CN103629570B

CN103629570B - 照明装置

Info

Publication number: CN103629570B
Application number: CN201310376176.2A
Authority: CN
Inventors: 康智杰; 林正峰; 陈庆育; 曾学安; 庄铠铭; 杨育瑞
Original assignee: Southern Taiwan University of Science and Technology
Current assignee: Southern Taiwan University of Science and Technology
Priority date: 2012-08-27
Filing date: 2013-08-26
Publication date: 2016-05-11
Anticipated expiration: 2033-08-26
Also published as: US9068716B2; TWI522571B; US20140055994A1; CN103629570A; TW201408949A

Abstract

一种照明装置包括框体、光学底板、光源以及光学膜片。光学底板设置于框体内，并在中央处具有隆起区域，隆起区域具有至少一个隆起部，隆起部具有至少一个反射面。光源设置于框体内，并邻设于光学底板的周缘，光源与反射面对应设置，并具有多个发光元件，所述发光元件分别具有一光轴方向，光轴方向朝向隆起区域。光学膜片设置于框体，且光学底板的隆起部是朝向光学膜片隆起。

Description

照明装置

技术领域

本发明涉及一种照明装置，特别涉及一种无导光板的照明装置。

背景技术

在工商业发达的国家中，照明的用电量占了整个国家用电量相当大的比例，根据资料统计，在前五个工商业较发达的国家当中，照明用电量占整个国家用电量的比例均大于15%。因此，在石油的蕴藏量只再够用数十年的危机感下，节能商品已成为全球最重要的发展趋势。

为了降低照明用电量，目前全球各主要国家均极力从事节能照明灯具的开发及应用。其中，各国所力推的节能照明灯具非发光二极管（LightEmittingDiode,LED）照明灯具莫属，最重要的原因是发光二极管具有低耗电量、低污染、使用寿命长、安全性高、发光响应时间短及体积小等优点。

另外，在照明灯具中，平板灯具有轻薄美观、发光面均匀及大发光面积等特色。已知的平板灯的结构类似显示装置的背光模块，均设置有导光板结构。导光板的作用除了引导光线的传输方向，使光线由导光板的入光面入射，并在导光板内通过全反射的传导，以使光线能由一出光面射出之外，而可使平板灯具得到均匀的出光。

然而，由于光线经过导光板多次的反射，会消耗光线的能量而降低光线的出光效率（出光效率大约只有60%～65%）。另外，平板灯内设置有导光板，不仅重量较重，且其成本也较高。

因此，如何提供一种照明装置，可具有成本较低、出光效率较高及出光均匀的优点，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可具有成本较低、出光效率较高及出光均匀的优点的照明装置。

为达上述目的，根据本发明的明装置包括框体、光学底板、光源以及光学膜片。光学底板设置于框体内，并于中央处具有一隆起区域，隆起区域具有至少一个隆起部，隆起部具有至少一个反射面。光源设置于框体内，并邻设于光学底板的周缘，光源与反射面对应设置，并具有多个发光元件，发光元件分别具有一光轴方向，光轴方向朝向隆起区域。光学膜片设置于框体，且光学底板的隆起部是朝向光学膜片隆起。

