TWI491830B - 可變光束之照明裝置及其組裝方法 - Google Patents

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Description

可變光束之照明裝置及其組裝方法
本發明是有關於一種照明裝置，特別是有關於一種可改變光束光形或投射角度，且提供多種光源之可變光束之照明裝置及其組裝方法。
為因應日漸短缺的地球資源，現今各地紛紛致力於開發節能科技，所以使用具有效率高、使用壽命長、不易破損且低能耗的發光二極體作為光源的照明技術，便成為當前最熱門的技術之一。因此，發光二極體(Light-Emitting Diode，LED)已廣泛應用於照明設備、電器狀態指示燈、道路交通號誌燈、背光光源或顯示器等電子裝置。
然而，目前習知的發光二極體或一般發光單元通常是出貨時即已固定其投光角度，因此出廠後無法改變發光二極體之光源的投射角度。雖已有於發光二極體前端加設一鏡頭，機械式地移動鏡頭以改變光投射的角度，但製造時需增加工序，較為不便。
因此，以需求來說，設計一個可克服習知技術之發光單元僅能投射固定角度之光源，且可克服習知技術以機械移動光學元件之方式控制投光角度，並可以電性控制特定區域的發光單元依序或隨 機地導通發光，通過光學元件以達到改變光形、投射角度或光強度之功效，已成市場應用上之一個刻不容緩的議題。
有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之其中一目的就是在提供一種可變光束之照明裝置，使發光單元可選擇性地導通發光，並達到改變光束的光形或投射角度之功效。
根據本發明之目的，提出一種可變光束之照明裝置，照明裝置包含基板、複數個發光單元、光學元件及驅動單元。複數個發光單元係設置於基板上，各複數個發光單元發出一光源。光學元件係設置於至少一複數個發光單元之光源之行進路徑上。驅動單元係選擇性驅動一第一群組或一第二群組之複數個發光單元。其中，第一群組或第二群組之發光單元所發出之光源通過光學元件所形成之光束，具有相異之光形或投射角度。
其中，複數個發光單元係以複數個環狀圖形排列於基板上。
其中，由複數個環狀圖形之最內圈之複數個發光單元組成第一群組，且光束之投射角度小於一預設角度。
其中，由複數個環狀圖形之最外圈之複數個發光單元組成第二群組，且光束之投射角度大於一預設角度。
其中，複數個發光單元係以矩形圖形排列於基板上。
其中，第一群組或第二群組之發光單元所發出之光源通過光學元件所形成之光束，具有相異之光強度。
其中，光學元件之投射光學面係包含球面光學面、非球面光學面 、菲涅爾光學面或微結構光學面。
其中，光學元件係包含透鏡、反射鏡或折光板。
其中，反射鏡係包含拋物面反射鏡、橢球面反射鏡或雙曲面反射鏡。
其中，折光板係包含齒狀折光板、梯型折光板、柱狀折光板或球狀折光板。
根據本發明之目的，再提出一種照明裝置之組裝方法，適用於組裝照明裝置，照明裝置之組裝方法係包含下列步驟：提供一基板；設置複數個發光單元於基板上，且各複數個發光單元發出一光源；設置一光學元件於至少一複數個發光單元之光源之行進路徑上；以及藉由一驅動單元選擇性驅動一第一群組或一第二群組之複數個發光單元；其中，第一群組或第二群組之發光單元所發出之光源通過光學元件所形成之光束，具有相異之光形或投射角度。
承上所述，依本發明之可變光束之照明裝置及其組裝方法，其可具有一或多個下述優點：
(1)本發明之可變光束之照明裝置及其組裝方法可克服習知技術之發光單元僅能投射固定角度之光源。
(2)本發明之可變光束之照明裝置及其組裝方法可克服習知技術以機械移動光學元件之方式控制投光角度。
(3)本發明之可變光束之照明裝置及其組裝方法可以電性控制特定區域的發光單元依序或隨機地導通發光，並經過光學元件以達 到改變光投射角度之功效。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
1、2‧‧‧照明裝置
11‧‧‧基板
12‧‧‧發光單元
121‧‧‧發光二極體
13‧‧‧光學元件
14‧‧‧驅動單元
S11~S14‧‧‧步驟流程
第1圖係為本發明之照明裝置之第一實施例之第一示意圖。
第2圖係為本發明之照明裝置之第一實施例之第二示意圖。
第3圖係為本發明之照明裝置之第一實施例之第三示意圖。
第4圖係為本發明之照明裝置之第二實施例之第一示意圖。
第5圖係為本發明之照明裝置之第二實施例之第二示意圖。
第6圖係為本發明之照明裝置之第二實施例之第三示意圖。
第7圖係為本發明之照明裝置之組裝方法流程圖。
以下將參照相關圖式，說明依本發明之可變光束之照明裝置及其組裝方法之實施例，為使便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。
請一併參閱第1圖、第2圖及第3圖，其係為本發明之照明裝置之第一實施例之第一、第二及第三示意圖。發光單元12可以為白熾燈、發光二極體(LED)或高強度氣體放電燈(High Intensity Discharge，HID)等可發光元件，在本實施例中較佳可為發光二極體。如第1圖所示，以特定圖形或圖案電性地設置多個發光二極體121於基板11上。複數個發光二極體121可以各種圖形排列於基板11上，為便於更加暸解本發明之技術特徵，在本實施例中是以環狀圖形作為示例，其圖形或環的數量並不以此為限。舉例來說，最內圈的發光二極體121可設為第一群組，靠近最內圈的環 形發光二極體121可設為第二群組，最外圈的發光二極體121可設為第三群組。驅動單元14可選擇性地驅動驅動一第一群組或一第二群組之發光單元12以特定圖形發出光源。
在第2圖中，光學元件13可設置在基板11和發光單元12上方，其與基板11及發光單元12的距離可依需求來設置，且設置於至少一複數個發光單元之光源之行進路徑上。光學元件13與基板11、發光單元12之距離僅為示例，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍。其中，光學元件13可為透鏡、反射鏡或折光板，在本實施例中是以透鏡作為示例，但不以此為限。附帶一提的是，反射鏡可為拋物面反射鏡、橢球面反射鏡或雙曲面反射鏡；折光板可為齒狀折光板、梯型折光板、柱狀折光板或球狀折光板。
如第1圖及第3圖所示，發光單元12可依驅動單元14的控制，依序地或隨機地選擇多個設置於不同位置的發光二極體121發出固定角度的光源。而光源照射範圍的大小各有不同，例如由驅動單元14驅動第一群組的發光二極體121發出角度為30度的光源，其照射的範圍為最小；而驅動單元14驅動複數個環狀圖形中的第三群組的發光二極體121發出角度為45度的固定角度光源，其照射的範圍為最大。然而，固定角度的光源照射的範圍有限，其應用上較為狹隘。由此，可於發光單元12及基板11上方設置一光學元件13，發光單元12所發出的光源通過光學元件13，經過折射可以發出不同角度的光束。
如第3圖所示，最內圈的發光二極體121(第一群組)發出30度的 光源通過光學元件13後，可折射出投射角度為50度的光束，其光形為圓形光束。第二圈的發光二極體121(第二群組)發出20度的光源通過光學元件13後，折射出投射角度為90度的光束，其光形亦為圓形光束。最外圈的發光二極體121(第三群組)發出45度的光源通過光學元件13後，折射出投射角度為120度且光形為圓形的光束。其中，光束的折射角度大小依光學元件13的材質而有所不同。更值得注意的是，發光二極體121及各群組的配置可依需求設計，同時可由驅動單元14依需求選擇性地驅動各群組的發光單元12以發出光源，當光源通過光學元件13可形成具有相異之光形或投射角度的光束。
依據第一實施例的說明，本發明更提出第二實施例作更進一步之舉例說明。
請一併參閱第4圖、第5圖及第6圖，其係為本發明之照明裝置之第二實施例之第一、第二及第三示意圖。發光單元12可以為白熾燈、發光二極體(LED)或高強度氣體放電燈(High Intensity Discharge，HID)等可發光元件，在本實施例中較佳可為發光二極體。如第4圖所示，以特定圖形或圖案電性地設置多個發光二極體121於基板11上。複數個發光二極體121可以各種圖形排列於基板11上，為便於更加暸解本發明之技術特徵，在本實施例中是以矩形圖形作為示例，其圖形或發光二極體121設置的數量並不以此為限。光學元件13與基板11、發光單元12之距離僅為示例，但不以此為限，且設置於至少一複數個發光單元之光源之行進路徑上。其中，光學元件13的投射光學面可為球面光學面、非球面光學面、菲涅爾光學面或微結構光學面。另外，在本實施例中光 學元件13是以透鏡作為示例，但不以此為限，其亦可為反射鏡或折光板。驅動單元14可驅動發光單元12依序地或隨機地電性控制多個發光二極體121以特定圖形發出固定角度的光源。
