TWI592607B - 光源模組以及全周光球泡燈 - Google Patents

光源模組以及全周光球泡燈 Download PDF

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TWI592607B
TWI592607B TW104118310A TW104118310A TWI592607B TW I592607 B TWI592607 B TW I592607B TW 104118310 A TW104118310 A TW 104118310A TW 104118310 A TW104118310 A TW 104118310A TW I592607 B TWI592607 B TW I592607B
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Description

光源模組以及全周光球泡燈
本發明是有關於一種模組及球泡燈，且特別是有關於一種光源模組及全周光球泡燈。
隨著能源節約及環境保護的意識抬頭，市售產品開始採用具有低功耗、壽命長及環保等特性的裝置及元件，以響應節能環保的訴求。以照明技術為例，發光裝置(如球泡燈)多採用省電環保的發光元件(如發光二極體)作為其光源。惟此類發光元件具有高光指向性，因此發光裝置容易受限於發光元件的發光角度，而無法達到大角度出光。在美國能源之星(Energy Star)訂定出全周光球泡燈的光形規範後，如何提升球泡燈的出光範圍，以符合美國能源之星的光形規範(例如出光範圍在135度至180度的區間，光通量不得低於總光通量的5%)，實為目前研發人員亟欲解決的問題之一。
本發明提供一種光源模組，其具有大的出光範圍。
本發明提供一種全周光球泡燈，其符合美國能源之星的光形規範。
本發明的一種光源模組，其包括第一反射件、第二反射件、多個支撐件以及至少一發光元件。第一反射件具有第一中心部以及環繞第一中心部的第一周圍部。第一周圍部具有朝向第二反射件的曲面，且第一周圍部的厚度由第一中心部向外逐漸減少。第二反射件與第一反射件相對設置且具有第二中心部以及環繞第二中心部的第二周圍部。第二中心部具有貫孔。第二周圍部具有朝向第一反射件的斜面，且第二周圍部的厚度由第二中心部向外逐漸減少。支撐件豎立於第一反射件上且支撐第二反射件。發光元件對應貫孔設置在第一中心部上。
在本發明的一實施例中，上述的第一反射件以及第二反射件分別為白色反射件。
在本發明的一實施例中，上述的貫孔位於第二中心部的中心且曝露出所述至少一發光元件。
在本發明的一實施例中，上述的曲面為自由曲面。
在本發明的一實施例中，上述的斜面與第二中心部朝向第一反射件的表面在第二反射件內所夾的角度落在70度至90度的範圍內。
在本發明的一實施例中，上述與第一周圍部相對兩側邊相切的參考平面與第一周圍部之底面所夾的角度落在10度至30 度的範圍內。
在本發明的一實施例中，上述的各支撐件為柱狀支撐件。
在本發明的一實施例中，上述的支撐件豎立於第一反射件的第一周圍部上且支撐第二反射件的第二周圍部。
在本發明的一實施例中，上述的貫孔的直徑為A，第二反射件的外徑為B，且A/B落在7/40至9/38的範圍內。
在本發明的一實施例中，上述的第一中心部與第二中心部的距離為C，且B/C落在11/40至14/38的範圍內。
在本發明的一實施例中，上述的至少一發光元件為發光二極體。
在本發明的一實施例中，上述的至少一發光元件的數量為多個，且發光元件集中排列在貫孔的下方。
在本發明的一實施例中，上述的光源模組更包括透光燈罩。透光燈罩覆蓋第一反射件、第二反射件、支撐件以及所述至少一發光元件。
在本發明的一實施例中，上述的透光燈罩的形狀為半球狀或桶狀。
本發明的一種球泡燈，其包括燈殼以及設置在燈殼上的光源模組。光源模組包括第一反射件、第二反射件、多個支撐件以及至少一發光元件。第一反射件具有第一中心部以及環繞第一中心部的第一周圍部。第一周圍部具有朝向第二反射件的曲面，且第一周圍部的厚度由第一中心部向外逐漸減少。第二反射件與 第一反射件相對設置且具有第二中心部以及環繞第二中心部的第二周圍部。第二中心部具有貫孔。第二周圍部具有朝向第一反射件的斜面，且第二周圍部的厚度由第二中心部向外逐漸減少。支撐件豎立於第一反射件上且支撐第二反射件。發光元件對應貫孔設置在第一中心部上。
