TWI475258B - 光源擴散結構 - Google Patents

Description

光源擴散結構

本發明係關於一種光源擴散結構，特別是一種具有擴散曲面之光源擴散結構。

照明設備為人類生活中不可或缺，自從燈泡被發明之後，人們越來越依賴各種各種照明設備。隨著技術的發展，具有更好照度及更省電的照明工具也逐漸應運而生。目前最常使用的照明光源就屬發光二極體(light emitting diode，LED)。

發光二極體具有省電、耐用、低發熱量及環保等多項優點，所產生之光源為冷光源，具有使用壽命長、低功率消耗及無產生紫外線輻射的特點，因此廣泛被應用於各種範疇，尤其在提倡「節能減碳」的宣導訴求下，發光二極體的省電優越性便開始受到重視。在石化能源日漸短缺與環保意識高漲的今日，善用發光二極體已經是各界關切的焦點，因此坊間各種發光二極體照明設備如雨後春筍般推陳出新。

然而，發光二極體由於發光面積小，所發出之光源趨近為一點狀光源，故當發光二極體做為一般光源輸出時，其光源會有輸出不均勻之情況發生，尤其需要在短距離內就達到均勻亮度之光源的應用，將會使發光二極體之使用受到限制。因此，目前已有使用一導光元件以將發光二極體之光線導引並且擴散，使發光二極體的不均勻光輸出收斂在一定區域範圍內，使其達到局部區域內較為均勻的光源輸出。

請參閱第1A圖，為習知技術之導光元件之結構示意圖。習知的導光元件100包含一導光體110與一透光基板120，透光基板120設於導光體110上方，導光體110為倒立之錐狀體，一光源130則於導光體110下方內部。如第1圖所示，當光源130發光時，光源130之光線將經由導光體110向上導光至透光基板120，並且藉由導光體110之錐體形狀使光線向外發散，如此則讓光源130之光線擴散分布。

請一併參閱第1B圖與第1C圖，其分別為習知技術之導光元件裝設光源後之配光曲線圖與導光元件之光形圖。如第1B圖所示，中心光照度約為1047.6流明(lumen)，光源130之光線分佈於導光體110之中心向外20度之範圍內。且由第1B圖之曲線可得知，習知導光元件100會讓光源130大部分分布於導光元件100之中心位置，故由圖1C可看出，光照度由導光元件100之中心向外之亮度衰減得很快，故習知並不能有效的均光。

另外，利用導光元件100使發光源130能較為均勻輸出之方式，其光源130與受照射面或物體仍需具有足夠的距離，方能達到較佳的光均勻目的。若光源130離與受照射面或物體之距離很短時，仍會有明顯的光源130不均勻現象，故利用導光元件100對發光二極體進行光學改善，依舊無法徹底的解決光線分部不均勻之問題。

鑒於以上的問題，本發明提供一種光源擴散結構，藉以均勻 的將光源之光線均勻的分布，如此可解決習知技術所衍生之問題。

本發明揭露一種光源擴散結構，適用於一光源，光源發出有一光線，光源擴散結構包含一導光元件與複數個光擴散體，導光元件具有一出光面，複數個光擴散體設置於出光面上，每一光擴散體具有一擴散曲面，擴散曲面之曲率介於0.4到2.5之間，光源發出之光線穿過導光元件進入光擴散體，光線經由光擴散體之擴散曲面擴散發出。

本發明揭露另一種光源擴散結構，適用於一光源，光源發出有一光線，光源擴散結構包含一導光元件與複數個擴散曲面，導光元件具有一出光面，擴散曲面設置於出光面上，且擴散曲面之曲率介於0.4到2.5之間，光源發出之光線穿過導光元件進入擴散曲面擴散發出。

本發明之功效在於，藉由複數個擴散曲面的設計，讓光源之光線更為均勻的擴散，以避光源之光線分佈不均勻之問題產生。本發明讓擴散曲面之曲率介於0.4到2.5之間，如此可讓光源之光線擴散更為均勻。

有關本發明的特徵、實作與功效，茲配合圖式作最佳實施例詳細說明如下。

請一併參閱第2A圖、第2B圖、第2C圖與第3圖，其係為本發明第一較佳實施例之光源擴散結構之結構示意圖、局部剖視圖、及局部放大圖。

本發明第一較佳實施例之光源擴散結構用於將一光源210之 光線擴散。光源擴散結構包含一導光元件220與複數個光擴散體230，導光元件220設於光源210，光擴散體230設於導光元件220。導光元件220具有一出光面221，複數個光擴散體230設置於出光面221上，每一光擴散體230具有一擴散曲面232，擴散曲面232之曲率介於0.4到2.5之間。

