CN101451656A

CN101451656A - 发光二极管照明装置

Info

Publication number: CN101451656A
Application number: CNA2007101929000A
Authority: CN
Inventors: 谢其华
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-11-28
Filing date: 2007-11-28
Publication date: 2009-06-10

Abstract

本发明的一目的是提供一种发光二极管照明装置。此一发光二极管照明装置包含一第一灯罩，第一灯罩是包覆一灯源，且灯源产生的光线是经由第一灯罩内部至少一次反射后照射出第一灯罩，其中灯源包含多数个发光二极管与一电源，多数个发光二极管是排列成一阵列，且多数个发光二极管电性耦合于电源以达成正偏。

Description

发光二极管照明装置

技术领域

本发明涉及一种照明装置，尤其是一种发光二极管照明装置。

背景技术

发光二极管是一种特殊的二极管。和普通的二极管一样，发光二极管由半导体芯片组成，这些半导体材料会预先通过注入或掺杂等工艺以产生PN接合结构。与其它二极管一样，发光二极管中电流可以轻易地从P极(正极)流向N极(负极)，而相反方向则不能。两种不同的载流子：空穴和电子在不同的电极电压作用下从电极流向PN接合。当空穴和电子相遇时以光子的方式释放出能量。当PN接合所加电压为正向时，会有较大的电流流过，称的为正偏。如果电压极性接反了，则被称为反偏，这时只有很小电流流过器件，并且不发光。

因为发光二极管寿命较传统照明灯泡更长，故发光二极管目前正积极地被研发以应用于各种照明用途上，但也因为发光二极管的发光效率远大于白炽灯泡、家用钨丝灯等传统的照明灯泡，容易在照明时产生眩光，其中眩光就是一般人所称的刺眼光线，亦即眼睛直视光源时感到的刺眼光线(直接眩光)、光线投射对象后反射至眼睛的刺眼光线(间接眩光)或室内主灯与桌灯明暗比过大(对比眩光)。

眩光的存在使人眼看不清楚其周边物体，使影像模糊化，阅读吃力，容易造成眼睛疲劳，降低阅读效率，因而造成眼睛的负担，造成眼睛酸痛，头痛的问题，因而降低工作绩效、工作品质甚至影响安全。即使以用于LCD显示上的背光照明技术来降低眩光的产生，仍会有部分光线直射出照明装置外，而无法避免因直射光线的强烈亮度产生的眩光。

发明内容

鉴于上述的发明背景中，为了符合产业上某些利益的需求，本发明提供一种发光二极管照明装置可用以解决上述传统的照明装置未能达成的标的。

本发明的一目的是提供一种发光二极管照明装置。此一发光二极管照明装置包含一第一灯罩，第一灯罩是包覆一光源，且光源产生的光线是经由第一灯罩内部至少一次反射后照射出第一灯罩，其中光源包含多数个发光二极管与一电源，多数个发光二极管是排列成一阵列，且多数个发光二极管电性耦合于电源以达成正偏。

上述的第一灯罩包含一开口部、一反射部与一遮蔽部，其中至少一开口部是位于遮蔽部与反射部之间。上述光源产生的光线是通过开口部照射出第一灯罩，并且反射部是为一弧形结构，此一弧形结构包含一凸面与一凹面，上述光源产生的光线是经由凹面至少一次反射后到达至少一开口部。上述的遮蔽部反射由光源直接射向至少一开口部的直射光线，并将直射光线反射至反射部，如此便可将光源产生的全部光线至少反射一次，以避免光线直接射出第一灯罩，也可由此加强防止眩光的产生。

