專利名稱：照明裝置的光學(xué)元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)一種照明裝置的光學(xué)元件，尤指一種可產(chǎn)生非對稱蝠翼(batwing) 光形，且其入光面設(shè)有一由二對稱或不對稱的斜面形成的V型凹槽或由多段曲線組合形成 的類V型凹槽的光學(xué)元件。
背景技術(shù)：
固態(tài)照明發(fā)光(Solid State Lighting)元件已被廣泛使用作為照明裝置的光源， 其應(yīng)用領(lǐng)域包含手電筒、臺燈、車燈如車前燈及車尾燈組、道路照明燈具、或其他電子產(chǎn)品 的輔助照明裝置等。在固態(tài)發(fā)光元件的應(yīng)用上，以道路照明燈具為例說明，目前市面上的固 態(tài)照明燈具多使用對稱的準(zhǔn)直光學(xué)元件或無光學(xué)元件，會造成亮暗間隔的照度分布不均。 為使固態(tài)照明燈光或數(shù)個固態(tài)照明所形成的固態(tài)照明陣列的燈光能符合上述不同用途的 照明裝置的條件及需求，在使用固態(tài)發(fā)光件為光源時，各固態(tài)發(fā)光元件除了在封裝結(jié)構(gòu)上 已具有基本的第一光學(xué)元件外，在固態(tài)發(fā)光件的前方處一般皆再配置一第二光學(xué)元件，藉
以提升固態(tài)照明燈光的使用效率，即用以增加有效照度(照明單位lux)及降低過程損耗， 或用以調(diào)整固態(tài)照明燈光的照射方向、面積及其照度均勻性。 而針對上述固態(tài)照明第一光學(xué)元件及/或第二光學(xué)元件的設(shè)計，已有多件先前 技術(shù)揭示相關(guān)的技術(shù)，如中國臺灣專利證書第262604號及公開編號第2004028899號分 別揭示光學(xué)元件的入光面(光源側(cè)光學(xué)面)及/或出光面(前側(cè)光學(xué)面)的結(jié)構(gòu)設(shè)計以 將入射光導(dǎo)引至一預(yù)定出光方向，但當(dāng)將入射光導(dǎo)引至大出射角度時，所設(shè)計的元件光學(xué) 面皆為自由曲面而無法利用電腦運(yùn)算設(shè)計，不利于光學(xué)元件成型模具的制作；公開編號 第200507293號揭示一光學(xué)元件由多個具有不同曲率的光學(xué)元件部構(gòu)成的結(jié)構(gòu)設(shè)計以將 部分入射光導(dǎo)引至光學(xué)元件側(cè)邊，但須封裝二次，且光學(xué)元件的大小限制了固態(tài)發(fā)光元件 的尺寸；美國公開編號US2005/0243570揭示光學(xué)元件的入光面及出光面由前后對稱且 特殊形狀構(gòu)成的結(jié)構(gòu)設(shè)計US6， 940， 660揭示光學(xué)元件的入光面由多個共焦的環(huán)狀反光體 環(huán)繞中心區(qū)(a plurality of confocally disposed annular reflector surrounding saidcentral region)構(gòu)成的結(jié)構(gòu)設(shè)計以將入射光導(dǎo)引至近乎平行向前的出光方向； US6， 940， 660揭示光學(xué)元件的出光面由一鋸齒光學(xué)部(a sawtooth optical portion)構(gòu)成 的結(jié)構(gòu)設(shè)計以將大部分入射光導(dǎo)引至至光學(xué)元件側(cè)邊。由上可知，在以固態(tài)發(fā)光元件為光 源的照明裝置應(yīng)用技術(shù)中，發(fā)展一種結(jié)構(gòu)簡單、光的利用率及使用效率增加、均勻性良好、 生產(chǎn)組裝容易且成本低的照明裝置，確實有其需要性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要目的乃在于提供一種照明裝置的光學(xué)元件，是用以搭配固態(tài)發(fā)光元件 使用以構(gòu)成一照明裝置，該光學(xué)元件是一光學(xué)元件體，包含至少一出光面及一入光面，所述 出光面，為前側(cè)光學(xué)面，是一球面或非球面的曲面；所述入光面，為光源側(cè)光學(xué)面以朝向固 態(tài)發(fā)光元件，其上設(shè)有一 V型或類V型的凹槽；該凹槽的兩側(cè)表面是分別朝向固態(tài)發(fā)光元件以增進(jìn)光的利用率；當(dāng)該光學(xué)元件與至少一固態(tài)發(fā)光元件搭配使用時，該至少一固態(tài)發(fā)光 元件所發(fā)出的光經(jīng)由該凹槽的表面入射至光學(xué)體內(nèi)，再經(jīng)出光朝向外投射，以產(chǎn)生非對稱 且狀似蝠翼其最大光強(qiáng)度非在零點的光形。 