專利名稱：發(fā)光二極管光學(xué)透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及光學(xué)透鏡之技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)，特別是關(guān)于一種利用二次光學(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發(fā)光二極管光學(xué)透鏡，以調(diào)整照明面積而符合各式燈具之不同需求。
背景技術(shù)：
近年來，照明市場(chǎng)因發(fā)光二極管(Light Emitting Diode, LED)具有低耗電、高效能及壽命長等特性而吹起一陣改革風(fēng)潮，使得發(fā)光二極管大舉取代傳統(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。然，相較于傳統(tǒng)光源，發(fā)光二極管之光線發(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)發(fā)光二極管光源之投射照度、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。因此，以需求來說，設(shè)計(jì)一個(gè)發(fā)光二極管光學(xué)透鏡，利用對(duì)稱式之透鏡結(jié)構(gòu)特性，使發(fā)光二極管光源經(jīng)透鏡二次折射后得以產(chǎn)生對(duì)稱、廣域且照射區(qū)域均亮之照明效果。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于現(xiàn)有技術(shù)之問題，本實(shí)用新型之目的在于提供一種發(fā)光二極管光學(xué)透鏡，以利用二次光學(xué)原理改變并調(diào)整發(fā)光二極管光源之發(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)用新型之該發(fā)光二極管光學(xué)透鏡與一發(fā)光二極管結(jié)合，供以引導(dǎo)該發(fā)光二極管之光線而產(chǎn)生較佳之光形布局，且該發(fā)光二極管光學(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。該出光面為圓形表面，且其直徑長15.54 17.63mm。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)曲面之另一側(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12.90mm。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，用以容置該發(fā)光二極管。其中，以該基準(zhǔn)面上任意二條通過該基準(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)長為Imm時(shí)，-0.05mm 芻 p 芻 0.05mm。如此，于一實(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(2.13，O)、(5.00,4.30)、(7.05,8.60)、(8.82，12.90);于 Y-Z 坐標(biāo)平面上，具有各點(diǎn)(y，z)為(2.13，O)、(5.00，4.30)、(7.05，8.60)、(8.82，12.90)。并且，該透鏡本體于該入光面處內(nèi)凹形成深度為7.51mm之該容置室。于次一實(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(2.55，O)、(5.23,4.30)、(7.00,8.60)、(8.45，12.90);于 Y-Z 坐標(biāo)平面上，具有各點(diǎn)(y，z)為(2.55，O)、(5.23，4.30)、(7.00，8.60)、(8.45，12.90)。并且，該透鏡本體于該入光面處內(nèi)凹形成深度為5.08mm之該容置室。于另一實(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(2.40，O)、(5.21,4.30)、(6.70,8.60)、(7.77，12.90);于 Y-Z 坐標(biāo)平面上，具有各點(diǎn)(y，z)為(2.40，O)、(5.21，4.30)、(6.70，8.60)、(7.77，12.90)。并且，該透鏡本體于該入光面處內(nèi)凹形成深度為5.80mm之該容置室。另外，為組裝該發(fā)光二極管光學(xué)透鏡與該發(fā)光二極管，本創(chuàng)作更包括一卡合體，該卡合體系設(shè)于該出光面一側(cè)，供以相對(duì)于一發(fā)光二極管基板相互卡合固定。

圖1為本實(shí)用新型第一較佳實(shí)施例之外觀圖。圖2為本實(shí)用新型第一較佳實(shí)施例于X-Z平面之剖視圖。圖3為本實(shí)用新型第一較佳實(shí)施例于X-Z平面之光跡圖。圖4為本實(shí)用新型第一較佳實(shí)施例之配光曲線圖。圖5為本實(shí)用新型第二較佳實(shí)施例于X-Z平面之剖視圖。圖6為本實(shí)用新型第二較佳實(shí)施例于X-Z平面之光跡圖。圖7為本實(shí)用新型第二較佳實(shí)施例之配光曲線圖。圖8為本實(shí)用新型第三較佳實(shí)施例于X-Z平面之剖視圖。圖9為本實(shí)用新型第三較佳實(shí)施例于X-Z平面之光跡圖。圖10為本實(shí)用新型第三較佳實(shí)施例之配光曲線圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖1及圖2，其分別為本實(shí)用新型第一較佳實(shí)施例之外觀圖及于X-Z平面之剖視圖。如圖所示，該發(fā)光二極管光學(xué)透鏡I與一發(fā)光二極管(圖未示)結(jié)合，供以引導(dǎo)該發(fā)光二極管之光線而產(chǎn)生較佳之光形布局。該發(fā)光二極管光學(xué)透鏡I具有一透鏡本體10及一卡合體11，且該卡合體11之表面可設(shè)計(jì)成網(wǎng)格狀或蜂巢式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或霧化處理，以發(fā)散該發(fā)光二極管之光徑而提升光均勻度。該透鏡本體10包含一出光面100、一側(cè)曲面101及一入光面102，該出光面100為直徑17.63mm的圓形表面。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，而其另一側(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12.90mm。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)凹形成深7.51mm之一容置室，用以容置該發(fā)光二極管，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)于一發(fā)光二極管基板(圖未不)而相互卡合固定。[0022]為藉該等曲面點(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)面上任意二條通過該基準(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)。由于本創(chuàng)作系為對(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。承上，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(2.13,0),(5.00,4.30)、(7.05,8.60)、(8.82, 12.90);于 Y-Z 坐標(biāo)平面上，具有各點(diǎn)(y，z)為(2.13，O)、(5.00，4.30)、(7.05,8.60)、(8.82，12.90)，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為一單位坐標(biāo)長,則-0.05mm = p = 0.05mm。