一种调整型光源装置的制作方法

专利名称：一种调整型光源装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种调整型光源装置，特别是涉及一种由多个发光二极管和柱状导光
体构成的调整型光源装置。
背景技术：
目前，市面上所使用之照明灯具，如日光灯、钨丝灯，及现在为大众所接受之省电 灯泡，皆已普遍应用于日常生活当中。然而，此类照明灯具光衰减快，能耗高，容易产生高 热，使用寿命短，易破碎，不易回收，且传统日光灯演色性差，电流不稳而容易造成闪烁。
近十几年出现的组合式发光二极管(Light Emitting Diode ;LED)照明灯具，在一 定程度上克服了上述缺陷。但此种组合式发光二极管照明灯具是由多点光源所组成，而多 点光源直接照射至物体上时，因缺乏灯罩反射柔和所射出的光线，容易使照射之物体产生 复数阴影，进而导致眩光情况及多重阴影之现象产生。 另外，亦有使用高功率之发光二极管搭配导光柱之结构设计，使高功率发光二极 管朝导光柱左、右二端面照射，使导光柱整体发亮，产生较大面积的柔和光线。但此种结构 设计所射出的光型变化单调，不足以应付各种应用，且因高功率发光二极管单位面积的发 热量很大，长时间照明使用后，所产生之热源容易囤积不散，而导致高功率发光二极管温度 会随着时间逐渐升高，使得导光柱照明效率因散热不佳而造成功率降低，所以，此种结构设 计仍有很大的改善空间。

发明内容
本发明的目的在于克服现有LED光源存在的上述缺陷，提供一种具有连续的光分 布，不会产生眩光现象，散热效果好，应用范围广，光利用效率高的调整型光源装置。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现 其包括由发光二极管芯片排列构成的线型光源(LED光源)，所述线型光源近旁设
有至少一柱状导光体，所述柱状导光体一侧为受光面，另一侧为发光面。使用时，多个发光
二极管芯片之点光源发射之光线照射柱状导光体受光面一侧，由受光面进入该柱状导光体
内，因光源经过柱状导光体表面与空气接口产生折射，其垂直于柱状导光体轴向之光线即
可透过柱状导光体表面弧度将光源聚集射出，而平行于轴向进入该柱状导光体之光线因表
面无曲率变化，不会聚集而产主重迭连续的效果，折射后之光线经由柱状导光体之发光面
射出，以此形成均匀的面光源照射。 以下为进一步改进的优选方案 所述柱状导光体与LED芯片间的距离《5mm。 所述柱状导光体断面呈圆弧状。发光二极管芯片置其表面即其焦点面，则照射在 前方平面目标形成一带状照明区域，更者，可以微调柱状导光体与LED芯片间的距离，产生 失焦现象以扩展带状照明区之幅宽，唯柱状导光体与LED芯片间的距离大于5mm时，发光二 极管芯片出光照射在受光面之外的比例偏高，约30%的光线将无法进入柱状导光体，因此
3不合于高效率照明之目的，故柱状导光体与LED芯片间的距离宜《5mm。不推荐过量的失焦调整方法，进而研发出多种导光柱之断面形状，完成不同宽幅、不同均匀性带状光源的调整方法。 所述柱状导光体断面呈圆弧状，按造镜者公式(Lens Maker's Formula)可知其焦点等于圆弧的半径，即圆弧表面就是焦点面。虽然常用圆柱状导光体之圆形断面其聚焦成像的效果失真颇大，但对所需均匀性照明目的而言，反而是有利的。当发光二极管芯片近接置于圆弧之表面者，即置于焦点处，则仅其垂直于轴向的分量经圆弧断面汇聚，并形成一均匀投射的面光源，进而投射在前方平面目标形成一带状照明区域。因为传统灯具利用光源后方反射灯罩之设计，将照明区域之光分布加以柔和化、集中化或方向化，此对朝前射出的LED光源特性全然不适用，因此必须在LED光源与目标物之间，即LED光源的前方加装额外光学组件或改变圆柱状导光体折射聚光之特征以调整其光域之分布，才可能满足不同照光目的需求。 本发明应用亦可改变多数LED芯片彼此相对的位置来调整出光分布，即芯片的走向与柱状导光体之轴向偏斜一角度e ，以车辆头灯为例，为避免照射到对向来车影响安全，靠右侧行车的国家都要求，其头灯照射需满足左侧光压低，过中央线后右侧光呈15°扬起。本发明的一种实施方式是，在安置LED芯片的摆置位置，过中央芯片后其排列方向其走向呈一角度偏向，则其整体投光效果即可满足汽车大灯所要求的光分布，完全不需要更改机构设计或运用复杂的光学反射罩配件，即可简单对应得到所需的光分布，而且更节省空间，并可提高光利用效率。 