TWI413743B

TWI413743B - 照明模組

Info

Publication number: TWI413743B
Application number: TW100112560A
Authority: TW
Inventors: Huang Chun Liu
Original assignee: Global Lighting Technologies
Priority date: 2011-04-12
Filing date: 2011-04-12
Publication date: 2013-11-01
Also published as: TW201241350A

Description

照明模組

本發明係有關於一種照明模組，尤指一種可有效避免照明模組的一入光面產生視覺暗處之照明模組。

液晶顯示器(LCD)係因其液晶因不具發光特性，因而，為達到顯示效果，需提供一面光源，以提供該液晶顯示器一輝度充分且均勻分布之面光源。並且，人們對於顯示顯示器必須更輕且更薄的需求，係使得發光二極體取代傳統之冷陰極燈管(cold cathode fluorescent lamp,CCFL)，成為背光模組所使用之一光源。又，為減少發光二極體的使用數量，導光板係成為與發光二極體搭配形成面光源之極佳選擇。

配合參閱第一圖，為習知之一應用於液晶顯示器之照明模組之立體圖。該照明模組90包含一導光板92及複數個發光二極體94，該導光板92係具有引導光線行進方向之功能，該導光板92包含有一入光面920及一出光面922，且其本體內部佈設有複數個導光粒子(未圖示)，以有效地引導光線並使光線均勻地分佈於該出光面922。該等發光二極體94係分別地設置於該入光面920，且分別的朝向該入光面920投射光線，其中各該具有一預定之光發散角，且相鄰的兩發光二極體94具有一預定間隙d。

然而，由於各該發光二極體94皆具有該光發散角，因此於該導光板92鄰近於該入光面920處之該發光二極體94所投射之光線，係受到該光發射角之影響而容易有光學暗處A的產生；並且，相鄰兩發光二極體94之該預定間隙愈大，則該光學暗區A的所涵蓋的區域愈大。

該光學暗處A的產生係使得具有該照明模組90之液晶顯示器難以獲得一均勻光亮度之面光源，進而大大的影響整體液晶顯示器的顯示效果。

鑒於先前技術所述，本發明之一目的，在於提供一種照明模組，該照明模組包含至少一導光本體及至少一發光單元。該導光本體包含一入光面、一出光面及一底表面；該出光面鄰接於該入光面，該底表面相對於該出光面並與該出光面具有一角度傾斜，且該底表面係於該導光本體鄰近於該入光面之一過渡區域設置有一調光微結構。該等發光單元設置於該入光面，並朝向該入光面投射光線。

根據本發明的一具體實施例，其中該調光微結構的分佈密度係與其設置位置所接受到的光強度成反比。

根據本發明的一具體實施例，其中該調光微結構係長度連續地設置於該底表面。

根據本發明的一具體實施例，其中該調光微結構係長度不連續地設置於該底表面。

根據本發明的一具體實施例，其中該導光元件更包含複數個導光單元，設置於該底表面之一有效出光區域。

根據本發明的一具體實施例，其中該導光單元之分佈密度係與其設置位置所接受到光強度成反比。

根據本發明的一具體實施例，更包含複數個發光單元，沿著該入光面之長度方向設置於該入光面，且相鄰的兩個發光單元具有一預定距離。

根據本發明的一具體實施例，其中該等發光單元為發光二極體。

此外，本發明更提供另一種照明模組，該照明模組包含複數個導光元件及複數個發光單元。各該導光元件包含一導光本體，各該導光本體包含一入光面、一出光面、一底表面及一後端面；該出光面鄰接於該入光面；該底表面相對於該出光面並與該出光面具有一角度傾斜，且該底表面係於該導光本體鄰近於該入光面之一過渡區域設置有一調光微結構；該後端面大致平行於該入光面且鄰接於該出光面及該底表面。該等發光單元設置於該等入光面，並朝向該等入光面投射光線；其中，該導光本體之該後端面係平貼於鄰近的導光元件之該入光面，使得相鄰的兩導光元件之出光面位於同一水平面。

根據本發明的一具體實施例，其中該調光微結構係長度連續地設置於各該底表面。

根據本發明的一具體實施例，其中該調光微結構係長度不連續地設置於各該底表面。

根據本發明的一具體實施例，其中該導光元件更包含複數個導光單元，設置於各該底表面之一有效出光區域。

根據本發明的一具體實施例，其中各該導光元件更包含一凹槽，設置於該入光面鄰近於該出光面之一側，且各該導光元件具有該後端面之一側係對應地疊置該鄰近的導光本體之該凹槽，並且該後端面平貼於該凹槽鄰近於該出光面之一平面，使得相鄰的兩導光元件之出光面位於同一水平面。

