TWI570464B - Light guide components - Google Patents

Description

導光構件

本發明係關於一種導光構件，更詳而言之，係關於一種使用在側照式之照明單元的長條狀之導光構件。

過去，已知一種如專利文獻1所示之線型照明裝置。此等照明裝置，係側照式之照明單元，使用於此一照明裝置之導光構件，以長邊方向之一端成為來自光源的光線之入射面的長條狀之透明棒體構成，使係其周面的一部分之前表面為出射面，後表面為散射面。此一情況，自入射面入射的光線，被周面中的出射面、及位於此一出射面與散射面之間的反射面內部反射並沿著長邊方向行進時，被後表面的散射面散射，將此散射的光線自前表面的出射面取出。

此外，吾人亦已知一種如專利文獻2所示之，將自端面入射的光以內面反射並使其自沿著長邊方向設置的出射面往外部出射之棒狀導光體。

[習知技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本特開2006-148956號公報。

專利文獻2：日本特開2009-303080號公報。

在成為如同上述之側照式的長條狀之導光構件中，將長邊方向的尺寸增加，此一情況，為了自出射面取出同等光線，必須使來自入射面的光量增多。在使來自入射面的光量增多上，雖考慮將入射面之面積增大，但在欲將出射面的寬度保持為窄幅，以獲得更為線性之照明的情況，不得不將出射面與散射面之間的前後尺寸增大。如此一來，則使散射面與出射面遠離，變得難以將大量的光往散射面聚集。此一結果，產生自出射面取出的散射光變少，而變得無法提高出射效率等問題。

為了解決上述問題，本發明之目的在於提供一種導光構件，確保來自入射面之光線的入射量，並提高散射面之散射效果，可自出射面將散射光效率良好地取出。

本發明之導光構件，由長條狀之透明棒體構成；透明棒體的長邊方向之一端，成為來自外部光源的光線入射之入射面。以前側的出射面、與此一出射面對向之後側的散射面、及在出射面與散射面間之兩側各自伸出的一對反射面，規定與此一透明棒體的長邊方向垂直之橫剖面的輪廓。自入射面入射的光線， 在透明棒體的包含反射面及出射面在內之內周面反複進行內部反射並於其內部往長邊方向行進，在此過程中到達散射面的光線成為散射光而將其自出射面取出。其特徵為：此一透明棒體中，出射面與散射面之間的前後尺寸，為一對反射面間的寬幅尺寸之二倍以上。此外，一對反射面間的寬幅尺寸，越接近散射面變得越小，在一對反射面之較散射面更接近出射面側的位置，分別設置沿著長邊方向突出之凸塊。此凸塊之表面，各自在透明棒體之橫剖面的輪廓中，具有成為對透明棒體的寬方向傾斜之邊界線段的傾斜面。藉由此等凸塊之存在，而使在透明棒體之內部沿著長邊方向行進的光線，特別是在接近出射面之部分行進的光線，被凸塊的傾斜面反射而朝向散射面側之機會增大，此一結果，提高光線自散射面起通過出射面而往外部出射的效率。

本發明之最佳形態中，與散射面的兩端鄰接之一對反射面各自的一部分，在透明棒體之橫剖面的輪廓中形成為以往外方膨出之方式彎曲的肩部，此一部分中，一對反射面間的寬幅尺寸，越接近散射面變得越小。此等肩部，除了將以散射面反射的光線引導至出射面側而提高出射效率以外，可使藉由出射面側內部反射並沿著透明棒體的長邊方向行進之光線聚集於散射面側，增大散射面之光反射的機會，作為結果更提高來自出射面的光線之出射效率。

進一步，本發明之最佳形態中，出射面在透明棒體之橫剖面的輪廓中形成為往內方凹陷之凹曲面。藉此，可自出射面起涵蓋寬廣角度範圍地將 光線出射。

本發明之導光構件中，確保來自入射面之光線的入射量，並提高散射面之散射效果，可自出射面將散射光效率良好地取出。

1‧‧‧照明單元

5‧‧‧浴室

10‧‧‧透明棒體

12‧‧‧入射面

14‧‧‧出射面

16‧‧‧散射面

17‧‧‧溝

18‧‧‧反射面

20‧‧‧肩部

24‧‧‧凸塊

26、26A、26B‧‧‧傾斜面

30‧‧‧LED(光源)

