CN103511911A - 光源模块 - Google Patents

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Abstract

一种光源模块包括至少一发光单元和至少一导光元件。发光单元包括光源和透镜结构。光源用于发出光束。透镜结构具有底面、相对于底面的顶面、以及连接底面与顶面的第一表面。底面具有第一凹陷以及连接第一凹陷与第一表面的第二凹陷。顶面具有第三凹陷。导光元件具有至少一开口以及配置于开口旁的多个第一光学微结构。发光单元配置于开口中。光束经过透镜结构，由开口进入导光元件中。

Description

光源模块
技术领域
本发明关于一种光学装置，且特别是关于一种光源模块。
背景技术
在现代，由多个点光源形成面光源的光源模块广泛的应用在许多显示装置上。其中，包括发光二极体的光源模块可应用的多种产品中，从携带式电子产品，如手机、相机、MP3等小型尺寸，到数位相框、个人荧幕、车用电视的荧幕、液晶电视等中大型尺寸都可见到其应用。
对于光源模块而言，最重要的性质就是其均匀度与亮度。在现有技术中，为实现良好的均匀度，将点光源所发出的光线个别进行扩散处理。一般而言，点光源会透过透镜结构将光束展开。然而，透过透镜结构所展开的光束的发散角势必很大，而人眼无法完整地接收到此发散角过大的光线，造成视觉上亮度降低的问题。因此，在现有技术中，多在透镜结构前设置扩散板以将发散角过大的光线导正，进而使人眼可有效地接收到点光源所发出的光线。但是，点光源所发出的光线经过扩散板导正后，有许多的光线会被扩散板中的散射粒子散射，而使得仍有部分光线无法朝向人眼的正视方向传递。如此一来，光源模块便有光利用效率偏低的问题。
在此举例一些相关的技术。美国专利第US7866844号、美国专利第US7572036号以及美国专利公开第US20090052192号揭露了发光源以及透镜。美国专利第US6598998号揭露一面光源装置，其包括置放在光导中的发光二极体晶片及透镜。美国专利公开第US20020015297号揭露了发光单元，其包括阴极管以及光学波导。中国台湾专利第TWM319426号揭露背光模块，其包括了光源、导光板以及反射片。日本专利第JP2000-214460号揭露背光模块，其包括了导光体和反射板。美国专利第US7470042号以及第US7399108号揭露照明光源，其包括发光元件与反射元件。
发明内容
本发明提供一种光源模块，具有高光利用效率。
本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。
为了实现上述的一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的实施例提出一种光源模块。光源模块包括至少一发光单元和至少一导光元件。发光单元包括光源和透镜结构。光源用于发出光束且具有光轴。透镜结构具有底面、相对于底面的顶面、以及连接底面与顶面的第一表面。底面朝向光源而且具有第一凹陷以及连接第一凹陷与第一表面的第二凹陷。顶面具有第三凹陷。光源的光轴穿过第一凹陷与第三凹陷，第一表面相对于光轴倾斜。导光元件具有至少一开口以及配置于开口旁的多个第一光学微结构。发光单元配置于开口中。光束经过透镜结构且由开口进入导光元件中。
在本发明的实施例中，上述的光束自第一凹陷进入透镜结构中。
在本发明的实施例中，上述的光束中的部分的光束被第一凹陷折射至第三凹陷，传递至第三凹陷的上述部分的光束被第三凹陷反射往第一表面，且由第一表面离开透镜结构。
在本发明的实施例中，上述的部分的光束在未进入透镜结构前与光轴夹第一角度，第一角度介于0度至25度。
在本发明的实施例中，上述光束的部分的光束被第一凹陷折射至第三凹陷，传递至第三凹陷的上述部分的光束被第三凹陷反射至第一表面，传递至第一表面的上述部分的光束被第一表面反射至第二凹陷，传递至第二凹陷的上述部分的光束被第二凹陷反射而离开透镜结构。
在本发明的实施例中，上述的部分的光束在未进入透镜结构前与光轴夹第二角度，第二角度介于25度至40度。
在本发明的实施例中，上述的透镜结构更具有连接底面的第二凹陷与第一表面的第二表面，上述部分的光束被第二凹陷反射后传递至第二表面，而由第二表面离开透镜结构。
在本发明的实施例中，上述的光轴位于参考平面上。第二表面被此参考平面所截出的截线包括二线段。此二线段大致上与光轴平行。
在本发明的实施例中，上述的第二凹陷具有相对于光轴倾斜的侧壁。
在本发明的实施例中，上述光束的部分的光束被第一凹陷折射至第三凹陷，传递至第三凹陷的上述部分的光束被第三凹陷反射至第一表面，传递至第一表面的上述部分的光束被第一表面反射至第二凹陷的侧壁，传递至第二凹陷的侧壁的上述部分光束被第二凹陷的侧壁反射而离开透镜结构。
在本发明的实施例中，上述的侧壁为曲面。
在本发明的实施例中，上述光束的部分的光束被第一凹陷折射至第一表面而直接地由第一表面离开透镜结构。
在本发明的实施例中，上述的部分的光束在未进入透镜结构前与光轴夹第三角度，第三角度介于40度至60度。
在本发明的实施例中，上述的透镜结构更具有连接第三凹陷与第一表面的一第三表面。其中第三表面为朝向远离光源的方向凸起的曲面。
在本发明的实施例中，上述的光轴位于参考平面上，第三凹陷被考平面所截得的截线为第一截线，第三表面被参考平面所截得的截线为第二截线，第一截线与第二截线的交点与光源的连线和光轴的夹角大于25度。
