CN101806427A

CN101806427A - 发光装置及其导光体

Info

Publication number: CN101806427A
Application number: CN200910006677A
Authority: CN
Inventors: 黄铭杰
Original assignee: HUAXIN PRECISION CO Ltd
Current assignee: HUAXIN PRECISION CO Ltd; AMA Precision Inc
Priority date: 2009-02-13
Filing date: 2009-02-13
Publication date: 2010-08-18

Abstract

本发明披露了一种发光装置及其导光体，该发光装置包含导光体及LED光源。导光体包含反射面、第一折射面及第二折射面。LED光源发出的第一部分光线离开导光体前，经反射面反射与第一折射面折射形成第一虚拟影像。并且，LED光源发出的第二部分光线离开导光体前，经反射面反射与第二折射面折射形成第二虚拟影像。

Description

发光装置及其导光体

技术领域

本发明关于一种发光装置，特别是关于一种通过导光体导引光线形成多个虚拟影像的发光装置及其导光体。

背景技术

随着科技进步，目前发光二极管的技术发展已相当成熟，其应用也越来越普遍。举例来说，发光二极管可应用在照明领域；相比于一般采用荧光灯的照明设备，发光二极管具有耗电量低、寿命长且不含汞等特性，因此采用发光二极管的照明设备具有节省能源及顺应环保趋势的优点。

虽然LED有着高辉度(luminance)的发光特性，但由于制作及封装结构的原因，只有前半部发光。若应用于灯泡设计，将会受限于LED的前半部发光的特性，而使得单纯使用LED无法产生传统灯泡的全周式发光特性。

为了实现全周式发光，利用LED作为光源的传统发光装置1是设计一个具有多个表面的基座10，每个表面朝向不同方向，进而将多颗LED 12布满于基座10的多个表面上，如图1所示。但是，此发光装置1需要多次粘合及组装，制作流程较为复杂，并且总的发光效果也无法模拟出传统灯泡的灯丝发光效果。

由此，本发明提供一种发光装置及导光体，该发光装置能够全周式发光，并且能够模拟出传统灯泡(灯丝)发光效果。

发明内容

本发明的一个范畴在于提供一种发光装置及其导光体，用以导引LED光源所发射的光线以形成多个虚拟影像，进而仿真出传统灯泡的发光效果。

为了达到上述范畴，本发明的导光体包含反射面、第一折射面及第二折射面。其中LED光源发出的第一部分光线在离开导光体前，经反射面反射与第一折射面折射而形成第一虚拟影像；LED光源发出的第二部分光线在离开导光体前，经反射面反射与第二折射面折射而形成第二虚拟影像。

本发明的另一个范畴在于提供一种发光装置，使LED光源所发射的光线形成多个虚拟影像，进而仿真出传统灯泡的发光效果。

为了达到上述范畴，本发明的发光装置包含LED光源及导光体。导光体的结构及LED光源所发射的光线在导光体中行进的路径请参见上文的说明，于此不再赘述。

综上所述，本发明的导光体通过多个反射面与多个折射面的搭配，导引LED光源发射的光线形成多个虚拟影像。导光体导引光线而形成的多个虚拟影像相当于分布于不同位置(垂直位置或水平位置)的虚拟光源。这些虚拟光源并不具有实体结构，从而也就没有光线阻挡的问题，因此本发明的发光装置能够达到全周式发光的目的。若这些虚拟光源位于同一光轴上，则相当于线状光源(类似于传统灯泡的灯丝)，因而模拟出传统灯泡的发光效果。由此，本发明的发光装置不但具有LED体积小及耗电量低的优点，并且能充分导引光线朝四周发射，达到全周式发光的目的。

关于本发明的优点与精神可以利用以下对发明的详细描述及所附的附图而得到进一步的了解。

附图说明

图1所示为传统的发光装置的示意图。

图2所示为根据本发明一具体实施例的发光装置的示意图。

具体实施方式

由于LED具有特定的封装结构，封装结构的一侧具有开口且另一侧没有开口，因此LED所发射的光线只能从有开口的那一侧射出，亦即只能单侧发光。为了让只能朝向单侧发光的LED所发射的光线呈现出多个光源发光的效果，本发明设计了多个表面来折射或反射光线，以聚集及散射光线而形成多个虚拟光源。关于本发明的发光装置是如何形成多个虚拟光源，以充分利用光线并模拟传统灯泡的发光效果，请见下述说明。

请参阅图2，图2所示为根据本发明一具体实施例的发光装置3的示意图。如图2所示，本发明的发光装置3包含导光体30及发光二极管(LED)32，导光体30具有两个凹陷空间，其中一个凹陷空间(容置区)的设计是为了容置LED 32，另一个凹陷空间的设计是为了与导光体30的外侧表面互相搭配，用以导引LED 32所发射的光线形成多个虚拟影像。

