TWM535812U - 光學透鏡組合及具有該光學透鏡組合的照明裝置 - Google Patents

Description

光學透鏡組合及具有該光學透鏡組合的照明裝置

本創作涉及一種光學透鏡組合及具有該光學透鏡組合的照明裝置，特別是指一種具有二個透鏡所組成的光學透鏡組合，可用以調整照明裝置的光源所產生的照明光型。

近年來發光二極體(LED)光源的發光效率愈趨於純熟，目前市場上無論是從散熱材料、背光油墨或各種封裝技術著手，目的都在使發光二極體能以最少的能源發揮最大的照度及流明值。

本案申請人從光學分析著手，研發出各種發光二極體的照明鏡片，藉由光學設計，使發光二極體能獲得最大的取光率及最高的光通量，達到最佳化的照明效益。

現有技術的照明裝置當要配合不同的照明場合或被照明的物件，而欲改變照明光型時，通常是更換燈具，以產生不同的照明光型。此種方式，對於使用者甚是不方便，且耗費成本。

本創作實施例在於提供一種光學透鏡組合及具有該光學透鏡組合的照明裝置，其提供一內透鏡及一可相對於內透鏡產生位移的外透鏡，以直接調整照明裝置的照明光型，以解決習知藉由更換燈具以變更照明光型的問題。

為達上面所描述的目的，本創作的實施例所提供的一種光學 透鏡組合，包括一內透鏡及一外透鏡。內透鏡具有一反射杯，反射杯具有一出光部及一入光部，且反射杯內鄰近於入光部的位置，形成有一容置空間。一外透鏡具有一導光柱及一連接於該導光柱頂端的外出光部，外透鏡設置於內透鏡的一側，且導光柱對應位於容置空間，而外出光部則對應覆蓋於出光部；其中，外透鏡及內透鏡能彼此相對地靠近或遠離，而導光柱能對應於容置空間中移動。

為解決上述技術問題，本創作還提供一種光學透鏡組合，包括一光學構件及一外透鏡。光學構件具有一反射杯，反射杯具有一出光部及一入光部，且反射杯內鄰近於入光部的位置，形成有一容置空間。一外透鏡具有一導光柱及一連接於該導光柱頂端的外出光部，外透鏡設置於光學構件的一側，且導光柱對應位於容置空間，而外出光部則對應覆蓋於出光部；其中，外透鏡及光學構件能彼此相對地靠近或遠離，而導光柱能對應於容置空間中移動。

為解決上述技術問題，本創作還提供一種照明裝置，其包括一光學構件、一外透鏡、一光源以及一驅動裝置。光學構件具有一反射杯，反射杯具有一出光部及一入光部，且反射杯內鄰近於入光部的位置，形成有一容置空間。外透鏡具有一導光柱、及一連接於該導光柱頂端的外出光部，外透鏡設置於光學構件的一側，且導光柱對應位於容置空間，而外出光部則對應覆蓋於出光部；其中，外透鏡及光學構件能彼此相對地靠近或遠離，而導光柱能對應於容置空間中移動。光源鄰近於入光部設置。驅動裝置用以移動外透鏡以改變外透鏡相對於光學構件的距離。

為解決上述技術問題，本創作還提供一種照明裝置，其包括一內透鏡、一外透鏡、一光源以及一驅動裝置。內透鏡具有一反射杯，反射杯具有一出光部及一入光部，且反射杯內鄰近於入光部的位置，形成有一容置空間。外透鏡具有一導光柱、及一連接 於該導光柱頂端的外出光部，外透鏡設置於內透鏡的一側，且導光柱對應位於容置空間，而外出光部則對應覆蓋於出光部；其中，外透鏡及內透鏡能彼此相對地靠近或遠離，而導光柱能對應於容置空間中移動。光源鄰近於入光部設置。驅動裝置用以移動外透鏡以改變外透鏡相對於內透鏡的距離。

本創作的有益效果可以在於，使用者可以簡單且方便地透過改變外透鏡與內透鏡(光學構件)彼此間的距離，從而改變光源通過光學透鏡組合或是照明裝置所投射出的光型。

為使能更進一步瞭解本創作之特徵及技術內容，請參閱以下有關本創作之詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本創作加以限制者。

