TWI682222B - 導光裝置及具有發光功能的指示設備 - Google Patents

Abstract

一種導光裝置，應用於具有發光功能的指示設備。該導光裝置包含有一導光體以及一穿孔結構。該導光體具有一入射面與一出射面。該穿孔結構設置在該入射面和該出射面之間。該穿孔結構之一內壁面具有至少一弧面部以及至少一平面部。該弧面部將來自該入射面之一光線以一第一角度進行轉向，該平面部將該光線以一第二角度進行轉向，使該光線均勻投射至該出射面。該出射面之一面積大於該入射面之一面積，且該第一角度大於該第二角度。

Description

導光裝置及具有發光功能的指示設備

本發明係提供一種導光裝置及具有發光功能的指示設備，尤指一種能夠均勻投射光線至長條型按鍵的導光裝置及具有發光功能的指示設備。

傳統的指示按鈕包含有按鍵、導光件、發光元件以及電路板。發光元件設置在電路板，由電路板進行供電與提供控制訊號。導光件設置在按鍵與發光元件之間。按鍵為長條型結構時，單個發光元件輸出的光信號不足以照亮整顆按鍵，故一般會在導光件左右兩側分別放置發光元件，使長條型的按鍵能呈現指示亮度。然而，傳統導光件無法將多個發光元件的光信號均勻投射到按鍵，意即長條型的按鍵可能會呈現中間區域偏亮、但兩側區域偏暗的情況，嚴重影響產品視覺效果。如何設計出一種可以讓長條型按鍵呈現均勻指示亮度的導光裝置，即為相關機構設計產業的發展課題之一。

本發明係提供一種能夠均勻投射光線至長條型按鍵的導光裝置及具有發光功能的指示設備，以解決上述之問題。

本發明之申請專利範圍係揭露一種導光裝置，其包含有一導光體以及一穿孔結構。該導光體具有一入射面與一出射面。該穿孔結構設置在該入射面和該出射面之間。該穿孔結構之一內壁面具有至少一弧面部以及至少一平面部。穿過該入射面的該光線係部份經由該穿孔結構至該出射面。該出射面之一面積大於該入射面之一面積。

本發明之申請專利範圍另揭露該導光裝置另包含有一曲面結構，形成於該入射面，用以發散該光線。該曲面結構為一半橢圓形凹面。該導光體另具有一反射面，連接在該入射面與該出射面之間。該反射面和該入射面與該出射面之兩夾角分別為一銳角及一鈍角。該弧面部與該平面部利用折射原理使該光線進行轉向。

本發明之申請專利範圍另揭露一種具有發光功能的指示設備，其包含有一發光元件以及一導光裝置。該發光元件用來提供一光線。該導光裝置設置在鄰近該發光元件之位置。該導光裝置包含有一導光體以及一穿孔結構。該導光體具有一入射面與一出射面。該穿孔結構設置在該入射面和該出射面之間。該穿孔結構之一內壁面具有至少一弧面部以及至少一平面部。穿過該入射面的該光線係部份經由該穿孔結構至該出射面。該出射面之一面積大於該入射面之一面積。

本發明之導光裝置較佳應用於細長型的指示設備。指示設備的指示元件可能是按鈕或提醒燈號。指示元件的面寬大於發光元件的尺寸，故可於指示元件與發光元件之間設置導光裝置，用來將發光元件之光線均勻投射至指示元件的所有區域。發光元件通過纜線接收能源訊號及控制指令，可減少相關硬體成本。單顆發光元件的光線經由導光裝置就能均勻投射到指示元件，既能減少零件數量、亦可縮短組裝功能。導光裝置為入光面小於出光面、反射面連接在入射面和出射面之間的梯型結構。導光裝置在入光面設置曲面結構、在入光面和出射面之間設置穿孔結構，能夠大幅度地改變進入導光體的光線行進方向，使細長型指示元件具有均光效果。

