TWI547668B - 光源模組 - Google Patents

Description

光源模組

本發明是有關於一種光源模組。

一般的側邊入光式光源模組是採用導光板及其上的光學微結構來將側向入射的光束導向正向。另一種準直式側邊入光式光源模組則是利用曲面反射鏡來分配光束。然而，位於曲面反射鏡中的發光元件發出的大角度光束經曲面反射鏡的多次反射後也會損耗，降低光利用率。另外，曲面反射鏡容易使光源模組的邊框難以縮短，也就是發光元件至光源模組的有效出光區域的距離會因曲面反射鏡而變長。因此，如何有效縮短光源模組的邊框達到窄邊框的需求，同時提高光利用率，實為目前亟待解決之問題。

中華民國專利第I444720號揭露背光單元包含一光源模組、一第一反射部及一第二反射部。第一反射部一端之厚度可大於第一反射部另一端之厚度。第一反射部的一側斜面與另一側平面所在水平面所夾之角度可為1~85度。

中華民國專利第I448780號揭露顯示裝置具有窄邊框的優點，顯示裝置的邊緣寬度較窄。階梯狀承載結構包括一體成型 之遮光部、第一階梯部及第二階梯部，均由非透光材質製成。

中華民國專利第I332596號揭露反射罩之本體具有第一端部區域及第二端部區域，以界定出開口。反射罩包含一微型凸起結構，設於第一端部區域，並且朝向第二端部區域。

中華民國專利第M486739號揭露光學樹脂燈罩利用光學級的樹脂材料以及加入擴散粒子，以形成具高透光性及能將光源均勻擴散的功效，可讓光學樹脂燈罩接近材料極限的94%透光率，擴散粒子的折射率為1.4~1.5。

中華民國專利公開第201009449號揭露一種發光二極體背光模組結構，包括一框架與一導光板，其中導光板是連同框架以雙料射出製程而一體式製作出，導光板與框架的材料可為相同或不同。

本發明提供一種光源模組，可有效縮短發光單元至有效出光區的距離，同時提高光利用率。

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，本發明的一實施例提出一種光源模組，包括一反射片、一擴散板、一發光單元、一第一反射器、一第二反射器及一透光部。擴散板配置於反射片的一側，其中反射片與擴散板之間形成一光傳遞空間。 發光單元配置於光傳遞空間的一端，且朝向光傳遞空間發出一光束。第一反射器配置在光傳遞空間的此端，且位於擴散板與發光單元之間。第二反射器配置於光傳遞空間的此端，且位於反射片與發光單元之間。透光部配置於第一反射器之靠近擴散板的一端，其中部分光束穿透透光部而傳遞至擴散板。