本發明之光擴散體230猶如透鏡，當光源210發光時，光源210發出之光線穿過導光元件220而進入光擴散體230，光線經由光擴散體230之擴散曲面232聚光後再擴散發出，如第2B圖所示，使光線穿出擴散曲面232後在擴散曲面232之上方匯聚於擴散曲面232之焦點位置，光線在經由焦點位置向外擴散，產生複數個向外擴散之分光，這些分光以擴散曲面232之曲率中心向外擴散，故本發明可藉由光擴散體230以將光源210之光線產生複數個分光以達均勻分布之目的。

本發明之光擴散體230之形狀可為多邊形，例如五邊形、六邊形、八邊形等幾何形狀。較佳的是，本實施例之光擴散體230的形狀為正六邊形，但並不以本發明所揭露之實施例為限。本實施例正六邊形之光擴散體230的結構性強，猶如蜂巢一樣，本實施例選用正例邊形可增加光擴散體230的結構強度，以減少光擴散體230受外力的侵襲而損害。

本實施例之光擴散體230之相對二側邊之間的間距d(如第2C圖所示)大約介於0.3公厘到1.5公厘之間，其中較佳的間距d為0.9公厘，但並不以此為限，熟悉此項技術者，可依據實際設計需求，而對應改變本實施例之間距為1公厘等其他座落於0.3公厘 到1.5公厘之間的長度。

當光擴散體230設置於導光元件220上時，猶如複數個細小的網點設於導光元件220，而這些網點可將光源210之光線細分為複數個分光後再擴散，猶如讓光源210產生更多細小的點光源210，再以光擴散體230為中心擴散出去，如此更可均勻的讓光線擴散，並可避免光線分布不均勻之問題。故，光擴散體230之相對二側邊之間的間距大小，是會影響光線分佈的均勻度。

本發明之導光元件220包含一導光體222與一透光基板224，導光體222設於光源210，透光基板224設於導光體222，而光擴散體230設於透光基板224，使透光基板224位於導光體222與光擴散體230之間。本實施例之導光體222用以將光源210之光線導引，透光基板224用以將導光體222所導引之光線發散出去。

本實施例之導光體222為一倒椎體，光源210設置於導光體222抵端，為了方便設置光源210，故本實施例更於導光體222底端設一容置槽223。故當光源210之光線藉由導光體222導引時，由於導光體222兩側邊為向外傾斜，故光線將經由導光體222之傾斜側邊向外擴散。由第3圖可看出，光源210之光線在地達透光基板224時，已經藉由導光體222所第一次的擴散，之後再藉由導光體222做第二次擴散。藉由導光體222可增加光源210之光線的擴散效果，以讓光線更均勻的分佈。

請參閱第4圖與第5圖，其係為本發明第一較佳實施例之導光元件裝設光源後之配光曲線圖與導光源件之光形圖。本發明之光源擴散結構使用於一光源210後，其光源210照射範圍約於導 光體222中心向外30度之範圍內，而且中心照度為520.62燭光，約為習知的中心亮度的一半。

由此可知，本發明之光源擴散結構中心部分的光線向外轉移，因此使照射範圍擴張至30度，故本發明之光源擴散結構可有效的讓光源210以較為均勻輸出。

請參閱第6圖，其係為本發明一第二較佳實施例之導光結構之結構示意圖。如圖所示，本實施例與第一實施例皆為包含導光元件220與擴散曲面232，且導光元件220皆設於光源210，而擴散曲面232之曲率亦介於0.4到2.5之間。然而，第二實施例不同於第一實施例在於擴散曲面232的設置位置不同。第一實施例之擴散曲面232設於出光面221上方，使擴散曲面232突出於導光元件220。第二實施例是將擴散曲面232設於導光元件220之出光面221下方，使擴散曲面232沒入於導光元件220內。

請參閱第7圖與第8圖，其係為本發明第三較佳實施例之導光元件之結構示意圖與第四較佳實施例之光源擴散結構之結構示意圖。如圖所示，第三實施例與第四實施例與第一實施例相較之下，其差異在於導光元件220的不同。