40‧‧‧外殼

42‧‧‧支撐片

44‧‧‧凹處

50‧‧‧光源模組

51‧‧‧天花板

54‧‧‧凹部

60‧‧‧前半部

61‧‧‧後半部

圖1係本發明之一實施形態的導光構件之立體圖。

圖2係於同上之導光構件的兩端配置LED時之俯視圖。

圖3係同上之導光構件的剖面圖。

圖4係說明同上之導光構件中射出的光線之路徑的圖。

圖5係將同上之導光構件收納於外殼的立體圖。

圖6係顯示使用同上之導光構件的照明單元之光源模組的立體圖。

圖7係凸塊為等腰三角形狀之情況的剖面圖。

圖8係凸塊為逆直角三角形狀之情況的剖面圖。

圖9係凸塊為半球狀之情況的剖面圖。

圖10係顯示將本實施形態之照明單元配置在浴室的狀態之說明圖。

[實施本發明之最佳形態]

本發明之導光構件，係使用在與LED等光源組合，而嵌入例如室內的天花 板、壁面或各種家具等的側照式之照明單元。

以下，依據附圖，說明本發明之一實施形態的導光構件。如圖5所示，導光構件，與保持成為光源之LED30的外殼40一體化地組合而形成照明單元1。

如圖1至圖3所示，導光構件，為由來自LED30的光線透射之合成樹脂形成的細長體，具有彼此垂直之長邊方向軸L、寬方向軸W、前後方向軸D，以下，將其記載為透明棒體10。透明棒體10，其與長邊方向垂直之橫剖面形狀，橫跨長邊方向的全長皆為相同，此一橫剖面形狀以前後方向軸D為基準而呈左右對稱。

透明棒體10的長邊方向之一端，成為來自LED30的光線入射之入射面12。橫剖面的輪廓，係以位於前後方向之前方的出射面14、與此一出射面14對向之後方的散射面16、以及一對反射面18加以規定。散射面16，由沿著長邊方向軸L規則地排列之複數條溝17形成。溝17，分別形成於沿著寬方向軸W的方向。散射面16，基本上，將在透明棒體10內行進的光線朝向出射面14側散射，此一結果，自出射面14取出光線。自入射面12入射的光線，在包含反射面18與出射面14在內之透明棒體10的內周面反複進行內部反射而沿著透明棒體10的長邊方向行進並到達散射面16。到達散射面16的光線，在此處被朝向出射面14側散射，藉以自出射面14將此等散射光取出。

一對反射面18，於橫剖面中，分別與散射面16的兩端與出射面14的兩端結合。反射面18全體為平順地彎曲之曲面，將自入射面12入射的光線反射而使其沿著透明棒體10的長邊方向行進並朝向散射面16側反射，此一結果，使產生的散射光自出射面14往透明棒體10之前方出射。

如圖3或圖4所示，將出射面14精加工為往內方凹陷之凹曲面。此外，若使出射面14的寬度為W1，散射面16的寬度為W2，則出射面14的寬度W1較散射面16的寬度W2更大。與散射面16的兩端鄰接之各反射面18的一部分，成為朝向外方彎曲的肩部20。肩部20，如同圖4中之虛線X所顯示，將被散射面16散射的光線效率良好地反射至出射面14側，同時使在透明棒體10內反複進行內部反射並往長邊方向行進的光線聚集於散射面16側而運作。出射面14與散射面16的距離，亦即，透明棒體10的前後尺寸，較出射面14的寬度W1更大，為此一寬度W1的2倍以上。透明棒體10，沿著前後方向軸D，具有包含出射面14之前半部60、及包含散射面16之後半部61，於前半部60所包含的各反射面18形成凸塊24。