100‧‧‧光學透鏡組合

10‧‧‧內透鏡

12‧‧‧反射杯

12a‧‧‧入光部

12b‧‧‧出光部

120‧‧‧貫穿孔

121‧‧‧入光面

122‧‧‧內出光部

1221‧‧‧微反射面

1222‧‧‧微出光面

123‧‧‧弧形面

14‧‧‧環狀出光部

140‧‧‧環狀出光面

20‧‧‧外透鏡

21‧‧‧導光柱

210‧‧‧集光凹槽

212‧‧‧凸透部

214‧‧‧環狀部

2141‧‧‧內壁面

2142‧‧‧外壁面

22‧‧‧外出光部

220‧‧‧頂面

S1‧‧‧第一出光面

S2‧‧‧第二出光面

30‧‧‧光源

40‧‧‧驅動裝置

G1‧‧‧間隙

G2‧‧‧間隙

F‧‧‧焦點

θ 1、θ 2‧‧‧夾角

圖1為本創作的光學透鏡組合的立體組合圖。

圖2為本創作的光學透鏡組合的立體分開圖。

圖3為本創作的光學透鏡組合依圖2的剖視圖。

圖4為本創作的光學透鏡組合依圖1的立體剖視圖。

圖5為本創作的照明裝置於第一狀態的剖視圖。

圖5A為本創作的照明裝置於第一狀態的直角座標的配光曲線圖。

圖6為本創作的照明裝置於第二狀態的剖視圖。

圖6A為本創作的照明裝置於第二狀態的直角座標的配光曲線圖。

圖7為本創作的照明裝置於第三狀態的剖視圖。

圖7A為本創作的照明裝置於第三狀態的直角座標的配光曲線圖。

圖8為本創作的照明裝置的另一實施例的示意圖。

附件一為本創作配合圖5狀態一的光斑圖。

附件二為本創作配合圖6狀態二的光斑圖。

附件三為本創作配合圖7狀態三的光斑圖。

以下是通過特定的具體實例來說明本創作的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭示的內容瞭解本創作的優點與功效。本創作可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本創作的精神下進行各種修飾與變更。另外，本創作的圖式僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，先予敘明。以下的實施方式將進一步詳細說明本創作的相關技術內容，但所揭示的內容並非用以限制本創作的技術範疇。

請參考圖1及圖2，為本創作的光學透鏡組合的立體組合圖及立體分開圖。本創作提供一種可調整光型的光學透鏡組合100，其包括一內透鏡10及一外透鏡20。內透鏡10或外透鏡20可以各別由一體成型的方式製作成單一的透光構件或透明構件。舉例來說，可由塑膠、玻璃、矽膠或其它透光材料所製成。特別說明的是，以下說明是以光學透鏡組合100包含有內透鏡10及外透鏡20為例，但實際應用中，所述內透鏡10亦可為具有一反射材質之光學構件(如圖1的標號10所示)。

內透鏡10具有一反射杯12；反射杯12的兩端分別定義為一入光部12a及一出光部12b，反射杯12內鄰近於入光部12a的位置形成有一貫穿該反射杯12的貫穿孔120，而所述貫穿孔120對應使反射杯12內形成有一容置空間。本實施例的貫穿孔120位於反射杯12的中央部分，貫穿孔120的形狀可以是圓孔狀，貫穿所述反射杯12的下半部。內透鏡10形成第一出光面S1(如圖3所示)。

更進一步說，上述反射杯12在貫穿孔120的內側形成一環形 的入光面121。反射杯12的外表面形成一弧形面123，所述弧形面123形成一全反射面。弧形面123能收斂由所述貫穿孔120內側(亦即入光面121)進入的光線。反射杯12的頂端向外延伸一圓環狀的環狀出光部14，所述環狀出光部14的頂面形成一環狀出光面140。環狀出光面140可以是為平面、凸面或凹面。如圖2所示，本實施例的環狀出光面140是平面為例子來作說明，但並不以此舉例為限。環狀出光面140可視為第一出光面S1的一部分。

如圖2所示，其中所述反射杯12的內側具有呈多層階梯狀的內出光部122，位於反射杯12的上半部。內出光部122由環狀出光部14的內緣向下延伸至貫穿孔120的頂緣。本實施例的內出光部122具有多個微出光面1222及多個微反射面1221，每一微反射面1221大致平行於所述導光柱21。每一微出光面1222可以是傾斜於環狀出光面140，或者大致平行於環狀出光面140。微出光面1222可為平面、凸面或凹面。在本實施例，光線是由貫穿孔120的內側進入，弧形面123將光線反射朝向上述內出光部122以及環狀出光部14。所述多個微出光面1222可視為第一出光面S1的一部分。在可變化的實施例，本創作可以省略環狀出光部14，此種狀況下，多個微出光面1222可視為第一出光面S1。

