專利名稱：導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)片,導(dǎo)光方法,以及窗戶結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及一種導(dǎo)光結(jié)構(gòu)的技術(shù)，可以具有廣角出射光的作用。
背景技術(shù)：
節(jié)省能源是一個日趨重要的課題。然而，在工業(yè)蓬勃發(fā)展之際，各類型家電、3C產(chǎn)品及其它用電設(shè)備不斷增加，導(dǎo)致全球用電量不斷上升，其中照明設(shè)備除了在夜間提供生活上的光亮外，也在白天上班及商業(yè)作息占居重要地位。根據(jù)電力公司的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，照明用電占建筑整體耗能約30 40%左右。又從另一方面來看，晝光(sun light)為取之不盡用之不竭的天然光源。如果能有效地利用此天然光源來照明，則可以節(jié)省照明用電。就一般窗戶而言，其使用天然光源的效率仍有限。圖1繪示傳統(tǒng)窗戶的作用示意圖。參閱圖1，房屋100的外面墻壁一般都會有窗戶102。窗戶102 —般是玻璃的或是透光的材質(zhì)，因此，晝光104會從窗戶102穿透成為室內(nèi)光106，提供照明的作用，但是一般僅是朝下照射，無法提升室內(nèi)深處照明，照明效果較差。為了改善晝光104的利用效率，傳統(tǒng)技術(shù)也提出在窗戶上可以利用光學(xué)的導(dǎo)光結(jié)構(gòu)，把光線做偏折以使有更大的利用率。然而，由于太陽隨時間東升西落，仰角隨之改變。傳統(tǒng)導(dǎo)光結(jié)構(gòu)的作用僅針對單一仰角的入射光設(shè)置，且所呈現(xiàn)的光導(dǎo)引效果，往往僅限于單一出射角。如此，即使用來提供室內(nèi)照明也會產(chǎn)生明暗區(qū)塊隨時間改變的現(xiàn)象。此現(xiàn)象成為目前晝光利用的極大阻礙。若有效解決此缺陷，將能使晝光利用被市場所接受。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)片導(dǎo)光方法，以及窗戶結(jié)構(gòu)，能夠適應(yīng)不同角度的入射光而將其以一廣角范圍出射。依照一實施例，本發(fā)明提出一種導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)片，包括一基材以及一導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)層。 基材有一入射光面與一出射光面，其中該出射光面有一參考垂直面。導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)層設(shè)置于入射光面上。導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)層包括凸出的多個光學(xué)微結(jié)構(gòu)。每一個光學(xué)微結(jié)構(gòu)有一曲柱面結(jié)構(gòu)與一斜柱面結(jié)構(gòu)，該曲柱面結(jié)構(gòu)與該斜柱面結(jié)構(gòu)交叉耦接于一頂端。一入射光束相對于該參考垂直面以一入射角入射到該些光學(xué)微結(jié)構(gòu)時，該入射光束的至少一部分進入該斜柱面結(jié)構(gòu)后，在該曲柱面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)全反射后被折射出該出射光面。其中，該入射光束還有一部分進入該曲柱面結(jié)構(gòu)，在該曲柱面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生折射后，更在該出射光面折射穿透。其中，該入射光束還有一部分進入該曲柱面結(jié)構(gòu)，在該曲柱面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生折射，又在該曲柱面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)全反射后，于該出射光面折射穿透。其中，該光學(xué)微結(jié)構(gòu)導(dǎo)引該入射光束，使在該出射光面以一出射角出射，其中該出射角是連續(xù)分布在一角度范圍。其中，該光學(xué)微結(jié)構(gòu)的該曲柱面結(jié)構(gòu)包括至少一曲面。
其中，該光學(xué)微結(jié)構(gòu)的該斜柱面結(jié)構(gòu)包括至少一斜面。其中，當(dāng)該導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)層在該基材的一底部寬度以P表示，該導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)層的高度以H表示，該斜柱面結(jié)構(gòu)與該基材的斜角為A，則其符合下列條件H/P在0.25-3的范圍；以及A在30-90度的范圍。依照一實施例，本發(fā)明也提出一種導(dǎo)光方法，包括提供一導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)片；以及利用該導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)片，以一仰角接收一入射光，且將該入射光以連續(xù)分布的一角度范圍出射。