TWI588401B

TWI588401B - Direct type of lighting

Info

Publication number: TWI588401B
Application number: TW104127914A
Authority: TW
Inventors: zhi-jie Kang; Zheng-Feng Lin; xue-an Zeng; Yu-Rui Yang; Tong-Rui Guo; Zhi- Chen
Priority date: 2015-08-26
Filing date: 2015-08-26
Publication date: 2017-06-21
Also published as: TW201708763A

Description

直下式燈具

本發明是有關於一種燈具，特別是指一種直下式燈具。

傳統直下式燈具，通常包含一個中空且具有開口的殼座、一個設置於該殼座內且可朝該開口投射光線的光源模組，以及一個設置於該開口處且可將該光源模組投射而來的光線朝該開口射出的導光板。

所述光源模組通常包括數個陣列地排列的發光件，早期的發光件多使用燈泡，不過為了因應節能省電要求，現今的發光件多使用發光二極體燈(LED燈)。隨著LED燈技術進步飛速，LED燈的發光功率提高將大幅增加其發光亮度，此外，LED燈與LED燈的間距也越拉越開，藉此減少LED燈數量以節省成本。在此環境下，當光線由該導光板向外射出時，由於光線不夠分散，容易產生亮點(hot spots)現象，此乃現今直下式燈具所欲解決的問題。

因此，本發明之目的，即在提供一種使光線可均勻射出而能夠得到面光源效果的直下式燈具。

於是，本發明直下式燈具，包含：一個殼座、一個光源模組，以及一個導光板。

該殼座界定出一個容室，該容室具有一個開口。該光源模組安裝於該容室內，並包括數個彼此間隔設置且可朝該開口投射光線的發光件。該導光板安裝於該容室內並位於該等發光件與該開口之間，該導光板包括一個透光板體，以及數個摻混於該透光板體內且可散射光線的散射粒子。該透光板體具有一個可供該等發光件投射光線的入光面，以及一個相反於該入光面且可讓光線由該開口向外射出的出光面。

該入光面具有一個平坦的第一基區、數個分別由該第一基區朝該出光面凹陷且位置分別對應該等發光件的第一凹區，以及數個由該第一基區朝該出光面凹陷的輔助凹區，任兩相鄰的所述第一凹區之間設置至少一個所述輔助凹區。該出光面具有一個平坦且平行該第一基區的第二基區，以及數個分別由該第二基區朝該入光面凹陷且位置分別對應該等第一凹區的第二凹區。定義一個平行於該第一基區的第一基準面，在該第一基準面上，該等第一凹區與該等第二凹區分別兩兩一組重疊，並且該等第二凹區的投影面積分別大於該等第一凹區的投影面積。

本發明之功效在於：本發明透過該入光面與該出光面的特殊結構，使得光線可均勻地在該導光板分佈後，再由該出光面均勻且分散地射出，藉此可避免光線集中地射出該出光面外，使得由該出光面射出的光線可較為均勻且平均分佈而得到面光源效果，並可減緩該等發光件從該出光面顯現出亮點的問題。

1‧‧‧殼座

10‧‧‧容室

100‧‧‧開口

2‧‧‧光源模組

21‧‧‧基板

22‧‧‧發光件

3‧‧‧導光板

301‧‧‧透光板體

302‧‧‧散射粒子

31‧‧‧入光面

311‧‧‧第一基區

312‧‧‧第一凹區

313‧‧‧第一斜邊

314‧‧‧第一頂點

315‧‧‧輔助凹區

32‧‧‧出光面

321‧‧‧第二基區

322‧‧‧第二凹區

323‧‧‧第二斜邊

324‧‧‧第二頂點

7‧‧‧法線方向

81‧‧‧第一基準面

82‧‧‧第二基準面

α‧‧‧第一交角

β‧‧‧第二交角

d1~d3‧‧‧距離

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是本發明直下式燈具的一個實施例的一個局部側視剖視示意圖；圖2是該實施例的一個側視剖視放大圖；圖3是該實施例一個導光板的一個局部俯視放大圖；及圖4是該導光板的一個局部立體剖視圖。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1、2、3，本發明直下式燈具的一個實施例包含：一個殼座1，以及安裝於該殼座1內的一個光源模組2與一個導光板3。