在本发明的实施例中，上述的光轴位于参考平面上，第三表面被参考平面所截得的截线为第二截线，第一表面被参考平面所截得的截线为一第三截线，第二截线与第三截线的交点与光源的连线和光轴的夹角大于40度。
在本发明的实施例中，上述的透镜结构更具有连接第一表面与第二凹陷的第二表面，光轴位于参考平面上，第一表面被参考平面所截得的截线为第三截线，第二表面被参考平面所截得的截线为第四截线，第三截线与第四截线的交点与光源的连线和光轴的夹角大于60度。
在本发明的实施例中，上述的光轴穿过第一凹陷的中心以及第三凹陷的中心。
在本发明的实施例中，上述的第一凹陷、第二凹陷、第三凹陷或第一表面对光轴呈圆对称。
在本发明的实施例中，上述的第一凹陷为曲面。
在本发明的实施例中，上述的第一凹陷为朝远离光源的方向凹陷的弧面。
在本发明的实施例中，上述的第二凹陷环绕第一凹陷。
在本发明的实施例中，上述的光轴位于参考平面，透镜结构的第三凹陷被参考平面所截的一截线包括相交的两弧线，弧线从透镜结构本体向外凸起。
在本发明的实施例中，上述的第三凹陷为锥状凹陷。
在本发明的实施例中，上述的第一表面环绕光轴。
在本发明的实施例中，上述的第一表面为曲面。
在本发明的实施例中，上述的透镜结构与导光元件为一体成型。
在本发明的实施例中，上述的各第一光学微结构具有环状凹槽，环状凹槽具有一斜面与铅垂面，各环状凹槽的斜面位于铅垂面的外围。
在本发明的实施例中，上述的各第一光学微结构具有环状凹槽，环状凹槽具有一斜面与铅垂面，各环状凹槽第一光学微结构的铅垂面位于斜面的外围朝向光轴倾斜。
在本发明的实施例中，上述的那些第一光学微结构的环状凹槽的深度随着远离光轴的方向先递增，然后再递减。
在本发明的实施例中，上述的那些第一光学微结构的环状凹槽的那些斜面的斜率随着远离光轴的方向先递增，然后再递减。
在本发明的实施例中，上述的那些第一光学微结构为环绕光轴的多个环状凹槽。
在本发明的实施例中，上述的那些第一光学微结构为多个散射结构。
在本发明的实施例中，光源模块还包括反射片，导光元件具有相对的一底面以及一顶面，那些第一光学微结构以及开口配置于导光元件的底面上，且反射片配置于底面旁。
在本发明的实施例中，上述的导光元件具有相对的底面以及顶面，那些第一光学微结构以及开口配置于导光元件的底面上，开口具有连接导光元件的底面以及导光元件的顶面的第一侧壁，开口的第一侧壁环绕光轴且具有一口径渐缩的塔形顶部。
在本发明的实施例中，上述的开口更具有连接导光元件的顶面与开口的第一侧壁的第二侧壁，开口的第二侧壁环绕光轴且形成一口径渐扩的塔形。
在本发明的实施例中，多个导光元件彼此相邻且位于同一平面。
在本发明的实施例中，上述的导光元件具有底面、相对于底面的顶面以及连接底面与顶面的侧面，各导光元件的那些第一光学微结构以及开口配置于导光元件的底面上，底面具有凹陷平台，凹陷平台连接那些第一光学微结构与导光元件的侧面。
在本发明的实施例中，上述的各导光元件更具有多个第二光学微结构配置于凹陷平台上。
在本发明的实施例中，上述的各导光元件具有底面、相对于底面的顶面以及连接底面以及顶面的侧面，各导光元件具有多个第三光学微结构，各导光元件的那些第三光学微结构配置于顶面的边缘区域上。
基于上述，本发明实施例的光源模块透过透镜结构与导光元件的搭配，光源所发出的光束可均匀地自导光元件的出光面出射且往正视方向(即光轴延伸方向)集中。如此一来，本发明实施例的光源模块便可不过度地依赖现有技术中所述的扩散板将光束导正，且可具有高光利用效率与均匀性。
为了让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举多个实施例，并配合附图作如下详细说明。
附图说明
图1A为本发明第一实施例的光源模块示意图。
图1B为图1A的光源模块的立体示意图。
图1C为图1A中发光单元的放大示意图。
图1D是光束在图1A的透镜结构中的传播路径示意图。
图1E示出图1A的发光单元的光分布情形。
图2为本发明第二实施例的光源模块示意图。
图3为本发明第三实施例的光源模块示意图。
图4为本发明第四实施例的光源模块示意图。
图5为本发明第五实施例的光源模块示意图。
图6为本发明第六实施例的光源模块示意图。
图7为本发明第七实施例的光源模块示意图。
图8为本发明第八实施例的光源模块示意图。
图9为本发明第九实施例的光源模块示意图。
图10为比较例的光源模块示意图。
图11为本发明第十实施例的光源模块示意图。
图12为本发明第十一实施例的光源模块示意图。
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合附图的优选实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明，且并非用来限制本发明。
第一实施例
