TWI567330B

TWI567330B - 光學模組

Info

Publication number: TWI567330B
Application number: TW103131777A
Authority: TW
Inventors: 蘇柏仁; 孫聖淵; 廖冠詠; 許國君
Original assignee: 錼創科技股份有限公司
Priority date: 2014-09-15
Filing date: 2014-09-15
Publication date: 2017-01-21
Also published as: TW201610345A

Description

光學模組

本發明是有關於一種光學模組，且特別是有關於一種具有較佳波長轉換效率的光學模組。

隨著光電技術的演進，光源的發光機制也從熱致發光(thermoluminescence)演進為電致發光(electroluminescence,EL)。採用電致發光機制的光源通常具有較窄的發光波長範圍，為了達到不同的發光顏色或較廣的發光波長範圍，採用波長轉換元件(例如是含有螢光粉的膠體)來轉換光源所發出的光線的波長為其中一種常用的方法。

在習知的發光裝置中，通常是將含有螢光粉的膠體塗佈於光源上，以使光源所發出的光線會經過含有螢光粉的膠體，而被含有螢光粉的膠體轉換成不同波長的光線。然而，由於通過膠體的光線僅部分會被螢光粉激發而轉換波長，要如何提升通過波長轉換元件的光線的波長轉換效率則是需要被探討的課題。

本發明提供一種光學模組，其具有較佳波長轉換效率。

本發明的一種光學模組，包括一光源、一第一反射件、一波長轉換元件、一第二反射件及一第三反射件。波長轉換元件配置於第一反射件上。光源與波長轉換元件分別位於第二反射件的相對兩側。第二反射件包括一穿孔，穿孔位在對應於光源的位置，以使光源所發出的光線通過穿孔而至波長轉換元件。第二反射件與第三反射件分別配置在第一反射件靠近波長轉換元件的一側且相對於波長轉換元件配置。

在本發明的一實施例中，上述的第二反射件與第三反射件相對於波長轉換元件對稱配置。

在本發明的一實施例中，更包括至少二支撐件，上述的第二反射件與第三反射件分別透過各支撐件配置於第一反射件上。

在本發明的一實施例中，上述的第一反射件直接接觸第二反射件，且第一反射件直接接觸第三反射件。

在本發明的一實施例中，上述的第一反射件朝向波長轉換元件的表面、第二反射件朝向波長轉換元件的表面與第三反射件朝向波長轉換元件的表面分別為平面或是曲面。

在本發明的一實施例中，上述的第一反射件包括多個微結構，位在靠近波長轉換元件一側的表面上。

在本發明的一實施例中，更包括一第四反射件以及一第五反射件，第四反射件的至少一部分與第五反射件的至少一部分分別配置在第一反射件靠近波長轉換元件的一側且相對於波長轉換元件配置，其中第二反射件、第三反射件、第四反射件與第五反射件皆不共面。

在本發明的一實施例中，上述的第二反射件的中心與第三反射件的中心的連線正交於第四反射件的中心與第五反射件的中心的連線。

在本發明的一實施例中，上述的第一反射件朝向波長轉換元件的表面、第二反射件朝向波長轉換元件的表面、第三反射件朝向波長轉換元件的表面、第四反射件朝向波長轉換元件的表面與第五反射件朝向波長轉換元件的表面分別為平面或是曲面。

在本發明的一實施例中，上述的第四反射件與第五反射件為一體，且第四反射件與第五反射件的側面輪廓為拋物線或是橢圓的一部分。

在本發明的一實施例中，上述的光源為一雷射光源。

基於上述，本發明的光學模組透過將波長轉換元件配置在第一反射件上，且第二反射件與第三反射件配置在第一反射件靠近波長轉換元件的一側，且相對於波長轉換元件配置。自光源發出的光線通過第二反射件的穿孔後射向波長轉換元件，以進行波長轉換，其後，部分的光線被第一反射件反射至第三反射件，再被第三反射件反射回波長轉換元件。未離開光學模組的另一部分光線再被第一反射件反射至第二反射件，再被第二反射件反射回波長轉換元件。由此配置，尚未離開光學模組的光線能夠被第一反射件、第二反射件與第三反射件往復地反射而增加光線進入波長轉換元件而被轉換波長的機率。