在实际应用中，本发明所使用的LED 32可为单芯片LED(single chipLED)或多芯片LED(multi-chip LED)。此外，该LED 32可选用白光LED、红光LED、绿光LED、蓝光LED、黄光LED或发出其它颜色光线的LED。此外，当该LED 32为多芯片LED时，可视情况选用发出不同色光的LED芯片组合成能够发出期望的颜色的光线的LED。

传统上，导光体的设计是为了导引光源以特定角度发射光线。举例来说，把LED当作手电筒的发光源，则会在LED的发光路径上设置透镜(相当于导光体)，用以聚集光线，让手电筒所发射的光线尽量朝向同一方向而产生较强的聚光效果。然而，本发明的导光体30的设计是为了让小面积发光的LED 32能够达到全周式发光的目的。换句话说，本发明的发光装置3的主要目的并非是聚集LED 32所发射的光线，而是通过导光体30的设计让LED32所发射的光线能够更均匀地往四周发射。

如图2所示，本发明的导光体30包含第一折射面300及反射面304，第一折射面300从反射面304延伸而成。反射面304所包围的空间为导光体30的其中一个凹陷空间，LED 32位于由第一底表面303及第二底表面305所包围形成的凹陷空间(容置区)内。LED 32所发射的第一部分光线L1在第一底表面303产生折射，接着入射反射面304；第一部分光线L1入射至反射面304时，由于入射角超过全反射角，因而第一部分光线L1被反射面304反射至第一折射面300；最后，第一部分光线L1经由第一折射面300折射而离开导光体30。离开导光体30的第一部分光线L1的反向延伸线的交集之处形成第一虚拟影像V1。这样，离开导光体30的第一部分光线L1的散射光线相当于第一虚拟影像V1所发射的光线。

如图2所示，本发明的导光体30也包含第二折射面302，该第二折射面302从第一折射面300延伸而成，且第一折射面300与第二折射面302具有不同的曲率半径。LED 32所发射的第二部分光线L2在第一底表面303产生折射，接着入射反射面304；第二部分光线L2入射至反射面304时，由于入射角超过全反射角，因而第二部分光线L2被反射面304反射至第二折射面302；最后，第二部分光线L2经由第二折射面302折射而离开导光体30。离开导光体30的第二部分光线L2的反向延伸线的交集之处形成第二虚拟影像V2。这样，离开导光体30的第二部分光线L2的散射光线相当于第二虚拟影像V2所发射的光线。

需补充说明的是，虽然第二部分光线L2入射第二折射面302之前的光路类似于第一部分光线L1入射第一折射面300之前的光路，但第二折射面302的曲率不同于第一折射面300的曲率，因此通过第一折射面300的折射光线的光路不同于通过第二折射面302的折射光线的光路，进而形成位于不同位置的虚拟影像(第二虚拟影像V2位于导光体30内，第一虚拟影像V1位于导光体30外)。当然，本发明的导光体30还可设计更多的折射面来导引光线而形成更多的形成于不同位置的虚拟影像，以仿真传统光源的发光效果。

另外，如图2所示，本发明的导光体30包含下反射面306，该下反射面306邻近LED 32。LED 32所发射的第三部分光线L3在第二底表面305产生折射，接着入射至下反射面306；第三部分光线L3入射至下反射面306时，由于入射角超过全反射角，因而下反射面306将第三部分光线L3反射至反射面304；最后，由于第三部分光线L3入射在反射面304上的入射角小于全反射角，因而第三部分光线L3在反射面304上不反射而是折射离开导光体30，形成第三虚拟影像V3。在此实施例中，第三部分光线L3并非发散光线，而是聚焦于反射面304所包围的空间中，第三虚拟影像V3实际上为一实像。

在实际设计上，若为了确保100％反射光线，可在反射面304及下反射面306上涂布银漆等反光材料。如此一来，涂布反光材料的反射面304就无法让第三部分光线L3穿透，从而改变了整体发光效果。因此，设计者可依据发光装置3所要达到的发光效果来决定是否要在反射面304上涂布反光材料以及决定反光材料的涂布面积。

如图2所示，导光体30具有中心轴A1，反射面304与中心轴A1形成斜角。由于反射面304、第一折射面300、第二折射面302及下反射面306均环绕中心轴A1对称设置，因此依据一般光学理论，第一虚拟影像V1、第二虚拟影像V2及第三虚拟影像V3均成像于中心轴A1。若多个虚拟影像之间距离足够近，则可模拟为线光源，模拟灯丝(线状光源)的发光效果。