在一实施例中，反射面包括多个斜面，斜面的倾斜角度不相同。

在一实施例中，隆起部还具有顶面，顶面与光学膜片相对而设，并与反射面连接。

在一实施例中，光学底板的形状包括正多边形或圆形。

在一实施例中，光学底板的形状与框体的形状对应。

在一实施例中，当光学底板的形状为圆形时，发光元件均匀设置于光学底板的周缘。

在一实施例中，光源还具有基板，发光元件设置于基板上。

在一实施例中，接近基板的中间区域的发光元件比远离基板的中间区域的发光元件具有更高的设置密度。

在一实施例中，光源更具有反射片，反射片设置于基板。

在一实施例中，照明装置还包括反射罩，其设置于光学底板的周缘，并分别与光学底板、光学膜片及框体连接，且发光元件设置于反射罩上。

在一实施例中，反射罩与光学膜片的连接处具有弯折部，弯折部朝向光学底板弯折。

在一实施例中，照明装置还包括反射薄膜，其设置于隆起部。

在一实施例中，照明装置还包括光学结构，其设置于隆起部。

承上所述，根据本发明的照明装置的光学底板在中央处具有一隆起区域，隆起区域具有至少一个隆起部，而隆起部具有至少一个反射面。另外，光源邻设于光学底板的周缘，并与反射面对应设置，且光源具有多个发光元件，发光元件分别具有一光轴方向，而光轴方向朝向隆起区域。由此，可使本发明的照明装置不使用已知技术的导光板就具有成本较低、出光效率较高及出光均匀的优点。

附图说明

图1A及图1B分别为根据本发明优选实施例的一种照明装置的立体示意图及顶视示意图。

图1C为图1B的直线B-B的剖视示意图。

图1D为照明装置的另一光源的示意图。

图2A及图2B分别为根据本发明另一优选实施例的一种照明装置的立体示意图及顶视示意图。

图2C为图2B的直线B-B的剖视示意图。

图2D为照明装置的另一光源的示意图。

图3为本发明另一实施方式的一种照明装置的顶视示意图。

图4A～图4C分别为本发明另一实施方式的一种照明装置的示意图。

图4D为本发明另一实施方式的一种照明装置的顶视示意图。

图4E为图4D的直线C-C的剖视示意图。

图4F为本发明又一实施方式的一种照明装置的剖视示意图。

【符号说明】

1、2、2a～2f：照明装置

11、21：框体

12、22：光学底板

121、221、221a、221b、221c：隆起部

13、23：光源

131、231：发光元件

132、232：基板

14、24：光学膜片

15、25：反射罩

222：反射面

222a、222b：斜面

223：顶面

233：反射片

251：弯折部

26：反射薄膜

27：光学结构

A、B、C、D：区域

B-B、C-C：直线

X：光轴方向

具体实施方式

以下将参照相关附图，说明根据本发明优选实施例的照明装置，其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。

请参照图1A至图1C所示，其中，图1A及图1B分别为根据本发明优选实施例的一种照明装置1的立体示意图及顶视示意图，而图1C为图1B的直线B-B的剖视示意图。

照明装置1包括框体11、光学底板12、光源13以及光学膜片14。另外，照明装置1还可包括反射罩15。

光学底板12设置于框体11内，并在中央处具有一隆起区域，隆起区域具有至少一个隆起部121，且隆起部121具有至少一个反射面。在本实施例中，如图1B所示，光学底板12的形状为一正多边形，并为一正方形，由正方形的中心部分往上隆起而具有一隆起部121，且隆起部121具有四个反射面122为例。

光学底板12的形状也可为其它的正多边形，例如正六边形、正八边形、正十边形…等，或者为圆形。其中，当光学底板12的形状为圆形时，则隆起部121只有一个反射面122。此外，光学底板12的形状与框体11的形状是彼此对应的，因此，若光学底板12的形状为正方形时，则框体11的形状也为正方形。若光学底板12的形状为圆形时，则框体11的形状也为圆形，以此类推。

