[实用新型]光学透镜及其发光二极管照明装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种光学透镜及其照明装置，尤指一种光学透镜及其发光二极管照明装置，其利用自由曲面公式(surface definition of free form)设计所述光学透镜的光源侧光学面及照明侧光学面，以使LED光源透过所述光学透镜能产生均匀照度且能满足特殊照明光形等要求。

背景技术

利用发光二极管(light-emitting diode，简称LED)作为照明装置的光源已是现有技术，且应用领域上已相当广泛如手电筒、台灯、车灯如车前灯及车尾灯组、路灯、或其他电子产品的辅助照明装置如照相机闪光灯、扫描照明光源装置等，其大都是使用复数个发光二极管(LED)以形成一阵列而作为光源，而上述LED阵列是指将复数个LED依灯光照明装置的需要而排列成某一模样(pattern)，如线性排列、矩阵排列、同心圆形排列等但不限制；而一发光二极管(LED)基本上包含：一基座用以承载LED晶粒并使LED晶粒外接电源、一或数个LED晶粒用以在导电后发光、及一层或多层由透光性树脂或玻璃材料成型的罩盖式透镜体(cover lens)，一般通称为LED的第一透镜(firstlens)，用以包覆在上述基座与LED晶粒的外部而封装成一LED组件(LEDassembly，在本实用新型中简称LED)，使用时，LED晶片发出的光线经过第一透镜(first lens)再投射向外。

在LED的应用上，不同用途的照明装置各有不同的使用条件，以路灯为例说明，路灯一般要求在照射区域(即路面)上能达成照度均匀、足够且照射区域的范围最好能涵盖一长(即长轴方向，平行道路走向)、宽(即短轴方向，垂直道路走向)比约3∶1的矩形区域，因路灯约间隔15～30公尺，路灯高度约6～20公尺；而为使LED光源或数个LED所形成的LED阵列光源能符合上述需求，各LED除了在封装结构上已具有基本的第一透镜(first lens)外，在LED的光投射方向即LED的前方一般皆再配置一第二透镜(second lens)，以提升LED光源的使用效率，如增加有效照度(照明单位：lux＝流明lm/m²)及调整LED光源的有效照射区域及照度均匀性。然而，传统的路灯如高压钠灯，虽然灯泡本身的发光效率较高，但其灯具的有效照度却偏低，主要因为所产生的光形(照射区域)并无法有效覆盖所需的照明区域而造成浪费。

因此，在LED光源的应用技术中如路灯，发展一种能产生近矩形的光形的强度分布(rectangular light distribution patterns)，且有效照度高又均匀的光学透镜(第二透镜)，确实有其需要性。

发明内容

本实用新型主要目的在于提供一种光学透镜及其发光二极管照明装置，其是利用自由曲面公式(surface definition of free form)设计所述光学透镜的光源侧光学面及照明侧光学面，其中，利用歪像公式(Anamorphic surfaceformula)使光源侧光学面设计形成一轴对称，且延着长轴剖向为内凹形状，并利用复曲面公式(Toric surface formula)，使照明侧光学面设计形成一轴对称，且延着长轴剖向为中间内凹两侧外凸的M形状，使所述光学透镜在不同轴向上具有不同曲率，以致当所述光学透镜搭配至少一LED光源使用时，不但可提高LED光源有效照度，并可达成在照射区域中产生均匀且近矩形光形的强度分布(rectangular distribution patterns)的使用效果，以适用于路灯、车灯或照相闪光灯等照明使用，如路灯照明所需，长轴方向(平行道路走向)的长度相对于短轴方向(垂直道路走向)的宽度，比例为3∶1的矩形光形。

本实用新型再一目的在于提供一种光学透镜及其照明装置，其是利用数个所述光学透镜以同轴向在一外罩上形成一透镜阵列或其他排列方式，供可搭配一LED光源的阵列或其他排列方式而构成一LED照明装置，以提高LED光源有效照度，并可达成在照射区域中产生均匀且近矩形光形的使用效果，以适用于路灯、车灯或照相闪光灯等照明使用。