TWI451046B - 光源裝置 - Google Patents

Description

光源裝置

本發明是有關於一種光源，且特別是有關於一種採用導光板的光源裝置。

隨著照明技術的演進，燈具所採用的發光源從白熾燈泡、螢光燈管一直進展至近年來快速蓬勃發展的發光二極體(light emitting diode,LED)。發光二極體具有省電、使用壽命長、環保、啟動快速、體積小…等多種優點，且發光二極體所能達到的功率隨著技術的成熟而逐漸變大，因此發光二極體已有逐漸應用於一般照明以取代螢光燈管的趨勢。

由於發光二極體為點光源，其所發出的光束較為集中而易使人眼產生眩光，因此採用光學透鏡與反射燈罩的嵌燈便被設計出來，以使光線不會直射人眼而造成不適。然而，為了使反射燈罩達到聚光與混光的效果，反射燈罩通常具有一定的高度。如此一來，會壓縮室內空間的高度。

另外，中華民國專利第I313776號的第二圖與第三圖揭露了一種背光模組，包括四個線光源和一導光板。中華民國專利第M332777號的第二圖揭露了第一發光二極體及第二發光二極體設置於一燈源基板上。中華民國專利第M334468號的第二圖揭露了一種發光模組，基板上包括導光組件、散熱體、複數個發光二極體、反射材及光學膜片。

本發明提供一種光源裝置，具有較佳的光效率與較薄的厚度。

本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。

為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明之一實施例提出一種光源裝置，包括一導光板、複數個光散射微結構、至少一發光模組及一前蓋。導光板具有一第一表面、一相對於第一表面的第二表面及至少一連接第一表面與第二表面的入光面，且具有一散射區及一環繞散射區的反射區。光散射微結構配置於第一表面與第二表面之至少其一上，且配置於散射區中。發光模組配置於入光面旁，並適於發出光束，其中光束適於經由入光面進入導光板中。前蓋覆蓋反射區，且具有一相對於散射區的出光區。出光區適於被光束穿透，且出光區的形狀與散射區的形狀互為相似形。

在本發明一實施例之光源裝置中，由於光散射微結構配置於導光板的散射區中，大部份的光束會集中在散射區出光。此外，前蓋的出光區相對於散射區，出光區的形狀與散射區的形狀互為相似形，且光束可穿透出光區，使得集中於散射區出光的光束可經由出光區傳遞至光源裝置外，而不會被前蓋遮擋。如此一來，可使本發明之實施例之光源裝置具有較高的光效率。

為讓本發明之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。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。

圖1A為本發明之一實施例之光源裝置的正視圖，圖1B為圖1A之光源裝置在移除前蓋及光學膜片組後的正視圖，而圖1C為圖1A之光源裝置沿著圖1B之I-I線的剖面圖。請參照圖1A至圖1C，本實施例之光源裝置100包括一導光板110、複數個光散射微結構130、至少一發光模組120(圖1B中是以六個發光模組120為例，僅標示其一，但本發明不限於此)及一前蓋140。導光板110具有一第一表面S1、一相對於第一表面S1的第二表面S2及至少一連接第一表面S1與第二表面S2的入光面S3(在圖1B中是以六個入光面S3為例)，且具有一散射區A1及一環繞散射區A1的反射區A2。

光散射微結構130配置於第一表面S1與第二表面S2之至少其一上。在本實施例中，光散射微結構130配置於第二表面S2上，但在其他實施例中，光散射微結構130亦可以配置於第一表面S1上或同時配置於第一表面S1上與第二表面S2上。此外，光散射微結構130配置於散射區A1中。在本實施例中，光散射微結構130例如是擴散網點、散射粒子、導光板110表面上的凸點、凹點、凸紋或凹紋或其他具有光散射功能的結構。

