[实用新型]发光二极体交通信号灯的折射透镜

说明书

本实用新型为一种发光二极体交通信号灯的折射透镜，尤其是指一种具有平面入射面及复数个不同曲率的出射面的透镜结构，使得在兼顾交通信号灯视角及光强度的规范与低功率消耗两个条件之下，亦能够容易地制造出符合规范的产品，且适用范围极广。

由于目前各国的交通信号灯对于视角及光强度的规范有所不同，并且不同颜色的交通信号灯对于光强度的要求亦有所不同，增加了发光二极体交通信号灯设计上的困难，但有一共通点就是对于交通信号灯水平面以上的视角强度的要求皆为零。目前市面上的发光二极体交通信号灯，大致上的做法为：

(1)直接使用发光二极体为灯源而不放置任何透镜于前面。由于单纯的使用发光二极体为灯源，将造成水平面视角以上光线的浪费，且为了符合视角及光强度的规范，需要使用很多的发光二极体

(2)使用几何光学经特别设计过的发光二极体为灯源。虽然此类发光二极体有将水平面视角以上的光线做向下偏折的处理，但是由于制造上的因素，仍然有大部分光线发散于水平面视角以上而造成光线的浪费，仍需使用较多此类的发光二极体。

(3)放置透镜于发光二极体灯源前。此类透镜通常较为复杂，且大多只能用于单一颜色的发光二极体交通信号灯上，对于不同颜色的发光二极体交通信号灯，因光强度的要求不同，此类透镜可能必须重新设计及安排。

综合以上的做法，都不能达到降低成本及节约能源的目的，故本实用新型即针对此类缺点而加以改进，期望能符合视角及光强度的规范和最低的功率消耗等要求。

本实用新型的主要目的是提供一种容易生产制造的发光二极体交通信号灯的折射透镜，整体是由数个透镜元件整齐排列所构成，每一组透镜元件包含一平面的入射面及复数个不同曲率的出射面，每一透镜元件至少设有一个发光二极体与之相对应，借此将光线在垂直方向的亮度分布收敛到水平面视角以下及所设计的视角范围内，以期能符合各国交通信号灯视角及光强度的规范与低功率消耗等要求。

本实用新型的次要目的是提供一种发光二极体交通信号灯的折射透镜，基中该透镜包含着数个出射面，利用调整各出射面的曲率的方式，除了可以将水平面视角以上的光线往水平面以下偏折外，也可将光线收敛到所设计的视角范围内，使产品应用范围更广，以便符合信号灯视角及光强度的规范。

本实用新型的再一目的是提供一种可适用不同颜色的交通信号灯的折射透镜，由于各国对于不同颜色的交通信号灯视角及光强度规范不同，故可增减每一组透镜元件所相对的发光二极体灯泡的数量，即可符合交通信号灯光强度的规范，而凭借将发光二极体在垂直方向位置的一些微小移动，也可使光线往水平面以下偏折的角度有所不同，以便符合各国交通信号灯对于视角及光强度的不同规范。

为使审查员清楚了解本实用新型的详细流程及技术内容，本创作人将配合以下的附图给予详细的解说，以求审查员清楚了解本实用新型的精神所在：

图1为透镜座标位置的解说图；

图2为整体交通信号灯折射透镜的立体图；

图3A为单一透镜元件的立体图；

图3B为一透镜元件的剖面图，其为Y-Z平面；

图4为运用于交通信号灯的剖面示意图；

图5为实用新型透镜光线折射的示意图。

1 发光二极体    2 透镜

20 透镜元件    21 入射面

22 出射面      23 出射面

24 斜面

为了便于解说，首先将若干专用术语予以说明，如图1所示，由光源发出后的光线行进方向定义为下Z轴或称为光轴。垂直光轴的平面定义为X-Y平面。而观察视角的定义则为观察者面向光源的方向与光轴(Z轴)的夹角，图中的θ为水平观察视角，代表观察者面向光源方向与光轴在水平方向的夹角。ψ为垂直观察视角，代表观察者面向光源方向与光轴在垂直方向的夹角。

请参阅图2所示，为本实用新型发光二极体交通信号灯的折射透镜的立体图，该透镜2可视为由数组透镜元件20整齐排列所构成的型体，每一组透镜元件20设有至少一光源与之对应，该光源为可产生电磁辐射光束的发光二极体；为了便于说明，特别将单一个透镜元件20绘出，如图3A及图3B所示，每一组透镜元件20包含一入射面21及数个出射面22、23(在本实施例为二个出射面)，该入射面21为平面状，该出射面22、23则为两个不同曲率半径的水平柱状曲面，借此使光经透镜元件20的平面入射面21将光线入射于透镜内，再经由不同曲率的出射面22、23将光线在垂直方向亮度的分布收敛到水平视角以下及所设计的视角范围内。而图中连接出射面23的斜面24，并不作光线的折射作用，仅作为各透镜元件为了相接所设计。