TWI522571B

TWI522571B - 照明裝置

Info

Publication number: TWI522571B
Application number: TW101131078A
Authority: TW
Inventors: 康智傑; 林正峰; 陳慶育; 曾學安; 莊鎧銘; 楊育瑞
Original assignee: 南臺科技大學
Priority date: 2012-08-27
Filing date: 2012-08-27
Publication date: 2016-02-21
Also published as: CN103629570A; CN103629570B; US9068716B2; US20140055994A1; TW201408949A

Description

照明裝置

本發明關於一種照明裝置，特別關於一種無導光板之照明裝置。

於工商業發達的國家中，照明的用電量占了整個國家用電量相當大的比例，根據資料統計，在前五個工商業較發達的國家當中，照明用電量占整個國家用電量的比例均大於15%。因此，在石油的蘊藏量只再夠用數十年的危機感下，節能商品已成為全球最重要的發展趨勢。

為了降低照明用電量，目前全球各主要國家均極力從事節能照明燈具的開發及應用。其中，各國所力推的節能照明燈具非發光二極體(Light Emitting Diode,LED)照明燈具莫屬，最重要的原因是發光二極體具有低耗電量、低汙染、使用壽命長、安全性高、發光響應時間短及體積小等優點。

另外，於照明燈具中，平板燈具有輕薄美觀、發光面均勻及大發光面積等特色。習知的平板燈的結構類似顯示裝置之背光模組，均設置有導光板結構。導光板的作用除了引導光線的傳輸方向，使光線由導光板之入光面入射，並於導光板內藉由全反射的傳導，以使光線能由一出光面射出之外，而可使平板燈得到均勻的出光。

然而，由於光線經過導光板多次的反射，會消耗光線的能量而降低光線的出光效率(出光效率大約只有60%~65%)。另外，平板燈內設置有導光板，不僅重量較重，且其成本也較高。

因此，如何提供一種照明裝置，可具有成本較低、出光效率較高及出光均勻的優點，已成為重要課題之一。

有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種可具有成本較低、出光效率較高及出光均勻的優點之照明裝置。

為達上述目的，依本發明之一照明裝置包括一框體、一光學底板、一光源以及一光學膜片。光學底板設置於框體內，並於中央處具有一隆起區域，隆起區域具有至少一隆起部，隆起部具有至少一反射面，反射面包含複數斜面，該些斜面的傾斜角度不相同。光源設置於框體內，並鄰設於光學底板之周緣，光源與反射面對應設置，並具有複數發光元件，該些發光元件分別具有一光軸方向，光軸方向朝向隆起區域。光學膜片設置於框體，且光學底板之隆起部是朝向光學膜片隆起。

承上所述，因依據本發明之照明裝置之光學底板於中央處具有一隆起區域，隆起區域具有至少一隆起部，而隆起部具有至少一反射面，反射面包含複數斜面，該些斜面的傾斜角度不相同。另外，光源鄰設於光學底板之周緣，並與反射面對應設置，且光源具有複數發光元件，該些發光元件分別具有一光軸方向，而光軸方向朝向隆起區域。藉此，可使本發明之照明裝置不使用習知技術之導光板就具有成本較低、出光效率較高及出光均勻的優點。

2、2a~2f‧‧‧照明裝置

21‧‧‧框體

22‧‧‧光學底板

221、221a、221b、221c‧‧‧隆起部

222‧‧‧反射面

222a、222b‧‧‧斜面

223‧‧‧頂面

23‧‧‧光源

231‧‧‧發光元件

232‧‧‧基板

233‧‧‧反射片

24‧‧‧光學膜片

25‧‧‧反射罩

251‧‧‧彎折部

26‧‧‧反射薄膜

27‧‧‧光學結構

A、B、C、D‧‧‧區域

B-B、C-C‧‧‧直線

X‧‧‧光軸方向

圖1A及圖1B分別為依據本發明另一較佳實施例之一種照明裝置的立體示意圖及俯視示意圖；圖1C為圖1B之直線B-B的剖視示意圖；圖1D為照明裝置之另一光源的示意圖；圖2為本發明另一實施態樣之一種照明裝置的俯視示意圖；圖3A~圖3C分別為本發明另一實施態樣之一種照明裝置的示意圖；圖3D為本發明另一實施態樣之一種照明裝置的俯視示意圖；圖3E為圖3D之直線C-C的剖視示意圖；以及圖3F為本發明又一實施態樣之一種照明裝置的剖視示意圖。

以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例之一種照明裝置，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。

