專利名稱：發(fā)光裝置及其導光體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種發(fā)光裝置，特別是關(guān)于一種通過導光體導引光線形成多個虛擬影 像的發(fā)光裝置及其導光體。
背景技術(shù)：
隨著科技進步，目前發(fā)光二極管的技術(shù)發(fā)展已相當成熟，其應用也越來越普遍。舉 例來說，發(fā)光二極管可應用在照明領(lǐng)域；相比于一般采用熒光燈的照明設(shè)備，發(fā)光二極管具 有耗電量低、壽命長且不含汞等特性，因此采用發(fā)光二極管的照明設(shè)備具有節(jié)省能源及順 應環(huán)保趨勢的優(yōu)點。雖然LED有著高輝度(luminance)的發(fā)光特性，但由于制作及封裝結(jié)構(gòu)的原因，只 有前半部發(fā)光。若應用于燈泡設(shè)計，將會受限于LED的前半部發(fā)光的特性，而使得單純使用 LED無法產(chǎn)生傳統(tǒng)燈泡的全周式發(fā)光特性。為了實現(xiàn)全周式發(fā)光，利用LED作為光源的傳統(tǒng)發(fā)光裝置1是設(shè)計一個具有多個 表面的基座10，每個表面朝向不同方向，進而將多顆LED 12布滿于基座10的多個表面上， 如圖1所示。但是，此發(fā)光裝置1需要多次粘合及組裝，制作流程較為復雜，并且總的發(fā)光 效果也無法模擬出傳統(tǒng)燈泡的燈絲發(fā)光效果。由此，本發(fā)明提供一種發(fā)光裝置及導光體，該發(fā)光裝置能夠全周式發(fā)光，并且能夠 模擬出傳統(tǒng)燈泡(燈絲)發(fā)光效果。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個范疇在于提供一種發(fā)光裝置及其導光體，用以導引LED光源所發(fā)射 的光線以形成多個虛擬影像，進而仿真出傳統(tǒng)燈泡的發(fā)光效果。為了達到上述范疇，本發(fā)明的導光體包含反射面、第一折射面及第二折射面。其中 LED光源發(fā)出的第一部分光線在離開導光體前，經(jīng)反射面反射與第一折射面折射而形成第 一虛擬影像；LED光源發(fā)出的第二部分光線在離開導光體前，經(jīng)反射面反射與第二折射面 折射而形成第二虛擬影像。本發(fā)明的另一個范疇在于提供一種發(fā)光裝置，使LED光源所發(fā)射的光線形成多個 虛擬影像，進而仿真出傳統(tǒng)燈泡的發(fā)光效果。為了達到上述范疇，本發(fā)明的發(fā)光裝置包含LED光源及導光體。導光體的結(jié)構(gòu)及 LED光源所發(fā)射的光線在導光體中行進的路徑請參見上文的說明，于此不再贅述。綜上所述，本發(fā)明的導光體通過多個反射面與多個折射面的搭配，導引LED光源 發(fā)射的光線形成多個虛擬影像。導光體導引光線而形成的多個虛擬影像相當于分布于不同 位置(垂直位置或水平位置)的虛擬光源。這些虛擬光源并不具有實體結(jié)構(gòu)，從而也就沒 有光線阻擋的問題，因此本發(fā)明的發(fā)光裝置能夠達到全周式發(fā)光的目的。若這些虛擬光源 位于同一光軸上，則相當于線狀光源(類似于傳統(tǒng)燈泡的燈絲)，因而模擬出傳統(tǒng)燈泡的發(fā) 光效果。由此，本發(fā)明的發(fā)光裝置不但具有LED體積小及耗電量低的優(yōu)點，并且能充分導引光線朝四周發(fā)射，達到全周式發(fā)光的目的。關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點與精神可以利用以下對發(fā)明的詳細描述及所附的附圖而得到
進一步的了解。
圖1所示為傳統(tǒng)的發(fā)光裝置的示意圖。圖2所示為根據(jù)本發(fā)明一具體實施例的發(fā)光裝置的示意圖。
