TWI490425B - A grid for a lighting device - Google Patents

Description

一種用於照明裝置的柵格

本發明係關於照明，尤其係關於一種照明裝置中的柵格。

為了克服普通電感鎮流器螢光燈工作時100Hz交流放電所造成同頻率之光閃爍，高頻率之護眼燈採用之工作頻率一般為40kHz至55kHz。不可避免地，高頻鎮流器會產生高頻之電磁輻射。現在已知過量電磁輻射會導致心悸、失眠、白細胞減少以及記憶力減退，甚至造成免疫功能降低，心血系統以及神經系統受損。公眾已經意識到藉由多做防護即能夠降低電磁輻射之危害。

US3774024公開了一種照明柵格，該照明柵格適合置放在一個光源下面，用於阻止光線以小於一個與水平面成預定夾角之角度直接射出。該照明柵格包括：一個基本水平排列之基本平行並且基本等間距之支架；一連串靠在該支架上之擋板，該一連串擋板在相鄰支架之間隙並且沿著每個支架基本等間距地分布；以及用於連接每個擋板及相應支架之裝置，使得每個擋板能夠轉向相應支架並相對於支架以一定角度排成一列。擋板之寬度小於相應支架上擋板之間隔之中心之間的距離，並大於支架中心之間的距離。

而US3774024中公開之照明柵格僅基於阻擋光源之直射光所產生之眩光而設計，並非為了衰減或者阻止光源產生之電磁輻射而設計。

發明人意識到光源產生之電磁輻射對使用者，尤其與該光源距離很近的使用者，可能造成危害，減少或者阻止光源產生之電磁輻射將係十分有益的。

為了更好地解決上述考量，在本發明之一實施例中，提供一種用於衰減由光源產生之電磁輻射之柵格，該柵格包括多個擋板，每個擋板係導電的，其中該多個擋板用於形成多個格子，每個格子形成一個波導以衰減該光源產生之電磁輻射。

本發明主要利用導電之擋板所形成之格子做為波導，來衰減光源所產生之電磁輻射。由於波導本身具有一個截止頻率，使得低於該截止頻率之電磁波在波導中傳播時會呈指數衰減。因此，藉由合理設計格子所形成之波導，即可達成對光源所產生之電磁輻射之有效衰減，從而降低光源所產生之電磁輻射，以減少對使用者之危害。同時，由於柵格具有一定深度，柵格亦可使得光源所射出光之角度變窄，從而減少由光直接射入至使用者眼中所造成之眩光。

已知，低於波導之截止頻率之電磁波在波導中傳輸時，其功率會隨著傳輸距離之增加而衰減。因此，在本發明之實施例中，可針對一個預定電磁輻射衰減值，針對不同形狀之小孔設計其深度，以使得由光源產生之電磁輻射衰減該預定電磁輻射衰減值。

在本發明之另一實施例中，提供一種照明裝置，該照明裝置包括一個光源以及一個上述柵格，其中，該光源被置放於該上述柵格之一側。

藉由將能夠降低光源所產生之電磁輻射之柵格置放在光源之一側，則在柵格之另一側，經過該柵格射出的光之電磁輻射會減小，從而減少對照明裝置使用者之危害。此外，光源經過該柵格之所射出的光之角度變窄，從而減少由光直接射入至使用者眼中所造成之眩光。

本發明之各個態樣將藉由下文中對具體實施例之說明而更加清晰。

下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。

首先，提供一種用於衰減光源產生之電磁輻射之柵格100。

圖1(a)至圖1(c)為柵格100之幾種實施例之示意圖

柵格100包括多個擋板110，每個擋板110係導電的。

導電之擋板110可藉由多種方式達成，例如，用電之良導體(如銅、鋁、鐵等)製作擋板110，或者使用電之導體在擋板110表面上鍍膜。當採用鍍膜方式時，該鍍膜之厚度可根據如下用於判定集膚深度之公式來判定：，其中，δ為集膚深度，即鍍膜之最小厚度，ω為需要衰減之電磁場之角頻率，μ為導體之絕對磁導率。

