TW201443372A - 光源導引結構及發光裝置 - Google Patents

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Abstract

一種發光裝置，其包括：一基座單元、一光源導引結構及一罩體單元。光源導引結構設置在基座單元上。罩體單元包括一設置在基座單元上且包覆光源導引結構的透光罩體。其中，光源導引結構包括一導光單元及一發光單元，導光單元包括一單件式導光元件，單件式導光元件具有一柱狀體及一從柱狀體一體成型地向上延伸而出的外擴體，柱狀體具有一入光面及一直立狀環繞周圍表面，外擴體具有一連接於直立狀環繞周圍表面的環繞下表面、一連接於環繞下表面的傾斜狀環繞周圍表面、及一連接於傾斜狀環繞周圍表面的喇叭狀上表面，且發光單元包括至少一鄰近柱狀體的入光面的發光模組。

Description

光源導引結構及發光裝置
本發明係有關於一種光源導引結構及發光裝置，尤指一種能夠增加照明角度範圍的光源導引結構及發光裝置。
由於發光二極體(LED)具有省電、發光效率高及使用壽命長等優點，因此目前已廣泛應用至各種不同的領域，例如交通指示號誌、大型廣告看板、交通工具、手電筒、室內或室外照明等設備中。在LED產業前景一片看好之際，如何將LED的優點應用於傳統照明是照明業界努力研發的重點，惟今LED切入照明市場普遍面臨到的問題，主要還是在於LED與傳統燈泡是兩種不同的發光源，因此其特性也不盡相同，其中傳統燈泡為面光源，而LED為點光源，所以傳統燈泡發光角度可達到全周光效360度之效果，但LED卻只能達到120度到140度之出光角度，而目前解決LED出光角度小所採用之技術手段，一般是通過二次光學，或是利用LED排列組合與燈罩磨砂等方式，但就算利用二次光學或燈罩磨砂也只能達到160度左右的出光角度，所以業者大都會將LED加以排列組合，以期擴大出光角度，然而此種方式不但增加成本，也增加產品製作上的困難度。
本發明實施例在於提供一種光源導引結構及發光裝置，其可用來增加照明角度範圍至超過180度以上。
本發明其中一實施例所提供的一種光源導引結構，其包括： 一導光單元及一發光單元。所述導光單元包括一單件式導光元件，其中所述單件式導光元件具有一柱狀體及一從所述柱狀體一體成型地向上延伸而出的外擴體，所述柱狀體具有一入光面及一直立狀環繞周圍表面，且所述外擴體具有一連接於所述直立狀環繞周圍表面的環繞下表面、一連接於所述環繞下表面的傾斜狀環繞周圍表面、及一連接於所述傾斜狀環繞周圍表面的喇叭狀上表面。所述發光單元包括至少一鄰近所述柱狀體的所述入光面的發光模組。
本發明另外一實施例所提供的一種發光裝置，其包括：一基座單元、一光源導引結構及一罩體單元。所述光源導引結構設置在所述基座單元上。所述罩體單元包括一設置在所述基座單元上且包覆所述光源導引結構的透光罩體。其中，所述光源導引結構包括一導光單元及一發光單元，所述導光單元包括一單件式導光元件，所述單件式導光元件具有一柱狀體及一從所述柱狀體一體成型地向上延伸而出的外擴體，所述柱狀體具有一入光面及一直立狀環繞周圍表面，所述外擴體具有一連接於所述直立狀環繞周圍表面的環繞下表面、一連接於所述環繞下表面的傾斜狀環繞周圍表面、及一連接於所述傾斜狀環繞周圍表面的喇叭狀上表面，且所述發光單元包括至少一鄰近所述柱狀體的所述入光面的發光模組。
