专利名称：发光二极管照明单元及其所构成的路灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种照明单元，尤其涉及一种发光二极管照明单元。
背景技术：
近年来由于发光二极管(Light Emitting Diode,LED)制造技术的突破，使得发光 二极管的发光亮度及发光效率大幅提升，且发光二极管具有耗电量低、发热量低及使用寿 命长等优点，符合环保节能的趋势，因而使得发光二极管逐渐取代传统的白炽灯泡而成为 新的照明元件，并广泛地应用于路面照明装置、家用照明装置、车用照明装置、手持照明装 置、液晶面板背光源、交通号志指示灯、指示看板、或其他电子产品的辅助照明装置等。在路面照明应用中，路灯的作用主要在提供夜间照明，而传统的路灯由于整体光 效低，造成了能源的巨大浪费，因此，将原本的传统式路灯更换成发光二极管路灯已是目前 各国执行节能减碳的重点方法之一。而由于路灯的照明效果会影响用路者的夜间视线，因 此，为了保护用路者的夜间用路安全，各国政府也对发光二极管路灯的照度进行规范，要求 在一段距离内照度足够且灯光投射范围要能涵盖具特定长宽比的矩形区域。然而，由于发光二极管由正面的聚光点发出亮光，其亮光成圆形分布、发散角小， 所以其亮光所产生的光束投射范围较小，不利于大面积的照射范围，使得发光二极管路灯 所发出的亮光会集中在邻近路灯的范围，造成路灯只能照近不照远，无法提供道路足够且 均勻的照明，因而影响了用路人的安全。因此，如何扩大发光二极管路灯发出的光束照射范围，使发光二极管路灯提供均 勻的照明，并符合路灯照度规范，为本领域的技术人员所一直努力研发改进的方向。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种发光二极管照明单元，及由该发光二极管照明单 元所构成的发光二极管路灯，其可补偿灯杆远端处的光线照度，有效提高路灯对路面照明 的亮度及均勻度，进而提升用路人的安全。为达上述目的，本发明的一较广义实施方式为提供一种发光二极管照明单元，包 含一发光二极管元件，用以产生一光线，以及一透镜元件，盖设于该发光二极管元件上，用 以调整该光线的发散方向。该透镜元件包含一基板、一透光部及一容置槽，该透光部突出于 该基板且其外表面为一非对称单一曲面，该容置槽设置于该基板及该透光部之中，用以容 置该发光二极管元件。该发光二极管元件偏离该透光部的中轴而设置，且该曲面于靠近该 发光二极管元件的一侧具有相对较小的曲率半径，以使该光线发散至远处。本发明的另一较广义实施方式为提供一种发光二极管路灯，包含一灯杆、一灯座 及至少一设置于该灯座上的发光二极管照明单元。该发光二极管照明单元包含一发光二极 管元件，用以产生一光线，以及一透镜元件，盖设于该发光二极管元件上，用以调整该光线 的发散方向。该透镜元件包含一基板、一透光部及一容置槽，该透光部突出于该基板且其外 表面为一非对称单一曲面，该容置槽设置于该基板及该透光部之中，用以容置该发光二极管元件。该发光二极管元件偏离该透光部的中轴而设置，且该曲面于靠近该发光二极管元 件的一侧具有相对较小的曲率半径，以使该光线发散至灯杆远端处。本发明主要提供一种发光二极管照明单元及由该发光二极管照明单元所构成的 发光二极管路灯，其中该发光二极管照明单元的发光二极管元件成偏轴设置，透镜元件具 单一非对称曲面，且该曲面于靠近该发光二极管元件的一侧具有相对较小的曲率半径，使 得自发光二极管元件发出的光线经透镜元件的作用向灯杆远端路面偏折，以补偿灯杆远端 处的光线照度，有效提高路灯对路面照明的亮度及均勻度，进而提升用路人的安全。所以， 本发明的发光二极管照明单元可改善公知技术的缺陷并增进照明效果，故极具产业的价 值。
图1 其为本发明较佳实施例的发光二极管路灯的示意图。图2 其为本发明发光二极管照明单元的立体示意图。图3 其为图2的A-A剖面图。
图4:其为图2的B-B剖面图。图5 其为透镜元件的模块化设计示意图。上述附图中的附图标记说明如下10:灯杆20 灯座30 发光二极管照明单元 31 发光二极管元件311 发光二极管312 透镜32:透镜元件321 基板322 透光部3220:曲面323 容置槽3230 顶面M 透光部的中轴T 曲面的凸点
