專利名稱：Led光學(xué)透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是與光學(xué)透鏡之技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)，特別是關(guān)于ー種利用二次光學(xué)折射原理改變?cè)l(fā)光二極管之發(fā)光角度、光度分布及照度分布之LED光學(xué)透鏡，以調(diào)整照明面積而符合各式燈具之不同需求。
技術(shù)背景近年來(lái)，照明市場(chǎng)因發(fā)光二極管(LED)具有低耗電、高效能及壽命長(zhǎng)等特性而吹起ー陣改革風(fēng)潮，使得LED大舉取代傳統(tǒng)光源而廣泛應(yīng)用于顯示器、廣告廣告牌及各式燈具，例如路燈、天井燈或桌燈中。相較于傳統(tǒng)光源，LED之光線發(fā)散角度較小，以致運(yùn)用于燈具時(shí)照明范圍受限制，或者，因中心光線過(guò)于集中而使照明范圍之中心處與周邊處之亮度大小差異甚巨，無(wú)法提供均勻的照明效果。對(duì)此，如何利用二次光學(xué)原理，針對(duì)LED光源之 投射照度、發(fā)光角度及照射光之均勻度進(jìn)行改善，以于各種不同之使用條件下皆能提供最佳之照明狀態(tài)即為本領(lǐng)域相關(guān)從業(yè)者極欲改善之課題
實(shí)用新型內(nèi)容
有鑒于已知技術(shù)之問(wèn)題，本實(shí)用新型之目的在于提供ー種LED光學(xué)透鏡，以利用二次光學(xué)原理改變并調(diào)整LED光源之發(fā)光角度與照度，使調(diào)整照明范圍及均光效果。為達(dá)上述目的，本實(shí)用新型之該LED光學(xué)透鏡是與一 LED結(jié)合，供以引導(dǎo)該LED之光線而產(chǎn)生較佳之光形布局，且該LED光學(xué)透鏡具有一透鏡本體，其包含一出光面、ー側(cè)曲面及一入光面。該出光面為圓形表面，且其直徑長(zhǎng)13. 68 14. 84mmo該側(cè)曲面由復(fù)數(shù)個(gè)曲面點(diǎn)所組成，且該側(cè)曲面之一側(cè)緣與該出光面相互連接，該側(cè)曲面之另ー側(cè)緣框圍形成圓形之一基準(zhǔn)面，其中該基準(zhǔn)面至該出光面之距離為8. 1mm。并且，該入光面之邊緣與該側(cè)曲面之該基準(zhǔn)面邊緣相互連接，而由該出光面、該側(cè)曲面與該入光面封閉形成該透鏡本體之外表面，且于該透鏡本體之該入光面處內(nèi)凹形成一容置室，用以容置該LED。其中，以該基準(zhǔn)面上任意ニ條通過(guò)該基準(zhǔn)面之一圓心且相互正交之直線分別定義為X軸方向與Y軸方向，且該圓心為三維空間坐標(biāo)之原點(diǎn)，該透鏡本體以Y-Z面為基礎(chǔ)面，于X軸上呈現(xiàn)鏡向?qū)ΨQ；該透鏡本體以X-Z面為基礎(chǔ)面，于Y軸上呈現(xiàn)鏡向?qū)ΨQ。再者，該等曲面點(diǎn)至X、Y、Z軸距離大于等于零并分別具有一相對(duì)誤差p，當(dāng)一単位坐標(biāo)長(zhǎng)為1_時(shí)，-0. 05mm < p < 0. 05mm。如此，于ー實(shí)施例中，該等曲面點(diǎn)于X-Z坐標(biāo)平面上，具有各點(diǎn)(X，z)為(2.22，0)、(3. 51，I. 62)、(4. 52，3. 24)、(5. 39，4. 86)、(6. 24，6. 35)、(6. 91，8. 10);于 Y-Z 坐標(biāo)平面上，具有各點(diǎn)(y, z)為(2. 22，O)、(3. 51，I. 62)、(4. 52，3. 24)、(5. 39，4. 86)、(6. 24，6. 35)、(6. 91,8. 10)?；蛘撸摰惹纥c(diǎn)于X-Z坐標(biāo)平面上，具有各點(diǎn)(x，z)為(I. 80，O)、(3. 18，I. 62)、(4. 26，3. 24)、(5. 19，4. 86)、(6. 05，6. 48)、(6. 84,8. 10);于 Y-Z 坐標(biāo)平面上，具有各點(diǎn)(y,z)為(I. 80,0), (3. 18，I. 62)、(4. 26，3. 24)、(5. 19，4. 86)、(6. 05，6. 48)、(6. 84，8. 10)。[0008]于另ー實(shí)施例中，該等曲面點(diǎn)于X-Z坐標(biāo)平面上，具有各點(diǎn)(X，z)為(2. 15，0)、(3. 50，I. 62)、(4. 65，3. 24)、(5. 68，4. 86)、(6. 61，6. 48)、(7. 42,8. 10);于 Y-Z 坐標(biāo)平面上，具有各點(diǎn)(y，z)為(2. 15，O)、(3. 50，I. 62)、(4. 65，3. 24)、(5. 68，4. 86)、(6. 61，6. 48)、(7. 42，8. 10)。另外，為組裝該LED光學(xué)透鏡與該LED，本實(shí)用新型更包括一卡合體，該卡合體系設(shè)于該出光面ー側(cè)，供以相對(duì)于ー LED基板或一 LED支架相互卡合固定。

