TWI400408B - 照明裝置 - Google Patents

Description

照明裝置

本發明是有關於一種照明裝置，且特別是有關於一種可用於車燈照明的照明裝置。

圖1為習知一種照明裝置的剖面示意圖。請參考圖1，照明裝置100包括一反光元件110以及一光源120。反光元件110具有一拋物反射面112、一底面114以及一容置空間116。拋物反射面112具有一頂點112a與一焦點112b，其中頂點112a與焦點112b落在底面114上。光源120位於焦點上，並適於提供一光束122，其中部分光束122會直接地傳遞至拋物反射面112，並被拋物反射面112反射而形成一傳遞出容置空間116且平行於底面114的平行光束122a，其中此平行光束122a通常是作為照明之用。

然而，從光源120位置上直接地傳遞出容置空間116的部分光束122便會形成一向上傳遞的漫光122b(即雜散光)，如此，便會違反一般照明法規中的明暗截止線之規定，意即當照明裝置100是應用於車燈照明時，其向上傳遞的漫光122b會影響到對向用路人或來車的視線。換言之，所謂的明暗截止線便是在主光束的照射範圍內盡可能降低漫光122b的光場強度分佈的規定。

過去，通常可藉由增加擋板的方式來遮擋向上傳遞的漫光122b，藉以克服上述漫光122b所可能帶來的問題。然而，採用擋板之類的方式除了會降低照明裝置100的照明效率(因多數的光束122會被擋板所吸收)以及提高製作成本外(因擋板的材質必須可承受高溫，而需採用特定耐高溫的材質)，亦可能增加照明裝置100整體的體積。

本發明提供一種照明裝置，其具有較佳的照明效率。

本發明提出一種照明裝置，適用於車燈照明。本發明照明裝置包括一第一反光元件、一第二反光元件、一第三反光元件及一光源。第一反光元件具有一容置空間及一第一反射面，第一反射面在剖面上呈一拋物曲線。第二反光元件位於容置空間內並具有一面對第一反射面的第二反射面，第二反射面在剖面上呈一部分橢圓曲線，其中拋物曲線的一焦點與部分橢圓曲線的一第一焦點重合，且上述焦點位於拋物曲線的一頂點與部分橢圓曲線的一第二焦點之間的連線上。第三反光元件位於容置空間內並在第二焦點上具有一第三反射面。光源配置於容置空間內並大致位於拋物曲線的焦點上，且光源適於發出一光束，其中光束的一部分被第二反射面反射而依序傳遞至第三反射面及第一反射面上，而光束其餘且在頂點與第二端點連線上方的部分直接傳遞至第一反射面上。

在本發明之一實施例中，焦點與頂點的距離大於等於第一焦點與第二焦點的距離。

在本發明之一實施例中，第三反光元件包括一反光基板，反光基板具有第三反射面，反光基板通過拋物線的頂點與焦點及部分橢圓曲線的第一焦點與第二焦點，而第一反光元件、第二反光元件與光源配置於反光基板上，且第一反光元件與反光基板定義出容置空間。

