TW201408948A - 照明模組及其燈具與元件 - Google Patents

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TW201408948A TW101130669A TW101130669A TW201408948A TW 201408948 A TW201408948 A TW 201408948A TW 101130669 A TW101130669 A TW 101130669A TW 101130669 A TW101130669 A TW 101130669A TW 201408948 A TW201408948 A TW 201408948A
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許漢忠
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隆達電子股份有限公司
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    • F21V5/04—Refractors for light sources of lens shape
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F21K9/69—Details of refractors forming part of the light source
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2103/00—Elongate light sources, e.g. fluorescent tubes
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Abstract

照明燈具具有一光學元件，具有一入光曲面及一出光曲面，其中入光曲面之曲率中心係位於預定設置一光源之發光面之中點，而出光曲面之曲率中心係位於入光曲面之曲率中心下方且遠離於光源之處，且出光曲面之曲率半徑R1係大於入光曲面之曲率半徑R2。

Description

照明模組及其燈具與元件
本發明是有關於一種照明裝置，且特別是有關於一種照明燈具、照明模組及其光學擴散件。
近年來，由於環保意識的抬頭，節能減碳儼然成為產品發展的主要趨勢。為了達到節能的目的，具有低耗電、高效率等優點的發光二極體(Light Emitting Diode,LED)逐漸廣泛地應用於背光領域及照明領域中。
在照明領域中，發光二極體燈管可用來取代傳統的螢光燈管。發光二極體燈管通常包含一燈條以及一燈罩。燈條上承載複數顆發光二極體，而燈罩則覆蓋在燈條上以保護發光二極體。
然而，目前發光二極體的發光角度大約為120度，而在此發光角度外的照度會大幅低於發光角度內的照度，因此這種發光二極體燈管往往會造成照度不均勻的問題。若將發光二極體燈管設置於天花板上，由於發光二極體僅有少量光線會照射到天花板上，容易造成天花板的亮度不足而使人眼感到不適。
有鑑於此，本發明之一技術態樣是在提供一種光學擴散件，其目的係用以增加光源之照射範圍或面積，以使不 同區域的照度更為均勻。
為了達到上述目的，依據本發明之一實施方式，光學擴散件可包括一入光曲面及一出光曲面，其中入光曲面之曲率中心係位於預定設置一光源之發光面之中點，而出光曲面之曲率中心係位於該入光曲面之曲率中心下方且遠離於光源之處，且出光曲面之曲率半徑R1係大於入光曲面之曲率半徑R2。
本發明之另一技術態樣係揭露一種照明模組，依據本發明之一實施方式，照明模組係採用發光二極體做為光源，並利用上述之光學擴散件來增加發光二極體之照射範圍，以使不同區域的照度更為均勻。
