TWI387704B - Led面光源裝置 - Google Patents

Description

LED面光源裝置

本發明涉及一種面光源裝置，特別是涉及一種具有雙層棱鏡片的LED面光源裝置。

發光二極體具有反應速度快、壽命長、用電省、污染低、可靠度高、適合量產等優點，因此以LED作為日光燈的照明裝置逐漸得到了廣泛的應用。但LED為點狀光源，其發光角度較小且具有強烈的方向性，為了獲得足夠大的發光面積，通常以陣列的形式排布多顆LED。然而，當多個點光源同時照射一個物體時，被照射的物體通常會產生多重影子的現象。另外，由於目前的LED燈是以點狀矩陣分佈，且LED單體發光強度大，在LED燈具的發光面上形成強烈的直接眩光(亮點)，從外部觀察它是點狀分佈的點光源。在生產過程中或由於材料質地產生誤差，每一LED日光燈的LED點光源的發光效率和波長也會有不均勻現象，並且演色性不佳。這些都會影響照明品質。現有做法中有搭配擴散板或搭配由光擴散材料製成的燈罩而獲得具有良好照明功能的面光源裝置。然而，使用擴散板或光擴散材料雖然可以提高出射光的均勻性，但同時會使光線在傳輸過程中發生較大的損失，從而使出射光亮度降低。

有鑒於此，有必要提供一種可提高出射光亮度和均勻性的LED面光源裝置。

一種LED面光源裝置，包括燈座、設置在燈座之上的燈柱、設置在燈柱外表面上的多個點光源、對應所述多個點光源且依次設置在燈柱外側的第一棱鏡片及第二棱鏡片，多個點光源沿著燈柱的軸向排成多條直線陣列。第一棱鏡片及第二棱鏡片分別由透明基材製成，且分別具有入光面及與入光面相對設置的出光面，第一棱鏡片和第二棱鏡片的出光面上分別形成有多條均勻排列的長條狀弧形凸起。第一棱鏡片被設置為其弧形凸起的長度延伸方向相對於燈柱的軸向沿第一方向排列，第二棱鏡片被設置為其弧形凸起的長度延伸方向相對於燈柱的軸向沿第二方向排列，第一方向與第二方向正交。第一棱鏡片與點光源之間間隔一第一預定距離，第二棱鏡片與第一棱鏡片之間間隔一第二預定的距離。

本發明的LED面光源裝置透過點光源週邊兩層正交設置的棱鏡片的折射作用，使點光源變成面光源，從而達到均勻出射的效果，無需於點光源週邊設置擴散板，可以提高出射光亮度。另外，還可以通過調整兩層棱鏡片與點光源之間的距離，得到不同效果的面光源。

請參閱圖1，LED面光源裝置100包括燈座10、設置在燈座10之上的燈柱11、多個點光源12、第一棱鏡片13及第二棱鏡片14。其中，燈柱11外表面塗布有高反射性物質，用於將點光源12發出的光反射到第一棱鏡片13上。多個點光源12均勻排布在燈柱11的外表面上或外表面的一夥多個區域上，本實施方式中，該多個點光源12沿著燈 柱11的軸向排成多條直線陣列，此點光源12可以選擇白光發光二極體，或者彩色光的發光二極體。第一棱鏡片13與第二棱鏡片14依次設置於燈柱11的外側，並分別圍成一個腔體，從而構成LED面光源裝置100的兩層燈罩。該第一棱鏡片13與燈柱11間隔一第一預定距離並包圍燈柱11，該第二棱鏡片14與第一棱鏡片13間隔一第二預定距離並包圍第一棱鏡片13。第一棱鏡片13與點光源12之間的距離以及第二棱鏡片14與第一棱鏡片13之間的預定距離可以根據實際需求而分別單獨調整，這兩個距離可以相等或不相等。在另一實施方式中，第一棱鏡片13與第二棱鏡片14置於燈柱11的同一側、並未包圍燈柱11。

請參閱圖2，第一棱鏡片13由透明塑膠材質製成，其具有入光面131及與入光面131相對的出光面132，該入光面131為平面且面向點光源12，該出光面132上形成有第一棱鏡結構，本實施方式中，該第一棱鏡結構為多條均勻排列並具有光折射作用的長條狀弧形凸起133。該長條狀弧形凸起133沿垂直於其長度方向的截面可為圓弧形、橢圓形或波浪形中的一種。

第二棱鏡片14與第一棱鏡片13的結構相同，其由透明塑膠材質製成，其出光面上形成有多條均勻排列並具有光折射作用的長條狀弧形凸起143。該長條狀弧形凸起143沿垂直於其長度方向的截面可為圓弧形、橢圓形或波浪形等形狀之一。

請參閱圖3，長條狀弧形凸起133的延伸方向與長條狀弧形凸起143的長度延伸方向相互垂直。本實施方式中，長 條狀弧形凸起133的長度延伸方向與燈柱11的軸向相垂直，長條狀弧形凸起143的長度延伸方向被設置為與燈柱11的軸向相平行。可以理解，在其他實施方式中，長條狀弧形凸起143的長度延伸方向與燈柱11的軸向相垂直，長條狀弧形凸起133的長度延伸方向與燈柱11的軸向相平行。可以理解，長條狀弧形凸起133的延伸方向與長條狀弧形凸起143的長度延伸方向可以為相對於燈柱的軸向的任何方向，只需二者相互垂直就可。

該長條狀弧形凸起133、143可使透過第一棱鏡片13、第二棱鏡片14的光線發生折射作用。請參閱圖4，當點光源121、122和123發出的光線分別進入第一棱鏡片13時，透過長條狀弧形凸起133的折射效果，出射光線分別在第一棱鏡片13的出光面上形成條狀光源1211、1221和1231，各條狀光源1211、1221、1231的長度方向與弧形凸起133的長度方向相垂直。當點光源121、122和123之間的間距足夠小，條狀光源1211、1221和1231相互重疊而產生混光。同理，點光源12陣列在第一棱鏡片13的出光面上將會對應於各個點光源12形成多條條狀光源1211、1221、1231。可以理解，當第一棱鏡片13距離點光源12較遠時，點光源12在第一棱鏡片13的出光面上形成的對應於各個點光源12的各條狀光源1211、1221、1231的長度越長，各條狀光源1211、1221、1231之間發生更大程度的重疊，混光更充分。

請參閱圖5，當形成於第一棱鏡片13的條狀光源1211、1221和1231分別進入第二棱鏡片14時，透過長條狀弧形 凸起143的折射效果，條狀光源1211、1221和1231分別沿其寬度方向在第二棱鏡片14的出光面上擴展形成帶狀光源1212、1222和1232，且各帶狀光源1212、1222、1232的寬度方向與弧形凸起143的長度方向相垂直。當點光源12形成的各條直線陣列之間的間距足夠小或設置為大約與一帶狀光源1212、1222或1232的寬度接近時，第二棱鏡片14的出光面上對應於各個點光源12的帶狀光源1212、1222、1232將會彼此相接而形成如圖6所示的面光源。可以理解，當第二棱鏡片14距離第一棱鏡片13較遠時，各條狀光源1212、1222、1232在第二棱鏡片14的出光面上形成的各帶狀光源1212、1222、1232的寬度越寬，各帶狀光源1212、1222、1232之間混光更充分。

若點光源12採用多色光的LED陣列，例如三色光(RGB)LED，若點光源12之間的間距足夠大，使相鄰點光源12在第一棱鏡片13出光面上的發光覆蓋區域在長度方向不完全重疊時，各種顏色的光被不完全混合，光線經過與第一棱鏡片13正交設置的第二棱鏡片14的棱鏡結構折射後，可得到較好的混光均勻性和混光效果，從而獲得色彩漸變的發光面，滿足情境照明的需求。若點光源12之間的間距足夠小，相鄰LED的發光覆蓋區域相互基本重疊時，各種顏色的光被混合成白光，可滿足標準照明的需求。

本發明的LED面光源裝置透過兩層正交設置的棱鏡片的折射作用，使得點光源變成面光源，從而達到均勻出射的效果，無需於點光源12週邊設置擴散板，可以提高出射 光亮度。另外，還可以通過調整兩層棱鏡片與點光源之間間隔的距離，得到不同效果的面光源。

本技術領域的普通技術人員應當認識到，以上的實施方式僅是用來說明本發明，而並非用作為對本發明的限定，只要在本發明的實質精神範圍之內，對以上實施例所作的適當改變和變化都落在本發明要求保護的範圍之內。

100‧‧‧LED面光源裝置

10‧‧‧燈座

11‧‧‧燈柱

12、121、122、123‧‧‧點光源

1211、1221、1231‧‧‧條狀光源

1212、1222、1232‧‧‧帶狀光源

13‧‧‧第一棱鏡片

131‧‧‧入光面

132‧‧‧出光面

133、143‧‧‧凸起

14‧‧‧第二棱鏡片

圖1為本發明中LED面光源裝置的立體圖。

圖2為圖1中第一棱鏡片的局部圖。

圖3為圖1中LED面光源裝置的俯視圖。

圖4為圖1中第一棱鏡片對點光源的混光示意圖。

圖5為圖1中兩層棱鏡片對點光源的混光示意圖。

圖6為圖1中LED面光源裝置的表面發光示意圖。

100‧‧‧LED面光源裝置

10‧‧‧燈座

11‧‧‧燈柱

12‧‧‧點光源

13‧‧‧第一棱鏡片

14‧‧‧第二棱鏡片

Claims (6)

1. 一種LED面光源裝置，包括燈座、設置在燈座之上的燈柱、設置在燈柱外表面上的多個點光源、對應所述多個點光源且依次設置在燈柱外側的第一棱鏡片及第二棱鏡片，多個點光源沿著燈柱的軸向排成多條直線陣列；其改良在於：第一棱鏡片及第二棱鏡片分別由透明基材製成，且分別具有入光面及與入光面相對設置的出光面，第一棱鏡片和第二棱鏡片的出光面上分別形成有多條均勻排列的長條狀弧形凸起；第一棱鏡片被設置為其弧形凸起的長度延伸方向相對於燈柱的軸向沿第一方向排列，第二棱鏡片被設置為其弧形凸起的長度延伸方向相對於燈柱的軸向沿第二方向排列，第一方向與第二方向正交；第一棱鏡片與點光源之間間隔一第一預定距離，第二棱鏡片與第一棱鏡片之間間隔一第二預定距離。
2. 如申請專利範圍第1項所述之LED面光源裝置，其中，所述長條狀凸起沿垂直於其長度方向的截面為圓弧形、橢圓形、波浪形中的一種。
3. 如申請專利範圍第1項所述之LED面光源裝置，其中，所述第一方向為與燈柱的軸向相垂直的方向，所述第二方向為與燈柱的軸向相平行的方向。
4. 如申請專利範圍第1項所述之LED面光源裝置，其中，所述第一方向為與燈柱的軸向相平行的方向，所述第二方向為與燈柱的軸向相垂直的方向。
5. 如申請專利範圍第1項所述之LED面光源裝置，其中，所述燈柱外表面塗布有高反射性物質。
6. 如申請專利範圍第1項所述之LED面光源裝置，其中，所述點光源為白光發光二極體或彩色光發光二極體。