TWI396815B - 彩色燈具 - Google Patents

Description

彩色燈具

本發明涉及照明技術領域，特別涉及一種彩色燈具。

室外燈具係人們日常生活中不可或缺之公共設施，它可於戶外起到照明或裝飾作用從而使人們於室外正常地自由活動。室外燈具之研究可參閱G.Miguel Ereu等人於2006年IEEE系統、輸電與配電研討會暨展覽會(Transmission & DistribuTaon Conference and ExposiTaon：LaTan America,2006.TDC '06.IEEE/PES)上發表之論文A Methodology to Determine Electrical Energy ConsumpTaon in Street LighTang Systems。

彩色燈具作為一種裝飾性之室外燈具可根據需要，如用於大樓外牆、庭院、娛樂場所、家庭以及節假日之變光照明，任意之調節光之顏色。彩色燈具通常包括至少兩個分別發出具有不同波長之光之發光體，而不同波長所對應之光具有不同之顏色，於控制電路之控制下分別調節每個發光體之電流強度，以改變每個發光體之發光強度，實現不同強度光之組合，使該彩色燈具可變換地發出複數種不同波長所對應顏色之光。惟，該彩色燈具藉由控制電路來實現光顏色之調節，使彩色燈具之電路設計變得複雜，不適用於小型彩色燈具。

有鑑於此，提供一種彩色燈具，以簡化彩色燈具之電路設計，便於小型化 彩色燈具之使用實屬必要。

以下將以實施例說明一種彩色燈具。

該彩色燈具，其包括燈殼、漸進式濾光片及設置於燈殼內之發光模組。該燈殼具有出光口，該發光模組發出複數基色平行光束。該漸進式濾光片可轉動地設置於該發光模組與該出光口之間，用於繞與該複數基色平行光束之傳播方向相垂直之方向轉動，從而改變複數基色平行光束入射到漸進式濾光片之入射角度，以使相應波長之光透過。

與先前技術相比，該彩色燈具包括具有薄膜層之漸進式濾光片，並藉由漸進式濾光片繞與該發光體發出光束入射漸進式濾光片之方向相垂直之方向轉動，使發光模組發出之光束隨漸進式濾光片轉動角度之不同，以不同之角度射入漸進式濾光片，使該光束中從該漸進式濾光片射出不同波長之光，從而使彩色燈具發出該波長對應光之顏色。該彩色燈具藉由轉動漸進式濾光片調節射出光束之波長而改變發光顏色之設計，簡化先前技術中彩色燈具複雜之電路設計，且結構簡單有助於減小體積。

10‧‧‧彩色燈具

11‧‧‧燈殼

12‧‧‧發光模組

13‧‧‧漸進式濾光片

111‧‧‧出光口

112‧‧‧底部

113‧‧‧擴散板

121‧‧‧電路板

122‧‧‧發光體

102‧‧‧複數基色平行光束

123‧‧‧散熱模組

131‧‧‧基底

132‧‧‧薄膜層

133‧‧‧第一表面

134‧‧‧第二表面

15‧‧‧轉動件

圖1係本技術方案實施例提供之彩色燈具之立體圖。

圖2係圖1沿II-II線之局部剖面圖。

圖3係本技術方案實施例提供之彩色燈具使用狀態之剖面圖。

下面將結合附圖及實施例，對本技術方案提供之彩色燈具作進一步之詳細說明。

請一併參閱圖1及圖2，本技術方案實施例提供之彩色燈具10包括燈殼11、設置於燈殼11內之發光模組12與漸進式濾光片13。

該燈殼11具有出光口111及與出光口111相對之底部112。該出光口111可為一開口，該燈殼11亦可進一步設置一透明材料製成之蓋體。該底部112用於設置發光模組12，以使發光模組12發出之光可自出光口111射出。優選地，燈殼11之出光口111設置有擴散板113，用於擴大光束照射面積。

該發光模組12包括電路板121及安裝於電路板121之發光體122，用於發出複數基色平行光束102。該電路板121與發光體122電氣連通，使電源或其他控制裝置(圖未示)可藉由電路板121驅動或控制發光體122發光。該發光體122為可發出複數種顏色組合光之複數基色發光體。該複數基色平行光束102為具有複數種基色之可見光，即複數種顏色組合光。該複數基色發光體可為由三基色(紅色、綠色及藍色)組合形成之白光發光二極體(Light emitTang diode，LED)或複數分別發出不同顏色光之單色LED，亦可為白熾燈等其他複數色發光元件。本實施例中，發光體122為陣列排佈之複數白光LED，該複數白光LED分別發出沿相同方向出射之複數基色平行光束102。由於本實施例中作為發光體122之白光LED發光時會產生大量之熱，故彩色燈具10還於燈殼11之底部112設置散熱模組123，使散熱模組123固定於燈殼11，並自燈殼11向外延伸，輔助發光體122快速散熱。該散熱模組123位於燈殼11內之一端用於固定電路板121，從而使安裝於電路板121之發光體122設置於燈殼11內。當然，發光體122亦可為發出朝向不同方向光束之其他複數基色發光體，此時可藉由設置反射罩或其他可改變光束傳播方向之方法，將發光體122發出光束轉化為平行光，以使包括該發光體122之發光模組12發出複數基色平行光束。發光模組12亦可根據實際需要採用其他設計，不限於本實施例之結構。

該漸進式濾光片13由基底及堆疊於基底131外表面之薄膜層132組成。該基底131可為玻璃、透明樹脂等透光材料製成。基底131具有面對發光模組12 之第一表面133及與第一表面133相對設置之第二表面134。該基底131可於其全部外表面均設置薄膜層132、或於第一表面133與第二表面134設置薄膜層132，或於第一表面133與第二表面134中任意一表面設置薄膜層132，只要使發光模組12之射出光束穿過該薄膜層132即可。該薄膜層132係由低折射率材料與高折射率之材料製成之薄膜交替堆疊之而成，用於調節可藉由薄膜層132之光束對應之波長以及增加該光束透過率。組成薄膜層132之每層薄膜之厚度及薄膜之層數可根據實際需要而定。此處，低折射率與高折射率係以基底131之折射率n₀為參照而確定。優選地，該薄膜層132中薄膜之層數為50至60層，且每層薄膜之幾何厚度之取值範圍為40至160nm。其中，組成每層薄膜之低折射率材料之折射率大於等於(n₀-0.3)而小於等於(n₀-0.1)，而高折射率材料之折射率大於等於(n₀+0.5)而小於等於(n₀+1.0)。根據薄膜層132中交替堆疊之薄膜之作用不同，所選擇每層薄膜之幾何厚度亦會不同。當調節可藉由薄膜層132之光束之波長時，組成低折射率薄膜之每層薄膜之幾何厚度之取值範圍為65至120nm之間，而組成高折射率薄膜之每層薄膜之幾何厚度之取值範圍為40至80nm之間。當交替堆疊之薄膜用於增加光束透過率時，組成低折射率薄膜與高折射率薄膜之每層薄膜之幾何厚度之取值範圍均為40至160nm之間。

根據中原大學應用物理研究所之餘秀玲，於2004年6月碩士學位論文“布拉格反射器之反射光譜研究”之結論，光射入每一層材料之光程會隨入射角變大而變長，從而使該光之偏振禁止帶之中心隨入射角變大向短波長偏移，即透過每一層材料出射之光對應之波長向長波長偏移。因此可推導出：複數基色平行光束102以不同角度入射該漸進式濾光片13時，複數基色平行光束102中僅有與該角度對應波長之光透過，使該波長之光自漸進式濾光片13射出從而獲得與該波長對應顏色之光。因此，薄膜層132設置於基底131之位置以及其包括不同折射率薄膜之層數、厚度及形成薄膜之材料根據實 際需要來設計即可。本實施例中，該漸進式濾光片13之基底131之第一表面133設置薄膜層132。優選地，該薄膜層132包括交替堆疊之氧化鉭(Ta₂O₅)薄膜及氧化矽(SiO₂)薄膜。由於組成薄膜層132之材料與層數等物理參數，需根據實際設計需要而定，為更清楚說明薄膜層132之具體結構，以下將包括56層薄膜之薄膜層132之各層薄膜之材料、厚度等物理參數列於表1中，以幫助理解本發明。惟，組成薄膜層132之材料等物理參數不限於本實施例。其中，表1中每層薄膜之光學厚度與幾何厚度滿足之關係式為：n×d=m×λ/4，n為該層薄膜之折射率，λ為光束垂直入射該層薄膜時可透過該層薄膜之光之波長，d為該層薄膜之幾何厚度，m為該層薄膜之光學厚度，故光學厚度沒有單位。

