專利名稱：一種環(huán)形發(fā)光裝置的制作方法
一種環(huán)形發(fā)光裝置
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光裝置，特別是涉及一種能為內(nèi)凹弧面投射均勻光線，并通過內(nèi)凹
弧面的反射，令與內(nèi)凹弧面對應(yīng)的弦方向亮度均勻且不感到剌眼的環(huán)形發(fā)光裝置。背景技術(shù)：
在人們生活中廣見各種各樣的發(fā)光裝置，它們?yōu)槿藗兩?、工作、學(xué)習(xí)和娛樂提供了極大便利。隨著社會的發(fā)展和城市化的進(jìn)程，人們對于城市燈光以及可發(fā)光用品對城市生活的美化效果提出了更高的要求。目前，作為新光源的LED發(fā)光裝置已廣泛應(yīng)用于路燈照明、廣告燈箱、發(fā)光傘、無影照明等領(lǐng)域。但由于未解決某些關(guān)鍵技術(shù)問題，其應(yīng)用并未達(dá)到理想的效果。如，傳統(tǒng)的廣告燈箱為了實(shí)現(xiàn)均勻發(fā)光的目的，通常都采用相對發(fā)光面積比例較大的發(fā)光裝置，其燈箱與發(fā)光裝置的尺寸比例通常都小于2 : l，這既增加了制作成本，又增加了重量，不僅不易于搬動，且無法設(shè)計(jì)為折疊式以減小存放體積。此外，在傳統(tǒng)的燈箱制品中，為使其均勻發(fā)光，通常是在所設(shè)定的單位區(qū)域里布設(shè)光源體(LED或燈泡等)，這必然需要大范圍地布設(shè)光源體，而大范圍地布設(shè)光源體則往往受到結(jié)構(gòu)或成本的限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決上述問題，而提供一種以一種相對較小的發(fā)光源對一種相對較大
的內(nèi)凹弧面受光體進(jìn)行均勻光照射，并通過內(nèi)凹弧面的反射，令與內(nèi)凹弧面對應(yīng)的弦方向
亮度均勻且不感到剌眼，且結(jié)構(gòu)簡單，易于裝配的微型化的環(huán)形發(fā)光裝置。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種環(huán)形發(fā)光裝置，該裝置包括光源和引導(dǎo)來自該
光源所發(fā)的光的導(dǎo)光裝置，所述光源是由至少一個(gè)環(huán)狀發(fā)光體或由三個(gè)以上點(diǎn)光源形成發(fā)
光環(huán)的環(huán)形光源，所述光源設(shè)置在導(dǎo)光裝置上，光源發(fā)出的光經(jīng)導(dǎo)光裝置的反射、折射均勻
地投射到一個(gè)與之相對且共軸的具有內(nèi)凹弧面的受光體上，并經(jīng)由所述內(nèi)凹弧面的漫反射
實(shí)現(xiàn)均勻發(fā)光。 環(huán)狀發(fā)光體為環(huán)狀霓虹燈管或環(huán)狀燈管。 由三個(gè)以上點(diǎn)光源形成發(fā)光環(huán)的光源包括柔性線路板和多個(gè)貼片發(fā)光二極管，其中，柔性線路板形成上大下小的錐形體，其表面涂覆有反光材料，該柔性線路板設(shè)于所述透明折光環(huán)的內(nèi)孔內(nèi)，其上端與固定環(huán)相接，下端延伸入擋光環(huán)內(nèi)孔內(nèi)，所述多個(gè)貼片發(fā)光二極管沿圓周方向間隔地設(shè)置于柔性線路板上。 導(dǎo)光裝置包括固定環(huán)、透明折光環(huán)及擋光環(huán)，其中，固定環(huán)和擋光環(huán)分別設(shè)于上下兩端，透明折光環(huán)位于固定環(huán)與擋光環(huán)之間，所述固定環(huán)及擋光環(huán)的內(nèi)徑與所裝設(shè)的管狀體的外徑相對應(yīng)，透明折光環(huán)的內(nèi)孔徑大于固定環(huán)與擋光環(huán)的內(nèi)徑。 透明折光環(huán)為透明環(huán)狀體，其包括一個(gè)由弧狀的外表面形成的折射面，一個(gè)由內(nèi)孔的上段內(nèi)表面所形成的弧形采光面，一個(gè)由內(nèi)孔的下段內(nèi)表面所形成的全反射面，一個(gè)由環(huán)狀體的上半部形成的折光區(qū)和一個(gè)由環(huán)狀體的下半部形成的聚光區(qū)。