較佳地，所述導光單元具有一第一弧形環繞轉角表面、一第二弧形環繞轉角表面及一第三弧形環繞轉角表面，所述柱狀體的所述直立狀環繞周圍表面與所述外擴體的所述環繞下表面兩者通過所述第一弧形環繞轉角表面以彼此相連，所述外擴體的所述環繞下表面與所述外擴體的所述傾斜狀環繞周圍表面兩者通過所述第二弧形環繞轉角表面以彼此相連，且所述外擴體的所述傾斜狀環繞周圍表面與所述外擴體的所述喇叭狀上表面兩者通過所述第三弧形環繞轉角表面以彼此相連。
更進一步來說，所述柱狀體與所述外擴體皆由環繞同一中心線所形成，至少一所述發光模組所產生的第一入射光束具有一相對於所述中心線的一第一預定入射角度，至少一所述發光模組所產生的第二入射光束具有一相對於所述中心線的一第二預定入射角度，且所述第一入射光束的所述第一預定入射角度小於所述第二入射光束的所述第二預定入射角度，其中所述第一入射光束直接投向所述喇叭狀上表面，所述第一入射光束的其中一部分直接穿過所述喇叭狀上表面以形成第一射出光束，所述第一入射光束的另外一部分通過所述喇叭狀上表面的反射以形成第一反射光束，且所述第一反射光束直接穿過所述傾斜狀環繞周圍表面以形成第二射出光束，其中所述第二入射光束通過所述直立狀環繞周圍表面的反射以形成第二反射光束，所述第二反射光束直接投向所述喇叭狀上表面，所述第二反射光束的其中一部分直接穿過所述喇叭狀上表面以形成第三射出光束，且所述第二反射光束的另外一部分通過所述喇叭狀上表面的反射以形成第三反射光束，且所述第三反射光束直接穿過所述傾斜狀環繞周圍表面以形成第四射出光束。
本發明的有益效果可以在於，本發明實施例所提供的光源導引結構及發光裝置，其可通過“所述單件式導光元件具有一柱狀體及一從所述柱狀體一體成型地向上延伸而出的外擴體”的設計，以提升本發明的照明角度範圍至超過180度以上。
為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。
Z‧‧‧發光裝置
B‧‧‧基座單元
M‧‧‧光源導引結構
1‧‧‧導光單元
10‧‧‧單件式導光元件
10A‧‧‧柱狀體
100A‧‧‧入光面
101A‧‧‧直立狀環繞周圍表面
102A‧‧‧平面狀下表面
103A‧‧‧凹陷空間
10B‧‧‧外擴體
100B‧‧‧環繞下表面
101B‧‧‧傾斜狀環繞周圍表面
102B‧‧‧喇叭狀上表面
101C‧‧‧第一弧形環繞轉角表面
102C‧‧‧第二弧形環繞轉角表面
103C‧‧‧第三弧形環繞轉角表面
2‧‧‧發光單元
20‧‧‧發光模組
201‧‧‧電路基板
202‧‧‧發光二極體
L1‧‧‧第一入射光束
L2‧‧‧第二入射光束
R1‧‧‧第一反射光束
R2‧‧‧第二反射光束
R3‧‧‧第三反射光束
P1‧‧‧第一射出光束
P2‧‧‧第二射出光束
P3‧‧‧第三射出光束
P4‧‧‧第四射出光束
S‧‧‧罩體單元
S1‧‧‧透光罩體
C‧‧‧中心線
圖1為本發明導光單元的其中一觀看角度的立體示意圖。
圖2為本發明導光單元的另外一觀看角度的立體示意圖。
圖3為本發明導光單元的側視示意圖。
圖4為圖1的4-4割面線的剖面示意圖。
圖5為本發明的光源導引結構的導光單元內部的其中一半部光束的導引方式的光學模擬示意圖。
圖6為本發明的光源導引結構的導光單元內部的另外一半部光束的導引方式的光學模擬示意圖。
圖7為本發明的光源導引結構的光強度分佈圖。
圖8為本發明的發光裝置的部分分解示意圖。
圖9為本發明的發光裝置的組合示意圖。
