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TWI442005B - 照明單元 - Google Patents

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TWI442005B
TWI442005B TW097138652A TW97138652A TWI442005B TW I442005 B TWI442005 B TW I442005B TW 097138652 A TW097138652 A TW 097138652A TW 97138652 A TW97138652 A TW 97138652A TW I442005 B TWI442005 B TW I442005B
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Description

照明單元
本發明係關於一種使用半導體光源之照明單元，尤其關於一種以線狀方式載裝有複數個半導體光源之照明單元者。
近年來，以取代螢光燈之照明用單元而言，已提出一種使用發光二極體等半導體光源之線狀照明單元之方案。例如，揭示有一種照明單元，其係以提高光之光束為目的，而具備沿著基板長邊方向安裝之複數個LED晶片、及以將此整體LED晶片一體覆蓋之方式形成之大致半圓柱狀、或魚板狀之透明樹脂部。
(專利文獻1)日本特開2002-299697號公報
然而，由於上述照明單元之照射範圍較狹窄，因此並不適用將光均勻地照射於廣範圍之照明用途。
因此，本發明係提供一種可將光均勻地照射於廣範圍之照明單元。
本發明之照明單元之特徵為具備；長形基板；複數個半導體光源，列設於前述基板之長邊方向；及光反射體，可將來自前述複數個半導體光源之光予以取出至前述基板之短邊方向之一方向；而前述光反射體係具備合成有複數 個小片之多反射器(multi reflector)。
前述複數個小片係以可將來自前述半導體光源之光呈分別具有不同光軸之反射光予以取出之方式調整配置角度為較佳。此外，前述複數個小片係以配置在愈遠離前述半導體光源之位置之小片愈具有較大面積與較長焦點距離為較佳。
前述光反射體係以具有突出在前述複數個半導體光源之間之側反射器(side reflector)為較佳。
再者，以前述基板之另一方長邊側具備具有光擴散效果之罩蓋(cover)為較佳。
由於本發明之照明單元係為具備合成有複數個小片之多反射器之長形照明單元，因此在長邊方向既可具有與螢光燈同等之光學特性，而且即使在離開照明單元之位置亦可獲得較高之照度。
以下詳細說明本發明之發光裝置之實施形態。
(實施形態1)
如第1A圖之從上面側觀看之示意性斜視圖、及第1B圖之基板短邊方向之示意性剖面圖所示，此實施形態之照明單元10主要係由以下構件所構成：長形基板11；複數個半導體光源12，列設於前述基板上之長邊方向；及光反射體13，沿著前述基板上之一方長邊側配置。
基板11係形成為朝長邊方向延伸之形狀，而在基板 11之上面側，係於長邊方向列設有複數個半導體光源12。基板11係為在頂面及與頂面相對向之底面具有用以使半導體光源12發光之配線、配線圖案，且施設有載裝不同元件等於該領域為公知手段之基板。基板之材料係以使用導熱性較高之材料為較佳，且以使用玻璃環氧(glass epoxy)基板或鋁基板為較佳。此外，使用導熱性不理想之基板時，係以在基板11之底面側黏合導熱性良好之金屬基板為較佳。再者，在基板11與金屬基板之間，係以具有導熱性板(未圖示)為較佳。導熱性板係以例如具有1W/(m．K)左右以上之導熱率，且以絕緣性者為較佳。藉此，即可防止基板11與金屬基板之導通，而在半導體光源12間不會短路並可使從半導體光源12所產生之熱有效地散熱。具體而言，可藉由矽酮(silicone)橡膠等形成。其厚度、形狀及大小等雖可考慮想要獲得之照明單元之大小、形狀等來適當調整，惟以與基板11大致相同形狀、相同大小為較佳。
半導體光源12只要是可發出光之半導體，則無特別限定，在該領域中所使用之任一種均可使用。此外，半導體光源12係可使用半導體元件晶片本身，亦可使用藉由封裝(package)或被覆構件等所覆蓋之半導體發光裝置。後者之情形，在各構成構件可含有波長轉換構件(例如螢光體等)、擴散劑等，亦可載裝有複數個半導體元件晶片。尤其藉由使用與RBG對應之全彩半導體發光裝置，即可較使用單色之發光元件時更能提升混色性。
此外，半導體光源12係以從前述基板之上方側觀測 時之光線分配大致為朗伯(Lambert)分布光線分配為較佳。藉此，即能作成亮度不均較少、高效率、眩光(glare)較少之照明單元。再者，半導體光源12係以等間隔配置在基板11上為較佳。藉此，即可實現均勻之光分布，並且可使從半導體光源12所產生之熱均等分布。