本實施例中所述內出光部122呈螺旋狀延伸，亦即由所述環狀出光部14的內緣向下延伸至所述貫穿孔120的頂緣。因此微出光面1222略微傾斜於環狀出光面140。然而，本創作並不受限於此，例如內出光部可以是安排成同心圓形狀的圍繞狀結構。

請再參閱圖2及圖4，接著描述外透鏡20。外透鏡20具有一導光柱21、及一連接於導光柱21頂端的外出光部22。外透鏡20對應設置於內透鏡10的一側，且外透鏡20的導光柱21對應位於貫穿孔120(容置空間)中，外透鏡20的外出光部22則能對應覆蓋反射杯12的出光部12b；當外透鏡20相對於內透鏡10移動時，導光柱21則能對應於貫穿孔120(容置空間)中移動。本實施例中 該外出光部22具有一平坦的頂面220，頂面220可視為第二出光面S2；在其他實施中，頂面220亦可為凸面或凹面，或者頂面220可以是形成有微結構。

本實施例的導光柱21可以是等直徑的圓柱，但不以此為限，亦可以是截圓錐體。其中所述外出光部22大致呈圓盤狀，所述導光柱21大致位於外出光部22的底面中心。

本實施例藉由移動外透鏡20，使得導光柱21在內透鏡10的貫穿孔120(容置空間)內移動，進而改變原來進入內透鏡10的光通量。當外透鏡20與內透鏡10彼此距離相對較近時，光源所發出的光線大部分進入外透鏡20的導光柱21，而後大部分的光線由導光柱21以較窄的範圍經由第二出光面S2透射出去；當外透鏡20與內透鏡10彼此距離相對較遠時，光源所發出的光線大部分進入內透鏡10的入光部12a，而後大部分的光線由反射杯12的內出光部122及環狀出光部14透射出去。

請參閱圖3及圖4，圖3為本創作的光學透鏡組合依圖2的平面剖視圖；圖4為本創作的光學透鏡組合依圖1的立體剖視圖。其中所述導光柱21的底端內凹形成有一集光凹槽210，且形成集光凹槽210的側壁定義為一環狀部214，而形成集光凹槽210的底壁則定義為一凸透部212，所述凸透部212則對應被所述環狀部214包圍。所述凸透部212呈凸透鏡狀。光線可以由凸透部212進入導光柱21。

所述環狀部214具有一內壁面2141及一外壁面2142。所述外壁面2142呈傾斜狀由所述導光柱21的外表面向下漸縮形成一全反射面，所述內壁面2141可以呈圓錐面，由凸透部212往環狀部214的底緣漸漸向外擴大。光線可以由內壁面2141進入，經過外壁面2142全反射而沿著導光柱21向外透射出去。其中，內壁面2141可以是平行或夾一角度於導光柱21的方向。

由圖3可以看出，上述內出光部122的多個微出光面1222以 及環狀出光部14的環狀出光面140均位於外透鏡20的外出光部22的底面下方。如圖4所示，當外透鏡20設置於內透鏡10的一側，且外透鏡20與內透鏡10彼此間的距離相對較大時，對應設置於入光部12a的光源，其所發出的大部分光線經由反射杯12的入光面121進入，且光線將向上經過所述多個微出光面1222以及環狀出光面140透射出去後，再穿過外出光部22的底面向外透射出去，因此可形成較小的光斑；相對地，當外透鏡20與內透鏡10彼此間的距離相對縮小時(即使用者將圖4中的外透鏡20向內透鏡10方向移動)，光源所發出的大部分光線將進入導光柱21中，而通過外出光部220向外射出，因此可形成相對較大的光斑。換言之，本創作的光學透鏡組合，使用者可以透過調整外透鏡20與內透鏡10彼此間的距離，從而改變光源通過光學透鏡組合所射出的光斑大小。

請參閱圖5，為本創作的照明裝置於第一狀態的剖視圖。照明裝置包括光學透鏡組合100、光源30、及驅動裝置40。光源30置於所述貫穿孔120的下方。其中光源30可以是一發光二極體。驅動裝置40連接於外透鏡20用以移動所述外透鏡20，以改變所述外透鏡20相對於所述內透鏡10的距離。在第一狀態下，外透鏡20的外出光部22抵接於內透鏡10的環狀出光部14。外出光部22的底面與環狀出光部14的頂面，即環狀出光面140，之間沒有間隙。光源30的光線大部分由導光柱21的集光凹槽210進入外透鏡20，極少部分進入內透鏡10。特別說明的是，於此所指的照明裝置所包含的光學透鏡組合100，其所述內透鏡10亦可以是具有一反射材質之光學構件。

