TWI388762B - Adjustable color temperature of the light-emitting module - Google Patents

Description

可調整色溫的發光模組

本發明是有關於一種可調整色溫的發光模組，特別是指一種用於產生光源的可調整色溫的發光模組。

在發光二極體(Light Emitting Diode，LED)產品中，一項重要的規格數字就是關係光源顏色特性的色溫(correlated color temperature)。而色溫是以絕對溫度K來表示，一般來說，色溫在3000K以下為低色溫，光色偏紅橘並給予溫暖的感覺，色溫在3000K-8000K為中色溫，光色由橘黃趨向於白色，色溫超過8000K為高色溫，光色由白偏藍並給予清冷的感覺。

參閱圖1，以一般發光單元1為例，主要包含一基座11、黏固在該基座11上的一發光二極體12、與該發光二極體12電連接的一對導腳13，及覆蓋該發光二極體12且含有螢光粉的一黏膠層14。藉此，利用互補原理，以該發光二極體12發出特定波長的光，激發該黏膠層14內的螢光粉，就可以發出符合色溫需求的光源。

舉例來說，使用黃色螢光粉和藍光的發光二極體12，可獲得高亮度白光LED；若使用綠色螢光粉配合藍光的發光二極體12，可以直接獲得綠光；綠色螢光粉也可配合紅色螢光粉與藍光的發光二極體12而獲得白光。

惟，前述發光單元1雖然耗電量極低，卻仍然會因為所產生的熱效應，影響發光的效能及使用壽命，尤其是該 發光二極體12被封裝在該黏膠層14內，熱效應對該發光二極體12效能及壽命的影響將更為嚴重，該黏膠層14內的螢光粉也會有劣化的缺失，且前述發光單元1的色溫固定，無法配合環境或使用需求調整。

因此，業界為了改善前述色溫無法調整的缺失，極力研發一種可以針對發光二極體12調整色溫的發光單元1，諸如中華民國專利證書號第M365032號案、第I304273號案、第M334250號案、第M314819號案...等，主要是以至少一個白光的發光二極體做為主光源，再輔助其它色系的發光二極體，達到改變色溫的目的。

惟，前述不同顏色的LED仍然有塗覆螢光粉的製程，同樣有散熱不良的缺失，且必須克服溫度、操作電流、壽命等差異，而搭配精確的控制電路，不但實用化困難、組件多、成本高，且會影響整體的發光效率，相當不符合經濟效益，也因此，無法普及於日常生活。

因此，本發明之目的，即在提供一種可以簡化組件與製程、降低成本，及提升散熱效果與發光效率的可調整色溫的發光模組。

於是，本發明的可調整色溫的發光模組，包含一發光單元，及一光罩單元。該發光單元具有至少一發光體。該光罩單元具有可透光且可移動地相對應該發光單元的一光罩，及依附在該光罩的一螢光物，該光罩畫分有至少二個區段，且每一區段內含有不同含量的螢光物，使該區段內 的螢光物隨該光罩移動而面向該發光體，用於發出不同色溫的光。

本發明的功效是只需調整該光罩與該發光體的相對位置，就可以達到調整色溫的目的，進而能簡化組件與製程、降低成本，及提升散熱效果與發光效率。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之數個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

在本發明被詳細描述之前，要注意的是，在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖2、圖3，本發明可調整色溫的發光模組的一第一較佳實施例包含一發光單元2，及一光罩單元3。

該發光單元2具有一基板21，及排列該基板上21的數個發光體。該發光體在本較佳實施例是一種藍光發光二極體22，也可以是紫光、紫外光發光二極體，或螢光燈(日光燈)。

該光罩單元3具有環繞該發光單元2的一光罩31，及依附在該光罩31的一螢光物32。該光罩31畫分有數區段31a、31b、31c、31d，該等區段31a、31b、31c、31d的厚度是依循轉動方向產生變化。該螢光物32是由螢光粉組成，且與該光罩31一體成形，並配合該等區段31a~31d厚度的變化，使每一區段31a內含有不同含量的螢光物。值得一提的是，該螢光物32在本較佳實施例是以一種摻雜Ce³⁺ 的 釔鋁石榴石(Yttrium-Aluminum-Garnet，YAG)螢光粉(黃光)。

由於YAG螢光粉受到激發的時候，可以吸收450~470 nm波長的光，產生460~750 nm的波長(以下簡稱黃光)，其發光光譜相當的廣，因此，只需控制螢光粉的用量，就可以在該發光二極體22發藍光而激發該螢光物32產生的黃光後，利用混色原理，產生不同色溫的光。

以圖3為例，當旋動該光罩31，至以該區段31a面對該發光二極體22時，由於該區段31a厚度較薄，該螢光物32含量較少，因此，所發出的黃光較少，色溫尚在8000K左右，以圖2為例，當旋動該光罩31，至以該區段31b面對該發光二極體22時，由於該區段31b厚度較厚，該螢光物32含量多，吸光率增加，色溫約3000K左右，會產生接近暖色系的光源，當旋動該光罩31，至以該區段31c、或31d面對該發光二極體22時，由於該區段31c、31d的厚度介於該區段31a與該區段31b間，所以，會依據該螢光物32含量的變化，產生色溫介於3000 K~8000K左右且接近日光白光或暖白光的光源，藉此，可以達到無段式調整色溫的目的。

值得一提的是，當色溫調整時，若有照度變化而不符需求的情形，可以利用一調整機制(如調整電流大小的控制開關)，在變換區段31a、31b、31c、31d同時，由使用者調整電流的大小，使本發明在調整色溫的前題下，仍然能符合照明的需求。

參閱圖4，是本發明一第二較佳實施例，其與該第一較佳實施例大致相同，不同處僅在於：該光罩31具有一上夾層311與一下夾層312。且該上夾層311與該下夾層312分別具有相互鄰近的一部位311a、312a，及相互遠離的另一部位311b、312b，使該上、下夾層311、312間形成不同大小的間距。

該螢光物32在本較佳實施例是以膠料與相同比例的螢光粉混合後，配合該等區段31a、31b、31c、31d以不同填充量填充在該上夾層311與該下夾層312間，使每一區段31a、31b、31c、31d內含有不同含量的螢光物32。

藉此，同樣能以不同濃度的螢光物32發出不同色溫的光源，進而達到無段式調整色溫的目的。

參閱圖5，是本發明一第三較佳實施例，其與該第一較佳實施例大致相同，不同處僅在於：該螢光物32具有數層薄膜321。每一薄膜321分別是由膠料與相同比例的螢光材料混合而成，且配合該區段31a、31b、31c、31d以不同層數疊合在該光罩31一表面，使每一區段31a、31b、31c、31d內含有不同含量的螢光物32。

藉此，先製成相同濃度的薄膜321，再疊合形成不同厚度的螢光物32，可以省略調配不同濃度的製程，使該光罩31不同的區段31a、31b、31c、31d，仍然具有濃度的變化，進而達到調整色溫的目的。

參閱圖6，是本發明一第四較佳實施例，其與該第一較 佳實施例大致相同，不同處在於：該螢光物32是由不同比例的螢光粉與該光罩41混合形成一體，使每一區段31a、31b、31c、31d在厚度相同的情形下，含有不同濃度的螢光物32。

藉此，每一區段31a、31b、31c、31d的螢光物32同樣會因為濃度不同所形成的含量變化發出不同色溫的光源，進而達到無段式調整色溫的目的。

參閱圖7，是本發明一第五較佳實施例，其與該第四較佳實施例大致相同，同樣包含有一發光單元2，及一光罩單元3，不同處在於： 該光罩單元3具有環繞該發光單元2的一光罩31，及依附在該光罩41的一螢光物33。該光罩31畫分有厚度相同的數區段31a、31b、31c、31d。該螢光物33具有數層薄膜331。每一薄膜331是以膠料與不同比例的螢光粉混合而成，且配合該等區段31a、31b、31c、31d形成在該光罩31一表面，使每一區段31a、31b、31c、31d在厚度相同的情形下含有不同濃度的螢光物33。

藉此，同樣只需旋動該光罩31，至以該區段31a、或該區段31b、或該區段31c、或該區段31d面對該發光二極體22，就可以依據該薄膜331中所含螢光材料的濃度(含量)，與藍光的發光二極體22混色，獲得不同色溫的光源。

參閱圖8，是本發明一第六較佳實施例，其與該第五較佳實施例大致相同，同樣包含有一發光單元2，及一光罩單元3，不同處在於： 該光罩單元3具有環繞該發光單元2的一光罩31，及依附在該光罩41的一螢光物34。該光罩31畫分有厚度相同的數區段31a、31b、31c、31d。該螢光物34具有數層薄膜341。每一薄膜341是以膠料與不同種類的螢光粉混合而成，且配合該等區段31a、31b、31c、31d形成在該光罩31一表面，如，該區段31a的薄膜341包含有綠色螢光粉，該區段31b的薄膜341包含有紅色螢光粉，該區段31c的薄膜341包含有綠色及紅色螢光粉，該區段31d的薄膜341包含有黃色螢光粉。

藉此，只需旋動該光罩41，至以該區段31a、或該區段31b、或該區段31c、或該區段31d面對該發光二極體22，，就可以依據該等薄膜341中所含的螢光材料，與藍光的發光二極體22混色，獲得不同色溫、或顏色、或演色性的光源。

參閱圖9，是本發明一第七較佳實施例，其與前述較佳實施例的原理大致相同，同樣包含有一發光單元2，及一光罩單元3，不同處在於：該光罩單元3具有依附有螢光物35的一光罩36，及載置該光罩36的一載體37。該光罩36具有位於該發光單元2下方且滑行於該載體37的數透光片361，及依據該等透光片361停駐的位置畫分有二個區段36a、36b。該等透光片361含有相同含量的螢光物35，並分別具有一高度差而能層層相互疊合。

藉此，只需移動該等透光片361至面對該發光單元2， 及改變該區段36a、36b內該等透光片361的疊合數量，就可以依據該等透光片361中螢光物含量變化發出不同色溫的光源，進而達到調整色溫的目的。

參閱圖10，是本發明一第八較佳實施例，其與該第七較佳實施例大致相同，同樣包含有一發光單元2，及一光罩單元3，不同處在於：該等透光片361是樞設在一載體38，且以該載體38為中心在該等區段36a、36b間翻轉。藉此，只需翻轉該等透光片361至面對該發光單元2，及改變該區段36a、36b內該等透光片361的疊合數量，就可以依據該等透光片361中螢光物含量變化發出不同色溫的光源，進而達到調整色溫的目的。

參閱圖11、圖12，是本發明一第九較佳實施例，其與前述較佳實施例的原理大致相同，同樣包含有一發光單元2，及一光罩單元4，不同處在於：該光罩單元4具有可透光且相對應該發光單元2的一光罩41、一可透光的迫壓件42，及填充在該光罩41內且為流體(如凝膠、液體、黏稠物...等)的一螢光物43。該光罩41畫分有一第一區段411，及形成在該第一區段411二側的二第二區段412。該迫壓件42迫壓在該第一區段411上。

當改變該迫壓件42的壓力時，該迫壓件42就可以壓縮或鬆放該第一區段411，使該第一區段411的容積產生變化，藉此，該第一區段411內的螢光物43會因為容積變小 或變大，竄流至該等第二區段412內，或迴流至該第一區段411內，進而改變該第一區段411內該螢光物43的含量，達到調整色溫的目的。

據上所述可知，本發明之可調整色溫的發光模組具有下列優點及功效：本發明主要是將塗覆該螢光物32、33、34、35、43的製程轉移至該光罩31、36、41，及控制該螢光物32、33、35、43的濃度或該螢光物34的種類，藉此，只需轉動該光罩31，就可以達到調整色溫的目的，不但能簡化組件、降低成本、提升操作時的簡易性與方便性，且能簡化該發光二極體22的製程，提升散熱效果與發光效率，使本發明更具有實用性，與產品競爭力。

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，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧發光單元

11‧‧‧基座

12‧‧‧發光二極體

13‧‧‧導腳

14‧‧‧黏膠層

2‧‧‧發光單元

21‧‧‧基板

22‧‧‧發光二極體

3‧‧‧光罩單元

31‧‧‧光罩

31a‧‧‧區段

31b‧‧‧區段

31c‧‧‧區段

31d‧‧‧區段

311‧‧‧上夾層

311a‧‧‧第一端

311b‧‧‧第二端

312‧‧‧下夾層

312a‧‧‧部位

312b‧‧‧部位

32‧‧‧螢光物

321‧‧‧薄膜

33‧‧‧螢光物

331‧‧‧薄膜

34‧‧‧螢光物

341‧‧‧薄膜

35‧‧‧螢光物

36‧‧‧光罩

36a‧‧‧區段

36b‧‧‧區段

361‧‧‧透光片

37‧‧‧載體

371‧‧‧平面

38‧‧‧載體

4‧‧‧光罩單元

41‧‧‧光罩

411‧‧‧第一區段

412‧‧‧第二區段

42‧‧‧迫壓件

43‧‧‧螢光物

圖1是一剖視圖，說明一般的發光單元；圖2是一剖視圖，說明本發明一可調整色溫的發光模組的一第一較佳實施例；圖3是該第一較佳實施例中轉動一光罩的一剖視圖；圖4是一剖視圖，說明本發明一可調整色溫的發光模組的一第二較佳實施例；圖5是一剖視圖，說明本發明一可調整色溫的發光模 組的一第三較佳實施例；圖6是一剖視圖，說明本發明一可調整色溫的發光模組的一第四較佳實施例；圖7是一剖視圖，說明本發明一可調整色溫的發光模組的一第五較佳實施例；圖8是一剖視圖，說明本發明一可調整色溫的發光模組的一第六較佳實施例；圖9說明本發明一可調整色溫的發光模組的一第七較佳實施例；圖10說明本發明一可調整色溫的發光模組的一第八較佳實施例；圖11說明本發明一可調整色溫的發光模組的一第九較佳實施例；及圖12說明該第九較佳實施例中改變一第一區段內一螢光物含量的一剖視圖。

2‧‧‧發光單元

21‧‧‧基板

22‧‧‧發光二極體

31‧‧‧光罩

31a‧‧‧區段

31b‧‧‧區段

31c‧‧‧區段

31d‧‧‧區段

32‧‧‧螢光物

Claims (15)

1. 一種可調整色溫的發光模組，包含：一發光單元，具有至少一發光體；及一光罩單元，具有可透光且可移動地相對應該發光單元的一光罩，及依附在該光罩的一螢光物，該光罩畫分有至少二個區段，且每一區段內含有不同含量的螢光物，使該區段內的螢光物隨該光罩移動而面向該發光體，用於發出不同色溫的光。
2. 依據申請專利範圍第1項所述可調整色溫的發光模組，其中，該光罩是環繞該發光單元轉動。
3. 依據申請專利範圍第1項所述之可調整色溫的發光模組，其中，該光罩是與該螢光物一體成型，且配合該等區段厚度的變化，使每一區段內含有不同含量的螢光物。
4. 依據申請專利範圍第1項所述之可調整色溫的發光模組，其中，該光罩具有一上夾層與一下夾層，該螢光物是由膠料混合螢光材料所形成，且配合該等區段以不同填充量填充在該上夾層與該下夾層間，使每一區段內含有不同含量的螢光物。
5. 依據申請專利範圍第4項所述之可調整色溫的發光模組，其中，該上夾層與該下夾層分別具有相互鄰近的一第一端緣，及相互遠離的一第二端緣。
6. 依據申請專利範圍第1項所述之可調整色溫的發光模組，其中，該螢光物具有數層薄膜，每一薄膜是由膠料與相同比例的螢光材料混合而成，且配合該等區段以不同 層數疊合在該光罩一表面，使每一區段內含有不同含量的螢光物。
7. 依據申請專利範圍第1項所述之可調整色溫的發光模組，其中，該螢光物的濃度是依循該光罩移動方向產生變化。
8. 依據申請專利範圍第1項所述之可調整色溫的發光模組，其中，該螢光物具有至少二層薄膜，每一薄膜是由膠料與不同比例的螢光材料混合而成，且配合該等區段形成在該光罩一表面，使每一區段內含有不同含量的螢光物。
9. 依據申請專利範圍第1項所述之可調整色溫的發光模組，其中，該發光體可以是發光二極體、紫光、紫外光發光二極體、螢光燈其中一種。
10. 依據申請專利範圍第1項所述之可調整色溫的發光模組，其中，該光罩單元更具有一載體，且該光罩位於該發光單元下方，並具有設置在該載體的數透光片，及依據該等透光片停駐的位置畫分有該等區段，該等透光片含有相同含量的螢光物，且分別具有一高度差而能層層相互疊合。
11. 依據申請專利範圍第10項所述之可調整色溫的發光模組，其中，該等透光片是滑行於該載體的一平面。
12. 依據申請專利範圍第10項所述之可調整色溫的發光模組，其中，該等透光片是樞設在該載體，且以該載體為中心在該等區段間翻轉。
13. 一種可調整色溫的發光模組，包含：一發光單元，具有至少一發光二極體；及一光罩單元，具有可透光且可移動地相對應該發光單元的一光罩，及依附在該光罩的一螢光物，該光罩畫分有至少二個區段，且每一區段內含有不同種類的螢光物，使該區段內的螢光物隨該光罩移動而面向該發光二極體，用於發出不同色溫的光。
14. 一種可調整色溫的發光模組，包含：一發光單元，具有至少一發光二極體；及一光罩單元，具有可透光且相對應該發光單元的一光罩，及填充在該光罩內且為流體的一螢光物，該光罩畫分有至少二個區段，其中一區段可被壓縮而改變容積，使該等區段內含有不同含量的螢光物，用於發出不同色溫的光。
15. 依據申請專利範圍第14項所述之可調整色溫的發光模組，其中，該光罩單元更具有一可透光的迫壓件，該迫壓件用於壓縮前述區段，使該區段的容積產生變化。