TW201425812A

TW201425812A - 照明裝置

Info

Publication number: TW201425812A
Application number: TW101148804A
Authority: TW
Inventors: Ping-Yeng Chen; Kuo-Jui Huang
Original assignee: Wintek Corp
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2014-07-01
Also published as: US9134005B2; US20140177236A1

Abstract

一種照明裝置，包括一燈具、一光源以及一眩光抑制元件。燈具具有一出光口。光源配置於燈具內並朝向燈具的出光口發出一光束。眩光抑制元件對應出光口設置，眩光抑制元件包括一基板與配置於基板上的多個圓錐微結構。在光束通過眩光抑制元件之後，光束收斂。

Description

照明裝置

本發明是有關於一種光源裝置，且特別是有關於一種照明裝置。

自從愛迪生發明燈泡以來，人類第一次得以隨心所欲地利用廉價且穩定的照明光，不僅增加工業上的產能，亦改變了人們的生活。自此，人們便不停的致力於開發各種光源以符合各式各樣的需求。近年來，已因應各種使用環境而開發出不同的照明裝置。其中，發光二極體(light emitting diode，LED)的發明實現了體積小且發光效率高的光源，因此目前已被廣泛地應用在各式各樣的照明裝置上。然而，發光二極體的體積相對小於傳統的燈泡與螢光日光燈管，並且一般而言發光二極體的光發散角度亦小於傳統的燈泡與螢光日光燈管的光發散角度。因此，發光二極體通常在應用上常搭配其他光學元件以改變發光二極體的光型。一般而言，日常照明裝置(如嵌燈等)的燈具為了要搭配熾熱燈泡，燈殼的外型的厚度需能容納熾熱燈泡的大小，因此通常具有一定程度的厚度尺寸。然而，當這些燈具進一步採用發光二極體作為光源時，由於發光二極體的體積相較熾熱燈泡小許多，因此燈殼的外型厚度尺寸亦可隨之降低。然而如此一來，燈殼的外型厚度尺寸雖降低而有利於安裝於室內，而可避免在天花板或牆上挖出深的容置凹陷來放置燈具。但由於發光二極體的亮度高，因此部份的光束會未被燈殼反射而易被從燈具附近經過的使用者看到，亦即所謂的眩光。一般而言，刺眼眩光在30秒至60秒內，即會對眼睛視力的健康產生明顯傷害。因此，如何發展兼顧省電、體積輕薄與低眩光的照明裝置，是當前亟待解決的問題之一。

本發明提供一種照明裝置，適於提供低眩光的照明光。

本發明提出一種照明裝置，包括一燈具、一光源以及一眩光抑制元件。燈具具有一出光口。光源配置於燈具內並朝向燈具的出光口發出一光束。眩光抑制元件對應出光口設置，眩光抑制元件包括一基板與配置於基板上的多個圓錐微結構，在光束通過眩光抑制元件之後，光束收斂。

在本發明之一實施例中，上述之各圓錐微結構的一斜面與一底面之夾角介於約35度至約55度之間。

在本發明之一實施例中，上述之各圓錐微結構的一斜面與一底面之夾角介於約40度至約50度之間。

在本發明之一實施例中，上述之這些圓錐微結構係排列成(m×n)之陣列。

在本發明之一實施例中，上述之這些圓錐微結構係排列成多列，位於偶數列中的各圓錐微結構在行方向上彼此對齊，而位於奇數列中的各圓錐微結構在行方向上彼此對齊，且位於偶數列中的各圓錐微結構與位於奇數列中的各圓錐微結構不對齊。

在本發明之一實施例中，上述之各圓錐微結構的底面直徑介於10微米至1毫米。

在本發明之一實施例中，上述之各圓錐微結構的底面與相鄰的圓錐微結構底面的距離小於0.5毫米。

在本發明之一實施例中，上述之這些圓錐微結構的頂部為一尖端(tip)或一圓弧化頂部(rounded top portion)。

在本發明之一實施例中，上述之眩光抑制元件的一出光面包括一中心區域以及位於中心區域以外的一週邊區域，且分布於中心區域的這些圓錐微結構的分布密度小於分布於週邊區域的這些圓錐微結構的分布密度。

在本發明之一實施例中，上述之照明裝置更包括多個散射微結構，其中這些散射微結構分布於出光面之中心區域內，且各散射微結構使光束收斂的能力低於各圓錐微結構使光束收斂的能力。