其中，所提供的該導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)片包括一基材與一導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)層?；挠幸蝗肷涔饷媾c一出射光面，其中該出射光面有一參考垂直面。導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)層設(shè)置于該入射光面上。導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)層包括凸出的多個光學(xué)微結(jié)構(gòu)，每一個該光學(xué)微結(jié)構(gòu)有一曲柱面結(jié)構(gòu)與一斜柱面結(jié)構(gòu)，該曲柱面結(jié)構(gòu)與該斜柱面結(jié)構(gòu)交叉耦接于一頂端。當(dāng)一入射光束相對于該參考垂直面以一入射角入射到該些光學(xué)微結(jié)構(gòu)時，該入射光束的至少一部分進入該斜柱面結(jié)構(gòu)后，在該曲柱面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)全反射后被折射出該出射光面。其中，該入射光束還有一部分進入該曲柱面結(jié)構(gòu)，在該曲柱面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生折射后，更在該出射光面折射穿透。其中，該入射光束還有一部分進入該曲柱面結(jié)構(gòu)，在該曲柱面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生折射，又在該曲柱面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)全反射后，于該出射光面折射穿透。其中，該光學(xué)微結(jié)構(gòu)的該曲柱面結(jié)構(gòu)包括至少一曲面。其中，該光學(xué)微結(jié)構(gòu)的該斜柱面結(jié)構(gòu)包括至少一斜面。其中，當(dāng)該導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)層在該基材的一底部寬度以P表示，該導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)層的高度以H表示，該斜柱面結(jié)構(gòu)與該基材的斜角為A，則其符合下列條件H/P在0.25-3的范圍；以及A在30-90度的范圍。依照一實施例，本發(fā)明也提出一種窗戶結(jié)構(gòu)，接收一晝光以導(dǎo)引進入一室內(nèi)。窗戶結(jié)構(gòu)包括一光滑穿透區(qū)域與一微結(jié)構(gòu)折射區(qū)域。光滑穿透區(qū)域允許該晝光維持相同行進方向穿透而進入該室內(nèi)。微結(jié)構(gòu)折射區(qū)域上設(shè)置至少有一導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)片，以將晝光折射進入室內(nèi)。導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)片包括一基材與一導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)層?；挠幸蝗肷涔饷媾c一出射光面，其中該出射光面有一參考垂直面。導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)層設(shè)置于該入射光面上。導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)層包括凸出的多個光學(xué)微結(jié)構(gòu)，每一個該光學(xué)微結(jié)構(gòu)有一曲柱面結(jié)構(gòu)與一斜柱面結(jié)構(gòu)，該曲柱面結(jié)構(gòu)與該斜柱面結(jié)構(gòu)交叉耦接于一頂端。當(dāng)晝光相對于該參考垂直面以一入射角入射到該些光學(xué)微結(jié)構(gòu)時，該入射光束的至少一部分進入該斜柱面結(jié)構(gòu)后，在該曲柱面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)全反射后被折射出該出射光面。又，光學(xué)微結(jié)構(gòu)導(dǎo)引該晝光，使在該出射光面以一出射角出射， 其中該出射角是連續(xù)分布在一角度范圍。其中，該入射光束還有一部分進入該曲柱面結(jié)構(gòu)，在該曲柱面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生折射后，更在該出射光面折射穿透。其中，該入射光束還有一部分進入該曲柱面結(jié)構(gòu)，在該曲柱面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生折射，又在該曲柱面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)全反射后，于該出射光面折射穿透。其中，該光學(xué)微結(jié)構(gòu)的該曲柱面結(jié)構(gòu)包括至少一曲面。其中，該光學(xué)微結(jié)構(gòu)的該斜柱面結(jié)構(gòu)包括至少一斜面。
