專利名稱：光學透鏡及包含該光學透鏡的照明裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是關于一種用于一照明裝置的光學透鏡；特別是關于一種提升照明裝置的照明均勻度的光學透鏡。
背景技術：
隨著發(fā)光二極管(light emitting diode, LED)制造技術的進步以及其具有發(fā)光效率高、使用壽命長以及反應時間快等優(yōu)點，現今照明裝置已廣泛的應用LED作為發(fā)光光源，并搭配光學透鏡的使用，以使LED所產生的光線能投射于一預定區(qū)域，而獲得照明的效果。由于LED的光照具有方向性，絕大部分的光照均集中朝一特定方向照射，因此，應用于照明裝置時，光線強度的過度集中將形成極不均勻的照明效果，即沿該特定方向上的光線強度將遠遠大于周圍區(qū)域，若針對作為環(huán)境照明的照明裝置而言，不均勻的照明效果，將造成使用者極為不適的視覺感受。如圖1所示，現有的一光學透鏡10，是用于一照明裝置1，而照明裝置1包含以LED 作為光源的LED燈泡14。光學透鏡10的外形實質上是一截圓錐體(truncatedcone)，具有一頂面11、一底面12、一側壁13以及一容置部(圖未示出)。其中容置部設置于底面12， 適以容置LED燈泡14。藉此，LED燈泡14所發(fā)出的光線可透過頂面11以及側壁13射出。 由于LED燈泡14的主要光照方向是朝向頂面11方向投射，使透過頂面11中心所照射出的光線強度最強，并以該中心方向為基準，越往外側的區(qū)域則光線強度越弱，使受照區(qū)域的光線強度形成同心圓狀而不均勻的分布，因此使用現有的光學透鏡10的照明裝置1將無法提供均勻強度的照明效果，而受到光線照射區(qū)域內的亮度對比極高，將無法提供使用者舒適的照明效果。有鑒于此，提供一種光學透鏡，使利用LED燈泡作為光源的照明裝置的照明均勻度能夠有效提升，這是此一業(yè)界亟待解決的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一目的在于提供一種光學透鏡，該光學透鏡用于以發(fā)光二極管 (lightemitting diode, LED)燈泡作為光源的照明裝置，該光學透鏡能夠使LED燈泡所提供的光線形成多個均勻光環(huán)(annular light)，并控制這些均勻光環(huán)朝一受照區(qū)域投射，通過這些均勻光環(huán)以部份相互重疊的方式照射于該受照區(qū)域，而使受照區(qū)域的照明均勻度提升并降低受照區(qū)域內的亮度對比差。為達上述目的，本發(fā)明揭露一種照明裝置，具有一光學透鏡，該照明裝置包含一 LED燈泡，適以提供一光線，該光學透鏡包含一堆疊構件、一容置部以及一凹陷部。其中，該容置部設置于該堆疊構件的一底面，適以容置該LED燈泡，該堆疊構件具有多個堆疊層，各該堆疊層具有一外凸弧形曲面，而該凹陷部設置于該堆疊構件的一頂面。藉此，該光線可通過這些外凸弧形曲面及該凹陷部射至一受照區(qū)域。本發(fā)明的有益技術效果是該凹陷部適可均勻的發(fā)散該LED燈泡所提供的光線，避免于受照區(qū)域中形成光線強度過于集中的部分，且該光線可同時透過這些堆疊層的外凸弧形曲面形成多個強度均勻的光環(huán)，以至少部分重疊的方式照射至該受照區(qū)域，相較于現有的照明裝置，可提升受照區(qū)域的照明均勻度并降低亮度對比差。


圖1是一現有的照明裝置的示意分解立體圖；圖2是依據本發(fā)明的一實施例的光學透鏡的示意圖；圖3是依據本發(fā)明的一實施例的照明裝置具有圖2的光學透鏡的分解立體圖；以及圖4是依據本發(fā)明的一實施例的照明裝置于一平面的光線強度分布曲線圖。
