CN109140278A - 光源模块 - Google Patents

Abstract

一种光源模块，包括发光元件、可变焦透镜以及控制器。发光元件用以发出光束。可变焦透镜设置于光束的传递路径上。控制器耦接至可变焦透镜，并调整可变焦透镜在一第一状态及一第二状态的一特性。

Description

光源模块

技术领域

本发明涉及一种光源模块，尤其涉及一种具有可变焦透镜(Tunable-focalLength Lens)的光源模块。

背景技术

在现有的照明灯具中，大都在出厂时就固定了其发光特性。然而，在不同的气候环境下，光束的光学行为也会对应不同。由于各个国家所处的气候环境不同，因此各国皆具有各自的法规规定，以对照明灯具进行规范。

举例来说，在晴天或者是雾气较低的环境下，环境中的水气浓度较低，光束较容易以直进的方式行进于环境介质中，而此时较适用色温较高的光束。而另一方面，在雨天或者是雾气较重的环境下，环境中的水气浓度较高，光束在此种环境下较容易以散射的方式来进行传递，因而光束能量的传递能力较差，而此时较适用色温较低的光束。但现有的照明灯具的发光特性在出厂时即固定，仅能适用于单一环境，其适应环境的能力较差。倘若要使现有的照明灯具适用在不同的地区，那么就要对应设计具有不同发光特性的照明灯具，而这样又会大幅度地提升生产成本。并且，即使针对特定的地区对应设计具有特定光学参数的照明灯具，由于气候多变，也不能适用于不同的环境下。故如何解决上述的问题一直是本领域的技术人员努力的方向。

发明内容

本发明提供一种光源模块，其可以调整其所发出的光束的光学特性。

本发明的一实施例提供一种光源模块，包括发光元件、可变焦透镜以及控制器。发光元件用以发出光束。可变焦透镜设置于光束的传递路径上。控制器耦接可变焦透镜，并调整可变焦透镜在第一状态及在第二状态的特性。

在本发明的一实施例中，在第一状态下，控制器提供第一电压至可变焦透镜，且穿透可变焦透镜的光束具有第一光型。在第二状态下，控制器提供第二电压至可变焦透镜，且穿透可变焦透镜的光束具有第二光型。第一电压不同于第二电压。

在本发明的一实施例中，上述的可变焦透镜为液态透镜或液晶可变焦透镜。

在本发明的一实施例中，上述的可变焦透镜具有出光面。特性为出光面的形状。在第一状态下，可变焦透镜的出光面为第一形状。在第二状态下，液态透镜的出光面为第二形状。第一形状不同于第二形状。

在本发明的一实施例中，上述的可变焦透镜具有出光面。特性为出光面的形状。在第一状态下，光束自发光元件至出光面的路径为第一光路径。在第二状态下，光束自该发光元件至出光面的路径为第二光路径。第一光路径的长度不同于第二光路径的长度。

在本发明的一实施例中，上述的光源模块包括多个光扩散结构。这些光扩散结构设置于可变焦透镜中。

在本发明的一实施例中，在第一状态下，穿透可变焦透镜的光束具有第一色温。在第二状态下，穿透可变焦透镜的光束具有第二色温。第一色温不同于第二色温。

在本发明的一实施例中，上述的可变焦透镜为液晶可变焦透镜。特性为液晶可变焦透镜的排列情形。在第一状态下，液晶可变焦透镜的液晶分子的排列情形为第一排列情形。在第二状态下，液晶可变焦透镜的液晶分子的排列情形为第二排列情形。第一排列情形不同于第二排列情形。

在本发明的一实施例中，上述的光源模块还包括环境参数感应器。环境参数感应器用以感测光源模块所处的环境的环境参数。控制器根据环境参数以提供电压至可变焦透镜。

在本发明的一实施例中，上述的光源模块还包括二次透镜。二次透镜设置于可变焦透镜的光路下游。

基于上述，在本发明实施例的光源模块中，控制器调整在不同状态下的可变焦透镜的特性，因此当光束穿透在不同状态下的可变焦透镜时，其对应的光学特性也会改变，而可适用于不同的环境。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1A为本发明的一实施例的光源模块在第一状态下的概要示意图。

