照明装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种照明装置，包括一导光元件、一发光元件以及一反射元件。导光元件具有一入光面、一出光面、一第一表面以及一第二表面。入光面环绕导光元件且连接在出光面与第一表面之间。第一表面连接在入光面与第二表面之间使第二表面与入光面彼此相对，其中第二表面构成一凹孔结构。凹孔结构的孔径由第一表面向出光面逐渐变化。发光元件环绕导光元件，以朝向入光面发出光线。反射元件至少设置在第一表面上。
【专利说明】照明装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种照明装置，尤其涉及一种具有导光元件的照明装置。
【背景技术】
[0002]利用发光元件搭配导光元件的光源模块，已经普遍地应用在照明领域中。一般而言，发光元件所提供的光束进入导光元件之后进行传播，继而光束由导光元件的出光面出射，以形成所需的照明光源。
[0003]近年来，随着照明技术的进步，上述的光源模块已逐渐应用在许多照明装置中。在各类发光元件中，发光二级管(Light Emitting Diode, LED)由于亮度高、低耗电与低污染性而成为主流。
[0004]在传统的照明装置中，来自发光元件的光束通过导光元件的入光面而进入导光元件之后，光束是从导光元件的出光面出射。因此，导光元件的设计对整个照明装置的出光效果有显著的影响。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种照明装置，具有理想的出光效率。
[0006]本发明提供一种照明装置，包括一导光元件、一发光元件以及一反射元件。导光元件具有一入光面、一出光面、一第一表面以及一第二表面。入光面环绕导光元件且连接在出光面与第一表面之间。第一表面连接在入光面与第二表面之间使第二表面与入光面彼此相对，其中第二表面构成一凹孔结构。凹孔结构的孔径由第一表面向出光面逐渐变化。发光元件环绕导光元件，以朝向入光面发出光线。反射元件至少设置在第一表面上。
[0007]在本发明一实施例中，上述导光兀件为圆盘型。
[0008]在本发明一实施例中，上述反射兀件为一扩散式反射层。
[0009]在本发明一实施例中，上述凹孔结构贯穿导光元件。
[0010]在本发明一实施例中，上述凹孔结构位于导光元件中央。
[0011]在本发明一实施例中，上述发光元件包括多个发光二极管，且发光二极管环绕在入光面。
[0012]在本发明一实施例中，上述照明装置还包括一第一壳体与一第二壳体。发光兀件与配置有反射元件的导光元件夹设在第一壳体与第二壳体之间使导光元件的出光面暴露出来。
[0013]在本发明一实施例中，上述第二表面与入光面彼此不平行。
[0014]在本发明一实施例中，上述反射元件还配置在第二表面上。
[0015]在本发明一实施例中，上述第一表面与第二表面相交角度由130度至140度。
[0016]在本发明一实施例中，上述导光兀件还包括一第三表面，连接在第一表面与入光面之间，且第三表面与第一表面相交一钝角。反射元件还配置在第三表面上。另外，钝角由165度至170度。[0017]基于上述，本发明实施例的导光元件中设置有凹陷结构使得定义出凹陷结构的表面与入光面彼此相对。并且，凹陷结构的表面实质上不平行入光面而有助于将进入导光元件的导引至出光面而射出照明装置。如此一来，本发明实施例的照明装置具有理想的出光效率。
[0018]为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所示附图作详细说明如下。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1示出为本发明一实施例的照明装置的示意图；
[0020]图2示出为图1的照明装置沿剖线1-1’的剖面示意图；
[0021]图3示出为本发明一实施例的照明装置的剖面示意图；
[0022]图4示出为本发明一实施例的照明装置的示意图；
[0023]图5示出为图4的照明装置沿剖线11-11’的剖面示意图；
[0024]图6示出为本发明一实施例的照明装置的剖面示意图；
[0025]图7示出为本发明一实施例的照明装置的剖面示意图；
[0026]图8示出为本发明一实施例的照明装置的剖面示意图；
[0027]图9示出为本发明一实施例的照明装置的剖面示意图。
[0028]附图标记说明:
[0029]100、200、300、400、500、600、700:照明装置；
[0030]110、310、410、710:导光元件；
[0031]112:入光面；
[0032]114、314:出光面；
[0033]116:第一表面；
[0034]118、318、518、618:第二表面；
[0035]120,720:发光元件；
[0036]130,730:反射元件；
[0037]210:第一壳体；
[0038]212:开口；
[0039]220:第二壳体；
[0040]412:第三表面；
[0041]740: 二次光学元件；
[0042]742:第一出光面；
[0043]744:第二出光面；
[0044]744A:夹角；
[0045]C:凹孔结构；
[0046]D:方向；
[0047]1-1’、11-11’:剖线；
[0048]L、L1、L2、L3:光线;
[0049]W:孔径；[0050]Θ1、Θ2:角度。
【具体实施方式】