根據本發明的一具體實施例，其中該等發光單元係沿著各該入光面之長度方向設置於該入光面，且相鄰的兩個發光單元具有一預定距離。

本發明之導光元件係於其過渡區域設置有該調光微結構，且該調光微結構之設置密度係於其設置位置所接收到的光強度成反比，並藉此以均勻化該過渡區域之光強度，以避免光學暗區的產生。

<先前技術>

A‧‧‧光學暗處

90‧‧‧照明模組

92‧‧‧導光板

920‧‧‧入光面

922‧‧‧出光面

94‧‧‧發光二極體

<本發明>

d‧‧‧間隙

10、20‧‧‧照明模組

12、22‧‧‧導光元件

120、220‧‧‧導光本體

122、222‧‧‧入光面

123‧‧‧凹槽

124、224‧‧‧出光面

126、226‧‧‧底表面

128、228‧‧‧後端面

130、230‧‧‧有效出光區域

132、232‧‧‧導光單元

140、240‧‧‧過渡區域

142、242‧‧‧調光微結構

50‧‧‧發光單元

第一圖為習知之照明模組之俯視圖。

第二圖為本發明第一實施例之照明模組之立體圖。

第三圖為本發明第一實施例之導光元件之立體圖暨局部放大圖。

第四圖為本發明第一實施例之照明模組之局部剖視圖。

第五圖為本發明第一實施例之照明模組之局部放大圖。

第六圖為本發明第一實施例之導光元件之下視圖。

第七圖為本發明第一實施例之照明模組之局部剖視圖第八圖為本發明第二實施例之照明模組之立體圖。

第九圖為本發明第二實施例之導光元件之立體圖。

第十圖A、B為發光單元之光強度分佈圖

配合參閱第二圖，為本發明第一實施例之照明模組之立體圖。該照明模組10包含複數個導光元件12及複數個發光單元50，該等導光元件12係具有引導光線之特性，可有效地將由該等發光單元50投射進入該等導光元件12之光線均勻地分佈於該等導光元件12之一出光平面，以提供一均勻輝度之面型光源。

配合參閱第三圖，為本發明之導光元件之立體圖暨局部放大圖。各該導光元件12包含複數個之導光本體120，各該導光本體120包含一入光面122、一出光面124及一底表面126。又，各該導光本體120係可以區分為一有效出光區域130及一過渡區域(transition area)140；其中該有效出光區域130係指由該等發光單元50入射於各該導光本體120之光線得以均勻地由各該出光面124出光之區域，該過渡區域140係指各該導光本體120介於該入光面122及該有效出光區域130間的區域。其中各該導光本體120係使用聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)、合成樹脂、丙烯(acryl)、聚碳酸酯(PC)、聚酯(PET)、聚烯烴(Polyolefines)、玻璃或其他可透光材質，並以射出成型、蝕刻、熱壓成型或裁切再行加工等方式製作而成之板塊。

配合參閱第四圖，為本發明之照明模組之之一局部剖視圖。該入光面122係供設置該等發光單元50，且該等發光單元50係分別地朝向該入光面122投射光線，又，該入光面122係於鄰近於該出光面124之一側形成有一凹槽123。該出光面124鄰接於該入光面122，以供入射於該導光本體120之光線出射而提供一均勻輝度之面光源。

復參閱第三圖及第四圖，該底表面126係相對於該出光面124並鄰接於該入光面122，且該底表面126係與該出光面124具有一角度傾斜的使導光本體120成楔形。該底表面126係於對應該過渡區域140之位置設置有至少一調光微結構142，以供散射由該發光單元50入射之光線，並有效且均勻地點亮鄰近於該入光面122之該導光本體120。

復參閱第二圖，該等發光單元50係沿著該等導光本體120之該等入光面122的長度方向設置於該入光面122，並朝向該入光面122投射光線。其中該發光單元50為發光二極體，且更佳地，該發光單元可為側射型(edge-type)之發光二極體，以有效且集中的朝向該入光面122投射光線，避免該發光二極體於非必要之方位出光，進而提升整體的光使用效率。

配合參閱第十圖A、B，分別為發光單元之光強度分佈圖。如圖中所示，隨著該發光單元50光強度係對應其出光角度不同而有所不同；其中圖中所標示之X及Y係分別對應地表示於該發光單元50之X軸向及Y軸向所量測到的光強度。圖中座標0度位置係為該發光單元50之出光軸，其對應之光強度最大(假設為1)，而隨著出光位置與該出光軸的夾角增加，其對應之光強度係隨著降低，於第二圖A與第二圖B中，該發光單元50於±60度位置處之光強度皆約為出光軸光強度之一半(0.5)，因此該發光單元50的光發散角為120度。然而，於實際實施時，該發光單元50的光發散角係不以此限。

