TWI452231B - A lighting device with microstructure brightening film - Google Patents

Description

具有微結構增亮膜的照明裝置

本發明涉及一種能夠照明的器具，尤指一種具有微結構增亮膜的照明裝置。

目前一般現有的平面光源，所投射出的光源場形為Lambertian，即朗伯光源。平面光源所射出的光線的發散角大，容易造成發光效率不佳以及中心發光強度偏低的缺點，當應用於照明裝置，例如車尾燈時，需要採用多顆OLED[有機發光二極體]才能達到法規對於照明亮度的要求，如此會大幅增加製造成本。

因此，現有技術的使用平面光源的照明裝置存有發光效率不佳、中心發光強度偏低以及增加製造成本的缺點，實有改善的必要。

為解決現有技術的使用平面光源的照明裝置有關於發光效率不佳、中心發光強度偏低以及增加製造成本的不足與限制，本發明的目的在於提供一種具有微結構增亮膜的照明裝置，其設有微結構增亮膜，微結構增亮膜的鋸齒狀的菲涅爾聚光部呈兩次以上的週期性變化，並配合反射體的設置，能夠有效地將光線聚焦、提昇發光效率、增加中心發光強度並減少平面光源的OLED使用顆數，進而降低製造成本，實用性極佳。

本發明所運用的技術手段在於提供一種具有微結構增亮膜的照明裝置，包括：一殼體；一平面光源，其固設於該殼體內並設有一頂面；一微結構增亮膜，其固設於該殼體並位於該平面光源的頂面的上方；該微結構增亮膜為一能夠透光的薄狀片體並設有一頂部、一底面及一菲涅爾聚光部，該微結構增亮膜的底面為一平面，該菲涅爾聚光部位於該微結構增亮膜的頂部，該菲涅爾聚光部設有一中心及一外周緣，該菲涅爾聚光部於垂直方向的截面形狀呈鋸齒狀並自該中心開始朝向該外周緣而呈兩次以上的週期性變化，其中，於第一次週期的部份形成一第一聚光區，該第一聚光區包括有複數個圍繞的鋸齒，該複數個鋸齒相互鄰接並以該中心而呈圍繞分布；於第二次週期的部份形成一第二聚光區，該第二聚光區圍繞並鄰接於該第一聚光區；該第二聚光區的鋸齒的排列順序、截面形狀皆與該第一聚光區相同；以及一反射體，其固設於該殼體內並圍繞於該平面光源。

所述的具有微結構增亮膜的照明裝置，其中前述的平面光源設有一中心位置，前述的菲涅爾聚光部的中心與該平面光源的中心位置對齊，該菲涅爾聚光部的最大長度大於等於該平面光源的最大長度。

所述的具有微結構增亮膜的照明裝置，其中前述的菲涅爾聚光部自前述的中心開始朝向前述的外周緣而呈三次的週期性變化，並於第三次週期的部份形成一第三聚光區。

所述的具有微結構增亮膜的照明裝置，前述的菲涅爾聚光部於水平方向的截面形狀呈圓形，前述的第一聚光區為圓形，前述的第二聚光區及前述的第三聚光區是分別為環形。

所述的具有微結構增亮膜的照明裝置，其中前述的平面光源為複數個並排的有機發光二極體。

所述的具有微結構增亮膜的照明裝置，其中前述的微結構增亮膜是設定讓發散角小於等於30度的光線通過。

所述的具有微結構增亮膜的照明裝置，其中前述的菲涅爾聚光部與前述的平面光源的距離範圍為1mm以上以及15mm以下。

所述的具有微結構增亮膜的照明裝置，其中前述的反射體為四個反射罩，各反射罩設有一反射面，各反射面鄰近於前述的平面光源且呈凹弧狀。

所述的具有微結構增亮膜的照明裝置，其中前述的菲涅爾聚光部於水平方向的截面形狀呈正方形，前述的第一聚光區為正方形。

所述的具有微結構增亮膜的照明裝置，其中前述的菲涅爾聚光部於水平方向的截面形狀呈橢圓形，前述的第一聚光區為橢圓形。

本發明所提供的具有微結構增亮膜的照明裝置，可以獲得的具體效益及功效增進包括：由於微結構增亮膜的鋸齒狀的菲涅爾聚光部呈兩次以上的週期性變化，並配合反射體的設置，能夠有效地將光線聚焦、提昇發光效率、增加中心發光強度並減少平面光源的OLED使用顆數，進而降低製造成本，實用性極佳。

