TWI572823B - 可傳導多個led光源的導光柱 - Google Patents

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Description

可傳導多個LED光源的導光柱
本發明涉及一種導光柱結構,尤其涉及一種可傳導多個LED光源的導光柱。
在電子產品中LED光源常被使用作為發光源,透過導光柱將光信號傳至外殼用以顯示相應的電子產品狀態。傳統的單個導光柱只可以傳導單個LED光源,如果傳導多個LED光源,則需要將多個導光柱連接在一起進行傳導,也有的作法是在傳統的單個導光柱的入光面放置多個LED光源。但是在傳統的作法中,由於LED光源的擺放位置不同,會導致出光面的光線亮度不均,會出現出光面局部過亮或過暗的情況。
有鑑於此,需提供可傳導多個LED光源的導光柱,當單個導光柱傳導多個LED光源時,出光面仍會均勻發光。
本發明提供的一種可傳導多個LED光源的導光柱,包括入光面、出光面以及連接入光面和出光面的第一表面、第二表面、第一抛物面側壁和第二抛物面側壁,第一表面和第二表面相對且互相平行,第一抛物面側壁與第二抛物面側壁均連接於第一表面和第二表面之間,第一抛物面側壁與第一抛物面側壁之凹面相對,LED 光源之光線經入光面射入導光柱內,經過導光柱傳導後均勻地從出光面射出。
優選地,第一表面包括第一水平面與第一曲面,第二表面包括第二水平面和第二曲面,第一水平面的一邊與第一曲面的一邊連接,第二水平面的一邊與第二曲面的一邊連接。
優選地,第一曲面和第二曲面均為抛物面。
優選地,第一抛物面側壁受第一拋物線方程限制,第二抛物面側壁受第二拋物線方程限制,第一抛物面側壁和第二抛物面側壁分別由第一拋物線方程的第一拋物線弧和第二拋物線方程中的第二拋物線弧沿著第一表面和第二表面的延伸方向移動形成的抛物面側壁。
優選地,第一拋物線方程和第二拋物線方程相同,第一拋物線弧和第二拋物線弧相同。
優選地,第一拋物線弧和第二拋物線弧均為軸對稱曲線,且第一拋物線弧的開口與第一拋物線弧的開口相對設置。
優選地,拋物線弧的焦距為L,LED光源的寬度為W,L/W<2。
本發明還提供了一種光源裝置,包括:導光柱以及多個LED光源。導光柱包括:入光面、出光面以及連接所述入光面和所述出光面的第一表面、第二表面、第一抛物面側壁和第二抛物面側壁,所述第一表面和所述第二表面相對且互相平行,所述第一抛物面側壁與所述第二抛物面側壁均連接於所述第一表面和所述第二表面之間,所述第一抛物面側壁與所述第一抛物面側壁之凹面相對,多個LED光源與入光面相對設置,LED光源之光線經入光面射入 導光本體,經過導光柱傳導後均勻地從出光面射出。
優選地,導光柱還包括連接板,連接板設置有通孔,通孔內設置有相對的夾塊,導光本體的出光面的一端穿過通孔並通過夾塊夾固於通孔內。
優選地,多個LED光源在入光面所在平面的投影位於入光面內,且投影所在的位置避開第一拋物線弧和第二拋物線弧的焦點所在的位置。
優選地,多個LED光源的投影的中心位於第一拋物線弧的焦點和第二拋物線弧的焦點的連線上。
優選地,多個LED光源的投影的中心分佈於第一拋物線弧的頂點與第一拋物線弧的焦點之間和第二拋物線弧的頂點與第二拋物線弧的焦點之間。
上述可傳導多個LED光源的導光柱以及光源裝置,通過採用抛物面作為導光柱的側壁,使得由不同位置的LED光源發出的光線經過所述第一抛物面側壁和第二抛物面側壁的反射均勻地從出光面射出。
100‧‧‧光源裝置
10‧‧‧導光柱
20‧‧‧LED光源
30‧‧‧連接板
101‧‧‧入光面
102‧‧‧出光面
103‧‧‧第一表面
1031‧‧‧第一水平面
1033‧‧‧第一曲面
104‧‧‧第二表面
1041‧‧‧第二水平面
1043‧‧‧第二曲面
105‧‧‧第一抛物面側壁
106‧‧‧第二抛物面側壁
301‧‧‧通孔
302‧‧‧夾塊
a1、a2、b1和b2‧‧‧第一表面之邊
A1、A2、B1和B2‧‧‧第二表面之邊