其中，當(dāng)該導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)層在該基材的一底部寬度以P表示，該導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)層的高度以H表示，該斜柱面結(jié)構(gòu)與該基材的斜角為A，則其符合下列條件H/P在0. 25-3的范圍；以及A在30-90度的范圍。本發(fā)明的導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)片能夠適應(yīng)不同角度的入射光而將其以一廣角范圍出射。其例如利用在窗戶上時，可以將一部分晝光發(fā)散折射到屋頂天花板，以構(gòu)成較佳的照明效率。本發(fā)明的導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)片能夠適應(yīng)不同角度的入射光而將其以一廣角范圍出射。以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述，但不作為對本發(fā)明的限定。
圖1繪示傳統(tǒng)窗戶的作用示意圖；圖2繪示依據(jù)本發(fā)明一實施例，窗戶對室內(nèi)照明的機制示意圖；圖3繪示依據(jù)本發(fā)明一實施例，導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)片的光學(xué)微結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)以及對入射光的作用機制示意圖；圖4繪示依據(jù)本發(fā)明一實施例，對于單一仰角入射光經(jīng)過光學(xué)微結(jié)構(gòu)產(chǎn)生擴束的出光示意圖；圖5繪示依據(jù)本發(fā)明一實施例，不同仰角的入射光經(jīng)由光學(xué)微結(jié)構(gòu)的折射作用后的出射光角度分布示意圖；圖6繪示依據(jù)本發(fā)明一實施例，對于不同仰角入射光經(jīng)過光學(xué)微結(jié)構(gòu)產(chǎn)生擴束的出光示意圖；圖7-11繪示依據(jù)本發(fā)明多個實施例，導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)片的剖面示意圖；圖12繪示依據(jù)本發(fā)明一實施例，光學(xué)微結(jié)構(gòu)的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)示意圖；圖13繪示依據(jù)本發(fā)明一實施例，光學(xué)微結(jié)構(gòu)的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)示意圖；圖14繪示依據(jù)本發(fā)明一實施例，用于效能分析的角度定義示意圖；圖15-18繪示依據(jù)本發(fā)明一實施例，針對多個不同入射仰角所產(chǎn)生擴束的效能分析示意圖。其中，附圖標(biāo)記
100 ；房屋
102 ；窗戶
104 ；晝光
106 ；室內(nèi)光
108 ；室內(nèi)光
200 ；室內(nèi)
202 ；窗戶
204 ；導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)片
210 ；基材
210a.入射光面
210b出射光面
212 ；導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)層
214:曲柱面結(jié)構(gòu)216 斜柱面結(jié)構(gòu)216a、216b 斜面230:入射光232:出射光234 出射光角強度分布線236 光路徑250 透光薄膜300、302、304 入射光束3300、3302 出射光
具體實施例方式為了能更有效利用晝光對室內(nèi)的照明效果，本發(fā)明一實施例提出導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)片， 其可以利用在窗戶上。該光學(xué)微結(jié)構(gòu)導(dǎo)引入射光束，使在該出射光面以一出射角出射，其中該出射角是連續(xù)分布在一角度范圍。以下舉多個實施例來說明本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于所舉實施例，且所舉實施例之間有可以相互適當(dāng)結(jié)合。圖2繪示依據(jù)本發(fā)明一實施例，窗戶對室內(nèi)照明的機制示意圖。參閱圖2，對于一室內(nèi)200而言，其會設(shè)置有窗戶202接收一晝光104以導(dǎo)引進入室內(nèi)200。然而，窗戶202 例如包括有一光滑穿透區(qū)域與一微結(jié)構(gòu)折射區(qū)域。光滑穿透區(qū)域允許晝光104維持相同行進方向穿透而進入室內(nèi)成為朝下的室內(nèi)光106。微結(jié)構(gòu)折射區(qū)域上設(shè)置至少有一導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)片204，以將晝光104折射進入室內(nèi)成為朝上的室內(nèi)光108。該導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)片的光學(xué)微結(jié)構(gòu)導(dǎo)引該晝光，使在該出射光面以一出射角出射，其中該出射角是連續(xù)分布在一角度范圍。 微結(jié)構(gòu)折射區(qū)域一般例如設(shè)置在上部以避免影響窗戶景觀，然而不僅限于此實施例的設(shè)置方式。