TWI471504B - 平面光源模組 - Google Patents

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TWI471504B
TWI471504B TW99136786A TW99136786A TWI471504B TW I471504 B TWI471504 B TW I471504B TW 99136786 A TW99136786 A TW 99136786A TW 99136786 A TW99136786 A TW 99136786A TW I471504 B TWI471504 B TW I471504B
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Chun Chien Liao
Tung Min Su
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Description

平面光源模組
本發明是有關於一種光源模組，且特別是有關於一種平面光源模組。
傳統型側光式發光二極體平面燈具架構通常會包括發光二極體、導光板、反射片、光學膜片或擴散板等。其中若要開發方型以外的側光式發光二極體平面燈具時，例如圓形(指有效發光區為圓型)，因為燈條之電路板為直條狀且非可撓性，而發光二極體之發光面需與導光板入光面平行才能保持高耦合效率，因此通常的作法是將導光板設計成多邊形且非可撓性電路板沿多邊形旁設置，再以反射片環繞貼覆於導光板之出光面以使有效發光區為圓形並再搭配具有圓形開口的前蓋以得到圓形之光形，如此將使得導光板有效發光區變小，且燈具邊框較寬。
一般來說，導光板的邊數愈多，有效發光區的面積可以愈接近導光板之出光面的整體面積(意即無效發光區的面積便會減少)而可提升整體發光效率，如此亦可使燈具外觀的邊框(無效區)變窄，但此缺點是加工不易且成本過高。然而，若減少燈條的數量，雖可降低製造成本，但是在有效發光區內靠近沒有燈條的側邊處，容易形成亮度不足的暗區。
美國專利公告第7134768號之圖2揭露一種發光二極 體的燈源裝置，燈源裝置包括導光板及複數發光二極體光源，其中導光板為以中心軸呈旋轉對稱之形狀，且複數發光二極體光源為沿著中心軸為中心呈環狀排列。另外，美國專利公開第20090196071號之圖9揭露一種照明系統，照明系統包括一圓形導光板以及位於圓形導光板圓心處之發光二極體光源，其中圓形導光板更包括複數網點位於表面，並可於出光面之相對面設置一反射層。此外，美國專利公開第20040105264號之圖3B揭露一種發光二極體照明裝置，照明裝置包括複數發光二極體，且這些發光二極體置於一軟板式之可撓式電路板以形成一燈條，其中燈條為置於一曲面上。
本發明提供一種平面光源模組，平面光源模組可提供光均度較佳的面光源，並具有較小的體積與製作成本。
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平面光源模組，包括一導光板、可撓式電路板以及一發光元件。導光板具有一入光面、一出光面與一底面，出光面與底面相對，其中入光面更具有一入光曲面，且入光曲面連接出光面與底面。可撓式電路板沿著導光板的入光曲面設置。發光元件配置於可撓式電路板上，且發光元件具有一面向入光曲面的發光面。
在本發明之一實施例中，可撓式電路板具有一元件設置面，元件設置面面對導光板的入光曲面，且發光元件配置於可撓式電路板的元件設置面上。
在本發明之一實施例中，至少一可撓式電路板包括一金屬覆銅箔層壓板(metal copper-clad laminates,MCCL)。
在本發明之一實施例中，發光元件的發光面與所對應的導光板的入光曲面之切線平行。
在本發明之一實施例中，入光曲面包括一圓形入光曲面或一橢圓形入光曲面。
在本發明之一實施例中，入光面之入光曲面更包括一第一曲面與一第二曲面，且第一曲面與第二曲面相對。在本發明之一實施例中，第一曲面與第二曲面的曲率相同或不同。在本發明之一實施例中，入光面更包括一第一平面與一相對第一平面的第二平面，第一平面連接第一曲面與第二曲面，且第二平面連接第一曲面與第二曲面。
在本發明之一實施例中，平面光源模組更包括複數個光散射微結構，配置於導光板的底面或出光面。在本發明之一實施例中，位於導光板的底面或出光面上的這些光散射微結構的一密度為自遠離發光面之方向逐漸變密。在本發明之一實施例中，這些光散射微結構均勻排列於導光板的底面或出光面上。
