技术领域
[0001] 本
发明是关于一种高指向性光源装置，尤指一种可增加光展量 及出光效率的高指向性光源装置。
背景技术
[0002] 请参阅图1所示，现有第一光源装置1是由一
电路板11、一发光元件12、一反射罩13及一光纤结构14所构成，该发光元件12电性连接在该
电路板11的一面上，该反射罩13是盖设该电路板11上，并将该发光元件12包覆在内，且在该反射罩13的顶部中央部位开设一开口131，以将该光纤结构14自该开口131置入，使该光纤结构14的一端放置在该发光元件12的表面，其中该光纤结构14为一透明中空体，当该发光元件12所发出的光源，经由该光纤结构14折射，再经该反射罩13反射，使该光源反射至该发光元件12表面再反射，经由该光纤结构14导引出去，或者该光源经由该光纤结构14反射后，直接导引出去；利用此种方式将该发光元件12所产生的光源予以导引至该反射罩13外，使该光源通过该光纤结构14进行导引，以产生一光
波导，让现有光源装置1通过该光纤结构14，将该光波导进行导引出该反射罩13。
[0003] 但是，该现有第一光源装置1主要利用该光纤结构14，将该发光元件12所产生的光源转换成该光波导，以将该光波导传送出去，并非用以增加该发光元件12所产生该光源的光展量 及出光效率。
[0004] 请参阅图2a所示，为现有第二光源装置3的第一实施态样，现有第二光源装置3是由一
基板31、一发光元件32、二
接触电极33a、33b、一
导线34、一光收集器35及一光纤36所构成，其中该等接触电极33a、33b设在该基板31上，该发光元件32与该等接触电极的第一接触电极33a电性连接后，并通过该导线34与该等接触电极的第二电极33b电性连接，使该发光元件32接收该等接触电极33a、33b的
电能转换成光能，以产生一光源，且由盖设在该发光元件32外围的光收集器35将该光源收集后，投射至设在该光收集器35开口端的光纤36，由该光纤36将该光源投射出去，或该光源直接由该光收集器35开口端投射出去。
[0005] 请参阅图2b所示，为现有第二光源装置3的第二实施态样，则是将该光纤36更换成具有厚度的光纤36a，且该光纤36a通过一连接器37与该光收集器35连接，及在该光纤36a两侧增加一
支撑结构38，该支撑结构38通过一具有导热的粘合材料39固定在该基板
31上，以将该发光元件32所产生的
热能，导引到该支撑结构38进行
散热。
[0006] 由图2a及图2b可知，该发光元件32所产生的光源，会经由该光收集器35集光后，再经由该光纤36、36a将该光源投射出去，而利用此方式会有下列缺点：1.该光源的发散
角受到限制。2.会使发光面积变大。3.会进而导致光展量 并没有改变，或者使光展量 过大(即非所需的光展量 )。
[0007] 请参阅图3a及图3b所示，现有第三光源装置4是由一发光元件41及一
反射器42所组成，由该发光元件41产生一光源，该光源会由该反射器42反射导引至一光纤43(如图3b所示)，而该光源被导引到该光纤43，且由该光纤43将该光源输出至一光源回收腔体44(如图3b所示)，当该光源输出至该光源回收腔体44时，则会有部分光源会被导引到一
波长转换层45(如图3b所示)，而剩余的光源会在被该光源回收腔体44再度回收，而被回收的光源会被导引到一光波长选择层46，由该光波长选择层46让原始的波长穿透，并反射转换原始的波长后，再输出转换过波长的光源，故现有第三光源装置4主要在进行波长转换。
[0008] 因此，如何提供一种可增加发光元件的光展量 及出光效率的光源装置，亟待业界解决的课题。
发明内容
[0009] 本发明的一目的即在提供一种高指向性光源装置，是在一基板上电性连接一发光元件，将一具有一反射面的
光子循环器盖设在该基板的一面，且使该发光元件容置在其中，并在对应该发光元件的顶部中央部位开设一开口，使该发光元件产生的光源直接通过该开口投射出该光子循环器，及经由该光子循环器的反射面予以反射，让反射的光源反射至该发光元件进行散射，经由该发光元件的结构散射或反射后，再通过该开口投射至该光子循环器外，以达到增加该高指向性光源装置的光展量 的目的。
