TWI499841B

TWI499841B - 照明裝置

Info

Publication number: TWI499841B
Application number: TW101139778A
Authority: TW
Inventors: Chen Wei Chu; Chun Chien Liao
Original assignee: Young Lighting Technology Inc
Priority date: 2012-10-26
Filing date: 2012-10-26
Publication date: 2015-09-11
Also published as: GB2507404A; GB201316480D0; TW201416773A

Description

照明裝置

本發明是有關於一種照明裝置，且特別是有關於一種側入光式的照明裝置。

傳統的照明設備中，多採用白熾燈泡或螢光燈管作為光源。隨著光電技術的進步，發光二極體已逐漸取代傳統白熾燈泡以及螢光燈管而成為一新世代光源。由於發光二極體具有環保節能、低功率消耗等優點，且發光二極體的體積小，因此發光二極體已經逐漸地被應用於照明燈具中。

一般而言，照明燈具需提供相當大的照明範圍，而發光二極體可視為是點光源，因此當發光二極體應用於照明燈具時，通常需與導光板搭配，方可獲得足夠大的照明範圍。以室內照明為例，習知的照明燈具通常是架設於天花板上，並且朝下提供光線。為了提升照明的均勻性，照明燈具的架設密度必須增加，但此舉將造成燈具使用數量的大幅增加。

承上述，如何在不大幅增加照明燈具使用量之前提下，提升照明的均勻性，儼然已成為目前亟欲解決的問題之一。

台灣專利第M429114號揭露一顯示面板鑲燈裝置。

本發明提供一種具有光線導引通道的照明裝置。

本發明提出一種照明裝置，包括框體、導光板以及發光元件。框體具有至少一光線導引通道，光線導引通道具有一入口及一出口。導光板配置於框體內，導光板具有入光面以及出光面。發光元件配置於框體與導光板之間，發光元件適於發出光線，其中光線之一部分從入光面進入導光板中，並且從出光面離開導光板，而光線之另一部分進入光線導引通道的入口，並經由光線導引通道之出口離開框體。

在本發明之一實施例中，上述之框體具有導光板容納空間以及發光元件容納空間，導光板位於導光板容納空間中，而發光元件位於發光元件容納空間中，且光線導引通道的一端與導光板容納空間以及發光元件容納空間連通。

在本發明之一實施例中，上述之光線導引通道具有一側壁連接光線導引通道的入口與光線導引通道的出口，上述側壁為一反射面。

在本發明之一實施例中，上述之反射面包括多個彼此連接之子反射面，部分子反射面實質上平行於入光面，且其餘部分子反射面實質上垂直於入光面。

在本發明之一實施例中，上述之反射面包括多個彼此連接之子反射面，部分子反射面實質上平行於入光面，部分子反射面實質上垂直於入光面，且其餘部分子反射面與入光面夾傾斜角。

在本發明之一實施例中，上述之反射面為曲面反射面。

在本發明之一實施例中，上述之發光元件與導光板的入光面之間存在一間隙。

在本發明之一實施例中，上述之發光元件具有主光線，且主光線實質上平行於入光面的法線。

在本發明之一實施例中，上述之發光元件具有主光線，且主光線與入光面的法線存在夾角。

在本發明之一實施例中，上述之夾角介於13度至20度之間。

在本發明之一實施例中，照明裝置更包括光學板，其中光學板與框體連接以覆蓋光線導引通道的出口。

在本發明之一實施例中，上述之光學板包括擴散板、彩色濾光板、半透明板或透明板。

在本發明之一實施例中，照明裝置更包括與框體連接之外接通道，其中外接通道具有一入口與一出口，外接通道的入口與光線導引通道出口連通，以將經由光線導引通道的光線導引至外接通道的出口外。