本發明之又一技術態樣係揭露一種照明燈具，依據本發明之一實施方式，照明燈具包含一管體、一基板、至少一光源以及一上述之光學擴散件。管體具有一燈罩及一散熱座，兩者組合構成一燈腔。基板係容設於燈腔中。光源係設置於基板上。光學擴散件係容設於燈腔中，其係用以增加光源之照射範圍，以使不同區域的照度更為均勻。
以上所述僅係用以闡述本發明所欲解決的問題、解決問題的技術手段、及其產生的功效等等，本發明之具體細節將在下文的實施方式及相關圖式中詳細介紹。
以下將以圖式揭露本發明之複數實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，熟悉本領域之技術人員應當瞭解到，在本發明部分實 施方式中，這些實務上的細節並非必要的，因此不應用以限制本發明。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。
第1圖繪示依據本發明一實施方式之光學擴散件之側視圖。如圖所示，光學擴散件100可包括一入光曲面110及一出光曲面120，其中入光曲面110之曲率中心112係位於預定設置一光源200之發光面210之中點，而出光曲面120之曲率中心122係位於入光曲面110之曲率中心112下方且遠離於光源200之處，且出光曲面120之曲率半徑R1係大於該入光曲面之曲率半徑R2。
第2圖繪示第1圖之光學擴散件100之光路圖。如圖所示，當光源200放射光線A時，由於光線A係位於光學擴散件100之光軸102上，亦即，光線A係正向通過入光曲面110及出光曲面120，故不會產生折射。當光源200放射光線B時，光線B係偏離光軸102，亦即，光線B係正向通過入光曲面110但斜向通過出光曲面120，又由於出光曲面120之曲率半徑R1比入光曲面110之曲率半徑R2較大，故出光曲面120之曲率比入光曲面110更低，因此光線B在出光曲面120處會發生折射且向外偏離。相似地，當光源200放射光線C時，光線C亦係偏離於光軸102，亦即，光線C係正向通過入光曲面110但斜向通過出光曲面120經折射後向外偏離。由於光線B及光線C在通過出光曲面120時可向外偏離，故可有效增加光源200之照射範圍，以使不同區域的照度更為均勻。
應瞭解到，本說明書全文中所述之『正向通過』一詞 係代表光線垂直通過而無發生折射現象。
此外，如圖所示，當光源200所放射之光線越偏離於光軸102時，其折射角度越大。換句話說，當光源200所放射之光線與光軸102夾角越大時，其在出光曲面120所折射的角度越大。
請回頭參閱第1圖，於部分實施方式中，出光曲面120之弦長W係大於出光曲面120之弦高h。換句話說，光學擴散件100的寬度會大於其高度。藉此，出光曲面120可形成扁平的弧形表面，以便將光源200所放射的光線向外折射，而增加其照射範圍。
於部分實施方式中，出光曲面120之弦長W及弦高h均大於入光曲面110之曲率直徑d。換句話說，出光曲面120的尺寸係大於入光曲面110而形成於入光曲面110之外側，以便光源200所放射之光線先通過入光曲面110再通過出光曲面120。較佳而言，出光曲面120之弦長W可約為入光曲面110之曲率直徑d的2至4倍，而出光曲面120之弦高h可約為入光曲面110之曲率直徑d的1.25至2倍。
於部分實施方式中，入光曲面110之曲率直徑d係不小於光源200之長度L。換句話說，入光曲面110可比光源200更寬，以確保光源200所有放射的光線均能通過入光曲面110而進入光學擴散件100中。較佳而言，入光曲面110之曲率直徑d可大於光源200之長度L的1.1倍。
於部分實施方式中，入光曲面110為一半球面，又由於入光曲面110之曲率中心112係位於光源200之發光面210中點，故可使光源200朝不同方向所放射之光線均能 正向通過入光曲面110。
於部分實施方式中，出光曲面120之周緣124與入光曲面110之周緣114係位於相同高度。換句話說，光學擴散件100可具有一底面130，其係由出光曲面120之周緣124與入光曲面110之周緣114所共同構成，又由於出光曲面120之周緣124與入光曲面110之周緣114係等高的，故光學擴散件100之底面130可平行於光源200之發光面210。