請參照圖1A至圖1C所示，其中，圖1A及圖1B分別為依據本發明另一較佳實施例之一種照明裝置2的立體示意圖及俯視示意圖，而圖1C為圖1B之直線B-B的剖視示意圖。

照明裝置2包括一框體21、一光學底板22、一光源23以及一光學膜片24。另外，照明裝置2更可包括一反射罩25。

光學底板22設置於框體21內，並於中央處具有一隆起區域，隆起區域具有至少一隆起部221，且隆起部221具有至少一反射面。另外，反射面可包含複數斜面，且該些斜面的傾斜角度不相同。在本實施例中，如圖1B所示，光學底板22的形狀為一正多邊形，並為一正方形，且由正方形之中心部分往上隆起而具有一隆起部 121，且隆起部221具有四個反射面222為例。另外，本實施例之該些反射面可分別包含兩個高反射率之斜面222a、222b，且該些斜面222a、222b的傾斜角度不相同。於此，如圖3C所示，斜面222a的傾斜角度大於斜面222b的傾斜角度。不過，於其它的實施態樣中，斜面222a的傾斜角度也可小於斜面222b的傾斜角度。

光學底板22的形狀也可為其它的正多邊形，例如正六邊形、正八邊形、正十邊形…等，或者為圓形。其中，當光學底板22的形狀為圓形時，則隆起部221只有一個反射面222(仍可具有兩斜面)。此外，光學底板22的形狀與框體21的形狀是彼此對應的，因此，若光學底板22的形狀為正方形時，則框體21的形狀亦為正方形。若光學底板22的形狀為圓形時，則框體21的形狀亦為圓形，以此類推。

光源23設置於框體21內，並鄰設於光學底板22之周緣。其中，光源23與反射面222對應設置，並具有複數發光元件231。在本實施例中，反射面222的數量為四，故照明裝置2具有四個光源23環設於光學底板22之周緣(反射面222的數量與光源23的數量相同)。其中，各光源23分別具有複數發光元件231。於此，光源23可為一發光二極體光條，而該些發光元件231分別為一發光二極體，並設置於一基板232上，且基板232是固接於反射罩25內。於此，發光二極體可以表面黏著(SMD)技術設置於基板232上。其中，發光元件231之輻射半功率可為25度以下。於此，發光元件231於垂直基板232之方向的發光角度可介於5度至25度之間(較佳者為5~20度)，而於平行基板232之方向的發光角度可介於10度至75度之間(較佳者為30~60度)，以具有高指向性。另外，該些發光元件231分別具有一光軸方向X，而光軸方向X是朝向隆起部221(隆起區域)。如圖1B所示，光軸方向X朝向隆起部221是指各發光元件231所發出的光線是正向或斜向地射向隆起部221(隆起區域)。於此，為了避免圖示過於複雜，只繪出光學底板22側邊之二個光源23之發光元件231的光軸方向X。

特別一提的是，如圖1D所示，於其它的實施態樣中，也可以於基板232上設置一高反射率之反射片233，以調整發光元件231所發出之大角度的光線，進而提高出光效率。其中，反射片233可平整地貼於基板232上，或是向隆起部221的方向翹起一角度。於此，是於發光元件231之兩側均設置有一反射片233，並分別往隆起部221的方向翹起為例。

另外，值得注意的是，如圖1B所示，於照明裝置2之框體21的相對兩側之轉折處(區域A、B)並沒有設置發光元件231，不過，也可於框體21的各個轉折處(圖1B有四個轉折處)分別設置另一發光二極體光源(圖未顯示)，並使其光軸方向亦指向隆起部221，以增加照明裝置2的出光亮度(圖1B只是示意，並沒有按照發光二極體與框體21之真實比例繪製)。另外，於其它的實施例中，當光學底板22(及框體21)的形狀為圓形時，則該些發光元件231可均勻地設置於光學底板22之周緣。

光學膜片24設置於框體21，於此，如圖1C所示，光學膜片24與反射罩25連接，且光學底板22之隆起部221是朝向光學膜片24的方向隆起。其中，光學膜片24可為一透光板材或一透光膜材，並可為一擴散板(膜)、一增亮板(膜)或一稜鏡片，或其組合。在本實施例中，光學膜片24是以一擴散膜為例。

由於發光元件231具有高指向性，且其光軸方向D是朝向隆起部221(隆起區域)，藉此，朝向光學底板射出的大部分光線將被投射至隆起部221之反射面222(斜面222a、222b)，降低直接由光學膜片24鄰近該些發光元件231位置處散射出之光線，避免光學膜片24周緣之照度大於光學膜片24中間部分之照度。另外，由於光學底板22之隆起部221越靠近中間部分與光學膜片24之距離越近，藉此可提高由光學膜片24中間區域散射出之光線，改善該些發光元件231位於光學底板22之周緣所導致由光學膜片24周邊散射出之發光照度大於中間區域之現象，使由光學膜片24射出之光線可形成均勻的發光面。此外，由於該些發光元件231環設於光學底板22之周緣，故使光線在光學底板22之隆起部221可作更多角度之反射，使光線經由光學膜片24散射出之光線更為均勻。

