TWI582348B - 透鏡 - Google Patents

Description

透鏡

本發明涉及一種透鏡，特別是指一種照明用透鏡。

發光二極體作為新興的光源，已被廣泛地應用於各種用途當中，特別是用於各種照明燈具。習知的燈具為了實現多區域的照明效果，通常是將多個發光二極體分別設為不同的朝向，使相應的發光二極體朝向各自的區域照明，由此組合形成所需的光型。然而，由於需要使用大量的發光二極體，導致燈具的整體成本較高。並且，此種燈具還需要為各發光二極體配備不同的支架以將發光二極體定位於不同的朝向，從而更增加了燈具的生產及製造成本。

因此，有必要提供一種成本較低的透鏡。

一種透鏡，包括入光面及出光面，透鏡還包括穿過入光面及出光面的光軸，出光面包括多個不連續的曲面，每一曲面在靠近光軸的位置向內凹陷，在遠離光軸的位置向外凸出。每二相鄰的曲面之間形成交線，各交線共同相交於位於光軸上的同一交點。

由於透鏡的出光面曲面為不連續設置，因而每一曲面均可對應產生一照明區域。並且，當透鏡搭配光源使用時，每一曲面凹陷的部分可將光軸附近的光線擴散，每一曲面凸出的部分可將遠離光 軸的光線會聚，從而使各照明區域獲得獨立的光束。此外，由於僅需搭配透鏡使用即可獲得多區域的照明效果，而透鏡的製造成本也相對較低，因而使用透鏡的燈具的整體成本也可得到有效的降低。

10‧‧‧發光二極體

20‧‧‧透鏡

200‧‧‧空腔

22‧‧‧底面

24‧‧‧入光面

240‧‧‧弧面

242‧‧‧界線

244‧‧‧交點

26‧‧‧出光面

260‧‧‧曲面

261‧‧‧凹面

262‧‧‧交線

263‧‧‧凸面

264‧‧‧交點

28‧‧‧側面

280‧‧‧平面

30‧‧‧光束

32‧‧‧暗區

O‧‧‧光軸

圖1為本發明一實施例的透鏡的立體圖。

圖2為圖1的透鏡的倒置圖。

圖3為圖1的透鏡的仰視圖。

圖4為圖1的透鏡沿IV-IV線的剖面圖，其中一光源被置於透鏡內。

圖5為圖1的透鏡沿V-V線的剖面圖，其中光源被置於透鏡內。

圖6為圖1的透鏡的光型圖。

請參閱圖1及5，示出了本發明一實施例的透鏡20，其用於對發光二極體10的光線進行調節，以形成所需的光型。

透鏡20由透明的材質一體成型，如環氧樹脂、矽膠、玻璃等。透鏡20整體大致呈方形，其包括一底面22、一形成於底面22內的入光面24、一與底面22相對設置的出光面26及一連接出光面26及底面22的側面28。透鏡20還包括一穿過發光二極體10、入光面24中心及出光面26中心的光軸O。

請一併參閱圖2-4，透鏡20的底面22呈方形，其中部向上凹陷而形成一空腔200。空腔200大致呈錐形，其用於收容發光二極體10 。空腔200在透鏡20底面22的開口為方形。空腔200的尺寸自下至上逐漸減小。空腔200的內壁面形成透鏡20的入光面24。本實施例中，入光面24由不連續的四弧面240連接而成。每一弧面240大致呈三角形，其向內並向上彎曲。每一弧面240的寬度自下至上逐漸減小。每一弧面240本身為平滑的弧面。相鄰的二弧面240之間為非平滑連接，因而在相鄰二的弧面240之間形成一界線242。界線242為弧線，其自透鏡20的底面22向上並向內彎曲延伸。四界線242兩兩相對設置，且共同相交於同一交點244。光軸O穿過四界線242的交點244。每二相對的界線242共面，且於交點244處平滑連接。每一弧面240的曲率從其二界線242朝向中部逐漸增大。發光二極體10發出的光線經由入光面24進入透鏡20內。由於透鏡20的四弧面240均為不連續，因而光線在進入透鏡20時將被四弧面240所擴散並分隔而形成四股基本獨立的光束。

