專利名稱：光學(xué)透鏡及其發(fā)光二極管照明裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)透鏡及其照明裝置，尤指一種光學(xué)透鏡及其發(fā)光二極管照明 裝置，其利用自由曲面公式(surface definition of free form)設(shè)計(jì)所述光學(xué)透鏡的光 源側(cè)光學(xué)面及照明側(cè)光學(xué)面，以使LED光源透過所述光學(xué)透鏡能產(chǎn)生均勻照度且能滿足特 殊照明光形等要求。
背景技術(shù)：
利用發(fā)光二極管(light-emitting diode，簡(jiǎn)稱LED)作為照明裝置的光源已是現(xiàn) 有技術(shù)，且應(yīng)用領(lǐng)域上已相當(dāng)廣泛如手電筒、臺(tái)燈、車燈如車前燈及車尾燈組、路燈、或其他 電子產(chǎn)品的輔助照明裝置如照相機(jī)閃光燈、掃描照明光源裝置等，其大都是使用復(fù)數(shù)個(gè)發(fā) 光二極管(LED)以形成一陣列而作為光源，而上述LED陣列是指將復(fù)數(shù)個(gè)LED依燈光照明 裝置的需要而排列成某一模樣(pattern)，如線性排列、矩陣排列、同心圓形排列等但不限 制；而一發(fā)光二極管(LED)基本上包含一基座用以承載LED晶粒并使LED晶粒外接電源、 一或數(shù)個(gè)LED晶粒用以在導(dǎo)電后發(fā)光、及一層或多層由透光性樹脂或玻璃材料成型的罩蓋 式透鏡體(cover lens)， 一般通稱為L(zhǎng)ED的第一透鏡(f irstlens)，用以包覆在上述基座與 LED晶粒的外部而封裝成一 LED組件(LEDassembly，在本發(fā)明中簡(jiǎn)稱LED)，使用時(shí)，LED晶 片發(fā)出的光線經(jīng)過第一透鏡(first lens)再投射向外。 在LED的應(yīng)用上，不同用途的照明裝置各有不同的使用條件，以路燈為例說明，路 燈一般要求在照射區(qū)域(即路面)上能達(dá)成照度均勻、足夠且照射區(qū)域的范圍最好能涵蓋 一長(zhǎng)(即長(zhǎng)軸方向，平行道路走向)、寬(即短軸方向，垂直道路走向)比約3 : l的矩形區(qū) 域，因路燈約間隔15 30公尺，路燈高度約6 20公尺；而為使LED光源或數(shù)個(gè)LED所形成 的LED陣列光源能符合上述需求，各LED除了在封裝結(jié)構(gòu)上已具有基本的第一透鏡(first lens)夕卜，在LED的光投射方向即LED的前方一般皆再配置一第二透鏡(second lens)，以 提升LED光源的使用效率，如增加有效照度(照明單位lux =流明lm/m2)及調(diào)整LED光源 的有效照射區(qū)域及照度均勻性。然而，傳統(tǒng)的路燈如高壓鈉燈，雖然燈泡本身的發(fā)光效率較 高，但其燈具的有效照度卻偏低，主要因?yàn)樗a(chǎn)生的光形(照射區(qū)域)并無法有效覆蓋所需 的照明區(qū)域而造成浪費(fèi)。 因此，在LED光源的應(yīng)用技術(shù)中如路燈，發(fā)展一種能產(chǎn)生近矩形的光形的強(qiáng)度分 布(rectangular light distribution patterns)，且有效照度高又均勻的光學(xué)透鏡(第二 透鏡)，確實(shí)有其需要性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要目的在于提供一種光學(xué)透鏡及其發(fā)光二極管照明裝置，其是利用自由 曲面公式(surface definition of free form)設(shè)計(jì)所述光學(xué)透鏡的光源側(cè)光學(xué)面及照明 側(cè)光學(xué)面，其中，利用歪像公式(Anamorphic