此外，透明棒體10之橫剖面裡，後半部61中的一對反射面18間之距離，亦即，寬幅尺寸，隨著自肩部20起往前方前進而漸增加，將來自散射面16的散射光朝向出射面14側反射之機會增多。

如圖1所示，凸塊24，於透明棒體10之橫剖面中，為往外方突出的三角形之突條，沿著透明棒體10的長邊方向而涵蓋全長。此一凸塊24，係為了將透明棒體10保持在外殼40而使用。亦即，如圖5所示，藉由在外殼40之兩支撐片42所設 置的凹處44收納各凸塊24，而將透明棒體10保持於外殼40。外殼40亦為細長體，呈橫剖面形狀往前方開口的U字型。此一透明棒體10，在保持於外殼40的狀態中，被外殼40包覆透明棒體10的出射面14以外之部分。

如圖3、圖4所示，凸塊24，不僅在與外殼40之結合方面使用，亦作為提高來自出射面14之出射效率而運作。此等凸塊24，其剖面呈三角形，而實現三角形之斜邊對透明棒體10的寬方向軸W傾斜之傾斜面26。

凸塊24，使在透明棒體10內反複進行內部反射並往長邊方向行進的光線朝向散射面16反射之機會增大，而使被散射面16散射的光量增大，此一結果，大量確保自出射面14出射的散射光，提高出射效率。為了給予此一機會，而使凸塊24具備傾斜面26。藉由在此一傾斜面26的反射，而使朝向散射面16的光量增大。

亦即，入射面12裡自接近出射面14側之部分入射並在透明棒體10內反複進行內部反射而沿著長邊方向行進的光線中，被出射面14反射而到達傾斜面26的光線，以與此一傾斜面26之角度對應的特定偏向角度反射。於傾斜面26反射的光線若具有此一偏向角度，則之後被反射面18反射時的反射角亦成為與此角度對應之角度而到達散射面16。

與此一情況相反，不具有傾斜面26的情況，在接近透明棒體10的出射面14之前端部附近沿著長邊方向行進的光線，亦即，被前端部的出射面14 反射並行進的光線，其具有朝向散射面16側的成分之光線的一部分，雖被反射面18重複反射並朝向散射面16行進，但在較散射面16更為前方之部分，於兩側的反射面18間的寬度隨著朝向出射面14側逐漸增大之部分(本實施形態中，為包含肩部20與後半部61之部分)的反射面18，光線失去朝向散射面16側之成分而未再繼續往散射面16側前進，此等光線自與透明棒體10的長邊方向之入射面12為相反側的端面脫出。

此處，凸塊24之傾斜面26以如下方式運作：突破在透明棒體10內沿著長邊方向行進的光線被限制於橫剖面內而自長邊方向之端面脫出的光線之光阱，將於無傾斜面26的情況下會被限制住的光線導向散射面16側。因此，增大在透明棒體10之前端部側往長邊方向行進的光線朝向散射面16側之機會，作為結果，可增加散射光，提高出射效率。

進一步，使出射面14為凹曲面，在此一凹曲面的反射，亦成為突破上述光阱之要因，故伴隨著凸塊24所產生的效果，提高散射光之出射效率。

本實施形態中，雖使透明棒體10的寬度，在自散射面16起至凸塊24的範圍內逐漸增大，但本發明並未限定為此一形態，亦可使寬幅增大之範圍，為自散射面16起至肩部20為止，或超過肩部20而至前半部60為止的部分。此外，自凸塊24起至出射面14的部分中之反射面18間的寬度，亦可配合使用用途而使其相同或將其改變。

本實施形態中，為了將來自入射面12的光量增多，使二個LED30沿著前後方向軸D並排而於入射面12對向，使一個與後半部61對應，另一個與前半部60對應而配置。然而，本發明之使用形態並不限定於此，亦可使用於入射面之前後方向的一部分或全體將光線入射之光源。

