TW400438B - Illumination system with light recycling to enhance brightness - Google Patents

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經濟部中央榇準局員工消費合作社印製 第87102061號專利申請案|修正 中文說明書修正頁(89年4月）i補免外(弋 __. --------------- 五、發明説明（7 ) 圖6是一個可以利用於圖4之照明系統的另一種反射裝置 的截視圖。 主要元件符號說明 10 照明系統 325 反射發光表面 20 光源裝置 3 3 0 光傳輸裝置 25 反射發光表面 340 反射裝置 30 光傳輸裝置（波導） 345 光反射表面 3 5 輸入表面 3 50 光擷取裝置 40 光反射裝置 3 52 輸入表面 45 反射表面 354 輸出表面 50 光擷取裝置 400 照明系統 5 2 輸入表面 420 光源裝置 54 輸出表面 425 反射發光表面 100 照明系統 43 0 光傳輸裝置 120 光源裝置 440 光反射裝置 12 5 反射發光表面 505 透鏡狀棱鏡 13 5 輸入表面 5 10 平坦表面 140 光源裝置 520 棱鏡邊 145 反射表面 53 0 稜鏡角度 15 0 1 52 光擷取裝置 輸入表面 605 逐漸變細狀光學波 導 1 54 輸出表面 6 10 輸入表面 3 00 照明系統 620 輸出表面 3 20 光源裝置 63 0 邊膽 -10 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（210Χ 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

*1T 五 、發明説明（‘ A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 基复璧.域 本發明大抵相關的是照明系統與 顯示器的照明系統。 -子顯…包括平面 各種利用或結合照明系統的裝置，其功 !，就是做爲它種目地提供光線。例如，小體積4;光 :腦如膝上型與更新的筆記型電腦，近年來它們的市二 未！正在逐漸增加中。因爲科技的進步，筆記 野 =漸趕上桌上型電腦的競爭。因此，電腦運算能力^ 功能必需做更大的改善。 /、 對於顯示器，大部份的使用者都期望大、清晰、且高 度的視覺螢幕，就如同他們桌上的陰極射線管（"CRT,1 視器顯現的功能一樣。爲了達到這個*·;求，電腦製造業 會想要製造出一種平面顯示器可提供更好的解析度、 色與.對比’且同時消耗很低的功率。但在這方面所遭 到的一個問題就是很難製造一個能在多變化的環境亮度 提供足夠亮度的顯示器。 通常’這種平面顯示器採用的照明系統會應用一種擴散 光源，例如螢光燈，來做爲背光結構的輸出，以引導擴私 的光線經過顯示器。所謂的擴散，我們意指光線分布 1/2最大値的全寬度（FWHM)約大於50度（從分布中心的 2 5度）。這種照明系統也可能含一種光像輸裝置，例…丄#…一 一、m... 可 式 需 經 亮 監 者 顏 遇 下 中 + - 如 (請先聞讀背面之%,意事項 %本百：c .裝· '1T. ----線- 個波導（光纖），它位於光傳輸裝置輸入表面附近， 輸光源的光線且經過照明系統的輸出表面散佈光線。 傳 些 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） 五、發明説明（2 利用波導做爲光傳輸裝置的昭 彻4 b制斗，A 系統可能會有光散射構造 例如印製或蝕刻在波導上的白 出表面引導弁線U^白..名，匕可以從照明系統的輸 rA MU 線。攻種照明系統的輸出表面區域 !^ea(出）)通常比㈣輸裝“輸人表面（Area(入））大， 匕的位置輿光源相鄰。此外， 备比绌本调太肪L A ' …、明系統的輸出亮度L(出） 二比：光…上的亮度L(本質)小。純光源，在此意謂 有固π ,Γ作時’沒有附加其它的光學結構來干擾輸出。 二艮，應用，特別是輸出面積大於輸入面積的應用，它 :要：個具有增強輸出亮度L(出）的照明系統。本發明 中:曰説明如何得到一個增強的輸出亮度，以及在一些實 Γ説明如何得到比純光源本質上的亮度還大的輸:亮 度0 發明概述 — ^明説明的—個光學照明系統包含：⑴—個具有反 射發光表面與本質亮度二(本質)的光源裝置；⑺一個靠 近光源裝置JL具有光輸人表面的光傳輸裝置；⑴一個盘 ^源裝置分離的光反射裝置，它可以反射與回收光源裝置 發射的光線回到杏源费$ .、， 九原裝置，以及（4) 一個光萃取裝置，它 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 匕含（a) —個與卷置的—個表面形成光學接觸的光 志.面因此，至少光傳輸裝置内一部份的光線可從光 {•輸裝置中萃取出纟；（b) _個可引導萃取出的光線經過 '光輸出表面’以及可有可無的⑷—個鄰、近位於光萃取 裝置的輸人與輸出表面之間的光對準裝置，因此照明裝置 的輸出會比輸人光線更對準至光傳輸裝置。藉著回收光源 -5- 本纸張尺度適用中國-——-—— _ 明冬標準（CNS) Α4規格（21QX职公

經濟部中央標準局員工消費合作社印製 發射的部份光線回 L(增強卜它比純光：：：光源可以顯現-個增強的亮度 ’ 匕純先源的亮詹w 統的輸出亮叙（出）跟著增強度i本/)強，因此，照明系 -定比純光源的L(本質)大。只；：特意謂著L(出) 依據光傳輸裝置的輸入面積八入下，也就是 蝴入）、以二,：；置輸入表面的輸入光線對準或立體 角Ω(出）等等而輸出表面的輸出光線對準或立體 、w )寺寺而疋，系統的輸出專 源裝置的於原有亮度L(本質）強。度（出)才可能比純光 個較佳實例中，—個具有反射發光表 =發先冗度L(本質）的光源裝置相鄭安裝在光傳晋的 -個受光表面，這個光傳輸裝置可 ： 光萃取裝Γ 個表面形成光學結合的是一個 導此光二匕卒取—邵份經過光傳輸裝置的光線，並?丨 、统的輸出表面。—個光反射裝置配置相 都，先傳輸裝㈣m表面且正對於光源裝$。 從光源裝置發射的光線會經過光傳輸裝置到達光反 =二反射’之後’再從光源裝置的 反射出去，因此增強了光源裝置的發光亮度 及π月系、统的輸出亮度。因此，藉著Area(入 仏（出）、Ω(入）、Ω(出）的巧妙處理，以得到比純光源 裝置的原有亮度更強的照明系統輸出亮度是可行的。 本發明的另一個較佳實例中，有兩個光源裝置，每一個 光源裝置具有反射發光表面與原有發光亮度1(本質），它 讀背面之裊事項 '裝 __I------