圖10為圖9的10-10割面線的剖面示意圖。
請參閱圖1至圖6所示，本發明提供一種光源導引結構M，其包括：一導光單元1及一發光單元2。
首先，配合圖1至圖4所示，導光單元1包括一單件式導光元件10。舉例來說，單件式導光元件10可為一由一體成型方式所製作出來的單件式全反射透鏡(TIR lens)。另外，單件式導光元件10具有一柱狀體10A及一從柱狀體10A一體成型地向上延伸而出的外擴體10B。其中，柱狀體10A具有一入光面100A及一直立狀環繞周圍表面101A，並且外擴體10B具有一連接於直立狀環繞周圍表面101A的環繞下表面100B、一連接於環繞下表面100B的傾斜狀環繞周圍表面101B、及一連接於傾斜狀環繞周圍表面101B的喇叭狀上表面102B。
更進一步來說，導光單元1具有一第一弧形環繞轉角表面101C、一第二弧形環繞轉角表面102C及一第三弧形環繞轉角表面103C。其中，柱狀體10A的直立狀環繞周圍表面101A與外擴體10B的環繞下表面100B兩者可通過第一弧形環繞轉角表面101C以彼此相連。外擴體10B的環繞下表面100B與外擴體10B的傾斜狀環繞周圍表面101B兩者可通過第二弧形環繞轉角表面102C以彼此相連。外擴體10B的傾斜狀環繞周圍表面101B與外擴體 10B的喇叭狀上表面102B兩者可通過第三弧形環繞轉角表面103C以彼此相連。此外，直立狀環繞周圍表面101A、環繞下表面100B、傾斜狀環繞周圍表面101B、喇叭狀上表面102B、第一弧形環繞轉角表面101C、第二弧形環繞轉角表面102C及第三弧形環繞轉角表面103C皆為光滑表面(亦即表面無任何粗糙微結構的光滑表面)。
舉例來說，如圖3所示，從單件式導光元件10的側面來看，單件式導光元件10可呈現T形外觀，並且單件式導光元件10的柱狀體10A可為一直立狀的圓柱體，其中柱狀體10A的均等直徑為外擴體10B的最大直徑的0.2至0.5倍。如圖4所示，從單件式導光元件10的剖面來看，單件式導光元件10的外擴體10B的剖面可呈現魚尾狀外觀。
再者，配合圖4至圖6所示，發光單元2包括至少一鄰近柱狀體10A的入光面100A的發光模組20，其中發光模組20包括一電路基板201及至少一設置在電路基板201上且電性連接於電路基板201的發光二極體202(例如發光二極體202包括至少一發光二極體晶片及一覆蓋且封裝發光二極體晶片的封裝膠體)，並且單件式導光元件10設置在電路基板201上且覆蓋發光二極體202(如圖5及圖6所示)。更進一步來說，柱狀體10A具有一連接於直立狀環繞周圍表面101A的平面狀下表面102A及一從平面狀下表面102A向內凹陷且用於容置發光二極體202的凹陷空間103A，並且入光面100A設置在凹陷空間103A內。
另外，配合圖5與圖6所示，柱狀體10A與外擴體10B皆由環繞同一中心線C所形成。發光模組20所產生的第一入射光束L1具有一相對於中心線C的一第一預定入射角度(未標號)，發光模組20所產生的第二入射光束L2具有一相對於中心線C的一第二預定入射角度(未標號)，並且第一入射光束L1的第一預定入射角度會小於第二入射光束L2的第二預定入射角度。