其中，所述V型凹槽由二對稱或不對稱的斜面形成或由多段直線或曲線組合形 成，如為由一拋物面、一橢球面或非球面曲面形成的類V型凹槽或在V型頂端設(shè)一弧形導(dǎo) 角。 其中，照明裝置的光學(xué)元件的該入光面的光軸與出光面的光軸可為重合、相對偏 移、相對傾斜或以上各種型態(tài)的組合，使可依實施需要而選擇組合適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)元件，藉以增 加光學(xué)元件的選擇性，并進(jìn)一步增進(jìn)照明裝置的使用效率。 其中，照明裝置的光學(xué)元件的該光學(xué)元件可同時包含多個出光面及對應(yīng)入光面， 如利用各四個相對應(yīng)的出光面及入光面并以陣列或交錯排列而一體制作成型為一復(fù)合式 光學(xué)元件(multilens unit)，藉以使生產(chǎn)組裝簡化及降低生產(chǎn)成本。 其中照明裝置的光學(xué)元件的該出光面是依球面或非球面光學(xué)公式并配合實際光 形需要而設(shè)計成的球面或非球面曲面，如在出光面的曲面的中央位置處可形成一凹部，以 達(dá)成非對稱且狀似蝠翼(batwing)的光形。 本發(fā)明的有益效果在于，當(dāng)光學(xué)元件與至少一固態(tài)發(fā)光元件搭配使用時，使該至 少一固態(tài)發(fā)光元件所發(fā)出的光束路徑分別經(jīng)由該入光面的V型凹槽或類V型凹槽的表面 入射時可以特定的偏折角度且在V形兩邊相反方向入射至光學(xué)元件內(nèi)，再經(jīng)出光面向外投 射，藉以產(chǎn)生非對稱且狀似蝠翼(batwing)的光形，以使受照區(qū)域照度、輝度均勻。


圖1是本發(fā)明的光學(xué)元件第一實施例的上角(出光面)示意圖； 圖2是圖1所示實施例的底視角(入光面)示意圖； 圖3是圖1所示實施例與固態(tài)發(fā)光元件搭配使用的側(cè)面剖視示意圖； 圖4是本發(fā)明的光學(xué)元件第二實施例的上視角(出光面)示意圖； 圖5是圖4所示實施例的底視角(入光面)示意圖； 圖6是圖4所示實施例與固態(tài)發(fā)光元件搭配使用的側(cè)面剖視示意圖； 圖7是本發(fā)明的光學(xué)元件第三實施例的上視角(出光面)示意圖； 圖8是圖7所示實施例的底視角(入光面)示意圖； 圖9是圖7所示實施例與固態(tài)發(fā)光元件搭配使用的側(cè)面剖視示意圖； 圖10是本發(fā)明的光學(xué)元件第四實施例的上視角示意圖； 圖11是圖10所示實施例的底視角示意圖； 圖12是圖10所示實施例與固態(tài)發(fā)光元件搭配使用的側(cè)面剖視示意圖； 圖13是本發(fā)明的光學(xué)元件第五實施例的上視角示意圖； 圖14是圖13所示實施例的底視角(入光面)示意圖； 圖15是圖13所示實施例與固態(tài)發(fā)光元件搭配使用的側(cè)面剖視示意圖； 圖16是本發(fā)明的光學(xué)元件第六實施例的上視角角(出光面)示意圖； 圖17是圖16所示實施例的底視角(入光面)示意圖； 圖18是圖16所示實施例與固態(tài)發(fā)光元件搭配使用的側(cè)面剖視示意 圖19是圖18的另一側(cè)面(轉(zhuǎn)90度)剖視示意圖；
圖20是本發(fā)明的光學(xué)元件第七實施例的上視角示意圖；
圖21是圖20所示實施例的上視示意圖；
圖22是圖20所示實施例的側(cè)面剖視示意圖； 圖23是本發(fā)明第八實施例( 一光學(xué)元件搭配二發(fā)光件)的一使用示意圖；
圖24是圖23的上視示意圖； 圖25是本發(fā)明第八實施例( 一光學(xué)元件搭配二發(fā)光件)的另一使用示意圖；
圖26是圖25的上視示意圖； 圖27是本發(fā)明的光學(xué)元件(第六實施例)所產(chǎn)生光形的極座標(biāo)圖，其中包含非對 稱且狀似蝠翼(batwing)的光形B及光形C示意圖。
附圖標(biāo)記說明 l-光學(xué)元件；2-固態(tài)發(fā)光元件；3-照明裝置；4-復(fù)合式光學(xué)元件(multilens unit) ;10-出光面；11-光軸；12-凹部；20-入光面；21 、2la 2If-(V型或類V型)凹槽； 22-斜面；23-光軸；24-弧形導(dǎo)角；25-曲面。
