TWI473954B - 透過內部反射以改變光行進路徑的發光模組 - Google Patents

Description

透過內部反射以改變光行進路徑的發光模組

本發明係有關於一種發光模組，尤指一種透過內部反射以改變光行進路徑的發光模組。

關於發光二極體(LED)與傳統光源的比較，發光二極體具有體積小、省電、發光效率佳、壽命長、操作反應速度快、且無熱輻射與水銀等有毒物質的污染…等優點。因此近幾年來，發光二極體的應用面已極為廣泛。過去由於發光二極體的亮度還無法取代傳統的照明光源，但隨著技術領域的不斷提升，目前已研發出高照明輝度的高功率發光二極體，其足以取代傳統的照明光源。然而，傳統使用發光二極體的LED燈具仍然無法有效提升整體的出光效率。故，如何藉由結構的設計，來提升LED燈具整體的出光效率，已成為該項事業人士所欲解決的重要課題。

本發明實施例在於提供一種透過內部反射以改變光行進路徑的發光模組，其可有效決解傳統“無法有效提升整體的出光效率”的缺失。

本發明其中一實施例所提供的一種透過內部反射以改變光行進路徑的發光模組，其包括：一導光單元、一反射單元及一發光單元。該導光單元包括至少一透光本體及多個混入上述至少一透光本體內部的微反射顆粒，其中上述至少一透光本體的折射率與上述多個微反射顆粒的折射率相異，且上述至少一透光本體具有至少一第一入光面及至少一出光面。該反射單元包括至少一設置在上述至少一透光本體的外表面上的反射層。該發光單元包括至少一鄰近上述至少一透光本體的第一發光元件，其中上述至少一第一發光元件所產生的第一光束從上述至少一第一入光面投入上述至少一透光本體內，且上述投入上述至少一透光本體內的第一光束受到上述多個微反射顆粒與上述至少一反射層的反射而從上述至少一出光面離開上述至少一透光本體。

本發明另外一實施例所提供的一種透過內部反射以改變光行進路徑的發光模組，其包括：一導光單元、一反射單元及一發光單元。該導光單元包括至少一透光本體、多個混入上述至少一透光本體內部的第一微反射顆粒、及多個混入上述至少一透光本體內部的第二微反射顆粒，其中上述至少一透光本體的折射率、上述多個第一微反射顆粒的折射率及上述多個第二微反射顆粒的折射率皆相異，且上述至少一透光本體具有至少一第一入光面及至少一出光面。該反射單元包括至少一設置在上述至少一透光本體的外表面上的反射層。該發光單元包括至少一鄰近上述至少一透光本體的第一發光元件，其中上述至少一第一發光元件所產生的第一光束從上述至少一第一入光面投入上述至少一透光本體內，且上述投入上述至少一透光本體內的第一光束受到上述多個第一微反射顆粒、上述多個第二微反射顆粒及上述至少一反射層的反射而從上述至少一出光面離開上述至少一透光本體。

本發明另外再一實施例所提供的一種透過內部反射以改變光行進路徑的發光模組，其包括：一導光單元、一反射單元及一發光單元。該導光單元包括至少一透光本體、多個混入上述至少一透光本體內部的微反射顆粒、及多個具有一特定顏色且均勻散佈在上述至少一透光本體內部的微調色顆粒，其中上述至少一透光本體由一透光物質與一做為上述多個微反射顆粒的載體以使得上述多個微反射顆粒均勻散佈在上述至少一透光本體內部的承載物質相互混合而成，該承載物質的黏滯係數小於該透光物質的黏滯係數，上述至少一透光本體的折射率與上述多個微反射顆粒的折射率相異，且上述至少一透光本體具有至少一第一入光面及至少一出光面。該反射單元包括至少一設置在上述至少一透光本體的外表面上的反射層。該發光單元包括至少一鄰近上述至少一透光本體的第一發光元件，其中上述至少一第一發光元件所產生的第一光束從上述至少一第一入光面投入上述至少一透光本體內，且上述投入上述至少一透光本體內的第一光束受到上述多個微反射顆粒與上述至少一反射層的反射而從上述至少一出光面離開上述至少一透光本體。

本發明的有益效果可以在於：首先，本發明實施例所提供的發光模組，其可透過“上述多個混入上述至少一透光本體內部的微反射顆粒與上述至少一設置在上述至少一透光本體的外表面上的反射層相互配合”的設計，以使得上述投入上述至少一透光本體內的第一光束受到上述多個微反射顆粒與上述至少一反射層的反射而從上述至少一出光面離開上述至少一透光本體，進而有效增加本發明發光模組的出光效率。再者，本發明實施例所提供的發光模組，其可透過“上述多個混入上述至少一透光本體內部的第一微反射顆粒、上述多個混入上述至少一透光本體內部的第二微反射顆粒、及上述至少一設置在上述至少一透光本體的外表面上的反射層相互配合”的設計，以使得上述投入上述至少一透光本體內的第一光束受到上述多個第一微反射顆粒、上述多個第二微反射顆粒及上述至少一反射層的反射而從上述至少一出光面離開上述至少一透光本體，進而有效增加本發明發光模組的出光效率。

為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

〔第一實施例〕

請參閱圖1A至圖1D所示，圖1A為立體示意圖，圖1B為剖面示意圖，圖1C為圖1B中A部分的放大示意圖，圖1D為側視示意圖。由上述圖中可知，本發明第一實施例提供一種透過內部反射以改變光行進路徑的發光模組Z，其包括：一導光單元1、一反射單元2及一發光單元3。

首先，配合圖1A與圖1B所示，導光單元1包括至少一透光本體10及多個混入透光本體10內部的微反射顆粒11(如圖1B中在透光本體10內部的多個“●”符號所示)，其中透光本體10的折射率與上述多個微反射顆粒11的折射率相異，且透光本體10具有至少一第一入光面101及至少一出光面103。舉例來說，透光本體10可由任何具有透光能力的塑膠材料所製成，而且上述多個微反射顆粒11可為微米級的石英、微米級的銀、微米級的碳、奈米級的銀、或奈米級的碳等等。然而本發明所使用的透光本體 10與多個微反射顆粒11不以上述第一實施例所舉的例子為限。

再者，配合圖1B與圖1C所示，透光本體10可由一透光物質10A與一可做為上述多個微反射顆粒11的載體(carrier)以使得上述多個微反射顆粒11能夠均勻散佈在透光本體10內部的承載物質10B相互混合而成。另外，由於承載物質10B的黏滯係數(viscosity)可小於透光物質10A的黏滯係數，所以上述多個微反射顆粒11可以透過承載物質10B的承載或牽引以均勻散佈在透光本體10的內部。舉例來說，在製作透光本體10的過程中，當透光物質10A、承載物質10B及上述多個微反射顆粒11同時被混合在一起時，由於上述多個在透光本體10內部的微反射顆粒11非常容易透過承載物質10B來增加流動性，所以上述多個微反射顆粒11可以非常容易透過承載物質10B的承載或牽引以達到均勻散佈在透光本體10內部的目的。此外，透光物質10A可為聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，簡稱PMMA，又稱做壓克力)或任何具透光能力的塑膠材料，而且承載物質10B可為任何黏滯係數小於透光物質10A的透光物質。然而本發明所使用的透光物質10A與承載物質10B不以上述第一實施例所舉的例子為限。

再者，配合圖1A與圖1B所示，反射單元2包括至少一設置在透光本體10的外表面上的反射層20。舉例來說，反射層20可以為一直接貼附在透光本體10的外表面上的反射薄膜或反射片，或者反射層20亦可為一透過後續噴塗加工而成形在透光本體10的外表面上的噴塗式反射層。然而本發明所使用的反射層20不以上述第一實施例所舉的例子為限。

