TWI412705B - 光源模組 - Google Patents

光源模組 Download PDF

Info

Publication number
TWI412705B
TWI412705B TW99132804A TW99132804A TWI412705B TW I412705 B TWI412705 B TW I412705B TW 99132804 A TW99132804 A TW 99132804A TW 99132804 A TW99132804 A TW 99132804A TW I412705 B TWI412705 B TW I412705B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
light
source module
opening
light source
shape
Prior art date
Application number
TW99132804A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201213726A (en
Inventor
Chao Hsien Dong
Ling Yu Tsai
Original Assignee
Everlight Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Everlight Electronics Co Ltd filed Critical Everlight Electronics Co Ltd
Priority to TW99132804A priority Critical patent/TWI412705B/zh
Publication of TW201213726A publication Critical patent/TW201213726A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI412705B publication Critical patent/TWI412705B/zh

Links

Landscapes

  • Lenses (AREA)

Description

光源模組
本發明是有關於一種光源模組，且特別是包括光形變換元件的光源模組。
在習知的光源模組中，切換輸出光形的方法有兩種。其中一種方法是，藉由改變光源模組中的光源與光學元件間的距離以達到切換光形的目的。舉例而言，在習知的手電筒中，常藉由改變其燈泡與反射燈罩間的距離，而達到切換光形的目的。然而，以上述方法所切換之光形皆為一軸對稱光形，使得此類光源模組的應用受到限制。
而另一種切換光形方法是，利用一光源模組，此光源模組包括了多個位於不同位置的獨立光源，藉由控制各獨立光源的開關與否，進而達到切換光形的目的。舉例而言，一發光二極體檯燈，其包括多個發光二極體光源，其中一些發光二極體光源沿著一圓周排列，一個發光二極體光源位於上述圓周之中心。當只有位於圓周中心的發光二極體光源發光時，此發光二極體檯燈輸出之光形為較小之圓形。當所有的發光二極體光源皆發光時，此發光二極體檯燈輸出之光形即可切換為一較大之圓形。利用上述的方法切換光形時，其輸出整體之光通量會發生劇烈地變化，亦使此類光源模組的應用受到限制。
因此，如何設計出一光源模組，使其切換之輸出光形不受限於軸對稱光形。並且，此光源模組在切換光形時，其輸出之整體光通量亦不會發生太劇烈地變化，實為目前研發者所面臨的問題之一。
本發明提供一種光源模組，此光源模組可切換輸出光形。
本發明之一實施例提出一種光源模組。此光源模組包括發光元件、可調式成像系統以及光形變換元件。發光元件適於發出光束。可調式成像系統配置於光束的傳遞路徑上，且適於改變光束的收斂發散程度。光形變換元件配置於來自可調式成像系統的光束之傳遞路徑上，且包括開孔及環繞該開孔的光折射材料。其中，開孔的形狀與光折射材料的形狀不相同。可調式成像系統適於改變光束的收斂發散程度，以使光束集中地通過開孔，或使光束同時通過光折射材料與開孔。
基於上述，本發明之實施例的光源模組藉由可調式成像系統與光形變換元件間之搭配，可切換輸出光形。此外，在本發明之實施例的光源模組所切換的輸出光形間，其整體光通量的差異可被有效降低。
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。
 【第一實施例】
