2至30。
11. 如申請專利範圍第1項所述的照明裝置，其中該第二透鏡的口徑與該第一透鏡的口徑的比值介於0.25至4。
12. 如申請專利範圍第1項所述的照明裝置，其中該第二透鏡的口徑與該光源的最大寬度的比值介於2至100。
13. 如申請專利範圍第1項所述的照明裝置，其中該第二透鏡的一周圍表面為一粗糙表面。
14. 如申請專利範圍第1項所述的照明裝置，更包括：一波長轉換結構，配置於該第二透鏡與該第一透鏡之間。
15. 如申請專利範圍第14項所述的照明裝置，其中該波長轉換結構為一片狀波長轉換結構，且該第二透鏡的口徑與該片狀波長轉換結構的最大寬度的比值介於1至10。
16. 如申請專利範圍第15項所述的照明裝置，其中該第二透鏡具有一開口，該波長轉換結構與該開口共形設置。
17. 如申請專利範圍第1項所述的照明裝置，其中該第二透鏡摻雜有一粒子材料，且該粒子材料包括一螢光粒子材料、一散射粒子材料或上述兩者的組合。