發光模組120配置於入光面S3旁，並適於發出一光束122，其中光束122經由入光面S3進入導光板110中。當光束122進入導光板110後，光束被第一表面S1與第二表面S2全反射，而被局限於導光板110中。然而，光散射微結構130則可破壞全反射，而使部分光束122以小於臨界角的入射角入射第一表面S1，因而能穿透第一表面S1而傳遞至光源裝置100外。此外，在本實施例中，另一部分光束122則經由光散射微結構130的散射作用而傳遞至配置於第二表面S2上的反射片150。反射片150適於將光束122反射，並使光束122依序穿透第二表面S2與第一表面S1而傳遞至光源裝置100外。由於第一表面S1與第二表面S2在反射區A2中的部分不具有光散射微結構130，因此對光束122的作用大部分是全反射作用。如此一來，光束122會集中在具有光散射微結構130的散射區A1出光，而較不會在不具有光散射微結構130的反射區A2出光。

前蓋140覆蓋反射區A2，且具有一出光區A3。出光區A3的位置相對於散射區A1，並可被光束122穿透。。在本實施例中，出光區A3為一暴露出散射區A1的出光開口，光束122可經過出光區A3射出。然而，在其他實施例中，出光區A3亦可以是一適於讓光束122穿透的透光板或其他適於讓光束122穿透的結構。此外，在本實施例中，出光區A3的形狀與散射區A1的形狀為相似形。舉例而言，出光區A3例如呈圓形，且散射區A1例如呈圓形。此外，在本實施例中，導光板110為多邊形導光板，但本發明並不以此為限，導光板110亦可為其他幾何形狀。

在本實施例之光源裝置100中，光散射微結構130配置於導光板110的散射區A1中，且前蓋140覆蓋反射區A2。如上所述，大部分的光束122會集中在散射區A1出光，且前蓋140之出光區A3可被光束122穿透，因此在導光板110中傳遞的光束122可從散射區A1傳遞至光源裝置100外。另外，出光區A3的形狀與散射區A1的形狀互為相似形，可避免被散射區A1所散射的光束122被前蓋140遮擋，如此一來，可使本實施例之光源裝置100具有較高的光效率。經由實驗驗證，本實施例之光源裝置100的光效率可達85%～90%，相較於傳統燈具之光效率為40%～60%，已有大幅度的提升。

為了進一步控制從第一表面S1出射的光束122之光形及均勻度，本實施例之光源裝置100採用了配置於第一表面S1上的光學膜片組160來達成。在本實施例中，光學膜片組160包括擴散片、稜鏡片及增光片之至少其一。光束122在通過擴散片後，會達到均勻的效果，而光束122在通過稜鏡片及增光片後，則會達到使出光角度收斂的效果。此外，在其他實施例中，光學膜片組160所包含的光學膜片亦可以是其他具有適當微結構的光學膜片。

本實施例之光源裝置100採用光學膜片組160來達到控制光形與光均勻度的效果，而不須如習知嵌燈採用會佔掉大量空間的反射燈罩來控制光形。由於光學膜片組160與導光板110的厚度皆較反射燈罩的高度小很多，因此本實施例之光源裝置100具有較薄的厚度。如此一來，光源裝置100便能作為嵌入至天花板內的嵌燈，而較薄的厚度可增加室內空間的高度。

在本實施例中，光源裝置100具有至少一對發光模組120(在圖1B中是以三對發光模組120為例)。圖1B中之每對發光模組120分別配置於導光板110的相對兩側。每一發光模組120包括至少一第一發光二極體120a及至少一第二發光二極體120b，在本實施例中圖1B中，是以每一發光模組120具有二第一發光二極體120a與二第二發光二極體120b為例。第一發光二極體120a的相關色溫(correlated color temperature)不同於第二發光二極體120b的相關色溫。舉例而言，第一發光二極體120a所發出的光束122a之顏色例如為冷白色，且第二發光二極體120b所發出的光束122b之顏色例如為暖白色。換言之，光束122a的相關色溫大於光束122b的相關色溫。光束122a與光束122b經由入光面S3進入導光板110，而在導光板110中混合後，所形成的光束122的相關色溫會介於光束122a的相關色溫與光束122b的相關色溫之間。

