TWI464348B - 管狀發光二極體照明總成 - Google Patents

Description

管狀發光二極體照明總成

本發明是有關一種發光二極體總成，特別是有關於一種用以取代日光燈管之發光二極體燈管總成。

照明對於人類的生活影響是相當顯著的，尤其是自愛迪生發明電燈泡之後，不論是白天或是黑夜都需要照明提供人類日常生或所需。目前的照明，主要有鎢絲燈泡，日光燈管，以及省電燈泡。省電燈泡主要是取代傳統的鎢絲燈泡，提供跟鎢絲燈泡相同亮度與使用習慣，而日光燈管，目前大量的使用在辦公室或是公共區域等大面積的照明。

目前，在節能減碳與追求無汞等的環保議題下，發光二極體剛好同時符合上述兩種的要求。並且，發光二極體是屬於固態照明，並不需要像傳統的日光燈管一樣會有易碎的玻璃等組件，這對於照明元件來說，貨物運送的方便性可以大幅提高。另外，發光二極體具有體積小與光源的指向性高等的優點，因此比較容易設計在體積較小的照明或是需要指向性的光源。所以，將發光二極體應用在傳統的日光燈管的照明，就成為下一代照明的考量與主流。

請參閱第一圖，係顯示一種整合發光二極體的照明總成，其中複數個發光二極體20位於殼體10的內部，並且使用一燈罩16遮住殼體 10的出光面。目前，主流的發光二極體照明總成皆是如此設計。第一圖可以想像成一個燈管的側面剖面的結構示意圖。

然而，真正的燈管，其截面是曲面，所以在設計上會跟第一圖示有稍許的不同。請參閱第二圖，係顯示管狀發光二極體照明總成的截面結構示意圖，其中複數個發光二極體20位於半管狀的殼體12內部，並且有一對應的半管狀的透明燈罩18與殼體結合成一管狀。通常會在殼體12裡面設計一個平板，可以讓複數個發光二極體20安裝在其上。

發光二極體的優點，應用在照明上，有時優點同時會是缺點，其中一個就是發光二極體的尺寸過小，單位面積可以發射的光線過強，在應用到照明的時候會產生眩光。為了降低眩光，一種方式是使用霧面遮罩將各自獨立的發光二極體的光線均勻化，但是，這會造成輸出光的衰減。但是，發光二極體的發光效益，每年都會隨著製程的改善而持續的增加亮度，這會造成使用霧面燈罩來均勻化光線的困難度。甚至，為了儘可能的均勻化發光二極體的光線，使用霧面效果更重的燈罩，這樣更會降低光的輸出。

因此，本發明提供一種方式，可以在減少眩光的同時可減少使用霧面燈罩，甚至可以不使用霧面燈罩之下提供較佳的發光二極體照明總成。

鑒於上述之發明背景中，為了符合產業利益之需求以及達到上述之目的，本發明提出一種發光二極體總成，其包括一凹面反射體，一位於該凹面反射體中央區域之支撐具，以及複數個發光二極體。上述之支 撐具有一第一平面與一第二平面，在該第一平面與該第二平面之間具有一夾角。上述之複數個發光二極體分別位於該第一平面與該第二平面上，光線從該複數個發光二極體發射之後經由該凹面反射體反射後由一輸出面出去。

