TWM473488U - 具有透鏡之發光裝置 - Google Patents

Description

具有透鏡之發光裝置

本創作係有關於一種 發光裝置 ，尤指針對一種 具有透鏡之發光裝置 。

現在科技日新月異，有關於照明技術為人類重要發明之一， 對於照明技術方面更應用於許多不同結構上，如相機或攝影機上之燈源、在手機上之閃光燈或是紅外線監視器之紅外線等等，而針對上述燈源之透光結構上，習知係將凹透鏡、凸透鏡或凹凸透鏡上之搭配組成光學結構 ，並利用該光學結構之反射與折射原理設計，使燈具所發出之燈源能均勻且柔和。

目前一般市面上照明擴散大多採用霧化結構、一片式透鏡或多顆透鏡結構之設計，霧化材質並沒有辦法改變各出射角的強度，霧化材質對於改善光源出光之均勻度效果有限；而一片式透鏡需將光源擺放於焦點處或特定位置，使光源可以利用設計透鏡結構之方式，設計出所需要之光源擴散角度，以此方式雖然可以有效的控制光源擴散狀況，但是沒有該透鏡結構並無公差容忍度．當光源或燈罩產生了位移即會造成嚴重的誤差，且此種方式對於多光源之透鏡結構較難設計；而多顆透鏡結構則是需要將透鏡一顆顆裝在個別之光源上，因此造成了組裝上相當麻煩且費工，以此方式之成本較高，不利於大量生產，對於現在大量利用發光二極體作為照明光源之結構，以上方法都已經不適用於現在的照明市場。

故， 本創作 因應現在照明需求之考量，於使用大量發光二極體作為燈源照明之結構下，其利用一片式的透鏡之光學結構很難有效地計算出適合使用的透鏡之光學結構，或使用單顆樹脂透鏡之光學結構又將造成組裝上的麻煩與成本增加，因此本創作 針對上述習知之缺點做進一步之改良，設計出一種 具有透鏡之發光裝置，其具有 至少一燈源與一透鏡片，該透鏡片設於該燈源之一側，且該透鏡片面對該燈源之一側為一第一表面，並於該第一表面上排列設置複數光學件，該些光學件為多邊形結構，且該些光學件為週期性排列，利用該些光學件所排列之光學結構來調控光源，以上述方式設計出之燈罩就不會有焦點與焦距問題，即可大幅提升公差容忍度，而一片式燈罩取代一顆顆透鏡，可以大幅減低組裝上的成本，同時還可以擁有防塵與防水保護發光二極體晶片與基板之功用，本創作為一具有 新穎性與進步性之結構 。

本創作之主要目的，在於提供一種 具有透鏡之發光裝置，利用於透鏡片上週期性之排列設置複數光學件，以提高透鏡片與燈源之間於安裝上之公差容忍度 。

本創作之次要目的，在於提供一種 具有透鏡之發光裝置，利用透鏡片為一片式之結構，以大幅降低組裝上之成本與增加組裝簡易程度。

本創作之次要目的，在於提供一種具有透鏡之發光裝置，利用透鏡片之組裝，以達到均勻光線與防水防塵保護燈源之功用 。

為達上述所指稱之目的及其功效，本創作之 一種 具有透鏡之發光裝置 ，其具有至少一燈源與一透鏡片，該透鏡片設於該燈源之一側，且該透鏡片面對該燈源之一側為一第一表面，並於該第一表面上排列設置複數光學件，該些光學件為多邊形結構，其中，該些光學件之設置方式為週期性排列。

再者，將該燈源設置於一殼體內，該殼體具有一開口，再將該透鏡片設置於該開口，該透鏡片為一片式之設計方式，於組裝上簡單便利，另外，於 該透鏡片具有一第二表面，該第二表面係相對於該第一表面之另一側，並於該第二表面設置一霧面結構 ，以增強 光線之均勻度，也可 於該第二表面上鍍上一保護膜，以此達到防水防塵保護該燈源結構之功效。

10‧‧‧燈源
110‧‧‧光線
20‧‧‧透鏡片
210‧‧‧第一表面
220‧‧‧第二表面
221‧‧‧霧面結構
222‧‧‧保護膜
231‧‧‧第一區域
232‧‧‧第二區域
233‧‧‧第三區域
30‧‧‧光學件
300‧‧‧多邊形結構
310‧‧‧三角形結構
320‧‧‧梯形結構
330‧‧‧五邊形結構
40‧‧‧殼體
410‧‧‧容置空間
420‧‧‧開口

