TWI438382B - 導光式照明裝置 - Google Patents

Description

導光式照明裝置

本發明係有關於一種照明裝置，尤指一種導光式照明裝置。

隨著經濟的快速發展，人類對於能源的消耗已日漸劇增，所以訴求節能省電的電子產品因而大受歡迎，例如可取代白熾燈泡及日光燈管的省電燈泡，因其壽命長、效率佳、輝度高，已逐漸成為室內外照明燈具的新寵。

現行省電燈泡雖可與傳統白熾燈泡做置換，但其需添加汞藉以產生UV光來激發塗佈於管壁上的螢光材料，才能夠產生可見光。此種含有汞的省電燈泡在環保趨勢下，不久後即將全面禁止使用。再者，另外一種常見的LED燈泡，其因發光指向性的特性，發光角狹小且眩光嚴重，因而造成LED燈泡在安裝上與傳統燈泡有異，且令使用者在使用上感到不適。總言之，一般LED燈泡的發光光型與傳統省電燈泡完全不同，因而無法直接用來替換傳統省電燈泡，有時須連同燈具一同更換，才能直接使用LED燈泡。但是此種更換燈具的方式將使得成本大幅度的提高，不利於LED在照明運用上的推展。

本發明之目的在於提供一種導光式照明裝置，其係利用導光技術，將LED高度指向性的正面發光特性，轉換為全方向發光，以提供360度的環形發光範圍，且其因發光光型與傳統省電燈泡類似，故無論是直下式或側向式安裝皆可直接替換。

本發明其中一實施例提供一種導光式照明裝置，其包括：一散熱單元、一導電單元、一發光單元及一導光單元。其中，該散熱單元包括一散熱本體。該導電單元設置於該散熱本體的第一端上。該發光單元設置於該散熱本體的第二端上，其中該發光單元包括至少一電性連接於該導電單元且用於產生光束的發光元件。該導光單元包括至少一設置於該發光單元上方的導光元件，其中該至少一導光元件的底端具有一用於接收該光束的入光面，且該至少一導光元件的至少一側面具有一光學表面處理層。

綜上所述，本發明實施例所提供的導光式照明裝置，其可透過“發光單元與導光單元相互配合”的設計，以提供360度的環形發光範圍，進而取代傳統省電燈泡。

為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

〔第一實施例〕

請參閱圖1A至圖1F所示，圖1A為立體分解示意圖，圖1B為部分立體組合示意圖，圖1C為立體組合示意圖，圖1D為圖1C的1D-1D的剖面示意圖，圖1E為圖1C的1E-1E的剖面示意圖，圖1F為本發明第一實施例提供另一種導光元件的局部放大示意圖及光路徑示意圖。由上述圖中可知，本發明第一實施例提供一種導光式照明裝置Z，其至少可包括：一散熱單元1、一導電單元2、一發光單元3及一導光單元4。

其中，如圖1A所示，散熱單元1包括一散熱本體10 及至少一與散熱本體10相互配合的散熱鰭片11。舉例來說，散熱鰭片11可經由一體成型的方式或透過後續組裝的方式設置在散熱本體10的外圍上。然而，上述有關散熱單元1的界定只是用來舉例而已，其並非用以限定本發明，舉凡任何可提供散熱功能的結構皆可應用於本發明中。

此外，如圖1A或圖1D所示，導電單元2設置於散熱本體10的第一端101(例如散熱本體10的底端)上。舉例來說，導電單元2可為一表面具有鎖固螺紋200的電連接器20，因此本發明可透過上述具有鎖固螺紋200之電連接器20的使用，將導光式照明裝置Z以旋轉的方式鎖固於一供電插槽(圖未示)內，以使得導光式照明裝置Z可取得供電插槽(圖未示)的電源供應。再者，本發明亦可安裝一驅動IC模組(圖未示)於散熱單元1內、導電單元2內、或散熱單元1與導電單元2之間，此驅動IC模組(圖未示)電性連接於導電單元2與發光單元3之間，以作為電壓轉換用。例如，驅動IC模組可將電連接器20所接收的交流電(AC)轉換成供應發光單元3的直流電(DC)。

