專利名稱：照明裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)裝置，且特別涉及一種照明裝置。
背景技術(shù)：
由于路燈的照明范圍較廣，因此在設(shè)計(jì)光形時(shí)，路燈多會被設(shè)計(jì)成有較大的照射角。若路旁有建筑物，路燈難免照到建筑物，從而影響到室內(nèi)人們的生活。尤其在晚上的時(shí)候，入侵光(trespass light)所造成的高亮度環(huán)境光常使得居住在建筑物內(nèi)的人們無法安穩(wěn)的休息。如何有效控制路燈光形的分布以避免光線入侵建筑物實(shí)為一重要課題。為此，幾種控制光形分布的技術(shù)便陸續(xù)提出。舉例來說，美國專利號7891835與7854536所揭露的照明裝置藉由反射鏡將部分光線反射至其它方向，以阻擋特定方向光線的穿透。另外，美國專利號7637630亦揭露一種照明裝置，其僅在特定方向預(yù)留開口供光線的穿透，并在其余方向配置阻擋片以阻隔大部分的光線。除此之外，中國臺灣專利公開號201105902亦揭露于光源的周圍設(shè)置反射件，以透過反射件將光源所發(fā)出的光束導(dǎo)往光源上方。中國臺灣專利公開號201032359則是揭露于光源上方配置透鏡部的技術(shù)。然而，上述方法僅是直接把特定方向的光線反射出照明裝置，以避免背光或部分光束在特定方向的穿透，但卻無法有效利用背光或被反射的光束。換句話說，目前的技術(shù)無法有效利用反射后的背光，從而導(dǎo)致光使用效率的低落。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種照明裝置，其能有效利用被反射的光束，以提升光使用效率。本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)可以從本發(fā)明所揭露的技術(shù)特征中得到進(jìn)一步的了解。為達(dá)上述之一或部分或全部目的或是其它目的，本發(fā)明之一實(shí)施例提出一種照明裝置。一種照明裝置包括發(fā)光元件、光收斂單元以及透鏡。發(fā)光元件適于提供照明光束。光收斂單元至少覆蓋發(fā)光元件的一部分。光收斂單元用以將照明光束反射回發(fā)光元件以形成收斂光束，其中收斂光束的發(fā)散程度小于照明光束的發(fā)散程度。透鏡至少覆蓋發(fā)光元件的另一部分。收斂光束透過透鏡傳遞至照明裝置外。本發(fā)明的實(shí)施例可達(dá)到下列優(yōu)點(diǎn)或功效的至少其一。在本發(fā)明的實(shí)施例中，光收斂單元能將照明光束反射回發(fā)光元件以形成收斂光束，其中收斂光束的發(fā)散程度小于照明光束的發(fā)散程度。因此，本實(shí)施例的光收斂單元能阻擋部分照明光束的穿透，且從發(fā)光元件傳遞至透鏡的收斂光束亦能被有效利用，故照明裝置的光使用效率能獲得提升。為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并結(jié)合附圖作詳細(xì)說明如下。


圖1A為本發(fā)明第一實(shí) 施例的照明裝置的剖面示意圖1B為本發(fā)明另一實(shí)施例的照明裝置的剖面示意圖；圖2A與圖2B分別為說明照明光束LI與收斂光束LI’的發(fā)散程度的示意圖；圖3為說明照明光束L3與光束L3’的發(fā)散程度的示意圖；圖4A為圖1A的照明裝置移去光收斂單元后照射在道路上的光學(xué)仿真圖；圖4B為圖1A的照明裝置照射在道路上的光學(xué)仿真圖；圖5為本發(fā)明第二實(shí)施例的照明裝置的剖面示意圖；圖6為本發(fā)明第三實(shí)施例的照明裝置的剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式有關(guān)本發(fā)明的前述及其它技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)與功效，在以下結(jié)合附圖的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明中，將可清楚的呈現(xiàn)。