TWI385334B - 光源模組以及照明裝置 - Google Patents

Description

光源模組以及照明裝置

本發明是有關於一種光源模組以及照明裝置，且特別是有關於一種發光二極體(Light Emitting Diode,LED)的光源模組以及應用此光源模組的照明裝置。

發光二極體(LED)屬於半導體元件，其發光晶片之材料主要使用III-V族化學元素，如：磷化鎵(GaP)、砷化鎵(GaAs)等化合物半導體，而其發光原理是將電能轉換為光，也就是對化合物半導體施電流，過電子與電洞的結合，將過剩的能量以光的形式釋出，而達成發光的效果。由於發光二極體的發光現象不是藉由加熱發光或放電發光，因此發光二極體的壽命可長達十萬小時以上，且無須暖燈時間(idling time)。此外，發光二極體更具有反應速度快(約為10^-9 秒)、體積小、用電省、污染低、高可靠度、適合量產等優點，所以發光二極體所能應用的領域十分廣泛，例如大型看板、交通號誌燈、手機、掃描器、傳真機之光源以及照明裝置等。

近年來，由於發光二極體的發光亮度與發光效率持續地提昇，同時高亮度的白光發光二極體也被成功地量產，所以逐漸有白光發光二極體被使用於照明裝置中，如室內的燈光照明以及戶外的路燈照明等。一般來說，市面上之白光發光二極體大都是由藍光的發光二極體晶片加黃色螢光粉或紅綠螢光粉等所組成。當然，亦可利用紫外光的發光二極體晶片搭配藍光、綠光、紅光螢光粉來生產白光發光二極體。

然而，目前紫外光發光二極體晶片的應用方向大都還是朝向驗鈔、醫療或殺菌等方面，但紫外光發光二極體晶片之產品設計大都是被單獨使用，如具有紫外光殺菌之冰箱是在原本冰箱內部的照明裝置上加裝具有紫外光的燈條。也就是說，紫外光燈條與冰箱內部的照明裝置是分開的。如此一來，不但會增加照明裝置原有的製程步驟，以使照明裝置的製程複雜化，同時亦會增加照明裝置的生產成本。

本發明提供一種光源模組，其藉由單一光源透過波長轉換元件的覆蓋與否而發出多種不同波長與功能的光。

本發明提供一種照明裝置，其具有上述之光源模組，可發出多種不同波長與功能的光。

本發明提出一種光源模組，其包括一承載器、一發光二極體陣列及多個波長轉換元件。承載器具有多個容納凹槽，發光二極體陣列具有多個發光二極體設置於承載器上並與承載器電性連接，其中各發光二極體分別位於各容納凹槽內，且各發光二極體適於發出一光源。各波長轉換元件樞設於承載器上，各波長轉換元件相對於各發光二極體適於在一第一位置與一第二位置之間轉動，其中，當各波 長轉換元件位於第一位置時，各波長轉換元件將各發光二極體所發射之光源的一部份轉換成另一波長的光源並與各發光二極體所發射之剩餘光源混合而發出一白光，當各波長轉換元件位於第二位置時，各發光二極體所發射之光源係朝外射出。

在本發明之一實施例中，上述之光源包括紫外光或可見光。

在本發明之一實施例中，更包括多個旋轉組件，分別樞設於承載器上，各波長轉換元件藉由旋轉組件在第一位置與第二位置之間轉動。

在本發明之一實施例中，上述之承載器包括鋁基板。

在本發明之一實施例中，上述之光源模組更包括一透明基板，配置於發光二極體陣列的承載器上，其中透明基板位於承載器與波長轉換元件及旋轉機構之間，且覆蓋發光二極體。

在本發明之一實施例中，上述之透明基板包括玻璃基板。

在本發明之一實施例中，上述之光源模組更包括多個透鏡，分別位於波長轉換元件上，其中當波長轉換元件位於第一位置時，透鏡分別對應容納凹槽內的發光二極體。

在本發明之一實施例中，上述之旋轉機組件的材質包括金屬。

本發明還提出一種照明裝置，其包括一背板、一活動式基板、一光源模組以及一彈性組件。活動式基板適於在一第三位置與一第四位置之間移動。光源模組配置於活動式基板上，光源模組包括一承載器、一發光二極體陣列以及多個波長轉換元件。承載器具有多個容納凹槽，發光二極體陣列具有多個發光二極體，發光二極體設置於承載器上並與承載器電性連接，其中各發光二極體分別位於各容納凹槽內，且各發光二極體適於發出一光源。各波長轉換元件樞設於承載器上，各波長轉換元件相對於各發光二極體適於在一第一位置與一第二位置之間轉動。彈性組件配置於活動式基板與背板之間，其中當活動式基板位於第三位置且各波長轉換元件位於第一位置時，各波長轉換元件將各發光二極體所發射之光源的一部份轉換成另一波長的光源並與各發光二極體所發射之剩餘光源混合而發出一白光，當活動式基板位於第四位置且各波長轉換元件位於第二位置時，彈性組件產生彈性變形，且各發光二極體所發射之光源係朝外射出。