由于本發(fā)明提出的導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)片204，晝光104從一大角度范圍內(nèi)的任一仰角入射時，導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)片204所接收的晝光104會被折射到天花板方向，且發(fā)散成一廣角范圍， 以達到大面積的照明，且不會隨著仰角的變化而有明顯變化，而維持廣角的出射范圍。以下說明圖2中導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)片204的結(jié)構(gòu)與作用機制。圖3繪示依據(jù)本發(fā)明一實施例，導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)片的光學(xué)微結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)以及對入射光的作用機制示意圖。參閱圖3， 導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)片包括一基材210以及一導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)層212?；?10有一入射光面210a與一出射光面210b，其中出射光面210b有虛擬的一參考垂直面。導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)層212設(shè)置于入射光面210a上。導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)層212包括凸出的多個光學(xué)微結(jié)構(gòu)。每一個光學(xué)微結(jié)構(gòu)有一曲柱面結(jié)構(gòu)214與一斜柱面結(jié)構(gòu)216，曲柱面結(jié)構(gòu)214與斜柱面結(jié)構(gòu)216交叉耦接于一頂端。 斜柱面結(jié)構(gòu)216例如是由二個斜面216a、216b凸出交接。入射光束al a6相對于參考垂直面，以一入射角入射到導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)層212的光學(xué)微結(jié)構(gòu)。入射角相對于參考垂直面又稱為仰角，也就是晝光入射于導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)片的方向。于此，上述光學(xué)微結(jié)構(gòu)是條柱的結(jié)構(gòu)，以相互平行的方式排列成為導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)層 212。對于以一仰角θ入射的入射光al a6，其進入光學(xué)微結(jié)構(gòu)時會，由于入射區(qū)域的不同結(jié)構(gòu)，會經(jīng)由折射、反射或全反射的特性而改變光行進的方向變?yōu)槌錾涔鈇l’ a6’。 例如，入射光al及a2接觸斜柱面結(jié)構(gòu)216的斜面216b，產(chǎn)生折射穿過基材210的入射光面210a，而再接觸到出射光面210b時產(chǎn)生全反射光al’與a2’，因此，光線被導(dǎo)引回入射方向，無法進入室內(nèi)。入射光a3 a5接觸到斜柱面結(jié)構(gòu)216的斜面216a產(chǎn)生第一次折射進入導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)層212的光學(xué)微結(jié)構(gòu)，再經(jīng)由曲柱面結(jié)構(gòu)214的曲面產(chǎn)生內(nèi)全反射，穿過基材 210的入射光面210a，最后接觸到出射光面210b產(chǎn)生第二次折射，呈現(xiàn)出射光a3’ a5’。 入射光a6先接觸到導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)層212的曲柱面結(jié)構(gòu)214的曲面而產(chǎn)生第一次折射進入光學(xué)微結(jié)構(gòu)，經(jīng)出射光面210b產(chǎn)生第二次折射，呈現(xiàn)出射光a6’。以單一仰角θ的入射光而言，經(jīng)過導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)層212的光學(xué)微結(jié)構(gòu)產(chǎn)生擴束的作用，成為有分布于較大角度范圍的出射光a3’ a6’，借此使室內(nèi)不同深度的天花板都可達到光均勻分散的效果，進而均勻提升室內(nèi)照度。圖4繪示依據(jù)本發(fā)明一實施例，對于單一仰角入射光經(jīng)過光學(xué)微結(jié)構(gòu)產(chǎn)生擴束的出光模擬示意圖。參閱圖4，對于單一仰角入射光230，其經(jīng)過光學(xué)微結(jié)構(gòu)的斜面后接觸到曲面，由曲面產(chǎn)生內(nèi)全反射呈現(xiàn)出射光232，其強度角度分布由出射光角強度分布線234來描述，代表入射光路徑236，在一出射角方向上所得到的光強度。換句話說，入射光230約是以一固定角度入射，但是被折射離開的出射光232是連續(xù)分布于朝上的一角度范圍，其細部分析會再于后面圖14到圖18描述。圖5繪示依據(jù)本發(fā)明一實施例，不同仰角的入射光經(jīng)由光學(xué)微結(jié)構(gòu)的折射作用后的出射光角度分布示意圖。