CN203927540U - 线状光源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是揭露一种照明用的线状光源装置，包含棒状导光体、反光体及发光源，棒状导光体设有一入光面及一侧面，侧面为具光散射微结构；发光源设置于棒状导光体的入光面。当发光源发出光线后，光线自入光面进入棒状导光体，并内藉由棒状导光体的侧面产生光全反射，使光线沿棒状导光体形状行进，当光线到达侧面上的光学微结构时，由于光学微结构破坏光的全反射，因此造成光线四散，且靠近发光源与远离发光源的光学微结构系属不同型态。因此线状光源装置在棒状导光体的侧面藉由光散射微结构设计可使棒状导光体轴向形成一均匀的辉度的曲线分布。

Description

线状光源装置

技术领域

本实用新型是有关于一种照明用的线状光源装置，特别是一种可以产生线状均匀照度分布的线状光源装置。

背景技术

线状光源装置是一般常用的光源，如圆柱状日光灯管、霓虹灯管等，但发光二极体(Light Emitting Diode，LED)结构上是点状发光源，因此将LED转换成线光源或面光源就需要进行一次或二次光学设计。

习用技术中，对于一次光学设计大都将数颗LED Chip进行周期性并于上方涂布萤光层形成线状或面状光源目的，然而此一方式对于材料使用非常浪费；而利用二次光学设计，大利用将LED直接置于电路基板上形成周期性排列，并于上方放置有光扩散效果C形结构板材，但此种设计在尺寸缩小有光不均匀问题发生；另一种如中国台湾专利编号第I245864案“一种具有锯齿状反射面之线状光源”所揭示，是利用多边形柱体的导光棒将横向射入的点状发光源转换成垂直相的射出光，其中导光棒在出光面方向上的出光侧面为弧面状，且相对面为锯齿状反射面，其它侧边为反射面，藉锯齿状反射面的反射作用以及出光侧面的聚光作用，使射出光更加均匀。

此外，中国台湾专利编号第I239204案“可增进光线焦距范围之线状光源”，与上述的中国台湾专利编号第I245864案相似，不同点在于导光棒的出光侧面为为锯齿状，而非弧面状，上述的缺点是锯齿状反射面则每一反射面易产生一线状亮纹，辉度分布不均，且射出光的方向角度会很狭窄。另一习用技术如中国台湾专利编号第M319183案“条状发光装置”，是藉导光棒侧壁上的圆形反光点结构， 反光点的大小是疏密分布，利用反射作用，使射出光的亮度分布均匀化，上述习用技的缺点是反光点的结构，易产生点状亮点，因此对于靠近LED位置的反光点因间隔较大，易产生明暗对比过大情形，因此需要一种能改善射出光均匀性且不会造成特殊亮点局部明暗对比过大的导光装置。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在提供一种具光学微结构的棒状导光体，是包括至少一个发光源，发光源可以是LED、EL、OLED、HID等；至少一个棒状导光体，具有至少一入光面以及至少一侧面，入光面位于棒状导光体的一端，而侧面为具有光学微结构的表面，且靠近发光源的光学微结构与远离点光源端的光学微结构是属不同型态；其中靠近发光源的光学微结构为表面较平滑曲面，如正圆柱体、椭圆柱体等等；而远离发光源的光学微结构为表面较锐利结构，如角柱体、梯形柱体或多角柱体等等，而靠近发光源的光学微结构与远离发光源的光学微结构由至少一个与棒状导光体同轴向的柱状微结构相连，因此藉这些结构以破坏入射光在棒状导光体侧面上的全反射，使入射光能穿透及反射出侧面。此外与棒状导光体同轴向的柱状微结构可使材料在制作成形前有较好流动性，例如使用射出成形机制作时，材料加热至液体状态流入成型钢模内可加速材料流至定位填满。由于平滑曲面光学微结构对光的散射角度较广，因此对于靠近发光源的平滑曲面光学微结构当间隔较大时，亦较不会产生明暗对比过大情形，而远离发光源的光学微结构由于排列间隔较密，本身较不会产生明暗对比过大情形，因此利用表面较锐利结构使辉度提升较佳，如此使出光面的光辉度均匀化，适合作为线状照明光源或装饰性光源；一个反射体，该反射体可以是反射平板，亦可为圆筒状或多角形筒状的反光容腔，若为反光容腔其内部为光反射面且棒状导光体于反光容腔内；发光源设置于导光棒的入射面，并朝向棒状导光体入射面发射光线。