surfaceformula)使光源側(cè)光學(xué)面設(shè)計(jì)形成 一軸對(duì)稱，且延著長(zhǎng)軸剖向?yàn)閮?nèi)凹形狀，并利用復(fù)曲面公式(Toric surface formula)，使照明側(cè)光學(xué)面設(shè)計(jì)形成一軸對(duì)稱，且延著長(zhǎng)軸剖向?yàn)橹虚g內(nèi)凹兩側(cè)外凸的M形狀，使所述 光學(xué)透鏡在不同軸向上具有不同曲率，以致當(dāng)所述光學(xué)透鏡搭配至少一 LED光源使用時(shí)， 不但可提高LED光源有效照度，并可達(dá)成在照射區(qū)域中產(chǎn)生均勻且近矩形光形的強(qiáng)度分布 (rectangular distribution patterns)的使用效果，以適用于路燈、車燈或照相閃光燈等 照明使用，如路燈照明所需，長(zhǎng)軸方向(平行道路走向)的長(zhǎng)度相對(duì)于短軸方向(垂直道路 走向)的寬度，比例為3 : l的矩形光形。 本發(fā)明再一目的在于提供一種光學(xué)透鏡及其照明裝置，其是利用數(shù)個(gè)所述光學(xué)透
鏡以同軸向在一外罩上形成一透鏡陣列或其他排列方式，供可搭配一 LED光源的陣列或其
他排列方式而構(gòu)成一 LED照明裝置，以提高LED光源有效照度，并可達(dá)成在照射區(qū)域中產(chǎn)生
均勻且近矩形光形的使用效果，以適用于路燈、車燈或照相閃光燈等照明使用。 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種光學(xué)透鏡，是用以搭配發(fā)光二極管LED光源
使用，所述光學(xué)透鏡是一透明鏡片體，其包含一光源側(cè)光學(xué)面、一照明側(cè)光學(xué)面及一外圍
部，所述光源側(cè)光學(xué)面，是利用自由曲面公式設(shè)計(jì)形成，用以面對(duì)至少一發(fā)光二極管光源，
使所述至少一發(fā)光二極管光源所發(fā)出的光束經(jīng)由所述光源側(cè)光學(xué)面而入射至所述光學(xué)透
鏡內(nèi)；所述照明側(cè)光學(xué)面，是利用自由曲面公式設(shè)計(jì)形成，是面向照射區(qū)域，當(dāng)LED光源所
發(fā)出的光束經(jīng)由光源側(cè)光學(xué)面而入射至光學(xué)透鏡內(nèi)后，經(jīng)由所述照明側(cè)光學(xué)面而向前出射
至照射區(qū)域；所述外圍部，是所述光學(xué)透鏡的鏡片體上非光學(xué)面的外圍部分；其中，由所述
光源側(cè)光學(xué)面與所述照明側(cè)光學(xué)面皆利用自由曲面公式配合設(shè)計(jì)的特性，使發(fā)光二極管光
源所發(fā)出的光束經(jīng)由所述光學(xué)透鏡折射后在照射區(qū)域產(chǎn)生一在長(zhǎng)軸方向的長(zhǎng)度及在短軸
方向的寬度比例近矩形的光形的強(qiáng)度分布，其中，所述長(zhǎng)軸方向?yàn)閄軸，所述的短軸方向?yàn)閅軸。 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管照明裝置，是利用上述光學(xué)透鏡 而構(gòu)成的LED照明裝置，其包含至少一光學(xué)透鏡、至少一 LED光源及一外罩，所述光學(xué)透鏡， 是一透明鏡片體，其包含一光源側(cè)光學(xué)面、一照明側(cè)光學(xué)面及一外圍部，其中所述光源側(cè)光 學(xué)面及所述照明側(cè)光學(xué)面是利用自由曲面公式設(shè)計(jì)形成，并由所述外圍部以對(duì)應(yīng)嵌設(shè)在外 