CN105371139A - 侧光式发光模块 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种侧光式发光模块，包含一导光板、一第一发光单元及一反射件，藉由将该第一发光单元所射出的光透过至少该第一反射件反射后，均匀导向导光板的出光面上，并经过该导光板上所增设的多个网点以及一第二反射件的设计可令侧光式发光模块具单一或多个出光面。

Description

侧光式发光模块

技术领域

本发明是关于一种侧光式发光模块，特别是关于一种应用二次光学的侧光式发光模块。

背景技术

一般而言，对于发光二极管(LED,Light-Emitting-Diode)的出光方式，包含点光源及面光源，其中点光源是理想化为质点的向四面八方发出光线的光源，面光源由发光区域整面照射出平均的光。而LED面光源则相较于LED点光源，属泛光的发光形式故发光角度较大，且较不易产生黑影或重影的问题，无炫光且光线均匀柔和不伤眼。虽点光源中也有透过灯罩设计的方式来令整体光线变得柔和均匀化，然而透过此方式会令光经过灯罩后造成一部份的光损产生，且在散热问题方面因面光源的热能将是由整体基板均匀分散开来，不会如同点光源般热能聚集在某单位面积上的问题发生，故相对地面光源的平均寿命也高于点光源。而基于数面光源相较于点光源等优点，发光二极管的面光源技术已成为一种科技上的趋势，越来越普及于人们的生活之中。

目前应用面光源的设计有分为直下式结构与侧下式结构，其中直下式结构的LED面光源，由于LED光源自身发光特性的局限，因此，为了克服眩光、光源不均匀等问题，往往需要在LED光源表面另外增加一层匀光透镜用以实现其光源发光面的均匀效果，这就必然导致这种传统的直下式结构的LED面光源的整体厚度增加，导致薄型直下式LED面光源的技术难题难以突破；侧光式结构的发光源为摆在侧边的条状光源，导光板采射出成型无印刷式设计，一般常用于18吋以下中小尺寸的背光模块，其侧边入射的光源设计，拥有轻量、薄型、窄框化、低耗电的特色，亦为手机、个人數位助理(PDA)、笔记型计算机的光源，目前亦有大尺寸背光模块采用侧光式结构。

普遍来说，常见的侧光式面光源结构主要多由光源、导光板、反射板、透光板等组件所构成，简言之即透过光源射出光线至导光板中，藉由导光板传导光路径以形成面光源。而导光板是影响侧光式结构的侧光式发光模块中影响光效率的重要零件，其应用于侧光式背光模块中，可将点光源或线光源所发出的光线，转化成均匀的面光源。然而，碍于作为光源的发光二极管基于本身的设计以及制程的限制具有角度不可控的指向性发光的特性存在，实际运用上实为不便。因此若以点光源射出光线至导光板，该导光板整体出光面将会因为光能量分布不均匀而产生明显的亮度或色度不均匀的光学暗区存在。

为克服产生光学暗区的问题，较为普遍的做法是透过设置多个光源并令其排列成条状光源的形式，然后将其条状光源设置于导光板的一侧或两相对侧，藉多个发光二极管同时射出光线，以克服仅设置一个发光二极管时，因指向性出光特性所产生的光量分布不均匀的问题。

藉由设置多个发光二极管条状光源的方式，虽然可以解决产生光学暗区的问题，但会在进而衍生另一问题，即当设置光源的数量过少时，会令所设置的光源间的间隙过大，当多个光源间的间隙过大时其光学暗区明显存在的问题并无法被完善的解决，然而若为求光量分布均匀且光学暗区又不明显，势必需要令多个光源间的间隙缩短产生条状光源中设置大量发光二极管而产生大量的成本与电力的损耗。

缘是，传统的侧光式发光模块需设置较多的发光二极管方可解决光学暗区存在的问题，本发明人有鉴于此而设计一运用反射的方式达到用少量光源提供一均匀的面光源，此乃多年于相关领域的制造及设计经验和知识的辅佐，并针对该现有侧光式发光模块作更新的研发改良，以期发挥其更高的实用效益性。