圖1A為本實施例之光源模組示意圖。請參照圖1A，本實施例之光源模組1000包括發光元件100、可調式成像系統200以及光形變換元件300。其中，發光元件100發出一光束L。在圖1A中，光束L之光軸以z軸來表示。光形變換元件300所在平面為S。
在本實施例中，發光元件100發出一光束L，並先傳遞至可調式成像系統200中。本實施之發光元件100例如為一個發光二極體(light emitting diode,LED)。然而，本發明不限於此。在其他實施例中，發光元件100亦可是多個發光二極體(light emitting diode,LED)的組合，當然也可以是其他適當的發光元件或其組合。
在本實施例中，可調式成像系統200配置於光束L的傳遞路徑上，且可改變光束L的收斂發散程度。舉例而言，本實施例之可調式成像系統200可包括一可移動的光學元件202。本實施例之可調式成像系統200可藉由改變其光學元件202與發光元件100間的距離D改變光束L的收斂發散程度。如此一來，光束L便可在在光形變換元件300所在之平面S上形成不同面積之光斑。然而，本發明不限於此，在其他實施例中，可調式成像系統200亦可包括一變焦鏡頭210(如圖1B中所示)。此變焦鏡頭210包括至少一變焦透鏡212。此可調式成像系統200可藉由改變變焦透鏡212的位置來改變變焦鏡頭的焦距，而使得光束L的收斂發散程度發生變化。如此一來，光束L便可在光形變換元件300所在之平面S上形成不同面積之光斑。舉例而言，當改變變焦透鏡212的位置使得變焦鏡頭之焦距變小時，光束L可在光形變換元件300所在之平面S上形成一較小面積之光斑。當改變變焦透鏡212的位置使得變焦鏡頭之焦距變大時，光束L可在光形變換元件300所在之平面S上形成一較大面積之光斑。本發明之可調式成像系統200並不限於上述，本發明之可調式成像系統200亦可為其他適當形式的可調式成像系統。
在本實施例中，光形變換元件300配置於來自可調式成像系統200的光束L之傳遞路徑上(如圖1A所示)。圖2A為本實施例之光形變換元件立體示意圖。請參照圖2A，本實施例之光形變換元件300包括開孔302及環繞此開孔的光折射材料304。值得特別注意的是，開孔302的形狀與光折射材料304的形狀不相同。舉例而言，本實施例之開孔302為圓形開孔，本實施例之光折射材料304為一具有橢球面之凸透鏡。圖2B為本實施例之光形變換元件上視示意圖(朝著正z方向看過去)，由此上視圖可更清楚地知道本實施例之開孔302的形狀與光折射材料304的形狀不相同。圖2C為本實施例之光形變換元件側視示意圖(朝著正x方向看過去)。圖2D為本實施例之光形變換元件側視示意圖(朝著負y方向看過去)。由圖2C以及圖2D可知道本實施例之光折射材料304具有一橢球面S1 以及一平面S2 ，其中光折射材料304之橢球面S1 朝向發光元件100。
在本實施例中，藉由可調式成像系統200可改變光束L的收斂發散程度，使得光束L在光形變換元件300所在之平面S上形成之光斑P面積小或等於開孔302面積(如圖3A所示)。換句話說，光束L可集中地通過開孔302且不易受到光折射材料304的影響，而傳遞到一垂直於光軸(z軸)的平面(x-y平面)上形成一光斑P’。此光斑P’之光形如圖3B中所示，其為近似於圓形的軸對稱光形。此光斑P’之在y軸上之照度分佈如圖3B中右側之圖示所示。此光斑P’之在x軸上之照度分佈如圖3B中之下方圖示所示。
另外，在本實施例中，亦可藉由可調式成像系統200改變光束L的收斂發散程度，使得光束L在光形變換元件300所在之平面S上形成之光斑P面積大於開孔302面積(如圖3C所示)。進一步地說，在光斑P面積大於開孔302面積的情況下，光束L可同時通過開孔302與光折射材料304。此時，由於光束L會受到光折射材料304之影響，因此光束L於一垂直於光軸(z軸)的平面(x-y平面)上形成之光斑P’光形不再是一軸對稱光形，而是一近似於光折射材料304外型(橢圓)的非軸對稱光形，如圖3D所示。其中，此光斑P’之在y軸上之照度分佈如圖3D中右側之圖示所示。此光斑P’之在x軸上之照度分佈如圖3D中之下方圖示所示。
由上述知，在本實施例中，可藉由可調式成像系統200與光形變換元件300的搭配，使本實施例之光源模組1000的輸出光形可任意地在軸對稱光形與非軸對稱光形間切換。
