(57)【要約】【課題】本発明は、光源装置を提供する。【解決手段】光源装置は、導光板と、複数の乱反射微細構造と、少なくとも一つの発光モジュール及び前蓋を含む。導光板は第一表面と、第一表面と相対する第二表面と、第一表面と第二表面を連結する少なくとも一つの入光面を有し、且つ乱反射エリアと乱反射エリアを囲む反射エリアを有する。乱反射微細構造は第一表面と第二表面の内の少なくとも一つに配置され、乱反射エリアに配置される。発光モジュールは入光面の横に配置されて光束を発出し、光束は入光面を経由して導光板の中に入射する。前蓋は反射エリアを覆い、乱反射エリアに相対する光出射エリアを有する。光出射エリアは光束が通り、光出射エリアの形状と乱反射エリアの形状は互に相似形である。【選択図】  図１Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源装置であって、
第一表面と、前記第一表面と相対する第二表面と、前記第一表面と前記第二表面を連結する少なくとも一つの入光面を有し、且つ乱反射エリアと前記乱反射エリアを囲む反射エリアを有する導光板と、
前記第一表面と前記第二表面の内の少なくとも一つに配置され、前記乱反射エリアに配置される複数の乱反射微細構造と、
前記入光面の横に配置されて光束を発出し、前記光束は前記入光面を経由して前記導光板の中に入射する少なくとも一つの発光モジュールと、及び
前記反射エリアを覆い、前記乱反射エリアに相対する光出射エリアを有する前蓋と、を含み、
前記光出射エリアには前記光束が通り、前記光出射エリアの形状と前記乱反射エリアの形状は互に相似形であることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記光出射エリアは光出射開口であることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記光出射エリアは円形であり、前記乱反射エリアも円形であることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項４】
前記導光板は円形導光板又は多角形導光板であることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項５】
更に、前記第二表面に配置される反射シートを含むことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項６】
更に、前記第一表面に配置される光学モジュールセットを含み、前記光学モジュールセットは拡散シート、プリズムシート及び輝度向上シートの内の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項７】
前記発光モジュールは少なくとも一つの第一発光ダイオード及び少なくとも一つの第二発光ダイオードを含み、前記第一発光ダイオードの相関色温度は前記第二発光ダイオードの相関色温度と異なることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項８】
前記第一発光ダイオードから発出される光色は冷白色であり、前記第二発光ダイオードから発出される光色は温白色であることを特徴とする請求項７に記載の光源装置。
【請求項９】
前記発光モジュールは更に前記第一発光ダイオードと前記第二発光ダイオードに電気的接続される回路板を含み、前記第一発光ダイオードと前記第二発光ダイオードは前記回路板に配置されることを特徴とする請求項７に記載の光源装置。
【請求項１０】
前記少なくとも一つの発光モジュールは一対であり、前記一対の発光モジュールはそれぞれ前記導光板の相対する両側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項１１】
