TWM445664U - 發光裝置及其光束控制元件 - Google Patents

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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
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Description

發光裝置及其光束控制元件
本新型是有關於一種發光裝置，特別是指一種照明用的發光裝置。
液晶顯示器包含一面板及一提供顯示畫面光源的背光模組。為了能大面積且均勻的照射，以往的背光模組包括多數個發光裝置，該等發光裝置以矩陣型式排列在與面板同樣大小的區域內。
參閱圖1，於中華民國專利I352795中，提出一種發光裝置。該發光裝置包含一發光元件5及一光束控制元件6。該發光元件5發出一入射光51。
該光束控制元件6，是以一透光材料構成且有一折射率，且包括一基準點63、一穿過該基準點63的主軸64、一入射面61及一出射面62。該發光元件5設置於基準點63上，該入射面61與該發光元件5相間隔且供該入射光51穿透，且對該主軸64形成軸對稱。該入射面61上之一點與該基準點63之連線為一第一線R1 ，該第一線R1 及該主軸64的夾角為一第一角α1 ，在該第一角α1 小於60度的範圍中，該第一線R1 的長度隨著該第一角α1 增大而單調地減少。
該出射面62與該入射面61相間隔，且對該主軸64形成軸對稱之曲面，該出射面62上之一點與該基準點63之連線為一第二線R2 ，該第二線R2 及該主軸64的夾角為一 第二角α2 ，在該第二角α2 小於60度的範圍中，該第二線R2 的長度隨著該第二角α2 增大而單調地增加。該光束控制元件6藉由該入射面61及出射面62的形狀使得光線擴散而照射至面板。
然而，若要達成較好的擴散效果，勢必提高該入射面61的曲率，使得該入射面61形成一大深寬比的凹洞，而不得不增加該光束控制元件6的厚度，對於往薄型化發展的背光模組而言是一大缺點。而且該光束控制元件6位於主軸64附近的區域相較於遠離主軸64的區域，厚薄比差距太大時，製作時容易形成結合線且成型時間拉長。
因此，本新型之目的，即在提供一種可以薄型化、易於製作且使光線均勻擴散的發光裝置及其光束控制元件。
於是，本新型發光裝置，包含一座體、一光束控制元件及一發光元件。
該光束控制元件設置於該座體上，由預訂折射率的材料構成而供光通過，且包括一基準點、一穿過該基準點的主軸、一鄰近該座體且對該主軸形成軸對稱的入射面，及一對該主軸形成軸對稱且與該入射面相間隔的出射面。該入射面具有一個或一個以上連結成菲涅爾透鏡形式的環形入射面部。
該等入射面部上之一點與該基準點之連線為一第一線，該第一線及該主軸的夾角為一第一角，隨著該第一角增大，依序在每一入射面部上，該第一線的長度先單調地減 少，再單調地增加，如此交替而形成菲涅爾透鏡形式。每一入面部具有一表面及一個或一個以上凸面部，該等凸面部設置於該表面上且高度在0.05公厘至0.5公厘之間。
該出射面上之一點與該基準點之連線為一第二線，該第二線與該主軸的夾角為一第二角，其中，當該第二角小於60度時，該第二線的長度隨著該第二角增大而單調地增加。該出射面具有多數個圍繞該主軸且對該主軸形成軸對稱的環形凹槽。該出射面亦可如入射面一般，具有複數對該主軸形成軸對稱且連結成菲涅爾透鏡形式的出射面部。
該發光元件設置在該座體上並以該光束控制元件和該座體配合封裝，且在透過該座體供電時發光。
本新型以菲涅爾透鏡形式的環形入射面部使該光束控制元件高度降低，且同時使該發光元件所發出之光線均勻擴散。
有關本新型之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之二個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。
在本新型被詳細描述之前，要注意的是，在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖2，本新型發光裝置之一第一較佳實施例包含一座體1、一光束控制元件2，及一發光元件3。