为了加强照明的亮度，上述的发光二极管照明装置还包含一第二灯罩，其中第二灯罩的结构是与第一灯罩相同，并且第二灯罩是与第一灯罩对称排列。

附图说明

为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下，其中：

图1是为一发光二极管照明装置的结构示意图；

图2A、图2B、图3与图4是为反射部的结构示意图；

图5是为突出部的结构示意图；

图6与图7是为对称排列的发光二极管照明装置的结构示意图；

图8是为光源与开口部照射方向正交垂直的关系示意图；

图9是为光源与开口部照射方向相反的关系示意图；

图10是为具有保护层的发光二极管照明装置的结构示意图；

图11是为排列成线型阵列的多数个发光二极管的结构示意图；

图12是为对称排列的发光二极管照明装置的光线分布图；以及

图13是为柱状灯罩的结构示意图。

具体实施方式

本发明在此所探讨的方向为一种发光二极管照明装置。为了能彻底地了解本发明，将在下列的描述中提出详尽的步骤及其组成。显然地，本发明的施行并未限定于发光二极管照明装置的技艺者所熟习的特殊细节。另一方面，众所周知的组成或步骤并未描述于细节中，以避免造成本发明不必要的限制。本发明的较佳实施例会详细描述如下，然而除了这些详细描述的外，本发明还可以广泛地施行在其它的实施例中，且本发明的范围不受限定，其以本发明的权利要求为准。

参考图1所示，本发明的一实施例是揭露一种发光二极管照明装置100，其是包含一第一灯罩120，其中第一灯罩120是包覆一光源110，并且光源110产生的光线是于第一灯罩120内部至少反射一次后照射出第一灯罩120，以达到减少眩光的目的，其中上述的光源110是由多数个发光二极管组成，且多数个发光二极管是排列成一阵列，如线型阵列、弧形阵列、矩形阵列等等。

上述的第一灯罩包含至少一开口部122、一反射部124与一遮蔽部126，其中上述的至少一开口部122是位于遮蔽部126与反射部124之间。如图1所示，上述光源110产生的光线是经由反射部124至少一次反射后到达至少一开口部122，并照射出第一灯罩120，如实线箭头所示。而上述的遮蔽部反射由光源110直接射向至少一开口部122的直射光线，并将直射光线反射至反射部124，如虚线箭头所示，如此便可将光源110产生的全部光线至少反射一次，以避免光线直接射出第一灯罩120，也因此可加强防止眩光的产生。

为了能轻易地将光线反射到至少一开口部122，上述的反射部124是可为弧形结构(如图1)、斜面结构(如图2A)、锯齿结构(如图2B)、波浪结构(如图3)、甚至为不规则结构(如图4)、或其它可使光线反射到至少一开口部122的特殊结构，皆可等效替换本发明的反射部124，而本发明是举出具有弧形结构反射部124的发光二极管照明装置100以作为一较佳实施例。如图1所示，上述的反射部124是为一弧形结构，而此一弧形结构是包含一凸面128与一凹面130，其中光源110产生的光线是经由此一凹面130至少一次反射后到达至少一开口部122。

此外，上述的反射部124还包含一突出部132，其中此一突出部132是为反射部124突出与至少一开口部122相邻的部分，如图5所示。此一突出部132是可增加反射部124的有效范围，更能确保光源110产生的光线必先经过至少一次反射以照射出灯罩120。

再者，上述的发光二极管照明装置100还可包含一第二灯罩140以加强照明亮度，其中第二灯罩140的结构是与第一灯罩120相同，并且第二灯罩120是与第一灯罩140对称排列，如第一灯罩120的开口部122是与第二灯罩120的开口部相邻(如图6)、第一灯罩120的开口部122是与第二灯罩120的开口部相对(如图7)等等。

如图8所示，上述的光源110的照射方向是可与至少一开口部122的照射方向正交垂直，亦可与至少一开口部122的照射方向相反，如图9所示。而其中上述的至少一开口部是可由覆盖一保护层150以保护发光二极管照明装置100的内部结构，且此一保护层150是可为一扩散板以加强防止眩光的产生，如图10所示。

如上所述，光源110是可为排列成线型阵列的多数个发光二极管，如图11所示。因此，本发明的发光二极管照明装置100即可取代传统的日光灯照明装置。

参考图6所示，当第一灯罩120的开口部122是与第二灯罩120的开口部相邻时，光线即可由第一灯罩120与第二灯罩120汇聚。由数据模拟即可得知光线经由上述灯罩排列汇聚后的光强度与空间的分布，如图12所示。当然，上述灯罩排列的光源并不限定只有一个发光二极管，亦可将发光二极管排列成线型阵列，并且第一灯罩120与第二灯罩120是可为柱状形式以包覆线型排列的发光二极管，如图13所示。