具體實施例方式
為使本發(fā)明更加明確詳實，將本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及其技術(shù)特征配合附圖詳述如后
參考圖1-3所示，本發(fā)明的光學(xué)元件1如圖1 、2所示是用以搭配固態(tài)發(fā)光元件2使 用，藉以構(gòu)成一照明裝置3如圖3所示；該光學(xué)元件l是一光學(xué)元件本體，具有一出光面(前 側(cè)光學(xué)面)10及一入光面(光源側(cè)光學(xué)面)20，其中，該出光面10為一球面或非球面的曲 面，其是依球面或非球面光學(xué)公式并配合實際光形需要而設(shè)計形成，如圖1、3所示，該出光 面10具有一光軸11，并在出光面的曲面的中央位置處可形成一凹部12，藉以達(dá)成非對稱且 狀似蝠翼(batwing)的光形；該入光面20上設(shè)有一V型或類V型凹槽21，該V型或類V型的 凹槽21包含由二對稱或不對稱的斜面形成的V型凹槽21，或由多段直線或曲線組合形成 的類V型凹槽21，如在V型頂端具有弧形導(dǎo)角，或由拋物面、橢球面或非球面的曲面所形成 的類V型凹槽21等；又該入光面20的光軸23與出光面10的光軸11可為重合、相對偏移、 相對傾斜或以上的組合；當(dāng)該光學(xué)元件1搭配至少一固態(tài)發(fā)光元件2使用時，可產(chǎn)生非對稱 且狀似蝠翼(batwing ;特征為最大光強(qiáng)度非在零點)的光形(Distribution Patterns)如 圖27所示，以使受照區(qū)域照度均勻，并可藉該入光面20的V型或類V型凹槽21的設(shè)計，使 V型或類V型凹槽21的表面可朝向固態(tài)發(fā)光元件2的點光源，以有效減小固態(tài)發(fā)光元件2 所發(fā)出的光入射入光面20 (即V型或類V型凹槽21的表面)的入射角，以相對降低反射量， 藉以增進(jìn)光的利用率及使用效率；又該發(fā)光件與光學(xué)元件的相對位置可為中心對準(zhǔn)或相對 偏移。 又依實施需要，本發(fā)明的光學(xué)元件進(jìn)一步可同時包含多個出光面IO及對應(yīng)入光 面20，如利用各四個相對應(yīng)的出光面10及入光面20并以陣列或交錯排列而一體制作成型 為一復(fù)合式光學(xué)元件(multilens unit) 4如圖20-22所示，再使該復(fù)合式光學(xué)元件4以一 對一對應(yīng)方式搭配多個固態(tài)發(fā)光元件2如四個使用以構(gòu)成一照明裝置，藉以簡化生產(chǎn)組裝 作業(yè)及降低生產(chǎn)成本。 茲列舉較佳實施例并分別說明如下
〈第一實施例> 參考圖l-3，其分別是本發(fā)明的光學(xué)元件第一實施例的上視角(出光面)、底視角 (入光面)立體及其與固態(tài)發(fā)光元件結(jié)合的側(cè)面剖視示意圖；本發(fā)明的光學(xué)元件1是用以 搭配固態(tài)發(fā)光元件2使用，藉以構(gòu)成一照明裝置3 ;該光學(xué)元件1是一光學(xué)元件本體，具有 一出光面(前側(cè)光學(xué)面)10及一入光面(光源側(cè)光學(xué)面)20，其中，該出光面10為一球面 或非球面的曲面，其是依球面或非球面光學(xué)公式并配合實際光形需要而設(shè)計形成，如圖1、3 所示，該出光面IO具有一光軸ll，并在出光面的曲面的中央位置處形成一凹部12 ;該入光 面20上設(shè)有一 V型凹槽21，其中，該V型凹槽21不限制設(shè)在入光面20的中心處，如圖2所 示該V型凹槽21可設(shè)在縱向偏下方處；本實施例的光學(xué)元件la中其V型凹槽21是由二對 稱的斜面22形成的V型凹槽21a，且該入光面20的光軸23是與出光面10的光軸11重合 如圖3所示；又圖3中該光學(xué)元件la與固態(tài)發(fā)光元件2的光軸沒有相對位移，但在另一側(cè) 面剖視示意圖(即圖3轉(zhuǎn)90度，未圖示)中該光學(xué)元件la與固態(tài)發(fā)光元件2的光軸之間 可以相對位移，以圖2說明，該固態(tài)發(fā)光元件2是設(shè)在V型凹槽21a的底面范圍區(qū)域中，但 不限制設(shè)在V型凹槽21a(21)的中央位置，即不限制設(shè)在V型凹槽21a(21)縱向?qū)挾鹊闹?間位置；而上述偏離中心的設(shè)計如V型凹槽21不限制設(shè)在入光面20的中心處或固態(tài)發(fā)光 元件2不限制設(shè)在V型凹槽21a(21)的中央位置，乃是隨實施需要而變化設(shè)計。