具體實施例方式請合并參閱圖2及圖3，圖中示出本發(fā)明的一實施例，其中，具有一光學透鏡2的一照明裝置3，于圖3中部份相同于圖2的元件標號予以省略。照明裝置3包含以發(fā)光二極管 (light emitting diode, LED)為光源的一 LED燈泡31，適以提供一光線。光學透鏡2包含一堆疊構件21、一容置部22以及一凹陷部23。其中，堆疊構件21具有多個堆疊層211，各堆疊層211分別具有一外凸弧形曲面211a。其次，容置部22設置于堆疊構件21的一底面 212，適以容置LED燈泡31，而凹陷部23則設置于堆疊構件21的一頂面213。藉此，LED燈泡31所提供的光線適可通過多個外凸弧形曲面211a及凹陷部23射出，并照射至一受照區(qū)域(圖未示出)?；贚ED的光照特性，使LED燈泡31具有一主要光照方向，其主要的光線能量均沿該主要方向散射，即沿該主要方向上具有較大的光線強度。于本實施例中，該主要方向是通過LED燈泡31并朝凹陷部23延伸的一方向。因此，本實施例中，凹陷部23實質上設計為一內凹圓弧曲面。藉此，可使能量較大的光線透過凹陷部23發(fā)散后射出，避免光線強度過于集中，于受照區(qū)域中形成不均勻的照明效果。其次，堆疊構件21的多個堆疊層211實質上分別具有相同的一環(huán)形輪廓，適以接受LED燈泡31自各方向所散射出的光線，且多個堆疊層211是由大至小依序自底面212朝頂面213的一方向平行疊置，以使光線可通過多個堆疊層211分層射出，以照射于受照區(qū)域中。進一步而言，多個堆疊層211的各外凸弧形曲面211a分別具有一曲率，適以控制自LED 燈泡31散射出的光線由各外凸弧形曲面211a以一預定角度射出。然而，并不僅限于此，于其它實施例中，各外凸弧形曲面211a的曲率實質上均不相等，適以配合各式不同波長范圍及燈泡外形的LED燈泡31，控制光線由各外凸弧形曲面211a依不同角度射出。而各外凸弧形曲面211a的曲率可利用模擬軟件而設計，而該模擬軟件是依據光學基本原理定義各曲率。通過上述多個堆疊層211的構成，自LED燈泡31所散射出的光線，適可通過各堆疊層211分別形成多個光線強度均勻的光環(huán)(圖未示出)。其中，由較上層(即較小比例的環(huán)形輪廓)的堆疊層211所射出的光環(huán)由于較靠近LED燈泡31的主要發(fā)光方向，因此，其光線強度將高于通過較下層(即較大比例的環(huán)形輪廓)的堆疊層211所形成的光環(huán)。而通過多個堆疊層211的各外凸弧形曲面211a所具有的不同曲率，適可控制各光環(huán)投射的位置及范圍，使各光環(huán)以至少部份相互重疊的方式照射，而于受照區(qū)域中形成光線強度平均的一范圍。同時，配合凹陷部23將LED燈泡31的主要發(fā)光方向的光線以散射方式射出，避免于該受照區(qū)域中造成部分光線強度過于集中。因此，通過本實施例所形成的多個光環(huán)，以及將主要發(fā)光方向的光線散射后，可于受照區(qū)域形成均勻的照明效果，并降低亮度對比差異。如圖4所示，為依據本發(fā)明的照明裝置3于一平面上的光線強度相對于視角的曲線圖，其中該平面是通過堆疊構件21的頂面213及底面212的中心，而堆疊構件21具有七層堆疊層211。于圖4中，橫軸代表視角(view angle)，縱軸代表光線相對強度(relative intensity of light)，其中視角的定義為于該平面上，于LED燈泡31的正上方沿通過LED 燈泡31的方向定義視角為0°，并以順時針及逆時針方向各旋轉四分之一圓，而分別定義出視角為90°及-90°。