图1A为本发明第一实施例的光源模块示意图。请参照图1A，光源模块1000包括至少一发光单元1100和至少一导光元件1200。发光单元1100包括光源1120和透镜结构1140。光源1120用于发出光束L且具有光轴Z。透镜结构1140具有底面1141、相对于底面1141的顶面1142、以及连接底面1141与顶面1142的第一表面1143。底面1141朝向光源1120而且具有第一凹陷1141a以及连接第一凹陷1141a与第一表面1143的第二凹陷1141b。顶面1142具有第三凹陷1142a。光源1120的光轴Z穿过第一凹陷1141a与第三凹陷1142a。第一表面1143相对于光轴Z倾斜。导光元件1200具有至少一开口1220以及配置于开口1220旁的多个第一光学微结构1240。发光单元1100配置于开口1220中。光束L经过透镜结构1140且由开口1220进入导光元件1200中。
在本实施例中，发光单元1100中的光源1120可为发光二极体或者是其他合适的发光元件。此外，光源1120的位置不限于需完全地设置在开口1220中。在其他的实施例中，光源1120也可以配置在开口1220外，且透过环境介质或其他导光元件将其所发出的光束L传递至位于开口1220中的透镜结构1140。
为了清楚地说明本实施例的光源模块1000，图1A中定义出参考平面。参考平面为光轴Z与X轴所在的平面(即纸面)，其中光轴Z与X轴大致上互相垂直。请参照图1A，在本实施例中，光源模块1000的导光元件1200可为导光板。此外，导光元件1200中的多个第一光学微结构1240可为呈锯齿状的凹陷结构。请同时参照图1B，更进一步地说，每一第一光学微结构1240可具有环状凹槽1241，环状凹槽1241具有斜面1242与铅垂面1243。环状凹槽1241的铅垂面1243位于斜面1242的外围。值得注意的是，第一光学微结构1240的环状凹槽1241的深度h可随着远离光轴Z的方向递增，然后再递减。详细来说，在本实施例中，导光元件1200在沿着远离光轴Z的方向上大致可分成内部区域P1、中间区域P2与外侧区域P3。在内部区域P1的环状凹槽1241的深度h、在中间区域P2的环状凹槽1241的深度h与在外侧区域P3的环状凹槽1241的深度h的比率例如是2：x：3，其中x可介于3至4之间。
另外，在本实施例中，环状凹槽1241的斜面1242的斜率可随着远离光轴Z的方向先递增，然后再递减。换言之，斜面1242与X轴之间的夹角若为θ(未绘示)，则tan θ为斜面1242的斜率。当斜面1242的斜率(即tan θ)随着远离光轴Z的方向先递增然后再递减时，斜面1242与X轴之间的夹角θ(未绘示)也随着远离光轴Z的方向先递增然后再递减。具体而言，在本实施例中，位在内部区域P1的环状凹槽1241的斜面1242与X轴的夹角可为33度，位在中间区域P2的环状凹槽1241的斜面1242与X轴的夹角可介于38度至40度，位在外侧区域P3的环状凹槽1241的斜面1242与X轴的夹角可介于30度至32度。
图1B为图1A的光源模块的立体示意图。特别是，图1A是对应于图1B的剖线A-A’。请参照图1B，在本实施例中，多个第一光学微结构1240可相对于光轴Z呈圆对称。如图1B所示，多个第一光学微结构1240可为环绕光轴Z的多个环状凹槽1241。如图1A所示，来自发光单元1100的光束L可透过第一光学微结构1240改变其行进方向。具体而言，透过第一光学微结构1240，光束L的行进方向可由远离光轴Z的方向转变为与光轴Z平行的方向。换言之，透过发光单元1100与第一光学微结构1240的搭配，光源1120所发出的光束L可均匀地自导光元件1200的出光面1200a出射且集中在正视方向(即与光轴Z平行的方向)上。如此一来，本实施例的光源模块1000便可不过度地依赖现有技术中所述的扩散板将光束导正，进而具有高光利用效率与均匀性。
图1C为图1A中发光单元1100的放大示意图。请参照图1C，光源1120具有光轴Z。光源1120所发出的光分布对称于光轴Z。在本实施例中，光轴Z可通过透镜结构1140的第一凹陷1141a的中心以及第三凹陷1142a的中心。类似地，为了清楚地说明透镜结构1140，图1C中定义出参考平面。参考平面为光轴Z与X轴所在的平面(即纸面)，其中光轴Z与X轴大致上互相垂直。本实施例的发光单元1100的截面绘示在参考平面上，其中光源1120位在光轴Z与X轴交会的原点O上。
以下将配合图1C更详细地描述本实施例的透镜结构1140。本实施例的透镜结构1140更具有连接第二凹陷1141b与第一表面1143的第二表面1144。在本实施例中，第二表面1144可环绕光轴Z且不与光轴Z相交。更进一步地说，第二表面1144被参考平面(即纸面)所截出的截线包括二直线。此二直线大致上可与光轴Z平行。此外，本实施例的透镜结构1140更具有连接第三凹陷1142a与第一表面1143的第三表面1145。在本实施例中，第三表面1145可为朝着远离光源1120方向凸起的曲面。第二凹陷1141b可具有相对于光轴Z倾斜的侧壁1141c。侧壁1141c可为曲面。此外，第二凹陷1141b还具有连接第二凹陷1141b的侧壁1141c与第一凹陷1141a的第四表面1141d。
请继续参照图1C，透镜结构1140的第一凹陷1141a可为曲面。更进一步地说，第一凹陷1141a可为朝着远离光源1120的方向凹陷的弧面。透镜结构1140的第三凹陷1142a也可为曲面。进一步而言，透镜结构1140的第三凹陷1142a被参考平面(即纸面)所截的截线可为相交的两弧线，且此弧线可各别从透镜结构1140本体向上凸起(图未示)。
