TWM446977U - 發光裝置 - Google Patents

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TWM446977U
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Zhi-Ting Ye
Chin-Liang Chen
Ming-Chuan Lin
Tang-Hao Weng
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Wintek Corp
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    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/60—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • F21K9/61—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction using light guides
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0005—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being of the fibre type
    • G02B6/001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being of the fibre type the light being emitted along at least a portion of the lateral surface of the fibre
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Description

發光裝置
本創作是有關於一種發光裝置，且特別是有關於一種使用點光源的發光裝置。
近幾年來，由於發光二極體的發光效率不斷提升，使得發光二極體在許多領域已漸漸取代傳統光源。由於發光二極體的發光現象不是藉由加熱發光或放電發光，而是屬於冷性發光，因此發光二極體的壽命長達十萬小時以上。此外，發光二極體更具有反應速度快(約為10-9 秒)、體積小、低用電量、低污染、高可靠度、適合量產等優點，所以發光二極體所能應用的領域十分廣泛。
然而，發光二極體為點光源，其具有高指向性，常會導致光束及亮度過於集中，使得發光二極體的應用受到限制。就一般的室內照明裝置來說，光源的均勻性一向都是被要求的要點之一。要使用如何將集中的光束均勻地導出，無疑成為發光二極體應用於發光裝置時會面臨的主要課題之一。
本創作提供一種發光裝置，可將點光源轉變成均勻性佳的線光源。
本創作提出一種發光裝置，包括一導光柱、一反射層 以及一點光源。導光柱具有一入光端面並包括一第一部分以及一第二部分，且第二部分位於入光端面與第一部分之間。反射層配置於第一部分上，局部地暴露出第一部分，其中反射層未設置於第二部分上。點光源朝向入光端面發光。
根據本創作之一實施例，上述反射層在垂直於導光柱的延伸方向的一方向上具有的一寬度為W1，且第二部分在平行於導光柱的延伸方向上具有一長度為W2時，W1/W2由0.8至1.2。另外，W1/W2可以由0.9至1.1。或是，W1由9~11mm時，W2由8~10mm。又或是，W1為16mm時，W2為15mm。
根據本創作之一實施例，上述第二部分具有多個微結構，且微結構的配置面積實質上重疊於反射層沿著導光柱的延伸方向朝向入光端面延伸時在第二部分上所定義的面積。各微結構具有一第一斜面與一第二斜面，第一斜面使得第二部分的寬度由入光端面朝向第一部分逐漸增加，而且第一斜面位於第二斜面鄰近於入光端部的一側時第一斜面與第二斜面相連接而定義出的一凸角由82度至88度。此外，各微結構的第一斜面與導光柱之延伸方向的交角由2~8度。在導光柱的延伸方向上，第一斜面的長度可以大於第二斜面的長度。
根據本創作之一實施例，上述點光源的主出光方向實質上平行於導光柱的延伸方向。
根據本創作之一實施例，上述點光源的出光角度範圍 為120度。
根據本創作之一實施例，上述點光源設置於距離入光端面1毫米(mm)之處。
根據本創作之一實施例，上述點光源為一發光二極體光源。
基於上述，本創作的發光裝置中，導光柱鄰近於入光端面的部分沒有設置反射層。因此，點光源發出的光線經由導光柱與反射層的作用之後可以提供均勻的線性光源。具體而言，使用者斜向觀看發光裝置時，入光端面附近的亮度與其餘部分的亮度相接近，不容易在入光端面附近感到有眩光的現象。因此，本創作的發光裝置具有理想的出光效果而可以廣泛應用於各種領域中。
為讓本創作之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。
圖1繪示為本創作一實施例的發光裝置的示意圖。請參照圖1，發光裝置100包括一導光柱110、一反射層120以及一點光源130。導光柱110具有一入光端面112並且可以劃分為一第一部分114以及一第二部分116，其中第二部分116位於入光端面112與第一部分114之間。反射層120配置於第一部分114上，並局部地暴露出第一部分114。另外，點光源130則是朝向入光端面112發光。也就是說，點光源130實質上面向於導光柱110的入光端面 112。值得一提的是，在本實施例中，反射層120並未設置於第二部分116上。
