CN103968330A - 导光结构及其灯泡 - Google Patents

Abstract

一种导光结构，其包含有一柱体以及一反射结构。所述柱体套设在一发光模块，且所述反射结构包含有一本体、一入射面部以及一反射面部。所述本体连接于所述柱体，所述入射面部形成在所述本体上且连接于所述柱体，所述发光模块所发出的光线通过所述入射面部以射入所述本体。所述反射面部形成在所述本体上，所述反射面部包含有一全反射面部，其用来将通过所述入射面部射入所述本体的光线，通过全反射的方式反射射出所述本体之外。

Description

导光结构及其灯泡

技术领域

本发明涉及一种导光结构及其灯泡，特别是有关一种用来增加发光模块出光角度的导光结构及其灯泡。

背景技术

近来，由于发光二极管（Light Emitting Diode,LED）具有低能耗、寿命长及无须暖灯时间等的优点，且发光二极管所发出的光线具有高度指向性，故目前发光二极管主要的应用均以指向性照明用途为主，例如交通号志、手电筒照明以及车灯等的光源上。

然而，在应用发光二极管作为一般性室内照明用途（例如台灯、壁灯等）时，由于发光二极管的光源具有高度指向性，意即发光二极管的出光角度是限缩在一定的范围内。因此在使用时，光线会因出光角度的限缩而过度集中，进而造成局部区域亮度较高以及产生亮度不均的问题，导致大幅地降低发光二极管的应用范畴。

发明内容

因此，本发明提供一种用来增加发光模块出光角度的导光结构及其灯泡，以解决上述问题。

为了达成上述目的，本发明公开一种导光结构，其用来改变一灯泡所发出光线的光路径，所述灯泡包含有一发光模块，其用来发出光线，所述导光结构包含有一柱体以及一反射结构。所述柱体套设在所述发光模块，且所述反射结构包含有一本体、一入射面部以及一反射面部。所述本体连接于所述柱体，所述入射面部形成在所述本体上且一侧连接于所述柱体，所述发光模块所发出的光线通过所述入射面部以射入所述本体。所述反射面部形成在所述本体上，所述反射面部包含有一全反射面部，其用来将通过所述入射面部射入所述本体的光线，通过全反射的方式反射射出所述本体之外。

根据本发明其中之一实施方式，本发明进一步公开所述发光模块包含有多个发光单元，所述多个发光单元沿一路径排列，其特征在于，所述本体位在所述多个发光单元的一侧且遮盖所述多个发光单元。

根据本发明其中之一实施方式，本发明进一步公开所述多个发光单元沿一环形路径排列，其特征在于，所述柱体为一中空柱形结构体，其环绕所述多个发光单元，所述反射结构为一个环形结构体，其位在所述多个发光单元的所述侧，且所述本体为一环形结构体，其用来遮盖排列在所述环形路径上的所述多个发光单元。

根据本发明其中之一实施方式，本发明进一步公开所述多个发光单元沿多个环形路径排列，其特征在于，所述柱体为一环形结构体，其环绕所述多个发光单元，所述反射结构包含有多个环形结构体，其位在所述多个发光单元的所述侧，各反射结构的所述本体为一环形结构体，各本体用来遮盖排列在所述多个环形路径上的所述多个发光单元。

根据本发明其中之一实施方式，本发明进一步公开所述导光结构进一步包含有一出光面部，其形成在所述柱体的一侧且连接于所述反射面部，所述出光面部用来将通过所述入射面部以射入所述本体的光线射出所述本体之外。