在本發明的一實施例中，上述的第一反射件以及第二反射件分別為白色反射件。
在本發明的一實施例中，上述的貫孔位於第二中心部的中心且曝露出所述至少一發光元件。
在本發明的一實施例中，上述的曲面為自由曲面。
在本發明的一實施例中，上述的斜面與第二中心部朝向第一反射件的表面在第二反射件內所夾的角度落在70度至90度的範圍內。
在本發明的一實施例中，上述與第一周圍部相對兩側邊相切的參考平面與第一周圍部之底面所夾的角度落在10度至30度的範圍內。
在本發明的一實施例中，上述的各支撐件為柱狀支撐件。
在本發明的一實施例中，上述的支撐件豎立於第一反射件的第一周圍部上且支撐第二反射件的第二周圍部。
在本發明的一實施例中，上述的貫孔的直徑為A，第二反射件的外徑為B，且A/B落在7/40至9/38的範圍內。
在本發明的一實施例中，上述的第一中心部與第二中心 部的距離為C，且B/C落在11/40至14/38的範圍內。
在本發明的一實施例中，上述的至少一發光元件為發光二極體。
在本發明的一實施例中，上述的至少一發光元件的數量為多個，且發光元件集中排列在貫孔的下方。
在本發明的一實施例中，上述的光源模組更包括透光燈罩。透光燈罩覆蓋第一反射件、第二反射件、支撐件以及所述至少一發光元件。
在本發明的一實施例中，上述的透光燈罩的形狀為半球狀或桶狀。
在本發明的一實施例中，上述的球泡燈更包括連接至燈殼的燈頭。
基於上述，在本發明的上述實施例中，光源模組利用第一反射件以及第二反射件的一次或多次反射來提升出光範圍，從而應用此光源模組的全周光球泡燈能夠符合美國能源之星的光形規範。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
10‧‧‧全周光球泡燈
12‧‧‧燈殼
14、100‧‧‧光源模組
16‧‧‧燈頭
110‧‧‧第一反射件
112‧‧‧第一中心部
114‧‧‧第一周圍部
120‧‧‧第二反射件
122‧‧‧第二中心部
124‧‧‧第二周圍部
130‧‧‧支撐件
140‧‧‧發光元件
150‧‧‧透光燈罩
A‧‧‧直徑
B‧‧‧外徑
C‧‧‧距離
H112、H114、H122、H124‧‧‧厚度
L1、L2、L3‧‧‧光束
O‧‧‧貫孔
RF‧‧‧參考平面
S1‧‧‧曲面
S2‧‧‧斜面
S3‧‧‧表面
S4‧‧‧底面
Y‧‧‧光軸
α‧‧‧出射角度
θ、θ1‧‧‧角度
圖1A是依照本發明的一實施例的一種光源模組的剖面示意 圖。
圖1B及圖1C分別是圖1A的第一反射件以及第二反射件的上視示意圖。
圖2A至圖2C分別是圖1A中光束L1、L2、L3的光形示意圖。
圖2D是圖2A至圖2C之光形疊加後的光形示意圖。
圖3是依照本發明的一實施例的一種全周光球泡燈的***圖。
圖1A是依照本發明的一實施例的一種光源模組的剖面示意圖。圖1B及圖1C分別是圖1A的第一反射件以及第二反射件的上視示意圖。請參照圖1A至圖1C，光源模組100包括第一反射件110、第二反射件120、多個支撐件130以及至少一發光元件140。
第一反射件110具有第一中心部112以及環繞第一中心部112的第一周圍部114。第一周圍部114具有朝向第二反射件120的曲面S1，且第一周圍部114的厚度H114由第一中心部112向外逐漸減少。如圖1A所示，第一反射件110之截面的形狀近似一梯形，其中第一中心部112的厚度H112為定值，且第一周圍部114在第一中心部112與第一周圍部114的交界處(以虛線表示)的厚度H114恰等於第一中心部112的厚度H112。
第二反射件120與第一反射件110相對設置且具有第二中心部122以及環繞第二中心部122的第二周圍部124。第二中心部122具有貫孔O。貫孔O貫穿第二中心部122的相對兩表面，且貫孔O例如位於第二中心部122的中心。第二周圍部124具有朝向第一反射件110的斜面S2，且第二周圍部124的厚度H124由第二中心部122向外逐漸減少。如圖1A所示，第二反射件120之截面的形狀例如為一梯形，其中第二中心部122的厚度H122為定值，且第二周圍部124在第二中心部122與第二周圍部124的交界處(以虛線表示)的厚度H124恰等於第二中心部122的厚度H122。
