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CN102486267A - 全方位照射的发光二极管灯具 - Google Patents

全方位照射的发光二极管灯具 Download PDF

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CN102486267A CN2011102046701A CN201110204670A CN102486267A CN 102486267 A CN102486267 A CN 102486267A CN 2011102046701 A CN2011102046701 A CN 2011102046701A CN 201110204670 A CN201110204670 A CN 201110204670A CN 102486267 A CN102486267 A CN 102486267A
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lamp according
led
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周彦均
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Aether Systems Inc
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Aether Systems Inc
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

本发明揭露一种以发光二极管作为光源的照明灯具。本发明利用一个复合透镜，修饰发光二极管光源的出射光线，使得光线照射可以达到360度的全方位照射范围。本发明的复合透镜由中央顶端透镜、外围翼状透镜、以及环壁透镜所构成。因此，本发明的发光二极管灯具可以达到全方位照射。

Description

全方位照射的发光二极管灯具
技术领域
本发明有关于一种以发光二极管作为光源的照明灯具，特别是一种可以达到全方位照射的发光二极管灯具。
背景技术
一个公知的发光二极管灯具如图1所示，一片发光二极管芯片11设置在电路板10上面；当发光二极管芯片11通电以后，图1的灯具会发亮，以截面图来看，其光线照射区域，最多只有180度的照射区域。图1的灯具具有半球状的照射区域，这种灯具并不适合作为装饰灯具的光源，例如天花板吊灯，它具有一个灯罩，灯罩通常是一个透光的或是半透光的罩子，它的功能之一是呈现出它的造型或是色彩的美丽，它需要一个全方位照射的光源。近年来由于发光二极管具有的低发热量、以及相对较高的能源效率等优点，已经被开发用以取代一般照明灯具，而取代全方位照明的灯具也一直是研发人员所追求的议题之一。然而，在本发明提出之前，一直未见到有全方位照射的发光二极管灯具被开发出来，本案便是开发一种全方位照明的灯具，而可以满足这种全方位照明光源的需求。
传统的钨丝灯泡12如图2所示，就是一种全方位照射的光源，以截面图来看，它的照射区域约为360度，所以这种传统灯泡颇适合作为装饰灯具的光源。发光二极管技术在最近几年发展迅速，相关数据显示发光二极管灯具比起传统白炽灯泡而言，可以节省约80％能源；比起传统荧光灯而言，可以节省约50％能源。发光二极管灯具具有能源节省以及环境保护的优点，在照明方面逐渐成为研发主流。长久以来，研发人员都期望开发出来全方位照射的发光二极管灯具，用以取代传统的白炽灯泡。然而，在本发明提出之前，一直未见到有全方位照射的发光二极管灯具被开发出来，本发明开发一种全方位照明的发光二极管灯具，而可以满足这种全方位照明光源的需求。
发明内容
本发明可采用以下技术方案来实现的。
本发明的全方位照射的发光二极管灯具，以一个复合透镜作为出射光线的修饰透镜，以截面图而言，本发明的复合透镜用以将发光二极管光源的出射光线，修饰使其照射在360度的区域。本发明的复合透镜，包括中央顶端透镜、翼状透镜、以及环壁透镜三部分。其中，中央顶端透镜用以折射第一群光线，使光线扇出照射到透镜上方区域。翼状透镜具有内部全反射功能(totalinternal reflection，TIR)，安置在中央顶端透镜外围且与中央顶端透镜连接，利用全反射原理，用以反射第二群光线，使光线扇出照射到透镜外围的下方区域。环壁透镜安置在翼状透镜下方，用以折射第三群光线，使光线扇出照射到透镜外围的上方区域。
在一实施例中，所述的中央顶端透镜呈凹透镜效果；所述的翼状透镜呈全反射透镜效果；所述的环壁透镜呈凹透镜效果。
在一实施例中，所述的发光二极管灯具还包括一基材，用以承载前述的发光二极管。
在一实施例中，所述的基材包括一第一通孔以及一第二通孔；一第一金属脚，穿过所述的第一通孔；上端电性耦合到所述的发光二极管的一第一电极；以及一第二金属脚，穿过所述的第二通孔；上端电性耦合到所述的发光二极管的一第二电极。
在一实施例中，所述的发光二极管灯具还包括一第一绝缘材料，填充在所述的第一通孔；以及一第二绝缘材料，填充在所述的第二通孔。
在一实施例中，所述的发光二极管灯具还包括一灯头，安置在所述的基材下方，包括：一边壁金属，电性耦合到所述的发光二极管的一第一电极，一底部金属，电性耦合到所述的发光二极管的一第二电极，以及一绝缘材料，安置在所述的边壁金属与所述的底部金属之间。
在一实施例中，所述的发光二极管灯具还包括一玻璃灯罩，安置在所述的灯具上方。
在一实施例中，所述的发光二极管呈芯片状。
在一实施例中，所述的发光二极管呈灯泡状。
在一实施例中，从所述的中央顶端透镜扇出的光线涵盖截面图的315～360度以及0～45度区域；从所述的翼状透镜扇出的光线涵盖截面图的90～180度以及180～270度区域；以及从所述的环壁透镜扇出的光线涵盖截面图的45～90度以及270～315度区域。
本发明还揭露一种复合透镜，包括一中央顶端透镜；一翼状透镜，围绕且连接在前述的中央顶端透镜；以及一环壁透镜，安置在前述的翼状透镜下方。