。

該漸進式濾光片13可轉動地設置於燈殼11內，並與發光模組12相對設置，使漸進式濾光片13可繞與發光模組12所發出之複數基色平行光束102之傳播方向相垂直之方向轉動，用於使複數基色平行光束102中部分波長之光透過。該漸進式濾光片13之原理為：漸進式濾光片13固定讓某個波長之光透 過，而當漸進式濾光片13旋轉某個角度時(即：複數基色平行光束102入射漸進式濾光片13之入射角度發生改變)，可藉由該漸進式濾光片13之光譜會發生偏移，讓與旋轉前可透過光之波長不同之另外某個波長之光透過，而當不同波長之光被透過時，所顯現出來之光顏色就不同。即：藉由轉動該漸進式濾光片13，使複數基色平行光束102中可藉由該位置漸進式濾光片13之光透過，從而改變複數基色平行光束102透過漸進式濾光片13後發出光之顏色。

本實施例中，漸進式濾光片13藉由轉動件15可轉動地設置於燈殼11內。具體地，該轉動件15設置於燈殼11內，並位於發光模組12與出光口111之間，轉動件15之軸線與發光模組12發出之複數基色平行光束102之傳播方向相垂直。該漸進式濾光片13之第一表面133與第二表面134之間開設通孔。該通孔之軸向方向與第一表面133與第二表面134平行，用於與該轉動件15固接，使漸進式濾光片13於轉動件15之帶動下可繞轉動件15之軸線轉動，以改變發光模組12發出之複數基色平行光束102入射漸進式濾光片13之入射角度φ。當然，漸進式濾光片13亦以其他方式可轉動地設置於燈殼11內，只要使漸進式濾光片13可繞與複數基色平行光束102之傳播方向相垂直之方向轉動即可。

如圖3所示，為清楚說明該彩色燈具10之工作原理，將線AA’所於位置定義為0度位置，即漸進式濾光片13轉動角度以該線AA’作為參照基準來確定。該線AA’與發光模組12發出之複數基色平行光束102之傳播方向相垂直。

根據需要獲得光之顏色，確定出發光模組12發出之複數基色平行光束102入射漸進式濾光片13時之入射角度φ。根據該入射角度φ得到漸進式濾光片13自平行於線AA’位置繞轉動件15所需轉動之角度θ=90-φ度。然後，將漸進式濾光片13繞轉動件15轉動該角度θ，同時開啟發光模組12，使發光 體122之白光LED發出相互平行之白光。該白光入射漸進式濾光片13之入射角度φ，該白光於漸進式濾光片13之薄膜層132中，經過複數層具有不同折射率與不同厚度薄膜之折射與反射作用，使透過漸進式濾光片13之光之波長發生偏移，以使與偏移後允許透過漸進式濾光片13之波長對應顏色之光透過漸進式濾光片13射出，從而使彩色燈具10發出所需顏色之光。

彩色燈具10之漸進式濾光片13設置表1中列舉之薄膜層132時，當漸進式濾光片13旋轉不同角度θ時，彩色燈具10發出光之波長及顏色具體為：

漸進式濾光片13處於平行於線AA’之位置，即漸進式濾光片13轉動角度θ=0度，發光模組12發出光束入射漸進式濾光片13之入射角度φ=90度，使白光LED中波長為460.0nm至610.0nm之光可透過漸進式濾光片13射出，即可得到紫色光。

漸進式濾光片13處於與線AA’成30度夾角之位置，即漸進式濾光片13轉動角度θ=30度，發光模組12發出光束入射漸進式濾光片13之入射角度φ=60度，使白光LED中波長為445.0nm至580.0nm之光可透過漸進式濾光片13射出，即可得到粉紅色光。

漸進式濾光片13處於與線AA’成45度夾角之位置，即漸進式濾光片13轉動角度θ=45度，發光模組12發出光束入射漸進式濾光片13之入射角度φ=45度，使白光LED中波長為415.0nm至565.0nm之光可透過漸進式濾光片13射出，即可得到橙色光。

本實施例中，漸進式濾光片13自平行於線AA’繞轉動件15轉動之角度越小，透過漸進式濾光片13之光對應之波長越短。

另外，為實現自動調整彩色燈具10之發光顏色，可將漸進式濾光片13與其他控制裝置電氣連接，以控制漸進式濾光片13之轉動。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

10‧‧‧彩色燈具

11‧‧‧燈殼

12‧‧‧發光模組

13‧‧‧漸進式濾光片

111‧‧‧出光口

112‧‧‧底部

113‧‧‧擴散板

121‧‧‧電路板

122‧‧‧發光體

102‧‧‧複數基色平行光束

123‧‧‧散熱模組

131‧‧‧基底

132‧‧‧薄膜層

133‧‧‧第一表面

134‧‧‧第二表面

15‧‧‧轉動件

Claims (12)

1. 一種彩色燈具，其包括燈殼及設置於燈殼內之發光模組，該燈殼具有出光口，其改進在於，該彩色燈具進一步包括可轉動地設置於發光模組與出光口之間之漸進式濾光片，該發光模組發出複數基色平行光束，該漸進式濾光片繞與該複數基色平行光束之傳播方向相垂直之方向轉動，從而改變複數基色平行光束入射到漸進式濾光片之入射角度，以使相應波長之光透過，該漸進式濾光片由透光之基底及堆疊於基底上之薄膜層組成，該薄膜層由低折射率材料組成之薄膜與高折射率材料組成之薄膜交替堆疊而成，該低折射率材料之折射率小於基底之折射率，該高折射率材料之折射率大於基底之折射率。
2. 如申請專利範圍第1項所述之彩色燈具，其中，其進一步包括設置於該燈殼之轉動件，該轉動件之軸線垂直於該複數基色平行光束之傳播方向，該漸進式濾光片連接於轉動件。
3. 如申請專利範圍第2項所述之彩色燈具，其中，該漸進式濾光片具有面對發光模組之第一表面及與第一表面相對設置之第二表面，第一表面與第二表面之間開設通孔，該通孔之軸向方向平行於第一表面與第二表面，用於與該轉動件固接。
4. 如申請專利範圍第1項所述之彩色燈具，其中，該發光模組進一步包括發光體，該發光體為陣列排佈之複數發光二極體。
5. 如申請專利範圍第4項所述之彩色燈具，其中，該複數發光二極體為發出相互平行之白色光束之白光發光二極體。
6. 如申請專利範圍第1項所述之彩色燈具，其中，該薄膜層之薄膜層數為50至60層，每層薄膜之幾何厚度之取值範圍均於40至160nm之間。
7. 如申請專利範圍第1項所述之彩色燈具，其中，該低折射率材料之折射率大於等於(n₀-0.3)而小於等於(n₀-0.1)，而高折射率材料之折射率大於等於(n₀+0.5)而小於等於(n₀+1.0)，n₀為基底之折射率。
8. 如申請專利範圍第1項所述之彩色燈具，其中，該低折射率薄膜之幾何厚度之取值範圍為65至120nm之間，該高折射率薄膜之幾何厚度之取值範圍為40至80nm之間。
9. 如申請專利範圍第1項所述之彩色燈具，其中，該薄膜層由氧化鉭薄膜及氧化矽薄膜交替堆疊而成。
10. 如申請專利範圍第1項所述之彩色燈具，其中，該薄膜層由56層交替堆疊之薄膜製成，該薄膜之物理參數為： 。
11. 如申請專利範圍第1項所述之彩色燈具，其中，該漸進式濾光片自垂直於該複數基色平行光束之傳播方向轉動之角度越小，透過漸進式濾光片之光對應之波長越短。
12. 如申請專利範圍第1項所述之彩色燈具，其中，其進一步包括控制器，該漸進式濾光片與控制器電氣連接。