发明内容

本发明的主要目的，在于提供一种侧光式发光模块，其透过点光源的方式达到面光源出光，以减少光学暗区的存在。

本发明的次要目的，在于提供一种面光源模块，其藉由反射光源的方式，以达到至少一均匀的面出光。

本发明的次要目的，在于提供一种面光源模块，其藉由少量发光单元达到均匀面光源出光，以降低侧光式发光模块制作成本。

为达上述所指称的各目的与功效，本发明的面光源模块，包含：一第一发光单元；一导光板，以及至少一第一反射件，当该第一发光单元射出一光线至该第一空间内，该光线藉由该些第一反射件反射经该界面至该第二空间。

附图说明

图1A：其为本发明的第一实施例的侧光式发光模块的结构分解图；

图1B：其为本发明的第一实施例的侧光式发光模块的第一空间结构示意图；

图1C：其为本发明的第一实施例的侧光式发光模块的第二空间结构示意图；

图2：其为本发明的第一实施例的侧光式发光模块的路径图；

图3：其为本发明的第二实施例的侧光式发光模块的结构分解图；

图4：其为本发明的第二实施例的侧光式发光模块的路径图；

图5：其为本发明的第三实施例的侧光式发光模块的结构分解图；

图6：其为本发明的第三实施例的侧光式发光模块的路径图；

图7：其为本发明的第三实施例的侧光式发光模块的结构分解图；

图8：其为本发明的第三实施例的侧光式发光模块的光路径图；

图9：其为本发明的第三实施例的侧光式发光模块的结构分解图；

图10：其为本发明的第三实施例的侧光式发光模块的路径图。

【图号对照说明】

1侧光式发光模块

11导光板

111第一空间

113第二空间

1131网点

13第一发光单元

15第一反射件

17第二反射件

19透光板

21第二发光单元

P1第一光路径

P2第二光路径

P3第三光路径

P4第四光路径

P5第五光路径

P6第六光路径

P7第七光路径

A第一入光面

B界面

C-G出光面

H第二入光面

具体实施方式

为了使本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，特用较佳的实施例及配合详细的说明，说明如下：

本发明关于一种侧光式发光模块，首先请参阅图1A至图1C图，其为本发明的第一实施例的结构分解图，如图所示，本发明提供一种侧光式发光模块，其包含一第一发光单元13、一导光板11、以及至少一第一反射件15。

该第一发光单元13为一发光二极管，且该第一发光单元13可依据使用者需求自由进行拆换。

该导光板11中设有一第一空间111以及一第二空间113，该第一空间111的一第一入光面A设置该第一发光单元13并与该第二空间113相邻形成一界面B，以作为该第一发光单元13的入光区域；该第二空间113具一出光面C、一出光面D以及一出光面E；且如图1C所示的该导光板11的该第二空间113的形状呈一四边形，然而实际上并不限于此，该第二空间113的形状亦可以为一圆形、一环形或一多边形的形状。

该第一反射件15设置于该第一空间111的该第一入光面A相邻的一侧；该第一反射件15用于将该第一发光单元13所射出的光线反射至该第二空间113。然而，实际上依据该第一反射件15所设置的数量以及其位置，尚会配合调整该第一发光单元13的角度，藉以达到较佳的反射光角度。复参照本案图1A，在本实施中因仅设置一组该第一反射件15，故该第一发光单元13的设置角度亦作其适当的调整，以接收该第一发光单元13较广的入射光角度进而令较多反射光量可进至该第二空间113中。

请参阅图2，其为本发明的第一实施例的光路径图。当该第一发光单元13射出光线由该第一入光面A进入于该第一空间111，接着行进至该第一反射件15形成一第一光路径P1，该第一光路径P1经该第一反射件15进行一反射动作，此反射动作可以是镜面反射、高斯反射或郎伯反射。而在进行该反射动作后，藉由该导光板11再以全反射传播方式将光线由该第一空间111经该界面B传导至该第二空间113的一出光面D的方向进行出光，形成一第二光路径P2。虽然图2中该第二光路径P2往该出光面D的方向进行出光，然而实际上光路径亦可由该出光面C或该出光面E的方向出光，而形成多个出光面。且更进一步可在该第二空间113中设置至少一第二反射件17或多个网点1131(图2未标示)，进而选择、调整或控制光线的出光面方向与数量。