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、200、300、400、500‧‧‧光學模組

110、210、410、510‧‧‧光源

120、220、320、420、520‧‧‧第一反射件

130、230、330、430、530‧‧‧波長轉換元件

140、240、340、440、540‧‧‧第二反射件

142、442、542‧‧‧穿孔

150、250、350、450、550‧‧‧第三反射件

160‧‧‧支撐件

322‧‧‧微結構

470‧‧‧反射杯

480、580‧‧‧第四反射件

490、590‧‧‧第五反射件

圖1是依照本發明的一實施例的一種光學模組的示意圖。

圖2是依照本發明的一實施例的另一種光學模組的示意圖。

圖3是依照本發明的一實施例的另一種光學模組的示意圖。

圖4是依照本發明的一實施例的另一種光學模組的示意圖。

圖5是依照本發明的一實施例的另一種光學模組的示意圖。

圖6是圖5的光學模組的另一視角的示意圖。

圖1是依照本發明的一實施例的一種光學模組的示意圖。請參閱圖1，本實施例的光學模組100包括一光源110、一第一反射件120、一波長轉換元件130、一第二反射件140及一第三反射件150。

在本實施例中，第一反射件120的形狀為一板體。波長轉換元件130配置於第一反射件120上。光源110與波長轉換元件130分別位於第二反射件140的相對兩側。第二反射件140包括一穿孔142，穿孔142位在對應於光源110的位置，以使光源110所發出的光線通過穿孔142而至波長轉換元件130。在本實施例中，光源110較佳為一雷射光源，其具有指向性強的特性，因此穿孔142不需過大，避免光線的逸損。當然，光源110也可使用其他具有良好的指向性的光源，並不以此為限制。

波長轉換元件130用以將光源110所發出光線的波長轉換成其他光線的波長。舉例而言，光源110所發出光線例如為藍色的光線，而波長轉換元件130例如是一黃色螢光物質，適於把呈藍色的光線轉換成黃色的光線。如此一來，被波長轉換元件130激發轉換產生之黃光與未被波長轉換元件130轉換的藍光便能夠混合成白光。然而，本發明在此並不限制光源110所發出的光線波長，以及波長轉換元件130所轉換的波長種類。

在本實施例中，第二反射件140與第三反射件150分別配置在第一反射件110靠近波長轉換元件130的一側且相對於波長轉換元件130配置。較佳地，第二反射件140與第三反射件150相對於波長轉換元件對稱配置，而使得自光源110所發出的一部分光線可在第二反射件140與第三反射件150之間往復地來回，而增加被波長轉換元件130轉換光線波長的機率。其中，第二反射件140與第三反射件150分別透過兩支撐件160配置於在第一反射件120上。

在本實施例中，第一反射件120、第二反射件140與第三反射件150朝向波長轉換元件130的表面分別為平面。但在其他實施例中，第一反射件120、第二反射件140與第三反射件150朝向波長轉換元件130的表面也可以是曲面，可視所需光型或光學模組100的應用設計做選擇，並不以圖式為限制。

詳細而言，自光源110所發出的光線通過第二反射件140的穿孔後會射向第一反射件120與波長轉換元件130的方向，其中一部分的光線在通過波長轉換元件130之後，可由圖1的上方射出光學模組100。其中一部分的光線會被第一反射件120反射至第三反射件150，再被第三反射件150反射回波長轉換元件130，以增加被波長轉換元件130中的螢光物質激發的機率。再次進入波長轉換元件130的光線的其中一部分的光線會射出光學模組100，另一部分可再被第一反射件120反射至第二反射件140，再被第二反射件140反射回波長轉換元件130，以更進一步地提升光線被波長轉換元件130激發而轉換波長的機率。

也就是說，透過上述配置，未離開光學模組100的光線便可以在第一反射件120、第二反射件140與第三反射件150之間往復地來回，而多次地進出波長轉換元件130，以使得光線具有更高的波長轉換效率。

圖2是依照本發明的一實施例的另一種光學模組的示意圖。請參閱圖2，圖2的光學模組200與圖1的光學模組100的主要差異是在於，在圖2中，第一反射件220直接接觸第二反射件240，且第一反射件220直接接觸第三反射件250。

在本實施例中，第一反射件220、第二反射件240與第三反射件250為一體成型的結構，第二反射件240與第三反射件250分別相對於第一反射件220對稱地彎折。當然，在其他實施例中，第一反射件220、第二反射件240與第三反射件250也可以不為一體成型的結構，第一反射件220與第二反射件240之間以及第一反射件220與第三反射件250之間也可以透過黏貼、螺接、焊接等方式連接，只要第一反射件220直接接觸第二反射件240，且第一反射件220直接接觸第三反射件250即可。

同樣地，光學模組200透過將第二反射件240與第三反射件250配置在波長轉換元件230的一側且對稱的位置上，自光源210射出的一部分光線能夠被第一反射件220、第二反射件240與第三反射件250往復地反射而增加光線被波長轉換元件230轉換波長的效率。

圖3是依照本發明的一實施例的另一種光學模組的示意圖。請參閱圖3，圖3的光學模組300與圖1的光學模組100的主要差異是在於，在圖3中，第一反射件320包括多個微結構322，位在靠近波長轉換元件330一側的表面上。也就是說，當光線射至第一反射件320時，可被這些微結構322以不規則的方向散射，而改變光線的行進方向，增加光線被波長轉換元件230轉換波長的效率。