在本發明的一實施例中，透光部具有一入光面及一出光面。入光面朝向反射片，出光面朝向擴散板，其中出光面相對於入光面傾斜。

在本發明的一實施例中，出光面相對於入光面的傾斜角大於5度。

在本發明的一實施例中，出光面上任一點的切面相對於擴散板傾斜。

在本發明的一實施例中，透光部具有一入光面及一出光面。入光面朝向反射片，而出光面朝向擴散板，且包括多段相接的子平面，其中這些子平面相對入光面傾斜不同的角度。

在本發明的一實施例中，透光部具有一入光面及一出光面。入光面朝向反射片，出光面朝向擴散板，其中入光面與出光面的至少其中之一為一維的菲涅耳表面。

在本發明的一實施例中，一維的菲涅耳表面包括多個子斜面，這些子斜面朝著遠離發光單元的方向排列，且每一子斜面沿著平行於發光單元的延伸方向的方向延伸。

在本發明的一實施例中，透光部具有一入光面及一出光 面。入光面朝向反射片，出光面朝向擴散板，其中出光面為一維的自由曲面。

在本發明的一實施例中，透光部具有一入光面、一出光面及一段差面。入光面朝向反射片，而出光面朝向擴散板。段差面連接至入光面之朝向第一反射器的一端，且朝向第一反射器。

在本發明的一實施例中，透光部內含擴散粒子。

在本發明的一實施例中，透光部的表面具有光散射微結構。

在本發明的一實施例中，光源模組包括一膠框，膠框包括一框體部與連接至框體部的一端的透光部。膠框覆蓋發光單元與第一反射器，且第一反射器為配置於膠框上的一鏡面反射片。

在本發明的一實施例中，膠框為透光膠框。

在本發明的一實施例中，膠框與擴散板為一體成型。

在本發明的一實施例中，光源模組更包括一承載元件，其中第二反射器為配置於承載元件上的一鏡面反射片。

在本發明的一實施例中，反射片為漫反射片。

在本發明的一實施例中，光源模組更包括一背框，其中反射片、發光單元及第二反射器均配置於背框上。

在本發明的一實施例中，發光單元包括多個沿著一直線排列的發光二極體，且第一反射器、第二反射器及透光部均沿著實質上平行於直線的方向延伸。

在本發明的實施例的光源模組中，由於採用了配置於第 一反射器之靠近擴散板的一端的透光部，且部分光束穿透透光部而傳遞至擴散板，因此可有效縮短發光單元至有效出光區的距離，也就是可以縮短邊框的寬度。另外，由於部分光束穿透透光部而傳遞至擴散板，因此也可提高光束傳遞至擴散板的光利用率。另外，透光部的出光面相對於入光面傾斜，可提升擴散板於透光部上方的區域的輝度。此外，透光部內含擴散粒子或透光部的表面具有光散射微結構，能夠降低穿透透光部的部分光束與通過透光部旁的光束所可能產生的亮暗條紋。此外，透光部的出光面或入光面採用一維的菲涅耳表面，可使透光部的厚度減薄以節省材料，並使光源模組的成本降低，或使光源模組的重量減輕。另外，透光部的段差面可達到光能量再利用的效果。

為讓本發明的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。

100、100a、100b、100g‧‧‧光源模組

110‧‧‧反射片

120、120g‧‧‧擴散板

130‧‧‧發光單元

132‧‧‧光束

132a、132b、132c、132d、132e、132f、132g‧‧‧部分光束

140‧‧‧第一反射器

150‧‧‧第二反射器

160、160a、160b、160c、160e、160f、160g‧‧‧透光部

1602‧‧‧擴散粒子

162、162a、162b、162c、162f、168c‧‧‧入光面

1622、1642‧‧‧光散射微結構

1622f、1642e‧‧‧子斜面

1624f、1644e‧‧‧子段差面

164、164a、164c、164d、164e‧‧‧出光面

164c1、164c2‧‧‧子平面

166b‧‧‧段差面

170、170g‧‧‧框體部

180、180b、180g‧‧‧膠框

190‧‧‧承載元件

210‧‧‧背框

AA‧‧‧有效出光區

D‧‧‧距離

S‧‧‧光傳遞空間

S1、S2‧‧‧光傳遞空間的一端

圖1為本發明之一實施例之光源模組的剖面示意圖。

圖2為本發明之另一實施例之光源模組的剖面示意圖。

圖3為本發明之又一實施例之光源模組的剖面示意圖。

圖4A為本發明之另一實施例之光源模組的透光部的剖面示意圖。

圖4B為圖4A之透光部的光路示意圖。

圖5為本發明之另一實施例之光源模組的透光部的剖面示意圖。

圖6為本發明之另一實施例之光源模組的透光部的剖面示意圖。

圖7為本發明之又一實施例之光源模組的透光部的剖面示意圖。

圖8為本發明之再一實施例之光源模組的剖面示意圖。

圖1為本發明之一實施例之光源模組的剖面示意圖。請參照圖1，本實施例之光源模組100包括一反射片110、一擴散板120、一發光單元130、一第一反射器140、一第二反射器150及一透光部160。擴散板120配置於反射片110的一側，其中反射片110與擴散板120之間形成一光傳遞空間S。在本實施例中，擴散板120可具有擴散粒子(即配置於擴散板120內部的擴散粒子，未繪示)、表面擴散微結構或其組合。此外，在本實施例中，反射片110為漫反射片，例如為白色反射片，但本發明不以此為限。