圖I為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例之ー實(shí)施態(tài)樣于X-Z平面之剖視圖。圖2為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例之ー實(shí)施態(tài)樣于X-Z平面之光跡圖。圖3為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例之一實(shí)施態(tài)樣之配光曲線圖。 圖4為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例之次ー實(shí)施態(tài)樣于X-Z平面之剖視圖。圖5為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例之次ー實(shí)施態(tài)樣于X-Z平面之光跡圖。圖6為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例之次一實(shí)施態(tài)樣之配光曲線圖。圖7為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例之另ー實(shí)施態(tài)樣于X-Z平面之剖視圖。圖8為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例之另ー實(shí)施態(tài)樣于X-Z平面之光跡圖。圖9為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例之另ー實(shí)施態(tài)樣之配光曲線圖。圖10為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例之使用示意圖。
具體實(shí)施方式
為使貴審查委員能清楚了解本實(shí)用新型之內(nèi)容，謹(jǐn)以下列說(shuō)明搭配圖式，敬請(qǐng)參閱。請(qǐng)參閱圖1，其分別為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例之ー實(shí)施態(tài)樣于X-Z平面之剖視圖。如圖所示，該LED光學(xué)透鏡I與一 LED (圖未示)結(jié)合，供以引導(dǎo)該LED之光線而產(chǎn)生較佳之光形布局。該LED光學(xué)透鏡I具有一透鏡本體10及合體11，且該透鏡本體10包含一出光面100、ー側(cè)曲面101及一入光面102，該出光面100為直徑13. 82mm之圓形表面。據(jù)幾何學(xué)原理點(diǎn)構(gòu)成線，線構(gòu)成面之基礎(chǔ)概念可知，該側(cè)曲面101由復(fù)數(shù)個(gè)曲面點(diǎn)1010所組成，且該側(cè)曲面101之一側(cè)緣與該出光面100相互連接，而其另ー側(cè)緣框圍形成圓形之一基準(zhǔn)面，又該基準(zhǔn)面至該出光面100之距離為8. Imm0該入光面102之邊緣與該基準(zhǔn)面邊緣相互連接，使該出光面100、該側(cè)曲面101與該入光面102封閉形成該透鏡本體10之外表面，且該透鏡本體10于該入光面102處內(nèi)凹形成一容置室，用以容置該LED，又該容置室上方之該入光面102呈外凸曲面狀。并且，該卡合體11設(shè)于該透鏡本體10 —側(cè)且連接該出光面100，供以對(duì)應(yīng)于ー LED基板或一 LED支架2 (如圖10所示)而相互卡合固定。該等曲面點(diǎn)1010定義出該側(cè)曲面101之曲線與曲面，首先可以該基準(zhǔn)面上任意ニ條通過(guò)該基準(zhǔn)面之一圓心且相互正交之直線分別定義為X軸方向與Y軸方向，并使該圓心為三維空間坐標(biāo)之原點(diǎn)。由于本實(shí)用新型為對(duì)稱式之透鏡結(jié)構(gòu)，故以Y-Z面為基礎(chǔ)面，該透鏡本體10系于X軸上呈現(xiàn)鏡向?qū)ΨQ，同樣地，以X-Z面為基礎(chǔ)面，該透鏡本體10則于Y軸上呈現(xiàn)鏡向?qū)ΨQ。接著，工程上利用該等曲面點(diǎn)1010建立曲線及曲面之方式有多種作法，于此并不加以詳述，但大致上，主要系利用光滑連接之概念，使之得以保證曲線在給定之曲面點(diǎn)1010處連接，且曲線之切線斜率與曲率亦得以連續(xù)相接，以架構(gòu)出該側(cè)曲面101之曲面，由此可知，該側(cè)曲面101之平滑程度取決于給定之該等曲面點(diǎn)1010多寡。于本實(shí)施例中，該等曲面點(diǎn) 1010 于 X-Z 坐標(biāo)平面上，具有各點(diǎn)(X，Z)為(2. 22，O)、(3. 51，I. 62)、(4. 