再者，于本實(shí)施例中，該容置室上方之該入光面102呈凸弧狀，而該入光面102鄰近該基準(zhǔn)面處系繞設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)刻紋1020，該等刻紋1020呈弧線狀且自該基準(zhǔn)面朝該出光面100方面延伸設(shè)置，供以發(fā)散該發(fā)光二極管所發(fā)射之光而進(jìn)一步提升光均勻度。當(dāng)該發(fā)光二極管裝置于該容置室內(nèi)時(shí)，請(qǐng)一并參照?qǐng)D3及圖4，其分別為本實(shí)用新型第一較佳實(shí)施例于X-Z平面之光跡圖及配光曲線圖，該發(fā)光二極管所發(fā)射之光將穿透該透鏡本體10并產(chǎn)生折射或反射等現(xiàn)象，使光徑偏移而形成最高歸一化光強(qiáng)度為I之光照效果。如此，即可利用該發(fā)光二極管光學(xué)透鏡I調(diào)整欲照射區(qū)域之范圍及平均光強(qiáng)度。承上，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，該發(fā)光二極管光學(xué)透鏡I于該基準(zhǔn)面至該出光面100之距離不變的條件下，可調(diào)整該出光面100之徑寬、該容置室深度，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)摪l(fā)光二極管之光徑分布。如圖5、圖6及圖7所示，其分別為本實(shí)用新型第二較佳實(shí)施例于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200直徑16.90 mm、該容置室深約
5.08mm,及該等曲面點(diǎn)2010于X-Z坐標(biāo)平面上之各點(diǎn)(x，z)為(2.55，O)、(5.23，4.30)、(7.00，8.60)、(8.45，12.90);于 Y-Z 坐標(biāo)平面上，具有各點(diǎn)(y，z)為(2.55，O)、(5.23,4.30)、(7.00,8.60)、(8.45，12.90)時(shí)，可得歸一化光強(qiáng)度最高為I之光照效果?；蛘?，如圖8、圖9及圖10所示，其分別為本實(shí)用新型第三較佳實(shí)施例于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300直徑15.54_、該容置室深約5.80 mm時(shí)，使該等曲面點(diǎn)3010于X-Z坐標(biāo)平面上之各點(diǎn)(x，z)為(2.40，O)、(5.21，4.30)、(6.70，8.60)、(7.77，12.90);于 Y-Z 坐標(biāo)平面上，具有各點(diǎn)(y, z)為(2.40，O)、(5.21，4.30)、(6.70，8.60)、(7.77，12.90)，即得最高歸一化光強(qiáng)度為 I。其中，上述實(shí)施例之照射范圍中，第三實(shí)施例所述之發(fā)光二極管光學(xué)透鏡3之照射范圍可大于第二實(shí)施例所述之發(fā)光二極管光學(xué)透鏡2之照射范圍，又第二實(shí)施例所述之發(fā)光二極管光學(xué)透鏡2之照射范圍可大于第一實(shí)施例所述之發(fā)光二極管光學(xué)透鏡I之照射范圍。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)包含于后附之申請(qǐng)專利范圍中。
權(quán)利要求1.一種發(fā)光二極管光學(xué)透鏡，具有一透鏡本體，其包含: 一出光面，為圓形表面，其直徑長15.54 17.63mm ； 一側(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)緣與該出光面相連接，該側(cè)曲面之另一側(cè)緣框圍形成圓形之一基準(zhǔn)面，該基準(zhǔn)面至該出光面之距離為12.90mm ;以及 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1所述的發(fā)光二極管光學(xué)透鏡，其特征在于:以該基準(zhǔn)面上任意二條通過該基準(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軸距離系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)長為Imm時(shí)，-0.05mm = p = 0.05mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管光學(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(2.13，O)、(5.00，4.30)、(7.05，8.60)、(8.82，12.90);于 Y-Z 坐標(biāo)平面上，具有各點(diǎn)(y，z)為(2.13，O)、(5.00，4.30)、(7.05，8.60)、(8.82，12.90)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)光二極管光學(xué)透鏡，其特征在于:該透鏡本體于該入光面處內(nèi)凹形成深度為7.51mm之該容置室。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管光學(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(2.55，O)、(5.23，4.30)、(7.00，8.60)、(8.45，12.90);于 Y-Z 坐標(biāo)平面上，具有各點(diǎn)(y，z)為(2.55，O)、(5.23，4.30)、(7.00，8.60)、(8.45，12.90)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)光二極管光學(xué)透鏡,其特征在于:該透鏡本體于該入光面處內(nèi)凹形成深度為5.08mm之該容置室。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管光學(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(2.40，O)、(5.21，4.30)、(6.70，8.60)、(7.77，12.90);于 Y-Z 坐標(biāo)平面上，具有各點(diǎn)(y，z)為(2.40，O)、(5.21，4.30)、(6.70，8.60)、(7.77，12.90)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)光二極管光學(xué)透鏡，其特征在于:該透鏡本體于該入光面處內(nèi)凹形成深度為5.80mm之該容置室。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管光學(xué)透鏡，其特征在于:更包括一卡合體，該卡合體設(shè)于該出光面一側(cè)，供以相對(duì)于一發(fā)光二極管基板相互卡合固定。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種發(fā)光二極管光學(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15.54～17.63mm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12.90mm。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，使本創(chuàng)作罩覆一發(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)F21Y101/02GK203068418SQ20122057346
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2012年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月3日
發(fā)明者唐德龍, 吳民翔 申請(qǐng)人:東莞雷笛克光學(xué)有限公司