20‧‧‧指示設備

22‧‧‧基座

24‧‧‧發光元件

26‧‧‧承載座

28‧‧‧導光裝置

30‧‧‧指示元件

32‧‧‧導光體

34、34A、34B、34C‧‧‧穿孔結構

36‧‧‧曲面結構

38‧‧‧入射面

40‧‧‧出射面

42‧‧‧反射面

44‧‧‧弧面部

46A、46B‧‧‧平面部

48‧‧‧側面部

50‧‧‧光發散元件

S、S1、S2、S3、S4、S5‧‧‧光線

D‧‧‧曲面結構的深度

W‧‧‧曲面結構的寬度

D1‧‧‧第一距離

D2‧‧‧第二距離

D3‧‧‧第三距離

θ1‧‧‧第一角度

θ2‧‧‧第二角度

第1圖為本發明實施例之指示設備之外觀示意圖。

第2圖為本發明實施例之指示設備之元件爆炸圖。

第3圖為本發明第一實施例之導光裝置之示意圖。

第4圖為本發明第二實施例之導光裝置之示意圖。

第5圖為本發明第三實施例之導光裝置之示意圖。

第6圖為本發明第四實施例之導光裝置之示意圖。

請參閱第1圖與第2圖，第1圖為本發明實施例之指示設備20之外觀示意圖，第2圖為本發明實施例之指示設備20之元件爆炸圖。指示設備20可包含有基座22、發光元件24、承載座26、導光裝置28以及指示元件30。發光元件24可以是發光二極體或其它任意型態的光源，設置在基座22上以提供光線S。承載座26以可相對活動方式設置在基座22，用來承載導光裝置28與指示元件30。導光裝置28位於發光元件24和指示元件30之間。導光裝置28需對齊發光元件24，發光元件24的光線S可經由導光裝置28之引導投射至指示元件30。導光裝置28係將光線S分散引導至指示元件30的各個區域，意即指示元件30之每單位面積所接收到的光通量盡可能一致使亮度均勻，避免指示元件30有部份區域相對較亮、而另一部份區域相對較暗的情況發生。指示元件30可由全透明或半透明材質製作而成。指示設備20可以是伺服器或個人電腦等電子產品的操作面板；指示元件30可能是操作面板上的按鈕或提醒燈號，端視設計需求而定。

請參閱第3圖，第3圖為本發明第一實施例之導光裝置28之示意圖。導光裝置28可包含導光體32、穿孔結構34以及曲面結構36。穿孔結構34設置在導光體32內部，曲面結構36設置在導光體32外緣。穿孔結構34與曲面結構36皆設計用來改變光線S的行進方向。導光體32可呈扁平狀梯形。進一步來看，導光體32可具有入射面38、出射面40與反射面42，反射面42連接在入射面38與出射面40之間，且反射面42和入射面38與出射面40之兩夾角分別為鈍角及銳角，意 即反射面42為梯形的兩斜邊，且出射面40之面積大於入射面38之面積。穿孔結構34的內壁面可具有弧面部44與平面部46A。相比於平面部46A和入射面38之距離，弧面部44較接近入射面38，意即弧面部44位於入射面38與平面部46A之間；相比於弧面部44和出射面40之距離，平面部46A較接近出射面40，意即平面部46A位於弧面部44與出射面40之間。

在第一實施例中，穿孔結構34可包含兩個弧面部44以及兩個平面部46A與46B。兩個弧面部44和平面部46A與46B係相互銜接，意即每個弧面部44的兩端分別連接平面部46A及46B。部份的光線S直接穿過穿孔結構34投射到出射面40，通過弧面部44的光線S會生成第一角度θ1的轉向，通過平面部46A與46B的光線S會生成第二角度θ2的轉向。第一角度θ1在大部分的情況下會大於第二角度θ2，然實際應用並不限於此。弧面部44和平面部46A與46B係利用折射原理使光線S進行轉向，除此之外，弧面部44還可利用全反射原理進一步增加光線S的轉向角度。一般來說，弧面部44可以是半圓形設計。本發明係將弧面部44設計成連續性弧面結構，此時弧面部44的曲率為單一數值；然而亦可由分具不同曲率的複數個微型弧面結構組成弧面部44，意即弧面部44為不具連續性的弧面結構(未繪製於圖中)。

