[发明专利]照明装置的光学元件及其设计方法

说明书

技术领域

本发明有关一种照明装置的光学元件及其设计方法，尤指一种直接以LED发光件的光线进行模拟试验以同步设计完成入光面及出光面的面型，使该出光面上未有设计用参考点，且入光面与LED间保留有空气间隙，且在通过原原点的X-Z面上以LED发光件的光轴为中心在γ角80度的范围内该入光面与出光面面的斜率为正负相反。

背景技术

固态照明发光(Solid State Lighting)元件已被广泛使用作为照明装置的光源，其应用领域包含手电筒、台灯、车灯如车前灯及车尾灯组、道路照明灯具、或其他电子产品的辅助照明装置等。在固态发光元件的应用上，以LED道路照明灯具为例说明，目前市面上的固态照明灯具已有多件先前技术揭示相关的技术，如中国台湾专利TW262604、中国台湾TW公开编号2004028899、中国台湾TW公开编号200507293、US Pub.No.US2005/0243570、US6,940,660、US6，940，660、US Pub.No.US2007/0201225、CN101144863A、CN101556022A等。然，现有固态照明灯具的使用大致上会产生下列的缺点及问题：

1.灯具照明角度不足，导致道路照度均匀度不佳。

2.道路侧(SS，Street side)、房屋侧(HS，house side)的照明比例(CU Ratio，Coefficient of Utilization Ratio)不佳，如HS∶SS＝0.5∶0.5。

3.路灯间距小于传统路灯，表示同一距离须设置较多的路灯。

4、灯具须采用机械配光，导致组装复杂化问题。

5、需要截光器以降低房屋侧的眩光。

又针对道路侧、房屋侧间照明比例(CU Ratio)不佳的问题，美国专利US7,618,163提供一解决方案，其揭示一种可将LED光线导向期望边照明的照明装置(LED apparatus for illumination toward a preferential side)，该US7,618,163的设计方式及所完成的光学元件，即其所揭示的secondary lens 20，具有下列特征：

1.其光学元件(secondary lens 20)的复合式出光面24

是包含：一主要外围面(principal perimeter surface)38；该主要外围面38向内通过一相对于中心轴(central axis)26具有大于180度的峰线/山脊线(ridgeline)42而接合一中间区(middle region)50；该中间区50具一参考点(reference point)48及一绕在该参考点48外的凹陷(concavity)46；再由一非主要外围面(non-principal perimeter surface)39接合在该中间区50及主要外围面38的外，因此该复合式出光面24是由一主要外围面38、一峰线42、一中间区50(含一参考点48及一凹陷46)及一非主要外围面39构成。

2.在设计其secondary lens 20的复合式出光面24的面型时，其并不把LED 18光线经过LED 18的第一级镜片(primary lens)16的折射作为模拟试验的变动因素，即完全不考虑LED第一级镜片16的折射对光形的影响。

3.其secondary lens 20具有一入光面(inner surface)32包围并以胶(gel)黏在LED第一级镜片16上，或该secondary lens 20亦可直接与LED 18成型为一体而不具有LED第一级镜片16；由此可知，在组装时，该secondary lens 20是与LED 18胶合成一体，即其入光面32等同于LED第一级镜片16的出光面，因此该secondary lens 20可视为不具有入光面32，且该入光面32对复合式出光面24的设计并不具有任何影响。