另外，如圖1A所示，發光單元3設置於散熱本體10的第二端102(例如散熱本體10的頂端)上，其中發光單元3包括一設置於散熱本體10的第二端102上且電性連接於導電單元2的電路基板30及至少一或多個設置且電性連接於電路基板30的發光元件31。舉例來說，如圖1D所示，每一個發光元件31可為一用於產生白色光源、黃色光源、或任何顏色光源的發光二極體封裝結構，且發光二極體封裝結構可包含一電性設置於電路基板30上的LED基板310、至少一或多個電性設置於LED基板310上的發光 二極體晶片311(例如本發明的圖1D以至少一發光二極體晶片311為例子來作說明)、及一用於覆蓋該至少一或多個發光二極體晶片311的封裝膠體312。換言之，當設計者想要得到白色或黃色光源時，可將一具有一預定波長轉換功能的封裝膠體312(例如由螢光粉與矽膠(silicone)或由螢光粉與環氧樹脂(epoxy resin)所混合而成的螢光膠體)披覆在發光二極體晶片311(例如藍色發光二極體晶片)上，即可使得每一個發光元件31產生所需要的白光或黃光。當然，本發明的發光二極體晶片311亦可直接採用可直接發出白光的白光發光二極體，然後封裝膠體312則可使用透明封裝膠體，如此亦可使得本發明得到所需的白色光源。另外，每一個發光二極體晶片311亦可透過COB(Chip On Board)的方式直接設置且電性連接於電路基板30。然而，上述有關發光元件31的界定只是用來舉例而已，其並非用以限定本發明，舉凡任何可提供LED發光功能的結構皆可應用於本發明中。

再者，配合圖1A至圖1D所示，導光單元4包括至少一設置於發光單元3上方且用於接收發光單元3所產生的光束(圖未示)之導光元件40。此外，導光元件40的底端具有一用於接收光束(圖未示)的入光面400，且導光元件40的至少一側面具有一光學表面處理層(本發明以導光元件40的其中兩個側面具有光學表面處理層來作例子)。另外，導光元件40的其餘側面依序相連以形成一出光面401，且光學表面處理層可為一對應於出光面401且用於反射光束(圖未示)的光反射層402。

舉例來說，導光單元4可以包括多個導光元件40(以 下皆以多個導光元件40為例子來作說明)，每一個導光元件40可為一實心且呈U形外觀的導光條，且每一個導光元件40可圍繞導光式照明裝置Z的組裝軸心線A(如圖1A所示)對稱排列。此外，每一個導光元件40的兩末端可分別為兩個分別面向每兩個相對應的發光元件31的平面或任何形狀的表面。光反射層402可由多個導光微結構4020排列所組成，且每一個導光微結構4020可為一凸體及一凹槽之中的其中一種。換言之，每一個導光元件40的兩末端分別包括兩個入光面400，且每一個導光元件40的兩個入光面400分別面向每兩個相對應的發光元件31，以使得每一個發光元件31所產生的光束(圖未示)可直接進入每一個導光元件40內，以降低可能產生側邊雜散光的問題。值得說明的是，本發明之導光單元4可設有一個或多個導光元件40，其數量、結構及組裝位置並不為本實施例所限制。

再者，依據不同的設計需求，每一個導光微結構4020可為一凸體(例如弧狀凸體、柱狀凸體、稜鏡凸體…等)或一凹槽(例如弧狀凹槽、柱狀凹槽、V形凹槽…等)，該些導光微結構4020的製作方法不限任何表面處理技術，例如：蝕刻、霧化…等，且每一個導光微結構4020的頂角可約為60到100度，以第一實施例而言，所設計之頂角為90度，更佳頂角約為85到95度之間。另外，依據不同的設計需求，如圖1E所示，每一個導光元件40可為六角柱狀，且六角柱狀的剖面可呈現六角的斷面。另外，每一個導光微結構4020的一部分可彼此面對面，而每一個導光微結構4020的另外一部分則可面向導光式照明裝置Z 的組裝軸心線A(如圖1A所示)。

