TWI493132B - Composite anti - glare lighting system - Google Patents

Description

複合式防眩光照明系統

本發明係與照明領域相關，特別是指一種複合式防眩光照明系統，其係可防止產生眩光並減少餘光射出，有效提高照明系統中心光強度。

LED燈具由於省能源、壽命長、不易損壞、無汙染、體積小及發光效果佳等優點，已成為近年來廣為開發的照明產品，然而LED燈具易因設計不佳而產生眩光現象，進而造成使用者視力模糊、眼睛疲勞，甚至容易因眩光問題造成眼睛痠痛、頭痛等症狀。

一般而言，眩光是由於LED燈具的輝度過強所引起，眩光在視網膜過度曝光，容易造成眼睛看不清楚眼前的目標物，即使眩光消失，仍需要一段短暫的時間視力才能恢復。因此對使用者來說，在燈具應用上眩光問題係相當危險。而常見的眩光包含直接眩光、反射眩光及對比眩光，直接眩光係當眼睛直視光源時所感受到的刺眼眩光，反射眩光是光源投射物件後反射至眼睛的反光，而對比眩光係例如室內兩種不同的光源明暗對比過大時所造成的。

LED燈具之LED光源屬於直射光，係朝正向區域照射，若使用者直視LED光源容易產生直接眩光的問題，而造成眼睛不適。為此，在設計LED燈具時為了取得最佳的光強分佈，往往會再加上一反射杯體。由於反射杯 體之拋物線曲面可降低光損，使反光效率提高，因此廣泛應用於本領域中。請參閱第1圖、第2圖、第3圖及第4圖，其係為習知技術之光跡圖、配光曲線圖、輻照度圖及輻照度截面圖。如第1圖所示，反射杯體9係將發光光源所發射出的光線反射於被照射物上，由於發光光源的光線會隨著反射杯體9的反射面漫射出去，導致被照射物周圍的反射眩光現象非常嚴重，而影響視線。如第2圖所示，在發光光源中心(ω=0°)最大光強度僅能達到5700燭光(cd)，如附件1A及附件1B所示，在X-Z平面上，中心位置的最大的光照度僅能達到5700勒克斯(lux)。

因此，以需求來說，設計一個複合式防眩光照明系統，透過二次光學可避免因發光光源的眩光現象造成使用者不適，又可有效防止眩光產生，並同時提高光照度及光強度，已成市場應用上之一個刻不容緩的議題。

有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之目的就是在提供一種可防止眩光產生並減少餘光射出，有效提高照明系統中心光強度的複合式防眩光照明系統，以解決習知技術之問題。

根據本發明之目的，提出一種複合式防眩光照明系統，係與一發光光源結合設置，其包含一透鏡元件及一反射杯體，該透鏡元件包含一出光面、一側曲面、一入光面及一卡合部，該反射杯體具有一容置空間，且該容 置空間底部設有一通光孔，該容置空間內側壁為一反射面，且該透鏡元件容置於該反射杯體內，且該反射杯體罩設於該發光光源上，其特徵在於：該出光面具有一圓形表面，該側曲面之一側緣與該出光面相連接，該側曲面之另一側緣框圍形成圓形之一基準面，該入光面之邊緣係與該基準面邊緣相互連接於一切點位置上，而由該出光面、該側曲面與該入光面封閉形成該透鏡元件之外表面，且該透鏡元件之該入光面處內凹形成一容置室，該側曲面與該卡合部一體成型且連接於一側端點，且該卡合部一體成型設置於該出光面一側，供以固定卡合該反射杯體，該反射杯體之外側壁一緣於一接面點連接該反射杯體之底部，另一緣與該卡合部連接設置，該反射杯體之該反射面一緣連接該通光孔內側，另一緣與該卡合部連接於一定位點上，以形成該複合式防眩光照明系統，當該發光光源射入該反射杯體及該透鏡元件時，該發光光源經該反射杯體之反射及經該透鏡元件折射使該發光光源之餘光集中於該出光面射出，以提高該發光光源之中心光強度。

其中，該接面點鉛直向上延伸至該透鏡元件之位置相對應於該透鏡元件中心係位於該側端點外緣。該通光孔上任意二條相互正交且等長之直線通過該通光孔之交點定義為一圓心，且該圓心設有該發光光源，並且該圓心與該切點、該定位點係相切於一條輔助線上。

較佳地，以水平線為基準，該透鏡元件之該切點位 置與該反射杯體之該定位點間之輔助線斜率為m₁，該反射杯體之該接面點與該反射杯體之該定位點間之最小長度輔助線之斜率為m₂、最大長度輔助線之斜率為m₃，且m₃<m₁<m₂。

