TWM590695U - 透鏡、發光元件以及路燈 - Google Patents

Abstract

本揭示提供一種透鏡、一種發光元件以及一種路燈。該透鏡包括一上表面以及一下表面。該上表面大致呈現兩端圓凸、中央微凹而一側收尖的外型。該下表面大致呈現一半橢球形凹陷空間。該半橢球形凹陷空間靠近該上表面的該收尖處的高度略高於該半橢球形凹陷空間靠近該上表面的該兩端圓凸處的高度。應用該透鏡的路燈可以提高光線利用率並降低路面眩光。

Description

透鏡、發光元件以及路燈

本揭示是關於一種光源，特別是關於一種透鏡、一種發光元件及一種路燈。

除了室內照明之外，甚至是在戶外的高亮度光源，發光二極體都漸漸取代傳統的光源。而在路燈照明方面，除了必須提供足夠亮的光源之外，如何有效利用光源以避免光線打在無效的區域以及如何避免路燈造成路面眩光均是有待研究的問題。

為解決上述習知技術之問題，本揭示之目的在於提供一種透鏡、一種發光元件及一種路燈，其可有效地解決現有技術中光線利用率低及路面眩光的問題。

為達成上述目的，本揭示提供一種透鏡，包括一上表面以及一下表面。該上表面大致呈現兩端圓凸、中央微凹而一側收尖的外型。該下表面大致呈現一半橢球形凹陷空間。該半橢球形凹陷空間靠近該上表面的該收尖處的高度略高於該半橢球形凹陷空間靠近該上表面的該兩端圓凸處的高度。

於本揭示其中之一實施例中，該下表面的兩側輪廓向中央凸出，略呈現8字形輪廓。

於本揭示其中之一實施例中，該上表面的輪廓左右對稱。

於本揭示其中之一實施例中，該透鏡更包括一底座與該透鏡一體成形。

本揭示還提供一種發光元件，包括一發光二極體以及一透鏡覆蓋該發光二極體。該透鏡包括一上表面以及一下表面。該上表面大致呈現兩端圓凸、中央微凹而一側收尖的外型。該下表面大致呈現一半橢球形凹陷空間。該半橢球形凹陷空間靠近該上表面的該收尖處的高度略高於該半橢球形凹陷空間靠近該上表面的該兩端圓凸處的高度。

於本揭示其中之一實施例的發光元件，其中該下表面的兩側輪廓向中央凸出，略呈現8字形輪廓。

於本揭示其中之一實施例的發光元件，該上表面的輪廓左右對稱。

本揭示更提供一種路燈，包括一燈桿、一燈座以及多個發光元件。該燈座設置於該燈桿上。該多個發光元件設置於該燈座上。每一個該發光元件包括一發光二極體以及一透鏡覆蓋該發光二極體。該透鏡包括一上表面以及一下表面。該上表面大致呈現兩端圓凸、中央微凹而一側收尖的外型。該下表面大致呈現一半橢球形凹陷空間。該半橢球形凹陷空間靠近該上表面的該收尖處的高度略高於該半橢球形凹陷空間靠近該上表面的該兩端圓凸處的高度。

於本揭示其中之一實施例中的路燈更包括一底板，該些透鏡設置於該底板上且與該底板一體成形。

於本揭示其中之一實施例中的路燈，其中該底板具有可透光性。

相較於先前技術，本揭示的透鏡、發光元件及路燈藉由上表面與下表面的輪廓，將發光二極體發出的光線往兩側及前方集中，避免光線射向路面外的無效區域，進而提高光線的利用率與路面照度，並且可含蓋較長的道路長度，避免光線集中照射路面的某些處而造成眩光。

為了讓本揭示的上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易懂，下文將特舉本揭示優選實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。再者，本揭示所提到的方向用語，例如上、下、頂、底、前、後、左、右、內、外、側層、周圍、中央、水平、橫向、垂直、縱向、軸向、徑向、最上層或最下層等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本揭示，而非用以限制本揭示。

在圖中，結構相似的單元是以相同標號表示。

請參照圖1及圖2，本揭示提供一種透鏡10，包括一上表面1以及一下表面2。該上表面1大致呈現兩端圓凸A、中央微凹B而一側收尖C的外型。該下表面2大致呈現一半橢球形凹陷空間。該半橢球形凹陷空間靠近該上表面1的該收尖處C的高度h1略高於該半橢球形凹陷空間靠近該上表面1的該兩端圓凸處A的高度h2。

於本揭示其中之一實施例中，該下表面2的兩側輪廓向中央凸出D，略呈現8字形輪廓。

於本揭示其中之一實施例中，該上表面1的輪廓左右對稱。

於本揭示其中之一實施例中，該透鏡更包括一底座3與該透鏡一體成形。

請參照圖1，本揭示還提供一種發光元件100，包括一發光二極體20以及一透鏡10覆蓋該發光二極體20。該透鏡10包括一上表面1以及一下表面2。該上表面1大致呈現兩端圓凸A、中央微凹B而一側收尖C的外型。該下表面2大致呈現一半橢球形凹陷空間。該半橢球形凹陷空間靠近該上表面1的該收尖處C的高度h1略高於該半橢球形凹陷空間靠近該上表面1的該兩端圓凸處A的高度h2。