第一A圖：其係為本創作之一種具有透鏡之發光裝置之立體結構示意圖；
第一B圖：其係為本創作之一種具有透鏡之發光裝置之第一表面示意圖；
第二A圖：其係為本創作之第一種具有透鏡之發光裝置之透鏡片結構示意圖；
第二B圖：其係為本創作之第一種具有透鏡之發光裝置之透鏡片出光示意圖；
第三A圖：其係為本創作之第二種具有透鏡之發光裝置之透鏡片結構示意圖；
第三B圖：其係為本創作之第二種具有透鏡之發光裝置之透鏡片出光示意圖；
第四A圖：其係為本創作之第三種具有透鏡之發光裝置之透鏡片結構示意圖；
第四B圖：其係為本創作之第三種具有透鏡之發光裝置之透鏡片出光示意圖；
第五圖：其係為本創作之一種具有透鏡之發光裝置之剖面示意圖；
第六A圖：其係為本創作之部分週期性結構示意圖；
第六B圖：其係為本創作之非週期性結構示意圖；以及
第七圖：其係為本創作之陣列式結構示意圖。

為使　貴審查委員對本新型之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例及配合詳細之說明，說明如後：

本創作之一種 具有透鏡之發光裝置 係針對 習知於發光二極體晶片之表面上設置透鏡結構之缺點做進一步之改良，習知使用霧化材質對於改善光源出光之均勻度效果有限；利用一片式之透鏡結構 需將光源擺放於焦點處或特定位置，使光源可以利用設計透鏡結構之方式，設計出所需要之光源擴散角度，以此方式雖然可以有效的控制光源擴散狀況，但安裝光源與透鏡結構之間之公差容忍度低，需要較精準安裝結構；另外，多顆透鏡結構則是需要將透鏡一顆顆裝在個別之光源上，因此造成了組裝上相當麻煩且費工，以此方式之成本較高，不利於大量生產，而本創作對於上述之缺點皆有改善，其為具有新穎性與進步性之創作。

請參閱第一A圖與第一B圖，其係為本創作之一種 具有 透鏡之發光裝置之立體結構示意圖與第一表面示意圖；如圖所示，本創作為一種 具有 透鏡之發光裝置， 其具有至少一燈源10與一透鏡片20，該透鏡片20設於該燈源10之一側，且該透鏡片20面對該燈源10之一側為一第一表面210，並於該第一表面210上排列設置複數光學件30，該光學件30為多邊形結構300，另外，該燈源10為 雷射光、發光二極體或日光燈管等，而該多邊形結構300為三角形、梯形、五邊形等等 。

承上所述，本創作主要係利用該燈源10發出光線後，通過該透鏡片20之該第一表面210上，該第一表面210設有複數光學件30，當該燈源10之一光線110通過該透鏡片20上之複數光學件30後發生光源之折射現象，其原理在於利用 當光線從一種介質傳播到另一種具有不同 折射率 的介質時，會發生 折射 現象，其入射角與折射角之間的關係，係利用司乃耳定律（Snell's Law），又稱為折射定律；根據 司乃耳定律表明，當光波從介質1傳播到介質2時，假若兩種介質的折射率不同，則會發生折射現象，其入射光和折射光都處於同一平面，稱為「入射平面」，並且與界面法線的夾角滿足如下關係： n 1 sinθ 1 = n 2 sinθ 2 ，其中，n 1 和n 2 分別是兩個介質的折射率，θ 1 和θ 2 分別是入射光（或折射光）與界面法線的夾角，叫做入射角和折射角。

請一併參閱第二A圖與第二B圖，其係為本創作之第一種 具有 透鏡之發光裝置之透鏡片結構示意圖與出光示意圖；如圖所示，本創作係利用於該透鏡片20之第一表面210上設置該些光學件30，而該光學件30為三角形結構310，且該三角形結構310為週期性排列方式設置於該第一表面210之上，更進一步該些光學件30係為環狀結構，其係以較小之環狀結構之光學件30慢慢套設較大之環狀結構之光學件30之排列方式，以此方式依序設置複數光學件30於該第一表面210之上，於該燈源10之一側方向視該第一表面210，於該第一表面210上為設置複數同心圓，並於單一光學件30上具有左右傾斜之兩斜面結構，而於其切剖面方向視該第一表面210，則該第一表面210為該些三角形結構310之週期性排列。

承上所述，本創作利用該燈源10設置於該第一表面210之一側，該燈源10之光線110照射於該些三角形結構310之上，當光線110經過該些三角形結構310後，該光線110之折射角度為15度至45度之間，其平均角度為30度，使該光線110往兩側擴散照射之範圍小，而該光線110所能照射之 有效 距離較遠，能達到大於5公尺以上之照射距離。

請一併參閱第三A圖與第三B圖，其係為本創作之第二種 具有 透鏡之發光裝置之透鏡片結構示意圖與出光示意圖；如圖所示，本創作係利用於該透鏡片20之第一表面210上設置該些光學件30，而該光學件30為梯形結構320，且該梯形結構320為週期性排列方式設置於該第一表面210之上，更進一步該些光學件30係為環狀結構，其係以較小之環狀結構之光學件30慢慢套設較大之環狀結構之光學件30之排列方式，以此方式依序設置複數光學件30於該第一表面210之上，於該燈源10之一側方向視該第一表面210，於該第一表面210上為設置複數同心圓，並於單一光學件30上具有一平面與該平面兩側各設置一斜面之結構，而於其切剖面方向視該第一表面210，則該第一表面210為該些梯形結構320之週期性排列。

承上所述，本創作利用該燈源10設置於該第一表面210之一側，該燈源10之光線110照射於該些梯形結構320之上，當光線110經過該些梯形結構320後，該光線110之折射角度為45度至75度之間，其平均角度為60度，使該光線110往兩側擴散照射之範圍較大於該三角形結構310，而該光線110所能照射之 有效 距離較近於該三角形結構310，能達到大約5公尺左右之最遠照射距離。

請一併參閱第四A圖與第四B圖，其係為本創作之第三種 具有 透鏡之發光裝置之透鏡片結構示意圖與出光示意圖；如圖所示，本創作係利用於該透鏡片20之第一表面210上設置該些光學件30，而該光學件30為五邊形結構330，且該五邊形結構320為週期性排列方式設置於該第一表面210之上，更進一步該些光學件30係為環狀結構，其係以較小之環狀結構之光學件30慢慢套設較大之環狀結構之光學件30之排列方式，以此方式依序設置複數光學件30於該第一表面210之上，於該燈源10之一側方向視該第一表面210，於該第一表面210上為設置複數同心圓，並於單一光學件30上具有中間為左右傾斜之兩斜面與該兩斜面之左右兩側更各設置一左右更傾斜之斜面結構，而於其切剖面方向視該第一表面210，則該第一表面210為該些五邊形結構330之週期性排列。

承上所述，本創作利用該燈源10設置於該第一表面210之一側，該燈源10之光線110照射於該些五邊形結構330之上，當光線110經過該些五邊形結構330後，該光線110之折射角度為75度至105度之間，其平均角度為90度，使該光線110往兩側擴散照射之範圍較大於該梯形結構320，而該光線110所能照射之 有效 距離較近於該梯形結構320，能達到大約1公尺左右之最遠照射距離。

本創作根據上述之三種 具有 透鏡之發光裝置實施例，其原理在於運用 Snell's Law計算出該燈源10之該光線110經過該些光學件30後之光線出光角度，利用此方法可以有效控制光線之出光角度，若採用複數燈源10方式，則該光學件30之多邊形結構310上之單一斜面至少會有兩道主光線入射，藉由增加斜面(三角形、梯形或五邊形增加一邊即為增加一斜面)即可增加可調配的光線110數量，或利用改變斜面結構之斜率來導出不同角度的光線，因此可以有效的控制光線110之均勻度情況，更進一步本創作利用當該多邊形結構300設置越多邊時，其於第一表面210所增加之斜面則越多，而該光線110之擴散角度則越大，其光線110所能照射之有效距離則越近。

本創作之該些光學件30為週期性排列結構，因此並不需要將燈源10對準該透鏡片20之焦點位置，此結構對於當該燈源10與透鏡片20之間發生水平偏移或垂直位移與基材之厚度改變等等之公差，有較高之公差容忍度，依據現在燈源10之光線110擴散角大多為120度，將該燈源之半視角約為60度，於正負60度內的累積光強度約為75%，因此若該燈源10與透鏡片20之間產生上述之公差偏移後，能接收原始光強度之85%內，其光線110透過該透鏡20之射出效果之差異性也並不大，且該光線110之擴散角之誤差控制在5度以內。

再者，當該燈源10之照射角度於該透鏡片20之間並非平行，而具有傾斜角度之公差，或該燈源10之位置並非為該透鏡片20之正常相對位置，則會造成入射角偏移，因此造成該光線110之入射角改變且並非照射於相同位置結構上，但本創作係利用週期性結構，所以該光線110照射於不同位置結構上，還是會產生相同之效果，而使光線110之出射光角度整體偏移量會小於入射光角度偏移量，因此當光線110之入射角偏移5度內，則其光線110之擴散角偏移量會小於5度。

請參閱第五圖，本創作係利用一片式之透鏡片20進行一體結構之設置， 將該燈源10設置於一殼體40內之一容置空間410，該殼體40具有一開口420，該開口420連通該容置空間410，再將該透鏡片20設置於該開口420，因該透鏡片20為一片式之設計方式，於組裝上簡單便利，避免組裝上之繁複手續，以 達到降低組裝成本 ，另外，本創作更進一步於 該透鏡片20具有一第二表面220，該第二表面220係相對於該第一表面210之另一側，並於該第二表面220設置一霧面結構221 ，以增強 光線110之均勻度，也可 於該第二表面220上鍍上一保護膜222，以此達到防水防塵保護該燈源10結構之功效。

請參閱第六A圖與第六B圖，其係為本創作之部分週期性結構與非週期性結構示意圖；如圖所示，本創作更進一步利用於該透鏡片20之第一表面210上設置部分為該些三角形結構310與部分為該些梯形結構320，使其為部分週期性排列結構，或是隨機設置該些多邊形結構300之該 三角形結構310、梯形結構320或五邊形結構330 於該第一表面210之上，使其為非週期性排列結構，該第一表面210上之該些光學件30可隨使用者之需求做調整。

請參閱第七圖，其係為本創作之第一種與第二種陣列式結構示意圖；如圖所示，於該透鏡片20之該第一表面210上設有一第一區域231、一第二區域232與一第三區域233，該第一區域231、該第二區域232與該第三區域233其係為左右接續結構之排列設置方式，並於上述之該第一區域231、該第二區域232與該第三區域233分別設置不同之該多邊形結構300，使其為陣列式排列結構，該第一表面210上之該些多邊形結構300可隨使用者之需求做調整，並不限定分割之區域數量，而陣列式排列結構也可配合部分週期性排列結構作內外之區域分割方式。

綜上所述，本創作為 一種 具有透鏡之發光裝置 ，其具有至少一燈源10與一透鏡片20，該透鏡片設於該燈源10之一側，且該透鏡片20面對該燈源10之一側為該第一表面210，並於該第一表面210上排列設置複數光學件30，該些光學件30為多邊形結構300，其中，該些光學件30之設置方式為週期性排列， 此 週期性排列 結構 提高燈源10與透鏡片20之間於安裝上 對於當該燈源10與透鏡片20之間發生水平偏移或垂直位移、基材之厚度改變或照射角度傾斜等等之 公差容忍度 。

再者，將該燈源10設置於該殼體40內，該殼體40具有該開口420，再將該透鏡片20設置於該開口420，該透鏡片20為一片式之設計方式，於組裝上簡單便利，以 達到降低組裝成本與繁複手續 ，另外，於該透鏡片20之該第二表面220上設置霧面結構221，以達到均勻光線110之功效，而於該透鏡片20之該第二表面220上鍍上保護膜222，以此達到防水防塵保護該燈源10結構之功效。

故本創作實為一具有新穎性、進步性及可供產業上利用者，應符合我國專利法專利申請要件無疑，爰依法提出新型專利申請，祈 鈞局早日賜至准專利，至感為禱。

惟以上所述者，僅為本創作一較佳實施例而已，並非用來限定本創作實施之範圍，故舉凡依本新型申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本新型之申請專利範圍內。

10‧‧‧燈源

20‧‧‧透鏡片

210‧‧‧第一表面

220‧‧‧第二表面

40‧‧‧殼體

410‧‧‧容置空間

420‧‧‧開口

Claims (10)

1. 一種具有透鏡之發光裝置，其包含：
   至少一燈源；以及
   一透鏡片，係設置於該燈源之一側，且該透鏡片面對該燈源之一側為一第一表面，並於該第一表面上排列設置複數光學件，該些光學件為多邊形結構。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具有透鏡之發光裝置，其中該些光學件為三角形結構，當該燈源之一光線通過三角形結構，則產生15度至45度之間之光線擴散角。
3. 如申請專利範圍第1項所述之具有透鏡之發光裝置，其中該些光學件為梯形結構，當該燈源之一光線通過梯形結構，則產生45度至75度之間之光線擴散角。
4. 如申請專利範圍第1項所述之具有透鏡之發光裝置，其中該些光學件為五邊形結構，當該燈源之一光線通過五邊形結構，則產生75度至105度之間之光線擴散角。
5. 如申請專利範圍第1項所述之具有透鏡之發光裝置，更進一步該透鏡片具有一第二表面，該第二表面係相對於該第一表面之另一側，並於該第二表面設置一霧面結構。
6. 如申請專利範圍第1項所述之具有透鏡之發光裝置，更進一步該透鏡片具有一第二表面，該第二表面係相對於該第一表面之另一側，並於該第二表面鍍上一保護膜。
7. 如申請專利範圍第1項所述之具有透鏡之發光裝置，其中該些光學件為週期性排列、部分週期性排列或非週期性排列。
8. 如申請專利範圍第1項所述之具有透鏡之發光裝置，其中於該第一表面上分割為一第一區域、一第二區域與一第三區域，並分別設置不同之該多邊形結構。
9. 如申請專利範圍第1項所述之具有透鏡之發光裝置，其中該燈源為雷射光、發光二極體或日光燈管。
10. 如申請專利範圍第1項所述之具有透鏡之發光裝置，更進一步該些光學件係為環狀結構，其係以較小之環狀結構之光學件慢慢套設較大之環狀結構之光學件之排列方式。