[0051]图1示出为本发明一实施例的照明装置的示意图，而图2示出为图1的照明装置沿剖线1-1’的剖面示意图。请同时参照图1与图2，照明装置100包括一导光元件110、一发光兀件120以及一反射兀件130。导光兀件110具有一入光面112、一出光面114、一第一表面116以及一第二表面118。入光面112环绕导光兀件110且连接在出光面114与第一表面116之间。第一表面116连接在入光面112与第二表面118之间。此时，第二表面118与入光面112位于第一表面116的相对两侧而呈现彼此相对的配置关系。
[0052]发光兀件120环绕导光兀件110的周边,并且反射兀件130设置在第一表面116与第二表面118上。如此一来,发光兀件120可以朝向入光面112发出光线L。通过导光兀件110的导引以及反射元件130的反射，光线L将会由出光面114射出照明装置100。在本实施例中，发光元件120可以是由环绕在导光元件110周边的多个发光二级管所组成，而反射元件130可以是涂布在第一表面116与第二表面118上的扩散式白色反射油墨层。不过，本发明不以此为限，在其他的实施例中，发光元件120可以是由环形的灯管所构成，而反射元件130可以选择性地为其他扩散式反射材料所构成的构件。
[0053]由于发光元件120所发出的光线L朝向入光面112照射时，光线L大致上会沿着方向D行进。光线L进入导光元件110后，有部分的光线L可能持续沿着方向D传递而穿越导光元件110。如此一来，这样的光线L无法由出光面114射出，而成为无法被利用的光源。换言之，这样的传递路径将使得照明装置100的出光效率不佳。因此，本实施例的导光元件110中设置有实质上相对于入光面112的第二表面118藉以改善照明装置100的出光效率。
[0054]具体来说，第二表面118例如在导光元件110中构成一凹孔结构C，并且凹孔结构C可以位于导光元件110的中央。凹孔结构C的孔径W由第一表面116向出光面114逐渐减少。如此一来，第二表面118与入光面112实质上呈现彼此相对却不相互平行的关系。当光线L在导光兀件110内部沿着方向D传递而照射在第二表面118时,光线L将在第二表面118受到反射元件130的反射作用而发生反射。此时，第二表面118的倾斜方向将使被反射的光线L朝向出光面114射出照明装置100，从而提升照明装置100的出光效率。
[0055]在本实施例中，导光元件110的材质例如为聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,PMMA)、聚碳酸脂(polycarbonate,PC)、玻璃,但本发明并不以此为限。这些材质的折射率基本上都大于外界(空气的折射率)。一旦光线L入射在第二表面118的入射角大于全反射临界角，光线L将会在第二表面118全反射而朝向出光面114行进。所以，在其他实施例中，第二表面118上也可选择不设置反射元件130，并可选择性地进一步调整第二表面118的倾斜角度。在这样的结构下，部分无法碰到第一表面116上的反射元件130的光线L如大于全反射临界角，就可使得照射在第二表面118上的光线L通过在第二表面118全反射而朝向出光面114射出。相较之下，第二表面118设置有反射元件130时可以获得较高的出光效率，而第二表面118未设置反射元件130时，可以使反射光线L的反射作用所造成的亮环现象减轻。在本实施例中，为了提高光线L朝向出光面114射出的比率，第一表面116与第二表面118相交角度Θ I例如由130度至140度。当然，上述数值仅是举例说明之用，在其他实施例中，第一表面116与第二表面118的相交角度Θ I可以随着导光兀件110的材质而定。
[0056]图3示出为本发明一实施例的照明装置的剖面示意图。请参照图3，照明装置200除了图1与图2所记载的导光元件110、发光元件120以及反射元件130之外，还包括有一第一壳体210与一第二壳体220。第一壳体210具有一开口 212，而配置有反射元件130的导光兀件Iio以及发光兀件120被夹持与固定在第一壳体210与第二壳体220之间。此时，第一壳体210的开口 212会暴露出导光元件110的出光面114。并且，在照明装置200组装完成后，反射兀件130位于导光兀件110与第二壳体220之间。上述第一壳体210与第二壳体220之间可以通过机构上的卡扣或是通过锁固件的锁固等方式结合在一起。另外，在其他的实施例中，第一壳体210与第二壳体220的设计可以采用单一个壳体来取代或是采用更多个构件来实现。
[0057]图4示出为本发明一实施例的照明装置的示意图，而图5示出为图4的照明装置沿剖线11-11’的剖面示意图。请同时参照图4与图5，照明装置300包括一导光元件310、一发光元件120以及一反射元件130。具体来说，照明装置300大致上与照明装置100相似，其中本实施例与图1的照明装置100间的差异主要在于，导光元件310的设计。因此，以下将主要地描述导光元件310的设计。
[0058]导光元件310具有一入光面112、一出光面314、一第一表面116以及一第二表面318。入光面112环绕导光兀件110且连接在出光面314与第一表面116之间。第一表面116连接在入光面112与第二表面318之间。此时，第二表面318与入光面112位于第一表面116的相对两侧而呈现彼此相对的配置关系。另外，第二表面318例如在导光元件310中构成一凹孔结构C。凹孔结构C的孔径W由第一表面116向出光面314逐渐减少并且凹孔结构C在本实施例中实质上贯穿导光元件310。此时，出光面314具有对应于孔径W的开口。也就是说，在本实施例中，第一表面116与出光面314的中心都具有开口而呈现为环形图案。当然，在其他实施例中，第二表面318上同样也可选择不设置反射元件130，并可选择性地进一步调整第二表面318的倾斜角度。
