專利名稱：全方位照射的發光二極管燈具的制作方法
技術領域：
本發明有關于一種以發光二極管作為光源的照明燈具，特別是一種可以達到全方位照射的發光二極管燈具。
背景技術：
一個公知的發光二極管燈具如圖1所示，一片發光二極管芯片11設置在電路板 10上面；當發光二極管芯片11通電以后，圖1的燈具會發亮，以截面圖來看，其光線照射區域，最多只有180度的照射區域。圖1的燈具具有半球狀的照射區域，這種燈具并不適合作為裝飾燈具的光源，例如天花板吊燈，它具有一個燈罩，燈罩通常是一個透光的或是半透光的罩子，它的功能之一是呈現出它的造型或是色彩的美麗，它需要一個全方位照射的光源。 近年來由于發光二極管具有的低發熱量、以及相對較高的能源效率等優點，已經被開發用以取代一般照明燈具，而取代全方位照明的燈具也一直是研發人員所追求的議題之一。然而，在本發明提出之前，一直未見到有全方位照射的發光二極管燈具被開發出來，本案便是開發一種全方位照明的燈具，而可以滿足這種全方位照明光源的需求。傳統的鎢絲燈泡12如圖2所示，就是一種全方位照射的光源，以截面圖來看，它的照射區域約為360度，所以這種傳統燈泡頗適合作為裝飾燈具的光源。發光二極管技術在最近幾年發展迅速，相關數據顯示發光二極管燈具比起傳統白熾燈泡而言，可以節省約 80%能源；比起傳統熒光燈而言，可以節省約50%能源。發光二極管燈具具有能源節省以及環境保護的優點，在照明方面逐漸成為研發主流。長久以來，研發人員都期望開發出來全方位照射的發光二極管燈具，用以取代傳統的白熾燈泡。然而，在本發明提出之前，一直未見到有全方位照射的發光二極管燈具被開發出來，本發明開發一種全方位照明的發光二極管燈具，而可以滿足這種全方位照明光源的需求。

發明內容
本發明可采用以下技術方案來實現的。本發明的全方位照射的發光二極管燈具，以一個復合透鏡作為出射光線的修飾透鏡，以截面圖而言，本發明的復合透鏡用以將發光二極管光源的出射光線，修飾使其照射在 360度的區域。本發明的復合透鏡，包括中央頂端透鏡、翼狀透鏡、以及環壁透鏡三部分。其中，中央頂端透鏡用以折射第一群光線，使光線扇出照射到透鏡上方區域。翼狀透鏡具有內部全反射功能(totalinternal reflection，TIR)，安置在中央頂端透鏡外圍且與中央頂端透鏡連接，利用全反射原理，用以反射第二群光線，使光線扇出照射到透鏡外圍的下方區域。環壁透鏡安置在翼狀透鏡下方，用以折射第三群光線，使光線扇出照射到透鏡外圍的上方區域。在一實施例中，所述的中央頂端透鏡呈凹透鏡效果；所述的翼狀透鏡呈全反射透鏡效果；所述的環壁透鏡呈凹透鏡效果。在一實施例中，所述的發光二極管燈具還包括一基材，用以承載前述的發光二極管。在一實施例中，所述的基材包括一第一通孔以及一第二通孔；一第一金屬腳，穿過所述的第一通孔；上端電性耦合到所述的發光二極管的一第一電極；以及一第二金屬腳， 穿過所述的第二通孔；上端電性耦合到所述的發光二極管的一第二電極。在一實施例中，所述的發光二極管燈具還包括一第一絕緣材料，填充在所述的第一通孔；以及一第二絕緣材料，填充在所述的第二通孔。在一實施例中，所述的發光二極管燈具還包括一燈頭，安置在所述的基材下方，包括一邊壁金屬，電性耦合到所述的發光二極管的一第一電極，一底部金屬，電性耦合到所述的發光二極管的一第二電極，以及一絕緣材料，安置在所述的邊壁金屬與所述的底部金屬之間。在一實施例中，所述的發光二極管燈具還包括一玻璃燈罩，安置在所述的燈具上方。在一實施例中，所述的發光二極管呈芯片狀。在一實施例中，所述的發光二極管呈燈泡狀。在一實施例中，從所述的中央頂端透鏡扇出的光線涵蓋截面圖的315 360度以及0 45度區域；從所述的翼狀透鏡扇出的光線涵蓋截面圖的90 180度以及180 270 度區域；以及從所述的環壁透鏡扇出的光線涵蓋截面圖的45 90度以及270 315度區域。本發明還揭露一種復合透鏡，包括一中央頂端透鏡；一翼狀透鏡，圍繞且連接在前述的中央頂端透鏡；以及一環壁透鏡，安置在前述的翼狀透鏡下方。本發明還揭露一種發光二極管燈具，包括一基材；以及至少一個前述的全方位照射的發光二極管燈具，安置在前述的基材之內。在一實施例中，所述的發光二極管的數量是一個或是多個。以截面圖而言，第一扇出照射區域、第二扇出照射區域、以及第三扇出照射區域相力口，便可以照射360度區域，以實體而言，便是可以照射全部方向的一個全方位照射的發光二極管燈具。


