可遠(yuǎn)距照明的菲涅爾透鏡改良結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種可遠(yuǎn)距照明的菲涅爾透鏡改良結(jié)構(gòu)，該菲涅爾透鏡改良結(jié)構(gòu)其結(jié)構(gòu)條件為菲涅爾透鏡Fresnel?Lens的大小(直徑)介于30-200mm，菲涅爾透鏡Fresnel?Lens的厚度為大于1mm，菲涅爾透鏡Fresnel?Lens的環(huán)數(shù)大于10，溝槽深度小于0.25mm，以提供一種利用Fresnel?Lens光線擴(kuò)束(類凹透鏡)性質(zhì)設(shè)計，搭配LED模塊，設(shè)計出能提供遠(yuǎn)距離(大于50ｍ)勻化光線投射，可對光源模塊的LED晶片所發(fā)出的光線可加以收集并產(chǎn)生均勻光強(qiáng)度且提供遠(yuǎn)距及大角度的照明。
【專利說明】可遠(yuǎn)距照明的菲涅爾透鏡改良結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種可遠(yuǎn)距照明的菲涅爾透鏡改良結(jié)構(gòu)，尤指一可遠(yuǎn)距照明的菲涅爾透鏡改良結(jié)構(gòu)，可對發(fā)光的LED晶片所發(fā)出的光線可加以收集并產(chǎn)生均勻光強(qiáng)度且提供遠(yuǎn)距及大角度的照明，可適用于照明燈具及車燈結(jié)構(gòu)中。

【背景技術(shù)】
[0002]LED光源模塊具體積小、省電、效率高、不易破損等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于照明燈具等相關(guān)領(lǐng)域，近年來，雖然發(fā)光二極管被積極開發(fā)應(yīng)用于照明裝置，但受限于傳統(tǒng)發(fā)光二極管光束型指向性不佳，發(fā)熱問題尚未有效解決，對于照明裝置的應(yīng)用設(shè)計仍存在許多問題，一般業(yè)者針對照明裝置殼體的結(jié)構(gòu)及反射性進(jìn)行改良，但現(xiàn)行發(fā)光二極管燈具其整體的使用功效卻有待提升，且存有諸多缺點(diǎn)。
[0003]發(fā)光二極管的亮光具有指向性，且單一亮度尚嫌不足，因此必須搭配適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)透鏡設(shè)計，以改進(jìn)發(fā)光二極管光源聚焦，或針對特殊的投照的需求。
[0004]光學(xué)透鏡的設(shè)計除要能聚集光線外,更能在均勻的光強(qiáng)度(peak intensity)產(chǎn)生特定的光型(distribut1n pattern),例如大角度、小角度、特殊光型，以產(chǎn)生最佳的光學(xué)效果。此類光學(xué)透鏡有各種不同的設(shè)計，其中菲涅爾透鏡(Fresnel Lens)，可透由彼此間交叉光線憑借透鏡予以補(bǔ)償而成為均勻的光線。
[0005]而傳統(tǒng)的菲涅爾透鏡在透鏡表面設(shè)有菲涅爾環(huán)(Fresnel zone plate)，由于菲涅爾透鏡除了具有導(dǎo)光與收集光線的能力，還兼具輕、薄、可塑化及低成本的特性，很適合用于照明的系統(tǒng)中。在現(xiàn)有技術(shù)上，采用一定比例的環(huán)間距(zone pitch)與環(huán)深度(zoneheight)，可符合照度與光強(qiáng)度均勻的實用要求。
[0006]然而，傳統(tǒng)的菲涅爾透鏡只能提供短距離的照明效能，大約落于6米以內(nèi)，且僅有60度角以內(nèi)的非均性照明，此等的效能表現(xiàn)其對于諸多的照明設(shè)計，實為應(yīng)用上的一重大限制，仍是當(dāng)前有待解決克服的重要課題。
實用新型內(nèi)容
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型的目的在于提供一種可遠(yuǎn)距照明的菲涅爾透鏡改良結(jié)構(gòu)，憑借其結(jié)構(gòu)條件的設(shè)定，利用菲涅爾透鏡(Fresnel Lens)擴(kuò)束(類凹透鏡)性質(zhì)設(shè)計，搭配LED模塊，設(shè)計出能遠(yuǎn)距離勻化光線投射，對發(fā)光的LED晶片所發(fā)出的光線可加以收集并產(chǎn)生均勻光強(qiáng)度且提供遠(yuǎn)距及大角度的照明。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是:
[0009]一種可遠(yuǎn)距照明的菲涅爾透鏡改良結(jié)構(gòu)，供使用于發(fā)光二極管組件中，菲涅爾透鏡的入光面具有數(shù)環(huán)溝槽，其特征在于:
[0010]菲涅爾透鏡直徑介于30-200mm ;菲涅爾透鏡的厚度為l_4mm ;菲涅爾透鏡的環(huán)數(shù)為10至30 ;溝槽深度小于0.25mm。
[0011]該菲涅爾透鏡采用雙階段結(jié)構(gòu)，該菲涅爾環(huán)鄰近外周處的溝槽具有第一溝槽深度及第一環(huán)間距，而鄰近中心處的溝槽具有第二溝槽深度及第二環(huán)間距，其中第一環(huán)間距小于第二環(huán)間距，第一溝槽深度大于第二溝槽深度，該發(fā)光二極管組件的LED光源入射角介于45-60度的光線穿透菲涅爾透鏡后呈最大發(fā)散角度為50度，而LED光源入射角小于45度的光線則呈成最大發(fā)散角度為70度。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，采用上述技術(shù)方案的本實用新型具有的優(yōu)點(diǎn)在于:具有高效率且有預(yù)定的光型，其各角度的光強(qiáng)度均一，以達(dá)到較大的發(fā)散角與光線勻化的效果，應(yīng)用性更為彈性且廣泛。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為本實用新型的實施例示意圖；
[0015]圖3為本實用新型實施例的投射光強(qiáng)分布圖；
[0016]圖3A為本實用新型實施例的投射光強(qiáng)度級距圖。
[0017]附圖標(biāo)記說明:1_菲涅爾透鏡；tl_第一溝槽深度；t2_第二溝槽深度；P1-第一環(huán)間距；P2-第二環(huán)間距；2_發(fā)光二極管。

