TWI495922B

TWI495922B - 光源裝置

Info

Publication number: TWI495922B
Application number: TW102101134A
Authority: TW
Inventors: ting wei Fang; Chung Hsing Chang; Tzu Chien Huang
Priority date: 2013-01-11
Filing date: 2013-01-11
Publication date: 2015-08-11
Also published as: CN103411142A; TW201428382A; CN103411142B

Description

光源裝置

本發明係關於一種光源裝置；具體而言，本發明係關於一種能夠改善調光效率並能夠調整亮度之光源裝置。

一般而言，習知多色光燈具係包含複數個光源及控制器，其中各光源分別具有不同顏色，且控制器控制該些光源之顏色輸出。然而，一旦頻繁地切換光源的顏色，控制器容易產生過高的功率，且無形中造成電量負擔。此外，現行光源多半使用發光二極體(LED)，具有省電及低功率等優點。然而，上述燈具無法使用單一顏色之光源來產生不同顏色之照明光線，故需要很多光源以構成燈具，難以降低材料成本。

此外，習知燈具係使用調變電路調整光源之亮暗度，其中調變電路包含可變電阻，且燈具調整可變電阻之阻值以改變輸出光線的亮度。在實際情況中，燈具係產生光線至一投射對象，且投射對象上接收之光線的亮度皆為相同。換言之，可變電阻無法調整光線於投射對象之局部亮度。進一步而論，習知燈具容易造成材料成本高及調光效率差之問題。

有鑑於上述先前技術的問題，本發明提出一種能夠提高調光效率並有效降低成本的光源裝置。

於一方面，本發明提供一種能夠調變光線之光源裝置，可提高調光效率。

於一方面，本發明提供一種具有漸層分布材料之光源裝置，可微調光線之調變特性。

本發明之一方面在於提供一種光源裝置，包含光源及光調變裝置，其中光源產生初始光線。光調變裝置具有光調變反射面供接收初始光線，並反射初始光線成為調變光線。在實際情況中，初始光線於入射區域抵達光調變反射面，光調變反射面上形成有分別針對光調變特性具有相異程度調整之複數個光調變反射區。該些光調變反射區係以更替軸向量可選擇地更替進入入射區域，並反射初始光線為調變光線，且更替軸向量平行於光調變反射面。

相較於先前技術，根據本發明之光源裝置係使用光調變裝置針對光調變特性作調整，使得初始光線成為調變光線，達到改變光學特性之目的。需說明的是，光源裝置係透過光線的反射特性，並藉由該些光調變反射區改變光線的顏色、亮度或其他光學特性，進而提高調光效率。