本发明还揭露一种发光二极管灯具，包括一基材；以及至少一个前述的全方位照射的发光二极管灯具，安置在前述的基材之内。
在一实施例中，所述的发光二极管的数量是一个或是多个。
以截面图而言，第一扇出照射区域、第二扇出照射区域、以及第三扇出照射区域相加，便可以照射360度区域，以实体而言，便是可以照射全部方向的一个全方位照射的发光二极管灯具。
附图说明
图1显示一种公知的发光二极管灯具。
图2显示一种公知钨丝灯泡。
图3显示本发明的第一群光线扇出。
图4显示本发明的第二群光线扇出。
图5显示本发明的第三群光线扇出。
图6A为本发明复合透镜的顶视图。
图6B为本发明复合透镜的剖面图。
图6C为本发明复合透镜的底视图。
图7为本发明实施例一。
图8A为本发明实施例二。
图8B显示芯片式发光二极管使用在图8A灯具中。
图8C显示灯泡型的发光二极管使用在图8A灯具中。
图9为本发明实施例三。
图10为本发明实施例四。
图11为本发明实施例五。
主要元件符号说明：
300：发光二极管灯具
10：电路板
11：发光二极管芯片
12：钨丝灯泡
30：电路板
31：芯片式发光二极管
33：复合透镜
331：中央顶端透镜
332：翼状透镜
333：环壁透镜
335：环柱空间
40：灯头
44：通孔
50：灯泡型的发光二极管
401：边壁金属
402：底部金属
403：絶缘层
41R、41L：导线
411、412：金属脚
66：玻璃灯罩
L-B1、L-B2、L-T1、L-T2、L-S1、L-S2：虚线
具体实施方式
以下将参照相关图式说明本发明优选实施例，其中相同的元件将以相同的元件符号加以说明。
图3显示本发明的第一群光线扇出。
图3显示一个复合透镜33具有一个中央顶端透镜331，中央顶端透镜331是一个凹透镜，可以将透镜下方的光源(举例但不限定是发光二极管，其中发光二极管可以是但不限定是芯片式发光二极管31)的第一群光线，扇出照射到透镜上方区域，如图中的虚线L-T1与L-T2所涵盖的锥形区域。以截面图来看，照射区域可以涵盖90度范围，从0～45度以及315～360度区域。
图4显示本发明的第二群光线扇出。
图4显示本发明的复合透镜33具有一个位在外围的翼状透镜332，安置在中央透镜331的周边。翼状透镜332具有内部全反射的效果，将芯片式发光二极管31的第二群光线，经由全反射功能，反射到第二扇出区域，以截面图而言，可以涵盖外围下方90度范围，照射区域如图中虚线L-B1～L-B2所示的90～180度以及180～270度区域。
图5显示本发明的第三群光线扇出。
图5显示本发明的复合透镜33具有环壁透镜333，安置在翼状透镜332的下方。环壁透镜333具有光线发散的效果，将芯片式发光二极管31的第三群光线折射扇出；以截面图而言，光线扇出区域涵盖两侧外围上方45度范围，照射区域如图中L-S1～L-S2所示的45～90度以及270～315度区域。
以截面图而言，第一群光线照射的扇出区域为0～45度以及315～360度，第二群光线照射的扇出区域为90～180度以及180～270度，第三群光线照射的扇出区域为45～90度以及90～315度，这三个区域的照射区域相加，可以获得照射光线分布在整个360度，整体构成一个全方位照射的灯具。
图6A为本发明复合透镜的顶视图。
图中显示复合透镜33的顶端具有中央顶端透镜331以及围绕在中央顶端透镜331外围的翼状透镜332。
图6B为本发明复合透镜的剖面图。
图中显示复合透镜33的顶端具有中央顶端透镜331以及围绕在中央顶端透镜331外围的翼状透镜332，以及一个环壁透镜333，安置在翼状透镜332下方。
图6C为本发明复合透镜的底视图。
图中显示复合透镜33的下方具有一个环壁透镜333，环壁透镜333中央具有一个环柱空间335。
图7为本发明实施例一。
图7显示一个全方位照射的发光二极管灯具300，其中芯片式发光二极管31安置在电路板30上，一个复合透镜33安置在电路板30上方，罩盖住芯片式发光二极管31，构成一个全方位照射的发光二极管灯具300，其光线照射区域涵盖360度空间。
图8A为本发明实施例二。
图中显示全方位照射的发光二极管灯具300下方，可以安置有一个灯头40，以便使得本发明的全方位照射的发光二极管灯具300可以安置在传统的灯座上。灯头40具有边壁金属401以及底部金属402，绝缘层403安置在边壁金属401以及底部金属402之间，提供电性绝缘。芯片式发光二极管31具有第一电极，经由导线41L电性耦合到边壁金属401；芯片式发光二极管31具有第二电极，经由导线41R电性耦合到底部金属402。当灯头40旋转安装在传统灯座以后，图8A的发光二极管灯具可以发出光线，照射全方位区域。
图8B显示发光二极管芯片使用在图8A灯具中。
图8B显示图8A虚线圆圈区域的放大图，图中显示芯片式发光二极管31安置在电路板30上方，一双通孔44提供金属脚411、412的通过。金属脚411、412上端经由电路板30的电路，分别电性耦合到芯片式发光二极管31的两个电极。绝缘材料填充在通孔44中，用以固定金属脚411、412。若是为了节省成本以及简化工程，亦可以不使用绝缘材料填充通孔44，让通孔44的隙缝保持开放。
图8C显示发光二极管灯泡使用在图8A灯具中。
图中显示灯泡型的发光二极管50，亦可以使用在本发明中，取代芯片式发光二极管31，可以达到相同的效果。
图9为本发明实施例三。
图中显示一个传统形状如玻璃等透光材料所构成的灯罩66，可以安置在本发明的灯头40上方，构成一个外观与传统灯泡一样的一个全方位照射的发光二极管灯具。图中显示一个全方位发光二极管灯具300安置在灯罩66内部下方。
图10为本发明实施例四。
图中显示两个或是更多个全方位发光二极管灯具300可以被安置在基材上方，增强照射效果。
图11为本发明实施例五。
图中显示两个或是更多个芯片式发光二极管31，安置在全方位发光二极管灯具300下方，增强照射效果。
以上所述仅是举例性，而非限制性。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包括在权利要求所限定的范围内。