在本發明之一實施例中，導光板的一厚度從遠離入光面往導光板的一中心逐漸變薄。在本發明之一實施例中，導光板為一類楔形導光板。
在本發明之一實施例中，平面光源模組更包括一反射片，配置於導光板的底面上。
在本發明之一實施例中，平面光源模組更包括一光學模片組，配置於出光面上，其中光學模片組包括擴散片、稜鏡片及增光片之至少其一。
在本發明之一實施例中，發光元件為一發光二極體元件。
基於上述，本發明藉由將可撓式電路板設於導光板的入光曲面旁並沿入光曲面而彎曲，且發光元件的發光面面向入光曲面，如此一來，平面光源模組便可無須使用傳統的前蓋覆蓋於導光板或於導光板出光面貼覆反射片以遮住有效發光區以外的部分而可直接地呈現出使用者所需之光形，如：圓形、橢圓形或是其他具有不同曲率的弧狀封閉圖形。透過上述概念，本實施例之平面光源模組便可有效地降低其製作成本(如：可減少前蓋與反射片的使用而可達到所需之光形)、提高的光線利用率以及進一步地縮小其整體體積。
另外，由於可撓式電路板為沿著導光板的入光曲面而彎曲設置，因此入光曲面便皆可被發光元件所照射，如此一來，導光板的出光面之光場分佈便不易產生暗角的問題，換言之，本實施例之平面光源模組便可提供較為均勻的面光源。
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1A為本發明一實施例之平面光源模組的俯視示意圖，圖1B為圖1A之AA’線所繪示之平面光源模組的剖面示意圖。請同時參考圖1A與圖1B，本實施例之平面光源模組100包括一導光板110、一可撓式電路板120以及一發光元件130。導光板110具有一入光面S1、一出光面114與一底面116，出光面114與底面116相對，其中入光面S1更具有一入光曲面112，且入光曲面112連接出光面114與底面116。在本實施例中，導光板110是以圖1B所繪示之平板式導光板作為舉例說明，但並不限於此，導光板110亦可採用其他可能的導光結構，此部分將於後續段落中舉例說明。
圖1A所繪示之導光板110是以圓形導光板作為舉例說明，因此，在本實施例中，入光曲面112為一種圓形入光曲面的結構，其中圓形入光曲面係指由圖1A之俯視圖而定義之。亦即，圖1A之入光曲面112的形狀為圓柱體之側表面之實施態樣。
請繼續參考圖1A與圖1B，可撓式電路板120沿著導光板110的入光曲面112而彎曲設置，且發光元件130配置於可撓式電路板120上，其中發光元件130具有一面向入光曲面112的發光面132，發光面132與所對應之導光板110的入光 曲面112之切線平行。在本實施例中，發光元件130適於提供一光束L1，光束L1適於通過入光曲面112而進入導光板110中，如圖1B所繪示。另外，本實施例之發光元件130例如是一發光二極體元件。
從圖1A的實施形態可知，沿著導光板110的入光曲面112彎曲設置的可撓式電路板120係透過彎曲可撓式電路板120而形成如圖1A之環型實施形態，如此之配置將使得導光板110有效發光區變大，燈具外觀的邊框變窄，亦即有效發光區之面積實質上可相等於導光板110之出光面114的面積。詳細來說，傳統上若欲使平面光源模組提供圓形、橢圓形或是其他具有不同曲率的弧狀封閉圖形之光形，通常會於平面光源模組的出光面上覆蓋具有相似於使用者所需之光形之前蓋或於導光板出光面貼覆反射片以遮住有效發光區以外的部分以得到想要之光形。然而，如此便會造成製作成本的增加(如：前蓋與反射片的使用)、光線利用率的降低(如：被前蓋與反射片所遮蔽的光線)以及整體體積無法降低(如：被未被前蓋開口所暴露的出光面)。
本實施例藉由將圖1A之可撓式電路板120環設於導光板110的入光曲面112，且發光元件130的發光面132面向入光曲面112。換言之，本實施例採用可撓式電路板120環設於導光板110的入光曲面112之設計，將可有效地降低平面光源模組100的製作成本、提高的光線利用率以及整體體積便可進一步地縮小。
需要說明的是，可撓式電路板120環設於導光板110的 入光曲面112之設計除了可具有前述的優點外，更由於可撓式電路板120是隨著於導光板110的入光曲面112而彎曲設置，因此，導光板110的出光面114之光場分佈便不易產生暗角的問題，換言之，本實施例之平面光源模組100可提供較為均勻的面光源。