關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。

1、1A、1B、1C‧‧‧光源裝置

10‧‧‧光源

11‧‧‧第一方向

20、20A、20B、20C、20D‧‧‧光調變裝置

21‧‧‧更替軸向、軸向

22‧‧‧第二方向

25‧‧‧角柱結構

26‧‧‧迴轉轉軸

30‧‧‧出光口

33‧‧‧第三方向

40‧‧‧二次光調變裝置

55‧‧‧旋轉方向

100‧‧‧初始光線

100A、100B‧‧‧光線

200‧‧‧調變光線

201、202、203‧‧‧柱面

210、210A‧‧‧光調變反射面

210B‧‧‧二次光調變反射面

211、211A、211B、211C‧‧‧光調變反射區

211D、211E、211F‧‧‧光調變反射區

211G‧‧‧二次光調變反射區

212、212A、212B、212C‧‧‧光調變反射區

212D、212E、212F‧‧‧光調變反射區

212G‧‧‧二次光調變反射區

213、213B、213C、213D‧‧‧光調變反射區

250‧‧‧旋轉軸

300‧‧‧二次調變光線

411、412、413‧‧‧反射區

411A、412A、413A‧‧‧光調變反射分區

431、432、433‧‧‧反射區

431A、432A、433A‧‧‧光調變反射分區

511‧‧‧高反射側

512‧‧‧低反射側

2011、2012‧‧‧側

2111、2122‧‧‧淺層側邊

2112、2121‧‧‧深層側邊

第1A圖係為本發明之光源裝置之實施例示意圖。

第1B圖係為本發明之光源裝置之實施例示意圖。

第2圖係為本發明之光調變裝置之實施例爆炸圖。

第3A圖係為本發明之光調變反射區之實施例示意圖。

第3B圖係為本發明之光調變反射區之另一實施例示意圖。

第4圖係為本發明之光調變裝置之另一實施例爆炸圖。

第5圖係為本發明之光調變裝置之另一實施例爆炸圖。

第6圖係為本發明之光源裝置之另一實施例示意圖。

第7圖係為本發明之光源裝置之另一實施例示意圖。

第8圖係為本發明之光調變反射區之另一實施例示意圖。

第9圖係為本發明之光源裝置之另一實施例示意圖。

根據本發明之一具體實施例，提供一種光源裝置，用以改善調光效率。

請參照第1A圖，第1A圖係為本發明之光源裝置之實施例示意圖。如第1A圖所示，光源裝置1包含光源10及光調變裝置20，其中光源10可以是發光二極體光源或其他點光源或線光源。在此實施例中，光源10係為白色發光二極體光源，但不以此為限。值得注意的是，光源10產生初始光線100，其中初始光線100平均沿第一方向11進入入射區域。具體而論，入射區域係為光源10面對光調變裝置20之空間，並無存在能阻擋初始光線100光路之物體。在實際應用中，光源10具有燈罩(圖未示)，但不以此為限。此外，燈罩圍繞光源10背對光調變裝置20之周邊並反射光線，使得初始光線100係沿第一方向11射出。舉例而言，燈罩包含金屬材料、反射塗層、反射片其他反射材料，並無特定之限制。

此外，光調變裝置20具有光調變反射面210供接收初始光線100，其中光調變反射面210上形成有分別針對光調變特性具有相異程度調整之複數個光調變反射區211、212、213。在此實施例中，光調變裝置20反射初始光線100成為調變光線200。需說明的是，光調變特性包含改變初始光線100之顏色、亮度、波長或其他光學特性。具體而論，針對光調變特性作相異程度調整係指調整光調變特性。

此外，初始光線100於入射區域抵達光調變反射面210，且光調變裝置20沿著平行於光調變反射面210的更替軸向21旋轉，使得光調變反射面210之該些光調變反射區(211、212或213)係以更替軸向21可選擇地更替進入入射區域，並反射初始光線100為調變光線200，且更替軸向21平行於光調變反射面210。舉例而論，光源10可以係為點光源、線光源、面光源或呈現其他形狀的光源，其中光源10射出之光線能夠投射至選定之光調變反射區，以利光調變。進一步而論，光源10可以是點光源，並以直線方向排列為線形光源。在此實施例中，光源10係呈線狀分佈，且光源10會投影至選定之該些光調變反射區211或212或213更替進入入射區域之方向。換句話說，該些光調變反射區係旋轉進入入射區域。於一實施例中，光源10之延伸方向垂直於該些光調變反射區旋轉方向55之切線方向，使得初始光線100只會投影至單一光調變反射區(211、212或213)。此外，光源10包含燈條、燈管或其他長形發光體，並無特定之限制。需說明的是，在其他實施例中，光源10之延伸方向並未垂直該些光調變反射區旋轉方向55之切線方向，可依照光源10的發光角度改變延伸方向，並無特定之限制。

需說明的是，光調變裝置20可包含角柱結構、迴轉帶或其他具更替功能之調變模組。在實際情況中，當光調變裝置20係為角柱結構時，角柱結構較佳藉由分段式切換以調整光特性，尤其用於調變不同的顏色。此外，當光調變裝置20係為迴轉帶時，迴轉帶較佳藉由漸層性變化以調整亮度或色溫。在此實施例中，光調變裝置20係為角柱結構，並可繞軸向旋轉。請參照第2圖，第2圖係為本發明之光調變裝置之實施例爆炸圖。如第2圖所示，光調變裝置20繞著軸向21旋轉，其中軸向21係為光調變裝置20之更替軸向。此外，該些光調變反射區分別形成於角柱結構25之不同柱面上，其中光調變反射區211形成於柱面201上，光調變反射區 212形成於柱面202上，光調變反射區213形成於柱面203上。進一步而論，光調變裝置20更具有旋轉軸250及馬達模組(圖未示)，其中馬達模組連接於旋轉軸250並驅動旋轉軸250旋轉，使得光調變反射區211、212、213能夠輪流地更替進入入射區域。