然而，上述有關每一個導光元件40的斷面形狀與每一個導光元件40的多個導光微結構4020所設置的位置只是用來舉例而已，其並非用以限定本發明。舉凡任何斷面形狀(例如多角形、圓形、楔型…等)的導光元件40與設置在每一個導光元件40的任何表面上且包括導光功能的微結構皆可應用於本發明中。

另外，配合圖1A、圖1B與圖1D所示，導光式照明裝置Z可更進一步包括：一定位單元5，其包括一設置在發光單元3上的定位本體50(例如定位本體50可透過多個螺絲S而鎖固在發光單元3上)、至少一或多個貫穿過定位本體50且對應發光元件31的穿孔51、及至少一或多個對應於穿孔51的卡固槽52。在本實施例中，由於定位單元5包括多個穿孔51及多個卡固槽52，且每一個U形導光元件40的兩末端分別具有卡固部403，所以每一個導光元件40的每一個卡固部403可卡固在每一個相對應的卡固槽52內，以使得每一個導光元件40的兩末端可被準確的定位而分別面向每兩個發光元件31且固設於該定位本體50。當然，當定位單元5包括至少一穿孔51及至少一卡固槽52時，則每一個導光元件40的底端具有至少一用於卡固在該至少一卡固槽52內的卡固部403，以使得該至少一導光元件40的底端可面向該至少一發光元件31且固設於該定位本體50。

此外，導光式照明裝置Z可更進一步包括：一封蓋單元6，其包括一與散熱單元1相互配合以遮蔽發光單元3的封蓋本體60及一貫穿封蓋本體60的開口61，其中導光 單元4的每一個導光元件40穿過封蓋單元6的開口61。

再者，如圖1F所示，本發明第一實施例可提供另一種導光元件40，其底端具有一凹槽40A以容置發光元件31，且入光面400可為一形成於凹槽40A的內表面上的折射面。因此，當發光元件31所產生的光束L從入光面400射入導光元件40內時，光束L可透過該些導光微結構4020的全反射作用，以形成一反射光束L’，然後此反射光束L’可從出光面401離開導光元件40，大大提升照明裝置Z的側向發光。

綜上所述，如圖1A至圖1C所示，本發明可依序將散熱單元1、導電單元2、發光單元3、導光單元4、定位單元5、及封蓋單元6依序組裝在一起，以形成本發明的導光式照明裝置Z。當導光式照明裝置Z以旋轉的方式鎖固於一供電插槽(圖未示)內時，發光單元3即可取得供電插槽(圖未示)所提供的電源供應，而產生投向導光單元4的光束(圖未示)。另外，如圖1F所示，當發光元件31所產生的光束L從入光面400射入導光元件40內時，光束L經由光反射層402的全反射作用後，反射光束L’可從出光面401離開導光元件40，因此本發明的導光式照明裝置Z可透過導光單元4的使用，以提供不會對使用者產生眩光影響且可在視覺上呈現360度的環形發光範圍。

〔第二實施例〕

請參閱圖2A至圖2D所示，本發明第二實施例提供一種導光式照明裝置Z。由圖2B與圖1D的比較、及圖2C與圖1E的比較可知，本發明第二實施例與第一實施例最大的不同在於：在第二實施例中，光學表面處理層可為一 對應於出光面401且用於均勻散射光束L的光散射層402’，以作為一散射面來使用。舉例來說，光散射層402’可經由將混有高散射材質的白色漆料塗佈於導光元件40的至少一側面所形成，藉此產生Lambertian表面，以形成完美反射漫射體。舉例來說，在本實施例中，每一個導光元件40可為六角柱狀(如圖2C所示)，其外側的三個表面為透明表面，而內側的三個表面為塗佈白色高散射漆料後所形成的光散射層402’，然而本發明所使用的光散射層402’不以上述所舉的例子為限。再者，導光元件40的底端具有一凹槽40A，入光面400可為一形成於凹槽40A的內表面上的折射面，且導光元件40具有一連接於凹槽40A的內表面且圍繞凹槽40A的圍繞式全反射斜面404。

