TWM495527U - 可遠距照明之菲涅爾透鏡改良結構 - Google Patents
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Description
本創作有關於一種可遠距照明之菲涅爾透鏡改良結構，尤指一可遠距照明之菲涅爾透鏡改良結構，可對發光的LED晶片所發出的光線可加以收集並產生均勻光強度且提供遠距及大角度之照明。
LED光源模組具體積小、省電、效率高、不易破損等優點，被廣泛應用於照明燈具等相關領域，近年來，雖然發光二極體被積極開發應用於照明裝置，但受限於傳統發光二極體光束型指向性不佳，發熱問題尚未有效解決，對於照明裝置之應用設計仍存在許多問題，一般業者係針對照明裝置殼體之結構及反射性進行改良，但現行發光二極體燈具其整體之使用功效卻有待提升，且存有諸多缺點。
按發光二極體之亮光係具有指向性，且單一亮度尚嫌不足，因此必須搭配適當之光學透鏡設計，以改進發光二極體光源聚焦，或針對特殊之投照之需求。
光學透鏡之設計除要能聚集光線外，更能在均勻的光強度(peak intensity)產生特定的光型(distribution pattern)，例如大角度、小角度、特殊光型，以產生最佳的光學效果。此類光學透鏡有各種不同的設計，其中菲涅爾透鏡Fresnel Lens，可透過彼此間交叉光線藉由透鏡予以補償而成為均勻的光線。
而傳統之菲涅爾透鏡在透鏡表面設有菲涅爾環(Fresnel zone plate)，由於菲涅爾透鏡除了具有導光與收集光線的能力，還兼具輕、薄、可塑化及低成本的特性，很適合用於照明的系統中。在習知技術上，採用一定比例的環間距(zone pitch)與環溝深度(zone height)，係可符合照度與光強度均勻的實用要求。
但傳統之菲涅爾透鏡只能提供短距離之照明效能，大約落於6公尺以內，且僅有60度角以內之非均性照明，此等之效能表現其對於諸多之照明設計，實為應用上之一重大限制，仍是當前有待解決克服之重要課題。
為了解決上述技術問題，本創作之目的在於提供一種可遠距照明之菲涅爾透鏡改良結構，該菲涅爾透鏡Fresnel Lens之大小(直徑)介於30-200mm，菲涅爾透鏡Fresnel Lens之厚度為大於1mm，菲涅爾透鏡Fresnel Lens之環數大於10，溝槽深度小於0.25mm，藉以提供一種利用菲涅爾透鏡Fresnel Lens光線擴束(類凹透鏡)性質設計。
藉其結構條件之設定，利用菲涅爾透鏡Fresnel Lens擴束(類凹透鏡)性質設計，搭配LED模組，設計出能遠距離勻化光線投射，對發光的LED晶
片所發出的光線可加以收集並產生均勻光強度且提供遠距及大角度之照明，亦可適用於照明燈具及車燈結構中。
為使 貴審查委員對於本創作之結構目的和功效有更進一步之瞭解與認同，茲配合圖示詳細說明如後。
1‧‧‧菲涅爾透鏡
t1‧‧‧第一溝槽深度
t2‧‧‧第二溝槽深度
P1‧‧‧第一環間距
P2‧‧‧第二環間距
2‧‧‧發光二極體
圖1為本創作之結構示意圖。
圖2為本創作之實施例示意圖。
圖3為本創作實施例之投射光強分布圖。
以下將參照隨附之圖式來描述本創作為達成目的所使用的技術手段與功效，而以下圖式所列舉之實施例僅為輔助說明，以利 貴審查委員瞭解，但本案之技術手段並不限於所列舉圖式。
請參閱圖1所示，本創作之可遠距照明之菲涅爾透鏡改良結構，該菲涅爾透鏡1其結構條件可為大小(直徑)介於30-200mm；菲涅爾透鏡1之厚度1-4mm；菲涅爾透鏡1之環數可為10至30，惟考量勻化光特性，越多效能越佳，勻化特性好，但相對光能量受影響，因之以大於20為佳；溝槽深度t小於0.25mm為佳；其設計參數為：
c為球面鏡係數(spherical coefficients)；k為錐鏡係數(conic coefficients)；t為溝槽的結構深度(depth)，單位mm；x為溝槽與透鏡中心的距離〔distance(radius)from center of lens〕，單位為mm；a i
(i
=1,2,3)為非球面係數(aspheric coefficients)。