另外，配合圖1A與圖1B所示，發光單元3包括至少一鄰近透光本體10的第一發光元件30A(例如發光二極體LED)，其中第一發光元件30A所產生的第一光束L1可從第一入光面101投入透光本體10內，且上述投入透光本體10內的第一光束L1受到上述多個微反射顆粒11與反射層20的反射而從出光面103離開透光本體10。舉例來說，當第一發光元件30A所產生的第一光束L1從第一入光面101投入透光本體10內時，第一光束L1受到其中一微反射顆粒11的反射而形成(A)一從出光面103離開透光本體10的投射光束P、(B)一投向鄰近的另外一微反射顆粒11的第一反射光束R1、及(C)一投向反射層20的第二反射光束R2。然後，此第一反射光束R1受到上述鄰近的另外一微反射顆粒11的反射而形成一從出光面103離開透光本體10的投射光束P。此第二反射光束R2受到反射層20的反射而形成(A)一從出光面103離開透光本體10的投射光束P及(B)一投向其中一微反射顆粒11的第三反射光束R3。接著，此第三反射光束R3受到上述其中一微反射顆粒11的反射而形成(A)一從出光面103離開透光本體10的投射光束P及(B)一投向鄰近的另外一微反射顆粒11的第四反射光束R4，其中第四反射光束R4受到上述鄰近的另外一微反射顆粒11的反射而形成一從出光面103離開透光本體10的投射光束P。

換言之，當第一發光元件30A所產生的第一光束L1從第一入光面101投入透光本體10內後，本發明可透過上述多個微反射顆粒11與反射層20的配合，而使得第一光束L1可以在透光本體10的內部進行反射且順勢改變第一光束L1原本的行進路徑，因此上述從第一入光面101投入透光本體10內的第一發光元件30A可以透過上述多個微反射顆粒11與反射層20的反射作用，而更有效率地從出光面103離開透光本體10。

再者，由圖1D可知，本發明的出光面103除了可以設計成光滑的出光面103外，也可以設計成粗糙的出光面103，以用於增加本發明發光模組Z的發光效率。換言之，本發明可以透過在出光面103上成形一由多個不平整的微凸物1030所構成的粗糙結構(或霧化結構)，以使得投射光束P更有效率地從出光面103離開透光本體10。

[第二實施例]

請參閱圖2所示，本發明第二實施例提供一種透過內部反射以改變光行進路徑的發光模組Z，其包括：一導光單元1、一反射單元2及一發光單元3。由圖2與圖1B的比較可知，本發明第二實施例與第一實施例最大的差別在於：在第二實施例中，導光單元1更進一步包括多個具有一特定顏色且均勻散佈在透光本體10內部的微調色顆粒12(如圖2中在透光本體10內部的多個“△”符號所示)，其中上述多個微調色顆粒12可由任何具透光能力的塑膠材料所製成。換言之，由於上述多個微調色顆粒12可以呈現出一特定的顏色，所以當上述多個微調色顆粒12被均勻散佈在透光本體10內部時，除了可以讓透光本體10呈現出不一樣的顏色外觀外，也可以增加投射光束P從出光面103離開透光本體10時的光均勻性。

[第三實施例]

請參閱圖3所示，本發明第三實施例提供一種透過內部反射以改變光行進路徑的發光模組Z，其包括：一導光單元1、一反射單元2及一發光單元3。由圖3與圖2的比較可知，本發明第三實施例與第二實施例最大的差別在於：在第三實施例中，透光本體10更進一步具有至少一第二入光面102，且發光單元3更進一步包括至少一鄰近透光本體10的第二發光元件30B，其中第二發光元件30B所產生的第二光束L2可從第二入光面102投入透光本體10內，且上述投入透光本體10內的第二光束L2受到上述多個微反射顆粒11與反射層20的反射而從出光面103離開透光本體10。