更進一步來說，第一入射光束L1會直接投向喇叭狀上表面102B(亦即，會直接投向喇叭狀上表面102B的光束都稱為第一入射光束L1)。首先，第一入射光束L1的其中一部分會直接穿過喇叭狀上表面102B，以形成從單件式導光元件10的喇叭狀上表面102B投射出來的第一射出光束P1。另外，第一入射光束L1的另外一部分會通過喇叭狀上表面102B的反射，以形成第一反射光束R1，並且第一反射光束R1會直接穿過傾斜狀環繞周圍表面101B，以形成從單件式導光元件10的傾斜狀環繞周圍表面101B投射出來的第二射出光束P2。其中，有一部分的第二射出光束P2會提供往側邊投射的側向光源，而有另一部分的第二射出光束P2則會提供向下投射的向下光源。
更進一步來說，第二入射光束L2會通過直立狀環繞周圍表面101A的反射(亦即，會直接投向直立狀環繞周圍表面101A來進行反射的光束都稱為第二入射光束L2)，以形成第二反射光束R2，並且第二反射光束R2會直接投向喇叭狀上表面102B。首先，第二反射光束R2的其中一部分會直接穿過喇叭狀上表面102B，以形成從單件式導光元件10的喇叭狀上表面102B投射出來的第三射出光束P3。另外，第二反射光束R2的另外一部分會通過喇叭狀上表面102B的反射，以形成第三反射光束R3，並且第三反射光束R3會直接穿過傾斜狀環繞周圍表面101B，以形成從單件式導光元件10的傾斜狀環繞周圍表面101B投射出來的第四射出光束P4。其中，有一部分的第四射出光束P4會提供往斜上投射的斜上光源，而有另一部分的第二射出光束P2則會提供往斜下投射的斜下光源。藉此，配合圖7所示，本發明所能夠提供的照明角度範圍可達到“280度及135-180度之間的流明值為總流明值的6%以上”的功效，而且還可達到“0至135度之間的光強度分佈可以落在0至135度之間的光強度平均值的20%以內”的功效。
請參閱圖8至圖10所示，本發明提供一種發光裝置Z，其包 括：一基座單元B、一光源導引結構M及一罩體單元S。其中，光源導引結構M設置在基座單元B上，並且罩體單元S包括一設置在基座單元B上且包覆光源導引結構M的透光罩體S1。更進一步來說，光源導引結構M包括一導光單元1及一發光單元2。
配合圖4所示，導光單元1包括一單件式導光元件10，並且單件式導光元件10具有一柱狀體10A及一從柱狀體10A一體成型地向上延伸而出的外擴體10B。其中，柱狀體10A具有一入光面100A及一直立狀環繞周圍表面101A，並且外擴體10B具有一連接於直立狀環繞周圍表面101A的環繞下表面100B、一連接於環繞下表面100B的傾斜狀環繞周圍表面101B、及一連接於傾斜狀環繞周圍表面101B的喇叭狀上表面102B。另外，發光單元2包括至少一鄰近柱狀體10A的入光面100A的發光模組20，其中發光模組20包括一電路基板201及至少一設置在電路基板201上且電性連接於電路基板201的發光二極體202。
〔實施例的可能功效〕
綜上所述，本發明的有益效果可以在於，本發明實施例所提供的光源導引結構M及發光裝置Z，其可通過“單件式導光元件10具有一柱狀體10A及一從柱狀體10A一體成型地向上延伸而出的外擴體10B”的設計，以提升本發明的照明角度範圍至超過180度以上。
以上所述僅為本發明的較佳可行實施例，非因此侷限本發明的專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的範圍內。
M‧‧‧光源導引結構
1‧‧‧導光單元
10‧‧‧單件式導光元件
10A‧‧‧柱狀體
100A‧‧‧入光面
101A‧‧‧直立狀環繞周圍表面
10B‧‧‧外擴體
101B‧‧‧傾斜狀環繞周圍表面
102B‧‧‧喇叭狀上表面
2‧‧‧發光單元
20‧‧‧發光模組
201‧‧‧電路基板
202‧‧‧發光二極體
L1‧‧‧第一入射光束
L2‧‧‧第二入射光束
R1‧‧‧第一反射光束
R2‧‧‧第二反射光束
R3‧‧‧第三反射光束
P1‧‧‧第一射出光束
P2‧‧‧第二射出光束
P3‧‧‧第三射出光束
P4‧‧‧第四射出光束
C‧‧‧中心線

Claims (14)

  1. 一種光源導引結構，其包括：一導光單元，所述導光單元包括一單件式導光元件，其中所述單件式導光元件具有一柱狀體及一從所述柱狀體一體成型地向上延伸而出的外擴體，所述柱狀體具有一入光面及一直立狀環繞周圍表面，且所述外擴體具有一連接於所述直立狀環繞周圍表面的環繞下表面、一連接於所述環繞下表面的傾斜狀環繞周圍表面、及一連接於所述傾斜狀環繞周圍表面的喇叭狀上表面；以及一發光單元，所述發光單元包括至少一鄰近所述柱狀體的所述入光面的發光模組。
  2. 如請求項1之光源導引結構，其中所述導光單元具有一第一弧形環繞轉角表面、一第二弧形環繞轉角表面及一第三弧形環繞轉角表面，所述柱狀體的所述直立狀環繞周圍表面與所述外擴體的所述環繞下表面兩者通過所述第一弧形環繞轉角表面以彼此相連，所述外擴體的所述環繞下表面與所述外擴體的所述傾斜狀環繞周圍表面兩者通過所述第二弧形環繞轉角表面以彼此相連，且所述外擴體的所述傾斜狀環繞周圍表面與所述外擴體的所述喇叭狀上表面兩者通過所述第三弧形環繞轉角表面以彼此相連。
  3. 如請求項2之光源導引結構，其中所述直立狀環繞周圍表面、所述環繞下表面、所述傾斜狀環繞周圍表面、所述喇叭狀上表面、所述第一弧形環繞轉角表面、所述第二弧形環繞轉角表面及所述第三弧形環繞轉角表面皆為光滑表面。
  4. 如請求項1之光源導引結構，其中所述柱狀體為一直立狀的圓柱體，且所述外擴體的剖面呈現魚尾狀外觀。
  5. 如請求項1之光源導引結構，其中所述單件式導光元件呈現T 形外觀，至少一所述發光模組包括一電路基板及至少一設置在所述電路基板上且電性連接於所述電路基板的發光二極體，且所述單件式導光元件設置在所述電路基板上且覆蓋至少一所述發光二極體。
  6. 如請求項5之光源導引結構，其中所述柱狀體具有一連接於所述直立狀環繞周圍表面的平面狀下表面及一從所述平面狀下表面向內凹陷且用於容置至少一所述發光二極體的凹陷空間，且所述入光面設置在所述凹陷空間內。
  7. 如請求項1之光源導引結構，其中所述柱狀體與所述外擴體皆由環繞同一中心線所形成，至少一所述發光模組所產生的第一入射光束具有一相對於所述中心線的一第一預定入射角度，至少一所述發光模組所產生的第二入射光束具有一相對於所述中心線的一第二預定入射角度，且所述第一入射光束的所述第一預定入射角度小於所述第二入射光束的所述第二預定入射角度，其中所述第一入射光束直接投向所述喇叭狀上表面，所述第一入射光束的其中一部分直接穿過所述喇叭狀上表面以形成第一射出光束，所述第一入射光束的另外一部分通過所述喇叭狀上表面的反射以形成第一反射光束，且所述第一反射光束直接穿過所述傾斜狀環繞周圍表面以形成第二射出光束，其中所述第二入射光束通過所述直立狀環繞周圍表面的反射以形成第二反射光束，所述第二反射光束直接投向所述喇叭狀上表面，所述第二反射光束的其中一部分直接穿過所述喇叭狀上表面以形成第三射出光束，且所述第二反射光束的另外一部分通過所述喇叭狀上表面的反射以形成第三反射光束，且所述第三反射光束直接穿過所述傾斜狀環繞周圍表面以形成第四射出光束。