更進一步地，以水平線為基準，該反射杯體之該通光孔與該反射杯體之該定位點間之最小長度輔助線之斜率為m₄、最大長度輔助線之斜率為m₅，且m₅<m₁<m₄。

該透鏡元件於該出光面處內凹形成具有一側壁之一凹槽。該凹槽底部係設置一光學微結構表面。

該出光面、該入光面、該反射杯體之該容置空間內側壁或其組合係為一光學微結構表面。

該反射杯體之杯口設有一卡接部，係與該透鏡元件之該卡合部接合於該定位點上，以形成該複合式防眩光照明系統。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

以下將參照相關圖式，說明依本發明之複合式防眩光照明系統之實施例，為使便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。

請參閱第5圖及第6圖，其係為本發明之複合式防眩光照明系統之第一實施例之剖面示意圖及立體示意圖。如圖所示，本發明之複合式防眩光照明系統1包含 一透鏡元件11及一反射杯體12，該透鏡元件11包含一出光面111、一側曲面112、一入光面113及一卡合部114，該出光面111具有一圓形表面，該側曲面112之一側緣與該出光面111相連接，該側曲面112之另一側緣框圍形成圓形之一基準面115，該側曲面112之邊緣係與該基準面115邊緣相互連接於一切點位置A1上，而由該出光面111、該側曲面112與該入光面113封閉形成該透鏡元件11之外表面，且該透鏡元件11之該入光面113處內凹形成一容置室110，該側曲面112與該卡合部114一體成型且連接於一側端點A2，且該卡合部114一體成型設置於該出光面111一側，供以固定卡合該反射杯體12。

該反射杯體12具有一容置空間120，且該容置空間120底部設有一通光孔121，該容置空間120內側壁為一反射面122，且該透鏡元件11容置於該反射杯體12內，且該反射杯體12罩設於該發光光源(未繪示)上，該反射杯體12之外側壁一緣於一接面點A3連接該反射杯體12之底部，另一緣與該卡合部114連接設置，該反射杯體12之該反射面122一緣連接該通光孔121內側，另一緣與該卡合部114連接於一定位點A4上，且該反射杯體12之杯口設有一卡接部123，係與該透鏡元件11之該卡合部114接合於該定位點A4上，以形成該複合式防眩光照明系統1。

特別值得注意的是，在第5圖中，該接面點A3鉛 直向上延伸至該透鏡元件11具有輔助線Z11，該側端點A2向下延伸至該反射杯體12具有輔助線Z12，而該輔助線Z11的位置係以該透鏡元件11為中心設置於該輔助線Z12位置的外側。並且，該通光孔121上任意二條相互正交且等長之直線通過該通光孔121之交點定義為一圓心O₁，且該圓心O₁設有該發光光源，並且該圓心O₁與該切點位置A1、該定位點A4係與輔助線S11相切。

附帶一提的是，以水平線為基準，該透鏡元件11之該切點位置A1與該反射杯體12之該定位點A4間之輔助線S11斜率為m₁，該反射杯體12之該接面點A3與該反射杯體12之該定位點A4間之最小長度輔助線S12之斜率為m₂、最大長度輔助線S13之斜率為m₃，且輔助線S11、S12及S13的斜率符合下列關係式：m₃<m₁<m₂。

接著，請一併參閱第7圖、第8圖、第9圖及第10圖，其係為本發明之複合式防眩光照明系統之第一實施例之光跡圖、配光曲線圖、輻照度圖及輻照度截面圖。如第7圖所示，當該發光光源射入該反射杯體及該透鏡元件時，該發光光源經該反射杯體之反射及經該透鏡元件折射使該發光光源之餘光集中於該出光面射出，以提高該發光光源之中心光強度。如第6圖、附件2A及附件2B所示，在發光光源中心(ω=0°)具有最大光強度為9300燭光(cd)，光照射強度較強係介於照明系統立體角ω為20°之範圍間。如附件2A及附件2B所示，在 X-Z平面上，中心位置的最大的光照度較佳可為9300勒克斯(lux)。因此，相較於習知技術之光強度及光照度，本發明可使整體複合式防眩光照明系統之功效提高。

請參閱第11圖及第12圖，其係為本發明之複合式防眩光照明系統之第二實施例之剖面示意圖及立體示意圖。如圖所示，複合式防眩光照明系統2與發光光源結合設置，且複合式防眩光照明系統2包含一透鏡元件21及一反射杯體22。而透鏡元件21包含一出光面211、一側曲面212、一入光面213及一卡合部214，該出光面211具有一圓形表面，且於該出光面211處內凹形成一具有側壁的一凹槽216，該凹槽216底部係設置一光學微結構表面2160。