本实用新型提出一种线状光源装置，包括至少二个发光源、一具双侧入光结构的棒状导光体以及一反射体；棒状导光体具有一第一端、一第二端、一本体以及一侧面，其中第一端与第二端设置于本体相对的两端，各发光源自第一端或第二端输出一入射光，侧面为一具光散射微结构的表面，其中表面具有至少一平滑曲面光学微结构及至少一锐利面光学微结构；至少一柱状微结构与棒状导光体同轴向延伸，并连接于平滑曲面光学微结构与锐利面光学微结构；反射体用以反射棒状导光体发出的光线。

承上所述，因依本实用新型的线状光源装置，其可具有一或多个下述优点：

(1)藉由本实用新型提出的棒状导光体在侧面上靠近发光源的光学微结构为表面较平滑曲面与远离发光源的光学微结构为表面较锐利结构，可以改善更容易设计出在光轴方向希望的光强度曲线，亦可改善使用多个LED光源的直接照射方式的高成本与复杂控制的缺点。

(2)藉由本实用新型提出的棒状导光体在侧面上与棒状导光体同轴向的柱状微结构可使材料在加热至液体状态流入模型制作成形前有较好流动性，材料可快速材料流至定位填满，且在具有提升正向光线强度作用。

(3)藉由本实用新型提出的导光体形状，可以提高光线利用效率，相对增加光强度。

附图说明

图1A为本实用新型的线状光源装置的立体示意图。

图1B为根据图1A的本实用新型的线状光源装置示意图。

图2为本实用新型另一实施例的线状光源装置示意图。

图3为本实用新型另一实施例的线状光源装置示意图。

图4为本实用新型另一实施例的线状光源装置示意图。

图5为本实用新型另一实施例的线状光源装置示意图。

图6A为本实用新型另一实施例的线状光源装置示意图。

图6B为本实用新型另一实施例的线状光源装置示意图。

图6C为本实用新型另一实施例的线状光源装置示意图。

图7为本实用新型另一实施例的线状光源装置示意图。

图8A为本实用新型另一实施例的线状光源装置的入光面示意图。

图8B为本实用新型另一实施例的线状光源装置的入光面示意图。

图8C为本实用新型另一实施例的线状光源装置的入光面示意图。

图8D为本实用新型另一实施例的线状光源装置的入光面示意图。

【符号说明】

1、1a、5 线状光源装置

10 发光源

20 棒状导光体

20a、20b、20c、20A、20B、20C、20D 棒状导光体

21、21A、21B、21C、21D 入光面

22 侧面

23 平滑曲面光学微结构

24 锐利面光学微结构

25 轴向

26 柱状微结构

30、30a 反射体

11 入射光

15 入射光

12 射出光

13 反射光

14 散射光

16 射出光

17 反射光

18 散射光

19 向上反射光

31 光入射开口

32 光射出开口

40 棒状导光体

41 第一端

42 第二端

43 侧面

44 平滑曲面光学微结构

45 锐利面光学微结构

46 平滑曲面光学微结构

50 发光源

47 锐利面光学微结构

48 柱状微结构

11a 入射光

12a 射出光

13a 反射光

14a 散射光

11b 入射光

12b 射出光

13b 反射光

14b 散射光

CL 中心线

A 距离

具体实施方式

如图1A所示，本实用新型的线状光源装置1包含一棒状导光体 20、一反射体30及一发光源10。其中，发光源10例如为点状发光源、面状发光源，用以输出光线，本实施例不限制发光源10的态样。另棒状导光体20为透光材料做成，其材料的光学折射率(refractive index)nd大于空气的折射率1.0，故透光材料可为玻璃、透光塑胶、以及透光树脂的其中之一，透光塑胶包括压克力、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate，PET)的其中之一，而透光树脂包括环氧树脂。

详细来说，棒状导光体20包括一入光面21及侧面22，其中侧面22可以是单一封闭曲面或多个平面组成，如正圆柱体面、正方柱体面或其他多边形体面，本实施例不限制侧面22的态样，其中侧面22的内表面(与发光源10相邻)具有平滑曲面光学微结构23及锐利面光学微结构24，而平滑曲面光学微结构23及锐利面光学微结构24可以是复数个突起物或凹陷体。此外，靠近发光源10的平滑曲面光学微结构23与远离发光源10的锐利面光学微结构24，例如发光源10与平滑曲面光学微结构23之间的距离小于发光源10与锐利面光学微结构24之间的距离，其中棒状导光体20以朝向轴向25延伸，而柱状微结构26与棒状导光体20朝向相同的轴向25延伸，且柱状微结构26连接于平滑曲面光学微结构23与锐利面光学微结构24，以形成近似”王”字型结构，如图1A所绘示。

