TWI410591B - 光源裝置 - Google Patents

Description

光源裝置

本發明是有關於一種光源裝置，特別是具有投影功能的光源裝置。

光源裝置為現代生活的必需品，其除了提供足夠的照明以供實際應用之外，更可採用多變的出光效果與發光顏色來營造特殊的情境。然而，習知的照明燈具雖有各種不同的出光效果與發光顏色，卻無法投影出特定的文字或圖案，因此應用層面仍受到限制。

美國專利第7542635號揭露了一種平面燈具，包括發光二極體光源、反射片、導光板、光擴散片及一符號圖片，其中來自導光板之部分光束將被符號圖片反射回導光板，而部分光束則可穿透符號圖片。

中華民國專利第M324004號揭露一種汽車投影燈裝置，包括殼體、投射光源及鏡頭。鏡頭內設有鏡片。投射光源設置於鏡片後方。光束經鏡片後轉變為具有警示作用的文字或圖案。

中華民國專利第M261643號揭露了一種投影燈結構，包括本體、後蓋、機心組及投影模塊。投影模塊設置於本體前端，且投影模塊尾端設有圖案，前端設有凸透鏡。投影模塊與本體以緊配合方式組設，可令使用者依需要方便地更換投影圖案。

中華民國專利第M376693號揭露了一種發光二極體變焦投影裝置，其中圖文薄片設置在發光二極體光源與凸透鏡之間。凸透鏡固定在滑套上並可相對發光二極體光源或圖文薄片移動而使圖文薄片可清晰成像。此外，可透過旋轉圖文薄片而改變投影內容。

中華民國專利公開第201011410號揭露了一種背光模組，包含至少一光源、一導光板、一收斂膜片及一導直膜片，如此可得到一高準直之面光源。

本發明提供一種光源裝置，可投影出文字或圖案，以達到告示或美觀的效果。

本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。

為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明之一實施例提出一種光源裝置，包括一光源模組、一濾光單元及一投影鏡頭。光源模組適於產生一平面光源，且提供一照明光束。濾光單元配置於光源模組上，且配置於照明光束的傳遞路徑上，其中濾光單元適於產生一圖案化遮光區與一圖案化透光區，且圖案化透光區的光穿透率大於圖案化遮光區的光穿透率。投影鏡頭配置於來自濾光單元的照明光束的傳遞路徑上。

本發明之另一實施例提出一種光源裝置，包括一光源模組及一濾光單元。光源模組適於產生一平面光源，且提供一照明光束，其中照明光束從平面光源出射的發散角可為小於等於10度。濾光單元配置於光源模組上，且配置於照明光束的傳遞路徑上，其中濾光單元適於產生一圖案化遮光區與一圖案化透光區，且圖案化透光區的光穿透率大於圖案化遮光區的光穿透率。

在本發明之實施例之光源裝置中，由於濾光單元具有圖案化遮光區與圖案化透光區，且光源模組產生平面光源，因此光源裝置可投射出文字或圖案，以達到告示或美觀的效果。

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。

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一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。

圖1為本發明之一實施例之光源裝置的剖面示意圖，圖2為圖1中之濾光單元的正視圖，而圖3為圖1之光源裝置所投影出的影像之正視圖。請參照圖1至圖3，本實施例之光源裝置200包括一光源模組100、一濾光單元210及一投影鏡頭220。光源模組100適於產生一平面光源，且提供一照明光束122。在本實施例中，光源模組100例如為一側邊入光式光源模組，且光源模組100包括一導光板110及至少一發光元件120(在圖1中是以複數個發光元件120為例)。導光板110具有一第一表面112、一相對於第一表面112的第二表面114及一連接第一表面112與第二表面114的入光面116，其中第一表面112鄰近濾光單元210，且第二表面114遠離濾光單元210。發光元件120配置於入光面116旁，且適於發出照明光束122。

發光元件120所發出的照明光束122經由入光面116進入導光板110後，適於被第一表面112與第二表面114全反射。配置於導光板110的表面(圖1中是以第二表面114為例)的光學微結構118則可使照明光束122產生散射，而使照明光束122穿透第一表面112而傳遞至濾光單元210。另一方面，光學微結構118可將照明光束122散射至配置於第二表面114之一側的反射片130。反射片130可將照明光束122反射回第二表面114，並使照明光束122依序穿透第二表面114與第一表面112而傳遞至濾光單元210。在本實施例中，光學微結構118例如為點狀凸起。然而，在本實施例中，光學微結構118亦可以是點狀凹陷、條狀凸起、條狀凹陷、V溝(V cut)狀凸起、V溝狀凹陷、角錐狀凸起、角錐狀凹陷或其他適當形狀的微結構。在本實施例中，發光元件120例如為發光二極體(light emitting diode,LED)。然而，在本實施例中，發光元件120亦可以是冷陰極螢光燈管(cold cathode fluorescent lamp,CCFL)或其他適當的發光元件。

