TWI758196B - 光源裝置 - Google Patents
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Abstract
一種光源裝置，其包括光源以及導光板。光源適於提供多個光束。導光板適於導引多個光束，且包括多個微結構。導光板具有入光面以及第一表面。入光面連接第一表面。光源設置在入光面的一側。多個微結構設置在第一表面。每一微結構具有朝向光源的迎光面。每一微結構滿足以下條件：θ’=arctan((Δx-sin(arctan(x/Δy))*a)/Δy)。
Description
本發明是有關於一種光學裝置，且特別是有關於一種光源裝置。
目前對於發光燈飾板的產品，乃是採用壓克力材料，使用射出或壓印的方式，將微結構製作在壓克力板背面。然後利用配置在壓克力板的一側的燈源，使光在壓克力板中傳遞，遇到微結構時全反射，而自正面（觀賞面）出光。利用這個導光板原理，將微結構配置成圖案，使燈飾板在不點燈時呈現透明，點燈後產生一個浮空的畫面。根據微結構的迎光角度和面對燈源的方向、距離，更進一步設計，甚至能夠產生遠近感、閃爍感、動畫等特效。
使用燈飾板做出動態效果，乃是利用微結構的迎光面正向對準燈源，並且不同的燈源各自對應一組微結構而產生不同的圖案。然而，使用上卻發現未在觀賞者直視上的微結構仍可能將設計上非對應的燈源的光反射至觀賞者，因此使觀賞者看到錯誤或失真的圖案。
本發明提供一種光源裝置，其能使觀賞者看到較正確的圖案。
本發明的一實施例提供一種光源裝置，其包括光源以及導光板。光源適於提供多個光束。導光板適於導引多個光束，且包括多個微結構。導光板具有入光面以及第一表面。入光面連接第一表面。光源設置在入光面的一側。多個微結構設置在第一表面。每一微結構具有朝向光源的迎光面。每一微結構滿足以下條件：θ’=arctan((Δx-sin(arctan(x/Δy))*a)/Δy)，其中θ’為迎光面的法向量的延伸線與第一方向之間的夾角，Δx為迎光面與光源在入光面的投影點沿第二方向之間的距離，Δy為迎光面與投影點沿第一方向之間的距離，x為迎光面與觀賞者沿第二方向之間的距離，a為補正係數，第一方向為垂直於入光面的方向，且第二方向為平行於第一表面且垂直於第一方向的方向。
在本發明的一實施例中，上述的微結構為稜鏡微結構。
在本發明的一實施例中，上述的迎光面與第一表面之間具有迎光角。迎光角的角度大於0度且小於90度。
在本發明的一實施例中，上述的補正係數a為多個變數的函數。多個變數包括：多個微結構的形狀、導光板與觀賞者沿第三方向之間的距離以及導光板的折射率，其中第三方向垂直於第一方向及第二方向。
在本發明的一實施例中，光源裝置更滿足以下條件：s=-sin(arctan(x/Δy))*a，其中Δx’=Δx+s，Δx’為迎光面與位於入光面的虛擬位置沿第二方向之間的距離，且虛擬位置為迎光面的法向量的延伸線與入光面的延伸表面的交點處。
基於上述，在本發明的一實施例中，當光源裝置的微結構滿足θ’=arctan((Δx-sin(arctan(x/Δy))*a)/Δy)的條件時，光源裝置可產生較正確的圖案。
圖1是根據本發明的一實施例的光源裝置的立體示意圖。請參考圖1，本發明實施例的光源裝置10包括光源模組210、220以及導光板100。光源模組210、220分別設置在導光板100的入光面SI1、SI2的一側。圖1示意了兩個光源模組210、220。但本發明不以為限，光源裝置10的光源模組的數量應以設計需求而定。
詳細來說，在本實施例中，光源模組210、220可為包含多個光源LE的光條，而光源LE適於提供多個光束，其中光源LE例如是發光二極體（light emitting diode，LED）元件或其它種類的發光元件。
圖2A是本發明的一實施例的光源裝置的第一表面設有微結構的示意圖，其中圖2A省略繪示第二表面S2。圖2B是圖2A的正視圖。圖2C是圖2B的微結構沿垂直線L’的剖面示意圖。請同時參考圖1、圖2A至圖2C，在本實施例中，導光板100適於導引光束，且導光板100包括多個用以顯示圖案的微結構102。導光板100具有入光面SI1、SI2、第一表面S1以及第二表面S2。入光面SI1、SI2連接第一表面S1及第二表面S2。多個微結構102設置在第一表面S1。其中，光源LE所發出的光束B藉由微結構102的反射從導光板100的第二表面S2出光，再被觀賞者EY接收。
在本實施例中，不同的光源LE各自對應一組多個微結構。以圖2A與圖2B的光源LE1及其對應的其中一個微結構102為例，微結構102具有朝向光源LE1的迎光面102S。其中，微結構102的迎光面102S雖朝向光源LE1，但迎光面102S較佳是設計為正向朝向虛擬光源LE1’。詳細來說，每一微結構102滿足以下條件：θ’=arctan((Δx-sin(arctan(x/Δy))*a)/Δy)，其中θ’為迎光面102S的法向量的延伸線L’與第一方向D1之間的夾角，Δx為迎光面102S與光源LE1在入光面SI2的投影點P1沿第二方向D2之間的距離，Δy為迎光面102S與投影點P1沿第一方向D1之間的距離，x為迎光面102S與觀賞者EY沿第二方向D2之間的距離，a為補正係數，第一方向D1為垂直於入光面SI2的方向，且第二方向D2為平行於第一表面S1且垂直於第一方向D1的方向。
除此之外，圖2B示意了夾角θ與θ’之間的差異，其中夾角θ為：當微結構102被設計為正向朝向光源LE1時，微結構102的迎光面102S的法向量的延伸線L與第一方向D1之間的夾角。
