TW200946835A - Lighting system with removable light extracting member - Google Patents

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200946835 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種發光系統，其包含至少一光源；一光 導’其係配置以接收藉由該至少一光源發射之光；及至少 一光線取構件’其係調適以自該光導擷取光。 【先前技術】 包含發光二極體（LED)之半導體發光裝置屬於目前可用 的最有效率且強健光源。由於其小尺寸、電能節省及長壽 命，LED係迅速發展以變成一般發光應用之可行光源。 _ 對於若干以新LED為主之發光系統，係使用如光導之額 外光學元件以產生一般周圍光。一光導（典型一平或曲狀 件之透明塑膠或玻璃）通常用作兩種目的。其主要意圖係 要將光從一位置導引至另一位置而無損失。即，只要光係 依一相對於法線之足夠大的角度反射離開側面，則光完全 不知失。因此，光導的目的之一係從一光源導引光至一所 需點。至於另一目的’ 一光導係亦用以自個別彩色發光元 件混色。因此，藉由透過一足夠長度之光導導引不同顏色 n 的光’可獲得顏色的混合輸出。 一般而言，光導在全内反射（TIR)之原理上操作，藉以 打進穿過光導之光係基於光導的材料及直接圍繞光導之材 料（如空氣、包覆等等）的折射率中之差異在該光導的表面 處反射。僅當光遭遇一具有足夠接近法線之角度的表面 時’光才可離開光導。 在二應用中，其可也需要以更加控制方法操控自光導 138596.doc -4- 200946835 擷取之光且針對不同應用變化其中祿取光的位置。 口此在此項技術中需要提供一種發光系統，其中光操 取可取決於應用控制且變化。 【發明内容】 本發明之-目㈣要實現以上所提及需要及提供一種發 . m其巾錢取可針對μ應用更確切地控制且變 化。 本|月之此及其他目的係藉由-種根據隨附技術方案之 發光糸統達到。 因此，在第一態樣中，本發明係關於一種發光系統，其 包括至少一光源及一光導。該光導係配置以接收藉由該至 少一光源發射的光。該發光系統進一步包括至少一光祿取 構件，其係調適以從該光導擷取光。該（等）光擷取構件係 可移除地配置在該光導之一表面上。 在本發明之一裝置中，藉由光源發射的光之至少部分係 〇 藉由光導接收。在一可接受角度範圍内進入光導之光係藉 由在光導内之全内反射包含。由於在該（等）光擷取構件及 周圍間之折射率中的差異，光係從光導擷取。 光擷取構件係可移除地配置在光導上意即其可從光導拆 離及移動至S亥光導上之一不同位置。因此可在任何所需位 置處擷取光’且此允許光之經控制及可變擷取。 在本發明之具體實施例中’該至少一光擷取構件包括至 少一散射材料，其係用於干擾束路徑及因此全内反射的現 象’以致光係透過該（等）光操取構件有效地從光導類取 138596.doc 200946835 光。 較佳係，該散射材料包括一波長轉換材料。因此，進入 光擷取構件之光當與分散在其中的波長轉換材料接觸時， 將被轉換成一不同波長的光。因此，光可依某一波長及顏 色進入光導且可接著用一不同波長及顏色離開光導。 包括該（等）波長轉換材料之光擷取構件不直接附接至光 源而係配置遠離光源的事實就若干原因而言係有利。此所 謂「遠離式磷光體」應用可減少相對於磷光體（即波長轉 換材料）可耐受之溫度及光通量的需要。因此，可獲得一 低色溫及一良好演色性指數。此外，可改進光品質（令人 不悅之尖峰亮度、顏色控制）且顏色可藉由變化波長轉換 材料的特性來控制。 在本發明的一較佳具體實施例中，該光擷取構件係可變 形。在此具體實施例中，可變化該可變形光擷取構件的厚 度。 當該可變形元件包括該（等）波長轉換材料時，此該（等） 波長轉換材料且因此輸出光之顏色亦可藉由變化該元件之 厚度而「調諧」。因此，係獲得大程度之設計及美學自由 度且可易於偏移輸出光的顏色。 在本發明之具體實施例中，該至少一光擷取構件包括一 凝膠。