专利名称：均匀光产生结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种均匀光产生结构，尤指一种能产生高光利用 效率的均匀光产生结构。
背景技术：
请参阅图1A、图1B及图1C，公知均匀光产生结构包括 一发光
元件l 0、 一导光本体l 1、 一匸形反射罩体l 2，其中该导光本体 1 l容置于该匸形反射罩体l 2内，并且该发光元件l 0设置该导光 本体ll及该匸形反射罩体l2的其中一相同外侧。
再者，该发光元件l O具有多个单波长或不同波长的光源。该导 光本体l l的底面为一反射面l 1 1，并且一图案l 3成形在该反射 面l 1 l上(如图1B及图1C所示)，以用于将该发光元件l 0从该入 光面l 1 2打入至该导光本体1 l内的光束，破坏其全反射机制并均 匀地从该出光面l 1 0投射出去。换言之，该导光本体l l为一五角 形结构，其中一斜面为出光面l 1 0，而其余为反射面，并且位于底 面的反射面l 1 l具有该图案l 3。另外，该匸形反射罩体l 2用以 将逸出该导光本体l1的光束反射导向该出光面110。
然而，公知的均匀光产生结构仍具有下列的缺陷存在
一、 在该导光本体l l的反射面l 1 l上，仅有一渐渐变大的图 案l 3，然而该发光元件l O具有多个光源，因此使用"仅有一渐渐 变大的图案l3"易造成公知均匀光产生结构的均匀度不佳。
二、 在该导光本体l l中相对于出光面l 1 0的反射面1 1 3为 一平面，此平面(该反射面l 1 3)易产生发光无效区域，而造成公 知均匀光产生结构的发光效率不足。
于是，由以上原因，本设计人有感上述缺陷的可改善性，且依据 多年来从事此方面的相关经验，悉心观察、研究，并配合学理的运用， 而提出一种设计合理且有效改善上述缺陷的本实用新型。
发明内容
本实用新型的主要目的在于提供一种均匀光产生结构，其能够增 加光的利用率及均匀度。
为了解决上述技术问题，根据本实用新型的其中一种方案，提供一种均匀光产生结构，其包括 一导光单元、 一反射单元、 一发光单 元及一图案单元。其中，该导光单元具有一透明的导光本体，并且该 导光本体具有一入光面、 一相反于该入光面的第一反射面、多个形成
于该入光面及该第一反射面之间的第二反射面、及一形成于该入光面 及该第一反射面之间的出光面，其中该些第二反射面的最后端为一后 反射面，该些第二反射面的最下端为一下反射面。该反射单元包覆该 第一反射面及该些第二反射面。该发光单元设置于该导光本体的入光 面的外侧，并且该发光单元具有多个发光元件。该图案单元设置于该 下反射面上，其中该图案单元具有多组分别相对应于不同发光元件的 图案，并且每一组图案具有多个微结构。借此，该发光单元所产生的 光束穿过该入光面以导入该导光本体内，然后该光束通过该第一反射 面、该些第二反射面及该图案单元的反射及散射而投向该出光面，最 后该光束从该出光面投射出去。
本实用新型的有益效果在于本实用新型的均匀光产生结构改善 公知"仅有一渐渐变大的图案"的缺陷，取而代之的则是多组图案， 其以印刷、涂布或射出成形的方式成形于一导光本体的其中一反射面 上，并且通过一反射罩体将被该图案所破坏全反射的光有效地反射至 该导光本体的出光面。
为了能更进一步了解本实用新型为达到预定目的所采取的技术、 手段及技术效果，请参阅本实用新型的详细说明与附图，相信本实用 新型的目的、特征与特点，当可由此得一深入且具体的了解，然而所 附附图仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制。
图1A为公知均匀光产生结构的立体分解示意图1B为公知均匀光产生结构的导光单元与图案单元配合的立体 示意图1C为公知均匀光产生结构的导光单元与图案单元配合的左视 示意图2A为本实用新型均匀光产生结构的实施例1的立体分解示意
图2B为本实用新型均匀光产生结构的导光单元与图案单元配合 的实施例1的左视示意图2C为本实用新型均匀光产生结构的发光单元与第一种图案单 元配合的实施例1的仰视示意图2D为本实用新型均匀光产生结构的发光单元与第二种图案单 元配合的实施例1的仰视示意图；图2E为本实用新型均匀光产生结构的发光单元与第三种图案单 元配合的实施例1的仰视示意图3为本实用新型均匀光产生结构的导光单元的实施例2的左视 示意图4为本实用新型均匀光产生结构的导光单元的实施例3的左视 示意图5为本实用新型均匀光产生结构的导光单元的实施例4的左视 示意图6为本实用新型均匀光产生结构的导光单元的实施例5的左视 示意图7为本实用新型均匀光产生结构的导光单元的实施例6的左视 示意图8为本实用新型均匀光产生结构的导光单元的实施例7的左视 示意图9为本实用新型均匀光产生结构的导光单元的实施例8的左视 示意图10为本实用新型均匀光产生结构的导光单元的实施例9的左视 示意图11为本实用新型均匀光产生结构的导光单元的实施例10的主 视示意图；以及