罩上所設(shè)的一孔槽中；所述LED光源，是面對(duì)所述光學(xué)透鏡的光源側(cè)光學(xué)面；所述外罩，其 上設(shè)有的孔槽供一光學(xué)透鏡嵌設(shè)其中；其中，所述LED光源所發(fā)出的光束經(jīng)由所述光學(xué)透 鏡的光源側(cè)光學(xué)面而入射至光學(xué)透鏡內(nèi)并經(jīng)由所述照明側(cè)光學(xué)面而向前出射至照射區(qū)域， 并由所述光源側(cè)光學(xué)面與所述照明側(cè)光學(xué)面利用自由曲面公式配合設(shè)計(jì)的特性，使所述 LED光源所發(fā)出的光束在照射區(qū)域產(chǎn)生一長(zhǎng)度及寬度比例為近矩形光形的強(qiáng)度分布，其中， 所述長(zhǎng)軸方向?yàn)閄軸，所述的短軸方向?yàn)閅軸。 本發(fā)明的有益效果在于利用自由曲面公式設(shè)計(jì)所述光學(xué)透鏡的光源側(cè)光學(xué)面及 照明側(cè)光學(xué)面，以使LED光源透過所述光學(xué)透鏡能產(chǎn)生均勻照度且能滿足特殊照明光形等 要求。


圖1是本發(fā)明光學(xué)透鏡一實(shí)施例的一視角(照明側(cè)光學(xué)面視角)立體示意圖；
圖2是圖1的另一視角(光源側(cè)光學(xué)面)立體示意圖； 圖3是本發(fā)明光學(xué)透鏡一實(shí)施例的正面(X-Y軸面)示意圖(包含各部相關(guān)尺寸，單位mm); 圖4是圖3中剖線4-4(X軸)的側(cè)面剖視示意圖(包含各部相關(guān)尺寸，單位mm);
圖5是圖3中剖線5-5(Y軸)的側(cè)面剖視示意圖(包含各部相關(guān)尺寸，單位mm);
圖6是本發(fā)明光學(xué)透鏡搭配一LED光源及一外罩使用的剖面視示意圖(包含各部 相關(guān)尺寸，單位mm); 圖7是本發(fā)明光學(xué)透鏡在外罩上形成一 LED光學(xué)透鏡陣列的使用狀態(tài)示意圖；
圖8是本發(fā)明的LED光源以相同照射角射入光學(xué)透鏡后可在X軸及Y軸方向產(chǎn)生 不同發(fā)散角的投射光的說明示意圖； 圖9是圖8中不同發(fā)散角的投射光可產(chǎn)生矩形光形的說明示意圖。
附圖標(biāo)記說明l-光學(xué)透鏡；10-光源側(cè)光學(xué)面；11_中心軸；20_照明側(cè)光學(xué)面；
21-內(nèi)凹；22-外凸；23-中心軸；30-外圍部；2-LED光源；201-光束；202-出射光；3-LED照 明裝置；4-外罩；41-孔槽。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明更加明確詳實(shí)，現(xiàn)列舉較佳實(shí)施例并配合下列圖示，將本發(fā)明的結(jié)構(gòu) 及其技術(shù)特征詳述如后 參考圖l-5，其分別是本發(fā)明光學(xué)透鏡一實(shí)施例的二不同視角(照明側(cè)光學(xué)面及 光源側(cè)光學(xué)面的視角)立體示意圖及其三不同側(cè)面(上視、正視及側(cè)視)及相關(guān)尺寸示意 圖。本發(fā)明的光學(xué)透鏡l，是用以搭配至少一發(fā)光二極管(LED)光源2使用如圖6所示，其 是一透明鏡片體，至少包含一光源側(cè)光學(xué)面IO及一照明側(cè)光學(xué)面20，其中，所述光源側(cè)光 學(xué)面IO是面對(duì)至少一發(fā)光二極管(LED)光源2如圖6所示，使所述LED光源2所發(fā)出的光 束可經(jīng)由光源側(cè)光學(xué)面10而入射至光學(xué)透鏡1內(nèi)；所述照明側(cè)光學(xué)面20是面向照射物或 照射區(qū)域，當(dāng)LED光源2所發(fā)出的光束經(jīng)由光源側(cè)光學(xué)面10而入射至光學(xué)透鏡1內(nèi)后，可 經(jīng)由所述照明側(cè)光學(xué)面20而向前出射至照射物或照射區(qū)域。 