TWI413820B - 照明裝置與導光板 - Google Patents

Description

照明裝置與導光板

本發明是有關於一種光學元件與照明裝置，且特別是有關於一種導光板及採用導光板的照明裝置。

在習知技藝中，常見作為照明燈具及廣告燈箱的光源有日光燈管、冷陰極燈管(cold cathode fluorescent lamp,CCFL)與發光二極體(light emitting diode,LED)。當使用日光燈管或冷陰極燈管作為照明光源時，受限於光源本身的使用壽命與尺寸，而使得應用產品會有厚重、使用壽命短與空間利用率低等缺點。除此之外，由於燈管內含有微量的水銀蒸氣或固態汞，故當燈具損壞要拋棄或維修時，需另外將燈管進行回收以避免環境污染。

基於上述原因，目前公共場所逐漸改採用發光二極體作為廣告燈箱、展示燈或告示燈的光源，其中，這些燈箱的發光方式大致可分為單面發光與雙面發光。一般而言，雙面發光之燈箱包括一個以上的發光二極體燈條與兩片導光板，且兩導光板之間設有一反射片，前述雙面發光之燈箱利用光源側向入射至上下二側的導光板內，使光束從燈箱的上下表面均勻出光。另外，亦可於導光板上下表面印刷網點，以使導光板中的光束能於導光板之上下表面均勻出光。然而，上述二種作法皆有其缺點，前者會增加燈具的重量與厚度，且後者也有亮度不佳的問題。

中華民國專利第M298750號與M254682號分別揭露一雙面出光的廣告看板，係使用兩冷陰極燈管作為看板之光源。另外中華民國專利第M341284號與M2777075號分別揭露一雙面出光燈箱結構，係使用兩導光板達到雙面出光的功效。另外，中華民國專利第M348297號與第M275432號亦揭露一廣告燈箱，其中第M275432號的發光表面上設有微結構。

另一方面，中華民國專利第M348296號揭露包括多種光學膜片的廣告燈箱。除此之外，中華民國專利第I259312號、第I244566號、第I303006號與M287951也揭露雙面出光的背光模組或顯示器。

本發明提供一種照明裝置，可提供雙面照明效果。

本發明提供一種導光板，適於使光束從導光板之兩表面出光。

本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。

為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明之一實施例提出一種照明裝置。照明裝置包括一導光板以及至少一發光元件。導光板包括一透光基板、複數個第一擴散網點以及複數個第二擴散網點。透光基板具有一第一表面、一相對於第一表面的第二表面以及一連接第一表面與第二表面的入光面。上述之第一擴散網點配置於第二 表面上。上述之第二擴散網點配置於第二表面上。第一擴散網點的一部分與第二擴散網點至少部分重疊，且第一擴散網點的尺寸小於第二擴散網點的尺寸。發光元件配置於入光面旁且適於發出一光束。光束適於經由入光面進入導光板中，且適於經由第一表面與第二表面傳遞至照明裝置外。

除此之外，本發明之一實施例還提出一種導光板，此導光板包括上述之透光基板、複數個第一擴散網點以及複數個第二擴散網點。

本發明之實施例可達到下列優點或功效之至少其一。由於本發明之實施例是藉由在單一導光板上二次製作擴散網點來達到照明裝置雙面出光效果，故能減少照明裝置的體積與提升照明裝置的出光效率。

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。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。

第一實施例

圖1A繪示為本發明第一實施之照明裝置的剖面示意圖，且圖1B繪示為圖1A中導光板的俯視示意圖。請同時參照圖1A與圖1B，照明裝置100包括導光板110以及至少一發光元件120(僅示意地繪示兩個)。其中發光元件120例如為發光二極體(light emitting diode,LED)，且例如為不同顏色的光源。除此之外，本實施例之照明裝置100還可包括一外框130，且發光元件120配置於外框130內。

請繼續參照圖1A與圖1B，導光板110包括透光基板112、複數個擴散網點114以及複數個擴散網點116。透光基板110的材料例如為聚甲基丙烯酸甲酯(poly methyl methacrylate,PMMA)，亦即俗稱的壓克力。如圖1A所示，透光基板112具有一表面S1、一相對於表面S1的表面S2以及一連接表面S1與表面S2的入光面S3，其中透光基板110厚度例如小於6毫米。擴散網點114配置於表面S2，且擴散網點116亦配置於表面S2。相對而言，在本實施例中，表面S1上沒有配置擴散網點114或116。另一方面，發光元件120配置於入光面S3旁，且適於發出一光束L1，其中光束L1適於經由入光面S3進入導光板110中，且適於經由表面S1與表面S2傳遞至照明裝置100外。

除此之外，擴散網點114的一部分與擴散網點116至少部分重疊，且擴散網點114的尺寸小於擴散網點116的尺寸。進一步而言，本實施例之每一擴散網點116覆蓋擴散網點114的一部分114a，且擴散網點114的部分114a配置於擴散網點116與表面S2之間。另外，擴散網點114 之直徑的範圍例如為大於等於0.25毫米至小於等於2毫米，且擴散網點116之直徑例如大於或等於4毫米。於一實施例中，擴散網點116之直徑與擴散網點114之直徑的比值例如是落在大於等於2至小於等於10的範圍內。

如圖1A所示，擴散網點114與擴散網點116會破壞光束(例如光束L1)在透光基板112內的全反射，以使光束L1由表面S1射出。另一方面，被擴散網點114與116反射至表面S1的部分光束(例如光束L2)會被表面S1反射，並接著從透光基板112之表面S2射出。由此可知，來自發光單元120的光束L1與L2分別適於透過表面S1與表面S2傳遞至照明裝置100外，以使照明裝置100具有雙面照明之功效。換句話說，在本實施例中，表面S1上沒有配置將由表面S1出射的光束L1完全阻擋以防止由表面S1出射的光束L1傳遞至照明裝置100外的元件。除此之外，表面S2上也沒有配置將由表面S2出射的光束L2完全阻擋而防止由表面S2出射的光束L2傳遞至照明裝置100外的元件。

另外，在本實施例中，擴散網點114與擴散網點116例如是使用二次印刷的方式製作。詳細來說，於製作分布均勻的擴散網點114後，再做第二次的網點印刷以製作擴散網點116。一般而言，擴散網點116的尺寸或個數會影響表面S1與S2的出光比例，故藉由調整擴散網點116的尺寸或個數能控制表面S1與S2的出光比例。在本實施例中，在透光基板110上相對於具有擴散網點114、116的表 面S2的表面S1會有較高的出光比例。

表1為擴散網點116之遮蔽率對應表面S1與表面S2之出光比例的模擬數據，其中遮蔽率為擴散網點116於表面S2上的面積比。亦即，遮蔽率越大代表擴散網點的尺寸越大或個數越多。

由表1的數據可看出，當擴散網點116未設於表面S2上時(亦即擴散網點116的遮蔽率為0%)，表面S1與S2的出光比例約55：45。然而，當擴散網點116於表面S2所佔的面積提高時(亦即遮蔽率增加)，表面S1與S2的出光比例也隨之改變。詳細來說，表面S1的出光比例隨擴散網點116之遮蔽率的增加而上升，然而，表面S2的出光比例隨擴散網點116之遮蔽率的增加而減少。圖2為對應表1之遮蔽率對出光比例的曲線圖。由圖2也可清楚看出，表面S1出光比例是隨遮蔽率的增加而上升，表面 S2出光比例是隨遮蔽率的增加而下降。因此，在特定的遮蔽率下，表面S1與S2的出光比例能被控制在大約6：4、7：3、8：2等比例，進而可以達到不同燈具的配光應用。

舉例而言，本實施例的照明裝置100可用於全擴散照明與半間接照明。在全擴散照明裝置中，表面S1與表面S2的照度比例皆為40%~60%；在半間接照明裝置中，表面S1與表面S2的照度比例分別為60%~90%與10%~40%。其中照度比例較高的一面可用以作為室內直接照明，且照度比例較低的一面可用以為室內間接照明。除此之外，由於照明裝置100無搭配隔柵片便能減少眩光程度，即減少統一眩光等級(unified glare rating,UGR)，故能較傳統照明裝置有較高的平均照度。其中UGR值的降低代表較好的眩光防範，UGR值的關係式表示如下：

其中L _b 為背景輝度(cd/m²)，L為單一燈具之發光部份在觀測者眼睛方向之輝度(cd/m²)，ω為單一燈具之發光部份對觀測者眼睛方向所構成之立體角(sr)，P為眩光源相對於觀察者視線的位置關係之Guth位置指數。

另一方面，照明裝置100的造形亦可依據需求有不同的設計，例如可做成矩形、圓形或多邊形等。

另外，在本實施例中，擴散網點114、116的材料例 如為聚甲基丙烯酸甲酯或其他塑膠材質。除此之外，擴散網點114、116內還可添加其他如為二氧化鈦(TiO₂)等擴散粒子。藉由調整擴散網點114、116的成份或材料組成比例以控制透光基板112的光穿透率，進而可以調整光束L1、L2於表面S1與S2的出光比例。表2為不同材料之擴散網點對應表面S1與表面S2之照度(illumination)數據，其中表2中的數據是對應表面S1、S2上還設有擴散片的情形，如圖1C所示，其中擴散片150a、150b分別配置於表面S1、S2上。

表2中的材料一為溶劑印刷(solvent printing)材料，其中網點的製作方式是以烤箱烘烤硬化。材料二為紫外光印刷(UV printing)材料，其中網點的製作方式是以紫外光硬化油墨。材料三為紫外光噴墨(UV inkjet)材料，其中網點的製作方式是以紫外光硬化，且網點為微透鏡(micro lens)結構。如表2所示，透光基板112的光穿透率與網點材料相關，故設計者亦可透過選擇適當的網點材料來設計想要的照明效果。另一方面，在其他實施例中， 表面S1、S2上亦可不配置擴散片，以提高照明裝置的整體出光效率。

除此之外，如圖3A所示，由於本實施例之導光板110為高透光材料所組成，故當發光元件120關閉，來自物體140的光束L3可輕易被人眼所觀察。反之，如圖3B所示，當發光元件120開啟時，強度較高光束L1適於穿過導光板110到達人眼，而使得人眼無法辨視強度較弱的光束L3，進而無法感知到物體140。從另一個角度觀看，此時的照明裝置110據有類似光牆的作用。

上述之概念可應用於空間之隔間設計。舉例來說，照明裝置110可被應用於室內空間中作為分隔區域之檔牆。詳細來說，當發光元件120關閉時，導光板110的透明特性能使人眼透視導光板110，而感覺到較為寬廣的空間。反之，當發光元件120開啟時，照明裝置110所產生的光牆效果能達到區域劃分，以保留空間的隱密性。亦即，發光元件120的亮度會使人眼較無法清楚感知到物體140，而使人眼對於照明裝置100產生穿透率降低的感覺。

第二實施例

圖4繪示為本發明第二實施例之照明裝置100’的剖面示意圖。照明裝置100’與圖1A之照明裝置100類似，惟二者主要差異之處在於：照明裝置100’之擴散網點114的一部分114a配置於擴散網點116上，且擴散網點116配置於擴散網點114的部分114a與表面S2之間。類似地，藉 由上述的配置方式，照明裝置100’亦能提供雙面照明之功效；詳細相關於照明裝置100’的敘述與變化可參閱第一實施例，在此不加贅述。

綜上所述，本發明之實施例包括以下優點或功效之至少其中之一。由於本發明之實施例是藉由在單一導光板上二次製作擴散網點來達到照明裝置雙面出光效果，故能減少照明裝置的體積與提升照明裝置的出光效率。另外，由於導光板的製程簡單，故亦能節省照明裝置的生產成本。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。

100、100’、200‧‧‧照明裝置

110‧‧‧導光板

112‧‧‧透光基板

114、114a、116‧‧‧擴散網點

120‧‧‧發光元件

130‧‧‧外框

140‧‧‧物體

150a、150b‧‧‧擴散片

L1、L2、L3‧‧‧光束

S1、S2‧‧‧表面

S3‧‧‧入光面

圖1A繪示為本發明第一實施之照明裝置的剖面示意圖。

圖1B繪示為圖1A中導光板的俯視示意圖。

圖1C繪示為本發明另一實施之照明裝置的剖面示意圖。

圖2為對應表1之遮蔽率對應出光比例的曲線圖。

圖3A為發光元件關閉時人眼視覺感知的示意圖。

圖3B為發光元件開啟時人眼視覺感知的示意圖。

圖4繪示為本發明第二實施例之照明裝置100’的剖面示意圖。

100‧‧‧照明裝置

110‧‧‧導光板

112‧‧‧透光基板

114、114a、116‧‧‧擴散網點

120‧‧‧發光元件

130‧‧‧外框

L1、L2‧‧‧光束

S1、S2‧‧‧表面

S3‧‧‧入光面

Claims (11)

1. 一種照明裝置，包括：一導光板，包括：一透光基板，具有一第一表面、一相對於該第一表面的第二表面以及一連接該第一表面與該第二表面的入光面；複數個第一擴散網點，配置於該第二表面上；以及複數個第二擴散網點，配置於該第二表面上，其中該些第一擴散網點的一部分與該些第二擴散網點至少部分重疊，且該些第一擴散網點的尺寸小於該些第二擴散網點的尺寸，其中每一該第二擴散網點覆蓋該些第一擴散網點的一部分，且該第一擴散網點的該部分配置於該第二擴散網點與該第二表面之間；以及至少一發光元件，配置於該入光面旁，且適於發出一光束，其中該光束適於經由該入光面進入該導光板中，且適於經由該第一表面與該第二表面傳遞至該照明裝置外。
2. 如申請專利範圍第1項所述之照明裝置，其中該些第一擴散網點的一部分配置於該些第二擴散網點上，且該些第二擴散網點配置於該些第一擴散網點的該部分與該第二表面之間。
3. 如申請專利範圍第1項所述之照明裝置，其中該些第一擴散網點之直徑落在大於等於0.25毫米至小於等於2毫米的範圍內。
4. 如申請專利範圍第1項所述之照明裝置，其中該些第二擴散網點之直徑與該些第一擴散網點之直徑的比值是落在大於等於2至小於等於10的範圍內。
5. 如申請專利範圍第1項所述之照明裝置，其中該至少一發光元件為一發光二極體。
6. 如申請專利範圍第1項所述之照明裝置，其中該第一表面上沒有配置擴散網點。
7. 一種導光板，包括：一透光基板，具有一第一表面、一相對於該第一表面的第二表面以及一連接該第一表面與該第二表面的入光面；複數個第一擴散網點，配置於該第二表面上；以及複數個第二擴散網點，配置於該第二表面上，其中該些第一擴散網點的一部分與該些第二擴散網點至少部分重疊，且該些第一擴散網點的尺寸小於該些第二擴散網點的尺寸，其中每一該第二擴散網點覆蓋該些第一擴散網點的一部分，且該第一擴散網點的該部分配置於該第二擴散網點與該第二表面之間。
8. 如申請專利範圍第7項所述之導光板，其中該些第一擴散網點的一部分配置於該些第二擴散網點上，且該些第二擴散網點配置於該些第一擴散網點的該部分與該第二表面之間。
9. 如申請專利範圍第7項所述之導光板，其中該些第一擴散網點之直徑落在大於等於0.25毫米至小於等於2毫 米的範圍內。
10. 如申請專利範圍第7項所述之導光板，其中該些第二擴散網點之直徑與該些第一擴散網點之直徑的比值是落在大於等於2至小於等於10的範圍內。
11. 如申請專利範圍第7項所述之導光板，其中該第一表面上沒有配置擴散網點。