导光元件与应用此导光元件的光源装置制造方法
【专利摘要】一种导光元件与应用此导光元件的光源装置。此导光元件包括主体。主体具有出光面、底面以及侧面。侧面位于底面和出光面之间。底面相对于出光面。主体具有锥状镂空部，此锥状镂空部包括底端部和顶端部。底端部位于主体的底面，且具有第一镂空截面积。顶端部相对于底端部，且具有第二镂空截面积。第二镂空截面积小于第一镂空截面积。光源装置包括上述导光元件以及发光二极管。此发光二极管邻设于锥状镂空部的底端部，以透过底端部来发射光线至锥状镂空部内。
【专利说明】导光元件与应用此导光元件的光源装置
【技术领域】
[0001]本发明是有关于一种导光元件与应用此导光元件的光源装置，特别是有关于一种可均匀化光线的导光元件与应用此导光元件的光源装置。
【背景技术】
[0002]光源装置在人类的生活中扮演了重要的角色，举凡各种建筑物、交通工具或是装饰品，皆可见到其应用。对于人类而言，光源装置已不仅是一种提供照明的工具而已，光源装置对于人类的生活具有强大的影响力。
[0003]目前常见的光源装置包括有白炽灯、荧光灯和发光二极管(LED)灯等等…。传统的白炽灯是将钨丝通电，以产生高热发光来进行照明。然而这种发光方式非常耗电，使得白炽灯渐渐被荧光灯所取代。
[0004]荧光灯是利用施加高电压于电极上来发射电子，使得电子撞击水银蒸气的原子，产生电离和激发现象。当水银蒸气原子从激发状态回到原始状态时，会发出波长为253.7纳米(nm)的电磁波，此波长属于人眼不可见光的范围。因此，再利用各种不同的荧光物质来吸收此电磁波并将其转换为可见光，即可使荧光灯发出各种不同的颜色。
[0005]虽然荧光灯具有比白炽灯更好的发光效率，但由于内含汞蒸气，在提倡环保节能的现代社会中，人们仍极思开发新的省电及符合环保需求的发光装置来取代荧光灯，也因此，发光二极管照明模块被开发出来，并被人们寄予厚望。发光二极管在一适当的顺向偏压下，电子、空穴会被分 别注入N、P两端，接着空穴电子便会在P/N界面区域结合而使得发光二极管发光。此因电子由高能量状态掉回低能量状态与空穴结合，将能量以光的形式释放出来。
[0006]发光二极管具有比荧光灯更好的发光效率，因此在节能方面的表现也超越荧光灯。然而，由于发光二极管的光线具有很高的方向性，因此应用发光二极管的光源装置的光均匀性通常很差。
[0007]因此，需要一种新的导光元件与应用此导光元件的光源装置，以提供较均匀的光线。
【发明内容】
[0008]本发明的一方面是在提供于一种导光元件与应用此导光元件的光源装置。此导光元件具有锥状镂空部，此锥状镂空部可均匀发光二极管的光线，以使应用此导光元件的光源装置提供较高均匀度的光线。
[0009]根据本发明的一实施例，此导光元件包括主体。主体具有出光面、底面以及侧面，其中侧面位于底面和出光面之间，底面相对于出光面。主体具有锥状镂空部，此锥状镂空部用以接收外部光线且包括底端部和顶端部。底端部位于主体的底面,且具有第一镂空截面积。顶端部相对于底端部，且具有第二镂空截面积，其中第二镂空截面积小于第一镂空截面积。[0010]根据本发明的另一实施例，此光源装置包括导光元件和发光二极管。此导光元件包括主体。主体具有入光面、出光面、底面以及侧面，其中侧面位于底面和出光面之间，底面是相对于出光面，侧面邻接于底面。主体具有锥状镂空部，此锥状镂空部用以接收外部光线且包括底端部和顶端部。底端部位于主体的底面，且具有第一镂空截面积。顶端部是相对于底端部，且具有第二镂空截面积，其中第二镂空截面积小于第一镂空截面积。发光二极管邻设于锥状镂空部的底端部，以透过底端部来发射光线至锥状镂空部内。
[0011]由上述说明可知，本发明实施例的导光元件利用锥状镂空部来折射及扩散光线，以将发光二极管的光线均匀地射出，如此应用此导光元件的光源装置亦可提供较均匀的光线。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]为让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，上文特举数个较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下:
[0013]图1是绘示根据本发明实施例的光源装置的垂直剖面结构示意图。
[0014]图1a是绘示根据本发明实施例的锥状镂空部的剖面结构示意图。
[0015]图1b是绘示根据本发明实施例的发光二极管光线在导光元件中的路径。
[0016]图2是绘示根据本发明实施例的光源装置的垂直剖面结构示意图。
[0017]图2a是绘示根据本发明实施例的锥状镂空部的立体结构示意图。
[0018]图3是绘示根据本发明实施例的光源装置的垂直剖面结构示意图。
