專利名稱：照明燈具的光學透鏡及采用該透鏡的基座的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及透鏡，具體涉及一種應用于展示用照明燈具或室內(nèi)用照明燈具上的光學透鏡結構 ，本實用新型還涉及采用該透鏡的基座。
技術背景發(fā)光二極管(Light Emitting Diode,LED)相較于一般傳統(tǒng)光源而言,具有較低耗電、高效能、壽命長等優(yōu)點。如在相同的亮度下使用，其耗電量僅為普通白熾燈的1/10，節(jié)能燈的1/2，且LED的使用壽命大幅延長約100倍。故，近年來LED被廣泛地應用于如顯示器的背光模塊，指示燈光源或一般照明設備等照明領域，由于LED有著特別顯著的節(jié)能省電優(yōu)勢，也相對提高了實用性。然而，相較于傳統(tǒng)光源，發(fā)光二極管的光線發(fā)散角度較小，當應用于展示或照明用途時，為了調(diào)整LED的發(fā)光角度、光度分布與照度分布，使光線集中并有效提高光線強度，而有各式用于集中LED照明的光學透鏡，依據(jù)光學透鏡的結構設計不同，運用于照明領域的使用時，難免因為中心亮度過于集中而導致照明中心與遠離處的亮度大小差異甚巨，經(jīng)常會有亮度不均勻的問題。再者，光學透鏡亦有利用二次光學原理，以改變LED投射出的光學性能，且于各種不同的使用條件下，皆能提供最佳的照明狀態(tài)。以一般作為展示用或照明用的燈具為例，其照明要求至少需有足夠亮度及集中的光照效果，而提供使用者良好且舒適的照明范圍，另外，LED發(fā)光源亦可以相互銜接與匹配，以減少照明區(qū)域中斷的現(xiàn)象，影響展示或是閱讀的照明效果。因此，如何有效針對該LED發(fā)光源的投射照度、發(fā)光角度，以及其照射光度均勻度進行改善，為本領域相關從業(yè)者極欲改善的課題。實用新型人更進一步研發(fā)出另一種照明燈具的光學透鏡，于該光學透鏡上設有一投射圓錐，且該投射圓錐的外曲面是由同心圓設置的復數(shù)個曲面點所組成，得以改變并調(diào)整一 LED發(fā)光源的發(fā)光角度、光度分布與照度分布，使其光線照射分布更加集中且均勻，以提供使用者更舒適的照明環(huán)境，且能符合節(jié)能省碳的環(huán)保要求。

實用新型內(nèi)容有鑒于上述問題，本實用新型的目的在于提供一種照明燈具的光學透鏡，其利用底面所設置的一投射圓錐，并結合二次光學原理，以改變并調(diào)整一 LED發(fā)光源的發(fā)光角度、光度分布與照度分布。據(jù)此，而能使得該LED發(fā)光源的光線照射分布更加集中且均勻，以提供使用者更舒適的照明環(huán)境，且能符合節(jié)能省碳的環(huán)保要求。本實用新型的另一目的，旨在提供一種方便組裝的照明燈具的光學透鏡結構，是透過一基座的設置而可快速與該LED發(fā)光源相連接，并有散熱孔的設計而能快速排除該LED發(fā)光源發(fā)亮時的熱量，以確保其使用時的穩(wěn)定性。為達上述目的，本實用新型的照明燈具的光學透鏡，具有一透鏡本體而組設于一基座后，再與一 LED發(fā)光源結合以形成一照明燈具，該透鏡本體系包含一平面部，設于該透鏡本體的頂部；及一投射圓錐，設于該透鏡本體的底部，該投射圓錐的中心系具有一容置室以放置該LED發(fā)光 源，該投射圓錐的外曲面系由同心圓設置的復數(shù)個曲面點所組成，其中，通過該容置室的開口圓心的開口面上的一直線與該透鏡本體的中心線形成一基準面，且該直線為一 X軸，該中心線為一 Y軸，d為一單位坐標長，該X軸與該Y軸相交處為坐標原點；該等曲面點至該X、Y軸距離系大于等于零并分別具有一相對誤差P，且-d/20 ≤ P ≤ d/20。綜上，本實用新型更提供了以下數(shù)個實施例，而使該投射圓錐具有不同的外曲面。于第一實施例中，該等曲面點于X-Y坐標平面上，具有各點(2. 00，O)、(2. 82，O. 82)、(3. 54，1.84)、(4. 03，2. 63)、(4. 63，3. 69)及(5. 21，5. 20)，且該平面部對應該容置室的位置系設有一開孔，且于該開孔內(nèi)填入一透光膠體。于第二實施例中，該等曲面點于X-Y坐標平面上，具有各點(2. 10，0)、(2.70，I. 42)、(3. 34，2. 37)、(3. 96，3. 35)、(4. 57，4. 23)及(5. 14，5. 13)，且該容置室更具有一透