在本實施例中，補正係數a為多個變數的函數。多個變數包括：微結構102的形狀、導光板100與觀賞者EY沿第三方向D3之間的距離以及導光板100的折射率，其中第三方向D3垂直於第一方向D1及第二方向D2，且微結構102的形狀包括任何會影響微結構102將光束反射後的出光角度的因素，例如包括圖2C的迎光角α。
在本實施例中，光源裝置10更滿足以下條件：s=-sin(arctan(x/Δy))*a，其中Δx’=Δx+s，Δx’為迎光面102S與位於入光面SI2的虛擬位置P1’沿第二方向D2之間的距離，且虛擬位置P1’為迎光面102S的法向量的延伸線L’與入光面SI2的延伸表面的交點處，s為投影點P1與虛擬位置P1’沿第二方向D2之間的距離。
在本實施例中，微結構102可為稜鏡微結構。而且，如圖2C所示，微結構102的迎光面102S與第一表面S1之間具有迎光角α，並且迎光角α的角度大於0度且小於90度。
表1
| x Δy | -30 | -20 | -10 | 0 |
| -10 | -23.101 | 39.57723 | 69.68128 | 81.8699 |
| -20 | 3.36664 | 40.37518 | 62.92945 | 74.0546 |
| -30 | 13.14561 | 38.7966 | 56.45326 | 66.80141 |
| -40 | 16.7045 | 36.0668 | 50.5922 | 60.25512 |
| -50 | 17.73805 | 33.16133 | 45.48246 | 54.46232 |
| -60 | 17.68663 | 30.43055 | 41.09339 | 49.39871 |
| -70 | 17.16347 | 27.97565 | 37.33912 | 45 |
| -80 | 16.44698 | 25.80568 | 34.12379 | 41.18593 |
| -90 | 15.6687 | 23.89761 | 31.35872 | 37.87498 |
| -100 | 14.89166 | 22.21963 | 28.96767 | 34.99202 |
| -110 | 14.14548 | 20.73995 | 26.88733 | 32.47119 |
| -120 | 13.44303 | 19.42993 | 25.06592 | 30.25644 |
| -130 | 12.78859 | 18.26488 | 23.46134 | 28.30076 |
| -140 | 12.18213 | 17.22391 | 22.03937 | 26.56505 |
| -150 | 11.62149 | 16.2895 | 20.77214 | 25.01689 |
| -160 | 11.10357 | 15.44699 | 19.63685 | 23.62938 |
| -170 | 10.62492 | 14.68408 | 18.61475 | 22.38014 |
| -180 | 10.18213 | 13.99048 | 17.6903 | 21.25051 |
| -190 | 9.771913 | 13.35748 | 16.85062 | 20.22486 |
| -200 | 9.391258 | 12.77773 | 16.08489 | 19.29005 |
| -210 | 9.037404 | 12.24498 | 15.38402 | 18.43495 |
| -220 | 8.70786 | 11.75388 | 14.74028 | 17.65012 |
| -230 | 8.400387 | 11.29984 | 14.14714 | 16.92751 |
| -240 | 8.112982 | 10.87891 | 13.59896 | 16.2602 |
| -250 | 7.84385 | 10.48766 | 13.09093 | 15.64225 |
| -260 | 7.59139 | 10.12313 | 12.61885 | 15.06849 |
| -270 | 7.354165 | 9.7827 | 12.17911 | 14.53446 |
| -280 | 7.130892 | 9.464103 | 11.76854 | 14.03624 |
| -290 | 6.920419 | 9.165332 | 11.38438 | 13.57043 |
| -300 | 6.721712 | 8.884616 | 11.02419 | 13.13402 |
表2
| x Δy | -70 | -60 | -50 | -40 |
| -10 | -77.7844 | -74.4862 | -68.7793 | -56.7746 |
| -20 | -65.9734 | -59.7289 | -49.3858 | -30.4001 |
| -30 | -55.0269 | -46.6089 | -33.7041 | -13.7267 |
| -40 | -45.3645 | -35.776 | -22.337 | -4.28004 |
| -50 | -37.2122 | -27.3346 | -14.5673 | 0.975915 |