请参阅图3，为本发明的第二实施例的结构分解图，如图所示，本实施例与前一实施例的差异在于该第一空间111的该些第一反射件15设置于该第一入光面A的相对侧以及相邻的三侧，且更进一步设置至少一第二反射件17、一透光板19以及多个网点1131。该些第二反射件17设置于该第二空间113的至少一侧，该多个网点1131设置于该第二空间113的一底部，依本实施例而言即一出光面F或一出光面G。惟，前实施例中该导光板11、该第一发光单元13以及该第一反射件15均与前一实施例相同，故于本实施例中不再赘述。

上述该透光板19，覆盖于该导光板11的该第二空间113并可依据使用者需求自由进行拆换，该透光版19利用一具高透光材质所构成，例如：PC、PMMA、PS或PET等；此外，其表面上可另外参杂扩散粒子或加工光学微结构使以提升其光均匀性。

请参阅图4，其为本发明的第二实施例的光路径图。因本实施例中该第一反射件15包覆着该第一空间111，故当该第一发光单元13射出光线由该第一入光面A进入于该第一空间111后，光线进入该第二空间113前经该第一反射件15反射的次数可能为一次以上。如图所示，当该第一发光单元13射出光线后由该第一入光面A的相邻下侧的该第一反射件15进行反射后，再至该入光面A的相邻上侧的该第一反射件15后，再反射经该界面B至该第二空间113的网点1131至该出光面F形成一第三光路径P3；当该第一发光单元13射出光线后经该第一入光面A的相邻外侧的该第一反射件15进行反射后，再至该第一入光面A的相对侧的该第一反射件15后，反射经过该界面B至该第二空间113底部的该第二反射件17后，向该出光面F的方向行进出光形成一第四光路径P4。

复参阅图4，该发光单元13所射出的光线在经该发光单元13相邻外侧的该第一反射件15全反射至第二空间113后，光线会不断地在该些第一反射件15以及该些第二反射件间进行全反射，直至光线射至网点1131或设置于底部的该第二反射件17后才会进行出光。而在本实施例中，仅以该第三光路径P3以及该第四光路径P4作表示，然而实际上光进行全反射的路径不胜枚举，故在本案此结构下于该导光板11内藉由该些第一反射件15以及该些第二反射件17全反射直至出光应都属本实施例所欲表彰的范围内。

复参阅图4，上述该导光板11中的该第二空间113所设置的该些网点1131具有特定的疏密方向及疏密程度。如图所示，该疏密方向正交于该第一发光单元13的入光方向；该疏密程度距离该第一空间111越远，该多个网点1131的疏密程度越密集，反的，该疏密程度距离该第一空间111越近，该多个网点1131的疏密程度越疏散。藉此该多个网点1131设计达到更进一步高均匀性的出光。

请参阅图5，为本发明的第三实施例的结构分解图，如图所示，本实施例相较于前些实施例的差异在于该导光板11的该第二空间113形状为一圆形。惟，本实施例中该第一发光单元13以及该些第一反射件15均与前些实施例相同，故于本实施例中不再赘述。

请参阅图6，其为本发明的第三实施例的光路径图。该第一发光单元13射出光线由该第一入光面A进入于该第一空间111后，再经由所设置的该第一反射件15将光线由该第一空间111反射至该第二空间113的过程与第一实施例相同，故在此不再赘述。然而因本案该第二空间113为一圆形的形状，当光线经该第一空间111至该第二空间113后经由该第二空间旁侧面进行出光，形成如一第五光路径P5的方向进行出光。本实施例的侧光式发光模块亦可如第二实施例设置至少一第二反射件17、该多个网点1131以及该透光件19以形成单面出光的结构。

请参阅图7，为本发明的第四实施例的结构分解图，如图所示，本实施例相较于前些实施例的差异在于该导光板11的第二空间为一环形，且该导光板11中该第一空间111与该第二空间113相邻的该界面B包覆设置于该第二空间113的侧边。惟，本实施例中该第一发光单元13、该些第一反射件15、该网点1131、该第二反射件17以及该透光板19均与前些实施例相同，故于本实施例中不再赘述。

请参阅图8，其为本发明的第四实施例的光路径图。本实施例中该第一反射件15包覆着该第二空间113。如图所示，当该第一发光单元13射出光线后射至与该第一入光面A相邻的环形外侧的该第一反射件15进行全反射后，再反射经该界面B至该第二空间内侧的该第二反射件17再次进行反射，的后光线不断在该第一反射件15以及该第二反射件17间进行全反射，形成该第6光路径P6，该第六光路径直到射至该些网点1131后出光。复参阅图8，该第六光路径P6主要表彰光线会在环形的导光板11中不间断地循环反射直至光线射至网点1131出光，惟为求图式可清楚表达此一特色故未绘制光线于导光板11中以全反射方式进行传导的态样，但实际上光线于导光板11中传导仍是以全反射的方式进行。