在本實施例中，可撓式電路板120具有一元件設置面122，其中元件設置面122面對導光板110的入光曲面112，且發光元件130配置於可撓式電路板120的元件設置面122上，如圖1A與圖1B所示。另外，本實施例之可撓式電路板120例如是採用金屬覆銅箔層壓板(metal copper-clad laminates,MCCL)，金屬覆銅箔層壓板之電路板與傳統的金屬蕊印刷電路板(metal core printed circuit board,MCPCB)與軟性電路板(Flexible Circuit Board,FCB)之相關比較如下表一。
由上表一中可知，本實施例之可撓式電路板120若採用金屬覆銅箔層壓板之電路板相較於一般之軟性電路板，金屬覆銅箔層壓板之電路板可有較高之熱傳導性質及耐電壓之特性，因此金屬覆銅箔層壓板之電路板不會有軟性電路板因為散熱不佳而影響光學效率之問題，且金屬覆銅箔層壓板之電路板亦可承載較高功率之發光元件而可使用較少數量之發光元件而仍維持平面光源模組100的整體光學亮度。
在本實施例中，平面光源模組100更包括複數個配置於導光板110的底面116或出光面114的光散射微結構140，且平面光源模組100更包括一配置於導光板110的底面116下的反射片150，如圖1A與圖1B所示。具體而言，當光束L1進入導光板110後，光束可藉由光散射微結構140而使部分光束L1以小於臨界角的入射角入射出光面114，因而能穿透出光面114以傳遞至平面光源模組100外。此外，在本實施例中，另一部分光束L1則經由光散射微結構140的散射作用而傳遞至配置於底面116下的反射片150。反射片150適於將光束L1反射，並使光束L1依序穿透底面116與出光面114而傳遞至平面光源模組100外，如此便可有效地提高光線的利用率，而使平面光 源模組100可提供光強度較佳的面光源。
在本實施例中，這些光散射微結構140是均勻排列於導光板110的底面116或出光面114上，如圖1A與圖1B所繪示，其中本實施例是以光散射微結構140配置於導光板110的底面116作為舉例說明，但本發明並不限於此。於另一未繪示的實施例中，可撓式電路板120亦可沿入光曲面112之部分設置(如：半環型態樣)，且位於導光板110上的這些光散射微結構140的一密度亦可自遠離發光面132之方向逐漸變密。
為了進一步控制從出光面114出射的光束L1之光形及均勻度，本實施例之平面光源模組100採用了配置於出光面114上的光學膜片組160來達成。在本實施例中，光學膜片組160包括擴散片、稜鏡片及增光片之至少其一。光束L1在通過擴散片後，會達到均勻的效果，而光束L1在通過稜鏡片及增光片後，則會達到使出光角度收斂的效果。此外，在其他實施例中，光學膜片組160所包含的光學膜片亦可以是其他具有適當微結構的光學膜片。
圖2為本發明另一實施例之平面光源模組的俯視示意圖。請同時參考圖1A與圖2，本實施例之平面光源模組200類似於前述的平面光源模組100，而兩者的差異如下所述。在本實施例之平面光源模組200中，可撓式電路板220的數量為二個，且這些可撓式電路板220同樣地沿著導光板110的入光曲面112彎曲設置或沿著導光板110的入光曲面112之部分彎曲設置(如：相對設置或相鄰設置)，並環 繞導光板110的入光曲面112。於另一未繪示的實施例中，可撓式電路板220的數量亦可為大於二的數量，且這些可撓式電路板220亦會沿著導光板110的入光曲面112彎曲設置，並環繞導光板110的入光曲面112或沿著導光板110的入光曲面112之部分彎曲設置。
圖3為本發明又一實施例之平面光源模組的俯視示意圖。請同時參考圖1A與圖3，本實施例之平面光源模組300類似於前述的平面光源模組100，而兩者的差異如下所述。在本實施例之平面光源模組300中，導光板310例如是採用一橢圓形入光曲面的結構，其中橢圓形入光曲面係指由圖3之俯視圖而定義之。同樣地，為了可使發光元件130之光束可有效地入射至導光板310內，可撓性電路板320的彎曲度亦可隨著入光曲面312的曲率而改變，進而呈現如圖3所繪示的實施態樣。
圖4為本發明更一實施例之平面光源模組的俯視示意圖。請同時參考圖1A與圖4，本實施例之平面光源模組400類似於前述的平面光源模組100，而兩者的差異如下所述。在本實施例之平面光源模組400中，導光板410的入光面S1之入光曲面412更包括一第一曲面412a、一第二曲面412b、且入光面S1更包括第一平面412c與第二平面412d，其中第一曲面412a與第二曲面412b相對，第一平面412c與第二平面412d相對，而第一平面412c連接第一曲面412a與第二曲面412b，且第二平面412d連接第一曲面412a與第二曲面412b。另外，第一曲面412a與第二曲 面412b的曲率可為相同或不同，本實施例以相同為舉例，但不限於此。