第3A及3B圖分別繪示依據本發明一實施方式之照明燈具之上視圖以及外觀立體圖。第4圖繪示第3A及3B圖所示之照明燈具之爆炸圖。如圖所示，本實施方式之照明燈具可包含一管體300、一基板400、至少一光源200以及一光學擴散件100。管體300具有一燈罩310及一散熱座320，兩者組合構成一燈腔330。基板400係容設於燈腔330中。光源200係設置於基板400上。光學擴散件100係容設於燈腔330中，係用以增加光源200之照射範圍，以使不同區域的照度更為均勻。光學擴散件100係如同第1圖及第2圖所示，其具體結構可參照前文所載，將不再重複敘述。
於部分實施方式中，光源200之數量為複數個，其沿著管體300之長度方向排列於基板400上，而光學擴散件100係沿著光源200之排列方向所延伸。具體來說，管體300為一圓管，而基板400為一與管體300相平行之矩形板體，多個光源200係沿著此矩形板體之長度方向排列。
第5圖繪示第3A圖之照明燈具沿著A-A線所剖之面 圖。如圖所示，於本實施方式中，基板400及光學擴散件100均設置於散熱座320上。
進一步來說，基板400之相對兩表面分別接觸光源200與散熱座320，故光源200所產生的熱能會透過基板400傳導至散熱座320，再由散熱座320將此熱能分散至外界環境中。
光學擴散件100係設置於散熱座320上並罩住光源200。換句話說，光學擴散件100係設置於光源200之發光面210(請併參閱第1圖)上方，俾使光源200之發光面210所放射之光線可通過光學擴散件100之入光曲面110及出光曲面120。通過光學擴散件100之光線走向可參照第2圖及前文中相關文字敘述所載。
第6圖繪示第5圖之照明燈具之局部剖面圖。如圖所示，於部分實施方式中，光學擴散件100可進一步包含一對卡合部140，散熱座320可包含一對卡合槽322，卡合部140可分別插入卡合槽322內。具體來說，卡合部140係凸設於光學擴散件100之底面130，而卡合槽322係凹設於散熱座320上放置光學擴散件100之表面。卡合部140與卡合槽322之形狀相契合，亦即，卡合部140與卡合槽322兩者的形狀及尺寸大致相同，藉此，卡合部140可沿著管體300之長度方向插入卡合槽322內，以固定光學擴散件100與散熱座320之相對位置，而使光學擴散件100不致任意移動。於部分實施方式中，卡合部140可為圓形柱體，而卡合槽322可為尺寸相同的圓形凹槽。
請回頭參閱第5圖，於部分實施方式中，燈罩310可 進一步包含一對卡軌部312，而散熱座320可進一步包含一對卡軌槽324，卡軌部312係分別對應組合於卡軌槽324內。具體來說，卡軌部312係凸設於燈罩310之內表面，而卡軌槽324係形成於散熱座320之側壁上，卡軌部312與卡軌槽324的形狀相契合，亦即，卡軌部312與卡軌槽324兩者的形狀及尺寸大致相同，藉此，卡軌部312可沿著管體300之長度方向插入卡軌槽324內，以燈罩310與散熱座320之相對位置而組合成管體300。於部分實施方式中，卡軌部312可為圓形柱體，而卡軌槽324可為尺寸相同的圓形凹槽。
於部分實施方式中，光源200之發光面210(請併參閱第1圖)與管體300之中心軸302的距離H係小於管體300之直徑D的四分之一。於部分實施方式中，光源200係位於管體300之中心軸302的一側。舉例而言，光源200可位於中心軸302上方且與其距離H係小於1/4 D，或者，光源200亦可位於中心軸302下方並與其距離H係小於1/4 D。上述光源200之高低位置可藉由調整散熱座320之形狀來改變。
於部分實施方式中，散熱座320具有一中空腔體326，換句話說，散熱座320為一中空結構。請併參閱第4及第5圖，於部分實施方式中，照明燈具可進一步包含一驅動電路板500，其係容設於中空腔體326中。驅動電路板500可電性連接至光源200，以驅動光源200發光。
