TW201700909A - 適應性路燈之燈具結構 - Google Patents

Abstract

本發明為適應性路燈之燈具結構，其包括：一殼體；複數個光源；以及一表面結構擴散片。藉本發明之實施，由於所具有的表面結構擴散片之作用，燈具結構可以提供適應諸如道路等應用場合之彎曲度的燈光照射光形，不但可以節省燈具或彎曲路段之路燈的數量，以節省設置成本及能源耗用，更能提高於特殊需求應用場合或彎曲路段照明之亮度，進而提升日常生活、行車或道路使用之安全。

Description

適應性路燈之燈具結構

本發明係關於一種燈具結構，特別是關於一種具有表面結構擴散片，而能提供適應道路之彎曲度的特定光形的適應性路燈之燈具結構。

於現今交通網絡日益普及的現代化生活，道路照明之好壞，大大的決定了受照明之路段的安全與否，攸關眾多道路使用者的生命與財產是否能夠確保安全無慮。

然而現今的路燈之設計或改良，不論是否是使用傳統燈泡或是較為節省耗能的LED，對於路燈照射之光形，皆無法達到隨著道路的彎曲而改變的程度，雖然可以增加使用的路燈之數量來改進照明，但耗費的金錢與能源又會大幅增加。

如第7A圖所示，為傳統路燈500抑或目前常見市售路燈的照明方式之俯視示意圖，傳統路燈500照射至地面的光形510通常皆只能集中在路燈的附近。當光線從燈具發出後，照射到路面的情況通常並不理想，除了路面照度均勻度不佳的問題，甚大一部份的能量也會灑落在道路之外，於坡度較多的路面，嚴重 時甚至會往用路人的眼睛方向照射，導致嚴重的能量浪費與眩光問題的生成。

此外，為了達到地面照度法規之要求，傳統路燈500的使用，通常又僅會以提升電功率或增加數量的方式來提高地面照度，進而產生資源消耗過多及電力嚴重耗損的問題。

另一方面，傳統路燈500抑或目前常見市售路燈有時雖然也會有傳統擴散片的結構，但因其製造技術普遍採用將微粒子混掺於基材內部或塗佈於基材表面；或者製作具有擴散功能之基材表面。

將微粒子混掺於基材內部的方法，雖有助於擴散率的提升，但卻有低光線穿透率之缺點。至於基材表面上塗佈微粒子的方式，其製程良率則較低、易受外力損傷且其擴散方向無法加以控制。

關於製作具有擴散功能之基材表面，早期製作方式係利用微粒子粉末於基材表面進行研磨，使基材表面產生不規則起伏分佈，常見成品如毛玻璃(Ground Glass)等。此種方式雖可產生一定程度之擴散度，但對於其擴散方向卻又無法加以控制。

有鑒於此，為了改善傳統路燈500之前述缺點，並達成高均勻度、高擴散度以及高光穿透率之要求，如何於基材表面上製作微透鏡陣列分佈之表面結構，以產生高效率折射式散射元件(ROE)之具有表面結構之表面結構擴散片，便成為照明產業，甚至整個交通運輸產業一個重要的課題，而且能對人類的生活品質貢獻甚大的提升效果。

本發明為適應性路燈之燈具結構，其包括：一殼體；複數個光源；以及一表面結構擴散片。藉本發明之實施以及所具有的表面結構擴散片之作用，燈具結構可以提供適應諸如道路等應用場合之彎曲度的燈光照射光形，不但可以節省燈具或彎曲路段之路燈的數量，以節省設置成本及能源耗用，更能提高於特殊需求應用場合或彎曲路段照明之亮度，進而提升日常生活、行車或道路使用之安全。

本發明係提供一種適應性路燈之燈具結構，其包括：一殼體，其具有一底面及一開口；複數個光源，固設於殼體之底面；以及一表面結構擴散片，其為結合於開口處之一透光板體，表面結構擴散片設有複數個微結構，又每一微結構之受光面為一曲面或一拋物面。

