TW201317515A - 導光柱及應用其之發光結構與照明裝置 - Google Patents

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Abstract

一種導光柱，位於一發光源上方。導光柱包括一導光本體、一凹陷部、一反射結構以及一微結構。導光本體具有相對之一第一端面與一第二端面。凹陷部位於第一端面，凹陷部用於收集發光源產生的光。反射結構位於第二端面，當發光源發出之光線進入導光本體時，光線之一部分受反射結構反射而往導光本體之側面出光，其餘部分之光線往導光本體之前方出光。微結構位於導光本體之側面，以助於光線從導光本體均勻出光。

Description

導光柱及應用其之發光結構與照明裝置
本發明是有關於一種燈具，且特別是有關於一種導光柱及應用其之發光結構與照明裝置。
一般而言，發光二極體做為發光源，可應用在不同的燈具結構中，例如球泡燈或燈管中，以提供所需的照明。發光二極體發出的光由球泡燈或燈管的燈罩向外射出而形成一光場於前側方向，但是其發光角度小於180度。因此，與傳統的白熾光源(incandenscent light source)相比，白熾光源的發光角度為360度，大於發光二極體光源的發光角度。
此外，當亮度分佈不均勻時，燈罩的側面會產生暗紋(mura)。因此，光源亮度的均勻性及分佈範圍會受到影響，有必要針對傳統燈具結構之發光角度或照明均勻性進一步改善。
本發明係有關於一種導光柱及應用其之發光結構與照明裝置，以增加發光角度並解決亮度分佈不均勻的問題。
根據本發明之一方面，提出一種導光柱，位於一發光源上方。導光柱包括一導光本體、一凹陷部、一反射結構以及一微結構。導光本體具有相對之一第一端面與一第二 端面。凹陷部位於第一端面，凹陷部用於收集發光源產生的光。反射結構位於第二端面，當發光源發出之光線進入導光本體時，光線之一部分受反射結構反射而往導光本體之側面出光，其餘部分之光線往導光本體之前方出光。微結構位於導光本體之側面，以助於光線從導光本體均勻出光。
根據本發明之另一方面，提出一種發光結構，包括一電路板、至少一發光源配置於電路板上、至少一導光柱配置於電路板上且位於發光源上方。導光柱包括一導光本體、一凹陷部、一反射結構以及一微結構。導光本體具有相對之一第一端面與一第二端面。凹陷部位於第一端面，凹陷部用於收集發光源產生的光。反射結構位於第二端面，當發光源發出之光線進入導光本體時，光線之一部分受反射結構反射而往導光本體之側面出光，其餘部分之光線往導光本體之前方出光。微結構位於導光本體之側面，以助於光線從導光本體均勻出光。
根據本發明之另一方面，提出一種照明裝置。照明裝置包括一燈座、一基板配置於燈座上、至少一發光源配置於基板上、至少一導光柱配置於基板上且位於各發光源上方。導光柱包括一導光本體、一凹陷部、一反射結構以及一微結構。導光本體具有相對之一第一端面與一第二端面。凹陷部位於第一端面，凹陷部用於收集發光源產生的光。反射結構位於第二端面，當發光源發出之光線進入導光本體時，光線之一部分受反射結構反射而往導光本體之側面出光，其餘部分之光線往導光本體之前方出光。微結 構位於導光本體之側面，以助於光線從導光本體均勻出光。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
本實施例之導光柱及應用其之發光結構與照明裝置，係利用反射結構改變出光方向及擴大光場分佈，並以微結構粗化導光柱之本體的側面，使得高指向性之發光源(例如發光二極體)的光形，經由引導反射結構反射後之光線，使其形成全方向角度出光之光形。此外，導光柱之本體以微結構之刻痕，使光場分佈均勻，以解決亮度分佈不均勻的問題。
以下係提出各種實施例進行詳細說明，實施例僅用以作為範例說明，並非用以限縮本發明欲保護之範圍。
第一實施例
