CN201434256Y - 均匀光产生结构 - Google Patents

Abstract

一种均匀光产生结构，其包括：一导光单元、一反射单元、一发光单元及一图案单元。导光单元具有一透明的导光本体，其具有一入光面、一相反于入光面的第一反射面及形成于入光面及第一反射面之间的多个第二反射面及一出光面，该些第二反射面的最后端为一后反射面，该些第二反射面的最下端为一下反射面。反射单元包覆第一反射面及该些第二反射面。发光单元设置于导光本体的入光面的外侧。图案单元设置于下反射面上，且具有多组分别相对应于不同发光元件的图案，并且每一组图案具有多个微结构。

Description

均匀光产生结构

技术领域

本实用新型涉及一种均匀光产生结构，尤指一种能产生高光利用效率的均匀光产生结构。

背景技术

请参阅图1A、图1B及图1C，公知均匀光产生结构包括：一发光元件10、一导光本体11、一ㄈ形反射罩体12，其中该导光本体11容置于该ㄈ形反射罩体12内，并且该发光元件10设置该导光本体11及该ㄈ形反射罩体12的其中一相同外侧。

再者，该发光元件10具有多个单波长或不同波长的光源。该导光本体11的底面为一反射面111，并且一图案13成形在该反射面111上(如图1B及图1C所示)，以用于将该发光元件10从该入光面112打入至该导光本体11内的光束，破坏其全反射机制并均匀地从该出光面110投射出去。换言之，该导光本体11为一五角形结构，其中一斜面为出光面110，而其余为反射面，并且位于底面的反射面111具有该图案13。另外，该ㄈ形反射罩体12用以将逸出该导光本体11的光束反射导向该出光面110。

然而，公知的均匀光产生结构仍具有下列的缺陷存在：

一、在该导光本体11的反射面111上，仅有一渐渐变大的图案13，然而该发光元件10具有多个光源，因此使用“仅有一渐渐变大的图案13”易造成公知均匀光产生结构的均匀度不佳。

二、在该导光本体11中相对于出光面110的反射面113为一平面，此平面(该反射面113)易产生发光无效区域，而造成公知均匀光产生结构的发光效率不足。

于是，由以上原因，本设计人有感上述缺陷的可改善性，且依据多年来从事此方面的相关经验，悉心观察、研究，并配合学理的运用，而提出一种设计合理且有效改善上述缺陷的本实用新型。

发明内容

本实用新型的主要目的在于提供一种均匀光产生结构，其能够增加光的利用率及均匀度。

为了解决上述技术问题，根据本实用新型的其中一种方案，提供一种均匀光产生结构，其包括：一导光单元、一反射单元、一发光单元及一图案单元。其中，该导光单元具有一透明的导光本体，并且该导光本体具有一入光面、一相反于该入光面的第一反射面、多个形成于该入光面及该第一反射面之间的第二反射面、及一形成于该入光面及该第一反射面之间的出光面，其中该些第二反射面的最后端为一后反射面，该些第二反射面的最下端为一下反射面。该反射单元包覆该第一反射面及该些第二反射面。该发光单元设置于该导光本体的入光面的外侧，并且该发光单元具有多个发光元件。该图案单元设置于该下反射面上，其中该图案单元具有多组分别相对应于不同发光元件的图案，并且每一组图案具有多个微结构。借此，该发光单元所产生的光束穿过该入光面以导入该导光本体内，然后该光束通过该第一反射面、该些第二反射面及该图案单元的反射及散射而投向该出光面，最后该光束从该出光面投射出去。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型的均匀光产生结构改善公知“仅有一渐渐变大的图案”的缺陷，取而代之的则是多组图案，其以印刷、涂布或射出成形的方式成形于一导光本体的其中一反射面上，并且通过一反射罩体将被该图案所破坏全反射的光有效地反射至该导光本体的出光面。

为了能更进一步了解本实用新型为达到预定目的所采取的技术、手段及技术效果，请参阅本实用新型的详细说明与附图，相信本实用新型的目的、特征与特点，当可由此得一深入且具体的了解，然而所附附图仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制。