發光單元130配置於光傳遞空間S的一端S1，且朝向光傳遞空間S(的另一端S2)發出一光束132。第一反射器140配置在光傳遞空間S的此端S1，且位於擴散板120與發光單元130之間。第二反射器150配置於光傳遞空間S的此端S1，且位於反射片110與發光單元130之間，且第二反射器150相對於第一反射器140。 在本實施例中，第一反射器140與第二反射器150例如為鏡面反射片。

在本實施例中，光源模組100包括一膠框180，膠框180包括一框體部170與連接至框體部170的一端的透光部160，其中膠框180覆蓋發光單元130與第一反射器140，且第一反射器140為配置於膠框180上的鏡面反射片。在本實施例中，膠框180為透光膠框，因此透光部160可以是透明的。然而，在其他實施例中，也可以是框體部170為不透光，而透光部160為透光，本發明不加以限制。

此外，在本實施例中，光源模組100更包括一承載元件190，其中第二反射器150為配置於承載元件190上的鏡面反射片。承載元件190的材料例如是膠材或其他適當的材料，本發明不加以限制。

在本實施例中，透光部160配置於第一反射器140之靠近擴散板120的一端，其中光束132中的部分光束132a穿透透光部160而傳遞至擴散板120。在本實施例中，被第一反射器140與第二反射器150的至少其中之一反射的部分光束132b被反射至(例如可再透過反射片110反射至)擴散板120之較靠近發光單元130的區域，而被第一反射器140與第二反射器150的至少其中之一反射的部分光束132c被反射至(亦可再透光反射片110反射至)擴散板120之較遠離發光單元130的區域。部分光束132a、132b及132c在穿透擴散板120及被擴散板120散射後，便能形成 均勻的面光源。

在本實施例的光源模組100中，由於採用了配置於第一反射器140之靠近擴散板120的一端的透光部160，且部分光束132a穿透透光部160而傳遞至擴散板120，因此可有效縮短發光單元130至有效出光區AA的距離D，也就是可以縮短邊框的寬度。另外，由於部分光束132a穿透透光部160而傳遞至擴散板120，因此也可提高光束傳遞至擴散板120的光利用率。其中有效出光區AA是指光源模組100所產生的面光源的區域。

在本實施例中，透光部160具有一入光面162及一出光面164，入光面162朝向反射片110，出光面164朝向擴散板120，其中出光面164相對於入光面162傾斜。如此一來，透光部160便能夠產生類似稜鏡的效果，以使穿透透光部160的部分光束132a往擴散板120的法線方向偏折，進而提升擴散板120於透光部160上方的區域的輝度。如此一來，便能夠使有效出光區AA在接近第一反射器140的部分不產生暗線。在本實施例中，出光面164相對於入光面162的傾斜角大於5度，如此可使透光部160具有良好的稜鏡功能。此外，出光面164上任一點的切面可相對於擴散板120傾斜。在本實施例中，由於透光部160的出光面164為一平面，因此出光面164上的任一點的切面相對於擴散板120的傾斜程度均相同。在其他實施例中，出光面164可以是曲面或是多段彎折面，因此出光面164上的不同點可能會有不同的傾斜程度，但在本實施例中，無論是哪一點，其切面均相對於擴散板120 傾斜。

在本實施例中，發光單元130可包括多個沿著一直線排列的發光元件，此直線例如實質上垂直於圖面，其中發光元件例如為發光二極體(light-emitting diode,LED)，亦即發光單元130例如為發光二極體發光條(LED light bar)。另外，第一反射器140、第二反射器150及透光部160均沿著實質上平行於此直線的方向延伸，亦即沿著垂直於圖面的方向延伸。

