TWI428529B - 發光裝置 - Google Patents

Description

發光裝置

本發明是有關於一種發光裝置。

隨著科技的進步，人們對於發光裝置的需求日益提升，不僅要求高發光效能，更要求低耗電量，因此發光二極體(LED)便漸漸取代傳統的發光裝置。

發光二極體是一種半導體元件。發光二極體的優點在於發光效率高、反應時間快、以及不含汞。除此之外，還有耐機械衝擊、體積小、色域廣泛等優點。隨着白光發光二極體的出現，人們發現其最大的商業應用潛力即在於照明，使發光二極體儼然成為21世紀的新型光源。

但是，一般的發光二極體的出光角度約為120度，亦即發光二極體發光面法線+/-60度的立體角範圍。相較於一般傳統的光源，例如傳統燈泡或日光燈，發光二極體的出光角度明顯不足，而這也限制了發光二極體在一般照明上的應用。

本發明之一目的係提供一種發光裝置，俾能具有良好的出光均勻性以及絕佳的出光角度範圍。

根據本發明之實施例，此發光裝置包含一反射器以及一第一光源。反射器包含一第一凹面以及一第二凹面。第一凹面與第二凹面鄰接，第一及第二凹面鄰接處形成一凸脊，此凸脊之稜線大致朝一方向延伸。第一光源配置於第一凹面之相對於凸脊的一側。第一光源具有一第一發光面，第一發光面朝向凸脊。凸脊之頂部向上延伸超越第一發光面之底部，但未超越第一發光面之頂部。

如上所述之發光裝置，第一發光面具有一高度，凸脊之頂部向上延伸超越此高度的約三分之一，但未超越此高度的約三分之二。

如上所述之發光裝置，第一凹面具有一開口距離，且此第一發光面具有一高度，開口距離為此高度的約2.8倍至約5.8倍。

如上所述之發光裝置，其中第一發光面大致位於第一凹面之邊緣，第一凹面之一橫截面形狀包含一拋物線之一部，此拋物線由第一凹面之邊緣向下延伸，而在第一凹面上形成一拋物曲面。

如上所述之發光裝置，其中此拋物線之頂點位於第一發光面上，且拋物線之焦距為開口距離的約0.3倍至約0.6倍。

如上所述之發光裝置，其中第一凹面上具有複數突起結構，配置在低於第一發光面底部的位置。每一該些突起結構具有一稜線，其大致平行於凸脊之稜線。

如上所述之發光裝置，其中每一突起結構至少鄰接此些突起結構中之另一突起結構，而在第一凹面上形成一波浪狀表面。

如上所述之發光裝置，更包括一第二光源配置於第二凹面之相對於凸脊之一側，第二光源具有一第二發光面朝向凸脊。

如上所述之發光裝置，其中凸脊頂部之相對兩側形成一夾角為約100度至約140度。

為了使本揭示內容的敘述更加詳盡與完備，下文針對了本發明的實施態樣與具體實施例提出了說明性的描述；但這並非實施或運用本發明具體實施例的唯一形式。以下所揭露的各種實施方式或實施例，在有益的情形下可相互組合或取代，也可在一實施例中附加其他的實施例，而無須進一步的記載或說明。

第1圖繪示本發明一實施方式之發光裝置100的立體示意圖。第2圖繪示第1圖中沿2-2’線段之剖面示意圖。如第1圖所示，發光裝置100包含反射器110以及第一光源120。

反射器110包含第一凹面111以及第二凹面112，且第一凹面111鄰接於第二凹面112。第一凹面111與第二凹面112鄰接處形成一凸脊113，凸脊113之稜線151大致朝方向D延伸。在一實施例中，第二凹面112與第一凹面111為鏡像對稱的結構。反射器110係用以反射第一光源120所發出之光線。反射器110可為一空心殼體的結構或者為一實心的結構。在一實施例中，反射器110為塑膠材料製成的殼體，且在第一凹面111與第二凹面112上鍍有諸如銀或鋁等反射層，用以反射光線。在另一實施例中，反射器110為實心結構，其可為鋁或其他金屬所製成。