在本發明之一實施例中，上述之位於中心區域的各圓錐微結構的一斜面為一粗糙表面。

基於上述，本發明之實施例中利用眩光抑制元件的多個圓錐微結構使光源所發出的光束折射並收斂，可有效避免光束因過於發散而使得使用者容易觀察到眩光進而造成不適的現象。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1是本發明之一實施例中的照明裝置的示意圖，圖2繪示出圖1實施例中的圓錐微結構的局部示意圖，請參照圖1及圖2，在本實施例中，X軸、Y軸與Z軸為例示輔助說明本實施例中各部件在空間中的位置，然而本發明不以此為限。其中，照明裝置100包括一燈具110、一光源120以及一眩光抑制元件130。燈具110具有一出光口OP。光源120配置於燈具110內並朝向燈具100的出光口OP發出一光束B。眩光抑制元件130與燈具110組裝以覆蓋出光口OP，眩光抑制元件130包括一基板130a與配置於基板130a上的多個圓錐微結構130b，在光束B通過眩光抑制元件130之後收斂。舉例而言，燈具110可為塑膠或金屬材質等製作而成的外殼。光源120可為發光二極體或是其他適於發光的元件所提供。而眩光抑制元件130可如圖1中所繪示，覆蓋出光口OP而可折射光束B並使光束B收斂，例如朝向圖1中所繪示之Y軸出光方向收斂，藉此可改變照明裝置100的出光光形，以降低照明裝置100的眩光(例如與Y軸出光方向夾角較大的光)，進而可增加使用上之舒適性。

詳細而言，請參照圖2，在本實施例中，圓錐微結構130b的一斜面TP與一底面BP之夾角θ介於約35度至約55度之間。然而，在其他實施例中，夾角θ亦可介於約40度至約50度之間。從光源120所發出的光束B在通過眩光抑制元件130時，可被各圓錐微結構130b折射，而使得光束B的傳遞路徑由原來未配置圓錐微結構130b時的路徑(如光束B₀的路徑)折射而收斂(如通過圓錐微結構130b後的光束B的路徑)。藉此，照明裝置100的眩光可因此被降低，進而可增加使用上的舒適性並同時維持良好的出光照度。

圖3A繪示出未配置眩光抑制元件的照明裝置在一參考平面上的照度分布圖，圖3B繪示出圖3A中在參考平面上的一參考線上的照度分布圖，而圖3C繪示出圖3A中各角度方向上的照度分布圖。請參照圖1、圖3A至圖3C，值得注意的是，此處所述之參考平面RP是指與照明裝置100距離3公尺並與出光面PL平行的平面(例如平行於圖1中X軸與Y軸所構成之的平面)，而參考線RL例如為光束B投射在參考平面RP上的照明範圍LS(在此例如為圓形)的直徑。其中，可發現未配置眩光抑制元件130的照明裝置100的出光分佈較為發散，例如圖3C中在與Y軸出光方向夾50角度的方向上仍與Y軸出光方向上的強度相差不多。換言之，未配置眩光抑制元件130的照明裝置100的出光分佈發散，而容易產生眩光而造成使用者的不適感。

圖4繪示出配置圓錐微結構夾角θ為55度的眩光抑制元件的照明裝置在各角度方向上的照度分布圖，請參照圖1與圖4，其中，相較於圖3C中所繪示的光形分布，圖4中所繪示的出光強度在與Y軸出光方向夾50角度的方向上有明顯下降。換言之，透過眩光抑制元件130上的圓錐微結構130b，照明裝置100的出光光形可被良好地收斂而能有效地避免眩光產生，同時，位於參考平面RP中央區域的光強度仍維持與未配置眩光抑制元件130時的光強度相近，因此照明裝置100能提供良好照度，亦可增進使用上的舒適性。同時，圖4中所繪示的出光強度在與Y軸出光方向夾0角度的方向上相較於圖3C中所繪示的出光強度上昇約28%，換言之，眩光抑制元件130上的圓錐微結構130b除了可抑制眩光的產生之外，亦可使照明裝置100的出光集中，而能提升照明亮度。