另外，在本實施例中，光源模組100更包括一背框210，其中反射片110、發光單元130及第二反射器150均配置於背框210上。此外，在本實施例中，擴散板120的一端配置於膠框180上(例如位於框體部170上)，而另一端配置於背框210的側壁上。

圖2為本發明之另一實施例之光源模組的剖面示意圖。請參照圖1與圖2，本實施例之光源模組100a與圖1之光源模組100類似，而兩者的差異如下所述。在本實施例之光源模組100a中，透光部160a內含擴散粒子1602，即配置於透光部160a中的體擴散粒子。此外，透光部160a的表面亦具有光散射微結構1622與1642，分別配置於透光部160a的入光面162a與出光面164a上，其中入光面162a與出光面164a是位於透光部160a的相對兩側。如此一來，擴散粒子1602及光散射微結構1622與1642便能夠散射穿透透光部160a的部分光束132a。這樣的話，便能夠降低穿透透光部160a的部分光束132a與通過透光部160a旁的光束所可能產生的亮暗條紋。

在其他實施例中，透光部160a亦可以是具有擴散粒子1602、光散射微結構1622及光散射微結構1642的至少其中之一，本發明不加以限制。

圖3為本發明之又一實施例之光源模組的剖面示意圖。請參照圖3，本實施例之光源模組100b與圖1之光源模組100類似，而兩者的差異如下所述。在本實施例之光源模組100b中，透光部160b更包括一段差面166b，連接至入光面162b之朝向第一反射器140的一端，且朝向第一反射器140。至少部分從段差面166b進入透光部160b的光束會被出光面164反射至入光面162b，然後穿透入光面162b而傳遞至反射片110，接著再被反射片110反射，以達到光能量再利用的效果。

圖4A為本發明之另一實施例之光源模組的透光部的剖面示意圖，而圖4B為圖4A之透光部的光路示意圖。請參照圖4A與圖4B，本實施例之透光部160c亦可用以取代圖3中的透光部160b，以形成其他光源模組的變化實施例。在本實施例中，透光部160c的出光面164c包括多段相接的子平面164c1、164c2，其中這些子平面164c1、164c2相對入光面162c傾斜不同的角度。在本實施例中，子平面164c1、164c2的數量是以兩個為例。然而，在其他實施例中，子平面的數量亦可以是大於兩個。不同的子平面164c1與164c2可以將部分光束132d與132e偏折往不同的方向，進而控制擴散板120於透光部160c上方的輝度分佈。此外，在本實施例中，出光面164c的所有子平面164c1、164c2均相對 於擴散板120傾斜。此外，在一實施例中，當如圖3所繪示的第一反射器140與段差面166b相隔一段距離，而沒有延伸至並抵住段差面166b時，第一反射器140會暴露出另一入光面168c，其藉由段差面166b連接至入光面162c。部分光束132g依序被入光面168c與子平面164c2折射。再者，從圖4B亦可看出從段差面166b入射的部分光束132f會被出光面164c(例如出光面164c的子平面164c1)反射回入光面162c。

入光面162c可相對於如圖3之擴散板120略微傾斜，但本發明不以此為限。如圖3所繪示，入光面162b可以實質上平行於擴散板120。或者，如圖1所繪示，入光面162亦可相對於擴散板120略微傾斜另一方向，亦即入光面162c與入光面162相對於擴散板120的傾斜方向相反，其中入光面162是從圖面的左上方往右下方延伸，而入光面162c是從圖面的左下方往右上方延伸。此外，入光面168c亦可像入光面162、162b、162c那樣，有三種傾斜或水平的延伸方向的變化，此外，入光面168c與入光面162c可以互相平行或不平行。在本實施例中，每一子平面164c1、164c2相對於入光面162c的傾斜角均大於5度。