  8. 一種發光裝置，其包括：一基座單元； 一光源導引結構，所述光源導引結構設置在所述基座單元上；以及一罩體單元，所述罩體單元包括一設置在所述基座單元上且包覆所述光源導引結構的透光罩體；其中，所述光源導引結構包括一導光單元及一發光單元，所述導光單元包括一單件式導光元件，所述單件式導光元件具有一柱狀體及一從所述柱狀體一體成型地向上延伸而出的外擴體，所述柱狀體具有一入光面及一直立狀環繞周圍表面，所述外擴體具有一連接於所述直立狀環繞周圍表面的環繞下表面、一連接於所述環繞下表面的傾斜狀環繞周圍表面、及一連接於所述傾斜狀環繞周圍表面的喇叭狀上表面，且所述發光單元包括至少一鄰近所述柱狀體的所述入光面的發光模組。
  9. 如請求項8之發光裝置，其中所述導光單元具有一第一弧形環繞轉角表面、一第二弧形環繞轉角表面及一第三弧形環繞轉角表面，所述柱狀體的所述直立狀環繞周圍表面與所述外擴體的所述環繞下表面兩者通過所述第一弧形環繞轉角表面以彼此相連，所述外擴體的所述環繞下表面與所述外擴體的所述傾斜狀環繞周圍表面兩者通過所述第二弧形環繞轉角表面以彼此相連，且所述外擴體的所述傾斜狀環繞周圍表面與所述外擴體的所述喇叭狀上表面兩者通過所述第三弧形環繞轉角表面以彼此相連。
  10. 如請求項9之發光裝置，其中所述直立狀環繞周圍表面、所述環繞下表面、所述傾斜狀環繞周圍表面、所述喇叭狀上表面、所述第一弧形環繞轉角表面、所述第二弧形環繞轉角表面及所述第三弧形環繞轉角表面皆為光滑表面。
  11. 如請求項8之發光裝置，其中所述柱狀體為一直立狀的圓柱體，且所述外擴體的剖面呈現魚尾狀外觀。
  12. 如請求項8之發光裝置，其中所述單件式導光元件呈現T形外觀，至少一所述發光模組包括一電路基板及至少一設置在所述電路基板上且電性連接於所述電路基板的發光二極體，且所述單件式導光元件設置在所述電路基板上且覆蓋至少一所述發光二極體。
  13. 如請求項12之發光裝置，其中所述柱狀體具有一連接於所述直立狀環繞周圍表面的平面狀下表面及一從所述平面狀下表面向內凹陷且用於容置至少一所述發光二極體的凹陷空間，且所述入光面設置在所述凹陷空間內。
  14. 如請求項8之發光裝置，其中所述柱狀體與所述外擴體皆由環繞同一中心線所形成，至少一所述發光模組所產生的第一入射光束具有一相對於所述中心線的一第一預定入射角度，至少一所述發光模組所產生的第二入射光束具有一相對於所述中心線的一第二預定入射角度，且所述第一入射光束的所述第一預定入射角度小於所述第二入射光束的所述第二預定入射角度，其中所述第一入射光束直接投向所述喇叭狀上表面，所述第一入射光束的其中一部分直接穿過所述喇叭狀上表面以形成第一射出光束，所述第一入射光束的另外一部分通過所述喇叭狀上表面的反射以形成第一反射光束，且所述第一反射光束直接穿過所述傾斜狀環繞周圍表面以形成第二射出光束，其中所述第二入射光束通過所述直立狀環繞周圍表面的反射以形成第二反射光束，所述第二反射光束直接投向所述喇叭狀上表面，所述第二反射光束的其中一部分直接穿過所述喇叭狀上表面以形成第三射出光束，且所述第二反射光束的另外一部分通過所述喇叭狀上表面的反射以形成第三反射光束，且所述第三反射光束直接穿過所述傾斜狀環繞周圍表面以形成第四射出光束。
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