CN103925486A

CN103925486A - 照明装置

Info

Publication number: CN103925486A
Application number: CN201310013706.7A
Authority: CN
Inventors: 陈冰彦; 黄国瑞
Original assignee: Dongguan Wanshida LCD Co Ltd; Wintek Corp
Current assignee: Dongguan Masstop Liquid Crystal Display Co Ltd; Dongguan Wanshida LCD Co Ltd; Wintek Corp
Priority date: 2013-01-14
Filing date: 2013-01-14
Publication date: 2014-07-16

Abstract

本发明提供一种照明装置，包括一灯具、一光源以及一眩光抑制元件。灯具具有一出光口。光源配置在灯具内并朝向灯具的出光口发出一光束。眩光抑制元件对应出光口设置，眩光抑制元件包括一基板与配置在基板上的多个圆锥微结构。在光束通过眩光抑制元件之后，光束收敛。

Description

照明装置

技术领域

本发明是有关于一种光源装置，且特别是有关于一种照明装置。

背景技术

自从爱迪生发明灯泡以来，人类第一次得以随心所欲地利用廉价且稳定的照明光，不仅增加工业上的产能，也改变了人们的生活。自此，人们便不停的致力于开发各种光源以符合各式各样的需求。近年来，已因应各种使用环境而开发出不同的照明装置。其中，发光二极管(light emitting diode，LED)的发明实现了体积小且发光效率高的光源，因此目前已被广泛地应用在各式各样的照明装置上。然而，发光二极管的体积相对小于传统的灯泡与荧光日光灯管，并且一般而言发光二极管的光发散角度也小于传统的灯泡与荧光日光灯管的光发散角度。因此，发光二极管通常在应用上常搭配其他光学元件以改变发光二极管的光型。一般而言，日常照明装置(如嵌灯等)的灯具为了要搭配炽热灯泡，灯壳的外型的厚度需能容纳炽热灯泡的大小，因此通常具有一定程度的厚度尺寸。然而，当这些灯具进一步采用发光二极管作为光源时，由于发光二极管的体积相较炽热灯泡小许多，因此灯壳的外型厚度尺寸也可随之降低。然而如此一来，灯壳的外型厚度尺寸虽降低而有利于安装于室内，而可避免在天花板或墙上挖出深的容置凹陷来放置灯具。但由于发光二极管的亮度高，因此部分的光束会未被灯壳反射而易被从灯具附近经过的使用者看到，亦即所谓的眩光。一般而言，刺眼眩光在30秒至60秒内，即会对眼睛视力的健康产生明显伤害。因此，如何发展兼顾省电、体积轻薄与低眩光的照明装置，是当前亟待解决的问题之一。

发明内容

本发明提供一种照明装置，适于提供低眩光的照明光。

本发明提出一种照明装置，包括一灯具、一光源以及一眩光抑制元件。灯具具有一出光口。光源配置在灯具内并朝向灯具的出光口发出一光束。眩光抑制元件对应出光口设置，眩光抑制元件包括一基板与配置在基板上的多个圆锥微结构，在光束通过眩光抑制元件之后，光束收敛。

在本发明的一实施例中，上述的各圆锥微结构的一斜面与一底面的夹角介于约35度至约55度之间。

在本发明的一实施例中，上述的各圆锥微结构的一斜面与一底面的夹角介于约40度至约50度之间。

在本发明的一实施例中，上述的这些圆锥微结构是排列成m×n的阵列。

在本发明的一实施例中，上述的这些圆锥微结构是排列成多列，位于偶数列中的各圆锥微结构在行方向上彼此对齐，而位于奇数列中的各圆锥微结构在行方向上彼此对齐，且位于偶数列中的各圆锥微结构与位于奇数列中的各圆锥微结构不对齐。

在本发明的一实施例中，上述的各圆锥微结构的底面直径介于10微米至1毫米。

在本发明的一实施例中，上述的各圆锥微结构的底面与相邻的圆锥微结构底面的距离小于0.5毫米。

在本发明的一实施例中，上述的这些圆锥微结构的顶部为一尖端(tip)或一圆弧化顶部(rounded top portion)。

在本发明的一实施例中，上述的眩光抑制元件的一出光面包括一中心区域以及位于中心区域以外的一周边区域，且分布于中心区域的这些圆锥微结构的分布密度小于分布于周边区域的这些圆锥微结构的分布密度。

在本发明的一实施例中，上述的照明装置更包括多个散射微结构，其中这些散射微结构分布于出光面的中心区域内，且各散射微结构使光束收敛的能力低于各圆锥微结构使光束收敛的能力。