當出光面164c的子平面數量相當多時，出光面164c在巨觀上看起來就像是一維的曲面，例如是一維的自由曲面，其在圖面上呈曲線狀，而在垂直於圖面的方向上則呈直線延伸狀。在另一實施例中，如圖5所繪示，出光面164d亦可以是不由子平面所構成，而出光面164d則是一曲面，例如是一自由曲面。在本實 施例中，自由曲面上任一點的切面均相對於擴散板120傾斜。

圖6為本發明之另一實施例之光源模組的透光部的剖面示意圖。請參照圖6，本實施例之光源模組的透光部160e與圖3的透光部160b類似，而兩者的差異在於圖6之出光面164e為一維的菲涅耳表面(Fresnel surface)。具體而言，在本實施例中，此一維的菲涅耳表面包括多個子斜面1642e，這些子斜面1642e朝著遠離發光單元130的方向排列，且每一子斜面1642e沿著平行於發光單元130的延伸方向的方向延伸(亦即沿著垂直於圖面的方向延伸)。此外，相鄰的兩子斜面1642e間可藉由子段差面1644e連接。每一子斜面1642e的斜率可與圖3的出光面164的斜率相同或近似，而採用菲涅耳表面的效果如同一般菲涅耳透鏡所能達到的效果一般，可使透光部160e的厚度減薄以節省材料。如此一來，便可使光源模組的成本降低，或使光源模組的重量減輕。此外，在本實施例中，每一子斜面1642e均相對於擴散板120傾斜。

圖7為本發明之又一實施例之光源模組的透光部的剖面示意圖。請參照圖7，本實施例之光源模組的透光部160f與圖4A的透光部160c類似，而兩者的差異在於圖7之入光面162f為一維的菲涅耳表面(Fresnel surface)。具體而言，在本實施例中，此一維的菲涅耳表面包括多個子斜面1622f，這些子斜面1622f朝著遠離發光單元130的方向排列，且每一子斜面1622f沿著平行於發光單元130的延伸方向的方向延伸(亦即沿著垂直於圖面的方向延伸)。此外，相鄰的兩子斜面1622f間可藉由子段差面1624f連 接。每一子斜面1622f的斜率可與圖4A的入光面162c的斜率相同或近似，而採用菲涅耳表面的效果如同一般菲涅耳透鏡所能達到的效果一般，可使透光部160f的厚度減薄以節省材料。如此一來，便可使光源模組的成本降低，或使光源模組的重量減輕。

在一些其他的實施例中，透光部的入光面與出光面可皆無菲涅耳表面，例如同時採用如圖6之出光面164e與如圖7之入光面162f。

圖8為本發明之再一實施例之光源模組的剖面示意圖。請參照圖8，本實施例之光源模組100g類似於圖3之光源模組100b，而兩者的差異如下所述。圖3中，擴散板120與膠框180b為各自成型。然而，在本實施例中，擴散板120g與膠框180g為一體成型，且膠框180g的透光部160g與框體部170g亦為一體成型。在本實施例中，擴散板120與膠框180g均可內含擴散粒子。

綜上所述，本發明的實施例可達到下列優點或功效的至少其中之一。在本發明的實施例的光源模組中，由於採用了配置於第一反射器之靠近擴散板的一端的透光部，且部分光束穿透透光部而傳遞至擴散板，因此可有效縮短發光單元至有效出光區的距離，也就是可以縮短邊框的寬度。另外，由於部分光束穿透透光部而傳遞至擴散板，因此也可提高光束傳遞至擴散板的光利用率。另外，透光部的出光面相對於入光面傾斜，可提升擴散板於透光部上方的區域的輝度。此外，透光部內含擴散粒子或透光部的表面具有光散射微結構，能夠降低穿透透光部的部分光束與通 過透光部旁的光束所可能產生的亮暗條紋。此外，透光部的出光面或入光面採用一維的菲涅耳表面，可使透光部的厚度減薄以節省材料，並使光源模組的成本降低，或使光源模組的重量減輕。另外，透光部的段差面可達到光能量再利用的效果。