請參照第1及2圖，其中第1圖繪示依照本發明一實施例之導光柱130的剖面示意圖，第2圖繪示應用單一導光柱130之發光結構104及照明裝置10的示意圖。照明裝置10包括一燈座100、一電性連接頭102以及一發光結構104。燈座100內具一容置空間，用以設置一驅動電路模組106，且電性連接頭102位於燈座100下方，用以接收外部電源。燈座100可為金屬材質(例如銅或鋁)或絕緣散熱材質(例如塑膠或陶瓷)。在本實施例中，驅動電 路模組106可進行變壓及交、直流電轉換，電路板110藉由驅動電路模組106電性連接至電性連接頭102，以形成一導通電路。因此，照明裝置10可利用電性連接頭102連接外部電源，進而使發光源120提供照明。
發光結構104包括一電路板110、一發光源120以及一導光柱130。發光源120配置於該電路板110上。導光柱130配置於該電路板110上，且位於該發光源120上方。該導光柱130包括一導光本體132、一凹陷部134、一反射結構136以及一微結構138。導光本體132可為透明柱狀本體，沿軸向向上延伸，其配置於發光源120的出光方向(即前側方向D1)上。導光本體132具有一第一端面131以及一第二端面133。第一端面131與第二端面133相對。凹陷部134位於第一端面131，用以容納發光源120並收集發光源120產生的光線。凹陷部134由第一端面131向內凹陷而成為一凹杯結構，凹杯結構具有一底面137，對應位於發光源120上方，且底面137與發光源120之出光面122相對。在本實施例中，底面137可為一平面，藉由調整連接底面137之傾斜表面139的角度，可使光線有效地進入導光柱130中，以提高發光結構104之出光量。
發光源120例如為發光二極體，其位於凹陷部134中，而發光源120發出之光線B可經由凹陷部134入射至導光本體132中，並使光線B在導光本體132中反射而到達位於第二端面133之反射結構136。反射結構136由第二端面133向內凹陷而成為一內凹狀結構。在本實施例中，反射結構136例如為V形尖端凹槽，以使部分光線B 可經由反射結構136之反射而往導光本體132之側面135出光，或是朝與發光源120之出光方向(即前側方向D1)相反之方向(即後側方向D2)出光，進而改變出光角度。另外，尚有其餘部分的光線往導光本體132之前方出光(即前側方向D1)。
微結構138位於導光本體132之側面135，用以改變光線之出光角度，以助於光線從導光本體132均勻出光。請參照第3A及3B圖，其為第1圖中之微結構138的放大剖面示意圖。在第3A圖中，微結構138可由多個半圓形結構138a組合而成，在第3B圖中微結構138可由多個多邊形結構138b組合而成，多邊形結構138b例如為四角錐、三角錐或圓錐，本發明對於形狀不加以限制。此外，根據本發明之實施例，第4A~4E圖繪示具有不同刻痕圖案之微結構的示意圖，其中第4A圖為垂直於導光本體132之軸向之直條刻痕138c，第4B及4C圖為與導光本體132之軸向傾斜之斜條刻痕138d(向右或向左傾斜)，其間距G約為0.1~1微米，較佳為0.3~0.4微米。第4D及4E圖為由交叉的多條刻痕138e與多條刻痕138f所構成之刻痕圖案，以形成多個四角錐140。四角錐140具有一頂角A以及四個三角面B1~B4。每個面B1~B4均為光散射面且朝向不同的方向，以使光被散射到不同的方向。在本實施例中，使用不同刻痕圖案之微結構，可控制側向D3出光與反向出光(後側方向D2)的光形，以達到全方向角度之出光效果。
第二實施例
請參照第5圖，其繪示應用多列導光柱230之發光結構204及照明裝置20的示意圖。本實施例與第一實施例不同的是，發光結構204及照明裝置20包括多列導光柱230以及多個發光源220。各個導光柱230配置於電路板210上，並對應位於發光源220上方，用以調整各發光源220之出光角度。驅動電路模組206經由電路板210連接各個發光源220，以單獨或同時控制發光源220。發光源220例如為發光二極體，部分光線可經由反射結構236之反射而往導光本體232之側面235出光，或是朝與發光源220之出光方向(即前側方向D1)相反之方向(即後側方向D2)出光，進而改變出光角度。另外，尚有其餘部分的光線往導光本體132之前方出光(即前側方向D1)。因此，本實施例可控制正向出光、側向出光與反向出光的光形，以達到全方向角度之出光效果。
