TW200821625A - Light-emitting device - Google Patents

Light-emitting device Download PDF

Info

Publication number
TW200821625A
TW200821625A TW096127603A TW96127603A TW200821625A TW 200821625 A TW200821625 A TW 200821625A TW 096127603 A TW096127603 A TW 096127603A TW 96127603 A TW96127603 A TW 96127603A TW 200821625 A TW200821625 A TW 200821625A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
light
light sources
disposed
sources
pillar
Prior art date
Application number
TW096127603A
Other languages
English (en)
Inventor
Marcellinus Petrus Carolus Michael Krijn
Gorkom Ramon Pascal Van
Original Assignee
Koninkl Philips Electronics Nv
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koninkl Philips Electronics Nv filed Critical Koninkl Philips Electronics Nv
Publication of TW200821625A publication Critical patent/TW200821625A/zh

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10Beam splitting or combining systems
    • G02B27/1006Beam splitting or combining systems for splitting or combining different wavelengths
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B19/00Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
    • G02B19/0004Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed
    • G02B19/0019Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed having reflective surfaces only (e.g. louvre systems, systems with multiple planar reflectors)
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B19/00Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
    • G02B19/0004Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed
    • G02B19/0019Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed having reflective surfaces only (e.g. louvre systems, systems with multiple planar reflectors)
    • G02B19/0023Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed having reflective surfaces only (e.g. louvre systems, systems with multiple planar reflectors) at least one surface having optical power
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B19/00Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
    • G02B19/0033Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use
    • G02B19/0047Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source
    • G02B19/0061Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source the light source comprising a LED
    • G02B19/0066Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source the light source comprising a LED in the form of an LED array
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0938Using specific optical elements
    • G02B27/0977Reflective elements
    • G02B27/0983Reflective elements being curved
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10Beam splitting or combining systems
    • G02B27/14Beam splitting or combining systems operating by reflection only
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10Beam splitting or combining systems
    • G02B27/14Beam splitting or combining systems operating by reflection only
    • G02B27/149Beam splitting or combining systems operating by reflection only using crossed beamsplitting surfaces, e.g. cross-dichroic cubes or X-cubes
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0013Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide
    • G02B6/0023Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed between the light guide and the light source, or around the light source
    • G02B6/0026Wavelength selective element, sheet or layer, e.g. filter or grating
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0066Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form characterised by the light source being coupled to the light guide
    • G02B6/0068Arrangements of plural sources, e.g. multi-colour light sources
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336Illuminating devices
    • G02F1/133602Direct backlight
    • G02F1/133603Direct backlight with LEDs
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336Illuminating devices
    • G02F1/133621Illuminating devices providing coloured light

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Description

200821625 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一發光裝置,其包含四邊形配置的四個分 離光源與配置成用以準直與混合藉由該等光源發射之光的 光準直元件。 ,本發明還係關於如此之光準直元件與包含本發明之發光 裝置的顯示裝置。 【先前技術】 • 平面光源目前考慮用於多種不同應用,例如環境照明 燈、液晶顯示器中的背光及投影顯示器中的光源。 在許夕應用中,發光二極體(LED)可為光源的合需要之 遠擇,例如因為LED的哥命高於白熾燈泡、螢光燈泡及放 電燈之壽命。 此外,發光二極體的功率消耗效率高於白熾燈泡,且在 不遠的將來可望效率能高於螢光管。 在許多此等及其他應用中,經常希望能實現高亮度與顏 _ 色可變性之光。 π度(万)係定義為每單位面積(y)與每單位立體角度(仍所 發射之流明量(Φ): ΑΩ 傳統上,顏色可變性係藉由在一陣列(列、行或二維矩 陣)中配置數個紅色、綠色及藍色及琥珀色LED以形成一顏 色可1、可獨立定址之像素陣列而獲得。 I23143.doc 200821625 南梵度之顏色可變光一般係藉由在一矩陣中並排堆疊大 '量發射光譜之不同部分的高亮度LED而獲得。於一特定區 域上配置愈多LED,則會得到愈高的ΦΛ4比率。 然而’於其本身並排定位發射不同顏色的LED並非獲得 盡可能準直之光的有效方式。一般而言,LED以一基本朗 伯圖案來發光,即具有與觀視角度之餘弦成比例關係的強 度。並排定位不同顏色的LED同樣地將產生一朗伯輻射圖 案。因而,與〇成比例的角度擴展無變化。
傳統上,藉由將未準直的光導入一漏斗來獲得有效準 直,該漏斗具有反射内壁並於接收侧具有一更小斷面及於 輪出側具有一更大斷面。因而,該準直器一般具有大於該 光源之面積的面積。因而,藉由使用傳統準直器,該等光 源必須係隔開的配置以便該等準直器適配,其增加上面的 公式中的面積從而導致一減小的亮度。 此外,藉由以一隔開配置來配置光源,會負面地影響該 光混合。 曰以 hkata等人的us 2〇〇4/〇12〇647 Ai說明一種用於混合來 自三個相鄰光源(例如紅色、綠色及藍色發光二極體)之光 的:學元件。該光學元件包括:―第一光波導,其具有入 射:一顏色光之-第—人射平面及與該第—人射平面相對 =出射平面;—第二光波導,其具有人射第二顏色光之 之—奸=射平面’ U波導,其具有人射第三顏色光 至今ί —人射平面’該第三光波導與該第三光波導係接合 以弟-光波導;—卜二向色濾光器,其係形成於該第 123l43.d〇c 200821625 一光波導與該第二光波導之間的接合平面上以反射該第一 顏色光與該第三顏色光並透射該第二顏色光;以及一第二 分光濾波器,其係形成於該第一光波導與該第三光波導之 間的:合平面上以反射該第一顏色光與該第二顏色光並透 射攻第一顏色光,該等三個顏色光係由該第一光波導之出 射平面射出。 第四顏色之一第四發 一第四顏色在不同顏
然而,在此一配置中,添加具有一 光二極體並不直接,並且即使不添加 色之間的準直度上存在清楚的差異。 【發明内容】 本务明之-目的係克服上述先前技術之問題並提供包含 四個光源與-準直結構之一發光裝置,該準直結構可以準 直來自該四個個光源之光並獲得一較佳顏色混合,以便每 一顏色之光係準直至本質上相同程度。 因而’在-第-態樣中’本發明係關於一發光裝置,盆 '含四邊形配置的四個光源與配置成用以準直與混合藉由 射之光的準直元件’該準直結構具有用於接收 :自该專光源之光的接收側與一相對的輸出側:該準直元 :包含兩個交叉V形輪㈣面,彡中該等V形輪廓表面之 置成朝向該接收面,並且該準直元件係配置於該 寻无源、的刖面,使得該望出 輪廓表面之間的分二=各光源位於該等兩個Μ 之各μ㈣,Γ 後面與外面。該等ν形表面 =柱係至少部分地藉由-個二向色遽光器構成,其透 射來自配置於該支柱後面的該對相鄰光源之光並反射來自 123143.doc -10- 200821625 相對的相鄰光源對之光。 所提出的配置導致 枚T # V致一發光裝置具有一非常緊密的結構, 其能夠準直與混合爽自而μ ^ , 术自四個發光二極體之光。 貫際f,來自各光源之光係藉由-分離漏斗狀結構加以 準直κ構於該輪出側具有比於該接收側更大的斷面。 然而,於該輸出側’該四個個漏斗重疊,且因而該四個個 漏斗之總斷面面積並不必然大於此等漏斗之—者的斷面。