值得一提的是，在本實施例中，雖然第一反射件320在波長轉換元件330配置的表面上存在這些微結構322，而使得光線被第一反射件320反射之後存在不同的行進方向，但第二反射件 340與第三反射件350的配置仍可使尚未離開光學模組300的光線能夠被往復地反射，而增加進出波長轉換元件330的次數，進而提升光線的波長轉換的效率。

圖4是依照本發明的一實施例的另一種光學模組的示意圖。請參閱圖4，圖4的光學模組400與圖2的光學模組200的主要差異是在於，在圖4中，光學模組400更包括一第四反射件480以及一第五反射件490。波長轉換元件430配置於第一反射件420上。第二反射件440、第三反射件450、第四反射件480與第五反射件490分別配置在第一反射件420靠近波長轉換元件430的一側。且第四反射件480與第五反射件490相對於波長轉換元件430配置，較佳地，相對於波長轉換元件430對稱配置。其中，第二反射件440、第三反射件450、第四反射件480與第五反射件490皆不共面。

在本實施例中，第一反射件420、第二反射件440、第三反射件450、第四反射件480與第五反射件490例如為一反射杯470的五個面。由於反射杯470為一對稱結構，因此，位於各面的各邊長中點連線交集的中心的連線會正交。更具體來說，第二反射件440的中心與第三反射件450的中心的連線正交於第四反射件480的中心與第五反射件490的中心的連線，可使自光源210射出的一部分光線能夠被第一反射件220、第二反射件240、第三反射件250、第四反射件480與第五反射件490往復地反射而增加光線被波長轉換元件230轉換波長的效率。當然，在其他實施例中，第二反射件440的中心與第三反射件450的中心的連線也可以不正交於第四反射件480的中心與第五反射件490的中心的連線，只要第二反射件440的中心與第三反射件450的中心的連線不平行於第四反射件480的中心與第五反射件490的中心的連線即可。

在本實施例中，第一反射件420、第二反射件440、第三反射件450、第四反射件480與第五反射件490的朝向波長轉換元件430的這些表面分別為平面。當然，在其他實施例中，第一反射件420、第二反射件440、第三反射件450、第四反射件480與第五反射件490朝向波長轉換元件430的這些表面也可為曲面或凹凸呈現不規則狀態的表面。並且，第一反射件420、第二反射件440、第三反射件450、第四反射件480與第五反射件490朝向波長轉換元件430的這些表面可有不同的曲率。

在本實施例中，自光源410發出的光線通過第二反射件440的穿孔442後會射向第一反射件420與波長轉換元件430的方向，其中一部分的光線在通過波長轉換元件430之後，可由圖4的上方射出光學模組400。其中一部分的光線會被第一反射件420反射至第三反射件450，再被第三反射件450反射回波長轉換元件430，而進行波長轉換。再次進入波長轉換元件430的光線的其中一部分的光線會射出光學模組400，另一部分可再被第一反射件420反射至第二反射件440，再被第二反射件440反射回波長轉換元件430，而使得未離開光學模組的光線可以在第一反射件420、第二反射件440與第三反射件450之間往復地來回，而多次地進出波長轉換元件430，以使得光線具有更高的波長轉換效率。

此外，在本實施例中，光學模組400透過第四反射件480與第五反射件490的配置可用來調整光線離開光學模組400時的光型。舉例而言，在本實施例中，由於第四反射件480與第五反射件490分別與第一反射件420的夾角夾銳角，也就是第四反射件480與第五反射件490略微朝向第一反射件420的方向傾斜，而使得光線在離開光學模組400時可集中射出。當然，根據第四反射件480與第五反射件490的形狀以及角度不同，離開於光學模組400的光線的形狀也會隨之改變，並不以上述為限制。

圖5是依照本發明的一實施例的另一種光學模組的示意圖。圖6是圖5的光學模組的另一視角的示意圖，圖6是從圖5的左方看去的視角。請參閱圖5與圖6，圖5的光學模組500與圖4的光學模組400的主要差異是在於，在圖5中，第一反射件520、第二反射件540、第三反射件550與第四反射件580分別為不同的元件，第四反射件580與第五反射件590為一體，且第二反射件540、第三反射件550、第四反射件580與第五反射件590朝向波長轉換元件530的表面為曲面。如圖6所示，在本實施例中，第四反射件580與第五反射件590的側面輪廓為拋物線，當然，在其他實施例中，第四反射件580與第五反射件590的側面輪廓也可為橢圓或是其他曲線的一部分，不以此為限制。