在平面光源模組400中，可撓式電路板420的數量為二個，且這些可撓式電路板420同樣地沿著導光板410的入光曲面412彎曲設置，並沿著導光板410的入光曲面412設置。於另一實施例中，可撓式電路板420的數量亦可為四個，其中部分可撓式電路板420為不彎曲而沿著第一平面412c與第二平面412d設置，如圖5所繪示的平面光源模組500。值得一提的是，本實施例亦可使用金屬蕊印刷電路板或軟性電路板而沿著第一平面412c與第二平面412d設置，並搭配金屬覆銅箔層壓板之電路板沿著入光曲面412彎曲而設置。
在圖5所繪示的平面光源模組500中，由於第一平面412c與第二平面412d旁皆設置有可撓式電路板420，如此一來，平面光源模組500所提供的面光源之強度與均勻度將可獲得進一步的提升。
圖6為圖1A之AA’線所繪示的平面光源模組之另一實施形態的剖面示意圖。請參考圖6與圖1B，本實施例之平面光源模組600的結構與概念類似於前述的平面光源模組100，而兩者的差異如下所述。在本實施例之平面光源模組600中，導光板610的厚度從遠離入光曲面612往導光板610的中心逐漸變薄，如圖6所示。換言之，本實施例之導光板610的底面616便可呈現如圖6所繪示之具有弧度之曲面。在本實施例中，導光板610為一類楔形導光 板。需要說明的是，由於導光板610是採用楔形導光板結構的概念與原理，因此本實施例之平面光源模組600便可無須採用前述的光散射微結構140之設計。另外，本實施例之導光板610之類楔形結構亦可用於前述的平面光源模組200、300、400、500上。
圖7為本發明更一實施例之平面光源模組的俯視示意圖。請同時參考圖1A與圖7，本實施例之平面光源模組700類似於前述的平面光源模組100，而兩者的差異如下所述。在本實施例之平面光源模組700中，導光板710的入光面S1之入光曲面712更包括一第一曲面712a、一第二曲面712b，其中第一曲面712a與第二曲面712b彼此相對且連接。在本實施例中，第一曲面712a與第二曲面712b的曲率以不同作為舉例說明。同樣地，為了可使發光元件730之光束可有效地入射至導光板710內，可撓性電路板720的彎曲度亦可隨著入光曲面712的曲率而改變，進而呈現如圖7所繪示的實施態樣。
值得一提的是，在平面光源模組100、200、300、400、500、600、700中，發光元件的發光面與所對應之導光板的入光曲面之切線平行，如此一來，發光元件所提供的光束便可較容易進入導光板內部。
綜上所述，本發明之平面光源模組至少具有下列優點。本實施例藉由將可撓式電路板設於導光板的入光曲面旁並沿入光曲面而彎曲，且發光元件的發光面面向入光曲面，如此一來，平面光源模組便可無須像傳統之平面光源模組的出光 面上覆蓋具有相似於使用者所需之光形之前蓋或於導光板出光面貼覆反射片以遮住有效發光區以外的部分以得到想要之光形，如：圓形、橢圓形或是其他具有不同曲率的弧狀封閉圖形。透過上述概念，本實施例之平面光源模組便可有效地降低其製作成本(如：可減少前蓋與反射片的使用)、提高的光線利用率以及進一步地縮小其整體體積。
另外，由於可撓式電路板隨著於導光板的入光曲面而彎曲設置，因此入光曲面各處位置便皆可被發光元件所照射，如此一來，導光板的出光面之光場分佈便不易產生暗角的問題，換言之，本實施例之平面光源模組便可提供較為均勻的面光源。
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。
100、200、300、400、500、600、700‧‧‧平面光源模組
110、310、410、610、710‧‧‧導光板
112、312、412、612、712‧‧‧入光曲面
114‧‧‧出光面
116、616‧‧‧底面
120、220、320、420、720‧‧‧可撓式電路板
122‧‧‧元件設置面
130、730‧‧‧發光元件
132、432‧‧‧發光面
140‧‧‧光散射微結構
150‧‧‧反射片
160‧‧‧光學膜片組
412a、712a‧‧‧第一曲面
412b、712b‧‧‧第二曲面
412c‧‧‧第一平面
412d‧‧‧第二平面
S1‧‧‧入光面
L1‧‧‧光束
AA’‧‧‧線
圖1A為本發明一實施例之平面光源模組的俯視示意圖。
圖1B為圖1A之AA’線所繪示之平面光源模組的剖面示意圖。