然而，本發明之光形變換元件300並不限於圖2A至圖2D所示。在本發明之另一實施例中，光形變換元件310亦配置於來自可調式成像系統200的光束L之傳遞路徑上。光形變換元件310亦可包括開孔312及環繞此開孔312的光折射材料314。但開孔312非限為上述之圓形開口，開孔312可為多邊形開孔，光折射材料314亦不限為上述之具有橢球面之凸透鏡，光折射材料314可為具有球面之凸透鏡。更詳細地說，光形變換元件310之開孔312為正方形開口，光折射材料314為具有球面之凸透鏡，如圖4A之光形變換元件立體示意圖所示。且由此光形變換元件310之上視圖(圖4B)可清楚地知道本實施例之開孔312的形狀與光折射材料314的形狀亦不相同。圖4C為本實施例之光形變換元件側視示意圖(朝著正x方向看過去)。圖4D為本實施例之光形變換元件側視示意圖(朝著負y方向看過去)。在本實施例中，光折射材料314具有一球面S3 以及一平面S4 ，其中光折射材料314之球面S3 朝向發光元件100，但本發明不以此為限。
在上段所述之本發明之另一實施例中，亦可藉由可調式成像系統200可改變光束L的收斂發散程度，使得光束L在光形變換元件310所在之平面S上形成之光斑P面積極接近正方形開孔312面積(如圖5A所示)。換句話說，光束L可集中地通過正方形開孔312且略受部份接近正方形開孔312之光折射材料314的影響，而傳遞到一垂直於光軸(z軸)的平面(x-y平面)上形成一光斑P’。此光斑P’之光形如圖5B中所示，其光形為一近似為正方形的非軸對稱光形。此光斑P’之在y軸上之照度分佈如圖5B中右側之圖示所示。此光斑P’之在x軸上之照度分佈如圖5B中之下方圖示所示。
同樣地，在上述之實施例中，亦可藉由可調式成像系統200改變光束L的收斂發散程度，使得光束L在光形變換元件310所在之平面S上形成之光斑P面積明顯大於正方形開孔312面積(如圖5C所示)。進一步地說，在光斑P的面積明顯大於開孔312的面積之情況下，光束L可同時通過正方形開孔312與光折射材料314。此時，由於光束L會明顯地受到光折射材料314之影響，因此光束L於(x-y平面)上形成之光斑P’光形不再是一正方形之非軸對稱光形，而是一近似於光折射材料314外形(圓形)的軸對稱光形，如圖5D所示。其中，此光斑P’之在y軸上之照度分佈如圖5D中右側之圖示所示。此光斑P’之在x軸上之照度分佈如圖5D中之下方圖示所示。
藉由本發明之另一實施例中之光形變元件310與可調式成像系統200的搭配，亦可使光源模組1000的輸出光形任意地在非軸對稱光形與軸對稱光形間切換。
在本發明之再一實施例中，光形變換元件320亦配置於來自可調式成像系統200的光束L之傳遞路徑上。光形變換元件320亦可包括開孔322及環繞此開孔的光折射材料324。其中，光折射材料324具有相對之第一端與第二端，光折射材料324於第一端截面S5 為一多邊形。光折射材料324具有多條稜線CL，且稜線CL分別從多邊形的多個頂點T延伸至第二端。並且，光折射材料324於第二端的截面S6 之形狀與開孔322的形狀實質上相同。舉例而言，光折射材料324之立體示意圖例如為圖6A所示，由圖6A知，光折射材料324於第一端截面S5 為矩形，光折射材料324具有4條稜線CL，且稜線CL分別從多邊形的多個頂點T延伸至第二端。並且，光折射材料324於第二端的截面S6 之形狀與開孔322的形狀(圓形)實質上相同。由此光形變換元件320之上視圖(圖6B)可清楚地知道本實施例之開孔322的形狀與光折射材料324的形狀亦不相同。圖6C為本實施例之光形變換元件側視示意圖(朝著正x方向看過去)。圖6D為本實施例之光形變換元件側視示意圖(朝著負y方向看過去)。由圖6C以及圖6D可知本實施例之光折射材料324具有第一端截面S5 以及第二端截面S6 ，其中光折射材料34之第一端截面S5 朝向發光元件100，但本發明不以此為限。
在上段所述之本發明之再一實施例中，亦可藉由可調式成像系統200可改變光束L的收斂發散程度，使得光束L在光形變換元件320所在之平面S上形成之光斑P面積小於或等於圓形開孔322面積(如圖7A所示)。換句話說，光束L可集中地通過圓形開孔322且不易受光折射材料324的影響，而傳遞到一垂直於光軸(z軸)的平面(x-y平面)上形成一光斑P’。此光斑P’之光形如圖7B中所示，其光形為一近似為圓形的軸對稱光形。此光斑P’之在y軸上之照度分佈如圖7B中右側之圖示所示。此光斑P’之在x軸上之照度分佈如圖7B中之下方圖示所示。
