TW201405069A - 光源模組 - Google Patents

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Abstract

一種光源模組，包括一發光元件以及一導光元件。導光元件包括一本體、一第一反射層以及一第二反射層。本體具有一入光面、一第一表面、一第二表面與一出光面。發光元件面向入光面。第二表面設置於第一表面與入光面之間。第一反射層配置於第一表面上。第二反射層配置於第二表面上。出光面依遠離入光面之距離依序包括一第一段、一第二段以及一第三段。第二表面與出光面的第一段實質上彼此平行。第二段係由第一段的延伸線向第二表面傾斜一第一銳角。第三段由第一段的延伸線向第二表面傾斜一第二銳角，其大於第二銳角。

Description

光源模組
本發明是有關於一種光源模組，且特別是有關於一種具有導光元件的光源模組。
利用發光元件搭配導光元件的光源模組，已經普遍地應用於照明領域中。一般而言，發光元件所提供的光束進入導光元件之後進行傳播，繼而光束由導光元件的出光面出射，以形成所需的照明光源。
近年來，隨著照明技術的進步，上述的光源模組已逐漸應用在許多照明燈具中。在各類發光元件中，發光二極體(Light Emitting Diode,LED)由於亮度高、低耗電與低污染性而成為主流。
在傳統的照明燈具中，來自發光元件的光束經由導光元件的入光面而進入導光元件之後，光束是從導光元件的出光面出射。因此，導光元件的設計對整個光源模組的出光效果有顯著的影響。
本發明提供一種光源模組，具有理想的出光效果。
本發明提出一種光源模組，包括一發光元件以及一導光元件。導光元件包括一本體、一第一反射層以及一第二反射層，其中本體具有一入光面、一第一表面、一第二表 面與一出光面。發光元件面向入光面。第二表面設置於第一表面與入光面之間。出光面依遠離入光面之距離依序包括一第一段、一第二段以及一第三段。第二表面與出光面的第一段實質上彼此平行。第二段係由第一段的延伸線向第二表面傾斜一第一銳角而第三段由第一段的延伸線向第二表面傾斜一第二銳角，且第一銳角小於第二銳角。第一反射層配置於第一表面上。第二反射層配置於第二表面上。
在本發明一實施例中，上述第一銳角大於0度且小於等於5度。
在本發明一實施例中，上述第二銳角由6度至10度。
在本發明一實施例中，上述第一段的長度至少大於導光元件由長度的1/2。
在本發明一實施例中，上述導光元件更包括多個微結構，這些微結構設置於第一表面上以及出光面對應於第一表面的部分。
在本發明一實施例中，上述光源模組更包含一外殼，其中本體係設置於外殼中。
在本發明一實施例中，上述第一表面係由第二表面的延伸線向出光面傾斜使第一表面與第二表面之間所夾鈍角由130度至140度。
在本發明一實施例中，上述導光元件更包含一第三反射層，且本體更包含一第三表面，第三反射層係設置於第三表面上。第三表面係由第二表面的延伸線向出光面傾斜使第三表面與第二表面之間所夾鈍角由165度至170度。 第一反射層、第二反射層以及第三反射層各自為一白色反射層。
基於上述，本發明一實施例的導光元件具有多個區段的出光面，使得導光元件可以導引光束在遠離於入光面出射出。藉以使得光源模組的出光效率獲得提升。另外，本發明實施例中遠離於入光面的第一表面處設置有多個微結構可以改善光源膜組的亮度不均現象。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1繪示為本發明一實施例的光源模組的示意圖。請參照圖1，光源模組100包括有發光元件110與導光元件120。以本實施例而言，發光元件110可以是提供線性光源的燈管或是提供點狀光源的發光元件，其中點狀光源的發光元件可以是發光二極體。由於線性光源與點狀光源的照射範圍有限，不一定符合照明的需求。所以，本實施例藉由導光元件120的導引作用而使發光元件110提供的光束以面的形式射出來提供所需要的出光效果，例如提供面光源。
具體而言，導光元件120在本實施例中包括有本體122、第一反射層124以及第二反射層126。本體122具有一入光面Si、一出光面So一第一表面S1與一第二表面S2。發光元件110位於入光面Si旁並且面向入光面Si。另 外，第二表面S2設置於第一表面S1與入光面Si之間。第一反射層124配置於第一表面S1上，並且第二反射層126配置於第二表面S2上。第一反射層124與第二反射層126各自為一白色反射層或是其他具有反射光束作用之反射層，例如鏡面反射層等。此時，第一表面S1與第二表面S2例如連接在一起而定義為背表面Sb，而入光面Si連接於背表面Sb與出光面So之間。
進一步而言，出光面So由入光面Si向外依序區分為三個區段，第一段So1、第二段So2以及第三段So3。並且，第一段So1、第二段So2以及第三段So3為彼此不相平行的區段。
以本實施例而言，第二表面S2與出光面So的第一段So1實質上彼此平行，第二段So2係由第一段So1的延伸線E1向第二表面S2傾斜一第一銳角A1，而第三段So3由第一段So1的延伸線E1向第二表面S2傾斜一第二銳角A3。此外，第一銳角A1小於第二銳角A2。換言之，第一段So1、第二段So2以及第三段So3的設計使得導光元件120的厚度由入光面Si向外逐漸縮減。
發光元件110發出的光束L進入導光元件120之後，可以被第一反射層124或第二反射層126反射以朝向出光面So傳遞，其中光束L1與光束L2會分別朝向出光面So的第一段So1與第二段So2傳遞。光束L2在本體122中傳遞的路徑相對於光束L1更長，而可能損失較多的能量。因此，藉由第二段So2相對於第一段So1朝向第二表面S2 傾斜第一銳角A1以降低光束L2在第二段So2發生內全反射(inner total reflection)的機率而讓光束L2實質上可以大部分地或是完全地射出導光元件120，以達到第一段So1與第二段So2具有相接近的出光亮度。