此外，如图1A及图1B所绘示的平滑曲面光学微结构23与锐利面光学微结构24均为突起物，其中平滑曲面光学微结构23的突起物为半圆柱状物，而锐利面光学微结构24的突起物为角柱状物。在其他实施例中，平滑曲面光学微结构23可为突起物或凹陷体，以及锐利面光学微结构24可为突起物或凹陷体，本实施例不限制平滑曲面光学微结构23与锐利面光学微结构24的态样。

详细来说，平滑曲面光学微结构23例如为复数个突起物，各突起物为一半圆柱状物、一椭圆柱状物以及一抛物面柱状物的至少其中之一或组合，其中该等突起物的分布密度为一固定値或一变动值。在其他实施例中，另平滑曲面光学微结构23例如为复数个凹陷体， 各凹陷体为一凹陷半圆柱状构造、一凹陷椭圆柱状构造以及一凹陷抛物面柱状构造的至少其中之一或组合，其中该等凹陷体的分布密度为一固定値或一变动值。

此外，锐利面光学微结构24为复数个突起物，各突起物为一角柱状物、一梯型柱状物以及一多角柱体的至少其中之一或组合，该等突起物的分布密度为一固定値，其中该等突起物的分布密度为一固定値或一变动值。在其他实施例中，另锐利面光学微结构24为复数个凹陷体，各凹陷体为一凹陷角柱状构造、一凹陷梯型柱状构造以及一凹陷多角柱体构造的至少其中之一或组合，该等凹陷体的分布密度为一固定値或一变动值。

此外，柱状微结构26连接平滑曲面光学微结构23与锐利面光学微结构24，藉以提高出光面的出光量并使出光面的光辉度均匀化，其中柱状微结构26可包括复数个凹陷体，而凹陷体例如微小下凹圆柱体、下凹椭圆柱体、下凹角柱体、下凹梯形柱体，本实施例不限制柱状微结构26的态样。

以下配合图式及元件符号对本实用新型的实施方式做更详细的说明，俾使在研读本说明书后能据以实施。

请参阅图2，本实用新型另一实施例的线状光源装置示意图。如图2所示，由距入光面21的距离A开始分布这些突起物，距离A内的区域为光滑面，而后接着为突起物，其中越靠近发光源10的侧面22的区域会接收到较强的光线，因此设置平滑曲面光学微结构23，其中平滑曲面光学微结构23的突起物分布间隔密度愈高则能射出光线便愈强，反之，平滑曲面光学微结构23的突起物分布间隔密度愈低则能射出光线便愈弱，因此可视所需要的射出光的光亮强度分布而选择适当的突起物分布密度。本实施例不限制平滑曲面光学微结构23的态样。

此外，因越远离发光源10的侧面22的区域会接收到较弱的光线，故突起物其分布为间隔密度愈高的锐利面光学微结构24。若要使光线全部反射向上，可放置反射体30，其中反射体30与侧面22 为相正对面，用以反射光线，使由发光源10发出的入射光11经平滑曲面光学微结构23后，其中一部分光线转换成射出光12后，再由反射体30反射成反射光13；而一部分光线则由平滑曲面光学微结构23产生不同散射角度散射光14，同样锐利面光学微结构24对于光线作用亦相同。

反射体30使用反射率材料可以是金属膜、塑胶膜、不同折射率的塑胶多层膜以及金属氧化物膜的至少其中之一。平滑曲面光学微结构23及锐利面光学微结构24包括复数个突起物，该等突起物的分布密度可为一固定值或变动值，亦即可距离A开始往该第二端逐渐变化，例如由密而疏的分布，或是由疏而密的分布。

有关平滑曲面光学微结构23与远离发光源10的锐利面光学微结构24对于入射到该等光学微结构23、24的光线作用特征，请参阅图3。如图3所示，由发光源10发出的入射光11与入射光15分别自棒状导光体20的入射面21进入，而各入射光11到达平滑曲面光学微结构23，以及入射光15到达远离发光源10的锐利面光学微结构24。

首先，入射光11到达平滑曲面光学微结构23后，其中一部分光线转换成射出光12后，再由反射体30反射成反射光13；而一部分光线则由平滑曲面光学微结构23产生不同散射角度散射光14，因平滑曲面光学微结构23对于光的散射较平缓且散射角度大，因此光线射出棒状导光体20后光线强度分布较平缓。