光源13设置于框体11内，并邻设于光学底板12的周缘。其中，光源13与反射面122对应设置，并具有多个发光元件131。在本实施例中，反射面122的数量为四，故照明装置1具有四个光源13环设于光学底板12的周缘（反射面122的数量与光源13的数量相同）。其中，各光源13分别具有多个发光元件131。在此，光源13可为发光二极管光条，而发光元件131分别为发光二极管，并设置于基板132上，且基板132是固接于反射罩15内。在此，发光二极管可以通过表面黏着（SMD）技术设置于基板132上。其中，发光元件131的辐射半功率可为25度以下。在此，发光元件131在垂直基板132的方向的发光角度可介于5度至25度之间（优选为5～20度），而在平行基板132的方向的发光角度可介于10度至75度之间（优选为30～60度），以具有高指向性。另外，发光元件131分别具有一光轴方向X，而光轴方向X是朝向隆起部121（隆起区域）。如图1B所示，光轴方向X朝向隆起部121是指各发光元件131所发出的光线是正向或斜向地射向隆起部121（隆起区域）。在此，为了避免图示过于复杂，只绘出光学底板12侧边的两个光源13的发光元件131的光轴方向X。此外，在某些优选的实施态样中，可在前述的发光二极管光条（亦即光源13）前方，加设一条发光二极管透镜，以使光源13与发光二极管透镜搭配可作为窄角度场型出光的线光源。

在其它的实施方式中，发光元件131的设置方式也可不同，例如可接近基板132中间区域的发光元件131比远离基板132中间区域的发光元件131具有更高的设置密度（图未显示）。换言之，在基板132的中间区域的两个相邻发光元件131之间的间距较小，而在基板132的两侧区域的两个相邻发光元件131之间的间距较大。

另外，特别一提的是，如图1D所示，在其它的实施方式中，也可以在基板132上设置高反射率的反射片133，以调整发光元件131所发出的大角度的光线，进而提高出光效率。其中，反射片133可平整地贴在基板132上，或是向隆起部121的方向翘起一角度。在此，是在发光元件131的两侧均设置有反射片133，并分别往隆起部121的方向翘起为例。

值得注意的是，如图1B所示，在照明装置1的框体11的相对两侧的转折处（区域A、B）并没有设置发光元件131，另外，也可在框体11的各个转折处（图1B有四个转折处）分别设置另一发光二极管光源（图未显示），并使其光轴方向也指向隆起部121，以增加照明装置1的出光亮度（图1B只是示意，并没有按照发光二极管与框体11的真实比例绘制）。另外，在其它的实施例中，当光学底板12（及框体11）的形状为圆形时，则发光元件131可均匀地设置于光学底板12的周缘。

光学膜片14设置于框体11，在此，如图1C所示，光学膜片14与反射罩15连接，且光学底板12的隆起部121是朝向光学膜片14的方向隆起。其中，光学膜片14可为一透光板材或一透光膜材，并可为一扩散板（膜）、一增亮板（膜）或一棱镜片，或其组合。在本实施例中，光学膜片14是以一扩散膜为例。

由于发光元件131具有高指向性，且其光轴方向D是朝向隆起部121（隆起区域），因此，朝向光学底板射出的大部分光线将被投射至隆起部121的反射面122，降低直接由光学膜片14邻近发光元件131位置处散射出的光线，避免光学膜片14周缘的照度大于光学膜片14中间部分的照度。另外，由于光学底板12的隆起部121越靠近中间部分与光学膜片14的距离越近，因此可提高由光学膜片14中间区域散射出的光线，改善发光元件131位于光学底板12的周缘所导致由光学膜片14周边散射出的发光照度大于中间区域的现象，使由光学膜片14射出的光线可形成均匀的发光面。此外，由于发光元件131环设于光学底板12的周缘，故使光线在光学底板12的隆起部121可作更多角度的反射，使光线经由光学膜片14散射出的光线更为均匀。

反射罩15设置于光学底板12的周缘，并分别与光学底板12、光学膜片14及框体11连接。在此，反射罩15可将发光元件131非往隆起部121投射的光线再反射至反射面122，因此，也可增加照明装置1的发光效率。在其它的实施方式中，反射罩15与光学膜片14的连接处可具有弯折部（图未显示），弯折部可朝向光学底板12弯折。由此，还可将光学膜片14邻近发光元件131位置处的光线再反射至照明装置内，可消除光学膜片14邻近发光元件131位置处的亮带。