該座體1用於承載該光束控制元件2及發光元件3。一般而言，該座體1為PCB電路板。該光束控制元件2由預 訂折射率的材料構成而供光通過，設置於該座體上而與該座體1相配合將該發光元件3封裝其中。
該光束控制元件2包括一基準點21、一穿過該基準點的主軸22、鄰近該座體1且對該主軸22形成軸對稱的入射面25、及一對該主軸22形成軸對稱且與該等入射面25相間隔的出射面24。該入射面25具有一個或一個以上連結成菲涅爾透鏡(Fresnel Lens)形式的環形入射面部23。(圖3為該等入射面部23沿主軸22方向的視圖)
該發光元件3在透過該座體1供電時發光。較佳地，該發光元件3設置於該基準點21附近，使得所發出之光部分穿過該基準點21並沿著該主軸22傳播。
較佳地，該等入射面部23上之一點與該基準點21之連線為一第一線R1 ，該第一線R1 及該主軸22的夾角為一第一角α1 。隨著第一角α1 增大，依序在每一入射面部23上，該第一線R1 的長度先單調地減少，再單調地增加，如此交替而形成菲涅爾透鏡形式。因此在主軸22附近，該等入射面部23的曲率大於或等於球面，面上任一點的法線相較於球面而言較垂直於該主軸22。因此當光線於該入射面部23折射時，往垂直於該主軸22的方向偏折。
定義該出射面24上之一點與該基準點21之連線為一第二線R2 ，該第二線R2 與該主軸22的夾角為一第二角α2 ，其中，當該第二角α2 小於60度時，該第二線R2 的長度隨著該第二角α2 增大而單調地增加。因此在該第二角α2 小於60度的範圍中，該出射面24的曲率小於或等於球面， 面上任一點的法線相較於球面而言較平行於該主軸22。因此當光線於該出射面24折射時，往垂直於該主軸22的方向偏折。在主軸22附近，符合上述條件下，該出射面24可為凸面、凹面或平面，依照光線擴散的需求設計。
為了防止光線在該出射面24產生全反射，該第二線R2 的長度對該第二角α2 微分後再除以該第二線R2 的長度之值小於
為了使光線能均勻擴散，有必要消除該光束控制元件2的成像(聚焦)特性。圖4所示為該入射面部23的局部放大示意圖，該入射面部23具有一表面231及一個或一個以上凸面部232，該等凸面部232屬於微結構，設置於該表面231上且具有一高度d，該高度d在0.05公厘至0.5公厘之間。該等凸面部232具有防止該光束控制元件2聚焦的功能，使光線均勻擴散，還可使光色散(dispersion)的影響減小。
由於採用菲涅爾透鏡形式，在主軸22附近，該等入射面部23的高度可以控制在一定的範圍內。於製作上，該入射面部23使該光束控制元件2的厚薄比較為均勻而可提高塑膠射出成型流動性。
參閱圖5及圖6，本新型發光裝置之一第二較佳實施例與該第一較佳實施例相似，其不同處在於，該出射面24包括具有多數個圍繞該主軸22且對該主軸22形成軸對稱的環形凹槽26，其數量無限制，形狀可為球面或非球面。其 目的是使光線局部散射，提高光的擴散性，同時非平滑的折射面還可使光色散的影響減小。
參閱圖7，本新型發光裝置之一第三較佳實施例與該第一較佳實施例相似，其不同處在於該出射面24具有複數對該主軸22形成軸對稱且連結成菲涅爾透鏡形式的出射面部28，藉由形成菲涅爾透鏡形式的多數出射面部28使該出射面24更為平坦而形狀較接***面，可使該光束控制元件2的厚度在主軸22附近較為均勻。
綜上所述，以上實施例的該等入射面部23連結成菲涅爾透鏡形式，可降低該光束控制元件2高度、厚薄比差異小，而使該光束控制元件2薄型化且製作方便。進一步於該入射面部23及出射面24設置表面結構可提升光線擴散特性，故確實能達成本新型之目的。
惟以上所述者，僅為本新型之較佳實施例而已，當不能以此限定本新型實施之範圍，即大凡依本新型申請專利範圍及新型說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本新型專利涵蓋之範圍內。
R1 ‧‧‧第一線
α 1 ‧‧‧第一角
R2 ‧‧‧第二線
α 2 ‧‧‧第二角
d‧‧‧高度
1‧‧‧座體
2‧‧‧光束控制元件
21‧‧‧基準點
22‧‧‧主軸
23‧‧‧入射面部
231‧‧‧表面
232‧‧‧凸面部
