TWI465667B - 照明裝置、光源結構與光源模組 - Google Patents

Description

照明裝置、光源結構與光源模組

本發明是有關於一種應用發光二極體的照明裝置、光源結構與光源模組。

發光二極體(Light-Emitting Diode，LED)屬於半導體元件，其發光晶片之材料主要使用Ⅲ-V族化學元素之化合物，例如磷化鎵(GaP)或砷化鎵(GaAs)，而其發光原理是將電能轉換為光能。LED的壽命長達十萬小時以上，且LED更具有反應速度快、體積小、省電、低污染、高可靠度、適合量產等優點。

隨著能源節約及環境保護的需求，利用LED來建構人們日常生活中提供照明的燈具已經成為世界趨勢。在目前的技術中，通常會將LED安裝在載具(例如印刷電路板)上，以成為照明裝置。

然而，LED在產生光時，同時會產生大量的熱。因此，在上述的照明元件中，LED所產生的熱往往無法有效地排散至外界，因而導致元件的效能降低。因此，如何同時兼顧LED燈源的照明及散熱效率以提高其可靠度已成為目前的一個重要課題。

本發明提供一種照明裝置、光源結構與光源模組，其 兼具較佳的照明及散熱效率。

本發明的一實施例提出一種照明裝置，包括一燈座、一燈條以及一蓋體。燈座，具有一腔室。燈條配置在腔室的底部。燈條包括沿一第一軸向排列的多個點光源。蓋體組裝至燈座以罩覆燈條。蓋體具有多個孔洞，且孔洞的分布密度從對應於其中之一點光源處沿第一軸向朝兩側遞增。

本發明的一實施例提出一種光源結構，包括一燈條以及一蓋體。燈條包括沿一第一軸向排列的多個點光源。蓋體罩覆燈條。蓋體具有多個孔洞，且孔洞的分布密度從對應於其中之一點光源處沿第一軸向朝兩側遞增。

本發明的一實施例提出一種光源模組，包括沿一第二軸向排列的多個燈條以及罩覆其上的一蓋體。各燈條包括沿一第一軸向排列的多個點光源。蓋體具有多個孔洞，且孔洞的分布密度從對應於其中之一點光源處沿該第一軸向朝兩側遞增。

本發明的一實施例提出一種照明裝置，包括一燈座與多個光源結構。燈座具有一中心軸與環繞中心軸排列的多個腔室。光源結構分別配置於腔室。各光源結構包括一燈條與一蓋體。燈條位在對應的腔室內，且燈條包括多個點光源。蓋體組裝至燈座以罩覆腔室及其內的燈條。蓋體具有多個孔洞，且這些孔洞的分布密度從對應於其中之一點光源處朝與其相鄰之另一點光源處遞增。

基於上述，在本發明的上述實施例中，藉由罩覆在燈 條上的蓋體及其上的孔洞配置，而使光源結構、光源模組與照明裝置能因此讓點光源的光線以較為均勻的方式從蓋體射出。再者，藉由這些孔洞的存在，亦能對點光源所產生的熱量予以有效地排除，進而提高其可靠性，故而使本發明的光源結構、光源模組與照明裝置同時兼具較佳的照明與散熱效能。

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。

圖1是本發明一實施例的一種照明裝置的示意圖。請參考圖1，在本實施例中，照明裝置100包括一光源結構110以及用以容置此光源結構110的一燈座120。燈座120具有呈條狀的一腔室122。光源結構110包括一燈條112與一蓋體114。燈條112配置在腔室122的底部，且燈條112包括沿第一軸向X1排列的多個點光源112a。在此以發光二極體配置在可撓性電路板上而形成本實施例的燈條112，但並不以此為限。

蓋體114組裝至燈座120並罩覆腔室122及其內的燈條112。蓋體114具有多個孔洞114a，以讓點光源112a發出之光線經由這些孔洞114a穿出蓋體114。值得注意的是，這些孔洞114a的分佈密度從對應於其中之一點光源112a處沿第一軸向X1朝兩側遞增。蓋體114非孔洞區域且與點光源112a相對之表面具有反射式擴散材料層，以將 點光源112a發射之光線均勻地反射或散射回腔室內。再者，腔室122之內壁亦具有反射式擴散材料層，其將部分經由蓋體114反射或散射回腔室122之光線再次散射出，以讓光線在腔室內來回反射或散射，而使部分光線能經由孔洞114a傳遞出照明裝置100。

