具有透镜的发光装置制造方法
【专利摘要】本实用新型是一种具有透镜的发光装置，其具有至少一灯源与一透镜片，该透镜片设于该灯源的一侧，且该透镜片面对该灯源的一侧为一第一表面，并于该第一表面上排列设置多个光学件，该些光学件为多边形结构，该些光学件为周期性排列，因周期性结构为采用相同的结构排列而非渐变结构，因此并不需要对准中心或焦距问题，拥有相当大的公差容忍度，同时改进习知多颗发光二极管结构以各别方式封装树脂透镜，可以省去发光二极管封装树脂的成本与人力。
【专利说明】具有透镜的发光装置
【技术领域】
[0001]本实用新型是有关于一种发光装置，尤指针对一种具有透镜的发光装置。
【背景技术】
[0002]现在科技日新月异，有关于照明技术为人类重要发明之一，对于照明技术方面更应用于许多不同结构上，如相机或摄影机上的灯源、在手机上的闪光灯或是红外线监视器的红外线等等，而针对上述灯源的透光结构上，习知将凹透镜、凸透镜或凹凸透镜上的搭配组成光学结构，并利用该光学结构的反射与折射原理设计，使灯具所发出的灯源能均匀且柔和。
[0003]目前一般市面上照明扩散大多采用雾化结构、一片式透镜或多颗透镜结构的设计，雾化材质并没有办法改变各出射角的强度，雾化材质对于改善光源出光的均匀度效果有限；而一片式透镜需将光源摆放于焦点处或特定位置，使光源可以利用设计透镜结构的方式，设计出所需要的光源扩散角度，以此方式虽然可以有效的控制光源扩散状况，但是没有该透镜结构并无公差容忍度.当光源或灯罩产生了位移即会造成严重的误差，且此种方式对于多光源的透镜结构较难设计；而多颗透镜结构则是需要将透镜一颗颗装在个别的光源上，因此造成了组装上相当麻烦且费工，以此方式的成本较高，不利于大量生产，对于现在大量利用发光二极管作为照明光源的结构，以上方法都已经不适用于现在的照明市场。
[0004]故，本实用新型因应现在照明需求的考虑，于使用大量发光二极管作为灯源照明的结构下，其利用一片式的透镜的光学结构很难有效地计算出适合使用的透镜的光学结构，或使用单颗树脂透镜的光学结构又将造成组装上的麻烦与成本增加，因此本实用新型针对上述习知的缺点做进一步的改良，设计出一种具有透镜的发光装置，其具有至少一灯源与一透镜片，该透镜片设于该灯源的一侧，且该透镜片面对该灯源的一侧为一第一表面，并于该第一表面上排列设置多个光学件，该些光学件为多边形结构，该些光学件为周期性排列，利用该些光学件所排列的光学结构来调控光源，以上述方式设计出的灯罩就不会有焦点与焦距问题，即可大幅提升公差容忍度，而一片式灯罩取代一颗颗透镜，可以大幅减低组装上的成本，同时还可以拥有防尘与防水保护发光二极管芯片与基板的功用，本实用新型为一具有新颖性与进步性的结构。
实用新型内容
[0005]本实用新型的主要目的，在于提供一种具有透镜的发光装置，利用于透镜片上周期性的排列设置多个光学件，以提高透镜片与灯源之间于安装上的公差容忍度。
[0006]本实用新型的次要目的，在于提供一种具有透镜的发光装置，利用透镜片为一片式的结构，以大幅降低组装上的成本与增加组装简易程度。
[0007]本实用新型的次要目的，在于提供一种具有透镜的发光装置，利用透镜片的组装，以达到均匀光线与防水防尘保护灯源的功用。
[0008]为达上述所指称的目的及其功效，本实用新型的一种具有透镜的发光装置，其具有至少一灯源与一透镜片，该透镜片设于该灯源的一侧，且该透镜片面对该灯源的一侧为一第一表面，并于该第一表面上排列设置多个光学件，该些光学件为多边形结构，其中，该些光学件的设置方式为周期性排列。
[0009]再者，将该灯源设置于一壳体内，该壳体具有一开口，再将该透镜片设置于该开口，该透镜片为一片式的设计方式，于组装上简单便利，另外，于该透镜片具有一第二表面，该第二表面相对于该第一表面的另一侧，并于该第二表面设置一雾面结构，以增强光线的均匀度，也可于该第二表面上镀上一保护膜，以此达到防水防尘保护该灯源结构的功效。
[0010]实施本实用新型的有益效果:本实用新型的具有透镜的发光装置在透镜片上周期性的排列设置多个光学件，因周期性结构为采用相同的结构排列而非渐变结构，因此并不需要对准中心或焦距问题，拥有相当大的公差容忍度。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中:
[0012]图1A:其为本实用新型的一种具有透镜的发光装置的立体结构示意图；
[0013]图1B:其为本实用新型的一种具有透镜的发光装置的第一表面示意图；
[0014]图2A:其为本实用新型的第一种具有透镜的发光装置的透镜片结构示意图；
[0015]图2B:其为本 实用新型的第一种具有透镜的发光装置的透镜片出光示意图；