如圖1(a)至圖1(c)所示，多個擋板110形成多個格子120，每個格子120形成一個波導以衰減光源產生之電磁輻射。由於擋板110係導電的，用導電之擋板110所圍成之格子120成為一個波導。波導本身具有一個截止頻率，使得低於該截止頻率之電磁波在波導中傳播時呈指數衰減。因此，藉由合理設計波導，即可對光源所產生之電磁輻射進行有效衰減。

多個格子120可為多種形狀，如圓形、矩形以及三角形等。此外，多個格子120之形狀及截面尺寸可相同亦可不同。如圖1a所示，多個格子120包括不同形狀之格子120，包括三角形、四邊形以及五邊形等，並且相同形狀之格子120之截面尺寸亦可不同。如圖1b所示，多個格子120為形狀與截面尺寸均相同之等腰直角三角形。又如圖1c所示，多個格子120為形狀與截面尺寸均相同之六邊形。

此外，多個格子120之深度可均相同，如圖1(a)至圖1(c)所示，或者多個格子120中至少兩個格子120之形狀及/或深度相同，或者多個格子120之深度均不相同。

在包含多個格子120之一實施例中，其中一個格子120之截止頻率高於光源所產生之電磁輻射之一個有效頻率。

光源(未圖示)可由多種發光部件組成，例如螢光燈、發光二極體、鹵素燈、白熾燈或者有機發光材料等。光源可包括一種發光部件或者多種發光部件。當光源僅包括一種發光部件時，該種發光部件所產生之基波及高次諧波之電磁輻射會覆蓋一定頻譜範圍。以某小型節能螢光燈為例，其產生之電磁輻射至少覆蓋50kHz至250kHz之頻譜範圍，其中50kHz為該小型節能螢光燈之基波之能量最大處的頻率，100kHz、150kHz、200kHz以及250kHz為該小型節能螢光燈之多個高次諧波之能量最大處的頻率。自基波至高次諧波，該小型節能螢光燈所產生之電磁輻射之最大能量會逐漸變小。當光源包括多種發光部件時，光源產生之電磁輻射會覆蓋更廣的頻譜範圍。

針對光源所產生之覆蓋一定頻率範圍之電磁輻射，光源所產生之電磁輻射之有效頻率可為該頻率範圍內之任一頻率值。有效頻率可採用多種方式來判定。例如，有效頻率可根據光源所產生之電磁輻射之基波之最大能量處的頻率判定或者根據光源所產生之電磁輻射之某個高次諧波之最大能量處的頻率判定。亦可根據一個預先判定之電磁輻射能量臨限值來判定有效頻率，藉由將光源所產生之電磁輻射能量與預先判定之電磁輻射能量臨限值相比較，判定需要衰減之頻率範圍，以判定有效頻率值。例如，當預先判定之電磁輻射能量臨限值為-70dBm，光源在小於150kHz之頻譜範圍內所產生之電磁輻射能量值均大於-70dBm，則有效頻率為150kHz。

格子120之截止頻率可略大於光源所產生之電磁輻射之有效頻率，或者遠大於光源所產生之電磁輻射之有效頻率，如為有效頻率之50倍。當格子120之截止頻率愈大於所需要衰減之電磁輻射之有效頻率時，衰減效果愈佳，所需之格子之深度可愈小。

圖2(a)至圖2(e)為柵格截面形狀之實施例之示意圖。

根據格子120之截止頻率及預定截面形狀，可判定格子之截面尺寸。

當格子120之預定截面形狀為圖2a所示之長方形時，格子120之截面尺寸藉由如下公式判定：a =c /(f _c ×2)，其中，a 為格子120之長邊的長度，f _c 為格子120之截止頻率，且c 為光速。

當格子120之預定截面形狀為圖2b所示之圓形時，格子120之截面尺寸藉由如下公式判定：b =(m ×c )/(f _c ×2×π)，其中，b 為格子120之半徑，m 為第一階之第一類貝塞爾函數的第一個極值點(例如，可取為1.84)，f _c 為格子120之截止頻率，且c 為光速。

當格子120之預定截面形狀為圖2c所示之等邊三角形時，格子120之截面尺寸藉由如下公式判定：g =(2×c) /(f _c × 3)，其中，g 為格子120之一條邊的長度，f _c 為格子120之截止頻率，且c 為光速。

