TWI407055B - 照明裝置 - Google Patents

Description

照明裝置

本發明涉及一種照明裝置，尤其涉及一種可削弱重影現象之LED照明裝置。

LED(Light Emitting Diode)具有環保、節能、壽命長等優點而被視為21世紀照明光源，具有替代傳統照明光源之極大潛力。隨著LED技術之成熟，利用LED作為光源之照明裝置陸續上市。目前，LED照明裝置已應用於市政照明、住宅照明、通訊設備、醫療設備、工業設備等諸多領域。

然，因LED體積較小，將其應用於照明裝置時通常需要設置複數顆LED並進行模組化，以形成具有足夠光通量之發光單元。而LED光源為點光源，其發出之光線向四週散射，處於不同位置之複數LED光源同時照射一物體時，將於投影面上形成複數影子，該複數影子相互重疊造成重影現象，使得被照射物體於投影面上形成一面積較大之陰影區域，降低了照明之品質，從而限制了LED在需要較佳之照明效果，比如精密作業環境照明中之應用。

鑒於上述狀況，有必要提供一種能削弱重影、提高照明品質之照明裝置。

一種照明裝置，其包括一殼體和複數發光二極體。該殼體包括一基板以及複數由該基板側邊向同一側面延伸之側壁，該複數發光二極體設置於該基板表面。照明裝置還包括依次設置於發光二極體上方之第一光學板和第二光學板，該第一、第二光學板均包括一入光面及與該入光面相對之出光面。第一光學板之入光面靠近複數發光二極體。第一光學板還包括形成於該第一光學板出光面之相互平行之複數長條狀弧形凸起，第二光學板還包括形成於該第二光學板出光面之沿至少兩個不同方向延伸之複數V形脊結構，該沿不同方向延伸之複數V形脊結構相互交錯。

上述照明裝置，藉由於發光二極體上方設置第一光學板，發光二極體出射之光線經形成於第一光學板出光面之長條狀弧形凸起之作用後，向四週擴展形成均勻出射之線性光源，藉由於第一光學板上方設置第二光學板，從第一光學板出光面出射之光線經成形於第二光學板出光面之V形脊結構之作用後，對光線進行進一步均勻化，並進行集光以改善發光二極體上方之亮度，使得從第二光學板出射之光線形成均勻之面光源，從而削弱照明裝置使用時產生之重影，提高其照明品質。

200‧‧‧照明裝置

21‧‧‧殼體

211‧‧‧基板

212‧‧‧側壁

22‧‧‧發光二極體

23‧‧‧第一擴散空間

24、34‧‧‧第一光學板

241、261、341、461‧‧‧入光面

242、262、342、462‧‧‧出光面

244‧‧‧長條狀弧形凹槽

246、348‧‧‧長條狀弧形凸起

25‧‧‧第二擴散空間

26、46‧‧‧第二光學板

264a、264b、264c、264d、464a、464b、464c‧‧‧V形脊結構

264‧‧‧三棱錐凹槽

266‧‧‧四角星形

27‧‧‧透明保護板

346‧‧‧長條狀V型凸起

465‧‧‧三棱錐形凹槽

466‧‧‧四棱錐形凹槽

圖1係本發明實施例一之照明裝置之剖面示意圖。

圖2係圖1所示照明裝置之第一光學板之立體圖。

圖3係圖1所示照明裝置之第二光學板之立體圖。

圖4係本發明實施例二之照明裝置之第一光學板之立體圖。

圖5係圖4所示之第一光學板沿V-V方向之剖面示意圖。

圖6係本發明實施例三之照明裝置之第二光學板之立體圖。

下面將結合附圖及具體實施例對本發明之照明裝置作進一步之詳細說明。

請參見圖1，本發明實施例一之照明裝置200包括一具有一開口端之殼體21、複數發光二極體22、一第一光學板24、一第二光學板26以及一透明保護板27。殼體21包括一基板211以及由基板211側邊向同一側面垂直延伸之側壁212，該複數發光二極體22設置於基板211表面。第二光學板26及透明保護板27沿光線出射之方向依次設置於殼體21之開口端，第一光學板24間隔設置於發光二極體22與第二光學板26間。第一光學板24與發光二極體22及第二光學板26間均間隔一定距離，從而將殼體21之內部空間分割形成第一擴散空間23以及第二擴散空間25。