以下實(shí)施例中所提到的方向用語，例如:上、下、左、右、前或后等，僅是參考附圖的方向。因此，使用的方向用語是用來說明并非用來限制本發(fā)明。第一實(shí)施例圖1A為本發(fā)明第一實(shí)施例的照明裝置的剖面示意圖。請參照圖1A，照明裝置100包括發(fā)光元件110、光收斂單元120以及透鏡130。發(fā)光元件110適于提供照明光束L1、L2，其中發(fā)光元件110例如為發(fā)光二極管(light emitting diode, LED)。光收斂單元120至少覆蓋發(fā)光兀件110的一部分。光收斂單兀120用以將照明光束LI反射回發(fā)光兀件110以形成收斂光束LI’，其中收斂光束LI’的發(fā)散程度小于照明光束LI的發(fā)散程度。透鏡130至少覆蓋發(fā)光元件110的另一部分，且收斂光束LI’透過透鏡130傳遞至照明裝置100外。在本實(shí)施例中，光收斂單元120配置于發(fā)光元件110與透鏡130之間，且透鏡130至少覆蓋光收斂單元120的一部分。以本實(shí)施例而言，光收斂單元120包覆發(fā)光元件110的右半部分，且透鏡130包覆光收斂單元120與發(fā)光元件110的大部分。然而，本發(fā)明不以上述設(shè)計(jì)為限制。如圖1A所示，光收斂單元120具有曲面SI，且曲面SI將照明光束LI反射回發(fā)光元件110以形成收斂光束LI’。另外，曲面SI為面向發(fā)光元件110的凹面。在本實(shí)施例中，曲面SI可為球面、非球面、雙曲面與自由曲面的其中之一。如圖1A所示，曲面SI的剖面為弧狀，且弧狀的兩側(cè)122a、122b的延伸線形成夾角Q1，其中夾角Θ i的范圍為大于O度小于等于90度。在本實(shí)施例中，夾角91的例如為90度。應(yīng)注意的是，在本實(shí)施例中，藉由于照明裝置100中配置光收斂單元120，能使收斂光束LI’的發(fā)散程度小于照明光束LI的發(fā)散程度，詳細(xì)內(nèi)容描述如下。圖2A與圖2B分別為說明照明光束LI與收斂光束LI’的發(fā)散程度的示意圖。如圖2A所示，當(dāng)照明光束LI的發(fā)散角度92為45度時(shí)，如圖2B所示，收斂光束LI’的發(fā)散角度θ3例如為-45度(即收斂角度為45度)。換句話說，在本實(shí)施例中，收斂光束LI’的發(fā)散程度小于照明光束LI的發(fā)散程度。進(jìn)一步而言，由于本實(shí)施例的光收斂單元120能收斂被曲面SI反射的照明光束LI以形成收斂光束LI’，并使收斂光束LI’往發(fā)光元件110的方向匯聚，故本實(shí)施例的收斂光束LI’的發(fā)散程度會小于照明光束LI的發(fā)散程度。為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更明白本實(shí)施例的光收斂單元120所能達(dá)到的功效，以下將以另一照明裝置作為對照組加以說明。圖3為說明照明光束L3與光束 L3’的發(fā)散程度的示意圖。于圖3中，圖2Α與圖2B的光收斂單元120被置換為平面反射鏡140，且透鏡130配置于發(fā)光元件110與平面反射鏡140之間。如圖3所示，當(dāng)圖1的光收斂單元120被置換為平面反射鏡140，被平面反射鏡140反射的光束L3’為發(fā)散光束。舉例來說，當(dāng)照明光束L3的發(fā)散角度Θ 4為45度時(shí)，光束L3的發(fā)散角度θ5亦為45度。亦即，于圖3中，光束L3’的發(fā)散程度等于照明光束L3的發(fā)散程度。