因此，如圖2D所示，當發光元件31所產生的光束L從入光面400(折射面)射入導光元件40內時，光束L可先透過光散射層402’的散射作用以形成一散射光束L”，然後此散射光束L”可從出光面401離開導光元件40，以使得導光式照明裝置Z可藉由導光單元4的使用來呈現360度的環形發光範圍。另外，由於從導光單元4所投射出來的散射光束L”可以相互混合，因此本發明導光式照明裝置Z不僅可達成側向發光的效果，更可以提供高均勻度且高光利用率的照明光源。

另外，如圖2D所示，第二實施例中導光元件40有特別設計一連接於凹槽40A的內表面且圍繞凹槽40A的圍繞式全反射斜面404，當發光元件31所產生的光束L從入光面400(折射面)投射進入導光元件40內時，一部分的光束L可先透過圍繞式全反射斜面404的反射，以將光束L導 向更遠離發光單元3的位置，然後再經由光散射層402’的散射作用以形成一散射光束L”。因此，本發明可透過圍繞式全反射斜面404的使用，以增加導光式照明裝置Z的光利用率。

再者，由圖2A與圖1A的比較可知，本發明第二實施例與第一實施例的不同處更進一步在於：在第二實施例中，導光單元4的U型頂端略呈尖形。由於發光元件31正向發出之光束L進入導光元件40後會由此處出光面401散射出去，所以每一個導光元件40都能夠投射出更多散射光束L”。藉此，本發明導光式照明裝置Z能夠透過導光單元4的使用，以增加導光式照明裝置Z的光利用率及提供使用者在視覺上產生整體發光的效果。

〔實施例的可能功效〕

綜上所述，本發明實施例所提供的導光式照明裝置，其可透過“發光單元與導光單元相互配合”的設計，以提供360度的環形發光範圍，進而取代傳統省電燈泡。

另外，本發明實施例所提供的導光式照明裝置，可在不更動現有燈具下，直接將傳統省電燈泡替換為本發明的導光式照明裝置，因此本發明的設計將有效提高使用者更換的意願，確實能夠提升節能效果與解決汞汙染問題。

以上所述僅為本發明之較佳可行實施例，非因此侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之等效技術變化，均包含於本發明之範圍內。