藉此，當(dāng)光學(xué)元件1與至少一固態(tài)發(fā)光元件2搭配使用時如圖3所示，該至少一 固態(tài)發(fā)光元件2所發(fā)出的光束路徑可經(jīng)由該入光面20的V型凹槽21a的二斜面22而入 射至光學(xué)元件1本體內(nèi)，使該二斜面22的入射光以相反角度折射，再經(jīng)出光面10的球面 或非球面的曲面折射后向外投射；如此不但可產(chǎn)生非對稱且狀似蝠翼(batwing)的光形 (Distribution Patterns)如圖27中的光形C所示，使受照區(qū)域的照度、輝度能有效地均勻 化，而且由于V型凹槽21a的二斜面22是各以傾斜角而朝向固態(tài)發(fā)光元件2的點光源，可 有效減小固態(tài)發(fā)光元件2所發(fā)出的光入射入光面20 (即V型凹槽21a的表面)的入射角， 以相對降低反射量，故可增進(jìn)光的利用率及使用效率。
〈第二實施例> 參考圖4-6，其分別是本發(fā)明的光學(xué)元件第二實施例的上視角(出光面)、底視角 (入光面)及其與固態(tài)發(fā)光元件結(jié)合的側(cè)面剖視示意圖；本發(fā)明的光學(xué)元件1是用以搭配 固態(tài)發(fā)光元件2使用，藉以構(gòu)成一照明裝置3 ;該光學(xué)元件1是一光學(xué)元件本體，具有一出 光面(前側(cè)光學(xué)面)10及一入光面(光源側(cè)光學(xué)面)20，其中，該出光面IO為一球面或非 球面的曲面，而該入光面20上設(shè)有一 V型凹槽21，其中，該V型凹槽21不限制設(shè)在入光面 20的中心處，如圖5所示V型凹槽21可設(shè)在縱向偏下方處；本實施例的光學(xué)元件lb中其 V型凹槽21是由多段直線或曲線組合形成的類V型凹槽21b，且該入光面20的光軸23是 與出光面10的光軸11重合如圖6所示；又圖6中該光學(xué)元件lb與固態(tài)發(fā)光元件2的光 軸沒有相對位移，但在另一側(cè)面剖視示意圖(即圖6轉(zhuǎn)90度，未圖示)中該光學(xué)元件lb與 固態(tài)發(fā)光元件2的光軸之間可以相對位移，也就是該固態(tài)發(fā)光元件2不限制設(shè)在V型凹槽 21b(21)的中央位置，此種偏離中心的設(shè)計方式與第一實施例相同，可使燈光由路旁導(dǎo)向前 方道路如圖27的光形B所示。 藉此，當(dāng)光學(xué)元件1與至少一固態(tài)發(fā)光元件2搭配使用時如圖6所示，該至少一固 態(tài)發(fā)光元件2所發(fā)出的光束路徑可分別經(jīng)由該入光面20的V型凹槽21的二斜面22而入
6射至光學(xué)元件1本體內(nèi)，使該二斜面22的入射光以相反角度折射，再經(jīng)出光面10的球面 或非球面的曲面的折射后向外投射；如此不但可產(chǎn)生非對稱且狀似蝠翼(batwing)的光形 (Distribution Patterns)如圖27中的光形C所示，使受照區(qū)域的照度、輝度能有效地均勻 化，而且由于V型凹槽21b的二斜面22是各以傾斜角度朝向固態(tài)發(fā)光元件2的點光源，可 有效減小固態(tài)發(fā)光元件2所發(fā)出的光入射入光面20(即V型凹槽21b的表面)的入射角， 以相對降低反射量，故可增進(jìn)光的利用率及使用效率。
〈第三實施例> 參考圖7-9，其分別是本發(fā)明的光學(xué)元件第三實施例的上視角(出光面)、底視角 (入光面)及其與固態(tài)發(fā)光元件結(jié)合的側(cè)面剖視示意圖；本發(fā)明的光學(xué)元件1是用以搭配 固態(tài)發(fā)光元件2使用，藉以構(gòu)成一照明裝置3 ;該光學(xué)元件1是一光學(xué)元件本體，具有一出 光面(前側(cè)光學(xué)面)10及一入光面(光源側(cè)光學(xué)面)20，其中，該出光面IO為一球面或非 球面的曲面，而該入光面20上設(shè)有一 V型凹槽21，其中，該V型凹槽21不限制設(shè)在入光面 20的中心處，如圖8所示該V型凹槽21可設(shè)在縱向偏上方處；本實施例的光學(xué)元件lc中 其V型凹槽21是由二對稱的斜面22且V型頂端與邊界具有一弧形導(dǎo)角24形成的類V型 凹槽21c，且該入光面20的光軸23是與出光面10的光軸11重合如圖9所示；又圖9中該 光學(xué)元件lc與固態(tài)發(fā)光元件2的光軸沒有相對位移，但在另一側(cè)面剖視示意圖(即圖9轉(zhuǎn) 90度，未圖示)中該光學(xué)元件lc與固態(tài)發(fā)光元件2的光軸之間可以相對位移，也就是該固 態(tài)發(fā)光元件2不限制設(shè)在V型凹槽21c (21)的中央位置。 