图12为本实用新型均匀光产生结构的导光单元的实施例11的俯 视示意图。
主要元件附图标记说明
公知
发光元件 1Q 出光面 110
反射面 111
入光面 112
反射面 113
导光本体 11
匸形反射罩体12
图案 1 3
实施例1
导光单元
入光面
第一反射面
后反射面
下反射面
导光本体
2 0 0 a出光面
反射单元
红色发光二极管
绿色发光二极管
蓝色发光二极管
图案单元
图案
图案
圆形微结构
圆形微结构
圆形微结构
图案单元
图案
图案单元
图案
实施例2
图案单元
导光本体
后反射面
下反射面
出光面
实施例3
后反射面
倾斜面
实施例4
后反射面
图案单元
实施例5
后反射面
弧面
实施例6
导光本体
后反射面
出光面
前反射面
实施例7
后反射面206g
实施例8
导光本体200h
后反射面203h
前反射面206h
实施例9
后反射面203i
前反射面206i
实施例10
导光本体200j
下反射面204j
出光面205j
实施例11
导光本体200k
后反射面203k
前反射面206k
具体实施方式
请参阅图2A、图2B及图2C，本实用新型实施例l提供一种均匀 光产生结构，其包括 一导光单元2 0 a、 一反射单元2 1 a、 一发 光单元2 2 a及一图案单元2 3 a 。
其中，该导光单元2 0 a具有一透明的导光本体2 0 0 a ，并且 该导光本体2 0 0 a具有一入光面2 0 1 a、 一相反于该入光面2 0 1 a的第一反射面2 0 2 a、多个形成于该入光面2 0 1 a及该第一 反射面2 0 2 a之间的第二反射面、及一形成于该入光面2 0 1 a及 该第一反射面2 2 a之间的出光面2 0 5 a，其中该些第二反射面 的最后端为一后反射面2 0 3 a，为一弧面，并且该些第二反射面的 最下端为一下反射面2 0 4 a 。
再者，该反射单元2 1 a以至少暴露出该入光面2 0 1 a及该出 光面2 0 5 a的方式设置在该导光本体2 0 0 a的表面上。此外，该 反射单元2 1 a的材质可为一具有60%~99%反射率的高反射率材料， 并且该高反射率材料可为金属材料(例如银或铜)或氧化物(例如 二氧化钛(Ti02))。
另外，该发光单元2 2 a设置该导光本体2 0 0 a的入光面2 0 1 a的外侧，并且该发光单元2 2 a具有多个发光元件2 2 0 a，例 如该发光单元2 2 a可由一红色发光二极管R、 一绿色发光二极管 G及一蓝色发光二极管B所组成。再者，该图案单元2 3 a设置于该下反射面2 0 4 a上，其中该 图案单元2 3 a具有多组分别相对应该些发光元件2 2 0 a的图案 (230a 、 231a 、 232a )，并且每一组图案(2 3 0 a 、 2 3 1 a 、 2 3 2 a)具有多个微结构(M 1 、 M 2 、 M 3 )，其用以破 坏光的全反射并增加发光均匀度。此外，每一组图案(2 3 0 a、 2 3 1 a 、 2 3 2a)的该些微结构彼此分开，并且该些微结构的尺寸 或密度沿着远离该发光单元2 2 a的方向渐渐变大。
举列来说，上述该些图案(230a、 231a 、 232a)可 分别对应于不同的发光元件，每一组图案之该些微结构通过涂布、印 刷、蒸镀或溅镀的方式成形于该导光本体2 0 0 a上，并且该些微结 构的形状为圆形或方形；或者，先通过化学蚀刻或雷射加工来制作一 模具，然后使用该模具，以使得每一组图案的该些微结构可通过一体 射出成形的方式成形于该导光本体上，并且该些微结构的形状为球状 或锯齿状。
因此，该发光单元2 2 a所产生的光束(图未示)穿过该入光面 2 0 1a以导入该导光本体2 0 0 a内，然后该光束通过该第一反射 面2 0 2 a、该些第二反射面及该图案单元2 3 a的反射而投向该出 光面2 0 5 a，最后该光束从该出光面2 0 5 a投射出去。