此外，光調變反射面210沿不同於第一方向11之第二方向22反射初始光線100成為調變光線200。如第1A圖及第1B圖所示，光源裝置1更具有出光口30，且調變光線200於出光口30射出。換言之，出光口30係為光源裝置1之光穿透面，且調變光線200通過出光口30並投射至外部空間。在實際應用中，出光口30可以是擴散板、濾光板或其他透明板，並無特定之限制。

接下來，本發明針對光調變特性作詳細說明。具體而論，光調變特性包含使得調變光線200之顏色與初始光線100之顏色不同，使得調變光線200之亮度與初始光線100之亮度不同，或使得調變光線200之其他光學特性與初始光線100之其光學特性不同。舉例而言，在此實施例中，光調變特性係為使得調變光線200之顏色與初始光線100之顏色不同。在實際應用中，光調變反射區211/212/213內分佈有特定顏色，使得調變光線200反射後之顏色與初始光線100之顏色不同。舉例而論，光調變反射區211分佈紅色，光調變反射區212分佈綠色，光調變反射區213分佈藍色。舉例而言，該些光調變反射區可以是特定顏色反射片，其中光調變反射區211係為紅色反射片，光調變反射區212係為綠色反射片，且光調變反射區213係為藍色反射片。然而，在其他實施例中，該些光調變反射區可以是色反射層、色反射塗料、色光學元件，並無特定之限制。

進一步而論，光調變反射區211、212及213可選擇地更替進入入射區域。舉例而論，當光調變反射區211進入入射區域，則光調變反射面210之光調變反射區211沿不同於第一方向11之第二方向22反射初始光線100成為調變光線200。由於光源10係為白色光源，初始光線100係為白色光線，且光調變反射區211(紅色反射片)改變白色光線為紅色光線。換言之，當光調變反射區212或光調變反射區213進入入射區域，則光調變反射面210可改變白色光線為綠色光線或藍色光線。

此外，各光調變反射區211/212/213內之光調變特性較佳係一致地分佈於光調變反射區內211/212/213，並與相鄰光調變反射區內之光調變特性具有分段落差。在此實施例中，光調變反射區211之紅色係與相鄰光調變反射區212之綠色具有顏色特性的分段落差，並與另一相鄰光調變反射區213之藍色具有顏色特性的分段落差。換言之，光源裝置1可透過各光調變反射區作鮮明的顏色轉換，以達到轉換顏色之功效。

在此實施例中，各光調變反射區係為反射片，光源裝置1可依照反射片之反射程度控制調變光線200之光強度。舉例而言，初始光線100具有100流明(lumen)，則反射片控制調變光線200之光強度為33流明。換言之，反射片可控制調變光線200之光強度為初始光線100光強度的1/3。在其他實施例中，光源裝置1可使用具有其他反射強度之反射片，進而控制調變光線之光強度。

值得注意的是，在其他實施例中，光調變反射區係包含光激發材料，其中光激發材料包含螢光材料。舉例而言，光調變反射區內分佈有螢光材料，初始光線激發螢光材料以產生不同顏色之調變光線，其中激發後的顏色包含紅色、綠色、藍色、紫色或其他顏色。在實際情況中，紅色螢光材料設置於光調變反射區211，綠色螢光材料設置於光調變反射區212，且藍色螢光材料設置於光調變反射區213。此外，螢光材料不限應用於白色光源，可因應不同波長範圍的光源以激發不同顏色的光線。舉例而言，光源包含紫外光光源(波長範圍100nm至400nm)，且紫外光可分別激發不同的螢光材料產生紅色光、綠色或藍光，並無特定之限制。此外，由於螢光材料激發初始光線成為調變光線，可避免減少光強度，更達到維持調變光線光強度之功效。