C1、C2‧‧‧焦點
O1、O2‧‧‧頂點
L‧‧‧焦距
r1、r2、r3和r4‧‧‧交點
P‧‧‧LED光源投影位置
圖1係本發明提供的導光柱的一示意圖。
圖2係本發明提供的導光本體與連接板組裝在一起的一示意圖。
圖3係圖2所示的導光本體與連接板組裝在一起的仰視圖。
圖4係圖1所示的導光柱的右視圖。
圖5係本發明提供的導光本體的入光面以及LED光源在入光面的投 影的位置。
圖6係當LED光源的寬W與焦距L比值不同時,出光面的光能量分佈曲線。
如圖1、圖2和圖3所示,本發明提供的一種光源裝置100,包括一種可傳導多個LED光源的導光柱10、多個LED光源20和連接板30,導光柱10與連接板30相連,導光柱10通過連接板30與產品外殼相互連接在一起。導光柱10包括入光面101、出光面102、第一表面103、第二表面104、第一抛物面側壁105和第二抛物面側壁106,第一表面103和第二表面104相對設置且互相平行。第一抛物面側壁105和第二抛物面側壁106相對設置且位於第一表面103和第二表面104之間。第一表面103、第二表面104、第一抛物面側壁105和第二抛物面側壁106整體圍成了導光柱10。多個LED光源20設置於電子產品的電路板上並與入光面101相對設置,LED光源20發出的光從入光面101射入到導光柱10內,通過在導光柱10的各個表面發生全發射進行傳導,同時經過第一抛物面側壁105和第二抛物面側壁106的反射使光線均勻的從出光面射出。
連接板30中間設置有通孔301,在通孔301的內壁設置有向通孔301中心方向凸起的夾塊302,導光柱10的一端穿過通孔301並通過夾塊302夾固於通孔301中。導光柱10通過連接板30與電子產品的外殼固定連接。
如圖4所示,第一表面103是由a1、a2、b1和b2四條邊收尾順次連接所形成的平面,包括第一水平面1031和第一曲面1033,其中a1和a2相對,b1和b2相對,在本實施方式中,a1和a2平行,b1和b2 平行,且a1垂直於b1。第二表面104是由A1、A2、B1和B2四條邊收尾順次連接所形成的平面,包括第二水平面和第二曲面,其中A1和A2相對,B1和B2相對,在本實施方式中,A1和A2平行,B1和B2平行,且A1垂直於B1。出光面102與第一表面103的邊a1和第二表面104的邊A1相連,入光面101與第一表面103的邊a2和第二表面104的邊A2相連,第一抛物面側壁105與第一表面103的邊b1和第二表面104的邊B1相連,第二抛物面側壁106與第一表面103的邊b2和第二表面104的邊B2相連。第一水平面1031和第二水平面1041相對設置,第一曲面1033和第二曲面1043相對設置,第一曲面1033和第二曲面1043以及第一抛物面側壁105和第二抛物面側壁106共同限制構成形成一彎折部,第一水平面1031和第二水平面1041以及第一抛物面側壁105和第二抛物面側壁106共同限制構成一水準部,多個LED光源20穿過入光面101先經過彎折部,然後在經過水準部從出光面102射出。在本實施方式中,第一曲面1033和第二曲面1043均為抛物面。
如圖5所示,第一抛物面側壁105受第一拋物線方程Y1限制,第一抛物面側壁105和入光面101相交形成的交線為第一拋物線弧r1r2,其中,第一拋物線弧r1r2與第一表面103之邊a2的交點為r2,第一拋物線弧r1r2與第二表面104之邊A2的交點為r1,該第一拋物線弧r1r2是第一拋物線方程Y1位於第一表面103和第二表面104之間的拋物線弧,該第一拋物線弧r1r2包括焦點C1(L,0)和頂點O1(0,0),焦點C1與頂點O1之間的距離為L,即焦距為L。第二抛物面側壁106受第二拋物線方程Y2限制,第二抛物面側壁106與入光面101相交形成的交線為第二拋物線弧r3r4,其中,第二拋物線弧r3r4與第一表面103之邊a2的交點為r4,第二拋物線弧 r3r4與第二表面104之邊A2的交點為r3,該第二拋物線弧r3r4是第二拋物線方程Y2位於第一表面103和第二表面104之間的拋物線弧,該第二拋物線弧r3r4包括焦點C2和頂點O2。第一抛物面側壁105和第二抛物面側壁106分別由第一拋物線弧r1r2和第二拋物線弧r3r4沿著第一表面103和第二表面104的延伸方向移動形成的抛物面側壁。