在本實施例中，光源模組100更包括一背框150及一前框160。導光板110、反射片130及發光元件120配置於背框150中，而前框160配置於背框150上，且覆蓋發光元件120及導光板110的邊緣。在本實施例中，第一表面112的邊緣上亦可設置有反射片140，且反射片140例如是位於第一表面112與前框160之間。

濾光單元210配置於光源模組100上，且配置於照明光束122的傳遞路徑上。濾光單元210適於產生一圖案化遮光區214與一圖案化透光區212，且圖案化透光區212的光穿透率大於圖案化遮光區214的光穿透率。舉例而言，圖案化遮光區214可以是完全不透光或部分透光，而圖案化透光區212可以是完全透光或部分透光。此外，圖案化透光區212的光穿透率減圖案化遮光區214的光穿透率所得到的差值例如為大於等於30%。

在本實施例中，濾光單元210例如為一濾光板，此濾光板具有上述圖案化遮光區214與圖案化透光區212。在本實施例中，圖案化遮光區214例如為黑色或灰色，而圖案化透光區212例如為灰色或無色。然而，在本實施例中，圖案化遮光區214與圖案化透光區212之至少其一具有顏色，即具有非黑色、灰色或白色之顏色。或者，圖案化透光區212亦可以具有複數種不同之顏色。

投影鏡頭220配置於來自濾光單元210的照明光束122的傳遞路徑上。投影鏡頭220適於將照明光束122投射於一表面50上。由於照明光束122經由濾光單元210的濾光作用且經由投影鏡頭220的成像作用，因此照明光束122會在表面50上形成影像52與影像54，其中影像52即圖案化透光區212的成像，而影像54則對應至圖案化遮光區214。當圖案化透光區212為無色或灰色，而圖案化遮光區214為黑色時，影像52即呈白色或灰色，且影像54即呈黑色。換言之，影像52與影像54會隨著所選用的圖案化透光區212與圖案化遮光區214的形狀或顏色的改變而改變。在本實施例中，圖案化透光區212的形狀可為文字，因此光源裝置200便能夠在表面50上投射出文字。在其他實施例中，圖案化透光區212的形狀亦可以是圖形，則光源裝置200便能夠在表面50上投射出圖形。此外，濾光單元210亦可包括一外框216，外框216環繞圖案化透光區212與圖案化遮光區214，以作幫助固定的用途。在本實施例中，投影鏡頭220可藉由鎖固構件222固定於光源模組100上，例如是固定於前框160上，其中鎖固構件222例如為螺絲、螺栓或其他適當的鎖固構件。

在本實施例之光源裝置200中，由於濾光單元210具有圖案化遮光區214與圖案化透光區212，且光源模組100產生平面光源，因此光源裝置200可投射出文字或圖案，以達到告示或美觀的效果。此外，藉由投影鏡頭220的倍率的調整，可將影像52與影像54放大與縮小，以增進光源裝置200的應用性。此外，圖案化透光區212與圖案化遮光區214可具有顏色，以增進光源裝置200所投影出的影像52與影像54之多變性。再者，濾光單元210可從光源裝置200中拆卸下來，並置換為具有不同形狀或顏色的圖案化遮光區214與圖案化透光區212的其他濾光單元210。如此一來，使用者便能夠根據使用需求而找到適當的濾光單元210，以使光源裝置200投射出所欲投射的影像。

在本實施例中，光源模組100更包括至少一光學膜片170(在圖1中是以複數個光學膜片為例)，且光學膜片170配置於第一表面112與濾光單元210之間。光學膜片170包括增亮膜(brightness enhancement film,BEF)、角錐光學膜(pyramid optical film)、微透鏡陣列膜(microlens film)、柱狀透鏡膜(lenticular film)或其他適當的光學膜片。光源模組100所形成的平面光源可視為位於照明光束122之最後通過的一片光學膜片170上。或者，當光源模組100不具有光學膜片170時，平面光源可視為位於導光板110的第一表面112上。