圖2是圖1的照明裝置的俯視圖。請同時參考圖1與圖2，當蓋體114對應地覆蓋在燈條112上方時，這些孔洞114a亦與其下方的點光源112a之間形成預定關係。說明如下： 在本實施例中，孔洞114a在一第二軸向X2上的分佈密度固定，在第一軸向X1則以上述分佈而呈現疏、密、疏、密…的分佈狀態。換句話說，這些孔洞114a可視為沿第二軸向X2延伸而沿第一軸向X1排列的多個孔洞條114b，其中第一軸向X1垂直第二軸向X2。

進一步地說，這些孔洞條114b的分佈狀態與腔室122底部的點光源112a存在下述關係：p _i =(i /1) ^gamma ×(h /2)| _{i =0-1} ，其中i為這些孔洞條數之規一化變數，h為這些點光源之間距，gamma為位置之調變係數，p_i 為各孔洞與各點光源之相對位置。

據此，在蓋體114上，位在點光源112a正上方之孔洞條114b的分佈密度為最小值，如圖2所繪示，僅有一個孔洞條114b正對於點光源112a，但本實施例並不以此為限。 相對地，在蓋體114上對應於兩個相鄰點光源112a之中央處的孔洞條114b，其分佈密度則為最大值。

換句話說，若將蓋體114的孔洞114大致區分為A區與B區，其中在第一軸向X1上，A區孔洞114a的分佈密度大於B區孔洞114a的分佈密度。因此，藉由上述關係，於腔室122底部配置點光源112a時，便需將點光源112a配置在B區中。

此舉在於蓋體114上正對於點光源112a的部分孔洞114a，其分佈密度明顯小於沿第一軸向X1的兩側處的孔洞114a，故而在蓋體114上此處的光線出射率明顯小於其兩側處，進而得以降低此處的光線集中度。相對地，由於在蓋體114上相對於兩個相鄰的點光源112a中央處的孔洞114a密度為最大，進而使此處的光出射率提高。基於上述點光源112a所產生的光線便不會因正對於點光源112a的孔洞114a過多，而導致光線皆由此處射出蓋體114。相反地，讓非正對於點光源112a處的孔洞114a密度大於正對於點光源112a處的孔洞114a密度，便能平衡上述情形，而形成能均勻出光的條狀照明裝置100。在此另需說明的是，上述之描述「正對於」，其係指點光源112a正投影於蓋體114上的位置而言。

圖3與圖4分別為習知技術與本案之照明裝置的照度分析圖，其中習知技術的照明裝置並未存在本案之孔洞配置。請同時參考圖3與圖4，習知技術的照明裝置為達到均勻照明，其會於腔室出口端放置擴散片，則當腔室高度 降低時則易產生點光源間之亮暗分布。反之，本案則藉由孔洞114a之疏密排列滿足均勻照明之效果。在一實施例中，腔室122的高度及寬度為1mm及2.4mm時，且點光源間距h為5.23mm，gamma等於0.8時，照明裝置100能輸出較均勻之照度分佈。

另一方面，在本實施例中，蓋體114例如是白色反射片(white sheet)或是其他能夠反射或吸收漏光的反射材質。再者，燈座120的內壁亦具有反射式擴散材料層。此舉讓照明裝置100提高位在腔室122內的點光源112a藉由反射或散射從孔洞114a射出蓋體114的效率。

圖5是本發明另一實施例的一種光源模組的示意圖。與上述實施例不同的是，本實施例的光源模組200包括多個燈條210與一蓋體220，其中燈條210沿第二軸向X2排列，而各燈條210包括沿第一軸向X1排列的多個點光源212。蓋體220覆蓋上述這些燈條210。蓋體220具有多個孔洞222，且這些孔洞222的分佈密度從對應於其中之一點光源212處沿第一軸向X1而朝兩側遞增。