[0010] 本发明的另一目的在提供一种高指向性光源装置，是增设一聚光元件，该聚光元件设置在该发光元件的外缘，将该发光元件予以包覆在内，使该发光元件产生大角度的发散角光源，经由该光子循环器反射至聚光元件，再经由该聚光元件的聚光面反射，产生一偏移形成小角度的发散角光源至该发光元件，再通过该发光元件内部结构进行散射或反射，让散射后的光源通过该聚光元件聚光，并通过该光子循环器的开口投射出，以增加该高指向性光源装置的出光效率的目的。
[0011] 本发明的次一目的在提供一种高指向性光源装置，是增设一光转换元件及一微结构散射层，该光转换元件为设在该光子循环器的开口处，该微结构散射层设在该基板的一面上，二者用以将该高指向性光源装置的光展量 及出光效率向上提升的目的。
[0012] 为达成上述目的的技术手段在于：
[0013] 本发明提供一种高指向性光源装置，包括：
[0014] 一基板；一电性连接在该基板上的发光元件，用以产生一光源；一设在基板一面的光子循环器，其内部并具有一反射面，用以反射该光源，且包覆该发光元件，及在对应该发光元件的顶部中央部位开设一开口。
[0015] 本发明还提供一种高指向性光源装置，包括：
[0016] 一基板；
[0017] 一发光元件，是电性连接在该基板上，用以产生一光源；
[0018] 一光子循环器，是盖设在该基板的一面，且内部具有一反射面，用以反射该光源，并使该发光元件容置其中，及在对应该发光元件的顶部中央部位开设一开口；以及[0019] 一聚光元件，是包覆于该发光元件的外缘，且具有一聚光面，用以接收该反射罩反射的光源，将该光源反射至该发光元件进行散射后，以将该散射的光源进行聚光。
附图说明
[0020] 图1为现有第一光源装置的结构示意图；
[0021] 图2a至图2b为现有第二光源装置的结构示意图；
[0022] 图3a至图3b为现有第三光源装置的结构示意图；
[0023] 图4a为本发明高指向性光源装置第一
实施例的实施态样示意图(一)；
[0024] 图4b为本发明第一实施例的发光元件进行光散射示意图；
[0025] 图4c为本发明高指向性光源装置第一实施例的实施态样示意图(二)；
[0026] 图4d为本发明高指向性光源装置第一实施例的实施态样示意图(三)；
[0027] 图5为本发明高指向性光源装置的光子循环器开口在30度时进行实验及模拟所获得
能量数据的比较示意图；
[0028] 图6为本发明高指向性光源装置的第二实施例示意图；
[0029] 图7为本发明高指向性光源装置的第三实施例示意图；
[0030] 图8为本发明高指向性光源装置的第四实施例示意图；
[0031] 图9为本发明高指向性光源装置的第五实施例示意图；
[0032] 图10为本发明高指向性光源装置的第六实施例示意图；以及
[0033] 图11为本发明高指向性光源装置的第七实施例示意图。
具体实施方式
[0034] 请同时参阅图4a至图5所示，本发明所提供高指向性光源装置的第一实施例示意图，该高指向性装置2是由一基板21、一发光元件22及一光子循环器23所构成，该发光元件22是电性连接在该基板21上，用以产生一光源，该光子循环器23盖设在该基板21的一面，且内部具有一反射面231，并使该发光元件22容置其中，及在对应该发光元件22的顶部中央部位开设一开口232，其中该发光元件22为一层状结构，具有一表面微结构221、一第一介质层222一反射层223。
[0035] 在本实施例中，该表面微结构221是设在该第一介质层222的一面上，且以一蚀刻方式形成锯齿形状，使该发光元件22产生的光源，可经由该表面微结构221进行散射及折射。
[0036] 在本实施例中，该反射层223是设置在该发光元件22的底部，将经由该表面微结构221及该第一介质层222折射的光线予以反射。
[0037] 再者，该表面微结构221除了设在该第一介层的一面上外，亦可将该表面微结构221设在该反射层223的一面上，或亦可将该表面微结构221设在该发光元件22的第二介质层224一面上(图中未示)，以对经由该光子循环器23的反射面231反射回，且反射进入该发光元件22内的光源，进行折射及散射。
[0038] 在本实施例中，该光子循环器23的底部盖设在该基板21一面，该底部直径为该发光元件22边长的2至50倍。
[0039] 在本实施例中，该光子循环器23的顶部中央部位开口232的角度范围为1至50度，而该开口232的角度较佳范围为10至30度。
