TWI515389B - 廣配光燈罩及其燈具 - Google Patents

Description

廣配光燈罩及其燈具

本發明是有關於一種發光二極體的燈罩及其燈具，特別是一種廣配光燈罩及其燈具。

隨著科技產業不斷的進步，傳統的燈具(如燈泡)已逐漸地被發光二極體(Light Emitting Diode；LED)所取代，由於發光二極體具有體積小、使用壽命長、驅動電壓低、反應速度快等等特點，且容易與生活周遭的各類型產品進行結合，因而近年來大量被使用於照明或顯示裝置中。

由於發光二極體及傳統燈泡，具有不同的發光特性，例如：傳統白熾燈燈泡為面光源，而發光二極體為點光源，所以其所達到之出光效果亦不同。如圖1A所示，若直接將發光二極體10a應用於傳統燈具的半球形燈罩A上，由於發光二極體10a為點光源，因此相對於面光源的白熾燈泡可達到360度之出光效果，其僅可達到之出光角度約為120度至140度。換言之，將發光二極體10a直接應用於半球形燈罩A中，其僅可提供大量的直射光線，而只可提供有限的側光光量；也就是說，其並無法像傳統燈泡可達到360度之廣域照明(全周光照明)。

為解決上述問題，現今所採用之技術手段，一般是透過裝設光學反射元件、利用發光二極體排列組合、燈罩磨砂及燈罩改良設計等方式，以達到全周光之效果。其中又以燈罩改良設計之效 果最為顯著，如圖1B所示，其為目前常見之改良式燈罩，業者將傳統半球形燈罩A，改良設計為圖中之形式；改良式燈罩B之頂面被設計為均厚(相對傳統燈罩之厚度較厚)之透光結構111，藉此可使發光二極體10a發出之部份直射光線被反射回改良式燈罩B內，進而可增加燈具之側光光量，以達到全周光之效果。

然，改良式燈罩B頂面因為增設該透光結構111而相對增厚，使得改良式燈罩B之光吸收率提高，進而使得直射光量減弱，而造成整體發光效率下降。另外，業者為使頂面之透光結構111所反射之光線，有效地由改良式燈罩B側邊射出，因此頂面透光結構111之面徑大小，需大於發光二極體基板12之面徑大小；然，此設計會造成燈泡之直徑大小相對增加，而無法直接取代傳統燈泡裝設於一般常用規格(例如：E26)之燈具中；又，發光二極體燈具業者為縮減燈具面徑，且同時保有相同的散熱效果，燈具之散熱座及其散熱鰭片需相對應地拉長或作特殊的適應性設計，相對地會造成整體燈泡過長，而應用於一般常規燈具(尤指使用白熾燈泡的燈具)中時，燈泡頂部會外凸於燈具外，而造成眩光刺眼之問題。

有鑑於上述各種問題，本發明人乃潛心研究並配合學理之運用，而提出一種設計合理且有效改善上述問題之本發明。

本發明之主要目的在於提供一種廣配光燈罩及其燈具，透過燈罩頂部梯狀結構的設計，以增加燈具之直射及側光光量，以解決習知直射或側光光量不足之問題。

為了實現上述目的，本發明提供一種具有廣配光燈罩之燈具，其包含：一散熱座、一導電座、一發光模組及一燈罩。散熱座之兩端分別設置導電座及發光模組。燈罩罩設於發光模組，燈罩之頂部具有一梯狀結構，梯狀結構之頂面之頂面面徑小於梯狀 結構之底面之底面面徑，且梯狀結構之底面，面向發光模組。其中，梯狀結構之底面設有一低透光結構，發光模組發出之光束透過低透光結構反射後，由燈罩之一側壁射出。

進一步的，燈罩之透光率可以是介於80%至100%。燈罩之頂面可以是一直射區域，發光模組發出之光束穿透直射區域可以直接射出，以成為燈具之直射光來源；梯狀結構底面之低透光結構為一反射區域，發光模組發出之光束透過反射區域反射後，由燈罩之側壁射出，以成為燈具之側光來源。較佳的態樣中，發光模組之一基板寬度之八分之一小於頂面面徑。低透光結構可以為一粗糙面(粗糙度介於20μm至60000μm)，且粗糙面之一區域半徑介於底面面徑與頂面面徑差之二分之一至底面面徑之二分之一。低透光結構為額外設置於該梯狀結構之該底面之一反射輔助件，設置於燈罩之梯狀結構之底面，且反射輔助件之透光率較燈罩之透光率差5%至50%。反射輔助件可以是摻加光擴散劑而形成的，或是任何具有低透光率及高反射率之材料構件。較佳的，反射輔助件之外形為環狀，且環狀寬度介於底面面徑與頂面面徑差之二分之一至底面面徑之二分之一。