請參照第6圖，其繪示依照本發明另一實施例之導光柱330的剖面示意圖。本實施例與第一實施例不同的是，凹陷部334之底面337可為一曲面，藉由調整底面337的曲率，可使光線有效地進入導光柱330中，以提高發光結構之出光量。此外，反射結構336例如呈喇叭狀，其側面339為向內漸縮之圓弧面，其底面例如為一平面。在本實施例中，可藉由調整反射結構336之幾何尺寸來控制正向出光的光形。此外，導光本體332於第二端面333之外圍表面338可為一凹面，以使部分光線可經由反射結構336及外圍表面338之反射而往導光本體332之側面335出 光，或是朝與發光源320之出光方向相反之方向(即後側方向D2)出光，進而改變出光角度。
請參照第7A及7B圖，其分別繪示根據一實施例之具有微結構於導光柱上之照明裝置的光場分佈示意圖。經量測得到的結果，本實施例與傳統不具有微結構之導光柱相比，在第7A圖中當兩條狀刻痕之間的間距約為0.4釐米時，可使光場於導光本體之側向D3出光的強度由60%增加到70%。此外，在第7B圖中當兩條狀刻痕之間的間距約為0.3釐米時，可使光場於導光本體之側向D3出光的強度由60%增加到80%。因此，本實施例之照明裝置於側向D3及後側方向D2之間的光場強度相對增加，而非完全集中在導光柱的上方。也由於導光柱可增加側向D3之出光角度，故可消除側面上亮度不均勻所產生的暗紋或亮點。
綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10、20‧‧‧照明裝置
100‧‧‧燈座
102‧‧‧電性連接頭
104、204‧‧‧發光結構
106、206‧‧‧驅動電路模組
110、210‧‧‧電路板
120、220‧‧‧發光源
130、230、330‧‧‧導光柱
131‧‧‧第一端面
133、333‧‧‧第二端面
132、232、332‧‧‧導光本體
134、334‧‧‧凹陷部
135、335‧‧‧側面
136、236、336‧‧‧反射結構
137、337‧‧‧底面
138‧‧‧微結構
138a‧‧‧半圓形結構
138b‧‧‧多邊形結構
138c‧‧‧直條刻痕
138d‧‧‧斜條刻痕
138f、138e‧‧‧交叉的刻痕
139‧‧‧傾斜表面
140‧‧‧四角錐
338‧‧‧外圍表面
339‧‧‧側面
A‧‧‧頂角
B‧‧‧光線
B1~B4‧‧‧三角面
D1‧‧‧前側方向
D2‧‧‧後側方向
D3‧‧‧側向
第1圖繪示依照本發明一實施例之導光柱的剖面示意圖。
第2圖繪示應用單一導光柱之發光結構及照明裝置的示意圖。
第3A及3B圖為第1圖中之微結構的放大剖面示意圖。
第4A~4E圖繪示具有不同刻痕圖案之微結構的示意圖。
第5圖繪示應用多列導光柱之發光結構及照明裝置的示意圖。
第6圖繪示依照本發明另一實施例之導光柱的剖面示意圖。
第7A及7B圖分別繪示根據一實施例之具有微結構於導光柱上之照明裝置的光場分佈示意圖。
130‧‧‧導光柱
131‧‧‧第一端面
133‧‧‧第二端面
132‧‧‧導光本體
134‧‧‧凹陷部
135‧‧‧側面
136‧‧‧反射結構
137‧‧‧底面
138‧‧‧微結構
139‧‧‧傾斜表面

Claims (22)

  1. 一種導光柱，位於一發光源上方，該導光柱包括：一導光本體，具有相對之一第一端面與一第二端面，該導光本體軸向延伸；一凹陷部，位於該第一端面，該凹陷部用於收集該發光源產生的光；一反射結構，位於該第二端面，當該發光源發出之光線進入該導光本體時，該光線之一部分受該反射結構反射而往該導光本體之側面出光，其餘部分之光線往該導光本體之前方出光；以及一微結構，位於該導光本體之側面，以助於該光線從該導光本體均勻出光。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之導光柱，其中該凹陷部為一凹杯結構。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之導光柱，其中該反射結構為一內凹狀結構。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之導光柱，其中該凹杯結構具有一底面，該底面與該發光源之一發光面相對。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之導光柱，其中該微結構包括複數個多邊形或半圓形結構。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之導光柱，其中該微結構具有複數刻痕，該些刻痕包括直條刻痕、斜條刻痕或由二組直條刻痕或二組斜條刻痕交叉所構成之刻痕。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之導光柱，其中該發 光源為一發光二極體。