鏡部O于第三實施例中，該等曲面點于X-Y坐標平面上，具有各點(1.80，0)、(2.49，I. 35)、(3. 09，2. 22)、(3. 70，3. 07)、(4. 29，4. 00)及(5. 05，5. 18)，且該容置室更具有一透
鏡部O于第四實施例中，該等曲面點于X-Y坐標平面上，具有各點(1.78，0)、(2.40，O. 69)、(3. 12，I. 66)、(3. 58，2. 38)、(4. 04，3. 10)、(4. 65，4. 15)及(5. 25，5. 20)。于各實施例中的各曲面點于X-Y坐標平面有不同的坐標，而產(chǎn)生不同的外曲面，當與該LED發(fā)光源結合后，光線經(jīng)過二次光學的折射原理，而能改變并調(diào)整該LED發(fā)光源的發(fā)光角度、光度分布與照度分布。故可將本實用新型的該光學透鏡結構以等比例放大或縮小亦為本實用新型所欲達成其目的的主要技術特征。而其中當該單位坐標長d為1mm，該相對誤差P為-O. 05mm ^ P ^ O. 05_。又為了方便該光學透鏡的組裝，該光學透鏡更可包含一環(huán)扣部，其設置于該透鏡本體的周緣，供以相對于該基座而相互卡合固定。再者，為使光線投射后的照明效果更加均勻，于該平面部更具有一折射結構，其中的該折射結構系由凹凸直條并排設置而成，而使光線產(chǎn)生長條擴散的效果；或是該折射結構系由復數(shù)個六角形折射顆粒并排設置而成，而使光線產(chǎn)生暈開擴散的效果；或?qū)⒃撈矫娌拷?jīng)過磨砂處理，而使光線產(chǎn)生暈開擴散的效果。另外，為便利與本實用新型的該光學透鏡作組裝，本實用新型還提供一種基座結構，該基座包含一環(huán)擋墻，設于該基座的周緣，且該環(huán)擋墻上并具有復數(shù)個卡扣部而扣設該透鏡本體，該投射圓錐系包覆于該基座內(nèi)部；一出光孔，設于該基座上且設于對應該LED發(fā)光源的位置；一對固定孔，分別設于該出光孔的二側；及一對散熱孔，分別設于該出光孔的二側且與該等固定孔的位置相互垂直，該等散熱孔的開口系延伸至該環(huán)擋墻。本實用新型的功效在于利用該光學透鏡的該投射圓錐的外曲面角度設計，以將設置于該容置室內(nèi)的該LED發(fā)光源，使光線經(jīng)由二次光學的折射原理而得改變并調(diào)整原LED發(fā)光源的發(fā)光角度、光度分布與照度分布，使其光線更加集中且均勻，以產(chǎn)生舒適的照明環(huán)境，而適用于展示或室內(nèi)的照明用途，又能符合節(jié)能省碳的環(huán)保要求。

[0015]圖I為本實用新型第一實施例的立體分解圖。[0016]圖2是本實用新型第一實施例組裝后的立體外觀圖。圖3為本實用新型第一實施例于X-Y平面的側視圖。圖4為本實用新型第一實施例的光線追跡示意圖。圖5為本實用新型第二實施例的結構示意圖。圖6為本實用新型第二實施例于X-Y平面的側視圖。圖7為本實用新型第二實施例的光線追跡示意圖。圖8為本實用新型第三實施例的結構示意圖。圖9為本實用新型第三實施例于X-Y平面的側視圖。圖10為本實用新型第三實施例的光線追跡示意圖。圖11為本實用新型第四實施例的結構示意圖。圖12為本實用新型第四實施例于X-Y平面的側視圖。圖13為本實用新型第四實施例的光線追跡示意圖。
具體實施方式