以本实用新型实施例1而言，该些微结构组(M1 、 M 2 、 M 3 ) 分成三组圆形微结构，分别对应于该发光单元2 2 a内的不同波长的 红、绿、蓝三组光源位置(亦即红色发光二极管R、绿色发光二极管 G及蓝色发光二极管B)。圆形微结构M1、 M2、 M3的圆面积放大 比例依据"红、绿、蓝三组光源离出光面2 0 5 a的距离Dr、 Dg、 Db"、 "光源强度Ir、 Ig、 Ib"及"对该些微结构组的散射程度Sr、 Sg、 Sb" 而变化，光源在导光本体2 0 0 a中传播损耗为cj，同一组光源受不同 组光散射图案的迭加效应为《,故此微结构组的分布为一多变函数M(D, I, S， (5，。。
当该发光单元2 2 a内的光源排列方式为沿远离出光面2 0 5 a
方向依序为红、绿、蓝三波长的光源，红光光源(红色发光二极管R)、 绿光光源(绿色发光二极管G)与蓝光光源(蓝色发光二极管B)与 该出光面2 0 5 a的距离比为Dr: Dg: Db二tan72。 tan78。 tan82。。
光源能量比Ir: Ig: Ib=l: 2.01: 2.12。光源散射程度比例为Sr: Sg:
Sb=l: 3.5: 5.5，红光光源沿远离该发光单元2 2 a方向的能量损耗 为0.096。/。/mm，绿光光源沿远离该发光单元2 2 a方向的能量损耗为 0.093%/mm，并且蓝光光源沿远离该发光单元2 2 a方向的能量损耗 为0.084% / mm。
考虑上述各项参数值，可得由该导光本体2 Q Q a的出光面2 05 a所得的红光能量，有60。/。的能量被相对应红光光源的微结构组M l所散射而朝向该出光面2 0 5 a，有20%的能量被相对应绿光光源 的微结构组M 2所散射而朝向该出光面2 0 5 a，有10%的能量被相 对应蓝光光源的微结构组M3所散射而朝向该出光面2 0 5 a，另外 有10%的能量是未经散射，而是借由反射机制从该出光面2 0 5 a离 开；由该导光本体2 0 0 a的出光面2 0 5 a所得的绿光能量，有50% 的能量被相对应绿光光源的微结构组M 2所散射而朝向该出光面2 0 5 a ，有30。/。的能量被相对应红光光源的微结构组M 1所散射而朝向 该出光面2 0 5 a，有10。/。的能量被相对应蓝光光源的微结构组M 3 所散射而朝向该出光面2 0 5 a，另外有10%的能量是未经散射，而 是借由反射机制从该出光面2 0 5 a离开；由该导光本体2 0 0 a的 出光面2 0 5 a所得的蓝光能量，有40%的能量被相对应蓝光光源的 微结构组M 3所散射而朝向该出光面2 0 5 a，有35%的能量被相对 应绿光光源的微结构组M 2所散射而朝向该出光面2 0 5 a，有15% 的能量被相对应红光光源的微结构组M 1所散射而朝向该出光面2 0 5 a，另外有10%的能量是未经散射，而是借由反射机制从出光面2 0 5 a离开。因此可推得，此图案2 3 a的微结构面积变化公式为
Ml = 1.048 x^^ea()96 "'
M2 = 0.451x^Ge0093r2 +CG
M3 = 0.613 xV謹化+CB
其中rl、 r2、 r3为每组图案中的各点圆面积的半径变数，LR、 LB分别为红光、绿光、蓝光在导光本体2 0 0 a的强度修正数，并且 CR、 CG、 CB分别为红光、绿光、蓝光在导光本体2 0 0 a的光形分布 常数。
因此，微结构组M 1的第一个微结构，其圆形面积为0.35mm2， 并且沿远离该发光单元2 2 a为5mm处；另一面积为0.38mm2的圆形 微结构，其每隔5mm依比例增大。绿光微结构组M 2的圆形大小为一 个面积为0.72mm2的圆形微结构，其沿远离该发光单元2 2 a为5mm 处；另一面积为0.76mm2的圆形微结构，其每隔5mm依比例增大。微 结构组M 3的圆形大小为一个面积为1.07mm2的圆形微结构，其沿远 离该发光单元2 2 a为5mm处；另一面积为1.14 mm2的圆形微结构， 其每隔5mm依比例增大。
另外，请参阅图2D及图2E所示，有关该图案单元(2 3 a '、 2 3 a〃 )的变化(图2D及图2E内所揭露的虚线左方的图案变化) 亦可使用下列的距离密度变化公式(其中图2D的三组图案R' 、G'、 B'分别对应红色发光二极管R、绿色发光二极管G及蓝色发光二极管B;图2E的三组图案R〃 、 G〃 、 B〃分别对应红色发光二极管R、 绿色发光二极管G及蓝色发光二极管B):
R: C1R + 4X-X(X-1)/C2R， X=0, 1, 2,…
G : C1G + 4X - X(X-1)/C2G， X=0， 1, 2,...