根据本发明其中之一实施方式，本发明进一步公开所述全反射面部为一弧面结构，所述入射面部为一平面结构，所述出光面部为所述柱体的外表面。

根据本发明其中之一实施方式，本发明进一步公开所述反射结构由透明材质所制成。

根据本发明其中之一实施方式，本发明进一步公开所述反射结构进一步包含有一反射膜层，其涂布在所述反射面部上，所述反射膜层用来反射通过所述反射面部射出所述本体的光线。

根据本发明其中之一实施方式，本发明进一步公开所述反射膜层由金属材质所组成。

根据本发明其中之一实施方式，本发明进一步公开所述柱体与所述反射结构为一体成型。

根据本发明其中之一实施方式，本发明进一步公开一种灯泡，其包含有一发光模块以及一导光结构。所述发光模块用来发出光线，所述导光结构用来改变所述发光模块所发出光线的光路径。所述导光结构包含有一柱体以及一反射结构。所述柱体套设在所述发光模块，且所述反射结构包含有一本体、一入射面部以及一反射面部。所述本体连接于所述柱体，所述入射面部形成在所述本体上且连接于所述柱体，所述发光模块所发出的光线通过所述入射面部以射入所述本体。所述反射面部形成在所述本体上，所述反射面部包含有一全反射面部，其用来将通过所述入射面部射入所述本体的光线，通过全反射的方式反射射出所述本体之外

综上所述，本发明之导光结构可利用反射面部的全反射面部，将通过入射面部射入本体的光线，通过至少一次的全反射而射出本体。藉此，本发明便可改变发光模块所发出光线的光路径，进而增加发光模块的出光角度。这样一来，光线便不会因过度集中而造成局部区域亮度较高以及改善亮度不均的问题，藉以大幅提升本发明灯泡的应用范畴，例如本发明灯泡可应用在室内照明用途。

此外，由于本发明的导光结构的柱体与反射结构均呈环形且环绕发光模块，也就是说本发明的导光结构的柱体与反射结构可通过环形的结构设计，环绕包围所有发光模块，以使所有由发光模块所发出的光线均可被反射结构的反射面部所反射，进而增进本发明灯泡在侧面处的亮度，从而提升本发明灯泡应用在室内照明用途时的应用弹性。

附图说明

图1为本发明实施例灯泡的外观示意图。

图2为本发明实施例灯泡的元件爆炸示意图。

图3为本发明实施例灯泡的元件剖面示意图。

图4为本发明实施例导光结构的元件示意图。

图5为本发明实施例灯泡的元件局部剖面示意图。

图6为本发明实施例导光结构与发光模块的俯视示意图。

图7为本发明另一实施例导光结构与发光模块的俯视示意图。

图8为本发明另一实施例灯泡的元件剖面示意图。

其中，附图标记说明如下：

30 灯泡 32、32' 发光模块

321 发光单元 34 灯罩

36 灯头模块 38 散热结构

381 基座 383 散热鳍片

385 容置空间 40 绝缘底座

42、42' 导光结构 44 柱体

46 反射结构 47 出光面部

461 本体 463 入射面部

465 反射面部 467 全反射面部

48 反射膜层 P1、P1' 第一光路径

P2、P2' 第二光路径

具体实施方式

有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

请参阅图1至图3，图1为本发明一实施例灯泡30的外观示意图，图2为本发明实施例灯泡30的元件爆炸示意图，图3为本发明实施例灯泡30的元件剖面示意图。如图1至图3所示，灯泡30包含有一发光模块32以及一灯罩34，发光模块32用来发出光线，灯罩34包覆发光模块32。此外，灯罩34可用来散射发光模块32所发出的光线，意即灯罩34可防止人眼直视发光模块32，进而避免人眼因直视发光模块32所产生的眩光问题。在此实施例中，发光模块32可为一发光二极管（Light Emitting Diode,LED）模块。

此外，灯泡30进一步包含有一灯头模块36，其用来提供电力至发光模块32。在此实施例中，灯头模块36可为适用在一E-27灯泡的灯头模块，但不受此限，意即灯头模块36也可为适用在公知规格的灯泡（例如E-10、E-12、E-17、E-40等）的灯头模块。至于采用上述何者设计，其端视实际需求而定。此外，灯泡30进一步包含有一散热结构38，其用来散除灯泡30的发光模块32在发光时所产生的热量。进一步地，散热结构38包含有一基座381以及多个散热鳍片383，基座381上设置有发光模块32，多个散热鳍片383分别突出于基座381，且多个散热鳍片383用来散除发光模块32所产生的热量。值得一提的是，散热结构38可为一中空结构，意即散热结构38内部可形成有一容置空间385（如图3所示），其用来容置发光模块32的驱动电路，容置空间385另可用来容置发光模块32的其它内部电子组件，例如电线等。