请参阅图9，为本发明的第五实施例的结构分解图，如图所示，本实施例相较于第四实施例的差异在于另设置一第二发光单元21，且该第二发光单元21设置于该第一空间111相对于该第一入光面A的一第二入光面H。惟，本实施例中该第一反射件15、该多个网点1131、该第二反射件17以及该透光板19均与前些实施例相同，故于本实施例中不再赘述。

请参阅图10，其为本发明的第五实施例的光路径图。如图所示，一第七光路径P7由该第二发光单元21所提供，且该些相异第一发光单元13具相异的入光面。于此，可避免如第四实施例中，当该第一发光单元13在该第一反射件15与该第二反射件17间经多次反射后所造成的光衰减使得该第一发光单元13后侧的部分发光较暗的现象，故设置该第二发光单元21可更进一步提升侧光式发光模块整体的光均匀度。此外，为求图面简洁清楚因此于图10中并未表示出如第四实施例的全反射路线，然而实际上本实施例同第四实施例，当该些发光单元13、21射出光线后，该些光线会在该些第一反射件15以及该第二反射件17间来回不断进行全反射，直至光线射至网点1131后出光。

综上所述，本发明关于一种侧光式发光模块，主要包含：一导光板、一发光单元以及一第一反射件，该导光板更具有一第一空间、一第二空间以及至少一出光面，该第一空间的一入光面设置该发光单元，并与该第二空间相邻形成一界面，该第二空间的一侧具有至少一出光面；其中该发光单元射出一光线至该第一空间内，该光线藉由该第一反射件反射后，再经该界面至该第二空间；该第一反射件可设置于该入光面相邻与相对的一侧。透过上述结构，该侧光式发光模块具有多个出光面，然而本发明可进一步于上述结构中，于该导光板的该第二空间的一侧底部设置多个网点以及一第二反射件，该多个网点具有一与入光方向正交的疏密方向以及距离第一空间越远其疏密程度越集中的特性；而该第二反射件设置于该第二空间的至少一侧。透过上述结构，该面光源出光模块具有可将光量集中导向单一出光面的特性。然而本发明可再更进一步于上述结构中，改变该第二空间的形状，并同样于该便第二空间的形状后依使用者需求选择单一或多个出光面。

上文仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。

Claims (9)

1.一种侧光式发光模块，其特征在于，其中包含：

一第一发光单元；

一导光板，包含一第一空间与一第二空间，该第一空间的一第一入光面设置该第一发光单元，并与该第二空间相邻形成一界面，该第二空间的一侧具有至少一出光面；以及

至少一第一反射件，设置于该第一空间的至少一侧；

其中，该第一发光单元射出一光线至该第一空间内，该光线藉由该第一反射件反射经该界面至该第二空间。

2.如权利要求1所述的侧光式发光模块，其特征在于，其中该第二空间的形状为圆形、环形或多边形。

3.如权利要求1所述的侧光式发光模块，其特征在于，其中该导光板的该界面包覆设置该第二空间的侧边。

4.如权利要求1所述的侧光式发光模块，其特征在于，其中更进一步设置一第二发光单元，且该第二发光单元设置于该第一空间相对于该第一入光面的一第二入光面。

5.如权利要求1所述的侧光式发光模块，其特征在于，其中该出光面更包含一第二反射件与多个网点，该第二反射件设置于该第二空间的至少一侧，该多个网点设置于该第二空间的一底部。

6.如权利要求6所述的侧光式发光模块，其特征在于，其中该第二空间的该些网点具一疏密方向以及一疏密程度。

7.如权利要求7所述的侧光式发光模块，其特征在于，其中该第二空间的该些网点的该疏密方向正交于该发光单元的入光方向。

8.如权利要求7所述的侧光式发光模块，其特征在于，其中该些网点距离该第一空间越远，该些网点的疏密程度则越密集。

9.如权利要求1所述的侧光式发光模块，其特征在于，其中该第一反射件更进一步包覆该入光面邻近与相对的三侧边。