為使能清楚了解本實用新型的內(nèi)容，謹以下列說明搭配圖式，敬請參閱。請參閱圖1、2、3、4所示，為本實用新型第一實施例的立體分解圖及其組裝后的立體外觀圖，該實用新型第一實施例于X-Y平面的側視圖及其光線追跡示意圖。如圖中所示，本實用新型的照明燈具的光學透鏡系具有一透鏡本體I而組設于一基座2上，復與一 LED發(fā)光源3結合以形成一照明燈具。其中，該透鏡本體I包含一平面部11，設于該透鏡本體I的頂部，如圖中所示，該平面部系呈現(xiàn)光滑平面的態(tài)樣；及一投射圓錐12，設于該透鏡本體I的底部，該投射圓錐12的中心具有一容置室121以放置該LED發(fā)光源3，該投射圓錐12的外曲面由同心圓設置的復數(shù)個曲面點122所組成。再如第3圖所示，該第一實施例通過該容置室121的開口圓心的開口面上的一直線，與通過該透鏡本體I的中心線形成一基準面，且設定該直線為一 X軸，該中心線為一 Y軸,d為一單位坐標長,該X軸與該Y軸相交處為坐標原點；而其中當該單位坐標長d為1mm，該相對誤差P為-O. 05mm彡p彡O. 05mm。且該等曲面點122至該X、Y軸距離系大于等于零并分別具有一相對誤差P，且-d/20 ( P ( d/20。其中，該等曲面點122于 X-Y 坐標平面上，具有各點(2. 00，O)、(2. 82，O. 82)、(3. 54，I. 84)、(4. 03，2. 63)、(4. 63,
3.69)及(5. 21，5. 20)，而形成向下且漸縮的圓錐狀結構體，且該平面部11對應該容置室121的位置設有一開孔111，且于該開孔111內(nèi)填入一透光膠體112。另外，該光學透鏡更可包含一環(huán)扣部13，其設置于該透鏡本體I的周緣，供以相對于該基座2而相互卡合固定。而該基座2系包含一環(huán)擋墻21，環(huán)繞設置于該基座2的周緣，且該環(huán)擋墻21鄰近開口處系具有復數(shù)個卡扣部211而供緊扣該透鏡本體1，并使得該投射圓錐12被包覆于該基座2的內(nèi)部；一出光孔22，設置于該基座2上且設于對應該LED發(fā)光源3的位置，使該LED發(fā)光源3的LED局部穿入該出光孔22內(nèi)，而光線可透過該出光孔22而投射入該容置室121內(nèi)部；一對固定孔23，分別設置于該出光孔22的二側，供以固定該LED發(fā)光源3 ;及一對散熱孔24，分別設置于該出光孔22的二側且與該等固定孔23的位置相互垂直，該等散熱孔24的開口是延伸至該環(huán)擋墻21。[0032]再請參閱圖4，當該LED發(fā)光源3發(fā)亮時，光線照射入該容置室121，并透過該容置室121內(nèi)部所設置的一反射區(qū)域?qū)⒐饩€作第一次的折射，而該等被折射的光線又會被折射至該投射圓錐12的外曲面的內(nèi)面而進行第二次的折射，故大部分的光線可由該平面部11向外投射出，僅有少部分的光線會由該平面部的反向投射，但因受到該基座2的遮蔽而不會影響到照明亮度及范圍再如圖5、6、7所示，為本實用新型第二實施例的結構示意圖、該第二實施例于X-Y平面的側視圖及該第二實施例的光線追跡示意圖。如圖中所示，該第二實施例的光學透鏡是同樣具有一透鏡本體4，且該透鏡本體4的二面分別包括一平面部41及一投射圓錐42，且該投射圓錐42設于該透鏡本體4的底部，該投射圓錐42中心具有一容置室421，而該投射圓錐42的外曲面是由同心圓設置的復數(shù)個曲面點422所組成。其中，該等曲面點422于X-Y 坐標平面上，具有各點(2. 10,0), (2. 70，I. 42)、(3. 34，2. 37)、(3. 96，3. 35)、(4. 57,