本發(fā)明的主要特征在于所述光學(xué)透鏡1的光源側(cè)光學(xué)面10及照明側(cè)光學(xué)面20 皆是利用自由曲面公式(surface definition of free form)所設(shè)計(jì)形成；所述自由曲面 公式是光學(xué)領(lǐng)域中的已知技術(shù)，目前包含多種不同公式供可在設(shè)計(jì)鏡片光學(xué)面時(shí)引用，如 下列所示的式(1)歪像公式(Anamorphicformula)及式(2)復(fù)曲面公式(Toric formula):
式(l)Anamorphic formula(歪像公式)
<formula>formula see original document page 6</formula>
其中，在設(shè)計(jì)鏡片的光學(xué)面時(shí)，設(shè)計(jì)者可隨鏡片光學(xué)面的使用需要而變更公式中 各光學(xué)參數(shù)，并由電腦軟件進(jìn)行模擬試驗(yàn)，以使設(shè)計(jì)完成的光學(xué)鏡片能達(dá)成所述鏡片所預(yù) 期的使用效果；而本發(fā)明利用自由曲面公式(surfacedefinition of free form)來設(shè)計(jì)所 述光學(xué)透鏡1的光源側(cè)光學(xué)面10及照明側(cè)光學(xué)面20，可使所形成的光源側(cè)光學(xué)面10及照 明側(cè)光學(xué)面20皆為連續(xù)曲面，以有利于制作所述光學(xué)透鏡1的成型模具的加工作業(yè)，即可 使成型模具加工容易，且有利于光源側(cè)光學(xué)面IO及照明側(cè)光學(xué)面20的光學(xué)面的面型精度， 即成型面型精度相對(duì)提高而可達(dá)成光學(xué)等級(jí)。 以如圖1-5所示的本實(shí)施例光學(xué)透鏡1而言，其中所述光源側(cè)光學(xué)面10是利用 歪像公式(Anamorphic formula)設(shè)計(jì)而形成一軸對(duì)稱，且延著長(zhǎng)軸剖向?yàn)閮?nèi)凹形狀，如圖 2所示；所述照明側(cè)光學(xué)面20是利用復(fù)曲面公式(Toricformula)設(shè)計(jì)而形成一軸對(duì)稱，且 兩側(cè)外凸22而中間內(nèi)凹21的M形狀，且光源側(cè)光學(xué)面10與照明側(cè)光學(xué)面20對(duì)應(yīng)配合；而 如圖3-5所示實(shí)施例光學(xué)透鏡1的一實(shí)際可行尺寸，其是由發(fā)明人(設(shè)計(jì)者)針對(duì)路燈的 使用需要，如滿足路燈所需X軸(即長(zhǎng)軸方向，平行道路走向)的長(zhǎng)度相對(duì)于Y軸(即短軸 方向，垂直道路走向)寬度比例為3 : l的矩形光形需求及均勻度要求，而變更公式中各光 學(xué)參數(shù)并由電腦軟件進(jìn)行模擬試驗(yàn)，以設(shè)計(jì)完成一能達(dá)成所述鏡片所預(yù)期的使用效果(如 3 : 1矩形光形)的光學(xué)鏡片1的實(shí)際產(chǎn)品；至于光學(xué)透鏡1的本體上屬于非光學(xué)面的其 余部分，如圖1、2中在光源側(cè)光學(xué)面10及照明側(cè)光學(xué)面20的外圍部30，其形狀及構(gòu)造并 不限制，可依照明裝置的組裝需要而改變?cè)O(shè)計(jì)，如圖l-5所示的本實(shí)施例光學(xué)透鏡1是設(shè)計(jì) 成一矩形透鏡體，而其外圍部30主要是依據(jù)照明裝置3所使用的外罩4上所設(shè)組裝用孔槽 41的形狀及構(gòu)造而配合設(shè)計(jì)。 