請參閱第4圖，於部分實施方式中，照明燈具可進一步包含兩管套600，其分別蓋合於管體300之兩端，以在 管體300內形成一封閉空間而避免灰塵或水氣進入管體300內。具體來說，管套600係與管體300之端部相契合，亦即，管套600與管體300之形狀及尺寸可大致相同，以利管套600穩固地蓋合於管體300之端部。舉例來說，管體300與管套600之剖面可呈形狀與尺寸均相似之圓形或橢圓形。
於部分實施方式中，燈罩310與光學擴散件100均可由透光材料所製成，例如：透明壓克力材料(Polymethylmethacrylate,PMMA，或稱Acrylic)，但不以此為限。
於部分實施方式中，光源200可為一發光二極體，例如：封裝後的發光二極體封裝結構或是裸晶式的發光二極體晶片，但不以此為限。上述之發光二極體可為白光發光二極體、紅光發光二極體、綠光發光二極體或藍光發光二極體，但不以此為限。
第7圖繪示第4圖之照明燈具之配光曲線圖。如圖所示，第4圖之照明燈具的照射範圍係如圖中所圈出的區域700所示，其左端曲線710與右端曲線720之角度差可高達約200度，故可大幅提昇發光二極體的照射範圍及發光角度而幫助照明燈具達到廣角的效果。應瞭解到，上述照射範圍可代表光源200所放射之最大光強度的一半以上所涵蓋的區域。
本發明之實施方式另揭露一種照明模組，其可包含一光源200以及一光學擴散件100。光源200為一發光二極體，而光學擴散件100係位於發光二極體上方，用以擴散 發光二極體所放射之光線而增加其照射範圍。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，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。
100‧‧‧光學擴散件
102‧‧‧光軸
110‧‧‧入光曲面
112‧‧‧曲率中心
114‧‧‧周緣
120‧‧‧出光曲面
122‧‧‧曲率中心
124‧‧‧周緣
130‧‧‧底面
200‧‧‧光源
210‧‧‧發光面
300‧‧‧管體
302‧‧‧中心軸
310‧‧‧燈罩
312‧‧‧卡軌部
320‧‧‧散熱座
322‧‧‧卡合槽
324‧‧‧卡軌槽
326‧‧‧中空腔體
330‧‧‧燈腔
400‧‧‧基板
500‧‧‧驅動電路板
600‧‧‧管套
700‧‧‧區域
710‧‧‧左端曲線
720‧‧‧右端曲線
R1‧‧‧曲率半徑
R2‧‧‧曲率半徑
h‧‧‧弦高
d‧‧‧曲率直徑
W‧‧‧弦長
D‧‧‧直徑
H‧‧‧距離
L‧‧‧長度
A‧‧‧光線
B‧‧‧光線
C‧‧‧光線
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖繪示依據本發明一實施方式之光學擴散件之側視圖；第2圖繪示第1圖之光學擴散件之光路圖；第3A及3B圖分別繪示依據本發明一實施方式之照明燈具之上視圖以及外觀立體圖；第4圖繪示第3A及3B圖所示之照明燈具之爆炸圖；第5圖繪示第3A圖之照明燈具沿著A-A線所剖之面圖；第6圖繪示第5圖之照明燈具之局部剖面圖；第7圖繪示第4圖之照明燈具之配光曲線圖。
100‧‧‧光學擴散件
110‧‧‧入光曲面
112‧‧‧曲率中心
114‧‧‧周緣
120‧‧‧出光曲面
122‧‧‧曲率中心
124‧‧‧周緣
130‧‧‧底面
200‧‧‧光源
210‧‧‧發光面
R1‧‧‧曲率半徑
R2‧‧‧曲率半徑
h‧‧‧弦高
d‧‧‧曲率直徑
W‧‧‧弦長
L‧‧‧長度

Claims (30)

  1. 一種光學擴散件，包括一入光曲面及一出光曲面，其中該入光曲面之曲率中心係位於預定設置一光源之發光面之中點，而該出光曲面之曲率中心係位於該入光曲面之曲率中心下方且遠離於該光源之處，且該出光曲面之曲率半徑R1係大於該入光曲面之曲率半徑R2。