另外，光束L被導引至第三段So3的路徑長度相較於被導引至第二段So2時更長。所以，本實施例的設計使得第三段So3相對於第一段So1朝向第二表面S2傾斜第二銳角A2且第二銳角A2大於第一銳角A1。如此一來，傳遞至第三段So3的光束L不容易發生內全反射而可以絕大部分地甚至完全地於第三段So3射出。在此，第一銳角A1可以大於0度且小於等於5度，而第二銳角A2可以由6度至10度。然而，上述數值範圍僅是舉例說明之用，並非用以限定本發明。並且，本實施例以本體122分成三個區段的設計來說明，但本體120在其他的實施例中可以分為三個以上的區段而這些區段由出光面Si向外逐漸朝向背表面Sb接近。
以光學模擬試驗兩種光學模組的出光效果，可以發現具有平坦出光面的導光元件時，光學模組具有的出光效率約為74%，而具有本實施例設計的多區段的導光元件時，光學模組具有的出光效率約為82%。因此，在本實施例中，由第一段So1、第二段So2以及第三段So3來構成導光元件120的出光面So，相較於平坦的出光面設計可以達到更高的出光效率以及出光均勻性。
更進一步而言，發光元件110所發出之光束L由入光 面Si進入導光元件120後，便可透過配置於第一表面S1上的第一反射層124反射至出光面So，而由出光面So出光。此時，第一表面S1設置為與入光面Si相對的傾斜表面，因此第一反射層124可有效地使發光元件110所發出之光束L由出光面So出光，從而提高了光源模組100的光利用效率。以本實施例而言，第一表面S1的設計係由第二表面S2的延伸線E2向出光面So傾斜使第一表面S1與第二表面S2之間所夾鈍角A3由130度至140度。值得一提的是，上述數值範圍僅是舉例說明之用，並非用以限定本發明。
在本實施例中，出光面So的第一段So1由入光面Si向外延伸的長度X1至少大於導光元件120的本體122由入光面Si向外延伸的整體長度X2的1/2。在其他的實施例中，入光面Si可以為非平面或是具有一可容納發光元件110的凹陷。
圖2繪示為本發明另一實施例的光源模組的示意圖。請參照圖2，光源模組200的設計相似於光源模組100，因此兩實施例中相同的元件符號將用以表示相同的構件，而不另贅述。具體而言，光源模組200包括有發光元件110、以及導光元件220，其中導光元件220包括有本體222、第一反射層124與第二反射層126。在本實施例中，本體222不同於前述實施例的本體122之處主要在於，本體222中設置有多個微結構V，這些微結構V位於本體222的第一表面S1以及出光面So中對應於第一表面S1的部分。這 些微結構V的設計可以將入射的光束朝向不同的角度折射而讓光源模組200在出光效果上更為均勻以達理想出光品質。在一實施例中，這些微結構V可以為鋸齒狀結構、波浪狀結構、島狀微結構或是其他構成粗糙表面的微結構。
圖3繪示為本發明又一實施例的光源模組的示意圖。請參照圖3，光源模組300包括有發光元件110與導光元件320，其中發光元件110的設計可以參照於前述實施例的說明而不另贅述於此。在本實施例中，導光元件320包括有本體322、第一反射層124、第二反射層126以及第三反射層328。本體322具有第一表面S1、第二表面S2、第三表面S3、入光面Si以及出光面So，其中入光面Si以及出光面So的設計可以參照前述實施例的說明。具體而言，本實施例與圖1的實施例的差異主要在於，本體322具有連接於入光面Si與第二表面S2之間的第三表面S3而第三反射層328設置於第三表面S3上。第三表面S3實質上與第二表面S2夾一鈍角A4。在本實施例中，鈍角A4可介於1650~1700之間。本實施例之光源模組200可藉由呈緩斜面之第三表面S3將部分光束L’導引至距離入光面Si較遠處才射出導光元件120，從而提升本實施例之光源模組200的均勻性。
在上述實施例中，第一反射層124、第二反射層126以及第三反射層328都可以選擇性地設置為白色反射層，或是由其他具有反射性質的材料所構成。舉例而言，圖4繪示為本發明再一實施例的光源模組的示意圖。請參照圖 4，光源模組400包括有發光元件110以及導光元件420，其中導光元件420包括有本體422以及外殼424，且發光元件110與本體422都設置於外殼424中。在本實施例中，導光元件430的本體422可選自前述實施例的本體122、222與322中任何一者。另外，外殼424可以由一反射材料所構成並且具有一出光開口O。外殼424可以做為配置於本體422表面的反射層，而且外殼424的出光開口O可以暴露出出光面So。此時，本體422的材質可以是選自於聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA)、聚碳酸脂(polycarbonate,PC)、玻璃或其他具有光束導引性質的材料。
綜上所述，本發明在導光元件的出光面設置有多個區段使得入射於導光元件的光束更有效率地在遠離發光元件處射出。因此，本發明實施例的出光模組具有理想的出光效率。另外，本發明實施例的導光元件中設置有微結構以讓光源模組的出光效果呈現理想的均勻性。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100、200、300、400‧‧‧光源模組
110‧‧‧發光元件
120、220、320、420‧‧‧導光元件
122、222、322、422‧‧‧本體
124‧‧‧第一反射層
126‧‧‧第二反射層
328‧‧‧第三反射層
424‧‧‧外殼
A1‧‧‧第一銳角
A2‧‧‧第二銳角
A3、A4‧‧‧鈍角
E1、E2‧‧‧延伸線
L、L1、L2‧‧‧光束
O‧‧‧出光開口
S1‧‧‧第一表面
S2‧‧‧第二表面
S3‧‧‧第三表面
Si‧‧‧入光面
So‧‧‧出光面
So1‧‧‧第一段
So2‧‧‧第二段
So3‧‧‧第三段
V‧‧‧微結構
X1、X2‧‧‧長度
圖1繪示為本發明一實施例的光源模組的示意圖。
圖2繪示為本發明另一實施例的光源模組的示意圖。
圖3繪示為本發明又一實施例的光源模組的示意圖。
圖4繪示為本發明再一實施例的光源模組的示意圖。
100‧‧‧光源模組
110‧‧‧發光元件
120‧‧‧導光元件
122‧‧‧本體
124‧‧‧第一反射層
126‧‧‧第二反射層
A1‧‧‧第一銳角
A2‧‧‧第二銳角
A3‧‧‧鈍角
E1、E2‧‧‧延伸線
L、L1、L2‧‧‧光束
S1‧‧‧第一表面
S2‧‧‧第二表面
Si‧‧‧入光面
So‧‧‧出光面
So1‧‧‧第一段
So2‧‧‧第二段
So3‧‧‧第三段
X1、X2‧‧‧長度