图1B为图1A的光源模块在第二状态下的概要示意图。

图2A为本发明另一实施例的光源模块在第一状态下的概要示意图。

图2B为图2A的光源模块在第二状态下的概要示意图。

图3至图4为本发明的不同实施例的光源模块的概要示意图。

符号说明：

100a、100b、100c、100d：光源模块；

110：发光元件；

120：可变焦透镜；

120a：液态透镜；

120b：液晶可变焦透镜；

130：电路载板；

140：控制器；

150：环境参数感测器；

160：二次透镜；

170：光扩散粒子；

AM1、AM2：配向层；

E1、E2、E3、E4：电极；

L：光束；

LC：液晶层；

LCM：液晶分子；

LS1a、LS1b：第一光型；

LS2a、LS2b：第二光型；

OS：出光面；

OP1：第一光路径；

OP2：第二光路径；

SB1、SB2：透光基板。

具体实施方式

图1A为本发明的一实施例的光源模块在第一状态下的概要示意图。图1B为图1A的光源模块在第二状态下的概要示意图。

请参照图1A以及图1B，在本实施例中，光源模块100a包括发光元件110、可变焦透镜120、电路载板130、控制器140以及环境参数感测器150。于以下的段落中会详细地说明上述各元件以及各元件之间的配置关系。

发光元件110泛指具有发光功能的光学元件。发光元件110用于发出光束L。举例来说，发光元件110的种类可为半导体发光元件，其例如是发光二极管(Light EmittingDiode,LED)、有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode,OLED)、激光二极管(LaserDiode,LD)等具有发光功能的光学元件，但不以此为限。光束L的波长范围可以落在300纳米至1000纳米，也就是说其范围涵盖紫外线至红外线的波长范围，本发明并不以此为限制。

可变焦透镜120泛指可以通过电压来调整其焦距的光学元件，且设置于光束L的传递路径上。在本实施例中，可变焦透镜120的具体实施方式例如是液态透镜120a，但可变焦透镜120的实施方式并不以此为限制。于以下的段落中，可变焦透镜120以液态透镜120a来进行说明。在本实施例中，发光元件110设置于液态透镜120a中。

电路载板130例如是硬性电路板、软性电路板或是由软性电路薄膜配置于硬板上所形成的电路载板，本发明并不以此为限制。电路载板130上设置有两电极E1、E2。液态透镜120a与二电极E1、E2耦接。

控制器140例如为中央处理单元(Central Processing Unit,CPU)、微处理器(Microprocessor)、数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)、可程序化控制器、可程序化逻辑装置(Programmable Logic Device,PLD)或其他类似装置或这些装置的组合，本发明并不加以限制。控制器140与电路载板130以及二电极E1、E2耦接，且通过二电极E1、E2与液态透镜120a耦接。

控制器140通过二电极E1、E2提供电压至液态透镜120a，以调整液态透镜120a在第一状态及在第二状态的特性。于以下的段落中会详细地说明本实施例的光源模块100a在不同状态下的光学行为。

请参照图1A，在第一状态下，控制器140第一电压至液态透镜120a。第一电压例如是0伏特或非0伏特，本发明并不以此为限制。液态透镜120a的特性为液态透镜120a的出光面OS的形状。液态透镜120a的出光面OS的形状为第一形状。穿透此具有第一形状的出光面OS的液态透镜120a的光束L具有第一光型LS1a。光束L自发光元件110至具有第一形状的出光面OS的路径为第一光路径OP1。

请参照图1B，在第二状态下，控制器140第二电压至液态透镜120a。第二电压不同于第一电压。液态透镜120a的出光面OS的形状为第二形状。穿透此具有第二形状的液态透镜120a的光束L具有第二光型LS2a。光束L自发光元件110至具有第二形状的出光面OS的路径为第二光路径OP2。

