专利名称：Led光学透镜的制作方法
技术领域：
本实用新型是与光学透镜之技术领域相关，特别是关于ー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LED光学透镜，以调整照明面积而符合各式灯具之不同需求。
技术背景近年来，照明市场因发光二极管(LED)具有低耗电、高效能及寿命长等特性而吹起ー阵改革风潮，使得LED大举取代传统光源而广泛应用于显示器、广告广告牌及各式灯具，例如路灯、天井灯或桌灯中。相较于传统光源，LED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周边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LED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
实用新型内容
有鉴于已知技术之问题，本实用新型之目的在于提供ー种LED光学透镜，以利用二次光学原理改变并调整LED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LED光学透镜是与一 LED结合，供以引导该LED之光线而产生较佳之光形布局，且该LED光学透镜具有一透镜本体，其包含一出光面、ー侧曲面及一入光面。该出光面为圆形表面，且其直径长13. 68 14. 84mmo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，该侧曲面之另ー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8. 1mm。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LED。其中，以该基准面上任意ニ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。再者，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，当一単位坐标长为1_时，-0. 05mm < p < 0. 05mm。如此，于ー实施例中，该等曲面点于X-Z坐标平面上，具有各点(X，z)为(2.22，0)、(3. 51，I. 62)、(4. 52，3. 24)、(5. 39，4. 86)、(6. 24，6. 35)、(6. 91，8. 10);于 Y-Z 坐标平面上，具有各点(y, z)为(2. 22，O)、(3. 51，I. 62)、(4. 52，3. 24)、(5. 39，4. 86)、(6. 24，6. 35)、(6. 91,8. 10)。或者，该等曲面点于X-Z坐标平面上，具有各点(x，z)为(I. 80，O)、(3. 18，I. 62)、(4. 26，3. 24)、(5. 19，4. 86)、(6. 05，6. 48)、(6. 84,8. 10);于 Y-Z 坐标平面上，具有各点(y,z)为(I. 80,0), (3. 18，I. 62)、(4. 26，3. 24)、(5. 19，4. 86)、(6. 05，6. 48)、(6. 84，8. 10)。[0008]于另ー实施例中，该等曲面点于X-Z坐标平面上，具有各点(X，z)为(2. 15，0)、(3. 50，I. 62)、(4. 65，3. 24)、(5. 68，4. 86)、(6. 61，6. 48)、(7. 42,8. 10);于 Y-Z 坐标平面上，具有各点(y，z)为(2. 15，O)、(3. 50，I. 62)、(4. 65，3. 24)、(5. 68，4. 86)、(6. 61，6. 48)、(7. 42，8. 10)。另外，为组装该LED光学透镜与该LED，本实用新型更包括一卡合体，该卡合体系设于该出光面ー侧，供以相对于ー LED基板或一 LED支架相互卡合固定。
图I为本实用新型较佳实施例之ー实施态样于X-Z平面之剖视图。图2为本实用新型较佳实施例之ー实施态样于X-Z平面之光迹图。图3为本实用新型较佳实施例之一实施态样之配光曲线图。 图4为本实用新型较佳实施例之次ー实施态样于X-Z平面之剖视图。图5为本实用新型较佳实施例之次ー实施态样于X-Z平面之光迹图。图6为本实用新型较佳实施例之次一实施态样之配光曲线图。图7为本实用新型较佳实施例之另ー实施态样于X-Z平面之剖视图。图8为本实用新型较佳实施例之另ー实施态样于X-Z平面之光迹图。图9为本实用新型较佳实施例之另ー实施态样之配光曲线图。图10为本实用新型较佳实施例之使用示意图。
具体实施方式
为使贵审查委员能清楚了解本实用新型之内容，谨以下列说明搭配图式，敬请參阅。请參阅图1，其分别为本实用新型较佳实施例之ー实施态样于X-Z平面之剖视图。如图所示，该LED光学透镜I与一 LED (图未示)结合，供以引导该LED之光线而产生较佳之光形布局。该LED光学透镜I具有一透镜本体10及合体11，且该透镜本体10包含一出光面100、ー侧曲面101及一入光面102，该出光面100为直径13. 82mm之圆形表面。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，而其另ー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8. Imm0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处内凹形成一容置室，用以容置该LED，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 —侧且连接该出光面100，供以对应于ー LED基板或一 LED支架2 (如图10所示)而相互卡合固定。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ニ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系于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处连接，且曲线之切线斜率与曲率亦得以连续相接，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(2. 22，O)、(3. 51，I. 62)、(4. 52，3. 24)、(5. 39，4. 86)、(6. 24，6. 35)、(6.91,8. 10);于 Y-Z 坐标平面上，具有各点(y，z)为(2. 22,O)、(3. 51，I. 62)、(4.52,3. 24)、(5.39,4. 86)、(6.24,6. 35)、(6. 91,8. 10)，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Imm为ー单位坐标长，则-0. 