藉由本發明之實施，至少可以達到下列進步功效：

一、不須複雜製程或製造設備，實施成本低廉。

二、可以節省燈具或彎曲路段之路燈數量，節省了設置成本及能源之耗用。

三、能提高彎曲路段之照明，提升行車或道路使用之安全性。

四、可以依使用需求產生出不同之照明光形。

為使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點，因此將在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點。

100‧‧‧燈具結構

10‧‧‧殼體

11‧‧‧底面

12‧‧‧開口

20‧‧‧光源

30‧‧‧表面結構擴散片

40‧‧‧微結構

50‧‧‧聚光裝置

51‧‧‧照射口

60‧‧‧聚光透鏡

70‧‧‧反射罩

80‧‧‧照明支具

200‧‧‧照射光形

L‧‧‧長度

W‧‧‧寬度

H‧‧‧深度

第1圖係為本發明實施例之一種適應性路燈之燈具結構之剖視示意圖。

第2圖係為本發明實施例之一種具有聚光裝置之燈具結構之剖視示意圖。

第3A圖係為本發明實施例之一種聚光裝置為聚光透鏡之示意圖。

第3B圖係為本發明實施例之一種聚光裝置為反射罩之示意圖。

第4圖係為本發明實施例之一種表面結構擴散片之示意圖。

第5A圖係為本發明實施例之一種表面結構擴散片之立體示意圖。

第5B圖係為第5A圖實施例之表面結構擴散片產生之特定光形之示意圖。

第6A圖係為本發明實施例之另一種表面結構擴散片之立體示意圖。

第6B圖係為第6A圖實施例之表面結構擴散片產生之特定光形之示意圖。

第7A圖係為習知技術之路燈所產生之光形照射至彎曲路面之示意圖。

第7B圖係為本發明實施例之一種燈具結構產生之特定光形照射至彎曲路面之示意圖。

第8A圖係為本發明實施例之一種微結構之尺寸示意圖。

第8B圖係為第8A圖實施例之微結構組成之表面結構擴散片之示意圖。

第8C圖係為第8A圖實施例之微結構之立體示意圖。

第8D圖係為第8B圖實施例之表面結構擴散片所產生之特定光形之示意圖。

第9A圖係為本發明實施例之另一種微結構之示意圖。

第9B圖係為第9A圖實施例之微結構組成之表面結構擴散片之示意圖。

第9C圖係為第9A圖實施例之微結構之立體示意圖。

第9D圖係為第9B圖實施例之表面結構擴散片所產生之特定光形之示意圖。

第10A圖係為本發明實施例之又一種微結構之示意圖。

第10B圖係為第10A圖實施例之微結構組成之表面結構擴散片之示意圖。

第10C圖係為第10A圖實施例之微結構之立體示意圖。

第10D圖係為第10B圖實施例之表面結構擴散片所產生之特定光形之示意圖。

第11A圖係為第10A圖實施例之微結構組成之表面結構擴散片，改變微結構的寬度所產生之特定光形改變之示意圖。

第11B圖係為第10A圖實施例之微結構組成之表面結構擴散片，改變微結構的深度所產生之特定光形改變之示意圖。

第12A圖係為本發明實施例之一種表面結構擴散片之側剖視圖。

第12B圖係為第12A圖實施例之表面結構擴散片所產生之特 定光形示意圖。

第13A圖係為本發明實施例之另一種表面結構擴散片之側剖視圖。

第13B圖係為第13A圖實施例之表面結構擴散片所產生之特定光形示意圖。

第14圖係為本發明實施例之一種具有燈具結構及照明支具之適應性路燈之示意圖。

請參考如第1圖所示，為實施例之一種適應性路燈之燈具結構100，其包括：一殼體10；複數個光源20；以及一表面結構擴散片30，表面結構擴散片30之受光面設有複數個微結構40。

如第1圖所示，殼體10，亦即為燈具結構100之燈殼或燈罩的部份，其具有一底面11及一開口12，開口12與底面11係位於相對之位置。殼體10的組成材質，則並無特殊之限定，一般以質輕、堅固，與能耐熱為主。