折射面為橢圓面，采光面為內(nèi)凹圓弧面，全反射面為外凸圓弧面。
采光面與全反射面分別由折射面的上下兩端向內(nèi)孔的孔內(nèi)延伸并相交而形成。
調(diào)整透明折光環(huán)的折射面、采光面、全反射面的幾何曲率，可在與之相對且共軸的
內(nèi)凹弧面上形成直徑可調(diào)的光帶，在光由空氣射入介質(zhì)條件下，所述曲率按下式調(diào)整 Sina = Sin a工X R，其中，a為入射角，a工為折射角，R為材料折射率，參見圖8A。
該環(huán)形發(fā)光裝置所發(fā)的光在所述的內(nèi)凹弧面的漫反射光與透明折光環(huán)的折射光照亮內(nèi)凹弧面所對應(yīng)的弦平面。 該環(huán)形發(fā)光裝置的外圍尺寸相對于受光體的尺寸比例為1 : 20 80。 本發(fā)明的貢獻(xiàn)在于，它有效解決了如何以相對較小的發(fā)光源對一種相對較大的內(nèi)
凹弧面受光體進(jìn)行均勻光照射的問題。本發(fā)明通過該微型的發(fā)光裝置對光的放大作用，可 實(shí)現(xiàn)某一區(qū)域的勻稱發(fā)光或聚焦光帶等功效，且通過改變透明折光環(huán)的曲面形狀特征可實(shí)
現(xiàn)局部或全部及多個(gè)自由角度的聚、散、變光等目的。本發(fā)明還具有微型化、結(jié)構(gòu)簡單、易于
裝配等特點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明的環(huán)形發(fā)光裝置與受光體的實(shí)施例結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖2是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)實(shí)施例示意圖。
圖3是本發(fā)明的安裝使用實(shí)施例示意圖。 圖4是本發(fā)明的柔性線路板實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖4A為平面示意圖，圖4B為展開狀態(tài)示意圖。 圖5是本發(fā)明的透明折光環(huán)實(shí)施例結(jié)構(gòu)剖視圖。 圖6是本發(fā)明的貼片發(fā)光二極管發(fā)光特性實(shí)施例示意圖，其中，圖6A為等光強(qiáng)線示意圖，圖6B為等光強(qiáng)線由第一位置發(fā)生偏移至第二位置示意圖，圖6C為等光強(qiáng)線由第二位置發(fā)生偏移至第三位置示意圖，圖6D為等光強(qiáng)線由第三位置發(fā)生偏移至第四位置示意圖，圖6E為等光強(qiáng)線由第四位置發(fā)生偏移至第五位置示意圖，圖6F為等光強(qiáng)線第一位置受到環(huán)形發(fā)光裝置綜合光作用后偏移至第五位置示意圖。 圖7是本發(fā)明的貼片發(fā)光二極管發(fā)光通過環(huán)形發(fā)光裝置綜合光作用后得到的等光強(qiáng)線在受光體中的示意圖。 圖8是本發(fā)明的透明折光環(huán)功能示意圖，其中，圖8A為折光區(qū)的類三棱鏡的折光示意圖，圖8B為聚光區(qū)的類凸透鏡的聚光示意圖，圖8C為全反射區(qū)的類凸鏡的反光示意圖。 圖9是本發(fā)明在發(fā)光傘上的應(yīng)用實(shí)施例示意圖。 圖10是本發(fā)明的光源為多環(huán)光源時(shí)，透明折光環(huán)實(shí)施例示意圖。