05mm < p < 0. 05mm。当该LED装置于该容置室内吋，请ー并參照图2、3，其分别为本实用新型较佳实施例之ー实施态样于X-Z平面之光迹图及配光曲线图，该LED光线将穿透该透镜本体10并产生折射或反射等现象，使光径偏移而形成最高光强度约530cd (Candela，烛光)之光照效果。如此，即可利用该LED光学透镜I调整欲照射区域之范围及平均光強度。另外，为符合实际照明需求而调整照射范围及平均光強度，该LED光学透镜I于该 基准面至该出光面100之距离固定条件下，可调整该出光面100之径宽，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LED之光径分布。如图4 6所示，其分别为本实用新型较佳实施例之次ー实施态样于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100直径13. 68mm,且该等曲面点1010于X-Z坐标平面上之各点(X，z)为(I. 80,0), (3. 18，I. 62)、(4. 26，3. 24)、(5. 19，4. 86)、(6. 05，6. 48)、(6. 84，8. 10);于 Y-Z 坐标平面上之各点(y, z)为(1.80,0), (3. 18，I. 62)、(4. 26，3. 24)、(5. 19，4.86)、(6. 05，6. 48)、(6. 84,8. 10)时，可得光强度最高380cd之光照效果。如图7 9所示，其分别为本实用新型较佳实施例之另ー实施态样于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100直径14. 84_，及该等曲面点 1010 于 X-Z 坐标平面上之各点(X，z)为(2. 15,0), (3. 50，I. 62)、(4. 65，3. 24)、(5. 68，
4.86)、(6. 61，6. 48)、(7. 42，8. 10);于 Y-Z 坐标平面上具有各点(y,z)为(2. 15,0),(3. 50,
I.62)、(4. 65，3. 24)、(5. 68，4. 86)、(6. 61，6. 48)、(7. 42，8. 10)时，得最高光强度 140cd。如此，当平均光強度越低时，该LED光学透镜I可形成较广之照射范围，以依据灯具之实用需求而调整该LED之光照特性。另外，本实施例中，远离该基准面之该入光面102处可设有雾面结构，以进ー步发散该LED所发射之光而提升均光度。承上，请ー并參阅图10，其为本实用新型较佳实施例之使用示意图。如图所示，由于灯具往往采用复数型态之LED，且每ー LED系配置一 LED光学透镜1，故为方便组装，该等LED光学透镜I可对应该等LED之位置而排列固定于该LED支架2后设于一透明盖板20上，以制成类一体成形之透镜盖后直接装组于灯具中，使提高组装良率并降低组装时间。并且，该透明盖板20之表面可设有网点200或雾化处理，以发散该LED所发射之光而改善光均度。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，均应包含于本实用新型之申请专利范围中。
权利要求1.ー种LED光学透镜，其特征在于具有一透镜本体，包含 一出光面，为圆形表面，其直径长13. 68 14. 84mm ； ー侧曲面，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，该侧曲面之另ー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8. Imm ;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。
2.根据权利要求I所述的LED光学透镜，其特征在于以该基准面上任意ニ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Imm时，-0. 05mm ^ p ^ 0. 05mm。
3.根据权利要求2所述的LED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. 22，O)、(3. 51，I. 62)、(4. 52，3. 24)、(5. 39，4. 86)、(6. 24，6. 35)、(6.91,8. 10);于 Y-Z 坐标平面上，具有各点(y, z)为(2. 22,0), (3. 51，I. 62)、(4. 52,3.24)、(5. 39，4. 86)、(6. 24，6. 35)、(6. 91，8. 10)。
4.根据权利要求2所述的LED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(I. 80,0), (3. 18，I. 62)、(4. 26，3. 24)、(5. 19，4. 86)、(6. 05，6. 48)、(6. 84,8. 10);于 Y-Z 坐标平面上，具有各点(y, z)为(1.80,0), (3. 18，I. 62)、(4. 26,3. 24)、(5. 19，4. 86)、(6. 05，6. 48)、(6. 84，8. 10)。
5.根据权利要求2所述的LED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. 15，O)、(3. 50，I. 62)、(4. 65，3. 24)、(5. 68，4. 86)、(6. 61，6. 48)、(7. 42,8. 10);于 Y-Z 坐标平面上，具有各点(y，z)为(2. 15，O)、(3. 50,1.62), (4.65，3.24)、(5. 68，4. 86)、(6. 61，6. 48)、(7. 42，8. 10)。
6.根据权利要求I所述的LED光学透镜，其特征在于更包括一卡合体，该卡合体系设于该出光面ー侧，供以相对于ー LED基板相互卡合固定。
专利摘要本实用新型有关于一种LED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13.68～14.84mm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8.1mm。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，且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。
文档编号F21Y101/02GK202791797SQ20122029066
公开日2013年3月13日 申请日期2012年6月20日 优先权日2012年6月20日
发明者唐德龙, 郑秀贞, 魏志铭 申请人:扬州雷笛克光学有限公司