24‧‧‧出射面
25‧‧‧入射面
26‧‧‧環形凹槽
28‧‧‧出射面部
3‧‧‧發光元件
圖1是習知一發光裝置的剖面圖；圖2是本新型發光裝置之第一較佳實施例的剖面圖；圖3是本較佳實施例的一入射面的平面視圖；圖4是該入射面的局部放大示意圖；圖5是本新型發光裝置之第二較佳實施例的剖面圖；圖6是本較佳實施例的一出射面的局部放大示意圖； 及圖7是本新型發光裝置之第三較佳實施例的剖面圖。
R1 ‧‧‧第一線
α 1 ‧‧‧第一角
R2 ‧‧‧第二線
α 2 ‧‧‧第二角
1‧‧‧座體
2‧‧‧光束控制元件
21‧‧‧基準點
22‧‧‧主軸
23‧‧‧入射面部
24‧‧‧出射面
25‧‧‧入射面
3‧‧‧發光元件

Claims (12)

  1. 一種發光裝置，包含：一座體；一光束控制元件，設置於該座體上，由預訂折射率的材料構成而供光通過，且包括一基準點、一穿過該基準點的主軸、一鄰近該座體且對該主軸形成軸對稱的入射面，及一對該主軸形成軸對稱且與該入射面相間隔的出射面，該入射面具有一個或一個以上複數連結成菲涅爾透鏡形式的環形入射面部；及一發光元件，設置在該座體上並以該光束控制元件和該座體配合封裝，且在透過該座體供電時發光。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中，該等入射面部上之一點與該基準點之連線為一第一線，該第一線及該主軸的夾角為一第一角，隨著該第一角增大，依序在每一入射面部上，該第一線的長度先單調地減少，再單調地增加，如此交替而形成菲涅爾透鏡形式。
  3. 根據申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中，該出射面上之一點與該基準點之連線為一第二線，該第二線與該主軸的夾角為一第二角，其中，當該第二角小於60度時，該第二線的長度隨著該第二角增大而單調地增加。
  4. 根據申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中，每一入射面部具有一表面及一個或一個以上凸面部，該等凸面部設置於該表面上且高度在0.05公厘至0.5公厘之間 。
  5. 根據申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中，該出射面具有多數個圍繞該主軸且對該主軸形成軸對稱的環形凹槽。
  6. 根據申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中，該出射面具有複數對該主軸形成軸對稱且連結成菲涅爾透鏡形式的出射面部。
  7. 一種光束控制元件，連結於一座體上而與該座體配合將一設置於該座體上並在供電時發光的發光元件封裝，該光束控制元件包含：一基準點；一主軸，穿過該基準點；一入射面，鄰近該座體且對該主軸形成軸對稱，該入射面具有一個或一個以上複數連結成菲涅爾透鏡形式的環形入射面部；及一出射面，對該主軸形成軸對稱且與該入射面相間隔。
  8. 根據申請專利範圍第7項所述之光束控制元件，其中，該等入射面部上之一點與該基準點之連線為一第一線，該第一線及該主軸的夾角為一第一角，隨著該第一角增大，依序在每一入射面部上，該第一線的長度先單調地減少，再單調地增加，如此交替而形成菲涅爾透鏡形式。
  9. 根據申請專利範圍第7項所述之光束控制元件，其中， 該出射面上之一點與該基準點之連線為一第二線，該第二線與該主軸的夾角為一第二角，其中，當該第二角小於60度時，該第二線的長度隨著該第二角增大而單調地增加。
  10. 根據申請專利範圍第7項所述之光束控制元件，其中，每一入射面部具有一表面及一個或一個以上凸面部，該等凸面部設置於該表面上且高度在0.05公厘至0.5公厘之間。
  11. 根據申請專利範圍第7項所述之光束控制元件，其中，該出射面具有多數個圍繞該主軸且對該主軸形成軸對稱的環形凹槽。
  12. 根據申請專利範圍第7項所述之光束控制元件，其中，該出射面具有複數對該主軸形成軸對稱且連結成菲涅爾透鏡形式的出射面部。
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