又本發(fā)明光學(xué)透鏡1主要是通過光源側(cè)光學(xué)面10與照明側(cè)光學(xué)面20的對(duì)應(yīng)配合 關(guān)系，使光學(xué)透鏡1在X軸(即長(zhǎng)軸方向，平行道路走向)及Y軸(即短軸方向，垂直道路走 向)上具有不同曲率，進(jìn)而可對(duì)LED光源2所發(fā)出的光束201在X軸及Y軸上產(chǎn)生不同發(fā)散 角的折射效果，以形成長(zhǎng)寬比例不同的矩形光形；以圖8所示說明，當(dāng)一 LED光源2所發(fā)出 的光束201以固定入射角9 x、 9 y入射并經(jīng)由所述光學(xué)透鏡1而再出射至照射區(qū)域(顯示 區(qū)域)A時(shí)，由于光學(xué)透鏡1在X軸及Y軸上具有不同曲率，因此可在X軸及Y軸方向產(chǎn)生 不同發(fā)散角的出射光202，如圖8所示出射光202在X軸上的發(fā)散角9 x'大于出射光202 在Y軸上的發(fā)散角e y'，因此在照射區(qū)域A位置處，出射光202在X軸上所形成的照射范 圍Lx大于出射光202在Y軸上所形成的照射范圍Ly，也就是可在照射區(qū)域A處產(chǎn)生一長(zhǎng)寬 比例約Lx : Ly的矩形的光形的強(qiáng)度分布(rectangular light distribution patterns) 如圖9所示；以如圖1-5所示的本實(shí)施例光學(xué)透鏡1為例說明，并參照?qǐng)D6的照明光置3所 示，本實(shí)施例光學(xué)透鏡1是針對(duì)路燈使用而設(shè)計(jì)的光學(xué)透鏡，因此LED光源2所發(fā)出的光束 201經(jīng)過光學(xué)透鏡1折射后可產(chǎn)生路燈所需X軸長(zhǎng)度(即長(zhǎng)軸方向，平行道路走向)相對(duì)于 Y軸寬度(即短軸方向，垂直道路走向)約為3 : 1的近矩形光形，以滿足路燈所需特定比 例的近矩形光形的需求及均勻度要求；至于所述近矩形光形的長(zhǎng)寬比例關(guān)系可隨光學(xué)透鏡 1的使用需要而變更公式中各光學(xué)參數(shù)，并由電腦軟件作模擬試驗(yàn)，以使設(shè)計(jì)完成的光學(xué)鏡 片能達(dá)成所述光學(xué)透鏡l的最佳使用效果。又可利用復(fù)數(shù)個(gè)同等的光學(xué)透鏡以同軸向在一 外罩上形成一透鏡陣列，供可搭配一 LED光源陣列使用，以構(gòu)成一 LED照明裝置，以適用于 路燈、車燈或照相閃光燈等照明使用。
7
本發(fā)明的發(fā)光二極管(LED)照明裝置3如圖6、7所示，包含至少一LED光源2、至少 一光學(xué)透鏡1及一外罩(holder) 4，其中，所述LED照明裝置3的形狀、尺寸大小、組裝型態(tài)、 及LED光源與光學(xué)透鏡1之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系(如一 LED光源對(duì)應(yīng)一光學(xué)透鏡1)并不限制，可 依應(yīng)用領(lǐng)域的不同需要而配合設(shè)計(jì)，如針對(duì)路燈、手電筒、臺(tái)燈、車燈如車前燈及車尾燈組、 或其他電子產(chǎn)品的輔助照明裝置如照相機(jī)閃光燈、掃描照明光源裝置等不同的應(yīng)用而提供 不同的設(shè)計(jì)，而本實(shí)施例如圖7所示是以路燈或同類物品為例說明，但非用以限制本發(fā)明。 