具體實施例方式由于LED具有特定的封裝結(jié)構(gòu)，封裝結(jié)構(gòu)的一側(cè)具有開口且另一側(cè)沒有開口，因 此LED所發(fā)射的光線只能從有開口的那一側(cè)射出，亦即只能單側(cè)發(fā)光。為了讓只能朝向單 側(cè)發(fā)光的LED所發(fā)射的光線呈現(xiàn)出多個光源發(fā)光的效果，本發(fā)明設(shè)計了多個表面來折射或 反射光線，以聚集及散射光線而形成多個虛擬光源。關(guān)于本發(fā)明的發(fā)光裝置是如何形成多 個虛擬光源，以充分利用光線并模擬傳統(tǒng)燈泡的發(fā)光效果，請見下述說明。請參閱圖2，圖2所示為根據(jù)本發(fā)明一具體實施例的發(fā)光裝置3的示意圖。如圖2 所示，本發(fā)明的發(fā)光裝置3包含導光體30及發(fā)光二極管(LED) 32，導光體30具有兩個凹陷 空間，其中一個凹陷空間(容置區(qū))的設(shè)計是為了容置LED 32，另一個凹陷空間的設(shè)計是為 了與導光體30的外側(cè)表面互相搭配，用以導引LED 32所發(fā)射的光線形成多個虛擬影像。在實際應用中，本發(fā)明所使用的LED 32可為單芯片LED (single chipLED)或多芯 片LED (multi-chip LED)。此外，該LED 32可選用白光LED、紅光LED、綠光LED、藍光LED、 黃光LED或發(fā)出其它顏色光線的LED。此外，當該LED 32為多芯片LED時，可視情況選用發(fā) 出不同色光的LED芯片組合成能夠發(fā)出期望的顏色的光線的LED。傳統(tǒng)上，導光體的設(shè)計是為了導引光源以特定角度發(fā)射光線。舉例來說，把LED當 作手電筒的發(fā)光源，則會在LED的發(fā)光路徑上設(shè)置透鏡(相當于導光體)，用以聚集光線，讓 手電筒所發(fā)射的光線盡量朝向同一方向而產(chǎn)生較強的聚光效果。然而，本發(fā)明的導光體30 的設(shè)計是為了讓小面積發(fā)光的LED 32能夠達到全周式發(fā)光的目的。換句話說，本發(fā)明的發(fā) 光裝置3的主要目的并非是聚集LED 32所發(fā)射的光線，而是通過導光體30的設(shè)計讓LED32 所發(fā)射的光線能夠更均勻地往四周發(fā)射。如圖2所示，本發(fā)明的導光體30包含第一折射面300及反射面304，第一折射面 300從反射面304延伸而成。反射面304所包圍的空間為導光體30的其中一個凹陷空間， LED 32位于由第一底表面303及第二底表面305所包圍形成的凹陷空間(容置區(qū))內(nèi)。 LED 32所發(fā)射的第一部分光線Ll在第一底表面303產(chǎn)生折射，接著入射反射面304 ；第一 部分光線Ll入射至反射面304時，由于入射角超過全反射角，因而第一部分光線Ll被反射 面304反射至第一折射面300 ；最后，第一部分光線Ll經(jīng)由第一折射面300折射而離開導 光體30。離開導光體30的第一部分光線Ll的反向延伸線的交集之處形成第一虛擬影像 VI。這樣，離開導光體30的第一部分光線Ll的散射光線相當于第一虛擬影像Vl所發(fā)射的 光線。如圖2所示，本發(fā)明的導光體30也包含第二折射面302，該第二折射面302從第一 折射面300延伸而成，且第一折射面300與第二折射面302具有不同的曲率半徑。LED 32所發(fā)射的第二部分光線L2在第一底表面303產(chǎn)生折射，接著入射反射面304 ；第二部分光 線L2入射至反射面304時，由于入射角超過全反射角，因而第二部分光線L2被反射面304 反射至第二折射面302 ；最后，第二部分光線L2經(jīng)由第二折射面302折射而離開導光體30。 離開導光體30的第二部分光線L2的反向延伸線的交集之處形成第二虛擬影像V2。這樣， 離開導光體30的第二部分光線L2的散射光線相當于第二虛擬影像V2所發(fā)射的光線。需補充說明的是，雖然第二部分光線L2入射第二折射面302之前的光路類似于第 一部分光線Ll入射第一折射面300之前的光路，但第二折射面302的曲率不同于第一折射 面300的曲率，因此通過第一折射面300的折射光線的光路不同于通過第二折射面302的 折射光線的光路，進而形成位于不同位置的虛擬影像(第二虛擬影像V2位于導光體30內(nèi)， 第一虛擬影像Vl位于導光體30外)。當然，本發(fā)明的導光體30還可設(shè)計更多的折射面來 導引光線而形成更多的形成于不同位置的虛擬影像，以仿真?zhèn)鹘y(tǒng)光源的發(fā)光效果。另外，如圖2所示，本發(fā)明的導光體30包含下反射面306，該下反射面306鄰近 LED 32。LED 32所發(fā)射的第三部分光線L3在第二底表面305產(chǎn)生折射，接著入射至下反射 面306 ；第三部分光線L3入射至下反射面306時，由于入射角超過全反射角，因而下反射面 306將第三部分光線L3反射至反射面304 ；最后，由于第三部分光線L3入射在反射面304 上的入射角小于全反射角，因而第三部分光線L3在反射面304上不反射而是折射離開導光 體30，形成第三虛擬影像V3。