本發明具有以下有益的效果：

1.藉由燈罩頂部之梯狀結構底部設置的低透光結構，以反射發光模組所發出之光束，使光束可由燈罩之側邊射出，藉以可提升燈具之側光亮度。

2.透過燈罩頂部梯狀結構設計，配合低透光結構的設置，以反射發光模組所發出的光束，進而可使燈罩頂面之厚度相對變薄，而使燈罩整體體積相對減少，進而可降低燈罩的光吸收率。

3.透過燈罩梯狀結構之設計，並配合設置於燈罩梯狀結構底部之低透光結構，可有效反射發光模組所發出之光束，進而可使燈具在不犧牲直射發光量下，同時增加側光之發光 量。

4.透過燈罩梯狀結構之設計，並配合設置於燈罩梯狀結構底部之低透光結構，藉由控制其透光率與反射率，可有效控制反射發光模組所發出之光束，進而可使燈具不易發生眩光的情況。

5.僅針對燈罩內部結構進行改良，因此可維持與傳統白熾燈具相同之高度及燈罩之直徑大小，藉以可提升實用性；且可直接沿用現有的散熱座，而可達到相同的散熱效果，如此不需重新設計散熱座，進一步可以降低成本。

6.應用於天花板燈具中時，本發明具有相對較強的直射光強度，且相對較小的總體光通量損失量。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