1993年，当时在日本Nichia Corporation(日亚化工)工作的中村修二(Shuji Nakamura)发明了基于宽禁带半导体材料氮化稼(GaN)和铟氮化稼(InGaN)的具有商业应用价值的蓝光发光二极管，这类发光二极管在1990年代后期得到广泛应用。理论上蓝光发光二极管结合原有的红光发光二极管和绿光发光二极管可产生白光，但现在的白光发光二极管却很少是这样造出来的。

现时生产的白光发光二极管大部分是通过在蓝光发光二极管(near-UV，波长450nm至470nm)上覆盖一层淡黄色萤光粉涂层制成的，这种黄色磷光体通常是通过把掺了铈的钇-铝-镓(Ce³⁺:YAG)晶体磨成粉末后混和在一种稠密的粘合剂中而制成的。当发光二极管芯片发出蓝光，部分蓝光便会被这种晶体很高效地转换成一个光谱较宽(光谱中心约为580nm)的主要为黄色的光。(实际上单晶的掺Ce的YAG被视为闪烁器多于磷光体。)由于黄光会刺激肉眼中的红光和绿光受体，再混合发光二极管本身的蓝光，使它看起来就像白色光，其色泽常被称作“月光的白色”。这种制作白光发光二极管的方法是由NichiaCorporation所开发并从1996年开始用在生产白光发光二极管上。若要调校淡黄色光的颜色，可用其它稀土金属铽或钆取代Ce³⁺:YAG中掺入的铈(Ce)，甚至可以以取代YAG中的部份或全部铝的方式做到。

而基于其光谱的特性，红色和绿色的对象在这种发光二极管照射下看起来会不及阔谱光源照射时那么鲜明。

另外由于生产工艺的波动，这种发光二极管的成品的色温并不统一，从暖黄色的到冷的蓝色都有，所以在生产过程中会以其出来的特性作出区分。

另一个制作的白光发光二极管的方法则类似日光灯，发出近紫外光的发光二极管会被涂上两种磷光体的混合物，一种是发红光和蓝光的铕，另一种是发绿光的，掺杂了硫化锌(ZnS)的铜和铝。但由于紫外线会使粘合剂中的环氧树脂裂化变质，所以生产难度较高，而寿命亦较短。与第一种方法比较，它效率较低而产生较多热(因为Stokes Shift前者较大)，但好处是光谱的特性较佳，产生的光比较好看。而由于紫外光的发光二极管功率较高，所以其效率虽比较第一种方法低，出来的亮度却相若。

最新一种制造白光发光二极管的方法不再使用磷光体。新的做法是在硒化锌(ZnSe)基板上生长硒化锌的磊晶层。通电时其活跃地带会发出蓝光而基板会发黄光，混合起来便是白色光。

根据上述多种颜色的发光二极管，再结合本发明所提出的发光二极管照明装置即可轻易制造各种颜色的发光二极管照明装置，并同时达成防眩光的功效。再者，除了上述的各色发光二极管以外，本发明的发光二极管照明装置亦可由其它各种不同的发光二极管来达成，例如Osram公司研发的TAG，GE(GeneralElectric)、Intematix与TG(Toyoda Gosei)等公司以硅酸盐(Silicate)发展的发光二极管，或是Nemoto以氮化物(Nitride)发展的发光二极管等等，孰知相关技术者皆可轻易推知，本发明不再多加赘述。

显然地，依照上面实施例中的描述，本发明可能有许多的修正与差异。因此需要在其附加的权利要求的范围内加以理解，除了上述详细的描述外，本发明还可以广泛地在其它的实施例中施行。上述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的权利要求范围；凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在本发明的权利要求范围内。