該側曲面212的一側緣與該出光面211連接，而另一側緣框圍而形成圓形的一基準面215，因此使該側曲面212的邊緣與基準面215邊緣連接於一切點位置B1上。該入光面213處內凹形成一容置室210，該側曲面212與該卡合部214一體成型且連接於一側端點B2，且該卡合部214一體成型設置於該出光面211一側，供以固定卡合該反射杯體22。因此，封閉出光面211、側曲面212及入光面213而形成該透鏡元件21的外表面。

反射杯體22之外側壁一緣於一接面點B3連接該反射杯體22之底部，另一緣與該卡合部214連接設置，該反射杯體22之該反射面222一緣連接該通光孔221內側，另一緣與該卡合部214連接於一定位點B4上，以 形成該複合式防眩光照明系統2。

特別一提的是，在第11圖中，該接面點B3鉛直向上延伸至該透鏡元件21具有輔助線Z21，該側端點B2向下延伸至該反射杯體22具有輔助線Z22，而該輔助線Z21的位置係以該透鏡元件21為中心設置於該輔助線Z22位置的外側。並且，該通光孔221上任意二條相互正交且等長之直線通過該通光孔221之交點定義為一圓心O₂，且該圓心O₂設有該發光光源，並且該圓心O₂與該切點位置B1、該定位點B4係與輔助線S21相切。

更進一步地，以水平線為基準，該透鏡元件21之該切點位置B1與該反射杯體22之該定位點B4間之輔助線斜率為m₁，該反射杯體22之該通光孔221與該反射杯體22之該定位點B4間之最小長度輔助線S22之斜率為m₄、最大長度輔助線S23之斜率為m₅，且輔助線S21、S22及S23的斜率符合下列關係式：m₅<m₁<m₄。

附帶一提，雖圖中未繪示，但該出光面211、該入光面213、該反射杯體22之該容置空間220內側壁或其組合可以設有光學微結構表面。

請參閱第13圖、第14圖、第15圖及第16圖，其係為本發明之複合式防眩光照明系統之第二實施例之光跡圖、配光曲線圖、輻照度圖及輻照度截面圖。

如第13圖所示，當該發光光源射入該反射杯體及該透鏡元件時，該發光光源經該反射杯體之反射及經該透鏡元件折射使該發光光源之餘光集中於該出光面射出， 可提高該發光光源之中心光強度。如第10圖所示，在發光光源中心(ω=0°)具有最大光強度為9600燭光(cd)，光照射強度較強係介於照明系統立體角ω為20°之範圍間。如附件3A及附件3B所示，在X-Z平面上，中心位置的最大的光照度較佳可為9600勒克斯(lux)。

因此，透過本發明之複合式防眩光照明系統可使發光光源射出後防止產生眩光並減少餘光射出，有效提高照明系統中心光強度、光照度，因此可因應不同的照明品質要求應用於各式燈具中。

惟，以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明實施之範圍，此等熟習此技術所作出等效或輕易的變化者，在不脫離本發明之精神與範圍下所作之均等變化與修飾，皆應涵蓋於本發明之專利範圍內。