故，如上述說明，各該發光單元50具有一光發散角，該光發散角係指該發光單元50之光強度值為其光軸I方向(如第五圖所示)光強度值之一半(50%)時之方向與光軸方向之夾角的兩倍，且該光發散角係因各該發光單元50所使用之晶片組成方式及其封裝透鏡之不同而有所差異。又，各該發光單元50之光強度係對應該光發散角而由其光軸I方向(0度)逐漸地隨著該光發散角度的擴大而下降。

再者，相鄰的兩發光單元50間係具有一預定間隙d(如第二圖所示)，其中該預定間隙d係可以依各該發光單元50之該光發散角度的不同而做調整，以期能以最少數量之發光單元50即可有效地點亮整個導光本體120。

配合參閱第五圖，為本發明第一實施例之照明模組之一局部放大圖。該調光微結構142之分佈密度係與其設置位置所接受到的光強度成反比，更進一步的說明，該調光微結構142設置位置之所接受到的光強度愈大(意即該調光微結構142設置位置與該發光單元50之光軸I所夾得出光角度愈小)，則該調光微結構142的分佈密度相對地愈小；而該調光微結構142設置位置所接收到的光強度愈小(亦即該調光微結構142設置位置與各該發光單元50之光軸I所夾得出光角度愈大)，則該調光微結構142的分佈密度相對地愈大。如此以有效地將由該發光單元50入射於該導光本體120的光線有效且均勻地分佈於該過渡區域140。

此外，該調光微結構142係可以長度連續地設置於該底表面126對應該過渡區域140之位置(如第三圖所示)，或者該調光微結構142可以長度不連續地設置於該底表面126對應該過渡區域140之位置(如第六圖所示)。

復參閱第三圖，該底表面126對應該有效出光區域130位置亦同時設置有複數個使用高反射且不吸光材料製成之導光單元132，該等導光單元132之大小、排列方式皆不相同。當光線投射至該等導光單元132時，該等導光單元132係可以散射(scatter)該光線，以使光線均勻的分布於該導光本體120之出光面124。其中該導光單元132之設置密度係與其設置位置所接受到的光強度成反比，亦即在接受到光強度愈大的位置(如愈靠近各該發光單元50的位置或與各該發光單元50之之光軸I所夾的角度愈小)，該導光單元132之設置密度越低。

另外，各該導光本體120更包含一後端面128，該後端面128係鄰接於該出光面124及該底表面126，且大致平行於該入光面122。又，該後端面128之寬度係與該凹槽123鄰近於該入光面122之平面距離該出光面124之長度相等。

復參閱第二圖，於實際組裝該導光元件時，各該導光元件12具有該後端面128之一側係疊置於鄰近的導光元件12的凹槽123上，並且該後端面128係平貼於該凹槽123鄰近於該出光面124之平面，使得相鄰的兩個導光元件12之出光面124可以位於相同的一平面上。

配合參閱第七圖，為本發明第一實施例之照明模組之局部剖視圖。當具有一光發散角度之發光單元50朝向該入光面122方向投射光線，入射於該導光本體120之部分光線係由設置於該底表面126之該調光微結構142之反射或散射，而使該部分光線有效地點亮該過渡區域140。並且，對應該發光單元50之光強度而有疏密不同分佈之該調光微結構142可有效的將由該發光單元50入射之該部分光線均勻地分佈於該過渡區域140，使該過渡區域140之均勻光強度的出光，而避免先前技術所述之光學暗區的產生。

又，由該發光單元50出射之其他部分光線，係直接地通過該過渡區域140，並經由該導光單元132之反射或散射，以點亮該導光本體12之該有效出光區域130。且對應該發光單元50之光強度分佈之該導光單元132係可以有效地調整分佈有效出光區域130之光線，使該有效出光區域130之均勻光強度的出光。又，藉由對應地控制位於該過渡區域140及該有效出光區域140鄰接處之該調光微結構142及該導光單元132，可有效地使該導光本體120之該出光面124達到一均勻光亮度之出光平面。

配合參閱第八圖及第九圖，分別為本發明第二實施例之照明模組之立體圖及俯視圖。該照明模組20包含一導光元件22及複數個發光單元50。該導光元件22包含有複數個導光本體220，且各該導光本體220包含一入光面222、一出光面224、一底表面226及一後端面228；又，該導光本體220係可以區分為一有效出光區域230及一過渡區域240。

該發光單元50係設置於該入光面222，且沿著該等導光本體220該入光面222的長度方向設置，並朝向該入光面222投射光線，且各該發光單元50具有一光發散角。又，相鄰的兩發光單元50間係具有一預定間隙d，其中該預定間隙d係可以依發光單元50之該光發散角度的不同而做調整，以期能以最少數量之發光單元50即可有效地點亮整個導光本體220。