為了進一步提升影像52與影像54的品質，在本實施例中，平面光源的輝度均勻度大於等於70%。輝度均勻度是以下述方式定義：首先將平面光源等分成9個以3×3矩形陣列排列之矩形區域，即形成一個九宮格，然後測量這些矩形區域的中心點的輝度值，而得到9個數值。輝度均勻度即定義為將這9個數值的最小值除以最大值，然後再乘以100%。由於本實施例之平面光源的輝度均勻度大於等於70%，因此影像52與影像54的亮度較為均勻。

圖4為本發明之另一實施例之光源裝置的剖面示意圖。請參照圖4，本實施例之光源裝置200a類似於圖1之光源裝置200，而兩者的差異如下所述。在本實施例之光源裝置200a中，濾光單元210配置於第一表面112與光學膜片170之間。本實施例之光源裝置200a亦具有圖1之光源裝置200的優點與功效，在此不再重述。此外，在本實施例中，光源模組100所形成的平面光源的輝度均勻度可視為當濾光單元210從光源裝置200a中抽離時，照明光束122最後通過的一片光學膜片170上所形成的平面光源的輝度均勻度。

圖5A為本發明之又一實施例之光源裝置的剖面示意圖，而圖5B為圖5A中的濾光單元於傾斜一個視角時的示意圖。請參照圖5A與圖5B，本實施例之光源裝置200b類似於圖1之光源裝置200，而兩者的差異如下所述。在本實施例光源裝置200b中，濾光單元210b包括一第一偏光片211及一第二偏光片213。第一偏光片211配置於照明光束122的傳遞路徑上，且具有一第一穿透軸A1。第二偏光片213配置於照明光束122的傳遞路徑上，且包括一圖案化無偏光材料區域215及一圖案化具偏光材料區域217，其中圖案化具偏光材料區域217具有一第二穿透軸A2。第一偏光片211適於相對於第二偏光片213旋轉，以使第一穿透軸A1不平行於第二穿透軸A2，進而使圖案化無偏光材料區域215對應形成圖案化透光區212，且使圖案化具偏光材料區域217對應形成圖案化遮光區214。

舉例而言，當第一偏光片211相對於第二偏光片213旋轉，而使第一穿透軸A1與第二穿透軸A2互相垂直時，來自導光板110之同時具有第一偏振方向D1與第二偏振方向D2的照明光束122(亦即不具偏振性的照明光束122)之具有第一偏振方向D1的部分會被第一偏光片211遮擋，而此照明光束122之具有第二偏振方向D2的部分則會通過第一偏光片211，其中第一偏振方向D1實質上垂直於第二偏振方向D2。接著，具第二偏振方向D2的照明光束122會有部分通過圖案化無偏光材料區域215而傳遞至表面50，這是因為圖案化無偏光材料區域215中沒有偏光材料以遮擋照明光束122。另一方面，另一部分具第二偏振方向D2的照明光束122則會被圖案化具偏光材料區域217所遮擋，這是因為圖案化具偏光材料區域217中具有偏振材料，偏振材料即偏光材料，且第二穿透軸A2與第一穿透軸A1垂直，亦即第二穿透軸A2垂直於第二偏振方向D2。如此一來，影像54便會對應到圖案化遮光區214而處於暗態。

隨著調整第一穿透軸A1與第二穿透軸A2的夾角可改變影像54的亮度。當第一穿透軸A1與第二穿透軸A2垂直時，影像54的亮度最小，而當第一穿透軸A1平行於第二穿透軸A2時，影像54的亮度接近於影像52的亮度。

此外，本實施例之光源模組100b是以包括一片光學膜片170為例，但在其他實施例中，光源模組100b亦可以包括複數片光學膜片170。

圖6為本發明之再一實施例之光源裝置的剖面示意圖。請參照圖6，本實施例之光源裝置200c類似於圖1之光源裝置200，而兩者的差異如下所述。本實施例之光源裝置200c不採用如圖1之投影鏡頭220，取而代之的是，本實施例之光源模組100c所發出的照明光束122c從平面光源出射的發散角θ可為小於等於10度，以產生實質上準直的光束。具體而言，光強度於不同的出光角度會有不同大小的分佈，而發散角θ定義為照明光束122c的光強度值大於等於最大光強度值的一半的角度。換言之，本實施例之照明光束122c較為準直，因此即使不採用投影鏡頭220，亦可將圖案化透光區212與圖案化遮光區214的影像投射於表面50上以形成影像52與影像54。發散角θ的大小可藉由光學膜片170c與光學微結構118c的設計來調整。舉例而言，光學膜片170c可採用適當設計之增亮膜、角錐光學膜、微透鏡陣列膜、柱狀透鏡膜或其他適當的光學膜片，而光學微結構118c則可採用V溝凸起、角錐狀凸起或其他適當的光學微結構118c。