Claims

1、一种发光二极管照明装置，其特征在于，该发光二极管照明装置包含：

一光源，该光源包含多数个发光二极管，并且该多数个发光二极管排列成一阵列；

一第一灯罩，该第一灯罩包覆该光源，且该光源产生的光线通过该第一灯罩的至少一开口部照射出该第一灯罩，其中该第一灯罩包含：

一反射部，该反射部是为一弧形结构，该弧形结构包含一凸面与一凹面，其中该光源产生的光线是经由该凹面至少一次反射后到达该至少一开口部；及

一遮蔽部，该遮蔽部反射由该光源直接射向该至少一开口部的直射光线，并将该直射光线反射至该反射部，其中该至少一开口部是位于该遮蔽部与该反射部之间。

2、根据权利要求1所述的发光二极管照明装置，其特征在于，其中还包含一第二灯罩，该第二灯罩的结构与该第一灯罩相同，并且该第二灯罩与该第一灯罩对称排列。

3、根据权利要求2所述的发光二极管照明装置，其特征在于，其中上述的第一灯罩的该开口部与该第二灯罩的开口部相邻。

4、根据权利要求2所述的发光二极管照明装置，其特征在于，其中上述的第一灯罩的该开口部与该第二灯罩的开口部相对。

5、根据权利要求2所述的发光二极管照明装置，其特征在于，其中上述的第一灯罩与该第二灯罩为一双抛物面的组合并且为不连续曲线。

6、根据权利要求5所述的发光二极管照明装置，其特征在于，其中上述的第一灯罩与该第二灯罩为柱状。

7、根据权利要求1所述的发光二极管照明装置，其特征在于，其中上述的反射部包含一突出部，其中该突出部是该反射部突出与该至少一开口部相邻的部分。

8、根据权利要求1所述的发光二极管照明装置，其特征在于，其中上述的光源的照射方向与该至少一开口部的照射方向正交垂直。

9、根据权利要求1所述的发光二极管照明装置，其特征在于，其中上述的光源的照射方向与该至少一开口部的照射方向相反。

10、根据权利要求1所述的发光二极管照明装置，其特征在于，其中上述的至少一开口部是覆盖一保护层。

11、根据权利要求10所述的发光二极管照明装置，其特征在于，其中上述的保护层是为一扩散板。

12、一种发光二极管照明装置，其特征在于，该发光二极管照明装置包含：

一光源，该光源包含多数个发光二极管；

一第一灯罩，该第一灯罩是包覆该光源，且该光源产生的光线通过该第一灯罩的至少一开口部照射出该第一灯罩，该第一灯罩包含：

一反射部，该光源产生的光线经由该反射部至少一次反射后到达该至少一开口部；及

一遮蔽部，该遮蔽部将由该光源直接射向该至少一开口部的直射光线反射至该反射部。

13、根据权利要求12所述的发光二极管照明装置，其特征在于，其中还包含一第二灯罩，该第二灯罩的结构是与该第一灯罩相同，并且该第二灯罩是与该第一灯罩对称排列。

14、根据权利要求13所述的发光二极管照明装置，其特征在于，其中上述的第一灯罩的该开口部与该第二灯罩的开口部相邻。

15、根据权利要求13所述的发光二极管照明装置，其特征在于，其中上述的第一灯罩的该开口部与该第二灯罩的开口部相对。

16、根据权利要求13所述的发光二极管照明装置，其特征在于，其中上述的第一灯罩与该第二灯罩为一双抛物面的组合并且为不连续曲线。

17、根据权利要求16所述的发光二极管照明装置，其特征在于，其中上述的第一灯罩与该第二灯罩为柱状。

18、根据权利要求12所述的发光二极管照明装置，其特征在于，其中上述的反射部是为一弧形结构，该弧形结构包含一凸面与一凹面，其中该光源产生的光线经由该凹面至少一次反射后到达该至少一开口部。

19、根据权利要求12所述的发光二极管照明装置，其特征在于，其中上述的反射部包含一突出部，其中该突出部为该反射部突出该至少一开口的部分。

20、根据权利要求12所述的发光二极管照明装置，其特征在于，其中上述的光源的照射方向与该至少一开口部的照射方向正交垂直。

21、根据权利要求12所述的发光二极管照明装置，其特征在于，其中上述的光源的照射方向与该至少一开口部的照射方向相反。

22、根据权利要求12所述的发光二极管照明装置，其特征在于，其中上述的至少一开口部是覆盖一保护层。

23、根据权利要求22所述的发光二极管照明装置，其特征在于，其中上述的保护层为一扩散板。

24、根据权利要求12所述的发光二极管照明装置，其特征在于，其中上述的多数个发光二极管排列成一阵列。

25、根据权利要求12所述的发光二极管照明装置，其特征在于置，其中上述的反射部为一斜面结构。