  8. 一種發光結構，包括：一電路板；至少一發光源，配置於該電路板上；以及至少一導光柱，配置於該電路板上，且位於該發光源上方，其中該導光柱包括：一導光本體，具有相對之一第一端面與一第二端面，該導光本體軸向延伸；一凹陷部，位於該第一端面，該凹陷部用於收集該發光源發出的光；一反射結構，位於該第二端面，當該發光源發出之光線進入該導光本體時，該光線之一部分受該反射結構反射而往該導光本體之側面出光，其餘部分之光線往該導光本體之前方出光；以及一微結構，位於該導光本體之側面，以助於該光線從該導光本體均勻出光。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之發光結構，其中該凹陷部為一凹杯結構。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之發光結構，其中該反射結構為一內凹狀結構，該內凹狀結構之底面為一平面，且該導光本體於該第二端面之周圍表面為一凹面。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之發光結構，其中該凹杯結構具有一底面，該底面與該發光源之一發光面相對。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之發光結構，其中該 微結構包括複數個多邊形或半圓形結構。
  13. 如申請專利範圍第8項所述之發光結構，其中該微結構具有複數刻痕，該些刻痕包括直條刻痕、斜條刻痕或由二組直條刻痕或二組斜條刻痕交叉所構成之刻痕。
  14. 如申請專利範圍第8項所述之發光結構，其中該發光源為一發光二極體。
  15. 一種照明裝置，包括：一燈座；一基板，配置於該燈座上；至少一發光源，配置於該基板上；以及至少一導光柱，配置於該基板上，且位於各該發光源上方，其中該導光柱包括：一導光本體，具有相對之一第一端面與一第二端面；一凹陷部，位於該第一端面，該凹陷部用於收集該發光源產生的光；一反射結構，位於該第二端面，當該發光源發出之光線進入該導光本體時，該光線之一部分受該反射結構反射而往該導光本體之側面出光，其餘部分之光線往該導光本體之前方出光；以及一微結構，位於該導光本體之側面，以助於該光線從該導光本體均勻出光。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之照明裝置，其中該燈座內具一容置空間，用以設置一驅動電路模組，且該燈座下方具有一電性連接頭。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之照明裝置，其中該燈座為金屬材質或絕緣散熱材質。
  18. 如申請專利範圍第15項所述之照明裝置，其中該凹陷部為一凹杯結構。
  19. 如申請專利範圍第15項所述之照明裝置，其中該反射結構為一內凹狀結構，該內凹狀結構之底面為一平面，且該導光本體於該第二端面之周圍表面為一凹面。
  20. 如申請專利範圍第18項所述之照明裝置，其中該凹杯結構具有一底面，該底面與該發光源之一發光面相對。
  21. 如申請專利範圍第15項所述之照明裝置，其中該微結構包括複數個多邊形或半圓形結構。
  22. 如申請專利範圍第15項所述之照明裝置，其中該微結構具有複數刻痕，該些刻痕包括直條刻痕、斜條刻痕或由二組直條刻痕或二組斜條刻痕交叉所構成之刻痕。
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