參考圖6、7所示，本發(fā)明的光學(xué)透鏡1是用以搭配至少一發(fā)光二極管(LED)光源2使用，如 圖6所示本實(shí)施例的光學(xué)透鏡1是對(duì)應(yīng)搭配一 LED光源2使用，其中所述光學(xué)透鏡1是使 用如圖3-5所示的實(shí)施例，也就是針對(duì)路燈使用需要而設(shè)計(jì)的光學(xué)透鏡，其中所述LED光源 2是設(shè)置在所述光源側(cè)光學(xué)面10的內(nèi)凹形曲面內(nèi)；又本發(fā)明進(jìn)一步可利用數(shù)個(gè)所述光學(xué)透 鏡1以同軸向，即光學(xué)透鏡1的X軸/Y軸同向，而在一較大尺寸的外罩4上形成一透鏡陣 列如圖7所示為一 6乘6的透鏡陣列但不限制，供可對(duì)應(yīng)搭配一由復(fù)數(shù)個(gè)LED光源2所形 成的LED光源陣列以構(gòu)成一 LED照明裝置3，以降低LED光源的過程損耗、提高LED光源有 效照度，并可達(dá)成在照射區(qū)域中產(chǎn)生均勻且近矩形光形的使用效果；又圖7所示由6乘6透 鏡陣列所形成的LED照明裝置3實(shí)施例是針對(duì)路燈使用而設(shè)計(jì)，但透鏡陣列的排列方式不 限制，其可隨不同的使用需要而變更設(shè)計(jì)，如可為不同數(shù)目的陣列如5乘4、2乘1或其他非 陣列的排列方式如線性排列、同心圓形排列、交錯(cuò)式排列等，以適用于其他照明用途如車燈 或照相閃光燈等。 外罩(ho lder)4是可以密封方式罩設(shè)在LED光源2的照明側(cè)外圍(圖未示)，至 于外罩4的形狀、組裝型態(tài)及尺寸大小等并不限制，可依應(yīng)用領(lǐng)域的不同需要而配合設(shè)計(jì)， 如所述外罩4可利用塑膠射出成型工藝制成一體成型結(jié)構(gòu)體如圖6、7所示，也可為由多件 物組成的組合式結(jié)構(gòu)體(圖未示)；所述外罩4上設(shè)有至少一孔槽41，如圖6所示外罩4上 設(shè)一孔槽41或如圖7所示外罩4上設(shè)置復(fù)數(shù)個(gè)孔槽41并形成一孔槽陣列；而各孔槽41中 可分別嵌設(shè)一光學(xué)透鏡1以形成一透鏡陣列如圖7所示的6乘6的透鏡陣列但不限制，而 各孔槽41及光學(xué)透鏡1可分別對(duì)應(yīng)搭配一 LED光源2使用以形成一發(fā)光二極管(LED)照 明裝置3。又以如圖1-7所示的本實(shí)施例而言，所述光學(xué)透鏡1的外型及尺寸大小(即外圍 部30)是配合外罩4上所設(shè)孔槽41設(shè)計(jì)，以使光學(xué)透鏡1可對(duì)應(yīng)嵌設(shè)在孔槽41中并結(jié)合 成一體，而其結(jié)合方式不限制，可由粘膠粘結(jié)固定并以能達(dá)成防水效果為佳。
再參考圖6、7所示，使用時(shí)，LED光源陣列中各LED光源2所發(fā)出光束皆可對(duì)應(yīng)經(jīng) 過外罩4上光學(xué)透鏡陣列中一光學(xué)透鏡1而再向外投射，除可達(dá)成光學(xué)透鏡1所預(yù)期的光 形效果外，并可提高LED光源的有效照度，并增進(jìn)LED燈光照明裝置3的光學(xué)效率及使用效 率。又由于本發(fā)明LED照明裝置3是先在外罩4上設(shè)置至少一孔槽41供分別對(duì)應(yīng)嵌設(shè)一 光學(xué)透鏡1，因此外罩4與光學(xué)透鏡1為分開制作，且孔槽41的形狀基本上是依據(jù)對(duì)應(yīng)嵌設(shè) 的光學(xué)透鏡1的外型而配合設(shè)計(jì)，因此，本發(fā)明所使用的光學(xué)透鏡1的成型模具的設(shè)計(jì)、制 作及生產(chǎn)制程可相對(duì)簡(jiǎn)易，且光學(xué)透鏡1的光學(xué)面也可簡(jiǎn)易達(dá)成最佳化設(shè)計(jì)，有利于提升 光學(xué)透鏡1的光學(xué)效率，并相對(duì)簡(jiǎn)化本發(fā)明LED照明裝置3的組裝作業(yè)。