附图说明

图1A为公知均匀光产生结构的立体分解示意图；

图1B为公知均匀光产生结构的导光单元与图案单元配合的立体示意图；

图1C为公知均匀光产生结构的导光单元与图案单元配合的左视示意图；

图2A为本实用新型均匀光产生结构的实施例1的立体分解示意图；

图2B为本实用新型均匀光产生结构的导光单元与图案单元配合的实施例1的左视示意图；

图2C为本实用新型均匀光产生结构的发光单元与第一种图案单元配合的实施例1的仰视示意图；

图2D为本实用新型均匀光产生结构的发光单元与第二种图案单元配合的实施例1的仰视示意图；

图2E为本实用新型均匀光产生结构的发光单元与第三种图案单元配合的实施例1的仰视示意图；

图3为本实用新型均匀光产生结构的导光单元的实施例2的左视示意图；

图4为本实用新型均匀光产生结构的导光单元的实施例3的左视示意图；

图5为本实用新型均匀光产生结构的导光单元的实施例4的左视示意图；

图6为本实用新型均匀光产生结构的导光单元的实施例5的左视示意图；

图7为本实用新型均匀光产生结构的导光单元的实施例6的左视示意图；

图8为本实用新型均匀光产生结构的导光单元的实施例7的左视示意图；

图9为本实用新型均匀光产生结构的导光单元的实施例8的左视示意图；

图10为本实用新型均匀光产生结构的导光单元的实施例9的左视示意图；

图11为本实用新型均匀光产生结构的导光单元的实施例10的主视示意图；以及

图12为本实用新型均匀光产生结构的导光单元的实施例儿的俯视示意图。

【主要元件附图标记说明】

公知

发光元件     10    出光面    110

反射面       111

入光面       112

反射面       113

导光本体     11

ㄈ形反射罩体 12

图案         13

实施例1

导光单元     20a   导光本体  200a

入光面       201a

第一反射面   202a

后反射面     203a

下反射面     204a

出光面         205a

反射单元       21a         发光单元  22a

红色发光二极管 R

绿色发光二极管 G

蓝色发光二极管 B

图案单元       23a         图案     230a

图案           231a

图案           232a

圆形微结构     M1

圆形微结构     M2

圆形微结构     M3

图案单元       23a′

图案           R′、G′、B′

图案单元       23a″

图案           R″、G″、B″

实施例2

图案单元       23b

导光本体       200b

后反射面       203b

下反射面       204b

出光面         205b

实施例3

后反射面       203c

倾斜面         2030c

实施例4

后反射面       203d

图案单元       23d

实施例5

后反射面       203e

弧面           2030e

实施例6

导光本体       200f

后反射面       203f

出光面         205f

前反射面       206f

实施例7

后反射面       203g

前反射面    206g

实施例8

导光本体    200h

后反射面    203h

前反射面    206h

实施例9

后反射面    203i

前反射面    206i

实施例10

导光本体    200j

下反射面    204j

出光面      205j

实施例11

导光本体    200k

后反射面    203k

前反射面    206k

具体实施方式

请参阅图2A、图2B及图2C，本实用新型实施例1提供一种均匀光产生结构，其包括：一导光单元20a、一反射单元21a、一发光单元22a及一图案单元23a。

其中，该导光单元20a具有一透明的导光本体200a，并且该导光本体200a具有一入光面201a、一相反于该入光面201a的第一反射面202a、多个形成于该入光面201a及该第一反射面202a之间的第二反射面、及一形成于该入光面201a及该第一反射面202a之间的出光面205a，其中该些第二反射面的最后端为一后反射面203a，为一弧面，并且该些第二反射面的最下端为一下反射面204a。

再者，该反射单元21a以至少暴露出该入光面201a及该出光面205a的方式设置在该导光本体200a的表面上。此外，该反射单元21a的材质可为一具有60％～99％反射率的高反射率材料，并且该高反射率材料可为金属材料(例如：银或铜)或氧化物(例如：二氧化钛(TiO2))。

另外，该发光单元22a设置该导光本体200a的入光面201a的外侧，并且该发光单元22a具有多个发光元件220a，例如：该发光单元22a可由一红色发光二极管R、一绿色发光二极管G及一蓝色发光二极管B所组成。