導光柱110可以由聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯或其他透明的光導材質所製成。另外，反射層120的材質可以由白色油墨或是其他的擴散式反射材料所製成。一般來說，導光柱110與反射層120可以利用雙料擠出成形的方式加以製作。也就是說，在擠出成形製程中可以將反射材料與光導材料先注入於模具中，再將兩種材料自模具中擠出而成為柱狀的結構物。另外，為了實現本實施例的設計，柱狀的結構物中鄰近於端面的部分反射材料會進一步被移除而構成本實施例的導光柱110與反射層120。根據上述製作方式，本實施例的導光柱110可以具有設置有反射層120的第一部分114以及未設置有反射層120的第二部分116。
另外，導光柱110為柱狀的結構物，因而可以利用導光柱110的外形而定義出一延伸方向D。在入光端面112為一平坦面時，延伸方向D大致上可視為垂直於入光端面112的方向，或是入光端面112的法線方向。第一部分114與第二部分116即是導光柱110在延伸方向D上相鄰的兩個部分。不過，導光柱110是經由擠出成形而製作的，所以第一部分114與第二部分116在此僅是根據反射層120的設置而劃分出來的不同部分，兩者之間不需有間隔或是介面的存在。
點光源130可以是發光二極體或是其他可以發出光線 點狀光源，其中點光源130的出光角度範圍可以為120度。點光源130設置於距離入光端面112約1毫米(mm)之處，亦即距離d1為約1毫米。一般來說，點光源130發出的光線進入導光柱110之後會受到導光柱110的導引而在導光柱110內部傳遞。反射層120則用以將傳遞於導光柱110內的光線反射使得光線朝向使用者10所在一側發出。因此，使用者10的位置與反射層120的位置大致上是位於導光柱110的相對兩側。
點光源130所發出的光線進入導光柱110後，第二部分116較為接近點光源130而可以接收到的光強度較強。當第一部分114與第二部分116都設置有反射層120的情況下，使用者10會在入光端面112附近的第二部分116感受到較高的亮度，而有不適感，這即為所謂的眩光現象。不過，本實施例的第二部分116上沒有反射層120的設置，可以緩和光線由第二部分116射出的比例。所以，在本實施例的設計下，第二部分116讓使用者不舒服的眩光現象可以獲得改善。也就是說，發光裝置100可以具有較為理想的出光均勻性。
詳言之，圖2是圖1的發光裝置中由反射層所在一側觀看發光裝置時，導光柱與反射層的示意圖。請參照圖2，在本實施例中，反射層120在垂直於導光柱110的延伸方向D的一方向上具有一寬度W1，且第二部分116在平行於導光柱120的延伸方向D上具有一長度W2。此時，W1/W2可以由0.8至1.2。另外，W1/W2也可以選擇性地 由0.9至1.1。或是，W1約等於由9~11mm時，W2約等於由8~10mm。又或是，W1為16mm時，W2為15mm。在此，寬度W1可以說是觀看反射層120的視線方向平行於延伸方向D時，反射層120所具有的寬度W1。
為了觀察本實施例的設計所達成的效果，將點光源130以及導光柱110設定為相同規格並搭配不同的反射層120設計以進行模擬。可發現，在第二部分116(入光端面112附近)設置有反射層120時，第二部分116所呈現的亮度約為695流明，而導光柱110中央部分的亮度約為510流明。也就是說，在第二部分116(入光端面112附近)設置有反射層120時，發光裝置的出光均勻性約為73.3%。在第二部分116未設置有反射層120時，第二部分116所呈現的亮度約為635流明，而導光柱110中央部分的亮度約為612流明。因此，在第二部分116(入光端面112附近)沒有設置有反射層120時，發光裝置的出光均勻性約為96.3%。兩模擬結果顯示本實施例在第二部分116未設置反射層120的設計使得發光裝置100的均勻性明顯增益許多，並且第二部分116亮度較高的現象也獲得大幅的改善。
值得一提的是，由圖1與圖2可知，導光柱110為圓柱狀結構物，但這僅是為了舉例說明之用，本創作不以此為限。在其他的實施例中，導光柱110可以設計為角柱狀，也就是說入光端面112的輪廓不以圓形為限。另外，導光柱110的第二部分116可以具有平滑的表面，也可以具有不平滑的表面。圖3繪示為本創作另一實施例的發光裝置 的示意圖，圖4繪示為圖3的發光裝置中，導光柱與反射層沿著導光柱延伸方向的剖面示意圖，而圖5為圖3的發光裝置中由反射層所在一側觀看發光裝置時，導光柱與反射層的示意圖。請先參照圖3，發光裝置200，類似於前述的發光裝置100包括有導光柱210、反射層220以及點光源230。導光柱210具有一入光端面212並包括一第一部分214以及一第二部分216，且第二部分216位於入光端面212與第一部分214之間。反射層220配置於第一部分214上，並局部地暴露出第一部分214。另外，點光源230則是朝向入光端面212發光。也就是說，點光源230實質上面向於導光柱210的入光端面212。值得一提的是，在本實施例中，反射層220並未設置於第二部分216上。
具體來說，本實施例不同於圖1的實施例之處主要在於，第二部分226上具有多個微結構240。根據圖3與圖4，各微結構240具有一第一斜面242與一第二斜面244。第一斜面242使得第二部分216的寬度由入光端面212朝向第一部分214逐漸增加，這實質上定義了第一斜面242的傾斜方向。另外，第一斜面242位於第二斜面244鄰近於入光端面212的一側時，第一斜面242與第二斜面244相連接而定義出的一凸角A1由82度至88度。進一步而言，各微結構240的第一斜面242與延伸方向D的交角A2可以由2~8度。
另外，由圖5可知，微結構240的配置面積實質上重疊於反射層220沿著導光柱210的延伸方向D朝向入光端 面212延伸時在第二部分216上所定義的面積。整體而言，導光柱210與反射層220的製作方式可以是藉由雙料擠出成形製程將反射材料與光導材料自模具中擠出而構成柱狀的結構物。之後，將部分的反射材料移除以暴露出微結構配置區，再將微結構240形成於微結構配置區上即完成本實施例之導光柱210與反射層220。
在導光柱210的延伸方向D上，第一斜面242的長度可以大於第二斜面244的長度。相較於沒有微結構240的設計而言，圖3中點光源230所發出的光線由入光端面212進入導光柱210而照射於第一斜面242時將具有較大的入射角。所以，光線在第一斜面242發生反射時，容易被導引至導光柱210的另一端(如圖4中光線LR所示)而有助於提高發光裝置200的出光均勻性。如此一來，集中地在第二部分216射出導光柱210的光線較少使得使用者不會感到眩光的現象。也就是說，本實施例的設計與圖1的實施例都可以有效改善發光裝置100、200的出光效果而使發光裝置100、200都具有理想的出光均勻性。
綜上所述，本創作在導光柱上設置反射層，而且反射層暴露出導光柱接近於入光端面的一部分。如此一來，點光源發出的光線經過導光柱與反射層的作用可以均勻地在導光柱的延伸方向上分佈而降低在導光柱接近於入光端面的部分亮度較高的情形。所以，本創作一實施例的發光裝置具有均勻的出光效果。
雖然本創作已以實施例揭露如上，然其並非用以限定 本創作，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本創作之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本創作之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧使用者
100、200‧‧‧發光裝置
110、210‧‧‧導光柱
112、212‧‧‧入光端面
114、214‧‧‧第一部分
116、216‧‧‧第二部分
120、220‧‧‧反射層
130、230‧‧‧點光源
240‧‧‧微結構
242‧‧‧第一斜面
244‧‧‧第二斜面
A1‧‧‧凸角
A2‧‧‧交角
D‧‧‧延伸方向
d1‧‧‧距離
LR‧‧‧光線
W1‧‧‧寬度
W2‧‧‧長度
圖1繪示為本創作一實施例的發光裝置的示意圖。
圖2是圖1的發光裝置中由反射層所在一側觀看發光裝置時，導光柱與反射層的示意圖。
圖3繪示為本創作另一實施例的發光裝置的示意圖。
圖4繪示為圖3的發光裝置中，導光柱與反射層沿著導光柱延伸方向的剖面示意圖。
圖5為圖3的發光裝置中由反射層所在一側觀看發光裝置時，導光柱與反射層的示意圖。
10‧‧‧使用者
100‧‧‧發光裝置
110‧‧‧導光柱
112‧‧‧入光端面
114‧‧‧第一部分
116‧‧‧第二部分
120‧‧‧反射層
130‧‧‧點光源
D‧‧‧延伸方向
d1‧‧‧距離

Claims (11)

  1. 一種發光裝置，包括：一導光柱，具有一入光端面並包括一第一部分以及一第二部分，且該第二部分位於該入光端面與該第一部分之間；一反射層，配置於該第一部分上，局部地暴露出該第一部分，其中該反射層未設置於該第二部分上；以及一點光源，朝向該入光端面發光。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該反射層在垂直於該導光柱的延伸方向的一方向上具有的一寬度為W1，且該第二部分在平行於該導光柱的延伸方向上具有一長度為W2時，W1/W2由0.8至1.2。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之發光裝置，其中W1/W2由0.9至1.1。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之發光裝置，其中W1由9~11mm時，W2由8~10mm。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之發光裝置，其中W1為16mm時，W2為15mm。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該第二部分具有多個微結構，且該些微結構的配置面積實質上重疊於該反射層沿著該導光柱的延伸方向朝向該入光端面延伸時在該第二部分上所定義的面積。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之發光裝置，其中各該微結構具有一第一斜面與一第二斜面，該第一斜面使得該 第二部分的寬度由該入光端面朝向該第一部分逐漸增加，而且該第一斜面位於該第二斜面鄰近於該入光端部的一側時該第一斜面與該第二斜面相連接而定義出的一凸角由82度至88度。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之發光裝置，其中各該微結構的該第一斜面與該導光柱之延伸方向的交角由2~8度。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之發光裝置，其中在該導光柱的延伸方向上，該第一斜面的長度大於該第二斜面的長度。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該點光源的出光角度範圍為120度。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該點光源設置於距離該入光端面1毫米(mm)之處。
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