第一實施例之導光元件220包含一導光體222與一透光基板224，第三實施例之導光元件220僅包含一導光體222，而光擴散體230或擴散曲面232則設於導光體222上方。第四實施例之導光元件220僅包含一透光基板224，而光擴散體230或擴散曲面232則設於透光基板224上方。第三實施例與第四實施例之導光元件220，可以縮小導光元件220之整體體積，以減少製作成本， 亦可減少光強度的衰減。

雖然本發明之實施例揭露如上所述，然並非用以限定本發明，任何熟習相關技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，舉凡依本發明申請範圍所述之形狀、構造、特徵及數量當可做些許之變更，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧導光元件

110‧‧‧導光體

120‧‧‧透光基板

130‧‧‧光源

210‧‧‧光源

220‧‧‧導光元件

221‧‧‧出光面

222‧‧‧導光體

223‧‧‧容置槽

224‧‧‧透光基板

230‧‧‧光擴散體

232‧‧‧擴散曲面

第1A圖為習知技術之導光元件之結構示意圖。

第1B圖為習知技術之導光元件裝設光源後之配光曲線圖。

第1C圖為習知技術之導光元件裝設光源後之光形圖。

第2A圖為本發明第一較佳實施例之光源擴散結構之結構示意圖。

第2B圖為第2A圖之局部剖視圖。

第2C圖為第2A圖之局部放大圖。

第3圖為光源擴散結構之光的路徑圖。

第4圖為本發明第一較佳實施例之導光元件裝設光源後之配光曲線圖。

第5圖為本發明第一較佳實施例之導光元件裝設光源後之光形圖。

第6圖為本發明一第二較佳實施例之導光結構之結構示意圖。

第7圖為本發明第三較佳實施例之導光元件之結構示意圖。

第8圖為本發明第四較佳實施例之光源擴散結構之結構示意圖。

220‧‧‧導光元件

222‧‧‧導光體

223‧‧‧容置槽

224‧‧‧透光基板

230‧‧‧擴散體

232‧‧‧擴散曲面

Claims (12)

1. 一種光源擴散結構，適用於一光源，且該光源發出有一光線，該光源擴散結構包含：一導光元件，具有一出光面，該導光元件更包含一導光體，且該導光體為倒錐體，該光源設置於導光體的底端；以及複數個光擴散體，設置於該出光面上，每一該光擴散體具有一擴散曲面，該等擴散曲面之曲率介於0.4到2.5之間，該光源發出之該光線穿過該導光元件進入該光擴散體，該光線經由該等光擴散體之該等擴散曲面擴散發出。
2. 如請求項第1項所述之光源擴散結構，其中該導光元件還包含：一透光基板，設於該導光體，該等光擴散體設於該透光基板，該透光基板位於該導光體與該等光擴散體之間。
3. 如請求項第1項所述之光源擴散結構，其中該導光元件設有一容置槽，位於導光體的底端，該光源設於該容置槽。
4. 如請求項第1項所述之光源擴散結構，其中該光擴散體之形狀係為一多邊形。
5. 如請求項第4項所述之光源擴散結構，其中該光擴散體之形狀係為一正六邊形。
6. 如請求項第5項所述之光源擴散結構，其中該光擴散體之相對二側邊係介於0.3公厘到1.5公厘之間。
7. 一種光源擴散結構，適用於一光源，且該光源發出有一光線，該光源擴散結構包含： 一導光元件，具有一出光面，該導光元件包含一導光體，且該導光體為倒錐體，該光源設置於導光體的底端；以及複數個擴散曲面，設置於該出光面上，該等擴散曲面之曲率介於0.4到2.5之間，該光源發出之該光線穿過該導光元件進入該等擴散曲面擴散發出。
8. 如請求項第7項所述之光源擴散結構，其中該導光元件還包含：一透光基板，設於該導光體，該等擴散曲面設於該透光基板，該透光基板位於該導光體與該等擴散曲面之間。
9. 如請求項第7項所述之光源擴散結構，其中該導光元件設有一容置槽，該光源設於該容置槽，位於導光體的底端。
10. 如請求項第7項所述之光源擴散結構，其中該擴散曲面之形狀係為一多邊形。
11. 如請求項第10項所述之光源擴散結構，其中該擴散曲面之形狀係為一正六邊形。
12. 如請求項第11項所述之光源擴散結構，其中該擴散曲面之相對二側邊係介於0.3公厘到1.5公厘之間。