Z‧‧‧導光式照明裝置

1‧‧‧散熱單元

10‧‧‧散熱本體

101‧‧‧第一端

102‧‧‧第二端

11‧‧‧散熱鰭片

2‧‧‧導電單元

20‧‧‧電連接器

200‧‧‧鎖固螺紋

3‧‧‧發光單元

30‧‧‧電路基板

31‧‧‧發光元件

310‧‧‧LED基板

311‧‧‧發光二極體晶片

312‧‧‧封裝膠體

4‧‧‧導光單元

40‧‧‧導光元件

40A‧‧‧凹槽

400‧‧‧入光面

401‧‧‧出光面

402‧‧‧光反射層

4020‧‧‧導光微結構

402’‧‧‧光散射層

H‧‧‧高度

P‧‧‧間距

403‧‧‧卡固部

404‧‧‧圍繞式全反射斜面

5‧‧‧定位單元

50‧‧‧定位本體

51‧‧‧穿孔

52‧‧‧卡固槽

6‧‧‧封蓋單元

60‧‧‧封蓋本體

61‧‧‧開口

L‧‧‧光束

L’‧‧‧反射光束

L”‧‧‧散射光束

A‧‧‧組裝軸心線

S‧‧‧螺絲

圖1A為本發明第一實施例的導光式照明裝置的立體分解示意圖。

圖1B為本發明第一實施例的導光式照明裝置的部分立體組合示意圖。

圖1C為本發明第一實施例的導光式照明裝置的立體組合示意圖。

圖1D為圖1C的1D-1D的剖面示意圖。

圖1E為圖1C的1E-1E的剖面示意圖。

圖1F為本發明第一實施例提供另一種導光元件的局部放大示意圖及光路徑示意圖。

圖2A為本發明第二實施例的導光元件的立體示意圖。

圖2B為本發明第二實施例的導光式照明裝置的部分剖面示意圖。

圖2C為本發明第二實施例的導光式照明裝置的其中一角度的剖面示意圖。

圖2D為本發明第二實施例的導光元件的局部放大示意圖及光路徑示意圖。

Z‧‧‧導光式照明裝置

3‧‧‧發光單元

30‧‧‧電路基板

31‧‧‧發光元件

310‧‧‧LED基板

311‧‧‧發光二極體晶片

312‧‧‧封裝膠體

4‧‧‧導光單元

40‧‧‧導光元件

40A‧‧‧凹槽

400‧‧‧入光面

401‧‧‧出光面

402’‧‧‧光散射層

403‧‧‧卡固部

404‧‧‧圍繞式全反射斜面

5‧‧‧定位單元

50‧‧‧定位本體

51‧‧‧穿孔

52‧‧‧卡固槽

6‧‧‧封蓋單元

60‧‧‧封蓋本體

61‧‧‧開口

Claims (12)

1. 一種導光式照明裝置，其包括：一散熱單元，其包括一散熱本體；一導電單元，其設置於該散熱本體的第一端上；一發光單元，其設置於該散熱本體的第二端上，其中該發光單元包括複數個電性連接於該導電單元且用於產生光束的發光元件；以及一導光單元，其包括複數個彼此分離且間隔設置於該發光單元上方的導光元件，且各該導光元件為一實心且呈U形外觀的導光條，其中各該導光元件的兩末端面具有一用於接收該光束的入光面；其中，該導光式照明裝置具有一組裝軸心線，各該導光元件面對及鄰近於該組裝軸心線的側面具有一光學表面處理層，且各該導光元件的其餘側面依序相連以形成一透光平滑的出光面。
2. 如申請專利範圍第1項所述之導光式照明裝置，其中各該發光元件為一發光二極體封裝結構。
3. 如申請專利範圍第1項所述之導光式照明裝置，其中該光學表面處理層為一對應於該出光面且用於反射該光束的光反射層。
4. 如申請專利範圍第3項所述之導光式照明裝置，其中該光反射層由多個導光微結構所組成，且每一個導光微結構為一凸體及一凹槽之中的其中一種。
5. 如申請專利範圍第1項所述之導光式照明裝置，其中該光學表面處理層為一對應於該出光面且用於均勻散射該光束的光散射層。
6. 如申請專利範圍第5項所述之導光式照明裝置，其中各該導光元件的底端具有一凹槽，該入光面為一形成於該凹槽的內表面上的折射面，且各該導光元件具有一連接於該凹槽的內表面且圍繞該凹槽的圍繞式全反射斜面。
7. 如申請專利範圍第5項所述之導光式照明裝置，其中該光散射層為一塗佈於各該導光元件的該側面上且混有高散射材質的白色漆料。
8. 如申請專利範圍第1項所述之導光式照明裝置，其中各該導光元件的頂端略呈尖形。
9. 如申請專利範圍第1項所述之導光式照明裝置，其中各該導光元件為六角柱狀，其剖面呈現六角的斷面。
10. 如申請專利範圍第1項所述之導光式照明裝置，更進一步包括：一定位單元，其包括一設置在該發光單元上的定位本體、複數個貫穿過該定位本體且對應各該發光元件的穿孔、及複數個對應於各該穿孔的卡固槽。
11. 如申請專利範圍第10項所述之導光式照明裝置，其中各該導光元件的底端具有一用於卡固在各該卡固槽內的卡固部，以使得各該導光元件的底端可面向各該發光元件且固設於該定位本體。
12. 如申請專利範圍第1項所述之導光式照明裝置，更進一步包括：一封蓋單元，其包括一與該散熱單元相互配合以遮蔽該發光單元的封蓋本體及一貫穿該封蓋本體的開口，其中各該導光元件穿過該封蓋單元的開口。