[0019]图3a是绘示根据本发明实施例的锥状镂空部的剖面结构示意图。
[0020]主要元件符号说明:
[0021]100:光源装置110:导光元件
[0022]112:侧面114:出光面
[0023]116:底面118:侧面
[0024]120:发光二极管120a:出光面
[0025]200:光源装置210:导光元件
[0026]300:光源装置310:导光元件
[0027]Hl:锥状镂空部BHl:底端部
[0028]THl:顶端部
[0029]H2:锥状镂空部BH2:底端部
[0030]TH2:顶端部
[0031]H3:锥状镂空部BH3:底端部
[0032]TH3:顶端部
[0033]Cl:曲线C2:曲线
[0034]Θ:顶角Q:底端部中心点
[0035]L:连线α:夹角
[0036]P:目标点 rl、r2:直径
【具体实施方式】[0037]请同时参照图1和图la，图1是绘示根据本发明实施例的光源装置100的垂直剖面结构示意图，图1a是绘示根据本发明实施例的锥状镂空部Hl的剖面结构示意图。光源装置100包括导光元件110与发光二极管120。本实施例的光源装置100使用发光二极管120来作为发光源，但本发明的实施例并不受限于此。发光二极管120具有发光面120a，以借由发光面120a射出光线至导光兀件110。
[0038]导光元件110的主体具有出光面114、底面116以及侧面112、118，其中侧面112、118位于出光面114和底面116之间，底面116相对于出光面114。在本实施例中，出光面114具有微结构，以使导光元件110内的光线从出光面114射出，但本发明的实施例并不受限于此。在本发明其他实施例中，底面116也可具有微结构来使导光元件100内的光线从底面116射出，以提供两个照明方向。另外，虽然本实施例的导光元件110具有两个侧面，但本发明的实施例并不受限于此。在本发明的其他实施例中，导光元件可仅具有一个侧面，例如圆形导光兀件。
[0039]导光元件主体具有锥状镂空部H1，此锥状镂空部Hl具有底端部BHl和顶端部THl。底端部BHl位于导光兀件110的底面116,而顶端部THl则靠近导光兀件110的出光面114，并相对于底端部BHl。锥状镂空部Hl的顶端部THl具有直径rl，而底端部BHl具有直径r2，其中r2大于rl，意即顶端部THl的镂空部分的水平截面积小于底端部BHl的镂空部分的水平截面积。在本实施例中，锥状镂空部Hl的侧壁的剖面形状为曲线Cl，且此曲线Cl由多条直线CLl和CL2所构成，其中直线CLl和CL2的斜率可为渐增、渐减或任意排列。另外，锥状镂空部Hl的顶角Θ (角锥张开的角度)介于20度至65度之间。
[0040]发光二极管120邻设于锥状镂空部Hl的底端部BHl，以透过底端部BHl来发射光线至锥状镂空部Hl内。请参照图lb，其绘示根据本发明实施例的发光二极管光线在导光元件中的路径，其中虚线代表发光二极管光线在导光元件110内的路径。从图1b可了解，当发光二极管120的光线进入锥状镂空部Hl后，发光二极管120的光线可透过锥状镂空部Hl的侧壁以不同角度进入导光元件中，如此可使发光二极管120的光线均匀地从导光元件110的出光面114发射至外部。
[0041]由上述说明可知，本发明实施例的导光元件110利用锥状镂空部Hl来均匀化发光二极管的光线，如此本发明实施例的光源装置100即可提供均匀的光线。
[0042]请同时参照图2和图2a，图2是绘示根据本发明实施例的光源装置200的垂直剖面结构示意图，图2a是绘示根据本发明实施例的锥状镂空部H2的立体结构示意图。光源装置200包括导光元件210与发光二极管120。导光元件210类似于导光元件110，但不同之处在于导光元件210具有锥状镂空部H2。
[0043]此锥状镂空部H2具有底端部BH2和顶端部TH2。底端部BH2位于导光元件210的底面116，而顶端部TH2则靠近导光元件210的出光面114，并相对于底端部BH2。锥状镂空部H2的顶端部TH2具有直径rl，而底端部BH2具有直径r2，其中r2大于rl，意即顶端部BH2的镂空部分的水平截面积小于顶端部TH2的镂空部分的水平截面积。
[0044]在本实施例中，锥状镂空部H2为多边形圆锥状，但本发明的实施例并不受限于此。在本发明的其他实施例中，锥状镂空部可为多边形圆锥状，且其侧壁的剖面形状可为曲线或直线Cl。另外，锥状镂空部H2亦具有顶角Θ。另外，底端部BHl跟顶端部THl的横截面形状可相同或不相同。[0045]发光二极管120邻设于锥状镂空部H2的BH2，以透过底端部来发射BH2光线至锥状镂空部H2内。当发光二极管120的光线进入锥状镂空部Hl后，发光二极管120的光线可透过锥状镂空部Hl的侧壁以不同角度进入导光元件中，如此可使发光二极管120的光线均匀地从导光元件110的出光面114发射至外部。
