CN2938412Y - 扩张照射面积的发光二极管 - Google Patents

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Abstract

本实用新型是有关于一种扩张照射面积的发光二极管，其是揭露一发光二极管芯片以及一遮蔽层，其中，遮蔽层是设置于发光二极管芯片的一出射面的上方，且遮蔽层的长度是大于、等于或小于发光二极管芯片的出射面的长度，藉此，发光二极管芯片所发出的光源可经由遮蔽层产生绕射，以扩张发光二极管的照射面积而取得范围更大、亮度更均匀的照明。

Description

扩张照射面积的发光二极管
技术领域：
本实用新型是有关于一种发光二极管，特别是一种扩张光源照射面积的发光二极管。
背景技术：
按，照明光源的发展以来，其中，使用最为频繁的光源，莫过于采用钨丝灯泡所形成的点光源，然由于钨丝灯泡的消耗功率较大，为此，各国产、学、研界专家学者莫不积极研究，以改善钨丝灯泡所产生的缺失，为此，发光二极管(Light EmittingDiode；LED)即在此需求下因应而生，以卓然成为新式点光源。
发光二极管是半导体材料制成的光电元件，也是一种微小的固态光源，其是可将电能转换为光，不但体积小、寿命长、驱动电压低、反应速率快与耐震性特佳，且能配合各种应用装置的轻、薄及小型化的需求。事实上，发光二极管目前已广泛地使用在我们日常生活周遭，如各种室内照明、键盘功能键的讯号指示灯、汽车煞车灯、户外电子资讯看板或交通号志等。
发光二极管虽具上述所提及的各项优点，但请参阅图1A，其是习知的表面粘着型发光二极管的结构示意图。如图所示，其是揭露一表面粘着型(SMD)发光二极管10’，由于该表面粘着型发光二极管10’的一发光二极管芯片20’做为光源，且因发光二极管是点光源而导致投射角度较为窄小，所以光源30’常以线性方向前进而仅集中于中间部分，导致其周围呈现黑暗状，以致于无法扩张发光二极管10’的光源照射面积，其所形成的范围是如图1B所示。此外，当使用发光二极管所制成的照明设备，欲产生较佳的光源照明范围与照明效果时，由于发光二极管光源照射面积较为窄小，则势必需于照明设备内安装更多发光二极管，如此一来，反而造成照明设备的成本增加。
此外，现今***面改善发光二极管为点光源的缺失，以增加发光二极管的照射面积，然而利用折射、反射与调整焦距或焦平面于增加照射面积于改善背光的光平面均匀度的效能有限，而且成本昂贵。
因此，如何提出一种扩张照射面积的发光二极管，以改善传统无法扩张发光二极管的光源成为面光源的照射面积的缺点，又可达成降低成本的目的，长久以来一直是使用者殷切盼望及本实用新型念兹在兹者，而本创作人基于多年从事于照射面积的发光二极管改良，可解决上述的问题。
实用新型内容：
本实用新型的主要目的，在于提供一种扩张照射面积的发光二极管，其是提供扩张照射面积的发光二极管结构。
本实用新型的另一目的，在于提供一种扩张照射面积的发光二极管，其是适用于各类型封装结构的发光二极管。
本实用新型提供一种扩张照射面积的发光二极管，其是设置一遮蔽层于一发光二极管芯片的一出射面的上方，且该遮蔽层的长度是大于、小于或等于发光二极管芯片的出射面的长度，藉此，发光二极管芯片所发出的光源是透过遮蔽层产生绕射，以让采用不同封装结构的发光二极管可扩张其照射面积。另外，遮蔽层更蚀刻至少一个穿孔，或经由金属粒子掺杂透光粒子印刷至发光二极管芯片之上，以让发光二极管芯片的光源可藉由穿孔或透光粒子形成的单狭缝、双狭缝或多狭缝通过遮蔽层，以产生新的波前并改进原本绕射时产生近场阴影的限制，让光源可于近场形成扩张照射面积，而使本实用新型的发光二极管可成为一直下式背光源。
本实用新型的有益效果是：可供不同封装结构的发光二极管扩张光源照射面积并均匀光源的亮度，且可减少照明设备内发光二极管的数量，节省成本。
附图说明：
图1A是习知表面粘着型发光二极管的示意图；
图1B是习知发光二极管照明范围的示意图；
图2是本实用新型的一较佳实施例的发光二极管的示意图；
图3是本实用新型的一较佳实施例的遮蔽层产生绕射的示意图；
图4是本实用新型的另一较佳实施例的发光二极管的示意图；