該殼座1界定出一個容室10，該容室10具有一個開口100。

該光源模組2安裝於該容室10內，並包括一個基板21，以及數個彼此間隔且陣列式排列地設置於該基板21上的發光件22。

在本實施例中，該等發光件22為發光二極體燈 (LED燈)的形式，並可被驅動而朝該開口100之方向投射光線。任一個發光件22和與其最接近的發光件22的距離d1具體可為6~12mm。當所述距離d1小於6mm時，表示需要設置更多個發光件22讓出光更加均勻，致使成本提高。當所述距離d1大於12mm時，會導致導光板3的出光面不均勻，會有非常明顯的亮暗帶交錯問題，故d1較佳為6~12mm。

該導光板3安裝於該容室10內並位於該等發光件22與該開口100之間，該導光板3包括一個透光板體301，以及數個摻混於該透光板體301內且可散射光線的散射粒子302。

該等散射粒子302的材料具體可為SiO₂、TiO₂、PMMA，折射率具體可為1.46、2.53、1.49，粒徑具體可為250nm~2000nm，濃度具體可為4000~10000ppm。

該透光板體301的材料具體可為PMMA、PC、PET，折射率具體可為1.49、1.59、1.58。

該透光板體301具有一個可供該等發光件22投射光線的入光面31，以及一個相反於該入光面31且可讓光線由該開口100向外射出的出光面32。

該入光面31具有一個平坦的第一基區311、數個彼此間隔且分別由該第一基區311朝該出光面32凹陷的第一凹區312，以及數個由該第一基區311朝該出光面32凹陷的輔助凹區315，任兩相鄰的所述第一凹區312之間設置至少一個所述輔助凹區315。

該等第一凹區312的位置分別對應該等發光件22。在本實施例中，任兩相鄰的所述第一凹區312之間設置有數個所述輔助凹區315，不過在實施上，任兩相鄰的所述第一凹區312之間也可僅設置一個所述輔助凹區315。

該出光面32具有一個平坦且平行該第一基區311的第二基區321，以及數個彼此間隔且分別由該第二基區321朝該入光面31凹陷的第二凹區322。該等第二凹區322的位置分別對應該等第一凹區312。

在本實施例中，該等發光件22與該第一基區311的距離d2為7~10mm。該第一基區311與該第二基區321的距離d3為2.8~3mm。

另外，該等第一凹區312、該等輔助凹區315與該等第二凹區322皆為圓錐面，不過在實施上，該等第一凹區312、該等輔助凹區315與該等第二凹區322也可為長槽面。而本實施例的圓錐結構是為了單顆LED量身打造，為了讓正視角的光可以分散至旁邊，以達到出光均勻的效果。

參閱圖2、3、4，定義一個平行於該第一基區311的第一基準面81，以及一個垂直該第一基準面81的第二基準面82。

在該第一基準面81上，該等第一凹區312與該等第二凹區322分別兩兩一組重疊，並且該等第二凹區322的投影面積分別大於該等第一凹區312的投影面積。具體而言，由本實施例的出光面32觀之(即如圖3所示)，該等第一凹區312的投影面積範圍分別不越過與其對應之第二凹區322的投影面積範圍外。

被該第二基準面82所切過的第一凹區312具有兩個投影在該第二基準面82上且相互構成一個第一交角α的第一斜邊313，所述第一交角α的角度較佳地為100~140度。

被該第二基準面82所切過的第二凹區322具有兩個投影在該第二基準面82上且相互構成一個第二交角β的第二斜邊323，所述第二交角β的角度較佳地為110~140度。

該等第一凹區312、該等輔助凹區315與該等第二凹區322的剖面皆呈V型，在實施上，該等第一凹區312、該等輔助凹區315與該等第二凹區322的縱剖面也可為U型。V型結構和U型結構都可將往旁邊打的光有一定的比例導至該出光面32。

每一個第一凹區312的該兩個第一斜邊313相互構成一個第一頂點314，每一個第二凹區322的該兩個第二斜邊323相互構成一個第二頂點324。被該第二基準面82所切過且彼此位置對應的第一凹區312與第二凹區322中，該第一頂點314與該第二頂點324位於該第一基準面81的一個法線方向7上。

本發明在使用上，當該等發光件22被驅動而朝該導光板3的入光面31投射光線時，一部分的光線是由該入光面31的第一基區311進入該導光板3內。此部分的光線中，有些光線是直線通過該透光板體301而由該出光面32直線向外射出，有些光線則在進入該透光板體301後，照射到該等散射粒子302而發生散射現象後，才由該出光面32偏折射出。

另外，朝該導光板3的入光面31投射光線中，還有另一部分的光線是由該入光面31的第一凹區312進入該導光板3內。此部分的光線中，有些光線是會往所述第一凹區312的左右兩側方向折射，並照射到該等散射粒子302而發生散射現象後，才由該出光面32偏折射出。

有些光線則是沿著該法線方向7移動，由於該等第一凹區312與該等第二凹區322分別兩兩一組重疊，並且該等第二凹區322的投影面積分別大於該等第一凹區312的投影面積。換句話說，在該法線方向7上觀之，該等第一凹區312分別受到對應的該等第二凹區322的遮蓋，前述創新的結構使得沿著該法線方向7朝所述第二凹區322移動的光線一旦照射到所述第二凹區322時，將會發生全反射的現象而朝所述第二凹區322的左右兩側投射。

此時，前述朝左右兩側投射的光線，可透過到該等散射粒子302而發生散射現象後，才由該出光面32偏折射出，除此之外，透過該入光面31的任兩相鄰的所述第一凹區312之間設置所述輔助凹區315，也可輔助將前述朝左右兩側投射的光線朝該出光面32反射，透過前述兩種手段，使得由該出光面32射出的光可均勻且分散地射出而得到面光源效果。

另外，朝該導光板3的入光面31投射光線中，還有另一部分的光線是由該入光面31的輔助凹區315進入該導光板3內，此部分的光線會往所述輔助凹區315的左右兩側方向折射，並照射到該等散射粒子302而發生散射現象後，才由該出光面32偏折射出。

由以上說明可知，本發明透過該入光面31與該出光面32的特殊結構，當光線由該入光面31進入該導光板3內後，會產生折射、全反射或散射等光學現象後，使得光線可均勻地在該導光板3分佈後，再由該出光面32均勻且分散地射出而得到面光源效果。藉此，可避免光線集中地射出該出光面32外，因而可減緩該等發光件22從該出光面32顯現出亮點的問題。

進一步說明的是，任一組位置對應的第一凹區312與第二凹區322中，第一頂點314與第二頂點324位於該法線方向7上，前述結構可將進入的光往各凹區周圍打散，以避免讓光線在同一個角度範圍內聚集，因此有均勻分散光線的效果。

另外，為了發揮該等散射粒子302散射光線的能力，該等散射粒子302的折射率宜為1.46~2.53。該透光板體301的折射率宜為1.49~1.59。該等散射粒子302的粒徑宜為250~2000nm。該等散射粒子302的濃度宜為4000~10000ppm。該入光面31的第一基區311與該出光面 32的第二基區321的距離d3宜為2.8~3mm。

其中，當散射粒子302與透光板體301兩者間的相對折射率越低會導致霧度下降，穿透度提高，導致光無法均勻地擴散；當散射粒子302與透光板體301兩者間的相對折射率越高會導致穿透度下降，霧度度提高，光可均勻的擴散，但對於出光來說損耗太大。因此，該等散射粒子302與該透光板體301的折射率較佳地如上所述範圍。

當該等散射粒子302的粒徑小於250nm時，後向散射嚴重，導致大部分光線無法往該出光面32射出；當該等散射粒子302的粒徑大於2000nm時，粒徑過大而導致光擴散不均勻，出光面32會有亮暗不均勻的問題。

當該等散射粒子302的濃度小於4000ppm時，由於散射粒子302添加量過少，光無法擴散而導致出光不均勻；當該等散射粒子302的濃度大於10000ppm時，由於散射粒子302添加過量，反而導致光線於該導光板3中過度散射而產生較大的能量損耗，故不具經濟效益。

當所述距離d3小於2.8mm時，由於導光板3厚度過薄，使光較不容易擴散；當所述距離d3大於3mm時，光在板材內部損耗太大。故較佳地，本發明各參數範圍可如上所述。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。