補充說明，本實施例的所述凸透部212的焦距長度大約等於貫穿孔120的高度；而，光源30相對於內透鏡10的設置位置，是不對應位於凸透部212的焦點F。

請參閱圖6，為本創作的照明裝置於第二狀態的剖視圖。在第 二狀態下，外透鏡20的外出光部22稍微離開內透鏡10的環狀出光部14。外出光部22的底面與環狀出光部14的頂面，即環狀出光面140，之間具有間隙G1。光源30的光線大部分仍然由導光柱21的集光凹槽210進入外透鏡20，進入內透鏡10的部分比圖5的狀態更多。

所述凸透部212的聚光焦點仍超過所述反射杯12的底端，也是位於光源30的下方，但是比圖5的狀態更靠近光源30。因此由所述集光凹槽210進入的光線，藉由所述凸透部212發散減少，比圖5的狀態更進一步聚集光線。光線經過外透鏡20發散減少而呈現比圖5較小的光斑。

請參閱圖7，為本創作的照明裝置於第三狀態的剖視圖。在第三狀態下，外透鏡20的外出光部22更離開內透鏡10的環狀出光部14。外出光部22的底面與環狀出光部14的頂面，即環狀出光面140，之間具有間隙G2。光源30的光線除了向上由導光柱21的集光凹槽210進入外透鏡20，更多光線由反射杯12的入光面121進入內透鏡10。

所述凸透部212的聚光焦點更靠近光源30，由所述集光凹槽210進入的光線，更進一步被所述凸透部212聚集。光線經過外透鏡20的導光柱21呈現大致平行向外透射，因此中間部分的照明光度更為增加。

請一併參閱圖5、圖5A、圖6、圖6A、圖7及圖7A，圖5A、圖6A及圖7A分別為照明裝置對應處於圖5、圖6及圖7的狀態下時，所呈現出的直角座標的配光曲線圖(附件一、二、三則對應為圖5、6、7的光斑圖)；如圖所示，當使用者將外透鏡20逐漸遠離內透鏡10的方向時，照明裝置所呈現出的光斑，將逐漸變小，而光斑的中心亮度亦將逐漸增強，相對地，使用者將外透鏡20逐漸向內透鏡10的方向移動時，照明裝置所呈現出的光斑將逐漸變大。是以，本創作的照明裝置，可讓使用者依據需求，透過調整 外透鏡20及內透鏡10彼此間的距離，從而改變照明裝置所投射出的光斑的大小及其中心亮度。

如圖8及圖3所示，如圖8為本創作的照明裝置及光學透鏡組合的另一實施態樣。如圖所示，導光柱21與外出光部22之間的夾角θ 1，可以是如圖3所示大致呈現為直角，如圖8所示，導光柱21與外出光部22之間的夾角θ 2亦可以是大致呈現為大於90度的狀態。當然，內透鏡10的貫穿孔120的側壁，將對應於導光柱21的不同外型而對應改變。

綜上所述，本創作的有益效果可以在於，本創作實施例所提供的照明裝置及其光學透鏡組合，藉此使用者可透過調整外透鏡與內透鏡(光學構件)彼此間的距離，而對應改變照明裝置所產生照明光型。

應當注意，本案中「大致」、「大體」等詞語用以修飾任何可微小變化的關係，例如由於加工允許的誤差等因素引起的稍微不一致的情況，但這種微小變化並不會改變其本質。

以上所述僅為本創作的較佳可行實施例，非因此侷限本創作的專利範圍，故舉凡運用本創作說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本創作的保護範圍內。

100‧‧‧光學透鏡組合

10‧‧‧內透鏡

12‧‧‧反射杯

120‧‧‧貫穿孔

122‧‧‧內出光部

14‧‧‧環狀出光部

140‧‧‧環狀出光面

20‧‧‧外透鏡

21‧‧‧導光柱

22‧‧‧外出光部

220‧‧‧頂面

Claims (15)