再说明的是，在其它实施方式中，也可在隆起部121的反射面122上设置反射薄膜（图未显示），以提高反射面122的光线反射率，提高照明装置的出光效率及照度。另外，在其它实施方式中，也可在隆起部121的反射面122上设置光学结构（图未显示），光学结构例如可为一微结构，并设置于反射面122上，以发散光线，提升照明装置的出光均匀度。此外，在其它实施方式中，隆起部121还可具有顶面（图未显示），顶面与光学膜片14相对而设，并与反射面122连接。通过顶面的设置也可提升照明装置的出光亮度。

请参照图2A至图2C所示，其中，图2A及图2B分别为根据本发明另一优选实施例的一种照明装置2的立体示意图及顶视示意图，而图2C为图2B的直线B-B的剖视示意图。

照明装置2包括框体21、光学底板22、光源23以及光学膜片24。另外，照明装置2还可包括反射罩25。

光学底板22设置于框体21内，并在中央处具有隆起区域，隆起区域具有至少一个隆起部221，且隆起部221具有至少一个反射面。与上一实施例主要不同的是，照明装置2的反射面可包括多个斜面，且斜面的倾斜角度不相同。在本实施例中，如图2B所示，光学底板22的形状为正多边形，并为正方形，且由正方形的中心部分往上隆起而具有隆起部121，且隆起部221具有四个反射面222为例。另外，本实施例的反射面可分别包括两个高反射率的斜面222a、222b，且斜面222a、222b的倾斜角度不相同。在此，如图2C所示，斜面222a的倾斜角度大于斜面222b的倾斜角度。不过，在其它的实施方式中，斜面222a的倾斜角度也可小于斜面222b的倾斜角度。

光学底板22的形状也可为其它的正多边形，例如正六边形、正八边形、正十边形…等，或者为圆形。其中，当光学底板22的形状为圆形时，则隆起部221只有一个反射面222（仍可具有两斜面）。此外，光学底板22的形状与框体21的形状是彼此对应的，因此，若光学底板22的形状为正方形时，则框体21的形状也为正方形。若光学底板22的形状为圆形时，则框体21的形状也为圆形，以此类推。

光源23设置于框体21内，并邻设于光学底板22的周缘。其中，光源23与反射面222对应设置，并具有多个发光元件231。在本实施例中，反射面222的数量为四，故照明装置2具有四个光源23环设于光学底板22的周缘（反射面222的数量与光源23的数量相同）。其中，各光源23分别具有多个发光元件231。在此，光源23可为发光二极管光条，而发光元件231分别为发光二极管，并设置于基板232上，且基板232是固接于反射罩25内。在此，发光二极管可以通过表面黏着（SMD）技术设置于基板232上。其中，发光元件231的辐射半功率可为25度以下。在此，发光元件231在垂直基板232的方向的发光角度可介于5度至25度之间（优选为5～20度），而在平行基板232的方向的发光角度可介于10度至75度之间（优选为30～60度），以具有高指向性。另外，发光元件231分别具有一光轴方向X，而光轴方向X是朝向隆起部221（隆起区域）。如图2B所示，光轴方向X朝向隆起部221是指各发光元件231所发出的光线是正向或斜向地射向隆起部221（隆起区域）。在此，为了避免图示过于复杂，只绘出光学底板22侧边的两个光源23的发光元件231的光轴方向X。此外，在某些优选的实施态样中，可在前述的发光二极管光条（亦即光源23）前方，加设一条发光二极管透镜，以使光源23与发光二极管透镜搭配可作为窄角度场型出光的线光源。

特别一提的是，如图2D所示，在其它的实施方式中，还可以在基板232上设置高反射率的反射片233，以调整发光元件231所发出的大角度的光线，进而提高出光效率。其中，反射片233可平整地贴于基板232上，或是向隆起部221的方向翘起一角度。在此，是在发光元件231的两侧均设置有反射片233，并分别往隆起部221的方向翘起为例。