此外，每一發光模組120更包括一電路板170，電路板170電性連接至第一發光二極體120a與第二發光二極體120b，且第一發光二極體120a與第二發光二極體120b配置於電路板上。藉由調整電路板170供應至第一發光二極體120a與第二發光二極體120b的電流大小，或調整電路板170在每個週期內驅動第一發光二極體120a與第二發光二極體120b的時間長短，可使光源裝置100所發出的光束122之相關色溫在光束122a的相關色溫與光束122b的相關色溫之間變化。此外，當第一發光二極體120a與第二發光二極體120b之其一運作而另一不運作時，可使光束122的相關色溫維持在光束122a的相關色溫或光束122b的相關色溫。舉例而言，光束122a的相關色溫例如為6000K，而光束122b的相關色溫例如為3000K，因此光束122a與光束122b所混合而成的光束122之色溫可在3000K與6000K之間變化，或維持在3000K或6000K，但本發明不以此為限。

為了進一步提升光源裝置100所發出的光束122之亮度均勻度與顏色均勻度，在本實施例中，可使每對發光模組120中之一發光模組120的第一發光二極體120a與第二發光二極體120b分別正對此對發光模組120中之另一發光模組120的第二發光二極體120b與第一發光二極體120a。如此一來，便可使光束122a與光束122b充分地混合，以提升光束122的亮度均勻度與顏色均勻度。

圖2為圖1A之光源裝置的亮度測量位置示意圖。請參照圖1A與圖2，光源裝置100的亮度均勻度之測量方法可先在反射區A1中取一內接正方形，之後再將此正方形劃分為九個正方格。此九個正方格的中心點P可作為亮度的測量位置。亮度均勻度的計算方式為將在此九個中心點P所測得的亮度之最小值除以最大值。經由實驗驗證，本實施例之光源裝置100的亮度均勻度可達80%以上。

經測量得知，本實施例之光源裝置100的總消耗功率約為10瓦，相較於傳統省電燈泡之消耗功率為24瓦，已能達成55%以上的節能效果。

圖3為本發明之另一實施例之光源裝置在移除前蓋及光學膜片組後的正視圖。請參照圖3，本實施例之光源裝置100a與圖1B之光源裝置100類似，而兩者的差異如下所述。在圖1B之光源裝置100中，導光板110之六個入光面S3旁均配置有發光模組120。然而，本實施例之光源裝置100a的導光板110僅有部分側面(即入光面S3)旁配置有發光模組120，而其餘側面(如圖3中的四個非入光面S3的側面S4)旁則不配置有發光模組120。換言之，本發明並不限制導光板110的每個側面旁都要配置發光模組120。此外，在其他實施例中，如圖1C的反射片150除了可配置於第二表面S2上外，還可配置於第一表面S1之位於反射區A2的部分及側面S4之至少其一上。

圖4A為本發明之又一實施例之光源裝置的正視圖，而圖4B為圖4A之光源裝置在移除前蓋及光學膜片組後的正視圖。請參照圖4A與圖4B，本實施例之光源裝置100b類似於圖1A及圖1B的光源裝置100，而兩者的差異如下所述。在本實施例之光源裝置100b中，導光板110b為圓形導光板，而電路板170b隨著圓形導光板110b的邊緣而彎曲。再者，在本實施例中，前蓋140b亦呈圓形。

值得注意的是，本發明並不限定導光板、散射區、出光區及前蓋的形狀，在其他實施例中，這些元件與區域的形狀亦可以是不同於上述實施例的其他幾何形狀或不規則形狀。

綜上所述，在本發明之實施例之光源裝置中，光散射微結構配置於導光板的散射區中，因此大部份的光束會集中在散射區出光。此外，前蓋的出光區相對於散射區，出光區的形狀與散射區的形狀互為相似形，而且光束可穿透出光區，故光束可從散射區經由出光區傳遞至光源裝置外，而不會被前蓋遮擋。如此一來，可使本實施例之光源裝置具有較高的光效率。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。