〔習知〕

A‧‧‧半球形燈罩

B‧‧‧改良式燈罩

C‧‧‧天花板燈具之燈罩

10a‧‧‧發光二極體

111‧‧‧透光結構

12‧‧‧基板

〔本發明〕

1‧‧‧燈具

10‧‧‧燈罩

101‧‧‧梯狀結構

1011‧‧‧頂面

1012‧‧‧底面

1013‧‧‧斜面

102‧‧‧側壁

1012a‧‧‧低透光結構

11‧‧‧反射輔助件

20‧‧‧發光模組

30‧‧‧散熱座

40‧‧‧導電座

A‧‧‧直射區域

B‧‧‧反射區域

C1‧‧‧基板寬度

D1‧‧‧頂面面徑

D2‧‧‧底面面徑

圖1A、1B為習知燈具之示意圖。

圖2為本發明之具有廣配光燈罩之燈具之剖面示意圖。

圖3為本發明之具有廣配光燈罩之燈具之組裝示意圖。

圖4為本發明之廣配光燈罩之梯狀結構之一實施示意圖。

圖5為本發明之廣配光燈罩之梯狀結構之另一實施示意圖。

圖6為本發明之廣配光燈罩之剖面光路示意圖。

圖7為本發明之廣配光燈罩之第二實施例之示意圖。

圖8A為本發明之廣配光燈罩之第三實施例之第一示意圖。

圖8B為本發明之廣配光燈罩之第三實施例之第二示意圖。

圖9A為習知燈具應用於室內天花板燈具之光路示意圖。

圖9B為本發明之具有廣配光燈罩之燈具應用於室內天花板燈具之光路示意圖。

〔第一實施例〕

請一併參閱圖2及圖3。圖2為本發明之具有廣配光燈罩之燈具之示意圖；圖3為本發明之具有廣配光燈罩之燈具之組裝示意圖。如圖2、3所示，燈具1包含：一燈罩10、一發光模組20、一散熱座30及一導電座40。發光模組20及導電座40分別設置於散熱座30之兩端，其相關組裝結構及其方式，為本領域技術人員所熟知，於此不多贅述。燈罩10罩設發光模組20，且頂部具有一梯狀結構101，該梯狀結構101之底面1012設有一低透光結構1012a，用以反射發光模組20所發出之光束。該梯狀結構101進一步向下漸縮或無漸縮延伸形成燈罩10之側壁102。其中，燈罩10可以依據需求為塑料材質、玻璃材質或是任何高透光材質(較佳地透光率介於70%至100%之間)；發光模組20較佳的為發光二極體模組；散熱座30可以是具有數個散熱鰭片或其他具散熱效果之形式；導電座40則可以是愛迪生螺旋帽接頭(Edison screw-cap fittings)或其他燈具接頭。特別強調的是，上述本發明之各組件規格及其大小，較佳地是與傳統燈泡(白熾燈泡)具有相同的大小規格，例如：燈具1整體高度為110mm；導電座40規格為E26或E27。於此特別強調的是，相較於習知改良式燈罩，必須重新設計散熱座(例如，縮小散熱器直徑以避免遮擋反射之側光，並拉長散熱鰭片以補足散熱效能)，以維持相同的散熱效果，本發明之廣配光燈罩10可以直接裝設於現有常見的散熱座(例如是：半球形燈罩發光二極體燈具所使用的散熱座)，且維持同樣的散熱效果，不需額外重新設計散熱座，為此可以有效降低成本以及提升生產效率。

進一步地說，梯狀結構101之頂面1011之頂面面徑D1小於梯狀結構101之底面1012之底面面徑D2，且梯狀結構101之底面1012，面向發光模組20。其中，梯狀結構101之頂面1011可以定 義為一直射區域A，發光模組20所發出之光束可以直接穿透該直射區域A射出，藉以成為燈具1之直射光源；梯狀結構101之底面1012設有低透光結構1012a，該低透光結構1012a可以定義為一反射區域B，發光模組20所發出之部分光束透過反射區域B反射後，可由燈罩10之側壁102射出，藉以成為燈具1之側光光源。其中，直射區域A即為發光模組20所發出之光束，可以直接穿透之區域；反之，反射區域B即為會反射發光模組20所發出光束之區域。其中，圖式中側壁102呈向下漸縮狀，僅為其中一示範態樣，在實際應用中可以依據需求加以變更(例如可以是設計為直筒狀)，並不以此為限。

在較佳的實際應用中，梯狀結構101可以是截圓錐狀；若定義頂面1011之面徑為D1，且底面1012之面徑為D2，基板寬度為C1，則較佳的實施態樣為：基板寬度C1之八分之一小於頂面面徑D1，而頂面面徑D1小於底面面徑D2；以數學形式可以簡單的表示為C1/8<D1<D2。另外，一般來說，上述低透光結構1012a之透光率較燈罩10之透光率差5%至50%，所達到之提升側光光量之效果最為顯著。

值得一提的是，上述本發明主要利用梯狀結構101之底面1012，所設置之低透光結構1012a來反射光束，以達到產生側光之目的，實際實施中，光束不但透過低透光結構1012a，更間接透過梯狀結構101之斜面1013，來協助進行光束的反射。在實際應用中，可以透過調整梯狀結構101之斜面1013的傾斜度，配合低透光結構1012a之覆蓋區域，而調整光束反射的角度，更可再進一步配合向下漸縮的側壁102設計，進而可以有效的使被反射之光束，由燈罩10之側壁102射出，以成為燈具1的側光。換言之，相較於習知無法調整反射光束之角度，而必需加大燈罩10之面徑，以使反射光束有效射出之設計，本發明不但可以維持與傳統白熾燈泡相同面徑大小，且更可以提供相對較強的直射光亮度，同時亦 可使燈具1具有側光效果。

請一併參閱圖4及圖5。圖4為本發明之廣配光燈罩之梯狀結構底面之第一示意圖；圖5為本發明之廣配光燈罩之梯狀結構底面之第二示意圖。特別說明的是，如圖所示，於本實施例中，上述低透光結構1012a可以是形成於於梯狀結構101之底面1012的粗糙面(粗糙度介於20μm至60000μm為佳)。在較好的示範態樣中，粗糙面的區域半徑介於底面面徑D2與頂面面徑D1差之二分之一至底面面徑D2之二分之一；也就是說，粗糙面可以是如圖4所示之環狀，或可以是如圖5所示，粗糙面形成於整個梯狀結構101之底面1012。另外，值得一提的是，上述增設低透光結構1012a，不但可以增加梯狀結構101的底面1012的反射率，更可以有效降低燈罩10發生眩光的狀況。