Claims (13)

1.一种全方位照射的发光二极管灯具，其特征在于，包括：
一发光二极管；以及
一复合透镜，包括：
一中央顶端透镜，
一翼状透镜，围绕且连接在前述的中央顶端透镜，以及
一环壁透镜，安置在前述的翼状透镜下方；
其中，所述的中央顶端透镜，将所述的发光二极管的一第一群光线，扇出照射到顶端；所述的翼状透镜，以全反射方式，将所述的发光二极管的一第二群光线，扇出照射到外围下方；以及所述的环壁透镜，将所述的发光二极管的一第三群光线，扇出照射到外围上方。
2.根据权利要求1所述的发光二极管灯具，其特征在于，所述的中央顶端透镜呈凹透镜效果；所述的翼状透镜呈全反射透镜效果；所述的环壁透镜呈凹透镜效果。
3.根据权利要求1所述的发光二极管灯具，其特征在于，还包括：
一基材，用以承载前述的发光二极管。
4.根据权利要求3所述的发光二极管灯具，其特征在于，所述的基材包括：
一第一通孔以及一第二通孔；
一第一金属脚，穿过所述的第一通孔；上端电性耦合到所述的发光二极管的一第一电极；以及
一第二金属脚，穿过所述的第二通孔；上端电性耦合到所述的发光二极管的一第二电极。
5.根据权利要求4所述的发光二极管灯具，其特征在于，还包括：
一第一绝缘材料，填充在所述的第一通孔；以及
一第二绝缘材料，填充在所述的第二通孔。
6.根据权利要求3所述的发光二极管灯具，其特征在于，还包括：
一灯头，安置在所述的基材下方，包括：
一边壁金属，电性耦合到所述的发光二极管的一第一电极，
一底部金属，电性耦合到所述的发光二极管的一第二电极，以及
一绝缘材料，安置在所述的边壁金属与所述的底部金属之间。
7.根据权利要求6所述的发光二极管灯具，其特征在于，还包括：
一玻璃灯罩，安置在所述的灯具上方。
8.根据权利要求1所述的发光二极管灯具，其特征在于，所述的发光二极管呈芯片状。
9.根据权利要求1所述的发光二极管灯具，其特征在于，所述的发光二极管呈灯泡状。
10.根据权利要求1所述的发光二极管灯具，其特征在于：
从所述的中央顶端透镜扇出的光线涵盖截面图的315～360度以及0～45度区域；
从所述的翼状透镜扇出的光线涵盖截面图的90～180度以及180～270度区域；以及
从所述的环壁透镜扇出的光线涵盖截面图的45～90度以及270～315度区域。
11.一种复合透镜，其特征在于，包括：
一中央顶端透镜；
一翼状透镜，围绕且连接在前述的中央顶端透镜；以及
一环壁透镜，安置在前述的翼状透镜下方。
12.一种发光二极管灯具，其特征在于，包括：
一基材；以及
至少一个根据权利要求1所述的全方位照射的发光二极管灯具，安置在前述的基材之内。
13.根据权利要求1所述的发光二极管灯具，其特征在于，所述的发光二极管的数量是一个或是多个。
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