TW202117229A - 可自動調控照明裝置 - Google Patents

Abstract

一種可自動調控照明裝置，係為大面積高照度與高均勻度之可以自動補償與調整的照明裝置，採用非均勻排列陣列照明系統，且具有檢測取像之功能，可依廠商檢測需求提供大面積高均勻度高照度光源，並能提供照明強度達太陽光照度以上（10～20萬Lux），且光源照射至面板之均勻度≥95%，並可自動調控其照明強度，具有使用壽命長，維護成本低，運轉溫度不過高之特性。

Description

可自動調控照明裝置

本發明係有關於一種可自動調控照明裝置，尤指涉及一種採用非 均勻排列陣列照明系統，且具有檢測取像之功能，特別係指大面積高照度與高均勻度之可以自動補償與調整的照明裝置者。

光學檢測裝置為現今許多產業應用，透過不同物體之光學性質， 搭配適當波長範圍之光源以及光學構件，自待測樣品量測出其結構特徵或反應特徵，進一步可分析待測樣品之性質。

目前市面上已見透過鹵素燈泡搭配光學濾波片輸出特定檢測光 源波長來對特定樣品進行檢測。但受限於傳統鹵素燈泡壽命短，且光學濾波片價格昂貴，成本之耗費非常高。

光發射具方向性之半導體光學元件如光子晶體發光二極體 （Photonic Crystal Light Emitting Diodes, PC-LED）、雷射二極體（Laser Diodes, LD）、垂直共振腔面射型雷射（Vertical Cavity Surface Emitting Lasers, VCSEL）及其他此類光源皆是上述光源可行之替代品。

在目前光源顯示裝置中，曾提出一種組合式面光源，然此一專利 實際使用上有幾大缺點難以避免，包含：1.很難達到均勻化。因為每個照明單體之光軸方向很難達到一致，也不易固定，量產之困難度非常高。2.中間放入檢測裝置後，亮度很難作到高均勻度。

此外，一般習知電子、電氣產品為改變操控狀態顯示效果，改以 曲環狀的顯示面板作不同的顯示，在曲環狀的導光體裝設整圈環狀排列的照明元件，此種常見的中央取像之功能與高照度，容易有照度分佈均勻度欠佳之問題，導致均勻度變差。另有一種雖然透過非均勻排列陣列光源來達到較大範圍的均勻照明，惟此作法未考慮到檢測取像機能以及發光單體可能形成的差異與元件老化之後的差異。

是以，以目前現有的光學檢測機台不僅無法改善照度分佈均勻度 變差的問題，也無法同時提供多頻譜光源與照度、均勻度及溫度之回授控制以得到大面積高均勻度高照度光源的檢測需求。故，一般習用者係無法符合使用者於實際使用時之所需，有其必要提出改進之技術手段，來解決此一問題。

本發明之主要目的係在於，克服習知技藝所遭遇之上述問題並提 供一種大面積高照度與高均勻度之可以自動補償與調整的照明裝置，採用非均勻排列陣列照明系統，且具有檢測取像之功能，可依廠商檢測需求提供大面積高均勻度高照度光源，照明強度達太陽光照度以上（10～20萬Lux），且光源照射至面板之均勻度≥95%，並可自動調控其照明強度，具有使用壽命長，維護成本低，運轉溫度不過高等特性之可自動調控照明裝置。

為達以上之目的，本發明係一種可自動調控照明裝置，係包括： 一殼體；一照明單元，其安裝在該殼體，係採用非均勻排列方式之陣列照明元件構成照明光源，其中該照明單元係由數個照明元件以非均勻排列作陣列式配置，並以至少一發光源與至少一鋁合金基板構成一獨立的照明元件；一光源調控單元，其安裝在該殼體，係提供電源予該照明單元，及可監控與調整該照明單元陣列中每一照明元件之電壓/電流，以控制該照明單元產生所需之照度與均勻度，並可針對該照明單元因老化之亮度差異進行補償；一面型光機取像單元，其安裝在該殼體內之中央部位，且位於該照明單元之照明範圍內，用以對被照射物體進行影像擷取，並解算該照明範圍之照度與均勻性；以及一控制單元，其安裝在該殼體，係分別與該照明單元、該光源調控單元及該面型光機取像單元連接，用以負責程式運算，分析影像並進行個別照明元件電壓調控。

