TWI418737B - 燈罩及燈具結構 - Google Patents

Description

燈罩及燈具結構

本發明是有關於一種燈具結構，且特別是有關於一種增加出光角度之燈具結構。

一般而言，發光二極體燈源提供的照明可應用在各式各樣的燈具結構上，大多為平面燈具或管狀燈具，平面燈具內具有導光板，用以將側邊的發光二極體燈源所發出的光往上折射而產生平面光束。管狀燈具以發光二極體燈源的發光面直接向外發光，且管狀燈具的燈罩為曲面，但在外型尺寸的限制規範下，發光二極體的發光面與燈罩之間的間距設計不佳，會產生視覺上或效率上不佳的問題。當間距過短時，燈罩的正面會因為發光二極體的熱量過度集中而產生光苞(hotspot)，而燈罩的側面會因為亮度不均勻而出現光暈(mura)或暗區，影響燈具的發光均勻性以及發光範圍。此外，當間距過長時，則會有燈具外型尺寸變大及光強度不足的問題，必須增加更多數量的發光二極體，造成成本過高。因此，不論是外觀上的缺陷或是發光的均勻性上，傳統的燈具結構均有待加以改善。

本發明係有關於一種燈具結構，用以增加出光角度並改善熱量過度集中及亮度不均勻所產生的問題。

根據本發明之一方面，提出一種燈具結構，包括一管狀燈殼、一發光二極體陣列光源、二端蓋以及二對電極。管狀燈殼由一燈罩以及一基板支撐件組成。燈罩為長片狀，且燈罩之長邊固定在基板支撐件之兩側組合成一管狀結構。燈罩之曲面具有一入光面以及一出光面，且燈罩之曲面上包括多數個立體微結構，呈陣列排列。發光二極體陣列光源配置於管狀燈殼內，以發射一光線，其中光線由入光面往出光面射入時，經由此些立體微結構之折射來增加出光面之出光角度。二端蓋配置於管狀燈殼之兩端。二對電極分別配置於管狀燈殼之兩端及二端蓋上，且與發光二極體陣列光源電性連接。

根據本發明之一方面，提出一種燈罩。燈罩之曲面具有一入光面以及一出光面。燈罩之曲面上包括多數個立體微結構，呈陣列排列，其中一光線由入光面往出光面射入時，經由此些立體微結構之折射來增加出光面之出光角度。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

本實施例之燈具結構，係利用燈罩上的立體微結構來增加光折射的次數及產生全反射，以避免發光二極體的發光面直接向外發光而產生光苞(hotspot)，間接地影響照明及產生疊影或眩光的現象。此外，利用陣列排列的立體微結構，可增加燈罩之出光面的水平方向及垂直方向的出光角度，以改善燈罩因亮度不均勻而出現光暈(mura)或暗區。

請參照第1及2圖，其中第1圖繪示依照一實施例之燈具結構的示意圖，而第2圖繪示依照一實施例之燈罩的內部示意圖。燈具結構100包括一管狀燈殼110、一發光二極體陣列光源120、二端蓋130以及二對電極140。管狀燈殼110由一燈罩112以及一基板支撐件114組成。燈罩112為長片狀，且燈罩112之長邊L1、L2固定在基板支撐件114之兩側。燈罩112之曲面具有一入光面112a以及一出光面112b。燈罩112之曲面上包括多數個立體微結構116，此些立體微結構116沿著燈罩112之曲面陣列排列。發光二極體陣列光源120配置於管狀燈殼110內，以發射一光線，其中光線由入光面112a往出光面112b射入時，經由此些立體微結構116之折射來增加出光面112b之出光角度。二端蓋130配置於管狀燈殼110之兩端。二電極140配置於管狀燈殼110之兩端及二端蓋130上，且與發光二極體陣列光源120電性連接。