具體實(shí)施方式

參見圖1 圖3，本發(fā)明的環(huán)形發(fā)光裝置包括光源IO和引導(dǎo)來自該光源所發(fā)的光的導(dǎo)光裝置20。所述光源10是由一個(gè)環(huán)狀發(fā)光體或由三個(gè)以上點(diǎn)光源12形成發(fā)光環(huán)的環(huán)形光源。本實(shí)施例中，光源10是由八個(gè)貼片發(fā)光二極管122及柔性線路板121構(gòu)成，如圖4A、圖4B所示，該柔性線路板121為上大下小的錐形體，其表面涂覆有反光材料，形成光反射面。在柔性線路板121上沿圓周方向間隔地設(shè)有八個(gè)貼片發(fā)光二極管122，連接柔性線路板121的導(dǎo)線由所裝設(shè)的管狀體內(nèi)的中空處引出。當(dāng)所述柔性線路板121通電時(shí)，八個(gè)貼片發(fā)光二極管122發(fā)出的光即形成一發(fā)光環(huán)，并形成本發(fā)明的環(huán)形光源。如圖2，該柔性線路板121設(shè)于所述透明折光環(huán)22的內(nèi)孔226內(nèi)，其上端與固定環(huán)21相接，下端延伸入擋光環(huán)23內(nèi)孔231內(nèi)。 如圖2所示，所述導(dǎo)光裝置20包括固定環(huán)21、透明折光環(huán)22及擋光環(huán)23，所述固定環(huán)21和擋光環(huán)23分別設(shè)于上下兩端，透明折光環(huán)22位于固定環(huán)21與擋光環(huán)23之間，透明折光環(huán)22的內(nèi)孔徑大于固定環(huán)21與擋光環(huán)23的內(nèi)徑，因而形成了裝設(shè)導(dǎo)光裝置20的空腔。所述固定環(huán)21和擋光環(huán)23是由白色工程塑料制成的環(huán)狀體，它們的孔徑與所裝設(shè)的管狀體，例如雨傘的傘柄的外徑相對應(yīng)，以固定在傘柄上。擋光環(huán)23的底面為平面，其頂面是與透明折光環(huán)22的底面相對應(yīng)的弧面。透明折光環(huán)22結(jié)構(gòu)如圖5所示，它是由透明材料，例如透明玻璃，透明聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯等材料成型的透明環(huán)狀體，本例中為透明聚甲基丙烯酸甲酯。透明折光環(huán)22上設(shè)有折射面221、采光面222、全反射面223、折光區(qū)224及聚光區(qū)225，其中，折射面221位于折光環(huán)環(huán)體外側(cè)，該折射面為橢圓面，光源IO所發(fā)的光在該折射面發(fā)生折射。所述采光面222為內(nèi)凹圓弧面，其可減少界面的光損耗，采光面位于折光環(huán)環(huán)體內(nèi)側(cè)，且由折光環(huán)內(nèi)孔226的上段內(nèi)表面所形成，光源10所發(fā)的光經(jīng)該采光面222進(jìn)入透明折光環(huán)22內(nèi)。所述全反射面223為折光環(huán)的外側(cè)凸起的外凸圓弧面，光線射到這個(gè)區(qū)域由于入射角較大，即Sin、XR大于l，即發(fā)生全反射，全反射面223可減少界面的光損耗，其由折光環(huán)內(nèi)孔226的下段內(nèi)表面所形成，它用于將折射面221所折射的光線反射到透明折光環(huán)22外部。如圖5所示，在所述折射面221、采光面222、全反射面223所圍成的環(huán)形區(qū)域內(nèi)形成一個(gè)折光區(qū)224和一個(gè)聚光區(qū)225，其中，折光區(qū)224位于環(huán)狀體的上半部，其具有類三棱鏡的折光作用。聚光區(qū)225位于環(huán)狀體的下半部，其具有類凸透鏡的聚光作用。全反射面223則具有類凸鏡的反光作用。圖5中，所述采光面222由折射面221的上端向折光環(huán)內(nèi)孔226的孔內(nèi)延伸，全反射面223則由折射面221的下端向折光環(huán)內(nèi)孔226的孔內(nèi)延伸，采光面222與全反射面223在靠折光環(huán)內(nèi)孔的下部相交。 如圖2所示，所述光源10裝在折光環(huán)22內(nèi)側(cè)的空腔內(nèi)，光源的柔性線路板121的
