导光柱及应用该导光柱的发光结构与照明装置[发明专利]

(10)申请公布号 CN 103047612 A
(43)申请公布日 2013.04.17C N 103047612 A
*CN103047612A*
(21)申请号 201210369220.2
(22)申请日 2012.09.27
61/547,784 2011.10.17 US
13/535,186 2012.06.27 US
F21V 8/00(2006.01)
G02B 6/00(2006.01)
F21Y 101/02(2006.01)
(71)申请人隆达电子股份有限公司
地址中国台湾新竹市
(72)发明人黄亮翔 周士钦 段生杏
(74)专利代理机构北京市柳沈律师事务所
11105
代理人
陈小雯
(54)发明名称
导光柱及应用该导光柱的发光结构与照明装
置
(57)摘要
本发明公开一种导光柱及应用该导光柱的发
光结构与照明装置。

导光柱位于一发光源上方。

导
光柱包括一导光本体、一凹陷部、一反射结构以及
一微结构。

导光本体具有相对的一第一端面与一
第二端面。

凹陷部位于第一端面，凹陷部用于收集
发光源产生的光。

反射结构位于第二端面，当发光
源发出的光线进入导光本体时，光线的一部分受
反射结构反射而往导光本体的侧面出光，其余部
分的光线往导光本体的前方出光。

微结构位于导
光本体的侧面，以助于光线从导光本体均匀出光。

(30)优先权数据
(51)Int.Cl.
权利要求书2页 说明书5页 附图7页
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请
权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 7 页
1.一种导光柱，位于一发光源上方，该导光柱包括：
导光本体，具有相对的第一端面与第二端面，该导光本体轴向延伸；
凹陷部，位于该第一端面，该凹陷部用于收集该发光源产生的光；
反射结构，位于该第二端面，当该发光源发出的光线进入该导光本体时，该光线的一部分受该反射结构反射而往该导光本体的侧面出光，其余部分的光线往该导光本体的前方出光；以及
微结构，位于该导光本体的侧面，以助于该光线从该导光本体均匀出光。

2.如权利要求1所述的导光柱，其中该凹陷部为一凹杯结构。

3.如权利要求1所述的导光柱，其中该反射结构为一内凹状结构。

4.如权利要求2所述的导光柱，其中该凹杯结构具有一底面，该底面与该发光源的一发光面相对。

5.如权利要求1所述的导光柱，其中该微结构包括多个多边形或半圆形结构。

6.如权利要求1所述的导光柱，其中该微结构具有多个刻痕，该些刻痕包括直条刻痕、斜条刻痕或由二组直条刻痕或二组斜条刻痕交叉所构成的刻痕。

7.如权利要求1所述的导光柱，其中该发光源为一发光二极管。

8.一种发光结构，包括：
电路板；
至少一发光源，配置于该电路板上；以及
至少一导光柱，配置于该电路板上，且位于该发光源上方，其中该导光柱包括：
导光本体，具有相对的第一端面与第二端面，该导光本体轴向延伸；
凹陷部，位于该第一端面，该凹陷部用于收集该发光源发出的光；
反射结构，位于该第二端面，当该发光源发出的光线进入该导光本体时，该光线的一部分受该反射结构反射而往该导光本体的侧面出光，其余部分的光线往该导光本体的前方出光；以及
微结构，位于该导光本体的侧面，以助于该光线从该导光本体均匀出光。

9.如权利要求8所述的发光结构，其中该凹陷部为一凹杯结构。

10.如权利要求8所述的发光结构，其中该反射结构为一内凹状结构，该内凹状结构的底面为一平面，且该导光本体于该第二端面的周围表面为一凹面。

11.如权利要求9所述的发光结构，其中该凹杯结构具有一底面，该底面与该发光源的一发光面相对。

12.如权利要求8所述的发光结构，其中该微结构包括多个多边形或半圆形结构。

13.如权利要求8所述的发光结构，其中该微结构具有多个刻痕，该些刻痕包括直条刻痕、斜条刻痕或由二组直条刻痕或二组斜条刻痕交叉所构成的刻痕。

14.如权利要求8所述的发光结构，其中该发光源为一发光二极管。

15.一种照明装置，包括：
灯座；
基板，配置于该灯座上；
至少一发光源，配置于该基板上；以及
至少一导光柱，配置于该基板上，且位于各该发光源上方，其中该导光柱包括：
导光本体，具有相对的第一端面与第二端面；
凹陷部，位于该第一端面，该凹陷部用于收集该发光源产生的光；
反射结构，位于该第二端面，当该发光源发出的光线进入该导光本体时，该光线的一部分受该反射结构反射而往该导光本体的侧面出光，其余部分的光线往该导光本体的前方出光；以及
微结构，位于该导光本体的侧面，以助于该光线从该导光本体均匀出光。