请同时参照图1A以及图1B，由于控制器140提供至液态透镜120a的第一、第二电压两者并不相同，因此第一形状与第二形状两者也不相同，其对应的面形所具有的曲率也不相同。从而第一光型LS1a不同于第二光型LS2a。第一光路径OP1的长度不同于第二光路径OP2的长度。举例来说，在本实施例中，第一光路径OP1的长度例如是小于第二光路径OP2的长度。于其他的实施例中，第一光路径OP1的长度也可以是大于第二光路径OP2的长度，本发明并不以此为限制。是以，在第一状态下，光束L在液态透镜120a中行进的路径较短，也即，光束L中的蓝光较不容易被液态透镜120a吸收，因此穿透具有第一形状的出光面OS的光束L具有较高的色温(第一色温，光束L中的蓝光比例高)。在第二状态下，光束L在液态透镜120a中行进的路径较长，光束L中的蓝光较容易被液态透镜120a吸收，因而出射具有第二形状的出光面OS的光束L具有较低的色温(第二色温，光束L中的蓝光比例低)。

承上述，在本实施例的光源模块100a中，控制器140通过提供不同电压的方式以改变液态透镜120a的出光面OS形状(或曲率)，以改变由出光面OS出光后的光束L的光学特性(色温或光型)，因而可以符合不同的需求。

此外，在本实施例中，光源模块100a可以选择性地增设环境参数感测器150。环境参数感测器150用以感测光源模块100a所处环境的环境参数。举例来说，环境参数感测器150例如是湿度感测器。环境参数可例如是环境中的湿气。环境参数感测器150耦接于控制器140。倘若环境参数感测器150感测到环境中的湿气浓度低于一预设值，环境参数感测器150将此结果告知控制器140。控制器140根据此结果对液态透镜120a提供第一电压以使液态透镜120a处于第一状态。因此，光束L在通过具有第一形状的出光面OS后会具有较高的色温，而此时光源模块100a可适用于湿气较低的环境状态。

反之，倘若环境参数感测器150感测到环境中的湿气浓度高于此预设值，环境参数感测器150将此结果告知控制器140。控制器140根据此结果对液态透镜120a提供第二电压以使液态透镜120a处于第二状态。因此，光束L在通过具有第二形状的出光面OS后会具有较低的色温，而此时光源模块100a可适用于湿气较高的环境状态。

于其他的实施例中，环境参数感测器150可以是雨量感测器、环境光感测器、湿度感测器或其组合，而对应感测的环境参数可以是雨量、环境光光强度、湿气浓度或上述环境参数的组合结果。环境参数感测器150可以量得不同的环境参数以告知控制器140，环境参数的结果作为控制器140判断环境变化的依据。控制器140据此可对应调整液态透镜120a(可变焦透镜)的特性。因此，本实施例的光源模块100a可以搭配环境参数感测器150的设置而可即时地改变其所输出光束L的光学特性，而可符合现今的智慧照明趋势。

在上述的实施例中，液态透镜120a的运作方式可分别由所属技术领域的任一种液态透镜120a的运作方式来加以实施，本发明并不加以限制。其详细步骤及其实施方式可以由所属技术领域的公知常识获致足够的教示、建议与实施说明，因此不再赘述。

在此必须说明的是，下述实施例沿用前述实施例的部分内容，省略了相同技术内容的说明，关于相同的元件名称可以参考前述实施例的部分内容，下述实施例不再重复赘述。

图2A为本发明另一实施例的光源模块在第一状态下的概要示意图。图2B为图2A的光源模块在第二状态下的概要示意图。

请参照图2A以及图2B，图2A与图2B的光源模块100b大致上类似于图1A以及图1B的光源模块100a，其主要差异在于：在光源模块100b中，可变焦透镜120的实施态样例如为液晶可变焦透镜120b(Liquid Crystal Tunable-focal-length Lens)，于以下的段落中以液晶可变焦透镜120b为例来说明，但不以此为限制。液晶可变焦透镜120b包括两对向设置的透光基板SB1、SB2(例如是玻璃基板等透光材质)、液晶层LC、两对向设置的电极E3、E4、两配向层AM1、AM2。液晶层LC夹置于两配向层AM1、AM2之间。而在未受到外加电场影响时，靠近配向层AM1、AM2的液晶分子LCM会顺着配向层AM1、AM2的配向方向而排列。电极E3设置于透光基板SB1与配向层AM1之间。电极E4设置于透光基板SB2与配向层AM2之间。控制器140耦接于电极E3、E4。电极E3、E4例如是透明导电层，且例如是铟锡氧化物(Indium Tin Oxide,ITO)或者是其他透明导电材料，本发明并不以此为限制。液晶可变焦透镜120b设置于发光元件110的上方。发光元件110发出的光束L通过此液晶可变焦透镜120b而输出于光源模块100b外。

控制器140通过二电极E3、E4提供电压至液晶可变焦透镜120b，以调整液晶可变焦透镜120b在第一状态及在第二状态改变。于以下的段落中会详细地说明本实施例的光源模块100b在不同状态下的光学行为。

请参照图2A，在第一状态下，控制器140第一电压至液晶可变焦透镜120b。第一电压例如是0伏特或非0伏特，本发明并不以此为限制。液晶可变焦透镜120b的特性为液晶可变焦透镜120b内的液晶分子LCM的排列情形。液晶可变焦透镜120b接收此第一电压，于此时，液晶可变焦透镜120b的液晶分子LCM的排列情形为第一排列情形。穿透此具有第一排列情形的液晶可变焦透镜120b的光束L具有第一光型LS1b。穿透此具有第一排列情形的液晶可变焦透镜120b的光束L则对应具有第一色温。

请参照图2B，在第二状态下，控制器140提供第二电压至液晶可变焦透镜120b。第二电压不同于第一电压。于此时，液晶分子LCM的排列情形为第二排列情形。穿透此具有第二排列情形的液晶可变焦透镜120b的光束L具有第二光型LS2b。穿透此具有第一排列情形的液晶可变焦透镜120b的光束L则对应具有第二色温。

请同时参照图2A以及图2B，由于控制器140提供至液晶可变焦透镜120b的第一、第二电压两者并不相同，对应的液晶分子LCM的第一、第二排列情形也不相同。在光源模块100b中，对应的液晶分子LCM会顺着外加电场的方向而改变其方向(Orientation)，这些受到外加电场影响的液晶分子LCM的折射能力也对应改变。因此，在不同的第一、第二状态下，光束L所对应具有的第一、第二光型LS1b、LS2b也彼此不同，且对应具有的第一、第二色温也彼此不同。

承上述，在本实施例的光源模块100b中，控制器140通过提供不同电压的方式以改变液晶可变焦透镜120b中液晶分子LCM的排列情形，以改变穿透此液晶可变焦透镜120b后的光束L的光学特性(色温或光型)，而可符合不同的需求。

在上述的实施例中，液晶可变焦透镜120b的运作方式可分别由所属技术领域的任一种液晶可变焦透镜120b的运作方式来加以实施，本发明并不加以限制。其详细步骤及其实施方式可以由所属技术领域的公知常识获致足够的教示、建议与实施说明，因此不再赘述。

图3至图4为本发明的不同实施例的光源模块的概要示意图。

请参照图3，在本实施例中，光源模块100c大致上类似于图1A以及图1B的光源模块100a，其主要差异在于：光源模块100b还包括二次透镜160(Secondary Lens)。二次透镜160设置于液态透镜120a的光路下游。于本发明的实施例中所指的乙元件在甲元件的光路下游(a light path downstream)指的是光束L会先经过甲元件后再到乙元件之意。因此，通过出光面OS后的光束L会再通过二次透镜160。二次透镜160用以对穿透液态透镜120a的光束L进行配光。当然，于本发明的其他的实施例也可以以类似的方式选择性地增设二次透镜160，本发明并不以此为限制。

请参照图4，在本实施例中，光源模块100d大致上类似于图1A以及图1B的光源模块100a，其主要差异在于：光源模块100d还包括多个光扩散粒子170。这些光扩散粒子170设置于液态透镜120a中。通过上述光扩散粒子170的设置，当光束L在液态透镜120a中传递时，较容易被光扩散粒子170扩散，而使得光束L在液态透镜120a中传递的光路径更长。光扩散粒子170的扩散特性可使得光束L中蓝光被液态透镜120a吸收的比例提升，而可进一步地降低光束L的色温。在一实施例中，光扩散粒子170为具有波长转换能力的荧光粉。于其他的实施例中，光扩散粒子170可以是不具有波长转换能力的扩散粒子。

综上所述，在本发明实施例的光源模块中，控制器调整在不同状态下的可变焦透镜的特性，因此当光束穿透在不同状态下的可变焦透镜时，其对应的光学特性也会改变，因此具有本发明上述实施例的光源模块的照明灯具可适用于不同的环境。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定者为准。

Claims (10)

1.一种光源模块，其特征在于，包括：

发光元件，用以发出光束；

可变焦透镜，设置于所述光束的传递路径上；以及

控制器，耦接所述可变焦透镜，并调整所述可变焦透镜在第一状态及在第二状态的一特性。

2.根据权利要求1所述的光源模块，其中，

在所述第一状态下，所述控制器提供第一电压至所述可变焦透镜，且穿透所述可变焦透镜的所述光束具有第一光型，

在所述第二状态下，所述控制器提供第二电压至所述可变焦透镜，且穿透所述可变焦透镜的所述光束具有第二光型，

其中，所述第一电压不同于所述第二电压。

3.根据权利要求1所述的光源模块，其中所述可变焦透镜为液态透镜或液晶可变焦透镜。

4.根据权利要求1所述的光源模块，其中所述可变焦透镜具有出光面，其中，所述特性为所述出光面的形状，

在所述第一状态下，所述可变焦透镜的所述出光面为第一形状，

在所述第二状态下，所述可变焦透镜的所述出光面为第二形状，

其中，所述第一形状不同于所述第二形状。

5.根据权利要求1所述的光源模块，其中，所述可变焦透镜具有出光面，

在所述第一状态下，所述光束自所述发光元件至所述出光面的路径为第一光路径，

在所述第二状态下，所述光束自所述发光元件至所述出光面的路径为第二光路径，

其中，所述第一光路径的长度不同于所述第二光路径的长度。

6.根据权利要求1所述的光源模块，还包括多个光扩散结构，设置于所述可变焦透镜中。

7.根据权利要求1所述的光源模块，其中，

在所述第一状态下，穿透所述可变焦透镜的所述光束具有第一色温，

在所述第二状态下，穿透所述可变焦透镜的所述光束具有第二色温，

其中，所述第一色温不同于所述第二色温。

8.根据权利要求3所述的光源模块，其中所述可变焦透镜为所述液晶可变焦透镜，所述特性为所述液晶可变焦透镜的排列情形，

在所述第一状态下，所述液晶可变焦透镜的液晶分子的排列情形为第一排列情形，

在所述第二状态下，所述液晶可变焦透镜的液晶分子的排列情形为第二排列情形，

其中，所述第一排列情形不同于所述第二排列情形。

9.根据权利要求1所述的光源模块，还包括环境参数感应器，用以感测所述光源模块所处的环境的环境参数，所述控制器根据所述环境参数以提供电压至所述可变焦透镜。

10.根据权利要求1所述的光源模块，还包括二次透镜，设置于所述可变焦透镜的光路下游。