在本发明的一实施例中，上述的位于中心区域的各圆锥微结构的一斜面为一粗糙表面。

基于上述，本发明的实施例中利用眩光抑制元件的多个圆锥微结构使光源所发出的光束折射并收敛，可有效避免光束因过于发散而使得使用者容易观察到眩光进而造成不适的现象。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1是本发明的一实施例中的照明装置的示意图；

图2示出图1实施例中的圆锥微结构的局部示意图；

图3A示出未配置眩光抑制元件的照明装置在一参考平面上的照度分布图；

图3B示出图3A中在参考平面上的一参考线上的照度分布图；

图3C示出图3A中各角度方向上的照度分布图；

图4示出配置圆锥微结构夹角θ为55度的眩光抑制元件的照明装置在各角度方向上的照度分布图；

图5示出配置圆锥微结构夹角θ为50度的眩光抑制元件的照明装置在各角度方向上的照度分布图；

图6示出配置圆锥微结构夹角θ为45度的眩光抑制元件的照明装置在各角度方向上的照度分布图；

图7示出配置圆锥微结构夹角θ为40度的眩光抑制元件的照明装置在各角度方向上的照度分布图；

图8示出配置圆锥微结构夹角θ为35度的眩光抑制元件的照明装置在各角度方向上的照度分布图；

图9A示出图1实施例中的眩光抑制元件的局部放大图；

图9B示出图1实施例中的眩光抑制元件的一种变化的局部放大图；

图9C示出图1实施例中的圆锥微结构的局部放大示意图。

附图标记说明：

100：照明装置；

110：灯具；

120：光源；

130：眩光抑制元件；

130a：基板；

130b：圆锥微结构；

B、B₀：光束；

BP：底面；

CZ：中心区域；

D：距离；

LS：照明范围；

MS：散射微结构；

OP：出光口；

PL：出光面；

R：底面直径；

RL：参考线；

RP：参考平面；

S：轮廓线；

SZ：周边区域；

TP：斜面；

W、W₁、W₂、W₃、W₄、W₅、W₆、W₇、W₈、W₉、W₁₀、W_2n、W_2n-1：列；

θ：夹角。

具体实施方式

图1是本发明的一实施例中的照明装置的示意图，图2示出图1实施例中的圆锥微结构的局部示意图，请参照图1及图2，在本实施例中，X轴、Y轴与Z轴为示例辅助说明本实施例中各部件在空间中的位置，然而本发明不以此为限。其中，照明装置100包括一灯具110、一光源120以及一眩光抑制元件130。灯具110具有一出光口OP。光源120配置在灯具110内并朝向灯具100的出光口OP发出一光束B。眩光抑制元件130与灯具110组装以覆盖出光口OP，眩光抑制元件130包括一基板130a与配置在基板130a上的多个圆锥微结构130b，在光束B通过眩光抑制元件130之后收敛。举例而言，灯具110可为塑胶或金属材质等制作而成的外壳。光源120可为发光二极管或是其他适于发光的元件所提供。而眩光抑制元件130可如图1中所示出，覆盖出光口OP而可折射光束B并使光束B收敛，例如朝向图1中所示出的Y轴出光方向收敛，藉此可改变照明装置100的出光光形，以降低照明装置100的眩光(例如与Y轴出光方向夹角较大的光)，进而可增加使用上的舒适性。

详细而言，请参照图2，在本实施例中，圆锥微结构130b的一斜面TP与一底面BP的夹角θ介于约35度至约55度之间。然而，在其他实施例中，夹角θ也可介于约40度至约50度之间。从光源120所发出的光束B在通过眩光抑制元件130时，可被各圆锥微结构130b折射，而使得光束B的传递路径由原来未配置圆锥微结构130b时的路径(如光束B₀的路径)折射而收敛(如通过圆锥微结构130b后的光束B的路径)。藉此，照明装置100的眩光可因此被降低，进而可增加使用上的舒适性并同时维持良好的出光照度。

图3A示出未配置眩光抑制元件的照明装置在一参考平面上的照度分布图，图3B示出图3A中在参考平面上的一参考线上的照度分布图，而图3C示出图3A中各角度方向上的照度分布图。请参照图1、图3A至图3C，值得注意的是，此处所述的参考平面RP是指与照明装置100距离3公尺并与出光面PL平行的平面(例如平行于图1中X轴与Y轴所构成的平面)，而参考线RL例如为光束B投射在参考平面RP上的照明范围LS(在此例如为圆形)的直径。其中，可发现未配置眩光抑制元件130的照明装置100的出光分布较为发散，例如图3C中在与Y轴出光方向夹50角度的方向上仍与Y轴出光方向上的强度相差不多。换言之，未配置眩光抑制元件130的照明装置100的出光分布发散，而容易产生眩光而造成使用者的不适感。

