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TW201604475A - 光學組件與光學模組 - Google Patents

光學組件與光學模組 Download PDF

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TW201604475A
TW201604475A TW103124432A TW103124432A TW201604475A TW 201604475 A TW201604475 A TW 201604475A TW 103124432 A TW103124432 A TW 103124432A TW 103124432 A TW103124432 A TW 103124432A TW 201604475 A TW201604475 A TW 201604475A
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蘇柏仁
廖冠詠
許國君
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    • F21LIGHTING
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Abstract

一種光學組件,適於位在至少一光源所發出的光線的光路徑上且與至少一光源間隔一距離。光學組件包括一波長轉換元件與一反射件。波長轉換元件為一立體結構。反射件覆蓋於部分的波長轉換元件且暴露出波長轉換元件的至少一表面的至少一部分區域,其中自至少一光源所發出的光線從波長轉換元件上的未被反射件覆蓋的區域進出波長轉換元件。本發明更提供一種光學模組,其包括光源及上述的光學組件。

Description

光學組件與光學模組
本發明是有關於一種光學組件與光學模組,且特別是有關於一種具有波長轉換與轉折光線功能的光學組件與光學模組。
自湯瑪斯.愛迪生發明白熾燈(incandescent lamp)起,世界已廣泛使用電力進行照明,迄今更發展出高亮度且耐用的照明裝置,如螢光燈(fluorescent lamp)。相較於白熾燈泡,螢光燈具有高效率與低工作溫度之優點。然而,螢光燈中含有重金屬(例如汞),而重金屬於廢棄時易對環境造成傷害。
隨著照明技術的發展,一種更為節能環保的光源,即固態發光元件燈具已被開發出來。固態發光元件燈具中的固態發光元件例如為發光二極體。發光二極體藉由在P-N接面中電子與電洞複合來發光。相較於白熾燈或螢光燈,發光二極體燈具有低消耗功率(power consumption)、高發光效率(efficiency)與壽命長的優點。此外,固態發光元件燈具不需使用重金屬汞而更為環保。然而,在習知的固態發光元件燈具中,由於固態發光元件的發光分布範圍過於集中,且在視覺效果上與傳統的白熾燈有極大的差 異。
本發明提供一種光學組件,其具有波長轉換與轉折光線功能。
本發明提供一種光學模組,其包括上述的光學組件。
本發明的一種光學組件,適於位在至少一光源所發出的光線的光路徑上且與至少一光源間隔一距離。光學組件包括一波長轉換元件與一反射件。波長轉換元件為一立體結構。反射件覆蓋於部分的波長轉換元件且暴露出波長轉換元件的至少一表面的至少一部分區域,其中自至少一光源所發出的光線從波長轉換元件上的未被反射件覆蓋的區域進出波長轉換元件。
在本發明的一實施例中,上述的立體結構包括角錐體、圓錐體、柱狀體或半球形體。
在本發明的一實施例中,上述的波長轉換元件上未被反射件覆蓋的至少一表面為單一個表面,自至少一光源所發出的光線從波長轉換元件上的同一個表面進入與離開波長轉換元件。
在本發明的一實施例中,上述的波長轉換元件上未被反射件覆蓋的至少一表面包括至少兩個表面,自至少一光源所發出的光線分別從波長轉換元件上的此至少兩個表面進入與離開波長轉換元件。
在本發明的一實施例中,上述的波長轉換元件為單晶材 料的塊狀結構。
在本發明的一實施例中,上述的波長轉換元件是由多晶材料壓合燒結而成。
在本發明的一實施例中,上述的波長轉換元件是由摻雜螢光粉的膠體固化而成。
在本發明的一實施例中,上述的反射件為一反射層,塗佈或貼合於波長轉換元件的部分表面。
在本發明的一實施例中,上述的反射件為一塊狀體,波長轉換元件嵌合於反射件且暴露出波長轉換元件的至少一表面的至少一部分區域。
本發明的一種光學模組,包括至少一光源與一光學組件。光學組件位在至少一光源所發出的光線的光路徑上且與至少一光源間隔一距離。光學組件包括一波長轉換元件與一反射件。波長轉換元件為一立體結構。反射件覆蓋於部分的波長轉換元件且暴露出波長轉換元件的至少一表面的至少一部分區域,其中自至少一光源所發出的光線從波長轉換元件上的未被反射件覆蓋的區域進出波長轉換元件。