再者，该图案单元23a设置于该下反射面204a上，其中该图案单元23a具有多组分别相对应该些发光元件220a的图案(230a、231a、232a)，并且每一组图案(230a、231a、232a)具有多个微结构(M1、M2、M3)，其用以破坏光的全反射并增加发光均匀度。此外，每一组图案(230a、231a、232a)的该些微结构彼此分开，并且该些微结构的尺寸或密度沿着远离该发光单元22a的方向渐渐变大。

举列来说，上述该些图案(230a、231a、232a)可分别对应于不同的发光元件，每一组图案之该些微结构通过涂布、印刷、蒸镀或溅镀的方式成形于该导光本体200a上，并且该些微结构的形状为圆形或方形；或者，先通过化学蚀刻或雷射加工来制作一模具，然后使用该模具，以使得每一组图案的该些微结构可通过一体射出成形的方式成形于该导光本体上，并且该些微结构的形状为球状或锯齿状。

因此，该发光单元22a所产生的光束(图未示)穿过该入光面201a以导入该导光本体200a内，然后该光束通过该第一反射面202a、该些第二反射面及该图案单元23a的反射而投向该出光面205a，最后该光束从该出光面205a投射出去。

以本实用新型实施例1而言，该些微结构组(M1、M2、M3)分成三组圆形微结构，分别对应于该发光单元22a内的不同波长的红、绿、蓝三组光源位置(亦即红色发光二极管R、绿色发光二极管G及蓝色发光二极管B)。圆形微结构M1、M2、M3的圆面积放大比例依据“红、绿、蓝三组光源离出光面205a的距离Dr、Dg、Db”、“光源强度Ir、Ig、Ib”及“对该些微结构组的散射程度Sr、Sg、Sb”而变化，光源在导光本体200a中传播损耗为σ，同一组光源受不同组光散射图案的迭加效应为ξ，故此微结构组的分布为一多变函数M(D，I，S，σ，ξ)。

当该发光单元22a内的光源排列方式为沿远离出光面205a方向依序为红、绿、蓝三波长的光源，红光光源(红色发光二极管R)、绿光光源(绿色发光二极管G)与蓝光光源(蓝色发光二极管B)与该出光面205a的距离比为Dr∶Dg∶Db＝tan72°∶tan78°∶tan82°。光源能量比Ir∶Ig∶Ib＝1∶2.01∶2.12。光源散射程度比例为Sr∶Sg∶Sb＝1∶3.5∶5.5，红光光源沿远离该发光单元22a方向的能量损耗为0.096％/mm，绿光光源沿远离该发光单元22a方向的能量损耗为0.093％/mm，并且蓝光光源沿远离该发光单元22a方向的能量损耗为0.084％/mm。

考虑上述各项参数值，可得由该导光本体200a的出光面205a所得的红光能量，有60％的能量被相对应红光光源的微结构组M1所散射而朝向该出光面205a，有20％的能量被相对应绿光光源的微结构组M2所散射而朝向该出光面205a，有10％的能量被相对应蓝光光源的微结构组M3所散射而朝向该出光面205a，另外有10％的能量是未经散射，而是借由反射机制从该出光面205a离开；由该导光本体200a的出光面205a所得的绿光能量，有50％的能量被相对应绿光光源的微结构组M2所散射而朝向该出光面205a，有30％的能量被相对应红光光源的微结构组M1所散射而朝向该出光面205a，有10％的能量被相对应蓝光光源的微结构组M3所散射而朝向该出光面205a，另外有10％的能量是未经散射，而是借由反射机制从该出光面205a离开；由该导光本体200a的出光面205a所得的蓝光能量，有40％的能量被相对应蓝光光源的微结构组M3所散射而朝向该出光面205a，有35％的能量被相对应绿光光源的微结构组M2所散射而朝向该出光面205a，有15％的能量被相对应红光光源的微结构组M1所散射而朝向该出光面205a，另外有10％的能量是未经散射，而是借由反射机制从出光面205a离开。因此可推得，此图案23a的微结构面积变化公式为：