10‧‧‧殼體

12‧‧‧殼體

16‧‧‧燈罩

18‧‧‧透明燈罩

20‧‧‧發光二極體

100‧‧‧殼體

102‧‧‧殼體

104‧‧‧殼體

106‧‧‧殼體

108‧‧‧殼體

110‧‧‧支撐

112‧‧‧支撐

114‧‧‧支撐

120‧‧‧發光二極體

130‧‧‧燈罩

132‧‧‧燈罩

134‧‧‧燈罩

140‧‧‧霧面遮罩

150‧‧‧燈罩

第一圖係為習知發光二極體照明總成之結構示意圖。

第二圖係為習知燈管型發光二極體照明總成之截面結構示意圖。

第三圖係為本發明之燈管型發光二極體照明總成之截面結構示意圖。

第四圖係為本發明之燈管型發光二極體照明總成之截面結構示意圖，其中殼體的弧角較小，可以提供較多的側光。

第五圖係為本發明之燈管型發光二極體照明總成之截面結構示意圖，其中在提供側光的燈罩可以設計成霧面燈罩避免側光有較多的眩光。

第六圖係為本發明之燈管型發光二極體照明總成之截面結構示意圖，其中殼體的截面為半圓形。

第七圖係為本發明之燈管型發光二極體照明總成之截面結構示意圖，其中燈罩為平面。

第八圖係為本發明之燈管型發光二極體照明總成之截面結構示意圖，其中殼體為不同的曲面。

第九圖係為本發明之燈管型發光二極體照明總成之截面結構示意圖，其中殼體為多邊形。

第十A圖係為本發明之燈管型發光二極體照明總成之支撐的截面結構 示意圖，其中支撐為V形。

第十B圖係為本發明之燈管型發光二極體照明總成之支撐的截面結構示意圖，其中支撐為Y形。

第十C圖係為本發明之燈管型發光二極體照明總成之支撐的截面結構示意圖，其中支撐為三角形或是V形內部填滿。

第十一圖係為本發明之燈管型發光二極體照明總成之截面結構示意圖。

本發明在此所探討的方向為一種發光二極體照明總成。為了能徹底地瞭解本發明，將在下列的描述中提出詳盡的步驟及其組成。顯然地，本發明的施行並未限定於發光二極體照明之技藝者所熟習的特殊細節。另一方面，眾所周知的組成或步驟並未描述於細節中，以避免造成本發明不必要之限制。本發明的較佳實施例會詳細描述如下，然而除了這些詳細描述之外，本發明還可以廣泛地施行在其他的實施例中，且本發明的範圍不受限定，其以之後的專利範圍為準。

本發明使用反射式的方式輸出發光二極體的光線，並非直接將發光二極體的光線直接射出，可以避免炫光的產生。同時，使用反射式的原理，透過選定的材質可以將反射後的光線更均勻化的輸出，這時燈罩可以採用透明式或是霧面效果較淡的燈罩，可以避免因使用較重的霧面燈罩而降低光線的輸出。

請參閱第三圖，係顯示本發明之發光二極體照明總成之截面結構示意圖，其中殼體100係凹面的反射體，位於凹面的中央區域有一個 支撐110。支撐110的結構，具有兩個平面，兩個平面之間具有一個夾角，而複數個發光二極體120分別位於支撐110的這兩個平面上。一般，會將發光二極體焊接在一印刷電路板上，然後再將印刷電路板固定在支撐110上。複數個發光二極體120所發射出的光線，經過殼體100的反射之後，向下方的輸出面射出。複數個發光二極體120的色光，可以是全白光發光二極體，不論是冷色系的正白光或是暖色系的白光，或是使用不同色光的發光二極體進行，也可以進行混光，一切依使用者的需要安裝不同的發光二極體。在第三圖中，一燈罩130與殼體100組成後成為一柱狀的燈管，其中燈罩130可以是透明或是帶有一點的霧面效果。

殼體100的材料可以是金屬鋁，其內部可以加上反射片，或是使用塑料，其內部加上反射片等。不論是金屬鋁或是塑料，都可以使用壓出成型的方式形成，例如鋁擠型殼體或是壓出件的塑料等。另外，支撐110的材質可以跟殼體100相同，並且是一體成型。而燈罩130的材料，通常會使用透明的塑料，例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、壓克力(Acrylic)、聚乙烯(PE)、或是聚碳酸酯(PC)；並且燈罩的形成方式也可使用壓出成型。在殼體100與燈罩130的接和處，可以設計一些微小的結構，增進兩者之間的的固定效果。同時，也可以設計扣件的方式將殼體100與燈罩130之間固定。

對於某些應用當中，不只是考慮到燈具正下方的照明，同時也為了增加發光二極體照明燈具在側面角度的照明，如第四圖所示，可以設計成將殼體102的弧角或是弧度降低，例如減少為120度。這種方式可以增加發光二極體照明的側向光源。相較於先前技術中所示之結構，即使將 殼體102的弧角減少，由於發光二極體的指向性，也很難增加側向光源。但是，由於本發明使用反射式的設計，想要增加側向的光源可以更容易的實施。

如果，側向的光源的強度不需要太強，可以在殼體102與燈罩132之間設計霧面遮罩140，降低側面的光輸出，如第五圖所示。這種結構，特別適用在像是辦公室內的照明，使用幾個燈管組合成一個燈盤，提供平面的光源。這樣的實施方式，不只是燈具的正下方得到光源，在燈具非正下方的部份也可以獲得照明。

請參閱第六圖，係將殼體104設計成具有180度的弧角，這時，主要的光線都會往正下方射出。在這種設計中，燈罩134通常會採用霧面燈罩，避免正下方的光線會產生炫光。

另外，影響本發明的一個重要的因素，就是支撐110與殼體開口之間的距離h。這個距離h愈長，支撐110本身會阻擋較多的光線；這個距離h愈短，雖然比較不會阻擋光線，但是發光二極體120的光線比較不容易被反射。

請參閱第七圖，當使用者並不需要一個完整的燈管的時候，燈罩150也可以設計成平面。一般，平面的燈罩150的製作成本通常會較低。另外，在產品的運送上也比較不佔空間，也可以降低運送成本。