在一實施例中，發光二極體陣列光源120包括一基板122以及多數個發光二極體124，基板122用以固定此些發光二極體124於基板支撐件114上。但於實際應用中，發光二極體124亦得一一貼附於基板支撐件114上，其電性連接可另以其他方式為之，例如另行拉線或分別以基板另行連接，藉此可減少發光二極體124與基板支撐件114間的熱阻，增加散熱量。

請參考第2圖，在一實施例中，燈罩112具有二長邊L1、L2以及二短邊S1、S2。燈罩112沿著二長邊L1、L2向內捲曲，以使燈罩112的二短邊S1、S2形成一C形曲面。立體微結構116位於燈罩112之入光面112a(或出光面112b)上，並均勻地沿著燈罩112的長邊L1、L2及短邊S1、S2以陣列的方式排列，以使立體微結構116對應位於各個發光二極體124的發光面的上方。燈罩112的長邊L1、L2係沿著入光面112a的水平方向延伸，而燈罩112的短邊S1、S2係沿著入光面112a的切線方向延伸。

在一實施例中，立體微結構116具有多個折射面，用以增加光折射的次數及角度。此些折射面的法線方向與入光面112a的法線方向不在同一方向上，因此光由折射面向外折射的角度與光由入光面112a向外折射的角度亦會有所不同，以使燈罩112的水平方向(長邊L1、L2)及垂直方向(短邊S1、S2)上的出光角度增大。當發光二極體124的光入射至立體微結構116時，會經過折射面折射之後朝不同方向前進，再向外擴散出去，不會集中在燈罩112的正上方，故可避免發光二極體124的發光面直接向外發光而產生光苞。

立體微結構116例如為四角錐、圓錐、三角錐、扇形錐、半圓形、水滴形或其變形之結構，本發明不加以限制。立體微結構116可經由模具擠壓及刀工切割或滾壓而一體成形在燈罩112之入光面112a(或出光面112b)上。在一實施例中，燈罩112在擠壓的過程中，以錐面或弧面滾刀壓在燈罩112上，以形成立體微結構116的圖案於入光面112a(或出光面112b)上。此外，在另一實施例中，立體微結構116亦可藉由圖案化印刷的方式形成於燈罩112的入光面112a(或出光面112b)上。

請參考第3A圖，其繪示依照一實施例之立體微結構116的示意圖。立體微結構116例如為一四角錐，其具有一頂點A、四角形之菱邊B以及四個三角形錐面C。每個三角形錐面C均為一折射面，且其法線方向與入光面112a通過頂點A的法線方向X不在同一方向上。四角錐亦為可其他形狀，在此不加以限制。此外，請參考第3B圖，其繪示依照一實施例之立體微結構的示意圖。立體微結構116例如為一平頂圓錐，其具有一頂面D以及一圓錐面F。另外，在製作上述之燈罩112時，燈罩112之長邊L1、L2朝向入光面112a的相對兩側更可形成長條狀之二溝槽T1、T2，以使燈罩112可經由二溝槽T1、T2固定在基板支撐件114上，以組合成一管狀燈殼110。

請參考第1圖，在一實施例中，基板支撐件114例如為銅、鋁等散熱金屬所構成，具有足夠的強度及厚度。基板支撐件114為長條狀，用以將發光二極體陣列光源120沿著水平方向(長邊L1、L2)固定在管狀燈殼110內，並吸收發光二極體124所產生的熱，以避免熱集中在發光二極體124內而影響其發光效率。

發光二極體陣列光源120之基板122例如為一鋁基板，其可由多個縱向相連的基板所組成。基板122的短側邊分別具有一陽極接線端125以及一陰極接線端126，用以連接位於同一側的二電極140。在一實施例中，發光二極體陣列光源120之基板可藉由導熱膠固定在基板支撐件114上。發光二極體124以陣列方式排列在基板122上， 以形成一陣列點光源。此外，管狀燈殼110內還可設置均光片或擴散片，以使發光二極體陣列光源120之發射光能均勻分散。