  2. 如請求項1所述之光學擴散件，其中該出光曲面之弦長係大於該出光曲面之弦高。
  3. 如請求項2所述之光學擴散件，其中該出光曲面之該弦長及該弦高均大於該入光曲面之曲率直徑。
  4. 如請求項3所述之光學擴散件，其中該出光曲面之該弦長約為該入光曲面之該曲率直徑的2至4倍。
  5. 如請求項3所述之光學擴散件，其中該出光曲面之該弦高約為該入光曲面之該曲率直徑的1.25至2倍。
  6. 如請求項3所述之光學擴散件，其中該入光曲面之該曲率直徑係不小於該光源之長度。
  7. 如請求項6所述之光學擴散件，其中該入光曲面之該曲率直徑係大於該光源之長度的1.1倍。
  8. 如請求項1所述之光學擴散件，其中該入光曲面為一半球面。
  9. 如請求項8所述之光學擴散件，其中該出光曲面之周緣與該入光曲面之周緣係位於相同高度。
  10. 一種照明模組，其包括一如請求項1至9中任一項所述之光學擴散件，以及一發光二極體於該光源預設處。
  11. 一種照明燈具，包含：一管體，具有一燈罩及一散熱座，兩者組合構成一燈腔；一基板，容設於該燈腔中；至少一光源，設置於該基板上；以及一光學擴散件，容設於該燈腔中，該光學擴散件包括一入光曲面及一出光曲面，其中該入光曲面之曲率中心係位於該光源之發光面之中點，而該出光曲面之曲率中心係位於該入光區面之區綠中心下方且遠離於該光源之該發光面，且該出光曲面之曲率半徑R1係大於該入光曲面之曲率半徑R2。
  12. 如請求項11所述之照明燈具，其中該基板及該光學擴散件均設置於該散熱座上。
  13. 如請求項12所述之照明燈具，其中該光源為複數個，其沿著該管體之長度方向排列於該基板上，而該光學擴散件係沿著該些光源之排列方向所延伸。
  14. 如請求項13所述之照明燈具，其中該光學擴散件設置於該些光源之發光面上方。
  15. 如請求項12所述之照明燈具，其中該光學擴散件更包含一對卡合部，該散熱座更包含一對卡合槽，該些卡合部係分別插入該些卡合槽內。
  16. 如請求項11所述之照明燈具，其中該燈罩更包含一對卡軌部，該散熱座更包含一對卡軌槽，該些卡軌部係分別對應組合於該些卡軌槽內。
  17. 如請求項11所述之照明燈具，其中該光源之該發光面與該管體之中心軸的距離係小於該管體之直徑的四分之一。
  18. 如請求項17所述之照明燈具，其中該光源係位於該管體之該中心軸的一側。
  19. 如請求項11所述之照明燈具，其中該散熱座具有 一中空腔體。
  20. 如請求項19所述之照明燈具，更包含一驅動電路板，容設於該中空腔體中。
  21. 如請求項11所述之照明燈具，更包含兩管套，分別蓋合於該管體之兩端。
  22. 如請求項11所述之照明燈具，其中該出光曲面之弦長係大於該出光曲面之弦高。
  23. 如請求項22所述之照明燈具，其中該出光曲面之該弦長及該弦高均大於該入光曲面之曲率直徑。
  24. 如請求項23所述之照明燈具，其中該出光曲面之該弦長約為該入光曲面之該曲率直徑的2至4倍。
  25. 如請求項24所述之照明燈具，其中該出光曲面之該弦高約為該入光曲面之該曲率直徑的1.25至2倍。
  26. 如請求項23所述之照明燈具，其中該入光曲面之該曲率直徑係不小於該光源之長度。
  27. 如請求項26所述之照明燈具，其中該入光曲面之 該曲率直徑係大於該光源之長度的1.1倍。
  28. 如請求項11所述之照明燈具，其中該入光曲面為一半球面。
  29. 如請求項28所述之照明燈具，其中該出光曲面之周緣與該入光曲面之周緣係位於相同高度。
  30. 如請求項11至29中任一項所述之照明燈具，其中該光源為一發光二極體。
TW101130669A 2012-08-23 2012-08-23 照明模組及其燈具與元件 TW201408948A (zh)

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