請參閱圖6。圖6為本發明之廣配光燈罩之剖面光路示意圖。如圖所示，發光模組20所發出之光束大致沿兩種光路穿射出燈罩10：其一為直接穿透梯狀結構101之頂面1011(直射區域A)，以成為燈罩10直射光之主要來源；其二為透過設置於梯狀結構101之底面1012的低透光結構1012a(反射區域B)反射，而由燈罩側壁102射出，以成為燈罩10之側光來源。

習知改良式燈罩，利用燈罩頂部增厚的透光結構，以反射發光二極體發出之光束，藉以使部分光束由燈罩側壁102射出，此種設計，由於燈罩變厚所以會使得燈罩的光吸收率增加，進而使得直射光亮度下降，且由於部份直射光束被反射成為側光，所以又再一次的減弱直射光亮度；換言之，習知燈罩之設計，雖然得到較強的側光，但相對的使得直射光亮度下降。反觀本發明之廣配光燈罩10，利用設置於梯狀結構101之底面1012之低透光結構1012a(反射區域B)反射光束以成為燈具1之側光，藉此無需增厚燈罩10的頂部厚度，進而可使得整體燈罩10頂部之厚度絕對地變薄，使得燈罩10具有絕對較低的光吸收率，因此光束通過燈罩10 頂部時，可以直接穿過射出。簡單說，本發明之具有廣配光燈罩之燈具1不但可以提供側光，且同時可以提供相對於習知較強的直射光亮度。

再者，習知改良式燈罩設計中，由於燈罩頂部厚度增加，被吸收光量增加，需增加瓦數以彌補不足；為避免遮擋反射之側光，需縮小散熱器直徑，進而會造成散熱效果不佳之問題，為此必需另外設計相關的散熱座，也就是說，習知改良式燈罩必需對應裝設於特殊設計之散熱座中；相對地，本發明因為透過燈罩10頂部的梯狀結構101的設計，可以絕對地減薄燈罩10之頂部厚度，減少被吸收光量，可不用增加瓦數彌補不足。因此不會發生上述習知具有散熱之問題，也就是說，本發明之燈罩10可以直接裝設於一般常見之散熱座(例如是半球形燈罩的發光二極體所使用的散熱座)中，並不需要另外設計對應之散熱座，藉此本發明具有絕對較好的實用性。

〔第二實施例〕

請參閱圖7，圖7為本發明之廣配光燈罩之第二實施例之示意圖。關於燈罩10之相關結構與及對應產生之功效，與前一實施例相似，於此不多贅述。本實施例特別要說明的是，上述低透光結構1012a在另一示範態樣中，可以是如圖7中所示為額外設置於梯狀結構101之底面1012之一反射輔助件11，其可以裝設於燈罩10內，可以是貼合於梯狀結構101之底面1012或離梯狀結構101之底面1012有一段間距設置。其中，上述反射輔助件11其可以是任何具有低透光率及高反射率之材料構件，例如：掺有光擴散劑的透光構件或是導光板。較佳的，反射輔助件11之透光率可以是較燈罩10之透光率差5%至50%。其中，反射輔助件11之厚度較佳的小於梯狀結構101之厚度。

在較佳的示範態樣中，反射輔助件11為環狀外形，其環狀寬 度介於底面面徑與頂面面徑差之二分之一至底面面徑之二分之一。在實際應用中，較好的環狀寬度為梯狀結構101之斜面1013對應至底面1012之長度；也就是說，梯狀結構101之底面1012相對於頂面1011之位置，皆被反射輔助件11所覆蓋；更白話地說，反射輔助件11之環狀中央即對應於頂面1011的直射區域A。

〔第三實施例〕

請參閱圖8，圖8A為本發明之廣配光燈罩之第三實施例之示意圖；圖8B為本發明之廣配光燈罩之第三實施例之示意圖。關於燈罩10之相關結構與及對應產生之功效，與前一實施例相似，於此不多贅述。相較於前一實施例圖式中反射輔助件11為扁平外形；本實施例圖式中，特別舉出另一種不同外型的反射輔助件11；意即，上述反射輔助件11其外型可以依據需求加以變換設計。由圖中可知，反射輔助件11之側壁可以是與梯狀結構101之斜面1013具有相同的斜率，據以可使燈罩10頂部之周緣，具有平滑的傾斜面；換言之，燈罩10之梯狀結構101之底面1012，可以依據反射輔助件11之特殊外形，作適應性的設計。