請同時參見第1圖及第2圖，第一光源120配置在第一凹面111的側邊，且第一光源120位在與凸脊113相對的位置。第一光源120具有一第一發光面121，且第一發光面121面向凸脊113。第一光源120可例如為一發光二極體(LED)燈條或其他的光源裝置。在一實施例中，第一發光面121大致與凸脊113之稜線151的延伸方向D平行。凸脊113的頂部113a向上延伸超越第一發光面121的底部121b，但不超越第一發光面121的頂部121a，如第2圖所示。

在一實施方式中，發光裝置100可更包括一第二光源130，配置在第二凹面112的一側，並與凸脊113相對。第二光源130具有一第二發光面132朝向凸脊113。在一實施例中，第二光源130大致與第一光源120平行配置，且第一發光面121與第二發光面132相對。在本發明中，第二光源130並非必要，或者第二光源130可置換為一反射鏡。

在發光裝置100包含有第一光源120以及第二光源130的實施方式中，第一光源120與第二光源130可為相同或不同的光源。舉例而言，第一光源120與第二光源130可為不同顏色的光源，並可藉由反射器110而達成混光的效果。

第一光源120朝向凸脊113的方向放射出光線。凸脊頂部113a的高度並不超越第一發光面的頂部121a，因此一部分光線將由凸脊頂部113a上方越過，而另一部分光線將被凸脊113左側的第一凹面111部分反射向上。所以，發光裝置100可以兼顧向上方向的照明以及側邊的照明。凸脊113的高度會影響向上反射光線的比例，因此可以根據實際需求而改變凸脊113的高度設計，使發光裝置100具有良好的照明均勻性以及出光角度。

在一實施例中，凸脊113的頂部113a向上延伸超越第一發光面121高度H的約三分之一處，但未超越該高度H的約三分之二處。例如，頂部113a的高度位置大致位於高度H的二分之一處。在一實施例中，凸脊頂部113a之相對兩側形成一夾角θ，此夾角θ為約100度至約140度。在另一實施例中，夾角θ為約115度至約135度。

第一凹面111、第二凹面112以及凸脊113是用來反射第一光源120及/或第二光源130所發出的光線。因此，本發明的諸多實施方式中，第一凹面111、第二凹面與凸脊113本身的形狀和尺寸特徵，以及其與第一光源120之間的相對位置或維度比例的關係，係經縝密的設計，並非不具技術意義之形狀或維度的簡單改變。從而使整體發光裝置100具有較佳的照度或亮度均勻性。

在本文中，開口距離A定義為凸脊113的最高點至第一凹面111邊緣的水平距離，如第2圖所示，此處第一凹面111邊緣是指第一凹面111配置有第一光源側的邊緣。在一實施方式中，開口距離A為第一發光面高度H的約2.8倍至約5.8倍。例如可為3倍、4倍或5倍。

開口距離A與第一發光面高度H兩者的比例，會影響發光裝置100的出光均勻性。若兩者比例設計不當，可能發生在某些出光角度上的光線強度特別弱，但在某些出光角度上的光線又特別強的現象。當開口距離A為第一發光面高度H的約2.8倍至約5.8倍時，可以在各出光角度上得到較佳的出光強度均勻性。但是，對於某些特別需求的發光裝置，例如需要特別強化某些特定方向上的出光強度，則開口距離A對第一發光面高度H的比例可能不在上述範圍。因此，本發明並不限於此。

第一凹面111的設計是重要的，其可提高發光裝置100在各出光角度上的光強度均勻性，並能有效利用第一光源120所發出之光線。舉例而言，若以LED燈條作為第一光源120，一般LED燈條的出光角度約為120度(亦即法線+/-60度的立體角)，第一凹面111可用以控制第一發光面121下半部發出光線的反射方向，從而提高整體發光裝置100在各出光角度上的光強度均勻性。如果反射器110僅設計有反射凸脊，而沒有第一凹面111，則整體發光裝置的光強度均勻性並不理想。