由此可知，圖3的平面反射鏡140并沒有收斂光束的效果。應(yīng)注意的是，透鏡130的光學(xué)設(shè)計(jì)通常是針對照明光束L3的光路來設(shè)計(jì)，而由于圖3中被平面反射鏡140的光束L3’與照明光束L3的光路并不相同且差異甚大，故光束L3’將難以藉由透鏡130的最佳化而被有效地利用，從而降低光使用效率。然而，如圖1A所示，本實(shí)施例的光收斂單元120能將照明光束LI反射回發(fā)光元件110以形成收斂光束LI’，其中收斂光束LI’的發(fā)散程度小于照明光束LI的發(fā)散程度。應(yīng)注意的是，由于收斂光束LI’是朝向發(fā)光元件110的方向匯聚，故收斂光束LI’會再從發(fā)光元件110射向透鏡130，并透過透鏡130傳遞至照明裝置100外，且收斂光束LI’的光路與直接從發(fā)光元件110發(fā)出的照明光束L2的光路相近。如此一來，針對照明光束L1、L2的光路所設(shè)計(jì)的透鏡130便能控制收斂光束LI’的出光角度，進(jìn)而提升照明裝置100的光使用效率。除此之外，光收斂單元120還能避免照明光束LI從位于光收斂單元120的一側(cè)射出，故本實(shí)施例的照明裝置100適合作為路燈使用，其能有效地降低現(xiàn)有技術(shù)中光線入侵住宅的問題。在本實(shí)施例中，位于透鏡130與發(fā)光元件110之間的光收斂單元120可為反射罩，且反射罩的材質(zhì)例如為金屬。值得一提的是，藉由控制光收斂單元120的大小或曲率，能調(diào)整照明裝置100的出光光形，從而達(dá)到減少現(xiàn)有路燈所造成的入侵光。圖4A為圖1A的照明裝置100移去光收斂單元120后，照射在道路上的光學(xué)仿真圖；圖4B為圖1A的照明裝置100照射在道路上的光學(xué)仿真圖。詳言之，圖4A與圖4B為等光量圖，其中曲線Cl、C2、C3、C4與C5分別對應(yīng)20%,40%,60%,80%% 100%的光量，區(qū)域A為光源的主要照射區(qū)(例如對應(yīng)道路)，區(qū)域BI與B2則為主要照射區(qū)的兩側(cè)(例如為草地或房屋住宅所在之處)。比較圖4A與圖4B可知，使用包含光收斂單元120的照明裝置100時(shí)(對應(yīng)圖4B)，光量的分布較移去光收斂單元120時(shí)(對應(yīng)圖4A)更為均勻。而在光形部分，由于當(dāng)圖1A的照明光束LI被光收斂單元120反射而形成收斂光束LI’時(shí)，收斂光束LI’的光路與直接從發(fā)光元件11 0發(fā)出的照明光束L2的光路相近，故圖4A與圖4B的光形類似，即便使用光收斂單元120，也不會破壞原本預(yù)期的光源設(shè)計(jì)。除此之外，圖4A的區(qū)域B2的平均光量也從7.9%降至圖4B的1.6%，同時(shí)圖4A的區(qū)域A的平均光量也從51.6%上升至圖4B的55.9%。換言之，當(dāng)以圖1A的含有光收斂單元120的照明裝置100作為路燈使用時(shí)，入侵住宅的光量可從7.9%降至1.6%。另一方面，由于本實(shí)施例的照明裝置100還提供了光回收(light recycle)機(jī)制,使光收斂單元120所反射的收斂光束LI’再次被利用，故路燈照射在道路上的光量可從51.6%上升至55.9%。換句話說，本實(shí)施例的照明裝置100不但能避免部分光束在特定方向的穿透，還能有效利用反射光束(即收斂光束LI’)，從而提升照明裝置100的光使用效率。圖1B為本發(fā)明另一實(shí)施例的照明裝置的示意圖。在圖1B中，亦可將光收斂單元120’涂布于透鏡130的面向發(fā)光元件110的凹面S2上。其中光收斂單元120’的材質(zhì)可為具反射特性的材料或鍍膜，例如:金屬反射層、介電質(zhì)反射層，但是本發(fā)明不受限于此。