在本發明之一實施例中，上述外接通道具有一側壁連接外接通道的入口與外接通道的出口，且外接通道的側壁為一反射面。

在本發明之一實施例中，照明裝置更包括至少一光學膜片，其中光學膜片配置於框體內，且位於導光板之出光面上方。

在本發明之一實施例中，照明裝置更包括至少一反射元件配置於發光元件與導光板的入光面之間，且靠近光學膜片。

在本發明之一實施例中，照明裝置更包括配置於框體內之反射板，且反射板位於導光板下方。

基於上述，由於本發明的照明裝置具有光線導引通道，因此本發明的照明裝置具備側向出光的能力。

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。

【第一實施例】

圖1A為本發明之第一實施例之照明裝置的示意圖，圖1B為圖1A中區域A之局部放大圖，而圖2為沿著圖1B中的I-I’剖面線之局部剖視圖。請參考圖1A、圖1B以及圖2，本實施例之照明裝置100包括框體110、導光板120以及發光元件130，其中導光板120配置於框體110內，且發光元件130配置於框體110與導光板120之間。框體110具有光線導引通道112，導光板120具有入光面122以及出光面124，發光元件130適於發出光線L，其中光線L之一部分(L1)會從入光面122進入導光板120中，並且從出光面124離開導光板120，而光線L之另一部分(L2)則經由光線引導通道112入口112a進入光線導引通道112，並由光線導引通道112的出口112b(圖1A與 1B中未標示出口112b)離開框體110。經由光線引導通道112之出口112b離開框體110的光線(L2)可以讓本實施例之照明裝置100具備側向出光的能力。換句話說，本實施例之照明裝置100同時具備正向出光(意即圖2所示向下出光)與側向出光的能力。

在本實施例中，為了提供照明裝置100適當的驅動電壓與驅動電流，照明裝置100可進一步包括變壓器10(如圖1A所繪示)以控制照明裝置100的開啟與關閉。一般而言，照明裝置100例如是架設於天花板上，用以提供室內空間的照明。當然，本實施例之照明裝置100不限定於室內空間的照明，其亦可應用於室外或其他環境下的照明。如圖2所示，本實施例之照明裝置100為側入光式的照明裝置。

在本實施例中，框體110例如是塑料材質所構成，用以承載導光板120以及發光元件130，且具有光線導引通道112，以提供光線L之另一部分(L2)離開框體110的路徑。

在本實施例中，導光板120例如是由聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA)或聚碳酸酯(polycarbonate,PC)等透光材質製作。光線L之部分(L1)經由導光板120之入光面122而進入導光板120中，最後自導光板120的出光面124射出，而達到正向出光(意即圖2所示向下出光)之目的。

在本實施例中，發光元件130例如是發光二極體光條 (LED light bar)。舉例而言，前述之發光二極體光條包括承載基板130a以及發光二極體130b，其中發光二極體130b係線性排列於承載基板130a上，並與承載基板130a電性連接。在本實施例中，承載基板130a例如是金屬核心印刷電路板(metal core printed circuit board)、陶瓷印刷電路板(ceramic printed circuit board)、FR-4印刷電路板、FR-5印刷電路板或其他導熱特性良好的電路板。在圖2中，發光二極體130b為頂面發光(top-view)型態之發光二極體封裝體。然而，本實施例亦可採用側面發光(side-view)形態之發光二極體封裝體，本實施例不限定所使用之發光元件130的型態。

如圖2所示，除了光線導引通道112之外，本實施例之框體100具有導光板容納空間120a以及發光元件容納空間130c，其中導光板120位於導光板容納空間120a中，而發光元件130位於發光元件容納空間130c中。另外，光線導引通道112的入口112a與導光板容納空間120a以及發光元件容納空間130c連通，且光線導引通道112的入口112a位於導光板容納空間120a以及發光元件容納空間130c之間。

在本實施例中，光線導引通道112具有一側壁114連接光線導引通道112的入口112a與光線導引通道112的出口112b，光線導引通道112的側壁114為反射面，此處之反射面可透過反射鍍層或貼附反射片等方式提供。此外，前述之反射面包括多個彼此連接之子反射面114a以及子反射面114b，其中子反射面114a實質上平行於入光面122之法線N1，而子反射面114b實質上垂直於入光面122之法線N1。光線L之一部分(L1)經由出光面124離開導光板120，而光線L之另一部分(L2)進入光線導引通道112之入口112a後於子反射面114b與子反射面114a之間產生反射，最後經由光線導引通道112之出口112b離開框體110。藉此，本實施例之照明裝置100可同時具備正向出光(意即圖2所示向下出光)與側向出光的能力。

此外，在本實施例中，發光元件130與導光板120的入光面122之間存在間隙G1，發光元件130與入光面122之間的間隙G1將影響導光板120的入光量。當間隙G1越小時，進入導光板120的光線L(L1)越多，故導光板120之出光面124導出的光線L1的量會越高，而從光線導引通道112之出口112b導出的光線L2的量則降低。反之，當間隙G1越大時，進入導光板120的光線L(L1)越少，故導光板120之出光面124的光線L1的量會越低，而從光線導引通道112之出口112b導出的光線L2的量則提高。因此，本實施例可依照不同的設計需求調整間隙G1的大小。