為能詳細瞭解本發明的技術特徵及實用功效，並可依照說明書的內容來實施，茲進一步以如圖式所示的較佳實施例，詳細說明如后：本發明所提供的一種具有微結構增亮膜的照明裝置的第一較佳實施例，如圖1所示，包括：一殼體10、一平面光源30、一微結構增亮膜50與一反射體70等元件，其中：如圖1所示，該殼體10呈中空狀，該殼體10為現有技術的構件，且不是本發明的重點，其詳細結構容不贅述。

如圖1、2所示，該平面光源30水平固設於該殼體10內並設有一頂面，較佳地，該平面光源30為複數個有機發光二極體並排而成。

如圖1、2所示，該微結構增亮膜50固設於該殼體10的頂部並位於該平面光源30的頂面的上方；該微結構增亮膜50為一能夠透光的薄狀矩形片體並設有一頂部、一底面及一菲涅爾聚光部51；該微結構增亮膜50的底面為一平面；該菲涅爾聚光部51位於該微結構增亮膜50的頂部，該菲涅爾聚光部51於水平方向的截面形狀呈圓形，該菲涅爾聚光部51於垂直方向的截面形狀呈鋸齒狀並自圓心開始朝向圓周而呈兩次以上的週期性變化，其中，於第一次週期的部份形成一圓形的第一聚光區511，該第一聚光區511包括有複數個鄰接的鋸齒5111，該複數個鋸齒5111呈環形並以該菲涅爾聚光部51的圓心而呈同心圓分布；第一聚光區511即為現有技術的菲涅爾透鏡(Fresnel Lens)，其詳細結構容不贅述；於第二次週期的部份形成一環形的第二聚光區513，該第二聚光區513環繞並鄰接於該第一聚光區511；該第二聚光區513的鋸齒5131的排列順序、截面形狀皆與該第一聚光區511相同，在此容不贅述，並且由於菲涅爾聚光部51是呈週期性變化，所以第二聚光區513的徑向長度與第一聚光區511的徑向長度相同；由於平面光源30可視為有許多的點光源集合在一塊，所以藉由複數個[二個以上]的聚光區，能夠對於不同位置的點光源進行聚光的動作，換句話說，菲涅爾聚光部51的週期性變化能夠適用於平面光源30，而達到聚光的目的。

較佳地，該菲涅爾聚光部51自圓心開始朝向圓周而呈三次的週期性變化，並於第三次週期的部份形成一環形的第三聚光區515，該第三聚光區515的鋸齒5151的排列順序、截面形狀皆與該第一聚光區511相同；較佳地，該菲涅爾聚光部51的圓心與該平面光源30的中心位置對齊；較佳地，該菲涅爾聚光部51的直徑大於等於該平面光源30的最大長度，該菲涅爾聚光部51與該平面光源30的距離範圍為1mm以上以及15mm以下；藉此，平面光源30的光線大部份能夠射往菲涅爾聚光部51，達到較佳的匯聚效果。

如圖1、3所示，該反射體70固設於該殼體10內並圍繞於該平面光源30；較佳地，該反射體70為四個反射罩，各反射罩設有一反射面71，各反射面71鄰近於該平面光源30而呈凹弧狀的拋物線。