另一方面，殼體10的內壁，可以藉由使用具有反射光線的效果之高反射率材質，利用光子循環機制(Photon Recycling Mechanism)，將表面結構擴散片30所反射回至殼體10的內壁之向後光線(Backward Light)予以反射，使向後光線再次射向表面結構擴散片30而形成向前光線(Forward Light)，如此，可以增加出光量，提升整個燈具結構100之光學效率(Optical Efficiency)。

如第1圖所示，複數個光源20，固設於殼體10之 底面11。任一個光源20都可以是至少一個LED所組成的LED光源20，或是至少一個OLED所組成的OLED光源20。

同樣如第1圖所示，表面結構擴散片30，其結合於殼體10之開口12處，表面結構擴散片30為一透光板體，且表面結構擴散片30之受光面設有複數個微結構40，又每一個微結構40係為一曲面或一拋物面。微結構40設置於表面結構擴散片30之形式，則可以是以凹設或凸設，或是部份凹設部份凸設的方式，擇一為之。

如第1圖及第4圖所示，每一個曲面或拋物面的微結構40又具有一長度L、一寬度W及一深度H。

而另一方面，如第5A圖及第6A圖所示，表面結構擴散片30也可以是陣列方式排列之複數微透鏡(Micro Lens)所組成。

而如第1圖、第4圖、第5A圖及第6A圖所示，不管表面結構擴散片30之微結構40是曲面、拋物面或微透鏡，微結構40之尺寸的大小係可以選擇為大於任一光源20所發出光線之波長的10倍，所述尺寸的大小係可以是微結構40的長度L、或寬度W。

接著，請參考如第2圖所示，燈具結構100中，每一個光源20可以進一步結合一個聚光裝置50，且任一聚光裝置50具有與殼體10之開口12相對應之一個照射口51。

聚光裝置50，主要係可以將光源20所發射出之光線匯聚，並自聚光裝置50之照射口51向著殼體10之開口12照射，並再由表面結構擴散片30調製光形後，自殼體10之開口12 射出。

如第3A圖及第3B圖所示，聚光裝置50係可以為一聚光透鏡60，例如，全反射透鏡(Total Internal Reflection Lens，TIR Lens)。或者是，聚光裝置50也可以為一反射罩70(Reflector)。其主要是能將光源20所發射出之光線反射及匯聚，並自聚光裝置50的照射口51射出。

再者，如第5A圖所示，係為實施例之一種表面結構擴散片30之立體示意圖，依照本實施例之實施，具有如第5A圖所示之表面結構擴散片30的燈具結構100，可以照射出如第5B圖所示之矩形光形。

而如第6A圖所示，則為實施例之另一種表面結構擴散片30，依照本實施例之實施，具有如第6A圖所示之表面結構擴散片30的燈具結構100，則可以照射出如第6B圖所示之彎曲光形。

如第1圖至第6B圖及第7B圖所示，位於殼體10之底面11的光源20所發出的光線，可以藉由聚光裝置50將光線行進方向重新調制，讓從聚光裝置50之照射口51射出的光線，以小角度發散的方式行進，此小角度發散的光線通過表面結構擴散片30後，由表面結構擴散片30表面上之特殊設計的微結構40所調制，產生光塑形(Beam Shaping)效果，進而形成符合道路形狀之特定的照射光形200。使用者更可以藉由抽換不同款式之表面結構擴散片30以獲取所需之照射光形200分布，達到適應性路燈之功效。

也就是說，如第7B圖所示，適應性路燈之燈具結構 100應用於彎曲路面之照明時，燈具結構100便可以依照路面的彎曲度，照射出適應於此路面之照射光形200，使整個路面的照明效果可以提高，大幅提升了人、車的用路安全，並兼可達到節約資源及節省能源之功效。

如第8A圖至第8D圖、第9A圖至第9D圖及第10A圖至第10D圖所示，為實施例之另外3種不同的微結構40，以及具有該些不同的微結構40之表面結構擴散片30所分別調制出之方形光形、矩形光形及彎曲光形。