參閱圖5，光學(xué)微結(jié)構(gòu)可以接收不同仰角的入射光，例如高仰角 α、中仰角β及低仰角Y的入射光，接觸斜面或曲面產(chǎn)生第一次折射，一部份光線可經(jīng)由光出射面內(nèi)全反射而被導(dǎo)引回入射方向。一部份光線直接接觸光出射面產(chǎn)生折射離開光學(xué)微結(jié)構(gòu)，而多數(shù)光線經(jīng)曲面內(nèi)全反射，在接觸光出射面時產(chǎn)生折射離開光學(xué)微結(jié)構(gòu)。仰角α、β及Y的入射光經(jīng)過光學(xué)微結(jié)構(gòu)都可擴束成為大于垂直于出射光面的角度，分布在一角度范圍而出射。如此可以有效解決存在于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計中，因太陽光入射仰角隨時間變化，而導(dǎo)致室內(nèi)天花板光跡也隨之改變的現(xiàn)象。如此可以大幅提升導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)片利用的效益。圖6繪示依據(jù)本發(fā)明一實施例，對于單一仰角入射光經(jīng)過光學(xué)微結(jié)構(gòu)產(chǎn)生擴束的出光模擬示意圖。參閱圖6，其表示方式如圖4相同。由分析結(jié)果可以看出，對應(yīng)圖5的三個仰角入射光束300、302、304都會有擴束的效果。也就是說，本發(fā)明一實施例的光學(xué)微結(jié)構(gòu)可以接收不同仰角的入射光，而仍可維持廣角度范圍擴束的出射光分布。圖7-11繪示依據(jù)本發(fā)明多個實施例，導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)片的剖面示意圖。參閱圖7，導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)片的基材210與導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)層212是相同材料的一體結(jié)構(gòu)，而曲柱面結(jié)構(gòu)214的曲率半徑例如是單一曲率Rl的曲面。另外，斜柱面結(jié)構(gòu)216例如是二個斜面的結(jié)構(gòu)。參閱圖8，除了參閱圖7的結(jié)構(gòu)，斜柱面結(jié)構(gòu)216有可以是單一斜面的結(jié)構(gòu)，但是曲柱面結(jié)構(gòu)214的曲率半徑R2需要做配合的調(diào)整。一般而言，斜柱面結(jié)構(gòu)216的斜面數(shù)量不限制于一個或是二個，而可以更多個。參閱圖9，就曲柱面結(jié)構(gòu)214的變化設(shè)計，其也可以例如是由二個不同曲率半徑 R3、R4的組合，但又不限制于所舉的曲面，而可以更多個曲面。參閱圖10，前述的結(jié)構(gòu)是基材210與導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)層212為一體結(jié)構(gòu)。然而，導(dǎo)光微
8結(jié)構(gòu)層212也可以分別直接制作在基材210上。基材210例如是玻璃或是透光材料。參閱圖11，又更進一步的變化是將導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)層212制作于一透光薄膜250上。 之后，可以粘貼于基材210上。此時，基材210例如是要應(yīng)用的窗戶玻璃。如此的方式可方便各種利用，現(xiàn)有的窗戶可以直接粘貼導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)膜即可。制作導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)片的方式，例如可以利用射出或熱壓成型。導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)層的光學(xué)微結(jié)構(gòu)例如也可以利用壓印、轉(zhuǎn)印方式成型于透明基材制成導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)片。又，光學(xué)微結(jié)構(gòu)例如也可以成型于透明膜材以制成導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)膜。上述的透明材料可為塑料、玻璃、石英、 或其它種類透明材料。以下描述光學(xué)微結(jié)構(gòu)的設(shè)計。圖12繪示依據(jù)本發(fā)明一實施例，光學(xué)微結(jié)構(gòu)的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)示意圖。參閱圖12，導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)層212的光學(xué)微結(jié)構(gòu)是條柱狀的結(jié)構(gòu)，其橫剖面結(jié)構(gòu)有兩個面是曲柱面結(jié)構(gòu)與斜柱面結(jié)構(gòu)。以單一曲率的曲面與二個斜面的實施例而言，其曲率半徑R，斜面的斜率與面積比例都會決定其擴束的效能，因此，其需要考慮幾個設(shè)計參數(shù)包括頂點坐標(biāo)(Hx，H)，曲率半徑R，下部斜面的斜角Al，以及二個斜面的夾角A2。另外， 下部斜面的高度以h表示，而光學(xué)微結(jié)構(gòu)的底部寬度以P表示。設(shè)計光學(xué)微結(jié)構(gòu)的條件例如是