在本發明的一實施例中,上述的各光源為一雷射光源。
基於上述,在本發明中,設計者可藉由選擇適當形狀的波長轉換元件並選擇反射件要覆蓋與暴露出波長轉換元件的那些表面,而使位在光學組件外部的光源所發出的光線能夠自波長轉換元件上的特定部位進入與離開波長轉換元件,以使光線達到轉 換波長且改變光型的功效。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉實施例,並配合所附圖式作詳細說明如下。
100‧‧‧光學模組
110、210、510、610‧‧‧光源
120、220、320、420、520、620、720‧‧‧光學組件
122、222、322、422、522、622、722‧‧‧波長轉換元件
124、224、324、424、524、624、724‧‧‧反射件
圖1A是依照本發明的一實施例的一種光學模組的示意圖。
圖1B是圖1A的光學模組在另一視角的示意圖。
圖2是依照本發明的另一實施例的一種光學組件的示意圖。
圖3是依照本發明的另一實施例的一種光學組件的示意圖。
圖4是依照本發明的另一實施例的一種光學組件的示意圖。
圖5是依照本發明的另一實施例的一種光學組件的示意圖。
圖6是依照本發明的另一實施例的一種光學組件的示意圖。
圖7是依照本發明的另一實施例的一種光學組件的示意圖。
圖1A是依照本發明的一實施例的一種光學模組的示意圖。圖1B是圖1A的光學模組在另一視角的示意圖。請參閱圖1A及圖1B,本實施例的光學模組100包括至少一光源110與一光學組件120。在本實施例中,光源110為雷射光源,其具有較強的能量與集中的光束,且光源110的數量以兩個為例,但在其他實施例中,光源110也可以是發光二極體,且光源110的數量可以為 單一個或是三個以上,光源110的種類與數量並不以此為限制。
光學組件120包括一波長轉換元件122與一反射件124。在本實施例中,波長轉換元件122為單晶材料的塊狀結構,可透過打磨或是切割的方式將波長轉換元件122修整成所需的形狀,波長轉換元件122的內部具有能夠轉換波長的物質,而使部分通過的光線能夠轉換波長,另一部分光線則維持原來的波長,因此,通過波長轉換元件的光線能夠發出多種色光,這些不同顏色的光線可混合出白光。
當然,波長轉換元件122的種類並不以此為限制,在其他實施例中,波長轉換元件122也可以是由多晶材料壓合燒結而成,或者波長轉換元件122也可以是由摻雜螢光粉的膠體固化而成。舉例而言,膠體可以是環氧材脂、丙烯酸樹脂、或矽酮樹脂。螢光粉可以是石榴石螢光粉、矽酸鹽螢光粉、氮化合物螢光粉或氧氮化合物螢光粉。螢光粉也可以是釔鋁石榴石螢光粉(YAG)、鋱鋁石榴石螢光粉(TAG)、銪活化鹼土族矽酸鹽螢光粉(Eu-activated alkaline earth silicate phosphor)、或矽鋁氧氮化合物螢光粉(SiAlON)等。
波長轉換元件122為一立體結構,例如是一角錐體,在本實施例中,波長轉換元件122的形狀以四面體(三角錐)為例,但在其他實施例中,波長轉換元件122的形狀也可以是圓錐體、柱狀體或半球形體等其他的立體結構,波長轉換元件122的形狀可視需求而異,並不以上述為限制。
反射件124覆蓋於部分的波長轉換元件122且暴露出波長轉換元件122的至少一表面的至少一部分區域。在本實施例中,反射件124為一反射層,反射層可以由塗佈或印刷於波長轉換元件122上的高反射材質所構成,或是由鍍附(coating)於波長轉換元件122上的多層膜所構成。另外,反射件124也可以是一反射片,且反射片之材質為金屬,反射件124透過貼合的方式覆蓋於波長轉換元件122的部分表面。
如圖1A所示,反射件124覆蓋了波長轉換元件122的四個表面中的三個表面,而暴露出一個表面。光學組件120位在光源110所發出的光線的光路徑上且與光源110間隔一距離。如圖1B所示,光源110所發出的光線可經由波長轉換元件120上未被反射件124覆蓋的表面進入波長轉換元件122,且光線經過反射件124反射之後再從相同表面離開波長轉換元件122。因此,本實施例的光學組件120的波長轉換元件122可提供光線波長轉換的功能,且透過將反射件124配置在波長轉換元件122上的適當位置而使離開波長轉換元件122的光線的光型能被修飾。
圖2是依照本發明的另一實施例的一種光學組件的示意圖。請參閱圖2,圖2的光學組件220與圖1A的光學組件120的主要差異在於,圖2的光學組件220的波長轉換元件222上三個表面未被反射件224覆蓋,波長轉換元件222上的其中兩個表面僅有局部區域未被反射件224覆蓋,兩光源210所發出的光線分別由此兩表面的此區域進入波長轉換元件222,且被反射件224 反射之後,由另一個表面離開波長轉換元件222。在本實施例中,兩光源210的光線由相同表面離開波長轉換元件222,但在其他實施例中,兩光源210的光線也可以由不同表面離開波長轉換元件222。相較於圖1B,在本實施例中,光源210與光學組件220之間的相對位置可視需求調整,同樣地也能夠達到波長轉換與改變光型的效果。