類似地，藉由調(diào)整透鏡130的凹面S2的曲率與大小，也能使涂布在凹面S2上的光收斂單元120’達(dá)到將照明光束LI反射并匯聚至發(fā)光元件110的效果。如此一來，便能避免部分光束在特定方向的穿透，并藉由收斂光束LI’的再利用來提升照明裝置100’的光使用效率。第二實(shí)施例圖5為本發(fā)明第二實(shí)施例的照明裝置的剖面示意圖。圖5的照明裝置200與圖1A的照明裝置100類似，但是二者主要差異之處在于:圖5的透鏡230配置于發(fā)光元件110與光收斂單元220之間，且光收斂單元220覆蓋透鏡230的一部分。詳細(xì)而言，本實(shí)施例的透鏡230包覆發(fā)光元件110的大部分，而光收斂單元220則是包覆透鏡230的右半部分。在本實(shí)施例中，光收斂單元220例如為反射罩，且反射罩的材質(zhì)可為金屬。類似地，藉由調(diào)整光收斂單元220的大小或曲率，能控制照明裝置200的出光光形。因此，當(dāng)使用照明裝置200做為路燈時(shí)，不但能減少現(xiàn)有光線入侵住宅的程度，還能藉由利用反射光來提供高亮度的照明效果。另外，如圖5所示，透鏡230具有入光面S3與相對入光面S3的表面S4。因此，在另一實(shí)施例中，設(shè)計(jì)者亦可藉由調(diào)整表面S4的曲率或大小，并將光收斂單元220涂布于表面S4上，來達(dá)到控制出光光形的效果。詳細(xì)相關(guān)于照明裝置200的敘述與變化可參閱第一實(shí)施例，在此不加贅述。第三實(shí)施例圖6為本發(fā)明第三實(shí)施例的照明裝置的剖面示意圖。圖6的照明裝置300與圖5的照明裝置200類似，但是二者主要差異之處在于:光收斂單元320與透鏡330分別配置于發(fā)光元件110的相對兩側(cè)。詳細(xì)而言，光收斂單元320覆蓋發(fā)光元件110的右半部分，而透鏡330覆蓋發(fā)光元件110的左半部分。另外，本實(shí)施例的光收斂單元320是部分重迭于透鏡330上方，以避免漏光。然而，在其它實(shí)施例中，光收斂單元320與透鏡330亦可彼此不重迭，本發(fā)明并不受限于圖6。在本實(shí)施例中，光收斂單元320例如為反射罩，且反射罩的材質(zhì)可為金屬。類似地，藉由調(diào)整光收斂單元320的大小或曲率，能控制照明裝置300的出光光形。進(jìn)一步而言，當(dāng)光收斂單元320越大時(shí)，能提升照明裝置300的出光光形的集中度，故能提升欲照射區(qū)的光量。反之，當(dāng)光收斂單元320越小時(shí)，照明裝置300的出光光形會越發(fā)散。除此之外，照明裝置300的照射方向亦可透過改變光收斂單元320的曲率來調(diào)整。因此，當(dāng)使用照明裝置300做為路燈時(shí)，不但能減少現(xiàn)有光線入侵住宅的程度，還能藉由利用反射光來提供高亮度的照明效果，并可透過改變光收斂單元320的曲率來調(diào)整照射方向。詳細(xì)相關(guān)于照明裝置200的敘述與變化可參閱第一實(shí)施例，在此不加贅述。綜上所述，本發(fā)明的實(shí)施例包括以下優(yōu)點(diǎn)或功效的至少其中之一。在本發(fā)明的實(shí)施例中，光收斂單元能將照明光束反射回發(fā)光元件以形成收斂光束，其中收斂光束的發(fā)散程度小于照明光束的發(fā)散程度。因此，光收斂單元能阻擋部分照明光束的穿透，且從發(fā)光元件傳遞至透鏡的收斂光束亦能被有效利用，從而能提升照明裝置的光使用效率。換句話說，當(dāng)本實(shí)施例的照明裝置作為路燈使用時(shí)，不但能降低光線入侵住宅的程度，還能藉由收斂光束的再利用來提供高亮度的照明效果。