藉此，通過圖4可進一步了解LED燈31的光線投射時于各視角的光線強度分布的情形。如圖所示，包括0°視角及其于一范圍內的相鄰視角，實質上約為 LED燈泡31的主要發(fā)光方向，該方向上的光線由于通過凹陷部23的內凹圓弧曲面而后射出，因此可有效使光線發(fā)散，避免于受照區(qū)域中形成強度過于集中的光線，而形成一光線相對強度較低的波谷曲線區(qū)域(如圖4中虛線范圍所示)。其次，相對于圖4中所顯示的多個波峰曲線，則分別代表自七堆疊層211的各外凸弧形曲面211a所射出的光線強度，其中，靠近0°視角的二波峰因距離LED燈泡31的主要發(fā)光方向較近，因此其光線相對強度為最大。 由于堆疊構件21的各堆疊層211是平行疊置，各堆疊層211于同一視角(如30°與-30° ) 上接受實質上相同強度的光線，因此于圖4中是形成多個相對于0°視角而對稱的波峰曲線，即各對稱的波峰曲線的光線強度相等。多個對稱的波峰曲線則實質上代表自多個堆疊層211的各外凸弧形曲面211a所射出的多個光環(huán)具有均勻的強度，并配合凹陷部23將主要光照方向的光線強度發(fā)散，而于受照區(qū)域形成均勻的光照效果。詳細均勻的光照效果的形成方式已于上述提及，于此不再贅述。且于其它實施例中，堆疊構件21還可具有其它數量的堆疊層211，并形成相應數量的光環(huán)。本發(fā)明光學透鏡2的多個堆疊層211至少其中之一具有一內壁211b，內壁211b用以界定容置部22。容置部22則具有相應于LED燈泡31的一外形，適以使光學透鏡2與LED 燈泡31緊密貼合。藉此，使得光線得以直接透過光學透鏡2射出，以減少自LED燈泡31所射出的光線經過空氣或其它介質而使光線強度衰減。較佳地，于本實施例中，堆疊構件21 還為一體成型結構，以避免各堆疊層211之間產生縫隙，造成光線自縫隙射出，而無法投射至預定的受照區(qū)域。本實施例中，堆疊構件21的材質是選自聚甲基丙烯酸甲酯 (polymethylmethacrylate,PMMA)及聚碳酸酯(polycarbonate，PC)所組成的群組，其中聚甲基丙烯酸甲酯及聚碳酸酯的材質可實質上分別提供95%及90%的光線穿透率，以提升受照區(qū)域的整體光線強度。然而，堆疊構件21并不僅限由上述材料所制成，其它具高光線穿透率的材料亦可適用于堆疊構件21。本實施例中，照明裝置3還具有一燈座32，且光學透鏡2還具有一連結構件M，其中，LED燈泡31設置于燈座32上，而連結構件M適以與燈座32連結。藉此，光學透鏡2得以與LED燈泡31緊密貼合，避免光線損失。于實際應用上，連結構件M是可以嵌合、貼合及螺合等方式與燈座32結合。然而，光學透鏡2與LED燈泡31的結合方式不僅限于上述， 本領域具通常知識者應可輕易推知其它實施態(tài)樣，于此不再加以贅述。
綜上所述，本發(fā)明提供一照明裝置，具有一光學透鏡，相較于現有的照明裝置所形成不均勻的照明效果，本發(fā)明的光學透鏡通過凹陷部適以將LED燈泡的主要光線強度予以發(fā)散，并通過多個堆疊層的各外凸弧形曲面控制光線強度均勻的光環(huán)的投射方向，進而提升照明裝置的照明均勻度，并減少受照區(qū)域的亮度對比差，使其可廣泛的應用于各式環(huán)境照明，如桌燈、路燈等，以提供均勻的照明效果。上述的實施例僅用來例舉本發(fā)明的實施態(tài)樣，以及闡釋本發(fā)明的技術特征，并非用來限制本發(fā)明的保護范疇。任何熟悉此技術者可輕易完成的改變或均等性的安排均屬于本發(fā)明所主張的范圍，本發(fā)明的權利保護范圍應以申請專利范圍為準。
權利要求