此外，本實施例之濾光單元210的類型及配置位置亦可置換為上述其他實施例之濾光單元的類型及配置位置。

圖7為本發明之另一實施例之光源裝置的剖面示意圖。請參照圖7，本實施例之光源裝置200d類似於圖1之光源裝置200，而兩者的差異如下所述。在本實施例之光源裝置200d中，光源模組100d為直下式光源模組，且光源模組100d包括複數個發光元件120及一擴散板110d。發光元件120適於發出照明光束122。擴散板110d配置於照明光束122的傳遞路徑上，且位於濾光單元210與這些發光元件120之間。在本實施例中，光源模組100d更包括一燈箱150d，燈箱150d容置發光元件120、擴散板110d及光學膜片170。燈箱150d內側的側表面154d與底面152d可設計為適於反射照明光束122，以增進光源模組100d的光利用率。此外，投影鏡頭220可藉由鎖固構件222固定於燈箱150d上。

在本實施例中，光學膜片170配置於擴散板110d與濾光單元210之間。然而，在本實施例中，亦可以是濾光單元210配置於光學膜片170與擴散板110d之間。

本實施例之光源模組100d亦可以用來取代上述其他實施例之光源裝置中的光源模組而形成其他種類的光源裝置。此外，在另一實施例中，藉由適當的設計擴散板110d與光學膜片170，亦可使照明光束從平面光源出射的發散角小於等於10度，如此便可在不採用投影鏡頭220的情況下亦達到投影的效果。

綜上所述，在本發明之實施例之光源裝置中，由於濾光單元具有圖案化遮光區與圖案化透光區，且光源模組產生平面光源，因此光源裝置可投射出文字或圖案，以達到告示或美觀的效果。

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。另外本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。

50．．．表面

52、54．．．影像

100、100b、100c、100d．．．光源模組

110．．．導光板

110d．．．擴散板

112．．．第一表面

114．．．第二表面

116．．．入光面

118、118c．．．光學微結構

120．．．發光元件

122、122c．．．照明光束

130、140．．．反射片

150．．．背框

150d．．．燈箱

152d．．．底面

154d．．．側表面

160．．．前框

170、170c．．．光學膜片

200、200a、200b、200c、200d．．．光源裝置

210、210b．．．濾光單元

211．．．第一偏光片

212．．．圖案化透光區

213．．．第二偏光片

214．．．圖案化遮光區

215．．．圖案化無偏光材料區域

216．．．外框

217．．．圖案化具偏光材料區域

220．．．投影鏡頭

222．．．鎖固構件

A1．．．第一穿透軸

A2．．．第二穿透軸

D1．．．第一偏振方向

D2．．．第二偏振方向

θ．．．發散角

圖1為本發明之一實施例之光源裝置的剖面示意圖。

圖2為圖1中之濾光單元的正視圖。

圖3為圖1之光源裝置所投影出的影像之正視圖。

圖4為本發明之另一實施例之光源裝置的剖面示意圖。

圖5A為本發明之又一實施例之光源裝置的剖面示意圖。

圖5B為圖5A中的濾光單元於傾斜一個視角時的示意圖。

圖6為本發明之再一實施例之光源裝置的剖面示意圖。

圖7為本發明之另一實施例之光源裝置的剖面示意圖。

50．．．表面

52、54．．．影像

100．．．光源模組

110．．．導光板

112．．．第一表面

114．．．第二表面

116．．．入光面

118．．．光學微結構

120．．．發光元件

122．．．照明光束

130、140．．．反射片

150．．．背框

160．．．前框

170．．．光學膜片

200．．．光源裝置

210．．．濾光單元

212．．．圖案化透光區

214．．．圖案化遮光區

220．．．投影鏡頭

222．．．鎖固構件

Claims (17)

