CN111336471A - 发光装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种发光装置，其包括一电路基板、光源、至少一反射元件及一光学元件。光源设置于电路基板上，至少一反射元件邻设于光源且包括一反射面。光学元件设置于光源及至少一反射元件上方，包括一透光元件和一干涉元件。干涉元件设置成具有一破坏性干涉方向，反射面的一延伸方向与破坏性干涉方向为不平行，俾使自透光元件射出的光线产生多个并列的细窄状光型。

Description

发光装置

技术领域

本发明涉及一种发光装置，尤其涉及一种射出的光线产生多个并列的细窄状光型的发光装置。

背景技术

随着科技进步及市场需求，现有许多移动载具(汽车、机车等)的尾灯，均倾向采用发光二极管(light-emitting diode，LED)作为光源，以改善传统卤素灯或氙气灯的缺失。然而，LED本身为出光较发散的点光源，其呈现的光型图案大致为圆型光晕(如图1所示)，中心为亮度较强的亮区1，四周向外亮度逐渐减弱形成暗区2。即便可使用多颗LED排列成各种形状，仍呈现多个圆型光晕3(如图2所示)，此种光型上的窠臼已难满足汽车产业对于光学效果的多样化需要，特别是高级车种对于个性化的追求。另外，若单纯采用LED来实现多变的光型，所需的数量不但增加材料、制造及维修成本，且囿于密集LED排列下，反射罩的设置更加困难，这会使得发光角度及光型效果受到极大限制。

有鉴于此，如何提供一种发光装置以改善上述缺失，乃为业界待解决的问题。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种发光装置，其可射出多个并列的细窄状光型。

为达上述目的，本发明的发光装置包括一电路基板、光源、至少一反射元件及一光学元件。光源设置于电路基板上，至少一反射元件邻设于光源且包括一反射面。光学元件包括透光元件和干涉元件，干涉元件设置在透光元件下。至少一反射元件及光学元件位于光源发出的一光线的一路径上，使光线受至少一反射元件反射后，经干涉元件自透光元件射出。干涉元件被设置成具有一破坏性干涉方向，反射面的一延伸方向与破坏性干涉方向为不平行，俾使自透光元件射出的光线产生多个并列的细窄状光型。

于一实施例中，本发明的发光装置所具有的至少一反射元件包括二个反射元件对称地邻设于光源的二个相对侧，或四个反射元件等间隔地邻设于光源的周围。

于一实施例中，本发明的发光装置所具有的反射面沿远离光源的一方向呈平面。

于一实施例中，本发明的发光装置所具有的反射面沿远离光源的一方向呈曲面。

于一实施例中，本发明的发光装置所具有的反射面的后侧相对于电路基板具有一角度，该角度不小于光源发光角度补角的一半。

于一实施例中，本发明的发光装置所具有的反射面与光源之间具有一最短直线距离，不大于1厘米或不大于6毫米。

于一实施例中，本发明的发光装置所具有的至少一反射元件为至少一块体或至少一板体。

于一实施例中，本发明的发光装置所具有的至少一反射元件设置于该电路基板。

为让上述目的、技术特征及优点能更明显易懂，下文以较佳的实施例配合附图进行详细说明。

附图说明

图1为现有技术中的LED光源的光型图案的示意图；

图2为现有技术中以LED光源排列图案的示意图；

图3A为本发明的发光装置的一立体示意图；

图3B为本发明提供的一种光型图案示意图；

图4为本发明的发光装置的另一立体示意图；

图5至图6为本发明的发光装置具有不同反射面的侧视示意图；

图7A至图7D及图8为本发明的发光装置中反射面不同设置角度的侧视示意图；

图9A至图9C为本发明的发光装置中反射面与光源之间具有不同距离的侧视示意图；以及

图10A至图10D、图11A及图11B为本发明的发光装置中反射元件不同设置位置的俯视示意图。

附图标记说明

1 亮区

2 暗区

3 圆型光晕

10 发光装置

100 电路基板

200 光源

300 反射元件

400 光学元件

410 透光元件

420 干涉元件

A1、A2 角度

D1 第一方向

D2 第二方向

D3 延伸方向

L 光线

RL 反射光线

H 细窄状光型

H1、H2、H3 光型

S 最短直线距离

F 横向分量

具体实施方式

以下说明结合附图，对本发明的一些实施方式作详细叙示。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。除非上下文中清楚地另外指明，否则本文所用的单数形式“一”亦包括多个形式，而所述的方位(如前、后、上、下、两侧、内、外等)为相对方位，可依据发光装置的使用状态而定义，并非指示或暗示发光装置需有特定方向的构造或操作，亦不能理解为对本发明的限制。