具体实施例方式体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的 是本发明能够在不同的方式上具有各种的变化，其都不脱离本发明的范围，且其中的说明 及附图在本质上当作说明之用，而非用以限制本发明。本发明提供一种发光二极管照明单元，其主要应用于路面照明，例如路灯，但不以 此为限。请参阅图1，其为本发明较佳实施例的发光二极管路灯的示意图。如图所示，本发 明的发光二极管路灯包含一灯杆10、一灯座20及一发光二极管照明单元30，其中，该灯杆 10的下端固定于道路两旁，上端则延伸至一预定高度，且可朝路面中央弯折一预定角度。该 灯座20设置于该灯杆10的上端，而该发光二极管照明单元30则设置于该灯座20上，且包 含一发光二极管元件31及一透镜元件32，该发光二极管元件31用以产生一光线，该透镜元 件32盖设于该发光二极管元件31上，用以调整该光线的发散方向。在图1中，该灯座20上以设置一个发光二极管照明单元30为例来做说明，然而该 灯座20上所设置的发光二极管照明单元30的数目并不限于一个，且较佳为包含以阵列形 式排列的多个发光二极管照明单元30，借以提高路灯的照度。
请参阅图2至图4，其中图2为本发明发光二极管照明单元的立体示意图，图3为 图2的A-A剖面图，图4则为图2的B-B剖面图。如图所示，该发光二极管元件31主要包 含一发光二极管311及一透镜312，由于该发光二极管元件31的结构及相配合的电路设计 并不限制，可依不同需求而调整，且该等设计可利用公知技术而达成，故于此不再赘述。该透镜元件32主要包含一基板321、一透光部322及一容置槽323，该基板321大 致成矩形，且可固定于该灯座20之上，该透光部322突出于该基板321且其外表面为一非 对称单一曲面3220，其中该曲面3220的设计曲率可为椭圆曲线或其他不规则曲线的曲率， 通过该曲面3220的非对称设计，使得该透光部322呈一非对称结构，而该容置槽323设置 于该基板321及该透光部322之中，用以容置该发光二极管元件31。根据本发明的较佳实施例，该发光二极管元件31偏离该透光部322的中轴M而设 置，且该曲面3220于靠近该发光二极管元件31的一侧具有相对较小的曲率半径。如图3 所示，该发光二极管元件31偏离该透光部322的中轴M而设置在该中轴M的右侧，同样地， 该曲面3220也在对应该发光二极管元件31所设置的右侧具有相对较小的曲率半径，且可 从图中看出，该曲面3220的凸点T即对应形成于右侧，换言之，该透光部322的凸部形成于 对应该发光二极管元件31所设位置的同一侧。在一实施例中，该透光部322的剖面大致成矩形，且该曲面3220在该矩形的长轴 方向上具有前述的曲率变化，该发光二极管元件31也在该矩形的长轴方向上成偏轴设置。 通过此矩形设计，可使得本发明的发光二极管照明单元符合灯光投射范围要能涵盖具特定 长宽比的矩形区域的路灯照度规范。
另一方面，该容置槽323于该基板321及该透光部322中也偏一侧设置，使容置于 该容置槽323中的该发光二极管元件31可偏离该透光部32的中轴M而设置。此外，如图 4所示，该容置槽323的顶面3230为向上突出的圆弧面，除可协助调整光线的发散方向外， 也可借此降低透镜元件32的厚度，使透镜元件32的体积减小。举例而言，透镜元件32的 基板321长度约为20mm，整个透镜元件32的高度约为7. 5mm,当然前述尺寸可依需求调整 而不受限。 在一实施例中，该容置槽323的剖面大致成矩形，且其长轴方向与透光部322的长 轴方向一致，但不以此为限。请再参阅图1，由于本发明的发光二极管照明单元30具非对称的结构，其中该发 光二极管元件31偏离该透镜元件32的透光部322的中轴M而设置，且透光部322的曲面 3220于靠近该发光二极管元件31的一侧具有相对较小的曲率半径，使得自发光二极管元 件31发出的光线经二次折射穿透该透光部322后，可发散至灯杆10远端处的路面(如图 1的光迹所示)，不但可促使有效面积(所需照射的路面)光能量的提升，更可补偿灯杆10 远端处的光线照度，借此提升照度均勻度，以避免道路中央因远离灯杆10而无法获得充足 的照明所引发的用路安全问题。因此，通过本发明发光二极管照明单元30的非对称结构设 计，可有效提高路灯对路面照明的亮度及均勻度，进而提升用路人的安全。在一实施例中，该透镜元件32为一体成型，且由高透光材料所制成，例如但不限 于塑胶材料。请参阅图5，其为透镜元件的模块化设计示意图。由于本发明的透镜元件32具有 平凸外形的平面式设计，因此可直接将多个透镜元件32以阵列排列的方式进行开模及制造，其中各透镜元件32的基板321相连，透光部322则分别突出于该基板321之上，如此一 来，不但可加速工艺，更可降低制造成本。当然，进行模块化制造的透镜元件的个数及排列 方式可依需求而变换，并不受限于图5所示实施例，更可直接配合装设于灯座上的型式来 设计，使制造出透镜元件组直接与发光二极管元件一起装设于灯座上。 综上所述，本发明主要提供一种发光二极管照明单元及由该发光二极管照明单元 所构成的发光二极管路灯，其中该发光二极管照明单元的发光二极管元件成偏轴设置，透 镜元件具单一非对称曲面，且该曲面于靠近该发光二极管元件的一侧具有相对较小的曲率 半径，使得自发光二极管元件发出的光线经透镜元件的作用向灯杆远端路面偏折，以补偿 灯杆远端处的光线照度，有效提高路灯对路面照明的亮度及均勻度，进而提升用路人的安 全。所以，本发明的发光二极管照明单元可改善公知技术的缺陷并增进照明效果，故极具产 业的价值。本发明得由本领域的普通技术人员任施匠思而为诸般修饰，然都不脱如附权利要 求所欲保护的范围。