在本實施方式中,第一表面103的四條邊在第二表面104上的投影與第二表面104的四條邊重合,例如:第一表面103和第二表面104可以為矩形,第一拋物線方程和第二拋物線方程相同,且位於第一表面103和第二表面104之間的第一拋物線弧r1r2和第二拋物線弧r3r4均為軸對稱曲線且第一拋物線弧r1r2的開口與第二拋物線弧r3r4的開口相對設置,第一拋物線弧r1r2起止於第一表面103的邊b1和第二表面104的邊B1,第一抛物面側壁105為第一拋物線弧r1r2沿著第一表面103的邊b1和第二表面104的邊B1,從入光面101向出光面102移動且保持第一拋物線弧r1r2所在平面始終垂直於第一表面103和第二表面104所掃過的平面;第二拋物線弧r3r4起止於第一表面103的邊b2和第二表面104的邊B2,第二抛物面側壁106為第二拋物線弧r3r4沿著第一表面103的邊b2和第二表面104的邊B2,從入光面101向出光面102移動且保持第二拋物線弧r3r4所在平面始終垂直於第一表面103和第二表面104所掃過的平面。
在其他實施方式中,第一拋物線弧r1r2和第二拋物線弧r3r4可以不相同,而且形成拋物線側壁的拋物線弧可以為非軸對稱曲線。
多個LED光源20在入光面101所在平面的投影位於入光面101的範 圍內,且投影所在的位置避開第一拋物線弧r1r2的焦點C1和第二拋物線弧r3r4的焦點C2所在的位置,也就是說,LED光源20在入光面101的投影不與第一拋物線弧r1r2的焦點C1和第二拋物線弧r3r4的焦點C2重合。在本實施方式中,第一拋物線方程Y1和第二拋物線方程Y2相同,且位於第一表面103和第二表面104之間的拋物線弧r1r2、r3r4為軸對稱曲線,LED光源20中心投影在入光面101的位置P落在第一拋物線弧r1r2的焦點C1和第二拋物線弧r3r4的焦點C2的連線上,且位置P處於第一拋物線弧r1r2的頂點O1與焦點C1之間或第二拋物線弧r3r4的頂點O2與焦點C2之間。
由於LED光源20的光能量強度分佈近似為高斯分佈,這種能量分佈情況會在經過反射後仍然存在,體現在出光面102的情況就是,出光面102中間亮度較強而向四周逐漸減弱,但光線經過抛物面反射後會改變原有的能量呈高斯分佈的現象,會使光線的能量分佈變的均勻,設LED光源的寬(即:平行於焦點C1和焦點C2連線的邊)為W,拋物線弧的焦距為L,由圖6可知,當L/W的值越小,光線的能量分佈越均勻,而當L/W=2時,光的能量分佈開始出現類似高斯分佈的形態,所以當L/W<2時,導光柱的勻光效果更佳。舉例說明,如圖1所示,三個LED光源排列,當最左邊的LED光源發光時,光線經過導光柱的傳導均勻地從出光面射出,而不會出現出光面的左側光強大於右側光強的現象。
本發明提供的一種可傳導多個LED光源的導光柱,通過採用抛物面作為導光柱的側壁,使得由不同位置的LED光源發出的光線經過所述第一抛物面側壁和第二抛物面側壁的反射均勻地從出光面射出。此外,通過採用第一表面103和第二表面104之平行設計, 可以保證光能在導光柱內進行全反射之效應,進而提高出光效率。
綜上創作符合發明專利要件,爰依法提出專利申請。惟,以上所述僅為本創作之較佳實施例,舉凡熟悉本案技藝之人士,在爰依本創作精神所作之等效修飾或變化,皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。
100‧‧‧光源裝置
101‧‧‧入光面
102‧‧‧出光面
103‧‧‧第一表面
105‧‧‧第一抛物面側壁
301‧‧‧通孔
302‧‧‧夾塊
a1、a2、b1和b2‧‧‧第一表面之邊
A1、A2、B1和B2‧‧‧第二表面之邊