本发明的发光装置主要可用于各种不同照明模块中，例如煞车灯、方向灯、头灯、尾灯或气氛灯等。发光装置中的各个元件可以通过照明模块中的支架(图未示)固定，以不致因行车晃动而有位移。发光装置的一特点在于透过光学元件的干涉作用，将现有技术的圆形光晕转变为细窄状光型，以满足汽车产业对于光学效果的多样化需求。举例如图3A所示，当发光装置10中光源200的排列方向与破坏性干涉作用的第一方向D1垂直时，每个光源200在光学元件400上各自形成的独立细窄状光型的亮区可以相互连结或重叠，形成更长且均匀的细窄状光型H。各元件的内容详细说明如下。

请参考图4至图6，发光装置10包括一电路基板100、光源200、至少一反射元件300及一光学元件400，光源200设置于电路基板100上以接收供电而发光。光源200可以是任何可以发光的元件。下述实施例以发出琥珀色、橘色或红色的LED光源为例说明，但不以此作为限制。光源200发出的光线L具有一发光角度，以下实施例以具有发光角度为120度的光源200作为示例(图中所示的角度A1是标示发光角度的一半)，且为方便示意，以下实施例仅显示单一LED光源，且所有光线L及反射光线RL仅以数条虚线表示以供理解其发光范围，但不表示光源200所发出的光线L仅是数条光束。

光源200可以是至少一个以上发光二极管(LED)或至少一个以上激光二极管(LD)所构成。发光二极管可以是白光、红光、蓝光、绿光、橘光、黄光或琥珀光。若发光二极管是白光，那发光二极管就包括一蓝光发光二极管芯片及一荧光粉。荧光粉可以是黄色荧光粉、绿色荧光粉及红色荧光粉的任意搭配组合，黄色荧光粉可以是Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺(简称YAG)与(Sr,Ba)₂SiO₄:Eu²⁺(Sr ²⁺含量较高，简称Silicate)，绿色荧光粉可以是Si_6-zAl_zO_zN_8-z:Eu²⁺(简称β-SiAlON)与Lu₃Al₅O₁₂:Ce³⁺(简称LuAG)，红色荧光粉可以是CaAlSiN₃:Eu²⁺(简称CASN或1113)、Sr₂Si₅N₈:Eu²⁺(简称258)与K₂SiF₆:Mn⁴⁺(简称KSF)。若发光二极管是红光、蓝光、绿光、橘光、黄光或琥珀光，那发光二极管包括一红光、蓝光、绿光、橘光、黄光或琥珀光发光二极管芯片。激光二极管(LD)可以是白光、红光、蓝光、绿光、橘光、黄光或琥珀光。若激光二极管是白光，那激光二极管就包括一蓝光激光二极管芯片及一荧光粉。荧光粉可以是黄色荧光粉、绿色荧光粉及红色荧光粉的任意搭配组合，黄色荧光粉可以是Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺(简称YAG)与(Sr,Ba)₂SiO₄:Eu²⁺(Sr²⁺含量较高，简称Silicate)，绿色荧光粉可以是Si_6-zAl_zO_zN_8-z:Eu²⁺(简称β-SiAlON)与Lu₃Al₅O₁₂:Ce³⁺(简称LuAG)，红色荧光粉可以是CaAlSiN₃:Eu²⁺(简称CASN或1113)、Sr₂Si₅N₈:Eu²⁺(简称258)与K₂SiF₆:Mn⁴⁺(简称KSF)。若激光二极管是红光、蓝光、绿光、橘光、黄光或琥珀光，那激光二极管包括一红光、蓝光、绿光、橘光、黄光或琥珀光激光二极管芯片。

至少一反射元件300邻近设置于光源200，反射元件300的材质可包含聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸脂(PC)、金属或玻璃等，且可为一金属膜反射镜、介质膜反射镜或其他可以反射光线的元件。反射元件300的表面结构可为平滑状、三角形、方形或六角形。反射元件300的外型可为一块体或一板体，其可设置于电路基板100上，或通过照明模块中的支架(图未示)设置于光源200的周围。反射元件300具有一反射面310，反射面310位于光线L的路径上，以将光线L反射形成反射光线RL，再照射至光学元件400。反射面310可沿远离光源200的一方向呈平面(如图5所示)，或呈曲面以增加反射光线RL的强度(如图6所示)；反射面310可延伸至接触光学元件400或与光学元件400仅隔一小段距离(图未示)。虽于图中所示为一个光源搭配二个反射元件300，但依据不同的需求，还可设置二个以上反射元件300，且具有不同的配置方式，以达到不同的效果(详细说明如后)。多个反射元件300之间并不相连接，亦即反射面310之间不相连接，换言之，相较于传统设置于光源周围，以光源为中心完全环绕光源设置的反射碗、反射杯，可完全地反射光源朝向侧面射出的光线，本发明的反射元件300可不连续地设置于光源200周围，不会完全地反射光源朝向侧面射出的光线L，而是仅部分地反射光线L，以取得符合需求的光型。

请参考图3A和图4，光学元件400可通过照明模块中的支架(图未示)设置于灯罩与光源200之间或者直接设置于灯罩上，主要材料则可以由聚碳酸酯(UV-Polycarbonate)、聚酯纤维(Polyester)、丙烯酸(Acrylic)、紫外穿透丙烯酸(UVT acrylic)所形成，其包括透光元件410及干涉元件420，透光元件410可包括透光基材及光学透光层，干涉元件420可设置于光学透光层下，光学透光层的材料可以与透光基材相同，更甚者，光学透光层及透光基材可以为一体成形，或者在制造时，于透光基材上形成光学透光层后，再形成干涉元件420于光学透光层上(方向用词的不同乃由于摆放方向不同)。可选地，干涉元件420可以通过模具制造、喷砂、化学蚀刻、压花或者是激光蚀刻等方式来形成。

光源200发出的光线L经干涉元件420自透光元件410射出可以形成特定的光型图案。于本实施例中，干涉元件420能够将光源200所发出的光线L进行干涉，同时又能够保持比如80％以上的透光率。干涉元件420可使光线L于一第一方向D1经历破坏性干涉(又称抵消干涉)，于一第二方向D2经历建设性干涉(又称增强干涉)，以改变光型。也就是说，当光线L未经历干涉作用时，光型如图1所示为一圆型光晕，当光线L经历干涉作用后，在第一方向D1上的光型范围缩减(破坏性干涉)，在第二方向D2上的光型范围扩增(建设性干涉)，因此形成如图3A和图4所示的细窄状光型H。

光学元件能够将光源所发出的光线进行干扰而产生特定非对称的光型图案，并同时又能够保持，比如80％以上的透光率。该干涉元件同时具有建设性干涉(Constructiveinterference)以及破坏性干涉(Destructive interference)的特性，其会对来自光源的光进行干涉，以使得来自多个光源的光在第一偏振方向，即D1方向上抵消干涉，即经历破坏性干涉，而第二偏振方向，即D2方向上增强干涉，也就是经历建设性干涉，因此，通过这种方式，即可将光晕图案变成线型图案。为了更清楚地描述该干涉过程，下面结合图1和图3B来进行说明。由图1可知，光晕图案可以分为两个区域，即周边的暗区2和中心的亮区1。光源发出的光在经过该干涉元件之后，由于其在不同方向上分别经历了建设性干涉和破坏性干涉，因此，D1方向的光会经过破坏性干涉而造成D1方向的光型图案区域缩减，D2方向的光会经过建设性干涉而造成D2方向的光型图案区域增加，故而光晕图案在D1方向的区域就会被破坏，而其在D2方向的图案则会被增加，最终形成如图3B所示的线型图案，呈现一长条形的光型图案效果。与光晕图案中的亮区1和暗区2相对应，在如图3B所示的线型图案中，其中心为亮区1，而两端则为暗区2。即该光型图案的暗区2则会主要分布于该长条形的光型图案的两端，而亮区1则分布于长条形的光型图案的中央区域。需要说明的是，本发明所使用的发光元件所形成的光型图案并不限于上述的形状，其暗区与亮区的比例以及位置可以根据具体的设计需求，通过调整干涉元件的几何形状及方向来达成，例如，也可以通过合适的干涉元件，得到没有暗区及亮区差别的光型图案。

