CN202972932U - 发光二极管光学透镜 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种发光二极管光学透镜，具有一透镜本体，其包含一出光面、一侧曲面及一入光面，该出光面为直径13.6～17.58mm之圆形表面，该侧曲面由复数个曲面点所组成，且其一侧缘与该出光面相互连接；其另一侧缘框围形成圆形之一基准面，并与该入光面边缘相互连接，而该基准面至该出光面之距离为7.4mm。如此，该出光面、该侧曲面与该入光面即封闭形成该透镜本体之外表面，使本实用新型罩覆一发光二极管，以调整该发光二极管之原发光角度、光度分布与照度分布，而达预期照射范围及光照强度，进而多元使用于各类照明之运用。

Description

发光二极管光学透镜

技术领域

 [0001] 本实用新型涉及光学透镜之技术领域相关，特别是关于一种利用二次光学折射原理改变原发光二极管之发光角度、光度分布及照度分布之发光二极管光学透镜，以调整照明面积而符合各式灯具之不同需求。

背景技术

近年来，由于发光二极管（Light Emitting Diode，LED）具有低耗电、高效能及寿命长等优点，使得发光二极管广泛取代传统光源而应用于显示器、广告广告牌及各式灯具上，例如路灯、天井灯或桌灯中。然而，相较于传统光源，发光二极管之光线发散角度较小，以致运用于灯具时照明范围受限制，或者，因中心光线过于集中，而使照明范围之中心处与边缘处之亮度大小差异甚巨，无法提供均匀的照明效果。对此，如何利用二次光学原理，针对发光二极管光源之投射照度、发光角度及照射光之均匀度进行改善，以于各种不同之使用条件下皆能提供最佳之照明状态即为本领域相关从业者极欲改善之课题。

因此，以需求来说，设计一个发光二极管光学透镜，利用对称式之透镜结构特性，使发光二极管光源经透镜二次折射后得以产生对称、广域且照射区域均亮之照明效果。

实用新型内容

本实用新型之目的在于提供一种发光二极管光学透镜，以利用二次光学原理改变并调整发光二极管光源之发光角度与照度，使调整照明范围及均光效果。

为达上述目的，本实用新型之该发光二极管光学透镜与一发光二极管结合，供以引导该发光二极管之光线而产生较佳之光形布局，且该发光二极管光学透镜具有一透镜本体，其包含一出光面、一侧曲面及一入光面。该出光面为圆形表面，且其直径长13.6～17.58mm。该侧曲面由复数个曲面点所组成，且该侧曲面之一侧缘与该出光面相互连接，该侧曲面之另一侧缘框围形成圆形之一基准面，其中该基准面至该出光面之距离为7.4mm。并且，该入光面之边缘与该侧曲面之该基准面边缘相互连接，而由该出光面、该侧曲面与该入光面封闭形成该透镜本体之外表面，且于该透镜本体之该入光面处内凹形成一容置室，用以容置该发光二极管。

其中，以该基准面上任意二条通过该基准面之一圆心且相互正交之直线分别定义为X轴方向与Y轴方向，且该圆心为三维空间坐标之原点，该透镜本体以Y-Z面为基础面，于X轴上呈现镜向对称；该透镜本体以X-Z面为基础面，于Y轴上呈现镜向对称，又该等曲面点至X、Y、Z轴距离大于等于零并分别具有一相对误差p，当一单位坐标长为1mm时，-0.05mm≦p≦0.05mm。

如此，于一实施例中，该等曲面点于X-Z坐标平面上，具有各点（x,z）为（4,0）、（6.09,2.47）、（7.77,4.93）、（8.79,7.40）；于Y-Z坐标平面上，具有各点（y,z）为（4,0）、（6.09,2.47）、（7.77,4.93）、（8.79,7.40）。并且，该透镜本体于该入光面处内凹形成深度为5.5mm之该容置室。

于次一实施例中，该等曲面点于X-Z坐标平面上，具有各点（x,z）为（3.10,0）、（5.19,2.47）、（6.96,4.93）、（8.60,7.40）；于Y-Z坐标平面上，具有各点（y,z）为（3.10,0）、（5.19,2.47）、（6.96,4.93）、（8.60,7.40）。并且，该透镜本体于该入光面处内凹形成深度为3.5mm之该容置室。

于另一实施例中，该等曲面点于X-Z坐标平面上，具有各点（x,z）为（2.30,0）、（4.49,2.47）、（5.84,4.93）、（6.80,7.40）；于Y-Z坐标平面上，具有各点（y,z）为（2.30,0）、（4.49,2.47）、（5.84,4.93）、（6.80,7.40）。并且，该透镜本体于该入光面处内凹形成深度为2.8mm之该容置室。