而本實施形態之LED30，如圖2及圖6所示，保持於配置在透明棒體10的長邊方向兩端之外側的光源模組50，將各光源模組50安裝於外殼40的長邊方向之兩端。如圖5、圖6所示，光源模組50，安裝於外殼40之端部。光源模組50具有前後方向呈長形的凹部54，於此一凹部54將二個LED30於前後方向並排收納而以與透明棒體10之入射面12隔著既定間隔對向的狀態保持。如此地，將本實施形態之導光構件，與LED30組合而使用於照明單元1。

上述之實施形態，雖如圖4中之箭頭虛線Y所示，顯示突條的傾斜面26之法線朝向係出射面14側的前方之例子，但亦可如圖7所示，使其為具有法線朝向前方的傾斜面26A、及其法線朝向係散射面16側之後方的傾斜面26B之三角形剖面的突條。此一情況，接近出射面14側的傾斜面26B，於接近出射面14之部分使在透明棒體10內沿著長邊方向行進的光線往散射面16側反射之機會增大，提高散射面16之散射效果，此一結果，大量製造自散射面16朝向出射面14的光線而提高出射效率。

在此一含意中，作為成為凸塊24之突條，即便如圖8所示，為僅具有法線朝向係散射面16側之後方的傾斜面26以作為傾斜成分的突條，仍可提高 出射效率。進一步，傾斜面26不必非得為同樣的平面，即便如圖9所示，傾斜面26為彎曲面，仍可期待將光線往散射面16聚集之效果。

另外，上述實施形態中，雖例示凸塊24為突條之例子，但本發明不必非得僅限於此一形態，亦可於反射面設置沿著長邊方向的凹溝，使此一凹溝為凸塊。此一情況，凹溝具有對透明棒體的寬方向軸傾斜之至少一個傾斜面，藉由在此等傾斜面的反射而使最終到達散射面之光量增大。

此外，出射面14，不僅為凹曲面，亦可配合使用用途，使其為平坦面或凸曲面。

另，上述實施形態中，雖顯示在透明棒體10的長邊方向之兩端配置LED30的形態，但本發明不必非得僅限於此一形態，亦可僅於透明棒體10的長邊方向之一端配置LED30。

而照明單元1，例如如圖10所示，設置於浴室5之天花板51。透明棒體10，將出射面14於浴室5內朝向下方配置。藉此，可利用照明單元1而將浴室5內加以照明。

10‧‧‧透明棒體

12‧‧‧入射面

14‧‧‧出射面

16‧‧‧散射面

17‧‧‧溝

18‧‧‧反射面

20‧‧‧肩部

24‧‧‧凸塊

Claims (3)

1. 一種導光構件， 由長條狀之透明棒體構成； 以該透明棒體的長邊方向之一端，作為來自外部光源的光線入射之入射面； 與該透明棒體的長邊方向垂直之橫剖面的輪廓係由下列各面所界定：前側的出射面、與此一出射面對向之後側的散射面、及在該出射面與該散射面間之兩側各自伸出的一對反射面； 自該入射面入射的光線，在包含該透明棒體的該反射面及該出射面在內之內周面反複進行內部反射並於其內部朝長邊方向行進，在此過程中到達該散射面的光線成為散射光而自該出射面被取出； 其特徵為： 該透明棒體，在該出射面與該散射面之間的前後尺寸，為該一對反射面間的寬幅尺寸之二倍以上；該一對反射面間的寬幅尺寸，越接近該散射面變得越小，在該一對反射面之較該散射面更接近該出射面側的位置，分別設置沿著長邊方向突出之凸塊； 該凸塊各自之表面，具有於該透明棒體之橫剖面的輪廓中，對該透明棒體的寬方向成傾斜之邊界線段的傾斜面。
2. 如申請專利範圍第1項之導光構件，其中， 該透明棒體在該一對反射面間的寬幅尺寸越接近該散射面變得越小的部分，其與該散射面的兩端鄰接之該一對反射面各自的一部分，係在該透明棒體之橫剖面的輪廓中形成為朝外方膨出之彎曲的肩部。
3. 如申請專利範圍第1或2項之導光構件，其中， 在該透明棒體之橫剖面的輪廓中，該出射面形成為往內方凹陷之凹曲面。