〔第四實施例〕

請參閱圖9，圖9A為習知改良式燈具裝設於一般室內天花板燈具之光路示意圖；圖9B為本發明之具有廣配光燈罩之燈具，裝設於一般室內天花板燈具之光路示意圖。其中，圖式中利用線條之粗細，來表示光束之強度。關於習知改良式燈具之結構設計及其缺點請參閱先前技術之論述(配合圖1B)，於此不多贅述，於本實施例中僅特別針對光線強度進行說明。如圖9A所示，習知改良式燈具因為利用反射直射光束來產生側光，所以由圖中可清楚看出，其直射光強度明顯較側光強度弱。

請一併參閱圖9A、9B，依據圖式中光路線條的粗細(對應於光 強度大小)可知，習知改良式燈具，具有較強之側光亮度，而本案具有相對較弱之側光亮度；但是本案具有較強的直射光亮度(假設燈具輸出光通量為1520流明，在其他條件皆相同的狀況下，在距離燈具前方30公分處，量得的實測數值為5000lux)，反觀習知則具有相對較弱之直射光亮度(假設燈具輸出光通量為1520流明，在其他條件皆相同的狀況下，在距離燈具前方30公分處，量得的實測數值為3000lux)。

誠如上述，習知技術雖然可以有效提升天花板燈具的側面亮度，但只可提供亮度較弱之直射光線(習知改良式燈具犧牲直射光強度，以提升側光亮度)，而本發明不但可提供亮度較強之直射光線，且經實際測試，本發明所提供之側光亮度雖然不比習知好，但已足以照亮整個天花板燈具之側面。換言之，本發明之燈具裝設於一般室內天花板燈具時，不但可以有效提供直射光亮度外，同時可照亮整個天花板燈具之側面。

另外，特別說明的是，如圖所示，燈具之側光可以經由天花板燈具之燈罩C反射後，轉而成為燈具之直射光束；且由圖中光束強弱(以線條粗細表現)可知一般天花板燈具之燈罩C會吸收光束，因此由燈具射出之光束經過燈罩C的多次反射後，該光束會因為被燈罩C多次吸收後，而使得光束強度變弱。如圖9A所示，習知改良式燈罩將發光二極體產生的光束，大多集中由燈罩側邊射出，此種設計，不但產生相對較少的直射光束外，較強的側光經過天花板燈具之燈罩C吸收反射，轉化成為的直射光束亦相對較少。本發明相較於習知燈具，具有相對較強的直射光強度，而具有相對較弱的側光光強度，藉此可以得到相對較多的總直射光量。從另一角度來說，習知改良式燈具應用於天花板燈具，總體的光通量損失(其一來至增厚的透光結構；其二是因為天花板燈具之燈罩C的吸收)很大，而本發明因為具有相對較強的直射光強度，因此側光被天花板燈具之燈罩C吸收的量相對較少，因而總 體的光通量損失相對較少。

惟以上所述僅為本發明之較佳實施例，非意欲侷限本發明的專利保護範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為的等效變化，均同理皆包含於本發明的權利保護範圍內，合予陳明。

1‧‧‧燈具

10‧‧‧燈罩

101‧‧‧梯狀結構

1011‧‧‧頂面

1012‧‧‧底面

1012a‧‧‧低透光結構

1013‧‧‧斜面

102‧‧‧側壁

20‧‧‧發光模組

30‧‧‧散熱座

40‧‧‧導電座

A‧‧‧直射區域

B‧‧‧反射區域

C1‧‧‧基板寬度

D1‧‧‧頂面面徑

D2‧‧‧底面面徑

Claims (22)