上端與固定環(huán)21相接，下端延伸入擋光環(huán)23內(nèi)孔231內(nèi)。調(diào)整透明折光環(huán)22的折射面
221、采光面222、全反射面223的幾何曲率，可在與之相對且共軸的內(nèi)凹弧面上形成直徑可
調(diào)的光帶。在光由空氣射入介質(zhì)條件下，所述曲率按下式調(diào)整 Sin a = Sin a工X R，其中，a為入射角，a !為折射角，R為材料折射率。 該環(huán)形發(fā)光裝置的外圍尺寸相對于受光體的優(yōu)選尺寸比例為l : 30以上，由此可
見，本發(fā)明的環(huán)形發(fā)光裝置可以很小的體積覆蓋大于自身數(shù)十倍的受光面積。 圖6示出了本發(fā)明的貼片發(fā)光二極管的發(fā)光特性實(shí)施例，其中，圖6A為等光強(qiáng)線
示意圖，圖6A中，122為貼片發(fā)光二極管，Ll、 L2均為其等光強(qiáng)線。以等光強(qiáng)線LI為例，在
受到柔性線路板表面的白色反光材料的反射作用下，等光強(qiáng)線L1發(fā)生偏移。圖6B中，A1為
被柔性線路板表面白色反光材料反射的部分，使等光強(qiáng)線Ll發(fā)生偏移至等光強(qiáng)線L3。由
于光介面的損耗使L1和L 3圍成的區(qū)域面積A2略小與L2的區(qū)域面積。等光強(qiáng)線L 3在
受到透明折光環(huán)全反射面223的類凸鏡反光和聚光區(qū)225的類凸透鏡聚光的共同作用下發(fā)
生偏移。圖6C中，A3為被透明折光環(huán)全反射面223的類凸鏡反光和聚光區(qū)225的類凸透鏡聚光共同作用的部分，使等光強(qiáng)線L3發(fā)生偏移至等光強(qiáng)線L4。由于光介面的損耗使L 3和L4圍成的區(qū)域面積A4略小與A3的區(qū)域面積。等光強(qiáng)線L4在受到折光區(qū)224的類三棱鏡的折光作用下發(fā)生偏移。圖6D中，A6為被受到折光區(qū)224的類三棱鏡的折射作用發(fā)生偏移的部分，使等光強(qiáng)線L4偏移至等光強(qiáng)線L5，由于光介面的損耗使L4和L5圍成的區(qū)域面積A5略小與A6的區(qū)域面積。等光強(qiáng)線L5在受到聚光區(qū)225的類凸透鏡的聚光作用發(fā)生偏移。圖6E中，A7為被受到聚光區(qū)225的類三棱鏡的折射作用發(fā)生偏移的部分，使等光強(qiáng)線L5偏移至等光強(qiáng)線L6，由于光介面的損耗使L5和L6圍成的區(qū)域面積A8略小與A7的區(qū)域面積。圖6F中，貼片發(fā)光二極管122的等光強(qiáng)線Ll在受到環(huán)形發(fā)光裝置綜合光作用后偏移至等光強(qiáng)線L6。 圖7示出了由貼片發(fā)光二極管發(fā)光通過環(huán)形發(fā)光裝置綜合光作用后得到的等光強(qiáng)線L6在受光體中的示意圖。等比例放大等光強(qiáng)線L6可得到等光強(qiáng)線L7，由圖示可見等光強(qiáng)線L7基本平行于受光體30的圓弧面31，再通過受光體圓弧面31的漫反射以實(shí)現(xiàn)受光體的圓弧面31，弦平面32均勻受光的目的，其中擋光環(huán)23起到擋光的作用，避免在弦平面32的中部形成強(qiáng)光區(qū)。 