【具體實施方式】
[0018]以下將參照隨附的圖式來描述本實用新型為達(dá)成目的所使用的技術(shù)手段與功效，而以下圖式所列舉的實施例僅為輔助說明，以利貴審查委員了解，但本案的技術(shù)手段并不限于所列舉圖式。
[0019]請參閱圖1所示，本實用新型的可遠(yuǎn)距照明的菲涅爾透鏡改良結(jié)構(gòu)，菲涅爾透鏡的入光面具有數(shù)環(huán)溝槽，該菲涅爾透鏡I其結(jié)構(gòu)條件可為大小(直徑)介于30-200_;菲涅爾透鏡I的厚度為l_4mm ;菲涅爾透鏡I的環(huán)數(shù)可為10至30，但考慮勻化光特性，越多效能越佳，勻化特性好，但相對光能量受影響，因此以大于20為佳；溝槽深度小于0.25mm為佳；其設(shè)計參數(shù)為:
[0020]t(x) = --P=====================: + atx4 + a2x6 + a3x8

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[0021]其中:
[0022]C 為球面鏡系數(shù)(spherical coefficients)；
[0023]k 為維鏡系數(shù)(conic coefficients)；
[0024]t為溝槽的結(jié)構(gòu)深度(cbpth)，單位mm ；
[0025]X 為溝槽與透鏡中心的距離(distance (radius) from center of lens),單位 mm;
[0026]at(t = 1,2,3)為非球面系數(shù)(aspheric coefficients)。
[0027]由上述構(gòu)成一種適用于LED光源的可遠(yuǎn)距照明菲涅爾透鏡改良結(jié)構(gòu)，如此，另以非線性參數(shù)修正，維持材料、鏡片厚度、溝槽深度等原始設(shè)計考慮，并成功完成60mm尺寸以下(小尺寸)的設(shè)計，使其發(fā)散角能大于120度，而達(dá)到目標(biāo)均化度。本設(shè)計為一種改良型菲涅爾透鏡，且可提供遠(yuǎn)距照明達(dá)50m以上。
[0028]再者，請參閱圖2本實用新型實施例的示意圖所示，本實用新型所提供的可遠(yuǎn)距照明的菲涅爾透鏡改良結(jié)構(gòu)，菲涅爾透鏡I為達(dá)到更大的發(fā)散角，可采雙階段結(jié)構(gòu)，該菲涅爾環(huán)(Fresnel zone plate)鄰近外周處可采用第一溝槽深度tl及第一環(huán)間距Pl，而鄰近中心處可采用第二溝槽深度t2及第二環(huán)間距P2，其中第一環(huán)間距Pl小于第二環(huán)間距P2，第二溝槽深度tl大于第二溝槽深度t2，如此改良結(jié)構(gòu)，該LED光源入射角介于45-60度的光線穿透本實用新型的菲涅爾透鏡I后呈最大發(fā)散角度為50度，而LED光源入射角小于45度的光線則呈成最大發(fā)散角度為70度，請參閱圖3、圖3A所示，使其總發(fā)散角能大于120度者，具有高效率且有預(yù)定的光型，其各角度的光強(qiáng)度均一，以達(dá)到較大的發(fā)散角與光線勻化的效果，應(yīng)用性更為彈性且廣泛。
[0029]以上說明對本實用新型而言只是說明性的，而非限制性的，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解，在不脫離權(quán)利要求所限定的精神和范圍的情況下，可作出許多修改、變化或等效，但都將落入本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種可遠(yuǎn)距照明的菲涅爾透鏡改良結(jié)構(gòu)，供使用于發(fā)光二極管組件中，菲涅爾透鏡的入光面具有數(shù)環(huán)溝槽，其特征在于: 菲涅爾透鏡直徑介于30-200mm ;菲涅爾透鏡的厚度為l_4mm ;菲涅爾透鏡的環(huán)數(shù)為10至30 ;溝槽深度小于0.25mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可遠(yuǎn)距照明的菲涅爾透鏡改良結(jié)構(gòu)，其特征在于:該菲涅爾透鏡采用雙階段結(jié)構(gòu)，該菲涅爾環(huán)鄰近外周處的溝槽具有第一溝槽深度及第一環(huán)間距，而鄰近中心處的溝槽具有第二溝槽深度及第二環(huán)間距，其中第一環(huán)間距小于第二環(huán)間距，第一溝槽深度大于第二溝槽深度，該發(fā)光二極管組件的LED光源入射角介于45-60度的光線穿透菲涅爾透鏡后呈最大發(fā)散角度為50度，而LED光源入射角小于45度的光線則呈成最大發(fā)散角度為70度。
【文檔編號】F21V5/04GK203949097SQ201420253329
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月16日
【發(fā)明者】戴振言 申請人:太子能源科技有限公司