TWI782725B - 二次光學透鏡及led燈具 - Google Patents

Abstract

本發明主要揭露一種二次光學透鏡，其包括一透明本體及一出光體。該出光體結合於該透明本體的一頂部。該出光體係為透明的或是有顏色的。此外，該透明本體與該出光體之間可選擇性地形成一空穴，藉以增加至少二個光學面。

Description

二次光學透鏡及LED燈具

本發明與運用於照明領域的二次光學透鏡有關。

在LED照明領域中，無論是室內燈、車燈、路燈或其它燈具，都是透過二次光學透鏡來配置出想要的光形及／或光路。除此之外，二次光學透鏡也在其它領域扮演重要角色，例如在LED背光模組中，二次光學透鏡還起到提昇背光均勻度的功能。 這類的二次光學透鏡，目前多已有種構形，例如台灣I721253、M592489、M579599、I636307、I626401、D213661、D213662、I702432、M599752、I678561、I621808及I497777等專利，凡此種種，功能各異，不勝枚舉。儘管如此，隨著LED的廣泛運用，二次光學透鏡不斷推陳出新，具備新穎功能的二次光學透鏡仍為業界所樂見與期待者。

為提供業界更新穎的二次光學透鏡的選擇，本發明提供一種二次光學透鏡，其包括一透明本體及一異色出光體，結合於該透明本體，且該異色出光體本身的材料是有顏色的。

在一實施例中，本發明上述二次光學透鏡，包括一空穴，該空穴介於該異色出光體與該透明本體之間。

在一實施例中，本發明上述二次光學透鏡的該透明本體與該異色出光體為一體成形，該透明本體由透明基材構成，該異色出光體由該透明基材混合添加劑的混合材料構成，其中，該透明基材選自透明塑膠或透明矽膠其中一者，該添加劑係選自光擴散劑及色粉的其中一者或兩者。

在一實施例中，本發明上述二次光學透鏡呈長條狀，且該透明本體呈前後相對的兩外壁面各為一全反射面，該透明本體呈左右相對的兩外壁面各為一平面或一全反射面。

本發明也提供另一種二次光學透鏡，其包括一透明本體、一出光體及一空穴，該出光體結合於該透明本體，該空穴介於該出光體與該透明本體之間。

在一實施例中，本發明上述二次光學透鏡的該出光體本身的材料是透明或是有顏色的。

在一實施例中，本發明上述二次光學透鏡的該透明本體與該出光體為一體成形，該透明本體由透明基材構成，該出光體由該透明基材混合添加劑的混合材料構成，其中，該透明基材選自透明塑膠或透明矽膠其中一者，該添加劑係選自光擴散劑及色粉的其中一者或兩者。

在一實施例中，本發明上述二次光學透鏡的呈長條狀，且該透明本體呈前後相對的兩外壁面各為一全反射面，該透明本體呈左右相對的兩外壁面各為一平面或一全反射面。

在一實施例中，本發明上述二次光學透鏡的該出光體的兩相對側邊還各形成一勾部。

本發明還提供一種LED燈具，其包括一燈殻、一二次光學透鏡、及LED光源，該二次光學透鏡結合在該燈殻上，且該二次光學透鏡係為上述的二次光學透鏡，該LED光源位於該燈殻與該二次光學透鏡之間。

圖1及圖2顯示本發明之二次光學透鏡的一第一較佳實施例。在該第一較佳實施例中，二次光學透鏡100包括一透明本體1及一異色出光體2，異色出光體2結合於透明本體1的一頂部。如圖2所示，位於一虛線L以上的部分是異色出光體2，位於虛線L以下的部分則是透明本體1。其中，異色出光體2雖然涵蓋透明本體1整個該頂部，甚至略突出於透明本體1的該頂部的週緣，然而，異色出光體2也可以僅佔據透明本體1的該頂部的一部分。

如圖2所示，一LED光源3包括一LED燈粒31及承載LED燈粒31的一電路板32。LED燈粒31位於透明本體1的一底部。在該第一較佳實施例中，該底部形有以容納LED燈粒31的一凹槽10，但此凹槽10並非必要。