1. 一種具有廣配光燈罩之燈具，其包含：一散熱座；一導電座，設置於該散熱座之一端；一發光模組，設置於該散熱座相對於該導電座之另一端；以及一燈罩，罩設於該發光模組，該燈罩之頂部具有一梯狀結構，該梯狀結構之一頂面之一頂面面徑小於該梯狀結構之一底面之一底面面徑，且該梯狀結構之該底面，面向該發光模組；其中，該梯狀結構之該底面設有一低透光結構，該發光模組發出之光束透過該低透光結構反射後，由該燈罩之一側壁射出。
2. 如請求項第1項所述之具有廣配光燈罩之燈具，其中該燈罩之透光率介於80%至100%。
3. 如請求項第1項所述之具有廣配光燈罩之燈具，其中該梯狀結構之該頂面為一直射區域，該發光模組發出之光束穿透該直射區域直接射出；該梯狀結構之該底面之該低透光結構為一反射區域，該發光模組發出之光束透過該反射區域反射後，由該燈罩之該側壁射出。
4. 如請求項第1項所述之具有廣配光燈罩之燈具，其中該燈罩之該頂部之周緣向下漸縮或無漸縮形成該側壁。
5. 如請求項第1項所述之具有廣配光燈罩之燈具，其中該發光模組之一基板寬度之八分之一小於該頂面面徑。
6. 如請求項第1項所述之具有廣配光燈罩之燈具，其中該低透光結構為一粗糙面，且該粗糙面之粗糙度介於20μm 至60000μm。
7. 如請求項第6項所述之具有廣配光燈罩之燈具，其中該粗糙面之一區域半徑介於該底面面徑與該頂面面徑差之二分之一至該底面面徑之二分之一。
8. 如請求項第1項所述之具有廣配光燈罩之燈具，其中該低透光結構摻有光擴散劑。
9. 如請求項第1項所述之具有廣配光燈罩之燈具，其中該低透光結構為額外設置於該梯狀結構之該底面之一反射輔助件，該反射輔助件之厚度小於該梯狀結構之厚度。
10. 如請求項第9項所述之具有廣配光燈罩之燈具，其中該反射輔助件之透光率較該燈罩之透光率差5%至50%。
11. 如請求項第9項所述之具有廣配光燈罩之燈具，其中該反射輔助件之外形為環狀，且環狀寬度介於該底面面徑與該頂面面徑差之二分之一至該底面面徑之二分之一。
12. 一種廣配光燈罩，罩設於該發光模組，該燈罩之頂部具有一梯狀結構，該梯狀結構之一頂面之一頂面面徑小於該梯狀結構之一底面之一底面面徑，且該梯狀結構之該底面，面向該發光模組；其中，該梯狀結構之該底面設有一低透光結構，該發光模組發出之光束透過該低透光結構反射後，由該燈罩之一側壁射出。
13. 如請求項第12項所述之廣配光燈罩，其中該燈罩之透光率介於80%至100%。
14. 如請求項第12項所述之廣配光燈罩，其中該梯狀結構之該頂面為一直射區域，該發光模組發出之光束穿透該直射區域直接射出；該梯狀結構之該底面之該低透光結構為一 反射區域，該發光模組發出之光束透過該反射區域反射後，由該燈罩之該側壁射出。
15. 如請求項第12項所述之廣配光燈罩，其中該燈罩之該頂部之周緣向下漸縮或無漸縮形成該側壁。
16. 如請求項第12項所述之廣配光燈罩，其中該發光模組之一基板寬度之八分之一小於該頂面面徑。
17. 如請求項第12項所述之廣配光燈罩，其中該低透光結構為一粗糙面，且該粗糙面之粗糙度介於20μm至60000μm。
18. 如請求項第17項所述之廣配光燈罩，其中該粗糙面之一區域半徑介於該底面面徑與該頂面面徑差之二分之一至該底面面徑之二分之一。
19. 如請求項第12項所述之廣配光燈罩，其中該低透光結構摻有光擴散劑。
20. 如請求項第12項所述之廣配光燈罩，其中該低透光結構為額外設置於該梯狀結構之該底面之一反射輔助件，該反射輔助件之厚度小於該梯狀結構之厚度。
21. 如請求項第20項所述之廣配光燈罩，其中該反射輔助件之透光率較該燈罩之透光率差5%至50%。
22. 如請求項第20項所述之廣配光燈罩，其中該反射輔助件之外形為環狀，且環狀寬度介於該底面面徑與該頂面面徑差之二分之一至底面面徑之二分之一。