圖5繪示出配置圓錐微結構夾角θ為50度的眩光抑制元件的照明裝置在各角度方向上的照度分布圖，請參照圖1與圖5，其中，相較於圖3C中所繪示的光形分布，圖5中所繪示的出光強度在與Y軸出光方向夾50角度的方向上有明顯下降，而亦可具有良好的眩光改善功效。

圖6繪示出配置圓錐微結構夾角θ為45度的眩光抑制元件的照明裝置在各角度方向上的照度分布圖，請參照圖1與圖6，其中，相較於圖3C中所繪示的光形分布，圖6中所繪示的出光強度在與Y軸出光方向夾50角度的方向上有明顯下降，亦可具有良好的眩光改善功效，在此不再贅述。

圖7繪示出配置圓錐微結構夾角θ為40度的眩光抑制元件的照明裝置在各角度方向上的照度分布圖，請參照圖1與圖7，在本實施例中，其中，相較於圖3C中所繪示的光形分布，圖7中所繪示的出光在與Y軸出光方向夾50 角度的方向上有強度下降，雖亦具有眩光改善功效，然而，隨著圓錐微結構130b的夾角θ越來越小，圓錐微結構130b的形狀越來越接近平面，因此對出光光形的影響就越來越小。

圖8繪示出配置圓錐微結構夾角θ為35度的眩光抑制元件的照明裝置在各角度方向上的照度分布圖，請參照圖1與圖8，其中，相較於圖4至圖7中所繪示的光形分布，圖8中所繪示的出光強度在與Y軸出光方向夾50角度的方向上雖有下降趨勢但較不明顯，這是由於圓錐微結構130b夾角θ小，圓錐微結構130b的形狀接近平面，因此對出光光形的影響不大，因此圖8中的出光強度分布亦較接近於圖3C中的出光強度分布。然而，在圖8中，圓錐微結構130b仍可使在與圖1中之Y軸出光方向夾50角度的方向上的光強度下降為約中央強度的50%，而仍可具有改善眩光之功效。

圖9A繪示出圖1實施例中的眩光抑制元件的局部放大圖，更詳細而言，請繼續參照圖2與圖9A，在本實施例中，各圓錐微結構130b的底面直徑R可介於10微米至1毫米。並且，各圓錐微結構130b的底面BP與相鄰的圓錐微結構130b的底面的距離D小於0.5毫米。其中，在本實施例中，各圓錐微結構130b的底面BP的彼此的距離D是指底面BP的輪廓線S之間的距離。舉例而言，如圖9A所繪示，在本實施例中，上述之這些圓錐微結構130b係排列成m×n之陣列。然而，圖9A所繪示的陣列例如為緊密排列，換言之，各圓錐微結構130b的底面BP的彼此的距離D為零，然而本發明不以此為限。當各圓錐微結構130b的底面BP的彼此的距離D不為零時，眩光抑制元件130上在單位面積上所包括的各圓錐微結構130b可用較低的密度排列成陣列，而亦可具有使光束收斂的功效。

請再參照圖1，在本實施例中，上述之眩光抑制元件130b的一出光面PL可包括一中心區域CZ以及位於中心區域CZ以外的一週邊區域SZ，為了使照明裝置100出光更收斂於Y軸出光方向，可改變這些圓錐微結構130b的分布密度，例如使分布於中心區域CZ的這些圓錐微結構130b的分布密度小於分布於週邊區域SZ的這些圓錐微結構130b的分布密度。藉此，由中心區域CZ穿透眩光抑制元件130的光可依原本行進路線收斂而朝向Y軸出光方向傳遞而較不受分布密度較低的圓錐微結構130b影響。而由週邊區域SZ穿透眩光抑制元件130的光則可被分布密度較高的圓錐微結構130b折射而收斂原本較為發散的出光光形。如此一來，可更進一步地提昇出光的亮度，同時亦可更避免眩光的產生。