換句話說，本實施例之效果類似於以圖1的光源結構110沿第二軸向X2並列而成，即從原本為一維線性排列的光源結構110擴展為二維陣列的光源模組200。惟本實施例中位在蓋體220上的孔洞222仍與前述實施例相同，其在第一軸向X1上的分佈密度，從對應於其中之一點光源212處朝向與其相鄰的另一點光源212的對應處先遞增而後遞減，以讓本實施例能達到同樣的效果。

圖6是本發明又一實施例的一種光源結構的示意圖。與上述實施例不同的是，光源結構300的燈條310與蓋體320皆具有可撓性，其中燈條310例如是將點光源312配置在可撓性電路板上，以讓燈條310得以隨著所結合之構件的表面輪廓而配置。

據此，本實施例的光源結構300便得以呈現如圖6所繪示之彎曲條狀，且各點光源312對於蓋體320皆保持固定距離，亦即光源結構300在呈彎曲狀態時，點光源312對應於蓋體320上的這些孔洞322之間的關係仍符合上述之關係式，僅需要依據不同彎曲程度，調整gamma係數及可達到均勻照明之效果。

圖7是本發明一實施例的照明裝置的組裝示意圖。圖8是圖7的照明裝置沿平面P1的局部剖面圖。請同時參考圖7與圖8，本實施例的照明裝置400係應用類似圖6所繪示的光源結構300。在本實施例中，照明裝置400具有如E27或A19之球形燈外型，其包括多個光源結構410(在此僅標示其中之一)與一燈座420。光源結構410包括燈條412與蓋體414，且蓋體414具有如上述實施例的孔洞414a配置(在此由於圖式比例緣故而未於圖8中繪示孔洞)，亦即蓋體414上的孔洞414a是沿著燈座420的中心軸C1朝兩側遞增、遞減、遞增...，以造成如上述實施例相同的疏、密、疏、密...的狀態。

另外，燈座420例如是以導熱塑膠一體成型，或是由導熱佳的金屬製作而成，以供配置其上的燈條412散熱之 用。再者，本實施例的燈座420在其成型時或以後續車削加工而形成如圖7所示之多個彎曲條狀且相對於中心軸C1呈環狀排列的腔室422(例如圖7所繪示之弧形凹槽的結構，且各弧形凹槽的延伸方向與中心軸C1一致)，而使燈條412亦呈彎曲條狀地配置在腔室422內，且燈條412的延伸方向、點光源412a的排列方向亦與中心軸C1一致。蓋體414亦在其組裝至燈座420後與燈座420具有一致的表面輪廓。同時，在腔室422內壁亦配置反射式擴散材料層，而使光線經由蓋體414上的孔洞反射出腔室422。在此，對於相同的結構在此便不再予以贅述。

據此，當燈條410配置於燈座420的腔室422內後便能產生如現有球形燈的照明效果。再者，更藉由蓋體414上的孔洞414a分佈，而能提高照明裝置400於其照度及輝度方面有較為均勻的效果。

在此並未限定光源結構為前述實施例所述之條狀、板狀抑或本實施例所述的彎曲條狀，且亦未限定其數量，也就是在點光源與蓋體上的孔洞之間能滿足上述的搭配條件的前提下，使用者能依據使用環境或所需光源樣式而加以適當地變更。

綜上所述，在本發明的上述實施例中，藉由罩覆在燈條上的蓋體及其上的孔洞配置，而使光源結構、光源模組與照明裝置能因此讓點光源的光線以較為均勻的方式從蓋體射出。再者，藉由這些孔洞的存在，亦能對點光源所產生的熱量予以有效地排除，進而提高其可靠性，故而使本 發明的光源結構、光源模組與照明裝置同時兼具較佳的照明與散熱效能。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何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，當可作些許之更動與潤飾，故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、400‧‧‧照明裝置