1. 一種光學透鏡組合，包括：一內透鏡，具有一反射杯，所述反射杯具有一出光部及一入光部，且所述反射杯內鄰近於所述入光部的位置，形成有一容置空間；以及一外透鏡，具有一導光柱、及一連接於該導光柱頂端的外出光部，所述外透鏡設置於所述內透鏡的一側，且所述導光柱對應位於所述容置空間，而所述外出光部則對應覆蓋於所述出光部；其中，所述外透鏡及所述內透鏡能彼此相對地靠近或遠離，而所述導光柱能對應於所述容置空間中移動。
2. 如請求項1所述的光學透鏡組合，其中所述反射杯的外表面形成一全反射面，用以將由所述入光部進入的光線反射至所述出光部，所述出光部包括一內出光部與由所述內出光部向外延伸的一環狀出光部，所述內出光部為階梯狀。
3. 如請求項2所述的光學透鏡組合，其中所述內出光部呈螺旋狀延伸。
4. 如請求項1所述的光學透鏡組合，其中所述外出光部為圓盤狀，所述導光柱為一圓柱或截圓錐體，所述導光柱的底端內凹形成有一集光凹槽，形成所述集光凹槽的側壁定義為一環狀部，所述環狀部具有全反射面，能將進入所述環狀部的光線反射至所述外出光部。
5. 如請求項4所述的光學透鏡組合，其中所述環狀部具有一外壁面及一內壁面，所述外壁面呈傾斜狀由所述導光柱的外表面向下漸縮，且所述外壁面為全反射面，所述內壁面平行或夾一角度於所述導光柱的方向。
6. 如請求項4所述的光學透鏡組合，其中所述導光柱的頂端連接於所述外出光部的底面中心。
7. 一種光學透鏡組合，包括： 一光學構件，具有一反射杯，所述反射杯具有一出光部及一入光部，且所述反射杯內鄰近於所述入光部的位置，形成有一容置空間；以及一外透鏡，具有一導光柱、及一連接於該導光柱頂端的外出光部，所述外透鏡設置於所述光學構件的一側，且所述導光柱對應位於所述容置空間，而所述外出光部則對應覆蓋於所述出光部；其中，所述外透鏡及所述光學構件能彼此相對地靠近或遠離，而所述導光柱能對應於所述容置空間中移動。
8. 一種照明裝置，包括：一內透鏡，具有一反射杯，所述反射杯具有一出光部及一入光部，且所述反射杯內鄰近於所述入光部的位置，形成有一容置空間；一外透鏡，具有一導光柱、及一連接於該導光柱頂端的外出光部，所述外透鏡設置於所述內透鏡的一側，且所述導光柱對應位於所述容置空間，而所述外出光部則對應覆蓋於所述出光部；其中，所述外透鏡及所述內透鏡能彼此相對地靠近或遠離，而所述導光柱能對應於所述容置空間中移動；一光源，鄰近於所述入光部設置；以及一驅動裝置，連接於所述外透鏡，用以移動所述外透鏡以改變所述外透鏡相對於所述內透鏡的距離。
9. 如請求項8所述的照明裝置，其中所述反射杯的外表面形成一全反射面，用以將由所述入光部進入的光線反射至所述出光部，所述出光部包括一內出光部與由所述內出光部向外延伸的一環狀出光部，所述內出光部為階梯狀。
10. 如請求項9所述的照明裝置，其中所述內出光部呈螺旋狀延伸。
11. 如請求項8所述的照明裝置，其中所述外出光部為圓盤狀， 所述導光柱為一圓柱或截圓錐體，所述導光柱的底端內凹形成有一集光凹槽，形成所述集光凹槽的側壁定義為一環狀部，所述環狀部具有全反射面，而能將進入所述環狀部的光線反射至所述外出光部。
12. 如請求項11所述的照明裝置，其中所述環狀部具有一外壁面及一內壁面，所述外壁面呈傾斜狀由所述導光柱的外表面向下漸縮，且所述外壁面為全反射面，所述內壁面平行或夾一角度於所述導光柱的方向。
13. 如請求項11所述的照明裝置，其中形成所述集光凹槽的底壁為一凸透部，所述光源不對應位於所述凸透部的焦點位置。
14. 如請求項8所述的照明裝置，其中所述導光柱的頂端連接於所述外出光部的底面中心。
15. 一種照明裝置，包括：一光學構件，具有一反射杯，所述反射杯具有一出光部及一入光部，且所述反射杯內鄰近於所述入光部的位置，形成有一容置空間；一外透鏡，具有一導光柱、及一連接於該導光柱頂端的外出光部，所述外透鏡設置於所述光學構件的一側，且所述導光柱對應位於所述容置空間，而所述外出光部則對應覆蓋於所述出光部；其中，所述外透鏡及所述光學構件能彼此相對地靠近或遠離，而所述導光柱能對應於所述容置空間中移動；一光源，鄰近於所述入光部設置；以及一驅動裝置，連接於所述外透鏡，用以移動所述外透鏡以改變所述外透鏡相對於所述光學構件的距離。