當格子120之預定截面形狀為圖2d所示之三個角之角度分別為π/2，π/3及π/6的直角三角形時，格子120之截面尺寸藉由如下公式判定：，其中，h 為格子120對著π/3角之邊的長度，f _c 為格子120之截止頻率，且c 為光速。

當格子120之預定截面形狀為圖2e所示之三個角之角度分別為π/2，π/4以及π/4的直角三角形時，格子120之截面尺寸藉由如下公式判定：i =c /(f _c ×2)，其中，i 為格子120對著π/4角之邊的長度，f _c 為格子120之截止頻率，且c 為光速。

當格子之預定截面形狀為規整或者不規整形狀時，亦可藉由仿真軟體來判定格子之截面尺寸，例如使用高頻率結構仿真軟體(High Frequency Structure Simulation，簡稱HFSS)或者電腦仿真技術公司之微波工作室軟體(Computer Simulation Technology Microwave Studio，簡稱CST-MWS)。在使用仿真軟體判定格子之截面尺寸時，可首先設定截面尺寸之約束條件，然後利用仿真軟體，根據預先輸入之格子之預定截面形狀、截止頻率以及截面尺寸之約束條件，對格子之截面尺寸做局部最優搜尋，從而判定格子最終的截面尺寸。

此外，當格子截面形狀判定時，可藉由調整格子之截止頻率來改變格子之截面尺寸，或者藉由調整格子之截面尺寸來改變格子之截止頻率。

圖3為柵格之一實施例之示意圖。

當格子120之截止頻率判定以後，格子之深度可藉由如下公式判定：，其中，d 為格子120之深度，f _c 為該格子120之截止頻率，L 為格子120之預定電磁輻射衰減值，f 為光源所產生之電磁輻射之有效頻率，c 為光速，且e 為自然對數之底。

當格子之截止頻率遠大於光源所產生之電磁輻射之有效頻率時，格子之深度可藉由如下公式判定，，其中，d 為格子120之深度，f _c 為該格子120之截止頻率，L 為格子120之預定電磁輻射衰減值，c 為光速，且e 為自然對數之底。

預定電磁輻射衰減值可採用多種方式來判定。例如，以不同頻率上之本底雜訊為衰減目標，判定預定電磁輻射衰減值。現代光源之輻射一般在-50dBm以下，所產生之電磁輻射之基波頻率在40~200kHz。此外，慮及光源之10次諧波之電磁輻射，現代光源之電磁輻射之頻率範圍為20kHz~2MHz。在10kHz之頻寬上，200kHz頻率所對應之本底雜訊大約為-61dBm，500kHz頻率所對應之本底雜訊大約為-72dBm，1MHz頻率所對應之本底雜訊大約為-80dBm，2MHz頻率所對應之本底雜訊大約為-89dBm。以-50dBm之光源輻射能量為例，則在200kHz頻率所對應之預定電磁輻射衰減值大約為-10dB，在500kHz頻率所對應之預定電磁輻射衰減值大約為-20dB，1MHz頻率所對應之預定電磁輻射衰減值大約為-30dB，2MHz頻率所對應之預定電磁輻射衰減值大約為-40dB。作為一實施例，根據上述分析，為了達成柵格110對高頻率之電磁輻射之衰減，預定電磁輻射衰減值之範圍為[10dB，40dB]。

當判定了預定電磁輻射之衰減值以及格子120之截止頻率時，即可根據上述公式判定為了滿足預定電磁輻射衰減值之格子120之深度。

此外，由於格子120之截止頻率與格子120之截面尺寸之間的關係係可判定的，亦可根據格子120之截面尺寸來判定格子120之深度。

如圖3所示，格子120之截面形狀為正三角形，根據上述多個公式，當格子120之截止頻率遠大於電磁輻射之有效頻率，並且預定電磁輻射衰減值為40dB時，格子120之深度d 大約與正三角形之邊長相等。

當格子120之截面形狀為矩形時，根據上述多個公式，當格子120之截止頻率遠大於電磁輻射之有效頻率，並且預定電磁輻射衰減值為40dB時，格子之深度大約為格子之矩形截面之長邊長度的1.5倍。當格子120之截面形狀為圓形時，根據上述多個公式，當格子120之截止頻率遠大於電磁輻射之有效頻率，並且預定電磁輻射衰減值為40dB時，格子之深度大約為格子之圓形截面之半徑的2.5倍。