为了让发光装置3的发光效果多元化，本发明所述的反射面304、第一折射面300、第二折射面302与下反射面306可相对于中心轴A1不对称地设置。举例来说，反射面可基于中心轴而分为左反射面与右反射面，左反射面与中心轴之间的夹角不同于右反射面与中心轴之间的夹角，亦即反射面的横截面为不对称V形。由此，光线经由右反射面反射与第一折射面折射而形成的虚拟影像，与光线经由左反射面反射与第一折射面折射而形成的另一虚拟影像的位置就会不相同，亦即原来的第一虚拟影像V1被分为两个位于不同高度的子虚拟影像。如此一来，虽然每一个子虚拟影像的光强度较弱，但可形成更多的虚拟光源。总而言之，本发明可适当地调整折射面与反射面的设置与形状设计来达到想要的发光效果。

综观而言，本发明的导光体30的反射面与折射面均与光线行进路径不垂直，因此LED 32发射的光线无法直接穿出导光体30，而是在导光体内进行多次折射及反射，形成多种不同的光路，进而能够形成多个虚拟光源。本发明的发光装置3利用单一LED 32及导光体30就可形成多个位于同一光轴上的虚拟光源，发光效果可模拟传统灯泡的灯丝，因此耗电量比传统灯泡少的多，并且制造步骤比多个LED所组成的灯泡(如图1所示)简单许多。

相比于现有技术，本发明的导光体通过多个反射面与多个折射面的搭配，导引LED光源发射的光线而形成多个虚拟影像。导光体导引光线而形成的多个虚拟影像相当于分布于不同位置(垂直位置或水平位置)的虚拟光源。这些虚拟光源并不具有实体结构，因而也就没有光线阻挡的问题，因此本发明的发光装置可达到全周式发光的目的。若这些虚拟光源位于同一光轴上，则相当于线状光源(类似于传统灯泡的灯丝)，因而模拟出传统灯泡的发光效果。由此，本发明的发光装置不但具有LED体积小及耗电量低的优点，并且能充分导引光线朝四周发射，达到全周式发光的目的。

利用以上优选具体实施例的详细描述，希望能更加清楚地描述本发明的特征与精神，而并非是以上述所披露的优选具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能将各种改变及等效设置涵盖在本申请的权利要求书的范畴内。因此，本申请的权利要求书的范畴应该根据上述的说明而作最宽广的解释，以使其涵盖所有可能的改变以及等效设置。

Claims

1.一种导光体，应用于LED光源，其特征是，该导光体包含：

反射面；

第一折射面；以及

第二折射面，

其中，上述LED光源发出的第一部分光线在离开上述导光体前，经上述反射面反射与上述第一折射面折射而形成第一虚拟影像，上述LED光源发出的第二部分光线离开上述导光体前，经上述反射面反射与上述第二折射面折射而形成第二虚拟影像。

2.根据权利要求1所述的导光体，其特征是，上述导光体还包含容置区以容置上述LED光源。

3.根据权利要求1所述的导光体，其特征是，上述导光体具有中心轴。

4.根据权利要求3所述的导光体，其特征是，上述反射面与上述中心轴形成斜角。

5.根据权利要求3所述的导光体，其特征是，上述第一折射面环绕上述中心轴设置。

6.根据权利要求3所述的导光体，其特征是，上述第二折射面环绕上述中心轴设置。

7.根据权利要求3所述的导光体，其特征是，上述反射面、上述第一折射面以及上述第二折射面相对上述中心轴不对称地设置。

8.根据权利要求3所述的导光体，其特征是，上述反射面基于上述中心轴而分为左反射面与右反射面，上述左反射面与上述中心轴之间的夹角不同于上述右反射面与上述中心轴之间的夹角。

9.根据权利要求3所述的导光体，其特征是，上述第一虚拟影像成像于上述中心轴。

10.根据权利要求3所述的导光体，其特征是，上述第二虚拟影像成像于上述中心轴。

11.根据权利要求1所述的导光体，其特征是，上述第一折射面与上述第二折射面具有不同的曲率半径。

12.根据权利要求1所述的导光体，其特征是，上述第一折射面延伸自上述反射面。

13.根据权利要求1所述的导光体，其特征是，上述第二折射面延伸自上述第一折射面。

14.根据权利要求1所述的导光体，其特征是，上述导光体还包含下反射面，上述LED光源发出的第三部分光线在离开上述导光体前，经上述下反射面反射并通过上述反射面而形成第三虚拟影像。

15.根据权利要求1所述的导光体，其特征是，上述LED光源是单芯片LED光源或多芯片LED光源。

16.根据权利要求1所述的导光体，其特征是，上述LED光源是红色LED光源、绿色LED光源或蓝色LED光源。

17.一种发光装置，其特征是，该发光装置包含：

LED光源；以及

导光体，其包含：

反射面；

第一折射面；以及

第二折射面，

其中，上述LED光源发出的第一部分光线在离开上述导光体前，经上述反射面反射与上述第一折射面折射而形成第一虚拟影像，上述LED光源发出的第二部分光线在离开上述导光体前，经上述反射面反射与上述第二折射面折射而形成第二虚拟影像。