CN102374494A

CN102374494A - 导光体

Info

Publication number: CN102374494A
Application number: CN2010102557806A
Authority: CN
Inventors: 梁峻玮
Original assignee: HUAXIN PRECISION CO Ltd
Current assignee: HUAXIN PRECISION CO Ltd; AMA Precision Inc
Priority date: 2010-08-16
Filing date: 2010-08-16
Publication date: 2012-03-14

Abstract

一种导光体，应用于发光二极管。所述导光体包含下导光部及上出光部。下导光部的一端接收发光二极管发出的光线。上出光部相对于发光二极管位于下导光部的另一端，且具有第一曲面与中心轴线。第一曲面围绕中心轴线，且半径沿中心轴线远离发光二极管的方向渐缩。其中下导光部将光线导至上出光部，且光线于上出光部内部自中心轴线的一侧被第一曲面反射至中心轴线的另一侧，并自另一侧自第一曲面射出至上出光部之外。与现有技术相较，依据本发明的导光体通过特殊的上出光部设计，能够兼顾功能及造型，在需要情境应用的情况下亦不需要额外增设外层透明的玻璃罩，便可达到取代蜡烛的功效，有效地节省生产成本及组装工时。

Description

导光体

技术领域

本发明关于一种导光体，特别关于一种用于发光二极管的导光体。

背景技术

为了提供使用者不同的情境光源，一般除了于灯源的设计上做不同的选择，常见的如钨丝灯、日光灯或发光二极管等，更于灯源外侧搭配不同的灯罩设计，利用灯罩上的花纹图案或颜色搭配，产生各式各样的情境光源。

由于发光二极管的发光效益越来越高，总括来说正逐渐取代传统的钨丝灯或日光灯。现有技术中，局限于发光二极管被封装所固定的位置，由其所产生的光源只有正向180度发光，即仅能散射于其固定位置的上半空间，不似传统钨丝灯或日光灯能全周式的中心发光。因此，为了使发光二极管的发光角度得以增加，常需要设计一些导光板遮覆于发光二极管的封装外，用以改变发光二极管的光路径。此外，为了搭配特殊的情境光源设计，用来遮覆的导光板可形成特殊造型，以针对不同的应用目的，或增加光源整体造型的美观设计。

因此，如何提供一种灯罩，除可改变由发光二极管发出的光的光路径，以增加发光角度外，更能同时兼顾光源整体造型的美观设计，从而在视觉上形成特殊的效果，已成为重要课题之一。

发明内容

有鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种导光体，除可改变由发光二极管发出的光的光路径，以增加发光角度外，更能同时兼顾光源整体设计的美观，从而在视觉上形成特殊的效果。

为达上述目的，依据本发明的一种导光体应用于发光二极管。导光体包含下导光部及上出光部。下导光部的一端接收发光二极管发出的光线。上出光部相对于发光二极管位于下导光部的另一端，且具有第一曲面与中心轴线，第一曲面围绕中心轴线，且半径沿中心轴线远离发光二极管的方向渐缩。其中，下导光部将光线导至上出光部，且光线于上出光部内部自中心轴线的一侧被第一曲面反射至中心轴线的另一侧，并自另一侧自第一曲面射出至上出光部之外。

在本发明的一实施例中，下导光部具有第二曲面，第二曲面围绕中心轴线，且半径沿中心轴线接近发光二极管的方向渐缩。

在本发明的一实施例中，下导光部具有第二曲面，入射第二曲面的光线经由第二曲面全反射后导至第一曲面。较佳地，下导光部包含容纳槽，用以容纳发光二极管。

在本发明的一实施例中，容纳槽的侧面包含第一折射面，第二曲面环设于第一折射面，发射自发光二极管的光线经第一折射面折射后导至第二曲面。较佳地，容纳槽的顶端包含第二折射面，发射自发光二极管的光线经第二折射面折射后导至第一曲面。

在本发明的一实施例中，导至第一曲面的光线经由第一曲面反射后，于中心轴线形成多个焦点。较佳地，第二折射面包含第三曲面，第三曲面的曲度能分别调整这些焦点于中心轴线的位置。