請一併參閱圖6，透鏡20的出光面26由不連續的四曲面260連接而成。四曲面260與入光面24的四弧面240一一對應。每一曲面260大致呈三角形，從而使出光面26整體呈現出錐形的構造。每一曲面260的寬度自外向內逐漸減小。每一曲面260本身為平滑的曲面，其在靠近光軸O的位置處向下凹陷而形成一凹面261，在遠離光軸O的位置處向上凸出而形成一凸面263。凸面263與凹面261平滑連接，且凸面263的曲率大於凹面261的曲率，凸面263的面積大於凹面261的面積。每一曲面260的高度自內向外先逐漸增大再逐漸減小。相鄰的二曲面260之間為非平滑連接，因而在相鄰的二曲面260之間形成一交線262。交線262為曲線，其自外向內先向上彎曲再向下彎曲。每一交線262與相應的一界線242正對。四交線262兩兩相對設置，且共同相交於同一交點264。光軸O同樣穿 過四交線262的交點264。每二相對的交線262共面，且於交點264平滑連接。每一曲面260的凸面263的曲率從其二交線262朝向中部逐漸增大，每一曲面260的凹面261的曲率也從其二交線262朝向中部逐漸增大。進入透鏡20內的基本獨立的四股光束分別對應照射到出光面26的四曲面260上，每一曲面260的凹面261將對應的光束中偏離光軸O角度較小的光線進一步擴散，每一曲面260的凸面263則將對應的光束中偏離光軸O角度較大的光線進行會聚。由此，從出光面26出射的光線最終形成四股清晰的光束30。四股光束30之間則形成一大致呈四角星的暗區32，四股光束30通過暗區32分隔。由於發光二極體10的光線被透鏡20調整為四股獨立的光束30，因而可同時對多個區域進行照明。並且，透鏡20的製造成本較低，因而可有效降低使用透鏡20的燈具的成本。此外，透鏡20的安裝過程也較為快捷，因而可有效簡化使用透鏡20的燈具的安裝過程。

側面28垂直於底面22並與出光面26連接。本實施例中，側面28由四平面280連接而成。每一平面280連接底面22及一相應的曲面260。四平面280兩兩相對設置，且均垂直於底面22。每二相鄰的平面280相互垂直，每二相對的平面280相互平行。

本發明之技術內容及技術特點已揭示如上，然而熟悉本項技術之人士仍可能基於本發明之教示及揭示而作種種不背離本發明精神之替換及修飾。因此，本發明之保護範圍應不限於實施例所揭示者，而應包括各種不背離本發明之替換及修飾，並為以下之申請專利範圍所涵蓋。

20‧‧‧透鏡

260‧‧‧曲面

262‧‧‧交線

264‧‧‧交點

Claims (9)

1. 一種透鏡，包括入光面及與入光面相對設置的出光面，透鏡還包括穿設入光面及出光面的光軸，其改良在於：出光面包括多個不連續的曲面，每一曲面在靠近光軸的位置內凹，在遠離光軸的位置外凸，每二相鄰的曲面之間形成交線，各交線共同相交於位於光軸上的同一交點。
2. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡，其中每一曲面在內凹處形成凹面，在外凸處形成凸面，凸面與凹面平滑連接。
3. 如申請專利範圍第2項所述之透鏡，其中凹面的曲率小於凸面的曲率。
4. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡，其中每一曲面的寬度朝向光軸逐漸減小。
5. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡，其中每二相對的交線在交點平滑連接。
6. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡，其中入光面包括多個不連續的弧面，每一弧面與相應的一曲面相對設置。
7. 如申請專利範圍第6項所述之透鏡，其中每一弧面為寬度自下至上逐漸減小的凹面。
8. 如申請專利範圍第1項項所述之透鏡，其中還包括開設有空腔的底面，入光面形成於空腔內。
9. 如申請專利範圍第1項項所述之透鏡，其中還包括具有多個平面的側面，每一平面連接相應的曲面及底面，每一平面垂直於底面。