在本發明之一實施例中，反光基板上設置有一反光材料，其至少形成於第三反射面的第二焦點的區域上，用以將被第二反射面所聚集的部分光束反射至第一反射面上。

在本發明之一實施例中，反光基板與第一反光元件為一體成型。

在本發明之一實施例中，反光基板與第二反光元件為一體成型。

在本發明之一實施例中，反光基板、第一反光元件與第二反光元件為一體成型。

在本發明之一實施例中，第一反射面包括一旋轉拋物面或一上半旋轉拋物面，第二反射面包括一上半部分橢球面。

在本發明之一實施例中，第一反光元件上設置有一反光材料，以形成第一反射面。

在本發明之一實施例中，第二反光元件上設置有一反光材料，以形成第二反射面。

在本發明之一實施例中，第一反光元件的一外緣與該第二反光元件的一外緣的連線延伸於光源與頂點之間。

在本發明之一實施例中，光源包括一發光二極體或一氣體放電燈。

在本發明另一實施例中，照明裝置包括包括一第一反光元件、一第二反光元件、一反光基板及一光源。第一反光元件具有一拋物反射面，第二反光元件具有一部分橢球反射面，反光基板係通過拋物反射面的一焦點及部分橢球反射面的一第一焦點與一第二焦點，而焦點大致與第一焦點重疊並位於第二焦點與拋物反射面的一頂點之間。光源係位於焦點及基板上並適於發出一光束，其中第一反光元件的一外緣與第二反光元件的一外緣的連線延伸於光源與頂點之間。

在本發明之一實施例中，焦點與頂點的距離大於等於第一焦點與第二焦點的距離。

在本發明之一實施例中，第一反光元件、第二反光元件與光源配置於反光基板上，且第一反光元件與反光基板定義出一容置空間，用以容置第二反光元件及光源。

在本發明之一實施例中，反光基板包括一反光材料，反光材料位於第二焦點上，用以將被第二元件反射至第二焦點的部分該光束再反射至第一反射元件。

在本發明之一實施例中，反光基板與第一反光元件為一體成型。

在本發明之一實施例中，反光基板與第二反光元件為一體成型。

在本發明之一實施例中，反光基板、第一反光元件與第二反光元件為一體成型。

在本發明之一實施例中，拋物反射面為一包括一旋轉拋物面或一上半旋轉拋物面，部分橢球反射面包括一上半部分橢球面。

在本發明之一實施例中，第一反光元件包括一反光材料，反光材料形成拋物反射面。

在本發明之一實施例中，第二反光元件包括一反光材料，反光材料形成部分橢球反射面。

在本發明之一實施例中，光源包括一發光二極體或一氣體放電燈。

基於上述，本發明之照明裝置利用具有部分橢球反射面的第二反光元件反射從光源位置上直接地傳遞出容置空間的光束，以降低照明時的雜散光(或漫光現象)，藉以符合一般照明法規的規定。此外，將反光基板或第三反光元件與第二反光元件搭配使用，可將從光源位置上直接地傳遞出容置空間之漫光的傳遞方向變更為可供照明之用的方向，從而可提升照明裝置整體的照明效率。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖2為本發明一實施例之照明裝置的剖面示意圖，其中此照明裝置適於使用在車燈照明上，以符合一般的車燈法規中降低漫光的光場強度分佈的規定。請參考圖2，本實施例之照明裝置200包括一第一反光元件210、一第二反光元件220以及一光源230。第一反光元件210具有一拋物反射面212與一容置空間214，其中拋物反射面212具有一頂點212a與一焦點212b。光源230配置於容置空間214內並位於拋物反射面212的焦點212b上，且光源230適於提供一光束232。在本實施例中，光源230例如是一發光二極體或一氣體放電燈(gas-discharge lamp)。

在本實施例中，由於第一反光元件210具有拋物反射面212，因此，根據二次曲面的光學原理，位於焦點212b上的光源230所提供的部分光束232在直接地傳遞至拋物反射面212後，便會被拋物反射面212反射而形成一平行光束232a，此平行光束232a會平行地傳遞出容置空間214，而可提供照明，如圖2所示。

另外，部分光束232若是從光源230位置上直接地傳遞出容置空間214時，便會向上形成前述的漫光(雜散光)的現象。

因此，本實施例之照明裝置200於容置空間214內更設置了第二反光元件220，且第二反光元件220具有一面對拋物反射面的部分橢球反射面222，其中部分橢球反射面222具有一第一焦點222a與一第二焦點222b，焦點212b與第一焦點222a位於相同位置上，而焦點212b位於頂點212a與第二焦點222b之間的連線上。