殼體21可由表面具有高反射率之金屬或塑膠製成，也可於其內壁塗佈具有高反射率之塗層，以使光線於殼體21內能夠完全反射。殼體21內側壁還具有支撐結構用於支撐第一光學板24。

請參見圖2，第一光學板24由透明材料製成，其包括入光面241及與入光面241相對之出光面242。入光面241上形成有複數長條狀弧形凹槽244，出光面242具有複數長條狀弧形凸起246。長條狀弧形凹槽244之延伸方向與長條狀弧形凸起246之延伸方向相互平行。

上述形成於入光面241之複數長條狀弧形凹槽244相互平行。每一長條狀弧形凹槽244之垂直方向之截面形狀為半圓形。將長條狀弧形凹槽244之圓弧半徑記為R₁，相鄰兩長條狀弧形凹槽244之中心間距記為P₁，每一長條狀弧形凹槽244之最大深度記為H₁，則R₁、P₁及H₁滿足以下關係式：0.025mm≦P₁≦1.5mm，P₁/4≦R₁≦2P₁，0.01mm≦H₁≦R₁。本實施例中相鄰兩長條狀弧形凹槽244間之中心間距P₁為0.275mm，每一長條狀弧形凹槽244之半徑R₁為0.1375mm，每一長條狀弧形凹槽244之最大深度H₁為0.11mm。

上述形成於出光面242之複數長條狀弧形凸起246相互平行。每一長條狀弧形凸起246之垂直方向之截面形狀為半圓形。將長條狀弧形凸起246之圓弧半徑記為R₂，相鄰兩長條狀弧形凸起246之中心間距記為P₂，每一長條狀弧形凸起246之最大深度記為H₂，則R₂、P₂及H₂滿足以下關係式：0.025mm≦P₂≦1.5mm，P₂/4≦R₂≦2P₂，0.01mm≦H₂≦R₂。本實施例中相鄰兩長條狀弧形凸起246間之中心間距P₂為0.275mm，每一長條狀弧形凸起246之半徑R₂為0.1375mm，每一長條狀弧形凸起246之最大深度H₂為0.11mm。

第一光學板24之總體厚度可為0.4mm至3mm。第一光學板24可由聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物中之一種或一種以上之材料注塑成型。製備過程中需於成型模具上設置與長條狀弧形凹槽244以及長條狀弧形凸起246相應之結構，以使第一光學板24經單次注塑成型。第一光學板24上之長條狀弧形凸起246及和第一光學板24之其他部分一體成型，可使長條狀弧形凸起246具有較高結構強度，同時還能提升長條 狀弧形凸起246其他部分之結合力，從而可避免或減少其使用時被損壞之危險。

請參見圖3，第二光學板26由透明材料製成，其包括入光面261及與入光面261相對之出光面262，其中，入光面261為平面。第二光學板26於出光面262形成複數沿第一方向X₁延伸之V形脊結構264a、複數沿第二方向X₂延伸之V形脊結構264b、複數沿第三方向X₃延伸之V形脊結構264c及複數沿第四方向X₄延伸之V形脊結構264d。上述沿四個不同方向延伸之V形脊結構相互交錯。其中，沿第二方向X₂延伸之V形脊結構264b與沿第四方向X₄延伸之V形脊結構264d皆通過沿第一方向X₁延伸之V形脊結構264a與沿第三方向X₃延伸之V形脊結構264c間之交點。四個方向X₁、X₂、X₃及X₄中相鄰兩個方向間之夾角為45度，V形脊結構之頂角可為80度至100度，同方向上相鄰兩V形脊結構間之中心距離可為0.025毫米至1毫米。本實施例中，四個方向X₁、X₂、X₃及X₄相鄰V形脊結構間之中心距離分別D₁、D₂、D₃與D₄，D₁=D₃=D₂= D₄。上述沿四個方向X₁、X₂、X₃及X₄延伸之複數V形脊結構相互交錯形成複數相互連接之具有共同連接點之三棱錐凹槽264。具有共同連接點之三棱錐凹槽264相互連接之側壁形成四角星形266，且複數四角星形266呈矩形陣列排佈。此外，需要說明之是：藉由調整頂角之大小，可在一定程度上調整第二光學板26之增光率及出光視角。

第二光學板26之總體厚度T可為0.4毫米至4毫米。第二光學板26可由聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物中之一種或一種以上之材料注塑成型。製備過程 中需於模具上設置與三棱錐凹槽264相應之凸起結構，以使第二光學板26經單次注塑成型。