需說明的是，在其他實施例中，各光調變反射區內之光調變特性係漸層地分佈於光調變反射區內，並與相鄰光調變反射區內之光調變特性具有漸層連續性地變化，其中光調變特性包含漸層地改變顏色或漸層地改變亮度。舉例而言，請參照第3A圖，第3A圖係為本發明之光調變反射區之實施例示意圖。如第3A圖所示，光調變反射區211A係為漸層光調變反射區並具有淺層側邊2111及深層側邊2112。在此實施例中，朝向越接近深層側邊2112之光調變反射區211A投射之初始光線100，則反射之調變光線200的光調變特性變化越明顯。相對而論，朝向越接近淺層側邊2111之光調變反射區211A投影之初始光線100，則反射之調變光線200的光調變特性變化越微弱。換言之，由於光調變反射區211A內之光調變特性係漸層地分佈於光調變反射區211A內，故能夠使調變光線200產生漸層地顏色變化。

此外，請參照第3B圖，第3B圖係為本發明之光調變反射區之實施例示意圖。如第3B圖所示，光調變反射區212A具有深層側邊2121及淺層側邊2122並相接於光調變反射區211A。值得注意的是，光調變反射區212A之淺層側邊2122相接於光調變反射區211A之淺層側邊2111，使得光調變反射區212A與相鄰光調變反射區211A內之光調變特性具有漸層連續性地變化。在實際情況中，淺層側邊2111或淺層側邊2122具有較微弱的光調變特性，使得調變光線200於切換光調變反射區211A與光調變反射區212A間具有較柔和的光線變化，給予使用者較佳的視覺感受。

請參照第4圖，第4圖係為本發明之光調變裝置之另一實施例爆炸圖。如第4圖所示，光調變裝置20A之光調變反射面包含光調變反射區211B、212B及213B。在此實施例中，光調變特性係為改變調變光線之亮度與初始光線之亮度不同，且該等光調變反射區211B、212B及213B分別具有不同的光反射率，其中光調變反射區211B之光反射率範圍為0.1~0.3，光調變反射區212B之光反射率範圍為0.3~0.7，光調變反射區213B之光反射率範圍為0.7~1。換言之，光調變反射區211B提供較暗的調變光線，而光調變反射區213B提供較明亮的調變光線。

此外，該些光調變反射區內分別具有不同的光反射率。如第4圖所示，光調變反射區211B包含反射區411、反射區412、反射區413，其中反射區411之反射率為0.1，反射區412之反射率為0.2，反射區413之反射率為0.3；光調變反射區213B包含反射區431、反射區432、反射區433，其中反射區431之反射率為0.8，反射區432之反射率為0.9，反射區433之反射率為1。在實際情況中，光調變裝置20A能夠調整光線亮度，且於各光調變反射區內進一步提供具亮度層次的調變光線。

請參照第5圖，第5圖係為本發明之光調變裝置之另一實施例爆炸圖。如第5圖所示，光調變裝置20B之光調變反射面包含光調變反射區211C、212C及213C。需說明的是，光調變反射區211C、212C及213C分別改變初始光線100之顏色為紅色光線、綠色光線及藍色光線。換言之，光調變特性係為使得調變光線200之顏色與初始光線100之顏色不同。此外，各光調變反射區包含複數個光調變反射分區，分別針對次光調變特性具有相異程度調整，其中次光調變特性係不同於光調變特性。在此實施例中，次光調變特性係為使得調變光線200之亮度與初始光線100之亮度不同。

如第5圖所示，光調變反射區211C包含該等光調變反射分區411A、412A及413A；光調變反射區213C包含該等光調變反射分區431A、432A及433A。值得注意的是，光調變反射分區411A、431A之反射率為0.25；光調變反射分區412A、432A之反射率為0.5；光調變反射分區413A、433A之反射率為0.75。換言之，光調變裝置20B可透過旋轉該些光調變反射區以改變初始光線100之顏色，更可於各光調變反射區進一步提供不同亮度之調變光線200，以達到同時調整顏色及亮度之功效。