於本發明上述實施例中，每一鋁合金基板係可承載一或數個發光 源，俾利於調控該數個照明元件排列密度及不同頻譜之亮度與均勻度以符合照明需求。

於本發明上述實施例中，該照明元件係可進一步依非均勻排列方 式配置於具備散熱機能之機構上，以加強陣列照明元件之散熱效能，並達到符合不同照明需求之彈性光源設計。

於本發明上述實施例中，每一照明元件可被單獨的快速置換。

於本發明上述實施例中，該光源調控單元可依需求改變該照明元 件陣列內照明元件之亮度，在被照射物體上形成均勻或特殊照度排列。

於本發明上述實施例中，該光源調控單元係透過每一照明元件電 壓回饋或是影像照度監測，即時偵測每一照明元件之工作狀態，以利於監測與調整維修。

於本發明上述實施例中，該面型光機取像單元係包含鏡頭及相 機。

於本發明上述實施例中，該光源調控單元針對每一照明元件亮度 差異，透過該面型光機取像單元光學取像並經由該控制單元計算後，再回饋至該照明單元亮度之調整，並可對超過可調整使用狀況之照明元件，於故障前發出提醒通知進行處理或更換。

於本發明上述實施例中，該照明單元所產生的照明光源，其照度 為10～20萬勒克斯（Lux），且均勻度大於等於95%。

於本發明上述實施例中，該發光源係為發光二極體（LED）。

請參閱『第１圖』所示，係本發明可自動調控照明裝置之方塊示 意圖。如圖所示：本發明係一種可自動調控照明裝置，其包括一殼體１、一照明單元２、一光源調控單元３、一面型光機取像單元４、以及一控制單元５所構成。

上述所提之照明單元２安裝在該殼體１，係採用非均勻排列方式 之陣列照明元件構成照明光源，其中該照明單元２係由數個照明元件２１以非均勻排列作陣列式配置，並以至少一發光源２１１，例如：發光二極體（LED），與至少一鋁合金基板２１２構成一獨立的照明元件２１。使用特殊設計之鋁合金基板２１２，可以大幅提昇光源密度，而每一鋁合金基板２１２可焊接一或數個發光源２１１組成一照明元件２１單體，達成易於維護的模組化設計，使每一照明元件２１可被單獨的快速置換。於其中，每一鋁合金基板２１２係可承載一或數個發光源２１１，俾利於調控該數個照明元件２１排列密度及不同頻譜之亮度與均勻度以符合照明需求。

該光源調控單元３安裝在該殼體１，係提供電源予該照明單元 ２，及可監控與調整該照明單元２陣列中每一照明元件２１之電壓/電流，以控制該照明單元２產生所需之照度與均勻度，並可針對該照明單元２因老化之亮度差異進行補償。其中，該光源調控單元３係透過每一照明元件２１電壓回饋或是影像照度監測，即時偵測每一照明元件２１之工作狀態，以利於監測與調整維修。

該面型光機取像單元４包含鏡頭及相機，係安裝在該殼體１內之 中央部位，且位於該照明單元２之照明範圍內，用以對被照射物體進行影像擷取，並解算該照明範圍之照度與均勻性。

該控制單元５可為電腦系統，係安裝在該殼體１，分別與該照明 單元２、該光源調控單元３及該面型光機取像單元４連接，用以負責程式運算，分析影像並進行個別照明元件２１電壓調控。如是，藉由上述揭露之結構構成一全新之可自動調控照明裝置。

於一較佳實施例中，上述照明元件２１係可進一步依非均勻排列 方式配置於具備散熱機能之機構上，以加強陣列照明元件之散熱效能，並達到符合不同照明需求之彈性光源設計。亦即，每一照明元件２１的發光源２１１透過鋁合金基板２１２承載，並轉接至散熱機構（圖中未示），可提升其散熱效能。當運用時，可由數個照明元件２１採用非均勻排列作陣列式配置之照明單元２提供照度為10～20萬勒克斯（Lux），且均勻度大於等於95%之照明光源照射物體（如面板）。而光源調控單元３可依需求改變該照明元件陣列內照明元件２１之亮度，在被照射物體上形成均勻或特殊照度排列，其可針對每一照明元件２１亮度差異，透過面型光機取像單元４光學取像並經由控制單元５計算後，再回饋至該照明單元２亮度之調整，可維持設備長期運作之光源均勻性與高亮度，及提高其使用壽限與維修性。當照明元件２１超過可調整之使用狀況時，可於故障前發出提醒通知以進行處理或更換維修。

本發明所提可自動調控照明裝置，係為大面積高照度與高均勻度 之可以自動補償與調整的照明裝置，採用非均勻排列陣列照明系統，且具有檢測取像之功能，可依廠商檢測需求提供大面積高均勻度高照度光源，並能提供待測板材面積約0.76 m2（實際照明面積達4 m2），照明強度達太陽光照度以上（10～20萬Lux），且光源照射至面板之均勻度≥95%，並可自動調控其照明強度，相較於常見太陽光模擬器，本裝置使用壽命長，維護成本低，運轉溫度不過高，具備檢測機能，中間設有取像裝置，相機取像範圍無法放置LED，其均勻度係透過非均勻排列達成（模擬分析）。