[0016]图3A:其为本实用新型的第二种具有透镜的发光装置的透镜片结构示意图；
[0017]图3B:其为本实用新型的第二种具有透镜的发光装置的透镜片出光示意图；
[0018]图4A:其为本实用新型的第三种具有透镜的发光装置的透镜片结构示意图；
[0019]图4B:其为本实用新型的第三种具有透镜的发光装置的透镜片出光示意图；
[0020]图5:其为本实用新型的一种具有透镜的发光装置的剖面示意图；
[0021]图6A:其为本实用新型的部分周期性结构示意图；
[0022]图6B:其为本实用新型的非周期性结构示意图；以及
[0023]图7:其为本实用新型的数组式结构示意图。
[0024]【图号对照说明】
[0025]10灯源
[0026]20透镜片
[0027]210第一表面
[0028]220 第二表面
[0029]221雾面结构
[0030]222保护膜
[0031]231第一区域
[0032]232第二区域
[0033]233第三区域
[0034]30光学件
[0035]300 多边形结构
[0036]310三角形结构
[0037]320梯形结构[0038]330五边形结构
[0039]40壳体
[0040]410容置空间
[0041]420开口
【具体实施方式】
[0042]为使对本实用新型的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下:
[0043]本实用新型的一种具有透镜的发光装置针对习知于发光二极管芯片的表面上设置透镜结构的缺点做进一步的改良，习知使用雾化材质对于改善光源出光的均匀度效果有限；利用一片式的透镜结构需将光源摆放于焦点处或特定位置，使光源可以利用设计透镜结构的方式，设计出所需要的光源扩散角度，以此方式虽然可以有效的控制光源扩散状况，但安装光源与透镜结构之间的公差容忍度低，需要较精准安装结构；另外，多颗透镜结构则是需要将透镜一颗颗装在个别的光源上，因此造成了组装上相当麻烦且费工，以此方式的成本较高，不利于大量生产，而本实用新型对于上述的缺点皆有改善，其为具有新颖性与进步性的实用新型。[0044]请参阅图1A与图1B，其为本实用新型的一种具有透镜的发光装置的立体结构示意图与第一表面示意图；如图所示，本实用新型为一种具有透镜的发光装置，其具有至少一灯源10与一透镜片20，该透镜片20设于该灯源10的一侧，且该透镜片20面对该灯源10的一侧为一第一表面210,并于该第一表面210上排列设置多个光学件30,该光学件30为多边形结构300，另外，该灯源10为雷射光、发光二极管或日光灯管等，而该多边形结构300为三角形、梯形、五边形等等。
[0045]承上所述，本实用新型主要利用该灯源10发出光线后，通过该透镜片20的该第一表面210上，该第一表面210设有多个光学件30，当该灯源10的一光线110通过该透镜片20上的多个光学件30后发生光源的折射现象，其原理在于利用当光线从一种介质传播到另一种具有不同折射率的介质时，会发生折射现象，其入射角与折射角之间的关系，利用司乃耳定律(Snell’s Law)，又称为折射定律；根据司乃耳定律表明，当光波从介质I传播到介质2时，假若两种介质的折射率不同，则会发生折射现象，其入射光和折射光都处于同一平面，称为“入射平面”，并且与界面法线的夹角满足如下关系=Ii1Sinei = Il2SinQ2，其中，H1和112分别是两个介质的折射率，01和θ2分别是入射光(或折射光)与界面法线的夹角，叫做入射角和折射角。
[0046]请一并参阅图2Α与图2Β，其为本实用新型的第一种具有透镜的发光装置的透镜片结构示意图与出光示意图；如图所示，本实用新型利用于该透镜片20的第一表面210上设置该些光学件30，而该光学件30为三角形结构310，且该三角形结构310为周期性排列方式设置于该第一表面210之上，更进一步该些光学件30为环状结构，其以较小的环状结构的光学件30慢慢套设较大的环状结构的光学件30的排列方式，以此方式依序设置多个光学件30于该第一表面210之上,于该灯源10的一侧方向视该第一表面210,于该第一表面210上为设置多个同心圆，并于单一光学件30上具有左右倾斜的两斜面结构，而于其切剖面方向视该第一表面210,则该第一表面210为该些三角形结构310的周期性排列。[0047]承上所述，本实用新型利用该灯源10设置于该第一表面210的一侧，该灯源10的光线Iio照射于该些三角形结构310之上，当光线110经过该些三角形结构310后，该光线110的折射角度为15度至45度之间，其平均角度为30度，使该光线110往两侧扩散照射的范围小，而该光线110所能照射的有效距离较远，能达到大于5公尺以上的照射距离。