以上所示僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明而言僅是說明性的，而非限制性的。 在本專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域具通常知識(shí)人員理解，在本發(fā)明權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)可對(duì)其 進(jìn)行許多改變，修改，甚至等效變更，但都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種光學(xué)透鏡，是用以搭配發(fā)光二極管光源使用，所述光學(xué)透鏡是一透明鏡片體，其包含一光源側(cè)光學(xué)面、一照明側(cè)光學(xué)面及一外圍部，其特征在于所述光源側(cè)光學(xué)面，是利用自由曲面公式設(shè)計(jì)形成，用以面對(duì)至少一發(fā)光二極管光源，使所述至少一發(fā)光二極管光源所發(fā)出的光束經(jīng)由所述光源側(cè)光學(xué)面而入射至所述光學(xué)透鏡內(nèi)；所述照明側(cè)光學(xué)面，是利用自由曲面公式設(shè)計(jì)形成，是面向照射區(qū)域，當(dāng)所述發(fā)光二極管光源所發(fā)出的光束經(jīng)由所述光源側(cè)光學(xué)面而入射至所述光學(xué)透鏡內(nèi)后，經(jīng)由所述照明側(cè)光學(xué)面而向前出射至照射區(qū)域；所述外圍部，是所述光學(xué)透鏡的鏡片體上非光學(xué)面的外圍部分；其中，由所述光源側(cè)光學(xué)面與所述照明側(cè)光學(xué)面皆利用自由曲面公式配合設(shè)計(jì)的特性，使發(fā)光二極管光源所發(fā)出的光束經(jīng)由所述光學(xué)透鏡折射后在照射區(qū)域產(chǎn)生一長(zhǎng)軸方向的長(zhǎng)度及在短軸方向的寬度比例為矩形的光形的強(qiáng)度分布，其中，所述長(zhǎng)軸方向?yàn)閄軸，所述的短軸方向?yàn)閅軸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)透鏡，其特征在于，所述光源側(cè)光學(xué)面是利用自由曲面 公式中如下所示的歪像公式設(shè)計(jì)<formula>formula see original document page 2</formula>而形成一軸對(duì)稱，且延著長(zhǎng)軸剖向?yàn)閮?nèi)凹形狀的光源側(cè)光學(xué)面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)透鏡，其特征在于，所述照明側(cè)光學(xué)面是利用自由曲面公式中如下所示的的復(fù)曲面公式設(shè)計(jì)<formula>formula see original document page 2</formula>而形成一軸對(duì)稱，且延著長(zhǎng)軸剖向?yàn)橹虚g內(nèi)凹兩側(cè)外凸的M形狀的照明側(cè)光學(xué)面。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)透鏡，其特征在于，所述光學(xué)透鏡在照射區(qū)域所產(chǎn)生的 矩形光形的長(zhǎng)度、寬度的比例是通過變更自由曲面公式中各光學(xué)參數(shù)，并由電腦軟件進(jìn)行 模擬試驗(yàn)設(shè)計(jì)出。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)透鏡，其特征在于，所述光學(xué)透鏡在照射區(qū)域所產(chǎn)生的 矩形光形的長(zhǎng)度、寬度比例為3 : 1。