前記各発光モジュールは少なくとも一つの第一発光ダイオード及び少なくとも一つの第二発光ダイオードを含み、前記第一発光ダイオードの相関色温度は前記第二発光ダイオードの相関色温度と異なり、前記一対の発光モジュールにおいて、一つの発光モジュールの前記第一発光ダイオードと前記第二発光ダイオードはそれぞれもう一つの発光モジュールの前記第二発光ダイオードと前記第一発光ダイオードの真向かいにあることを特徴とする請求項１０に記載の光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光源に関し、特に導光板を用いた光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
照明技術の進化に伴い、照明器具に用いられる発光源は白熱電球、蛍光灯管から近年高速の発展を見せたＬＥＤ（発光ダイオード、ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ）まで進展してきた。ＬＥＤは省電力、長寿命、環境性（エコロジー）、快速起動、小型等のいろいろの利点を有し、ＬＥＤによる出力は技術の成熟につれてだんだん高くなる。これにより、ＬＥＤは次第に蛍光灯管に取って代わって一般照明に適用される傾向がある。
【０００３】
ＬＥＤは点光源であるため、ＬＥＤから発出される光束は集中され、人の目に対してフレアが生じやすい。そこで、光学レンズと反射シェードを用いる埋込灯が提供され、光線が直接目に入射する不快を避けるようにした。但し、反射シェードに集光と混光の効果を持たせるため、反射シェードは相対的に高い高度を有する。これは、室内空間の高度を圧縮する問題がある。
【０００４】
特許文献１の図２と図３にはバックライトモジュールが開示され、このバックライトモジュールは四つの線光源と一つの導光板を含む。特許文献２の図２には、第一発光ダイオードと第二発光ダイオードが光源の基板に設けられる構造が開示された。特許文献３の図２には発光モジュールが開示され、基板に導光部材、放熱体、複数の発光ダイオード、反射材及び光学フィルムを含む。特許文献４の図２には、導光板が相対する第一表面及び第二表面を有し、第一表面には反射面が設けられ、反光面の内表面には第二表面に向かって突出した複数の凸点が設けられる構造が開示された。特許文献５の図１には埋込灯が開示され、この埋込灯は埋込シェード、電源台及び固定棚を有し、埋込シェードは側面から光源を装着するのに適合する。
【０００５】
特許文献６の図１には天井埋込型ＬＥＤチューブライト（Ｔｕｂｅ  ｌｉｇｈｔ）が開示され、放熱用の金属灯体と、前記金属灯体内に設けられる少なくとも一つの表面粘着型ＬＥＤと、テーパ状の反射カバー及び安定器を含むことを特徴とする。また、特許文献７、特許文献８、特許文献９、特許文献１０及び特許文献１１にもいろいろな埋込灯が開示されている。また、特許文献１２、特許文献１３及び特許文献１４にもいろいろな照明器具が開示されている。更に、特許文献１５には色温度可変型照明器具が開示され、特許文献１６には輝度及び色温度の調整可能な照明ユニットが開示された。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】中華民国特許第Ｉ３１３７７６号
【特許文献２】中華民国実用公告第Ｍ３３２７７７号
【特許文献３】中華民国実用公告第Ｍ３３４４６８号
【特許文献４】中華民国実用公告第Ｍ３６２９５２号
【特許文献５】中華民国実用公告第Ｍ３５０６６０号
【特許文献６】中華民国実用公告第Ｍ３３３５０５号
【特許文献７】中華民国実用公告第Ｍ３４１１５２号
【特許文献８】中華民国実用公告第Ｍ３３７６７４号
【特許文献９】中華民国実用公告第Ｍ３１６３６６号
【特許文献１０】中華民国実用公告第Ｍ２９６３４２号
【特許文献１１】中華民国実用公告第Ｍ３４１１６１号
【特許文献１２】中華民国実用公告第Ｍ３３４２６８号
【特許文献１３】中華民国実用公告第Ｍ３３０５７１号
【特許文献１４】中華民国実用公告第Ｍ３２６９９８号
【特許文献１５】中華民国実用公告第Ｍ３５７３８４号
【特許文献１６】中華民国実用公告第Ｍ３３８５２４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、良好な発光効率と薄い厚さを有する光源装置を提供する。
【０００８】