本實施形態之光反射體13係具有側面與背面，而該背面部份係沿著載裝有半導體光源12之基板11之一方長邊側配置，且延伸到半導體光源12之上方。光反射體13之側面係與基板11之側面固定。光反射體13之背面部份係具備合成有複數個小片之多反射器13a。
本實施形態之光反射體13雖係在光反射體13之全面構成有由與基板11之長邊大致相同長度之複數個長形小片在上下方向合成而成之多反射器13a，惟各小片之形狀及面積，係可配合欲照射之區域之範圍、到該區域之距離、及相對於該區域之光入射角度而任意調整。
前述複數個小片係以可將來自前述半導體光源之光呈分別具有不同之光軸之反射光予以取出之方式調整配置角度為較佳。藉此，即可獲得能在較廣之範圍具有均勻之照度之照明單元。
此外，複數個小片係以配置在愈遠離前述半導體光源之位置之小片愈具有較大面積與較長焦點距離為較佳。藉由如此構成多反射器，即可配置在遠離半導體光源12之位置之小片側聚光照射遠方，而在配置於半導體光源12之附近之小片側聚光照射近距離，而可獲得在更廣泛之範圍具 有均勻照度之照明單元。例如，可將此種形態之照明單元安裝在多段型開放式展示櫃(open showcase)之最上部正前方，當照射箱內側時，不僅上方之棚架，就連下方之棚架亦可均勻地照射。藉此，在多段型開放式展示櫃中，不須在箱內之各棚架下部份安裝照明，而可大幅降低成本。此外，藉由使用半導體光源，亦可減低營運成本及維修成本。
在使用亮度及顏色不均會影響照射不均之半導體光源時，小片係以在多反射器之光反射面施設具有擴散效果之加工為較佳。
此外，以將小片之光反射面係作成用以聚集半導體光源12之光之球面或非球面(拋物面、橢圓面等)，且調整此等配置角度而獲得之多反射器13a之形狀係為以半導體光源12為焦點之圓筒型反射鏡(cylindrical mirror)形狀為較佳。藉此，即可獲得一種從半導體光源12所射出之光，在長邊方向上於廣濶範圍中不會有照度及顏色不均，而於短邊方向上在所希望範圍中會成為均勻照度分布之有效率聚光之照明單元。此外，亦可將光反射體13作成以半導體光源12為焦點之散焦反射鏡(defocus mirror)形狀，藉此，即可改善半導體光源12之亮度不均或顏色不均。
光反射體13係可藉由在ABS(丙烯腈-苯乙烯-丁二烯)、聚碳酸酯(polycarbonate)、丙烯酸(acrylic)等樹脂成型品上蒸鍍或鍍覆光反射性較高之金屬膜者、或在Al等金屬衝壓製品上蒸鍍或鍍覆光反射性較高之金屬膜者、 或是將已形成有高反射膜之Al板材等進行衝壓加工者等而形成。此外，在使用亮度不均或顏色不均會影響照射不均之半導體光源12時，係以在光反射面施行具有擴散效果之加工為較佳。
(實施形態2)
如第2圖所示，本實施形態2之照明單元20，除多反射器23a係在複數個半導體光源22之間予以分離，且於該分離部份具有側反射器(side reflector)23b以外，實際上均為與實施形態1同樣之構成。
本實施形態係具有複數個多反射器23a與複數個半導體光源22，且分別成對配置。藉此，即可藉由各多反射器23a將來自各半導體光源22之光更有效率地取出至外部，而可提高光之利用效率。此外，本實施形態之光反射體，係具有從各多反射器23a之間突出於各半導體光源22之間之側反射器23b。如此，藉由使用具有突出在複數個半導體光源之間之側反射器之光反射體，即可將朝向基板21之長邊方向之非利用光，有效率地取出至屬於基板21之短邊方向之光取出方向側。
(實施形態3)
實施形態3之照明裝置100係為將具有金屬板(plate)34、載裝有半導體光源32之基板31、及光反射體33之2組照明單元30，朝基板31之長邊方向並排，且以1個框體101予以保持者。
金屬板34係由例如鋁或銅、鐵、不鏽鋼等之導熱率 較高之金屬材料所構成。此外，金屬板之形狀不僅為板狀，亦可附加帶有翼片(fin)之散熱板(heatsink)形狀、或成為框體之結構性機構之一部分之形狀。
在本實施形態3中，半導體光源32及載裝有該半導體光源32之基板31，係可使用與實施形態1及2同樣之構件。光反射體除了在背面之外側具有沿著長邊方向配置之長形肋部33c，且於側面之下方具有鈎掛部33d，以外，係使用與在實施形態2中所使用之光反射體大致具有同樣構成之光反射體33。在光反射體33之鈎掛部33d，係保持有與基板31合成一體之金屬板34。以此方式固定之照明單元30，係光反射體33之肋部33c嵌入於框體101之背面側之嵌合開口部，且光反射體33之端部與框體101之端部係由固定器(holder)102所固定。