16.如权利要求15所述的照明装置，其中该灯座内具有容置空间，用以设置一驱动电路模块，且该灯座下方具有一电连接头。

17.如权利要求15所述的照明装置，其中该灯座为金属材质或绝缘散热材质。

18.如权利要求15所述的照明装置，其中该凹陷部为一凹杯结构。

19.如权利要求15所述的照明装置，其中该反射结构为一内凹状结构，该内凹状结构的底面为一平面，且该导光本体于该第二端面的周围表面为一凹面。

20.如权利要求18所述的照明装置，其中该凹杯结构具有底面，该底面与该发光源的一发光面相对。

21.如权利要求15所述的照明装置，其中该微结构包括多个多边形或半圆形结构。

22.如权利要求15所述的照明装置，其中该微结构具有多个刻痕，该些刻痕包括直条刻痕、斜条刻痕或由二组直条刻痕或二组斜条刻痕交叉所构成的刻痕。

导光柱及应用该导光柱的发光结构与照明装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种灯具，且特别是涉及一种导光柱及应用该导光柱的发光结构与照明装置。

背景技术
[0002] 一般而言，发光二极管做为发光源，可应用在不同的灯具结构中，例如球泡灯或灯管中，以提供所需的照明。

发光二极管发出的光由球泡灯或灯管的灯罩向外射出而形成一光场于前侧方向，但是其发光角度小于180度。

因此，与传统的白炽光源(incandenscent light source)相比，白炽光源的发光角度为360度，大于发光二极管光源的发光角度。

[0003] 此外，当亮度分布不均匀时，灯罩的侧面会产生暗纹（mura）。

因此，光源亮度的均匀性及分布范围会受到影响，有必要针对传统灯具结构的发光角度或照明均匀性进一步改善。

发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种导光柱及应用该导光柱的发光结构与照明装置，以增加发光角度并解决亮度分布不均匀的问题。

[0005] 为达上述目的，根据本发明的一方面，提出一种导光柱，位于一发光源上方。

导光柱包括一导光本体、一凹陷部、一反射结构以及一微结构。

导光本体具有相对的一第一端面与一第二端面。

凹陷部位于第一端面，凹陷部用于收集发光源产生的光。

反射结构位于第二端面，当发光源发出的光线进入导光本体时，光线的一部分受反射结构反射而往导光本体的侧面出光，其余部分的光线往导光本体的前方出光。

微结构位于导光本体的侧面，以助于光线从导光本体均匀出光。

[0006] 根据本发明的另一方面，提出一种发光结构，包括一电路板、至少一发光源配置于电路板上、至少一导光柱配置于电路板上且位于发光源上方。

导光柱包括一导光本体、一凹陷部、一反射结构以及一微结构。

导光本体具有相对的一第一端面与一第二端面。

凹陷部位于第一端面，凹陷部用于收集发光源产生的光。

反射结构位于第二端面，当发光源发出的光线进入导光本体时，光线的一部分受反射结构反射而往导光本体的侧面出光，其余部分的光线往导光本体的前方出光。

微结构位于导光本体的侧面，以助于光线从导光本体均匀出光。

[0007] 根据本发明的另一方面，提出一种照明装置。

照明装置包括一灯座、一基板配置于灯座上、至少一发光源配置于基板上、至少一导光柱配置于基板上且位于各发光源上方。

导光柱包括一导光本体、一凹陷部、一反射结构以及一微结构。

导光本体具有相对的一第一端面与一第二端面。

凹陷部位于第一端面，凹陷部用于收集发光源产生的光。

反射结构位于第二端面，当发光源发出的光线进入导光本体时，光线的一部分受反射结构反射而往导光本体的侧面出光，其余部分的光线往导光本体的前方出光。

微结构位于导光本体的侧面，以助于光线从导光本体均匀出光。

[0008] 为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合所附附图，作详细说明如下：
附图说明
[0009] 图1为本发明一实施例的导光柱的剖面示意图；
[0010] 图2为单一导光柱的发光结构及照明装置的示意图；
[0011] 图3A及图3B为图1中的微结构的放大剖面示意图；
[0012] 图4A～图4E为具有不同刻痕图案的微结构的示意图；
[0013] 图5为应用多列导光柱的发光结构及照明装置的示意图；
[0014] 图6为本发明另一实施例的导光柱的剖面示意图；
[0015] 图7A及图7B分别为一实施例的具有微结构于导光柱上的照明装置的光场分布示意图。