TT 2 ττ2-(1) R>-^-Jl +COt2 A1，
V ’2{H-COtAx-HxY1其中(2) Hx = P+h X (cot (A^A2- π )-cot (A1))-HX cot (A^A2- π )。然而，上述的設(shè)計條件僅是一種可以采用的方式，但不是唯一的方式。又如果采用單一斜面的結(jié)構(gòu)，其設(shè)計會有一些不同。圖13繪示依據(jù)本發(fā)明一實施例，光學(xué)微結(jié)構(gòu)的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)示意圖。參閱圖13，導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)層212的光學(xué)微結(jié)構(gòu)是以單一曲率的曲面與一個斜面為例，其斜面的斜角為A。設(shè)計圖13的光學(xué)微結(jié)構(gòu)的條件例如是
2 2(3) R>H^ +H Vl + COt2 ^ , v y2P其中(4) Hx = P-HXcot(A)。又，上述的參數(shù)條件例如是H/P的比值例如是0. 25-3的范圍。斜角A與Al的范圍例如是30-90度。以下描述本發(fā)明所產(chǎn)生的效能提升的分析。圖14繪示依據(jù)本發(fā)明一實施例，用于效能分析的角度定義示意圖。參閱圖14，為導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)片204的側(cè)視圖，其有虛擬的一參考垂直平面，由虛線表示位于90度。導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)片204相對于參考垂直平面的一邊是0度， 另一邊是180度，以反時針方向遞增。入射光方向?qū)τ趨⒖即怪逼矫嬗幸谎鼋铅?。換句話說，入射光經(jīng)由光學(xué)微結(jié)構(gòu)的作用，其出射光可以分為小于90度的出射光3300以及大于90 度的出射光3302。例如在窗戶的應(yīng)用時，出射光3302會往天花板的方向行進，其效能的提升就有助于照明的應(yīng)用。圖15-18繪示依據(jù)本發(fā)明一實施例，針對多個不同入射仰角所產(chǎn)生擴束的效能分析示意圖。參閱圖15，以仰角為40度的入射光為例，實線代表光學(xué)微結(jié)構(gòu)是由曲面與斜面所構(gòu)成的幾何結(jié)構(gòu)的出光效果。虛線代表光學(xué)微結(jié)構(gòu)的曲面是以斜面取代的出光效果。虛線的分布局限在單一出射方向，然而實線的分布有較大的分布范圍，例如涵蓋65-165度， 其中大于90度的出光量占大部份，且分布的角度范圍遠大于虛線的分布。也就是說，角度的定義根據(jù)圖14是出射光面在參考垂直面(虛線)的一邊且不與入射光同邊的導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)片204的方向為0度，以反時針方向增加。如此，導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)片204在參考垂直面的另一邊是180度。參閱圖16，其是以仰角為50度的入射光為例，而出射光分布也與圖15有相同的特性。參閱圖17，其是以仰角為60度的入射光為例，而出射光分布也與圖15與圖16有相同的特性，且大部份都能被折射而利用。參閱圖18，其是以仰角為70度的入射光為例，而出射光分布也與圖15-17有相同的特性，由實線與虛線的比較可以看出，大量提升利用的效率。從圖15-18的分析也可以證明，本發(fā)明的設(shè)計能適應(yīng)不同仰角的入射光，因此有較大的利用性，不局限于特定仰角的入射光。當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)光方法，其特征在于，包括 提供一導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)片；以及利用該導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)片，以一仰角接收一入射光，且將該入射光以連續(xù)分布的一角度范圍出射，其中，所提供的該導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)片包括一基材，有一入射光面與一出射光面，其中，該出射光面有一參考垂直面；以及一導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)層，設(shè)置于該入射光面上，其中該導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)層包括凸出的多個光學(xué)微結(jié)構(gòu)，每一個該光學(xué)微結(jié)構(gòu)有一曲柱面結(jié)構(gòu)與一斜柱面結(jié)構(gòu)，該曲柱面結(jié)構(gòu)與該斜柱面結(jié)構(gòu)交叉耦接于一頂端，其中當(dāng)一入射光束相對于該參考垂直面以一入射角入射到該些光學(xué)微結(jié)構(gòu)時，該入射光束的至少一部分進入該斜柱面結(jié)構(gòu)后，在該曲柱面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)全反射后被折射出該出射光面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光方法，其特征在于，該入射光束還有一部分進入該曲柱面結(jié)構(gòu)，在該曲柱面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生折射后，更在該出射光面折射穿透。