Claims (10)

  1. 一種光源模組，包括：一發光元件；以及一導光元件，包括一本體、一第一反射層以及一第二反射層，其中該本體具有：一入光面，該發光元件面向該入光面；一第一表面，該第一反射層配置於該第一表面上；一第二表面，設置於該第一表面與該入光面之間，且該第二反射層配置於該第二表面上；以及一出光面，依遠離該入光面之距離依序包括一第一段、一第二段以及一第三段，其中該第二表面與該出光面的該第一段實質上彼此平行，該第二段係由該第一段的延伸線向該第二表面傾斜一第一銳角，而該第三段由該第一段的該延伸線向該第二表面傾斜一第二銳角，且該第一銳角小於該第二銳角。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，其中該第一銳角大於0度且小於等於5度。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，其中該第二銳角由6度至10度。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，其中該第一段的長度至少大於該導光元件長度的1/2。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，其中該導光元件更包括多個微結構，設置於該第一表面上以及該出光面對應於該第一表面的部分。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，更包含一外殼，其中該本體係設置於該外殼中。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，其中該第一表面係由該第二表面的延伸線向該出光面傾斜使該第一表面與該第二表面之間所夾鈍角由130度至140度。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，其中該導光元件更包含一第三反射層，且該本體更包含一第三表面，該第三反射層係設置於該第三表面上。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之光源模組，其中該第三表面係由該第二表面的延伸線向該出光面傾斜使該第三表面與該第二表面之間所夾鈍角由165度至170度。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之光源模組，其中該第一反射層、該第二反射層以及該第三反射層各自為一白色反射層。
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