B: C1B+ 4X-X(X-1)/C2B， X=0, 1, 2，…
其中，X为每组图案中的各点位置变量；C1R， C1(J， dB为三组图
案R、 G、 B的初始位置常数；C2R, C2G， C2B为R、 G、 B三组图案 的位置变化比例常数。
请参阅图3，实施例2与实施例1最大的差别在于在实施例2 中，该后反射面2 0 3 b为一具有一预定倾斜角度的倾斜面，其用于 将该光束反射至该图案单元2 3 b上。换言之，借由该后反射面2 0 3 b的偏光效果，可使光束偏向于该导光本体2 0 0 b底部(下反射 面2 0 4 b )的该图案单元2 3 b ，以用于增强光散射及反射的效果 并减少无效光束的比例，以增强射向该出光面2 0 5 b的光束能量， 以达到最高发光效率与均匀性。
请参阅图4，实施例3与实施例2最大的差别在于在实施例3 中，该后反射面2 0 3 c由多个倾斜面2 0 3 0 c所组成，借由该后 反射面2 0 3 c的偏光效果，亦能达到如上述实施例2中所提到的优 点。
请参阅图5，实施例4与实施例2最大的差别在于在实施例4 中，该后反射面2 0 3 d为一弧面(此弧面的面积大于实施例1中弧 面的面积)，其用于将该光束反射至该图案单元2 3 d上，借由该后反 射面2 0 3 d的聚光效果，亦能达到如上述实施例2中所提到的优点。
请参阅图6，实施例5与实施例4最大的差别在于在实施例5 中，该后反射面2 0 3 e由多个弧面2 0 3 0 e所组成，借由该后反 射面2 0 3 e的聚光效果，亦能达到如上述实施例2中所提到的优点。
请参阅图7，实施例6与上述其它实施例最大的差别在于在实 施例6中，该导光本体2 0 0 f具有一与该后反射面2 Q 3 f相对称 的前反射面2 0 6 f ，该后反射面2 0 3 f占据该导光本体2 0 0 f 后端的一部分，该前反射面2 0 6 f占据该导光本体2 0 0 f前端的 一部分，并且该后反射面2 0 3 f及该前反射面2 0 6 f皆为倾斜面， 其中该出光面2 0 5 f位于该导光本体2 0 0 f的最上端并且位于该 后反射面2 0 3 f及前反射面2 0 6 f之间。
请参阅图8，实施例7与实施例6最大的差别在于在实施例7 中，该后反射面2 0 3 g及该前反射面2 0 6 g皆为弧面。
请参阅图9，实施例8与实施例6最大的差别在于在实施例8 中，该后反射面2 0 3 h占据该导光本体2 0 0 h后端的全部，该前反射面2 0 6 h占据该导光本体2 0 0 h前端的全部(因此该些第二 反射面的最前端为一前反射面2 0 6 h)。
请参阅图10，实施例9与实施例8最大的差别在于在实施例9 中，该后反射面2 0 3 i及该前反射面2 0 6 i皆为弧面。
请参阅图11，此为导光本体2 0 0 j的主视图，其中该出光面2 0 5 j相反于该下反射面2 0 4 j ，并且该下反射面2 0 4 j及该出 光面2 0 5 j之间的距离沿着远离该发光单元(图未示)的方向渐渐 縮小。例如该下反射面2 0 4 j沿着远离该发光单元(图未示)的 方向愈来愈靠近该出光面2 0 5 j 。
请参阅图12，此为导光本体2 0 0 k的俯视图，其中该前反射面 2 0 6 k相反于该后反射面2 0 3 k，并且该前反射面2 0 6 k及该 后反射面2 0 3 k之间的距离沿着远离该发光单元(图未示)的方向 渐渐縮小。例如该前反射面2 0 6 k及该后反射面2 0 3 k同时沿 着远离该发光单元(图未示)的方向渐渐彼此接近。
当然，上述图11及图12的实施例亦可加总在一起，亦即该前反 射面及该后反射面之间的距离沿着远离该发光单元的方向渐渐縮小， 并且该下反射面及该出光面之间的距离沿着远离该发光单元的方向渐 渐縮小。
因此，本实用新型的均匀光产生结构具有下列的优点存在