图4示出配置圆锥微结构夹角θ为55度的眩光抑制元件的照明装置在各角度方向上的照度分布图，请参照图1与图4，其中，相较于图3C中所示出的光形分布，图4中所示出的出光强度在与Y轴出光方向夹50角度的方向上有明显下降。换言之，通过眩光抑制元件130上的圆锥微结构130b，照明装置100的出光光形可被良好地收敛而能有效地避免眩光产生，同时，位于参考平面RP中央区域的光强度仍维持与未配置眩光抑制元件130时的光强度相近，因此照明装置100能提供良好照度，也可增进使用上的舒适性。同时，图4中所示出的出光强度在与Y轴出光方向夹0角度的方向上相较于图3C中所示出的出光强度上升约28％，换言之，眩光抑制元件130上的圆锥微结构130b除了可抑制眩光的产生之外，也可使照明装置100的出光集中，而能提升照明亮度。

图5示出配置圆锥微结构夹角θ为50度的眩光抑制元件的照明装置在各角度方向上的照度分布图，请参照图1与图5，其中，相较于图3C中所示出的光形分布，图5中所示出的出光强度在与Y轴出光方向夹50角度的方向上有明显下降，而也可具有良好的眩光改善功效。

图6示出配置圆锥微结构夹角θ为45度的眩光抑制元件的照明装置在各角度方向上的照度分布图，请参照图1与图6，其中，相较于图3C中所示出的光形分布，图6中所示出的出光强度在与Y轴出光方向夹50角度的方向上有明显下降，也可具有良好的眩光改善功效，在此不再赘述。

图7示出配置圆锥微结构夹角θ为40度的眩光抑制元件的照明装置在各角度方向上的照度分布图，请参照图1与图7，在本实施例中，其中，相较于图3C中所示出的光形分布，图7中所示出的出光在与Y轴出光方向夹50角度的方向上有强度下降，虽也具有眩光改善功效，然而，随着圆锥微结构130b的夹角θ越来越小，圆锥微结构130b的形状越来越接近平面，因此对出光光形的影响就越来越小。

图8示出配置圆锥微结构夹角θ为35度的眩光抑制元件的照明装置在各角度方向上的照度分布图，请参照图1与图8，其中，相较于图4至图7中所示出的光形分布，图8中所示出的出光强度在与Y轴出光方向夹50角度的方向上虽有下降趋势但较不明显，这是由于圆锥微结构130b夹角θ小，圆锥微结构130b的形状接近平面，因此对出光光形的影响不大，因此图8中的出光强度分布也较接近于图3C中的出光强度分布。然而，在图8中，圆锥微结构130b仍可使在与图1中的Y轴出光方向夹50角度的方向上的光强度下降为约中央强度的50％，而仍可具有改善眩光的功效。

图9A示出图1实施例中的眩光抑制元件的局部放大图，更详细而言，请继续参照图2与图9A，在本实施例中，各圆锥微结构130b的底面直径R可介于10微米至1毫米。并且，各圆锥微结构130b的底面BP与相邻的圆锥微结构130b的底面的距离D小于0.5毫米。其中，在本实施例中，各圆锥微结构130b的底面BP的彼此的距离D是指底面BP的轮廓线S之间的距离。举例而言，如图9A所示出，在本实施例中，上述的这些圆锥微结构130b是排列成m×n的阵列。然而，图9A所示出的阵列例如为紧密排列，换言之，各圆锥微结构130b的底面BP的彼此的距离D为零，然而本发明不以此为限。当各圆锥微结构130b的底面BP的彼此的距离D不为零时，眩光抑制元件130上在单位面积上所包括的各圆锥微结构130b可用较低的密度排列成阵列，而也可具有使光束收敛的功效。

请再参照图1，在本实施例中，上述的眩光抑制元件130b的一出光面PL可包括一中心区域CZ以及位于中心区域CZ以外的一周边区域SZ，为了使照明装置100出光更收敛于Y轴出光方向，可改变这些圆锥微结构130b的分布密度，例如使分布于中心区域CZ的这些圆锥微结构130b的分布密度小于分布于周边区域SZ的这些圆锥微结构130b的分布密度。藉此，由中心区域CZ穿透眩光抑制元件130的光可依原本行进路线收敛而朝向Y轴出光方向传递而较不受分布密度较低的圆锥微结构130b影响。而由周边区域SZ穿透眩光抑制元件130的光则可被分布密度较高的圆锥微结构130b折射而收敛原本较为发散的出光光形。如此一来，可更进一步地提升出光的亮度，同时也可更避免眩光的产生。

