专利名称：偏轴式光学透镜的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一光学透镜，更详而言之，指一种利用透镜折射的方式使光源 形成偏轴以增加照明范围与光源集中度的一种偏轴式光学透镜。
背景技术：
LED因为具有高亮度、体积小、省电等优点，已被广泛的应用于灯具上做为照 明光源。以传统的透镜内部皆以封装发光二极体晶片的形态制造，且将透镜设为半球顶 柱体，以提供可将发光二极体晶片发出的光线予以集中。然前述发光形态过于集中在光 轴区域附近，由于其光源能量较为集中，为了令其具有较大面积的光源，必须配合导光 板的作用以改善前述的问题。又，当发光二极体直接设于导光板下方时，为了克服发光 二极体发光面积小，相对需要使用多数个发光二极体才能达到面光源所需的均勻性。因 此，为了配合在特定面积的导光板下方有效的减少发光二极体的使用数量，诸多业者转 向以透镜的造型态样进行开发，如US6679621号专利案，其利用特殊的透镜外型设计， 使发光二极体的光线得以经透镜产生垂直于光轴的平行光向外射出，即可改善上述光源 面积小的问题。惟，该案整体结构的发光效率除了会受到多次反射、折射的损耗影响而 降低外，更由于多数的光线被折射与光轴呈垂直方向，反而造成光轴附近区域光能量不 足的现象。辅助LED光源向外射出的灯罩结构，大致上包括一反射杯、一 LED光源以及一 前罩。该反射杯内层为一反射材质，用以反射LED光源；该前罩盖合于该反射杯前端， 可依照该灯具所欲产生的出光光形，调整使用凸透镜、半凸透镜或平面透镜等。上述反 射杯具有单一曲面，LED光源的发射面设置向前，极小部份的光源是透过该前罩而直射 出去，大部份的光源经由反射杯予以反射后向前罩射出。因此，该等LED灯具产生一 个照明范围，该照明范围中的照明亮度大致上是相同的，所以不具有中心够亮、照幅宽 度、光形扁平的理想配光。又传统灯具一般采用反光碗作为二次光学处理，由于LED光效限制，现阶段不 适合采用反光碗作二次光学处理，故一般对于LED灯具的二次光学处理大多采用透镜办 法。现有用于灯具的透镜一般为简单的球体或非球体曲面折射结构，或为聚光或为发 散，虽对配光有一定改善作用，但效果不佳，且透过聚光透镜作二次光学处理，灯具的 配光曲线有可能难以符合国家标准，而透过目前发散透镜，则可能使灯具效率降低。
发明内容本实用新型的主要目的在于，提供一种偏轴式光学透镜，经由适当的光学设计 将光源光束有效的调配至配光规范的范围内，利用折射的方式使光源形成一偏轴且聚光 的配光型态。本实用新型提供一种偏轴式光学透镜，其特征在于一本体，该本体外侧为一出光面，该出光面为一凸体；该本体内侧为一入光面，该入光面具有一凹槽，该凹槽内容置一光源，该凹槽于该入光面形成有至少一曲面 以及与该曲面连接的一顶面与一底面，使光源透过该本体形成偏轴且聚光的配光状态。其中，该凸体顶端更具一平面。其中，该凹槽的曲面为一锥形面、一双曲面或一非对称曲面。其中，该凸体为球面凸体。其中，该凸体为非球面凸体。其中，该凸体为双曲面凸体。其中，该凸体为对称凸体。其中，该本体凹槽处更连接一底座，该底座两侧各向远离该凹槽方向凸设有一 连接柱。其中，该本体外侧更形成有一雾化层。本实用新型有益效果1.本实用新型一种偏轴式的光学透镜，其入光面的凹槽呈现非对称曲面，可提 供光源的光线以光学透镜体的光轴为基准中心，并且以靠近光轴的发散折射形态，令其 光强度分布可呈双侧呈一倒梯形照明的特征，重点为使向上发散的光线经反射趋近光 轴，复由出光面进行第二次渐次趋近光轴的光线发散，使光源能够提供向上下呈偏轴而 两侧呈均勻发散的发光面积，而可直接应用在面光源系统，并且具有可大幅降低发光元 件的使用数量及降低制造成本的效益提升。2.本实用新型一种偏轴式的光学透镜，该曲面连接的一顶面与一底面可提供光 源一反射作用，于光源在反射时，可减少光源的流失，使发散的光线经由反射后折射可 达成一聚光的效果。3.本实用新型一种偏轴式的光学透镜，该本体外侧更形成有一雾化层，使光线 折射经出光面与雾化层以辅助光线的扩散、均勻发散平面光源，成为一较柔和的灯光效
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图1本实用新型立体结构示意图(一)。图2本实用新型立体结构示意图(二)。图3本实用新型实施态样剖面示意图(一)。图4本实用新型实施态样剖面示意图(二)。图5本实用新型光照度模拟验证分布图。
具体实施方式
请参阅图1至图3所示，本实用新型提供一种偏轴式光学透镜，其特征在于一本体10，该本体10外侧为一出光面11，该出光面11为一凸体12，该凸体12 可为球面凸体、非球面凸体、对称凸体或双曲面凸体，该凸体12顶端更具一平面13;该 本体10内侧为一入光面14，该入光面14具有一凹槽15，该凹槽15内可供容置一光源 20，该凹槽15于该入光面14形成有至少一曲面151，该凹槽15的曲面151为一锥形面、 双曲面或非对称曲面，以及与该曲面151连接的一底面152与一顶面153，使光源20透过
4该本体10形成偏轴且聚光的配光状态。该本体10凹槽15处更连接一底座16，该底座16两侧各向远离该凹槽15方向凸 设有一连接柱17，该本体10外侧更形成有一雾化层18。明了上述本案详细结构后，以下针对本案的动作原理逐一详细说明请参阅图3，光学透镜本体10设计成具开口向下的凹槽15，以提供光源20可以 直接套设连结，并且利用在凹槽15顶端设计一不对称曲面151，以供光源20得以容置其 中，再以一非对称曲面151作为入光面14，进行第一次折射的发散形态，重点为使向上 发散的光线21经反射趋近光轴100，复由出光面11进行第二次渐次趋近光轴100的光线 21发散，出光面11的设计，亦具有逐渐缩减该光线21于光轴100的折射角度的不同区 域，使光源20发散的光线21能够提供向上下呈偏轴而两侧呈均勻发散的发光面积，汇聚 光源20发出后在外界形成实质呈矩形的光场，其光照形状似一倒梯形(如图5所示)。请参阅图4，本实用新型实施态样另一剖面示意，光源20发出的光线21发散至 该底面152与该顶面153，藉由该曲面151形成的不对称结构，且因该顶面153高度大于 该底面152高度，设计发散至该顶面153的大部分光线21将会经反射或折射使其偏向光 轴100发散；发散至该底面152的光线21则少部分会经折射或反射而偏向光轴100，且 该平面13亦可反射或折射该光线21使其偏向光轴100发散，简言之，该不对称的底面 152与顶面153设计为使该光线21形成不对称偏轴的发散态样，以一非对称曲面151作 为入光面14，进行第一次折射的发散形态，重点为使向上发散的光线21经反射趋近光轴 100，复由出光面11进行第二次渐次趋近光轴100的光线21发散，使汇聚光源20发出后 形成偏轴且聚光的配光状态。又该雾化层18可均勻扩散发散的光线21，增加照射宽广度 及光源柔和性，且光线21强度亦不会因此降低；该连接柱17则可使本实用新型复数个组 装之效。
权利要求1.一种偏轴式光学透镜，其特征在于一本体，该本体外侧为一出光面，该出光面为一凸体；该本体内侧为一入光面，该 入光面具有一凹槽，该凹槽内容置一光源，该凹槽于该入光面形成有至少一曲面以及与 该曲面连接的一顶面与一底面，使光源透过该本体形成偏轴且聚光的配光状态。
2.依据权利要求1所述的偏轴式光学透镜，其特征在于，该凸体顶端更具一平面。
3.依据权利要求1所述的偏轴式光学透镜，其特征在于，该凹槽的曲面为一锥形面、 一双曲面或一非对称曲面。
4.依据权利要求1所述的偏轴式光学透镜，其特征在于，该凸体为球面凸体。
5.依据权利要求1所述的偏轴式光学透镜，其特征在于，该凸体为非球面凸体。
6.依据权利要求1所述的偏轴式光学透镜，其特征在于，该凸体为双曲面凸体。
7.依据权利要求1所述的偏轴式光学透镜，其特征在于，该凸体为对称凸体。
8.依据权利要求1所述的偏轴式光学透镜，其特征在于，该本体凹槽处更连接一底 座，该底座两侧各向远离该凹槽方向凸设有一连接柱。
9.依据权利要求1所述的偏轴式光学透镜，其特征在于，该本体外侧更形成有一雾化层。
专利摘要本实用新型提供一种偏轴式光学透镜，其特征在于一本体，该本体外侧为一出光面，该出光面为一凸体；该本体内侧为一入光面，该入光面具有一凹槽，该凹槽内可供容置一光源，该凹槽于该入光面形成有至少一曲面，以及与该曲面连接的一顶面与一底面，使光源透过该本体形成偏轴且聚光的配光状态，据此，使本实用新型具有中心够亮、照幅宽度符合需求的理想配光模式。
文档编号F21V5/04GK201795424SQ20102026491
公开日2011年4月13日 申请日期2010年7月21日 优先权日2010年7月21日
发明者黄冠纶 申请人:尚滢科技股份有限公司