4.23)及(5. 14，5. 13)，據(jù)以形成向下且漸縮的圓錐狀結構體，且該容置室421更具有一透鏡部4211。再者，該平面部41上同樣具有一投射結構411，且該投射結構411系由復數(shù)個六角形折射顆粒并排設置而成，而使光線產(chǎn)生暈開擴散的效果。另外，該光學透鏡更可包含一環(huán)扣部43，其設置于該透鏡本體4的周緣。再如第7圖所示，該第二實施例的該透鏡本體4所形成的該投射圓錐42，其光線投射時的角度及范圍相較于該第一實施例略為發(fā)散。再如圖8、9、10所示，為本實用新型第三實施例的結構示意圖、該第三實施例于X-Y平面的側視圖及該第三實施例的光線追跡示意圖。如圖中所示，該第三實施例的光學透鏡是同樣具有一透鏡本體5，且該透鏡本體5的二面分別包括一平面部51及一投射圓錐52，且該投射圓錐52系設于該透鏡本體5的底部，該投射圓錐52中心具有一容置室521，而該投射圓錐52的外曲面是由同心圓設置的復數(shù)個曲面點522所組成。其中，該等曲面點 522 于 X-Y 坐標平面上，具有各點(I. 80，O)、(2. 49，I. 35)、(3. 09，2. 22)、(3. 70，3. 07)、(4. 29,4. 00)及(5. 05,5. 18)，且該容置室521更具有一透鏡部5211。據(jù)以形成向下且漸縮的圓錐狀結構體。另外，該光學透鏡更可包含一環(huán)扣部53，其設置于該透鏡本體5的周緣。再者，該平面部51上將該平面部經(jīng)過磨砂處理，亦有使光線產(chǎn)生暈開擴散的效果。如第10圖所示，該第三實施例的該透鏡本體5所形成的該投射圓錐52，其光線投射時的角度及范圍相較于該第一實施例略為發(fā)散。再如圖11、12、13所示，為本實用新型第四實施例的結構示意圖、該第四實施例于X-Y平面的側視圖及該第四實施例的光線追跡示意圖。如圖中所示，該第四實施例的光學透鏡同樣具有一透鏡本體6，且該透鏡本體6的二面分別包括一平面部61及一投射圓錐62，且該投射圓錐62系設于該透鏡本體6的底部，該投射圓錐62中心具有一容置室621，而該投射圓錐62的外曲面是由同心圓設置的復數(shù)個曲面點622所組成。其中，該等曲面點622于 X-Y 坐標平面上，具有各點(I. 78，O)、(2. 40，O. 69)、(3. 12，I. 66)、(3. 58，2. 38)、(4. 04，3. 10)、(4. 65,4. 15)及(5. 25,5. 20)，據(jù)以形成向下且漸縮的圓錐狀結構體。另外，該光學透鏡更可包含一環(huán)扣部63，其設置于該透鏡本體6的周緣，且該環(huán)扣部63上系具有一卡塊631。再者，該平面部61上系具有一投射結構611，且該投射結構611系由凹凸直條并排設置而成，而使光線產(chǎn)生長條擴散的效果。如第13圖所示，該第四實施例的該透鏡本體6所形成的該投射圓錐62，其光線投射時的角度及范圍相較于該第一實施例略為發(fā)散。[0037]綜上，肇因上述各個實施例中的各曲面點112、422、522、622于X-Y坐標平面有不同的坐標，而產(chǎn)生不同的外曲面，當與該LED發(fā)光源3結合后，可使光線經(jīng)過二次光學的折 射原理，而能改變并調(diào)整該LED發(fā)光源3的發(fā)光角度、光度分布與照度分布。且該等實施例的該等透鏡本體1、4、5、6的設計是以等比例放大或縮小，亦可達到相同的目的。
權利要求1.ー種照明燈具的光學透鏡，具有一透鏡本體而組設于一基座后，再與一 LED發(fā)光源結合以形成一照明燈具，該透鏡本體系包含一平面部，設于該透鏡本體的頂部；及一投射圓錐，設于該透鏡本體的底部，該投射圓錐的中心系具有一容置室以放置該LED發(fā)光源，該投射圓錐的外曲面是由同心圓設置的復數(shù)個曲面點所組成，其特征在于通過該容置室的開ロ圓心的開ロ面上的一直線與該透鏡本體的中心線形成一基準面，且該直線為ー X軸，該中心線為ー Y軸，d為ー單位坐標長,該X軸與該Y軸相交處為坐標原點；該等曲面點至該X、Y軸距離系大于等于零并分別具有一相對誤差p，且-d/20彡p彡d/20。
2.如權利要求I所述的照明燈具的光學透鏡，其中，該等曲面點于X-Y坐標平面上，具有各點(2. 00，0)、(2. 82，0. 82)、(3. 54，I. 84)、(4. 03，2. 63)、(4. 63，3. 69)及(5. 21，5. 20)。