图9B示出图1实施例中的眩光抑制元件的一种变化的局部放大图，请参照图9B，在本实施例中，圆锥微结构130b也可如图9B中所示出，这些圆锥微结构130b也可排列成多列W，位于偶数列中的各圆锥微结构130b在行方向上彼此对齐，而位于奇数列中的各圆锥微结构130b在行方向上彼此对齐，且位于偶数列中的各圆锥微结构130b与位于奇数列中的各圆锥微结构130b不对齐。举例而言，请参照图9B，其中，位于列W₂、W₄、W₆、W₈、W₁₀等偶数列的圆锥微结构130b在行方向上排列为一偶数列阵列W_2n。而位于列W₁、W₃、W₅、W₇、W₉等奇数列的圆锥微结构130b也在行方向上排列一奇数列阵列W_2n-1。并且，偶数列阵列W_2n与奇数列阵列W_2n-1在行方向上不对齐。举例而言，偶数列阵列W_2n与奇数列阵列W_2n-1可如图9B中所示出的蜂窝式排列方式，然本发明不以此为限。

更详细而言，图9C示出图1实施例中的圆锥微结构的局部放大示意图，请参照图1与图9C，在本实施例中，这些圆锥微结构130b的顶部可为一尖端(如实线所示出的轮廓)(tip)或一圆弧化顶部(如虚线所示出的轮廓)(roundedtop portion)而仍可具有相同的功效。

此外，请参照图1与图9C，在本实施例中，照明装置100更包括多个散射微结构MS，其中这些散射微结构MS可分布于出光面PL的中心区域CZ内，且各散射微结构MS使光束B收敛的能力低于各圆锥微结构130b使光束B收敛的能力。举例而言，这些散射微结构MS可为粗糙表面，并可分布在圆锥微结构130b的斜面TP或是基板130a上。其中，这些散射微结构MS例如是利用喷砂(sand blasting)方式产生，然本发明不以此为限。藉此，这些散射微结构MS可将光束B进一步地散射，以减少眩光的产生，而可增加使用上的舒适性。然而，图3A至图8中所示出的图示与数据仅用于例示说明本实施例，本发明不以此为限。

综上所述，本发明的实施例中的照明装置利用眩光抑制元件的多个圆锥微结构使光源所发出的光束折射并收敛，可有效避免光束因过于发散而使得使用者容易观察到眩光进而造成不适的现象，同时，可依照实际需求而制定夹角(底面与斜面的夹角)的大小与圆锥微结构的分布密度，以进一步地调控出光强度分布，以抑制产生眩光而造成使用上的不适感。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种照明装置，其特征在于，包括：

一灯具，具有一出光口；

一光源，配置在该灯具内并朝向该灯具的该出光口发出一光束；以及

一眩光抑制元件，对应该出光口设置，该眩光抑制元件包括一基板与配置在该基板上的多个圆锥微结构，在该光束通过该眩光抑制元件之后，该光束收敛。

2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，各该圆锥微结构的一斜面与一底面的夹角介于约35度至约55度之间。

3.根据权利要求2所述的照明装置，其特征在于，各该圆锥微结构的一斜面与一底面的夹角介于约40度至约50度之间。

4.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，该些圆锥微结构是排列成m×n的阵列。

5.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，该些圆锥微结构是排列成多列，位于偶数列中的各该圆锥微结构在行方向上彼此对齐，而位于奇数列中的各该圆锥微结构在行方向上彼此对齐，且位于偶数列中的各该圆锥微结构与位于奇数列中的各该圆锥微结构不对齐。

6.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，各该圆锥微结构的底面直径介于10微米至1毫米。

7.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，各该圆锥微结构的底面与相邻的圆锥微结构的距离小于0.5毫米。

8.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，该些圆锥微结构的顶部为一尖端或一圆弧化顶部。

9.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，该眩光抑制元件的一出光面包括一中心区域以及位于该中心区域以外的一周边区域，且分布于该中心区域的该些圆锥微结构的分布密度小于分布于该周边区域的该些圆锥微结构的分布密度。

10.根据权利要求9所述的照明装置，其特征在于，还包括多个散射微结构，该些散射微结构分布于该出光面的该中心区域内，且各该散射微结构使该光束收敛的能力低于各该圆锥微结构使该光束收敛的能力。

11.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，位于该中心区域的各该圆锥微结构的一斜面为一粗糙表面。