圖3是依照本發明的另一實施例的一種光學組件的示意圖。請參閱圖3,圖3的光學組件320與圖1A的光學組件120的主要差異在於,圖3的光學組件320的反射件324為一塊狀體,波長轉換元件322嵌合於反射件324且暴露出波長轉換元件322的至少一表面的至少一部分區域。在本實施例中,波長轉換元件322以四面體為例,反射件324覆蓋了波長轉換元件322的三個表面,且露出剩下的一個表面。同樣地,光線可經由波長轉換元件322上未被反射件324覆蓋的表面進入波長轉換元件322,且光線經過反射件324反射之後再從相同表面離開波長轉換元件322,而使光線達到波長轉換以及修飾光型的作用。
圖4是依照本發明的另一實施例的一種光學組件的示意圖。請參閱圖4,圖4的光學組件420與圖1A的光學組件120的主要差異在於,在圖1A中,反射件124上不同表面的面積相同,且反射件124上不同表面的面積分別等於所覆蓋的波長轉換元件122的表面的面積。在圖4中,光學組件420的反射件424上不同表面的面積不同,且反射件424上不同表面的面積分別大於所覆 蓋的波長轉換元件422的表面的面積。
當然,在其他實施例中,也可以是反射件424上不同表面的面積不同,且反射件424上其中一個表面的面積大於所覆蓋的波長轉換元件422的表面的面積,反射件424上其中另一個表面的面積等於所覆蓋的波長轉換元件422的表面的面積。或者,反射件424上不同表面的面積相同,且反射件424上不同表面的面積分別大於所覆蓋的波長轉換元件422的表面的面積等。
無論是上述何種反射件424與波長轉換元件422的表面的尺寸關係,光線均可經由波長轉換元件422上未被反射件424覆蓋的表面進入波長轉換元件422,且光線經過反射件424反射之後再離開波長轉換元件422,而使光線達到波長轉換以及修飾光型的作用。
圖5是依照本發明的另一實施例的一種光學組件的示意圖。請參閱圖5,圖5的光學組件520與圖1A的光學組件120的主要差異在於,在圖1A中,波長轉換元件122的形狀為四面體。在圖5中,波長轉換元件522的形狀為半球形體,反射件524配置在半球形體的圓形平面上。與波長轉換元件522間隔一距離的光源510所發出的光線自波長轉換元件522的半球形的表面進入波長轉換元件522之後,被反射件524反射,再從波長轉換元件522的半球形的表面離開波長轉換元件522。
圖6是依照本發明的另一實施例的一種光學組件的示意圖。請參閱圖6,圖6的光學組件620與圖5的光學組件520的主 要差異在於,在圖5中,反射件524完全覆蓋半球形體的圓形平面,且光源510的位置是位在遠離反射件524處。在圖6中,反射件624覆蓋在半球形體的圓形平面上的大部分區域,且露出一小塊區域,光源610配置在靠近圓形平面上未被反射件624覆蓋的此區域,而使光源610所發出的光線能夠從波長轉換元件622的圓形平面上未被反射件624覆蓋的區域進入波長轉換元件622,一部分的光線會不經由反射件624而直接從波長轉換元件622的半球形表面射出,另一部分的光線則會被反射件624反射後從波長轉換元件622的半球形表面射出。
圖7是依照本發明的另一實施例的一種光學組件的示意圖。請參閱圖7,圖7的光學組件720與圖6的光學組件620的主要差異在於,反射件724更覆蓋在波長轉換元件722的半球形的局部表面,更精確地說,反射件724除了覆蓋在波長轉換元件722的圓形平面上的大部分區域之外,還會從圓形平面往半球形表面延伸,而覆蓋在半球形上靠近圓形平面的區域。此配置可加大反射件724的面積,而使進入波長轉換元件722的光線能夠有更大的比例能經由反射件724反射而往復在波長轉換元件722內傳遞,進而使更多的光線能夠達到波長轉換的功能。
綜上所述,在本發明中,設計者可藉由選擇適當形狀的波長轉換元件並選擇反射件要覆蓋與暴露出波長轉換元件的那些表面,而使位在光學組件外部的光源所發出的光線能夠自波長轉換元件上的特定部位進入與離開波長轉換元件,以使光線達到轉 換波長且改變光型的功效。
雖然本發明已以實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作些許之更動與潤飾,故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧光學模組
110‧‧‧光源
120‧‧‧光學組件
122‧‧‧波長轉換元件
124‧‧‧反射件