本発明の他の目的と利点は、本発明によって開示される技術特徴から更に明らかになる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的の一部又は全部又は他の目的を実現するために、本発明の実施例による光源装置は、導光板と、複数の乱反射微細構造と、少なくとも一つの発光モジュール及び前蓋を含む。導光板は第一表面と、第一表面と相対する第二表面と、第一表面と第二表面を連結する少なくとも一つの入光面を有し、且つ乱反射エリアと乱反射エリアを囲む反射エリアを有する。乱反射微細構造は第一表面と第二表面の内の少なくとも一つに配置され、乱反射エリアに配置される。発光モジュールは入光面の横に配置されて光束を発出し、光束は入光面を経由して導光板の中に入射する。前蓋は反射エリアを覆い、乱反射エリアに相対する光出射エリアを有する。光出射エリアは光束が通り、光出射エリアの形状と乱反射エリアの形状は互に相似形である。  
【発明の効果】
【００１０】
本発明の実施例による光源装置は、乱反射微細構造が導光板の乱反射エリアに配置されるので、大部分の光束が乱反射エリアに集中されて出射する。また、前蓋の光出射エリアは乱反射エリアに相対し、光出射エリアの形状は乱反射エリアの形状と互いに相似形であり、光束は光出射エリアを通す。従って、光束は前蓋に遮断されず、乱反射エリアに集中されて出射する光束が光出射エリアを経由して光源装置の外部まで伝達される。これにより、本実施例による光源装置は高い光効率を有する。
【００１１】
本発明の上述の特徴及び効果をより明らかにするために、以下は図面を参照しながら最適実施例を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】本発明の実施例による光源装置の正面図である。
【図１Ｂ】図１Ａの光源装置において、前蓋及び光学フィルムセットを移した後の正面図である。
【図１Ｃ】図１Ａの光源装置において、図１ＢのＩ−Ｉ線の断面図である。
【図２】図１Ａの光源装置の輝度測定位置を示す図である。
【図３】本発明の他の実施例による光源装置において、前蓋及び光学フィルムセットを移した後の正面図である。
【図４Ａ】本発明の更なる実施例による光源装置の正面図である。
【図４Ｂ】図４Ａの光源装置において、前蓋及び光学フィルムセットを移した後の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の技術内容、特点及び効果は、添付された図面を参考しながら例示する最適実施例により明確に説明される。本実施例に記載された方向の用語、例えば「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」等は単に図面における方向を参照したものに過ぎない。従って、記載された方向用語は本発明を説明するためのものであり、本発明を限定するものではない。
【００１４】
図１Ａは本発明の実施例による光源装置の正面図であり、図１Ｂは図１Ａの光源装置において、前蓋及び光学フィルムセットを移した後の正面図であり、図１Ｃは図１Ａの光源装置において、図１ＢのＩ−Ｉ線の断面図である。図１Ａ乃至図１Ｃを参照するに、本実施例の光源装置１００は導光板１１０、複数の乱反射微細構造１３０、少なくとも一つの発光モジュール１２０（図１Ｂにおいて六個の発光モジュール１２０を例示したが、これは例に過ぎず、本発明を限定するものではない）及び前蓋１４０を含む。導光板１１０は第一表面Ｓ１と、第一表面Ｓ１と相対する第二表面Ｓ２及び第一表面Ｓ１と第二表面Ｓ２を連結する少なくとも一つの入光面Ｓ３（図１Ｂにおいて六個の入光面Ｓ３を例示した）を有し、且つ乱反射エリアＡ１及び乱反射エリアＡ１を囲む反射エリアＡ２を有する。
【００１５】
乱反射微細構造１３０は、第一表面Ｓ１と第二表面Ｓ２の内、少なくとも一つに配置される。本実施例において、乱反射微細構造１３０は第二表面Ｓ２に配置されるが、他の実施例において、乱反射微細構造１３０は第一表面Ｓ１に配置され、又は第一表面Ｓ１と第二表面Ｓ２に同時に配置される。また、乱反射微細構造１３０は乱反射エリアＡ１に配置される。本実施例において、乱反射微細構造１３０は、例えば拡散ドット、乱反射粒子、導光板１１０の表面の凸点、凹点、凸模様又は凹模様、或いは他の乱反射機能を有する構造である。
【００１６】
発光モジュール１２０は入光面Ｓ３の横に配置され、光束１２２を発出する。光束１２２は入光面Ｓ３を経由して導光板１１０に入射する。導光板１１０に入射した後、光束１２２は第一表面Ｓ１と第二表面Ｓ２に全反射され、導光板１１０内に制限される。しかし、乱反射微細構造１３０は全反射を破壊し、一部光束１２２を臨界角より小さい入射角で第一表面Ｓ１に入射するようにする。これにより、一部光束１２２が第一表面Ｓ１を通って光源装置１００の外部に伝達される。本実施例において、他の一部光束１２２は乱反射微細構造１３０の乱反射作用によって第二表面Ｓ２に配置された反射シート１５０まで伝達される。反射シート１５０は光束１２２を反射し、光束１２２は第二表面Ｓ２と第一表面Ｓ１を順次に通して光源装置１００の外部まで伝達される。第一表面Ｓ１と第二表面Ｓ２は反射エリアＡ２で乱反射微細構造１３０を有しないため、大抵光束１２２を全反射するように働く。これにより、光束１２２は乱反射微細構造１３０を有しない反射エリアＡ２ではなく、乱反射微細構造１３０を有する乱反射エリアＡ１に集中して出射する。
【００１７】
前蓋１４０は反射エリアＡ２をカバーし、光出射エリアＡ３を有する。光出射エリアＡ３の位置は乱反射エリアＡ１に相対し、光束１２２が通る。本実施例において、光出射エリアＡ３は乱反射エリアＡ１を露出した出射開口であり、光束１２２は出射エリアＡ３を通して出射される。なお、他の実施例において、出射エリアＡ３は光束１２２が通るのに適合する透光板又は光束１２２が通るのに適合する他の構造であってもよい。また、本実施例において、出射エリアＡ３の形状と乱反射エリアＡ１の形状は相似形である。例えば、出射エリアＡ３が円形である場合、乱反射エリアＡ１も円形である。また、本実施例において、導光板１１０は多角形導光板であるが、本発明はこれに限られず、他の形でもよい。
【００１８】
本実施例による光源装置１００は、乱反射微細構造１３０が導光板１１０の乱反射エリアＡ１に配置され、前蓋１４０は反射エリアＡ２を覆う。上記のように、大部分の光束１２２は乱反射エリアＡ１に集中して出射され、前蓋１４０の光出射エリアＡ３を通す。これにより、導光板１１０内で伝達される光束１２２は乱反射エリアＡ１から光源装置１００の外部まで伝達される。また、光出射エリアＡ３の形状と乱反射エリアＡ１の形状は互いに相似形であり、乱反射エリアＡ１から乱反射される光束１２２が前蓋１４０に遮断されるのを避けることができる。これにより、本実施例の光源装置１００は高い発光効率を有する。実験結果によると、本実施例による光源装置１００の発光効率は８５％〜９０％であり、従来の照明器具の発光効率は４０％〜６０％であって、従来の照明器具より大幅に向上したことが分かる。
【００１９】
第一表面Ｓ１から出射する光束１２２の光形状と均一度を更に制御するために、本実施例の光源装置１００は第一表面Ｓ１の上に配置される光学フィルムセット１６０を用いる。本実施例において、光学フィルムセット１６０は拡散シート、プリズムシート及び輝度向上シートの内の少なくとも一つを含む。光束１２２は、拡散シートを通すと均一になり、プリズムシート及び輝度向上シートを通すと光の出射角度が小さくなる。また、他の実施例において、光学フィルムセット１６０に含まれる光学フィルムは、適するミクロ構造を有する他の光学フィルムであってもよい。
【００２０】
本実施例による光源装置１００は、従来の埋込灯のように大部分の空間を占める反射シェードではなく、光学フィルムセット１６０を用いて光形状と光の均一度を制御する。光学フィルムセット１６０と導光板１１０の厚さが全て反射シェードの高さより大分小さいため、本実施例の光源装置１００は薄い。これにより、光源装置１００は天井内に埋め込む埋込灯になり、厚さが薄いため室内空間の高度を増加する。
【００２１】
本実施例において、光源装置１００は少なくとも一対の発光モジュール１２０（図１Ｂにおいて、三対の発光モジュール１２０を例示した）を有する。図１Ｂの各対発光モジュール１２０は導光板１１０の相対する両側に配置される。個々の発光モジュール１２０は、少なくとも一つの第一発光ダイオード１２０ａ及び少なくとも一つの第二発光ダイオード１２０ｂを含む。本実施例の図１Ｂにおいて、個々の発光モジュール１２０は二つの第一発光ダイオード１２０ａ及び二つの第二発光ダイオード１２０ｂを含む。第一発光ダイオード１２０ａの相関色温度（ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ  ｃｏｌｏｒ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）は第二発光ダイオード１２０ｂの相関色温度と異なる。例を挙げると、第一発光ダイオード１２０ａから出射される光束１２２ａの色は、例えば冷白色であり、第二発光ダイオード１２０ｂから出射される光束１２２ｂの色は、例えば温白色である。言い換えれば、光束１２２ａの相関色温度が光束１２２ｂの相関色温度より大きい。光束１２２ａと光束１２２ｂは入光面Ｓ３を経由して導光板１１０に入射し、導光板１１０の中で混合して形成される光束１２２の相関色温度は、光束１２２ａの相関色温度と光束１２２ｂの相関色温度の間にある。
【００２２】
また、個々の発光モジュール１２０は更に回路板１７０を含み、回路板１７０は第一発光ダイオード１２０ａと第二発光ダイオード１２０ｂに電気的接続し、且つ第一発光ダイオード１２０ａと第二発光ダイオード１２０ｂは回路板に配置される。回路板１７０から第一発光ダイオード１２０ａ及び第二発光ダイオード１２０ｂに出力する電流を調整し、或いは回路板１７０が一周期内に第一発光ダイオード１２０ａ及び第二発光ダイオード１２０ｂを駆動する時間長さを調整して、光源装置１００から発出される光束１２２の相関色温度を光束１２２ａの相関色温度と光束１２２ｂの相関色温度の間で変化させる。また、第一発光ダイオード１２０ａと第二発光ダイオード１２０ｂの内の一種類しか運転しない場合、光束１２２の相関色温度は光束１２２ａの相関色温度又は光束１２２ｂの相関色温度に維持する。例を挙げると、光束１２２ａの相関色温度が６０００Ｋであり、光束１２２ｂの相関色温度が３０００Ｋである場合、光束１２２ａと光束１２２ｂが混合して形成された光束１２２の色温度は３０００Ｋと６０００Ｋの間で変化し、或いは３０００Ｋ又は６０００Ｋを維持する。しかし、本発明はこれに限られたものではない。
【００２３】
光源装置１００から発出される光束１２２の輝度均一度と色均一度を更に向上するため、本実施例において、各対の発光モジュール１２０の内、一つの発光モジュール１２０の第一発光ダイオード１２０ａと第二発光ダイオード１２０ｂをそれぞれもう一つの発光モジュール１２０の第二発光ダイオード１２０ｂと第一発光ダイオード１２０ａの真向かいに配置する。これにより、光束１２２ａと光束１２２ｂを十分に混合し、光束１２２の輝度均一度及び色均一度を高めることができる。
【００２４】
図２は図１Ａの光源装置の輝度測定位置を示す図である。図１Ａ及び図２を参照するに、光源装置１００の輝度均一度の測定方法は、反射エリアＡ１の中から内接正方形を取得し、次にこの正方形を九個の格子に区分する。この九個の格子の中心点Ｐが輝度の測定位置になる。輝度均一度の計算方法は、この九個の中心点Ｐで測定した輝度のうち、最小値を最大値で割る。実験結果によると、本実施例の光源装置１００の輝度均一度は８０％以上に達する。
【００２５】
測定を通じて分かるように、本実施例の光源装置１００の総消費電力は約１０Ｗであり、従来の省電力電球の消費電力２４Ｗに比べ、５５％以上の省エネ効果がある。
【００２６】
図３は本発明の他の実施例による光源装置において、前蓋及び光学フィルムセットを移した後の正面図である。図３を参照するに、本実施例の光源装置１００ａは図１Ｂに示す光源装置１００と類似し、両者は以下の点で相違する。図１Ｂの光源装置１００において、導光板１１０の六個の入光面Ｓ３の横に全て発光モジュール１２０を配置した。しかし、本実施例の光源装置１００ａの導光板１１０は、一部側面（即ち、入光面Ｓ３）の横にしか発光モジュール１２０を配置せず、他の側面（図３における四個の入光面Ｓ３でない側面Ｓ４）の横には発光モジュール１２０を配置しない。言い換えれば、本発明は、導光板１１０の全ての側面の横に発光モジュール１２０を配置するように限定されない。また、他の実施例において、図１Ｃに示す反射シート１５０は第二表面Ｓ２に配置されるほかに、第一表面Ｓ１の反射エリアＡ２の部分及び側面Ｓ４の内の少なくとも一つに配置されることができる。
【００２７】
図４Ａは本発明の更なる実施例による光源装置の正面図であり、図４Ｂは図４Ａの光源装置において、前蓋及び光学フィルムセットを移した後の正面図である。図４Ａ及び図４Ｂを参照するに、本実施例の光源装置１００ｂは図１Ａ及び図１Ｂの光源装置１００と類似し、両者は以下の点で相違する。本実施例の光源装置１００ｂにおいて、導光板１１０ｂは円形導光板であり、回路板１７０ｂは円形導光板１１０ｂの縁に沿って湾曲される。更に、本実施例において、前蓋１４０ｂも円形である。
【００２８】
尚、本発明は導光板、乱反射エリア、光出射エリア及び前蓋の形状を限定せず、他の実施例において、このような素子及びエリアの形状は上記の実施例と異なる幾何形状、又は不規則形状であってもよい。
【００２９】
以上のように、本発明の実施例による光源装置は、乱反射微細構造が導光板の乱反射エリアに配置されるので、大部分の光束が乱反射エリアに集中されて出射する。また、前蓋の光出射エリアは乱反射エリアに相対し、光出射エリアの形状は乱反射エリアの形状と相互相似形であり、光束は光出射エリアを通す。従って、光束は前蓋に遮断されず、乱反射エリアから光出射エリアを経由して光源装置の外部まで伝達される。これにより、本実施例による光源装置は高い光効率を有する。
【００３０】
本発明は上記の実施例によって開示されるが、これらの内容に限定されず、本発明の精神及び範囲内で、当業者によって何れの変更及び修飾が可能であるため、本発明の保護範囲は特許請求の範囲を基準とする。一方、本発明の実施例又は請求項の範囲は何れも本発明により開示された目的又は利点又は特徴の全てを必ずしも実現する必要はない。また、要約部分と発明の名称は単に特許文献のサーチ作業を補助するためのものであり、本発明の権利範囲を限定するものではない。
【符号の説明】
【００３１】
１００、１００ａ、１００ｂ      光源装置
１１０、１１０ｂ                導光板
１２０                          発光モジュール
１２０ａ                        第一発光ダイオード
１２０ｂ                        第二発光ダイオード
１２２、１２２ａ、１２２ｂ      光束
１３０                          乱反射微細構造
１４０、１４０ｂ                前蓋
１５０                          反射シート
１６０                          光学フィルムセット
１７０、１７０ｂ                回路板
Ａ１                            乱反射エリア
Ａ２                            反射エリア
Ａ３                            光出射エリア
Ｐ                              中心点
Ｓ１                            第一表面
Ｓ２                            第二表面
Ｓ３                            入光面
Ｓ４                            側面
【図１Ａ】
2011091047.tif 000003
【図１Ｂ】
2011091047.tif 000004
【図１Ｃ】
2011091047.tif 000005
【図２】
2011091047.tif 000006
【図３】
2011091047.tif 000007
【図４Ａ】
2011091047.tif 000008
【図４Ｂ】
2011091047.tif 000009