请同时参照图1B和图1C，以本实施例的透镜结构1140的外观来说，第一凹陷1141a、第二凹陷1141b、第三凹陷1142a、第一表面1143、第二表面1144以及第三表面1145相对于光轴Z可呈圆对称。第一凹陷1141a、第二凹陷1141b、第三凹陷1142a可为朝透镜结构1140本体内部的凹陷。第三凹陷1142a可为锥状凹陷。此外，第一表面1143、第二表面1144以及第三表面1145可环绕光轴Z，且第二凹陷1141b可环绕第一凹陷1141a。
为了使本领域技术人员能了解本实施例的透镜结构1140的光学特性，以下将详细说明光束L在透镜结构1140的传播情形。
图1D是光束在图1A的透镜结构中的传播路径示意图。与图1C类似地，图1D中定义出参考平面，即光轴Z与X轴所在的平面(即纸面)。因本实施例的透镜结构1140可对光轴Z呈圆对称，所以光线在透镜结构1140内的传播路径也可对光轴Z呈圆对称。故在图1D中仅绘示位于光轴Z其中一侧的光束L的传播路径作代表。
请参照图1D，未进入透镜结构1140前的光束L与光轴Z所夹的角度与光束L在透镜结构1140内部的传递路径有关。详细来说，与光轴Z夹第一角度(约0～25度)的光束L1进入透镜结构1140内部以后，光束L1可经过一次折射、一次内全反射与一次折射后离开透镜结构1140。更进一步地说，因第一凹陷1141a的曲面设计，光束L1进入透镜结构1140时，第一凹陷1141a可将光束L1折射往第三凹陷1142a。接着，光束L1可被第三凹陷1142a全反射至第一表面1143。然后，光束L1被第一表面1143折射后离开透镜结构1140。请同时参照图1A与图1D，光束L1离开透镜结构1140后，光束L1入射至内部区域P1的第一光学微结构1240的环状凹槽1241的斜面1242上。斜面1242再将光束L1反射，且使光束L1以较平行于光轴Z的方向离开导光元件1200。
请参照图1D，在本实施例中，与光轴Z夹第二角度(约25～40度)的光束L2进入透镜结构1140内部以后，光束L2可经过一次折射、三次内全反射及一次折射进而离开透镜结构1140。详细来说，光束L2进入透镜结构1140时，第一凹陷1141a将光束L2折射至第三凹陷1142a。然后，第三凹陷1142a可将光束L2全反射至第一表面1143。接着，光束L2被第一表面1143全反射后传递至第二凹陷1141b的侧壁1141c。第二凹陷1141b的侧壁1141c再反射光束L2至第二表面1144。最后，光束L2由第二表面1144折射后离开透镜结构1140。请同时参照图1A与图1D，光束L2离开透镜结构1140后，光束L2入射至中间区域P2的第一光学微结构1240的环状凹槽1241的斜面1242上。斜面1242再将光束L2反射，使光束L2以较平行于光轴Z的方向离开导光元件1200。
请参照图1D，在本实施例中，与光轴Z夹第三角度(约40～60度)的光束L3进入透镜结构1140内部以后，光束L3可经过多次的折射后离开透镜结构1140。具体而言，光束L3进入透镜结构1140时，第一凹陷1141a可将光束L3折射至第一表面1143。光束L3在第一表面1143发生折射后可离开透镜结构1140。请同时参照图1A与图1D，光束L3离开透镜结构1140后，光束L3入射至外侧区域P3的第一光学微结构1240的环状凹槽1241的斜面1242上。斜面1242再将光束L3反射，使光束L3以较平行光轴Z的方向离开导光元件1200。
在本实施例的透镜结构1140中，可将透镜结构1140划分出多个区域以更清楚地说明透镜结构1140的外形。请继续参照图1D，在透镜结构1140中，第三凹陷1142a被参考平面(即纸面)所截得的截线为第一截线G1。第三表面1145被参考平面所截得的截线为第二截线G2。第一截线G1与第二截线G2交于交点A1。交点A1与光源1120的连线和光轴Z所夹的锐角可大于25度。此外，第一表面1143被参考平面所截得的截线为第三截线G3。第二截线G2与第三截线G3交于交点A2。交点A2与光源1120的连线和光轴Z所夹的锐角可大于40度。再者，第二表面1144被参考平面S所截得的截线为第四截线G4。第三截线G3与第四截线G4交于交点A3。交点A3与光源的连线和光轴Z的所夹的锐角可大于60度。
图1E为图1A的发光单元1100的光分布情形。由图1E可知，光源1120所发出的光束L在离开透镜结构1140后光束大致集中在与光轴约夹45度附近区域中。换言之，光源1120所发出的光束L进入透镜结构1140后大部分可由第一表面1143或第二表面1144离开透镜结构1140。少部分的光束L集中在约与光轴夹0度的区域中。换言之，少部分的光束L进入透镜结构1140后可由第三凹陷1142a离开透镜结构1140。值得注意的是，在本实施例中，有少部分的光束L集中在约与光轴夹90度与135度的区域中。
第二实施例
图2为本发明第二实施例的光源模块示意图。本实施例的光源模块1000A与第一实施例的光源模块1000类似，因此相同的元件以相同的标号表示。二者主要差异的地方在于：在本实施例中，光源模块1000A的透镜结构1140A可与导光元件1200一体成型。以下就此相异处做说明，二者相同的地方便不再重述。
请参照图2，本实施例的透镜结构1140A可与导光元件1200一体成型。换言之，本实施例的透镜结构1140A可进一步包括连接导光元件1200的开口1220与第二表面1144的连接部2142。在本实施例中，导光元件1200与透镜结构1140的材质是相同的。此外，本实施例的光源模块1000A与第一实施例的光源模块1000具有类似的功效及优点，于此便不再重述，透镜结构1140A与导光元件1200一体成型可便于制造与定位。