在一實施方式中，第一凹面111的橫截面形狀包含一拋物線P的一部分，且第一發光面121大致位於第一凹面111的邊緣處。具體而言，拋物線P大致由第一凹面111靠近第一發光面121的邊緣向下延伸，而在第一凹面111上形成一拋物曲面C，如第1圖及第2圖所示。在一實施例中，拋物線P的頂點位於第一發光面121的左側，如第2圖所示，而使拋物線P大約通過第一發光面的底部121b。在另一實施例中，拋物線P的頂點可位於第一發光面121上，且拋物線P之焦距G為該開口距離A的約0.3倍至約0.6倍，例如為約0.35倍、0.4倍、0.45倍、0.5倍或0.55倍。在此，焦距G定義為拋物線P的焦點F至拋物線P的頂點的直線距離。在上述實施方式中，拋物線P的頂點不一定位在第一發光面121高度的二分之一處，拋物線P的頂點可位在第一發光面121的上半部或下半部。此外，拋物線P的軸並不一定是水平線，亦即拋物線P的頂點與焦點F可設計在不同的高度。拋物曲面C的設計有助於提高發光裝置100各出光角度上的光強度均勻性。

在另一實施方式中，第一凹面111上具有複數突起結構114，用以造成光線散射。在一實施例中，突起結構114大致朝方向D延伸，亦即每一突起結構114具有一稜線152，其大致平行於凸脊之稜線151。突起結構114具有一底部寬度W為約1 mm至約2 mm，且突起結構114的高度為底部寬度W的約四分之一至約四分之三。每一凸起結構114可以具有不同的外觀尺寸，例如可為兩種不同高度的突起結構相互交錯排列。在另一實施例中，突起結構114是配置在第一凹面111上的低於第一發光面底部121b的位置。

在又一實施例中，每一個突起結構114至少鄰接另一突起結構114，而在第一凹面111上形成一波浪狀表面。波浪狀表面銜接拋物曲面C，銜接處至第一凹面111邊緣的水平距離B為開口距離A的約0.2倍至約0.4倍。此些複數突起結構114係用以造成光線局部散射，從而改善第一凹面111向上反射光線時，在各出光角度上的均勻性。在其他實施例中，拋物曲面C與波浪狀表面的銜接處大致位於第一凹面111的最低點。

通常，LED燈條雖然具有一發光面，但是整體外觀較接近線光源。根據本發明實施例之發光裝置，可以將例如LED燈條的發光源轉變為一平面光源。此外，根據本發明實施例之發光裝置，因反射器同時設計凸脊與凹面，使發光裝置具有絕佳的出光角度範圍以及光線強度均勻性。

第3圖繪示本發明另一實施方式之發光裝置300的立體示意圖。發光裝置300包括有第一光源310、第二光源320、第三光源330、第四光源340以及反射器350。

在本實施方式中，反射器350包含有第一凸脊352以及第二凸脊356。第一凸脊352的第一稜線354大致與第二凸脊356的第二稜線358相互垂直，因此在反射器350上形成四個凹面，分別為第一凹面361、第二凹面362、第三凹面363以及第四凹面364。上述第一至第四凹面是用以反射第一、第二、第三以及第四光源(310、320、330、340)所發出的光線。

如第3圖所示，第一、第二、第三以及第四光源(310、320、330、340)配置在反射器350的週緣，且上述光源的發光面朝向反射器350。第一光源310、第二光源320大致與第一稜線354平行配置；第三光源330、第四光源340大致與第二稜線358平行配置。

第一光源310、第二光源320以及第一凸脊352的位置相對關係以及尺寸維度可與第2圖繪示之實施方式相似。簡言之，第一凸脊352之頂部向上延伸超越第一光源310以及第二光源320的底部，但是不超越第一光源310及第二光源320的頂部。

同理，第三光源330、第四光源340以及第二凸脊356的位置相對關係以及尺寸維度可與第2圖繪示之實施方式相似。因此，第二凸脊356之頂部向上延伸超越第三光源330以及第四光源340的底部，但是不超越第三光源330以及第四光源340的頂部。