此外，本发明的灯泡30可进一步包含有一绝缘底座40，其连接于灯头模块36与散热结构38的多个散热鳍片383。进一步地，绝缘底座40可用来防止散热结构38的散热鳍片383与灯头模块36直接接触。这样一来，当灯头模块36电连接于一外部电源以提供电力至发光模块32时，绝缘底座40便可用来防止上述电力通过接触而被传导至散热结构38，而造成灯头模块36无法正常供电于发光模块32。也就是说，绝缘底座40可用来绝缘灯头模块36与散热结构38的多个散热鳍片383，进而防止灯头模块36与散热结构38因接触而形成短路，导致灯头模块36无法正常供电于发光模块32，从而影响发光模块32的发光。

此外，灯泡30进一步包含有一导光结构42，其用来改变发光模块32所发出光线的光路径。请参阅图3以及图4，图4为本发明实施例导光结构42的元件示意图。如图3以及图4所示，导光结构42包含有一柱体44，其套设在发光模块32且固设在散热结构38的基座381上。在实际上，散热结构38的基座381可以卡合的方式固设导光结构42的柱体44，但不受此限，例如散热结构38的基座381也可以黏合的方式固设导光结构42的柱体44。至于采用上述何者设计，其端视实际需求而定。

如图3以及图4所示，导光结构42进一步包含有一反射结构46，其包含有一本体461以及一入射面部463，本体461连接于柱体44，入射面部463形成在本体461上且连接于柱体44。当发光模块32发光时，发光模块32所发出的光线可通过入射面部463以射入本体461。在此实施例中，导光结构42的柱体44与反射结构46可为一体成型，但不受此限，例如柱体44与反射结构46也可为分开的两构件，且柱体44与反射结构46可通过黏合或热融等方式彼此结合而成为导光结构42。至于采用上述何者设计，其端视实际需求而定。

此外，反射结构46进一步包含有一反射面部465，其形成在本体461上且连接于入射面部463的另一侧，另外，反射面部465包含有一全反射面部467，其用来反射通过入射面部463射入本体461的光线。在此实施例中，反射结构46可由透明材质，例如透明压克力材质所制成，但不受此限。举例来说，反射结构46也可由玻璃材质所制成，至于采用上述何者设计，其端视实际需求而定。此外，导光结构42进一步包含有一出光面部47，其形成在导光结构42的柱体44的一侧且连接于反射面部465，出光面部47是用来将通过入射面部463以射入本体461的光线射出本体461之外，意即通过入射面部463以射入本体461的光线可以折射的方式透过出光面部47而射出本体461之外。在此实施例中，全反射面部467为一弧面结构，入射面部463为一平面结构，出光面部47为柱体44的外表面，且所述平面结构（即入射面部463）垂直于柱体44的外表面（即出光面部47）。

值得一提的是，出光面部47（即柱体44的外表面）的设计可不局限在此实施例图式所绘示的柱状平面，例如出光面部47也可以是锥状平面、弧面等。在实际状况下，出光面部47可藉由上述不同的结构设计调整出光面部47与射出本体461的光线的入射角，以使入射角不大于光线全反射角时的临界角，进而使射出本体461的光线能顺利以折射的方式透过出光面部47而射出本体461之外。换句话说，本发明的出光面部47可根据射出本体461的光线的光路径，而对应形成如上所述的锥状平面、弧面等，至于采用上述何者设计，其端视实际需求而定。