Claims (11)

  1. 一種光學組件,適於位在至少一光源所發出的光線的光路徑上且與該至少一光源間隔一距離,該光學組件包括:一波長轉換元件,其為一立體結構;以及一反射件,覆蓋於部分的該波長轉換元件且暴露出該波長轉換元件的至少一表面的至少一部分區域,其中自該至少一光源所發出的光線從該波長轉換元件上的未被該反射件覆蓋的區域進出該波長轉換元件。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的光學組件,其中該立體結構包括角錐體、圓錐體、柱狀體或半球形體。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的光學組件,其中該波長轉換元件上未被該反射件覆蓋的該至少一表面為單一個表面,自該至少一光源所發出的光線從該波長轉換元件上的同一個該表面進入與離開該波長轉換元件。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的光學組件,其中該波長轉換元件上未被該反射件覆蓋的該至少一表面包括至少兩個表面,自該至少一光源所發出的光線分別從該波長轉換元件上的該至少兩個表面進入與離開該波長轉換元件。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的光學組件,其中該波長轉換元件為單晶材料的塊狀結構。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的光學組件,其中該波長轉換元件是由多晶材料壓合燒結而成。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的光學組件,其中該波長轉換元件是由摻雜螢光粉的膠體固化而成。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的光學組件,其中該反射件為一反射層,塗佈或貼合於該波長轉換元件的部分表面。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的光學組件,其中該反射件為一塊狀體,該波長轉換元件嵌合於該反射件且暴露出該波長轉換元件的該至少一表面的該至少一部分區域。
  10. 一種光學模組,包括:至少一光源;一光學組件,位在至少一光源所發出的光線的光路徑上且與該至少一光源間隔一距離,該光學組件包括:一波長轉換元件,其為一立體結構;以及一反射件,覆蓋於部分的該波長轉換元件且暴露出該波長轉換元件的至少一表面的至少一部分區域,其中自該至少一光源所發出的光線從該波長轉換元件上的未被該反射件覆蓋的區域進出該波長轉換元件。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的光學模組,其中各該光源為一雷射光源。
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