另外，为组装该发光二极管光学透镜与该发光二极管，本实用新型更包括一卡合体，该卡合体设于该出光面一侧，供以相对于一发光二极管基板相互卡合固定。

附图说明

图1　为本实用新型第一较佳实施例之外观图。

图2　为本实用新型第一较佳实施例于X-Z平面之剖视图。

图3　为本实用新型第一较佳实施例于X-Z平面之光迹图。

图4　为本实用新型第一较佳实施例之配光曲线图。

图5　为本实用新型第二较佳实施例于X-Z平面之剖视图。

图6　为本实用新型第二较佳实施例于X-Z平面之光迹图。

图7　为本实用新型第二较佳实施例之配光曲线图。

图8　为本实用新型第三较佳实施例于X-Z平面之剖视图。

图9  为本实用新型第三较佳实施例于X-Z平面之光迹图。

图10 为本实用新型第三较佳实施例之配光曲线图。

具体实施方式

请参阅图1及图2，其分别为本实用新型第一较佳实施例之外观图及于X-Z平面之剖视图。如图所示，该发光二极管光学透镜1与一发光二极管（图未示）结合，供以引导该发光二极管之光线而产生较佳之光形布局。该发光二极管光学透镜1具有一透镜本体10及一卡合体11，且该卡合体11之表面呈网格状或蜂巢式结构设计，以发散该发光二极管之光径而提升光均匀度。该透镜本体10包含一出光面100、一侧曲面101及一入光面102，该出光面100为直径17.58mm的圆形表面。据几何学原理：点构成线，线构成面之基础概念可知，该侧曲面101由复数个曲面点1010所组成，且该侧曲面101之一侧缘与该出光面100相互连接，而其另一侧缘框围形成圆形之一基准面，又该基准面至该出光面100之距离为7.4mm。该入光面102之边缘与该基准面边缘相互连接，使该出光面100、该侧曲面101与该入光面102封闭形成该透镜本体10之外表面，且该透镜本体10于该入光面102处内凹形成深5.5mm之一容置室，用以容置该发光二极管，又该容置室上方之该入光面102呈外凸曲面状。并且，该卡合体11设于该透镜本体10一侧且连接该出光面100，供以对应于一发光二极管基板（图未示）而相互卡合固定。

为藉该等曲面点1010定义出该侧曲面101之曲线与曲面，首先可以该基准面上任意二条通过该基准面之一圆心且相互正交之直线分别定义为X轴方向与Y轴方向，并使该圆心为三维空间坐标之原点。由于本实用新型为对称式之透镜结构，故以Y-Z面为基础面，该透镜本体10于X轴上呈现镜向对称，同样地，以X-Z面为基础面，该透镜本体10则于Y轴上呈现镜向对称。

接着，工程上利用该等曲面点1010建立曲线及曲面之方式有多种作法，于此并不加以详述，但大致上，主要系利用光滑连接之概念，使之得以保证曲线在给定之曲面点1010处連接，且曲线之切线斜率与曲率亦得以連续相接，以架构出该侧曲面101之曲面，由此可知，该侧曲面101之平滑程度取决于给定之该等曲面点1010多寡。于本实施例中，该等曲面点1010于X-Z坐标平面上，具有各点（x,z）为（4,0）、（6.09,2.47）、（7.77,4.93）、（8.79,7.40）；于Y-Z坐标平面上，具有各点（y,z）为（4,0）、（6.09,2.47）、（7.77,4.93）、（8.79,7.40），且该等曲面点1010至X、Y、Z轴距离大于等于零并分别具有一相对误差p，其中以1mm为一单位坐标长，则-0.05mm≦p≦0.05mm。

当该发光二极管装置于该容置室内时，请一并参照图3及图4，其分别为本实用新型第一较佳实施例于X-Z平面之光迹图及配光曲线图，该发光二极管所发射之光将穿透该透镜本体10并产生折射或反射等现象，使光径偏移而形成最高归一化光强度为1之光照效果。如此，即可利用该发光二极管光学透镜1调整欲照射区域之范围及平均光强度。

承上，为符合实际照明需求而调整照射范围及平均归一化光强度，该发光二极管光学透镜1于该基准面至该出光面100之距离不变的条件下，可调整该出光面100之径宽、该容置室深度，及可调整该等曲面点1010而变化该侧曲面101之曲线及曲面平滑度，以改变该发光二极管之光径分布。