在此實施例中，第三部分光線L3并非發(fā)散光線，而是聚焦于 反射面304所包圍的空間中，第三虛擬影像V3實際上為一實像。在實際設(shè)計上，若為了確保100%反射光線，可在反射面304及下反射面306上涂 布銀漆等反光材料。如此一來，涂布反光材料的反射面304就無法讓第三部分光線L3穿透， 從而改變了整體發(fā)光效果。因此，設(shè)計者可依據(jù)發(fā)光裝置3所要達到的發(fā)光效果來決定是 否要在反射面304上涂布反光材料以及決定反光材料的涂布面積。如圖2所示，導光體30具有中心軸Al，反射面304與中心軸Al形成斜角。由于反 射面304、第一折射面300、第二折射面302及下反射面306均環(huán)繞中心軸Al對稱設(shè)置，因 此依據(jù)一般光學理論，第一虛擬影像Vl、第二虛擬影像V2及第三虛擬影像V3均成像于中心 軸Al。若多個虛擬影像之間距離足夠近，則可模擬為線光源，模擬燈絲(線狀光源)的發(fā)光 效果。為了讓發(fā)光裝置3的發(fā)光效果多元化，本發(fā)明所述的反射面304、第一折射面300、 第二折射面302與下反射面306可相對于中心軸Al不對稱地設(shè)置。舉例來說，反射面可基 于中心軸而分為左反射面與右反射面，左反射面與中心軸之間的夾角不同于右反射面與中 心軸之間的夾角，亦即反射面的橫截面為不對稱V形。由此，光線經(jīng)由右反射面反射與第一 折射面折射而形成的虛擬影像，與光線經(jīng)由左反射面反射與第一折射面折射而形成的另一 虛擬影像的位置就會不相同，亦即原來的第一虛擬影像Vl被分為兩個位于不同高度的子 虛擬影像。如此一來，雖然每一個子虛擬影像的光強度較弱，但可形成更多的虛擬光源?？?而言之，本發(fā)明可適當?shù)卣{(diào)整折射面與反射面的設(shè)置與形狀設(shè)計來達到想要的發(fā)光效果。綜觀而言，本發(fā)明的導光體30的反射面與折射面均與光線行進路徑不垂直，因此 LED 32發(fā)射的光線無法直接穿出導光體30，而是在導光體內(nèi)進行多次折射及反射，形成多 種不同的光路，進而能夠形成多個虛擬光源。本發(fā)明的發(fā)光裝置3利用單一 LED 32及導光 體30就可形成多個位于同一光軸上的虛擬光源，發(fā)光效果可模擬傳統(tǒng)燈泡的燈絲，因此耗電量比傳統(tǒng)燈泡少的多，并且制造步驟比多個LED所組成的燈泡(如圖1所示)簡單許多。相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的導光體通過多個反射面與多個折射面的搭配，導引LED 光源發(fā)射的光線而形成多個虛擬影像。導光體導引光線而形成的多個虛擬影像相當于分布 于不同位置(垂直位置或水平位置)的虛擬光源。這些虛擬光源并不具有實體結(jié)構(gòu)，因而 也就沒有光線阻擋的問題，因此本發(fā)明的發(fā)光裝置可達到全周式發(fā)光的目的。若這些虛擬 光源位于同一光軸上，則相當于線狀光源(類似于傳統(tǒng)燈泡的燈絲)，因而模擬出傳統(tǒng)燈泡 的發(fā)光效果。由此，本發(fā)明的發(fā)光裝置不但具有LED體積小及耗電量低的優(yōu)點，并且能充分 導引光線朝四周發(fā)射，達到全周式發(fā)光的目的。利用以上優(yōu)選具體實施例的詳細描述，希望能更加清楚地描述本發(fā)明的特征與精 神，而并非是以上述所披露的優(yōu)選具體實施例來對本發(fā)明的范疇加以限制。相反地，其目的 是希望能將各種改變及等效設(shè)置涵蓋在本申請的權(quán)利要求書的范疇內(nèi)。因此，本申請的權(quán) 利要求書的范疇應該根據(jù)上述的說明而作最寬廣的解釋，以使其涵蓋所有可能的改變以及 等效設(shè)置。
權(quán)利要求