第一反射件110以及第二反射件120的材質採用高反射率的材質，且第一反射件110以及第二反射件120的反射特性可以包括鏡面反射以及漫反射的其中至少一者。所述高反射率的材質例如是反射率大於90%的材質，但不以此為限。舉例而言，第一反射件110以及第二反射件120可分別為白色反射件，但不以此為限。在其他實施例中，第一反射件110以及第二反射件120也可先藉由透明材質製作而成，再於其上形成高反射率的反射層(如有色塗料)。
支撐件130豎立於第一反射件110上且支撐第二反射件120。如圖1A所示，支撐件130例如豎立於第一反射件110的第一周圍部114上且支撐第二反射件120的第二周圍部124，其中各支撐件130為柱狀支撐件，且支撐件130的數量例如為2，但支撐 件130的配置位置、型態及數量不限於上述。在實際製作時，第一反射件110、第二反射件120以及支撐件130可一體成型，或者也可各自成型再組裝在一起。
發光元件140對應貫孔O設置在第一中心部112上，且朝第二反射件120的方向射出光束L1、L2、L3(光束L1、L2、L3的差異在於其出射角度α，出射角度α為光束之傳遞方向與光軸Y的夾角)。舉例而言，發光元件140可以是發光二極體。
由於第二反射件120由高反射率材質製成，因此，為避免第二反射件120遮蔽自發光元件140小角度射出的光束L1，發光元件140設置於貫孔O的下方且被貫孔O暴露出來。發光元件140的數量可視實際設計需求改變，而不限於圖1A所繪示者。當發光元件140的數量為多個時，發光元件140可集中排列在貫孔O的下方。
在本實施例的架構下，自發光元件140小角度射出的光束L1會直接自貫孔O通過，並自光源模組100的前方輸出。此外，自發光元件140大角度射出的光束L3會在未經由第一反射件110或第二反射件120的作用(反射)下直接自光源模組100的側邊輸出。另外，介於光束L1與光束L3之間的光束L2會被第一反射件110以及第二反射件120的其中至少一者反射而自光源模組100的側邊及斜後方輸出。換句話說，第一反射件110以及第二反射件120的設置，可調變光源模組100的光形分布並使出光範圍得以提升。
透過調變貫孔O的直徑A，可進一步控制自貫孔O輸出之光束L1的出光量以及光束L1的出光範圍。此外，透過調變第二反射件120的外徑B、第一中心部112與第二中心部122的距離C，可進一步控制光束L2與光束L3的比例。另外，透過調變曲面S1(如曲度)、調變斜面S2與第二中心部122朝向第一反射件110的表面S3在第二反射件120內所夾的角度θ以及調變與第一周圍部114相對兩側邊(圖1A中以兩點表示)相切的一參考平面RF與第一周圍部114之底面S4所夾的角度θ1的其中至少一者，可控制光束L2的出光範圍。在本實施例中，直徑A與外徑B的比(即A/B)落在7/40至9/38的範圍內，且外徑B與距離C的比(即B/C)落在11/40至14/38的範圍內。此外，曲面S1為自由曲面，角度θ落在70度至90度的範圍內，且角度θ1落在10度至30度的範圍內。
光源模組100還可選擇性地包括透光燈罩150。透光燈罩150覆蓋第一反射件110、第二反射件120、支撐件130以及發光元件140，以提供上述元件適當的保護。透光燈罩150的形狀可為半球狀或桶狀。所述半球狀不限於球狀的一半。此外，透光燈罩150的材質採用高光穿透率的材質，以利光束L1、L2、L3穿透。應說明的是，高光穿透率的材質不限於光穿透率為100%的材質。舉例而言，透光燈罩150的材質可以是聚碳酸酯(polycarbonate,PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，PMMA)或玻璃等。
圖2A至圖2C分別是圖1A中光束L1、L2、L3的光形示意圖。圖2D是圖2A至圖2C之光形疊加後的光形示意圖。請參照圖2A至圖2D，在上述設計下，自光源模組100出射之光束L1的行徑方向與光軸Y的夾角主要集中於-60度至60度的範圍內，而自光源模組100出射之光束L2的行徑方向與光軸Y的夾角主要集中於40度至130度的範圍內以及-40度至-130度的範圍內，且自光源模組100出射之光束L3的行徑方向與光軸Y的夾角主要集中於40度至110度以及-40度至-110度的範圍內。