6. —種發(fā)光二極管照明裝置，是利用權(quán)利要求1至6所述任一種光學(xué)透鏡而構(gòu)成的發(fā) 光二極管照明裝置，其包含至少一光學(xué)透鏡、至少一LED光源及一外罩，其特征在于所述光學(xué)透鏡，是一透明鏡片體，其包含一光源側(cè)光學(xué)面、一照明側(cè)光學(xué)面及一外圍 部，其中所述光源側(cè)光學(xué)面及所述照明側(cè)光學(xué)面是利用自由曲面公式設(shè)計(jì)形成，并由所述 外圍部以對(duì)應(yīng)嵌設(shè)在所述外罩上所設(shè)的一孔槽中；所述LED光源，是面對(duì)所述光學(xué)透鏡的光源側(cè)光學(xué)面；所述外罩，其上設(shè)有的孔槽供一光學(xué)透鏡嵌設(shè)其中；其中，所述LED光源所發(fā)出的光束經(jīng)由所述光學(xué)透鏡的光源側(cè)光學(xué)面而入射至所述光 學(xué)透鏡內(nèi)并經(jīng)由所述照明側(cè)光學(xué)面而向前出射至照射區(qū)域，并由所述光源側(cè)光學(xué)面與所述 照明側(cè)光學(xué)面利用自由曲面公式配合設(shè)計(jì)的特性，使所述LED光源所發(fā)出的光束在照射區(qū) 域產(chǎn)生一長(zhǎng)度及寬度比例為矩形光形的強(qiáng)度分布，其中，所述長(zhǎng)軸方向?yàn)閄軸，所述的短軸 方向?yàn)閅軸。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管照明裝置，其特征在于，所述光學(xué)透鏡的外圍部 是配合外罩上的孔槽以使所述光學(xué)透鏡對(duì)應(yīng)嵌設(shè)在所述孔槽中并結(jié)合成一體。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管照明裝置，其特征在于，所述外罩上設(shè)有的孔槽 為復(fù)數(shù)個(gè)，所述復(fù)數(shù)個(gè)孔槽形成一孔槽陣列。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)光二極管照明裝置，其特征在于，所述孔槽陣列是一 6乘6 的孔槽陣列。
全文摘要
本發(fā)明是一種光學(xué)透鏡及其發(fā)光二極管照明裝置，光學(xué)透鏡是一透明鏡片體，其包含一光源側(cè)光學(xué)面、一照明側(cè)光學(xué)面及一外圍部，光源側(cè)光學(xué)面是利用自由曲面公式設(shè)計(jì)形成，用以面對(duì)發(fā)光二極管光源，使發(fā)光二極管光源發(fā)出的光束經(jīng)由光源側(cè)光學(xué)面而入射至光學(xué)透鏡內(nèi)；照明側(cè)光學(xué)面，是利用自由曲面公式設(shè)計(jì)形成，是面向照射區(qū)域，當(dāng)LED光源所發(fā)出的光束經(jīng)由光源側(cè)光學(xué)面而入射至光學(xué)透鏡內(nèi)后，經(jīng)所述照明側(cè)光學(xué)面而向前出射至照射區(qū)域；外圍部，是光學(xué)透鏡的鏡片體上非光學(xué)面的外圍部分；又利用數(shù)個(gè)所述光學(xué)透鏡以同軸向在一外罩上形成一透鏡陣列搭配一LED光源的陣列使用，以構(gòu)成一LED照明裝置，以適用于路燈、車燈或照相閃光燈等照明使用。
文檔編號(hào)F21V5/00GK101761866SQ200810176579
公開日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2008年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月25日
發(fā)明者徐運(yùn)強(qiáng), 朱翊麟, 羅智瑋 申請(qǐng)人:創(chuàng)研光電股份有限公司