详细而言，干涉元件420可包括多个微型单元，这些微型单元可以是规则地或不规则地排列。微型单元的几何形状可以为三角形、正方形、长方形、六边形、圆锥、椭圆体、立体波浪状或其他多边形的基部，此处并不作限定。微型单元可以是从表面延伸出来的凸起或者延伸到表面内的凹陷型态，彼此之间的间隔密度可依据所需来调整。这些微型单元可以排列成一凹凸表面，凹凸表面的最低点与最高点之间距离可例如不大于500微米，较佳为100微米，更佳为30微米。当凹凸表面的凹凸深度越小，则能够排列的微型单元就越多，这样一来即可增加干涉效果。

除此之外，在制造干涉元件420时，可以通过调整微型单元的制造角度，来调整最终形成的细窄状光型H的长度和宽度。例如制造时于第一方向D1扭转1度、第二方向D2扭转60度(图未示)，以于第一方向D1具有较佳的破坏性干涉效果，当扭转角度越大，破坏性干涉效果越差。也就是说，实际上可以通过计算上述制造角度，实现对线型图案形状的精确控制，例如于同一块干涉元件420划分不同区域，各区域具有不同几何形状、制造角度的微型单元，即可形成不同形状的光型。为方便说明，后面实施例所具有的干涉元件420仅具有单一制造角度及单一几何形状，且反射元件300的一延伸方向D3与干涉元件420的破坏性干涉方向(即前述的第一方向D1)为不平行，以使光线L经透光元件410射出时呈多个并列的细窄状光型H。

一般而言，一个光源200仅可在光学元件400上形成一个光型，因此若欲形成多个光型于光学元件400上，必须设置多个光源200以达到目的。如图4所示，本发明通过至少一反射元件300的设置，使一个光源200即可以形成多个细窄状光型H于光学元件400上。

以二个反射元件为例，左右反射元件位置摆放如与光源平行(水平对边)，则所呈现光型为分开三直线，垂直摆放(垂直对边)则光型叠加为一直线，而对角同侧摆放则光型较密且趋近反射元件，斜角对边摆放则光型密且呈阶梯状。反射元件的反射面角度由小变大时，光型(又可称光型线)数量由1变为3(肉眼较可清晰辨识的数量)，且光型线之间的宽度变大。反射元件与光源的距离由小变大时，左右光型线之间的宽度变大长度变小(但反射元件距离光源过远时，则无左右光型线)。

请参考图7A至图7D，揭示反射面310设置角度对光型的影响(其中C1为光型的简单示意图，C2为实际操作时光型的示意图)。光源200所发出直射至光学元件400的光线L产生的细窄状光型H1(于后简称光型)不会因反射元件300的设置方式而产生变化。反射元件300的反射面310的后侧相对于电路基板100可具有一角度A2，当该角度A2为75度时，经反射面310反射至光学元件400的反射光线RL产生的光型H2、H3较接近光型H1(即多个光型较密)，且相较光型H1的长度略短一些(如图7A所示)。以此类推地，当角度A2越小时，光型H2、H3越远离光型H1(即多个光型较疏)，长度亦更短。以光源200的发光角度为120度为例(为方便示出，图中较夸张的表示发光角度)，角度A2可不小于30度(即光源发光角度补角的一半)以使反射面310可顺利接收到光线L，不大于80度以产生较理想的多个光型(以肉眼可见其为多个光型)。请参考图8，虽于上述实施例中，光学元件400皆是大致与电路基板100平行，因此角度A2较佳地不会设置为大于80度，但当光学元件400相对于光源200的设置位置改变，例如反射面310及光学元件400位于光源200的相对侧，即光学元件400与电路基板100不平行，角度A2便可能大于80度甚至大于90度，以将反射光线RL反射至光学元件400上。光学元件400较佳地可抵接反射面310的一上端，以产生较佳的光型(图未示)。

请参考图9A至图9C，揭示反射面310设置距离对光型的影响。反射元件300的反射面310与光源200可有一最短直线距离S。以角度A2为45度举例，当距离S为0毫米时，经反射面310反射至光学元件400的反射光线RL产生的光型H2、H3较接近光型H1(即多个光型较密)，且相较光型H1的长度略短一些(如图9A所示)。以此类推地，当距离S越大时，光型H2、H3越远离光型H1(即多个光型较疏)，长度亦更短。以光源200的发光角度为120度为例(为方便示出，图中较夸张的表示发光角度)，距离S较佳地不大于6毫米以使反射面310可顺利接收到光线L。

