專利名稱：發(fā)光二極體交通信號燈的折射透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型為一種發(fā)光二極體交通信號燈的折射透鏡，尤其是指一種具有平面入射面及復數(shù)個不同曲率的出射面的透鏡結(jié)構(gòu)，使得在兼顧交通信號燈視角及光強度的規(guī)范與低功率消耗兩個條件之下，亦能夠容易地制造出符合規(guī)范的產(chǎn)品，且適用范圍極廣。
由于目前各國的交通信號燈對于視角及光強度的規(guī)范有所不同，并且不同顏色的交通信號燈對于光強度的要求亦有所不同，增加了發(fā)光二極體交通信號燈設計上的困難，但有一共通點就是對于交通信號燈水平面以上的視角強度的要求皆為零。目前市面上的發(fā)光二極體交通信號燈，大致上的做法為(1)直接使用發(fā)光二極體為燈源而不放置任何透鏡于前面。由于單純的使用發(fā)光二極體為燈源，將造成水平面視角以上光線的浪費，且為了符合視角及光強度的規(guī)范，需要使用很多的發(fā)光二極體(2)使用幾何光學經(jīng)特別設計過的發(fā)光二極體為燈源。雖然此類發(fā)光二極體有將水平面視角以上的光線做向下偏折的處理，但是由于制造上的因素，仍然有大部分光線發(fā)散于水平面視角以上而造成光線的浪費，仍需使用較多此類的發(fā)光二極體。
(3)放置透鏡于發(fā)光二極體燈源前。此類透鏡通常較為復雜，且大多只能用于單一顏色的發(fā)光二極體交通信號燈上，對于不同顏色的發(fā)光二極體交通信號燈，因光強度的要求不同，此類透鏡可能必須重新設計及安排。
綜合以上的做法，都不能達到降低成本及節(jié)約能源的目的，故本實用新型即針對此類缺點而加以改進，期望能符合視角及光強度的規(guī)范和最低的功率消耗等要求。
本實用新型的主要目的是提供一種容易生產(chǎn)制造的發(fā)光二極體交通信號燈的折射透鏡，整體是由數(shù)個透鏡元件整齊排列所構(gòu)成，每一組透鏡元件包含一平面的入射面及復數(shù)個不同曲率的出射面，每一透鏡元件至少設有一個發(fā)光二極體與之相對應，借此將光線在垂直方向的亮度分布收斂到水平面視角以下及所設計的視角范圍內(nèi)，以期能符合各國交通信號燈視角及光強度的規(guī)范與低功率消耗等要求。
本實用新型的次要目的是提供一種發(fā)光二極體交通信號燈的折射透鏡，基中該透鏡包含著數(shù)個出射面，利用調(diào)整各出射面的曲率的方式，除了可以將水平面視角以上的光線往水平面以下偏折外，也可將光線收斂到所設計的視角范圍內(nèi)，使產(chǎn)品應用范圍更廣，以便符合信號燈視角及光強度的規(guī)范。
本實用新型的再一目的是提供一種可適用不同顏色的交通信號燈的折射透鏡，由于各國對于不同顏色的交通信號燈視角及光強度規(guī)范不同，故可增減每一組透鏡元件所相對的發(fā)光二極體燈泡的數(shù)量，即可符合交通信號燈光強度的規(guī)范，而憑借將發(fā)光二極體在垂直方向位置的一些微小移動，也可使光線往水平面以下偏折的角度有所不同，以便符合各國交通信號燈對于視角及光強度的不同規(guī)范。
為使審查員清楚了解本實用新型的詳細流程及技術(shù)內(nèi)容，本創(chuàng)作人將配合以下的附圖給予詳細的解說，以求審查員清楚了解本實用新型的精神所在


圖1為透鏡座標位置的解說圖；圖2為整體交通信號燈折射透鏡的立體圖；圖3A為單一透鏡元件的立體圖；圖3B為一透鏡元件的剖面圖，其為Y-Z平面；圖4為運用于交通信號燈的剖面示意圖；圖5為實用新型透鏡光線折射的示意圖。
1 發(fā)光二極體2 透鏡20 透鏡元件21 入射面22 出射面 23 出射面24 斜面為了便于解說，首先將若干專用術(shù)語予以說明，如
圖1所示，由光源發(fā)出后的光線行進方向定義為下Z軸或稱為光軸。垂直光軸的平面定義為X-Y平面。而觀察視角的定義則為觀察者面向光源的方向與光軸(Z軸)的夾角，圖中的θ為水平觀察視角，代表觀察者面向光源方向與光軸在水平方向的夾角。ψ為垂直觀察視角，代表觀察者面向光源方向與光軸在垂直方向的夾角。