舉例來說，第一發光元件30A與第二發光元件30B可以分別設置在透光本體10的兩相反側端旁。當第二發光元件30B所產生的第二光束L2從第二入光面102投入透光本體10內時，第二光束L2受到其中一微反射顆粒11的反射而形成(A)一從出光面103離開透光本體10的投射光束P、(B)一投向鄰近的另外一微反射顆粒11的第一反射光束R1、及(C)一投向反射層20的第二反射光束R2。然後，此第一反射光束R1受到上述鄰近的另外一微反射顆粒11的反射而形成一從出光面103離開透光本體10的投射光束P。此第二反射光束R2受到反射層20的反射而形成(A)一從出光面103離開透光本體10的投射光束P及(B)一投向其中一微反射顆粒11的第三反射光束R3。接著，此第三反射光束R3受到上述其中一微反射顆粒11的反射而形成(A)一從出光面103離開透光本體10的投射光束P及(B)一投向鄰近的另外一微反射顆粒11的第四反射光束R4，其中第四反射光束R4受到上述鄰近的另外一微反射顆粒11的反射而形成一從出光面103離開透光本體10的投射光束P。

換言之，當第二發光元件30B所產生的第二光束L2從第二入光面102投入透光本體10內後，本發明可透過上述多個微反射顆粒11與反射層20的配合，而使得第二光束L2可以在透光本體10的內部進行反射且順勢改變第二光束L2原本的行進路徑，因此上述從第二入光面102投入透光本體10內的第二發光元件30B可以透過上述多個微反射顆粒11與反射層20的反射作用，而更有效率地從出光面103離開透光本體10。

[第四實施例]

請參閱圖4所示，本發明第四實施例提供一種透過內部反射以改變光行進路徑的發光模組Z，其包括：一導光單元1、一反射單元2及一發光單元3。由圖4與圖2的比較可知，本發明第四實施例與第二實施例最大的差別在於：在第四實施例中，導光單元1包括至少一透光本體10、多個混入透光本體10內部的第一微反射顆粒11A、及多個混入透光本體10內部的第二微反射顆粒11B，其中透光本體10的折射率、上述多個第一微反射顆粒11A的折射率、及上述多個第二微反射顆粒11B的折射率皆相異，且透光本體10具有至少一第一入光面101及至少一出光面103。發光單元3包括至少一鄰近透光本體10的第一發光元件30A，其中第一發光元件30A所產生的第一光束L1從第一入光面101投入透光本體10內，且上述投入透光本體10內的第一光束L1受到上述多個第一微反射顆粒11A、上述多個第二微反射顆粒11B及反射層20的反射而從出光面103離開透光本體10。

舉例來說，透光本體10可由一透光物質10A與一可同時做為上述多個第一微反射顆粒11A與上述多個第二微反射顆粒11B的載體的承載物質10B相互混合而成，且承載物質10B的黏滯係數可小於透光物質10A的黏滯係數。

〔第五實施例〕

請參閱圖5所示，本發明第五實施例提供一種透過內部反射以改變光行進路徑的發光模組Z，其包括：一導光單元1、一反射單元2及一發光單元3。由圖5與圖4的比較可知，本發明第五實施例與第四實施例最大的差別在於：在第五實施例中，透光本體10更進一步具有至少一第二入光面102，且發光單元3更進一步包括至少一鄰近透光本體10的第二發光元件30B，其中第二發光元件30B所產生的第二光束L2可從第二入光面102投入透光本體10內，且上述投入透光本體10內的第二光束L2受到上述多個微反射顆粒11與反射層20的反射而從出光面103離開透光本體10。

〔實施例的可能功效〕

首先，本發明實施例所提供的發光模組，其可透過“上述多個混入上述至少一透光本體內部的微反射顆粒與上述至少一設置在上述至少一透光本體的外表面上的反射層相互配合”的設計，以使得上述投入上述至少一透光本體內的第一光束受到上述多個微反射顆粒與上述至少一反射層的反射而從上述至少一出光面離開上述至少一 透光本體，進而有效增加本發明發光模組的出光效率。再者，本發明實施例所提供的發光模組，其可透過“上述多個混入上述至少一透光本體內部的第一微反射顆粒、上述多個混入上述至少一透光本體內部的第二微反射顆粒、及上述至少一設置在上述至少一透光本體的外表面上的反射層相互配合”的設計，以使得上述投入上述至少一透光本體內的第一光束受到上述多個第一微反射顆粒、上述多個第二微反射顆粒及上述至少一反射層的反射而從上述至少一出光面離開上述至少一透光本體，進而有效增加本發明發光模組的出光效率。

以上所述僅為本發明之較佳可行實施例，非因此侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之等效技術變化，均包含於本發明之範圍內。

Z‧‧‧發光模組

1‧‧‧導光單元

10‧‧‧透光本體

10A‧‧‧透光物質

10B‧‧‧承載物質

101‧‧‧第一入光面

102‧‧‧第二入光面

103‧‧‧出光面

1030‧‧‧微凸物

11‧‧‧微反射顆粒

11A‧‧‧第一微反射顆粒

11B‧‧‧第二微反射顆粒

12‧‧‧微調色顆粒

2‧‧‧反射單元

20‧‧‧反射層

3‧‧‧發光單元

30A‧‧‧第一發光元件

30B‧‧‧第二發光元件

L1‧‧‧第一光束

L2‧‧‧第二光束

P‧‧‧投射光束

R1‧‧‧第一反射光束

R2‧‧‧第二反射光束

R3‧‧‧第三反射光束

R4‧‧‧第四反射光束

圖1A為本發明第一實施例中的發光模組的導光單元與反射單元相互配合的立體示意圖。

圖1B為本發明第一實施例的發光模組的剖面示意圖。

圖1C為圖1B的A部分的放大示意圖。

圖1D為本發明第一實施例的側視示意圖。

圖2為本發明第二實施例的發光模組的剖面示意圖。

圖3為本發明第三實施例的發光模組的剖面示意圖。

圖4為本發明第四實施例的發光模組的剖面示意圖。

圖5為本發明第五實施例的發光模組的剖面示意圖。

Z‧‧‧發光模組

1‧‧‧導光單元

10‧‧‧透光本體

101‧‧‧第一入光面

103‧‧‧出光面

11‧‧‧微反射顆粒

12‧‧‧微調色顆粒

2‧‧‧反射單元

20‧‧‧反射層

3‧‧‧發光單元

30A‧‧‧第一發光元件

L1‧‧‧第一光束

P‧‧‧投射光束

R1‧‧‧第一反射光束

R2‧‧‧第二反射光束

R3‧‧‧第三反射光束

R4‧‧‧第四反射光束

Claims (8)

