TW200905872A - A LED luminaire - Google Patents

Description

200905872 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於一種發光二極體照明器具，其具有一光透射 前板、複數個配置在該前板之一後表面的發光二極體、一 配置在該前板相對面的背板，以及複數個配置在該背板之 一前表面的反射器，其中該等發光二極體朝向該背板發射 光線，而該等反射器將光線反射回並穿過該前板。 【先前技術】 習知發光二極體照明器具具有一產生特定光束形狀的發 光二極體的配置。但習知發光二極體照明器具的共同問題 是當視角很小（例如小於60度）時，就無法直視發光二極 體’因為發光一極體党度過高會造成視者眼睛不適。 EP 1 22 1 722 A1揭露一種發光二極體照明器具，其中從 發光二極體發射的光線的大部分被後部反射器反射出去。 此間接發光二極體照明器具有的亮度雖稍有降低，但眼睛 注視光線感到不適的問題實質上仍舊存在。 【發明内容】 本發明之一目的係提供一種發光二極體照明器具，當人 恰巧直視該發光二極體照明器具時，不論視角為何，眼睛 均能較直視較先前技術之發光二極體照明器具來得舒適。 藉由如請求項1所定義之根據本發明的發光二極體照明 器具而達成此目的。 本發明係基於藉由確保漫反射之光線為照明器具之唯一 輸出可獲得可接5:的受度位$同時使光線㉟出量保持在適 128701.doc 200905872 當程度的創見。 因此，根據本發明之一態樣，其提供一種發光二極體照 明器具’其包含一光透射前板、一配置在該前板相對面的 背板、朝向該背板發射光線的複數個發光二極體，以及在 該背板之一前表面配置成一陣列的複數個反射器。各反射 器均包含一圍繞該背板之一部分的準直器，其中該部分為 漫反射。各準直器係配置用以反射該等發光二極體之至少 一者朝向該部分發射的光線，以及係配置用以準直從該部 分朝向該前板反射的光線。 根據如請求項2所定義之發光二極體照明器具之一具體 實施例’該等發光二極體係配置於該前板之一後表面上。 根據如請求項3所定義之發光二極體照明器具之一具體 實施例’各發光二極體發射經準直光。藉此，增強控制光 線分佈在該等準直器上的能力。 根據如請求項4所定義之發光二極體照明器具之一具體 實施例，該等發光二極體在一第一準直角内發射光線，且 該等準直器在一第二準直角内發射光線。該第二準直角大 於或等於該第一準直角。當此條件被滿足時，所有自該等 發光一極體發射的光線只會打在該背板的該漫反射部分一 次。 根據如請求項5所定義之發光二極體照明器具之一具體 實施例，該等準直器構成一複合式拋物面聚光器（cpc)結 構，其中該等CPC彼此毗鄰配置。此一 CPC結構可有效使 用該背板的該區域，作為漫反射器。 128701.doc 200905872 根據如請求項6所定義之發光二極體照明器具之—具體 實施例’每—發光二極體均被一個別準直器所圍繞。此具 體實施例的優點在於’其具有一機械方面堅固的緊密結 構0 根據如請求項7所定義之發光二極體照明器具之—具體 實施例，6亥反射器陣列由一透明聚合物板組 施例具有高效率。 叭、體實 很據如請求項8所定