基於某些情況，例如出射面40的面積遠大於入射面38的面積，導光裝置28可將曲面結構36形成在入射面38上。曲面結構36在第一階段先行發散光線S，再通過穿孔結構34在第二階段更進一步增加部份光線S的轉向角度。於本發明較佳實施例中，曲面結構36可為半橢圓形凹面，然實際態樣可不限於此。曲面結構36具有深度D以及寬度W，寬度W可為深度D的六倍至八倍，例如寬度W可為1.8~2.5公釐、且深度D可為0.2~0.4公釐。再者，平面部46A與出射面40之間的第一距離D1可為平面部46B與曲面結構36之底部間的第二距離D2的兩倍，且平面部46A與平面部46B之間的第三距離D3可為第二距離D2的百分之四十。該 些距離間的比例關係較佳可容許百分之十的正負誤差。曲面結構36是一種選擇性的結構設計，可視實際需求選擇是否設置曲面結構36、及選擇曲面結構36的尺寸與位置。導光裝置28可以僅將穿孔結構34設置在導光體32內，而讓導光體32的入射面38保持平整，意即不在入射面38形成曲面結構。

如第3圖所述，位於正中間的光線S1穿越曲面結構36、再通過穿孔結構34投射到出射面40，其行進方向可大致保持直線。位於中央光線S1兩旁的光線S2穿越曲面結構36時已偏向，通過穿孔結構34的平面部46A與46B還可再進一步轉向第二角度θ2，故能投射到出射面40的邊緣處。再者，位於外側的光線S3穿越曲面結構36亦會受影響而偏向，投射到穿孔結構34的弧面部44以轉向第一角度θ1，再經由反射面42之反射作用投射於出射面40。光線S4可通過穿孔結構34之弧面部44轉變其行進方向，投射到出射面40的外緣；光線S5則沒有通過穿孔結構34，直接穿過導光體32而投射到出射面40。因此，使出射面40的中央區域與旁側區域都能受到光線S1、S2、S3、S4與S5的映照，呈現整體均勻之發光效果。

請參閱第4圖，第4圖為本發明第二實施例之導光裝置28之示意圖。導光裝置28之穿孔結構34A的弧面部44位於入射面38與平面部46A之間，弧面部44之一端直接連接平面部46B，但弧面部44之另一端可經由側面部48連接於平面部46A。側面部48屬於選擇性的輔助結構，用來改變光線S之行進方向。側面部48可能是平面型、弧面型、或平面型與弧面型之組合。本發明的第二實施例係於弧面部44之鄰近出射面40的一側設置平面型側面部48。通過平面型側面部48的光線S不會有過大的轉向。本發明可藉由改變平面型側面部48的面積、或平面型側面部48相對平面部46A之夾角，達到調整出射面40發光均勻度的目的。

請參閱第5圖，第5圖為本發明第三實施例之導光裝置28之示意圖。第三實施例之穿孔結構34B的弧面部44位於入射面38與平面部46A之間，弧面部 44和平面部46A之間則通過平面型側面部48相連接。第一與第二實施例中，弧面部44位於穿孔結構34及34A的側面，用來大幅度地改變部份光線S的行進方向。第三實施例中，穿越曲面結構36的光線S可經由弧面部44之設計整體發散，通過弧面部44的光線S再利用折射原理與全反射原理經由平面部46A及側面部48均勻投射至出射面40。

請參閱第6圖，第6圖為本發明第四實施例之導光裝置28之示意圖。第四實施例之穿孔結構34C的弧面部44位於入射面38與平面部46A之間，弧面部44和平面部46A之間則通過弧面型側面部48相連接。第四實施例中，穿越曲面結構36的光線S亦可經由弧面部44之設計整體發散，通過弧面部44的光線S再利用折射原理與全反射原理經由平面部46A及側面部48均勻投射至出射面40。

綜上所述，本發明的導光裝置較佳應用於細長型的指示設備。指示設備的指示元件可能是按鈕或提醒燈號。指示元件的面寬大於發光元件的尺寸，故可於指示元件與發光元件之間設置導光裝置，用來將發光元件之光線均勻投射至指示元件的所有區域。發光元件通過纜線接收能源訊號及控制指令，可減少相關硬體成本。單顆發光元件的光線經由導光裝置就能均勻投射到指示元件，既能減少零件數量、亦可縮短組裝功能。導光裝置為入光面小於出光面、反射面連接在入射面和出射面之間的梯型結構。導光裝置在入光面設置曲面結構、在入光面和出射面之間設置穿孔結構，能夠大幅度地改變進入導光體的光線行進方向，使細長型指示元件具有均光效果。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