請參照第6圖，第6圖係為本發明之光源裝置之另一實施例示意圖。如第6圖所示，光源裝置1A包含光源10及光調變裝置20C，其中光調變裝置20C之柱面之不同位置相應於光源10之位置具有不同之弧度。舉例而言，柱面201之一側2011之弧度比另一側2012之弧度小。在此實施例中，初始光線100係被柱面201反射偏向柱面201之一側2011成為調變光線200，柱面201位於另一側2012之部分具有較大之內凹弧度。在實際情況中，光調變反射區211D之側2012具有集中光線之功效，使得射至側2012之初始光線100更能平均以第二方向22反射於柱面201。進一步而論，側2012係將距離出光口30較遠之調變光線200角度集中於第二方向22行進。如第6圖所示，由於光源10較類似點光源，故初始光線100係以輻射狀的發散光路行進。值得注意的是，光調變反射區211D之側2012可集中光線100A以沿著第二方向22反射，使得反射後的光線100A能與反射後之光線100B同樣沿著第二方向22行進。在此實施例中，相對於第4圖之實施例，第6圖中之該些柱面201、202及203係設計為曲面，故柱面之面結構可以是平面、曲面、角面或其他面結構，並不以此為限。

請參照第7圖，第7圖係為本發明之光源裝置之另一實施例示意圖。如第7圖所示，光源裝置1B包含光源10及光調變裝置20D，其中光調變裝置20D係為迴轉帶，光調變反射面210A係形成於迴轉帶之帶面上。在此實施例中，光調變反射面具有光調變反射區211E及光調變反射區212E，其中光調變反射區211E與212E具有不同之反射率，使得調變光線200具有不同的光強度。

在實際情況中，光調變裝置20D旋轉迴轉轉軸26以使光調變反射區211E及光調變反射區212E更替進入入射區域。本實施例可應用於多段切換式調變光裝置，且可縮小體積，適用於迷你產品之應用領域。在實際應用中，使用者可選擇性使光調變反射區211E或光調變反射區212E進入入射區域，亦可使部分光調變反射區211E及部分光調變反射區212E進入入射區域，並無特定之限制。

請參照第8圖，第8圖係為本發明之光調變反射區之另一實施例示意圖。需說明的是，光調變反射區211F可設置於第7圖之光調變裝置20D，但不以此為限。如第8圖所示，光調變反射區211F係為漸次反射層並具有高反射側511及低反射側512，其中高反射側511具有高反射率，低反射側512具有低反射率。

在此實施例中，朝向越接近高反射側511之光調變反射區211F投射之初始光線100，則反射之調變光線200的亮度越高。相對地，朝向越接近低反射側512之光調變反射區211F投影之初始光線100，則反射之調變光線200的亮度越低。換言之，由於光調變反射區211F內之光調變特性(改變亮度)係漸層地分佈於光調變反射區211F內，故能夠使調變光線200產生漸層性亮度變化。

請參照第9圖，第9圖係為本發明之光源裝置之另一實施例示意圖。如第9圖所示，光源裝置1C包含光源10、光調變裝置20C及二次光調變裝置40。在實際應用中，光調變裝置20C及二次光調變裝置40之結構包含角形結構、迴轉帶或其他可更替之結構。在此實施例中，光調變裝置20C係為角形結構，二次光調變裝置40係為迴轉帶。值得注意的是，光調變裝置20C係為本發明第6圖中之光調變裝置20C，且二次光調變裝置40與第7圖之光調變裝置20D相同。在實際應用中，第9圖所示之實施例係透過角形結構提供分段式切換光調變特性的光線，並使用迴轉帶產生漸層式的光調變特性變化。

如第9圖所示，初始光線100以第一方向11射至光調變裝置20C之光調變反射區211D，使得光調變反射區211D反射初始光線100成為調變光線200。在此實施例中，光調變反射區211D係為紅光反射區並改變調變光線200之顏色與初始光線100之顏色不同。此外，調變光線200以第二方向22射至二次光調變裝置20D，其中二次光調變裝置20D具有二次光調變反射面210B接收調變光線200，並反射調變光線200成為二次調變光線300。值得注意的是，調變光線200於二次入射區域抵達二次光調變反射面211G，其中二次入射區域係為二次光調變裝置40面對光調變裝置20C之無障礙空間。