該出光面224係鄰接於該入光面222，該底表面226相對於該出光面224並與該出光面224具有一角度傾斜而成楔形，且該底表面226係於對應該過渡區域240處設置有一調光微結構242；其中該調光微結構242係可以長度連續地設置於該底表面226，或者該調光微結構222係可以長度不連續地設置於該底表面226。

該後端面228係鄰接於該出光面224及該底表面226，且大致平行於該入光面222。該調光微結構242之分佈密度係與其設置位置所接受到的光強度成反比，如此以有效地點亮該過渡區域240，避免光學暗區的產生。又，該導光本體220之該有效出光區域230設置有複數個導光單元232，該等導光單元232之設置密度係與該其設置位置所接受到的光強度成反比，如此，以有效地點亮整個有效出光區域230。又，藉由對應地控制位於該過渡區域240及該有效出光區域230鄰接處之該調光微結構242及該導光單元232，可有效地使該導光本體220之該出光面224達到一均勻光亮度之出光平面。

復參閱第八圖，於實際組裝該導光元件時，各該導光元件22之該後端面228係貼設於鄰近的導光元件22的入光面222，並使得相鄰的兩個導光元件22之出光面224可以位於相同的一平面上。

綜合以上所述，本發明之該導光元件之該過渡區域設置有該調光微結構，且該調光微結構之設置密度係於其設置位置所接收到的光強度成反比，並藉此以均勻化該過渡區域之光強度，以避免光學暗區的產生。

然以上所述者，僅為本發明之較佳實施例，當不能限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾等，皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍意圖保護之範疇。

d‧‧‧間隙

10‧‧‧照明模組

12‧‧‧導光元件

120‧‧‧導光本體

122‧‧‧入光面

123‧‧‧凹槽

124‧‧‧出光面

126‧‧‧底表面

128‧‧‧後端面

50‧‧‧發光單元

Claims

一種照明模組，包含：至少一導光元件，包含一導光本體，該導光本體包含：一入光面；一出光面，鄰接於該入光面；一底表面，相對於該出光面並與該出光面具有一角度傾斜；一過渡區域，鄰近於該入光面，該底表面在對應該過渡區域處設置有一調光微結構，該調光結構使該過渡區域均勻出光，避免產生光學暗區；以及一有效出光區域，設置於該入光面，該底表面在對應該有效出光區域處設置有複數導光單元；以及至少一發光單元，設置於該入光面，並朝向該入光面投射光線。
如申請專利範圍第1項所述之照明模組，其中該調光微結構係長度連續地設置於該底表面。
如申請專利範圍第1項所述之照明模組，其中該調光微結構係長度不連續地設置於該底表面。
如申請專利範圍第1項所述之照明模組，其中該導光單元之分佈密度係與其設置位置所接受到光強度成反比。
如申請專利範圍第1項所述之照明模組，更包含複數個發光單元，沿著該入光面之長度方向設置於該入光面，且相鄰的兩個發光單元具有一預定距離。
如申請專利範圍第1項所述之照明模組，其中該等發光單元為發光二極體。
一種照明模組，包含：複數個導光元件，各該導光元件包含一導光本體，各該導光本體包含：一入光面；一出光面，鄰接於該入光面；一底表面，相對於該出光面並與該出光面具有一角度傾斜；一後端面，大致平行於該入光面且鄰接於該出光面及該底表面；一過渡區域，鄰近於該入光面，該底表面在對應該過渡區域處設置有一調光微結構，該調光微結構使該過渡區域均勻出光，避免產生光學暗區；以及一有效出光區域，鄰接於該過渡區域，該底表面在對應該有效出光區域處設置有複數導光單元；以及複數個發光單元，設置於該等入光面，並朝向該等入光面投射光線；其中，該導光本體之該後端面係平貼於鄰近的導光元件之該入光面，使得相鄰的兩導光元件之出光面位於同一水平面。
如申請專利範圍第7項所述之照明模組，其中該調光微結構係長度連續地設置於該底表面。
如申請專利範圍第7項所述之照明模組，其中該調光微結構係長度不連續地設置於該底表面。
如申請專利範圍第7項所述之照明模組，其中該導光單元之分佈密度係與其設置位置所接受到光強度成反比。
如申請專利範圍第10項所述之照明模組，其中各該導光元件更包含一凹槽，設置於該入光面鄰近於該出光面之一側，且各該導光元件具有該後端面之一側係對應地疊置該鄰近的導光本體之該凹槽，並且該後端面平貼於該凹槽鄰近於該出光面之一平面，使得相鄰的兩導光元件之出光面位於同一水平面。
如申請專利範圍第7項所述之照明模組，其中該等發光單元係沿著該等入光面之長度方向設置於該入光面，且相鄰的兩個發光單元具有一預定距離。
如申請專利範圍第7項所述之照明模組，其中該等發光單元為發光二極體。