* 一-eJI I -:-i I I 線--- -6- A7 B7 經濟部中央標準局貝工消費合作衽印製 五、發明説明（4 ) 們配置相鄰且正相對^光傳輸裝置的—個受光表面，這個 輸裝置可以疋任何可傳輸光的結構。與光傳輸裝置其 個表面形&光學結合的是一個光萃取裝置，它萃取— π伤經過光傳輸裝置的光線，並引導此㈣至照明系統的 輸出表面。第二^、裝置做爲第一光源裝置的民射裝置， 反d然。至少一部份從第—光源裝置發射的光線會經過 ，傳輸裝置到達光反射裝置（第二光源裝置），再反射回到 弟—光源«’之後’再從第_光源裝置的反射發光表面 反射出去’因此増強了第—光源裝置的發光亮度以及照明 系統的輸出亮度。相同的情況，i少一部份從第二光源裝 置來的光線會經過光傳輸裝置到達光反射裝置（第—光源 裝置），再反射回到第二光源裝置，之後，再從第二光源 裝置的之射發光表面反射出去，因此增強了第二光源裝置 的發光儿度以及照明系統的輸出亮度。目&，藉著

Area(入）_、Area(出）、Ω(入）、Ω(出）的巧妙處理，以得 到比純光源裝置的原有亮度更強的照明系統輸出亮度是可 行的。 本發明的另-個較佳實例中，—個具有反射發光表面與 本資發光:度L (本質）的光源裝置相鄰配置在光傳輸裝置 的個又光表面，這個光傳輸裝置可以是任何可傳輸光的 結:冓。與光傳：裝置其中—個表面形成光學結合的是—個 光章取裝置’匕至少萃取—部份經過光傳輸裝置的光線， 並引導此光線至照明系統的輸出表面。一個光反射裝置部 伤％繞配置於光源裝置，—部份從光源裝置來的光線會傳 _________ 適ΐ?中國國家標準~~-- ’ Α4况格（210X297公釐） ---------裝-- (請先閱讀背面之注"意事項本^) -5 線 五、發明説明（5 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 輸、’、二過光傳輸裝置與光萃取裝置，而從照明系統的輸出表 面發射出去。至少一部份從光源裝置發射的光線會到達光 反射裝置而反射回到光源裝置，之後，再從光源裝置的反 射發光表面反射出去，因此増強了光源裝置的發光亮度以 及照明系統的輸出亮度。因此，藉著Area(入）、 Area (出）、Q(入）、Ω(出）、與光反射裝置面積的巧妙處 理，以待到比純光源裝置的原有亮度更強的照明系統輸出 亮度是可行的。 本發明的另一個較佳實例中，—個具有反射發光表面與 本質發光免度L(本質）的光源裝置配置相鄰於光傳輸裝置 的個文光表面，這個光傳輸裝置可以是任何可傳輸光的 結構。與光傳輸裝置其中一個表面形成光學結合的是一個 光萃取裝置，它至少萃取—部份經過光傳輸裝置的光線， 並引導此光線至照明系統的輸出表面。一個光反射裝置配 置於光源裝置與光傳輸裝置的一個受光表面之間。這個實 例中，光反射裝置反射一部份發射至光反射裝置的光線回 到光源裝置，並傳輸另一部份從光源裝置發射的光線至光 傳輸裝置的輸入表面。經過光反射裝置傳輸的部份光線進 步傳輸經過光傳輸裝置與光萃取裝置，而從照明系統的 輸出表面發射出去。這一部份從光源裝置發射的光線會經 過光反射裝置再回到光源裝置，之後，再從光源裝置的反 射發光表面反射出去’因此增強了光源裝墨的發光亮度以 及照明系統的輸出亮度。因此，藉著Area (入）、 Area (出）、Ω (入）、ω (出）的巧妙處理，以得到比純光源 (請先閲讀背面之注意事項 "本瓦) •裝· 訂-- A7 ........—...___ B7 五、發明説明（6 ) ~ 裝置的原有亮度更強的照明系統輸出亮度是可行的。 其冗的結構也可以利用多光源配置彼此來回反射光線。 此外’I-或多個光源應用也可以結合部份環繞光源的反 射器來加強照明系統的反射能力。 這裏説明的照明系統已經廣泛地應用至一些利用照明系 統的裝置中。它們可以被利用在直接照明裝置、投影顯示 裝置、汽車儀錶板的平面顯示器、電玩遊戲'廣播電視接 收器、軍事用途、太空與航空相關應用、電腦監視器、以 及任何提供文數字、數字、資料、影像資訊的裝置。其它 的相關應用也包含住家、商業與工業上的各型照明應用。 圖式簡要説明 對於本發明更完全的了解，以及不列舉於此的一些目地 與優點’藉著下列詳細的説明與隨附的圖式，它更能顯現 .出來，其中： 圖1是一個照明系統的截視圖，它包含一個具有反射發 光表面與一個正相對反射器的單一光源； 圖2是一個具有兩個反射發光源裝置之照明系統的截視 圖； 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 圖3是一個具有一個光源裝置與環繞反射器之照明系統 的截視圖； 圖4是一個反射裝置位於光源裝置與光傳輪裝置之間之 照明系統的截視圖； ' 圖5是一個可以利用於圖4之照明系統的反射装置的截 視圖； -9- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央榇準局員工消費合作社印製 第87102061號專利申請案|修正 中文說明書修正頁(89年4月）i補免外(弋 __. --------------- 五、發明説明（7 ) 圖6是一個可以利用於圖4之照明系統的另一種反射裝置 的截視圖。 主要元件符號說明 10 照明系統 325 反射發光表面 20 光源裝置 3 3 0 光傳輸裝置 25 反射發光表面 340 反射裝置 30 光傳輸裝置（波導） 345 光反射表面 3 5 輸入表面 3 50 光擷取裝置 40 光反射裝置 3 52 輸入表面 45 反射表面 354 輸出表面 50 光擷取裝置 400 照明系統 5 2 輸入表面 420 光源裝置 54 輸出表面 425 反射發光表面 100 照明系統 43 0 光傳輸裝置 120 光源裝置 440 光反射裝置 12 5 反射發光表面 505 透鏡狀棱鏡 13 5 輸入表面 5 10 平坦表面 140 光源裝置 520 棱鏡邊 145 反射表面 53 0 稜鏡角度 15 0 1 52 光擷取裝置 輸入表面 605 逐漸變細狀光學波 導 1 54 輸出表面 6 10 輸入表面 3 00 照明系統 620 輸出表面 3 20 光源裝置 63 0 邊膽 -10 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（210Χ 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

*1T 第87102061號專利_請案 中文說明書修正頁(89年4月） 五、發明説明（7a ) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 較佳實例的詳細纷明 對於熟悉本技藝者，藉著上述的圖式可以更明暸本發明 的較佳實例。描述於®中的本發明較佳實例並非想要 遺落或限制本發明在此說明的嘴—形式，它們是被選擇來 描述或最清楚地_本發明的原理以及它的應用與實際利 用，而使得那些熟悉本技藝者可以最佳化利用本發明。 一本發明的-個較佳實例是—個照明系統1〇，就如圖"斤 不的截視圖。在此必需認知，這個圖式只是代表它的結構 而已，實際與相對的尺寸是不同的。這個照明裝置1 〇有一 個光源裝置20與反射發光表面25 ^具有反射發光表面的 光源裝置實例包含但不限定於螢光燈、陰極冷光磷光燈、 單晶磷光燈、薄膜磷光燈、發光二極體（LED)、有機發光 二極體、電致發光薄膜光源、電致發光厚膜光源、灰體輻 射源例如白熱光源、以及電漿放電光源。而較佳的光源是 螢光燈與發光二極體。 光傳輸裝置3 0可以包含任何可傳輸光線的結構。光傳輸 裝置包含但不限定於經由反射器光傳輸結構，例如波導、 光纖、光稜鏡、部份圍繞著反射器的中空波導、或是本技 藝中熟悉的任何結構物。較佳的光傳輸裝置3 〇是一個波 導’ i具有一個輸入表面35可接受從光源裝置2〇發射出 來的光線。經由内部全反射（TIR)，波導3 〇可以讓光源2 〇 產生的光線在波導30内部實際反射。一個具有光反 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) C 裝--------1T---------------- -10a- n ——^1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 五、發明説明（8 A7 B7 產表―面..45的光反射裝置4〇放置在波導30相對於光源裝置 2〇的另一端。這個光反射裝置可以是任何表面，它至少 了以反射一部伤入射到表面的光線。這個表面可具有鏡面 或擴散反射性，且可以是平面的、很多小平面的、或是彎 曲的。 一個光萃取裝置5〇與波導3〇形成光學接觸，且具有— 個輸入表面52與輸出表面54。光萃取裝置5 〇萃取一部份 通過波導30的光通量，這部份萃取出來的光線通過光萃