在本发明的一实施例中，第一曲面包含自由曲面。

在本发明的一实施例中，第一曲面轴对称地围绕中心轴线，使透射出导光体的光线形成全周式出光。较佳地，射出上出光部之外的光线形成大于180度的发光角度。

在本发明的一实施例中，导光体的材料为玻璃、压克力、聚乙烯、聚丙烯酸甲酯或其组合。

综上所述，依据本发明的一种导光体，利用其上出光部内侧具有第一曲面的设计，光线得以于其内部自中心轴线的一侧被第一曲面反射至中心轴线的另一侧，而后在另一侧自第一曲面射出至上出光部之外，从而改变发光二极管的光路径，增加出光角度达到全周式中心发光的效果。另外，第一曲面的半径沿中心轴线远离发光二极管的方向逐渐缩小，且在本发明的一实施例中，第二曲面的半径沿中心轴线接近发光二极管的方向渐缩，而使导光体形成烛火型外观，除增加光源整体造型的美观设计外，更能在视觉上产生仿传统蜡烛的效果。与现有技术相较，依据本发明的导光体通过特殊的上出光部设计，能够兼顾功能及造型，在需要情境应用的情况下亦不需要额外增设外层透明的玻璃罩，便可达到取代蜡烛的功效，有效地节省生产成本及组装工时。

附图说明

图1A为本发明较佳实施例的一种导光体的剖面图；

图1B为图1A所示的导光体内部分光线路径的示意图；

图2A为图1A所示的导光体及光线路径的剖面示意图；

图2B为图2A中导光体的部分放大示意图；

图3为依据本发明另一较佳实施例的示意图。

具体实施方式

以下将参照相关附图，说明依本发明较佳实施例的一种导光体，其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。

请同时参考图1A及1B所示，其中图1A为本发明较佳实施例的一种导光体的剖面图，而图1B为图1A所示的导光体内部分光线路径的示意图。如图1A所示，本实施例中导光体1应用于一发光二极管S，当然，发光二极管S的种类与发光强度并无特别限制，且发光二极管S的光源颜色可视需求任意选择，并能搭配不同的电路设计，而使发光二极管S产生不同的频率(闪烁快慢)或不同的明亮程度，本发明在此没有任何限制。在本实施例中，导光体1的材料可例如但不限于玻璃、压克力、聚乙烯、聚丙烯酸甲酯或其组合。

至于从外观来看，本实施例的导光体1是由三个部分所组成，其分别为上出光部B1、下导光部B2及连接部B3，发光二极管S的光线经上出光部B1内部的反射后射出至上出光部之外，下导光部B2接收由发光二极管S发出的光线并将上述光线导至上出光部B1，而连接部B3结构上连接上出光部B1及下导光部B2，至于少部分的光线可能因误差或瑕疵产生不似上述的路径，亦同样涵盖在本发明的范畴内。而在本实施例中，上出光部B1具有一第一曲面11与一中心轴线L，且第一曲面11的半径r1沿中心轴线L远离发光二极管S的方向渐缩，同时，下导光部B2具有一第二曲面12，第二曲面12同样围绕中心轴线L，且半径r2沿中心轴线L接近发光二极管S的方向渐缩，因而使导光体1形成烛火型外观。换言之，若沿导光体1的中心轴线L由下往上观看，则上出光部B1具有较半径r₁缩小的半径r₁’，而下导光部B2具有较半径r₂增大的半径r₂’。

更详细地说，在本实施例中第一曲面11较佳为一自由曲面，或者包含自由曲面意，第一曲面11包含自由曲面意指第一曲面11的至少一部分区域为自由曲面，至于自由曲面占第一曲面11的比例则无特别限制，但较佳为第一曲面11均由自由曲面所构成。另外，自由曲面由多数直线小线段所组成，整体上这些直线形成一连续的曲面。当然，在上述实施例中所举的自由曲面只是可达到本发明的功效的第一曲面的构型之一。其它例如渐变式反射面或其它功能相似、定义相同而名称略有出入者亦可运用于此，本发明在此不限。

请参考图1A及图1B所示，为了清楚示意，图1B在此仅描绘单边发光二极管S产生的四条光线R1到R4于导光体1内的情况。由于第一曲面11为自由曲面所构成，因此，当光线R1到R4被导至上出光部B1后，光线R1到R4于上出光部B1内部自中心轴线L的一侧111被第一曲面11反射至中心轴线L的另一侧112，并在另一侧112自第一曲面11射出至上出光部B1之外，总结上述，发光二极管S产生的光线经由第一曲面11共有两个动作，首先产生反射再射出至导光体1的上出光部B1之外。