圖8A、8B、8C分別示出了折光區(qū)的類三棱鏡的折光示意圖，聚光區(qū)的類凸透鏡的聚光示意圖以及全反射區(qū)的類凸鏡的反光示意圖。 圖8A中，透明折光環(huán)22的材料為透明聚甲基丙烯酸甲酯，其折射率為1. 5，根據(jù)公式Sina = Sin、XR，得出光線L8，圖中L9為法線，L10為透明折光環(huán)折光區(qū)224的類三棱鏡折射的偏光角。圖8B中，透明折光環(huán)22的材料折射率為1.5，根據(jù)公式Sina =Sina工XR，得出光線Lll，圖中L12為法線，L13為透明折光環(huán)聚光區(qū)225的類凸透鏡聚光的偏光角。圖8C中，透明折光環(huán)22的材料折射率為1.5，根據(jù)公式Sina 二Sinc^XR，大于1時(shí)發(fā)生全反射，得出光線L14。圖中L15為法線，L16為透明折光環(huán)全反射面223的類凸鏡反光和聚光區(qū)225的類凸透鏡聚光共同作用的偏光角。 圖3及圖9示出了本發(fā)明在發(fā)光傘上的應(yīng)用實(shí)例。圖3中，本發(fā)明的環(huán)形發(fā)光裝置100裝在位于發(fā)光傘30傘面內(nèi)的管狀體(傘柄)33上。圖9中，A9為被集中照亮的區(qū)域，L17為傘離地面的高度，L18為持傘人站立的位置，L19為地面。由圖9可見，光源10發(fā)出的光經(jīng)導(dǎo)光裝置20的反射、折射均勻地投射到發(fā)光傘30的內(nèi)凹弧面31上，經(jīng)由所述內(nèi)凹弧面的漫反射實(shí)現(xiàn)均勻發(fā)光，并由所述的內(nèi)凹弧面的漫反射光與透明折光環(huán)22的折射光照亮內(nèi)凹弧面所對應(yīng)的弦平面32(即地面)。 當(dāng)光源為多環(huán)光源時(shí)，圖IO所示實(shí)施例中為兩環(huán)，透明折光環(huán)為多種幾何曲面的結(jié)合體。
權(quán)利要求
一種環(huán)形發(fā)光裝置，其特征在于，該裝置包括光源(10)和引導(dǎo)來自該光源所發(fā)的光的導(dǎo)光裝置(20)，所述光源(10)是由至少一個(gè)環(huán)狀發(fā)光體或由三個(gè)以上點(diǎn)光源(12)形成發(fā)光環(huán)的環(huán)形光源，所述光源(10)設(shè)置在導(dǎo)光裝置(20)上，光源(10)發(fā)出的光經(jīng)導(dǎo)光裝置(20)的反射、折射均勻地投射到一個(gè)與之相對且共軸的具有內(nèi)凹弧面的受光體上，并經(jīng)由所述內(nèi)凹弧面的漫反射實(shí)現(xiàn)均勻發(fā)光。
2. 如權(quán)利要求1所述的環(huán)形發(fā)光裝置，其特征在于，所述環(huán)狀發(fā)光體為環(huán)狀霓虹燈管 或環(huán)狀燈管。
3. 如權(quán)利要求l所述的環(huán)形發(fā)光裝置，其特征在于，由三個(gè)以上點(diǎn)光源(12)形成發(fā) 光環(huán)的光源(10)包括柔性線路板(121)和多個(gè)貼片發(fā)光二極管(122)，其中，柔性線路板 (121)形成上大下小的錐形體，其表面涂覆有反光材料，該柔性線路板(121)設(shè)于所述透 明折光環(huán)(22)的內(nèi)孔(221)內(nèi)，其上端與固定環(huán)(21)相接，下端延伸入擋光環(huán)(23)內(nèi)孔 (231)內(nèi)，所述多個(gè)貼片發(fā)光二極管(12)沿圓周方向間隔地設(shè)置于柔性線路板(121)上。