52，3. 24)、(5. 39，4. 86)、(6. 24，6. 35)、(6.91,8. 10);于 Y-Z 坐標(biāo)平面上，具有各點(diǎn)(y，z)為(2. 22,O)、(3. 51，I. 62)、(4.52,3. 24)、(5.39,4. 86)、(6.24,6. 35)、(6. 91,8. 10)，且該等曲面點(diǎn)1010至X、Y、Z軸距離大于等于零并分別具有一相對(duì)誤差p，其中以Imm為ー單位坐標(biāo)長(zhǎng)，則-0. 05mm < p < 0. 05mm。當(dāng)該LED裝置于該容置室內(nèi)吋，請(qǐng)ー并參照?qǐng)D2、3，其分別為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例之ー實(shí)施態(tài)樣于X-Z平面之光跡圖及配光曲線圖，該LED光線將穿透該透鏡本體10并產(chǎn)生折射或反射等現(xiàn)象，使光徑偏移而形成最高光強(qiáng)度約530cd (Candela，燭光)之光照效果。如此，即可利用該LED光學(xué)透鏡I調(diào)整欲照射區(qū)域之范圍及平均光強(qiáng)度。另外，為符合實(shí)際照明需求而調(diào)整照射范圍及平均光強(qiáng)度，該LED光學(xué)透鏡I于該 基準(zhǔn)面至該出光面100之距離固定條件下，可調(diào)整該出光面100之徑寬，及可調(diào)整該等曲面點(diǎn)1010而變化該側(cè)曲面101之曲線及曲面平滑度，以改變?cè)揕ED之光徑分布。如圖4 6所示，其分別為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例之次ー實(shí)施態(tài)樣于X-Z平面之剖視圖、于X-Z平面之光跡圖及配光曲線圖，于該出光面100直徑13. 68mm,且該等曲面點(diǎn)1010于X-Z坐標(biāo)平面上之各點(diǎn)(X，z)為(I. 80,0), (3. 18，I. 62)、(4. 26，3. 24)、(5. 19，4. 86)、(6. 05，6. 48)、(6. 84，8. 10);于 Y-Z 坐標(biāo)平面上之各點(diǎn)(y, z)為(1.80,0), (3. 18，I. 62)、(4. 26，3. 24)、(5. 19，4.86)、(6. 05，6. 48)、(6. 84,8. 10)時(shí)，可得光強(qiáng)度最高380cd之光照效果。如圖7 9所示，其分別為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例之另ー實(shí)施態(tài)樣于X-Z平面之剖視圖、于X-Z平面之光跡圖及配光曲線圖，于該出光面100直徑14. 84_，及該等曲面點(diǎn) 1010 于 X-Z 坐標(biāo)平面上之各點(diǎn)(X，z)為(2. 15,0), (3. 50，I. 62)、(4. 65，3. 24)、(5. 68，
4.86)、(6. 61，6. 48)、(7. 42，8. 10);于 Y-Z 坐標(biāo)平面上具有各點(diǎn)(y,z)為(2. 15,0),(3. 50,
I.62)、(4. 65，3. 24)、(5. 68，4. 86)、(6. 61，6. 48)、(7. 42，8. 10)時(shí)，得最高光強(qiáng)度 140cd。如此，當(dāng)平均光強(qiáng)度越低時(shí)，該LED光學(xué)透鏡I可形成較廣之照射范圍，以依據(jù)燈具之實(shí)用需求而調(diào)整該LED之光照特性。另外，本實(shí)施例中，遠(yuǎn)離該基準(zhǔn)面之該入光面102處可設(shè)有霧面結(jié)構(gòu)，以進(jìn)ー步發(fā)散該LED所發(fā)射之光而提升均光度。承上，請(qǐng)ー并參閱圖10，其為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例之使用示意圖。如圖所示，由于燈具往往采用復(fù)數(shù)型態(tài)之LED，且每ー LED系配置一 LED光學(xué)透鏡1，故為方便組裝，該等LED光學(xué)透鏡I可對(duì)應(yīng)該等LED之位置而排列固定于該LED支架2后設(shè)于一透明蓋板20上，以制成類一體成形之透鏡蓋后直接裝組于燈具中，使提高組裝良率并降低組裝時(shí)間。并且，該透明蓋板20之表面可設(shè)有網(wǎng)點(diǎn)200或霧化處理，以發(fā)散該LED所發(fā)射之光而改善光均度。以上所述僅為舉例性之較佳實(shí)施例，而非為限制性者。任何未脫離本實(shí)用新型之精神與范疇，而對(duì)其進(jìn)行之等效修改或變更，均應(yīng)包含于本實(shí)用新型之申請(qǐng)專利范圍中。