於本揭示其中之一實施例的發光元件100，其中該透鏡10的該下表面2的兩側輪廓向中央凸出D，略呈現8字形輪廓。

於本揭示其中之一實施例的發光元件100，該透鏡10的該上表面1的輪廓左右對稱。

具體的，請參照圖3。圖3顯示根據本揭示的一實施例的發光元件在YZ平面的光路徑示意圖。由圖3可見，部分的光線從發光二極體發出後，在圖3透鏡左側被下表面反射或透射下表面後在上表面處全反射，再由透鏡右方射出。而部分的光線從發光二極體發出後，在圖3透鏡右側經下表面及上表面的折射而產生聚光的效果。由圖3可見，部分的光線路徑顯示光線會往正Y及正Z方向偏折。

具體的，請參照圖4。圖4顯示根據本揭示的一實施例的發光元件在XZ平面的光路徑示意圖。由圖4可見，部分的光線從發光二極體發出後，經透鏡下表面與上表面的折射，往圖4左右兩側集中，而在正Z方向上的光線較疏。

具體的，請參照圖5的發光元件的光強分布示意圖，並一併參照圖3及圖4 。由圖5可見，實線代表XY平面上的光強，可見光線大部分向0度的方向(對應正Y方向)偏轉。但光線並非集在在0度方向，而是在75度至0度之間分布。光強最強之處是約在60度至75度之間。虛線代表YZ平面上的光強，光線也是向0度方向偏轉(正Y方向)且在30度左右有最強的光強。

請參照圖6及圖7，本揭示更提供一種路燈1000，包括一燈桿300、一燈座200以及多個發光元件100。該燈座200設置於該燈桿300上。該多個發光元件100設置於該燈座200上。請一併參照圖1，每一個該發光元件100包括一發光二極體20以及一透鏡10覆蓋該發光二極體20。該透鏡10包括一上表面1以及一下表面2。該上表面1大致呈現兩端圓凸A、中央微凹B而一側收尖C的外型。該下表面2大致呈現一半橢球形凹陷空間。該半橢球形凹陷空間靠近該上表面1的該收尖處C的高度h1略高於該半橢球形凹陷空間靠近該上表面1的該兩端圓凸處A的高度h2。

請參照圖7，於本揭示其中之一實施例中的路燈1000更包括一底板30，該些透鏡10設置於該底板30上且與該底板30一體成形。

於本揭示其中之一實施例中的路燈1000，其中該底板30具有可透光性。

具體的，實測本揭示其中之一實施例的路燈，測試條件如圖6所示。路面寬度RW為7公尺、燈座200高H為8公尺、懸臂長L為1.5公、懸臂角度θ為5度、燈座200與路面邊線的距離OH為0.5公尺。請一併參照圖8，路燈與路燈之間的設置間距為35公尺，如圖8所示。即一盞路燈位於0公尺處，另一盞位於35公尺處，以下類推。路面的照度實際量測結果如圖8所示。可發現照度分布從路燈位置向兩側擴張而分布於路面上。其中，平均照度23勒克斯(Lux)，最小照度7.51勒克斯，最大照度48勒克斯。

具體的，請參照圖9。圖9上方顯示與上述圖6相同的測試條件下，在觀察位置Ob1所觀察到的路面亮度。觀察位置Ob1是位在原點0左方-60公尺，距離路面邊緣1.75公尺，高於路面1.5公尺處。類似的，圖9下方顯示與上述圖6相同的測試條件下，在觀察位置Ob2所觀察到的路面亮度。觀察位置Ob2是位在原點0左方-60公尺，距離路面邊緣5.25公尺，高於路面1.5公尺處。為了清楚顯示亮度分布，圖9的觀察位置Ob1、Ob2並未依照比例繪製。位置Ob1所觀察到的平均亮度為1.36(cd/m ²)，最低門檻增量值(threshold increment, TI)為11％。位置Ob2所觀察到的平均亮度為1.45(cd/m ²)，最低門檻增量值(TI)為9％。最低門檻增量值(TI)是用以評估道路照明眩光值。傳統TI應用於均勻的道路下之亮度差計算，TI之計算係採一沿著行車方向下之固定視角量測眩光源之亮度與道路平均亮度之比例關係。

相較於先前技術，本揭示的透鏡、發光元件及路燈藉由上表面與下表面的輪廓，將發光二極體發出的光線往兩側及前方集中，避免光線射向路面外的無效區域，進而提高光線的利用率與路面照度，並且可含蓋較長的道路長度，避免光線集中照射路面的某些處而造成眩光。