20‧‧‧指示設備

22‧‧‧基座

24‧‧‧發光元件

26‧‧‧承載座

28‧‧‧導光裝置

30‧‧‧指示元件

32‧‧‧導光體

34‧‧‧穿孔結構

36‧‧‧曲面結構

50‧‧‧光發散元件

S‧‧‧光線

Claims (17)

1. 一種導光裝置，其包含有：一導光體，具有一入射面與一出射面；以及一穿孔結構，設置在該入射面和該出射面之間，該穿孔結構之一內壁面具有至少一弧面部以及至少一平面部，穿過該入射面的一光線係部份經由該穿孔結構至該出射面；其中該出射面之一面積大於該入射面之一面積。
2. 如請求項1所述之導光裝置，另包含有：一曲面結構，形成於該入射面，用以發散該光線。
3. 如請求項2所述之導光裝置，其中該曲面結構為一半橢圓形凹面。
4. 如請求項2所述之導光裝置，其中該弧面部銜接該平面部且位於該平面部接近該入射面之一側，或該弧面部銜接該平面部且位於該平面部遠離該出射面之一側，該平面部與該出射面之間的一第一距離大於該平面部與該曲面結構之間的一第二距離的兩倍。
5. 如請求項1所述之導光裝置，其中該穿孔結構之該內壁面另具有一側面部，連接在該弧面部與該平面部之間。
6. 如請求項5所述之導光裝置，其中該側面部為一平面型或一弧面型。
7. 如請求項1所述之導光裝置，其中該導光體另具有一反射面，連接在該入射面與該出射面之間，該反射面和該入射面、與該反射面和該出射面之兩夾角分別為一銳角及一鈍角。
8. 一種具有發光功能的指示設備，其包含有：一發光元件，用來提供一光線；以及一導光裝置，包含有：一導光體，具有一入射面與一出射面；以及 一穿孔結構，設置在該入射面和該出射面之間，該穿孔結構之一內壁面具有至少一弧面部以及至少一平面部，穿過該入射面的該光線係部份經由該穿孔結構至該出射面；其中該出射面之一面積大於該入射面之一面積。
9. 如請求項8所述之指示設備，另包含有：一光發散元件，設置在該發光元件與該導光裝置之間，用以發散該光線。
10. 如請求項8所述之指示設備，其中該導光裝置另包含有一曲面結構，形成於該入射面，用以發散該光線。
11. 如請求項10所述之指示設備，其中該曲面結構為一半橢圓形凹面。
12. 如請求項10所述之指示設備，其中該弧面部銜接該平面部且位於該平面部接近該入射面之一側，或該弧面部銜接該平面部且位於該平面部遠離該出射面之一側，該平面部與該出射面之間的一第一距離大於該平面部與該曲面結構之間的一第二距離的兩倍。
13. 如請求項8所述之指示設備，其中該穿孔結構之該內壁面另具有一側面部，連接在該弧面部與該平面部之間。
14. 如請求項13所述之指示設備，其中該側面部為一平面型或一弧面型。
15. 如請求項8所述之指示設備，其中該導光體另具有一反射面，連接在該入射面與該出射面之間，該反射面和該入射面、與該反射面和該出射面之兩夾角分別為一銳角及一鈍角。
16. 如請求項8所述之指示設備，其中該導光體呈扁平狀梯形。
17. 如請求項8所述之指示設備，其中該導光裝置包含有該導光體、該穿孔結構以及一曲面結構，該導光體具有該入射面、該出射面與一反射面，該反射面連接在該入射面與該出射面之間，該反射面和該入射面與該出射面之兩夾角分別為一銳角及一鈍角，該穿孔結構設置在該入射面和該出射面之 間，該穿孔結構之一內壁面具有至少一弧面部以及至少一平面部，使該光線投射至該出射面，該曲面結構形成於該導光體之該入射面。

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