該凝膠增加元件的可變形性，其繼而導致可變化光 擷取構件之厚度且因而顏色輸出。 根據一較佳具體實施例，該光擷取構件具有一黏著表 面，其允許黏著至該光導的一表面上。因此，可將該（等） I38596.doc 200946835 光擁取構件從光導移除及在一不同位置處配置，因而提供 一種可依應用而異的經控制光擷取。 本發明之此等及其他態樣將參考下文中描述之該（等）具 體實施例說明並可明白。 【實施方式】 本發明係關於一種發光系統，其包含至少一光源；一光 導’其係配置以接收藉由該至少一光源發射之光；及至少 一光擷取構件’其經調適以自該光導擷取光，其中該光擷 看 取構件係可移除地配置在該光導的一表面上。 根據本發明之一發光系統100的具體實施例係在圖1中說 明。發光系統100包含至少一光源1 〇 1及一係配置以接收藉 由該（等）光源101發射之光的光導102❶發光系統1〇〇進一步 包括至少一光擷取構件1〇3，其係調適以自該光導ι〇2擷取 光。該（等）光擷取構件103係可移除地配置在光導1〇2的一 表面上。 φ 如本文中使用’術語「光源」可為光之任何來源，但在 此背景中其典型地指一或多個發光二極體（LED)。LED由 於其小尺寸、電能節省及長壽命而有利地使用。 藉由光源101發射之光的至少部分係藉由光導1〇2接收。 當進入至光導102内時’在光沿光導1〇2之長度行進時其係 藉由全内反射包含。 光係接著由於該（等）光擷取構件103及周圍間之折射率 中的差異而自該（等）光擷取構件1〇3擷取。 如本文中使用，術語「光導」係指一在輸入末端處接收 138596.doc 200946835 光及無明顯損失地傳播光i __銓ψ 伸尤主輸出末知或一擷取機構的物 件。-般而έ，光導依全内反射之原理操作，其係一其中 :光束係在兩媒體間的介面t全反射之現象，即無光通過 該介面。透過-表面之光束的通道係受限於史奈爾定律 (Snell's law): njsinWdsi^sin^)。 在此公式中，ηι係第一媒體中的折射率而θι係第一媒體 中之介面上的入射角，且h係第二媒體中的折射率而心係 第二媒體中之介面上的入射角β *ηι>112，在1係大之情況 下不存在對於史秦爾定律的任何解。在一臨界角心（其中 ec=arcsin(n2/ni))上，此意指一自第_媒體遭遇介面的光束 係完全反射’無任何光通過該表面。此產生一用於在介面 表面處之TIR的臨界角’即在介面處依大於臨界角之角度 入射的光係全内反射。 光棟取構件103係調適以「干擾」束路徑及因而全内反 射的現象，以致光係自該（等）光擷取構件1〇3擷取。為了干 擾束路徑及發生光擷取，光擷取構件1 03面對周圍之表面 可例如為曲狀、具溝槽或經結構化。 光導102典型地包括一光學透明材料，例如玻璃或聚合 物。 術語「光學透明」意指光導不吸收或僅吸收少量通過光 導之所需波長的光。此光學透明材料可被看穿，即其允許 清楚影像通過。 至少一光擁取構件103係可移除地配置在光導102上。因 138596.doc 200946835 此，其可從光導102拆離且移至一在光導i〇2上的不同位置 上。光因此可在任何所需位置處榻取。此允許可針對不同 應用變化之光的控制及可變擷取。 在本發明的具體實施例中，該至少一光擷取構件1〇3包 括至少一散射材料。此散射材料係用於干擾束路徑且因而 全内反射’允許光從該（等）光擷取構件1〇3擷取。 此散射材料由於全内反射可為用以干擾包含在光導内之 束路徑的任何類型材料。例如，可使用Ti〇2粒子。 ® 在本發明之具體實施例中，至少一散射材料包括至少— 波長轉換材料104。因此，在一較佳態樣中，波長轉換材 料104的粒子係在該（等）光擷取構件1〇3内分散。因此，來 自光導102進入光擷取構件1〇3之光（當與該（等）波長轉換材 料104接觸時）將被轉換成不同波長的光。因此，依某一波 長及顏色進入光導102的光可接著從具有一不同波長及顏 色的該（等）光擷取構件103擷取。 參數個光擷取構件103可配置在光導1〇2上且此等可包括不 同類型之波長轉換材料1 〇4，以致輸出光的顏色可在光擷 取構件103之各者間變化。此外，多於一波長轉換材料丨〇4