另外，入射光15到达锐利面光学微结构24后，其中一部分光线转换成射出光16后，再由反射体30反射成反射光17；而一部分光线则由锐利面光学微结构24产生不同散射角度散射光18，因锐利面光学微结构24对于光的散射角度小，因此光线射出棒状导光体20后光线强度分布较为集中，但因锐利面光学微结构24分布较密，因此对棒状导光体20后端仍可维持光强度与均匀性，利用此种结构安排使大部分入射光线在反射后穿透出棒状导光体20仍能使出光面的光辉度更均匀，适合作为线型照明光源或装饰性光源。

要注意的是，图3所显示的光学结构只是示范性的实例，藉以清楚说明本实用新型的特征而已，并非用以限定本实用新型的范围，因此凡是具有突起物或凹陷体的光学微结构都属于本实用新型的范围之内。

此外，请参阅图4所示，由发光源10发出的入射光11进入棒状导光体20的入光面21，当入射光11到达平滑曲面光学微结构23，除了一部分光线由平滑曲面光学微结构23产生不同散射角度的散射光14外，一部分光线转换成射出光12后，再由反射体30反射光线，若反射体30的表面使用粗造设计，则亦会在反射体30产生散射，因此除了反射光13外，亦有其它散射光产生，因此可利用与棒状导光体20的轴向25平行的柱状微结构26将散射光再反射成向上反射光19。此外，以射出成形机制作柱状微结构26时，因柱状微结构26的材料在制作成形前有较好的流动性，所以材料加热至液体状态流入成型钢模内可快速使材料流至填满模内空间，以形成如图4所绘示的柱状微结构26。

请参阅图5，为本实用新型另一实施例的线状光源装置示意图。如图5所示，本实施例的棒状导光体20的结构与图1A相同，但反射体30则作成方形筒状的反光容腔，其反光容腔其内部表面为光反射面，并且有一光入射开口31及光射出开口32，而发光源10与棒状导光体20置于反光容腔内，发光源10设置于棒状导光体20的入光面，并朝向棒状导光体20入射面发射入射光11，入射光11到达平滑曲面光学微结构23后，其中一部分光线转换成射出光12后，再由反光容腔反射成反射光13；而一部分光线则由平滑曲面光学微结构23产生不同散射角度散射光14，因反光容腔只有一光射出开口32其余表面则反射光线，故可控制出光方向与强度。

请参阅图6，为本实用新型另一实施例的线状光源装置示意图。如图6所示，棒状导光体形状除了可等为截面的柱状结构外，亦可为图6A锥柱状的棒状导光体20a、图6B角柱状之棒状导光体20b、图6C斜切柱状的棒状导光体20c。本实施例不限制棒状导光体20a、 20b、20c的态样。

此外，请参阅图7，为本实用新型另一实施例的线状光源装置示意图，在本实施例的棒状导光体40具有双侧入光结构，其中棒状导光体40为一对称斜切柱状柱结构，包括第一端41、第二端42及侧面43，其中侧面43可以是单一封闭曲面或多个平面组成，本实施例的棒状导光体40为四面结构体。如图7中所示的侧面43系以中心线CL为基准，以形成左右对称配置的侧面43，其中侧面43的左边表面，同样靠近左边的发光源10的区域具有平滑曲面光学微结构44，及远离发光源10的锐利面光学微结构45；而靠近右边的发光源50的区域具有平滑曲面光学微结构46，及远离发光源50的锐利面光学微结构47。其中，平滑曲面光学微结构44、46及锐利面光学微结构45、47可以是复数个突起物或凹陷体，此外，柱状微结构48与棒状导光体40朝向同一的轴向25延伸，并连接平滑曲面光学微结构44、46及锐利面光学微结构45、47。

首先，由中心线CL的左边来看棒状导光体40的运作情形，该入射光11a到达平滑曲面光学微结构44后，其中一部分光线转换成射出光12a后，再由反射体30反射成反射光13a；而一部分光线则由平滑曲面光学微结构44产生不同散射角度散射光14a，因平滑曲面光学微结构44对于光的散射较平缓且散射角度大，因此光线射出棒状导光体40后光线强度分布较平缓；而入射光11b到达锐利面光学微结构45后，其中一部分光线转换成射出光12b后，再由反射体30反射成反射光13b；而一部分光线则由锐利面光学微结构45产生不同散射角度散射光14b，因锐利面光学微结构45对于光的散射角度小，因此光线射出棒状导光体40后光线强度分布较为集中，但因光学微结构分布较密，因此仍可维持光强度与均匀性。