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。此外，本說明書或申請專利範圍中提及的“第一”、“第二”等用語僅用以命名元件(element)的名稱或區別不同實施例或範圍，而並非用來限制元件數量上的上限或下限。

100‧‧‧光源模組

110‧‧‧反射片

120‧‧‧擴散板

130‧‧‧發光單元

132‧‧‧光束

132a、132b、132c‧‧‧部分光束

140‧‧‧第一反射器

150‧‧‧第二反射器

160‧‧‧透光部

162‧‧‧入光面

164‧‧‧出光面

170‧‧‧框體部

180‧‧‧膠框

190‧‧‧承載元件

210‧‧‧背框

AA‧‧‧有效出光區

D‧‧‧距離

S‧‧‧光傳遞空間

S1、S2‧‧‧光傳遞空間的一端

Claims (17)

1. 一種光源模組，包括：一反射片；一擴散板，配置於反射片的一側，其中該反射片與該擴散板之間形成一光傳遞空間；一發光單元，配置於該光傳遞空間的一端，且朝向該光傳遞空間發出一光束；一第一反射器，配置在該光傳遞空間的該端，且位於該擴散板與該發光單元之間；一第二反射器，配置於該光傳遞空間的該端，且位於該反射片與該發光單元之間；以及一透光部，配置於該第一反射器之靠近該擴散板的一端，其中部分該光束穿透該透光部而傳遞至該擴散板，該透光部具有：一入光面，朝向該反射片；以及一出光面，朝向該擴散板，其中該出光面相對於該入光面傾斜。
2. 如申請專利範圍第1項所述的光源模組，其中該出光面相對於該入光面的傾斜角大於5度。
3. 如申請專利範圍第1項所述的光源模組，其中該出光面上任一點的切面相對於該擴散板傾斜。
4. 如申請專利範圍第1項所述的光源模組，其中該透光部的該出光面包括多段相接的子平面，其中該些子平面相對該入光 面傾斜不同的角度。
5. 如申請專利範圍第1項所述的光源模組，其中該透光部的該入光面與該出光面的至少其中之一為一維的菲涅耳表面。
6. 如申請專利範圍第5項所述的光源模組，其中該一維的菲涅耳表面包括多個子斜面，該些子斜面朝著遠離該發光單元的方向排列，且每一該子斜面沿著平行於該發光單元的延伸方向的方向延伸。
7. 如申請專利範圍第1項所述的光源模組，其中該透光部的該出光面為一維的自由曲面。
8. 如申請專利範圍第1項所述的光源模組，其中該透光部更具有：一段差面，連接至該入光面之朝向該第一反射器的一端，且朝向該第一反射器。
9. 如申請專利範圍第1項所述的光源模組，其中該透光部內含擴散粒子。
10. 如申請專利範圍第1項所述的光源模組，其中該透光部的表面具有光散射微結構。
11. 如申請專利範圍第1項所述的光源模組，包括一膠框，該膠框包括一框體部與連接至該框體部的一端的該透光部，該膠框覆蓋該發光單元與該第一反射器，且該第一反射器為配置於該膠框上的一鏡面反射片。
12. 如申請專利範圍第11項所述的光源模組，其中該膠框 為透光膠框。
13. 如申請專利範圍第11項所述的光源模組，其中該膠框與該擴散板為一體成型。
14. 如申請專利範圍第1項所述的光源模組，更包括一承載元件，其中該第二反射器為配置於該承載元件上的一鏡面反射片。
15. 如申請專利範圍第1項所述的光源模組，其中該反射片為漫反射片。
16. 如申請專利範圍第1項所述的光源模組，更包括一背框，其中該反射片、該發光單元及該第二反射器均配置於該背框上。
17. 如申請專利範圍第1項所述的光源模組，其中該發光單元包括多個沿著一直線排列的發光二極體，且該第一反射器、該第二反射器及該透光部均沿著實質上平行於該直線的方向延伸。