請 聞 讀 背 1¾ 之 注k 項

I 訂 線 經濟部中央標準局負工消费合作社印繁 A7 ~— _B7 五、發明説明（9 ) ' "-— 含：⑴一個與光傳輸裝置光學結合的光輸入表面、（ii) 光輸入表面末梢端的—個光輸出表面、（iii) -個相鄰位於 、輸表面人光輸出表面之間的第一邊牆，且相對於光傳 輸f置表面垂直方向形成一個傾斜角。另-個第二實例， 光萃取裝置5 0可以結合—個具有低折射係數的艘層配置 在光傳輸裝置3 0與光萃取裝㈣之間。這種具有低折射 係數鐘層的功⑽疋n著只允許—部份有角度分布的起始光 線從系統的輸出顯現出來，而使部份光線對準至日3明系统 的輸出光線。對於進一步的選擇性，一種微透鏡陣列也可 用來與微棱料列結合，以致於每—録稜鏡的輸出可被 引導到至少一個相對的微透鏡。本技藝中熟悉的其它光對 準裝置形式也可以利用於本發明中。 爲了能更了解照明系統丨0的功能，^圖J中有顯示一些代 表箭頭，它們代表照明系統10之内依序可能產生的^線 路徑。這些箭頭只是爲了説明的目地，它並不是意謂所有 的光線是循著這些相同的路徑順序行進。在路徑的起始， 光線由光源裝置2 0的表面2 5發射出來，除了做爲發射表 面t外，它也是一個具有反射率rQ)的反射表面。光源裝 置2 0本質上的發光亮度，在光源裝置2 〇附近並無其‘.它光 學結構之量測的亮度爲L(本質）。一些光線進入波導3〇的 輸入表面35，它的表面面積是Area(入），在輸入表面35 的光線亮度L (入），光線經過輸入表面3 5(的立體角分布 (空氣中）是Ω(入），進入波導3〇的光通量以箭頭6〇表 示。光線6 0的一部份比例値[x ]以箭頭6 2表示，它會被光 (請先聞讀背面之>i-意事項本頁 II 1-1-» —1 I— —I— I -- -----裝. 訂 -12- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公楚） 、發明説明（1〇 萃取裝置5〇萃取+ ^ 顯現出來。U]的^輸出表面54從照明系統10 〇.8〇，更好的=是0至1，而車交佳的範圍是〇別至 〇·4。從榦出^ .〇1至〇.6，最好的範圍是〇·01至 5 4顯現出的光線立體角分布（空氣中）是 比例^且輸出表面面積是仏（出）。光線6〇其餘的部份 ^ i-x]以前頭64表示，它會藉著TIR繼續經過波導 ”、、在表面3 6彳疋波導3 〇出來。光線6 4的一部份會由反 射森4〇的反射面45反射，再由表面36進入波導3〇。反射 表面4 5的反射率是Γ(2)。而再進入波導3 0之部份起始 線60的比例値是[^]!^)]，並以箭頭70表示。光線7(Κ; 郅份比例[Χ]或是相同於起始光線60的部份比例[χ][1 x][r(2)]會由萃取裝置5〇萃取出，且經由輸出表面54( 前頭7 2表示）從照明系統丨〇上以立體角分布Ω (出）顯現 來。光線7 0其餘的部份比例[ΐχ](以箭頭7 4表示）或是 同於起始光線6 0的部份比例經過一個回 再回收至光源裝置2 〇。從光源裝置2 〇到反射器4 〇再回 光源裝置2 0，此經過一個回程再回收到光源裝置2 〇的 始光線6 0的部份光線以r表示，其中r的大小是 光 的 以 出 相 程 到 起 (請先閱讀背面之注意事項 ^本1) 裝- *νβ