圖1顯示一種公知的發光二極管燈具。圖2顯示一種公知鎢絲燈泡。圖3顯示本發明的第一群光線扇出。圖4顯示本發明的第二群光線扇出。圖5顯示本發明的第三群光線扇出。圖6A為本發明復合透鏡的頂視圖。圖6B為本發明復合透鏡的剖面圖。圖6C為本發明復合透鏡的底視圖。圖7為本發明實施例一。圖8A為本發明實施例二。圖8B顯示芯片式發光二極管使用在圖8A燈具中。
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圖8C顯示燈泡型的發光二極管使用在圖8A燈具中。圖9為本發明實施例三。圖10為本發明實施例四。圖11為本發明實施例五。主要元件符號說明300 發光二極管燈具10 電路板11 發光二極管芯片12 鎢絲燈泡30 電路板31 芯片式發光二極管33:復合透鏡331:中央頂端透鏡332 翼狀透鏡333 環壁透鏡335 環柱空間40 燈頭44 通孑L50 燈泡型的發光二極管401 邊壁金屬402 底部金屬403:絶緣層41R、41L:導線411、412:金屬腳66 玻璃燈罩L-Bl、L-B2、L-Tl、L-T2、L-Sl、L-S2 虛線
具體實施例方式以下將參照相關圖式說明本發明優選實施例，其中相同的元件將以相同的元件符號加以說明。圖3顯示本發明的第一群光線扇出。圖3顯示一個復合透鏡33具有一個中央頂端透鏡331，中央頂端透鏡331是一個凹透鏡，可以將透鏡下方的光源(舉例但不限定是發光二極管，其中發光二極管可以是但不限定是芯片式發光二極管31)的第一群光線，扇出照射到透鏡上方區域，如圖中的虛線 L-Tl與L-T2所涵蓋的錐形區域。以截面圖來看，照射區域可以涵蓋90度范圍，從0 45 度以及315 360度區域。圖4顯示本發明的第二群光線扇出。圖4顯示本發明的復合透鏡33具有一個位在外圍的翼狀透鏡332，安置在中央透鏡331的周邊。翼狀透鏡332具有內部全反射的效果，將芯片式發光二極管31的第二群光線，經由全反射功能，反射到第二扇出區域，以截面圖而言，可以涵蓋外圍下方90度范圍， 照射區域如圖中虛線L-Bl L-B2所示的90 180度以及180 270度區域。圖5顯示本發明的第三群光線扇出。圖5顯示本發明的復合透鏡33具有環壁透鏡333，安置在翼狀透鏡332的下方。 環壁透鏡333具有光線發散的效果，將芯片式發光二極管31的第三群光線折射扇出；以截面圖而言，光線扇出區域涵蓋兩側外圍上方45度范圍，照射區域如圖中L-Sl L-S2所示的45 90度以及270 315度區域。以截面圖而言，第一群光線照射的扇出區域為0 45度以及315 360度，第二群光線照射的扇出區域為90 180度以及180 270度，第三群光線照射的扇出區域為 45 90度以及90 315度，這三個區域的照射區域相加，可以獲得照射光線分布在整個 360度，整體構成一個全方位照射的燈具。圖6A為本發明復合透鏡的頂視圖。圖中顯示復合透鏡33的頂端具有中央頂端透鏡331以及圍繞在中央頂端透鏡331 外圍的翼狀透鏡332。圖6B為本發明復合透鏡的剖面圖。圖中顯示復合透鏡33的頂端具有中央頂端透鏡331以及圍繞在中央頂端透鏡331 外圍的翼狀透鏡332，以及一個環壁透鏡333，安置在翼狀透鏡332下方。圖6C為本發明復合透鏡的底視圖。圖中顯示復合透鏡33的下方具有一個環壁透鏡333，環壁透鏡333中央具有一個環柱空間335。圖7為本發明實施例一。圖7顯示一個全方位照射的發光二極管燈具300，其中芯片式發光二極管31安置在電路板30上，一個復合透鏡33安置在電路板30上方，罩蓋住芯片式發光二極管31，構成一個全方位照射的發光二極管燈具300，其光線照射區域涵蓋360度空間。圖8A為本發明實施例二。圖中顯示全方位照射的發光二極管燈具300下方，可以安置有一個燈頭40，以便使得本發明的全方位照射的發光二極管燈具300可以安置在傳統的燈座上。燈頭40具有邊壁金屬401以及底部金屬402，絕緣層403安置在邊壁金屬401以及底部金屬402之間， 提供電性絕緣。芯片式發光二極管31具有第一電極，經由導線41L電性耦合到邊壁金屬 401 ；芯片式發光二極管31具有第二電極，經由導線41R電性耦合到底部金屬402。當燈頭 40旋轉安裝在傳統燈座以后，圖8A的發光二極管燈具可以發出光線，照射全方位區域。圖8B顯示發光二極管芯片使用在圖8A燈具中。圖8B顯示圖8A虛線圓圈區域的放大圖，圖中顯示芯片式發光二極管31安置在電路板30上方，一雙通孔44提供金屬腳411、412的通過。