[0059]在模拟照明装置的出光效果时，可发现导光元件没有设置图1或是图4的凹孔结构时照明装置的出光效率约为59.6%。在导光元件具有图1的凹孔结构设计时，照明装置的出光效率约为67.25%。另外，在导光结构具有图4的凹孔结构设计时，照明装置的出光效率约为74.6%。因此，由模拟的结果可以知道前述实施例中第二表面所构成的凹孔结构可以有效地提升照明装置的出光效率。不过，为了达到理想的出光效率与出光品质，本发明的导光元件不局限于以上结构。
[0060]图6示出为本发明一实施例的照明装置的剖面示意图。请参照图6，照明装置400实质上与照明装置100相似，因此两实施例中相似与相同的元件将以相似与相同的符号标示而不另赘述。照明装置400包括一导光元件410、一发光元件120以及一反射元件130。导光兀件410具有一入光面112、一出光面114、一第一表面116、一第二表面118以及一第三表面412。另外,第二表面118例如在导光兀件110中构成一凹孔结构C。
[0061]入光面112环绕导光兀件110且连接在出光面114与第一表面116之间。第一表面116位于入光面112与第二表面118之间，而第三表面412位于第一表面116与入光面112之间。此时,第二表面118与入光面112呈现彼此相对的配置关系。并且,第三表面412与出光面114实质上位于入光面112的相对两侧。在一实施例中，第三表面412与第一表面116之间所相交角度Θ 2可以为一钝角，其例如由165度至170度。
[0062]发光元件120所发出的光线L主要沿着方向D射出。不过，有部份的光线L的行进方向会偏离方向D，而照射在第三表面412上。在本实施例中，由于角度Θ 2的设计使得第三表面412为缓斜面，光线L在第三表面412的入射角增大因而被全反射的机率可以提升。此时，在第三表面412被全反射的光线L可以在距离入光面112较远的位置射出于导光元件410。如此一来，照明装置400的出光均匀性可以进一步提高。另外，反射元件130可选择性地延伸至第三表面412以提高照明装置400的出光效率。
[0063]以上所述的实施例中，凹孔结构C的孔径W设置，均为由第一表面朝向出光面递减。然而，本发明不以此为限。图7示出为本发明一实施例的照明装置的剖面示意图。请参照图7，照明装置500实质上与图1的照明装置100相似，因此两实施例中相似与相同的元件将以相似与相同的符号标示而不另赘述。其中本实施例与照明装置100间的差异主要在于，导光元件510的凹孔结构C的设计。因此，以下将主要地描述凹孔结构的设计。
[0064]凹孔结构C的孔径W由第一表面116向出光面114逐渐增加。如此一来，第二表面518与入光面112实质上呈现彼此相对却不相互平行的关系。当光线LI在导光元件510内部沿着方向D传递而照射在第二表面518时，光线LI将在第二表面518受到反射元件130的反射作用而发生反射。此时，第二表面518的倾斜方向将使被反射的光线LI先射向第一表面116,再被第一表面116上的反射兀件130反射而后朝向出光面114射出照明装置500，从而提升照明装置500的出光效率。
[0065]图8示出为本发明一实施例的照明装置的剖面示意图。请参照图8，照明装置600实质上与图4的照明装置300相似，因此两实施例中相似与相同的元件将以相似与相同的符号标示而不另赘述。其中本实施例与照明装置100间的差异主要在于，导光元件610的凹孔结构C的设计。因此，以下将主要地描述凹孔结构的设计。
[0066]凹孔结构C的孔径由第一表面116向出光面314逐渐增加并且凹孔结构C在本实施例中实质上贯穿导光元件610。此时，出光面314具有对应于孔径W的开口。同样地，当光线L2在导光兀件内部沿着方向D传递而照射在第二表面618时,光线L2将在第二表面618受到反射元件130的反射作用而发生反射。此时，第二表面618的倾斜方向将使被反射的光线L2先朝向第一表面314，再被第一表面314上的反射元件130反射而后朝向出光面射出照明装置600，从而提升照明装置600的出光效率。
[0067]当然，图7、图8所示的实施例中，第二表面518、618上可选择不设置反射元件130，而是通过光线L1、L2在第二表面518、618发生全反射而使得至少部分光线被反射至第一表面116,之后再被第一表面116上的反射兀件130反射而朝向出光面114、314射出照明装置 500、600。