第三实施例
图3为本发明第三实施例的光源模块示意图。在本实施例的光源模块1000B与第一实施例的光源模块1000类似，因此相同的元件以相同的标号表示。二者主要差异的地方在于：本实施例的第一光学微结构1240B与第一实施例的第一光学微结构1240不同。以下就此相异处做说明，二者相同的地方便不再重述。
本实施例的第一光学微结构1240B可为多个散射结构。散射结构例如为印刷网点。此外，本实施例的光源模块1000B与第一实施例的光源模块1000具有类似的功效及优点，于此便不再重述，印刷网点则有便于制造的优点。
第四实施例
图4为本发明第四实施例的光源模块示意图。本实施例的光源模块1000C与第一实施例的光源模块1000类似，因此相同的元件以相同的标号表示。二者主要差异的地方在于：本实施例的开口4220的形状与第一实施例的开口1220的形状不同。以下就此相异处做说明，二者相同的地方便不再重述。
在本实施例中，光源模块1000C的导光元件4200具有相对的底面4202以及顶面4204。多个第一光学微结构1240以及开口4220可配置于导光元件4200的底面4202上。本实施例的开口4220具有连接底面4202的第一侧壁4226以及连接顶面4204与第一侧壁4226的塔形顶部4222。第一侧壁4226环绕光轴Z，且第一侧壁4226的延伸方向可与光轴Z平行。塔形顶部4222环绕光轴Z且口径渐缩。换言之，塔形顶部4222以及第一侧壁4226可对光轴Z呈圆对称。从整体外观而言，开口4220具有锥状顶部开口，而发光单元1100设置在此开口4220中。
值得一提的是，由于塔形顶部4222可相对于光轴Z倾斜，因此行进方向与光轴夹角较小的光束L可透过塔形顶部4222进入导光元件4200中。详细来说，当光源1120所发出的光束L离开透镜结构1140后，部分光束L在塔形顶部4222产生折射，进入导光元件4200。进入导光元件4200的部分光束L可传往顶面4204，被顶面4204所全反射。被顶面4204全反射的部分光束L可被位于底面4202的第一光学微结构1240引导至顶面4204出光。如此一来，透过相对于光轴Z倾斜的塔形顶部4222，行进方向与光轴Z夹角较小的光束L便不易自开口4220直接地离开导光元件4200，且可自塔形顶部4222进入导光元件4200中，进而提高光源模块1000C的光利用效率。另一方面，利用塔形顶部4222的设计，光束L可更容易进入导光元件4200，因此导光元件4200的厚度可设计地较薄，使本实施例的光源模块1000C易于薄型化。此外，本实施例的光源模块1000C与第一实施例的光源模块1000具有类似的功效及优点，于此便不再重述。
第五实施例
图5为本发明第五实施例的光源模块示意图。本实施例的光源模块1000D与第四实施例的光源模块1000C类似，因此相同的元件以相同的的标号表示。二者主要差异的地方在于：本实施例的光源模块1000D更可以包括反射片5300。以下就此相异处做说明，二者相同的地方便不再重述。
在本实施例中，反射片5300可配置在多个第一光学微结构1240的一侧且与第一光学微结构1240的斜面1242相邻。更进一步地说，本实施例的反射片5300可以是锯齿的形状并且吻合于多个第一光学微结构1240的形状，使得反射片5300可以和第一光学微结构1240靠近。然而本发明不限于此，在其他实施例中，反射片5300也可以是平面状(未绘示)的。
当光束L从透镜结构1140进入导光元件4200后，部分光束L会透过第一光学微结构1240折射出导光元件4200。折射出导光元件4200的光束L透过反射片5300可反射至第一光学微结构1240的斜面1242。传递至斜面1242的光束L可被第一光学微结构1240的斜面1242折射，进入导光元件4200中。如此一来，原本可能会自第一光学微结构离开导光元件4200的光束，透过反射片5300便可再度回到导光元件4200中，进而提高光源模块1000D的光利用效率。此外，本实施例的光源模块1000D与第四实施例的光源模块1000C具有类似的功效及优点，于此便不再重述。
第六实施例
图6为本发明第六实施例的光源模块示意图。本实施例的光源模块1000E与第四实施例的光源模块1000C类似，因此相同的元件以相同的标号表示。二者主要差异的地方在于：本实施例的开口6220的形状与第四实施例的开口4220的形状略有差异。以下就此相异处做说明，二者相同的地方便不再重述。
在本实施例中，导光元件6200的开口6220更具有连接顶面6204与第一侧壁6226的塔形顶部6222与第二侧壁6224。第二侧壁6224环绕光轴Z且形成一口径渐扩的塔形。塔形顶部6222与第二侧壁6224相对于光轴Z具有圆对称，发光单元1100设置在开口6220中。当光源1120所发出的光束L经过透镜结构1140的导向，传递至塔形顶部6222时，传递至塔形顶部6222的光束L产生折射而射向第二侧壁6224。第二侧壁6224再将部分光束L全反射至导光元件6200的顶面6204。然后，部分光束L在导光元件6200的顶面6204产生全反射再反射至底面6202上的多个第一光学微结构1240。由于本实施的导光元件6200具有塔形顶部6222以及第二侧壁6224，所以离开透镜结构1140且与光轴Z夹角较小的部分光束L可更容易进入导光元件6200，更进一步地提升光源模块1000E的光利用效率。导光元件6200的厚度可设计更薄，使本实施例的光源模块1000E更易于薄型化。此外，本实施例的光源模块1000E与第四实施例的光源模块1000C具有类似的功效及优点，于此便不再重述。