一、 分别针对"发光单元内之多组光源"及"与该导光本体的出光 面相对位置关"，以设计多组图案的形状、大小及排列方式，因此可增 加本实用新型均匀光产生结构的光利用效率，并且使得沿着导光本体 的长度方向的照度分布更为均一。
二、 由于该导光单元相对于该出光面的反射面具有一倾斜角度的 平面或弧面，借由控制该发光单元所产生的光束的行进方向，可大为 提升光利用效率。
但是以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，非因此即局限本发 明的专利保护范围，故凡本领域的普通技术人员运用本实用新型及附 图内容所为的等效结构变化，均同理包含于本发明的保护范围内，特 此说明。
权利要求1、一种均匀光产生结构，其特征在于，包括一导光单元，其具有一透明的导光本体，并且该导光本体具有一入光面、一相反于该入光面的第一反射面、多个形成于该入光面及该第一反射面之间的第二反射面、及一形成于该入光面及该第一反射面之间的出光面，其中该些第二反射面的最后端为一后反射面，该些第二反射面的最下端为一下反射面；一反射单元，其包覆该第一反射面及该些第二反射面；一发光单元，其设置于该导光本体的入光面的外侧，并且该发光单元具有多个发光元件；以及一图案单元，其设置于该下反射面上，其中该图案单元具有多组分别相对应该些发光元件的图案，并且每一组图案具有多个微结构；借此，该发光单元所产生的光束穿过该入光面以导入该导光本体内，然后该光束通过该第一反射面、该些第二反射面及该图案单元的反射而投向该出光面，最后该光束从该出光面投射出去。
2、 如权利要求l所述的均匀光产生结构，其特征在于该后反 射面为一倾斜面或一弧面。
3、 如权利要求1所述的均匀光产生结构，其特征在于该后反 射面由多个倾斜面或多个弧面所组成。
4、 如权利要求1所述的均匀光产生结构，其特征在于该后反 射面为一用于将该光束反射至该图案单元的倾斜面或弧面。
5、 如权利要求1所述的均匀光产生结构，其特征在于该些第 二反射面的最前端为一前反射面，该前反射面相反于该后反射面，并 且该出光面相反于该下反射面。
6、 如权利要求5所述的均匀光产生结构，其特征在于该前反 射面及该后反射面之间的距离沿着远离该发光单元的方向渐渐缩小。
7、 如权利要求5所述的均匀光产生结构，其特征在于该下反 射面及该出光面之间的距离沿着远离该发光单元的方向渐渐縮小。
8、 如权利要求l所述的均匀光产生结构，其特征在于每一组 图案的该些微结构彼此分开，并且该些微结构的尺寸或密度沿着远离该发光单元的方向渐渐变大，该反射单元的材质为一具有60%~99%反 射率的高反射率材料，该发光单元由一红色发光二极管、 一绿色发光 二极管及一蓝色发光二极管所组成。
9、如权利要求1所述的均匀光产生结构，其特征在于该些图 案分别对应于不同的发光元件，每一组图案的该些微结构通过涂布、 印刷、蒸镀或溅镀的方式成形于该导光本体上，并且该些微结构的形 状为圆形或方形。
10、如权利要求1所述的均匀光产生结构，其特征在于该些 图案分别对应于不同的发光元件，每一组图案的该些微结构通过一体 射出成形的方式成形于该导光本体上，并且该些微结构的形状为球状 或锯齿状。
专利摘要一种均匀光产生结构，其包括一导光单元、一反射单元、一发光单元及一图案单元。导光单元具有一透明的导光本体，其具有一入光面、一相反于入光面的第一反射面及形成于入光面及第一反射面之间的多个第二反射面及一出光面，该些第二反射面的最后端为一后反射面，该些第二反射面的最下端为一下反射面。反射单元包覆第一反射面及该些第二反射面。发光单元设置于导光本体的入光面的外侧。图案单元设置于下反射面上，且具有多组分别相对应于不同发光元件的图案，并且每一组图案具有多个微结构。
文档编号F21V13/00GK201434256SQ200920150619
公开日2010年3月31日 申请日期2009年4月28日 优先权日2009年4月28日
发明者丁俞文, 李昆勋, 游川倍 申请人:敦南科技股份有限公司