[0068]图9示出为本发明一实施例的照明装置的剖面示意图。请参照图9，照明装置700包括一导光元件710、一发光元件720、一反射元件730以及一二次光学元件740。二次光学元件740则是配置在导光元件710的出光面前。在本实施例中，导光元件710、发光元件720以及反射元件730的结构、材质与配置关系可以参照前述实施例中照明装置100?600任何一者的设计。因此，本实施例不另赘述。具体而言，本实施例可以视为在前述实施例中照明装置100?600任何一者的出前方设置二次光学元件740的一种实施方式。[0069]二次光学元件740在本实施例中例如为一透镜，其具有一第一出光面742与一第二出光面744，其中第二出光面744位于导光元件710的出光面与第一出光面742之间。以导光板710的出光面法线作为参考方向时，第二出光面744与参考方向的夹角744A约为30度至45度。另外，第一出光面742可以是弧面，且曲率半径较佳为IOOmm?2，000mm。如此一来，部分的光线，例如光线L3会因为二次光学元件740的折射作用而由第二出光面744出射；其他部份的光线，则有些会先在第一出光面742反射后再由第二光出面744射出。
[0070]如果将照明装置700安装在天花板，则自第二出光面744出射的部分光线，就可使得原本昏暗的天花板有部分光线照射，而在天花板上形成一光环，进而可营造出不同的空间感及达到装饰的效果。
[0071]综上所述，本发明实施例的照明装置将发光元件设置为环绕在导光元件的周边且导光元件中央设置有凹孔结构。当凹孔结构的孔径设置为朝向出光面逐渐改变，发光元件所发出的光线可以在凹孔结构处被反射而朝向出光面行进或是回弹至与出光面相对的反射元件。如此一来，发光元件所发出的光线有更高比例可以由出光面射出导光元件，藉以提高照明装置的出光效率。
[0072]最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
【权利要求】
1.一种照明装置，其特征在于，包括: 一导光兀件，具有一入光面、一出光面、一第一表面以及一第二表面，该入光面环绕该导光兀件且连接在该出光面与该第一表面之间，而该第一表面连接在该入光面与该第二表面之间使该第二表面与该入光面彼此相对，其中该第二表面构成一凹孔结构，该凹孔结构的孔径由该第一表面向该出光面逐渐变化； 一发光元件，环绕该导光 元件，以朝向该入光面发出光线；以及 一反射元件，至少设置在该第一表面上。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，该导光元件为圆盘型。
3.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，该反射元件为一扩散式反射层。
4.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，该凹孔结构贯穿该导光元件。
5.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，该凹孔结构位于该导光元件中央。
6.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，该发光元件包括多个发光二极管，且该些发光二极管环绕在该入光面。
7.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，还包括一第一壳体与一第二壳体，该发光元件与配置有该反射元件的该导光元件夹设在该第一壳体与该第二壳体之间使该导光兀件的该出光面暴露出来。
8.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，该第二表面与该入光面彼此不平行。
9.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，该反射元件还配置在该第二表面上。
10.根据权利要求9所述的照明装置，其特征在于，该第一表面与该第二表面相交角度由130度至140度。
11.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，该导光元件还包括一第三表面，连接在该第一表面与该入光面之间，且该第三表面与该第一表面相交一钝角。
12.根据权利要求11所述的照明装置，其特征在于，该反射元件还配置在该第三表面上。
13.根据权利要求11所述的照明装置，其特征在于，该钝角由165度至170度。
14.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，该凹孔结构的孔径由该第一表面向该出光面逐渐增加。
15.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，该凹孔结构的孔径由该第一表面向该出光面逐渐减少。
16.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，还包括一个二次光学元件，配置在该导光元件的该出光面前，其中该二次光学元件具有一第一出光面与一第二出光面，该第二出光面位于该第一出光面与该导光板的该出光面之间。
17.根据权利要求16所述的照明装置，其特征在于，该导光板的该出光面的法线为一参考方向时，该第二出光面与该参考方向的夹角由30度至45度。
18.根据权利要求16所述的照明装置，其特征在于，该第一出光面为一弧面。
19.根据权利要求18所述的照明装置，其特征在于，该弧面的曲率半径由IOOmm至2，OOOmm0
【文档编号】F21Y101/02GK103712095SQ201210450209
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2012年11月9日 优先权日:2012年10月2日
【发明者】叶志庭, 潘家宏, 林明传, 张宏宾, 武文杰 申请人:胜华科技股份有限公司