第七实施例
图7为本发明第七实施例的光源模块示意图。本实施例的光源模块1000F与第四实施例的光源模块1000C类似，因此相同的元件以相同的标号表示。二者主要差异的地方在于：本实施例的第一光学微结构7240与第四实施例的第一光学微结构1240不同。以下就此相异处做说明，二者相同的地方便不再重述。
详细来说，在本实施例中，各第一光学微结构7240具有环状凹槽7241，环状凹槽7241具有斜面7242及铅垂面7243，各环状凹槽7241的斜面7242位于铅垂面7243的外围。此外，本实施例的光源模块1000C可进一步包括反射片7300。反射片7300可配置在多个第一光学微结构7240的一侧且相邻于环状凹槽7241的斜面7242。当光束L从透镜结构1140进入导光元件7200后，光束L会透过第一光学微结构7240的铅垂面7243折射出导光元件7200。折射出导光元件7200的光束L透过反射片7300可反射至环状凹槽7241的斜面7242。传递至斜面7242的光束L可被环状凹槽7241的斜面7242折射，进入导光元件4200中。如此一来，原本可能会自第一光学微结构7240离开导光元件7200的光束，透过反射片7300便可再度回到导光元件7200中，进而提高光源模块1000F的光利用效率。此外，本实施例的光源模块1000F与第四实施例的光源模块1000C具有类似的功效及优点，于此便不再重述。
第八实施例
图8为本发明第八实施例的光源模块示意图。本实施例的光源模块1000G与第一实施例的光源模块1000类似，因此相同的元件以相同的标号表示。二者主要差异的地方在于：在本实施例揭露光源模块1000G包括多个发光单元1100及多个导光元件1200的组合例示。
请参照图8，本实施例的光源模块1000G可包括排列成阵列的多个导光元件1200。多个导光元件1200分别具有多个开口1220。发光单元1100分别设置在这些开口1220中，而且多个导光元件1200彼此相邻且位于同一平面上。透过多个导光元件1200及多个发光单元1100的组合可形成较大面积的面光源，进而供不同的应用使用(例如大尺寸电视的背光源)。此外，发光单元1100的数量与导光元件1200的数量皆可视实际的需求做适当的调整。发光单元1100的数量与导光元件1200的数量并不限于图8中所绘的数量。
第九实施例
图9为本发明第九实施例的光源模块示意图。本实施例的光源模块1000H与第八实施例的光源模块1000G类似，因此相同的元件以相同的的标号表示。二者主要差异的地方在于：本实施例的导光元件9200的结构与第八实施例的导光元件1200的结构有所不同。以下就此相异处做说明，二者相同的地方便不再重述。
在本实施例中，导光元件9200具有底面9202、相对于底面9202的顶面9204以及连接底面9202与顶面9204的侧面9206。导光元件9200的第一光学微结构9240以及开口9220配置于导光元件9200的底面9202上。底面9202可具有凹陷平台9202a。凹陷平台9202a连接第一光学微结构9240与导光元件9200的侧面9206。
值得一提的是，上述的凹陷平台9202a的设计可以应用于包括多个导光元件和多个发光单元的光源模块，使光源模块所产生的面光源的均匀度更佳。图10为比较例的光源模块示意图。图10的光源模块与本实施例的光源模块差异只在于比较例的导光元件1200不具凹陷平台。请参照图10，从光源1120所发出的光束L经由透镜结构1140进入导光元件1200后，光束L的分布在靠近于导光元件1200的侧面1206处较稀疏。换言之，在多个导光元件1200的组合下，光束L的分布于各导光元件1200的邻接处会出现较弱的情形，影响光源模块的均匀性。请参照图9，然而，在本实施例中，由于导光元件9200的底面9202具有凹陷平台9202a。凹陷平台9202a可使得靠近各导光元件9200的侧面9206的光束L以较大的出射角自顶面9204离开导光元件9200。如此一来，靠近各导光元件9200的侧面9206的光束便可彼此交错，进而改善光束L的分布在各导光元件9200的邻接处弱化的情形。
第十实施例
图11为本发明第十实施例的光源模块示意图。本实施例的光源模块1000I与第九实施例的光源模块1000H类似，因此相同的元件以相同的标号表示。二者主要差异的地方在于：导光元件10200更具有多个第二光学微结构10260。以下就此相异处做说明，二者相同的地方便不再重述。
本实施例的导光元件10200可进一步包括多个第二光学微结构10260。第二光学微结构10260配置于凹陷平台10202a上。值得一提的是，上述的凹陷平台10202a上配置第二光学微结构10260的设计，可更进一步地改善光束L的分布在各导光元件10200的邻接处弱化的问题。详细而言，导光元件10200的凹陷平台10202a上的多个第二光学微结构10260能够使得靠近各导光元件10200的侧面10206的光束L以更大的出射角自顶面10204出光。如此一来，由靠近侧面10206的光束L所形成的交错区的范围便可更广，使光束L的分布在各导光元件10200邻接处弱化的问题可获得更进一步地改善。
第十一实施例
图12为本发明第十一实施例的光源模块示意图。本实施例的光源模块1000J与第十实施例的光源模块1000I类似，因此相同的元件以相同的标号表示。二者主要差异的地方在于：本实例的导光元件11200的底面11202上不具有凹陷平台，且第二光学微结构10260配置的位置与在第十实施例中不同。以下就此相异处做说明，二者相同的地方便不再重述。
在本实施例中，导光元件11200具有底面11202、相对于底面11202的顶面11204以及连接底面11202以及顶面11204的侧面11206。导光元件11200具有多个第二光学微结构10260。这些第二光学微结构10260配置于导光元件11200的顶面11204的边缘区域P4上。类似地，第二光学微结构10260可使光束L以较大的出射角自顶面11204出光。透过第二光学微结构10260也可改善光束L的分布在各导光元件11200邻接处弱化的问题。
综上所述，本发明实施例的光源模块透过透镜结构与导光元件的搭配，光源所发出的光束可均匀地自导光元件的出光面出射且往正视方向(即光轴延伸方向)集中。如此一来，本发明实施例的光源模块便可不过度地依赖现有技术中所述的扩散板将光束导正，可具有高光利用效率与均匀性。
以上所述，仅为本发明的优选实施例而已，不能以此限定本发明实施的范围，即所有依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属于本发明专利覆盖的范围内。另外本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要和发明名称仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本发明的权利范围。此外，本说明书或权利要求书中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，并非用来限制元件数量上的上限或下限。
附图标记列表
1000、1000A、1000B、1000C、1000D、1000E、1000F、1000G、1000H、1000I、1000J：光源模块
1100：发光单元
1120：光源
1140、1140A：透镜结构
1141：透镜结构的底面
1142：透镜结构的顶面
1143：第一表面
1144：第二表面
1145：第三表面
1200、4200、6200、7200、9200、10200、11200：导光元件
4202、6202、9202、11202：底面
4204、6204、9204、10204、11204：顶面
1220、4220、6220、9220：开口
1240、7240、9240、1240B：第一光学微结构
1241、7241：环状凹槽
1243、7243：铅垂面
1242、7242：斜面
2142：连接部
5300、7300：反射片
4222、6222：第一侧壁
6224：第二侧壁
4226、6226：第三侧壁
9206、10206、11206：侧面
10260：第二光学微结构
1200a：出光面
1141a：第一凹陷
1141b：第二凹陷
1141c：侧壁
1141d：第四表面
1142a：第三凹陷
9202a、10202a：凹陷平台
A1、A2、A3：交点
G1：第一截线
G2：第二截线
G3：第三截线
L1、L2、L3：部分光束
P1：内部区域
P2：中间区域
P3：外侧区域
P4：边缘区域
h：深度
L：光束
O：原点
X：轴
Z：光轴

Claims (32)

1.一种光源模块，包括：
至少一发光单元，上述发光单元包括：
一光源，用于发出一光束且具有一光轴；
一透镜结构，具有一底面、相对于上述底面的一顶面、以及连接上述底面与上述顶面的一第一表面，其中上述底面朝向上述光源，上述底面具有一第一凹陷以及连接上述第一凹陷与上述第一表面的一第二凹陷，上述顶面具有一第三凹陷，上述光源的上述光轴穿过上述第一凹陷与上述第三凹陷，上述第一表面相对于上述光轴倾斜；
至少一导光元件，具有至少一开口以及配置于上述开口旁的多个第一光学微结构，上述发光单元配置于上述开口中，上述光束经过上述透镜结构，由上述开口进入上述导光元件中。
2.根据权利要求1所述的光源模块，其中上述光束自上述第一凹陷进入上述透镜结构中。
3.根据权利要求2所述的光源模块，其中部分的上述光束被上述第一凹陷折射至上述第三凹陷，传递至上述第三凹陷的上述部分的光束被上述第三凹陷反射往上述第一表面，由上述第一表面离开上述透镜结构。
4.根据权利要求3所述的光源模块，其中上述部分的光束在未进入上述透镜结构前与上述光轴夹一第一角度，上述第一角度介于0度至25度。
5.根据权利要求2所述的光源模块，其中部分的上述光束被上述第一凹陷折射至上述第三凹陷，传递至上述第三凹陷的上述部分的光束被上述第三凹陷反射至上述第一表面，传递至上述第一表面的上述部分的光束被上述第一表面反射至上述第二凹陷，传递至上述第二凹陷的上述部分的光束被上述第二凹陷反射，离开上述透镜结构。
6.根据权利要求5所述的光源模块，其中上述透镜结构更具有：一第二表面，连接上述底面的上述第二凹陷与上述第一表面，上述部分的光束被上述第二凹陷反射后传递至上述第二表面，由上述第二表面离开上述透镜结构。