經濟部中央標準局舅工消費合作社印裝 1HB ⑴ R=[l-x][l-x][r(2)]· 因爲光源裝置20的發射表面25具有反射率Γ(1)，一些光 線7 4的部份光線[r(l)R]會反射進入波導3 0，它以箭頭8 0 表示。光源的亮度會因爲反射的光線而增強。這個增強的 -13- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐） A7 .____B7__________ 五、發明説明（11 ) 亮度L (增強），也就是從光源裝置2 〇至反射器4 0再回到 光源裝置2 0之一個回程的光線亮度是 (2) L(增強）=[L(本質）][l+r(l)R]， 其中r(l)是光源裝置20的反射率，R是方程式（1)的表示 式。已經反射進入波導3 0的光線8 0可以重複起始光線6 〇 的路徑順序。光線8 0的一部份可以反射回到光源裝置2 〇 而產生增強的光源党度。起始光線6 0其餘部份經過第二 回程之後，光源的亮度成爲 (3) L(增強）=[L(本質）][l+r(i)R+[r(1)R]2] 光線路徑的順序可以出現很多次，因此方程式（3 )會變成 一個無限的幾何展開式，其中展開式中的每—項是一 項計算得到並乘上-個因子[r(1)R]。這個幾何展開式二 和可以一個簡單的數學式表示。對上述例子而言，當起始 光線6 0的一部份從光源裝置2 〇到反射器4 〇再回到光源裝 置2 0而形成很多次的反射回程，其產生的増強亮度 (4) L(增強）=[L(本質).]{l/[i_r(i)R]} ΐ 方程式（4)中，發射表面25的反射率（〇値是介於〇與丄之 間。回收光部份R也是介於〇與i之間的値，因此，r( ____ -14- 本纸張尺度it用"^i^^YCNS) A4規格（2i(rx 297公楚- —---- 請先閲讀背面之注'意事項本頁 裝· 、11 碎 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（12 相乘的結果也是介於〇與1之門组斗从、 λ ^ ，、1足間。猎考給足的r(l)與R値代 入私式（4)中，我們可看 有出反射率r(l)與回收光邵份R影 響凴度增強的程度。例如，^ u ii 背 意 事 項 列如，r(l)=：〇.9 (相當大的値）以及回 收係數R-0.1 ’增強的亮度只是本質亮度的^」倍。如果 r(1)=〇.9以及R=〇.5，增強的亮度是本質亮度的I.82倍。如 果r(l)=0.9以及R=〇.9，增強的亮度是本質亮度的a倍。 爲了得到光源亮度夠大的增強程度，較佳的光源反射率是 y卜於0· 5與1. 〇之間’更好的値是介於〇 7與^ 〇之間，最好 的値是介於〇.9與U之間。冑了能夠得到光源亮度的任何 增強程度，回收到光源所發射的光線必需具有非零分數値 R，較佳的分數値R是介於〇 1與〇 99之間，更好的値是介 於0_25與0.99之間，最好的値是介於〇4〇與〇99之間。 經濟部中央梂準局員工消费合作社印製 如則述，縱使一些光源發射的光線回收至光源而產生光 源的亮度增強L (增強），它比光源本質亮度L (本質）大， 然而它不一定會顯示照明系統i 〇的輸出亮度L (出）比l (本 S )大。L (出）的強弱大大地視下列各項而定：（& )相鄭光 源裝置之光傳輸裝置表面的輸入面積Area (入）、（匕）照明 系統輸出表面的輸出面積Area(出）、（幻在輪入表面的輸 入光線對準或立體角Ω(入）、以及（d))在照明系統輸.出表 面的輸出光線對準或立體角Ω(出）。所有例子中，L(出） 的最大値是L (增強）。如描述的一個實例，—個照明系統 中一些光線回收至光源，假設光傳輸裝置輸入表面的光線 角度分佈與照明系統輸出光線的角度分佈相等 [Ω(入）=Ώ(出）]，如果光傳輸裝置輸入表面的面積 -15- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） 五、發明説明（13 入)與照明系統輸出面積Area(出)相同，且系統中盔 :泉二失，則L(出)會與L(增強)相等，以及系統輸出亮 又（出）s比光源的本質亮度L(本質）大。 大部份實際的照明系統，A叫出）會比八_(入）大很 多。在後來的實例中，照明系統可能具有比光源本質亮度 更大的輸出亮度，而它只有在光萃取裳置5〇包含一個光 對準裝置時發生，因而輸出光線分佈相對的立體角〇(出） 比輸入光線分佈相對的立體角Ω(入)小(也就是，輸出光 線5佈比輸入光線分佈的對準性更高）。如果我們假設爲 了間早化，輸入與輸出分佈是朗伯（Lambertian)*佈或斜 截頭形朗伯分佈，且假設系統沒有損失並處於平衡狀態， 則因爲通量的守衡而產生 (5) [L(出）][Area(出）][Ω(出）] = [L(增強)][Area(入)][Ω(入)] 藉著朗伯分佈’意思就是説從任何角度看光線分佈，都有 相同的壳度。一個斜截頭形朗伯分佈就是朗伯分佈有一些 截止角度，在截止角度之後是零。解出L(出）而得到 (6) [L(出)]={[L(增強)][Area(入)][Ω(入)]}/{[八⑽(出)][Ω(出川 k方程式（6 )，如果光線輸出分佈比光線輸入分佈更具對 準性，則可得到最大値L(出）=L(増強），且光輸出對準性是 (請先閱讀背面之注意事項 '^本頁) •裝.

、1T 線 經濟部中央榡準局員工消費合作社印製 -16-

五、發明説明（M A7 B7 (7) [Ω(出）] = {[ Area(入)][Ω(入)]}/ [ Area(出）].

經濟部中央標準局員工消費合作社印製 上述實例，爲了描述概念，它是以簡單的方式表示，彼設 系統有很少的損失。實際的情況中，如熟悉本技藝者所了 解的，因爲散射或吸收而導至的損失會使數學分析更複 雜，方程式（5)-(7)得重新修正。 另一個本發明的較佳實例是如圖2中一個照明系統1〇〇 截視圖。這個較佳實例有兩個光源裝置，每一個裝置有 個反射面。在此必需認知，這個圖式只是代表它的結構 已，實際與相對的尺寸是不同的。這個照明裝置1〇〇有 個光源裝置120與反射發光表面125。例如，光傳輸裝 130是一個具有輸入表面135的波導，它可以接受光源 置12〇發射的光線。其它的光傳輸裝^在第一較佳實例 .已有説明。，經由内部全反射（TIR),波導n〇可以讓光 120產生的光線在波導13〇内部實際反射。另一個且有 射面145的光源裝置14〇可以做爲光源與反射器，並相 於光源裝置12〇放置在波導130的正相對端。一個光萃 裝置150與波導130形成光秦接觸，且具有一個輸入表 152與輸出表面154。光萃取㈣15Q萃取—部份通過波令 則光通量，這部份萃取出來的光線通過光萃取裝置15〇 的輸入表面152而從輸出表面154出來’光萃取裝置15〇的 輸出表面154也是照明裝置100的輸出表面“ ，爲了能瞭解照明系統⑽的功能，圖2中有顯示一些代表 前頭，它們代表照明系統1⑽之内依序可能產生的光線路 -17-

的 而 置裝中 源 反對取 面導 (請先閱讀背面之注意事項\^^ έτ本頁) .裝. 訂 ---線---------

. J- I HI m Kn · B7 五、發明説明（15 ) :線^頭只是爲了説明的目地，它並不是意謂所“ ⑽，在路#㈣_順騎進。首先看光源裝置 在路“々起始，光線由光源裝置12〇的表面125發射 不’除了做爲發射类而々从 , r,n ,, 射表面 < 外，它也是一個具有反射率 ru)的反射表面。伞、@ n。λ i 甘、 先源裝置120本質上的發光亮度，在益 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 =光學結構結合下量測的亮度^(本質）。—些光源裝 二20來的光線進入波導13〇的輸入表面135，它的表面面 ,: = Area(人），在輸人表面135的光亮度^(人），光線經 = 表面135的立體角分布（空氣中）是Ω(入），進入波 • 130的光通I以箭頭16〇表示。光線的部份光線比例 値[X ]以則頭162表示，它會被光萃取裝置15〇萃取出來， 並，過輸出表面]_ 5 4從照明系統〗。。〒現出來、[X,]値的範 圍疋0至1，而較佳的範圍是〇 〇1至〇·8〇，更好的範園是 101至〇_6，最好的範圍是0.01至0 4。從輸出表面154顯 現出的光線立體角分布（空氣中）是〇 (出），且輸出表面 154的面積是Area(出）^光線16〇其餘的光線比例値[i-f] 以箭頭164表示，它會藉著TIR繼續經過波導υο，並在表 面136攸波導130出來。光線164的一部份會由反射器mo 的反射面145反射，再由表面136進入波導130。反射表面 145的反射率是r(2)。再進入波導】3{)之部份起始光線i6〇 的比例値是[l-x’][r(2)]，並以箭頭17〇表示。光線170的部 份比例[X']或是相同於起始光線16〇的部份比例 x'][r(2)]會由萃取裝置：150萃取出，且經由輸出表面154 (以箭頭172表示）從照明系統1 〇〇上以立體角分布ω (出）顯 -18 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) M規格（2l〇X297公釐） A7 B7 五、發明説明（16 ) 現出來。光線170其餘的部份比例[^1](以箭頭174表示） 或是相同於起始光線160的部份比例經過 一個回程再回收到光源裝置12〇。從光源裝置12〇到反射 器140再回到光源裝置12〇，此經過一個回程再回收到光 源裝置120的起始光線i 60的部份光線以R，表示，其中R，的 大小是 (8) R-[l-x'][l-x'][r(2)]. 因爲光源裝置120的發射表面125具有反射率r(l)，一些光 線174的部份光線[r(1)RI]會反射進入波導13〇，.它以箭頭 180表示。光源的亮度會因爲反射的光線而增強。這個增 強的亮度L (增強），也就是從光源裝1 12〇至反射器14〇再 回到光源裝置120之一個回程的光線亮度是 (9) L(增強)=[L(本質)][l+r(i)R，]， 其中r(l)是光源裝置120的反射率，ri是方程式（8 )的表示 式°已經反射進入波導13〇的光線18〇可以重複起始光線 1.60的路徑順序。光線1的一部份可以.反射回到光源裝 置120，而產生增強的光源亮度。起始光線16〇其餘部份 經過第二回程之後，光源的亮度成爲 （ (1〇) L(增強）= [l(本質 -19- 本纸張尺度咖巾關家料（CNS ) A4規格（210X297公楚） 請先閲讀背面之注一意事項為本頁) -0 經濟部中央標準局員工消費合作社印製