1、2‧‧‧複合式防眩光照明系統

11、21‧‧‧透鏡元件

110、210‧‧‧容置室

111、211‧‧‧出光面

112、212‧‧‧側曲面

113、213‧‧‧入光面

114、214‧‧‧卡合部

115、215‧‧‧基準面

12、22、9‧‧‧反射杯體

120、220‧‧‧容置空間

121、221‧‧‧通光孔

122、222‧‧‧反射面

123、223‧‧‧卡接部

216‧‧‧凹槽

2160‧‧‧光學微結構表面

A1、B1‧‧‧切點位置

A2、B2‧‧‧側端點

A3、B3‧‧‧接面點

A4、B4‧‧‧定位點

O₁、O₂‧‧‧圓心

Z11、Z12、Z21、Z22、S11、S12、S13、S21、S22、S23‧‧‧輔助線

第1圖，係為習知技術之光跡圖。

第2圖，係為習知技術之配光曲線圖。

第3圖，係為習知技術之輻照度圖。

第4圖，係為習知技術之輻照度截面圖。

第5圖，係為本發明之複合式防眩光照明系統之第一實施例之剖面示意圖。

第6圖，係為本發明之複合式防眩光照明系統之第一實施例之立體示意圖。

第7圖，係為本發明之複合式防眩光照明系統之第一實 施例之光跡圖。

第8圖，係為本發明之複合式防眩光照明系統之第一實施例之配光曲線圖。

第9圖，係為本發明之複合式防眩光照明系統之第一實施例之輻照度圖。

第10圖，係為本發明之複合式防眩光照明系統之第一實施例之輻照度截面圖。

第11圖，係為本發明之複合式防眩光照明系統之第二實施例之剖面示意圖。

第12圖，係為本發明之複合式防眩光照明系統之第二實施例之立體示意圖。

第13圖，係為本發明之複合式防眩光照明系統之第二實施例之光跡圖。

第14圖，係為本發明之複合式防眩光照明系統之第二實施例之配光曲線圖。

第15圖，係為本發明之複合式防眩光照明系統之第二實施例之輻照度圖。

第16圖，係為本發明之複合式防眩光照明系統之第二實施例之輻照度截面圖。

1‧‧‧複合式防眩光照明系統

11‧‧‧透鏡元件

110‧‧‧容置室

111‧‧‧出光面

112‧‧‧側曲面

113‧‧‧入光面

114‧‧‧卡合部

115‧‧‧基準面

12‧‧‧反射杯體

120‧‧‧容置空間

121‧‧‧通光孔

122‧‧‧反射面

123‧‧‧卡接部

A1‧‧‧切點位置

A2‧‧‧側端點

A3‧‧‧接面點

A4‧‧‧定位點

O₁‧‧‧圓心

Z11、Z12、S11、S12、S13‧‧‧輔助線

Claims (9)

1. 一種複合式防眩光照明系統，係與一發光光源結合設置，其包含一透鏡元件及一反射杯體，該透鏡元件包含一出光面、一側曲面、一入光面及一卡合部，該反射杯體具有一容置空間，且該容置空間底部設有一通光孔，該容置空間內側壁為一反射面，且該透鏡元件容置於該反射杯體內，且該反射杯體罩設於該發光光源上，其特徵在於：該出光面具有一圓形表面，該側曲面之一側緣與該出光面相連接，該側曲面之另一側緣框圍形成圓形之一基準面，該側曲面之邊緣係與該基準面邊緣相互連接於一切點位置上，而由該出光面、該側曲面與該入光面封閉形成該透鏡元件之外表面，且該透鏡元件之該入光面處內凹形成一容置室，該側曲面與該卡合部一體成型且連接於一側端點，且該卡合部一體成型設置於該出光面一側，供以固定卡合該反射杯體，該反射杯體之外側壁一緣於一接面點連接該反射杯體之底部，另一緣與該卡合部連接設置，該反射杯體之該反射面一緣連接該通光孔內側，另一緣與該卡合部連接於一定位點上，以形成該複合式防眩光照明系統，當該發光光源射入該反射杯體及該透鏡元件時，該發光光源經該反射杯體之反射及經該透鏡元件折射使該發光光源之餘光集中於該 出光面射出，以提高該發光光源之中心光強度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之複合式防眩光照明系統，其中，該接面點鉛直向上延伸至該透鏡元件之位置相對應於該透鏡元件中心係位於該側端點外緣。
3. 如申請專利範圍第1項所述之複合式防眩光照明系統，其中，該通光孔上任意二條相互正交且等長之直線通過該通光孔之交點定義為一圓心，且該圓心設有該發光光源，並且該圓心與該切點、該定位點係相切於一條輔助線上。
4. 如申請專利範圍第1項所述之複合式防眩光照明系統，其中，以水平線為基準，該透鏡元件之該切點位置與該反射杯體之該定位點間之輔助線斜率為m₁，該反射杯體之該接面點與該反射杯體之該定位點間之最小長度輔助線之斜率為m₂、最大長度輔助線之斜率為m₃，且m₃<m₁<m₂。
5. 如申請專利範圍第1項或第4項所述之複合式防眩光照明系統，其中，以水平線為基準，該透鏡元件之該切點位置與該反射杯體之該定位點間之輔助線斜率為m₁，該反射杯體之該通光孔與該反射杯體之該定位點間之最小長度輔助線之斜率為m₄、最大長度輔助線之斜率為m₅，且m₅<m₁<m₄。
6. 如申請專利範圍第1項所述之複合式防眩光照明 系統，其中，該透鏡元件於該出光面處內凹形成具有一側壁之一凹槽。
7. 如申請專利範圍第6項所述之複合式防眩光照明系統，其中，該凹槽底部係設置一光學微結構表面。
8. 如申請專利範圍第1項所述之複合式防眩光照明系統，其中，該出光面、該入光面、該反射杯體之該容置空間內側壁或其組合係為一光學微結構表面。
9. 如申請專利範圍第1項所述之複合式防眩光照明系統，其中，該反射杯體之杯口設有一卡接部，係與該透鏡元件之該卡合部接合於該定位點上，以形成該複合式防眩光照明系統。