1.一種用于一照明裝置的光學透鏡，該照明裝置包含一發(fā)光二極管(LED)燈泡適以提供光線，其特征在于，該光學透鏡包含一堆疊構件，具有多個堆疊層，各該堆疊層具有一外凸弧形曲面； 一容置部，設置于該堆疊構件的一底面，適以容置該LED燈泡；以及一凹陷部，設置于該堆疊構件的一頂面； 其中該光線是通過這些外凸弧形曲面及該凹陷部射出。
2.根據權利要求1所述的光學透鏡，其特征在于，各該堆疊層是由大至小依序自該底面朝該頂面的一方向疊置。
3.根據權利要求2所述的光學透鏡，其特征在于，各該外凸弧形曲面具有一曲率。
4.根據權利要求3所述的光學透鏡，其特征在于，各該曲率實質上均不相等。
5.根據權利要求4所述的光學透鏡，其特征在于，這些堆疊層實質上分別具有相同的一環(huán)形輪廓。
6.根據權利要求5所述的光學透鏡，其特征在于，該凹陷部是實質上為一內凹圓弧曲
7.根據權利要求6所述的光學透鏡，其特征在于，這些堆疊層至少其中之一具有一內壁，用以界定該容置部。
8.根據權利要求7所述的光學透鏡，其特征在于，該容置部具有相應于該LED燈泡的一外形。
9.根據權利要求8所述的光學透鏡，其特征在于，該堆疊構件的材質是選自聚甲基丙烯酸甲酯及聚碳酸酯所組成的群組。
10.根據權利要求9所述的光學透鏡，其特征在于，該堆疊構件是一體成型結構。
11.根據權利要求10所述的光學透鏡，其特征在于，該照明裝置還具有一燈座，該光學透鏡還具有一連結構件，該LED燈泡設置于該燈座上，而該連結構件適以與該燈座連結。
12.一種照明裝置，其特征在于，包含一發(fā)光二極管(LED)燈泡，適以提供一光線；以及一光學透鏡，包含一堆疊構件，具有多個堆疊層，各該堆疊層具有一外凸弧形曲面；一容置部，設置于該堆疊構件的一底面，適以容置該LED燈泡；以及一凹陷部，設置于該堆疊構件的一頂面；其中該光線是通過這些外凸弧形曲面及該凹陷部射出。
13.根據權利要求12所述的照明裝置，其特征在于，各該堆疊層是由大至小依序自該底面朝該頂面的一方向疊置。
14.根據權利要求13所述的照明裝置，其特征在于，各該外凸弧形曲面具有一曲率。
15.根據權利要求14所述的照明裝置，其特征在于，各該曲率實質上均不相等。
16.根據權利要求15所述的照明裝置，其特征在于，這些堆疊層實質上分別具有相同的一環(huán)形輪廓。
17.根據權利要求16所述的照明裝置，其特征在于，該凹陷部實質上為一內凹圓弧曲
18.根據權利要求17所述的照明裝置，其特征在于，這些堆疊層至少其中之的一具有一內壁，用以界定該容置部。
19.根據權利要求18所述的照明裝置，其特征在于，該容置部具有相應于該LED燈泡的一外形。
20.根據權利要求19所述的照明裝置，其特征在于，該堆疊構件的材質是選自聚甲基丙烯酸甲酯及聚碳酸酯所組成的群組。
21.根據權利要求20所述的照明裝置，其特征在于，該堆疊構件是一體成型結構。
22.根據權利要求21所述的照明裝置，其特征在于，該照明裝置還具有一燈座，該光學透鏡還具有一連結構件，該LED燈泡設置于該燈座上，而該連結構件適以與該燈座連結。
全文摘要
本發(fā)明是一種光學透鏡及包含該光學透鏡的照明裝置。照明裝置具有一光學透鏡，該照明裝置包含一發(fā)光二極管燈泡，適以提供一光線。該光學透鏡包含一堆疊構件、一容置部以及一凹陷部。其中，該堆疊構件具有多個堆疊層，各該堆疊層具有一外凸弧形曲面，該容置部設置于該堆疊構件的一底面，適以容置該發(fā)光二極管燈泡，而該凹陷部則設置于該堆疊構件的一頂面。藉此，該光線可通過這些外凸弧形曲面及該凹陷部射出，并提供均勻的照明效果。
文檔編號F21V5/04GK102192471SQ20101013460
公開日2011年9月21日 申請日期2010年3月2日 優(yōu)先權日2010年3月2日
發(fā)明者梁家豪, 蔣人達 申請人:億光電子工業(yè)股份有限公司