具體而言，本實施例之發光元件130具有主光線(chief ray)S1，且主光線S1實質上平行於入光面122的法線N1。據此，光線L之大部分(L1)會沿著主光線S1從入光面122進入到導光板120，並經由出光面124離開導光板120。光線L之少部分光線(L2)則會進入光線導引通道 112之入口112a，並經由子反射面114b以及子反射面114a的反射，而自光線導引通道112之出口112b離開框體110。經由出光面124離開導光板120的光線L1提供了正向出光的能力，而從光線導引通道112離開框體110的光線L2提供了側向出光的能力，因此本實施例之照明裝置100可同時具備正向出光(意即圖2所示向下出光)與側向出光的能力。

在本實施例中，反射板140配置於框體110內，且位於導光板120下方(即出光面124的相對側)。一般而言，反射板140例如是反射鍍層或反射片。反射板140可將部分從導光板120下方(即出光面124的相對側)離開的光線L1反射回導光板120中，提升光線L1的利用率，進而有助於提高正向出光(意即圖2所示向下出光)的輸出。

在本實施例中，照明裝置100可進一步包括一片或多片光學膜片150，其中光學膜片150配置於框體110內，且位於導光板120之出光面124上方。舉例而言，光學膜片150可利用光學膠(optical cement)黏合在導光板120之出光面124上並延伸至間隙G1中，或者，光學膜片150可以直接放置在導光板120之出光面124上，不以光學膠黏合。一般而言，光學膜片150例如是下擴散片、下稜鏡片、上稜鏡片以及上擴散片的至少其中之一所構成並依序堆疊於導光板120上，其可用以提升照明裝置100的亮度(brightness)及/或均勻度(uniformity)。

在本實施例中，照明裝置100可選擇性地包括至少一反射元件115，其中反射元件115配置於發光元件130與導光板120之入光面122之間且靠近光學膜片150。反射元件115例如是反射鍍層或貼附反射片等方式，其可幫助將發光元件130所逸散之光線反射至導光板120之入光面122，用以提升發光元件130所產生之光線的利用率。

在本實施例中，照明裝置100可選擇性地包括光學板160，其中光學板160與框體110連接並覆蓋光線導引通道112之出口112b。光學板160例如是擴散板、彩色濾光板、半透明板或透明板等。前述之擴散板可使光線L2產生多角度、多方向的折射、反射及散射，進而達到光擴散效果，提供均勻的側向出光。前述之彩色濾光板可選擇欲通過的小範圍波段光波，使光線L2呈現特定顏色。前述之半透明板則可用以控制或修正側向出光的亮度。此外，上述之透明板、擴散板、彩色濾光板及半透明板皆具有防塵的功用。

以下將針對本發明之其他實施例進行說明。在後述之實施例中，相同或相似的元件標號用以指示相同或相似的元件，且相同元件之描述將不再重述。

【第二實施例】

圖3為本發明之第二實施例之照明裝置的局部剖視圖。請同時參考圖2以及圖3，本實施例之照明裝置100a與第一實施例之照明裝置100類似，惟二者主要差異之處在於：本實施例之發光元件130’之主光線S1與入光面122 的法線N1存在夾角A1，而第一實施例中之發光元件130之主光線S1與入光面122的法線N1則相互平行。

本實施例可透過發光元件130’之夾角A1的調整，來改變光線L1與光線L2的比率(ratio)。換言之，本實施例可透過發光元件130’之夾角A1的調整，來適度地降低光線L1的量並且增加光線L2的量。在本實施例中，夾角A1例如是介於13度至20度之間。

【第三實施例】

圖4為本發明之第三實施例之照明裝置的局部剖視圖。請同時參考圖3以及圖4，本實施例之照明裝置100b與第二實施例之照明裝置100a類似，惟二者主要差異之處在於：本實施例之反射面包括多個彼此連接之子反射面114a’以及子反射面114b’，其中子反射面114a’實質上平行於入光面122之法線N1，且子反射面114b’與入光面122夾傾斜角A2。值得注意的是，此傾斜角A2不為90度或180度。

在本實施例中，光線L之一部分(L2)進入光線導引通道112之入口112a後，藉由子反射面114b’與入光面122夾傾斜角A2的設計，使得大多數的光線L之一部分(L2)可沿著光線導引通道112朝著光線導引通道112之出口112b的方向反射，以垂直或幾乎垂直於入光面122方向將光線L1導引至框體110外，以減少光線L之一部分(L2)的反射次數而提升側向出光量。另一方面，在本實施例中，發光元件130’並不限於主光線S1與入光面122的法線N1存在夾角A1之此種配置。發光元件130’也可以是第一實施例所述之發光元件130的配置方式。