同樣地，在上述之實施例中，亦可藉由可調式成像系統200改變光束L的收斂發散程度，使得光束L在光形變換元件320所在之平面S上形成之光斑P面積大於圓形開孔322面積(如圖7C所示)。換句話說，在光斑P面積大於開孔322面積的情況下，光束L可同時通過圓形開孔322與光折射材料324。此時，由於光束L會受到光折射材料324之影響，因此光束L於(x-y平面)上形成之光斑P’光形不再是一圓形的軸對稱光形，而是一近似於光折射材料304外形(矩形)的非軸對稱光形，如圖7D所示。其中，此光斑P’之在y軸上之照度分佈如圖7D中右側之圖示所示。此光斑P’之在x軸上之照度分佈如圖7D中之下方圖示所示。
藉由本發明之再一實施例中之光形變元件320與可調式成像系統200間的搭配，亦可使光源模組1000的輸出光形任意地在軸對稱光形與非軸對稱光形間切換。
【第二實施例】
圖8為本實施例之光源模組示意圖。請參照圖8，本實施例之光源模組與第一實施例之光源模組相似，唯其可調式成像系統200之形式與第一實施例之可調式成像系統不同。因此，以下僅就本實施例之可調式成像系統200做說明，其他與第一實施例相同之處就不再贅述。
本實施例之可調式成像系統200包括液態透鏡220。本實施例之液態透鏡220包括第一液體222以及第二液體224。其中第一液體222具有較大之折射率，第二液體224具有較小之折射率，且此兩液體不互溶。在本實施例中，第一液體222例如為油，第二液體224例如為醇類。然，本發明不限於此，.第一液體222以及第二液體224亦可為其他折射率不同的適當液體。
圖9A以及圖9B為本實施例之液態透鏡220上視示意圖(朝著正z方向看過來)。請參照圖9A以及圖9B，本實施例之液態透鏡220可包括多個同圓心之圓圈電極226，當圓圈電極226未對第一液體222施加電壓時，第一液體222與其接觸之表面的接觸角較小，因此第一液體222可佔滿最大半徑之圓圈電極226所圈住之區域(如圖9A所示)，即意味著第一液體222表面之曲率半徑較大，換句話說，此時液態透鏡220具有較長之焦距。當圓圈電極226對第一液體222施加電壓時，第一液體222與其接觸表面之接觸角變大，因此第一液體222內縮至最小半徑之圓圈電極226所圈住之區域內(如圖9B所示)，即意味著第一液體222表面之曲率半徑變小，換句話說，此時液態透鏡220具有較短之焦距。由上述可知，透過控制施加於第一液體222上之電壓大小可控制第一液體222表面的曲率半徑，進而控制液態透鏡220之焦距。
在本實施例中，透過控制液態透鏡220之焦距可使本實施例之可調式成像系統200亦具有改變光束L收斂發散程度的能力，而達到與第一實施例之可調式成像系統相同之功能。舉例而言，當改變施加於液晶層232之電壓使得液晶透鏡230之焦距變小時，光束L較為收斂，因此可在光形變換元件300所在之平面S上形成一較小面積之光斑。當改變施加於液晶層232之電壓使得液晶透鏡230之焦距變大時，光束L較為發散，因此可在光形變換元件300所在之平面S上形成一較大面積之光斑。
綜上所述，在本發明之實施例的光源模組中，藉由光形變元件與可調式成像系統間的搭配，可使光源模組的輸出光形任意地在軸對稱光形與非軸對稱光形間切換。並且，軸對稱光形與非軸對稱光形之整體光通量差異可被有效降低。
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。
1000‧‧‧光源模組
100‧‧‧發光元件
200‧‧‧可調式成像系統
202‧‧‧光學元件
210‧‧‧變焦鏡頭
212‧‧‧變焦透鏡
220‧‧‧液態透鏡
222‧‧‧第一液體
224‧‧‧第二液體
226‧‧‧圓圈電極
230‧‧‧液晶透鏡
300、310、320‧‧‧光形變換元件
302、312、322‧‧‧開口
304、314、324‧‧‧光折射材料
L‧‧‧光束
D‧‧‧距離
P、P’‧‧‧光斑
S、S2 、S4 ‧‧‧平面
S1 ‧‧‧橢球面
S3 ‧‧‧球面
S5 、S6 ‧‧‧截面
CL‧‧‧稜線
T‧‧‧頂點
n1 、n2 ‧‧‧折射率
x、y、z‧‧‧方向
圖1A、圖1B、圖8以及圖10為本發明之一實施例之光源模組示意圖。
圖2A至圖2D、圖4A至圖4D以及圖6A至圖6D為本發明之一實施例之光形變換元件示意圖。
圖3A、圖3C、圖5A、圖5C、圖7A以及圖7C表示 出本發明之一實施例之光斑與光形變換元件間的相對關係。
圖3B、圖3D、圖5B、圖5D、圖7B以及圖7D為本發明之一實施例之光斑光形與其照度分佈示意圖。
圖9A以及圖9B為本發明之一實施例之液態透鏡上視示意圖。
1000．．．光源模組
100．．．發光元件
200．．．可調式成像系統
202．．．光學元件
300．．．光形變換元件
L．．．光束
D．．．距離
S．．．平面
y、z．．．方向