._ π <放兀一似祖；％命丹 < —具 實施例，該背板的該前表面具有一磷光層。除了可利用 等準直器内之該等部分的光分散效果調諧外，亦可藉由 碟光層調諸色彩》 3 根據如言青求項9所定義之發光二極體照明器具之—具^ 實施例’該前板具有一後表面層，其係由一干涉塗層： 成作用在於將打在其上的光線之一部分以及源自該等準 直器的光線反射朝向該等準直器。此具體實施例具有—辦 強的發光二極體光混合。 本發月之此等及其它態樣、特徵與優點係皆可參考 所述的具體實施例之說明。 【實施方式】 >考圖1在—第一具體實施例中，發光二極體照明器 具101包含一具有一前表面105與一後表面107的前板1〇3、 數個女裝在該前板1〇3之後表面1〇7的發光二極體⑽、— 與5亥則板1G3平行配置但相對面的背板111，以及數個配置 於°亥背板111之—前表面115上的反射器113。 128701.doc 200905872 該前板103係以玻璃製成且係透光的及較佳係透明的， 但亦可使用如下文所指明的其他替代材質。該等發光二極 體1〇9規律或隨機配置成一陣列，彼此間的距離為χ。該等 發光二極體109係藉由一導體圖案予以互連，其中該等導 體較佳係透明的，例如ITO或Sn〇2:F，但亦可使用金屬 線。該等發光二極體109可為多種不同類型。一種時常使 用的類型係以一個紅色、一個綠色與一個藍色發光二極體 為-組，作為-單-單位’亦即_ RGB封裝。以下將提供 更多範例。该等發光二極體在2α的限制角度内向後（亦即 朝向該背板111)發射光線，其中〇^是一第一準直角，係從 一法線至該前板1 0 3的平面測量而得。 該等反射器11 3構成準直器114的一陣列，各準直器均圍 繞該背板丨丨！的一部分117，更特定言之係其前表面115的 一部分117。該背板111的該前表面115以及上述部分ip為 一漫反射器，而該等準直器114的壁116為鏡面式反射。在 此具體實施例中，該等準直器i 14為CPC(複合式拋物面聚 光器）元件，β亥專壁11 6沿著其高度彎曲。該等壁116採一 有利形式配置，較佳係選擇成能發揮該背板丨丨〖之該漫反 射前表面115的最大功效。如圖4所示，根據一反射器陣列 401的一具體實施例，該等準直器4〇3為正方形且彼此毗鄰 互連，形成一覆蓋該背板之整個前表面4〇5的格子，但不 影響該等準直器403間的運作。另一完全覆蓋準直器結構 的範例係由六角型準直器組成。返回圖i，在各準直器i i 4 中，該背板111之前表面115的該準直器之一第一端或 128701.doc 200905872 後端開口的寬度d(相當於該漫反射部分1 1 7的寬度），係兮 準直器114之一第二端或前端寬度w的一分率。寬度d與寬 度w結合該準直器114之高度h之間的關係界定一第二準直 角β。較佳方式為，該第一準直角01與該第二準直角0符人 α<β的條件，亦即該第一準直角小於或等於該第二準直 角。如果符合此條件，則從該等發光二極體發射的所有光 線都將直接或經由該等壁Π6命中該等漫反射器丨17，如圖 1箭頭所示。 為獲得該準直角OC，各發光二極體109均具有一準直元 件，例如一透鏡或一反射器11〇，如熟習此項技術者所 知。 該前板103之該後表面107與該背板lu之該前表面115之 間的距離Η以及該等發光二極體1〇9間的距離χ，皆與該背 板111之發光二極體照明的均勻性有關。例如，藉由增加 該前板103與該背板丨丨丨間的距離Η，該背板經由該等準直 器114受到的照明將會更均勻。另一方面，通常希望維持 該發光二極體照明器具1 〇丨儘可能薄。 從一發光二極體109發射的光線透過一或多個準直器i 14 的第二端進入該等準直器114且被該等準直器壁116反射到 "亥（4 ) >更反射器1 17上，或直接照明該（等）漫反射器丨丨7。 °亥（等）漫反射益散射該光線，並直接或經由該等準直器之 壁1Π將其反射回朝向該前板103。因此，該漫反射光被該 等準直器113準直。該漫反射光穿過該前板丨〇3並形成該發 光一極體照明器具1 0 1的光輸出。由於該等漫反射器執行 128701.doc 200905872 了散射步驟，因此亮度相對於純粹鏡面反射效果便顯大幅 減弱。 因為該等發光二極體109的支撐體（亦即該前板1〇3)係由 玻璃組成，因此較佳使用低功率的發光二極體1〇9。 在替代性具體實施例中，一干涉層12 5 (如圖1中該前 板處的虛線所示）係提供在該前板1 〇3的該後表面1 〇7上。 該干涉層（或塗層）12 5具有半反射性，例如其將經漫反射回 该背板1 11的一半光線再反射出去，因此其會再朝向該等 反射器113散射或漫反射一次。藉由此干涉層125，光線會 散佈在更多反射器113上，及亮度也就更加減弱。 又另一替代性具體實施例’在該背板1丨i之該前表面i i 5 上提供一磷光層1 27，如圖1該背板處的虛線所示。更特定 舌之，該磷光層127較佳係一磷光顏料（例如YAG:Ce)與一 非發光白色顏料的混合塗層。磷光顏料的給定範例係與發 光二極體109結合發出藍光。藉由調整該混合塗層，調整 該輸出光的色彩。 參考圖2，發光二極體照明器具2〇1的另一具體實施例基 本上與上文及圖1所說明的該第一具體實施例擁有相同的 結構零件。因此’該發光二極體照明器具20 1包含一前板 203、一背板2 11、複數個配置在該前板1 〇3之後端1 〇7的發 光二極體209、以及複數個配置在該背板2丨丨之前端2丨5的 反射器213，其包含多個準直器214，各準直器均包圍該背 板211之該前端215之一個別部分217。然而，來自各發光 一極體209發射的光線會被一個別單一準直器2丨4捕獲。因 128701.doc -10- 200905872 此，發光二極體209的數量等於準直器214的數量。此外， 該前板203係配置成接近輸出開口，亦即該準直器2丨4的該 前端219，其導致各發光二極體209都有一獨立空腔。各空 腔係由一準直器214、該背板211之一部分217及該前板1〇3 安裝有該發光二極體209之一部分221所界定。此具體實施 例雖具有上文摘要所述優點，但光混合卻有所限制。 另一具體實施例，如圖3所示，除了該反射器陣列極為 不同外，其餘皆與圖丨所顯示的該具體實施例類似。該發 光二極體照明器具3 01的該等準直器3 〇 3均整合至（亦即形 成在）一透明聚合物（例如PMMA(聚甲基丙烯酸曱酯）、 PC(聚碳酸酯）或c〇C(環烯烴聚合物））板3〇5上。該聚合物 之厚度超過該等準直器3〇3之高度h。該前板3〇9上的 發光二極體3 0 7與該透明聚合物板3 〇 5的—前表面3丨丨之間 有一空間。 一上述已描述隨附申請專利範圍所定義之根據本發明之發 光：極體照明器具的具體實施例。該等應僅視為非限制性 之範例。對於熟知此技術者，許多於本發明之範疇内之修 正與替代的具體實施例係皆為可能。 J如替代性具體實施例的準直器係具有直壁的楔型準 直益。該等準直器較容易製作，但第一開口與第二開口 '、P出口與入口）寬度之間的d/w比，較該等CPC元件來得 低。 因此 ,, 述具體實施例所解釋，一發光二極體照明器 具的亮戶：莊士 ^ 在輸出光線前先使用用於散射該發光二極 128701.d〇c 200905872 體光線的漫反射表面的間接光結構而減弱。 應注意的是，此申請案之目的且特別係關於其隨附之申 請專利範圍中，字詞"包含”並未排除其他元件或步驟，字 詞”一"、”一個"並未排除多數，其本質對於熟習此技術者 將係顯而易見。 【圖式簡單說明】 現將參考以下隨附圖式而更加詳細地說明本發明，其 中： ~ 圖1顯示根據本發明之發光二極體照明器具的一第—具 體實施例之斷面圖； 圖2顯示根據本發明之發光二極體照明器具的一第二乓 體實施例之斷面圖； 圖3顯示根據本發明之發光二極體照明器具的一第三具 體實施例之斷面圖；及 圖4顯示根據本發明之一具體實施例的發光二極體照明 裔具之部分透視圖。 【主要元件符號說明】 101 103 105 107 109 111 113 128701.doc 發光二極體照明器具 前板 前表面 後表面 發光二極體 背板 反射器 -12- 200905872