本发明在所述柱状导光体发光面前方还可同轴向平行增加设置柱状导光体，当增设的柱状导光体为二组时，可以顺利扩展带状照明区域之幅宽约三倍余，只是其光分布并非均匀，中央带亮度较高，因此，仅适合应用于部份照明场合。 当所述柱状导光体断面呈多边形时，可得到不同强度与角度间之分布、此类光分布非常适合应用于不同高度的路灯照明使用，更以多边形及圆柱状导光体组合之结构可调配各种光分布，适合不同的照明需求。 所述发光二极管芯片排列构成之线型光源，可为平行或歪斜于轴向之线或其组合。 所述柱状导光体可为空心管状，使光线经多重折、反射效应，大幅扩大该发光面的射出角，其涵盖角度可达150。，并且可以调整空心管的内径决定其光分布的均匀性。因空心管的制造与导光柱制造可使用同一模具，其平行度极佳，光照品质与成本极具市场潜力。
所述柱状导光体呈空心管状之结构中，管内还可设置可轴向转动的折射组件，以供使用者旋转调整该发光面射出角的配光分布之用。 本发明将多个发光二极管所产生之点光源通过柱状导光体转换为均匀面光源，并可将面光源导引至需照明区域，以此防止多点光源所产生的眩光现象及多重阴影之情况发生。 另外，将发光二极管芯片分散于数个小型芯片串、并联电路，并以芯片直接固着于一大片具有散热功能的基板上，发光二极管之热源分散，且基板具有较大散热速率，从而提高了发光二极管整体之散热效果，避免热源囤积在固定处，进而使发光二极管整体电光转换效率更佳。
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图1为本发明实施例1之立体外观示意图。图2为图1所示实施例之横断面结构示意图。图3为本发明实施例2结构示意图。图4为本发明实施例3结构示意图。图5为本发明实施例4结构示意图。图6为本发明实施例5结构示意。图7为本发明实施例6结构示意图。图8为本发明实施例7结构示意图。图9为本发明实施例8之立体外观示意图。图10为图9所示实施例8于调整反射角度前之示意图。图11为图9所示实施例8于调整反射角度后之示意图。
具体实施例方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1 参照图1、图2，本实施例包括由发光二极管芯片20排列形成的一线型光源，所述线型光源近旁设有一柱状导光体30，所述柱状导光体30 —侧为受光面31，另一侧为发光面32。 发光二极管芯片20所形成之复数点光源照射于柱状导光体30，使复数点光源由受光面31进入柱状导光体30内，光源经由柱状导光体30折射后由发光面32射出。
柱状导光体30为具透光之实心材质构成，当复数发光二极管芯片20所产生的复数点光源朝柱状导光体30之受光面31照射时，可使光源由空气介质转换进入柱状导光体30介质，即可透过实心之柱状导光体30将光源聚集折射，并将折射后之光源经由柱状导光体30之发光面32射出。因柱状导光体30断面呈圆弧状，所以使折射光源由发光面32呈现辐射状之均匀面光源照射。以此结构设计，便可将复数发光二极管芯片20所发出之点光源透过柱状导光体30转换为均匀的面光源照射，并将面光源导引至照明区域。
另外，复数发光二极管芯片20可采用各式颜色之照明，使用者可先行调配所需之光谱，使复数发光二极管芯片20照射柱状导光体30后呈现各式色相、色温之光源照射。
再者，复数发光二极管芯片20分别电连接于基板10上呈线型分散，基板10作为复数发光二极管芯片20之控制电路布设及同时提供散热之使用，可以避免热源囤积在固定处，进而改善现有技术须使用高功率发光二极管而产生散热不佳的问题。另，复数发光二极管芯片20电路之串、并联可完全配合控制电路的布局方式，可适用各种高低电压或交、直流电源的驱动，其中以36颗串联为一组，其正常工作电压可高达36X3. 5V = 126V，峯值工作电压可高达36X4. 5V= 162V，按此种串联方式，再予以反向并联第二组，当可直接运用AC110V的市电，以此结构设计省略了额外配电的需求，正是此种多芯片系统的优势，也是未来主流的应用产品。 如此，复数发光二极管芯片20可依使用者所在地电力供应状况，而选择适当数量