110、300、410‧‧‧光源結構

112、210、310、412‧‧‧燈條

112a、212、312、412a‧‧‧點光源

114、220、320、414‧‧‧蓋體

114a、222、322、414a‧‧‧孔洞

114b‧‧‧孔洞條

120、420‧‧‧燈座

122、422‧‧‧腔室

200‧‧‧光源模組

C1‧‧‧中心軸

P1‧‧‧平面

X1‧‧‧第一軸向

X2‧‧‧第二軸向

圖1是本發明一實施例的一種照明裝置的示意圖。

圖2是圖1的照明裝置的俯視圖。

圖3與圖4分別為習知技術與本案之照明裝置的照度分析圖

圖5是本發明另一實施例的一種光源模組的示意圖。

圖6是本發明又一實施例的一種光源結構的示意圖。

圖7是本發明一實施例的照明裝置的組裝示意圖。

圖8是圖7的照明裝置沿平面P1的局部剖面圖。

100‧‧‧照明裝置

110‧‧‧光源結構

112‧‧‧燈條

112a‧‧‧點光源

114‧‧‧蓋體

114a‧‧‧孔洞

120‧‧‧燈座

122‧‧‧腔室

X1‧‧‧第一軸向

X2‧‧‧第二軸向

Claims (40)

1. 一種照明裝置，包括：一燈座，具有一腔室；一燈條，配置在該腔室的底部，該燈條包括沿一第一軸向排列的多個點光源；以及一蓋體，組裝至該燈座以罩覆該燈條，該蓋體具有多個孔洞，且該些孔洞的分布密度從對應於其中之一點光源處沿該第一軸向朝兩側遞增。
2. 如申請專利範圍第1項所述的照明裝置，其中部分該些孔洞正對於該點光源。
3. 如申請專利範圍第1項所述的照明裝置，其中該些孔洞沿一第二軸向的分布密度固定，且該第一軸向垂直於該第二軸向。
4. 如申請專利範圍第1項所述的照明裝置，p _i =(i /1) ^gamma ×(h /2)| _{i =0-1} 其中i為該些孔洞沿該第一軸向排列之條數的規一化變數，h為該些點光源之間距，gamma為位置之調變係數，p_i 為各該孔洞與各該點光源之相對位置。
5. 如申請專利範圍第1項所述的照明裝置，其中該蓋體由反射式擴散材料製成。
6. 如申請專利範圍第1項所述的照明裝置，其中該燈座的內壁具有反射式擴散材料層。
7. 如申請專利範圍第1項所述的照明裝置，其中該腔 室呈條狀或板狀。
8. 如申請專利範圍第7項所述的照明裝置，其中該些孔洞具有相同尺寸。
9. 如申請專利範圍第7項所述的照明裝置，其中該腔室呈彎曲條狀或彎曲板狀，且該蓋體相對於該腔室的底部保持固定距離。
10. 如申請專利範圍第9項所述的照明裝置，其中該燈座與該蓋體具有可撓性。
11. 一種光源結構，包括：一燈條，包括沿一第一軸向排列的多個點光源；以及一蓋體，罩覆該燈條，該蓋體具有多個孔洞，且該些孔洞的分布密度從對應於其中之一點光源處沿該第一軸向朝兩側遞增。
12. 如申請專利範圍第11項所述的光源結構，其中部分該些孔洞正對於該點光源。
13. 如申請專利範圍第11項所述的光源結構，其中該些孔洞沿一第二軸向的分布密度固定，且該第一軸向垂直於該第二軸向。
14. 如申請專利範圍第11項所述的光源結構，p _i =(i /1) ^gamma ×(h /2)| _{i =0-1} 其中i為該些孔洞沿該第一軸向排列之條數的規一化變數，h為該些點光源之間距，gamma為位置之調變係數，p_i 為各該孔洞與各該點光源之相對位置。
15. 如申請專利範圍第11項所述的光源結構，其中該蓋體由反射式擴散材料製成。
16. 如申請專利範圍第11項所述的光源結構，其中該蓋體呈條狀，且各該點光源相對於該蓋體保持固定距離。
17. 如申請專利範圍第16項所述的光源結構，其中該些孔洞具有相同尺寸。