如图5、图6及图7所示，其分别为本实用新型第二较佳实施例于X-Z平面之剖视图、于X-Z平面之光迹图及配光曲线图，于该出光面200直径17.20mm、该容置室深约3.5mm，及该等曲面点2010于X-Z坐标平面上之各点（x,z）为（3.10,0）、（5.19,2.47）、（6.96,4.93）、（8.60,7.40）；于Y-Z坐标平面上，具有各点（y,z）为（3.10,0）、（5.19,2.47）、（6.96,4.93）、（8.60,7.40）时，可得归一化光强度最高为1之光照效果。因此，可利用该发光二极管光学透镜2调整欲照射区域之范围及平均光强度。

或者，如图8、图9及图10所示，其分别为本实用新型第三较佳实施例于X-Z平面之剖视图、于X-Z平面之光迹图及配光曲线图，于该出光面300直径13.6mm、该容置室深约2.80mm时，使该等曲面点3010于X-Z坐标平面上之各点（x,z）为（2.30,0）、（4.49,2.47）、（5.84,4.93）、（6.80,7.40）；于Y-Z坐标平面上，具有各点（y,z）为（2.30,0）、（4.49,2.47）、（5.84,4.93）、（6.80,7.40），即得最高归一化光强度为1。

其中，上述实施例之照射范围中，第三实施例所述之发光二极管光学透镜3之照射范围可大于第二实施例所述之发光二极管光学透镜2之照射范围，又第二实施例所述之发光二极管光学透镜2之照射范围可大于第一实施例所述之发光二极管光学透镜1之照射范围。

以上所述仅为举例性之较佳实施例，而非为限制性者。任何未脱离本实用新型之精神与范畴，而对其进行之等效修改或变更，均应包含于后附之申请专利范围中。

Claims (9)

1.一种发光二极管光学透镜，是供引导一发光二极管之光线而产生一光形，而该发光二极管光学透镜具有一透镜本体，其包含：

一出光面，为圆形表面，其直径长13.6～17.58mm；

一侧曲面，由复数个曲面点所组成，且该侧曲面之一侧缘与该出光面相连接，该侧曲面之另一侧缘框围形成圆形之一基准面，该基准面至该出光面之距离为7.4mm；以及一入光面，其边缘与该侧曲面之该基准面边缘相互连接，而由该出光面、该侧曲面与该入光面封闭形成该透镜本体之外表面，且于该透镜本体之该入光面处内凹形成一容置室，用以容置该发光二极管。

2.根据权利要求1所述的发光二极管光学透镜，其特征在于：以该基准面上任意二条通过该基准面之一圆心且相互正交之直线分别定义为X轴方向与Y轴方向，且该圆心为三维空间坐标之原点，该透镜本体以Y-Z面为基础面，于X轴上呈现镜向对称；该透镜本体以X-Z面为基础面，于Y轴上呈现镜向对称，又该等曲面点至X、Y、Z轴距离大于等于零并分别具有一相对误差p，当一单位坐标长为1mm时，-0.05mm≦p≦0.05mm。

3.根据权利要求2所述的发光二极管光学透镜，其特征在于：该等曲面点于X-Z坐标平面上，具有各点（x,z）为（4,0）、（6.09,2.47）、（7.77,4.93）、（8.79,7.40）；于Y-Z坐标平面上，具有各点（y,z）为（4,0）、（6.09,2.47）、（7.77,4.93）、（8.79,7.40）。

4.根据权利要求3所述的发光二极管光学透镜，其特征在于：该透镜本体于该入光面处内凹形成深度为5.5mm之该容置室。

5.根据权利要求2所述的发光二极管光学透镜，其特征在于：该等曲面点于X-Z坐标平面上，具有各点（x,z）为（3.10,0）、（5.19,2.47）、（6.96,4.93）、（8.60,7.40）；于Y-Z坐标平面上，具有各点（y,z）为（3.10,0）、（5.19,2.47）、（6.96,4.93）、（8.60,7.40）。

6.根据权利要求5所述的发光二极管光学透镜，其特征在于：该透镜本体于该入光面处内凹形成深度为3.5mm之该容置室。

7.根据权利要求2所述的发光二极管光学透镜，其特征在于：该等曲面点于X-Z坐标平面上，具有各点（x,z）为（2.30,0）、（4.49,2.47）、（5.84,4.93）、（6.80,7.40）；于Y-Z坐标平面上，具有各点（y,z）为（2.30,0）、（4.49,2.47）、（5.84,4.93）、（6.80,7.40）。

8.根据权利要求7所述的发光二极管光学透镜，其特征在于：该透镜本体于该入光面处内凹形成深度为2.8mm之该容置室。

9.根据权利要求1所述的发光二极管光学透镜，其特征在于：更包括一卡合体，该卡合体设于该出光面一侧，供以相对于一发光二极管基板相互卡合固定。

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