以下针对导光结构42改变发光模块32所发出光线的光路径的作用原理进行说明，请参阅图5，图5为本发明实施例灯泡30的元件局部剖面示意图。如图5所示，反射结构46的反射面部465的全反射面部467可用来将通过入射面部463射入本体461的光线，通过全反射的方式反射射出本体461之外，藉此导光结构42便可利用反射面部465的全反射面部467以全反射的方式改变发光模块32所发出光线的光路径。进一步地，被反射面部465的全反射面部467所反射的光线可透过出光面部47射出反射结构46的本体461之外。

举例来说，当发光模块32所发出的光线通过所述平面结构（即入射面部463）沿一第一光路径P1射入本体461时，所述弧面结构（即全反射面部467）可用来将上述通过入射面部463沿第一光路径P1射入本体461的光线，通过一次全反射后而沿一第二光路径P2射出本体461，意即本发明是是应用斯乃尔定律（Snell's Law），将由全反射面部467反射的光线通过全反射的方式反射射出本体461之外。而值得一提的是，当光线沿第二光路径P2射出本体461时，光线在本体461与外界的交界面处（即出光面部47）会产生折射，但不产生全反射。

另一方面，当发光模块32所发出的光线通过所述平面结构（即入射面部463）沿一第一光路径P1'射入本体461时，所述弧面结构（即全反射面部467）可用来将上述通过入射面部463沿第一光路径P1'射入本体461的光线，通过两次全反射后而沿一第二光路径P2'射出本体461。值得一提的是，当光线沿第二光路径P2'射出本体461时，光线在本体461与外界的交界面处（即出光面部47）会产生折射，但不产生全反射。

综上所述，本发明的导光结构42可利用反射面部465的全反射面部467，将通过入射面部463沿第一光路径P1、P1'射入本体461的光线，通过至少一次的全反射而沿第二光路径P2、P2'射出本体461。藉此，本发明便可改变发光模块32所发出光线的光路径以增加发光模块32的出光角度。在实际上，本发明的导光结构42经光学计算后，得知在光强度为发光模块32所能产生最大光强度一半值的光角约为±150°，意即本发明灯泡30的出光角度可达到300°。这样一来，光线不会因过度集中而造成局部区域亮度较高以及改善亮度不均的问题，藉以大幅提升本发明灯泡30的应用范畴，例如应用在室内照明用途。

在此实施例中，全反射面部467可函盖反射面部465的全部区段，但不受此限，例如在考虑节省成本的前提下，全反射面部467也可函盖反射面部465的部分区段。值得一提的是，当光线入射至反射面部465上全反射面部467所没有函盖的区段时，反射面部465也可通过反射（非全反射）将光线反射出本体461之外，而由于反射面部465是通过反射的方式而非全反射的方式将光线反射出本体461之外，故部分光线会通过反射面部465射出本体461之外。

因此，为反射通过反射面部465射出本体461之外的部分光线，反射结构46可进一步包含有一反射膜层48（如图5所示）。反射膜层48涂布在反射面部465上，反射膜层48可用来反射所述部分通过反射面部465的光线，以使所述部分通过反射面部465的光线被反射膜层48反射射出本体461。在此实施例中，反射膜层48可由金属材质所组成。

请参阅图5以及图6，图6为本发明实施例导光结构42与发光模块32的俯视示意图。如图5以及图6所示，发光模块32包含有多个发光单元321，且多个发光单元321沿一路径排列。此外，导光结构42的反射结构46的本体461是位在多个发光单元321的一侧（即上侧），且本体461能遮盖发光模块32的多个发光单元321。

在此实施例中，多个发光单元321是沿一环形路径排列，且多个发光单元321彼此分开。如图6所示，多个发光单元321是沿单一个所述环形路径排列，也就是说，发光模块32的多个发光单元321为单排环形的方式排列。此外，在此实施例中，导光结构42的柱体44为一中空柱形结构体，其环绕多个发光单元321，而为了使反射结构46的本体461能遮盖沿所述环形路径排列的多个发光单元321，导光结构42的反射结构46对应所述环形路径而形成一个环形结构体，其位在多个发光单元321的所述侧（即上侧），且本体461为一环形结构体，如此本体461便可用来遮盖排列在所述环形路径上的多个发光单元321。