I 可包含在提供一混色印象的擷取構件i 03中。 如本文所使用，術語「波長轉換材料」係指一吸收一第 一波長之光導致一第二較長波長之光的發射之材料。當吸 收光時’材料中的電子變成被激發至一更高能階。當從該 等更高能階往回鬆他後’多餘能量係以具有比吸收之光的 波長更長的波長之光的形式從該材料釋放。因此，該術語 138596.doc 200946835 係關於螢光與磷光波長轉換兩者。 當光操取構件103包括波長轉換材料1〇4時，此等元件 103典型係配置遠離光源1〇1及不直接附接至其。此所謂 「遠離式磷光體」應用減少相對於磷光體（即波長轉換材 料）可耐受之溫度及光通量的需要。在傳統LED中，波長轉 換材料係嵌入膠中且係直接附接至晶片。在此構造中，波 長轉換材料必須同時耐受LED之溫度及光通量。因此，此 配置允許一低色溫及一良好演色性指數。另外，可改進光 品質（令人不悅之尖峰亮度、顏色控制）且擷取光之顏色可 易於藉由變化波長轉換材料1〇4的特性來控制。 在本發明之一較佳具體實施例中’光擷取構件1 〇3係可 變开>。此有利係因為可變化該可變形元件的厚度且因此亦 變化輸出光的顏色。 如本文中使用’術語「可變形元件」係指一自高度撓性 材料形成的元件，該元件係可彎曲及塑性的，以致元件的 厚度可變化（局部或全面性）。 在具體實施例中’其中可變形元件i 03包括波長轉換材 料104 ’此該（等）波長轉換材料104可被「調諧」且因此可 偏移輸出光之顏色。此允許隨時用相同功率輸出之顏色變 動及設計及美學之大自由度。 在本發明的具體實施例中，至少一光擷取構件1〇3包括 —凝穋’其進一步增加其可變形性及撓性。此繼而導致該 元件的厚度且因而可更易於變化顏色輸出。典型地，凝膠 包括聚矽氧，其係一撓性、惰性及熱穩定材料。 Ι 38596.doc -ΙΟ 200946835 然而，本發明不受限於聚矽氧的使用，而係亦可使用例 如高度黏液有機材料之數種其他可變形材料且此等係為熟 習此項技術人士已知。 較佳係該凝膠且因此該可變形光擷取構件亦係光學透 明。 根據一較佳具體實施例，光擷取構件丨03具有一黏著表 面，其允許黏著至光導102的一表面上。因此，該（等）光擁 取構件103可易於從光導1〇2移除及配置在一不同位置處。 此允許一經控制光擷取，其亦可依應用而異地變化。 在本發明之具體貫施例中，可配置額外光學元件（例如 散熱器）以將熱自發光裝置傳送離開。此外，視需要可使 用一擴散器以接收藉由該（等）光源發射之光以產生同質及 擴散光輸出。 根據本發明之發光系統可用於數種應用中，例如成為一 具有局部光源的記事板或嵌燈（d〇wn iighter)。光導可例如 參 被設置在一桌上且該（等）光擷取構件可置於其中希望光擷 取之處。此外，發光系統能用於棋赛中，其中棋盤可用作 光導及棋士成為光擷取構件。光操取構件亦可用作窗/巴 士站貼籤及置於一用作光導的窗上。 雖然已在圖式及前述說明中詳細說明及描述本發明但 此類說明及描述應視為具說明性或範例性而非限制；本發 明不受限於所揭示的具體實施例。熟習技術人士在從圖 式、揭不内容及隨附申請專利範圍之研究而實現所宣稱的 發明中可瞭解並實現所揭示具體實施例之其他變化。例 138596.doc 200946835 發月不乂限於特定光源的使用，而係可使用任何光 源典型係使用發光二極體（LED)，但本發明不受限於一 特疋類型之LED。本發明亦不受限於一特定波長轉換材 料，而係可使用任何此材料或材料 的組合。 【圖式簡單說明】 圖1說明一根據本發明之發光系統。 【主要元件符號說明】 100 發光系統

101 光源 102 光導 103 光擷取構件 104 波長轉換材料

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Claims (1)

1. 200946835 七、申請專利範圍： 1· 一種發光系統（100)，其包含至少一光源（1〇1) 光導 (102) ’其係配置以接收藉由該至少一光源（丨〇〗）發射之 光，及至少一光擷取構件（1〇3)，其係調適以自該光導擷 取光’其中該至少一光擷取構件（1〇3)係可移除地配置在 5亥光導（102)的一表面上。 2.如請求項1之發光系統（100)，其中該光擷取構件（1〇3)包 括至少一散射材料。 參 3.如請求項2之發光系統（100)，其中該至少一散射材料係 一波長轉換材料（104)。 4·如請求項1至3中任一項之發光系統（1 〇〇)，其中該光擷取 構件（103)係可變形。 5·如請求項4之發光系統（100)，其中該光擷取構件（1〇3)包 括一凝膠。 6.如前述請求項中任一項之發光系統〇〇〇)，其中該光擷取 構件（103)具有一黏著表面，其允許黏著至該光導（102) 的一表面上。 138596.doc