由上述構成一種適用於LED光源之可遠距照明菲涅爾透鏡改良結構，藉此，另以非線性參數修正，維持材料、鏡片厚度、溝槽深度等原始設計考量，並成功完成60mm尺寸以下(小尺寸)的設計，使其發散角能大於120度，而達到目標勻化度。本設計為一種改良型菲涅爾透鏡，且可提供遠距照明達50m以上。
再者，請參閱圖2本創作實施例之示意圖所示，本創作所提供之可遠距照明之菲涅爾透鏡改良結構，菲涅爾透鏡1為達到更大的發散角，可採雙階段結構，該菲涅爾環(Fresnel zone plate)鄰近外週處可採第一溝槽深度t1及第一環間距P1，而鄰近中心處可採第二溝槽深度t2及第二環間距P2，其中第一環間距P1小於第二環間距P2，第一槽溝深度t1大於第二槽溝深度t2，藉此改良結構，該LED光源入射角介於45-60度的光線穿透本創作之菲涅爾透鏡1
後呈最大發散角度為50度，而LED光源入射角小於45度的光線則呈成最大發散角度為70度，請參閱圖3所示，使其總發散角能大於120度，具有高效率且有預定的光型，其各角度之光強度均一，以達到較大之發散角與光線勻化的效果，亦可適用於照明燈具及車燈結構中，其應用性更為彈性且廣泛。
惟以上所述者，僅為本創作之實施例而已，當不能以此限定本創作實施之範圍；故，凡依本創作申請專利範圍及說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本創作專利涵蓋之範圍內。
1‧‧‧菲涅爾透鏡
t1‧‧‧第一溝槽深度
t2‧‧‧第二溝槽深度
P1‧‧‧第一環間距
P2‧‧‧第二環間距
Claims (2)
- 一種可遠距照明之菲涅爾透鏡改良結構，供使用於發光二極體組件中，該透鏡之特徵在於：菲涅爾透鏡直徑介於30-200mm；菲涅爾透鏡之厚度1-4mm；菲涅爾透鏡之環數可為10至30；溝槽深度小於0.25mm為佳者；該菲涅爾透鏡可採雙階段結構，該菲涅爾環鄰近外週處可採第一溝槽深度及第一環間距，而鄰近中心處可採第二溝槽深度及第二環間距。
- 如申請專利範圍第1項所述之可遠距照明之菲涅爾透鏡改良結構，其中第一環間距小於第二環間距，第一溝槽深度大於第二溝槽深度，藉此改良結構，該LED光源入射角介於45-60度的光線穿透菲涅爾透鏡後呈最大發散角度為50度，而LED光源入射角小於45度的光線則呈最大發散角度為70度者。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW103208677U TWM495527U (zh) | 2014-05-19 | 2014-05-19 | 可遠距照明之菲涅爾透鏡改良結構 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| TW103208677U TWM495527U (zh) | 2014-05-19 | 2014-05-19 | 可遠距照明之菲涅爾透鏡改良結構 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TWM495527U true TWM495527U (zh) | 2015-02-11 |
Family
ID=53017811
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| TW103208677U TWM495527U (zh) | 2014-05-19 | 2014-05-19 | 可遠距照明之菲涅爾透鏡改良結構 |
Country Status (1)
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| TW (1) | TWM495527U (zh) |
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2014
- 2014-05-19 TW TW103208677U patent/TWM495527U/zh not_active IP Right Cessation
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