同样对于棒状导光体40右边情形也是相同作用，利用此种结构安排使左右入射光线在反射后穿透出棒状导光体40仍能使出光面的光辉度更均匀，适合作为线型照明光源或装饰性光源。

图8A-图8D为本实用新型另一实施例的线状光源装置的入光面 示意图。图8A的入光面21A相同于前述实施例的图1A的入光面21；另图8B的位于棒状导光体20B一端的入光面21B例如为三角斜面，其中发光源10设置于侧面22的下方，以输出光线给棒状导光体20B，如图8B所绘示。图8C的位于棒状导光体20C一端的入光面21C例如为锯齿状面，如图8C所绘示。图8D的位于棒状导光体20D一端的入光面21D例如为不对称弧面或圆弧面，而发光源10设置于侧面22的下方，如图8D所绘示。

以上所述者仅为用以解释本实用新型的较佳实施例，并非企图据以对本实用新型做任何形式上的限制，是以，凡有在相同的创作精神下所作有关本实用新型的任何修饰或变更，皆仍应包括在本实用新型意图保护的范畴。

Claims (11)

1.一种线状光源装置，其特征在于，包含：

至少一棒状导光体，该棒状导光体设有至少一入光面、一本体及至少一侧面，该入光面位于该棒状导光体的一端，该侧面为一具光散射微结构的表面，其中靠近该入光面的侧面其表面为具有一平滑曲面光学微结构，而远离该入光面的侧面其表面为具一锐利面光学微结构；至少一个柱状微结构，该柱状微结构置于该侧面，且延着该棒状导光体轴向延伸；至少一个发光源，该发光源设置于该棒状导光体的入光面；及

一反射体，该反射体用以反射该棒状导光体发出的光线。

2.根据权利要求1所述的线状光源装置，其特征在于，该侧面是单一封闭曲面及多个平面组成的至少其中之一或组合。

3.根据权利要求1所述的线状光源装置，其特征在于，该棒状导光体具有一透光材料，该透光材料包括一玻璃、一透光塑胶、以及一透光树脂的其中之一，该透光塑胶包括压克力、PC、PET的其中之一，而该透光树脂包括环氧树脂。

4.根据权利要求1所述的线状光源装置，其特征在于，该平滑曲面光学微结构为复数个突起物，各该突起物为一半圆柱状物、一椭圆柱状物以及一抛物面柱状物的至少其中之一或组合。

5.根据权利要求1所述的线状光源装置，其特征在于，该平滑曲面光学微结构为复数个凹陷体，各该凹陷体为一凹陷半圆柱状构造、一凹陷椭圆柱状构造以及一凹陷抛物面柱状构造的至少其中之一或组合。

6.根据权利要求1所述的线状光源装置，其特征在于，该锐利面光学微结构为复数个突起物，各该突起物为一角柱状物、一梯型柱状物以及一多角柱体的至少其中之一或组合。

7.根据权利要求1所述的线状光源装置，其特征在于，该锐利 面光学微结构为复数个凹陷体，各该凹陷体为一凹陷角柱状构造、一凹陷梯型柱状构造以及一凹陷多角柱体构造的至少其中之一或组合。

8.根据权利要求1所述的线状光源装置，其特征在于，该柱状微结构具有至少一个凹陷体及至少一个突起物的其中之一或组合。

9.根据权利要求1所述的线状光源装置，其特征在于，该反射体包括一高反射率材料，且该高反射率材料包括一金属膜、一塑胶膜以及一金属氧化物喷涂膜的至少其中之一或组合。

10.根据权利要求1所述的线状光源装置，其特征在于，位于该棒状导光体一端的入光面为平面、三角斜面、锯齿状面或不对称弧面。

11.一种线状光源装置，其特征在于，包括：

一具双侧入光结构的棒状导光体，该棒状导光体具有一第一端、一第二端、一本体以及一侧面，其中该第一端与该第二端设置于该本体相对的两端，该侧面为一具光散射微结构的表面，其中该表面具有一平滑曲面光学微结构及一锐利面光学微结构，至少一柱状微结构，与该柱状微结构置于侧面，且延着该棒状导光体轴向延伸；

至少二个发光源，于邻近该棒状导光体的该第一端设置这些发光源其中之一，且于邻近该棒状导光体的该第二端设置这些发光源其中之另一，这些发光源其中之一自该第一端或该第二端输出一入射光；及一反射体，该反射体用以反射该棒状导光体发出的光线。