如圖5所示，自光源510發出的光線通過第二反射件540 的穿孔542後會射向第一反射件520與波長轉換元件530的方向，其中一部分的光線在通過波長轉換元件530之後，可由圖5的上方射出光學模組500。其中一部分的光線會被第一反射件520反射至第三反射件550，再被第三反射件550反射回波長轉換元件530，而進行第二次的波長轉換。再次進入波長轉換元件530的光線的其中一部分的光線會射出光學模組500，另一部分可再被第一反射件520反射至第二反射件540，再被第二反射件540反射回波長轉換元件530，而進行第三次的波長轉換。藉由將光線重覆地射入波長轉換元件530，而增加光線被波長轉換元件530轉換波長的機率，以使得離開於光學模組500的光線能夠具有更高的波長轉換效率。

此外，如圖6所示，當光線被射至第四反射件580或第五反射件590時，會被第四反射件580與第五反射件590反射而以特定範圍的角度射出於光學模組500，因此，離開於光學模組500的光線的光型可被調整。

需說明的是，圖4至圖6中的第四反射件480、580與第五反射件490、590僅為其中兩種實施例的示意圖，第四反射件480、580與第五反射件490、590的形狀、體積與波長轉換元件430、530的體積的大小關係並不以上述為限制，若欲使離開於光學模組400、500的光線能夠射至較遠處，則第四反射件480、580與第五反射件490、590的體積可設計為較大，或是設計為能夠匯聚光線的形狀，以達到較佳的聚光效果。

綜上所述，本發明的光學模組透過將波長轉換元件配置在第一反射件上，且第二反射件與第三反射件配置在第一反射件靠近波長轉換元件的一側，且相對於波長轉換元件配置。自光源發出的光線通過第二反射件的穿孔後射向波長轉換元件，以進行波長轉換，其後，部分的光線被第一反射件反射至第三反射件，再被第三反射件反射回波長轉換元件。未離開光學模組的一部分光線再被第一反射件反射至第二反射件，再被第二反射件反射回波長轉換元件。由此配置，尚未離開光學模組的光線能夠被第一反射件、第二反射件與第三反射件往復地反射，而增加光線進入波長轉換元件而被轉換波長的機率。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故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。

100‧‧‧光學模組

110‧‧‧光源

120‧‧‧第一反射件

130‧‧‧波長轉換元件

140‧‧‧第二反射件

142‧‧‧穿孔

150‧‧‧第三反射件

160‧‧‧支撐件

Claims

一種光學模組，包括：一光源；一第一反射件；一波長轉換元件，配置於該第一反射件上；一第二反射件，該光源與該波長轉換元件分別位於該第二反射件的相對兩側，該第二反射件包括一穿孔，其中該穿孔位在對應於該光源的位置，以使該光源所發出的光線通過該穿孔而先直射至該波長轉換元件；以及一第三反射件，該第二反射件與該第三反射件分別配置在該第一反射件靠近該波長轉換元件的一側且相對於該波長轉換元件配置。
如申請專利範圍第1項所述的光學模組，其中該第二反射件與該第三反射件相對於該波長轉換元件對稱配置。
如申請專利範圍第1項所述的光學模組，更包括至少二支撐件，其中該第二反射件與該第三反射件分別透過各該支撐件配置於第一反射件上。
如申請專利範圍第1項所述的光學模組，其中該第一反射件直接接觸該第二反射件，且該第一反射件直接接觸該第三反射件。
如申請專利範圍第1項所述的光學模組，其中該第一反射件朝向該波長轉換元件的表面、該第二反射件朝向該波長轉換元件的表面與該第三反射件朝向該波長轉換元件的表面分別為平面或是曲面。
如申請專利範圍第1項所述的光學模組，其中該第一反射件包括多個微結構，位在靠近該波長轉換元件一側的表面上。
如申請專利範圍第1項所述的光學模組，更包括：一第四反射件；以及一第五反射件，該第四反射件的至少一部分與該第五反射件的至少一部分分別配置在該第一反射件靠近該波長轉換元件的一側且相對於該波長轉換元件配置，其中該第二反射件、第三反射件、該第四反射件與該第五反射件皆不共面。
如申請專利範圍第7項所述的光學模組，其中該第二反射件的中心與該第三反射件的中心的連線正交於該第四反射件的中心與該第五反射件的中心的連線。
如申請專利範圍第7項所述的光學模組，其中該第一反射件朝向該波長轉換元件的表面、該第二反射件朝向該波長轉換元件的表面、該第三反射件朝向該波長轉換元件的表面、該第四反射件朝向該波長轉換元件的表面與該第五反射件朝向該波長轉換元件的表面分別為平面或是曲面。
如申請專利範圍第7項所述的光學模組，其中該第四反射件與該第五反射件為一體，且該第四反射件與該第五反射件的側面輪廓為拋物線或是橢圓的一部分。
如申請專利範圍第1項所述的光學模組，其中該光源為一雷射光源。