在該第一較佳實施例中，凹槽10的槽壁101構成二次光學透鏡100的一入光面，LED燈粒31發出的光線係由透明本體1的槽壁101（即該入光面）射入透明本體1內，並經過透明本體1，然後由異色出光體2的一頂面21射出，頂面21即作為二次光學透鏡100的一出光面。

在該第一較佳實施例中，透明本體1的一外壁面11還被配置成為一全反射面。更佳地，該全射反面是由多道環形平面111拼接形成的。因此，從透明本體1的槽壁101（該入光面）射入且被折射到外壁面11的光線將被外壁面11反射，然後由異色出光體2的頂面21（即該出光面）射出。

透明本體1由透明基材構成，異色出光體2由該透明基材混合添加劑的混合材料構成。該透明基材選自透明塑膠或透明矽膠其中一者。該添加劑係選自光擴散劑及色粉的其中一者或兩者，換言之，將光擴散劑加入該透明塑膠，或是將色粉加入該透明塑膠，或是將光擴散劑及色粉一起加入該透明塑膠，都可是可行的選擇方案。其中，光擴散劑可選擇無機光擴散劑或有機光擴散劑。透明基材較佳是選擇透明塑膠材料，例如聚碳酸酯（PC）或是聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA，俗稱壓克力）。色粉較佳是粉狀或粒狀的塑膠色母。

透明本體1對LED光源3發出的光線而言是透明的。異色出光體2是有顏色而異於透明本體1，例如乳白色、紅色、綠色⋯⋯或其它顏色，藉以產生不同的照明及/或光色效果。異色出光體2的顏色由所添加的該添加劑決定其顏色。例如添加光擴散劑的異色出光體2呈乳白色，進入異色出光體2的光線會因為光擴散劑而產生多次折射（或稱散射），並因此均勻擴散，以致於由異色出光體2的頂面21（該出光面）射出的光線變得柔和，達到避免或減低眩光的目的。又例如，添加紅色色粉的異色出光體2呈紅色，由異色出光體2的頂面21（該出光面）射出的光線就對應呈紅色。此外，異色出光體2的顏色可以配置成單色或多色的。

二次光學透鏡100較佳是一體成形的。一體成形的二次光學透鏡100可利用雙色或多色塑膠射出方式來製作。然而，也可以利用塑膠射出方式將透明本體1與異色出光體2分別製作成形，然後利用高週波黏合方式將兩者黏合在一起而形成二次光學透鏡100。

圖3至圖6顯示本發明之二次光學透鏡的一第二較佳實施例。在該第二較佳實施例中，二次光學透鏡100a包括以圖中的虛線L為界線的一透明本體1a及一異色出光體2a，它們的材料及製作方式相同於上述的透明本體1與異色出光體2，容不贅述。其中，透明本體1a的一底部形成有一凹槽10a。凹槽10a的槽壁101a構成一入光面，異色出光體2a結合於該透明本體1a的一頂部，且較佳是涵蓋整個該頂部，但也可以僅佔據該頂部的一部分。在該第二較佳實施例中，透明本體1a呈前後相對的兩外壁面11a各為一全反射面，該全射反面是由多道狹長平面111a拼接形成的。透明本體1a呈左右相對的兩外壁面12a各為一平面，也可以各為一全反射面。此外，異色出光體2a的一頂面21a係構成一出光面。

二次光學透鏡100a大致相同於上述二次光學透鏡100，主要不同之處在於，上述二次光學透鏡100係呈杯狀，而二次光學透鏡100a則呈長條狀，以便適配呈長條狀的一LED光源3a。LED光源3a包括多個LED燈粒31a及承載這些LED燈粒31a的一電路板32a。此外，如圖7所示，可將多個二次光學透鏡100a串接在一起，並設置在更長的另一LED光源3a上。

圖8及圖9顯示本發明之二次光學透鏡的一第三較佳實施例。在該第三較佳實施例中，二次光學透鏡500包括以圖中的虛線L為界線的一透明本體6及一出光體5。透明本體6具有凹槽60，出光體5的一頂面53係作為一出光面，該出光面係為一弧形面。二次光學透鏡500大致於相同於二次光學透鏡100，故有相同於透明本體1的透明本體6。至於出光體5則可為一透明出光體，或是一異色出光體（其材料及製作方式相同於上述的異色出光體2、2a）。在該第三較佳實施例中，二次光學透鏡500還有一空穴7形成於透明本體6及出光體5之間，空穴7至少可形成兩個光學面71及72，例如靠近出光體5的弧形光學面72，及靠近透明本體6的另一弧形光學面71。光學面71、72可視光學上的需要配置成想要的結構及/或形狀。此外，空穴7的形狀也可以是其它的形狀，例如菱形。