此外，二次光調變反射面210B上形成有分別針對二次光調變特性具有相異程度調整之複數個二次光調變反射區211G/212G，該些二次光調變反射區211G/212G係可選擇地更替進入二次入射區域，並反射調變光線200為二次調變光線300。如第9圖所示，二次光調變反射區211G進入二次入射區域並反射調變光線200為二次調變光線300。需說明的是，二次光調變特性與光調變特性不同，光調變特性係改變顏色，而二次光調變特性係改變二次調變光線300之亮度與調變光線200之亮度不同。換言之，光源裝置1C係使用光調變裝置20C改變初始光線的顏色變化，並使用二次光調變裝置40調整光線的亮度變化。具體而論，光源裝置1C可同時具有改變顏色及亮度之功效，並可選擇性的提供多種顏色及亮度之二次調變光線300。

在其他實施例中，光源裝置可設定光調變裝置為改變亮度，並設定二次光調變裝置為改變顏色。在實際情況中，先調整亮度，後調整顏色，最後輸出的二次調變光線的純淨度較高。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。

1‧‧‧光源裝置

10‧‧‧光源

11‧‧‧第一方向

20‧‧‧光調變裝置

21‧‧‧更替軸向、軸向

22‧‧‧第二方向

30‧‧‧出光口

55‧‧‧旋轉方向

100‧‧‧初始光線

200‧‧‧調變光線

210‧‧‧光調變反射面

211‧‧‧光調變反射區

212‧‧‧光調變反射區

213‧‧‧光調變反射區

Claims

一種光源裝置，包含：一光源，產生一初始光線；以及一光調變裝置，具有一光調變反射面供接收該初始光線，並反射該初始光線成為一調變光線；其中，該初始光線於一入射區域抵達該光調變反射面，該光調變反射面上形成有分別針對一光調變特性具有相異程度調整之複數個光調變反射區，該些光調變反射區係以一更替軸向可選擇地更替進入該入射區域，並反射該初始光線為該調變光線，且該更替軸向平行於該光調變反射面；其中該光調變裝置包含一角柱結構，並可繞軸向旋轉；該些光調變反射區分別形成於該角柱結構之不同柱面上。
如請求項1所述之光源裝置，其中該初始光線係平均沿一第一方向進入該入射區域，該光調變反射面沿不同於該第一方向之一第二方向反射該初始光線成為該調變光線。
如請求項1所述之光源裝置，其中該光調變特性包含使得該調變光線之顏色與該初始光線之顏色不同。
如請求項3所述之光源裝置，其中該光調變反射區內分佈有一特定顏色，使得該調變光線反射後之顏色與該初始光線之顏色不同。
如請求項3所述之光源裝置，其中該光調變反射區內分佈有一螢光材料，該初始光線激發該螢光材料產生不同顏色之該調變光線。
如請求項1所述之光源裝置，其中該光調變特性包含使得該調變光線之亮度與該初始光線之亮度不同。
如請求項6所述之光源裝置，其中該些光調變反射區內分別具有不同的光反射率。
如請求項1所述之光源裝置，其中各該光調變反射區內之光調變特性係一致地分佈於該光調變反射區內，並與相鄰光調變反射區內之光調變特性具有分段落差。
如請求項8所述之光源裝置，各該光調變反射區內之光調變特性係漸層地分佈於該光調變反射區內，並與相鄰光調變反射區內之光調變特性具有漸層連續性地變化。
如請求項1所述之光源裝置，其中該柱面之不同位置相應於該光源之位置具有不同之弧度。
如請求項10所述之光源裝置，其中該初始光線係被該柱面反射偏向該柱面之一側成為該調變光線，該柱面位於另一側之部分具有較大之內凹弧度。
如請求項1所述之光源裝置，其中該光調變反射區包含複數個光調變反射分區，分別針對一次光調變特性具有相異程度調整，該次光調變特性係不同於該光調變特性。
如請求項1所述之光源裝置，進一步包含一二次光調變裝置，具有一二次光調變反射面接收該調變光線，並反射該調變光線成為一二次調變光線；其中，該調變光線於一二次入射區域抵達該二次光調變反射面，該二次光調變反射面上形成有分別針對一二次光調變特性具有相異程度調整之複數個二次光調變反射區，該些二次光調變反射區係可選擇地更替進入該二次入射區域，並反射該調變光線為該二次調變光線。