TWI547728B - 導光構件及其製造方法與照明單元 - Google Patents

Description

導光構件及其製造方法與照明單元

本發明係關於一種導光構件，更詳細而言，係關於一種使用於邊緣照明方式的照明單元的長條型的導光構件及其製造方法與照明單元。

自以往，專利文獻1所示之發光裝置已為人所習知。該發光裝置，為邊緣照明方式的照明單元，其所使用的導光構件，係由長邊方向的一端設為光源的光的入射面的長條型的透明桿所構成，作為周圍面的一部分的前面為出射面，後面為擴散面。此時，從入射面入射之光，在沿著長邊方向前進的期間，為後面的擴散面所擴散，該擴散光從前面的出射面輸出。 【先前技術文獻】 【專利文獻】

【專利文獻1】 日本特開2012－89442號公報

上述的邊緣照明方式的長條型的導光構件，通常，透過蓋部安裝於對象場所。蓋部與導光構件同樣為長條體，導光構件的作為後面的擴散面遍及其長邊方向的全長與蓋部的一部分接觸。在該擴散面上，複數條溝槽沿著長邊方向以既定的間隔並排形成，溝槽與溝槽之間存在平坦面，該平坦面亦可將光線往前方的出射面側反射。

在此，為了遍及出射面的長邊方向射出更均質之光，形成擴散面宜考慮到平坦面的光反射。然而，在將導光構件以作為其後面的擴散面與蓋部接觸的形態安裝於蓋部的情況下，若成為該接觸面的蓋部的一部分的表面很粗糙，則可能會對平坦面造成損傷。若如是，則吾人所意欲之在平坦面的光反射機制會崩解，結果，便無法獲得吾人所期待的擴散效果，進而產生難以從出射面遍及長邊方向輸出均質之光此等問題。

為了解決上述問題，本發明之目的在於提供一種導光構件，其可保護構成擴散面的複數條溝槽之間的平坦面不會受到在支持導光構件的蓋部中與該擴散面對向之面所具有的表面粗糙度的影響，以維持吾人所意欲之平坦面的光反射機制，如是便可藉由溝槽與平坦面組合而成之擴散面的擴散光，從出射面輸出均質之光。

本發明之導光構件，係為了解決上述的問題而構成者，該導光構件，係由長條型的透明桿所構成； 該透明桿的長邊方向的一端為外部光源之光所入射的入射面； 與該透明桿的長邊方向正交的剖面的輪廓，係由前側的出射面、與該出射面對向的後側的擴散面、以及在該出射面與該擴散面之間的兩側各自延伸出的一對反射面所限定； 從該入射面入射之光，一邊在該透明桿之包含該反射面與該出射面的內周面反複進行內部反射，一邊在該透明桿之內部朝長邊方向前進，在此期間到達該擴散面的光成為擴散光並從該出射面輸出； 該導光構件的特徵為： 該透明桿，係在使該出射面露出之狀態下收納於蓋部內； 該擴散面具有：在該透明桿的長邊方向上隔著間隔並排的複數條溝槽、及存在於相鄰的該溝槽之間的平坦面； 在該平坦面上形成有複數之間隔突起，該等間隔突起向外側突出並與該蓋部的內面抵接，而在該平坦面與該蓋部的內面之間形成空間。 利用該間隔突起，便可使導光構件相對於蓋部就定位，並保護複數條溝槽之間的平坦面不會受到蓋部與其對向之面的粗糙度的影響。結果，便可維持吾人所意欲之擴散效果並從出射面射出均質之光。

在本發明的較佳態樣中，複數之間隔突起係沿著溝槽的開口緣部形成。藉此，便可獲得沿著該開口緣部的間隔突起本身的光擴散效果，結果，便可更進一步提高從出射面射出均質之光的效果。

另外，在本發明的較佳態樣中，複數條溝槽，在與透明桿的長邊方向交叉的方向上具有長度，且彼此隔著間隔平行設置。藉此，在透明桿的內部沿著長邊方向前進的光，被該複數條溝槽反射的機率增大，如是便可遍及長邊方向的全長形成一樣的擴散效果。