请参考图10A至图10D，以二个反射元件300邻近设置于光源200时的俯视图，揭示不同设置位置对于光型的影响。以光源200的发光角度、反射面310的角度A2、距离S均固定时为例。当二反射元件300设置在光源200左右二对侧时，光型H2、H3对称地位于光型H1的两侧(图10A)。当二反射元件300设置在光源200的左上侧与右上侧时，光型H2、H3朝光型H1的上端移动(图10B)。当二反射元件300设置在光源200的左上侧与右下侧时，光型H2朝光型H1的上端移动，光型H3朝光型H1的下端移动(图10C)。若二反射元件300设置在光源200的上侧与下侧时(此时，反射元件300的延伸方向D3与干涉元件420的破坏性干涉方向D1平行)，则不会产生多个光型(图10D)。应可以理解的是，若改变干涉元件420的破坏性干涉方向D1，则欲产生多个光型，便需相应地改变反射元件300的设置位置。另外，当二反射元件300的设置为延伸方向D3与干涉元件420的破坏性干涉方向D1不平行时，如图10B及图10C所示，反射元件300的反射面310与光源200之间的距离S具有一横向分量F，当距离S固定，光型H1、H2、H3的长度不变，但光型H2、H3与光型H1之间的距离，将与横向分量F成正比。

请参考图11A至图11B所示，以四个反射元件300邻近设置于光源200时的俯视图，揭示不同设置位置对于光型的影响。以光源200的发光角度、反射面310的角度A2、距离S均固定时为例。当四个反射元件300等间隔地设置于光源200的左上侧、右上侧、左下侧及右下侧时，光型H2、H3对称地位于光型H1的两侧，光型H2、H3可具有几乎与光型H1相同的长度或稍微短于光型H1。当四个反射元件300等间隔地设置于光源200的上侧、下侧、左侧及右侧时，光型H2、H3亦对称地位于光型H1的两侧，然光型H1因上侧及下侧的反射元件300而长度更长，光型H2、H3因仅是由左侧及右侧的反射元件300反射而长度较短。

通过上述的各实施例，本发明提供的发光装置，可以应用于各种不同照明模块中(例如作为煞车灯、方向灯、头灯、尾灯或气氛灯等)，以提供丰富多样的光型图案，还可以通过更少数量的LED即达到产生多个光型的效果，减少制造成本，且方便后续维修。

上述的实施例仅用来例举本发明的实施方式，以及阐释本发明的技术特征，并非用来限制本发明的保护范畴。任何熟悉此技术者可轻易完成的改变或均等性的安排均属于本发明所主张的范围，本发明的权利保护范围应以权利要求为准。

Claims (11)

1.一种发光装置，包括：

电路基板；

光源，设置于所述电路基板上；

至少一反射元件，邻设于所述光源，各所述至少一反射元件包括反射面；

光学元件，所述光学元件包括透光元件和干涉元件，所述干涉元件设置于所述透光元件下；

其中，所述至少一反射元件及所述光学元件位于所述光源发出的光线的路径上，使所述光线可受所述至少一反射元件反射后，经所述干涉元件自所述透光元件射出；

其中，所述干涉元件具有破坏性干涉方向，所述反射面的延伸方向与所述破坏性干涉方向为不平行，俾使自所述透光元件射出的所述光线产生多个并列的细窄状光型。

2.根据权利要求1所述的发光装置，其中，所述至少一反射元件包括二反射元件，对称地邻设于所述光源的二相对侧。

3.根据权利要求1所述的发光装置，其中，所述至少一反射元件包括四反射元件，等间隔地邻设于所述光源的周围。

4.根据权利要求1的发光装置，其中，所述反射面沿远离所述光源的方向呈平面。

5.根据权利要求1的发光装置，其中，所述反射面沿远离所述光源的方向呈曲面。

6.根据权利要求1的发光装置，其中，所述反射面的后侧相对于所述电路基板具有角度，所述角度不小于所述光源发光角度补角的一半。

7.根据权利要求1的发光装置，其中，所述反射面及所述光学元件位于所述光源的相对侧。

8.根据权利要求1的发光装置，其中，所述反射面与所述光源之间具有最短直线距离，所述最短直线距离不大于10毫米。

9.根据权利要求1的发光装置，其中，所述反射面与所述光源之间具有最短直线距离，所述最短直线距离不大于6毫米。

10.根据权利要求1的发光装置，其中，所述至少一反射元件为至少一块体或至少一板体。

11.根据权利要求1的发光装置，其中，所述至少一反射元件设置于所述电路基板。

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