透明保護板27具有高透光性，其用於保護第二光學板26上之V形脊結構，避免V形脊結構受到外部灰塵等之污染或被其他物體刮傷。透明保護板27可由透明玻璃、透明塑膠板等製成。

使用時，發光二極體22發出之光線經殼體21側壁212內表面之反射以及第一擴散空間23之擴散後進入第一光學板24，並於第一光學板24之入光面241及出光面242處發生特定之折射、反射與繞射等光學作用。其中，形成於第一光學板24入光面241之長條狀弧形凹槽244可收斂下方發光二極體22出射光之輻射角度，形成於第一光學板24出光面242之長條狀弧形凸起246可將光線於出光面242進行集光，從而光線從出光面242出射後形成均勻之線性光源。從第一光學板24出光面242出射之光線經第二擴散空間25之擴散後進入第二光學板26。於形成於第二光學板26出光面262之V形脊結構之作用下，光線發生特定之折射、反射與繞射等光學作用，每一光源向四週拓展形成分散之亮度相對較弱之複數虛擬光源，可改善發光二極體22上方之亮度並進行集光以提高正面亮度。光線從第二光學板26出射後形成均勻之面光源，其照射物體時可消除重影現象，提高照明品質。

可以理解，上述照明裝置中，透明保護板27僅起到輔助之保護作用，其可以省略。形成於第一光學板24上之長條狀弧形凸起246與長條狀弧形凹槽244之垂直截面還可為橢圓弧形。同時，形成於第一光學板24入光面241之複數弧形凹槽244也可省略，從而入 光面241為平面，僅利用形成於第一光學板24出光面242之複數長條狀弧形凸起246之作用也可對光線進行拓展和均勻化。

請參見圖4與圖5，本發明實施例二之第一光學板34由透明材料製成，其包括一入光面341和與入光面341相對之出光面342。其中，入光面341為平面，出光面342形成有複數交替排佈且相互平行之長條狀V型凸起346及長條狀弧形凸起348。長條狀弧形凸起348之垂直截面為半圓弧形。

將長條狀V型凸起346之寬度記為D，頂角記為θ，高度記為H₁；則D、θ、H₁滿足如下關係式：0.025毫米≦D≦1毫米，80度≦θ≦100度，0.01毫米≦H₁≦3毫米。將長條狀弧形凸起348之寬度記為L，半徑記為R，高度記為H₂，則L、R、H₂滿足如下關係式：0.025毫米≦L≦1.5毫米，L/4≦R≦2L，0.01毫米≦H₂≦R。藉由調節D、θ、H₁、L、R、及H₂之數值，可調整長條狀V型凸起346及長條狀弧形凸起348之形狀，從而調節第一光學板34之增光率及出光視角。

與實施例一相同，可採用注塑成型方法製備上述第一光學板34，製備過程中需於模具上設置與長條狀V型凸起346和長條狀弧形凸起348相應之凹陷結構，以便使第一光學板34經單次注塑成型。

可以理解，長條狀弧形凸起348之垂直截面也可為橢圓弧形。

請參見圖6，本發明實施例三之第二光學板46與實施例一之第二光學板26相似，其由透明材料製成，包括入光面461及與該入光面461相對之出光面462，不同之處在於：該第二光學板46之出光 面462形成有由複數沿第一方向X₁延伸之V形脊結構464a、複數沿第二方向X₂延伸之V形脊結構464b以及複數沿第三方向X₃延伸之V形脊結構464c。上述沿不同方向延伸之複數V形脊結構相互交錯。其中，沿第三方向X₃延伸之V形脊結構464c通過沿第一方向X₁延伸之V形脊結構464a與沿第二方向X₂延伸之V形脊結構464b間之交點。第一方向X₁與第二方向X₂間之夾角為90度，第三方向X₃與第一、第二方向X₁、X₂之夾角分別為45度和135度。三個方向X₁、X₂、X₃之V形脊結構相互交錯形成相互連接之三棱錐形凹槽465與四棱錐形凹槽466，其中每一四棱錐凹槽466由相鄰四個三棱錐凹槽465所包圍。

可以理解，第二光學板之出光面還可形成有沿兩個不同方向延伸之複數長條狀V型脊結構，該沿不同方向延伸之複數長條狀V型脊結構垂直相交。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