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光方法，其特征在于，該入射光束還有一部分進入該曲柱面結(jié)構(gòu)，在該曲柱面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生折射，又在該曲柱面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)全反射后，于該出射光面折射穿透。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光方法，其特征在于，該光學(xué)微結(jié)構(gòu)的該曲柱面結(jié)構(gòu)包括至少一曲面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光方法，其特征在于，該光學(xué)微結(jié)構(gòu)的該斜柱面結(jié)構(gòu)包括至少一斜面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的導(dǎo)光方法，其特征在于，當(dāng)該導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)層在該基材的一底部寬度以P表示，該導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)層的高度以H表示，該斜柱面結(jié)構(gòu)與該基材的斜角為A，則其符合下列條件H/P在0. 25-3的范圍；以及 A在30-90度的范圍。
7.一種窗戶結(jié)構(gòu)，接收一晝光以導(dǎo)引進入一室內(nèi)，其特征在于，包括 一光滑穿透區(qū)域，允許該晝光維持相同行進方向穿透而進入該室內(nèi)；以及一微結(jié)構(gòu)折射區(qū)域，設(shè)置至少有一導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)片，以將該晝光折射進入該室內(nèi)， 其中該導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)片包括一基材，有一入射光面與一出射光面，其中該出射光面有一參考垂直面；以及一導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)層，設(shè)置于該入射光面上，其中該導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)層包括凸出的多個光學(xué)微結(jié)構(gòu)，每一個該光學(xué)微結(jié)構(gòu)有一曲柱面結(jié)構(gòu)與一斜柱面結(jié)構(gòu)，該曲柱面結(jié)構(gòu)與該斜柱面結(jié)構(gòu)交叉耦接于一頂端，其中，當(dāng)該晝光相對于該參考垂直面，以一入射角入射到該些光學(xué)微結(jié)構(gòu)時，該入射光束的至少一部分進入該斜柱面結(jié)構(gòu)后，在該曲柱面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)全反射后被折射出該出射光其中，該光學(xué)微結(jié)構(gòu)導(dǎo)引該晝光，使在該出射光面以一出射角出射，其中該出射角是連續(xù)分布在一角度范圍。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的窗戶結(jié)構(gòu)，其特征在于，該入射光束還有一部分進入該曲柱面結(jié)構(gòu)，在該曲柱面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生折射后，更在該出射光面折射穿透。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的窗戶結(jié)構(gòu)，其特征在于，該入射光束還有一部分進入該曲柱面結(jié)構(gòu)，在該曲柱面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生折射，又在該曲柱面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)全反射后，于該出射光面折射穿透。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的窗戶結(jié)構(gòu)，其特征在于，該光學(xué)微結(jié)構(gòu)的該曲柱面結(jié)構(gòu)包括至少一曲面。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的窗戶結(jié)構(gòu)，其特征在于，該光學(xué)微結(jié)構(gòu)的該斜柱面結(jié)構(gòu)包括至少一斜面。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的窗戶結(jié)構(gòu)，其特征在于，當(dāng)該導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)層在該基材的一底部寬度以P表示，該導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)層的高度以H表示，該斜柱面結(jié)構(gòu)與該基材的斜角為A，則其符合下列條件H/P在0. 25-3的范圍；以及A在30-90度的范圍。