[0048]请一并参阅图3A与图3B，其为本实用新型的第二种具有透镜的发光装置的透镜片结构示意图与出光示意图；如图所示，本实用新型利用于该透镜片20的第一表面210上设置该些光学件30，而该光学件30为梯形结构320，且该梯形结构320为周期性排列方式设置于该第一表面210之上，更进一步该些光学件30为环状结构，其以较小的环状结构的光学件30慢慢套设较大的环状结构的光学件30的排列方式，以此方式依序设置多个光学件30于该第一表面210之上,于该灯源10的一侧方向视该第一表面210,于该第一表面210上为设置多个同心圆，并于单一光学件30上具有一平面与该平面两侧各设置一斜面的结构，而于其切剖面方向视该第一表面210,则该第一表面210为该些梯形结构320的周期性排列。
[0049]承上所述，本实用新型利用该灯源10设置于该第一表面210的一侧，该灯源10的光线Iio照射于该些梯形结构320之上，当光线110经过该些梯形结构320后，该光线110的折射角度为45度至75度之间，其平均角度为60度，使该光线110往两侧扩散照射的范围较大于该三角形结构310，而该光线110所能照射的有效距离较近于该三角形结构310，能达到大约5公尺左右的最远照射距离。
[0050]请一并参阅图4A与图4B，其为本实用新型的第三种具有透镜的发光装置的透镜片结构示意图与出光示意图；如图所示，本实用新型利用于该透镜片20的第一表面210上设置该些光学件30，而该光学件30为五边形结构330，且该五边形结构320为周期性排列方式设置于该第一表面210之上，更进一步该些光学件30为环状结构，其以较小的环状结构的光学件30慢慢套设较大的环状结构的光学件30的排列方式，以此方式依序设置多个光学件30于该第一表面210之上,于该灯源10的一侧方向视该第一表面210,于该第一表面210上为设置多个同心圆，并于单一光学件30上具有中间为左右倾斜的两斜面与该两斜面的左右两侧更各设置一左右更倾斜的斜面结构，而于其切剖面方向视该第一表面210，则该第一表面210为该些五边形结构330的周期性排列。
[0051]承上所述，本实用新型利用该灯源10设置于该第一表面210的一侧,该灯源10的光线110照射于该些五边形结构330之上，当光线110经过该些五边形结构330后，该光线110的折射角度为75度至105度之间，其平均角度为90度，使该光线110往两侧扩散照射的范围较大于该梯形结构320，而该光线110所能照射的有效距离较近于该梯形结构320，能达到大约I公尺左右的最远照射距离。
[0052]本实用新型根据上述的三种具有透镜的发光装置实施例，其原理在于运用Snell's Law计算出该灯源10的该光线110经过该些光学件30后的光线出光角度，利用此方法可以有效控制光线的出光角度，若采用多个灯源10方式，则该光学件30的多边形结构310上的单一斜面至少会有两道主光线入射，藉由增加斜面(三角形、梯形或五边形增加一边即为增加一斜面)即可增加可调配的光线110数量，或利用改变斜面结构的斜率来导出不同角度的光线，因此可以有效的控制光线110的均匀度情况，更进一步本实用新型利用当该多边形结构300设置越多边时，其于第一表面210所增加的斜面则越多，而该光线110的扩散角度则越大，其光线110所能照射的有效距离则越近。
[0053]本实用新型的该些光学件30为周期性排列结构，因此并不需要将灯源10对准该透镜片20的焦点位置，此结构对于当该灯源10与透镜片20之间发生水平偏移或垂直位移与基材的厚度改变等等的公差，有较高的公差容忍度，依据现在灯源10的光线110扩散角大多为120度，将该灯源的半视角约为60度，于正负60度内的累积光强度约为75%，因此若该灯源10与透镜片20之间产生上述的公差偏移后，能接收原始光强度的85%内，其光线110透过该透镜20的射出效果的差异性也并不大，且该光线110的扩散角的误差控制在5度以内。
[0054]再者，当该灯源10的照射角度于该透镜片20之间并非平行，而具有倾斜角度的公差，或该灯源10的位置并非为该透镜片20的正常相对位置，则会造成入射角偏移，因此造成该光线110的入射角改变且并非照射于相同位置结构上，但本实用新型利用周期性结构，所以该光线110照射于不同位置结构上，还是会产生相同的效果，而使光线110的出射光角度整体偏移量会小于入射光角度偏移量，因此当光线110的入射角偏移5度内，则其光线Iio的扩散角偏移量会小于5度。