[0040] 当该高指向性光源装置2进行运作时，由该发光元件22产生该光源，该光源中的一部分光源会从路线D1的路径，直接通过该光子循环器23对应该发光元件22的开口232投射出，而该光源的另一光源则从路线D2的路径，经由该光子循环器23的反射面231反射后，使该另一部分光源会反射至该发光元件22，再经由该发光元件22进行散射或反射后，以将该另一光源再从该开口232投射出。
[0041] 在本实施例中，该反射面231是选自一球面或一椭球面。
[0042] 而该发光元件22在进行散射过程或反射过程，是接收从该光子循环器23的反射面231反射回的该另一部分光源，并通过该发光元件22的表面微结构221折射(如图4b所示)，即是经由该表面微结构221的锯齿状构造进行一光源折射，使该另一部分光源通过一折射现象折射至该发光元件22的第一介质层222，且由该第一介质层222折射至该反射层223，并经由该反射层223予以反射后，再经由该第一介质层222进行折射，最后由该表面微结构221予以折射后，使该另一部分光源再顺着该路线D1通过该开口232，投射出该光子循环器23外，以增加该高指向性光源装置2的光展量 的目的。
[0043] 再者，该发光元件22在进行散射过程或反射过程中，会使该另一部分光源受到该发光元件22的层状结构关系，让该另一部分光源会偏离原有的轨道，进而形成小角度的光源，则该另一部分光源在散射后的轨道，会与该部分光源的轨道不尽相同，以获得较均匀的光源。
[0044] 又，该另一部分光源在反射过程中，若光源的发散角度越大时，反射回该发光元件22的比例则会越少，将会影响该高指向性光源装置2的出光效率，因此，需对该高指向性光源装置2的结构进行调整，以增加出光效率。
[0045] 该光子循环器23顶部的开口232角度范围在本实施例中，可分别设计为10度、20度及30度，而该开口232的角度为10度时(如图4a所示)，该高指向性装置2所产生的光展量 及出光效率相对较小；若将该开口232的角度由10度扩展至20度时(如图4c所示)，则该高指向性装置2所产生的光展量 及出光效率会稍微向上提升；若又将该开口232的角度由20度扩展至30度时(如图4d所示)，该高指向性装置2所产生的光展量 及出光效率则为最佳。
[0046] 图5为本发明所提供高指向性光源装置在该开口232的角度为30度时，进行模拟及实验所获得能量数据和能量图，而模拟及实验所获得的能量数据则依据下列公式进行计算：
[0047]
[0048] 可由该公式计算出该开口232的角度在30度内的能量，经由比较该发光元件22在角度30度内所有能量(Case a)，与经由该光子循环器23的中心孔径输出在角度30度内的能量(Case b)，其中经由该光子循环器23的中心孔径输出的能量在实验所获得的数据，较模拟时所获得的数据提升更佳。
[0049] 请参阅图6所示，本发明所提供高指向性光源装置的第二实施例示意图，在该高指向性光源装置2的基板21的中央部位增设一具有一聚光面241的聚光元件24，并将该发光元件22设置在该聚光元件24内，且包覆于该发光元件22的外缘，使该发光元件22所产生大角度的发散角光源，经由该聚光元件24反射后，直接顺着路线D3的路径，并通过该光子循环器23的开口232投射出去，而所产生一偏移形成小角度的发散角光源经由该光子循环器23予以反射后，再通过该发光元件22内部结构进行散射或反射后，让散射或反射后的光源可通过该聚光元件24聚光，经由路线D4的路径，通过该光子循环器23的开口232投射出，以增加该高指向性光源装置2的出光效率的目的。
[0050] 在本实施例中，该聚光面241为一抛物面。
[0051] 而该高指向性光源装置2是应用于一
手电筒或一投影机。
[0052] 请参阅图7所示，本发明所提供高指向性光源装置的第三实施例示意图，将该光子循环器23的结构进行变化，以使该光子循环器23内部的两侧具有如图6所示中该聚光元件24的聚光面241，其中将该光子循环器23顶部且位于该开口232的两侧内面设成一顶部抛物反射面233，及该光子循环器23内部左右两侧且呈狭长状的内面分别设成一第一抛物聚光面234及一第二抛物聚光面235。