圖10至圖12顯示本發明之二次光學透鏡的一第四較佳實施例。在該第四較佳實施例中，二次光學透鏡500a包括一透明本體6a 與一出光體5a，及形成於透明本體6a及出光體5a之間的一空穴7a。空穴7a至少可形成兩個光學面71a及72a。出光體5a可為一透明出光體，或是一異色出光體（其材料及製作方式相同於上述的異色出光體2、2a）。該透明出光體與透明本體6a的材料及製作方式相同於透明本體1、1a。此外，透明本體6a的一底部形成有一凹槽60a，凹槽60a的槽壁構成一入光面。異色出光體5a的一頂面53a係構成一出光面。上述的二次光學透鏡500a大致相同於上述二次光學透鏡500，主要不同之處在於，上述二次光學透鏡500係呈杯狀，二次光學透鏡500a則呈長條狀，以便適配上述呈長條狀的LED光源3a。

值得一提的是，在該第四較佳實施例中，出光體5a的兩相對側邊還各形成一勾部51a，以便適配於一燈殻8。燈殻8較佳是以鋁擠型方式製成，但不以此為限。二次光學透鏡500a的勾部51a係勾扣於燈殻8相對應的兩勾槽81。此外，燈殻8還具有相對的兩插槽82，以供LED光源3a的電路板32a插入。簡言之，二次光學透鏡500a、LED光源3a及燈殻8形成一LED燈具。需指出的是勾部51a與勾槽81均非必要，因為二次光學透鏡500a可以直接以黏膠黏合於燈殻8。此外，如圖13所示，可將多個二次光學透鏡500a串接在一起，並設置在內置LED光源3a的燈殻8上。

圖14至圖16顯示本發明之二次光學透鏡的一第五較佳實施例。在該第五較佳實施例中，二次光學透鏡500b包括以圖中的虛線L為界線的一透明本體6b及一異色出光體5b。二次光學透鏡500b與上述二次光學透鏡100a大致相同，都是長條狀的，以便適配於長條狀的一LED光源3b。LED光源3b包括多個LED燈粒31b及承載這些LED燈粒31b的一電路板32b。

二次光學透鏡500b與上述二次光學透鏡100a除了形狀上不同之外，二次光學透鏡500b的一底面是平的，沒有二次光學透鏡100a中的凹槽10a。二次光學透鏡500b的該底面係作為一入光面。

此外，在該第五較佳實施例中，出光體5b的兩相對側邊還各形成一勾部51b，以便適配於一燈殻8b。燈殻8b較佳是以鋁擠型方式製成，但不以此為限。二次光學透鏡500b的勾部51b係勾扣於燈殻8b相對應的兩勾槽81b。LED光源3b的電路板32b係設置在燈殻8b的一底板上。簡言之，二次光學透鏡500b、LED光源3b及燈殻b形成一LED燈具。需指出的是勾部51b與勾槽81b均非必要，因為二次光學透鏡500b可以直接以黏膠黏合於燈殻8b。

100、100a、500、500a:二次光學透鏡 1、1a、6、6a、6b:透明本體11、11a、12a:外壁面 111:環形平面111a:長平面 21、21a、53、53a:頂面 10、10a、60、60a:凹槽101、101a:槽壁 2、2a、5b:異色出光體 3、3a:LED光源 31、31a、31b:LED燈粒32、32a、32b:電路板 5、5a:出光體51a、51b:勾部 7、7a:空穴71、72、71a、72a:光學面 8、8b:燈殻81、81b:勾槽 82:插槽 L:虛線