| -60 | -30.5597 | -20.9682 | -9.34243 | 3.925947 |
| -70 | -25.2362 | -16.2219 | -5.80829 | 5.589134 |
| -80 | -21.0104 | -12.6777 | -3.3835 | 6.512843 |
| -90 | -17.656 | -10.008 | -1.69298 | 6.999353 |
| -100 | -14.9801 | -7.97319 | -0.49673 | 7.221414 |
| -110 | -12.8293 | -6.40245 | 0.360414 | 7.281009 |
| -120 | -11.0851 | -5.17449 | 0.980544 | 7.240078 |
| -130 | -9.65725 | -4.20292 | 1.432112 | 7.137147 |
| -140 | -8.47752 | -3.42559 | 1.761921 | 6.996643 |
| -150 | -7.49398 | -2.79728 | 2.002555 | 6.834286 |
| -160 | -6.66698 | -2.28468 | 2.177083 | 6.660297 |
| -170 | -5.96602 | -1.86293 | 2.302091 | 6.481358 |
| -180 | -5.36742 | -1.51327 | 2.389674 | 6.301836 |
| -190 | -4.85266 | -1.22136 | 2.44876 | 6.124569 |
| -200 | -4.40712 | -0.97613 | 2.486017 | 5.951366 |
| -210 | -4.01916 | -0.76894 | 2.506478 | 5.783345 |
| -220 | -3.67944 | -0.59301 | 2.513972 | 5.621156 |
| -230 | -3.38041 | -0.44291 | 2.511441 | 5.465132 |
| -240 | -3.11592 | -0.31434 | 2.50116 | 5.315389 |
| -250 | -2.88091 | -0.20378 | 2.484899 | 5.1719 |
| -260 | -2.67121 | -0.10841 | 2.464045 | 5.034543 |
| -270 | -2.48336 | -0.02588 | 2.439689 | 4.903133 |
| -280 | -2.31445 | 0.045708 | 2.412691 | 4.777449 |
| -290 | -2.16205 | 0.107957 | 2.383737 | 4.657247 |
| -300 | -2.02409 | 0.162189 | 2.353369 | 4.542274 |
表3
| x Δy | -110 | -100 | -90 | -80 |
| -10 | -83.4031 | -82.5457 | -81.4323 | -79.9281 |
| -20 | -76.8945 | -75.2106 | -73.0322 | -70.1058 |
| -30 | -70.5633 | -68.1172 | -64.9762 | -60.8047 |
| -40 | -64.4971 | -61.3861 | -57.4383 | -52.2893 |
| -50 | -58.7747 | -55.1227 | -50.5617 | -44.7512 |
| -60 | -53.4585 | -49.403 | -44.4327 | -38.2664 |
| -70 | -48.5878 | -44.2644 | -39.0722 | -32.8019 |
| -80 | -44.1775 | -39.7077 | -34.4473 | -28.2545 |
| -90 | -40.2211 | -35.7044 | -30.4903 | -24.4915 |
| -100 | -36.6955 | -32.2083 | -27.1188 | -21.3795 |
| -110 | -33.5674 | -29.1643 | -24.248 | -18.7986 |
| -120 | -30.7982 | -26.5158 | -21.7998 | -16.6477 |
| -130 | -28.3485 | -24.2091 | -19.7049 | -14.844 |
| -140 | -26.1799 | -22.1957 | -17.9048 | -13.3214 |
| -150 | -24.2573 | -20.4328 | -16.3504 | -12.0271 |
| -160 | -22.5489 | -18.8838 | -15.0012 | -10.9193 |
| -170 | -21.0268 | -17.5174 | -13.824 | -9.96473 |
| -180 | -19.6666 | -16.3072 | -12.7915 | -9.13696 |