权利要求
1.一种发光二极管照明单元，包含一发光二极管元件，用以产生一光线；以及一透镜元件，盖设于该发光二极管元件上，用以调整该光线的发散方向，该透镜元件包含一基板；一透光部，突出于该基板且其外表面为一非对称单一曲面；以及 一容置槽，设置于该基板及该透光部之中，用以容置该发光二极管元件； 其中，该发光二极管元件偏离该透光部的中轴而设置，且该曲面于靠近该发光二极管 元件的一侧具有相对较小的曲率半径，以使该光线发散至远处。
2.如权利要求1所述的发光二极管照明单元，其中该发光二极管元件包含一发光二极 管及一透镜。
3.如权利要求1所述的发光二极管照明单元，其中该基板大致成矩形。
4.如权利要求1所述的发光二极管照明单元，其中该曲面的设计曲率为椭圆曲线或其 他不规则曲线的曲率。
5.如权利要求1所述的发光二极管照明单元，其中该曲面的凸点形成于靠近该发光二 极管元件的一侧。
6.如权利要求1所述的发光二极管照明单元，其中该透光部的剖面大致成矩形，且该 曲面在该矩形的长轴方向上具有曲率变化。
7.如权利要求6所述的发光二极管照明单元，其中该发光二极管元件在该透光部的长 轴方向上成偏轴设置。
8.如权利要求1所述的发光二极管照明单元，其中该容置槽于该基板及该透光部中偏 一侧设置。
9.如权利要求1所述的发光二极管照明单元，其中该容置槽的顶面为向上突出的圆弧面。
10.一种发光二极管路灯，包含一灯杆、一灯座及至少一设置于该灯座上的发光二极管 照明单元，该发光二极管照明单元包含一发光二极管元件，用以产生一光线；以及一透镜元件，盖设于该发光二极管元件上，用以调整该光线的发散方向，该透镜元件包含一基板；一透光部，突出于该基板且其外表面为一非对称单一曲面；以及 一容置槽，设置于该基板及该透光部之中，用以容置该发光二极管元件； 其中，该发光二极管元件偏离该透光部的中轴而设置，且该曲面于靠近该发光二极管 元件的一侧具有相对较小的曲率半径，以使该光线发散至灯杆远端处。
11.如权利要求10所述的发光二极管路灯，其中该灯座设置于该灯杆的上端。
12.如权利要求11所述的发光二极管路灯，其中该灯杆的上端朝路面中央弯折一预定 角度。
13.如权利要求10所述的发光二极管路灯，其中该发光二极管元件包含一发光二极管及一透镜。
14.如权利要求10所述的发光二极管路灯，其中该基板大致成矩形。
15.如权利要求10所述的发光二极管路灯，其中该曲面的设计曲率为椭圆曲线或其他 不规则曲线的曲率。
16.如权利要求10所述的发光二极管路灯，其中该曲面的凸点形成于靠近该发光二极 管元件的一侧。
17.如权利要求10所述的发光二极管路灯，其中该透光部的剖面大致成矩形，且该曲 面在该矩形的长轴方向上具有曲率变化。
18.如权利要求17所述的发光二极管路灯，其中该发光二极管元件在该透光部的长轴 方向上成偏轴设置。
19.如权利要求10所述的发光二极管路灯，其中该容置槽于该基板及该透光部中偏一 侧设置。
20.如权利要求10所述的发光二极管路灯，其中该容置槽的顶面为向上突出的圆弧面。
全文摘要
本发明主要提供一种发光二极管照明单元及其所构成的路灯，该二极管照明单元包含一发光二极管元件，用以产生一光线，以及一透镜元件，盖设于该发光二极管元件上，用以调整该光线的发散方向。该透镜元件包含一基板、一透光部及一容置槽，该透光部突出于该基板且其外表面为一非对称单一曲面，该容置槽设置于该基板及该透光部之中，用以容置该发光二极管元件。该发光二极管元件偏离该透光部的中轴而设置，且该曲面于靠近该发光二极管元件的一侧具有相对较小的曲率半径，以使该光线发散至远处。本发明的发光二极管照明单元可改善公知技术的缺陷并增进照明效果，极具产业的价值。
文档编号F21V5/04GK102032464SQ200910178038
公开日2011年4月27日 申请日期2009年9月25日 优先权日2009年9月25日
发明者李财南, 许烱章 申请人:连营科技股份有限公司