圖9B繪示出圖1實施例中的眩光抑制元件的一種變化的局部放大圖，請參照圖9B，在本實施例中，圓錐微結構130b亦可如圖9B中所繪示，這些圓錐微結構130b亦可排列成多列W，位於偶數列中的各圓錐微結構130b在行方向上彼此對齊，而位於奇數列中的各圓錐微結構130b在行方向上彼此對齊，且位於偶數列中的各圓錐微結構 130b與位於奇數列中的各圓錐微結構130b不對齊。舉例而言，請參照圖9B，其中，位於列W₂、W₄、W₆、W₈、W₁₀等偶數列的圓錐微結構130b在行方向上排列為一偶數列陣列W_2n。而位於列W₁、W₃、W₅、W₇、W₉等奇數列的圓錐微結構130b亦在行方向上排列一奇數列陣列W_2n-1。並且，偶數列陣列W_2n與奇數列陣列W_2n-1在行方向上不對齊。舉例而言，偶數列陣列W_2n與奇數列陣列W_2n-1可如圖9B中所繪示的蜂巢式排列方式，然本發明不以此為限。

更詳細而言，圖9C繪示出圖1實施例中的圓錐微結構的局部放大示意圖，請參照圖1與圖9C，在本實施例中，這些圓錐微結構130b的頂部可為一尖端(如實線所繪示之輪廓)(tip)或一圓弧化頂部(如虛線所繪示之輪廓)(rounded top portion)而仍可具有相同之功效。

此外，請參照圖1與圖9C，在本實施例中，照明裝置100更包括多個散射微結構MS，其中這些散射微結構MS可分布於出光面PL之中心區域CZ內，且各散射微結構MS使光束B收斂的能力低於各圓錐微結構130b使光束B收斂的能力。舉例而言，這些散射微結構MS可為粗糙表面，並可分布在圓錐微結構130b的斜面TP或是基板130a上。其中，這些散射微結構MS例如是利用噴砂(sand blasting)方式產生，然本發明不以此為限。藉此，這些散射微結構MS可將光束B進一步地散射，以減少眩光的產生，而可增加使用上的舒適性。然而，圖3A至圖8中所繪示之圖示與數據僅用於例示說明本實施例，本發明不以此為限。

綜上所述，本發明之實施例中的照明裝置利用眩光抑制元件的多個圓錐微結構使光源所發出的光束折射並收斂，可有效避免光束因過於發散而使得使用者容易觀察到眩光進而造成不適的現象，同時，可依照實際需求而制定夾角(底面與斜面之夾角)的大小與圓錐微結構的分布密度，以進一步地調控出光強度分布，以抑制產生眩光而造成使用上的不適感。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧照明裝置

110‧‧‧燈具

120‧‧‧光源

130‧‧‧眩光抑制元件

130a‧‧‧基板

130b‧‧‧圓錐微結構

B、B₀‧‧‧光束

BP‧‧‧底面

CZ‧‧‧中心區域

D‧‧‧距離

LS‧‧‧照明範圍

MS‧‧‧散射微結構

OP‧‧‧出光口

PL‧‧‧出光面

R‧‧‧底面直徑

RL‧‧‧參考線

RP‧‧‧參考平面

S‧‧‧輪廓線

SZ‧‧‧週邊區域

TP‧‧‧斜面

W、W₁、W₂、W₃、W₄、W₅、W₆、W₇、W₈、W₉、W₁₀、W_2n、W_2n-1‧‧‧列

θ‧‧‧夾角

圖1是本發明之一實施例中的照明裝置的示意圖。

圖2繪示出圖1實施例中的圓錐微結構的局部示意圖。

圖3A繪示出未配置眩光抑制元件的照明裝置在一參考平面上的照度分布圖。

圖3B繪示出圖3A中在參考平面上的一參考線上的照度分布圖。

圖3C繪示出圖3A中各角度方向上的照度分布圖。

圖4繪示出配置圓錐微結構夾角θ為55度的眩光抑制元件的照明裝置在各角度方向上的照度分布圖。

圖5繪示出配置圓錐微結構夾角θ為50度的眩光抑制元件的照明裝置在各角度方向上的照度分布圖。

圖6繪示出配置圓錐微結構夾角θ為45度的眩光抑制元件的照明裝置在各角度方向上的照度分布圖。

圖7繪示出配置圓錐微結構夾角θ為40度的眩光抑制元件的照明裝置在各角度方向上的照度分布圖。

圖8繪示出配置圓錐微結構夾角θ為35度的眩光抑制元件的照明裝置在各角度方向上的照度分布圖。

圖9A繪示出圖1實施例中的眩光抑制元件的局部放大圖。

圖9B繪示出圖1實施例中的眩光抑制元件的一種變化的局部放大圖。

圖9C繪示出圖1實施例中的圓錐微結構的局部放大示意圖。