可、在具有不大於該等光源之組合面積的輸出面積 之準直7L件中獲得來自四個光源之光的有效準直與混 合0 在本發明之-較佳具體實施例中,該第一V形輪庵表面 之第一支柱係配置於該等第一與第二光源的前面並具有一 個二向色濾光器,其透射來自該等第一與第二光源之光並 反=來自3等第二與第四光源之光。㈣一 V形輪廊表面 之第二支柱係配置於該等第三與第四光源的前面並具有一 個-向色濾光器,其透射來自該等第三與第四光源之光並 反射來自该等第一與第二光源之光。該第二V形輪廓表面 之第一支柱係配置於該等第一與第三光源的前面並具有一 個-向色濾光器,其透射來自該等第一與第三光源之光並 ,射來自该等第二與第四光源之光。最後,該第二V形輪 廓表面之第一支柱係配置於該等第二與第四光源的前面並 八有個一向色濾光裔,其透射來自該等第二與第四光源 之光並反射來自該等第一與第三光源之光。 在本發明之具體實施例中,可以將該準直結構配置於一 123143.doc 200821625 包含側壁之夹套中。藉由將各分離發光裝置包覆於一夾套 中’從該裝置射出的所有光將皆於該準直元件之輸出側射 出。因而,最小化相鄰發光裝置之間的光洩漏。較佳的 係,面向該準直結構的此類夾套側壁之表面係反射性的。 當該夾套之内表面係反射性時,藉由該等光源發射的本質 上所有光將受到利用並將於該準直元件之輸出側射出。
在本發明之具體實施例中,一v形輪廓表面之第一支柱 之法線與相同V形輪廓元件之第二支柱之法線之間的角度 Ik著與该接收面之距離而增加。一隨距離增加之角度意謂 著該等輪廓表面之支柱具有曲斷面。例如,此允許該 等V形輪廓元件具有一抛物線形之形狀用於有效準直。 在本發明之具體實施例中,該等二向色濾光器可包含具 有不同折射率之材料的交替層之一干擾堆疊。干擾堆疊作 為二向色濾光器高度有效,因為其對於相關的所有波長具 有一般接近零的吸收係數。此外,可以使用許多自由度對 其加以設計(例如層數、層厚度、材料選擇)。 在本發明之具體實施例中,位於該等交又線與該等光源 之間的材料之折射率具有從10至12之一折射率。有利的 係,來自該等光源之光穿過n〜i之一媒介直至其遇到一濾 光器,因為此確保當光橫跨此媒介與該濾光器之間的介面 時光之角度係折射朝向該等濾光器之層的法線,因為該等 濾光器一般具有1.4至1·8(即高於空氣)之一折射率。換言 之,此限制相對於該法線的光穿越該濾光器之作用層的角 度。此係重要的,因為二向色濾光器之行為可相當大地取 123143.doc -12· 200821625 因而,具有較佳光學品質的空氣中之 還較佳的係位於該等交又線前面與内部的材料之 折射率具有從10至12之一折射率。 =發明之具體實施例中’可以藉由自支撐壁元件來構 二寺:形輪廓表面。當配置該等二向色濾光器或作為自 牙壁7C件進行配置時,可容易地獲得以上需要的折射 率,例如藉由讓空氣作為傳播媒介。
在一第二態樣中’本發明係關於用於準直來自四個光源 之光的光準直元件。 在-第三態樣中’本發明係關於包含本發明之至少兩個 可獨立定址發光裝置的顯示裝置。 【實施方式】 女本文中所使用,術語”光源"係關於熟習此項技術者已
決於光之入射角度 滤光器將易於設計 知的任何光源種類。例如,該術語係關於白熾燈泡、放 燈及發光二極體。 如本文中所使用,”發光二極體”係關於發光二極體 (咖)的所有不同類型,包括以有機為主之励(例如以聚 合物為主之LED)與以無機為主之LED,其在操作模式中: ^任何波長或波長間隔的光(從紫外光至紅外光)。於本; 請案之内文中,發光二極體亦理解成包含雷射二極體,即 叙射雷射光之發光二極體。適合用於本發明的發光二極體 包括(但不限於)頂發射、側發射及底發射發光二極體。 如本文中所使用,一發光二極體(例如一"綠色發光二極 123143.doc -13- 200821625 體’’)之顏色指在操作模式中該發光二極體所發射光之顏色 (即波長範圍)。 如本文中所使用,術語”準直器”與相關術語(如”準直構 件")指一種能夠接收電磁(EM)輻射(例如從uv至IR之間隔 中的光)並改良所接收EM輻射之準直度(即減低角度擴展) 的元件。 如本文中所使用,術語”波長範圍”指連續與不連續的波 長範圍。 圖1解說本發明之發光裝置1 〇〇的範例性具體實施例,其 包含四邊形配置的一第一發光二極體101、一第二發光二 極體102、一第三發光二極體1〇3及一第四發光二極體 104,即配置成藉由2x2發光二極體構成之一四邊形。在此 耗例性具體實施例中,該四個個光源發射不同顏色的光, 例如紅色、綠色、藍色及琥珀色。此外,該等分離的光源 係可獨立定址的以便產生一顏色可變發光裝置。 该第一發光二極體101與該第二發光二極體102一起形成 該四邊形之一第一側。該第三發光二極體103與該第四發 光一極體1 04起形成與該第一側相對的該四邊形之一第 一側。此外,该第一發光二極體1〇1與該第三發光二極體 ΗΠ-起形成該四邊形之一第三側,而該第二發光二極體 102與該第四發光二極體1〇4一起形成與該第三側相對的該 四邊形之一第四側。 將具有一光接收側111與一光輸出側112之-光準直元件 1 10配置於δ亥等發光二極體1〇1、1〇2、1〇3及1〇4的前面使 123143.doc -14· 200821625 得該光接收側111面向該等發光二極體。 出於本發明之目的,方向鱼 ^ ^ 對位置係相對於本發明之 裝置内的光傳播之主要方向來於 欷月之 ^ 曰Μ,Ρ從該等光源朝向該 先丰直7L件之輸出側的方向。因而,” …的刖面表示更接 近該光準直元件之輸出側,而" 更才 ···的後面表不更接近犛 光源。此外,”…的前面丨丨及盥苴 以 、相關聯的術語還係關於位 於弟一物件之至少一部分”的前面” ^ 弟一物件,例如 配置於該第二物件之區域的至少3〇%的前面。
該準直元件U0包含-第—V形輪廊表面12〇與一第二V 形輪廓表面,其交又形成四個分離交又線⑷、⑷、⑷ 及 144 〇 該等V形輪廓表面120、130之各ν形輪廓表面包含一第 -支柱121、131與一第二支柱122、132,一邊緣125、⑴ 連接該第一支柱121、131與該第二支柱122、132。 -將該等邊緣丨25、135配置成朝向該光準直元件11〇之接 收側11 1 ’即朝向該等發光二極體。 將該第一輪廓表面12〇之第一支柱121配置於該第一發光 二極體101與該第二發光二極體102的前面。將該第一輪廓 表面120之第二支柱122配置於該第三發光二極體1〇3與該 弟四發光^—極體104的前面。 將该第二輪廓表面! 3〇之第一支柱丨3 1配置於該第一發光 一極體1 01與該第三發光二極體丨〇3的前面。將該第二輪廓 表面130之第二支柱132配置於該第二發光二極體ι〇2與該 第四發光二極體1〇4的前面。 123143.doc •15- 200821625 此外,將該第一發光二極體1〇1配置於該第一輪廓表面 之弟支柱與该弟二輪廓表面130之第一支柱131之 間的交叉線141後面。將該第二發光二極體1〇2配置於該第 一輪廓表面120之第一支柱121與該第二輪廓表面13〇之第 二支柱132之間的交叉線142後面。將該第三發光二極體 103配置於该第一輪廓表面12〇之第二支柱122與該第二輪 廓表面13〇之第一支柱131之間的交叉線143後面。將該第 、四發光二極體104配置於該第一輪廓表面12〇之第二支柱 122與泫第二輪廓表面13〇之第二支柱n2之間的交叉線Μ* 後面。 該第一 v形輪廓表面120之第一支柱121具有一第一二向 色濾光益,其透射藉由該等第一與第二發光二極體 102發射之光,但反射藉由與該等第一與第二發光二極體 相對的二極體(即該第三與該第四發光二極體103、104)發 射之光。 該第一 V形輪廓表面120之第二支柱122具有一第二二向 色濾光器,其透射藉由該等第三與第四發光二極體103、 104發射之光,但反射藉由與該等第三與第四發光二極體 相對的二極體發射之光,即該等第一與第二發光二極體 101 、 102 。 該第二V形輪廓表面130之第一支柱131具有一第三二向 色濾光器,其透射藉由該第一與該第三發光二極體1〇1、 1 〇3發射之光,但反射藉由該等第二與第四發光二極體 102、104發射之光。 123143.doc -16- 200821625 4第一v形輪廓表面13〇之第二支柱132具有一第四二向 色濾光器’其透射藉由該第二與該第四發光二極體1〇2、 么射之光但反射藉由該等第一與第三發光二極體 101、1 03發射之光。 配置於V形輪廓表面之一支柱上的二向色遽光器不必 在其王個延伸部分内具有相同特性。例如,該濾光器可在 名支柱之不同區;^中具冑關於透射肖反射%某些不同的特 性。例如,可以將該第一 V形輪廓表面120之第一支柱121
分成三個分離區域:一第一區域121a,其處於具有該第二 V形輪廓元件130之第一支柱131的第一交又線141外面;一 第二區域121b,其處於具有該第二v形輪廓元件13〇之第二 支柱132的第二交又線142外面;以及—第三區域咖,其 處於上述第一父又線丨4 1與上述第二交又線丨42之間。熟習 此項技術者會意識到兩個v形輪廓表面之兩個支柱同樣類 似地如此。 在本具體實施例中,藉由薄自支撐壁元件來構成該等v 形輪廓表面之支柱121、122、131及132,並在此等壁元件 之表面上配置該等二向色濾光器。 因而,光從該光源行進至該等二向色濾光器所穿過的媒 "一般係空氣、真空或任何其他氣體環境。 來自該第一發光二•極體101之光將通過該第一 V形輪廓表 面120之第一支柱121與配置於其上之二向色滤光器,並還 通過該第二V形輪廓表面130之第一支柱131與配置於其上 之二向色濾光器,但將係反射在配置於該第一 V形輪廓元 123143.doc -17 - 200821625 件之第一支柱122上與該第一 V形輪廓元件13〇之第二支柱 132上的二向色濾光器上。因為該第一 v形輪廓元件之第二 支柱122與該第二v形輪廓元件13〇之第二支柱132係向該第 一發光二極體1〇1以外傾斜,故其光將在其上係朝向該準 直元件之輸出側112反射,並因而將準直來自此發光二極 體之光。熟習此項技術者將意識到,針對來自本發明之發 光裝置的第二、第三及第四發光二極體1〇2、1〇3及1〇4之 光亦可執行類似推理。 因而,來自所有四個發光二極體之光將係準直並將透過 其輸出側112離開該光準直元件i 10。因而,準直與混合在 相同結構中加以執行。 為減小不透過該輸出側丨12離開該準直元件丨1〇的光量, 可以作為該裝置之垂直側上之一夾套15〇來配置側壁。因 而_開5亥裝置的本質上所有光將如此透過該輸出侧 112。為進一步增加該裝置之光使用效率,此一夾套150之 内表面可以係反射性的,使得遇到此一側壁之光將係反射 回該準直元件1 1 〇内並最終透過該輸出側丨12離開該裝置。 此類反射内表面較佳的係最高效率地全光譜反射。 忒夾套可以係圓柱形的(即具有平行侧壁)或可以係錐形 的,尤其係使得該夾套150之斷面面積於該準直元件110之 接收側111更小而於該準直元件i 1〇之輸出側112更大。此 將進步增強光之準直。此外,關於其從該準直元件i i 〇 之接收側至輸出側的延伸部分,該夾套15〇之側壁可以係 直的或彎曲的。當該等側壁係彎曲的時,該夾套15〇之内 123143.doc -18- 200821625 表面一般形成一凸面表面。 在本發明之替代性具體實施例中,該等v形輪廓表面120 與130之支柱可以具有-彎曲斷面,如圖2所解說。在此-具體實施例中,該第-支柱之法線與該第二支柱之法線之 間的角度沿著光傳播的主要方向增加。因而,本發明中使 料術語"v形”輪廓表面還旨在包含、,,輪廓表面。 猎由使用具有彎曲斷面之支柱的此類輪廓表面,可以增 加準直效率,因為可由具有比使用具有平面支柱之輪廊表 面的準直70件更低的輪廓之一準直元件來實現特定直 度。 如本文中所使用,術古五丨,— , 伯> 一向色濾光器”係關於一種濾光 :或多個波長或波長範圍之電磁輻射,並透射 般接近零)吸收係數。肖針對所有相關波長的低(一 二向色攄光器可為高通、低通、帶通或帶拒類型。 括發明之亮度增強構件中使用的二向色遽光器包 的、白員技術者已知的二向色遽光器,並包括折射率不 同的多層材料。 :類二向色濾光器之範例包括—般稱為" =光器並包含具有不同折射率的兩種或更多材料之交替 曰…例如’各層之厚度-般大約等於空氣中波長的四分之 -除以折射率,其中空氣㈣刀之 對其而加以調適之光的主波/ W於該二向色遽光器針 由一io2之交 曰層襄成,但熟習此項技術者已知其 123143.doc -19- 200821625 他材料組合。 热習此項技術者已知且適合用於本發明之二向色濾光器 的其他範例係基於膽固醇液晶的此類濾光器(所謂的光子 晶體或全像層)。 如本發明之内文中所使用,若一個二向色濾光器反射由 一發光單元所發射之波長範圍中的波長同時透射一不同波 長範圍之光,則該二向色濾光器與該發光單元匹配。 例如,一針對綠光調適之二向色濾光器可反射綠光同時 透射藍與紅光。 發射之波長範圍與反射之波長範圍並不一定要相同。例 如,反射之波長範圍可窄於發射之波長範圍,或可寬於發 射之波長範圍。 此外,該等二向色濾光器可以係非理想的,即並不反射 該濾光器要反射光之波長範圍内的1〇〇%的光,及/或不透 射該濾光器要透射光之波長範圍内的1〇〇%的光。然而, 可實現高於大約80%(例如大約90%)的反射與透射效率。 此外,為方便製造,該等二向色濾光器中可存在小孔, 或濾光器之間可存在小間隙。 本發明之發光裝置的高度/寬度比率將影響該發光裝置 的效能,如圖3所示’其顯示依據圖!之發光裝置的射線追 蹤模擬(ASAP)的結果。在此等計算中,將該裝置模擬為包 含各具有一 Ixl mm之面積的四個光源,在曲線圖中對應 於i mm之寬度W。高度係準直元件從接收側至輸出側的高 度0 123143.doc -20- 200821625 、針對該等高度/寬度比率H/w=0(即無準直元件)、2、3、 4及〇〇(即具有無限高度之準直元件)來執行該等模擬。 模擬針對卿=〇、2、3、4及[向色濾光器具有1〇〇% 的透射/反射效率及二向色濾、光器具有90%的透射/反射效 率來執行該等計算。 ,由所得曲線圖可清楚看出’該裝置之效率隨著該購比 率增2 ’並且即使在使用非理想(”真實”)濾光器時亦給出 一顯著的效率增加。 水平轴所示係相對於—參考展度E。之展度E。該參考展 、度E〇表不不存在該等二向色濾光器之情況。 該曲線圖表示一特定展度内可用的光之分率。展度係該 準直7〇件的輸出側之面積(A)與光離開該準直元件的立體 角^(Ω)的乘積。在該圖式中,藉由改變Ω並針對每一 〇值 計算在此Ω内何分率在離開該準直元件來改變該展度。 热習此項技術者將意識到本發明絕不限於上述較佳具體 實施例。相反,可進行許多修改及變更而不脫離隨附申請 專利耗圍之範疇。例如,本發明並不限於藉由自支撐壁元 件構成該等V形輪廓表面之支柱。在替代性具體實施例 中:於其上配置該等二向色濾光器之此等表面可以係固體 波導之表面,其形成該波導與大氣之間的介面或形成 相鄰固體波導之介面。 ' 此外’可以將一額外準直器配置於該準直元件之輸出側 以進一步準直來自本發明之發光裝置的光。 此外’可以將—光混合構件配置於該準直元件之輸出側 123143.doc -21 - 200821625 以進-步混合來自該準直結構之光,該光混合構件—般係 =狀係調適成該準直元件之輸出側的形狀之—混合棒之形 本發明之發光裝置可作為許多應用中之光源,例如但不 限於&妝明态具、紅綠燈、車燈及顯示裝置。
在一特別考量的態樣中,本發明係關於包含兩個或更多 j述i光衣置之一顯示裝置。一般在此類顯示裝置中,該 等么光衣置係可獨立定址的’例如使得每—發光裝置或一 t發ί裝置表示該顯示裝置之-分離像素。本發明之發光 裝置遷可用作一投影顯示裝置中的光源。 總而言之,本發明係關於一發光裝置,其包含四邊形配 置的四個光源與配置成用以準直與混合藉由該等光源發射 之先的接收側與一相對的輸出側,並包含兩個交又V形輪 麻表面,該等V形輪廓表面之邊緣係配置成朝向該接收 面。 该準直元件能夠準吉Φ 6 4 , 早直來自该四個個光源之光並獲得一較 佳的顏色混合,以便將來自每一 母光/原之光準直至本質上相 同程數。 伯 【圖式簡單說明】
已參考顯示本發明之一曰i〆A , 則較仏具體實施例的隨附圖式 來詳細說明本發明之此等及其他方面。 圖1解說本發明之一發光裝置的目前較佳具體實施例。 圖2解說圖1之具體實施例之-替代具體實施例。 123 M3.doc -22- 200821625 圖3係上述實驗之一結果曲線圖。 【主要元件符號說明】
100 發光裝置 101 光源/發光二極體 102 光源/發光二極體 103 光源/發光二極體 104 光源/發光二極體 110 光準直元件 111 光接收側 112 光輸出側 120 V形輪靡表面 121 支柱 121a 第一區域 121b 第二區域 121c 第三區域 122 支柱 125 V形輪廓表面之邊緣 130 V形輪廓表面 131 支柱 132 支柱 135 V形輪靡表面之邊緣 141 交叉線 142 交叉線 143 交叉線 123143.doc -23- 200821625 144 交叉線 150 夾套 〇 123143.doc -24-

Claims (1)

  1. 200821625 十、申請專利範圍: 1. 一種發光裝置(1〇〇),其包含四邊形配置的四個光源 (101、102、103、104)與配置成用以準直與混合藉由該 等光源發射之光的一準直元件(110),該準直結構具有用 於接收來自該等光源之光的一接收侧(lu)與一相對的輸 ▲ 出側(112),其中 . 該準直元件(110)包含兩個交又的V形輪廓表面 (120、130),該等V形輪廓表面之該等邊緣(12s、13〇係 Ο 配置成朝向該接收面(1 1 1), -該準直元件(110)係配置於該等光源(101、1〇2、 103、104)的前面,使得該等光源之各光源係位於該等兩 個V形輪廓表面(120、130)之間的一分離交又線(141、 142、143、144)的後面與外面, -該等V形表面之各支柱(121、122、131、132)具備 一個二向色濾光器,其透射來自配置於該支柱後面的該 對相鄰光源之光並反射來自該相對的相鄰光源對之光。 0 2 ·如請求項1之發光裝置,其中: 該第一 v形輪廓表面(120)之該第一支柱(121)係配置於 - 忒等第一與第二光源(1 〇 1、102)的前面並具有一個二向 色濾光裔’其透射來自該等第一與第二光源(i0 ii02) 之光並反射來自該等第三與第四光源(103、104)之光, 5亥第一 V形輪廓表面(120)之該第二支柱(122)係配置於 該等第三與第四光源(103、104)的前面並具有一個二向 色濾、光器’其透射來自該等第三與第四光源(1〇3、1〇4) 123143-OK 200821625 之光並反射來自該等第一與第二光源(101、102)之光, 該第二V形輪廓表面(130)之該第一支柱(131)係配置於 該等第一與第三光源(101、103)的前面並具有一個二向 色濾光器’其透射來自該等第一與第三光源(丨〇〗、丨〇3) 之光並反射來自該等第二與第四光源(1〇2、1〇4)之光, 以及 5亥第二V形輪廓表面(130)之該第二支柱(132)係配置於 〇
    "亥等第一與第四光源(102、104)的前面並具有一個二向 色;慮光為’其透射來自該等第二與第四光源(1〇2、丨〇4) 之光並反射來自該等第一與第三光源(101、103)之光。 3·如請求項1或2之發光裝置,其中該準直結構係配置於包 含側壁之一夾套(15〇)中。 4·如w求項3之發光裝置,其巾面向該準直結構的該等夾 套侧壁之表面係反射性的。 5. 2請求項!或2之發光裝置,其中一 v形輪廓表面之該第 一支杈的法線與該相同¥形輪廓元件之該第二支柱的法 門的角度隨著與該接收面之距離增加。 1Γ求項1或2之發光裝置’其中該濾光器包含具有不同 折射率之材料的交替層之一干擾堆疊。 7.:=丨或2之發光裝置’其中位;該等交又線與該等 $ 4的材料之折射率具有從丨輕12之—折射率。 ,σ明未項1或2之發光裝置,其中位於該等交又 内::的材料之折射率具有心.。至1>2之一折射率V面,、 9 . 士口吞月法 、1或2之發光袭置’其中該等V形輪麼表面 123143-ΟΚ 200821625 (120、130)係藉由自支撐壁元件而構成。 10· 一種用於準直來自四個弁 — 先/原之光的光準直元件(110),該 元件具有一接收側(11!)盥一於 厂、輸出側(112)並包含兩個交 又的V形輪廓表面(12〇、i3〇),苴 …其邊緣(125、135)係配置 成朝向該接收側,其中該等⑽表面之各支柱 光器’其透射來自配置於該支柱下齟:、 忠并 對相鄰光源之 九亚反射來自配置於該相同輪廓 同郴衣面之该相對的 面的-對光源之光。 丁扪又柱下 ο 11 · 一種顯示裝置,其包含如請求 片1心芏少兩個 址的發光裝置。 w 了獨立定 123143-OK
TW096127603A 2006-07-31 2007-07-27 Light-emitting device TW200821625A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP06118149 2006-07-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW200821625A true TW200821625A (en) 2008-05-16

Family

ID=38922733

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW096127603A TW200821625A (en) 2006-07-31 2007-07-27 Light-emitting device

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20090316397A1 (zh)
EP (1) EP2049927A2 (zh)
JP (1) JP2009545873A (zh)
KR (1) KR20090036148A (zh)
CN (1) CN101495894A (zh)
TW (1) TW200821625A (zh)
WO (1) WO2008015617A2 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5008209B2 (ja) * 2006-07-31 2012-08-22 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 光放出装置
WO2009150580A1 (en) * 2008-06-13 2009-12-17 Koninklijke Philips Electronics N.V. Light emitting device
WO2010001309A1 (en) * 2008-07-01 2010-01-07 Koninklijke Philips Electronics N.V. Close proximity collimator for led

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4535394A (en) * 1983-12-08 1985-08-13 Dugre Michael A Variable color floodlight
US5097258A (en) * 1989-10-25 1992-03-17 Stanley Electric Co., Ltd. Multicolor display lamp
US5295050A (en) * 1992-11-23 1994-03-15 Eaton Corporation Display system
US5951150A (en) * 1997-09-11 1999-09-14 Eaton Corporation Display system
JP3551187B2 (ja) * 2002-11-28 2004-08-04 セイコーエプソン株式会社 光学素子及び照明装置並びに投射型表示装置
US7004602B2 (en) * 2003-02-25 2006-02-28 Ryan Waters LED light apparatus and methodology
US7083304B2 (en) * 2003-08-01 2006-08-01 Illumination Management Solutions, Inc. Apparatus and method of using light sources of differing wavelengths in an unitized beam
ES2379984T3 (es) * 2005-09-28 2012-05-07 Koninklijke Philips Electronics N.V. Dispositivo de diodo emisor de luz de alto brillo
CN101473259A (zh) * 2006-06-16 2009-07-01 皇家飞利浦电子股份有限公司 远程光源的光准直和混合
JP5008209B2 (ja) * 2006-07-31 2012-08-22 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 光放出装置
EP2092758A1 (en) * 2006-11-28 2009-08-26 Koninklijke Philips Electronics N.V. Projection display with led-based illumination module

Also Published As

Publication number Publication date
US20090316397A1 (en) 2009-12-24
JP2009545873A (ja) 2009-12-24
CN101495894A (zh) 2009-07-29
WO2008015617A3 (en) 2008-04-03
EP2049927A2 (en) 2009-04-22
KR20090036148A (ko) 2009-04-13
WO2008015617A2 (en) 2008-02-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6806775B2 (ja) 大面積光源および大面積照明器具
JP5049272B2 (ja) 輝度改善層を有する発光装置
CN101681056B (zh) 中空光循环腔型显示器背光源
CN104115290B (zh) 提供光的不对称传播的发光装置
CN101460894B (zh) 照明光学装置和投射式显示装置
US20090268460A1 (en) Light collimation and mixing of remote light sources
WO2013022109A1 (en) Backlight
TW200827772A (en) Light emitting device with collimating structure
JP2010534386A (ja) フォトルミネッセンス光源
JP2020510963A (ja) 大面積光源および大面積照明器具
TW202020491A (zh) 背光模組
TW200821625A (en) Light-emitting device
JP2020034884A (ja) 光源装置およびプロジェクター
KR20090085134A (ko) 프로젝션 디스플레이 디바이스 및 이미지 광 생성 시스템
JP5008209B2 (ja) 光放出装置
JP2010536137A (ja) 照明デバイス