在本實施例中，由於第二反光元件220的第一焦點222a與第一反光元件210的焦點212b是位於相同位置上，且焦點212b位於頂點212a與第二焦點222b之間的連線上，因此，根據二次曲面的光學原理，位於第一焦點222a上的光源230所提供的部分光束232投射到部分橢球反射面222後會反射而傳遞至部分橢球反射面222的第二焦點222b上。換言之，原先從光源230位置上直接地傳遞出容置空間214的光束232便會被第二反光元件220的部分橢球反射面222反射而傳遞至部分橢球反射面222的第二焦點222b上，如此一來，便可克服上述的漫光(雜散光)現象所造成的影響。

另外，照明裝置200更包括一反光基板240，其中反光基板240通過拋物反射面212的頂點212a與部分橢球反射面222的第一焦點222a及第二焦點222b，如圖2所示。在本實施例中，第一反光元件210、第二反光元件220與光源230配置於反光基板240上，且第一反光元件210與反光基板240定義出上述的容置空間214。

由於反光基板240通過頂點212a與第一焦點222a及第二焦點222b，因此，被部分橢球反射面222反射而傳遞至第二焦點222b的光束232便會被反光基板240反射而傳遞至拋物反射面212，而後並被拋物反射面212反射並傳遞出容置空間214而形成一向下的雜散光束232b，其中此雜散光束232b的傳遞方向相對於前述的漫光122b向上的傳遞方向相反。一般來說，當雜散光束232b的傳遞方向為向下時可符合一般車燈法規的明暗截止線，因其並不會直接照射到對向用路人的眼睛而影響視線。

換言之，本實施例之照明裝置200主要是藉由使用第二反光元件220與反光基板240，可使原本向上行進而造成漫光現象的光束232依序地被部分橢球反射面222、反光基板240以及拋物反射面212反射，從而使其傳遞路徑變為向下傳遞的雜散光束232b，如此不僅可降低甚至消除漫光現象以符合法規，更可提升整體照明裝置的照明效率。此外，由於第二反光元件220是設置於容置空間214內，因此，並不會額外增加照明裝置200整體的空間。

在一實施例中，焦點212b與頂點212a的直線距離可大於等於第一焦點222a與第二焦點222b的直線距離，如此一來，可限制第二反光元件220整體的體積，從而盡量避免第二反光元件220截阻了過多由拋物反射面212所反射出的平行光束232a，進而降低了照明裝置200整體的照明效率。

在本實施例中，上述的反光基板210、上述的第一反光元件220與上述的第二反光元件230為一體成型的反射罩(reflector)，如圖2所示。在其他未繪示的實施例中，上述的反光基板240與上述的第一反光元件210可為一體成型的反射罩，而上述的第二反光元件230則是另外安裝於反光基板240上。或者，也可以是反光基板240與第二反光元件220為一體成型，而第一反光元件則另外安裝於反光基板上240上。以上僅為舉例說明，根據使用者的需求與設計，其也可以是其他可能的成型方式。

在照明裝置200中，第一反光元件210、第二反光元件220以及反光基板240其材質本身可反射光線，因此，相對地拋物反射面與部分橢球反射面亦可反射光線。然而，在另一實施例中，第一反光元件210、第二反光元件220以及反光基板240其材質本身若無法反射光線，則可分別於第一反光元件210的拋物反射面212上、第二反光元件220的部分橢球反射面222上以及反光基板240上形成一反光材料R1之塗層(coating)，而形成另一種如圖3所繪示的照明裝置200a，如此一來，拋物反射面212、部分橢球反射面222便可反射部分光束232。

在本實施例中，為避免光束232從光源230位置上直接射出容置空間214而向上形成漫光，因此應盡量使第二反光元件220的上半部分外緣向內延伸並使第一反光元件210的上半部分外緣向外延伸。也就是說，為達上述目的，在照明裝置200的結構設計上，可以使第一反光元件210的上半部分外緣與第二反光元件220的上半部分外緣的連線延伸於光源230與頂點212a之間。

在照明裝置200a中，可以先形成第一反光元件210、第二反光元件220以及反光基板240的構件，而後，在使用鍍膜的製程，以將反光材料R1形成於第一反光元件210的拋物反射面212上、第二反光元件220的部分橢球反射面222上以及反光基板240上。在本發明的實施例中，將反光材料R1形成於第一反光元件210的拋物反射面212上及第二反光元件220的部分橢球反射面222上是必要的。但是對於反光基板240，反光材料R1在圖3中是全面形成於反光基板240上，在另一實施例中，為了可節省反光材料R1的使用且在不影響照明裝置的照明效率下，反光材料R1亦可僅形成於反光基板240上的第二焦點222b的區域上，如此在第二焦點222b上的反光材料可反射被橢球反射面222聚集的光束232而傳遞至拋物反射面212。另外，再將反光材料R1形成於反光基板240上的第一焦點222a的區域上，因而可直接反射光源230的發光以增加整體的亮度。

圖4為本發明另一實施例之照明裝置的剖面示意圖。請同時參考圖2與圖4，照明裝置300與照明裝置200係採用相同的概念，惟二者不處在於，圖4的第一反光元件310的拋物反射面312為一完整的旋轉拋物反射面，而圖2的第一反光元件210為一上半旋轉拋物反射面。在本實施例中，照明裝置300包括一光源230、一第一反光元件310、一第二反光元件220及一第三反光元件340，其中第三反光元件340、第二反光元件220與光源230配置於容置空間314內，且第三反光元件340位於第二反光元件220的第二焦點222b上，其中被第二反光元件220的部分橢球反射面222反射而傳遞至第二焦點222b的光束232會被第三反光元件340反射而傳遞至拋物反射面312，如圖4所示。

同樣地，為了解決上述的漫光(雜散光)現象，本實施例之照明裝置200設置第二反光元件220於容置空間214內，其中從光源230位置上直接地射出容置空間214的光束232便會被第二反光元件220的部分橢球反射面222反射而傳遞至部分橢球反射面222的第二焦點222b上。而後，位於第二反光元件220的第二焦點222b上的第三反光元件340會反射光束232而將光束232傳遞至拋物反射面312，之後並被拋物反射面312反射而形成射出容置空間214的向下的雜散光束232b，其中此雜散光束232b的傳遞方向相對於前述的漫光122b的傳遞方向為相反，意即漫光122b的傳遞方向為向上，而雜散光束232b的傳遞方向為向下。

參考圖4，換言之，假設以一平面將第一反光元件310的容置空間314分成上、下兩個部分，該平面係通過第一反光元件310的頂點212a及焦點212b並垂直於紙面，從光源230位置上直接地射出容置空間214的上半部的光束232便會被第二反光元件220的部分橢球反射面222反射而傳遞至部分橢球反射面222的第二焦點222b上，再搭配使用第三反光元件340，則可有效地將雜散光束232b轉為可供照明裝置300使用的照明光束，如此一來，便可克服上述的漫光(雜散光)現象所造成的影響，進而可提升照明裝置300整體的照明效率。在本實施例及其他實施例中，由於從光源230位置上直接地射出容置空間214的下半部的光束232b可直接作為照明光束而不會違反車用照明法規的規定，因此第二反光元件220的部分橢球反射面222較佳的是一上半部分橢球反射面。

由於照明裝置300與照明裝置200概念相似，僅第一反光元件310與第一反光元件210的結構略有不同，因此，照明裝置300同樣具有照明裝置200所提及的優點。

另外，在照明裝置300中，第一反光元件310、第二反光元件220以及第三反光元件340其材質本身可反射光線，因此，相對地拋物反射面312與部分橢球反射面222亦可反射光線。然而，在另一實施例中，第一反光元件310、第二反光元件220以及第三反光元件340其材質本身若無法反射光線，則可分別於第一反光元件310的拋物反射面312上、第二反光元件220的部分橢球反射面222上以及第三反光元件340上形成一反光材料R1的塗層，而形成另一種如圖5所繪示的照明裝置300a，如此一來，拋物反射面312、部分橢球反射面222便可反射光束232。

在照明裝置300a中，可以先形成第一反光元件310、第二反光元件220以及第三反光元件340的構件，而後，在使用鍍膜的製程將反光材料R1形成於第一反光元件310的拋物反射面312上、第二反光元件220的部分橢球反射面222上以及第三反光元件340上。

綜上所述，本發明之照明裝置至少具有下列優點。首先，利用具有部分橢球反射面的第二反光元件反射從光源位置上直接地傳遞出容置空間的光束，以降低照明時的向上雜散光(或漫光現象)，藉以符合一般車用照明法規的規定。此外，將反光基板或第三反光元件設置於部分橢球反射面前藉以將被部分橢球反射面反射的光束反射而傳遞至拋物反射面上，之後，拋物反射面便可反射被反光基板或第三反光元件反射的光束而形成向下射出容置空間的光束，以供車用照明之用。換言之，透過拋物反射面、部分橢球反射面以及反光基板或第三反光元件的相對配置，可將從光源位置上直接地傳遞出容置空間之向上漫光傳遞方向變更為可供照明之用的方向，從而可提升照明裝置整體的照明效率。另外，由於第二反光元件與反光基板或第三反光元件皆設置於容置空間內，因此，在具有上述的優點前提下，亦不會增加照明裝置本身整體的體積。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何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，當可作些許之更動與潤飾，故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、200、200a、300、300a．．．照明裝置

110．．．反光元件

112、212、312．．．拋物反射面

112a、212a．．．頂點

112b、212b．．．焦點

114．．．底面

116、214、314．．．容置空間

120、230．．．光源

122、232．．．光束

122a、232a．．．平行光束

122b．．．漫光

210、310．．．第一反光元件

220．．．第二反光元件

222．．．部分橢球反射面

222a．．．第一焦點

222b．．．第二焦點

232b．．．雜散光束

240．．．反光基板

340．．．第三反光元件

R1．．．反光材料

圖1為習知一種照明裝置的剖面示意圖。

圖2為本發明一實施例之照明裝置的剖面示意圖。

圖3為本發明又一實施例之照明裝置的剖面示意圖。

圖4為本發明另一實施例之照明裝置的剖面示意圖。

圖5為本發明再一實施例之照明裝置的剖面示意圖。

200．．．照明裝置

210．．．第一反光元件

212．．．拋物反射面

212a．．．頂點

212b．．．焦點

214．．．容置空間

220．．．第二反光元件

222．．．部分橢球反射面

222a‧‧‧第一焦點

222b‧‧‧第二焦點

230‧‧‧光源

232‧‧‧光束

232a‧‧‧平行光束

232b‧‧‧雜散光束

240‧‧‧反光基板

Claims (23)