再者，在本發明的較佳態樣中，溝槽，其剖面形狀為V字形，其溝槽表面為傾斜面。藉此，便可將在透明桿的內部沿著長邊方向前進的光有效率地向出射面側反射，結果，光通過出射面射出到外部的效率將有所提高。

另外，本發明之導光構件的製造方法，係複數之間隔突起，沿著溝槽的開口緣部形成的導光構件的製造方法，其特徵為：利用雷射照射，同時形成溝槽與間隔突起。藉此，便能夠以簡易的方式形成具有間隔突起的溝槽。

另外，本發明之照明單元，以具備導光構件、蓋部以及設置於蓋部的長邊方向的端部的光源為特徵。藉此，便可維持吾人所意欲之擴散效果，從出射面射出均質之光。

在本發明之導光構件中，可使導光構件相對於蓋部就定位，並保護複數條溝槽之間的平坦面不會受到蓋部與其對向之面的粗糙度的影響，進而維持吾人所意欲之擴散效果並從出射面射出均質之光。

在本發明之導光構件的製造方法中，可利用雷射照射簡單地製造出具有複數條溝槽以及其間之間隔突起的導光構件。

在本發明之照明單元中，可使光源的光入射到蓋部內所收納之導光構件，並維持吾人所意欲之擴散效果，進而從導光構件的出射面射出均質之光。

本發明之導光構件，與LED等的光源組合，例如，使用在埋設於室內的天花板、牆壁或各種家具等的邊緣照明方式的照明單元。

以下，根據圖式説明本發明之第1實施態樣的導光構件。如圖5所示的，本實施態樣之導光構件，與保持作為光源的LED30的蓋部40組裝成一體，構成照明單元1。

如圖1、圖2所示的，導光構件，係由LED30的光可穿透的合成樹脂所製成的長條體，具有彼此正交的長邊方向軸L、寬度方向軸W、前後方向軸D，以下，記載為透明桿10。透明桿10，與長邊方向正交的剖面形狀遍及長邊方向全長均相同，該剖面形狀以前後方向軸D為基準為左右對稱。

透明桿10的長邊方向的一端，為LED30的光入射的入射面12。剖面的輪廓，由位於前後方向的前方的出射面14、與該出射面14對向的後方的擴散面16以及一對反射面18所限定。擴散面16，係由沿著長邊方向軸規則地並排的複數條溝槽60所構成。各條溝槽60，形成在沿著寬度方向軸W的方向上。擴散面16，基本上，使在透明桿10內前進的光向出射面14側擴散，結果，便可從出射面14輸出光線。從入射面12入射的光，在包含反射面18與出射面14在內的透明桿10的內周面反複地在內部反射，一邊沿著透明桿10的長邊方向前進，然後到達擴散面16。到達擴散面16的光，在此向出射面14側擴散，藉此從出射面14輸出該擴散光。

一對反射面18，在剖面中，各自與擴散面16的兩端以及出射面14的兩端結合。反射面18整體為圓滑彎曲的曲面，反射從入射面12入射的光，使其一邊沿著透明桿10的長邊方向前進一邊向擴散面16側反射，其結果所產生之擴散光從出射面14向透明桿10的前方射出。

如圖3、圖4所示的，出射面14被加工成向內側凹入的凹曲面。另外，當出射面14的寬度為W1，擴散面16的寬度為W2時，出射面14的寬度W1比擴散面16的寬度W2更大。鄰接於擴散面16的兩端的各反射面18的一部分，成為向外側彎曲的肩部20。肩部20：如圖4中的虛線X所示的，具有使擴散面16所擴散之光有效率地向出射面14側反射，同時使在透明桿10內一邊反複地在內部反射一邊朝長邊方向前進的光集中於擴散面16側的功能。出射面14與擴散面16的距離，亦即，透明桿10的前後尺寸，比出射面14的寬度W1更大，在該寬度W1的2倍以上。透明桿10，沿著前後方向軸D，具有包含出射面14的前半部以及包含擴散面16的後半部，前半部所包含之各反射面18構成突狀體24。