I A7 ---_ B7 五、發明説明（17 ) 光線路徑的順序可以出現很多次，因此方程式⑽會變成 一個無限的幾何展開式，其中展開式中的每—項是由前一 項計算得到並乘上—個因子[r(1)R,]。這個幾何展開式的 總和可以一個簡單的數學式表示。對上述例子而言，當起 始光線160的一郜份從光源裝置12〇到反射器14〇再回到光 源裝置120而形成很多次的反射回程，其產生的增強亮度是 (11) L(增強)=[L(本質)]{1/[1_Γ ⑴ R，]}_ 方私式（11)表示的是光源裝置丨20發射的光線回收至光源 裝置120的光源裝置12〇增強亮度。 經濟部中央標準局員工消费合作社印袋 方私式（11)不包含因爲光源裝置14〇所發射光線附加的 增強免度。這個附加的增強也描述在圖2中。如圖2所 示，在第一路控順序的起始，光線是由光源裝置丨的表 面145發射出來的。如前述，表面145具有反射率r(2)。光 源裝置140的本質党度，在無其它附加的光學機構下量 測’爲了簡化起見，是與光源裝置120的本質亮度l(本質） 一樣。爲了簡化起見，也同時假設光源裝置14〇的 L(入）、Area(入）、與Ω (入），是與光源裝置120 一樣。對 那些熟悉本技藝者而言，光源裝置12〇與光源裝置14〇的 這些値是沒有必要相等的。一些光源裝置14〇來的光線從 波導表面136進入波導13〇，它的表面面積(是Area(入）， 在輸入表面136的光亮度是L(入），光線經過輸入表面136 的立體角分布（空氣中）是Ω(入），進入波導130的光通量 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2)0X297公釐） A7 __— _B7 五、發明説明（18 ) ----------讲衣― 請先閱讀背面之注意事項本頁 -訂 以箭頭190表示。光線190的部份光線比例値[X,]以箭頭 192表示，它會被光萃取裝置15〇萃取出來，並經過:出 表面154從照明系統100顯現出來。從輸出表面154顯現出 的光線立體角分布（空氣中）是Ω(出），且輸出表面^54的 面積是Area(出）。光線190其餘的光線比例値[ΐχ,]以箭頭 194表示’它會藉著TIR繼續經過波導13 〇，並在表面丄3 5 從波導130出來。光線194的一部份會由光源裝置丨2〇的反 射面125反射，再由表面135進入波導13〇。光源裝置12〇 反射表面125的反射率是Γ(1)。再進入波導13〇之部份起始 光線190的比例値是[l-x'HrQ)]，並以箭頭2〇〇表示。這個 光線會累加到光源裝置120的表面亮度。從光源裝置ι2〇 反射而附加的光線200會循著光線1 6〇相同的.路徑順序猶 環。光源裝置120最後的增強亮度L (增強）是光源裝翼ι2〇 發射光回收回到光源裝置120的光亮度加上光源裝置14〇 發射光反射與回收而回到光源裝置12〇之光亮度的總和。 其由兩個光源而增強的亮度總和L (增強）是 (12) L(増強)=[L·(本質）]{l + [i-xi][r(l)]}{i/[l-r(l)R，]}· 經濟部中央標隼局員工消费合作社印製 方程式（12)所給的關係與方程式（11) 一樣，但多出一項， 那是由於光源裝置140的發射光。光源裝置140的亮度會 因爲光源裝置140發射光回收至光源裝置140與由光源裝 置14 0反射回來的光源裝置12 0發射光，而經歷相同的増 強過程。方程式（12)中，[X']是波導uo的部份光線比例 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格Ή10X 297公釐）一~~ ^ 經濟部中央樣準局員工消費合作社印製 A7 --------- B7 五、發明説明（ιθ y~ --—- &疋"二過波導130 一次過程中由萃取装置150萃取出 [X ]値的範圍是0至1，而較佳的範圍是0.01至 0 <更好的範圍是0.01至0.6，最好的範圍是0.01至 爲了得到光源亮度更大的增強效果，光源裝置120與 140較,的反射率値是〇·5至1〇之間，更好的範圍是〇 7至 取好的範圍是0.9至U。爲了能夠得到光源亮度的 可^強私度，回收到光源所發射的光線必需具有非零的 J R . ’較佳的比例値尺,是介於〇 · 1與〇. 9 9之間，更好 勺値疋；丨於〇.25與〇·99之間，最好的値是介於0.40與0.99 之間。 。圖2所示的實例中，縱使有一些由兩個，光源發射的光線 回收至光源而產生亮度增強的光源，然而它不一定會顯示 fe明系統100的輸出亮度比光源本質—亮度大。如圖i，參 數Area (入）、Area (出）、Ω(入）、與〇(出）也是很重要 的。輸出亮度與這些參數之間關係的計算與方程式（5 )至 (7 )所計算的一樣。在很多實際應用中，每一個光源的 Area (出）比Area (入）大很多，在這樣—個例子中，爲了得 到一個比L(本質）還大的l(出），光萃取裝置也可包含一 個光對準裝置。光對準裝置的實例如圖1中的第一較佳實 例〇 本發明的另一個較佳實例是照明系統3〇〇，如圖3所示的 截稍:圖。這個較佳實例有—個光源裝置，它具有一個反射 發光.表面。這個光源裝置被部份具有反射面的反射裝置包 圍著，在此必需認知，這個圖式只是代表它的結構而已， -22- 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210x297公楚） (請先閱讀背面之ii-意事項^^馬本頁 装_ 訂 .鍊 Α7 Β7 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 五、發明説明（20 ) 實際與相對的尺寸是不同的。這個照明裝置300有—個光 源裝置320與反射發光表面325。光源裝置32〇被部份具有 反射面345的反射裝置340包圍著。光傳輸裝置300例如是 一種逐漸變細的波導，它具有—個輸入表面可接收光源裝 置320發出的光。其它的光傳輸裝置在第一較佳實例中有 説明。經由内部全反射（TIR)，波導330可以讓光源裝置 32〇產生的光線在波導330内邵實際反射。一個光萃取裝 置3 50與波導330形成光學接觸，且具有一個輸入表面352 與輸出表面354。光萃取裝置350萃取一部份通過波導33〇 的光通量，這部份萃取出來的光線通過光萃取裝ϋ〇的 輸入表面3 52而從輸出表面3 54出來，光萃取裝置3 5〇的輸 出表面354也是照明裝置300的輸出表面。 ‘ 爲了能瞭解照明系統300的功能，圖3中有顯示一些代表 箭頭，它們代表照明系統300之内依序可能產生的光線路 徑°这些箭頭只是爲了説明的目地，它並不是意謂所有的 光線疋循著這些相同的路徑順序行進。首先看光源裝置 320，在路徑的起始，光線由光源裝置32〇的表面325發射 出來，圖3中以箭頭360表示光線。除了做爲發射表面之 外’它也是一個具有反射率！·（〗）的反射表面。光源裝置 320本質上的發光亮度，在無其它光學結構結合下量測的 壳度爲L (本質）。一些光源裝置32〇來的部份光線[X"]進入 波# 330的輸入表面335，它的表面面積是Area(入）， 値的範圍可以是〇到1，較佳的範圍値是〇 〇丨至〇 8〇，更好 的範圍值疋0_01至0.60 ’最好的範圍値是〇 〇1至〇 4〇。在 -23- (請先閱讀背面之注意事項 本I) -裝· ,1Τ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（21 ) 輸入表面335的光亮度L(入），光線經過輸入表面335的立 體角分布（空氣中）是Ω(入），進入波導330的光通量[X"]以 箭頭362表示。至少一部份進入波導330的光線以箭頭362 表示，它會被光萃取裝置3 50萃取出來，並經過輸出表面 354從照明系統300顯現出來。從輸出表面3 54顯現出的光 線立體角分布（空氣中）是Ω(出），且輸出表面3 54的面積 是Area(出）。光線360其餘的光線比例値[1-χπ]以箭頭364 表示，它會進行至反射裝置340。反射裝置340之反射表 面345的反射率是r(2)。部份起始光線360從反射面345反 射的比例値是[l-x"][r(2)]，並以箭頭370表示。光線370的 部份比例値[y’]或是相同於起始光線360的部份分數比例 [y][l-xn][r(2)]會回收到光源裝置320，並以箭頭374表示。 [y ]値的範圍可以是0到1，較佳的範圍値是〇. 1至0.99，更 '好的範圍値是0.2至0.99，最好的範園値是0.3至0.99。從 光源裝置320到反射器340再回到光源裝置320，此經過一 個回程回收到光源裝置320的光線374以R"表示，其中R" 的大小是 (13) R" = [y][l-x-][r(2)]. 光線370其於邵份光線比例値[i_y]或相等於起始光線360 的部伶光線比例[l-yHl-xK])]，會行進至反射裝置34〇 的另一部份，並以箭頭372表示。因爲光源裝置320的發 射表面325具有反射率r(i)，一些光線374的部份光線 -24 - (請先閱讀背面之注意事項舄本1- 裝. 訂..