圖1顯示本發明之二次光學透鏡100立體外觀圖。 圖2主要顯示本發明之二次光學透鏡100的部分斷面圖。 圖3顯示本發明之二次光學透鏡100a與LED光源3a的立體分解圖。 圖4顯示本發明之二次光學透鏡100a在另一視角下的立體外觀圖。 圖5顯示本發明之二次光學透鏡100a與LED光源3a的立體組合圖。 圖6主要顯示本發明之二次光學透鏡100a的斷面圖。 圖7顯示多個本發明之二次光學透鏡100a與LED光源3a的立體組合圖。 圖8顯示本發明之二次光學透鏡500立體外觀圖。 圖9主要顯示本發明之二次光學透鏡500的斷面圖。 圖10顯示使用本發明之二次光學透鏡500a的LED燈具的立體分解圖。 圖11顯示使用本發明之二次光學透鏡500a的LED燈具的立體組合圖。 圖12顯示使用本發明之二次光學透鏡500a的LED燈具的斷面圖。 圖13顯示使用多個本發明之二次光學透鏡500a的LED燈具的立體組合圖。 圖14顯示使用本發明之二次光學透鏡500b的LED燈具的立體分解圖。 圖15顯示使用本發明之二次光學透鏡500b的LED燈具的立體組合圖。 圖16顯示使用本發明之二次光學透鏡500b的LED燈具的斷面圖。

1:透明本體

10:凹槽

11:外壁面

100:二次光學透鏡

111:環形平面

2:異色出光體

21:頂面

Claims (10)

1. 一種用於與LED燈粒配合的二次光學透鏡，包括：一由透明基材構成之透明本體，具有一底部，該底部形成有一用以容納LED燈粒的凹槽，該凹槽之槽壁係做為接收LED燈粒所發出之光線的入光面；及一異色出光體，其一體成形於該透明本體的頂端，且以一頂面做為射出LED燈粒所發出之光線的出光面，該頂面係暴露於外界環境，其中該異色出光體係由該透明基材混合添加劑所構成而具有顏色，該添加劑係選自光擴散劑與色粉之中的其中一者或兩者；其中，該透明本體的外壁面為一全反射面，用以將從該槽壁進入該透明本體且到達該外壁面的光線反射到該異色出光體之後，續由該異色出光體的該頂面射出。
2. 如請求項1所述的用於與LED燈粒配合的二次光學透鏡，包括一空穴，該空穴介於該異色出光體與該透明本體之間。
3. 如請求項1或2所述的用於與LED燈粒配合的二次光學透鏡，其中，該透明基材選自透明塑膠或透明矽膠其中一者。
4. 如請求項3所述的用於與LED燈粒配合的二次光學透鏡，呈長條狀，且該透明本體呈前後相對的兩外壁面各為一全反射面。
5. 一種用於與LED燈粒配合的二次光學透鏡，包括：一由透明基材構成之透明本體，具有一底部，該底部具有一做為接收LED燈粒所發出之光線的入光面；一出光體，其一體成形於該透明本體的頂端，且以一頂面做為射出LED燈粒所發出之光線的出光面，該頂面係暴露於外界環境；及一空穴，介於該出光體與該透明本體之間，並於鄰接該透明本體與該出光體處分別形成有一第一光學面及一第二光學面；其中，該透明本體呈前後相對的兩外壁面各為一全反射面，該些全反射面用以將從該入光面進入該透明本體且到達該些外壁面的光線反射到該第一光學面，該第一光學面用以接收來自該入射面及反射自該全反射面的光線，該第二光學面用以接收來自該第一光學面且直接穿越該空穴的中空空間的光線，該出光體的該頂面用以射出來自該第二光學面的光線。
6. 如請求項5所述的用於與LED燈粒配合的二次光學透鏡，其中該出光體本身的材料是透明或是有顏色的。
7. 如請求項5所述的用於與LED燈粒配合的二次光學透鏡，其中，該透明本體由透明基材構成，該出光體由該 透明基材混合添加劑的混合材料構成，其中，該透明基材選自透明塑膠或透明矽膠其中一者，該添加劑係選自光擴散劑及色粉的其中一者或兩者。
8. 如請求項5至7任一項所述的用於與LED燈粒配合的二次光學透鏡，其中，該二次光學透鏡呈長條狀。
9. 如請求項8所述的用於與LED燈粒配合的二次光學透鏡，其中該出光體的兩相對側邊還各形成一勾部。
10. 一種LED燈具，包括：一燈殻；一二次光學透鏡，結合在該燈殻上，且該二次光學透鏡係為請求項5至7任一項所述的二次光學透鏡；一LED光源，位於該燈殻與該二次光學透鏡之間。

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