[0053] 该发光元件22产生的第一光源，则直接经由路线D5的路径投射出去，即该第一光源直接从该光子循环器23的开口232直接进行投射。再者，该发光元件22产生的第二光源，则是经由路线D6的路径进行投射，该路线D6路径由该光子循环器23一侧的第一抛物聚光面234，将该第二光源聚光反射至该顶部抛物反射面233，再由该顶部抛物反射面233将该第二光源反射回至该发光元件22进行散射后，最后经由该发光元件22的开口232投射出去。又，该发光元件22产生的第三光源，则是由路线D7的路径进行投射，而该路线D7路径是由该光子循环器23的顶部抛物反射面233，将该第三光源反射至该第二抛物聚光面235，再由该第二抛物聚光面235聚光反射回至该发光元件22进行散射后，最后经由该光子循环器23的开口232投射出去。
[0054] 请参阅图8所示，本发明所提供高指向性光源装置的第四实施例示意图，为依据前述第一实施例为
基础，在该基板21的一面增设有一微结构散射层25，及在该光子循环器23的开口232处增设一光转换元件26。
[0055] 该光转换元件26为一光转换层，当该发光元件22所产生的光源，形成一路线D8和路线D9会通过该开口232及该光转换件26，且经由该光转换元件26上的光转换层，选择该光源的角度小者予以投射出，而光源角度大者则经由路线D10投射至该光子循环器23的反射面231，予以反射至该微结构散射层25，再经由该微结构散射层25反射至该透明元件26后，能够通过该光转换元件26投射出去(如路线D11)，或再经由该光转换元件26反射至该微结构散射层25后(如路线D12至路线D13)，再由该微结构散射层25进行再反射，使该光源经由前述元件投射出去时，让该光展量 及该出光效率向上提升。
[0056] 该光转换元件26是选自一萤光粉片、一
半导体量子点、一半导体米线或一半导体量子井。
[0057] 此外，在该光子循环器23的开口232处亦可增设一角度选择膜27(其所在
位置与该光转换元件26相同)，其为将该发光元件22所产生的光源中的大角度光源予以反射，而使该光源中的小角度光源直接通过。
[0058] 再者，该微结构散射层25除了上述设在该基板21的一面，对该光源进行反射及散射，但并不以此为限，亦可将该微结构散射层25增设在该发光元件22的第二介质层224上(图中未示)，使经由该光子循环器23的反射面231反射回的光源，或经由该光转换元件26反射回的光源，反射至该发光元件22内时，能够进行折射及散射，以提升该高指向性光源装置的光展量
[0059] 请参阅图9所示，本发明所提供高指向性光源装置的第五实施例示意图，为同样依前述第一实施例为基础，在该光子循环器23的开口232处增设该光转换元件26，而该光源的行径路线与前述相同，在此不再加以赘述。
[0060] 请参阅图10所示，发明所提供高指向性光源装置的第六实施例示意图，为依据前述第二实施例为基础，在该光子循环器23的开口232处增设该光转换元件26，及亦可将该微结构散射层25设在该基板21的一面，或该发光元件22的第二介质层224上(图中未示)，而该光源的行径路线与前述相同，在此不再加以赘述。
[0061] 请参阅图11所示，发明所提供高指向性光源装置的第七实施例示意图，为依据前述第三实施例为基础，在该光子循环器23的开口232处增设该光转换元件26，及亦可将该微结构散射层25设在该基板21的一面，或该发光元件22的第二介质层224上(图中未示)，而该光源的行径路线与前述相同，在此不再加以赘述。
[0062] 由此可知，本发明的高指向性光源装置2是将该发光元件22所产生的光源，直接通过该光子循环器23的开口232投射出，及由该光子循环器23的反射面231反射至该发光元件22，再经由该发光元件22将该反射的光源进行散射后，经由该光子循环器23的开口232投射出去，以达到增加该高指向性光源装置的光展量 及出光效率的目的。
[0063] 以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离以下所附
权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多
修改，变化，或等效，但都将落入本发明的保护范围内。