$M1=1.048\×L_R{e}^{0.096r_1}+C_R$

$M2=0.451\×L_G{e}^{0.093r_2}+C_G$

$M3=0.613\×L_B{e}^{0.084r_3}+C_B$

其中r1、r2、r3为每组图案中的各点圆面积的半径变数，L_R、L_G、L_B分别为红光、绿光、蓝光在导光本体200a的强度修正数，并且C_R、C_G、C_B分别为红光、绿光、蓝光在导光本体200a的光形分布常数。

因此，微结构组M1的第一个微结构，其圆形面积为0.35mm²，并且沿远离该发光单元22a为5mm处；另一面积为0.38mm²的圆形微结构，其每隔5mm依比例增大。绿光微结构组M2的圆形大小为一个面积为0.72mm²的圆形微结构，其沿远离该发光单元22a为5mm处；另一面积为0.76mm²的圆形微结构，其每隔5mm依比例增大。微结构组M3的圆形大小为一个面积为1.07mm²的圆形微结构，其沿远离该发光单元22a为5mm处；另一面积为1.14mm²的圆形微结构，其每隔5mm依比例增大。

另外，请参阅图2D及图2E所示，有关该图案单元(23a′、23a″)的变化(图2D及图2E内所揭露的虚线左方的图案变化)亦可使用下列的距离密度变化公式(其中图2D的三组图案R′、G′、B′分别对应红色发光二极管R、绿色发光二极管G及蓝色发光二极管B；图2E的三组图案R″、G″、B″分别对应红色发光二极管R、绿色发光二极管G及蓝色发光二极管B)：

R：C1R+4X-X(X-1)/C2R，X＝0，1，2，...

G：C1G+4X-X(X-1)/C2G，X＝0，1，2，...

B：C1B+4X-X(X-1)/C2B，X＝0，1，2，...

其中，X为每组图案中的各点位置变量；C_1R，C_1G，C_1B为三组图案R、G、B的初始位置常数；C_2R，C_2G，C_2B为R、G、B三组图案的位置变化比例常数。

请参阅图3，实施例2与实施例1最大的差别在于：在实施例2中，该后反射面203b为一具有一预定倾斜角度的倾斜面，其用于将该光束反射至该图案单元23b上。换言之，借由该后反射面203b的偏光效果，可使光束偏向于该导光本体200b底部(下反射面204b)的该图案单元23b，以用于增强光散射及反射的效果并减少无效光束的比例，以增强射向该出光面205b的光束能量，以达到最高发光效率与均匀性。

请参阅图4，实施例3与实施例2最大的差别在于：在实施例3中，该后反射面203c由多个倾斜面2030c所组成，借由该后反射面203c的偏光效果，亦能达到如上述实施例2中所提到的优点。

请参阅图5，实施例4与实施例2最大的差别在于：在实施例4中，该后反射面203d为一弧面(此弧面的面积大于实施例1中弧面的面积)，其用于将该光束反射至该图案单元23d上，借由该后反射面203d的聚光效果，亦能达到如上述实施例2中所提到的优点。

请参阅图6，实施例5与实施例4最大的差别在于：在实施例5中，该后反射面203e由多个弧面2030e所组成，借由该后反射面203e的聚光效果，亦能达到如上述实施例2中所提到的优点。

请参阅图7，实施例6与上述其它实施例最大的差别在于：在实施例6中，该导光本体200f具有一与该后反射面203f相对称的前反射面206f，该后反射面203f占据该导光本体200f后端的一部分，该前反射面206f占据该导光本体200f前端的一部分，并且该后反射面203f及该前反射面206f皆为倾斜面，其中该出光面205f位于该导光本体200f的最上端并且位于该后反射面203f及前反射面206f之间。

请参阅图8，实施例7与实施例6最大的差别在于：在实施例7中，该后反射面203g及该前反射面206g皆为弧面。

请参阅图9，实施例8与实施例6最大的差别在于：在实施例8中，该后反射面203h占据该导光本体200h后端的全部，该前反射面206h占据该导光本体200h前端的全部(因此该些第二反射面的最前端为一前反射面206h)。

请参阅图10，实施例9与实施例8最大的差别在于：在实施例9中，该后反射面203i及该前反射面206i皆为弧面。

请参阅图11，此为导光本体200j的主视图，其中该出光面205j相反于该下反射面204j，并且该下反射面204j及该出光面205j之间的距离沿着远离该发光单元(图未示)的方向渐渐缩小。例如：该下反射面204j沿着远离该发光单元(图未示)的方向愈来愈靠近该出光面205j。