以上所述，僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，當(dāng)不能以此限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，SP大凡依本發(fā)明權(quán)利要求及發(fā)明說明內(nèi)容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍內(nèi)。另外本發(fā)明的任一實(shí)施例或權(quán)利要求不須達(dá)成本發(fā)明所揭露的全部目的或優(yōu)點(diǎn)或特點(diǎn)。此外，摘要部分和標(biāo)題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，并非用來限制本發(fā)明的權(quán)利范圍。此外，本說明書或權(quán)利要求中提及的“第一”、“第二”等用語僅用以命名元件(element)的名稱或區(qū)別不同實(shí)施例或范圍，而并非用來限制元件數(shù)量上的上限或下限。
權(quán)利要求
1.一種照明裝置，包括: 發(fā)光元件，適于提供照明光束； 光收斂單元，至少覆蓋所述發(fā)光元件的一部分，所述光收斂單元用以將所述照明光束反射回所述發(fā)光元件以形成收斂光束，其中所述收斂光束的發(fā)散程度小于所述照明光束的發(fā)散程度；以及 透鏡，至少覆蓋所述發(fā)光元件的另一部分，所述收斂光束透過所述透鏡傳遞至所述照明裝置外。
2.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中所述光收斂單元具有曲面，所述曲面將照明光束反射回所述發(fā)光元件以形成所述收斂光束。
3.如權(quán)利要求2所 述的照明裝置，其中所述曲面為面向所述發(fā)光元件的凹面。
4.如權(quán)利要求2所述的照明裝置，其中所述曲面為球面、非球面、雙曲面與自由曲面的其中之一。
5.如權(quán)利要求2所述的照明裝置，其中所述曲面的一剖面為弧狀，且所述弧狀的兩側(cè)的延伸線形成一夾角，其中所述夾角的范圍為大于O度且小于等于90度。
6.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中所述光收斂單元配置于所述發(fā)光元件與所述透鏡之間，且所述透鏡至少覆蓋所述光收斂單元的一部分。
7.如權(quán)利要求6所述的照明裝置，其中所述光收斂單元為反射罩。
8.如權(quán)利要求6所述的照明裝置，其中所述透鏡具有面向所述發(fā)光元件的凹面，且所述光收斂單元涂布于所述凹面。
9.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中所述透鏡配置于所述發(fā)光元件與所述光收斂單元之間，且所述光收斂單元覆蓋所述透鏡的一部分。
10.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中所述透鏡具有入光面與相對所述入光面的第一表面，且所述光收斂單元涂布于所述第一表面。
11.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中所述光收斂單元與所述透鏡分別配置于所述發(fā)光元件的相對兩側(cè)。
全文摘要
一種照明裝置包括發(fā)光元件、光收斂單元以及透鏡。發(fā)光元件適于提供照明光束。光收斂單元至少覆蓋發(fā)光元件的一部分。光收斂單元用以將照明光束反射回發(fā)光元件以形成收斂光束，其中收斂光束的發(fā)散程度小于照明光束的發(fā)散程度。透鏡至少覆蓋發(fā)光元件的另一部分。收斂光束透過透鏡傳遞至照明裝置外。
文檔編號F21V13/04GK103216745SQ20121001883
公開日2013年7月24日 申請日期2012年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月20日
發(fā)明者廖建中, 劉宏威 申請人:揚(yáng)升照明股份有限公司