藉此，當(dāng)光學(xué)元件1與至少一固態(tài)發(fā)光元件2搭配使用時如圖9所示，該至少一固 態(tài)發(fā)光元件2所發(fā)出的光束路徑可分別經(jīng)由該入光面20的類V型凹槽21c的二斜面22而 入射至光學(xué)元件1本體內(nèi)，使該二斜面22的入射光以相反角度折射，再經(jīng)出光面10的球面 或非球面的曲面的折射后向外投射；如此不但可產(chǎn)生非對稱且狀似蝠翼(batwing)的光形 (Distribution Patterns)如圖27中的光形C所示，使受照區(qū)域的照度、輝度能有效地均 勻化，而且由于該類V型凹槽21c的二斜面22是各以傾斜角度朝向固態(tài)發(fā)光元件2的點光 源，可有效減小固態(tài)發(fā)光元件2所發(fā)出的光入射入光面20 (即類V型凹槽21c的表面)的 入射角，以相對降低反射量，故可相對增進(jìn)光的利用率及使用效率。
〈第四實施例〉 參考圖10-12，其分別是本發(fā)明的光學(xué)元件第四實施例的上視角(出光面)、底視 角(入光面)及其與固態(tài)發(fā)光元件結(jié)合的側(cè)面剖視示意圖；本發(fā)明的光學(xué)元件1是用以搭 配固態(tài)發(fā)光元件2使用，藉以構(gòu)成一照明裝置3 ;該光學(xué)元件1是一光學(xué)元件本體，具有一 出光面(前側(cè)光學(xué)面)10及一入光面(光源側(cè)光學(xué)面)20，其中，該出光面10為一球面或非 球面的曲面，而該入光面20上設(shè)有一類V型凹槽21，其中，該V型凹槽21不限制設(shè)在入光 面20的中心處，如圖11所示該V型凹槽21可設(shè)在縱向偏下方處；本實施例的光學(xué)元件ld 中其類V型凹槽21是一由拋物面或橢球面或非球面的曲面25所形成的類V型凹槽21d，且 該入光面20的光軸23是與出光面10的光軸11重合如圖12所示；又圖12中該光學(xué)元件 ld與固態(tài)發(fā)光元件2的光軸沒有相對位移，但在另一側(cè)面剖視示意圖(即圖12轉(zhuǎn)90度，未 圖示)中該光學(xué)元件ld與固態(tài)發(fā)光元件2的光軸之間可以相對位移，也就是該固態(tài)發(fā)光元 件2不限制設(shè)在V型凹槽21d(21)的中央位置，其結(jié)果類似圖27的光形B所示。
藉此，當(dāng)光學(xué)元件1與至少一固態(tài)發(fā)光元件2搭配使用時如圖12所示，該至少一
7固態(tài)發(fā)光元件2所發(fā)出的光束路徑可經(jīng)由該入光面20的類V型凹槽21d的拋物面、橢球 面或非球面的曲面25而入射至光學(xué)元件1本體內(nèi)，再經(jīng)出光面10的球面或非球面的曲面 的折射后向外投射；如此不但可產(chǎn)生非對稱且狀似蝠翼(batwing)的光形(Distribution Patterns)如圖27中的光形C所示，使受照區(qū)域的照度、輝度能有效地均勻化，而且由于類 V型凹槽21d的拋物面、橢球面或非球面的曲面的各部分是朝向固態(tài)發(fā)光元件2的點光源， 可有效減小固態(tài)發(fā)光元件2所發(fā)出的光入射入光面20 (即類V型凹槽21d的表面)的入射 角，以相對降低反射量，故可增進(jìn)光的利用率及使用效率。
〈第五實施例> 參考圖13-15，其分別是本發(fā)明的光學(xué)元件第一實施例的上視角(出光面)、底視 角(入光面)及其與固態(tài)發(fā)光元件結(jié)合的側(cè)面剖視示意圖；本發(fā)明的光學(xué)元件1是用以搭 配固態(tài)發(fā)光元件2使用，藉以構(gòu)成一照明裝置3 ;該光學(xué)元件1是一光學(xué)元件本體，具有一 出光面(前側(cè)光學(xué)面)10及一入光面(光源側(cè)光學(xué)面)20，其中，該出光面10為一球面或非 球面的曲面，該入光面20上設(shè)有一 V型凹槽21，其中，該V型凹槽21不限制設(shè)在入光面20 的中心處，如圖14所示該V型凹槽21可設(shè)在縱向偏上方處；本實施例的光學(xué)元件le中其 V型凹槽21是由二斜面22形成的V型凹槽21e，但該入光面20的光軸23是與出光面10 的光軸ll相對偏移如圖15所示，也就是V型凹槽21e的二斜面22的斜率不同而形成不對 稱關(guān)系；又圖15中該光學(xué)元件le與固態(tài)發(fā)光元件2的光軸已有相對位移，又在另一側(cè)面剖 視示意圖(即圖15轉(zhuǎn)90度，未圖示)中該光學(xué)元件ld與固態(tài)發(fā)光元件2的光軸之間也可 相對位移，也就是該固態(tài)發(fā)光元件2不限制設(shè)在V型凹槽21e (21)的中央位置。