反射罩25設置於光學底板22之周緣，並分別與光學底板22、光學膜片24及框體21連接。於此，反射罩25可將該些發光元件231非往隆起部221投射之光線再反射至反射面222，因此，也可增加照明裝置2之發光效率。

請參照圖2所示，其為本發明另一實施態樣之一種照明裝置2a的俯視示意圖。

照明裝置2a與照明裝置2主要不同在於，於照明裝置2a中，接近基板232中間區域的該些發光元件231，比遠離基板232中間區域的該些發光元件231具有較高的設置密度。換言之，照明裝置2a之該些發光元件231中，於基板232之中間區域C之兩個相鄰發光元件231之間的間距較小，而於基板232之兩側區域D之兩個相鄰發光元件231之間的間距較大。

另外，請參照圖3A所示，其為本發明另一實施態樣之一種照明裝置2b的示意圖。

照明裝置2b與照明裝置2主要不同在於，於照明裝置2b中，反射罩25與光學膜片24之連接處具有一彎折部251，彎折部251是朝向光學底板22彎折。因此，更可將光學膜片24鄰近該些發光元件231位置處之光線再反射至照明裝置2b內，可消除光學膜片24鄰近該些發光元件231位置處之亮帶。

另外，請參照圖3B所示，其為本發明又一實施態樣之一種照明裝置2c的示意圖。

照明裝置2c與照明裝置2主要不同在於，照明裝置2c更可包括一反射薄膜26，反射薄膜26設置於隆起部221上。於此，反射薄膜26的材料可包含金屬、或環氧樹脂、或二氧化鈦(TiO₂)與樹脂之混合物。而金屬係可包含銀、或鉻、或鎳，並例如以電鍍、蒸鍍、濺鍍或貼附等方式將反射薄膜26設置於反射面222(斜面222a、222b)上。藉此，可提高隆起部221之光線反射率，提高照明裝置2c的出光效率及照度。

另外，請參照圖3C所示，其為本發明又一實施態樣之一種照明裝置2d的示意圖。

照明裝置2d與照明裝置2主要不同在於，照明裝置2d更可包括一光學結構27，光學結構27設置於隆起部221上。於此，光學結構27例如可為一微結構，並設置於反射面222(斜面222a、222b)上，以發散光線，提升照明裝置2d的出光均勻度。

另外，請參照圖3D及圖3E所示，其中，圖3D為本發明又一實施態樣之一種照明裝置2e的俯視示意圖，而圖3E為圖3D之直線C-C的剖視示意圖。

照明裝置2e與照明裝置2主要不同在於，照明裝置2e之隆起部221更具有一頂面223，頂面223與光學膜片24相對而設，並與反射面222連接。於此，頂面223為一面向光學膜片24的平面，並與各斜面222b相連接。藉由頂面223的設置可提升照明裝置2e之出光亮度約5%~10%之間。

另外，請參照圖3F所示，其為本發明又一實施態樣之一種照明裝置2f的剖視示意圖。

照明裝置2f與照明裝置2主要不同在於，照明裝置2f之隆起區域具有3個隆起部221a、221b及221c，且隆起部221a、221b及221c分別具有二高反射率之斜面222a、222b。

此外，照明裝置2a~2f之其它技術特徵可參照照明裝置2，於此不再贅述。

當然，依據上述原理，在其他實施例中，當照明裝置尺寸的增加時，為強化出光效率及出光均勻的效果，可於第二隆起部之後依序增加第三隆起部、第四隆起部等，其數量可依據需求設計，非本發明所限制者。

最後說明的是，本發明之照明裝置並不限定只可使用於照明用途(例如當成平板燈使用)，也可為一背光模組而應用於顯示裝置之背光。此外，本發明照明裝置之發光元件所發射出的光線，並非僅有射向光學底板及其隆起部，亦有射向光學膜片而直接透出者，且此些光線的射出途徑及效果為本發明領域中具有通常知識者所能理解者，於此不再贅述。

綜上所述，因依據本發明之照明裝置之光學底板於中央處具有一隆起部，而隆起部具有至少一反射面，反射面包含複數斜面，該些斜面的傾斜角度不相同。另外，光源鄰設於光學底板之周緣，並與反射面對應設置，且光源具有複數發光元件，該些發光元件分別具有一光軸方向，而光軸方向朝向隆起部。藉此，可使本發明之照明裝置不使用習知技術之導光板就具有成本較低、出光效率較高及出光均勻的優點。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

2‧‧‧照明裝置