114 準直器 115 前表面 116 壁 117 部分 125 干涉層 127 磷光層 201 發光二極體照明器具 203 前板 209 發光二極體 211 背板 213 反射器 215 前端 217 部分 219 前端 221 部分 301 發光二極體照明器具 303 準直器 305 聚合物板 307 發光二極體 309 前板 311 前表面 401 反射器陣列 403 準直器 405 整個前表面 128701.doc -13 -

Claims (1)

1. 200905872 十、申請專利範圍： 1 ’ 種發光—極體昭明哭a 體…、月益具，其包含一光透射前板（103); )〃酉己置與該前板相對面；複數個發光二極 :)用於發射光線朝向該背板；以及複數個反射器 / -係在s亥背板之一前表面⑴5)配置成一陣列； ’、寺徵在於，各反射器均包含-圍繞該背板之一部分 (1 =的準直器⑴4)，且該部分為漫反射，及其中該準 r系配置以準直從該部分朝向該前板反射的光線。 2. 如β求項1之發光二極體照明器具，其中該等發光二極 體（1 〇9)係配置在該前板（1〇3)之—後表面⑽7)上。 3. 如請求項“戈2之發光二極體照明器具，其中各發光二極 體（109)發射經準直光。 如β求項3之發光二極體照明器具，其中各發光二極體 (109)在一第一準直角内發射光線，其中各準直器（ι〇4) 在一第二準直角内發射光線，且其中該第二準直角係大 於或等於該第一準直角。 5.如凊求項丨或2之發光二極體照明器具，其中該等準直器 (104)構成一複合式拋物面聚光器（cpc)結構，其中該等 CPC彼此B比鄰配置。 6，如清求項1或2之發光二極體照明器具，其中該等發光二 極體（109)之每一者均由該等準直器（丨丨4)之一個別者所 圍繞。 如請求項1或2之發光二極體照明器具，其中該反射器陣 列（113)由一透明聚合物板（3〇5)組成。 128701.doc 200905872 8. 如請求項丨或2之發光二極體照明器具，其中該背板（m) 的該前表面（II5)具有一磷光層（丨27)。 9. 如請求項1或2之發光二極體照明器具，其中該前板（103) 的該後表面（1〇7)具有一干涉塗層（125)，其將打在其上 的光線之一部分反射朝向該等準直器（114)。 128701.doc