權(quán)利要求1.ー種LED光學(xué)透鏡，其特征在于具有一透鏡本體，包含 一出光面，為圓形表面，其直徑長(zhǎng)13. 68 14. 84mm ； ー側(cè)曲面，由復(fù)數(shù)個(gè)曲面點(diǎn)所組成，且該側(cè)曲面之一側(cè)緣與該出光面相互連接，該側(cè)曲面之另ー側(cè)緣框圍形成圓形之一基準(zhǔn)面，其中該基準(zhǔn)面至該出光面之距離為8. Imm ;及 一入光面，其邊緣與該側(cè)曲面之該基準(zhǔn)面邊緣相互連接，而由該出光面、該側(cè)曲面與該入光面封閉形成該透鏡本體之外表面，且于該透鏡本體之該入光面處內(nèi)凹形成一容置室。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的LED光學(xué)透鏡，其特征在于以該基準(zhǔn)面上任意ニ條通過(guò)該基準(zhǔn)面之一圓心且相互正交之直線分別定義為X軸方向與Y軸方向，且該圓心為三維空間坐標(biāo)之原點(diǎn)，該透鏡本體以Y-Z面為基礎(chǔ)面，于X軸上呈現(xiàn)鏡向?qū)ΨQ；該透鏡本體以X-Z面為基礎(chǔ)面，于Y軸上呈現(xiàn)鏡向?qū)ΨQ，又該等曲面點(diǎn)至X、Y、Z軸距離大于等于零并分別具有一相對(duì)誤差P，當(dāng)一單位坐標(biāo)長(zhǎng)為Imm時(shí)，-0. 05mm ^ p ^ 0. 05mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED光學(xué)透鏡，其特征在于該等曲面點(diǎn)于X-Z坐標(biāo)平面上，具有各點(diǎn)(x，z)為(2. 22，O)、(3. 51，I. 62)、(4. 52，3. 24)、(5. 39，4. 86)、(6. 24，6. 35)、(6.91,8. 10);于 Y-Z 坐標(biāo)平面上，具有各點(diǎn)(y, z)為(2. 22,0), (3. 51，I. 62)、(4. 52,3.24)、(5. 39，4. 86)、(6. 24，6. 35)、(6. 91，8. 10)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED光學(xué)透鏡，其特征在于該等曲面點(diǎn)于X-Z坐標(biāo)平面上，具有各點(diǎn)(X，z)為(I. 80,0), (3. 18，I. 62)、(4. 26，3. 24)、(5. 19，4. 86)、(6. 05，6. 48)、(6. 84,8. 10);于 Y-Z 坐標(biāo)平面上，具有各點(diǎn)(y, z)為(1.80,0), (3. 18，I. 62)、(4. 26,3. 24)、(5. 19，4. 86)、(6. 05，6. 48)、(6. 84，8. 10)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED光學(xué)透鏡，其特征在于該等曲面點(diǎn)于X-Z坐標(biāo)平面上，具有各點(diǎn)(x，z)為(2. 15，O)、(3. 50，I. 62)、(4. 65，3. 24)、(5. 68，4. 86)、(6. 61，6. 48)、(7. 42,8. 10);于 Y-Z 坐標(biāo)平面上，具有各點(diǎn)(y，z)為(2. 15，O)、(3. 50,1.62), (4.65，3.24)、(5. 68，4. 86)、(6. 61，6. 48)、(7. 42，8. 10)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的LED光學(xué)透鏡，其特征在于更包括一卡合體，該卡合體系設(shè)于該出光面ー側(cè)，供以相對(duì)于ー LED基板相互卡合固定。
專利摘要本實(shí)用新型有關(guān)于一種LED光學(xué)透鏡，具有一透鏡本體，其包含一出光面、一側(cè)曲面及一入光面，該出光面為直徑13.68～14.84mm之圓形表面，該側(cè)曲面由復(fù)數(shù)個(gè)曲面點(diǎn)所組成，且其一側(cè)緣與該出光面相互連接；其另一側(cè)緣框圍形成圓形之一基準(zhǔn)面，并與該入光面邊緣相互連接，而該基準(zhǔn)面至該出光面之距離為8.1mm。如此，該出光面、該側(cè)曲面與該入光面即封閉形成該透鏡本體之外表面，且使本實(shí)用新型罩覆一發(fā)光二極管，以調(diào)整該發(fā)光二極管之原發(fā)光角度、光度分布與照度分布，而達(dá)預(yù)期照射范圍及光照強(qiáng)度，進(jìn)而多元使用于各類照明之運(yùn)用。
文檔編號(hào)F21Y101/02GK202791797SQ20122029066
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月20日
發(fā)明者唐德龍, 鄭秀貞, 魏志銘 申請(qǐng)人:揚(yáng)州雷笛克光學(xué)有限公司