13.一種導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)片，其特征在于，包括一基材，有一入射光面與一出射光面，其中該出射光面有一參考垂直面；以及一導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)層，設(shè)置于該入射光面上，其中該導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)層包括凸出的多個光學(xué)微結(jié)構(gòu)，每一個該光學(xué)微結(jié)構(gòu)有一曲柱面結(jié)構(gòu)與一斜柱面結(jié)構(gòu)，該曲柱面結(jié)構(gòu)與該斜柱面結(jié)構(gòu)交叉耦接于一頂端，其中當(dāng)一入射光束相對于該參考垂直面以一入射角入射到該些光學(xué)微結(jié)構(gòu)時，該入射光束的至少一部分進入該斜柱面結(jié)構(gòu)后，在該曲柱面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)全反射后被折射出該出射光面。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)片，其特征在于，該入射光束還有一部分進入該曲柱面結(jié)構(gòu)，在該曲柱面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生折射后，更在該出射光面折射穿透。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)片，其特征在于，該入射光束還有一部分進入該曲柱面結(jié)構(gòu)，在該曲柱面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生折射，又在該曲柱面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)全反射后，于該出射光面折射穿透。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)片，其特征在于，該光學(xué)微結(jié)構(gòu)導(dǎo)引該入射光束，使在該出射光面以一出射角出射，其中該出射角是連續(xù)分布在一角度范圍。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)片，其特征在于，該光學(xué)微結(jié)構(gòu)的該曲柱面結(jié)構(gòu)包括至少一曲面。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)片，其特征在于，該光學(xué)微結(jié)構(gòu)的該斜柱面結(jié)構(gòu)包括至少一斜面。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)片，其特征在于，當(dāng)該導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)層在該基材的一底部寬度以P表示，該導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)層的高度以H表示，該斜柱面結(jié)構(gòu)與該基材的斜角為 A，則其符合下列條件H/P在0. 25-3的范圍；以及A在30-90度的范圍。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)片，導(dǎo)光方法以及窗戶結(jié)構(gòu)，該導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)片包括一基材以及一導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)層。基材有一入射光面與一出射光面，其中該出射光面有一參考垂直面。導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)層設(shè)置于入射光面上。導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)層包括凸出的多個光學(xué)微結(jié)構(gòu)。每一個光學(xué)微結(jié)構(gòu)有一曲柱面結(jié)構(gòu)與一斜柱面結(jié)構(gòu)，該曲柱面結(jié)構(gòu)與該斜柱面結(jié)構(gòu)交叉耦接于一頂端。一入射光束相對于該參考垂直面以一入射角入射到該些光學(xué)微結(jié)構(gòu)時，該入射光束的至少一部分進入該斜柱面結(jié)構(gòu)后，在該曲柱面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)全反射后被折射出該出射光面。本發(fā)明的導(dǎo)光微結(jié)構(gòu)片能夠適應(yīng)不同角度的入射光而將其以一廣角范圍出射。
文檔編號E06B3/30GK102252271SQ20101018129
公開日2011年11月23日 申請日期2010年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月17日
發(fā)明者周大鑫, 楊文賢, 蔡禎輝, 賀陳弘, 黃紫郁 申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院