1. 一種光源裝置，包括：一光源模組，適於產生一平面光源，且提供一照明光束；一濾光單元，配置於該光源模組上，且配置於該照明光束的傳遞路徑上，其中該濾光單元適於產生一圖案化遮光區與一圖案化透光區，且該圖案化透光區的光穿透率大於該圖案化遮光區的光穿透率，該濾光單元包括：一第一偏光片，配置於該照明光束的傳遞路徑上，且具有一第一穿透軸；以及一第二偏光片，配置於該照明光束的傳遞路徑上，且包括一圖案化無偏光材料區域及一圖案化具偏光材料區域，其中該圖案化具偏光材料區域具有一第二穿透軸，且該第一偏光片適於相對於該第二偏光片旋轉，以使該第一穿透軸不平行於該第二穿透軸，進而使該圖案化無偏光材料區域對應形成該圖案化透光區，且使該圖案化具偏光材料區域對應形成該圖案化遮光區；以及一投影鏡頭，配置於來自該濾光單元的該照明光束的傳遞路徑上。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光源裝置，其中該濾光單元為一濾光板，具有該圖案化遮光區與該圖案化透光區。
3. 如申請專利範圍第1項所述之光源裝置，其中該 圖案化遮光區與該圖案化透光區之至少其一具有顏色。
4. 如申請專利範圍第1項所述之光源裝置，其中該光源模組包括：一導光板，具有一第一表面、一相對於該第一表面的第二表面及一連接該第一表面與該第二表面的入光面，其中該第一表面鄰近該濾光單元，且該第二表面遠離該濾光單元；以及至少一發光元件，配置於該入光面旁，且適於發出該照明光束。
5. 如申請專利範圍第4項所述之光源裝置，其中該光源模組更包括一光學膜片，且該光學膜片配置於該第一表面與該濾光單元之間。
6. 如申請專利範圍第4項所述之光源裝置，其中該光源模組更包括一光學膜片，且該濾光單元配置於該第一表面與該光學膜片之間。
7. 如申請專利範圍第1項所述之光源裝置，其中該光源模組包括：複數個發光元件，適於發出該照明光束；以及一擴散板，配置於該照明光束的傳遞路徑上，且位於該濾光單元與該些發光元件之間。
8. 如申請專利範圍第1項所述之光源裝置，其中該平面光源的輝度均勻度大於等於70%。
9. 一種光源裝置，包括：一光源模組，適於產生一平面光源，且提供一照明光 束，其中該照明光束為從該平面光源出射的一實質上準直光束；以及一濾光單元，配置於該光源模組上，且配置於該照明光束的傳遞路徑上，其中該濾光單元適於產生一圖案化遮光區與一圖案化透光區，且該圖案化透光區的光穿透率大於該圖案化遮光區的光穿透率，該濾光單元包括：一第一偏光片，配置於該照明光束的傳遞路徑上，且具有一第一穿透軸；以及一第二偏光片，配置於該照明光束的傳遞路徑上，且包括一圖案化無偏光材料區域及一圖案化具偏光材料區域，其中該圖案化具偏光材料區域具有一第二穿透軸，且該第一偏光片適於相對於該第二偏光片旋轉，以使該第一穿透軸不平行於該第二穿透軸，進而使該圖案化無偏光材料區域對應形成該圖案化透光區，且使該圖案化具偏光材料區域對應形成該圖案化遮光區。
10. 如申請專利範圍第9項所述之光源裝置，其中該濾光單元為一濾光板，具有該圖案化遮光區與該圖案化透光區。
11. 如申請專利範圍第9項所述之光源裝置，其中該圖案化遮光區與該圖案化透光區之至少其一具有顏色。
12. 如申請專利範圍第9項所述之光源裝置，其中該光源模組包括：一導光板，具有一第一表面、一相對於該第一表面的 第二表面及一連接該第一表面與該第二表面的入光面，其中該第一表面鄰近該濾光單元，且該第二表面遠離該濾光單元；以及至少一發光元件，配置於該入光面旁，且適於發出該照明光束。
13. 如申請專利範圍第12項所述之光源裝置，其中該光源模組更包括一光學膜片，且該光學膜片配置於該第一表面與該濾光單元之間。
14. 如申請專利範圍第12項所述之光源裝置，其中該光源模組更包括一光學膜片，且該濾光單元配置於該第一表面與該光學膜片之間。
15. 如申請專利範圍第9項所述之光源裝置，其中該光源模組包括：複數個發光元件，適於發出該照明光束；以及一擴散板，配置於該照明光束的傳遞路徑上，且位於該濾光單元與該些發光元件之間。
16. 如申請專利範圍第9項所述之光源裝置，其中該平面光源的輝度均勻度大於等於70%。
17. 如申請專利範圍第9項所述之光源裝置，其中該照明光束的發散角小於等於10度。