一般而言，發光二極體的出光範圍約落在-110度至110度的範圍內。在本實施例中，如圖2D所示，光源模組100的出光範圍約落在-160度至160度的範圍內。由此可見，本實施例透過第一反射件110以及第二反射件120的設置，除了可調變光源模組100的光形分布之外，還有助於提升光源模組100的出光範圍。
圖3是依照本發明的一實施例的一種全周光球泡燈的***圖。請參照圖3，全周光球泡燈10包括燈殼12以及光源模組14。燈殼12例如是散熱燈殼，且其材質可以是鋁或銅等。此外，燈殼12可具有多個散熱鰭片(未繪示)，以提升散熱的效果。
光源模組14設置在燈殼12上，且光源模組14例如採用圖1A至圖1C的光源模組100。如此一來，光源模組14可具有大的出光範圍，使應用光源模組14的全周光球泡燈10能夠符合美國能源之星的光形規範。
另外，全周光球泡燈10可選擇性地包括連接至燈殼12 的燈頭16，以連接至外部電源。燈頭16的材質可採用金屬材料，如銅，但不以此為限。
綜上所述，在本發明的上述實施例中，由於自發光元件射出的部分光束可經由第一反射件以及第二反射件的一次或多次反射而往光源模組的斜後方傳遞，因此光源模組可具有大的出光範圍，而應用此光源模組的全周光球泡燈能夠符合美國能源之星的光形規範。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧光源模組
110‧‧‧第一反射件
112‧‧‧第一中心部
114‧‧‧第一周圍部
120‧‧‧第二反射件
122‧‧‧第二中心部
124‧‧‧第二周圍部
130‧‧‧支撐件
140‧‧‧發光元件
150‧‧‧透光燈罩
C‧‧‧距離
L1、L2、L3‧‧‧光束
O‧‧‧貫孔
RF‧‧‧參考平面
S1‧‧‧曲面
S2‧‧‧斜面
S3‧‧‧表面
S4‧‧‧底面
Y‧‧‧光軸
α‧‧‧出射角度
θ、θ1‧‧‧角度
H112、H114、H122、H124‧‧‧厚度

Claims (29)

  1. 一種光源模組，包括：一第一反射件，具有一第一中心部以及一環繞該第一中心部的第一周圍部，且該第一周圍部的厚度由該第一中心部向外逐漸減少；一第二反射件，與該第一反射件相對設置且具有一第二中心部以及一環繞該第二中心部的第二周圍部，該第二中心部具有一貫孔，且該第二周圍部的厚度由該第二中心部向外逐漸減少，其中該第一周圍部具有朝向該第二反射件的一曲面，且該第二周圍部具有朝向該第一反射件的一斜面；多個支撐件，豎立於該第一反射件上且支撐該第二反射件；以及至少一發光元件，對應該貫孔設置在該第一中心部上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的光源模組，其中該第一反射件以及該第二反射件分別為白色反射件。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的光源模組，其中該貫孔位於該第二中心部的中心且曝露出該至少一發光元件。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的光源模組，其中該曲面為自由曲面。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的光源模組，其中該斜面與該第二中心部朝向該第一反射件的表面在該第二反射件內所夾的角度落在70度至90度的範圍內。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的光源模組，其中與該第一周圍部相對兩側邊相切的一參考平面與該第一周圍部之底面所夾的角度落在10度至30度的範圍內。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的光源模組，其中各該支撐件為柱狀支撐件。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的光源模組，其中該些支撐件豎立於該第一反射件的該第一周圍部上且支撐該第二反射件的該第二周圍部。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的光源模組，其中該貫孔的直徑為A，該第二反射件的外徑為B，且A/B落在7/40至9/38的範圍內。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的光源模組，其中該第一中心部與該第二中心部的距離為C，且B/C落在11/40至14/38的範圍內。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的光源模組，其中該至少一發光元件為發光二極體。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的光源模組，其中該至少一發光元件的數量為多個，且該些發光元件集中排列在該貫孔的下方。
  13. 如申請專利範圍第1項所述的光源模組，更包括：一透光燈罩，覆蓋該第一反射件、該第二反射件、該些支撐件以及該至少一發光元件。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的光源模組，其中該透光燈罩的形狀為半球狀或桶狀。
  15. 一種全周光球泡燈，包括：一燈殼；以及一光源模組，設置在該燈殼上且包括：一第一反射件，具有一第一中心部以及一環繞該第一中心部的第一周圍部，且該第一周圍部的厚度由該第一中心部向外逐漸減少；一第二反射件，與該第一反射件相對設置且具有一第二中心部以及一環繞該第二中心部的第二周圍部，該第二中心部具有一貫孔，且該第二周圍部的厚度由該第二中心部向外逐漸減少，其中該第一周圍部具有朝向該第二反射件的一曲面，且該第二周圍部具有朝向該第一反射件的一斜面；多個支撐件，豎立於該第一反射件上且支撐該第二反射件；以及至少一發光元件，對應該貫孔設置在該第一中心部上。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的全周光球泡燈，其中該第一反射件以及該第二反射件分別為白色反射件。
  17. 如申請專利範圍第15項所述的全周光球泡燈，其中該貫孔位於該第二中心部的中心且曝露出該至少一發光元件。
  18. 如申請專利範圍第15項所述的全周光球泡燈，其中該曲面為自由曲面。
  19. 如申請專利範圍第15項所述的全周光球泡燈，其中該斜面與該第二中心部朝向該第一反射件的表面在該第二反射件內所夾的角度落在70度至90度的範圍內。
  20. 如申請專利範圍第15項所述的全周光球泡燈，其中與該第一周圍部相對兩側邊相切的一參考平面與該第一周圍部之底面所夾的角度落在10度至30度的範圍內。
  21. 如申請專利範圍第15項所述的全周光球泡燈，其中各該支撐件為柱狀支撐件。
  22. 如申請專利範圍第15項所述的全周光球泡燈，其中該些支撐件豎立於該第一反射件的該第一周圍部上且支撐該第二反射件的該第二周圍部。
  23. 如申請專利範圍第15項所述的全周光球泡燈，其中該貫孔的直徑為A，該第二反射件的外徑為B，且A/B落在7/40至9/38的範圍內。
  24. 如申請專利範圍第23項所述的全周光球泡燈，其中該第一中心部與該第二中心部的距離為C，且B/C落在11/40至14/38的範圍內。
  25. 如申請專利範圍第15項所述的全周光球泡燈，其中該至少一發光元件為發光二極體。
  26. 如申請專利範圍第15項所述的全周光球泡燈，其中該至少一發光元件的數量為多個，且該些發光元件集中排列在該貫孔的下方。
  27. 如申請專利範圍第15項所述的全周光球泡燈，其中該光源模組更包括一透光燈罩，覆蓋該第一反射件、該第二反射件、該些支撐件以及該至少一發光元件。
  28. 如申請專利範圍第27項所述的全周光球泡燈，其中該透光燈罩的形狀為半球狀或桶狀。
  29. 如申請專利範圍第15項所述的全周光球泡燈，更包括：一燈頭，連接至該燈殼。
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