請參閱第八圖，殼體106也可以設計成其他的曲面，例如橢圓形或是拋物面。拋物面的特點是，當發光二極體120接進拋物面的焦點時，整個燈具可以提供近似接***行的光線輸出。這對於特殊光型有需求的應用，可以符合其要求。一般傳統的燈管的光源，相較於採用陰極射線 激發汞蒸氣得到白光，所以只會有各向均勻四散的光型，不可能提供單一方向直下式的平行光束。設計成不同的曲面，會讓燈具有不同的光型，主要是由應用面決定。另外，請參閱第九圖，殼體108也可以設計成多邊形，而不限定於曲面，例如有五個邊或是八個邊。

在以上第八圖與第九圖的實施例當中，可以將殼體截面的內部設計成預訂的曲面或是多邊形，但是殼體截面的外面仍然是半圓形，這樣仍然可以設計使用半圓形的燈罩。

請參閱第十圖，分別顯示不同的支撐的結構。在上述第三圖到第九圖之間各實施例的支撐110，主要是設計為V型結構，如第十A圖所示。這種支撐結構110形狀較簡單，並且可以有較輕的重量。支撐的另一種設計是Y型的結構112，如第十B圖所示。另外，支撐設計成V型結構的時候，可以將V形的內部填滿成為三角形，如第十C圖顯示。不論是哪一種設計，支撐的結構都會由兩個平面所夾的角度θ，這個角度θ對於本發明的影響相當重要。當夾角θ較大的時候，發光二極體大部分所發射的光線會往殼體的中央區域照射，反射的結果會有較多的直下式光線，整個燈具的光型會有較高的指向性；當夾角θ較小的時候，發光二極體大部分所發射的光線會往殼體的兩端區域照射，反射的結果會有較多的側光，整個燈具的光型會有較低的指向性。另外，Y形的支撐，除了夾角θ，還可以有一個參數，就是可以調整發光二極體的位置。一種極端的例子，如第十一圖所示，發光二極體120的位置藉由Y形支撐112的設計已經接近殼體100的圓心。

請參考第三圖，燈罩130上也可以形成一層螢光粉層，與發 光二極體120產生混光。例如黃色的螢光粉層與藍色的發光二極體混光，產生白色的照明光源。黃色螢光粉可以是釔鋁石榴石(YAG)或是鉭鋁石榴石(TAG)或是矽酸鹽，等。另外，也可以使用多種色光的螢光粉搭配不同的色光的發光二極體。例如，使用藍光發光二極體，但是使用包含綠光，紅光等多波長的螢光粉，或是使用紫外光發光二極體搭配三圓色的螢光粉混成白光。不同色光的螢光粉，可以使用氮化物，硫化物，或是矽酸鹽等進行調配。

在本發明中，由於使用一次性反射進行發光二極體的光線均勻化，相較於使用穿透式的霧面燈罩，可以避免較大的光損失，因此較有機會提供較均勻的高亮度照明。由於支撐結構至少有兩個平面，之間的夾角可以決定燈具的光型有較多的正向光或是側光。另外，當支撐設計成Y形結構，還可以調整發光二極體的位置，會有更多的條件決定燈具的光型。而殼體的反射面，可以是圓形，拋物面，近似拋物面，橢圓，或是其他的曲面，或者是多邊型。不同形狀的殼體對於燈具的光型會有決定性的影響。

顯然地，依照上面實施例中的描述，本發明可能有許多的修正與差異。因此需要在其附加的權利要求項之範圍內加以理解，除了上述詳細的描述外，本發明還可以廣泛地在其他的實施例中施行。上述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範圍；凡其它未脫離本發明所揭示之精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含在下述申請專利範圍內。

100‧‧‧凹面反射體

110‧‧‧支撐

120‧‧‧發光二極體

130‧‧‧燈罩

Claims (7)

1. 一種發光二極體總成，包括：一殼體，係為一凹面反射體；一支撐，係位於該殼體之中央區域，該支撐有一第一平面與一第二平面，在該第一平面與該第二平面之間具有一夾角；複數個發光二極體分別位於該第一平面與該第二平面上，光線從該複數個發光二極體發射之後經由該凹面反射體反射後由一輸出面出去；以及一燈罩與該殼體結合，且該燈罩上具有一螢光粉層；其中，該燈罩與該殼體結合後之外觀如一柱狀燈管。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體總成，其中該殼體截面之弧度小於180度。
3. 如申請專利範圍第2項所述之發光二極體總成，其中該殼體截面之弧度到180度之間為霧面遮罩。
4. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體總成，其中該燈罩為一透明燈罩，且其截面可為一平面。
5. 如申請專利範圍第4項所述之發光二極體總成，其中該殼體之截面可為半圓形或是半橢圓形。
6. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體總成，其中該殼體之截面係由複數個平面組合成近似曲面。
7. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體總成，其中該支撐的截面形狀可為V型或是Y型。