在本發明之一實施例中，上述之光源包括紫外光或可見光。

在本發明之一實施例中，上述之照明裝置更包括多個旋轉組件，分別樞設於承載器上，各波長轉換元件藉由旋轉組件在第一位置與第二位置之間轉動。

在本發明之一實施例中，上述之承載器包括鋁基板。

在本發明之一實施例中，上述之光源模組更包括一透明基板，配置於發光二極體陣列的承載器上，其中透明基板位於承載器與波長轉換元件及旋轉機構之間，且覆蓋發光二極體。

在本發明之一實施例中，上述之透明基板包括玻璃基板。

在本發明之一實施例中，上述之光源模組更包括多個透鏡，分別位於波長轉換元件上，其中當波長轉換元件位於第一位置時，透鏡分別對應容納凹槽內的發光二極體。

在本發明之一實施例中，上述之每一波長轉換元件的放射頻譜介於465奈米至650奈米之間。

在本發明之一實施例中，上述之每一波長轉換元件是由一矽膠混合一紫外光螢光粉所組成。

在本發明之一實施例中，上述之每一波長轉換元件是於一玻璃上塗佈一螢光粉層所構成。

在本發明之一實施例中，上述之每一波長轉換元件是由一玻璃膠混合一螢光粉所構成。

在本發明之一實施例中，上述之旋轉機組件的材質包括金屬。

基於上述，由於本發明之光源模組之設計是將波長轉換元件透過旋轉組件而配置於發光二極體陣列上，因此使用者可藉由轉動旋轉組件來改變波長轉換元件的位置，以選擇所欲使用的光(例如是紫外光或白光)。如此一來，本發明之光源模組可僅利用單一光源而發出多種不同波長與功能的光，以因應使用者的需求。此外，本發明更提供一種應用此光源模組的照明裝置，可提供多種不同波長與功能的光以供使用者選擇使用。

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1A為本發明之一實施例之一種光源模組的示意圖。請參考圖1A，在本實施例中，光源模組400包括一發光二極體陣列410、多個波長轉換元件420a(圖1A中僅示意地繪示三個)以及一旋轉組件430。其中，發光二極體陣列410包括一承載器412以及多個發光二極體414。

詳細來說，承載器412具有多個容納凹槽412a(圖1A中僅示意地繪示三個)，其中承載器412例如是一鋁基板。發光二極體414陣列排列於承載器412上並與承載器412電性連接，其中每一發光二極體414適於發出一光源，例如是紫外光L1或可見光。在此光源以紫外光L1為例說明。也就是說，發光二極體414可例如為一紫外光發光二極體晶片，且發光二極體414的放射頻譜例如介於370奈米(nm)至400奈米(nm)之間。在本實施例中，發光二極體414分別位於承載器412的容納凹槽412a內，其中容納凹槽412a可用來聚集發光二極體414所發出的紫外光L1，以提高發光效率。在此必須說明的是，本發明並不限定容納凹槽412a的形態，雖然此處所繪示之容納凹槽412a的剖面形狀為矩形，但於其他未繪示的實施例中，容納凹槽412a亦可以是具有斜面的容納凹槽。換言之，圖1A之容納凹槽412a的型態僅為舉例說明，並不以此為限。此外，一般來說，發光二極體414可藉由覆晶接合技術與承載器412電性連接，或者是透過打線接合的方式與承載器412電性連接，可依使用需求而自行選擇，在此並不加以限制。

波長轉換元件420a配置於發光二極體陣列410的承載器412上。具體來說，本實施例之波長轉換元件420a的放射頻譜例如是介於465奈米(nm)至650奈米(nm)之間。其中，如圖2A所示，波長轉換元件420a例如是由一矽膠422a混合一紫外光螢光粉424a所組成。當然，於其他實施例中，請參考圖2B，波長轉換元件420b亦可是於一玻璃422b上塗佈一螢光粉層424b所構成；或者，如圖2C所示，波長轉換元件420c是由一玻璃膠422c混合一螢光粉424c所構成，意即玻璃膠422c與螢光粉424c共燒而形成波長轉換元件420c。換言之，圖2A所繪示之波長轉換元件420a僅為舉例說明，並不以此為限。

旋轉組件430樞設於發光二極體陣列410的承載器412上，並局部地穿過波長轉換元件420a，其中旋轉組件430的材質例如是金屬。此外，在本實施例中，光源模組400更包括一透明基板440與多個透鏡450。具體來說，透明基板440配置於發光二極體陣列410的承載器412上，且透明基板440位於承載器412與波長轉換元件420a之間以及承載器412與旋轉機構430之間。在本實施例中，透明基板440覆蓋發光二極體414，用以保護發光二極體414以避免直接受到外界的汙染。其中，透明基板440例如是玻璃基板，而發光二極體414所發出的紫外光L1適於穿出透明基板440而傳遞至外界。此外，透鏡450分別位於波長轉換元件420a上，用以改變發光二極體414所發出之光的角度，以將光聚集。另外，透鏡450的材質為透光材質，如聚碳酸酯(polycarbonate,PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、矽膠或環氧樹脂等。

以下將針對波長轉換元件420a透過旋轉組件430旋轉的作動過程進行詳細說明。圖1B為圖1A之波長轉換元件由第一位置轉動至第二位置的示意圖。請同時參考圖1A與圖1B，簡言之，波長轉換元件420a適於藉由旋轉組件430且相對於發光二極體414在圖1A所示之一第一位置P1與圖1B所示之一第二位置P2之間轉動。

請再參考圖1A，當波長轉換元件420a位於第一位置P1時，波長轉換元件420a分別覆蓋發光二極體414，且波長轉換元件414會被紫外光L1激發而發出一白光L2。也就是說，當波長轉換元件420a位於第一位置P1時，光源模組400所提供的光會由原來發光二極體414所發出的紫外光L1變成白光L2。此時，位於波長轉換元件420a上之透鏡450會分別對應容納凹槽412a內的發光二極體414，以改變光的出光角度，使光源模組400具有較佳的出光效率。

請參考圖1B，當波長轉換元件420a位於第二位置P2時，波長轉換元件420a不覆蓋發光二極體414。也就是說，當波長轉換元件420a位於第二位置P2時，光源模組400所提供的光為原來發光二極體414所發出的紫外光L1。此時，位於波長轉換元件420a上之透鏡450亦不會對應容納凹槽412a內的發光二極體414。

簡言之，本實施例之波長轉換元件420a透過旋轉組件430而配置於發光二極體陣列410上，因此可藉由轉動旋轉組件430來改變波長轉換元件420a的位置，以選擇所欲使用的光(例如是紫外光L1或白光L2)。如此一來，本實施例之光源模組400可僅利用單一光源(意即發光二極體414)而發出多種不同波長與功能的光(例如是紫外光L1或白光L2)，以因應使用者的需求。

此外，值得一提的是，在本實施例中，雖然光源模組400亦包括透光基板440與透鏡450，但於其他未繪示的實施例中，光源模組400亦可依據使用者的需求而選擇性地採用透光基板440或透鏡450。換言之，上述之圖1A與圖1B之光源模組400僅為舉例說明，並不以此為限。

在此必須說明的是，下述實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，下述實施例不再重複贅述。

圖3A為本發明之一實施例之一種照明裝置的俯視示意圖。圖3B繪示為沿圖3A之線A-A’的剖面示意圖。圖3C為圖3A之照明裝置之活動式基板由第三位置移動至第四位置的俯視示意圖。圖3D繪示為沿圖3C之線B-B’的剖面示意圖。在此必須注意的是，為了方便說明起見，圖3B與圖3D中省略部分構件，僅簡易地示意波長轉換元件420a與活動式基板300之相對位置關係。請先參考圖3A與圖3B，在本實施例中，照明裝置100包括一背板200、一活動式基板300、一光源模組400以及一彈性組件500，其中此照明裝置100可應用於如冰箱的照明。光源模組400配置於活動式基板300上，其中光源模組400的構件同上述圖1A與圖1B所述，請參考上述圖1A與圖1B的說明，在此不再贅述。彈性組件500配置於活動式基板300與背板200之間，其中彈性組件500例如是彈簧。

在本實施例中，波長轉換元件420a適於藉由旋轉組件430在圖3B所示之一第一位置P1與圖3D所示之一第二位置P2之間轉動，而活動式基板300適於在圖3A(或圖3B)所示之一第三位置P3與圖3C(或圖3D)所示之一第四位置P4之間移動。詳細來說，如圖3A與圖3B所示，當活動式基板300位於第三位置P3且波長轉換元件420a位於第一位置P1時，波長轉換元件420a分別覆蓋發光二極體414，且波長轉換元件420a會被紫外光L1激發而發出一白光L2。也就是說，當活動式基板300位於第三位置P3時，活動式基板300會干涉旋轉組件430而使波長轉換元件420a轉動至第一位置P1，此時，光源模組400所提供的光會由原來發光二極體414所發出的紫外光L1變成白光L2。此時，若波長轉換元件420a上配置有透鏡(未繪示)(可請參考圖1A之透鏡450)，則透鏡會分別對應容納凹槽412a內的發光二極體414，以改變光的出光角度，使照明裝置100具有較佳的出光品質。當發光二極體414所發出的紫外光L1透過波長轉換元件420a而激發成白光L2時，此白光L2即為一般的可見光，用以供使用者照明使用。

請參考圖3C與圖3D，當活動式基板300位於第四位置P4且波長轉換元件420a位於第二位置P2時，彈性組件500產生彈性變形(例如壓縮)，且波長轉換元件420a不覆蓋發光二極體414。也就是說，當活動式基板300位於第四位置P4時，活動式基板300會干涉旋轉組件430而使波長轉換元件420a轉動至第二位置P2，此時，光源模組400所提供的光為原來發光二極體414所發出的紫外光L1。若波長轉換元件420a上配置有透鏡(未繪示)(可請參考圖1B之透鏡450)，則此透鏡亦不會對應容納凹槽412a內的發光二極體414。當發光二極體414所發出的紫外光L1不需透過波長轉換元件420a而傳遞至外界時，此紫外光L1可供使用者於殺菌時使用，意即可供冰箱殺菌之用。

簡言之，由於本實施例之照明裝置100的設計是透過活動式基板300干涉旋轉組件430，以藉由轉動旋轉組件430來改變波長轉換元件420a的位置，而選擇所欲使用的光(例如是紫外光L1或白光L2)。如此一來，本實施例之照明模組100可僅利用單一光源(意即發光二極體414)而發出多種不同波長與功能的光，例如是紫外光L1可供殺菌之用，而白光L2可供照明之用，以因應使用者的需求。此外，由於本實施例之照明裝置100是透過簡單的旋轉來改變出光的種類，因此照明裝置100的設計較為簡單化，且其製程也較為簡單，可降低生產成本。

綜上所述，由於本發明之光源模組之設計是將波長轉換元件透過旋轉組件而配置於發光二極體陣列上，因此使用者可藉由轉動旋轉組件來改變波長轉換元件的位置，以選擇所欲使用的光(例如是紫外光或白光)。如此一來，本發明之光源模組可僅利用單一光源而發出多種不同波長與功能的光，以因應使用者的需求。此外，由於本發明照明裝置應用上述之光源模組，因此照明裝置除了可提供多種不同波長與功能的光以供使用者選擇使用之外，亦具有裝置簡單化以及製程簡單化的優點，可有效降低生產成本。

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‧‧‧照明裝置

200‧‧‧背板

300‧‧‧活動式基板

400‧‧‧光源模組

410‧‧‧發光二極體陣列

412‧‧‧承載器

412a‧‧‧容納凹槽

414‧‧‧發光二極體

420a、420b、420c‧‧‧波長轉換元件

422a‧‧‧矽膠

424a‧‧‧紫外光螢光粉

422b‧‧‧玻璃

424b‧‧‧螢光層

422c‧‧‧玻璃膠

424c‧‧‧螢光粉

430‧‧‧旋轉組件

440．．．透明基板

450．．．透鏡

500．．．彈性組件

L1．．．紫外光

L2．．．白光

P1．．．第一位置

P2．．．第二位置

P3．．．第三位置

P4．．．第四位置

圖1A為本發明之一實施例之一種光源模組的示意圖。

圖1B為圖1A之波長轉換元件由第一位置轉動至第二位置的示意圖。

圖2A至圖2C為多種不同型態之波長轉換元件的示意圖。

圖3A為本發明之一實施例之一種照明裝置的俯視示意圖。

圖3B繪示為沿圖3A之線A-A’的剖面示意圖。

圖3C為圖3A之照明裝置之活動式基板由第三位置移動至第四位置的俯視示意圖。

圖3D繪示為沿圖3C之線B-B’的剖面示意圖。

400．．．光源模組

410．．．發光二極體陣列

412．．．承載器

412a．．．容納凹槽

414．．．發光二極體

420a．．．波長轉換元件

430．．．旋轉組件

440．．．透明基板

450．．．透鏡

L1．．．紫外光

L2．．．白光

P1．．．第一位置

Claims (21)

1. 一種光源模組，包括：一承載器，具有多個容納凹槽；一發光二極體陣列，具有多個發光二極體設置於該承載器上並與該承載器電性連接，其中各該發光二極體分別位於各該容納凹槽內，且各該發光二極體適於發出一光源；以及多個波長轉換元件，各該波長轉換元件樞設於該承載器上，各該波長轉換元件相對於各該發光二極體適於在一第一位置與一第二位置之間轉動，其中，當各該波長轉換元件位於該第一位置時，各該波長轉換元件將各該發光二極體所發射之光源的一部份轉換成另一波長的光源並與各該發光二極體所發射之剩餘光源混合而發出一白光，當各該波長轉換元件位於該第二位置時，各該發光二極體所發射之光源係朝外射出。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，其中該光源包括紫外光或可見光。
3. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，更包括多個旋轉組件，分別樞設於該承載器上，各該波長轉換元件藉由該旋轉組件在該第一位置與該第二位置之間轉動。
4. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，其中該承載器包括鋁基板。
5. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，更包括一透明基板，配置於該發光二極體陣列的該承載器上，其中該透明基板位於該承載器與該些波長轉換元件及該旋轉機構之間，且覆蓋該些發光二極體。
6. 如申請專利範圍第5項所述之光源模組，其中該透明基板包括玻璃基板。
7. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，更包括多個透鏡，分別位於該些波長轉換元件上，其中當該些波長轉換元件位於該第一位置時，該些透鏡分別對應該些容納凹槽內的該些發光二極體。
8. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，其中該旋轉機組件的材質包括金屬。
9. 一種照明裝置，包括：一背板；一活動式基板，適於在一第三位置與一第四位置之間移動；一光源模組，配置於該活動式基板上，該光源模組包括：一承載器，具有多個容納凹槽；一發光二極體陣列，具有多個發光二極體設置於該承載器上並與該承載器電性連接，其中各該發光二極體分別位於各該容納凹槽內，且各該發光二極體適於發出一光源；以及多個波長轉換元件，各該波長轉換元件樞設於該承載器上，各該波長轉換元件相對於各該發光二極體適於在一第一位置與一第二位置之間轉動；以及一彈性組件，配置於該活動式基板與該背板之間，其中當該活動式基板位於該第三位置且各該波長轉換元件位於該第一位置時，各該波長轉換元件將各該發光二極體所發射之光源的一部份轉換成另一波長的光源並與各該發光二極體所發射之剩餘光源混合而發出一白光，當該活動式基板位於該第四位置且各該波長轉換元件位於該第二位置時，該彈性組件產生彈性變形，且各該發光二極體所發射之光源係朝外射出。
10. 如申請專利範圍第9項所述之照明裝置，其中該光源包括紫外光或可見光。
11. 如申請專利範圍第9項所述之照明裝置，更包括多個旋轉組件，分別樞設於該承載器上，各該波長轉換元件藉由該旋轉組件在該第一位置與該第二位置之間轉動。
12. 如申請專利範圍第9項所述之照明裝置，其中該承載器包括鋁基板。
13. 如申請專利範圍第9項所述之照明裝置，更包括一透明基板，配置於該發光二極體陣列的該承載器上，其中該透明基板位於該承載器與該些波長轉換元件及該旋轉機構之間，且覆蓋該些發光二極體。
14. 如申請專利範圍第13項所述之照明裝置，其中該透明基板包括玻璃基板。
15. 如申請專利範圍第9項所述之照明裝置，更包括多個透鏡，分別位於該些波長轉換元件上，其中當該些波長轉換元件位於該第一位置時，該些透鏡分別對應該些容納凹槽內的該些發光二極體。
16. 如申請專利範圍第9項所述之照明裝置，其中各該波長轉換元件的放射頻譜介於465奈米至650奈米之間。
17. 如申請專利範圍第9項所述之照明裝置，其中各該波長轉換元件是由一矽膠混合一紫外光螢光粉所組成。
18. 如申請專利範圍第9項所述之照明裝置，其中各該波長轉換元件是於一玻璃上塗佈一螢光粉層所構成。
19. 如申請專利範圍第9項所述之照明裝置，其中各該波長轉換元件是由一玻璃膠混合一螢光粉所構成。
20. 如申請專利範圍第9項所述之照明裝置，其中該旋轉機組件的材質包括金屬。
21. 如申請專利範圍第9項所述之照明裝置，其中該彈性組件包括多個彈簧。