專利名稱：光源裝置及應用其的背光模組的制作方法
光源裝置及應用其的背光模組
技術領域：
本發(fā)明是關于一種光源裝置及應用其的背光模組，且特別是關于一種具有均勻光 強度分布的光源裝置及應用其的背光模組。
背景技術：
近年來，高效率省電、高壽命照明的光源裝置已成為發(fā)展的趨勢。發(fā)光二極管 (LED)光源正逐步取代傳統(tǒng)的光源裝置，廣泛的應用于顯示照明、室內(nèi)夜燈、手電筒、戶外交 通號標志、車輛用燈、看板等領域。然而，一般發(fā)光二極管光源發(fā)出的光束具有指向性，亦出 光均勻度不夠，因此發(fā)光二極管光源發(fā)出的光束需要搭配透鏡裝置才能提高射出光束的均 勻度，但實際應用于各種條件下的發(fā)光二極管光源于提高出光均勻度方面，仍存在諸多的 挑戰(zhàn)。為提高發(fā)光二極管光源的出光均勻度，中國臺灣專利第TW521870號提出一種改 進設計，如圖1所示，光源裝置10內(nèi)部有發(fā)光二極管產(chǎn)生的光線，其中部分光線經(jīng)過光源裝 置10頂部的凸透鏡折射后成彼此平行的出射光，但是部分射向四周的光線則因折射后，光 線向兩側大角度出射而導致其與經(jīng)由頂部出射的光線的出光強度不均勻，由此可見設計尚 有改進的空間。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明在于提供一種具有均勻光強度分布的光源裝置。本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點可以從本發(fā)明所揭露的技術特征中得到進一步的了解。為達上述之一或部份或全部目的或其他目的，本發(fā)明提供一種光源裝置，包括—光源，適于沿一光軸發(fā)出一光束；以及一透鏡，設置于該光束的傳遞路徑上，該透鏡包含一中空結構，其中該光束的一部份沿該光軸并經(jīng)由該中空結構穿透該透鏡；以及一導光部，圍繞該中空結構設置且具有一出光面，其中該中空結構貫穿該導光部， 該光束的另一部份經(jīng)由該導光部傳遞至該出光面射出。本發(fā)明還提供一種背光模組，包括一殼體，具有一開口；至少一光源裝置，設置于該殼體內(nèi)，且該光源裝置包括一光源，適于沿一光軸發(fā)出一光束；以及一透鏡，設置于該光束的傳遞路徑上，該透鏡包含一中空結構，其中該光束的一部份沿該光軸并經(jīng)由該中空結構穿透該透鏡；以及一導光部，圍繞該中空結構設置且具有一出光面，其中該中空結構貫穿該導光部， 該光束的另一部份經(jīng)由該導光部傳遞至該出光面射出；以及至少一光學元件，設置于該殼體的該開口，覆蓋該光源裝置。承上所述，本發(fā)明的一實施例提出一種光源裝置，其包含一光源以及一透鏡，光源適于沿一光軸發(fā)出一光束；透鏡設置于光束的傳遞路徑上，此透鏡包含一中空結構和一導 光部，光束的一部份沿光軸并經(jīng)由中空結構穿透透鏡，導光部圍繞中空結構設置且具有一 出光面，中空結構貫穿導光部，光束的另一部份經(jīng)由導光部傳遞至出光面射出。在本發(fā)明的一實施例中，導光部是依光軸對稱分布。在本發(fā)明的一實施例中，導光部的出光面的外圍形狀呈圓形或方形。在本發(fā)明的一實施例中，光源具有至少一發(fā)光二極管，發(fā)光二極管設置于中空結 構中。在本發(fā)明的一實施例中，導光部更具有相連的第一表面和第二表面，其中，第一表 面和第二表面共同界定中空結構。第一表面和第二表面夾有一夾角，且夾角朝向中空結構凸 出。導光部更具有一第三表面，且第一表面、第二表面、第三表面及出光面共同界定導光部。 上述出光面與第三表面各為一全反射面。光束的另一部份是穿透第一表面而進入導光部。本發(fā)明的一實施例另提出一種背光模組，其包含上述的至少一光源裝置、一殼體 及至少一光學膜片，殼體具有一開口，光源裝置設置于殼體內(nèi)，且光學膜片設置于殼體的開 口，以覆蓋光源裝置。基于上述，本發(fā)明的實施例的光源裝置采用具有中空結構和圍繞中空結構設置的 導光部的透鏡，使發(fā)光二極管所發(fā)出的光線可近似垂直導光部的出光面射出透鏡，借此獲 得較佳的均勻光強度分布。此外，由于本發(fā)明的實施例的光源裝置具有較佳的均勻光強度 分布，因此在應用至背光模組中，可提供較短的混光距離，借此縮小背光模組的厚度，達到 輕量化的目的。為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合所附圖式 作詳細說明如下。
圖1為現(xiàn)有一種光源裝置的示意圖。圖2為本發(fā)明的一實施例的光源裝置的側視圖。圖3為圖2的光源裝置的俯視圖。圖4為圖2的光源裝置的透鏡的立體圖。圖5為圖2的光源裝置所發(fā)出的光束的路徑示意圖。圖6為圖2的光源裝置在距發(fā)光二極管的出光面上方9毫米處的水平面上的光強 度分布圖。圖7為本發(fā)明的另一實施例的光源裝置的側視圖。圖8為圖7的光源裝置的俯視圖。圖9為圖7的光源裝置陣列排布示意圖。圖10為圖9的光源裝置在距發(fā)光二極管的出光面上方9毫米處的水平面上的光 強度分布圖。圖11為本發(fā)明的一實施例的背光模組的側視圖。10、100、101 光源裝置110:透鏡111:中空結構
112:導光部113:第一表面114:第二表面115:第三表面116、1161:出光面210 發(fā)光二極管120 光軸300 背光模組310 殼體311:開口320:光學膜片
具體實施方式
下列各實施例的說明是參考附加的圖式，用以例示本發(fā)明可用以實施的特定實施 例。本發(fā)明所提到的方向用語，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」等，僅是參考附加 圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明，而非用來限制本發(fā)明。圖2為本發(fā)明的一實施例的光源裝置的側視圖。圖3為圖2的光源裝置的俯視圖。 圖4為圖2的光源裝置的透鏡的立體圖。請一并參照圖2、圖3和圖4，本發(fā)明的一實施例 的光源裝置100包含一光源以及一透鏡110。光源具有至少一發(fā)光二極管210，發(fā)光二極管 210適于沿一光軸120發(fā)出一光束，透鏡110設置于光束的傳遞路徑上，其包括一中空結構 111和一導光部112。光束的一部份沿光軸120方向并經(jīng)由中空結構穿透透鏡110，在本實 施例中，發(fā)光二極管210設置于中空結構111中，但不以此為限。導光部112圍繞中空結構 111設置并依光軸120對稱分布，導光部112具有一第一表面113、一第二表面114、一第三 表面115及一出光面116，其中，中空結構111貫穿導光部112，由發(fā)光二極管210所發(fā)出的 光束的另一部份經(jīng)由導光部112傳遞至出光面116射出。在本實施例中，第一表面113與 第二表面114相連接，出光面116連接第二表面114，第三表面115連接第一表面113與出 光面116，借此共同界定導光部112，且導光部112的第一表面113及第二表面114共同界 定中空結構111。換言之，透鏡110由第一表面113與第二表面114隔離區(qū)分出中空結構 111與導光部112。此外，由發(fā)光二極管210所發(fā)出的光束的另一部份是穿透第一表面113 而進入導光部112中，并借由導光部112傳遞至出光面116而射出透鏡110外。導光部112 的出光面116的外圍形狀可呈一圓形，但本發(fā)明不以此為限。在本實施例中，導光部112的第一表面113與第二表面114之間夾有一夾角，且此 夾角朝向中空結構111凸出，因此第二表面114可為一環(huán)繞光軸120的斜面，斜面可延展而 形成相交于一頂點的錐面，發(fā)光二極管210是位于第二表面114所形成的錐面的頂點，借此 避免發(fā)光二極管210發(fā)出的光束經(jīng)由第二表面114入射進導光部112中，而降低光束由中 空結構111出射的發(fā)光亮度，意即發(fā)光二極管210發(fā)出的光束會經(jīng)由中空結構111直接穿 透透鏡110及由導光部112的第一表面113進入透鏡110。在本實施例中，第一表面113與 第二表面114之間的夾角大致為90度，然并不限定于90度。導光部112的第三表面115與出光面116各為一全反射面。根據(jù)全反射定律，當光束入射到全反射面時，若入射角小于全反射角，光束會產(chǎn)生折射；若入射角大于全反射角， 光束會產(chǎn)生全反射。因此，發(fā)光二極管210所發(fā)出的光束的另一部份是穿透第一表面113而 進入導光部112中，并經(jīng)由出光面116與第三表面115全反射后，沿近似垂直出光面116的 方向由出光面116射出透鏡110，借此獲得較均勻照度(如圖5所示)。在另一實施例中， 出光面116可以是一斜面，且出光面116的外圍處高于出光面116的中心處。然而，在其他 實施例中，出光面116亦可以為一垂直光軸120的水平面，借以達到更佳的均勻光束效果。圖6為圖2的光源裝置100在距發(fā)光二極管210的出光面上方9毫米處的垂直光 軸120的水平面上的光強度分布圖。請參考圖5與圖6，x軸和y軸分別為發(fā)光二極管210 的出光面116上方9毫米的水平面上的兩個相互垂直的軸向，ζ軸為平行光軸120的軸向， 在χ軸和y軸上分別抽取17個點，并分別測量該些點的光強度，其分布如圖6所示，其中， 橫軸表示所抽取的點，縱軸表示光強度。由圖6中可看出，沿χ軸所抽取的17個點(圖6 中虛線部分)與沿y軸所抽取的17個點(圖6中實線部分)，其光強度分布都維持在一個 較小的變化范圍內(nèi)，因此，本發(fā)明的實施例的光源裝置具有較佳的均勻光強度分布。圖7為本發(fā)明的另一實施例的光源裝置的側視圖，圖8為圖7的光源裝置的俯視 圖，圖9為數(shù)個光源裝置陣列排布示意圖。本實施例的光源裝置101與上述的光源裝置100 類似，兩者的差異如下所述。當數(shù)個出光面116的外圍呈圓形的光源裝置100陣列排布時， 兩相鄰的光源裝置100之間的間隙會因圓形與圓形相靠，導致彼此之間的間隙較大，因此 造成的暗區(qū)也會較大，且其空間利用性差。請參考圖7至圖9，本實施例的光源裝置101的 出光面1161的外圍呈方形，當數(shù)個光源裝置101陣列排布時，兩相鄰的光源裝置101的側 邊可緊貼，從而使光源裝置101緊密排布，借此避免兩相鄰光源裝置101之間的間隙所造成 的暗區(qū)。此外，請參考圖10，其沿χ軸所抽取的16個點(圖10中虛線部分)與沿y軸所抽 取的16個點(圖10中實線部分)，其光強度分布都維持在一個較小的變化范圍內(nèi)，因此，本 發(fā)明的實施例的光源裝置具有較佳的均勻光強度分布。圖11為本發(fā)明的一實施例的背光模組的側視圖。請參考圖11，背光模組300包括 上述的光源裝置100 (在其它實施例亦可用光源裝置101替代)、一殼體310及至少一光學 膜片320，殼體具有一開口 311，光源裝置100設置于殼體310內(nèi)，且光學膜片320設置于殼 體310的開口 311，以覆蓋光源裝置100。在本實施例中，光學膜片320可為一擴散元件且 背光模組300為一直下式背光模組。由于本發(fā)明的實施例的光源裝置100具有較佳的均勻 光強度分布，其混光距離較短，因此可縮短背光模組300的光學膜片320距殼體310的底部 的高度，意即可縮小背光模組300的厚度，以達到輕量化的目的。綜上所述，本發(fā)明的實施例的光源裝置采用具有中空結構和圍繞中空結構設置的 導光部的透鏡，使發(fā)光二極管所發(fā)出的光線可近似垂直導光部的出光面射出透鏡，借此獲 得較佳的均勻光強度分布。