如第5圖所示，發光單元12可依驅動單元14的控制，依序地或隨機地選擇多個設置於不同位置的發光二極體121發出固定角度的光源。並且，於發光單元12及基板11上方設置一光學元件13，發光單元12所發出的固定角度的光源通過光學元件13，經過折射可以發出不同投射角度的光束。
如第6圖所示，舉例來說，以矩形排列的25顆發光二極體121中，第三列的右側第三顆可設為第一群組，第三列的右側第二顆及左側第二顆可設為第二群組，第三列的右側第一顆及左側第一顆發光二極體121設為第三群組。如圖，第三列中心的發光二極體121(第一群組)發出21度的光源通過光學元件13後，折射出投射角度為50度的光束；第二群組的發光二極體121發出14度的光源通過光學元件13後，折射出投射角度為90度的光束；第三群組的發光二極體121發出21度的光源通過光學元件13後，折射出投射角度為120度的光束。其中，光束的折射角度大小依光學元件13的材質而有所不同。更值得注意的是，利用本發明之照明裝置2可依需求定義各群組的位置，如圖，第一群組、第二群組及第三群組所發出的光源通過光學元件13後，可形成具有光形為刀鋒狀的光束。
附帶一提的是，本發明亦可由驅動單元14之電流大小來電性控制發光單元12發出光源的光強度，因此可設計出發光單元12之中心處較亮、外緣較暗，外緣較亮、中心處較暗或中心邊緣皆均勻發 光等各種不同地光學設計。舉例而言，一般廣角相機雖具有寬廣的視角，但同時也有嚴重的成像扭曲與暗角效應，為了消除暗角效應，可藉由本發明之驅動單元14控制發光單元12發光，來消除邊緣之暗角效應。
儘管前述在說明本發明之照明裝置的過程中，亦已同時說明本發明之組裝方法的概念，但為求清楚起見，以下仍另繪示流程圖詳細說明。
請參閱第7圖，其係為本發明之照明裝置的組裝方法之流程圖，如第7圖所示，照明裝置的組裝方法可包含下列步驟：在步驟S11中，提供基板。
在步驟S12中，設置複數個發光單元於基板上，且各複數個發光單元發出光源。
在步驟S13中，設置光學元件於至少一複數個發光單元之光源之行進路徑上。
在步驟S14中，藉由驅動單元選擇性驅動一第一群組或一第二群組之複數個發光單元。
值得注意的是，第一群組或第二群組之發光單元所發出之光源通過光學元件所形成之光束，具有相異之光形或投射角度。
本發明之照明裝置的組裝方法的詳細說明以及實施方式已於前面敘述本發明之照明裝置時描述過，在此為了簡略說明便不再敘述。
雖然前述的描述及圖示已揭示本發明之較佳實施例，必須瞭解到 各種增添、許多修改和取代可能使用於本發明較佳實施例，而不會脫離如所附申請專利範圍所界定的本發明原理之精神及範圍。熟悉該技藝者將可體會本發明可能使用於很多形式、結構、佈置、比例和組件的修改。
因此，本文於此所揭示的實施例於所有觀點，應被視為用以說明本發明，而非用以限制本發明。本發明的範圍應由後附申請專利範圍所界定，並涵蓋其合法均等物，並不限於先前的描述。
1‧‧‧照明裝置
11‧‧‧基板
12‧‧‧發光單元
121‧‧‧發光二極體
13‧‧‧光學元件

Claims (19)

  1. 一種可變光束之照明裝置，其包含：一基板；複數個發光單元，係設置於該基板上，各該複數個發光單元發出一光源；一光學元件，係設置於至少一該複數個發光單元之該光源之行進路徑上；以及一驅動單元，係選擇性驅動一第一群組或一第二群組之該複數個發光單元；其中，該第一群組或該第二群組之該發光單元所發出之該光源通過該光學元件所形成之光束，具有相異之光形或投射角度；其中，該第一群組或該第二群組之該發光單元所發出之該光源通過該光學元件所形成之光束，具有相異之光強度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之可變光束之照明裝置，其中該複數個發光單元係以複數個環狀圖形排列於該基板上。