| -190 | -18.4472 | -15.2309 | -11.8813 | -8.41475 |
| -200 | -17.3505 | -14.2698 | -11.0749 | -7.78102 |
| -210 | -16.3609 | -13.4082 | -10.3573 | -7.22191 |
| -220 | -15.4651 | -12.6328 | -9.71562 | -6.72612 |
| -230 | -14.6516 | -11.9324 | -9.13955 | -6.28438 |
| -240 | -13.9106 | -11.2976 | -8.62027 | -5.88904 |
| -250 | -13.2336 | -10.7202 | -8.1504 | -5.53374 |
| -260 | -12.6134 | -10.1933 | -7.72372 | -5.21316 |
| -270 | -12.0435 | -9.71108 | -7.33494 | -4.92283 |
| -280 | -11.5186 | -9.26845 | -6.97958 | -4.659 |
| -290 | -11.0339 | -8.86103 | -6.65377 | -4.41845 |
| -300 | -10.5851 | -8.48503 | -6.35421 | -4.19846 |
表4
| x Δy | -150 | -140 | -130 | -120 |
| -10 | -85.4821 | -85.0957 | -84.637 | -84.0837 |
| -20 | -80.9983 | -80.2334 | -79.3266 | -78.2347 |
| -30 | -76.5822 | -75.4547 | -74.1214 | -72.5205 |
| -40 | -72.2666 | -70.8001 | -69.0721 | -67.0069 |
| -50 | -68.0819 | -66.3071 | -64.226 | -61.7542 |
| -60 | -64.0558 | -62.0092 | -59.6239 | -56.8127 |
| -70 | -60.2112 | -57.9333 | -55.2973 | -52.2186 |
| -80 | -56.5662 | -54.0992 | -51.267 | -47.9918 |
| -90 | -53.1325 | -50.5182 | -47.5423 | -44.1367 |
| -100 | -49.9166 | -47.1943 | -44.1228 | -40.6445 |
| -110 | -46.919 | -44.1248 | -40.9994 | -37.4966 |
| -120 | -44.1362 | -41.3012 | -38.1573 | -34.6683 |
| -130 | -41.5608 | -38.7114 | -35.5775 | -32.1315 |
| -140 | -39.1827 | -36.3407 | -33.2391 | -29.8576 |
| -150 | -36.9904 | -34.1731 | -31.1205 | -27.8186 |
| -160 | -34.971 | -32.1919 | -29.2007 | -25.9881 |
| -170 | -33.1117 | -30.3809 | -27.4595 | -24.342 |
| -180 | -31.3997 | -28.7243 | -25.8783 | -22.8588 |
| -190 | -29.8224 | -27.2076 | -24.4401 | -21.5191 |
| -200 | -28.3682 | -25.8172 | -23.1295 | -20.3061 |
| -210 | -27.026 | -24.5406 | -21.9329 | -19.2049 |
| -220 | -25.7859 | -23.3667 | -20.838 | -18.2026 |
| -230 | -24.6384 | -22.2853 | -19.834 | -17.2878 |
| -240 | -23.5752 | -21.2873 | -18.9113 | -16.4508 |
| -250 | -22.5886 | -20.3646 | -18.0615 | -15.6829 |
| -260 | -21.6716 | -19.5099 | -17.2771 | -14.9767 |
| -270 | -20.8179 | -18.7168 | -16.5515 | -14.3256 |
| -280 | -20.0221 | -17.9795 | -15.879 | -13.7239 |
| -290 | -19.2789 | -17.2929 | -15.2543 | -13.1666 |
| -300 | -18.5838 | -16.6522 | -14.673 | -12.6493 |