藉此，當(dāng)光學(xué)元件1與至少一固態(tài)發(fā)光元件2搭配使用時如圖3所示，該至少一 固態(tài)發(fā)光元件2所發(fā)出的光束路徑經(jīng)由該入光面20的V型凹槽21e的二斜面22而入射 至光學(xué)元件1本體內(nèi)，使該二斜面22的入射光以不對稱反向折射，再經(jīng)出光面10的球面 或非球面的曲面折射后向外投射；如此不但可產(chǎn)生非對稱且狀似蝠翼(batwing)的光形 (Distribution Patterns)如圖27中的光形C所示，使受照區(qū)域的照度分布能受到控制，而 且由于V型凹槽21e的二斜面22是各以傾斜角而朝向固態(tài)發(fā)光元件2的點光源，可有效減 小固態(tài)發(fā)光元件2所發(fā)出的光入射入光面20(即V型凹槽21e的表面)的入射角，以相對 降低反射量，故可增進(jìn)光的利用率及使用效率。
〈第六實施例> 參考圖16-19，其分別是本發(fā)明的光學(xué)元件第一實施例的上視角(出光面)、底視 角(入光面)及其與固態(tài)發(fā)光元件結(jié)合的二側(cè)面(轉(zhuǎn)90度)剖視示意圖；本發(fā)明的光學(xué)元 件1是用以搭配固態(tài)發(fā)光元件2使用，藉以構(gòu)成一照明裝置3 ;該光學(xué)元件1是一光學(xué)元件 本體，具有一出光面(前側(cè)光學(xué)面)10及一入光面(光源側(cè)光學(xué)面)20，其中，該出光面10 為一球面或非球面的曲面，該入光面20上設(shè)有一 V型凹槽21，其中，該V型凹槽21不限制 設(shè)在入光面20的中心處，如圖17所示該V型凹槽21可設(shè)在縱向偏上方處；本實施例的光 學(xué)元件lf中其V型凹槽21是由二斜面22形成的V型凹槽21f ，但該入光面20的光軸23 是與出光面10的光軸11相對傾斜，如圖19所示其由一端向另一端漸深；又圖19中該光學(xué) 元件lf與固態(tài)發(fā)光元件2的光軸沒有相對位移，但在另一側(cè)面剖視示意圖(即圖18轉(zhuǎn)90 度，未圖示)中該光學(xué)元件lf與固態(tài)發(fā)光元件2的光軸之間可相對位移，也就是該固態(tài)發(fā) 光元件2不限制設(shè)在V型凹槽21f (21)的中央位置，此種偏離中心的設(shè)計方式與第一實施例相同，可使燈光由路旁導(dǎo)向前方道路如圖27的光形B所示；其實，圖27所示的光形B和 光形C即是依據(jù)本第六實施例的光學(xué)元件le而經(jīng)量測所形成。 藉此，當(dāng)光學(xué)元件1與至少一固態(tài)發(fā)光元件2搭配使用時如圖18、19所示，該至 少一固態(tài)發(fā)光元件2所發(fā)出的光束路徑經(jīng)由該入光面20的V型凹槽21f的二斜面22而 入射至光學(xué)元件1本體內(nèi)，使該二斜面22的入射光以相反角度折射，再經(jīng)出光面10的球 面或非球面的曲面折射后向外投射；如此不但可產(chǎn)生非對稱且狀似蝠翼(batwing)的光形 (Distribution Patterns)如圖27所示，使受照區(qū)域的照度能有效地均勻化，而且由于V型 凹槽21f的二斜面22是各以傾斜角而朝向固態(tài)發(fā)光元件2的點光源，可有效減小固態(tài)發(fā)光 元件2所發(fā)出的光入射入光面20 (即V型凹槽21f的表面)的入射角，而相對降低反射量， 故可增進(jìn)光的利用率及使用效率。