一種導光體，應用于LED光源，其特征是，該導光體包含反射面；第一折射面；以及第二折射面，其中，上述LED光源發(fā)出的第一部分光線在離開上述導光體前，經(jīng)上述反射面反射與上述第一折射面折射而形成第一虛擬影像，上述LED光源發(fā)出的第二部分光線離開上述導光體前，經(jīng)上述反射面反射與上述第二折射面折射而形成第二虛擬影像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導光體，其特征是，上述導光體還包含容置區(qū)以容置上述LED 光源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導光體，其特征是，上述導光體具有中心軸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的導光體，其特征是，上述反射面與上述中心軸形成斜角。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的導光體，其特征是，上述第一折射面環(huán)繞上述中心軸設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的導光體，其特征是，上述第二折射面環(huán)繞上述中心軸設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的導光體，其特征是，上述反射面、上述第一折射面以及上述第 二折射面相對上述中心軸不對稱地設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的導光體，其特征是，上述反射面基于上述中心軸而分為左反 射面與右反射面，上述左反射面與上述中心軸之間的夾角不同于上述右反射面與上述中心 軸之間的夾角。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的導光體，其特征是，上述第一虛擬影像成像于上述中心軸。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的導光體，其特征是，上述第二虛擬影像成像于上述中心軸。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導光體，其特征是，上述第一折射面與上述第二折射面具有 不同的曲率半徑。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導光體，其特征是，上述第一折射面延伸自上述反射面。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導光體，其特征是，上述第二折射面延伸自上述第一折射面。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導光體，其特征是，上述導光體還包含下反射面，上述LED光 源發(fā)出的第三部分光線在離開上述導光體前，經(jīng)上述下反射面反射并通過上述反射面而形 成第三虛擬影像。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導光體，其特征是，上述LED光源是單芯片LED光源或多芯 片LED光源。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導光體，其特征是，上述LED光源是紅色LED光源、綠色LED 光源或藍色LED光源。
17.一種發(fā)光裝置，其特征是，該發(fā)光裝置包含 LED光源；以及導光體，其包含 反射面；第一折射面；以及第二折射面，其中，上述LED光源發(fā)出的第一部分光線在離開上述導光體前，經(jīng)上述反射面反射與上述第一折射面折射而形成第一虛擬影像，上述LED光源發(fā)出的第二部分光線在離開上述導光體前，經(jīng)上述反射面反射與上述第二折射面折射而形成第二虛擬影像。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種發(fā)光裝置及其導光體，該發(fā)光裝置包含導光體及LED光源。導光體包含反射面、第一折射面及第二折射面。LED光源發(fā)出的第一部分光線離開導光體前，經(jīng)反射面反射與第一折射面折射形成第一虛擬影像。并且，LED光源發(fā)出的第二部分光線離開導光體前，經(jīng)反射面反射與第二折射面折射形成第二虛擬影像。
文檔編號F21Y101/02GK101806427SQ20091000667
公開日2010年8月18日 申請日期2009年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月13日
發(fā)明者黃銘杰 申請人:華信精密股份有限公司