另外，值得注意的是，如图2B所示，在照明装置2的框体21的相对两侧的转折处（区域A、B）并没有设置发光元件231，另外，还可在框体21的各个转折处（图2B有四个转折处）分别设置另一发光二极管光源（图未显示），并使其光轴方向也指向隆起部221，以增加照明装置2的出光亮度（图2B只是示意，并没有按照发光二极管与框体21的真实比例绘制）。另外，在其它的实施例中，当光学底板22（及框体21）的形状为圆形时，则发光元件231可均匀地设置于光学底板22的周缘。

光学膜片24设置于框体21，在此，如图2C所示，光学膜片24与反射罩25连接，且光学底板22的隆起部221是朝向光学膜片24的方向隆起。其中，光学膜片24可为透光板材或透光膜材，并可为一扩散板（膜）、一增亮板（膜）或一棱镜片，或其组合。在本实施例中，光学膜片24是以扩散膜为例。

由于发光元件231具有高指向性，且其光轴方向D是朝向隆起部221（隆起区域），因此，朝向光学底板射出的大部分光线将被投射至隆起部221的反射面222（斜面222a、222b），降低直接由光学膜片24邻近发光元件231位置处散射出的光线，避免光学膜片24周缘的照度大于光学膜片24中间部分的照度。另外，由于光学底板22的隆起部221越靠近中间部分与光学膜片24的距离越近，因此可提高由光学膜片24中间区域散射出的光线，改善发光元件231位于光学底板22的周缘所导致由光学膜片24周边散射出的发光照度大于中间区域的现象，使由光学膜片24射出的光线可形成均匀的发光面。此外，由于发光元件231环设于光学底板22的周缘，故使光线在光学底板22的隆起部221可作更多角度的反射，使光线经由光学膜片24散射出的光线更为均匀。

反射罩25设置于光学底板22的周缘，并分别与光学底板22、光学膜片24及框体21连接。在此，反射罩25可将发光元件231非往隆起部221投射的光线再反射至反射面222，因此，也可增加照明装置2的发光效率。

请参照图3所示，其为本发明另一实施方式的一种照明装置2a的顶视示意图。

照明装置2a与照明装置2主要不同在于，在照明装置2a中，接近基板232中间区域的发光元件231比远离基板232中间区域的发光元件231具有更高的设置密度。换言之，照明装置2a的发光元件231中，在基板232的中间区域C的两个相邻发光元件231之间的间距较小，而在基板232的两侧区域D的两个相邻发光元件231之间的间距较大。

另外，请参照图4A所示，其为本发明另一实施方式的一种照明装置2b的示意图。

照明装置2b与照明装置2主要不同在于，在照明装置2b中，反射罩25与光学膜片24的连接处具有弯折部251，弯折部251是朝向光学底板22弯折。因此，也可将光学膜片24邻近发光元件231位置处的光线再反射至照明装置2b内，可消除光学膜片24邻近发光元件231位置处的亮带。

另外，请参照图4B所示，其为本发明又一实施方式的一种照明装置2c的示意图。

照明装置2c与照明装置2主要不同在于，照明装置2c还可包括反射薄膜26，反射薄膜26设置于隆起部221上。在此，反射薄膜26的材料可包括金属、或环氧树脂、或二氧化钛（TiO2）与树脂的混合物。而金属可包括银、或铬、或镍，并例如以电镀、蒸镀、溅镀或贴附等方式将反射薄膜26设置于反射面222（斜面222a、222b）上。由此，可提高隆起部221的光线反射率，提高照明装置2c的出光效率及照度。

另外，请参照图4C所示，其为本发明又一实施方式的一种照明装置2d的示意图。

照明装置2d与照明装置2主要不同在于，照明装置2d还可包括光学结构27，光学结构27设置于隆起部221上。在此，光学结构27例如可为微结构，并设置于反射面222（斜面222a、222b）上，以发散光线，提升照明装置2d的出光均匀度。