另外，在透明桿10的剖面中，後半部的一對反射面18之間的距離，亦即，寬度尺寸，隨著從肩部20向前方逐漸增加，以增加將來自擴散面16的擴散光向出射面14側反射的機率。

突狀體24，在透明桿10的剖面中，係向外側突出的三角形的突條，沿著透明桿10的長邊方向遍及全長。該突狀體24，係用來使透明桿10為蓋部40所保持。亦即，如圖5所示的，藉由將突狀體24收納於蓋部40的兩腳片42所形成的凹部44中，使透明桿10為蓋部40所保持。蓋部40亦為長條體，剖面形狀為向前方開口的U字型。該透明桿10，在被保持於蓋部40的狀態下，透明桿10的出射面14除外的部分會被蓋部40所覆蓋。

如圖3、圖4所示的，突狀體24，除了用來與蓋部40結合之外，更具有提高出射面14的射出效率的功能。該突狀體24，剖面為三角形，成為三角形的斜邊的一表面相對於透明桿10的寬度方向軸W傾斜。

突狀體24，增加在透明桿10內一邊反複地在內部反射一邊朝長邊方向前進的光向擴散面16反射的機率，進而增加擴散面16所擴散之光量，結果，便可確保從出射面14所射出的擴散光量較多，進而提高射出效率。為了提高該機率，突狀體24的一表面設置成傾斜。藉由該傾斜之一表面的反射，使射向擴散面16的光量增加。

在此，突狀體24，具有使透明桿10內沿著長邊方向前進的光被閉鎖於剖面內並從長邊方向的端面脫出的光阱崩解，並使若無突狀體24則將被閉鎖之光射向擴散面16側的功能。因此，在透明桿10的前端部側朝長邊方向前進的光射向擴散面16側的機率增加，結果，便可增加擴散光量，進而提高射出效率。再者，由於出射面14設置成凹曲面，該凹曲面的反射，亦為上述光阱崩解的主要原因，故與突狀體24的功效相輔相成，可提高擴散光的射出效率。

如圖5所示的，蓋部40在其前端部分保持透明桿10，並在其後端部分與其他構件結合。該蓋部40，係其前端部分的剖面為U字型的長條體，透明桿10以其出射面14露出同時其擴散面16與蓋部40的底片41接近的形態收納於蓋部40的兩腳片42之間。於蓋部40的長邊方向兩端，如圖6所示的，分別安裝了保持LED30的光源模組50，透明桿10與LED30以及蓋部40設置成一體，構成照明單元。在該照明單元中，LED30的光入射到透明桿10的長邊方向兩端的入射面12，在透明桿10的包含反射面18以及出射面14在內的內周面一邊反複地反射一邊朝長邊方向前進的光因為擴散面16而擴散，擴散光從出射面14向前方輸出。

如圖2所示的，擴散面16，係由在透明桿10的長邊方向上並排的複數條溝槽60所構成。該溝槽60以在與透明桿10的長邊方向軸L交叉的方向上具有長度的方式延伸，彼此隔著間隔平行設置。如圖7所示的，各溝槽60的剖面形狀為大略V字形，其溝槽表面形成相對於透明桿10的剖面傾斜的傾斜面62。

另外，如圖11所示的，各溝槽60係用雷射加工機形成。雷射加工機，設置在將透明桿10壓出成形的生産線上。圖式雖省略，惟生産線具備壓出成形機。透明桿10，藉由被壓出成形機壓出並被雷射切斷機等切斷成既定的長度而製成。

複數條溝槽60，係藉由從雷射加工機對透明桿10的擴散面16照射雷射而形成。雷射加工機的雷射照射，例如係對在壓出成形後且在切斷前於壓出方向上移動的透明桿10進行。亦即，形成溝槽60的步驟與將透明桿10壓出成形的步驟係沿線進行。另外，在圖11中A所示的箭號，係表示透明桿10的移動方向（壓出方向）。

雷射加工機所照射的雷射，例如為碳酸氣雷射。雷射加工機的雷射方式，例如為偏轉掃描方式（galvano scanning method）。雷射加工機具備：雷射振盪器80、擴束器81、偏轉掃描器82以及fθ透鏡83。