18. 如申請專利範圍第11項所述的光源結構，其中該蓋體呈彎曲條狀，且各該點光源相對於該蓋體保持固定距離。
19. 如申請專利範圍第18項所述的光源結構，其中該蓋體具有可撓性。
20. 一種光源模組，包括：多個燈條，沿一第二軸向排列，而各該燈條包括沿一第一軸向排列的多個點光源；以及一蓋體，罩覆該些燈條，該蓋體具有多個孔洞，且該些孔洞的分布密度從對應於其中之一點光源處沿該第一軸向朝兩側遞增，且該第一軸向垂直於該第二軸向。
21. 如申請專利範圍第20項所述的光源模組，其中該些孔洞在該第一軸向上的分布密度，從對應於其中之一點光源處朝向與其相鄰的另一點光源的對應處先遞增而後遞減。
22. 如申請專利範圍第20項所述的光源模組，其中部分該些孔洞正對於該點光源。
23. 如申請專利範圍第20項所述的光源模組，其中其 中該些孔洞沿該第二軸向的分布密度固定。
24. 如申請專利範圍第20項所述的光源模組，p _i =(i /1) ^gamma ×(h /2)| _{i =0-1} 其中i為該些孔洞沿該第一軸向排列之條數的規一化變數，h為該些點光源之間距，gamma為位置之調變係數，p_i 為各該孔洞與各該點光源之相對位置。
25. 如申請專利範圍第20項所述的光源模組，其中該蓋體由反射式擴散材料製成。
26. 如申請專利範圍第20項所述的光源模組，其中該蓋體呈板狀，且各該點光源相對於該蓋體保持固定距離。
27. 如申請專利範圍第26項所述的光源模組，其中該些孔洞具有相同尺寸。
28. 如申請專利範圍第20項所述的光源模組，其中該蓋體呈彎曲板狀，且各該點光源相對於該蓋體保持固定距離。
29. 如申請專利範圍第28項所述的光源模組，其中該蓋體具有可撓性。
30. 一種照明裝置，包括：一燈座，具有一中心軸與環繞該中心軸排列的多個腔室；多個光源結構，分別配置於該些腔室，其中各該光源結構包括：一燈條，位在對應的該腔室內，該燈條包括多個 點光源；以及一蓋體，組裝至該燈座以罩覆該腔室及其內的該燈條，該蓋體具有多個孔洞，且該些孔洞的分布密度從對應於其中之一點光源處朝與其相鄰之另一點光源處遞增。
31. 如申請專利範圍第30項所述的照明裝置，其中該燈座為一球形燈燈座，各該腔室為該球形燈燈座上的一弧形凹槽，而各該蓋體呈彎曲條狀，以使該蓋體組裝至該燈座後，該蓋體與該燈座具有一致的表面輪廓。
32. 如申請專利範圍第31項所述的照明裝置，其中各該弧形凹槽的延伸方向、該燈條的延伸方向、該些點光源的排列方向皆與該中心軸一致。
33. 如申請專利範圍第30項所述的照明裝置，其中部分該些孔洞正對於該點光源。
34. 如申請專利範圍第30項所述的照明裝置，其中該些孔洞的分布密度從對應於其中之一點光源處沿該中心軸朝兩側遞增。
35. 如申請專利範圍第34項所述的照明裝置，其中該些孔洞沿一第二軸向的分布密度固定，且該中心軸在該蓋體上的正投影垂直於該第二軸向。
36. 如申請專利範圍第30項所述的照明裝置，p _i =(i /1) ^gamma ×(h /2)| _{i =0-1} ，其中i為該些孔洞沿該中心軸排列之條數的規一化 變數，h為該些點光源之間距，gamma為位置之調變係數，p_i 為各該孔洞與各該點光源之相對位置。
37. 如申請專利範圍第30項所述的照明裝置，其中該蓋體由反射式擴散材料製成。
38. 如申請專利範圍第30項所述的照明裝置，其中各該點光源相對於該蓋體保持固定距離。
39. 如申請專利範圍第30項所述的照明裝置，其中該些孔洞具有相同尺寸。
40. 如申請專利範圍第30項所述的照明裝置，其中各該蓋體具有可撓性。