1. 一種透過內部反射以改變光行進路徑的發光模組，其包括：一導光單元，其包括至少一透光本體及多個混入上述至少一透光本體內部的微反射顆粒，其中上述至少一透光本體的折射率與上述多個微反射顆粒的折射率相異，且上述至少一透光本體具有至少一第一入光面及至少一出光面；一反射單元，其包括至少一設置在上述至少一透光本體的外表面上的反射層；以及一發光單元，其包括至少一鄰近上述至少一透光本體的第一發光元件，其中上述至少一第一發光元件所產生的第一光束從上述至少一第一入光面投入上述至少一透光本體內，且上述投入上述至少一透光本體內的第一光束受到上述多個微反射顆粒與上述至少一反射層的反射而從上述至少一出光面離開上述至少一透光本體；其中，上述至少一透光本體由一透光物質與一做為上述多個微反射顆粒的載體以使得上述多個微反射顆粒均勻散佈在上述至少一透光本體內部的承載物質相互混合而成，且該承載物質的黏滯係數小於該透光物質的黏滯係數。
2. 如申請專利範圍第1項所述之透過內部反射以改變光行進路徑的發光模組，其中該導光單元包括多個具有一特定顏色且均勻散佈在上述至少一透光本體內部的微調色顆粒。
3. 如申請專利範圍第1項所述之透過內部反射以改變光行進路徑的發光模組，其中上述至少一透光本體具有至少一第二入光面，該發光單元包括至少一鄰近上述至少一透光本體的第二發光元件，上述至少一第二發光元件所產生的第二光束從上述至少一第二入光面投入上述至少一透光本體內，且上述投入上述至少一透光本體內的第二光束受到上述多個微反射顆粒與上述至少一反射層的反射而從上述至少一出光面離開上述至少一透光本體。
4. 一種透過內部反射以改變光行進路徑的發光模組，其包括：一導光單元，其包括至少一透光本體、多個混入上述至少一透光本體內部的第一微反射顆粒、及多個混入上述至少一透光本體內部的第二微反射顆粒，其中上述至少一透光本體的折射率、上述多個第一微反射顆粒的折射率及上述多個第二微反射顆粒的折射率皆相異，且上述至少一透光本體具有至少一第一入光面及至少一出光面；一反射單元，其包括至少一設置在上述至少一透光本體的外表面上的反射層；以及一發光單元，其包括至少一鄰近上述至少一透光本體的第一發光元件，其中上述至少一第一發光元件所產生的第一光束從上述至少一第一入光面投入上述至少一透光本體內，且上述投入上述至少一透光本體內的第一光束受到上述多個第一微反射顆粒、上述多個第二微反射顆粒及上述至少一反射層的反射而從上述至少一出光面離開上述至少一透光本體； 其中，上述至少一透光本體由一透光物質與一做為上述多個微反射顆粒的載體以使得上述多個微反射顆粒均勻散佈在上述至少一透光本體內部的承載物質相互混合而成，且該承載物質的黏滯係數小於該透光物質的黏滯係數。
5. 如申請專利範圍第4項所述之透過內部反射以改變光行進路徑的發光模組，其中該導光單元包括多個具有一特定顏色且均勻散佈在上述至少一透光本體內部的微調色顆粒。
6. 如申請專利範圍第4項所述之透過內部反射以改變光行進路徑的發光模組，其中上述至少一透光本體具有至少一第二入光面，該發光單元包括至少一鄰近上述至少一透光本體的第二發光元件，上述至少一第二發光元件所產生的第二光束從上述至少一第二入光面投入上述至少一透光本體內，且上述投入上述至少一透光本體內的第二光束受到上述多個第一微反射顆粒、上述多個第二微反射顆粒及上述至少一反射層的反射而從上述至少一出光面離開上述至少一透光本體。
7. 一種透過內部反射以改變光行進路徑的發光模組，其包括：一導光單元，其包括至少一透光本體、多個混入上述至少一透光本體內部的微反射顆粒、及多個具有一特定顏色且均勻散佈在上述至少一透光本體內部的微調色顆粒，其中上述至少一透光本體由一透光物質與一做為上述多個微反射顆粒的載體以使得上述多個微反射顆粒均勻散佈在上述至少一透光本體內部的承載物質 相互混合而成，該承載物質的黏滯係數小於該透光物質的黏滯係數，上述至少一透光本體的折射率與上述多個微反射顆粒的折射率相異，且上述至少一透光本體具有至少一第一入光面及至少一出光面；一反射單元，其包括至少一設置在上述至少一透光本體的外表面上的反射層；以及一發光單元，其包括至少一鄰近上述至少一透光本體的第一發光元件，其中上述至少一第一發光元件所產生的第一光束從上述至少一第一入光面投入上述至少一透光本體內，且上述投入上述至少一透光本體內的第一光束受到上述多個微反射顆粒與上述至少一反射層的反射而從上述至少一出光面離開上述至少一透光本體。
8. 如申請專利範圍第7項所述之透過內部反射以改變光行進路徑的發光模組，其中上述至少一透光本體具有至少一第二入光面，該發光單元包括至少一鄰近上述至少一透光本體的第二發光元件，上述至少一第二發光元件所產生的第二光束從上述至少一第二入光面投入上述至少一透光本體內，且上述投入上述至少一透光本體內的第二光束受到上述多個微反射顆粒與上述至少一反射層的反射而從上述至少一出光面離開上述至少一透光本體。