儘管已經相對於一個或多個實現方式顯示並描述了本揭示，但是本領域技術人員基於對本說明書和附圖的閱讀和理解將會想到等價變型和修改。本揭示包括所有這樣的修改和變型，並且僅由所附新型申請專利範圍限制。特別地關於由上述元件執行的各種功能，用於描述這樣的元件的術語旨在對應於執行所述元件的指定功能（例如其在功能上是等價的）的任意元件（除非另外指示），即使在結構上與執行本文所示的本說明書的示範性實現方式中的功能的公開結構不等同。此外，儘管本說明書的特定特徵已經相對於若干實現方式中的僅一個被公開，但是這種特徵可以與如可以對給定或特定應用而言是期望和有利的其他實現方式的一個或多個其他特徵組合。而且，就術語"包括"、"具有"、"含有"或其變形被用在具體實施方式或權利要求中而言，這樣的術語旨在以與術語"包含"相似的方式包括。

以上僅是本揭示的優選實施方式，應當指出，對於本領域普通技術人員，在不脫離本揭示原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本揭示的保護範圍。

1‧‧‧上表面

10‧‧‧透鏡

100‧‧‧發光元件

1000‧‧‧路燈

2‧‧‧下表面

20‧‧‧發光二極體

200‧‧‧燈座

3‧‧‧底座

30‧‧‧底板

300‧‧‧燈桿

A、B、C、D‧‧‧位置

h1、h2‧‧‧高度

RW‧‧‧路面寬度

H‧‧‧燈座高

L‧‧‧懸臂長

θ‧‧‧懸臂角度

OH‧‧‧燈座與路面邊線的距離

Ob1、OB2‧‧‧觀察位置

X、Y、Z‧‧‧座標軸

圖1顯示根據本揭示的一實施例的發光元件結構的上視示意圖及XZ平面與YZ平面的剖面圖。

圖2顯示根據本揭示的一實施例的透鏡結構的立體示意圖。

圖3顯示根據本揭示的一實施例的發光元件在YZ平面的光路徑示意圖。

圖4顯示根據本揭示的一實施例的發光元件在XZ平面的光路徑示意圖。

圖5顯示根據本揭示的一實施例的發光元件的光強分布示意圖。

圖6顯示根據本揭示的一實施例的路燈結構的示意圖。

圖7顯示根據本揭示的一實施例的路燈結構的部分放大結構示意圖。

圖8顯示應用本揭示的一實施例的路燈在道路平面的照度分布示意圖。

圖9顯示應用本揭示的一實施例的路燈時，由不同位置觀察者所得到的路面亮度分布示意圖。

1‧‧‧上表面

10‧‧‧透鏡

100‧‧‧發光元件

2‧‧‧下表面

20‧‧‧發光二極體

3‧‧‧底座

A、B、C、D‧‧‧位置

h1、h2‧‧‧高度

X、Y、Z‧‧‧座標軸

Claims (10)

1. 一種透鏡，包括： 一上表面；以及 一下表面，其中，該上表面大致呈現兩端圓凸、中央微凹而一側收尖的外型，該下表面大致呈現一半橢球形凹陷空間，該半橢球形凹陷空間靠近該上表面的該收尖處的高度略高於該半橢球形凹陷空間靠近該上表面的該兩端圓凸處的高度。
2. 如申請專利範圍第1項所述的透鏡，其中該下表面的兩側輪廓略向中央凸出，略呈現8字形輪廓。
3. 如申請專利範圍第1項所述的透鏡，其中該上表面的輪廓左右對稱。
4. 如申請專利範圍第1項所述的透鏡，更包括一底座與該透鏡一體成形。
5. 一種發光元件，包括： 一發光二極體；以及 一透鏡，覆蓋該發光二極體，其中該透鏡包括： 一上表面；以及 一下表面，其中，該上表面大致呈現兩端圓凸、中央微凹而一側收尖的外型，該下表面大致呈現一半橢球形凹陷空間，該半橢球形凹陷空間靠近該上表面的該收尖處的高度略高於該半橢球形凹陷空間靠近該上表面的該兩端圓凸處的高度。
6. 如申請專利範圍第5項所述的發光元件，其中該下表面的兩側輪廓略向中央凸出，略呈現8字形輪廓。
7. 如申請專利範圍第5項所述的發光元件，該上表面的輪廓左右對稱。
8. 一種路燈，包括：一燈桿；一燈座，設置於該燈桿上；以及多個發光元件，設置於該燈座上，其中，每一個該發光元件包括：一發光二極體；以及一透鏡，覆蓋該發光二極體，其中該透鏡包括：一上表面；以及一下表面，其中，該上表面大致呈現兩端圓凸、中央微凹而一側收尖的外型，該下表面大致呈現一半橢球形凹陷空間，該半橢球形凹陷空間靠近該上表面的該收尖處的高度略高於該半橢球形凹陷空間靠近該上表面的該兩端圓凸處的高度。
9. 如申請專利範圍第8項所述的路燈，更包括一底板，該些透鏡設置於該底板上且與該底板一體成形。
10. 如申請專利範圍第9項所述的路燈，其中該底板具有可透光性。

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