金屬腳411、412上端經由電路板 30的電路，分別電性耦合到芯片式發光二極管31的兩個電極。絕緣材料填充在通孔44中， 用以固定金屬腳411、412。若是為了節省成本以及簡化工程，亦可以不使用絕緣材料填充通孔44，讓通孔44的隙縫保持開放。圖8C顯示發光二極管燈泡使用在圖8A燈具中。圖中顯示燈泡型的發光二極管50，亦可以使用在本發明中，取代芯片式發光二極管31，可以達到相同的效果。圖9為本發明實施例三。圖中顯示一個傳統形狀如玻璃等透光材料所構成的燈罩66，可以安置在本發明的燈頭40上方，構成一個外觀與傳統燈泡一樣的一個全方位照射的發光二極管燈具。圖中顯示一個全方位發光二極管燈具300安置在燈罩66內部下方。圖10為本發明實施例四。 圖中顯示兩個或是更多個全方位發光二極管燈具300可以被安置在基材上方，增強照射效果。圖11為本發明實施例五。圖中顯示兩個或是更多個芯片式發光二極管31，安置在全方位發光二極管燈具 300下方，增強照射效果。以上所述僅是舉例性，而非限制性。任何未脫離本發明的精神與范疇，而對其進行的等效修改或變更，均應包括在權利要求所限定的范圍內。
權利要求
1.一種全方位照射的發光二極管燈具，其特征在于，包括 一發光二極管；以及一復合透鏡，包括 一中央頂端透鏡，一翼狀透鏡，圍繞且連接在前述的中央頂端透鏡，以及一環壁透鏡，安置在前述的翼狀透鏡下方；其中，所述的中央頂端透鏡，將所述的發光二極管的一第一群光線，扇出照射到頂端； 所述的翼狀透鏡，以全反射方式，將所述的發光二極管的一第二群光線，扇出照射到外圍下方；以及所述的環壁透鏡，將所述的發光二極管的一第三群光線，扇出照射到外圍上方。
2.根據權利要求1所述的發光二極管燈具，其特征在于，所述的中央頂端透鏡呈凹透鏡效果；所述的翼狀透鏡呈全反射透鏡效果；所述的環壁透鏡呈凹透鏡效果。
3.根據權利要求1所述的發光二極管燈具，其特征在于，還包括 一基材，用以承載前述的發光二極管。
4.根據權利要求3所述的發光二極管燈具，其特征在于，所述的基材包括 一第一通孔以及一第二通孔；一第一金屬腳，穿過所述的第一通孔；上端電性耦合到所述的發光二極管的一第一電極；以及一第二金屬腳，穿過所述的第二通孔；上端電性耦合到所述的發光二極管的一第二電極。
5.根據權利要求4所述的發光二極管燈具，其特征在于，還包括 一第一絕緣材料，填充在所述的第一通孔；以及一第二絕緣材料，填充在所述的第二通孔。
6.根據權利要求3所述的發光二極管燈具，其特征在于，還包括 一燈頭，安置在所述的基材下方，包括一邊壁金屬，電性耦合到所述的發光二極管的一第一電極， 一底部金屬，電性耦合到所述的發光二極管的一第二電極，以及一絕緣材料，安置在所述的邊壁金屬與所述的底部金屬之間。
7.根據權利要求6所述的發光二極管燈具，其特征在于，還包括 一玻璃燈罩，安置在所述的燈具上方。
8.根據權利要求1所述的發光二極管燈具，其特征在于，所述的發光二極管呈芯片狀。
9.根據權利要求1所述的發光二極管燈具，其特征在于，所述的發光二極管呈燈泡狀。
10.根據權利要求1所述的發光二極管燈具，其特征在于從所述的中央頂端透鏡扇出的光線涵蓋截面圖的315 360度以及0 45度區域； 從所述的翼狀透鏡扇出的光線涵蓋截面圖的90 180度以及180 270度區域；以及從所述的環壁透鏡扇出的光線涵蓋截面圖的45 90度以及270 315度區域。
11.一種復合透鏡，其特征在于，包括 一中央頂端透鏡；一翼狀透鏡，圍繞且連接在前述的中央頂端透鏡；以及一環壁透鏡，安置在前述的翼狀透鏡下方。
12.一種發光二極管燈具，其特征在于，包括 一基材；以及至少一個根據權利要求1所述的全方位照射的發光二極管燈具，安置在前述的基材之內。
13.根據權利要求1所述的發光二極管燈具，其特征在于，所述的發光二極管的數量是一個或是多個。
全文摘要
本發明揭露一種以發光二極管作為光源的照明燈具。本發明利用一個復合透鏡，修飾發光二極管光源的出射光線，使得光線照射可以達到360度的全方位照射范圍。本發明的復合透鏡由中央頂端透鏡、外圍翼狀透鏡、以及環壁透鏡所構成。因此，本發明的發光二極管燈具可以達到全方位照射。
文檔編號F21V5/04GK102486267SQ201110204670
公開日2012年6月6日 申請日期2011年7月21日 優先權日2010年12月2日
發明者周彥均 申請人:辰峯光電股份有限公司