〈第七實施例〉 參考圖20-22，其分別是本發(fā)明的光學(xué)元件第七實施例的上視角(出光面)、側(cè)面 及其上視剖視示意圖；于實際制造時，本發(fā)明的光學(xué)元件并不限制只包含一出光面10及 一對應(yīng)入光面20，本發(fā)明的光學(xué)元件進(jìn)一步可同時包含多個出光面10及入光面20，如圖 20-22所示包含四個相對應(yīng)的出光面IO及入光面20，并以陣列或交錯排列而一體制作成型 為一復(fù)合式光學(xué)元件(multilens unit)4 ;該復(fù)合式光學(xué)元件4可以一對一對應(yīng)方式搭配 多個固態(tài)發(fā)光元件2使用；此設(shè)計可使各復(fù)合式光學(xué)元件4的照射區(qū)域范圍加大，如復(fù)合式 光學(xué)元件4的照射區(qū)域范圍比前述各實施例只包含一出光面10及一對應(yīng)入光面20光學(xué)元 件1的照射區(qū)域范圍大，有利于光學(xué)元件的生產(chǎn)制造及照明裝置的組裝作業(yè)，如要組裝一 具有縱列8個橫列4個出光面10及對應(yīng)入光面20的照明裝置時，則可使用縱列4個橫列 2個復(fù)合式光學(xué)元件4，藉以簡化生產(chǎn)組裝及降低生產(chǎn)成本。 又上述第一至第六實施例中，該入光面20的光軸23與出光面10的光軸11之間 可選擇為重合型態(tài)如第一至第四實施例，或相對偏移型態(tài)如第五實施例，或相對傾斜型態(tài) 如第六實施例，或以上各種型態(tài)的組合如第一、五、六實施例的組合，使可依實施需要而選 擇組合適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)元件，藉以增加光學(xué)元件的選擇性，并進(jìn)一步增進(jìn)照明裝置的使用效率。
〈第八實施例> 參考圖23-24及圖25_26，其分別是本發(fā)明的光學(xué)元件第八實施例( 一光學(xué)元件 搭配二發(fā)光件)的二使用示意圖；本發(fā)明的光學(xué)元件l的一出光面IO及一對應(yīng)入光面20 可以一對一對應(yīng)方式搭配一個固態(tài)發(fā)光元件2使用但不限制，如圖1-22所示每一光學(xué)元件 1 (具有一出光面10及一對應(yīng)入光面20)可搭配一固態(tài)發(fā)光元件2使用，又如圖23-24及圖 25-26所示每一光學(xué)元件1 (具有一出光面10及一對應(yīng)入光面20)可搭配兩個固態(tài)發(fā)光元 件2使用以增加照射光的光強(qiáng)度，其中，該光學(xué)元件1可為一體成型體，亦可為一復(fù)合件，該 入光面20上設(shè)有一 V型或類V型凹槽21 ;而該二固態(tài)發(fā)光元件2可并合排列，并將二固態(tài) 發(fā)光元件2同設(shè)在入光面20上所設(shè)V型或類V型凹槽21的V型頂端線的下方處，即二固 態(tài)發(fā)光元件2的長度向與V型頂端線平行如圖23-24所示，或設(shè)在該V型頂端線的相對兩 邊上，即二固態(tài)發(fā)光元件2的長度向與V型頂端線垂直如圖25-26所示。
本發(fā)明的光學(xué)元件1之外形并不限制，可為圓形光學(xué)體如前述第一、二、三、四、六 實施例的相關(guān)圖所示，或為一近矩形的光學(xué)體如圖13-15所示的第五實施例；又利用多個 光學(xué)元件1組裝成一照明裝置時，其組裝型態(tài)、尺寸大小或所使用光學(xué)元件1的數(shù)目及排列
9方式等并不限制，可依應(yīng)用領(lǐng)域的不同需要而配合設(shè)計，如在光學(xué)元件1或復(fù)合式光學(xué)元 件4的底部設(shè)置定位梢，供可簡易組裝定位在電路板(圖未示)以與電路板上相配合的固 態(tài)發(fā)光元件2對應(yīng)配合，或針對道路照明燈具、臺燈、車燈、或其他產(chǎn)品等不同的應(yīng)用領(lǐng)域 而可提供不同的設(shè)計，而本實施例是以道路照明燈具或同類物品為例說明，但非用以限制 本發(fā)明。又，固態(tài)發(fā)光元件2的封裝結(jié)構(gòu)、組裝結(jié)構(gòu)、發(fā)光型態(tài)、制程及相配合的電路設(shè)計等 并不限制，如可隨使用或結(jié)構(gòu)需要而設(shè)計，而由于該等設(shè)計是利用習(xí)知技術(shù)可達(dá)成者，故于 此不再贅述。 以上所示僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，對本發(fā)明而言僅是說明性的，而非限制性的。 在本專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域具通常知識人員理解，在本發(fā)明權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)可對其 進(jìn)行許多改變，修改，甚至等效變更，但都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種照明裝置的光學(xué)元件，是搭配固態(tài)發(fā)光元件使用，該光學(xué)元件是一光學(xué)元件體，包含至少一出光面及一入光面，其特征在于所述出光面，為前側(cè)光學(xué)面，是一球面或非球面的曲面；所述入光面，為光源側(cè)光學(xué)面以朝向固態(tài)發(fā)光元件，其上設(shè)有一V型或類V型的凹槽；其中，該凹槽的兩側(cè)表面是分別朝向固態(tài)發(fā)光元件以增進(jìn)光的利用率；其中，當(dāng)該光學(xué)元件與至少一固態(tài)發(fā)光元件搭配使用時，該至少一固態(tài)發(fā)光元件所發(fā)出的光經(jīng)由該凹槽的表面入射至光學(xué)體內(nèi)，再經(jīng)出光朝向外投射，以產(chǎn)生非對稱且狀似蝠翼其最大光強(qiáng)度非在零點的光形。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1項所述的光學(xué)元件，其特征在于，該入光面的凹槽是由二斜面形成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2項所述的光學(xué)元件，其特征在于，該二斜面是二對稱斜面或不對稱 斜面中一種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1項所述的光學(xué)元件，其特征在于，該入光面的凹槽的V型頂端設(shè)有一 弧形導(dǎo)角。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l項所述的光學(xué)元件，其特征在于，該凹槽是由多段直線或曲線組合 形成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1項所述的光學(xué)元件，其特征在于，該凹槽是由拋物面、橢球面、非球 面中一種的曲面所形成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1項所述的光學(xué)元件，其特征在于，該入光面的光軸與出光面的光軸 之間是形成重合型態(tài)、相對偏移型態(tài)、相對傾斜型態(tài)或以上各種型態(tài)的組合中一種型態(tài)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1項所述的光學(xué)元件，其特征在于，該光學(xué)元件包含多個出光面及對 應(yīng)入光面，且該多個出光面及對應(yīng)入光面是以陣列或交錯排列在光學(xué)元件上以形成一復(fù)合 式光學(xué)元件。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1項所述的光學(xué)元件，其特征在于，該光學(xué)元件的一出光面及一對應(yīng) 入光面搭配兩個固態(tài)發(fā)光元件。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1項所述的光學(xué)元件，其特征在于，該出光面的曲面的中央位置處形 成一凹部。
全文摘要
一種照明裝置的光學(xué)元件，是用以搭配固態(tài)發(fā)光元件使用以構(gòu)成一照明裝置，包含至少一出光面(前側(cè)光學(xué)面)及一入光面(光源側(cè)光學(xué)面)，該出光面為一球面或非球面的曲面，該入光面上設(shè)有一V型凹槽由二對稱或不對稱的斜面形成，或類V型凹槽由多段直線或曲線組合形成或由拋物面、橢球面或非球面的曲面形成，其中該入光面與出光面的光軸可為重合、相對偏移、相對傾斜或以上的組合；當(dāng)該光學(xué)元件搭配至少一固態(tài)發(fā)光元件使用時，可產(chǎn)生非對稱蝠翼，其特征為最大光強(qiáng)度非在零點的光形，以使受照區(qū)域照度均勻，并可藉該入光面的V型或類V型凹槽的設(shè)計以增進(jìn)光的利用率。
文檔編號F21Y101/02GK101769500SQ20091000008
公開日2010年7月7日 申請日期2009年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月5日
發(fā)明者倪靖琮, 孫鈞瑋, 林容生 申請人:中盟光電股份有限公司