4. 如權(quán)利要求3所述的環(huán)形發(fā)光裝置，其特征在于，所述導(dǎo)光裝置(20)包括固定環(huán) (21)、透明折光環(huán)(22)及擋光環(huán)(23)，其中，固定環(huán)(21)和擋光環(huán)(23)分別設(shè)于上下兩 端，透明折光環(huán)(22)位于固定環(huán)(21)與擋光環(huán)(23)之間，所述固定環(huán)(21)及擋光環(huán)(23) 的內(nèi)徑與所裝設(shè)的管狀體的外徑相對應(yīng)，透明折光環(huán)(22)的內(nèi)孔徑大于固定環(huán)(21)與擋 光環(huán)(23)的內(nèi)徑，所述固定環(huán)(21)、柔性線路板(121)、透明折光環(huán)(22)、擋光環(huán)(23)依次 套設(shè)于所述管狀體上。
5. 如權(quán)利要求4所述的環(huán)形發(fā)光裝置，其特征在于，所述透明折光環(huán)(22)為透明環(huán)狀 體，其包括一個(gè)由弧狀的外表面形成的折射面(221)，一個(gè)由內(nèi)孔的上段內(nèi)表面所形成的弧 形采光面(222)，一個(gè)由內(nèi)孔的下段內(nèi)表面所形成的全反射面(223)，一個(gè)由環(huán)狀體的上半 部形成的折光區(qū)(224)和一個(gè)由環(huán)狀體的下半部形成的聚光區(qū)(225)。
6. 如權(quán)利要求5所述的環(huán)形發(fā)光裝置，其特征在于，所述折射面(221)為橢圓面，采光 面(222)為內(nèi)凹圓弧面，全反射面(23)為外凸圓弧面。
7. 如權(quán)利要求6所述的環(huán)形發(fā)光裝置，其特征在于，所述采光面(222)與全反射面 (223)分別由折射面(221)的上下兩端向內(nèi)孔的孔內(nèi)延伸并相交而形成。
8. 如權(quán)利要求7所述的環(huán)形發(fā)光裝置，其特征在于，調(diào)整透明折光環(huán)(22)的折射面 (221)、采光面(222)、全反射面(223)的幾何曲率，可在與之相對且共軸的內(nèi)凹弧面上形成 直徑可調(diào)的光帶，在光由空氣射入介質(zhì)條件下，所述曲率按下式調(diào)整Sin a = Sin、XR，其中，a為入射角，a工為折射角，R為材料折射率。
9. 如權(quán)利要求1至8中任一條所述的環(huán)形發(fā)光裝置，其特征在于，該環(huán)形發(fā)光裝置所發(fā) 的光在所述的內(nèi)凹弧面的漫反射光與透明折光環(huán)(22)的折射光照亮內(nèi)凹弧面所對應(yīng)的弦 平面。
10. 如權(quán)利要求1至8中任一條所述的環(huán)形發(fā)光裝置，其特征在于，該環(huán)形發(fā)光裝置的 外圍尺寸相對于受光體的尺寸比例為1 : 20 80。
全文摘要
一種環(huán)形發(fā)光裝置，該裝置包括光源和引導(dǎo)來自該光源所發(fā)的光的導(dǎo)光裝置，所述光源是由至少一個(gè)環(huán)狀發(fā)光體或由三個(gè)以上點(diǎn)光源形成發(fā)光環(huán)的環(huán)形光源，所述光源設(shè)置在導(dǎo)光裝置上，光源發(fā)出的光經(jīng)導(dǎo)光裝置的反射、折射均勻地投射到一個(gè)與之相對且共軸的具有內(nèi)凹弧面的受光體上，并經(jīng)由所述內(nèi)凹弧面的漫反射實(shí)現(xiàn)均勻發(fā)光。本發(fā)明以一種相對較小的發(fā)光源對一種相對較大的內(nèi)凹弧面受光體進(jìn)行均勻光照射，并通過內(nèi)凹弧面的反射，令與內(nèi)凹弧面對應(yīng)的弦方向亮度均勻且不感到刺眼，且結(jié)構(gòu)簡單，易于裝配。
文檔編號F21V23/00GK101709834SQ200910188558
公開日2010年5月19日 申請日期2009年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月1日
發(fā)明者馮勇, 張子露 申請人:馮勇;張子露