图5是本实用新型的另一较佳实施例的发光二极管的示意图；
图6是本实用新型的另一较佳实施例的发光二极管的示意图；
图7是本实用新型的另一较佳实施例的发光二极管的示意图；
图8是本实用新型的另一较佳实施例的发光二极管的示意图；
图9是本实用新型的另一较佳实施例的发光二极管的示意图；
图10是本实用新型的另一较佳实施例的遮蔽层产生绕射的示意图；
图11是本实用新型的另一较佳实施例的发光二极管的示意图；
图12是本实用新型的另一较佳实施例的发光二极管的示意图；
图13是本实用新型的另一较佳实施例的遮蔽层产生绕射的示意图；
图14是本实用新型的另一较佳实施例的发光二极管的示意图；
图15是本实用新型的另一较佳实施例的发光二极管的示意图；
图16是本实用新型的另一较佳实施例的遮蔽层产生绕射的示意图；
图17是本实用新型的另一较佳实施例的透光粒子的示意图；
图18是本实用新型的另一较佳实施例的透光粒子的示意图；
图19是本实用新型的另一较佳实施例的发光二极管的示意图；
图20A是本实用新型的发光二极管照明范围的示意图；
图20B是本实用新型的发光二极管照明范围的示意图；
图20C是本实用新型的发光二极管照明范围的示意图。
图号说明：
10’表面粘着型发光二极管    20’发光二极管芯片
30’光源                    10发光二极管芯片
12出射面                    14导线
16表面粘着型内部电极        18封装体
20遮蔽层                    22穿孔
30第一波前                  32第二波前
34光源                      40遮蔽层
42金属粒子                  44透光粒子    50发光二极管
具体实施方式：
为使审查员对本实用新型的结构特征及所达成的功效更有进一步的了解与认识，谨佐以较佳的实施例图及配合详细的说明，说明如后：
基于习知技术无法扩张发光二极管的光源照射面积，而需加设更多发光二极管，以致照明设备增加成本，故，本实用新型提供一种扩张照射面积的发光二极管，以解决上述提及的问题。
本实用新型是用于扩张发光二极管的光源照射面积，以下是以表面粘着型(SMD)发光二极管、灯泡型(LAMP)发光二极管以及印刷电路板型(PCB)发光二极管为例作为说明，本实用新型并不拘限于前述提及的封装结构的发光二极管，本实用新型是可适用于各类型封装结构的发光二极管，以使发光二极管从点光源的照射面积转换成面光源的照射面积。
请参阅图2，是本实用新型的一较佳实施例的发光二极管的结构示意图。如图所示，本实用新型的发光二极管是包含有一发光二极管芯片10，以及一遮蔽层20，其可设置于发光二极管芯片10的一出射面12的上方。其中，遮蔽层20的长度是大于发光二极管芯片10的出射面12的长度，当发光二极管芯片10发出光源至遮蔽层20时，将会产生光源绕射(Diffraction)的第一波前30，以藉由形状如球面般的第一波前30经传导一段距离后交会形成扩张的照射面积，达到扩张发光二极管光源的照射面积的目的，且藉由第一波前30交会导致第一波前30的干涉产生，以使发光二极管光源的照明亮度均匀，如图3所示。在此实施例中，本实用新型是以遮蔽层20大于发光二极管芯片10的出射面12的长度为例，另外，遮蔽层20的长度亦可等于或小于发光二极管芯片10的出射面12的长度。
请参阅图4，是本实用新型的另一较佳实施例的发光二极管的结构示意图。其中图2与图4的不同是图2的遮蔽层20设置于封装体18内部的发光二极管芯片10之上，图4的遮蔽层20设置于封装体18的上方。本实用新型的发光二极管芯片10是设置于封装体18内，且遮蔽层20设置于封装体18的上方，亦即发光二极管芯片10的上方。如此发光二极管芯片10经由遮蔽层20产生范围更大的光源照射面积，其是发光二极管芯片10所发出的光源经由遮蔽层20产生角度更大的光源照射面积，即第一波前30所绕射通过与干涉形成的范围。