请参阅图12，此为导光本体200k的俯视图，其中该前反射面206k相反于该后反射面203k，并且该前反射面206k及该后反射面203k之间的距离沿着远离该发光单元(图未示)的方向渐渐缩小。例如：该前反射面206k及该后反射面203k同时沿着远离该发光单元(图未示)的方向渐渐彼此接近。

当然，上述图11及图12的实施例亦可加总在一起，亦即该前反射面及该后反射面之间的距离沿着远离该发光单元的方向渐渐缩小，并且该下反射面及该出光面之间的距离沿着远离该发光单元的方向渐渐缩小。

因此，本实用新型的均匀光产生结构具有下列的优点存在：

一、分别针对“发光单元内之多组光源”及“与该导光本体的出光面相对位置关”，以设计多组图案的形状、大小及排列方式，因此可增加本实用新型均匀光产生结构的光利用效率，并且使得沿着导光本体的长度方向的照度分布更为均一。

二、由于该导光单元相对于该出光面的反射面具有一倾斜角度的平面或弧面，借由控制该发光单元所产生的光束的行进方向，可大为提升光利用效率。

但是以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，非因此即局限本发明的专利保护范围，故凡本领域的普通技术人员运用本实用新型及附图内容所为的等效结构变化，均同理包含于本发明的保护范围内，特此说明。

Claims (10)

1、一种均匀光产生结构，其特征在于，包括：

一导光单元，其具有一透明的导光本体，并且该导光本体具有一入光面、一相反于该入光面的第一反射面、多个形成于该入光面及该第一反射面之间的第二反射面、及一形成于该入光面及该第一反射面之间的出光面，其中该些第二反射面的最后端为一后反射面，该些第二反射面的最下端为一下反射面；

一反射单元，其包覆该第一反射面及该些第二反射面；

一发光单元，其设置于该导光本体的入光面的外侧，并且该发光单元具有多个发光元件；以及

一图案单元，其设置于该下反射面上，其中该图案单元具有多组分别相对应该些发光元件的图案，并且每一组图案具有多个微结构；

借此，该发光单元所产生的光束穿过该入光面以导入该导光本体内，然后该光束通过该第一反射面、该些第二反射面及该图案单元的反射而投向该出光面，最后该光束从该出光面投射出去。

2、如权利要求1所述的均匀光产生结构，其特征在于：该后反射面为一倾斜面或一弧面。

3、如权利要求1所述的均匀光产生结构，其特征在于：该后反射面由多个倾斜面或多个弧面所组成。

4、如权利要求1所述的均匀光产生结构，其特征在于：该后反射面为一用于将该光束反射至该图案单元的倾斜面或弧面。

5、如权利要求1所述的均匀光产生结构，其特征在于：该些第二反射面的最前端为一前反射面，该前反射面相反于该后反射面，并且该出光面相反于该下反射面。

6、如权利要求5所述的均匀光产生结构，其特征在于：该前反射面及该后反射面之间的距离沿着远离该发光单元的方向渐渐缩小。

7、如权利要求5所述的均匀光产生结构，其特征在于：该下反射面及该出光面之间的距离沿着远离该发光单元的方向渐渐缩小。

8、如权利要求1所述的均匀光产生结构，其特征在于：每一组图案的该些微结构彼此分开，并且该些微结构的尺寸或密度沿着远离该发光单元的方向渐渐变大，该反射单元的材质为一具有60％～99％反射率的高反射率材料，该发光单元由一红色发光二极管、一绿色发光二极管及一蓝色发光二极管所组成。

9、如权利要求1所述的均匀光产生结构，其特征在于：该些图案分别对应于不同的发光元件，每一组图案的该些微结构通过涂布、印刷、蒸镀或溅镀的方式成形于该导光本体上，并且该些微结构的形状为圆形或方形。

10、如权利要求1所述的均匀光产生结构，其特征在于：该些图案分别对应于不同的发光元件，每一组图案的该些微结构通过一体射出成形的方式成形于该导光本体上，并且该些微结构的形状为球状或锯齿状。

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