另外，请参照图4D及图4E所示，其中，图4D为本发明又一实施方式的一种照明装置2e的顶视示意图，而图4E为图4D的直线C-C的剖视示意图。

照明装置2e与照明装置2主要不同在于，照明装置2e的隆起部221还具有顶面223，顶面223与光学膜片24相对而设，并与反射面222连接。在此，顶面223为一面向光学膜片24的平面，并与各斜面222b相连接。通过顶面223的设置可提升照明装置2e的出光亮度约5%～10%之间。

另外，请参照图4F所示，其为本发明又一实施方式的一种照明装置2f的剖视示意图。

照明装置2f与照明装置2主要不同在于，照明装置2f的隆起区域具有3个隆起部221a、221b及221c，且隆起部221a、221b及221c分别具有二高反射率的斜面222a、222b。

此外，照明装置2a～2f的其它技术特征可参照照明装置2，在此不再赘述。

当然，根据上述原理，在其它实施例中，当照明装置的尺寸增加时，为强化出光效率及出光均匀的效果，可在第二隆起部之后依序增加第三隆起部、第四隆起部等，其数量可依据需求设计，并非为本发明所限制。

最后说明的是，本发明的照明装置并不限定只可使用于照明用途（例如当成平板灯具使用），也可为背光模块而应用于显示装置的背光。此外，本发明照明装置的发光元件所发射出的光线，并非仅有射向光学底板及其隆起部，也有射向光学膜片而直接透出的，且这些光线的射出途径及效果为本发明领域中的技术人员所能理解，在此不再赘述。

综上所述，根据本发明的照明装置的光学底板在中央处具有一隆起部，而隆起部具有至少一个反射面。另外，光源邻设于光学底板的周缘，并与反射面对应设置，且光源具有多个发光元件，所述发光元件分别具有一光轴方向，而光轴方向朝向隆起部。由此，可使本发明的照明装置不使用已知技术的导光板就具有成本较低、出光效率较高及出光均匀的优点。

以上所述仅为举例性，而非为限制性。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，均应包括于权利要求中。

Claims

1.一种照明装置，包括：

框体；

光学底板，设置于所述框体内，并在中央处具有隆起区域，所述隆起区域具有至少一个隆起部，所述隆起部具有至少一个反射面；

光源，设置于所述框体内，并邻设于所述光学底板的周缘，所述光源与所述反射面对应设置，并具有基板及多个发光元件，所述发光元件设置于所述基板上并分别具有一光轴方向，所述光轴方向朝向所述隆起区域；以及

光学膜片，设置于所述框体，所述光学底板的所述隆起部朝向所述光学膜片隆起，

其中接近所述基板的中间区域的所述发光元件比远离所述基板的中间区域的所述发光元件具有更高的设置密度，所述光源还具有多个反射片，所述反射片分别设置在所述发光元件的两侧且分别往所述隆起部的方向翘起。

2.如权利要求1所述的照明装置，其中所述反射面包括多个斜面，所述斜面的倾斜角度不相同。

3.如权利要求2所述的照明装置，其中所述隆起部还具有顶面，所述顶面与所述光学膜片相对而设，并与所述反射面连接。

4.如权利要求1所述的照明装置，其中所述光学底板的形状包括正多边形或圆形。

5.如权利要求1所述的照明装置，其中所述光学底板的形状与所述框体的形状对应。

6.如权利要求1或2所述的照明装置，还包括：

反射罩，设置于所述光学底板的周缘，并分别与所述光学底板、所述光学膜片及所述框体连接，且所述发光元件设置于所述反射罩上。

7.如权利要求6所述的照明装置，其中所述反射罩与所述光学膜片的连接处具有弯折部，所述弯折部朝向所述光学底板弯折。

8.如权利要求1或2所述的照明装置，还包括：

反射薄膜，设置于所述隆起部。

9.如权利要求1或2所述的照明装置，还包括：

光学结构，设置于所述隆起部。