7.根据权利要求6所述的光源模块，其中上述光轴位于一参考平面上，上述第二表面被上述参考平面所截出的截线包括二线段，上述些线段大致上与上述光轴平行。
8.根据权利要求5所述的光源模块，其中上述第二凹陷具有相对于上述光轴倾斜的一侧壁。
9.根据权利要求8所述的光源模块，其中部分的上述光束被上述第一凹陷折射至上述第三凹陷，传递至上述第三凹陷的上述部分的光束被上述第三凹陷反射至上述第一表面，传递至上述第一表面的上述部分的光束被上述第一表面反射至上述第二凹陷的上述侧壁，传递至上述第二凹陷的上述侧壁的上述部分的光束被上述第二凹陷的侧壁反射，离开上述透镜结构。
10.根据权利要求5所述的光源模块，其中上述部分的光束在未进入上述透镜结构前与上述光轴夹一第二角度，上述第二角度介于25度至40度。
11.根据权利要求2所述的光源模块，其中部分的上述光束被上述第一凹陷折射至上述第一表面，直接地由上述第一表面离开上述透镜结构。
12.根据权利要求11所述的光源模块，其中上述部分的光束在未进入上述透镜结构前与上述光轴夹一第三角度，上述第三角度介于40度至60度。
13.根据权利要求1所述的光源模块，其中上述透镜结构更具有一连接上述第三凹陷与上述第一表面的一第三表面，其中上述光轴位于一参考平面上，上述第三凹陷被上述参考平面所截得的截线为一第一截线，上述第三表面被上述参考平面所截得的截线为一第二截线，上述第一截线与上述第二截线的交点与上述光源的连线和上述光轴的夹角大于25度。
14.根据权利要求13所述的光源模块，其中上述光轴位于一参考平面上，上述第三表面被上述参考平面所截得的截线为一第二截线，上述第一表面被上述参考平面所截得的截线为一第三截线，上述第二截线与上述第三截线的交点与上述光源的连线和上述光轴的夹角大于40度。
15.根据权利要求1所述的光源模块，其中上述透镜结构更具有一连接上述第一表面与上述第二凹陷的一第二表面，上述光轴位于一参考平面上，上述第一表面被上述参考平面所截得的截线为一第三截线，上述第二表面被上述参考平面所截得的截线为一第四截线，上述第三截线与上述第四截线的交点与上述光源的连线和上述光轴的夹角大于60度。
16.根据权利要求1所述的光源模块，其中上述光轴穿过上述第一凹陷的中心以及上述第三凹陷的中心。
17.根据权利要求1所述的光源模块，其中上述第一凹陷、上述第二凹陷、上述第三凹陷或上述第一表面对上述光轴呈圆对称。
18.根据权利要求1所述的光源模块，其中上述第二凹陷环绕上述第一凹陷。
19.根据权利要求1所述的光源模块，其中上述光轴位于一参考平面，上述透镜结构的上述第三凹陷被上述参考平面所截的一截线包括相交的两弧线，上述弧线从透镜结构本体向外凸起。
20.根据权利要求1所述的光源模块，其中上述第三凹陷为一锥状凹陷。
21.根据权利要求1所述的光源模块，其中上述透镜结构与上述导光元件为一体成型。
22.根据权利要求1所述的光源模块，其中各上述第一光学微结构具有一环状凹槽，上述环状凹槽具有一斜面与一铅垂面，各上述环状凹槽的上述斜面位于上述铅垂面的外围。
23.根据权利要求1所述的光源模块，其中各上述第一光学微结构具有一环状凹槽，上述环状凹槽具有一斜面与一铅垂面，各上述环状凹槽的上述铅垂面位于上述斜面的外围。
24.根据权利要求23所述的光源模块，其中上述些第一光学微结构的上述环状凹槽的深度随着远离上述光轴的方向先递增，然后再递减。
25.根据权利要求23所述的光源模块，其中上述些第一光学微结构的上述环状凹槽的上述些斜面的斜率随着远离上述光轴的方向先递增，然后再递减。
26.根据权利要求1所述的光源模块，还包括：一反射片，上述导光元件具有相对的一底面以及一顶面，上述些第一光学微结构以及上述开口配置于上述导光元件的上述底面上，而上述反射片配置于上述底面旁。
27.根据权利要求1所述的光源模块，其中上述导光元件具有相对的一底面以及一顶面，上述些第一光学微结构以及开口配置于上述导光元件的上述底面上，上述开口具有连接上述导光元件的上述底面以及上述导光元件的上述顶面的一第一侧壁，上述开口的上述第一侧壁环绕上述光轴且具有一口径渐缩的塔形顶部。
28.根据权利要求27所述的光源模块，其中上述开口更具有连接上述导光元件的上述顶面与上述开口的上述第一侧壁的一第二侧壁，上述开口的上述第二侧壁环绕上述光轴且形成一口径渐扩的塔形。
29.根据权利要求1所述的光源模块，其中多个上述导光元件彼此相邻且位于同一平面。
30.根据权利要求29所述的光源模块，其中各导光元件具有一底面、相对于上述底面的一顶面以及连接上述底面与上述顶面的一侧面，各上述导光元件的这些第一光学微结构以及上述开口配置于上述导光元件的上述底面上，上述底面具有一凹陷平台，上述凹陷平台连接这些第一光学微结构与上述导光元件的上述侧面。
31.根据权利要求30所述的光源模块，各上述导光元件更具有多个第二光学微结构配置于上述凹陷平台上。
32.根据权利要求29所述的光源模块，其中各导光元件具有一底面、相对于上述底面的一顶面以及连接上述底面以及上述顶面的一侧面，各上述导光元件具有多个第三光学微结构，这些第三光学微结构配置于上述顶面的边缘区域上。
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