Claims (13)

  1. 一種光源模組，包括：一發光元件，適於發出一光束；一光形變換元件，配置於該光束之傳遞路徑上，且包括一開孔及一環繞該開孔的光折射材料，其中該開孔的形狀與該光折射材料的形狀不相同；以及一可調式成像系統，配置於該發光元件與該光形變換元件之間，且適於改變該光束的收斂發散程度，以使該光束集中地通過該開孔，或使該光束同時通過該光折射材料與該開孔。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，其中該光折射材料為一具有橢球面之凸透鏡，且該開孔為一圓形開孔。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，其中該光折射材料為一凸透鏡，且該開孔為一多邊形開孔。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之光源模組，其中該多邊形開孔為正方形開孔或矩形開孔。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之光源模組，其中該凸透鏡為一具有球面之凸透鏡。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，其中該光折射材料具有相對之一第一端與一第二端，該光折射材料於該第一端截面為一多邊形，該光折射材料具有多條稜線，該些稜線分別從該多邊形的多個頂點延伸至該第二端，且該光折射材料於該第二端的截面之形狀與該開孔的 形狀實質上相同。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之光源模組，其中該開孔為圓形開孔。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之光源模組，其中該多邊形為矩形，且該些稜線的數量為4。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，其中該光折射材料於垂直該光束的光軸之截面的形狀與該開孔於垂直該光束的光軸之截面的形狀不相同。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，其中該可調式成像系統包括一變焦鏡頭，該變焦鏡頭包括至少一變焦透鏡，且該可調式成像系統藉由改變該變焦透鏡的位置來達到該變焦鏡頭的焦距之變化。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，其中該可調式成像系統包括一液態透鏡。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，其中該可調式成像系統包括一液晶透鏡。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，其中該發光元件包括至少一發光二極體。
TW99132804A 2010-09-28 2010-09-28 光源模組 TWI412705B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW99132804A TWI412705B (zh) 2010-09-28 2010-09-28 光源模組

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW99132804A TWI412705B (zh) 2010-09-28 2010-09-28 光源模組

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201213726A TW201213726A (en) 2012-04-01
TWI412705B true TWI412705B (zh) 2013-10-21

Family

ID=46786305

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW99132804A TWI412705B (zh) 2010-09-28 2010-09-28 光源模組

Country Status (1)

Country Link
TW (1) TWI412705B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW303426B (zh) * 1995-06-02 1997-04-21 Texas Instruments Inc
US20050113912A1 (en) * 2002-02-14 2005-05-26 Koninklijke Philips Electronics N. V. Variable focus lens
TW200937039A (en) * 2007-10-19 2009-09-01 Seereal Technologies Sa Spatial light modulator using electrowetting cells

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW303426B (zh) * 1995-06-02 1997-04-21 Texas Instruments Inc
US20050113912A1 (en) * 2002-02-14 2005-05-26 Koninklijke Philips Electronics N. V. Variable focus lens
TW200937039A (en) * 2007-10-19 2009-09-01 Seereal Technologies Sa Spatial light modulator using electrowetting cells

Also Published As

Publication number Publication date
TW201213726A (en) 2012-04-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6340055B2 (ja) 光学レンズ組立体及びその光学レンズ組立体を有する照明装置
TWI535978B (zh) 光學透鏡以及應用該光學透鏡的發光元件
US9328896B2 (en) Lens for controlling illuminance distribution and light-emitting diode package including the lens
TWI626401B (zh) 透鏡及其發光裝置
JP2008524636A (ja) 光学デバイスおよび光源
JP2008523555A (ja) 照明システム
US20130083541A1 (en) Optical lens, light-emitting diode optical component and light-emitting diode illumination lamp
EP2279374B1 (en) Optical element for asymmetric light distribution
JP6347390B2 (ja) 照明装置
TW201443372A (zh) 光源導引結構及發光裝置
TWI506229B (zh) 發光裝置及其透鏡
TW201426019A (zh) 光學透鏡以及應用該光學透鏡的發光元件
EP2778515A1 (en) Lens and lighting device
US11036036B2 (en) Optical device for modifying light distribution
WO2017217303A1 (ja) 配光制御部材および照明装置
TWI412705B (zh) 光源模組
JP6689590B2 (ja) 光束制御部材、発光装置および照明装置
CN112303594A (zh) 一种光学透镜、发光装置及显示器
CN112303593A (zh) 一种光学透镜、发光装置及显示器
US10775546B2 (en) Edge-lit light guide plate with frustoconically-shaped microstructures
TWI547667B (zh) 發光模組及發光裝置
CN102192472B (zh) 光学透镜装置
JPWO2019181506A1 (ja) 車両用灯具
TWM535782U (zh) 一種具有焦點定位之發光二極體陣列光杯結構
KR20190110016A (ko) 광 분포를 변경하기 위한 광학 장치

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees