TWI401392B - 適用於發光二極體光源之導光結構 - Google Patents

Description

適用於發光二極體光源之導光結構

本發明係有關於一種適用於發光二極體(LED)光源之導光結構，特別是有關於一種用以取代日光燈管之發光二極體光源。

發光二極體照明是目前的照明裝置中功耗最小的。然而因為發光二極體的光源與發射出的光形，相較於傳統的光源來說是點光源。雖然有著功耗極低的優點，但是要將點光源擴散並且可以適用成照明，還需要其他的設計與改良才可以達到。

目前的照明，最省電的是日光燈管。然而，直接將發光二極體設計成燈管形式有一些缺點。首先就是發光二極體的封裝體，會讓整個燈管看到一個個單獨的點光源。這種狀況會造成使用者的眩光或是光斑。

另外，目前的發光二極體燈管可分為空心式與實心式，兩者均含有發光二極體燈板、端蓋及支架，空心發光二極體燈管以霧化燈罩為出光面、實心發光二極體燈管則以實心透明材質為出光面。前者雖有霧化的燈罩可以降低眩光或是光斑，但是因燈罩霧化會損失光照亮度，而後者因重量過重，不適合要求較輕燈具的場所，故應用範圍受到限制。

因此，亟需設計另一結構，可以在不減少亮度下，又能達到質地輕盈的優點。

鑒於上述之發明背景中，為了符合產業利益之需求以及達到上述之目的，本發明提出一種適用於發光二極體光源之導光結構，其包含一長條型支架與一長條型燈罩。上述之長條型支架，其截面為弧形，截面的兩端分別具有兩個燈條凹槽，可以各自讓兩個發光二極體燈條安裝於其內，且兩個燈條凹槽的開口均朝向該支架之內側，以及兩個接縫凹槽。上述長條型燈罩，其截面係利用接縫凹槽與支架結合成一圓形。

上述之支架為金屬鋁，係採用鋁擠型方式形成。上述之燈罩的材質為高透光性塑料或是玻璃，具有光學結構，可增加射出燈罩之光線角度。上述之支架的內側形成一反光層或安置一反光片。上述之支架截面的弧形角度小於180度，較佳的弧形角度約為80度到110度。

本發明同時提出一種長條型光源，其包含兩條發光二極體燈條，一長條型支架，一長條型燈罩，兩個套筒，以及兩個端蓋。長條型支架，其截面為弧形，支架的截面的兩端分別具有兩個燈條凹槽與兩個接縫凹槽，其中燈條凹槽，可以各自讓兩個發光二極體燈條安裝於其內，兩個燈條凹槽的開口均朝向該支架之內側。長條型燈罩，其截面係利用兩個接縫凹槽與支架結合成一圓形。兩個套筒，呈中空圓柱形，係套住支架與燈罩所結合之一燈管之兩端。兩個端蓋，分別套住兩個套筒，並且分別具有兩個朝向外之導電端子，使得兩條發光二極體燈條可以透過導電端子通電發光。上述之長條型光源更包含一直流電源位於兩個套筒其中一個內部，係提供電源給兩條發光二極體燈條。上述之燈罩在出光面具有二次光學結構。

本發明在此所探討的方向為一種發光二極體的光源之導光結構。為能徹底地瞭解本發明，將在下列的描述中提出詳盡的步驟及其組成。顯然地，本發明的施行並未限定於發光二極體的光源者所熟習的特殊細節。另一方面，眾所周知的組成或步驟並未描述於細節中，以避免造成本發明不必要之限制。本發明的較佳實施例會詳細描述如下，然而除了這些詳細描述之外，本發明還可以廣泛地施行在其他的實施例中，且本發明的範圍不受限定，其以之後的專利範圍為準。

本發明提出一種質輕、散熱效果佳、具透明出光面之空心發光二極體燈管裝置，其同時具有出光均勻度良好及光照亮度高的優點。

本發明的發光二極體燈管包含一種金屬製的長形支架，此支架截面為小於180度的圓弧，其中含有兩個對稱的、可安置兩條發光二極體燈板的燈條凹槽，及兩個對稱的、可安置透明弧形燈罩的接縫凹槽，而支架與弧形燈罩構成發光二極體燈管主體。金屬支架的材質通常會選擇鋁。

所述的發光二極體燈管主體，其入光面為發光二極體燈板所在的平面，出光面為透明弧形燈罩，其材質為高透光性塑料或玻璃。

所述的發光二極體燈管主體，其鋁支架的弧形內側噴鍍一光反射層，或安置一反光片，此光反射層或反光片直接面對入光面。

所述的發光二極體燈管主體，其進一步包括兩個塑料圓管，分別連接燈管兩側的端蓋及燈管主體；當發光二極體燈管使用內置型直流電源時，變壓器即放置於塑料圓管內，當發光二極體燈管使用外置型直流電源時，變壓器為外接式，且與燈管分開。

所述的發光二極體燈管主體，其安置於鋁凹槽中的兩條發光二極體燈板，皆分別與兩側端蓋的導電端子電氣連接。

所述的發光二極體燈管主體，其兩條發光二極體燈板安置並以導熱膏緊密貼合於鋁槽上，鋁槽直接與空氣接觸，故此種機構能達到大量散熱、延長發光二極體壽命及增加光照亮度。

所述的發光二極體燈管主體，其燈罩所在的出光面，含有二次光學設計，使其出光角度大於180度。

接下來，請參閱圖示說明本發明之較佳實施例。如第一圖所示，係一個發光二極體導光結構100之截面示意圖，其中金屬支架10的兩端分別具有燈條凹槽12與接縫凹槽14。燈條凹槽12主要是讓發光二極體燈條40或是發光二極體燈板插入，發光二極體燈條40或是發光二極體燈板的出光方向22是面對支架的內側。在一實施例中，支架10的內側可以形成一反光層或是在內側安置之反光片，其中反光層可以是用噴鍍的方式形成，可以使用的材料，例如高反射性的金屬銀粒子，或是高反射性的二氧化鈦。反光片可以使用的材質可以是金屬鋁，高反射性的白色有機薄膜，例如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET;Polyethylene terephthalate)等的膜層，或是在有機薄膜塗布一層高反射性的二氧化鈦等。接縫凹槽14主要是讓支架10與燈罩20結合，結合後的支架10與燈罩20的截面形成一圓形。金屬支架10的材質，可以為鋁、鐵、鈦，或是其他可支撐整個燈管結構，並且可以讓發光二極體散熱的金屬材質。在一實施例中，較佳的材質是鋁，因為具有質地輕，散熱佳，並且在形成支架10結構的製程，才可以用鋁擠型的方式。

燈罩20的材質，可以是高透光性塑料或是玻璃，其中高透光性塑料可以是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，聚乙烯(PE)，聚氯乙烯(PVC)，聚碳酸酯(PC)，或是壓克力(Acrylic)。另外，可以在燈罩20的內側或是外側形成一些光學結構，以增加光線射出燈罩20的出光方向22。例如，在燈罩20的內側可以形成具有凹凸間隔的結構，可以改變光線折射的效果，讓發光二極體導光結構100的出光角度可以大於180度。由於燈罩20與支架10所包覆的空間沒有填入其他的材質，所以整個燈管的重量，主要由支架10與燈罩20的重量所決定，因此可以提供較輕的發光二極體燈管。

支架10的截面的弧度，如第一圖中的θ，會決定本發明的出光的光場與亮度。在本發明中，弧度θ是小於180度。當弧度θ過大的時候，燈罩20的表面積會減少，發光二極體光源的出光面積也會跟著減少。當弧度θ過小的時候，兩個燈條凹槽12之間的縫隙也會較小，也會對於發光二極體光源的出光不利。因此，可選擇的弧度θ約在60到140度之間，在一實施例中較佳的弧度θ約在80到110度之間。

從第一圖中可以看出，發光二極體導光結構100的入光面為安置發光二極體燈板的燈條凹槽12的平面，出光面是燈罩20的弧面。第一A圖與第一B圖之間的差異，除了表示支架10可以有不同的弧度θ之外，同時接縫凹槽14與14-1可以有不同的設計，其中在第一B圖中，支架10的弧度θ比較大。接縫凹槽14的設計，可以有不同種類的方式將支架10與燈罩20之間結合即可。

如第二圖所示，是支架10與燈罩20組裝好的發光二極體導光結構100側視的結構示意圖，從第二圖中可以看出支架10的外觀為長條形。組裝好的支架10與燈罩20為一中空的的管狀物，光線主要從燈罩20出光。第三圖是發光二極體導光結構100的爆炸圖。兩條發光二極體燈板40沿著支架10的燈條凹槽12插入，並且可以在兩條發光二極體燈板40與燈條凹槽12之間的空隙填入導熱膏，讓發光二極體的熱可以從支架10直接散熱到空氣中，增進發光二極體燈板的散熱條件。所以此種機構能達到大量散熱，延長發光二極體壽命及增加光照亮度。一反射片16也會插入支架10的內側。之後，支架10即可與燈罩20進行組裝成發光二極體導光結構100。

之後，如第四圖所示，一電源70可以安置在一套筒50-1內側。然而，也可比不安裝電源70，使得發光二極體燈管的電源為外接式。當發光二極體燈管200使用內置型直流電源時，變壓器即放置於塑料圓管內，當發光二極體燈管200使用外置型直流電源時，變壓器為外接式，且與燈管分開。

然後將兩個套筒50與50-1分別套住發光二極體導光結構100的兩端。兩個端蓋60分別套入兩個套筒50與50-1上。端蓋60的外側具有兩個針狀電極，其結構與目前的日光燈管的外側相容。發光二極體燈條40可以經由電源70與端蓋60的電極電氣連接，或是直接與端蓋60的電極電氣連接，當沒有安裝電源70的時候。

綜上所述，本發明的特色及具體效益為：使用鋁架及透明塑料為燈管主體，燈管主體具有平形入光面及弧形出光面；使用導熱膏及空氣將發光二極體燈板大量散熱；光線從發光二極體燈板射出，經反射層反射，再經高透光性之塑料燈罩向外發射，此均勻向外發射的光線不會形成光斑；所提出的架構質量相當輕，散熱效果佳，故整體效能高，能適用於絶大多數區域及國家，作為傳統日光燈管之替代品。

顯然地，依照上面實施例中的描述，本發明可能有許多的修正與差異。因此需要在其附加的權利要求項之範圍內加以理解，除了上述詳細的描述外，本發明還可以廣泛地在其他的實施例中施行。上述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範圍；凡其它未脫離本發明所揭示之精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含在下述申請專利範圍內。

10．．．支架

12．．．燈條凹槽

14．．．接縫凹槽

14-1．．．接縫凹槽

16．．．反射層

20．．．燈罩

22．．．出光方向

40．．．發光二極體燈條

50．．．套筒

50-1．．．套筒

60．．．端蓋

70．．．電源

100．．．導光結構

200．．．發光二極體燈管

θ．．．弧度

第一圖係為本發明之發光二極體導光結構之截面示意圖。

第二圖係為本發明之發光二極體導光結構之側視示意圖。

第三圖係為本發明之發光二極體導光結構之爆炸圖。

第四圖係為本發明之發光二極體光源之爆炸圖。

第五圖係為本發明之發光二極體光源之組裝完成之結構示意圖。

10．．．支架

12．．．燈條凹槽

14．．．接縫凹槽

14-1．．．接縫凹槽

16．．．反射層

20．．．燈罩

22．．．出光方向

100．．．導光結構

θ．．．弧度

Claims (8)

1. 一種適用於發光二極體光源之導光結構，包含：一長條型支架，其截面為弧形，該支架為金屬鋁，係採用鋁擠型方式形成，該支架的內側形成一反光層或安置一反光片，且該支架的截面的兩端分別具有：兩個燈條凹槽，可以各自讓兩個發光二極體燈條安裝於其內，該兩個燈條凹槽的開口均朝向該支架之內側；以及兩個接縫凹槽；以及一長條型燈罩，其截面係利用該兩個接縫凹槽與該支架結合成一圓形。
2. 如申請專利範圍第1項所述之一種適用於發光二極體光源之導光結構，其中上述之燈罩為高透光性塑料或是玻璃。
3. 如申請專利範圍第2項所述之一種適用於發光二極體光源之導光結構，其中上述之燈罩具有光學結構，可增加射出該燈罩之光線角度。
4. 如申請專利範圍第1項所述之一種適用於發光二極體光源之導光結構，其中上述之支架截面的弧形角度小於180度。
5. 如申請專利範圍第4項所述之一種適用於發光二極體光源之導光結構，其中上述之支架截面的弧形角度約為80度到110度。
6. 一種長條型光源，包含：兩條發光二極體燈條；一長條型支架，該支架為金屬鋁，且該支架的截面為弧形，該支架的截面的兩端分別具有：兩個燈條凹槽，可以各自讓該兩個發光二極體燈條安裝於其內，該兩個燈條凹槽的開口均朝向該支架之內側；以及兩個接縫凹槽；一長條型燈罩，其截面係利用該兩個接縫凹槽與該支架結合成一圓形；兩個套筒，呈中空圓柱形，係套住該支架與該燈罩所結合之 一燈管之兩端；以及兩個端蓋，分別套住該兩個套筒，並且分別具有兩個朝向外之導電端子，使得該兩條發光二極體燈條可以透過該導電端子通電發光。
7. 如申請專利範圍第6項所述之一種長條型光源，更包含一直流電源位於該兩個套筒其中一個內部，係提供電源給該兩條發光二極體燈條。
8. 如申請專利範圍第7項所述之一種長條型光源，其中上述之燈罩在出光面具有二次光學結構。