如第10A圖至第10D圖及第11A圖至第11B圖所示，照射光形200為彎曲光形之實施例中，如第11A圖所示，當微結構40之寬度W增加時(圖示箭頭方向)，彎曲光形之形狀會隨之變短及變厚。而如第11B圖所示，當微結構40之深度H增加時(圖示箭頭方向)，彎曲光形之形狀會隨之變長及變厚。

如此，更顯示出適應性路燈之燈具結構100的照射光形200，是可以由表面結構擴散片30之微結構40的選擇來改變，藉由變更微結構40之形狀可以達成應用所需之光形，而使適應性路燈之燈具結構100除了能讓路燈所發出的光有效地集中、侷限並均勻地照射到使用者所需要之目標區域內，亦可配合道路形狀，藉由微結構40的調制來有效控制出光角度，形成符合道路形狀之特定照射光形200。

再者，如第12A圖及第12B圖所示，分別為本發明實施例之一種表面結構擴散片30之側剖視圖及其所調制出之光形。如第12A圖所示之表面結構擴散片30係由形狀皆相同之微結構40所組成，其調制出之光形的亮度之分佈較為均勻。

而如第13A圖所示，則為至少有一個微結構40之形狀與其他微結構40之形狀不相同，如第13B圖所示，該些微結構40所組成之表面結構擴散片30，所調制出之光形的亮度之分佈較不均勻。而且藉由選擇不同結構尺寸之微結構40進行能量分配之控制，可以使調制出的光形，在位於兩端之區域的亮度較弱，可以應用至相鄰接路段位置上兩種不同光形之銜接。

接著，請再參考如第14圖所示，燈具結構100，係可以固設於一個照明支具80，而照明支具80係可以為立地式的照明支具80，或是固設於物體表面的表面固定式照明支具80，照明支具80並且可以傳輸電力至燈具結構100，並使該燈具結構100發出之光線向著應用所需的方向照射。

惟上述各實施例係用以說明本發明之特點，其目的在使熟習該技術者能瞭解本發明之內容並據以實施，而非限定本發明之專利範圍，故凡其他未脫離本發明所揭示之精神而完成之等效修飾或修改，仍應包含在以下所述之申請專利範圍中。

100‧‧‧燈具結構

10‧‧‧殼體

11‧‧‧底面

12‧‧‧開口

20‧‧‧光源

30‧‧‧表面結構擴散片

40‧‧‧微結構

Claims (10)

1. 一種適應性路燈之燈具結構，其包括：一殼體，其具有一底面及一開口；複數個光源，固設於該底面；以及一表面結構擴散片，其為結合於該開口處之一透光板體，該表面結構擴散片設有複數個微結構，又每一該微結構之受光面為一曲面或一拋物面。
2. 如申請專利範圍第1項所述之燈具結構，其中每一該光源進一步結合一聚光裝置，任一該聚光裝置具有與該開口相對應之一照射口。
3. 如申請專利範圍第2項所述之燈具結構，其中該聚光裝置係將該光源發射出之光線匯聚並自該照射口向該開口照射。
4. 如申請專利範圍第2項所述之燈具結構，其中該聚光裝置係為一聚光透鏡。
5. 如申請專利範圍第2項所述之燈具結構，其中該聚光裝置係為一反射罩(Reflector)。
6. 如申請專利範圍第1項所述之燈具結構，其中任一該微結構係具有一長度、一寬度及一深度。
7. 如申請專利範圍第1項所述之燈具結構，其中該些微結構係為陣列排列之複數微透鏡(Micro lens)。
8. 如申請專利範圍第6項或第7項所述之燈具結構，其中該微結構之該長度或該寬度的大小係大於任一該光源所發出光線之波長的10倍。
9. 如申請專利範圍第1項所述之燈具結構，其中該些微結構係形 狀相同。
10. 如申請專利範圍第1項所述之燈具結構，其中至少一該微結構係與其他至少一該微結構形狀不相同。