100、100a、100b．．．光源裝置

110、110b．．．導光板

120．．．發光模組

120a．．．第一發光二極體

120b．．．第二發光二極體

122、122a、122b．．．光束

130．．．光散射微結構

140、140b．．．前蓋

150．．．反射片

160．．．光學膜片組

170、170b．．．電路板

A1．．．散射區

A2．．．反射區

A3．．．出光區

P．．．中心點

S1．．．第一表面

S2．．．第二表面

S3．．．入光面

S4．．．側面

圖1A為本發明之一實施例之光源裝置的正視圖。

圖1B為圖1A之光源裝置在移除前蓋及光學膜片組後的正視圖。

圖1C為圖1A之光源裝置沿著圖1B之I-I線的剖面圖。

圖2為圖1A之光源裝置的亮度測量位置示意圖。

圖3為本發明之另一實施例之光源裝置在移除前蓋及光學膜片組後的正視圖。

圖4A為本發明之又一實施例之光源裝置的正視圖。

圖4B為圖4A之光源裝置在移除前蓋及光學膜片組後的正視圖。

100．．．光源裝置

110．．．導光板

120．．．發光模組

120a．．．第一發光二極體

120b．．．第二發光二極體

122、122a、122b．．．光束

130．．．光散射微結構

170‧‧‧電路板

A1‧‧‧散射區

A2‧‧‧反射區

S1‧‧‧第一表面

S3‧‧‧入光面

Claims (11)

1. 一種光源裝置，包括：一導光板，具有一第一表面、一相對於該第一表面的第二表面及至少一連接該第一表面與該第二表面的入光面，且具有一散射區及一環繞該散射區的反射區；複數個光散射微結構，配置於該第一表面與該第二表面之至少其一上，且配置於該散射區中，其中該反射區不具有光散射微結構；至少一發光模組，配置於該入光面旁，並適於發出一光束，其中該光束適於經由該入光面進入該導光板中；以及一前蓋，覆蓋該反射區，其中該前蓋具有一出光區，該出光區相對於該散射區，該出光區適於被該光束穿透，且該出光區的形狀與該散射區的形狀實質上為相同。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光源裝置，其中該出光區為一出光開口。
3. 如申請專利範圍第1項所述之光源裝置，其中該出光區呈圓形，且該散射區呈圓形。
4. 如申請專利範圍第1項所述之光源裝置，其中該導光板為一圓形導光板或一多邊形導光板。
5. 如申請專利範圍第1項所述之光源裝置，更包括一反射片，配置於該第二表面上。
6. 如申請專利範圍第1項所述之光源裝置，更包括一光學模片組，配置於該第一表面上，其中該光學模片組 包括擴散片、稜鏡片及增光片之至少其一。
7. 如申請專利範圍第1項所述之光源裝置，其中該發光模組包括至少一第一發光二極體及至少一第二發光二極體，且該第一發光二極體的相關色溫不同於該第二發光二極體的相關色溫。
8. 如申請專利範圍第7項所述之光源模組，其中該第一發光二極體所發出的光之顏色為冷白色，且該第二發光二極體所發出的光之顏色為暖白色。
9. 如申請專利範圍第7項所述之光源裝置，其中該發光模組更包括一電路板，電性連接至該第一發光二極體與該第二發光二極體，且該第一發光二極體與該第二發光二極體配置於該電路板上。
10. 如申請專利範圍第1項所述之光源裝置，其中該至少一發光模組為至少一對發光模組，該對發光模組分別配置於該導光板的相對兩側。
11. 如申請專利範圍第10項所述之光源裝置，其中每一該發光模組包括至少一第一發光二極體及至少一第二發光二極體，該第一發光二極體的相關色溫不同於該第二發光二極體的相關色溫，且該對發光模組中之一發光模組的該第一發光二極體與該第二發光二極體分別正對該對發光模組中之另一發光模組的該第二發光二極體與該第一發光二極體。