上面表1至表4示意了根據本發明實施例的光源裝置10中的微結構102設置於導光板100的第一表面S1上各位置的夾角θ’的較佳設計值。表1至表4各相關參數如下：導光板100的折射率為1.49，微結構102的迎光角α為52度，導光板100與觀賞者EY沿第三方向D3之間的距離為500毫米，補正係數a為46.67，光源LE1與觀賞者EY在第二方向D2上之間的距離為70毫米，以及光源LE1位於觀賞者EY相反於第二方向D2處。在表1至表4中，橫軸為微結構102在第二方向D2上與觀賞者EY之間的距離（即圖2A的距離x），橫軸的單位為毫米（millimeter），且負值代表微結構102位於觀賞者EY相反於第二方向D2處。縱軸為Δy，且負值代表微結構102位於離入光面SI2往第一方向D1處。
綜上所述，在本發明的一實施例中，光源裝置在導光板的第一表面上設有多個微結構。當微結構滿足θ’=arctan((Δx-sin(arctan(x/Δy))*a)/Δy)的條件時，不同位置的微結構的發光視角被修正了，因此，光源裝置所產生的圖案的觀看有效範圍增加。而且，當不同的光源在不同的時序被點亮時，這些不同的光源所提供的圖案之間的干擾問題減少，進而改善光源裝置的動態效果。此外，不同的光源也可被設計可提供不同光色的光束，使光源裝置達到全彩的效果。
10:光源裝置
100:導光板
102:微結構
102S:迎光面
210、220:光源模組
B:光束
D1:第一方向
D2:第二方向
D3:第三方向
EY:觀賞者
L、L’:延伸線
LE1:光源
LE1’:虛擬光源
P1:投影點
P1’:虛擬位置
s、Δx、Δx’、Δy:距離
S1:第一表面
S2:第二表面
SI1、SI2:入光面
x:距離
α:迎光角
θ、θ’:夾角
圖1是根據本發明的一實施例的光源裝置的立體示意圖。
圖2A是本發明的一實施例的光源裝置的第一表面設有微結構的示意圖。
圖2B是圖2A的正視圖。
圖2C是圖2B的微結構沿垂直線L’的剖面示意圖。
100:導光板
102:微結構
102S:迎光面
D1:第一方向
D2:第二方向
D3:第三方向
L、L’:延伸線
LE1:光源
LE1’:虛擬光源
P1:投影點
P1’:虛擬位置
s、△x、△x’、△y:距離
S1:第一表面
SI2:入光面
θ、θ’:夾角
Claims (5)
- 一種光源裝置，包括：一光源，適於提供多個光束；以及一導光板，適於導引所述多個光束，且包括多個微結構，其中：所述導光板具有一入光面以及一第一表面，所述入光面連接所述第一表面；所述光源設置在所述入光面的一側；所述多個微結構設置在所述第一表面，每一微結構具有一朝向所述光源的迎光面；所述每一微結構滿足以下條件：θ’=arctan((△x-sin(arctan(x/△y))*a)/△y)，其中θ’為所述迎光面的法向量的一延伸線與一第一方向之間的夾角，△x為所述迎光面與所述光源在所述入光面的一投影點沿一第二方向之間的距離，△y為所述迎光面與所述投影點沿所述第一方向之間的距離，x為所述迎光面與一觀賞者沿所述第二方向之間的距離，a為一補正係數，所述第一方向為垂直於所述入光面的方向，且所述第二方向為平行於所述第一表面且垂直於所述第一方向的方向。
- 如請求項1所述的光源裝置，其中所述多個微結構為稜鏡微結構。
- 如請求項1所述的光源裝置，其中所述迎光面與所述第一表面之間具有一迎光角，所述迎光角的角度大於0度且小於90度。
- 如請求項1所述的光源裝置，其中所述補正係數a為多個變數的函數，所述多個變數包括：所述多個微結構的形狀、所述導光板與所述觀賞者沿一第三方向之間的距離以及所述導光板的折射率，其中所述第三方向垂直於所述第一方向及所述第二方向。
- 如請求項1所述的光源裝置，其中所述光源裝置更滿足以下條件：s=-sin(arctan(x/△y))*a，其中△x’=△x+s，△x’為所述迎光面與位於所述入光面的一虛擬位置沿所述第二方向之間的距離，所述虛擬位置為所述迎光面的所述法向量的所述延伸線與所述入光面的一延伸表面的交點處，且負號代表所述投影點位於所述虛擬位置相反於所述第二方向處。
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| TW110120948A TWI758196B (zh) | 2021-06-09 | 2021-06-09 | 光源裝置 |
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1605909A (zh) * | 2003-10-06 | 2005-04-13 | 欧姆龙株式会社 | 面光源装置及显示装置 |
| TW201232126A (en) * | 2010-12-04 | 2012-08-01 | 3M Innovative Properties Co | Illumination assembly and method of forming same |
| TW201831316A (zh) * | 2016-06-10 | 2018-09-01 | 康寧公司 | 微結構化與圖案化之導光板及包含其之裝置 |
| TWM596352U (zh) * | 2020-02-20 | 2020-06-01 | 晨豐光電股份有限公司 | 導光板與光源模組 |
-
2021
- 2021-06-09 TW TW110120948A patent/TWI758196B/zh active
Patent Citations (4)
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