如圖2、3所示，本發明的具有微結構增亮膜的照明裝置於第一較佳實施例中是為一個車尾燈，平面光源30將光線射出，其中，由於平面光源30離微結構增亮膜50很近，所以平面光源30大部份的光線會射往微結構增亮膜50；並且依據折射與全反射的光學特性，微結構增亮膜30會讓發散角小於或等於一預設角度[在本發明的第一較佳實施例是設定為30度]內的光線通過，而發散角大於30度的光線將折返回平面光源30，[本發明所定義的發散角如圖2的θ_r ，也就是菲涅爾聚光部51上任一點的法線與折射出微結構增亮膜50的折射光線的夾角，即一般所說的折射角]；發散角大於30度的光線經由多次的反射後，直到光線的入射角小於等於預設的角度內方能射出；平面光源30其他部份的光線會射往反射體70，並利用凹弧狀的反射面71達成匯聚效果，而朝上方射出；藉由本發明的微結構增亮膜50及反射體70，能使平面光源30射出光線形成一狹窄的光型[如圖4所示]，符合車尾燈法規的光型要求。

在此補充說明，配合平面光源30的發光面積的大小，本發明能夠適度調整菲涅爾聚光部51的週期的間距，也就是聚光區511,513,515的徑向長度的長短，以達到最佳聚光效果；舉例來說，如圖2所示，聚光區的徑向長度為D，平面光源30與微結構增亮膜50的距離為Z，平面光源30通過D/2的法線與聚光區[圖中僅標示於第二聚光區513]邊緣的夾角為θ，所以D=2Z*tanθ，其中，在本發明的第一較佳實施例裡，θ是介於25度至60度之間，而Z介於1mm至15mm之間，而Z愈小則θ、D需要設計的愈小；本發明的菲涅爾聚光區51只要有週期性的變化就可以達到對平面光源30聚光的效果，本發明對於Z、θ、D的數值並不作特定的限制。

在本發明的第一較佳實施例中，是採用13顆紅光OLED[Organic Light-Emitting Diode]，請進一步參看圖4，圖4是本發明的光源場型示意圖，橫軸是視角[Viewing angle]，單位為度[Degree]，縱軸是發光強度[Luminous Intensity]，單位為[cd]；虛線為未使用微結構增亮膜50的發光強度分佈，實線為使用微結構增亮膜50後的發光強度分佈；未使用微結構增亮膜50的中心發光強度大約為30.5cd，而使用微結構增亮膜50的中心發光強度大約為67.6cd，藉此達到聚光效果並符合車尾燈亮度需求。

本發明的具有微結構增亮膜的照明裝置是實施於車尾燈，而本發明也可以實施於檯燈、車側燈等而達到聚光的效果，本發明對於實施的領域及用途均不作特定的限制。

如圖5所示，本發明的具有微結構增亮膜的照明裝置的第二較佳實施例是大致與前述的第一較佳實施例相同，其中，該菲涅爾聚光部51A於水平方向的截面形狀呈正方形，該第一聚光區511A為正方形。

如圖6所示，本發明的具有微結構增亮膜的照明裝置的第三較佳實施例是大致與前述的第一較佳實施例相同，其中，該菲涅爾聚光部51B於水平方向的截面形狀呈橢圓形，該第一聚光區511B為橢圓形。

由第二較佳實施例及第三較佳實施例中，可得知本發明的菲涅爾聚光部51,51A,51B可為正方形、矩形、橢圓形或其他形狀而不限於圓形，本發明對於菲涅爾聚光部51,51A,51B的形狀不作特定的限制。

惟以上所述者，僅為本發明的較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，及大凡依本發明申請專利範圍及說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。