3.如權利要求2所述的照明燈具的光學透鏡，其中，該單位坐標長d為1mm，該相對誤差 P 為 -0. 05mm ≤p ≤0. 05mm。
4.如權利要求3所述的照明燈具的光學透鏡，其中，該平面部對應該容置室的位置設有ー開孔，且于該開孔內(nèi)填入一透光膠體。
5.如權利要求I所述的照明燈具的光學透鏡，其中，該等曲面點于X-Y坐標平面上，具有各點(2. 10,0), (2. 70，I. 42)、(3. 34，2. 37)、(3. 96，3. 35)、(4. 57，4. 23)及(5. 14，5. 13)。
6.如權利要求5所述的照明燈具的光學透鏡，其中，該單位坐標長d為1_，該相對誤差 P 為 -0. 05mm ≤p ≤0. 05mm。
7.如權利要求6所述的照明燈具的光學透鏡，其中，該容置室更具有一透鏡部。
8.如權利要求I所述的照明燈具的光學透鏡，其中，該等曲面點于X-Y坐標平面上，具有各點(I. 80,0), (2. 49，I. 35)、(3. 09，2. 22)、(3. 70，3. 07)、(4. 29，4. 00)及(5. 05，5. 18)。
9.如權利要求8所述的照明燈具的光學透鏡，其中，該單位坐標長d為1mm，該相對誤差 P 為 -0. 05mm ≤ p ≤0. 05mm。
10.如權利要求9所述的照明燈具的光學透鏡，其中，該容置室更具有一透鏡部。
11.如權利要求I所述的照明燈具的光學透鏡，其中，該等曲面點于X-Y坐標平面上，具有各點(I. 78,0), (2. 40，0. 69)、(3. 12，I. 66)、(3. 58，2. 38)、(4. 04，3. 10)、(4. 65，4. 15)及(5. 25，5. 20)。
12.如權利要求11所述的照明燈具的光學透鏡，其中，該單位坐標長d為1mm，該相對誤差 P 為 -0. 05mm ≤ p ≤ 0. 05mm。
13.如權利要求I 12的任一項所述的照明燈具的光學透鏡，更包含ー環(huán)扣部，設置于該透鏡本體的周緣，供以相對于該基座相互卡合固定。
14.如權利要求I所述的照明燈具的光學透鏡，其中，該平面部更具有一折射結構。
15.如權利要求14所述的照明燈具的光學透鏡，其中，該折射結構是由凹凸直條并排設置而成，而使光線產(chǎn)生長條擴散的效果。
16.如權利要求14所述的照明燈具的光學透鏡，其中，該折射結構是由復數(shù)個六角形折射顆粒并排設置而成，而使光線產(chǎn)生暈開擴散的效果。
17.如申請專利范圍第I項所述的照明燈具的光學透鏡，其中，該平面部是經(jīng)過磨砂處理，而使光線產(chǎn)生暈開擴散的效果。
18.ー種采用權利要求I所述的照明燈具的光學透鏡的基座，其包含一環(huán)擋墻，設于該基座的周緣，且該環(huán)擋墻上并具有復數(shù)個卡扣部而扣設該透鏡本體，該投射圓錐是包覆于該基座內(nèi)部；一出光孔，設于該基座上且設 于對應該LED發(fā)光源的位置；ー對固定孔,分別設于該出光孔的ニ側；及ー對散熱孔，分別設于該出光孔的ニ側且與該等固定孔的位置相互垂直，該等散熱孔的開ロ是延伸至該環(huán)擋墻。
專利摘要本實用新型涉及一種照明燈具的光學透鏡及采用該透鏡的基座，具有一透鏡本體而組設于一基座后，再與一LED發(fā)光源結合以形成一照明燈具，該透鏡本體系包含一平面部，設于該透鏡本體的頂部；及一投射圓錐，設于該透鏡本體的底部，該投射圓錐的中心系具有一容置室以放置該LED發(fā)光源，該投射圓錐的外曲面系由同心圓設置的復數(shù)個曲面點所組成。因此，利用本實用新型調(diào)整該LED發(fā)光源的發(fā)光角度、光度分布與照度分布，使照明效果更加集中且均勻而適用于如展示或室內(nèi)的照明使用，并具有節(jié)能省碳環(huán)保的優(yōu)勢。
文檔編號F21V5/04GK202371632SQ20112036357
公開日2012年8月8日 申請日期2011年9月23日 優(yōu)先權日2011年9月23日
發(fā)明者唐德龍 申請人:東莞雷笛克光學有限公司