可採用上述方法分別判定每一個格子120之深度，或者先藉由上述方法分別計算每一個格子120之最小深度，然後將該等最小深度中之最大值作為所有格子120之最小深度。

在判定多個格子之形狀以及尺寸(包括截面尺寸及深度)的過程中，亦可綜合考慮對柵格之其他要求，例如使用柵格減少眩光之要求或者對柵格整體外形之要求，進一步判定多個格子中每個格子之形狀及尺寸。

圖4為照明裝置之一實施例之示意圖

在本發明之另一實施例中，提供一種照明裝置，該照明裝置包括一個光源以及一個上述柵格100，其中，該光源被置放於上述柵格100之一側。

參照圖4，光源(未圖示)置放在燈罩410中，柵格100置放在光源之一側。當光源的光經過柵格100之多個格子120射出後，由於柵格100採用上述多種可衰減電磁輻射之方式達成，從而可衰減光源所產生之電磁輻射。因此，使用者在使用該照明裝置時，所受之電磁輻射會小於未經柵格100衰減之光源所產生之電磁輻射。同時，由於柵格100本身具有防直射眩光之作用，使用者在使用該照明裝置時，亦可儘量避免直射眩光之不利影響。

燈罩410可採用多種方式達成。當燈罩410採用電之導體製成，並且沒有縫隙時，光源所產生之電磁輻射不會自燈罩處洩漏至外界。燈罩410亦可採用前述柵格100來達成。

對於熟習此項技術者而言，顯然本發明不限於上述例示性實施例之細節，而且在不背離本發明之精神或基本特徵的情況下，能夠以其他具體形式達成本發明。因此，無論自哪一點視之，均應將實施例看作例示性的，且為非限制性的，本發明之範疇由所附申請專利範圍而非上述說明限定，因此旨在將落在申請專利範圍之等同要件之含義及範疇內的所有變化囊括在本發明內。不應將請求項中之任何附圖標記視為限制所涉及之請求項。此外，顯然「包括」一詞不排除其他單元或步驟，單數不排除複數。

100．．．柵格

110．．．擋板

120．．．格子

410．．．燈罩

a．．．格子之長邊的長度

b．．．格子之半徑

d．．．格子之深度

g．．．格子之一條邊的長度

h．．．格子對著π/3角之邊的長度

i．．．格子對著π/4角之邊的長度

藉由閱讀參照以下附圖所作之對非限制性實施例所作之詳細描述，本發明之上述及其他特徵將會更加清晰：

圖1(a)至圖1(c)為柵格之實施例之示意圖；

圖2(a)至圖2(e)為柵格截面形狀之實施例之示意圖；

圖3為柵格之一實施例之示意圖；以及

圖4為照明裝置之一實施例之示意圖。

附圖中相同標記用於表示相似部件

100．．．柵格

110．．．擋板

120．．．格子

Claims (15)