A 本紙G度適财關家辟（CNS ) A4規格（―21GX297公楚） 經濟部中央標準局員工消費合作社印11 A7 -—~~— B7 —--------------------- 五、發明説明（22 ) --—- =^以]會從表面325反射，它以箭頭380表示。光源的亮 又3因爲反射的光線而增強。這個增強的亮度L(增強）， 也就是從光源裝置320至反射器34〇再回到光源裝置32〇之 一個回程的光線亮度是 (14) L(増強）=[L(本質）][l+r(l)R"]， 八中Γ(1)疋光源裝置320的反射率，R"是方程式（13)的表 不式。已經從表面325反射的光線3 8〇可以重複起始光線 360的路徑順序。光線38〇的一部份可以反射回到光源裝 置32^，而產生増強的光源亮度。起始光線36〇其餘部份 經過第二回程之後，光源的亮度成爲 (15) L(増強 h£(本質)][1+r(1)RI, +卜⑴ r,，]2] 光線路徑的順序可以出現很多次，因此方程式（i5)會變成 一個無限的幾何展開式，其中展開式中的每一項是由前一 頁计算得到並乘上—個因子[^〗)r"]，其中r"，是方程式 (13)所、..σ的値。這個幾何展開式的總和可以一個簡單的數 :式表不。對上述例子而言，當起始光線36〇的—部份從 光源裝置320到反射器340再回到光源裝置320而形成很多 次的反射回程，其產生的增強亮度是 < (16) L(增強)=[L(本質)]{l/[l-r(l)R”]}· __·25· W度適用中國-—— ! 种衣-----—.^1------^ (讀先聞讀背面之注意事項本頁)-' A7 ——一 _____________B7 五、發明説明（23 ) · ' 万程式（16)表示的是光源裝置32〇發射的光線回收至光源 裝置320的增強党度。爲了得到光源亮度更大的增強效 果，光源裝置320的反射率彳丨）値是〇·5至丨〇之間，更好的 範園値是0.7至1.0，最好的範園値是〇 9至1〇。爲了能夠 知到光源凴度的任何增強效果，回收到光源所發射的光線 必需具有非零的比例値尺"，回收光較佳的比例値（如方 程式（13)).是介於〇_1與0.99之間，更好的値是介於〇25與 0.99之間，最好的値是介於〇.4〇與〇 99之間。 圖3所示的實例中，縱使有—些光源發射的光線回收至 光源而產生党度增強的光源，然而它不一定會顯示照明系 統300的輸出亮度比光源本質亮度大。如圖i，參數

Area(入）、Area(出）、Ω(入）、與^^(出）也是很重要的。 輸出亮度與這些參數之間關係的計g與方程式（5)至（7) 所計算的一樣。在很多實際應用中，每一個光源的

Area (出）比Area (入）大很多，在這樣一個例子中，爲了得 到個比L(本質）還大的L(出），光萃取裝置也可包含— 個光對準裝置。光對準裝[的實例如圖1巾—較佳 例。 經濟部中央橾準局員工消費合作社印製 、本發明的另—個較佳實例是照明系統400，如圖4所示的 =啤圖。k個較佳實例有一個光源裝置，它具有一個反射 發3表面。這個光源裝置被部份具有反射面的反射裝置包 f著在此必需認知’這個圖式只是代表它的結構而已， ::與相對的尺寸是不同的。這個照明裝置400有-個光 c置420與反射發光表面425。光反射裝置44〇安裝在光 本紙張尺度適用 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 --：_______B7_ 五、發明説明（24 ) 源裝置420與光傳輸裝置43〇之間。光反射裝置44〇是任何 一種可以做部份反射的光學元件或構造，它可以選擇性地 反射β卩伤從光源裝置420發射過來的光線面積或角度分 佈回到光源裝置420 ,且傳送另一部份光源裝置42〇發射 過來的光線到光傳輸裝置43〇 ^光反射裝置44〇的實例包 含但不限定於一種透鏡狀稜鏡陣列、一種逐漸變細狀光學 波導陣列、一種透鏡狀逐漸變細光學波導陣列或這些元件 的组合。 光反射裝置440的實例顯示在圖5與圖6中。圖5説明一 個可以利用於圖4中光反射裝置的透鏡狀稜鏡5〇5陣列 5〇〇。稜鏡邊520的形狀與長度 '稜鏡角度53〇、與稜鏡的 方位5 0 5都可以改變，平面5 1 〇最好的方位是相鄭於光源 多一星420 (圖4 )，且稜鏡505的點540方位是相鄰於光傳輸 裝置430的輸入表面435。較佳的稜鏡角度530範圍是5度 至170度，.而更好的棱鏡角度範圍是80度至13〇度。圖6説 明一個可以利用於圖4中光反射裝置的逐漸變細狀光學波 導6〇5陣列600。這個逐漸變細狀光學波導605有輪入表面 610、輸出表面620、與邊牆630。每一個逐漸變細狀波導 i 605的截面可以是任何形狀包含但不限定於一個正方形、 任何此寸的長方形、多邊形、圓形、或橢圓形。這種逐漸 變細狀波導605也可以是一個透鏡狀逐漸變細波導。逐漸 變細狀波導605的邊面630可以是垂直的、<曲線的、参多 小平面的。波導端610的面積可以不同於波導端620的面 積。波導端610的方位最好相鄰於光源裝置420 (圖4)，並 -27- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐〉

(請先閲讀背面之注意事項^本百C 裝· 一51 A7 B7 五、發明説明（25 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 有個比波導端620還小的面積。逐漸變細狀波導之間 的區域640最好填入或覆蓋一層反射物質。 Θ _中的光傳輸裝置43 〇例如是一個具有輸入表面43 5的 逐漸變細狀波導，它可接收光源裝置42〇發射過來的光 線。其它的光傳輸裝置在第一較佳實例中已有説明。經由 内部全反射（TIR )，波導43 0可以讓光源420產生的光線在 波導4j〇内郅實際反射。一個光萃取裝置450與波導430形 成光學接觸’ i具有一個輸入表面452與輸出表面454。 光萃取裝置450至少萃取—部份通過波導43〇的光通量 這°卩伤萃取出來的光線通過光萃取裝置450的輸入表 452而從輸出表面454出來，光萃取裝置45〇的輸出表 454也是照明裝置4〇〇的輸出表面。 爲了能瞭解照明系統400的功能，圖4中有顯示一些代表 箭頭，Έ：們代表照明系統4〇〇之内依序可能產生的光線路 控。這些前頭只是爲了説明的目地，它並不是意謂所有 光線是循著這些相同的路徑順序行進。首先看光源裝& 420，在路徑的起始，光線由光源裝置420的表面425發射 出來這些光線在圖4中以箭頭460表示。除了做爲發射 表面I外，這個表面也是一個反射器。光源裝置42〇1本質 上的發光亮度，在無其它光學結構結合下量測的亮度爲 L (本質）。一些光源裝置42〇來的部份光線[χ,"]以箭頭q 表示’它會通過反射裝置44〇並進入波導4(3〇的輸入表 435，它的表面面積是Area(入），[X，，1]値的範圍可以 到1 ’較佳的範園値是0 〇1至〇 8〇，更好的範園値是 面 面 的 置 462 面 是0 0.01 請 閲 讀 背 之 注* 意 事 項 裝 訂 -28- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇><297公釐 Α7 Β7 五、發明説明（26 ) 至〇_60，最好的範園値是0.01至0.40。在輸入表面435的 光亮度是L(入），光線經過輸入表面43 5的立體角分布（空 氣中）是Ω (入）。至少一部份或全部進入波導430的光線以 箭頭462表示，它會被光萃取裝置450萃取出來，並經過 輸出表面454從照明系統400顯現出來。從輸出表面454顯 現出的光線立體角分布（空氣中）是Ω(出），且輸出表面 454的面積是Area(出）。光線460其餘的光線比例値 以箭頭464表示，它會被反射裝置440反射回收至反射裝 置44〇。光源裝置42〇之反射表面425的反射率是r(l)。部 份起始光線460從反射面425反射的比例値是 X…][r(l)] ’並以箭頭470表示。光源裝置420的亮度會因爲 反射光而增強。如前述的較佳實例，光線可以從反射裝置 440繼續進行多重的反射，因而光源^裝置42〇進一步增強 了光源裝置420的亮度。 圖4所示的實例中，縱使有一些由光源發射的光線可回 收至光源而產生亮度增強的光源，然而它不一定會顯示照 明系統400的輸出亮度會比光源本質亮度大。如圖丄，參 數Area(入）' Area(出）、Ω(入）、與〇(出）也是很重要 的。輸出亮度與這些參數之間關係的計算與方程式（5 )至 (7)所計算的一樣。在很多實際應用中，每一個光源的