雷射加工機所照射的雷射，係藉由驅動偏轉掃描器82的鏡子820來控制掃描。該掃描係根據預先設定的加工模式進行，藉此溝槽60便可獲得所期望的大小、方向、間隔，並以關於溝槽60的該等條件，決定擴散光的指向性。

如圖8所示的，溝槽60沿著透明桿10的長邊方向隔著間隔並排，相鄰的溝槽60之間存在平坦面70。該平坦面70的內部反射，使光沿著透明桿10的長邊方向軸L前進。溝槽60與平坦面70沿著透明桿10的長邊方向交替並排，並形成了從全部或若干之平坦面70的兩端（亦即鄰接的溝槽60的端緣）向外側突出的間隔突起65。間隔突起65，沿著透明桿10的長邊方向隔著間隔，與蓋部40的底片41抵接，藉此在平坦面70與蓋部40的內面之間形成間距，防止平坦面70與蓋部40的底片41接觸。

如圖2所示的，複數條溝槽60，沿著透明桿10的長邊方向軸L以相等間隔平行並排。各溝槽60在與長邊方向軸L正交的方向上，隨著從透明桿10的長邊方向中央往兩端的入射面12而逐漸縮短，使從兩端的入射面12入射的LED30的光遍及透明桿10的全長分布到擴散面16。如圖7所示的，各溝槽60具有下端為橢圓的相同的V字形的剖面，相同高度的間隔突起65在平坦面70的兩端突出，各間隔突起65本身，如圖7的箭號所示的，亦有助於光的擴散。

另外，如圖11所示的，在透明桿10上形成溝槽60，係使用雷射加工機。雷射加工機，設置於將透明桿10壓出成形的生産線上。圖式雖省略，惟生産線具備壓出成形機。透明桿10，係由壓出成形機朝圖11中的A方向壓出，並由雷射切斷機等切斷成既定的長度而形成。雷射加工機的雷射照射，例如係在壓出成形後且在切斷前對於朝壓出方向移動的透明桿10進行。亦即，形成溝槽60的步驟與將透明桿10壓出成形的步驟係沿線進行。

雷射加工機，以對透明桿10的一面照射從雷射產生源80所產生之雷射光的方式構成，與透明桿10沿著其長邊方向的移動同步，以雷射光掃描，製作出複數條溝槽60。雷射產生源80的雷射光，經過擴束器81、2面鏡子820、fθ透鏡83，照射到透明桿10，以偏轉掃描器82控制鏡子820的角度，藉此沿著既定的方向形成溝槽60。雷射照射，係根據與所期望之溝槽60的形狀、方向、間隔配合的控制模式實行。另外，雷射加工機所照射的雷射，例如為碳酸氣雷射。

鏡子820，具有決定第一照射角的第一鏡子820a以及決定第二照射角的第二鏡子820b。

第一鏡子820a，具備與透明桿10的前後方向軸D平行的軸D1，並以該軸D1為中心在一定的範圍內旋轉。在此，所謂一定的範圍，係指第一鏡子820a所折射之光可照射到第二鏡子820b的範圍。根據該一定的範圍，決定第一照射角的最大照射角與最小照射角。

另外，第二鏡子820b，具備與透明桿10的長邊方向軸L平行的軸L1，並以該軸L1為中心在一定的範圍內旋轉。在此，所謂一定的範圍，係指第二鏡子820b所折射之光可照射到fθ透鏡83的範圍。根據該一定的範圍，決定第二照射角的最大照射角與最小照射角。

令該雷射的第一照射角以及第二照射角在最大照射角與最小照射角之間變化，藉此如圖9、圖10、圖12所示的，形成深度方向傾斜的溝槽60、間隔突起65以及微小突起66。

亦即，藉由調整關於溝槽60的該等條件，亦可決定擴散光的指向性。在此，利用雷射照射，間隔突起65也沿著溝槽60的開口緣部形成。此時，可利用雷射照射的雷射切割，使溝槽60與間隔突起65同時出現，而輕易製作出具備間隔突起65的擴散面16。

此時，在相對於剖面傾斜的傾斜溝槽60中，微小突起66從傾斜較大之傾斜面62的上端所連結的平坦面70的端緣突出。該微小突起66的高度與寬度比間隔突起65更小，如圖9所示的，微小突起66本身也會使光擴散。

另外，在擴散面16中，如圖8所示的，複數條溝槽60以剖面形狀朝向上下方向的方式形成，亦即，全部的溝槽60以深度方向一致朝向垂直方向的方式形成，除此以外，亦可如圖11、圖12所示的，使鏡子820在一定的範圍內旋轉，藉此如圖12所示的，以包含深度方向傾斜之溝槽60在內的方式形成。

因此，在本實施態樣之導光構件中，由於間隔突起65與蓋部40的底片41抵接，故可使導光構件相對於蓋部40就定位，另可防止平坦面70與蓋部40的底片41接觸，進而保護平坦面70不會受到與其對向之底片41的粗糙度的影響，複數之間隔突起65本身的光擴散效果也有所助益，可維持吾人意欲之擴散效果，並從出射面14射出均質之光。

另外，在本實施態樣中，為了增加從入射面12輸入的光量，係將二個LED30沿著前後方向軸D並排，使其與入射面12對向，一個與後半部對應，另一個與前半部對應配置。然而，本發明的使用態樣並不限於此，亦可使用使光入射到入射面的前後方向的一部分或全部之光源。

另外，本實施態樣的LED30，如圖2、圖6所示的，被保持於配置在透明桿10的長邊方向的兩端的外側的光源模組50，各光源模組50安裝於蓋部40的長邊方向的兩端。如圖5、圖6所示的，光源模組50安裝於蓋部40的端部。光源模組50具有前後較長的凹部54，二個LED30在前後方向上並排收納於該凹部54且在與透明桿10的入射面12隔著既定的間隔互相對向的狀態下受到保持。像這樣，本實施態樣的導光構件，與LED30組合，使用於照明單元1。

圖13係表示本發明之第2實施態樣的導光構件。在該導光構件的透明桿10中，構成擴散面16的溝槽60的構造與第1實施態樣不同，其他構造與第1實施態樣相同。該等複數條溝槽60，相對於透明桿10的長邊方向軸L傾斜，各溝槽60的長度隨著從透明桿10的長度方向的中央往兩端的入射面12而逐漸縮短。

圖14係表示本發明之第3實施態樣的導光構件。在該導光構件的透明桿10中，構成擴散面16的溝槽60的構造與第1實施態樣不同，其他構造與第1實施態樣相同。該等複數條溝槽60，形成遍及擴散面16的全部寬度的長度，各溝槽60的間隔，亦即，平坦面70的寬度，隨著從透明桿10的長度方向的中央往兩端的入射面12而逐漸擴大。

另外，上述的實施態樣，係揭示在透明桿10的長邊方向的兩端配置LED30的態樣，惟本發明並非必須限定於該等態樣，亦可僅在透明桿的長邊方向的一端配置LED。

另外，藉由具備上述任一導光構件、蓋部40以及設置在蓋部40的長邊方向的端部的LED30，便可構成照明單元。在該照明單元中，導光構件相對於蓋部40就定位，可保護複數條溝槽60之間的平坦面70不會受到蓋部40與其對向之面的粗糙度的影響，LED30的光入射到蓋部40內所收納之導光構件，可維持吾人所意欲之擴散效果，並從導光構件的出射面14射出均質之光。