[0046]由上述说明可知，本发明实施例的导光元件210利用锥状镂空部H2来均匀化发光二极管的光线，如此本发明实施例的光源装置200即可提供均匀的光线。
[0047]请参照图3，其是绘示根据本发明实施例的光源装置300的垂直剖面结构示意图。光源装置300包括导光元件310与发光二极管120。导光元件310类似于导光元件110，但不同之处在于导光元件210具有锥状镂空部H3。
[0048]此锥状镂空部H3具有底端部BH3和顶端部TH3。底端部BH3位于导光元件310的底面116，而顶端部TH3则靠近导光元件310的出光面114，并相对于底端部BH3。锥状镂空部H3的顶端部TH3具有直径rl，而底端部BH3具有直径r2，其中r2大于rl，意即顶端部BH3的镂空部分的水平截面积小于顶端部TH3的镂空部分的水平截面积。
[0049]请参照图3a，其是绘示根据本发明实施例的锥状镂空部H3的剖面结构示意图。在本实施例中，锥状镂空部H3的侧壁的剖面形状为曲线C2。曲线C2上的目标点P与底端部BH3中心点Q形成直线L。直线L与底端部BH3之间距有夹角a。当夹角α的角度增加时，目标点P所对应的切线斜率也会随的增加。意即，曲线C2上的目标点P的斜率随着目标点P高度增加而随着增加，进而形成如图3a的曲线C2的形状。
[0050]发光二极管120邻设于锥状镂空部H3的BH3，以透过底端部来发射BH3光线至锥状镂空部H3内。当发光二极管120的光线进入锥状镂空部H3后，发光二极管120的光线可透过锥状镂空部H3的侧壁以不同角度进入导光元件中，如此可使发光二极管120的光线均匀地从导光元件110的出光面114发射至外部。
[0051]由上述说明可知，本发明实施例的导光元件310利用锥状镂空部H3来均匀化发光二极管的光线，如此本发明实施例的光源装置300即可提供均匀的光线。
[0052]虽然本发明已以数个实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，在本发明所属【技术领域】中任何具有普通知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。
【权利要求】
1.一种导光兀件，包括: 一主体，具有一出光面、一底面以及一侧面，其中该侧面位于该底面和该出光面之间，该底面相对于该出光面，该主体具有一锥状镂空部，该锥状镂空部用以接收外部光线且包括: 一底端部，位于该主体的该底面，且具有一第一镂空截面积；以及 一顶端部，相对于该底端部，且具有一第二镂空截面积，其中该第二镂空截面积小于该第一镂空截面积。
2.如权利要求1所述的导光元件，其中该锥状镂空部为多边形圆锥状。
3.如权利要求1所述的导光元件，其中该锥状镂空部的一侧壁的剖面为一曲线，而该曲线由多条直线所构成。
4.如权利要求1所述的导光元件，其中该锥状镂空部的该底端部具有一中心点，该锥状镂空部的一侧壁的剖面为一曲线，该中心点与该曲线上的一目标点的连线与该底端部间具有一夹角，该目标点所对应的一斜率随着该夹角的角度增加而增加。
5.如权利要求1所述的导光元件，其中该锥状镂空部的该顶端部具有一夹角，该夹角介于20度至65度之间。
6.一种光源装置，包括: 一导光元件,包括一主体,具有一出光面、一 底面以及一侧面,其中该侧面位于该底面和该出光面之间，该底面相对于该出光面，该主体具有一锥状镂空部，该锥状镂空部用以接收外部光线且包括: 一底端部，位于该主体的该底面，且具有一第一镂空截面积；以及 一顶端部，相对于该底端部，且具有一第二镂空截面积，其中该第二镂空截面积小于该第一镂空截面积；以及 一光源，邻设于该锥状镂空部的该底端部，以透过该锥状镂空部来发射一光线至该主体内。
7.如权利要求6所述的光源装置，其中该导光元件的该锥状镂空部为多边形圆锥状。
8.如权利要求6所述的光源装置，其中该锥状镂空部的一侧壁的剖面为一曲线，而该曲线由多条直线所构成。
9.如权利要求6所述的光源装置，其中该锥状镂空部的该底端部具有一中心点，该锥状镂空部的一侧壁的剖面为一曲线，该中心点与该曲线上的一目标点的连线与该底端部间具有一夹角，该目标点所对应的一斜率随着该夹角的角度增加而增加。
10.如权利要求6所述的光源装置，其中该锥状镂空部的该顶端部具有一夹角，该夹角介于20度至65度之间。
【文档编号】F21V8/00GK103900032SQ201310023517
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2013年1月22日 优先权日:2012年12月24日
【发明者】陈蔚轩, 杨凯钧, 钟元振 申请人:瑞仪光电股份有限公司