圖2為本發明另一實施例之平面光源模組的俯視示意圖。
圖3為本發明又一實施例之平面光源模組的俯視示意圖。
圖4為本發明更一實施例之平面光源模組的俯視示意圖。
圖5為圖4之另一變形實施例之平面光源模組的俯視示意圖。
圖6為圖1A之AA’線所繪示的平面光源模組之另一實施形態的剖面示意圖。
圖7為本發明更一實施例之平面光源模組的俯視示意圖。
100‧‧‧平面光源模組
110‧‧‧導光板
112‧‧‧入光曲面
120‧‧‧可撓式電路板
122‧‧‧元件設置面
130‧‧‧發光元件
132‧‧‧發光面
140‧‧‧光散射微結構
AA’‧‧‧線
S‧‧‧入光面

Claims (15)

  1. 一種平面光源模組，包括：一導光板，具有一入光面、一出光面與一底面，該出光面與該底面相對，其中該入光面更具有一入光曲面，且該入光曲面連接該出光面與該底面；一可撓式電路板，沿著該導光板的該入光曲面設置；以及一發光元件，配置於該可撓式電路板上，且該發光元件具有一面向該入光曲面的發光面，其中該可撓式電路板包括一金屬覆銅箔層壓板。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之平面光源模組，其中該可撓式電路板具有一元件設置面，該元件設置面面對該導光板的該入光曲面，且該發光元件配置於該可撓式電路板的該元件設置面上。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之平面光源模組，其中該發光元件的該發光面與所對應之該導光板的該入光曲面之切線平行。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之平面光源模組，其中該入光曲面包括一圓形入光曲面或一橢圓形入光曲面。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之平面光源模組，其中該入光面之該入光曲面更包括一第一曲面與一第二曲面，該第一曲面與該第二曲面相對。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之平面光源模組，其 中該入光面更包括一第一平面與一相對該第一平面的第二平面，該第一平面連接該第一曲面與該第二曲面，且該第二平面連接該第一曲面與該第二曲面。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之平面光源模組，更包括複數個光散射微結構，配置於該導光板的該底面或該出光面。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之平面光源模組，其中位於該導光板的該底面或該出光面上的該些光散射微結構的一密度為自遠離該發光面之方向逐漸變密。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之平面光源模組，其中該些光散射微結構均勻排列於該導光板的該底面或該出光面上。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之平面光源模組，其中該導光板的一厚度從遠離該入光面往該導光板的一中心逐漸變薄。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之平面光源模組，其中該導光板為一類楔形導光板。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之平面光源模組，更包括一反射片，配置於該導光板的該底面下。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之平面光源模組，更包括一光學模片組，配置於該出光面上，其中該光學模片組包括擴散片、稜鏡片及增光片之至少其一。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之平面光源模組，其中該發光元件為一發光二極體元件。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之平面光源模組，其中該入光面之該入光曲面更包括一第一曲面與一第二曲面，且該第一曲面與該第二曲面的曲率相同或不同。
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