另外，在本实施例中，下导光部B2具有围绕中心轴线L的第二曲面12。同样请参考图1B所示，光线入射至第二曲面12后，会在第二曲面12产生全反射，而后光线路径改变而导至第一曲面11。再者如图1A所示，本实施例中下导光部B2包含一容纳槽13，用以容纳发光二极管S。其中，容纳槽13的侧面包含一第一折射面131，而第二曲面12相隔一距离环设于第一折射面131，且发射自发光二极管S的光线经第一折射面131折射后，光线路径改变而导至第二曲面12。

此外，在本实施例中，容纳槽13的顶端还包含一第二折射面132，设置于发光二极管S之上，而结构上第一折射面131与第二折射面132相连接，且发射自发光二极管S的光线经由第二折射面132折射后，光线路径改变而导至第一曲面11。当然，上述所提及的第一曲面11、第二曲面12、第一折射面131及第二折射面132的材料和导光体1相同，例如玻璃、压克力、聚乙烯、聚丙烯酸甲酯或其组合。

综合上述，同时请参考图1A及图1B所示，在本实施例中，导光体1内的光线可区分为两部分。第一部分的光线路径代表为R1，先经由第一折射面131折射后，光线路径改变而导至第二曲面12，再经由第二曲面12产生全反射，因光线路径改变而导至中心轴线的一侧111，再被第一曲面11反射至中心轴线L的另一侧112，再由另一侧112的第一曲面11射出至导光体1的上出光部B1之外。第二部分的光线路径代表为R2到R4，其均通过第二折射面132产生折射，而后光线路径改变而导至中心轴线的一侧111，再被第一曲面11反射至中心轴线L的另一侧112，再由另一侧112的第一曲面11射出导光体1的上出光部B1之外。其中值得注意的是，光线路径R3在射出上出光部B1之外时与中心轴线L夹一90度角，且为垂直于中心轴线L方向的水平光线路径，而光线路径R4在射出上出光部B1之外时则与中心轴线L夹另一角度，且此角度大于水平光线路径与中心轴线L的夹角(即光线路径R4产生一钝角)，至于光线路径R1及R2在射出上出光部B1之外时则产生又一夹角角度，其小于垂直中心轴线L与水平光线路径间的夹角(即光线路径R1及R2产生一锐角)。

请参考图2A所示，为图1A所示的导光体及其光线路径的剖面示意图；本发明较佳实施例中，光线于导光体内中心轴线上形成多个焦点。在此为了图示清楚，仅以图1B中的光线路径及其对称光线路径为例说明。在本实施例中，请参考图1A及图2A结合所示，根据前述关于导光体1内光学路径的说明，通过第二折射面132或由第一折射面131结合第二曲面12，均能分别使光线路径R1至R4及其对称中心轴线L的光线路径R1’至R4’等导至上出光部B1内部，并自中心轴线的一侧111被第一曲面11反射至中心轴线L的另一侧112，再在另一侧112自第一曲面11射出至导光体1的上出光部B1之外。

值得注意的，这些光线路径R1至R4及其对称中心轴线L的光线路径R1’至R4’等经由第一曲面11先反射再射出至导光体1之外后，在人类视觉下，观察到的结果是这些光线路径R1至R4沿射出至上出光部B1之外的相反方向上的延长线(图2A中的虚线部分)分别与其相对称的光学路径共同形成虚拟的焦点，例如由光学路径R1及R1’共同形成焦点P1。依据上述原理形成的多数焦点均座落于中心轴线L上，例如焦点P1到P4均落于中心轴线L上，可参考图2B所示，其为图2A中导光体的部分放大示意图；其中，圆形虚线处放大示意多个焦点。从视觉上，使用者将认为于这些焦点上形成多个发光点，但实际上并无真正的发光点存在于这些焦点上，仅为虚拟的发光点。故搭配使用者的需求或针对不同的情境环境，可产生位置不同虚拟的发光点，于本实施例中，这些焦点可形成虚拟烛蕊的形状。

另外，在本实施例中，从图1A、图1B及2A所示，由于第一曲面11轴对称地围绕中心轴线L，使射出至上出光部B1之外的光线形成全周式出光，即射出至上出光部B1的光线在偏折条件最大的情况下，将形成一大于180度的发光角度。详而言之，以中心轴线L为中心，射出至上出光部B1之外的光线相互对称，以光线路径R4及R4’为例，其与中心轴线L所夹的角度为一钝角，且光线路径R4及R4’所夹的角度大于180度，提供一全周式的发光角度，达到单独的发光二极管S无法达成的功效。

请参考图3所示，为本发明另一较佳实施例的示意图，其中导光体可设置不同的第二折射面132，且第二折射面132包含不同曲度的第三曲面，通过第二折射面132的第三曲面曲度不同改变光线折射角度，产生不同的光线路径。导光体1可利用设置不同曲度的第二折射面132a，而分别调整这些焦点P1至P4于中心轴线L上的形成位置。请参考图3所示，为了清楚明示，图3中仅以一条光线路径为例说明，同时比对了设置第一种内第二折射面132(请参考图2A所示的实施例)及设置第二种第二折射面132a，两者因为曲度变化，造成原本的光线路径R2和R2’改变为光线路径Q2和Q2’，并导致形成的焦点位置从P2改变至P2’。上述实施例仅利用设置不同第二折射面，即可达成改变光线射出至上出光部之外的视觉效果，便于生产者依其所需进行调整，而不需改变导光体的整体设计，具有优良的适用性。当然，若使用不同造型设计的导光体，搭配不同第二折射面的曲度，可再进一步增加整体光线路径的态样。

综上所述，依据本发明的导光体，得益于其上出光部内侧具有第一曲面的设计，光线能够于其内部自中心轴线的一侧被第一曲面反射至中心轴线的另一侧，并在另一侧自第一曲面射出至上出光部之外，从而改变发光二极管的光路径，达到出光角度达到全周式中心发光的效果。另外，上出光部的半径沿中心轴线远离发光二极管的方向逐渐缩小，且第二曲面的半径沿中心轴线接近发光二极管的方向渐缩，而使导光体形成烛火型外观，除增加光源整体造型的美观设计外，更能在视觉上产生仿传统蜡烛的效果。与现有技术相较，依据本发明的导光体通过特殊的上出光部设计，因而能兼顾功能及造型，使得在情境应用时亦不需要额外增设外层透明的玻璃罩，便可达到取代蜡烛的功效，有效地节省生产成本及组装工时。再者，搭配不同内上侧折射面的曲度，除了可改变不同的光线路径，其形成的焦点位置也会不同，用以满足不同的造型设计。

以上所述仅为举例，而非为对本发明的限制。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于本申请的权利要求书中。

Claims

1.一种导光体，应用于发光二极管，其特征是，上述导光体包含：

下导光部，其一端接收上述发光二极管发出的光线；以及

上出光部，其相对于上述发光二极管位于上述下导光部的另一端，且上述上出光部具有第一曲面与中心轴线，上述第一曲面围绕上述中心轴线，且半径沿上述中心轴线远离上述发光二极管的方向渐缩，

其中上述下导光部将上述光线导至上述上出光部，且上述光线于上述上出光部内部自上述中心轴线的一侧被上述第一曲面反射至上述中心轴线的另一侧，并自上述另一侧自上述第一曲面射出至上述上出光部之外。

2.根据权利要求1所述的导光体，其特征是，上述下导光部具有第二曲面，上述第二曲面围绕上述中心轴线，且半径沿上述中心轴线接近上述发光二极管的方向渐缩。

3.根据权利要求2所述的导光体，其特征是，上述入射上述第二曲面的光线经由上述第二曲面全反射后导至上述第一曲面。

4.根据权利要求3所述的导光体，其特征是，上述下导光部包含容纳槽，用以容纳上述发光二极管。

5.根据权利要求4所述的导光体，其特征是，上述容纳槽的侧面包含第一折射面，上述第二曲面环设于上述第一折射面，发射自上述发光二极管的光线经上述第一折射面折射后导至上述第二曲面。

6.根据权利要求5所述的导光体，其特征是，上述容纳槽的顶端包含第二折射面，发射自上述发光二极管的光线经上述第二折射面折射后导至上述第一曲面。

7.根据权利要求6所述的导光体，其特征是，导至上述第一曲面的光线经由上述第一曲面反射后，于上述中心轴线形成多个焦点。

8.根据权利要求7所述的导光体，其特征是，上述第二折射面包含第三曲面，上述第三曲面的曲度能分别调整上述这些焦点于上述中心轴线的位置。

9.根据权利要求1所述的导光体，其特征是，上述第一曲面包含自由曲面。

10.根据权利要求1所述的一种导光体，其特征是，上述第一曲面轴对称地围绕上述中心轴线，使透射出上述导光体的光线形成全周式出光。

11.根据权利要求1所述的一种导光体，其特征是，射出上述上出光部之外的光线形成大于180度的发光角度。

12.根据权利要求1所述的导光体，其特征是，上述导光体的材料为玻璃、压克力、聚乙烯、聚丙烯酸甲酯或其组合。