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之可變光束之照明裝置，其中係由該複數個環狀圖形之最內圈之該複數個發光單元組成該第一群組，且該光束之投射角度小於一預設角度。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之可變光束之照明裝置，其中係由該複數個環狀圖形之最外圈之該複數個發光單元組成該第二群組，且該光束之投射角度大於一預設角度。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之可變光束之照明裝置，其中該複數 個發光單元係以矩形圖形排列於該基板上。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之可變光束之照明裝置，其中該光學元件之一投射光學面係包含一球面光學面、一非球面光學面、一菲涅爾光學面或一微結構光學面。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之可變光束之照明裝置，其中該光學元件係包含一透鏡、一反射鏡或一折光板。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之可變光束之照明裝置，其中該反射鏡係包含一拋物面反射鏡、一橢球面反射鏡或一雙曲面反射鏡。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之可變光束之照明裝置，其中該折光板係包含一齒狀折光板、一梯型折光板、一柱狀折光板或一球狀折光板。
  10. 一種可變光束之照明裝置之組裝方法，適用於組裝如申請專利範圍第1項至第9項之任一項之可變光束之照明裝置，該可變光束之照明裝置之組裝方法係包含下列步驟：設置複數個發光單元於該基板上，且各該複數個發光單元發出一光源；設置一光學元件於至少一該複數個發光單元之該光源之行進路徑上；以及藉由一驅動單元選擇性驅動一第一群組或一第二群組之該複數個發光單元；其中，該第一群組或該第二群組之該發光單元所發出之該光源通過該光學元件所形成之光束，具有相異之光形或投射角度；其中，該第一群組或該第二群組之該發光單元所發出之該光源通過該光學元件所形成之光束，具有相異之光強度。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之可變光束之照明裝置之組裝方法， 其中該複數個發光單元係以複數個環狀圖形排列於該基板上。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之可變光束之照明裝置之組裝方法，其中由該複數個環狀圖形之最內圈之該複數個發光單元組成該第一群組，且該光束之投射角度小於一預設角度。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之可變光束之照明裝置之組裝方法，其中由該複數個環狀圖形之最外圈之該複數個發光單元組成該第二群組，且該光束之投射角度大於一預設角度。
  14. 如申請專利範圍第10項所述之可變光束之照明裝置之組裝方法，其中該複數個發光單元係以矩形圖形排列於該基板上。
  15. 如申請專利範圍第10項所述之可變光束之照明裝置之組裝方法，其中該第一群組或該第二群組之該發光單元所發出之該光源通過該光學元件所形成之光束，具有相異之光強度。
  16. 如申請專利範圍第10項所述之可變光束之照明裝置之組裝方法，其中該光學元件之一投射光學面係包含一球面光學面、一非球面光學面、一菲涅爾光學面或一微結構光學面。
  17. 如申請專利範圍第10項所述之可變光束之照明裝置之組裝方法，其中該光學元件係包含一透鏡、一反射鏡或一折光板。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之可變光束之照明裝置之組裝方法，其中該反射鏡係包含一拋物面反射鏡、一橢球面反射鏡或一雙曲面反射鏡。
  19. 如申請專利範圍第17項所述之可變光束之照明裝置之組裝方法，其中該折光板係包含一齒狀折光板、一梯型折光板、一柱狀折光板或一球狀折光板。
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