因此，本發明所提可自動調控照明裝置，主要具有下列特性： 1. 大面積的光學量檢測照明（面積可不受限制）。 2. 大面積的高照度均勻光源（均勻度≥95%）。 3. 可提供多頻譜光源。 4. 可提供給需進行老化測試之應用者。 5. 可提供給需進行光浸潤（Light Soaking）製程的應用者，相較於電漿燈（plasma lighting）具有耗能較低、光電轉換效能高、散熱與光照明方向相反、以及使用壽限長等優點。 6. 具有可監測及補償光源老化之光源調控系統，可延長照明裝置之使用壽命及 降低維護成本，並可及早對不合用之照明元件進行處理或更換。

綜上所述，本發明係一種可自動調控照明裝置，可有效改善習用 之種種缺點，適用於各種頻譜範圍之高亮度高均勻度之照明裝置，可將此照明系統與光學量檢測系統進行整合，搭配大面積20萬Lux照度、均勻度≥95%、溫度之回授控制，可適用於各類檢測設備之開發，進而使本發明之產生能更進步、更實用、更符合使用者之所須，確已符合發明專利申請之要件，爰依法提出專利申請。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定 本發明實施之範圍；故，凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

１:殼體 ２:照明單元 ２１:照明元件 ２１１:發光源 ２１２:鋁合金基板 ３:光源調控單元 ４:面型光機取像單元 ５:控制單元

第１圖，係本發明可自動調控照明裝置之方塊示意圖。

1:殼體

2:照明單元

21:照明元件

211:發光源

212:鋁合金基板

3:光源調控單元

4:面型光機取像單元

5:控制單元

Claims (10)

1. 一種可自動調控照明裝置，係包括： 一殼體； 一照明單元，其安裝在該殼體，係採用非均勻排列方式之陣列照明元件構成照明光源，其中該照明單元係由數個照明元件以非均勻排列作陣列式配置，並以至少一發光源與至少一鋁合金基板構成一獨立的照明元件； 一光源調控單元，其安裝在該殼體，係提供電源予該照明單元，及可監控與調整該照明單元陣列中每一照明元件之電壓/電流，以控制該照明單元產生所需之照度與均勻度，並可針對該照明單元因老化之亮度差異進行補償； 一面型光機取像單元，其安裝在該殼體內之中央部位，且位於該照明單元之照明範圍內，用以對被照射物體進行影像擷取，並解算該照明範圍之照度與均勻性；以及 一控制單元，其安裝在該殼體，係分別與該照明單元、該光源調控單元及該面型光機取像單元連接，用以負責程式運算，分析影像並進行個別照明元件電壓調控。
2. 依申請專利範圍第１項所述之可自動調控照明裝置，其中，每一 鋁合金基板係可承載一或數個發光源，俾利於調控該數個照明元件排列密度及不同頻譜之亮度與均勻度以符合照明需求。
3. 依申請專利範圍第１項所述之可自動調控照明裝置，其中，該照 明元件係可進一步依非均勻排列方式配置於具備散熱機能之機構上，以加強陣列照明元件之散熱效能，並達到符合不同照明需求 之彈性光源設計。
4. 依申請專利範圍第１項所述之可自動調控照明裝置，其中，每一 照明元件可被單獨的快速置換。
5. 依申請專利範圍第１項所述之可自動調控照明裝置，其中，該光 源調控單元可依需求改變該照明元件陣列內照明元件之亮度，在被照射物體上形成均勻或特殊照度排列。
6. 依申請專利範圍第１項所述之可自動調控照明裝置，其中，該光 源調控單元係透過每一照明元件電壓回饋或是影像照度監測，即時偵測每一照明元件之工作狀態，以利於監測與調整維修。
7. 依申請專利範圍第１項所述之可自動調控照明裝置，其中，該面 型光機取像單元係包含鏡頭及相機。
8. 依申請專利範圍第１項所述之可自動調控照明裝置，其中，該光 源調控單元針對每一照明元件亮度差異，透過該面型光機取像單元光學取像並經由該控制單元計算後，再回饋至該照明單元亮度之調整，並可對超過可調整使用狀況之照明元件，於故障前發出提醒通知進行處理或更換。
9. 依申請專利範圍第１項所述之可自動調控照明裝置，其中，該照 明單元所產生的照明光源，其照度為10～20萬勒克斯（Lux），且均勻度大於等於95%。
10. 依申請專利範圍第１項所述之可自動調控照明裝置，其中，該發 光源係為發光二極體（LED）。

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