20‧‧‧LED光源

Claims (12)

  1. 一種可傳導多個LED光源的導光柱,其改良在於,包括:入光面、出光面以及連接所述入光面和所述出光面的第一表面、第二表面、第一抛物面側壁和第二抛物面側壁,所述第一表面和所述第二表面相對且互相平行,所述第一抛物面側壁與所述第二抛物面側壁均連接於所述第一表面和所述第二表面之間,所述第一抛物面側壁與所述第一抛物面側壁之凹面相對,多個LED光源之光線經所述入光面射入所述導光柱內,經過所述導光柱傳導後均勻地從所述出光面射出。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的可傳導多個LED光源的導光柱,其中,所述第一表面包括第一水平面與第一曲面,所述第二表面包括第二水平面和第二曲面,所述第一水平面的一邊與所述第一曲面的一邊連接,所述第二水平面的一邊與所述第二曲面的一邊連接。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的可傳導多個LED光源的導光柱,其中,所述第一曲面和所述第二曲面均為抛物面。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的可傳到多個LED光源的導光柱,其中,所述第一抛物面側壁受第一拋物線方程限制,所述第二抛物面側壁受第二拋物線方程限制,所述第一抛物面側壁和所述第二抛物面側壁分別由所述第一拋物線方程的第一拋物線弧和所述第二拋物線方程中的第二拋物線弧沿著所述第一表面和所述第二表面的延伸方向移動形成的抛物面側壁。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的可傳導多個LED光源的導光柱,其中,所述第一拋物線方程和所述第二拋物線方程相同,所述第一拋物線弧和所述第二拋物線弧相同。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的可傳導多個LED光源的導光柱,其中,所述第一拋物線弧和所述第二拋物線弧均為軸對稱曲線,且所述第一拋物線弧的開口與所述第一拋物線弧的開口相對設置。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的可傳導多個LED光源的導光柱,其中,拋物線弧的焦距為L,LED光源的寬度為W,L/W<2。
  8. 一種光源裝置,其中,包括:如申請專利範圍第1項至第7項任一項所述之導光柱;以及多個LED光源,所述多個LED光源與所述入光面相對設置,所述多個LED光源之光線經所述入光面射入所述導光柱,經過所述導光柱傳導後均勻地從所述出光面射出。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的光源裝置,其中,所述導光柱還包括連接板,所述連接板設置有通孔,所述通孔內設置有相對的夾塊,所述導光柱的出光面的一端穿過所述通孔並通過所述夾塊夾固於所述通孔內。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的光源裝置,其中,所述多個LED光源在入光面所在平面的投影位於入光面內,且投影所在的位置避開所述第一拋物線弧和所述第二拋物線弧的焦點所在的位置。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的光源裝置,其中,所述多個LED光源的投影的中心位於所述第一拋物線弧的焦點和第二拋物線弧的焦點的連線上。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的光源裝置,其中,所述多個LED光源的投影的中心分佈於所述第一拋物線弧的頂點與第一拋物線弧的焦點之間和所述第二拋物線弧的頂點與第二拋物線弧的焦點之間。
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