5芯片之串、并联控制电路，可完全配合当地直流或交流电力供应作为电源，使本发明适用范围更广。 实施例2 参照图3，本实施例之结构为达成汽车大灯照射范围"左低右高"之特征，圆柱状导光体30在其外表面形成一焦点面，即LED芯片的走向与柱状导光体之轴向偏斜一角度9 ，以车辆头灯的设计，为避免照射到对向来车影响安全，靠右侧行车的国家都要求，其头灯照射需满足左侧光压低，过中央线后右侧光呈15。扬起。本实施例在安置LED芯片的摆置位置，过中央芯片后其排列方向其走向呈一角度偏向，9 =15° ，则其整体投光效果即可满足汽车大灯所要求的光分布，完全不需要更改机构设计或运用复杂的光学反射罩配件，即可简单对应得到所需的光分布，而且更节省空间；在焦点面附近改变芯片排列之走向，可以直接改变光源照射之方向。
实施例3 参照图4，本实施例结构与实施例1大致相同，区别仅在于，复数柱状导光体30堆栈排列，使复数柱状导光体30呈现最大的光源照射面积。
实施例4 参照图5，本实施例结构与实施例1亦大致相同，区别仅在于，柱状导光体30断面为多边形，以此呈现一个方向以上之均匀面光源照射。
实施例5 参照图6，本实施例结构与实施例1也大致相同，区别仅在于，柱状导光体30由具透光之中空材质构成，柱状导光体30有一空腔33，而柱状导光体30之空腔33断面呈圆弧状。当光源由空气介质进入柱状导光体30介质后，部份光线直接射入呈圆弧状之内壁面331，此内壁面331将光线折、反射，便可将多道光线反射至发光面32射出，以增益柱状导光体3整体照明亮度。
实施例6 参照图7，本实施例结构与实施例5大致相同，区别仅在于，柱状导光体30之空腔33断面设计成多边形状，因为空腔33断面呈现多边形状，所以光源射入空腔33之内壁面331后，可由内壁面331反射出至少一个方向以上之光源至该发光面32形成亮度增益。故，使用者于照明时可转动柱状导光体30，以调整内壁面331之反射角度，来变换面光源的照射方向。 实施例7 参照图8，本实施例结构与实施例5也大致相同，区别仅在于，柱状导光体30断面
外型为多边形。
实施例7 参照图9、图10、图11，本实施例柱状导光体30之空腔33内设置有可轴向转动的反射组件40，反射组件40 —侧有反射面41 。当光线向柱状导光体30之空腔33射入时，使用者可转动反射组件40，调整反射组件40之反射面41的角度，便可将光源透过反射面41调整形成有各种角度之均匀面光源照射，并将面光源导引至照明区域。
本发明之调整型光源装置，其功效在于将复数发光二极管芯片20所产生之点光源通过柱状导光体30转换为均匀面光源，并将面光源导引至照明区域，以此防止多点光源所产生的眩光现象及多重阴影之情况发生。 另外，当复数发光二极管芯片20于运作发热时，可转换复数发光二极管芯片20之
热源于基板10上作为最大散热面积，提高复数发光二极管芯片20整体之散热效果，以避免
热源囤积在固定处，进而使其复数发光二极管芯片20整体电光转换效率更佳。 以上所述仅为本发明之优选实施例，在不脱离本发明技术方案基本构思范围内，
所作之更动与润饰，均属本发明之保护范围。
权利要求
一种调整型光源装置，包括由发光二极管芯片排列构成的线型光源，其特征在于，所述线型光源近旁设有至少一柱状导光体，所述柱状导光体一侧为受光面，另一侧为发光面。
2. 如权利要求l所述的调整型光源装置，其特征在于，线光源与柱状导光体的距离 < 5mm。
3. 如权利要求1或2所述的调整型光源装置，其特征在于，发光二极管芯片排列构成之 线型光源，为平行或歪斜于轴向之线或其组合。
4. 如权利要求1或2所述的调整型光源装置，其特征在于，所述柱状导光体为实心柱或 空心管柱。
5. 如权利要求1或2所述的调整型光源装置，其特征在于，所述柱状导光体为空心管 柱，且所述管腔内设置有可轴向转动的折射组件。
6. 如权利要求1或2所述的调整型光源装置，其特征在于，所述柱状导光体断面呈圆弧状。
7. 如权利要求1或2所述的调整型光源装置，其特征在于，所述柱状导光体断面呈多边形。
8. 如权利要求1或2所述的调整型光源装置，其特征在于，所柱状导光体发光面前方同 轴向平行增设有二组柱状导光体。
全文摘要
一种调整型光源装置，其包括由发光二极管芯片排列构成的线型光源，所述线型光源近旁设有至少一柱状导光体，所述柱状导光体一侧为受光面，另一侧为发光面。本发明具有连续的光分布，不会产生眩光现象，散热效果好，应用范围广，光利用效率高。
文档编号F21Y101/02GK101718407SQ201010300990
公开日2010年6月2日 申请日期2010年1月31日 优先权日2010年1月31日
发明者秦厚敬 申请人:秦厚敬