[0016] 主要元件符号说明
[0017] 10、20：照明装置
[0018] 100：灯座
[0019] 102：电连接头
[0020] 104、204：发光结构
[0021] 106、206：驱动电路模块
[0022] 110、210：电路板
[0023] 120、220：发光源
[0024] 130、230、330：导光柱
[0025] 131：第一端面
[0026] 133、333：第二端面
[0027] 132、232、332：导光本体
[0028] 134、334：凹陷部
[0029] 135、335：侧面
[0030] 136、236、336：反射结构
[0031] 137、337：底面
[0032] 138：微结构
[0033] 138a：半圆形结构
[0034] 138b：多边形结构
[0035] 138c：直条刻痕
[0036] 138d：斜条刻痕
[0037] 138f、138e：交叉的刻痕
[0038] 139：倾斜表面
[0039] 140：四角锥
[0040] 338：外围表面
[0041] 339：侧面
[0042] A：顶角
[0043] B：光线
[0044] B1～B4：三角面
[0045] D1：前侧方向
[0046] D2：后侧方向
[0047] D3：侧向
具体实施方式
[0048] 本实施例的导光柱及应用该导光柱的发光结构与照明装置，是利用反射结构改变出光方向及扩大光场分布，并以微结构粗化导光柱的本体的侧面，使得高指向性的发光源(例如发光二极管)的光形，经由引导反射结构反射后的光线，使其形成全方向角度出光的光形。

此外，导光柱的本体以微结构的刻痕，使光场分布均匀，以解决亮度分布不均匀的问题。

[0049] 以下是提出各种实施例进行详细说明，实施例仅用以作为范例说明，并非用以限缩本发明欲保护的范围。

[0050] 第一实施例
[0051] 请参照图1及图2，其中图1绘示依照本发明一实施例的导光柱130的剖面示意图，图2绘示应用单一导光柱130的发光结构104及照明装置10的示意图。

照明装置10包括一灯座100、一电连接头102以及一发光结构104。

灯座100内具一容置空间，用以设置一驱动电路模块106，且电连接头102位于灯座100下方，用以接收外部电源。

灯座100可为金属材质（例如铜或铝）或绝缘散热材质（例如塑胶或陶瓷）。

在本实施例中，驱动电路模块106可进行变压及交、直流电转换，电路板110通过驱动电路模块106电连接至电连接头102，以形成一导通电路。

因此，照明装置10可利用电连接头102连接外部电源，进而使发光源120提供照明。

[0052] 发光结构104包括一电路板110、一发光源120以及一导光柱130。

发光源120配置于该电路板110上。

导光柱130配置于该电路板110上，且位于该发光源120上方。

该导光柱130包括一导光本体132、一凹陷部134、一反射结构136以及一微结构138。

导光本体132可为透明柱状本体，沿轴向向上延伸，其配置于发光源120的出光方向（即前侧方向D1）上。

导光本体132具有一第一端面131以及一第二端面133。

第一端面131与第二端面133相对。

凹陷部134位于第一端面131，用以容纳发光源120并收集发光源120产生的光线。

凹陷部134由第一端面131向内凹陷而成为一凹杯结构，凹杯结构具有一底面137，对应位于发光源120上方，且底面137与发光源120的出光面122相对。

在本实施例中，底面137可为一平面，通过调整连接底面137的倾斜表面139的角度，可使光线有效地进入导光柱130中，以提高发光结构104的出光量。

[0053] 发光源120例如为发光二极管，其位于凹陷部134中，而发光源120发出的光线B 可经由凹陷部134入射至导光本体132中，并使光线B在导光本体132中反射而到达位于第二端面133的反射结构136。