此外，由于本發(fā)明的實施例的光源裝置具有較佳的均勻光強度 分布，因此在應用至背光模組中，可提供較短的混光距離，借此縮小背光模組的厚度，達到 輕量化的目的。以上所述者，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，當不能以此限定本發(fā)明實施的范圍， 即大凡依本發(fā)明申請專利范圍及發(fā)明說明內(nèi)容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發(fā) 明專利涵蓋的范圍內(nèi)。另外本發(fā)明的任一實施例或申請專利范圍不須達成本發(fā)明所揭露的 全部目的或優(yōu)點或特點。
權利要求
一種光源裝置，包括一光源，適于沿一光軸發(fā)出一光束；以及一透鏡，設置于該光束的傳遞路徑上，該透鏡包含一中空結構，其中該光束的一部份沿該光軸并經(jīng)由該中空結構穿透該透鏡；以及一導光部，圍繞該中空結構設置且具有一出光面，其中該中空結構貫穿該導光部，該光束的另一部份經(jīng)由該導光部傳遞至該出光面射出。
2.如權利要求1所述的光源裝置，其特征在于該導光部是依該光軸對稱分布。
3.如權利要求1所述的光源裝置，其特征在于該導光部的該出光面的外圍形狀呈圓形。
4.如權利要求1所述的光源裝置，其特征在于該導光部的該出光面的外圍形狀呈方形。
5.如權利要求1所述的光源裝置，其特征在于該光源具有至少一發(fā)光二極管，該發(fā)光 二極管設置于該中空結構中。
6.如權利要求1所述的光源裝置，其特征在于該導光部還具有相連的一第一表面及 一第二表面，該第一表面與該第二表面共同界定該中空結構。
7.如權利要求6所述的光源裝置，其特征在于該第一表面與該第二表面夾有一夾角， 且該夾角朝向該中空結構凸出。
8.如權利要求6所述的光源裝置，其特征在于該導光部還具有一第三表面，且該第一 表面、該第二表面、該第三表面及該出光面共同界定該導光部。
9.如權利要求8所述的光源裝置，其特征在于該出光面與該第三表面各為一全反射
10.如權利要求6所述的光源裝置，其特征在于該光束的該另一部分是穿透該第一表 面而進入該導光部。
11.一種背光模組，包括一殼體，具有一開口 ；至少一光源裝置，設置于該殼體內(nèi)，且該光源裝置包括 一光源，適于沿一光軸發(fā)出一光束；以及 一透鏡，設置于該光束的傳遞路徑上，該透鏡包含一中空結構，其中該光束的一部份沿該光軸并經(jīng)由該中空結構穿透該透鏡；以及 一導光部，圍繞該中空結構設置且具有一出光面，其中該中空結構貫穿該導光部，該光 束的另一部份經(jīng)由該導光部傳遞至該出光面射出；以及至少一光學元件，設置于該殼體的該開口，覆蓋該光源裝置。
12.如權利要求11所述的背光模組，其特征在于該導光部是依該光軸對稱分布。
13.如權利要求11所述的背光模組，其特征在于該導光部還具有相連的一第一表面 及一第二表面，該第一表面與該第二表面共同界定該中空結構，且該第一表面與該第二表 面夾有一夾角，該夾角朝向該中空結構凸出。
全文摘要
一種光源裝置及應用其的背光模組，該光源裝置，包含一適于沿一光軸發(fā)出一光束的光源及一設置于光束的傳遞路徑上的透鏡。透鏡包含一中空結構及一導光部，光束的一部份適于沿光軸并經(jīng)由中空結構穿透透鏡，導光部圍繞中空結構設置且具有一出光面，中空結構貫穿導光部，光束的另一部份經(jīng)由導光部傳遞至出光面射出。一種采用此光源裝置的背光模組亦被提出。本發(fā)明可獲得較佳的均勻光強度分布。
文檔編號F21S2/00GK101988640SQ20091016491
公開日2011年3月23日 申請日期2009年7月29日 優(yōu)先權日2009年7月29日
發(fā)明者李秀富, 趙華 申請人:蘇州璨宇光學有限公司