10．．．殼體

30．．．平面光源

50．．．微結構增亮膜

51 51A 51B．．．菲涅爾聚光部

511 511A 511B．．．第一聚光區

5111．．．鋸齒

513．．．第二聚光區

5131．．．鋸齒

515．．．第三聚光區

5151．．．鋸齒

70．．．反射體

71．．．反射面

θ_r ．．．發散角

D．．．聚光區的徑向長度

Z．．．平面光源與微結構增亮膜的距離

θ．．．夾角

圖1是本發明第一較佳實施例的局部立體剖面示意圖。

圖2是本發明第一較佳實施例光線射往菲涅爾聚光部的示意圖。

圖3是本發明第一較佳實施例光線射往反射體的示意圖。

圖4是本發明第一較佳實施例的局部立體剖面示意圖。

圖5是本發明第二較佳實施例菲涅爾聚光部的局部立體剖面示意圖。

圖6是本發明第三較佳實施例菲涅爾聚光部的局部立體剖面示意圖。

10．．．殼體

30．．．平面光源

50．．．微結構增亮膜

51．．．菲涅爾聚光部

511．．．第一聚光區

513．．．第二聚光區

515．．．第三聚光區

70．．．反射體

Claims (9)

1. 一種具有微結構增亮膜的照明裝置，包括：一殼體；一平面光源，其固設於該殼體內並設有一頂面，該平面光源為複數個並排的有機發光二極體；一微結構增亮膜，其固設於該殼體並位於該平面光源的頂面的上方；該微結構增亮膜為一能夠透光的薄狀片體並設有一頂部、一底面及一菲涅爾聚光部，該微結構增亮膜的底面為一平面，該菲涅爾聚光部位於該微結構增亮膜的頂部，該菲涅爾聚光部設有一中心及一外周緣，該菲涅爾聚光部於垂直方向的截面形狀呈鋸齒狀並自該中心開始朝向該外周緣而呈兩次以上的週期性變化，其中，於第一次週期的部份形成一第一聚光區，該第一聚光區包括有複數個圍繞的鋸齒，該複數個鋸齒相互鄰接並以該中心而呈圍繞分布；於第二次週期的部份形成一第二聚光區，該第二聚光區圍繞並鄰接於該第一聚光區；該第二聚光區的鋸齒的排列順序、截面形狀皆與該第一聚光區相同；以及一反射體，其固設於該殼體內並圍繞於該平面光源。
2. 如申請專利範圍第1項所述的具有微結構增亮膜的照明裝置，其中前述的平面光源設有一中心位置，前述的菲涅爾聚光部的中心與該平面光源的中心位置對齊，該菲涅爾聚光部的最大長度大於等於該平面光源的最大長度。
3. 如申請專利範圍第2項所述的具有微結構增亮膜的照明裝置，其中前述的菲涅爾聚光部自前述的中心開始朝向前述的外周緣而呈三次的週期性變化，並於第三次週期 的部份形成一第三聚光區。
4. 如申請專利範圍第1或2或3項所述的具有微結構增亮膜的照明裝置，前述的菲涅爾聚光部於水平方向的截面形狀呈圓形，前述的第一聚光區為圓形，前述的第二聚光區及前述的第三聚光區是分別為環形。
5. 如申請專利範圍第4項所述的具有微結構增亮膜的照明裝置，其中前述的微結構增亮膜是設定讓發散角小於等於30度的光線通過。
6. 如申請專利範圍第5項所述的具有微結構增亮膜的照明裝置，其中前述的菲涅爾聚光部與前述的平面光源的距離範圍為1mm以上以及15mm以下。
7. 如申請專利範圍第6項所述的具有微結構增亮膜的照明裝置，其中前述的反射體為四個反射罩，各反射罩設有一反射面，各反射面鄰近於前述的平面光源且呈凹弧狀。
8. 如申請專利範圍第1或2或3項所述的具有微結構增亮膜的照明裝置，其中前述的菲涅爾聚光部於水平方向的截面形狀呈正方形，前述的第一聚光區為正方形。
9. 如申請專利範圍第1或2或3項所述的具有微結構增亮膜的照明裝置，其中前述的菲涅爾聚光部於水平方向的截面形狀呈橢圓形，前述的第一聚光區為橢圓形。