此外，第一凹面361、第二凹面362、第三凹面363以及第四凹面364的形狀特徵及維度可與第2圖繪示之實施方式相似。例如，第一凹面361、第二凹面362、第三凹面363以及第四凹面364上可具有複數突起結構(未繪示)；以及上述各個凹面(361、362、363、364)的橫截面形狀可包含拋物線的一部分。

在本實施方式中，第一、第二、第三以及第四光源(310、320、330、340)可為相同或不同顏色的光源。若第一、第二、第三以及第四光源(310、320、330、340)包含有兩種不同顏色的光源，則可藉由反射器350達成混合光線的效果。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，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．．．發光裝置

110．．．反射器

111．．．第一凹面

112．．．第二凹面

113．．．凸脊

113a．．．頂部

114．．．突起結構

120．．．第一光源

121．．．第一發光面

121a．．．頂部

121b．．．底部

130．．．第二光源

132．．．第二發光面

151、152．．．稜線

300．．．發光裝置

310．．．第一光源

320．．．第二光源

330．．．第三光源

340．．．第四光源

350．．．反射器

352．．．第一凸脊

354．．．第一稜線

356．．．第二凸脊

358．．．第二稜線

361．．．第一凹面

362．．．第二凹面

363．．．第三凹面

364．．．第四凹面

2-2’．．．線段

A．．．開口距離

B．．．水平距離

C．．．拋物曲面

D．．．方向

F．．．焦點

G．．．焦距

H．．．高度

P．．．拋物線

W．．．寬度

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：

第1圖係繪示本發明一實施方式之發光裝置的立體示意圖。

第2圖係繪示第1圖中沿2-2’線段之剖面示意圖。

第3圖係繪示本發明另一實施方式之發光裝置的立體示意圖。

100．．．發光裝置

110．．．反射器

111．．．第一凹面

112．．．第二凹面

113．．．凸脊

114．．．突起結構

120．．．第一光源

121．．．第一發光面

130．．．第二光源

151、152．．．稜線

2-2’．．．線段

C．．．拋物曲面

D．．．方向

Claims (10)

1. 一種發光裝置，包含：一反射器，包含一第一凹面以及鄰接該第一凹面之一第二凹面，該第一凹面與該第二凹面之鄰接處形成一凸脊，該凸脊之一稜線大致朝一方向延伸；以及一第一光源，配置於該第一凹面之相對於該凸脊之一側，其中該第一光源具有一第一發光面朝向該凸脊，且該凸脊之一頂部向上延伸超越該第一發光面之一底部，但未超越該第一發光面之一頂部；其中該第一凹面具有一開口距離，且該第一發光面具有一高度，該開口距離為該高度的約2.8倍至約5.8倍。
2. 如請求項1所述之發光裝置，其中該第一發光面具有一高度，該凸脊之頂部向上延伸超越該高度的約三分之一，但未超越該高度的約三分之二。
3. 如請求項1所述之發光裝置，其中該第一發光面大效位於該第一凹面之邊緣。
4. 如請求項3所述之發光裝置，其中該第一凹面之一橫截面形狀包含一拋物線之一部分，該拋物線由該邊緣向下延伸，而在該第一凹面上形成一拋物曲面。
5. 如請求項4所述之發光裝置，其中該拋物線之頂點位於該第一發光面上，且該拋物線之焦距為該開口距離的約0.3倍至約0.6倍。
6. 如請求項1所述之發光裝置，其中該第一凹面上具有複數突起結構，配置在低於該第一發光面底部的位置。
7. 如請求項6所述之發光裝置，其中每一該些突起結構具有一稜線，其大致平行於該凸脊之稜線。
8. 如請求項7所述之發光裝置，其中每一該些突起結構至少鄰接該些突起結構中之另一突起結構，而在該第一凹面上形成一波浪狀表面。
9. 如請求項1所述之發光裝置，更包括一第二光源配置於該第二凹面之相對於該凸脊之一側，其中該第二光源具有一第二發光面朝向該凸脊。
10. 如請求項1所述之發光裝置，其中該凸脊頂部之相對兩側形成一夾角，該夾角為約100度至約140度。