Area(出）比Area(入）大很多，在這樣一個例子中，爲了得 到-個比L(本質）還大的L(出），光萃取裝< 置也可包含一 個光對準裝置。光對準裝置的實例就如圖丄中的第一 實例。 _______ _ 29 - 本纸張尺規格(7^^· (請先閱讀背面之注意事項本頁 -裝. ,\兵 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 、發明説明（27 圖1至6所説明的實例是打算傳達本發明可能的較佳實 而不是限定本發明的領域。那些熟悉本技藝者會知道 圖1、2與4中附加的反射器可以配置在光源裝置的週圍， ’y尤如圖3的方式—樣，它們不會脱離本發明的領域與精 神。另外的光源裝置也可以附加到圖1至圖4説明的結構 中’或修改過的結構中。 經由回收光線增加亮度的裝置已在實驗室中示範，以下 的二個實例會加以討論。第一實例中，它形成的是一個單 燈恥明系統。這個系統包含一個直徑0.102英吋（2.6釐米） 的f狀勞光燈、—個圍繞著螢光燈的中空Spectral〇nTM管 狀擴散反射器以及有—個沿著燈管長度且大約〇 〇7英吋寬 ’狹縫:開口 個邊緣受到榮光燈經過Spedtralon™燈反 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 射器内狹缝照射到的壓克力波導（4英吋寬、6英吋長以及 〇_062英忖厚）、—個相對於螢光燈且位於波導邊緣的擴散 反射器（4英叫·χ 〇·062英吋）、以及一個利用對壓力敏感的 黏著劑黏到波導上—個4英吋χ 6英吋之表面的〇〇25英吋X 4英忖條狀對準罩。對準罩包含棱鏡與透鏡，它們是根據 美國專利5,521，725 "應用微棱鏡陣列的照明系統"中的説 明設計而成的，此專利與本應用屬於同一專利所有人.，且 併入本發明中而做爲參考文獻。這個對準罩有一個橢圓形 輸出分佈’它沿著橢圓一個軸的角度延展（亮度峰値的 50% )大約是土 8度，而沿著橢圓的垂直軸大約是± j 3度。 在沒有附加的光學元件下，螢光燈的本質亮度量測値約 8,000呎-朗伯（f〇〇t-Lamberts) (fL)。前段敘述所説明的照 -30- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2I0x297公董） A7 B7 五、發明説明（28 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 明系統輸出亮度（在對準罩的輸出點量測結果），且系統中 女裝著燈管’其亮度大約是15,000 fL。因此，照明系統的 輸=亮度約比燈源本質亮度的18倍還大。當安裝在波導 响相對於燈管的擴散反射器被移走以避免光線從波導回 收至燈源時，系統的輸出亮度會下降至低於8,〇〇〇江（也 就疋小於光源的本質亮度）。 第一個實例中，它形成的是一個雙燈照明系統。這個 ’’充包含一個寬3.2英吋、長2_4英吋、厚〇 25英吋的壓克 波導、兩個直徑0 157英吋（4 〇釐米）且沿著壓克力波導 3_2英吋X 〇,25英吋相對邊配置的管狀勞光燈、一個圍著每 二個螢光燈並從每一個燈管引導光線進入波導的彎曲鍍銀 .竟片反射器以及—個利用對壓力敏感的黏著劑黏到波導 上一個3.2英忖X 2.4英对之表面的3 忖χ 2 〇英叶條狀對 .準罩。對準罩包含棱鏡與透鏡，它們是根據美國專 5,521，725 ”應用微棱鏡陣列的照明系統"中的説明設計 成的，此專利與本應用屬於同一專利所有人，且併入於 發明中做爲參考文獻。這個對準罩有一個糖圓形輸出 它沿著橢圓-個軸的角度延展（亮度峰値的5〇%)大 是± 8度，而沿著橢圓的垂直軸大約是度。 在沒有附加的光學元件下，勞光燈的本質亮度量測値 ιο,οοοπ-朗伯（foot_Lamberts)(fL)。前段敘述所説明的 明系統輸出亮度（在對準罩的輸出點量測結果），且系統 安装耆燈f *売度大約是22,_ α。因此，照明系统 輸出亮度約比燈源本質亮度的2 2倍還大。 系 力 的 利 而 本 分 約 中 的 (請先閱讀背面之注意事項^^k本1') 裝· -31 - A7 五、發明説明（2^ " - /三個實例中，它形成的是一個六燈照明系統。這個系 j乙含一個寬6英吋、長6英吋、厚〗英吋的壓克力波導、 ”個直傻7釐米且沿著壓克力波導的6英吋χ〗英吋相對邊 配置的管狀熱陰極螢光燈（每邊三個燈管）、圍著每三個螢 光燈、.且並;^燈管引導光線進入波導的白色擴散反射器、以 及—個利用對壓力敏感的黏著劑黏到波導上—個6英吋X 6 英吋之表面的1英吋χ1英吋破璃正角棱鏡。 在沒有附加的光學元件下，螢光燈的本質亮度量測値約 23,667坎德拉_每平方米（cd/m2)。前段敘述所説明的照明 系統輸出冗度（在正角棱鏡的輸出點量測結果），且系統中 安裝著燈管，其亮度大約是235 〇〇〇 Cd/m2。因此，照明系 統的輸出亮度約比燈源本質亮度的9 9倍還大，。 有一點必需瞭解的是這個發明可以^泛地應用至一些裝 置上例如直接照明裝置、投影顯示裝置、汽車儀錶板的平 面顯不器、電玩遊戲、廣播電視接收器、軍事用途、太空 與航it相關應用、電腦監視器、以及任何提供文數字、數 字、資料、影像資訊的裝置。 然而對於已經説明過的且相信是本發明的較佳實例而 吕’那些熟悉本技藝者會認知到其它以及進一步的修政也 是可以的，但不會脱離本發明的精神，而且它所要申請專 利的範圍是所有包含於本發明眞正領域中的較佳實例。例 如/有一點必需瞭解的，利用參考專利應甩中説明的結構 來加以改變與結合也是可行的。 -32- 本略痕尺度適用中國國家標導（CNS ) A4規格（2ΐ〇χ 297公瘦〉 • II !| ·

• II -« 1 I ----裝-- (請先閲讀背面之注意事項^^马本1y 經濟部中炎梯绛为爲工消费含作社印製

Claims (1)

1. 8 8 88 ABCD 種光學照明系統，包含： ’ 置，其中此光源裝置具有一個 '申請專利範圍 (a) —產生光線的光源裝旦穴丨」 反射發光表面與本質亮度L (本質）； (b) —具有光輸入表面且非常接近該光源裝置的光傳輸 裳置； (c) 一與光源裝置分開的光反射裝置以反射與回收部份 從光源裝置發射的光線再回到該光源裝置；以及 (d) —光萃取裝置可萃取光傳輸裝置内部份的光線，該 光萃取裝置包含： (0 —光輸入表面與該光傳輸裝置的一個表面形成 光學接觸； (ii)—萃取出的光線被引導$過的光輸出表面；以 及可有可無的 一 (111)—光對準裝置鄰近配置於該光萃取裝置的光輸 入與光輸出表面之間，因此照明系統的輸出會比光 傳輸裝置的輸入光線更能對準到裝置， 因此，增強了光學照明系統的輸出亮度。 2·如申請專利範園第1項之光學照明系統，其中該光學照 明系統的輸出亮度比該光源裝置的本質亮度1(本賣子)更' 3·如申請專利範園第丨項之光學照明系統，其中該光源裝 置是一種螢光燈源或至少是一種發光二極體。 4_如申請專利範園第！項之光學照明系統，^争該光傳輸 裝置是一種光學波導或是中空波導。 别 -33 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS )八4規格（n0X297公釐 (請先閱讀背面之·.k意事項〇：寫本買 •裝. ---------- ο - h A8 Βδ C8

   如申請專利範園第i項之光學照明系統 裝置包含一個光對準裝置以引導光線進 的光線模式。 5. ，其中該光萃取 入一個實際對準 6· 如申凊專利範園第5項之光學 裝置包含一微棱鏡陣列，且其 照明系統’其中該光對準 中每一個微棱鏡包含： (0 "輸入表面光學_合至該光傳輸裝置； (ii)該t輸人表面末梢端部位的—個光輸出表面；以及 ㈣-第-邊牆鄰近配置在該光輸入表面與光輸出表面 1間，並且相料光傳輸裝置表面的垂直向形成一個傾 斜角。 7. 如申請專利範圍第5項之光學照明系統，其中該光對準 裝置包含-配置在該光傳輸裝置气該光對準裝= 低折射係數鍍層。 ’一 8. 如申請專利範園第6項之光學照明系統進一步包本一種 微透鏡陣列，其中每一個微稜鏡的輸出光線被到至 少一個相對應的微透鏡。 9. 如申請專利範圍第i項之光學照明系統，其中該光源裝 置與該光反射裝置被配置在該光傳輪裝置的正相對端， 經 濟 部 中 標 準 局 員 工 消 k 合 作 社 印 製 所以一部份從光源裝置發射的光線會行進至光反射置 再回到光源裝置。 10. 如申請專利範圍第i項之光學照明系統，其中該光反射 裝置部份圍繞著光源裝置。 11. 如申請專利範圍第1項之光學照明系统，其中該光反射 裝置是配置在該光源裝置與光傳輸裝置之間。 -34-

   本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 12.如申請專利範圍第1 1項之光學照明系統，其中該光反 射裝置包含一種透鏡狀稜鏡陣列或逐漸變細^狀波導陣 列。 請 先 閔 讀 背 之 注- 意 事： 項 I裝 頁 訂 據 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -35- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐）