TWI476353B - 照明模組 - Google Patents

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TWI476353B
TWI476353B TW101113276A TW101113276A TWI476353B TW I476353 B TWI476353 B TW I476353B TW 101113276 A TW101113276 A TW 101113276A TW 101113276 A TW101113276 A TW 101113276A TW I476353 B TWI476353 B TW I476353B
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Yitsuo Wu
Yenchuan Chu
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Radiant Opto Electronics Corp
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Description

照明模組
本發明是有關於一種照明模組，且特別是有關於一種具有螢光體的照明模組。
習知之照明模組常使用鎢絲燈或螢光燈作為光源，然而鎢絲燈或螢光燈具有耗能、低亮度及質量重等缺陷，使得習知之照明模組不符合現代科技之發展趨勢及環保需求。
發光二極體(Light-Emitting Diode；LED)係一常見之點光源，其具有高亮度及省電等優點。因此LED可望取代習知照明模組之光源，以改善習知技術之缺陷。
當LED欲應用於大面積之照明模組時，常須設置大量之LED，以滿足照明模組之需求。然而，LED之發光波長與發光強度常受到LED之封裝膠體影響，導致LED之間容易因發光波長或發光強度之差異造成照明模組之光色或亮度不均。
此外，當LED欲應用於白光照明模組時，則須藉由設置大量之藍光、綠光與紅光LED以使照明模組之發光光色混合為白光。但大量設置LED會增加照明模組之體積，使得此照明模組無法符合輕薄化之發展趨勢。
目前常見之白光照明模組之設計有兩種方式：第一種是將發光材料設置於LED之封裝膠體中，第二種是將發光材料設置於導光板上。第一種方法係藉由LED之發光來激 發發光材料，使得未被發光材料吸收之LED光與發光材料之激發光混合為白光。但隨著發光時間增加，發光材料易因LED產生之熱能影響發光材料之光轉換效能。
第二種方法雖可避免LED產生之熱能影響發光材料，但發光材料設置於導光板之製程若有瑕疵產生，導光板則無法再次使用。而且此方法需使用大量之發光材料，才可避免照明模組之光色不均。如此一來，螢光粉之顏色將會影響照明模組外觀之視覺品味，而且設置大量之螢光粉將導致照明模組的製造成本大幅增加。
有鑑於此，亟須提供一種照明模組，以改進習知照明模組之缺陷。
因此，本發明之一態樣是在提供一種照明模組，其係利用發光材料來調整照明模組之光色，以滿足各種照明模組之光色需求。
本發明之另一態樣是在提供一種照明模組，其發光材料不與光源接觸，因此可避免光源產生之熱影響發光材料之光轉換效能，進而可延長發光材料之壽命。
本發明之又一態樣是在提供一種照明模組，其係藉由導光元件來收斂光源之發光範圍，並可將光有效地引導至螢光體上，因此可減少發光材料之用量，而可提升照明模組之視覺品味。
本發明之再一態樣是在提供一種照明模組，其係藉由導光元件充分混合光源之發光，因此可避免光源之間因發 光波長或發光強度之差異所造成之光色或亮度不均之缺陷。
本發明之再一態樣是在提供一種照明模組，其係利用反射層來减少光於照明模組中耗損之能量，因此可提升照明模組之光利用率。
根據本發明之上述態樣，提出一種照明模組。在一實施例中，此照明模組包含燈殼、透光窗與光源模組。燈殼具有頂板，且頂板具有開口。透光窗覆蓋住頂板之開口。
光源模組設置於燈殼中。光源模組包含導光元件、第一反射片、第二反射片、至少一光源與螢光體。導光元件包含入光面、出光面、第一反射面與第二反射面。出光面係相對於入光面。第一反射面設於入光面與出光面之間，且第一反射面面對透光窗。第二反射面則係相對於第一反射面。
第一反射片與第二反射片分別設於第一反射面與第二反射面上。光源之發光面係朝向入光面。螢光體之至少一面光區域朝向出光面。
依據本發明一實施例，照明模組更包含第一反射層。第一反射層設置於燈殼之內側面上。
依據本發明另一實施例，透光窗係擴散板。此擴散板具有複數個光擴散顆粒。
依據本發明又一實施例，導光元件係均勻厚度之導光板。
依據本發明再一實施例，導光板之材料係高分子材料。
依據本發明再一實施例，光源包含複數個光源，且此 些光源具有至少一發光波長。
依據本發明再一實施例，螢光體包含載體與複數個發光材料。
依據本發明再一實施例，載體之材料係透光材料。
依據本發明再一實施例，發光材料包含至少一光激發材料。
依據本發明再一實施例，發光材料係噴佈或塗佈於載體之表面。
依據本發明再一實施例，發光材料散佈於載體中。
根據本發明之上述態樣，提出一種照明模組。在一實施例中，此照明模組包含燈殼、透光窗與光源模組。燈殼具有頂板，且頂板具有開口。透光窗覆蓋住頂板之開口。
光源模組設置於燈殼中。光源模組包含導光元件、第一反射片、第二反射片、至少一光源與螢光體。導光元件包含入光面、出光面、第一反射面與第二反射面。出光面係相對於入光面。第一反射面設於入光面與出光面之間，且第一反射面面對透光窗。第二反射面則係相對於第一反射面。
第一反射片與第二反射片分別設於第一反射面與第二反射面上。光源之發光面係朝向入光面。螢光體之至少一面光區域朝向出光面。螢光體包含複數個發光材料。此些發光材料包含至少一光激發材料，其中光激發材料可包括但不限於螢光材料、磷光材料以及其任意組合所組成之族群。
依據本發明一實施例，螢光材料可包括但不限於釔鋁 石榴石、鋱鋁石榴石、矽酸鹽、硫化物、氮化物、氮氧化物以及其任意組合所組成之族群。
依據本發明另一實施例，磷光材料可包括但不限於正矽酸鹽基磷光體、含有重金屬原子之有機金屬錯合物以及其任意組合所組成之族群。
本發明之照明模組之發光材料不與光源接觸，因此可避免光源產生之熱影響發光材料之光轉換效能。
而且，本發明之照明模組更可利用導光元件來收斂光源之發光範圍，並可將光有效地導引至螢光體上，因此可縮小螢光體之體積，而可降低發光材料之用量，進而可減少製造成本，且可提升照明模組之視覺品味。導光元件亦可充分混合光源之發光，減少光源之間因發光波長或發光強度的差異所造成之光色或亮度不均的缺陷。
此外，本發明之照明模組係利用發光材料來調整照明模組之光色，以滿足各種照明模組之光色需求。
以下詳細討論本發明之裝置結構。然而，可以理解的是，下列之實施例提供許多可應用的發明概念，其可實施於各式各樣的特定內容中。惟所討論之特定實施例僅供說明，並非用以限定本發明之範圍。
請參考第1圖，其係繪示依照本發明之一實施例之一種照明模組的剖視圖。照明模組10包含燈殼100、透光窗200與光源模組300。燈殼100包含頂板110、四個側板120與底板130。頂板110係相對於底板130，且側板120均接 合於頂板110與底板130之間，其中頂板110具有開口112。透光窗200設於燈殼100中，且覆蓋住頂板110之開口112。透光窗200之材料可為玻璃、高分子材料或其他可達到透光功能之材料。在一實施例中，透光窗200可為擴散板，且此擴散板具有複數個光擴散顆粒，以提升照明模組10之發光均勻度。
光源模組300設置於燈殼100中。光源模組300包含導光元件310、反射片316a與318a、一或多個光源320及螢光體330。光源320之發光面320a係朝向導光元件310之入光面312，以朝導光元件310發射光。光源320可為發光二極體、雷射二極體、其他合適之點光源或上述點光源之組合。導光元件310係設置於光源320朝向螢光體330之長軸L上，且導光元件310設於光源320及螢光體330之間，其中導光元件310係沿著長軸L延伸。其次，於光源320發出之光500行進的路徑上，導光元件310係較螢光體330鄰近光源320。
導光元件310可為均勻厚度之導光板。在此實施例中，導光板之材料可為高分子材料，例如：聚甲基丙烯酸甲酯(PolyMethyl MethAcrylate；PMMA)或聚碳酸酯(Poly Carbonate；PC)。導光元件310包含入光面312、出光面314及反射面316與318。出光面314係相對於入光面312。反射面316則設於入光面312與出光面314之間，且反射面316係面對透光窗200。反射面318則係相對於反射面316，且亦設於入光面312與出光面314之間，以使由光源320發出之光500於導光元件310中反射。
反射片316a與318a則分別設置於反射面316與318上，以使光源320發出之光500可於導光元件310中進行反射，且可避免光由反射面316與318進入導光元件310中，進而可提升照明模組10之光利用率。反射片316a與318a可藉由物理蒸鍍製程、化學蒸鍍製程、疊加反射膜片之製程或其他合適之製程來製作。
藉由導光元件310，光500由導光元件310之出光面314射出。
螢光體330具有一或多個面光區域332，且螢光體330之面光區域332係朝向導光元件310之出光面314。螢光體330可為立方體或其他形狀。
螢光體330包含載體334與複數個發光材料336。發光材料336係設置於載體334上。載體334之材料可為透光材料。此透光材料可為高分子材料、玻璃或其他合適之材料。在此實施例中，發光材料336可以噴佈、塗佈或其他合適之方式形成於載體334之表面上。在一實施例中，發光材料336可包含一或多種光激發材料，以調整光源模組300之發光光色，來滿足照明模組10之需求。在一實施例中，上述之光激發材料可包括但不限於螢光材料(fluorescence materials)、磷光材料(phosphorescence materials)、其他合適之光激發材料以及上述材料之任意混合。
在此實施例中，螢光材料可包括但不限於釔鋁石榴石(Yttrium Aluminum Garnet；YAG)、鋱鋁石榴石(Terbium Aluminum Garnet；TAG)、矽酸鹽材料(例如：Ba2 SiO4 ：Eu2+ 、 Sr4 Si3 O8 Cl4 ：Eu2+ 或BaSi2 O5 ：Pb2+ )、硫化物材料(例如：Ba2 ZnS3 ：Ce3+ )、氮化物材料(例如：CaAlSiN3 ：Eu2+ 或CaAlSiN3 )、氮氧化物材料(例如：Ba3 Si6 O12 N2 ：Eu或SrSi2 O2 N2 )、其他合適之螢光光激發材料以及上述材料之任意混合。在此實施例中，上述之磷光材料可包括但不限於正矽酸鹽基磷光體、含有重金屬原子的有機金屬錯合物、其他合適之磷光光激發材料以及上述材料之任意混合。
為了滿足上述光激發材料之吸收波長範圍與照明模組之光色及發光強度，光源320可包含複數個光源320。而且，此些光源320可具有一或多種發光波長。
照明模組10可選擇性地包含反射層402與404。反射層402設置於底板130之內側面130a上，且反射層404設置於側板120之內側面120a上。反射層402與404可避免光之能量於燈殼100中損耗，而可提升照明模組10之光利用率。
在照明模組10中，光源320發出之光500由入光面312進入導光元件310中。光500於導光元件310中進行反射，然後由出光面314離開導光元件310。接著，由導光元件310射出之光500照射至發光材料336上，其中部分之光500被發光材料336吸收，因而發光材料336可由基態被激發至激發態。當發光材料336由激發態回復至基態時，發光材料336即可發出激發光500a。其他未被發光材料336吸收之光500則被發光材料336反射成為反射光500b或穿透出載體334而與激發光500a混合而成為混合光。
當光500a與500b照射至反射層402與404時，反射 層402與404可反射光500a與500b，以避免光500a與500b之能量損耗，而可提升照明模組10之光利用率。
當光500a與500b照射至透光窗200時，部分之光500a與500b由透光窗200射出。部分之光500a與500b則被透光窗200反射而分別成為反射光500c與500d。接著，藉由反射片316a與318a及反射層402與404可反射光500c與500d，直至光500c與500d由透光窗射出。此外，當反射光500d照射至發光材料336時，亦可使得發光材料336再次被激發，而可發出激發光與反射光，進而可提升照明模組10之光利用率。
如此一來，照明模組10之發光光色即為光500a、500b、500c與500d混合之光色。因此，可藉由使用不同發光材料336之載體334來調整照明模組10之發光光色與發光強度，以滿足各種照明模組之光色與亮度需求。
請參考第2圖，其係繪示依照本發明之另一實施例之一種照明模組之剖面圖。照明模組10a之架構大致上與照明模組10之架構相同，二者之差異在於照明模組10a之螢光體330a之發光材料336係摻混於載體334之原料中，再藉由射出成型、押出加工、壓縮成型或其他成型方式來形成載體334，使得發光材料336可均勻散佈於載體334中。
由本發明上述實施例可知，本發明之照明模組的發光材料不與光源接觸，因此可避免光源產生之熱影響發光材料之光轉換效能，進而可延長發光材料之壽命。
本發明亦利用導光元件來收斂光源之發光範圍，並可將光有效地引導至螢光體上，以確保光源發出之光完全照 射至螢光體之發光材料上，因此可縮小螢光體之體積，而可減少發光材料之用量，進而可降低製造成本，且提升照明模組之視覺品味。此外，導光元件亦可充分混合光源之發光，以減少光源之間因發光波長或發光強度之差異所造成之光色或亮度不均之缺陷。
再者，本發明之照明模組的優點在於可利用發光材料來調整照明模組之光色，以使本發明之照明模組可滿足各種應用需求。並且，利用LED等半導體發光元件來作為本發明之光源，使本發明之照明模組具有高亮度、省電及質輕等優點，以符合現代科技發展趨勢及環保需求，並可改進習知照明模組之缺陷。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，在本發明所屬技術領域中任何具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此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。
10/10a‧‧‧照明模組
100‧‧‧燈殼
110‧‧‧頂板
112‧‧‧開口
120‧‧‧側板
120a‧‧‧面
130‧‧‧底板
130a‧‧‧面
200‧‧‧透光窗
300‧‧‧光源模組
310‧‧‧導光元件
312/314/316‧‧‧面
316a‧‧‧反射片
318‧‧‧面
318a‧‧‧反射片
320‧‧‧光源
320a‧‧‧發光面
330/330a‧‧‧螢光體
332‧‧‧面光區域
334‧‧‧載體
336‧‧‧發光材料
402/404‧‧‧反射層
500/500a/500b/500c/500d‧‧‧光
L‧‧‧長軸
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖係繪示依照本發明之一實施例之一種照明模組的剖視圖。
第2圖係繪示依照本發明之另一實施例之一種照明模組之部分剖視圖。
10‧‧‧照明模組
100‧‧‧燈殼
110‧‧‧頂板
112‧‧‧開口
120‧‧‧側板
120a‧‧‧面
130‧‧‧底板
130a‧‧‧面
200‧‧‧透光窗
300‧‧‧光源模組
310‧‧‧導光元件
312/314/316‧‧‧面
316a‧‧‧反射片
318‧‧‧面
318a‧‧‧反射片
320‧‧‧光源
320a‧‧‧發光面
330‧‧‧螢光體
332‧‧‧面光區域
334‧‧‧載體
336‧‧‧發光材料
402/404‧‧‧反射層
500/500a/500b/500c/500d‧‧‧光
L‧‧‧長軸

Claims (22)

  1. 一種照明模組，包含：一燈殼，具有一頂板，其中該頂板具有一開口；一透光窗，覆蓋住於該頂板之該開口；以及一光源模組，設於該燈殼中，其中該光源模組包含：一導光元件，包含：一入光面；一出光面，相對於該入光面；以及一第一反射面，設於該入光面與該出光面之間；至少一光源，該至少一光源之一發光面朝向該導光元件之該入光面；以及一螢光體，該螢光體之至少一面光區域朝向該導光元件之該出光面。
  2. 如請求項1所述之照明模組，更包含一第一反射層，設於該燈殼之一內側面上。
  3. 如請求項1所述之照明模組，其中該透光窗係一擴散板，且該擴散板具有複數個光擴散顆粒。
  4. 如請求項1所述之照明模組，其中該導光元件係一均勻厚度導光板。
  5. 如請求項4所述之照明模組，其中該導光板之一材料係高分子材料。
  6. 如請求項5所述之照明模組，其中該高分子材料係聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯。
  7. 如請求項1所述之照明模組，其中該至少一光源包含複數個光源，且該些光源具有至少一發光波長。
  8. 如請求項1所述之照明模組，其中該螢光體包含一載體以及複數個發光材料。
  9. 如請求項8所述之照明模組，其中該載體之一材料係一透光材料。
  10. 如請求項9所述之照明模組，其中該透光材料係高分子材料或玻璃。
  11. 如請求項8所述之照明模組，其中該些發光材料包含至少一光激發材料。
  12. 如請求項11所述之照明模組，其中該至少一光激發材料係選自於由一螢光材料、一磷光材料以及其任意組合所組成之一族群。
  13. 如請求項12所述之照明模組，其中該螢光材料係選自於由釔鋁石榴石、鋱鋁石榴石、矽酸鹽、硫化物、氮化物、氮氧化物以及其任意組合所組成之一族群。
  14. 如請求項12所述之照明模組，其中該磷光材料係選自於由正矽酸鹽基磷光體、含有重金屬原子之有機金屬錯合物以及其任意組合所組成之一族群。
  15. 如請求項8所述之照明模組，其中該些發光材料係噴佈或塗佈於該載體之一表面。
  16. 如請求項8所述之照明模組，其中該些發光材料係散佈於該載體中。
  17. 一種照明模組，包含：一燈殼，具有一頂板，其中該頂板具有一開口；一透光窗，覆蓋住於該頂板之該開口；以及一光源模組，設於該燈殼中，其中該光源模組包含：一導光元件；至少一光源，發射一光線至該導光元件；以及一螢光體，包含複數個發光材料，且該些發光材料係被該光線照射，其中該光線係由該導光元件射出，且該些發光材料係被激發而發出一激發光，且其中該導光元件係設置於該至少一光源朝向該螢 光體之一長軸上，且該導光元件係設於該至少一光源及該螢光體之間。
  18. 如請求項1所述之照明模組，其中該第一反射面係面對於該透光窗。
  19. 如請求項1所述之照明模組，其中該導光元件包含一第二反射面，且該第二反光面係相對於該第一反射面。
  20. 如請求項19所述之照明模組，其中該光源模組包含一第一反射片及一第二反射片，該第一反射片設於該第一反射面上，且該第二反射片設於該第二反射面上。
  21. 如請求項17所述之照明模組，其中該導光元件係沿著該長軸延伸。
  22. 一種照明模組，包含：一燈殼，具有一頂板，其中該頂板具有一開口；一透光窗，覆蓋住於該頂板之該開口；以及一光源模組，設於該燈殼中，且該光源模組包含：一導光元件；至少一光源，發射一光線至該導光元件；以及一螢光體，包含複數個發光材料，且該些發光材料係被該光線照射，其中該光線係由該導光元件射出，且該些發光材料係被激發而發出一激發光，且於該光線行進之一路徑上，該導光元件係較該螢光體鄰近該至少一光源。
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