此外，端蓋130配置於管狀燈殼110之兩端，以使管狀燈殼110的兩端呈封閉狀。在一實施例中，端蓋130內例如配置有一啟動器，用以供應直流電並使管狀燈殼110內的發光二極體124電致而發光(electroluminescence)。在另一實施例中，啟動器亦可配置在基板支撐件114的下方。

另外，每對電極140包括一正電極141以及一負電極142。每對電極140配置於管狀燈殼110之一端及端蓋130上，用以連接外部電源，並與發光二極體陣列光源120之基板122電性連接，以提供所需的電力。每對電極140沿著水平方向(長邊L1、L2)突出於端蓋130之外，並可插置在日光燈管的燈座上。因此，本實施例之燈具結構100可取代傳統的日光燈管，且發光二極體124的壽命遠比傳統的日光燈管長，且發光效率更高，能達到節能的功效。

接著，請參考第1及4A-4B圖，其中第4A圖繪示依照一實施例之燈具結構增設立體微結構所形成之輻射光場，而第4B圖依照第4A圖之燈具結構繪示於X-Y平面以及Y-Z平面所量測到的光場分佈圖。由量測結果可知，本實施例之燈具結構100，相對於未增設立體微結構116之傳統平滑面之燈罩而言，其出光面於水平方向(長邊L1、L2)的出光角度可由120度至少增加至140度，而於垂直方向(短邊S1、S2)的出光角度可由130度至少增加至 134度。因此，本實施例之燈具結構100可在現有的尺寸設計規範下，不需改變發光二極體124的數量及配置方式，即可增加水平方向及垂直方向的出光角度。舉例來說，燈罩112的側面設有立體微結構116，可將光線向兩側折射，不會集中在燈罩112的正上方。此外，燈罩112的正上方設有立體微結構116，可將部分光線向下全反射至基板122上，並於管狀燈殼110內經由一次或多次反射之後，再入射至燈罩112側面或端部的立體微結構116。之後，光線向兩側折射，不會集中在燈罩112的正上方。由於入光面112a之垂直方向的出光角度增加，故從側面往燈罩112內部看，不容易看到燈罩112側面因亮度不均勻而出現光暈或暗區。此外，也由於入光面112a之水平方向的出光角度增加，故從正面往燈罩112靠近端蓋130的二端部看，不容易看到燈罩112端部因亮度不均勻而出現光暈或暗區。

本發明上述實施例所揭露之燈具結構，具有下列特點：

(1)燈罩可為半透明狀、乳白色或其他顏色，且燈罩的入光面上具有陣列排列的立體微結構，以避免發光二極體的發光面直接向外發光而產生光苞，間接地影響照明及產生疊影或眩光的現象。

(2)立體微結構具有多個折射面，可為斜面或圓弧面，用以增加光折射的次數及角度，使光不會集中在燈罩的正上方，進而提高出光面之出光角度。

綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明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，當可作各種之更動與潤飾。因此，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‧‧‧燈具結構