另外，本領域技術人員還可在本發明精神內做其他變化，當然，這些依據本發明精神所做之變化，都應包含在本發明所要求保護之範圍之內。

200‧‧‧照明裝置

21‧‧‧殼體

211‧‧‧基板

212‧‧‧側壁

22‧‧‧發光二極體

24‧‧‧第一光學板

26‧‧‧第二光學板

27‧‧‧透明保護板

23‧‧‧第一擴散空間

25‧‧‧第二擴散空間

Claims (20)

1. 一種照明裝置，其包括一殼體和複數發光二極體，該殼體包括一基板以及複數由該基板側邊向同一側面延伸之側壁，該複數發光二極體設置於該基板表面，其改良在於：該照明裝置還包括依次設置於發光二極體上方之第一光學板和第二光學板，該第一、第二光學板均包括一入光面及與該入光面相對之出光面，該第一光學板之入光面靠近該複數發光二極體，該第一光學板還包括形成於該第一光學板出光面之相互平行之複數長條狀弧形凸起，該第二光學板還包括形成於該第二光學板出光面之沿至少兩個不同方向延伸之複數V形脊結構，該沿不同方向延伸之複數V形脊結構相互交錯。
2. 如申請專利範圍第1項所述之照明裝置，其中形成於該第一光學板出光面之每個長條狀弧形凸起之垂直截面形狀為圓弧形。
3. 如專利申請範圍第2項所述之照明裝置，其中該相鄰兩長條狀弧形凸起之中心間距範圍為0.025毫米至1.5毫米。
4. 如專利申請範圍第1項所述之照明裝置，其中形成於第一光學板出光面之每個長條狀弧形凸起之垂直截面形狀為橢圓弧形。
5. 如申請專利範圍第1項所述之照明裝置，其中該第一光學板進一步包括形成於該第一光學板入光面之複數相互平行之長條狀弧形凹槽，該複數長條狀弧形凹槽之延伸方向與形成於第一光學板出光面之複數長條狀弧形凸起之延伸方向相互平行。
6. 如申請專利範圍第5項所述之照明裝置，其中該形成於第一光學 板入光面之每個長條狀弧形凹槽之垂直截面為圓弧形。
7. 如專利申請範圍第6項所述之照明裝置，其中該相鄰兩長條狀弧形凹槽之中心間距範圍為0.025毫米至1.5毫米。
8. 如專利申請範圍第5項所述之照明裝置，其中該形成於第一光學板入光面之每個長條狀弧形凹槽之垂直截面為橢圓弧形。
9. 如申請專利範圍第1至8項其中任意一項所述之照明裝置，其中該第一光學板進一步包括形成於該第一光學板出光面之複數相互平行之長條狀V型凸起，該複數長條狀V型凸起與複數長條狀弧形凸起交替排佈且相互平行。
10. 如申請專利範圍第9項所述之照明裝置，其中該長條狀V型凸起之寬度範圍為0.025毫米至1毫米，該長條狀V型凸起之頂角範圍為80度至100度。
11. 如申請專利範圍第1項所述之照明裝置，其中形成於第二光學板出光面之該複數V形脊結構沿兩個不同之方向延伸，該沿兩個不同方向延伸之V形脊結構垂直相交。
12. 如申請專利範圍第1項所述之照明裝置，其中形成於第二光學板出光面之該複數V形脊結構沿三個不同方向延伸，沿其中一個方向延伸之複數V型脊結構通過沿另外兩個不同方向延伸並相交之複數V型脊結構間之交點。
13. 如申請專利範圍第1項所述之照明裝置，其中形成於第二光學板出光面之該複數V形脊結構沿四個不同之方向延伸，沿其中兩個方向延伸之V形脊結構通過沿另外兩個方向延伸之V形脊結構間之交點。
14. 如申請專利範圍第1項所述之照明裝置，其中該第一光學板由聚 甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物中之一種或一種以上之材料注塑成型而成。
15. 如申請專利範圍第1項所述之照明裝置，其中第二光學板由聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物中之一種或一種以上之材料注塑成型而成。
16. 如申請專利範圍第1項所述之照明裝置，其中該第一光學板之厚度為0.4毫米至3毫米。
17. 如申請專利範圍第1項所述之照明裝置，其中該第二光學板之厚度為0.4毫米至3毫米。
18. 如申請專利範圍第1項所述之照明裝置，其中該第二光學板上方還設有透明保護板。
19. 如申請專利範圍第1項所述之照明裝置，其中該殼體由表面具有高反射率之金屬或塑膠製成。
20. 如申請專利範圍第1項所述之照明裝置，其中該殼體內壁塗佈具有高反射率之塗層。