另外，照明單元1，例如，如圖15所示的，設置於浴室5的天花板50。透明桿10，將出射面14配置成朝向浴室5內部的下方。藉此，便可利用照明單元1照亮浴室5內部。

1‧‧‧照明單元 5‧‧‧浴室 10‧‧‧透明桿 12‧‧‧入射面 14‧‧‧出射面 16‧‧‧擴散面 18‧‧‧反射面 20‧‧‧肩部 24‧‧‧突狀體 30‧‧‧LED（光源） 40‧‧‧蓋部 41‧‧‧底片 42‧‧‧腳片 44‧‧‧凹部 50‧‧‧天花板 54‧‧‧凹部 60‧‧‧溝槽 62‧‧‧傾斜面 65‧‧‧間隔突起 66‧‧‧微小突起 70‧‧‧平坦面 80‧‧‧雷射振盪器 81‧‧‧擴束器 82‧‧‧偏轉掃描器 83‧‧‧fθ透鏡 820‧‧‧鏡子 820a‧‧‧第一鏡子 820b‧‧‧第二鏡子 A‧‧‧移動方向（壓出方向） L‧‧‧長邊方向軸 L1‧‧‧軸 W‧‧‧寬度方向軸 W1‧‧‧寬度 W2‧‧‧寬度 D‧‧‧前後方向軸 D1‧‧‧軸 X‧‧‧虛線 Y‧‧‧虛線

[圖1] 係本發明之第1實施態樣的導光構件的立體圖。 [圖2] 係在同上態樣之導光構件的兩端配置LED時的俯視圖。 [圖3] 係同上態樣之導光構件的剖面圖。 [圖4] 係同上態樣之導光構件的光輸出路徑的説明圖。 [圖5] 係同上態樣之導光構件收納於蓋部時的立體圖。 [圖6] 係表示使用同上態樣之導光構件的照明單元的光源模組的立體圖。 [圖7] 係同上態樣之導光構件的溝槽的剖面圖。 [圖8] 係收納於蓋部之同上態樣的導光構件的剖面圖。 [圖9] 係表示同上態樣之導光構件的溝槽的變化實施例的剖面圖。 [圖10] 係表示同上態樣之導光構件的變化實施例的剖面圖。 [圖11] 係表示本發明一實施態樣之導光構件的溝槽的形成情況的説明圖。 [圖12] 係表示同上態樣之溝槽的變化實施例的形成情況的概略説明圖。 [圖13] 係本發明之第2實施態樣的導光構件的俯視圖。 [圖14] 係本發明之第3實施態樣的導光構件的俯視圖。 [圖15] 係表示將本實施態樣之照明單元配置於浴室的狀態的説明圖。

10‧‧‧透明桿

12‧‧‧入射面

14‧‧‧出射面

16‧‧‧擴散面

18‧‧‧反射面

20‧‧‧肩部

24‧‧‧突狀體

30‧‧‧LED(光源)

W1‧‧‧寬度

W2‧‧‧寬度

Claims (6)

1. 一種導光構件，由長條型的透明桿所構成； 該透明桿的長邊方向的一端為外部光源之光所入射的入射面； 與該透明桿的長邊方向正交的剖面的輪廓，係由前側的出射面、與該出射面對向的後側的擴散面、以及在該出射面與該擴散面之間的兩側各自延伸出的一對反射面所限定； 從該入射面入射之光，一邊在該透明桿之包含該反射面與該出射面的內周面反複進行內部反射，一邊在該透明桿之內部朝長邊方向前進，在此期間到達該擴散面的光成為擴散光並從該出射面輸出； 該導光構件的特徵為： 該透明桿，係在使該出射面露出之狀態下收納於蓋部內； 該擴散面具有：在該透明桿的長邊方向上隔著間隔並排的複數條溝槽、及存在於相鄰的該溝槽之間的平坦面； 在該平坦面上形成有複數之間隔突起，該等間隔突起向外側突出並與該蓋部的內面抵接，而在該平坦面與該蓋部的內面之間形成空間。
2. 如申請專利範圍第1項之導光構件，其中，該複數之間隔突起係沿著該溝槽的開口緣部形成。
3. 如申請專利範圍第1或2項之導光構件，其中，該複數條溝槽，在與該透明桿的長邊方向交叉的方向上具有長度，且彼此隔著間隔平行設置。
4. 如申請專利範圍第1或2項之導光構件，其中，該溝槽之剖面形狀為V字形，且其溝槽表面為傾斜面。
5. 一種導光構件的製造方法，其係申請專利範圍第2項所記載之導光構件的製造方法，其特徵為：利用雷射照射，以同時形成該溝槽以及該間隔突起。
6. 一種照明單元，其特徵為包含：如申請專利範圍第1至4項中任一項所記載的導光構件；該蓋部；以及設置於該蓋部的長邊方向的端部的該光源。