值得一提的是，多个发光单元321的排列方式不局限在此实施例中所述，例如多个发光单元321也可沿一矩形路径排列。相似地，为了使反射结构46的本体461能遮盖沿所述矩形路径排列的多个发光单元321，导光结构42的反射结构46对应所述矩形路径而形成一个矩形结构体，且本体461也为一矩形结构体。也就是说，导光结构42的反射结构46与本体461为对应多个发光单元321的排列路径所形成的形状，均在本发明所保护的范畴内。

此外，由于本发明的导光结构42的柱体44与反射结构46均呈环形且环绕发光模块32，也就是说本发明的导光结构42的柱体44与反射结构46可通过环形的结构设计，环绕包围所有发光模块32，以使所有由发光模块32所发出的光线均可被反射结构46的反射面部465所反射，进而增进本发明灯泡30在侧面处的亮度，从而提升本发明灯泡30应用在室内照明用途时的应用弹性。

请参阅图7以及图8，图7为本发明另一实施例导光结构42'与发光模块32'的俯视示意图，图8为本发明另一实施例灯泡30的元件剖面示意图。此实施例与前述实施例的主要不同之处在于，发光模块32'的多个发光单元321沿两个环形路径排列，而导光结构42'的反射结构46对应所述两个环形路径包含有两个环形结构体，其位在多个发光单元321的所述侧（即上侧），且为了对应所述环形路径，各反射结构46的所述本体431也为一环形结构体，如此各本体461便可分别用来遮盖排列在多个环形路径上的多个发光单元321。

值得一提的是，本发明导光结构42'的环形结构体（即反射结构46）的数量可不局限在上述实施例所述，例如当发光模块32'的多个发光单元321沿三个环形路径排列时，导光结构42'的环形结构体（即反射结构46）便对应地形成有三个，意即只要包含有多个反射结构46的结构设计，均在本发明所保护的范畴内。而此实施例与上述实施例中具有相同标号的组件，其具有相同的构造及功能，为求简洁，在此不再赘述。

相较于现有技术，本发明的导光结构可利用反射面部的全反射面部，将通过入射面部沿第一光路径射入本体的光线，通过至少一次的全反射而沿第二光路径射出本体。藉此，本发明便可改变发光模块所发出光线的光路径以增加发光模块的出光角度。这样一来，光线不会因过度集中而造成局部区域亮度较高以及改善亮度不均的问题，藉以大幅提升本发明灯泡的应用范畴，例如应用在室内照明用途。

此外，由于本发明的导光结构的柱体与反射结构均呈环形且环绕发光模块，也就是说本发明的导光结构的柱体与反射结构可通过环形的结构设计，环绕包围所有发光模块，以使所有由发光模块所发出的光线均可被反射结构的反射面部所反射，进而增进本发明灯泡在侧面处的亮度，从而提升本发明灯泡应用在室内照明用途时的应用弹性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (20)

1.一种导光结构，其用来改变一灯泡所发出光线的光路径，所述灯泡包含有一发光模块，其用来发出光线，其特征在于，所述导光结构包含有：

一柱体，其套设在所述发光模块；以及

一反射结构，其包含有：

一本体，其连接于所述柱体；

一入射面部，其形成在所述本体上且连接于所述柱体，所述发光模块所发出的光线通过所述入射面部以射入所述本体；以及

一反射面部，其形成在所述本体上，所述反射面部包含有一全反射面部，其用来将通过所述入射面部射入所述本体的光线，通过全反射的方式反射射出所述本体之外。

2.如权利要求1所述的导光结构，所述发光模块包含有多个发光单元，所述多个发光单元沿一路径排列，其特征在于，所述本体位在所述多个发光单元的一侧且遮盖所述多个发光单元。

3.如权利要求2所述的导光结构，所述多个发光单元沿一环形路径排列，其特征在于，所述柱体为一中空柱形结构体，其环绕所述多个发光单元，所述反射结构为一个环形结构体，其位在所述多个发光单元的所述侧，且所述本体为一环形结构体，其用来遮盖排列在所述环形路径上的所述多个发光单元。