框體101係具有底面、側面及背面，用以保持照明單元30。在框體101底面之內側，係具有複數個在短邊方向保持金屬板34之長形肋部101a，藉此，即不會妨礙金屬板34之散熱性，而可穩定地保持照明單元30。在框體101之側面，係於與設於金屬板之端部之凸部相對應之部位具有同樣形狀之凸部，而框體101之凸部、及與照明單元30合成一體之金屬板之凸部係藉由固定器固定。此外，在框體101之背面係具有供光反射體33之肋部33c嵌合之嵌合開口部、及用以保持光反射體33之背面上方之突緣部。藉由作成此種構成，不須另行使用螺絲等之固定構件，即可簡便且容易地將照明單元安裝在框體。
固定器102只要是可保持從光反射體33之端部突出之凸部與從框體101之端部突出之凸部，則無特別限定，且作為固定器，只要是習知通常所使用者亦無特別限定。
(實施形態4)
如第4圖所示，本實施形態4之照明裝置200，除在照明單元之光取出側設置具有光擴散效果之罩蓋203以外，實際上係為與實施形態3同樣之構成。如此，藉由在與配置有光反射體之基板長邊相對向之另一方長邊側，設置具有光擴散效果之罩蓋203，即使在使用亮度及顏色不均會影響照射不均之半導體光源時，亦可獲得可抑制此等照射不均之照明單元及照明裝置。
罩蓋203只要是由來自半導體光源之光可穿透之材料所構成，則無特別限定，雖可藉由在該領域中所公知之材料來形成，惟若考慮輕量且強度較強之塑膠，尤其是加工性及耐熱性，則以例如由聚碳酸酯或丙烯酸等樹脂材料構成為較佳。在此，所謂本說明書之光穿透性，雖係以來自所載裝之半導體光源32之光可100%穿透為較佳，惟考慮混色、顏色不均等，亦包括半透明及不透明(例如光穿透性為50%左右以上，為乳白色者等)者。
在此，所謂光擴散效果，係意味可將來自半導體光源之光予以擴散之部份，可將光擴散效果加工在罩蓋本身，亦可將具有光擴散效果之其他構件組合於罩蓋203來構成。例如，可在罩蓋203之正面側及/或背面側(內側)黏附擴散板(例如半透明及乳白色樹脂製之厚度較薄之 板)，亦可在罩蓋之正面側及/或背面側施以噴砂(sand blast)、研磨等之粗面處理。再者，亦可在形成罩蓋203之材料本身混入擴散劑(例如氧化矽等填充劑等)。藉此，即可將來自各半導體光源之光作成均勻之一個面光源。
罩蓋203係在光觀測面之背面側周緣部具備以可裝卸方式嵌入於照明單元40之安裝部203a。安裝部203a係以配置在不會對來自半導體光源32之發光造成不良影響之部位為較佳。
安裝部203a係以藉由與罩蓋203相同之材料與罩蓋203一體形成為較佳。藉此，即可減低照明裝置之零件數，廉價，且可使組裝容易。
由於本實施形態之照明單元40係由罩蓋203所密封，因此亦可使用在冰箱等可能附著霜之位置。
(產業上之可利用性)
本發明之照明單元除作為多段開放式展示櫃用照明，亦可利用作為標識燈、建築照明等各種照明用途。
10、20、30、40‧‧‧照明單元
11、21、31‧‧‧基板
12、22、32‧‧‧半導體光源
13、23、33‧‧‧光反射體
13a、23a‧‧‧多反射器
15‧‧‧光線
23b‧‧‧側反射器
33c‧‧‧肋部
33d‧‧‧鈎掛部
34‧‧‧金屬板
100、200‧‧‧照明裝置
101、201‧‧‧框體
101a、201a‧‧‧肋部
102、202‧‧‧固定器
203‧‧‧罩蓋
203a‧‧‧安裝部
第1A圖係為本發明之照明單元之示意性正面側斜視圖。
第1B圖係為正面短邊方向之示意性剖面圖。
第2圖係為本發明之另一照明單元之示意性正面斜視圖。
第3圖係為本發明之另一照明單元及使用該照明單元之照明裝置之示意性正面側斜視圖。
第4圖係為本發明之另一照明單元及使用該照明單元之照明裝置之示意性正面側斜視圖。
10‧‧‧照明單元
11‧‧‧基板
12‧‧‧半導體光源
13‧‧‧光反射體
13a‧‧‧多反射器
15‧‧‧光線

Claims (3)

  1. 一種照明單元，其特徵為具備：長形基板；複數個半導體光源，列設於前述基板上之長邊方向；及光反射體，沿著前述基板上之一方長邊側配置；且前述光反射體係具有合成有複數個小片之多反射器；前述複數個小片，係各自之反射面形成為用以聚集前述半導體光源的光之凹的球面或非球面；前述複數個小片，係配置在愈遠離前述半導體光源之位置之小片具有愈大之面積與愈長之焦點距離。
  2. 如申請專利範圍第1項之照明單元，其中，前述複數個小片係以可將來自前述半導體光源之光呈分別具有不同光軸之反射光予以取出之方式調整配置角度。
  3. 如申請專利範圍第1項之照明單元，其中，前述光反射體係具有突出在前述複數個半導體光源之間之側反射器。
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