1. 一種用於衰減來自一光源之電磁輻射之柵格，該柵格包括：複數個擋板(baffles)，每個擋板係導電的，其中該複數個擋板經組態以形成複數個格子(cell)，每個格子形成一個波導以衰減來自該光源之電磁輻射，其中該複數個格子之至少一個格子之截止頻率高於來自該光源之電磁輻射之一個有效頻率，其中該格子包含一深度，且其中該格子之該深度為該格子之該截止頻率及該格子之一預定電磁輻射衰減值之函數。
2. 如請求項1之柵格，其中該格子之截面尺寸係基於該截止頻率及該格子之預定截面形狀來判定。
3. 如請求項2之柵格，其中當該格子之預定截面形狀為長方形時，該格子之該截面尺寸藉由下述公式判定：a =c/ (f _c ×2)，其中，a 為該格子之長邊的長度，f _c 為該格子之該截止頻率，且c 為光速。
4. 如請求項2之柵格，其中當該格子之預定截面形狀為圓形時，該格子之該截面尺寸藉由下述公式判定：b =(m ×c )/(f _c ×2×π )，其中，b 為該格子之半徑，m 為第一類貝塞爾函數(Bessel function)之第一階之極點，f _c 為該格子之該截止頻率，且c 為光速。
5. 如請求項2之柵格，其中當該格子之預定截面形狀為等邊三角形時，該格子之該截面尺寸藉由下述公式判定：g= (2×c)/ (f _c × 3)，其中，g 為該格子之一條邊的長度，f _c 為該格子之該截止頻率，且c 為光速。
6. 如請求項2之柵格，其中當該格子(120)之預定截面形狀為三個角之角度分別為π /2，π /3及π /6的直角三角形時，該格子之該截面尺寸藉由下述公式判定： 其中，h 為該格子對著π /3角之邊的長度，f _c 為該格子之該截止頻率，且c 為光速。
7. 如請求項2之柵格，其中當該格子之預定截面形狀為三個角之角度分別為π /2，π /4以及π /4的直角三角形時，該格子之該截面尺寸藉由下述公式判定：i =c /(f _c ×2)其中，i 為該格子對著π /4角之邊的長度，f _c 為該格子之該截止頻率，且c 為光速。
8. 如請求項2之柵格，其中該格子之深度藉由下述公式判定： 其中，d 為該格子之該深度，f _c 為該格子之該截止頻率，L 為該格子之預定電磁輻射衰減值，c 光速，且e 為自然對數之底(Napierian base)。
9. 如請求項8之柵格，其中，該預定電磁輻射衰減值之範圍為[10dB，40dB]。
10. 如請求項1之柵格，其中該複數個格子具有實質上相同之深度。
11. 如請求項1之柵格，其中該複數個格子中之至少兩個格子具有相異之截面形狀。
12. 如請求項1之柵格，其中該複數個格子中之至少兩個格子具有相異之深度。
13. 一種照明裝置，該照明裝置包括：一個光源；以及一個如請求項1至12中任一項之柵格；其中該光源被置放於該柵格之一側。
14. 一種用於衰減來自一光源之電磁輻射之柵格，該柵格包括：複數個擋板，每個擋板係導電的，其中該複數個擋板經組態以形成複數個格子，每個格子形成一個波導以衰減來自該光源之電磁輻射，其中該複數個格子之至少一個格子之截止頻率高於來自該光源之電磁輻射之一個有效頻率，其中該格子之截面尺寸係基於該格子之該截止頻率及一預定截面形狀來判定，其中若該格子之預定截面形狀為長方形，該格子之該截面尺寸藉由a =c/ (f _c ×2)判定，其中a 為該格子之長邊的長度，f _c 為該格子之該截止頻率，且c 為光速，若該格子之預定截面形狀為圓形，該格子之該截面尺寸藉由b =(m ×c )/(f _c ×2×π )判定，其中b 為該格子之半徑，m 為第一類貝塞爾函數之第一階之極點，f _c 為該格子之該截止頻率，且c 為光速，若該格子之預定截面形狀為等邊三角形，該格子之該截面尺寸藉由g= (2×c)/ (f _c × 3)判定，其中g 為該格子之一條邊的長度，f _c 為該格子之該截止頻率，且c 為光速，若該格子(120)之預定截面形狀為三個角之角度分別為π /2，π /3及π /6的直角三角形，該格子之該截面尺寸藉由判定，其中h 為該格子對著π /3角之邊的長度，f _c 為該格子之該截止頻率，且c 為光速，及若該格子之預定截面形狀為三個角之角度分別為π /2，π /4以及π /4的直角三角形，該格子之該截面尺寸藉由i =c /(f _c ×2)判定，其中i 為該格子對著π /4角之邊的長度，f _c 為該格子之該截止頻率，且c 為光速。
15. 一種用於衰減來自一光源之電磁輻射之柵格，該柵格包括：複數個擋板，每個擋板係導電的，其中該複數個擋板經組態以形成複數個格子，每個格子形成一個波導以衰減來自該光源之電磁輻射，其中該複數個格子之至少一個格子之截止頻率高於來自該光源之電磁輻射之一個有效頻率，其中該格子之截面尺寸係基於該格子之該截止頻率及一預定截面形狀來判定，其中該格子之深度藉由下述公式判定：，其中d 為該格子之該深度，f _c 為該格子之該截止頻率，L 為該格子之預定電磁輻射衰減值，c 光速，且e 為自然對數之底。