反射结构136由第二端面133向内凹陷而成为一内凹状结构。

在本实施例中，反射结构136例如为V形尖端凹槽，以使部分光线B可经由反射结构136的反射而往导光本体132的侧面135出光，或是朝与发光源120的出光方向（即前侧方向D1）相反的方向（即后侧方向D2）出光，进而改变出光角度。

另外，尚有其余部分的光线
往导光本体132的前方出光（即前侧方向D1）。

[0054] 微结构138位于导光本体132的侧面135，用以改变光线的出光角度，以助于光线从导光本体132均匀出光。

请参照图3A及图3B，其为图1中的微结构138的放大剖面示意图。

在图3A中，微结构138可由多个半圆形结构138a组合而成，在图3B中微结构138可由多个多边形结构138b组合而成，多边形结构138b例如为四角锥、三角锥或圆锥，本发明对于形状不加以限制。

此外，根据本发明的实施例，图4A～图4E绘示具有不同刻痕图案的微结构的示意图，其中图4A为垂直于导光本体132的轴向的直条刻痕138c，图4B及图4C 为与导光本体132的轴向倾斜的斜条刻痕138d（向右或向左倾斜），其间距G约为0.1～1微米，较佳为0.3～0.4微米。

图4D及图4E为由交叉的多条刻痕138e与多条刻痕138f所构成的刻痕图案，以形成多个四角锥140。

四角锥140具有一顶角A以及四个三角面B1～B4。

每个面B1～B4均为光散射面且朝向不同的方向，以使光被散射到不同的方向。

在本实施例中，使用不同刻痕图案的微结构，可控制侧向D3出光与反向出光（后侧方向D2）的光形，以达到全方向角度的出光效果。

[0055] 第二实施例
[0056] 请参照图5，其绘示应用多列导光柱230的发光结构204及照明装置20的示意图。

本实施例与第一实施例不同的是，发光结构204及照明装置20包括多列导光柱230以及多个发光源220。

各个导光柱230配置于电路板210上，并对应位于发光源220上方，用以调整各发光源220的出光角度。

驱动电路模块206经由电路板210连接各个发光源220，以单独或同时控制发光源220。

发光源220例如为发光二极管，部分光线可经由反射结构236的反射而往导光本体232的侧面235出光，或是朝与发光源220的出光方向（即前侧方向D1）相反的方向（即后侧方向D2）出光，进而改变出光角度。

另外，尚有其余部分的光线往导光本体232的前方出光（即前侧方向D1）。

因此，本实施例可控制正向出光、侧向出光与反向出光的光形，以达到全方向角度的出光效果。

[0057] 请参照图6，其绘示依照本发明另一实施例的导光柱330的剖面示意图。

本实施例与第一实施例不同的是，凹陷部334的底面337可为一曲面，通过调整底面337的曲率，可使光线有效地进入导光柱330中，以提高发光结构的出光量。

此外，反射结构336例如呈喇叭状，其侧面339为向内渐缩的圆弧面，其底面例如为一平面。

在本实施例中，可通过调整反射结构336的几何尺寸来控制正向出光的光形。

此外，导光本体332于第二端面333的外围表面338可为一凹面，以使部分光线可经由反射结构336及外围表面338的反射而往导光本体332的侧面335出光，或是朝与发光源320的出光方向相反的方向（即后侧方向D2）出光，进而改变出光角度。

[0058] 请参照图7A及图7B，其分别绘示根据一实施例的具有微结构于导光柱上的照明装置的光场分布示意图。

经量测得到的结果，本实施例与传统不具有微结构的导光柱相比，在图7A中当两条状刻痕之间的间距约为0.4厘米时，可使光场于导光本体的侧向D3出光的强度由60％增加到70％。

此外，在图7B中当两条状刻痕之间的间距约为0.3厘米时，可使光场于导光本体的侧向D3出光的强度由60％增加到80％。

因此，本实施例的照明装置于侧向D3及后侧方向D2之间的光场强度相对增加，而非完全集中在导光柱的上方。

也由于导光柱可增加侧向D3的出光角度，故可消除侧面上亮度不均匀所产生的暗纹或亮点。

[0059] 综上所述，虽然已结合以上较佳实施例公开了本发明，然而其并非用以限定本发
明。

本发明所属技术领域中熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种的更动与润饰。

因此，本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。

图1
图2
图3A图3B
图4A
图4B
图4C
图4D
图4E
图5
图6
图7A
图7B。