【第四實施例】

圖5為本發明之第四實施例之照明裝置的局部剖視圖。請同時參考圖4以及圖5，本實施例之照明裝置100c與第三實施例之照明裝置100b類似，惟二者主要差異之處在於：本實施例之子反射面114c’可以是曲面反射面。光線L之一部分(L2)進入光線導引通道112之入口112a後，藉由子反射面114c’為曲面反射面的設計，使得大多數的光線L之一部分(L2)可沿著光線導引通道112朝著光線導引通道112之出口112b的方向反射，將光線L1導引至框體110外，以垂直或幾乎垂直於入光面122之方向聚光以減少光線L之一部分(L2)的反射次數而提升側向出光量。

另一方面，在本實施例中，發光元件130’並不限於主光線S1與入光面122的法線N1存在夾角A1之此種配置。發光元件130’也可以是第一實施例所述之發光元件130的配置方式。

【第五實施例】

圖6為本發明之第五實施例之照明裝置的局部剖視圖。請同時參照圖2以及圖6，本實施例之照明裝置100d 與第二實施例之照明裝置100a類似，惟二者主要差異之處在於：本實施例之照明裝置100d更包括外接通道170，外接通道170與框體110連接。具體而言，外接通道170具有一入口170a及一出口170b，外接通道170的入口170a與光線導引通道112之出口112b連通，其中外接通道170具有一側壁114”連接外接通道170的入口170a與外接通道170的出口170b，且外接通道170的側壁114”為一反射面，以將經由框體110之光線導引通道112所導引的光線L之一部分(L2)自外接通道170之入口170a導引至外接通道170之出口170b外，此處之反射面可透過反射鍍層或貼附反射片等方式提供。意即，本實施例之照明裝置100在框體110之底邊開設光線導引通道112之出口112b，以使照明裝置100保有較強的整體機構強度。當然，本實施例之光線L之一部分(L1)會從入光面122進入導光板120中，並且從出光面124離開導光板120，以提供正向出光的能力(意即向下出光)。總括而言，本實施例之照明裝置100d同時具備正向出光與側向出光的能力。

另一方面，在本實施例中，發光元件130並不限於主光線S1與入光面122的法線N1相互平之此種配置。發光元件130也可以是第二實施例所述之發光元件130’的配置方式。

本發明並不限定上述各實施例的光線導引通道112之出口112b或外接通道170之出口170b的形狀或數目，不同的出口形狀或數目可以調整光線L之一部分(L2)的側向出光的光形或亮度。出口112b或出口170b亦可設置間隔設置肋條以提供機械強度。

綜上所述，在本發明之實施例中，由於照明裝置的框體具有光線導引通道，因此本發明的照明裝置具備側向出光的能力。另外，可藉由調整發光元件與導光板之間的距離，或調整發光元件的主光線與入光面的法線之夾角的角度，以改變正向出光的光線以及側向出光的光線的量的比率。另一方面，將光線導引通道的側壁之部分反射面，設計為傾斜的反射面或曲面的反射面，可降低光線於光線導引通道的反射次數，而提升側向出光量。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。

A‧‧‧區域

A1‧‧‧夾角

A2‧‧‧傾斜角

G1‧‧‧間隙

L、L1、L2‧‧‧光線

N1‧‧‧法線

S1‧‧‧主光線

10‧‧‧變壓器

100、100a、100b、100c、100d‧‧‧照明裝置

110‧‧‧框體

112‧‧‧光線導引通道

112a‧‧‧光線導引通道入口

112b‧‧‧光線導引通道出口

114、114’、114”‧‧‧側壁

114a、114b、114a’、114b’、114c’‧‧‧子反射面

115‧‧‧反射元件

120‧‧‧導光板

120a‧‧‧導光板容納空間

122‧‧‧入光面

124‧‧‧出光面

130、130’‧‧‧發光元件

130a‧‧‧承載基板

130b‧‧‧發光二極體

130c‧‧‧發光元件容納空間

140‧‧‧反射板

150‧‧‧光學膜片

160‧‧‧光學蓋板

170‧‧‧外接通道

170a‧‧‧外接通道入口

170b‧‧‧外接通道出口

圖1A為本發明之第一實施例之照明裝置的示意圖。

圖1B為圖1A中區域A之局部放大圖。

圖2為沿著圖1B中的I-I’剖面線之局部剖視圖。

圖3為本發明之第二實施例之照明裝置的局部剖視圖。

圖4為本發明之第三實施例之照明裝置的局部剖視圖。

圖5為本發明之第四實施例之照明裝置的局部剖視圖。

圖6為本發明之第五實施例之照明裝置的局部剖視圖。