4.如权利要求2所述的导光结构，所述多个发光单元沿多个环形路径排列，其特征在于，所述柱体为一环形结构体，其环绕所述多个发光单元，所述反射结构包含有多个环形结构体，其位在所述多个发光单元的所述侧，各反射结构的所述本体为一环形结构体，各本体用来遮盖排列在所述多个环形路径上的所述多个发光单元。

5.如权利要求1所述的导光结构，其特征在于，所述导光结构进一步包含有一出光面部，其形成在所述柱体的一侧且连接于所述反射面部，所述出光面部用来将通过所述入射面部以射入所述本体的光线射出所述本体之外。

6.如权利要求1所述的导光结构，其特征在于，所述全反射面部为一弧面结构，所述入射面部为一平面结构，所述出光面部为所述柱体的外表面。

7.如权利要求1所述的导光结构，其特征在于，所述反射结构由透明材质所制成。

8.如权利要求1所述的导光结构，其特征在于，所述反射结构进一步包含有：

一反射膜层，其涂布在所述反射面部上，所述反射膜层用来反射通过所述反射面部射出所述本体的光线。

9.如权利要求8所述的导光结构，其特征在于，所述反射膜层由金属材质所组成。

10.如权利要求1所述的导光结构，其特征在于，所述柱体与所述反射结构为一体成型。

11.一种灯泡，其包含有：

一发光模块，其用来发出光线；以及

一导光结构，其用来改变所述发光模块所发出光线的光路径，其特征在于，所述导光结构包含有：

一柱体，其套设在所述发光模块；以及

一反射结构，其包含有：

一本体，其连接于所述柱体；

一入射面部，其形成在所述本体上且连接于所述柱体，所述发光模块所发出的光线通过所述入射面部以射入所述本体；以及

一反射面部，其形成在所述本体上，所述反射面部包含有一全反射面部，其用来将通过所述入射面部射入所述本体的光线，通过全反射的方式反射射出所述本体之外。

12.如权利要求11所述的灯泡，所述发光模块包含有多个发光单元，所述多个发光单元沿一路径排列，其特征在于，所述本体位在所述多个发光单元的一侧且遮盖所述多个发光单元。

13.如权利要求12所述的灯泡，所述多个发光单元沿一环形路径排列，其特征在于，所述柱体为一中空柱形结构体，其环绕所述多个发光单元，所述反射结构为一个环形结构体，其位在所述多个发光单元的所述侧，且所述本体为一环形结构体，其用来遮盖排列在所述环形路径上的所述多个发光单元。

14.如权利要求12所述的灯泡，所述多个发光单元沿多个环形路径排列，其特征在于，所述柱体为一环形结构体，其环绕所述多个发光单元，所述反射结构包含有多个环形结构体，其位在所述多个发光单元的所述侧，各反射结构的所述本体为一环形结构体，各本体用来遮盖排列在所述多个环形路径上的所述多个发光单元。

15.如权利要求11所述的灯泡，其特征在于，所述导光结构进一步包含有一出光面部，其形成在所述柱体的一侧且连接于所述反射面部，所述出光面部用来将通过所述入射面部以射入所述本体的光线射出所述本体之外。

16.如权利要求11所述的灯泡，其特征在于，所述全反射面部为一弧面结构，所述入射面部为一平面结构，所述出光面部为所述柱体的外表面。

17.如权利要求11所述的灯泡，其特征在于，所述反射结构由透明材质所制成。

18.如权利要求11所述的灯泡，其特征在于，所述反射结构进一步包含有：一反射膜层，其涂布在所述反射面部上，所述反射膜层用来反射通过所述反射面部射出所述本体的光线。

19.如权利要求18所述的灯泡，其特征在于，所述反射膜层由金属材质所组成。

20.如权利要求11所述的灯泡，其特征在于，所述柱体与所述反射结构为一体成型。