110‧‧‧管狀燈殼

112‧‧‧燈罩

112a‧‧‧入光面

112b‧‧‧出光面

114‧‧‧基板支撐件

116‧‧‧立體微結構

120‧‧‧發光二極體陣列光源

122‧‧‧基板

124‧‧‧發光二極體

125‧‧‧陽極接線端

126‧‧‧陰極接線端

130‧‧‧端蓋

140‧‧‧電極

141‧‧‧正電極

142‧‧‧負電極

L1、L2‧‧‧長邊

S1、S2‧‧‧短邊

T1、T2‧‧‧溝槽

A‧‧‧頂點

B‧‧‧菱邊

C‧‧‧三角形錐面

D‧‧‧頂面

F‧‧‧圓錐面

X‧‧‧法線方向

第1圖繪示依照一實施例之燈具結構的示意圖。

第2圖繪示依照一實施例之燈罩的內部示意圖。

第3A圖繪示依照一實施例之立體微結構的示意圖。

第3B圖繪示依照另一實施例之立體微結構的示意圖。

第4A圖繪示依照一實施例之燈具結構增設立體微結構所形成之輻射光場。

第4B圖依照第4A圖之燈具結構繪示於X-Y平面以及Y-Z平面所量測到的光場分佈圖。

100‧‧‧燈具結構

110‧‧‧管狀燈殼

112‧‧‧燈罩

112b‧‧‧出光面

114‧‧‧基板支撐件

116‧‧‧立體微結構

120‧‧‧發光二極體陣列光源

122‧‧‧基板

124‧‧‧發光二極體

125‧‧‧陽極接線端

126‧‧‧陰極接線端

130‧‧‧端蓋

140‧‧‧電極

141‧‧‧正電極

142‧‧‧負電極

L1、L2‧‧‧長邊

S1、S2‧‧‧短邊

T1、T2‧‧‧溝槽

Claims (17)

1. 一種燈具結構，包括：一管狀燈殼，由一燈罩以及一基板支撐件組成，該燈罩為長片狀且該燈罩之長邊固定在該基板支撐件之兩側組合成一管狀結構，該燈罩之曲面具有一入光面以及一出光面，且該燈罩之曲面上包括複數個立體微結構，呈矩形陣列排列；一發光二極體陣列光源，配置於該管狀燈殼內，以發射一光線，其中該光線由該入光面往該出光面射入時，經由該些立體微結構之折射來增加該出光面之出光角度；二端蓋，配置於該管狀燈殼之兩端；以及二對電極，分別配置於該管狀燈殼之兩端及該二端蓋上，且與該發光二極體陣列光源電性連接。
2. 如申請專利範圍第1項所述之燈具結構，其中該燈罩具有二長邊以及二短邊，該二短邊沿著端蓋圓弧形成一C形曲面。
3. 如申請專利範圍第1項所述之燈具結構，其中該發光二極體陣列光源包括多數個發光二極體，配置於該基板支撐件上。
4. 如申請專利範圍第1項所述之燈具結構，其中該發光二極體陣列光源更可包括一基板以及多數個發光二極體，該基板用以固定該些發光二極體於該基板支撐件上。
5. 如申請專利範圍第1項所述之燈具結構，其中該些立體微結構具有多個折射面，該些折射面的法線方向與 該入光面的法線方向不在同一方向上。
6. 如申請專利範圍第1項所述之燈具結構，其中該些立體微結構以擠壓或滾壓方式一體成形於該燈罩上。
7. 如申請專利範圍第1項所述之燈具結構，其中該些立體微結構以印刷的方式形成於該燈罩上。
8. 如申請專利範圍第1項所述之燈具結構，其中該燈罩之長邊朝向該入光面的相對兩側具有長條狀之二溝槽，用以將該燈罩固定在該基板支撐件上。
9. 如申請專利範圍第1項所述之燈具結構，其中該基板支撐件由散熱金屬構成。
10. 如申請專利範圍第1項所述之燈具結構，其中該燈罩為半透明狀。
11. 如申請專利範圍第1項所述之燈具結構，其中該些立體微結構配置於該入光面或該出光面上。
12. 一種燈罩，該燈罩之曲面具有一入光面以及一出光面，該燈罩之曲面上包括複數個立體微結構，呈矩形陣列排列，其中一光線由該入光面往該出光面射入時，經由該些立體微結構之折射來增加該出光面之出光角度。
13. 如申請專利範圍第12項所述之燈罩，其中該燈罩具有二長邊以及二短邊，該二短邊形成一C形曲面。
14. 如申請專利範圍第12項所述之燈罩，其中該些立體微結構具有多個折射面，該些折射面的法線方向與該入光面的法線方向不在同一方向上。
15. 如申請專利範圍第12項所述之燈罩，其中該些立體微結構以擠壓或滾壓方式一體成形於該燈罩上。
16. 如申請專利範圍第12項所述之燈罩，其中該些立體微結構以印刷的方式形成於該燈罩上。
17. 如申請專利範圍第12項所述之燈罩，其中該些立體微結構配置於該入光面或該出光面上。