[0055]请参阅图5，本实用新型利用一片式的透镜片20进行一体结构的设置，将该灯源10设置于一壳体40内的一容置空间410，该壳体40具有一开口 420，该开口 420连通该容置空间410，再将该透镜片20设置于该开口 420，因该透镜片20为一片式的设计方式，于组装上简单便利，避免组装上的繁复手续，以达到降低组装成本，另外，本实用新型更进一步于该透镜片20具有一第二表面220,该第二表面220相对于该第一表面210的另一侧，并于该第二表面220设置一雾面结构221，以增强光线110的均匀度，也可于该第二表面220上镀上一保护膜222，以此达到防水防尘保护该灯源10结构的功效。
[0056]请参阅图6A与图6B，其为本实用新型的部分周期性结构与非周期性结构示意图；如图所示，本实用新型更进一步利用于该透镜片20的第一表面210上设置部分为该些三角形结构310与部分为该些梯形结构320，使其为部分周期性排列结构，或是随机设置该些多边形结构300的该三角形结构310、梯形结构320或五边形结构330于该第一表面210之上，使其为非周期性排列结构，该第一表面210上的该些光学件30可随使用者的需求做调難
iF.0
[0057]请参阅图7，其为本实用新型的第一种与第二种数组式结构示意图；如图所示，于该透镜片20的该第一表面210上设有一第一区域231、一第二区域232与一第三区域233,该第一区域231、该第二区域232与该第三区域233其为左右接续结构的排列设置方式，并于上述的该第一区域231、该第二区域232与该第三区域233分别设置不同的该多边形结构300，使其为数组式排列结构，该第一表面210上的该些多边形结构300可随使用者的需求做调整，并不限定分割的区域数量，而数组式排列结构也可配合部分周期性排列结构作内外的区域分割方式。
[0058]综上所述，本实用新型为一种具有透镜的发光装置，其具有至少一灯源10与一透镜片20，该透镜片设于该灯源10的一侧，且该透镜片20面对该灯源10的一侧为该第一表面210,并于该第一表面210上排列设置多个光学件30,该些光学件30为多边形结构300,其中，该些光学件30的设置方式为周期性排列，此周期性排列结构提高灯源10与透镜片20之间于安装上对于当该灯源10与透镜片20之间发生水平偏移或垂直位移、基材的厚度改变或照射角度倾斜等等的公差容忍度。
[0059]再者，将该灯源10设置于该壳体40内，该壳体40具有该开口 420，再将该透镜片20设置于该开口 420，该透镜片20为一片式的设计方式，于组装上简单便利，以达到降低组装成本与繁复手续，另外，于该透镜片20的该第二表面220上设置雾面结构221，以达到均匀光线110的功效，而于该透镜片20的该第二表面220上镀上保护膜222，以此达到防水防尘保护该灯源10结构的功效。
[0060]应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种具有透镜的发光装置，其特征在于，其包含: 至少一灯源；以及 一透镜片，设置于该灯源的一侧，且该透镜片面对该灯源的一侧为一第一表面，并于该第一表面上排列设置多个光学件，该些光学件为多边形结构。
2.如权利要求1所述的具有透镜的发光装置，其特征在于，其中该些光学件为三角形结构，当该灯源的一光线通过三角形结构，则产生15度至45度之间的光线扩散角。
3.如权利要求1所述的具有透镜的发光装置，其特征在于，其中该些光学件为梯形结构，当该灯源的一光线通过梯形结构，则产生45度至75度之间的光线扩散角。
4.如权利要求1所述的具有透镜的发光装置，其特征在于，其中该些光学件为五边形结构，当该灯源的一光线通过五边形结构，则产生75度至105度之间的光线扩散角。
5.如权利要求1所述的具有透镜的发光装置，其特征在于，更进一步该透镜片具有一第二表面，该第二表面相对于该第一表面的另一侧，并于该第二表面设置一雾面结构。
6.如权利要求1所述的具有透镜的发光装置，其特征在于，更进一步该透镜片具有一第二表面，该第二表面相对于该第一表面的另一侧，并于该第二表面镀上一保护膜。
7.如权利要求1所述的具有透镜的发光装置，其特征在于，其中该些光学件为周期性排列、部分周期性排列或非周期性排列。
8.如权利要求1所述的具有透镜的发光装置，其特征在于，其中于该第一表面上分割为一第一区域、一第二区域与一第三区域，并分别设置不同的该多边形结构。
9.如权利要求1所述的具有透镜的发光装置，其特征在于，其中该灯源为雷射光、发光二极管或日光灯管。
10.如权利要求1所述的具有透镜的发光装置，其特征在于，更进一步该些光学件为环状结构，其以较小的环状结构的光学件慢慢套设较大的环状结构的光学件的排列方式。
【文档编号】F21V5/04GK203703820SQ201320802994
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年12月9日 优先权日:2013年12月9日
【发明者】邱奕荣, 李嘉彬 申请人:弘胜光电股份有限公司