1. 一種照明裝置，包括：一第一反光元件，具有一容置空間及一第一反射面，該第一反射面在剖面上呈一拋物曲線；一第二反光元件，位於該容置空間內並具有一面對該第一反射面的第二反射面，該第二反射面在剖面上呈一部分橢圓曲線，其中該拋物曲線的一焦點與該部分橢圓曲線的一第一焦點重合，且該焦點位於該拋物曲線的一頂點與該部分橢圓曲線的一第二焦點之間的連線上；一第三反光元件，位於該容置空間內並在該第二焦點上具有一第三反射面；以及一光源，配置於該容置空間內並大致位於該拋物曲線的該焦點上，且該光源適於發出一光束，其中該光束的一部分被該第二反射面反射而依序傳遞至該第三反射面及該第一反射面上，而該光束其餘且在該頂點與該第二端點連線上方的部分直接傳遞至該第一反射面上。
2. 如申請專利範圍第1項所述之照明裝置，其中該焦點與該頂點的距離大於等於該第一焦點與該第二焦點的距離。
3. 如申請專利範圍第1項所述之照明裝置，其中該第三反光元件包括一反光基板，該反光基板具有該第三反射面，該反光基板通過該拋物線的頂點與焦點及該部分橢圓曲線的第一焦點與第二焦點，而該第一反光元件、該第二反光元件與該光源配置於該反光基板上，且該第一反光元件與該反光基板定義出該容置空間。
4. 如申請專利範圍第3項所述之照明裝置，其中該反光基板上設置有一反光材料，其至少形成於該第三反射面的該第二焦點的區域上，用以將被該第二反射面所聚集的部分該光束反射至該第一反射面上。
5. 如申請專利範圍第3項所述之照明裝置，其中該反光基板與該第一反光元件為一體成型。
6. 如申請專利範圍第3項所述之照明裝置，其中該反光基板與該第二反光元件為一體成型。
7. 如申請專利範圍第3項所述之照明裝置，其中該反光基板、該第一反光元件與該第二反光元件為一體成型。
8. 如申請專利範圍第1項所述之照明裝置，其中該第一反射面包括一旋轉拋物面或一上半旋轉拋物面，該第二反射面包括一上半部分橢球面。
9. 如申請專利範圍第1項所述之照明裝置，其中該第一反光元件上設置有一反光材料，以形成該第一反射面。
10. 如申請專利範圍第1項所述之照明裝置，其中該第二反光元件上設置有一反光材料，以形成該第二反射面。
11. 如申請專利範圍第1項所述之照明裝置，其中該第一反光元件的一外緣與該第二反光元件的一外緣的連線延伸於該光源與該頂點之間。
12. 如申請專利範圍第1項所述之照明裝置，其中該光源包括一發光二極體或一氣體放電燈(gas-discharge lamp)。
13. 一種照明裝置，包括：一第一反光元件，具有一拋物反射面；一第二反光元件，具有一部分橢球反射面；一反光基板，通過該拋物反射面的一焦點及該部分橢球反射面的一第一焦點與一第二焦點，該焦點大致與該第一焦點重疊並位於該第二焦點與該拋物反射面的一頂點之間；以及一光源，位於該焦點及該基板上並適於發出一光束，其中該第一反光元件的一外緣與該第二反光元件的一外緣的連線延伸於該光源與該頂點之間。
14. 如申請專利範圍第13項所述之照明裝置，其中該焦點與該頂點的距離大於等於該第一焦點與該第二焦點的距離。
15. 如申請專利範圍第13項所述之照明裝置，其中該第一反光元件、該第二反光元件與該光源配置於該反光基板上，且該第一反光元件與該反光基板定義出一容置空間，用以容置該第二反光元件及該光源。
16. 如申請專利範圍第13項所述之照明裝置，其中該反光基板包括一反光材料，該反光材料位於該第二焦點上，用以將被該第二元件反射至該第二焦點的部分該光束再反射至該第一反射元件。
17. 如申請專利範圍第13項所述之照明裝置，其中該反光基板與該第一反光元件為一體成型。
18. 如申請專利範圍第13項所述之照明裝置，其中該反光基板與該第二反光元件為一體成型。
19. 如申請專利範圍第13項所述之照明裝置，其中該反光基板、該第一反光元件與該第二反光元件為一體成型。
20. 如申請專利範圍第13項所述之照明裝置，其中該拋物反射面為一包括一旋轉拋物面或一上半旋轉拋物面，該部分橢球反射面包括一上半部分橢球面。
21. 如申請專利範圍第13項所述之照明裝置，其中該第一反光元件包括一反光材料，該反光材料形成該拋物反射面。
22. 如申請專利範圍第13項所述之照明裝置，其中該第二反光元件包括一反光材料，該反光材料形成該部分橢球反射面。
23. 如申請專利範圍第13項所述之照明裝置，其中該光源包括一發光二極體或一氣體放電燈。