請參閱圖2所示，為本實用新型發(fā)光二極體交通信號燈的折射透鏡的立體圖，該透鏡2可視為由數(shù)組透鏡元件20整齊排列所構(gòu)成的型體，每一組透鏡元件20設有至少一光源與之對應，該光源為可產(chǎn)生電磁輻射光束的發(fā)光二極體；為了便于說明，特別將單一個透鏡元件20繪出，如圖3A及圖3B所示，每一組透鏡元件20包含一入射面21及數(shù)個出射面22、23(在本實施例為二個出射面)，該入射面21為平面狀，該出射面22、23則為兩個不同曲率半徑的水平柱狀曲面，借此使光經(jīng)透鏡元件20的平面入射面21將光線入射于透鏡內(nèi)，再經(jīng)由不同曲率的出射面22、23將光線在垂直方向亮度的分布收斂到水平視角以下及所設計的視角范圍內(nèi)。而圖中連接出射面23的斜面24，并不作光線的折射作用，僅作為各透鏡元件為了相接所設計。
該出射面22、23主要是為了將光線作垂直方向的偏折，故其形狀可以是凸面或凹面的水平柱狀曲面，并非僅限于本實施例中所揭示的凸面設計，但至少需有一凸面。再者出射面亦并非僅限本實施例中的二個，亦可增加為三或四個以上。除此之外，也可以針對各出射面曲率的調(diào)整，將水平面視角以上的光線往水平以下偏折外，也可以使光線收斂到所設計的視角范圍內(nèi)，除可增加整體交通信號燈的光亮度，并能使光線在垂直方向的視角及光強度都符合各國交通信號燈的規(guī)范。
如圖4所示，為透鏡2運用于交通信號燈的剖面示意圖，但為了簡化說明，如圖5所示，僅就單一組透鏡元件20與單顆發(fā)光二極體1來說明，但實際上單一組透鏡元件20可有復數(shù)個發(fā)光二極體與之相應。選擇適當左右水平視角及光強度都符合所需條件的發(fā)光二極體1作為光源，該發(fā)光二極體1置于透鏡元件20的平面入射面21之前，使全部的光能量都能進入透鏡內(nèi)部，再經(jīng)不同曲率的出射面22、23的偏折，將光線在垂直方向亮度的分布收斂到水平視角以下及所設計的視角范圍內(nèi)。
除上述方式外，也可憑借將發(fā)光二極體1在垂直方向位置給予一些微小移動，使光線往水平面以下偏折的角度有所不同。以便符合各國交通信號燈對于視角及光強度的不同規(guī)范。
再者，可針對各國對于不同顏色的交通信號燈視角及光強度規(guī)范的不同，增減發(fā)光二極體燈泡1在透鏡元件20后的使用數(shù)量，既可符合交通信號燈視角及光強度的規(guī)范，而不需要針對不同顏色的交通信號燈重新設計鏡片，如此可以達到降低成本及節(jié)約能源的目的。
以上所述發(fā)光二極體交通信號燈的折射透鏡，僅為本實用新型的較佳實施例而已，并非用來限定本實用新型實施的范圍。即凡依本實用新型申請專利范圍所作的均等變化及修飾，都為本實用新型專利范圍所函蓋。
權(quán)利要求1.一種發(fā)光二極體交通信號燈的折射透鏡，其包含(a)至少設有一個光源，用以產(chǎn)生電磁輻射光束；(b)至少設有一透鏡元件對應于前述的光源；(C)整個透鏡是由復數(shù)組透鏡元件整齊排列所構(gòu)成；其特征在于，該透鏡元件包括一入射面，為平面狀，能使光源所產(chǎn)生的光束電磁波都能進入透鏡元件內(nèi)部；復數(shù)個出射面，包含著不同曲率的水平柱狀曲面，并對應著前述的入射面，每個不同曲率的出射面可將射入透鏡元件內(nèi)部的光線在垂直方向亮度的分布收斂到水平視角以下或所設計的視角范圍內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極體交通信號燈的折射透鏡，其特征在于其光源為一發(fā)光二極體。
3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極體交通信號燈的折射透鏡，其特征在于該透鏡元件所述的復數(shù)個出射面，可以包括凹面或凸面，但至少有一凸面曲面，并且至少包含兩個不同曲率的曲面。
專利摘要一種發(fā)光二極體交通信號燈的折射透鏡,是由數(shù)個透鏡元件整齊排列所構(gòu)成的型體,每一透鏡元件包括一平面的入射面及復數(shù)個不同曲率的出射面,該出射面可為凸面或凹面的水平柱狀曲面,每一組透鏡元件至少設有一個光源與之相對應,該光源為一發(fā)光二極體,借此,使光源所產(chǎn)生的光線經(jīng)平面的入射面入射于透鏡內(nèi),再經(jīng)不同曲率的數(shù)個出射面偏折,將光線在垂直方向的亮度分布收斂到水平面視角以下及所設計的視角范圍內(nèi)。
文檔編號F21V5/00GK2374931SQ9921493
公開日2000年4月19日 申請日期1999年7月7日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月7日
發(fā)明者游如淵, 陳中榮, 張宗閔 申請人:光磊科技股份有限公司