上述的遮蔽层20的材料是可选自于金、银、铜、铝、氧化钛、氧化硅、氧化锌、氧化铅、氧化钡、氧化铝、钛酸钡、铝酸盐、硅酸盐、铝酸锶、钛酸盐、硅酸铝、硫化锌及上述的组合的其中之一。因此，当一导线14与一SMD电极16产生电性连接时，由于遮蔽层20的材料是导电材料，所以发光二极管芯片10可藉由遮蔽层20经导电形成一导电层，以使光源于遮蔽层20与SMD电极16之间产生如同镜子般的全反射，以及产生绕射的第一波前30，如此藉由第一波前30经一段距离后交会形成面光源的照明范围，并藉由第一波前30交会产生的干涉使亮度均匀。
请同时参阅图5至图8，图5与图6为本实用新型运用于灯泡型发光二极管的结构示意图，图7与图8为本实用新型运用于印刷电路板型发光二极管的结构示意图。如图所示，本实用新型为设置遮蔽层20至一灯泡型发光二极管的发光二极管芯片10的出射面12的上方，或为设置遮蔽层20至一印刷电路板型发光二极管的发光二极管芯片10的出射面12的上方，当发光二极管芯片10发出光源时，将经由遮蔽层20产生绕射的第一波前30，以扩张灯泡型发光二极管或印刷电路板型发光二极管的光源照射面积，即第一波前30所绕射通过与形成干涉的范围。
请参阅图9，是本实用新型的另一较佳实施例的发光二极管的结构示意图。其中图2与图9的不同是图2的遮蔽层20设置于发光二极管芯片10的出射面12上，图9的遮蔽层20更包含一穿孔22，其是采用蚀刻制程所形成。本实用新型的遮蔽层20更可设置一个穿孔22，以让发光二极管芯片10所发出的光源经由遮蔽层20的穿孔22产生单狭缝绕射的第二波前32，藉此，遮蔽层20由于设置穿孔22而产生第二波前32于穿孔之上22，所以第二波前32与第一波前30使光源扩张照射面积的距离变短，即光源可在更近的距离内形成扩张照射面积。第一波前30与第二波前32所形成的扩张照射面积是如图10所示，发光二极管芯片10的两侧产生第一波前30，遮蔽层20之上经由穿孔22形成的单狭缝产生第二波前32，并藉由第二波前32与第一波前30形成的干涉使亮度均匀。
包含一个穿孔22的遮蔽层20更可设置于封装体18之上，以经由穿孔22形成的单狭缝产生第二波前32搭配第一波前30构成亮度均匀的扩张照射面积，如图11所示。其中遮蔽层20的材料可选自于金、银、铜、铝、氧化钛、氧化硅、氧化锌、氧化铅、氧化钡、氧化铝、钛酸钡、铝酸盐、硅酸盐、铝酸锶、钛酸盐、硅酸铝、硫化锌及上述的组合的其中之一。
另外，遮蔽层20更可设置复数个穿孔22于遮蔽层20，其是如图12与图14所示，图12的遮蔽层20是设置于发光二极管芯片10的出射面12，其中发光二极管光源经遮蔽层20产生第一波前30，以及复数个穿孔22形成的多狭缝产生绕射的第二波前32，以让第一波前30与第二波前32的交互干涉形成扩张照射面积，其如图13所示，第一波前30搭配第二波前32是于靠近发光二极管芯片10的空间形成大照射面积。图14的遮蔽层20是设置于封装体18之上，以藉由复数个穿孔22的多狭缝绕射产生第二波前32。由于遮蔽层20的材料可选自于金、银、铜、铝、氧化钛、氧化硅、氧化锌、氧化铅、氧化钡、氧化铝、钛酸钡、铝酸盐、硅酸盐、铝酸锶、钛酸盐、硅酸铝、硫化锌及上述的组合的其中之一。所以复数个穿孔22可藉由蚀刻制程或印刷涂布的制程形成于遮蔽层20，以让穿孔22的设置可藉由蚀刻制程或印刷涂布的制程精确地量产。
请参阅图15，是本实用新型的一较佳实施例的发光二极管的结构示意图。其中图12与图15的不同是图2的遮蔽层20藉由蚀刻制程形成复数个穿孔22，图15的遮蔽层40藉由网版印刷形成，其是利用金属粒子42掺杂透光粒子44经由网版印刷，以形成包含金属粒子42与透光粒子44的遮蔽层40，且发光二极管光源经通过由透光粒子44产生第二波前32。本实用新型的发光二极管更可采用网版印刷，以让复数个金属粒子42掺杂透光粒子44形成遮蔽层40。且遮蔽层40更藉由透光粒子44供发光二极管芯片10形成的光源通过遮蔽层40，以藉由透光粒子44形成的多狭缝产生第二波前32。遮蔽层40所产生的第一波前30与透光粒子44所产生的第二波前32使光源于近场形成扩张照射面积，更进一步藉由第一波前30与第二波前32的交互干涉使亮度均匀，如图16所示。
上述的发光二极管光源通过多狭缝后每一个峡缝都会产生一个新的波前，每一个波前的会变成各个独立的球形波，波与波之间又会彼此产生干涉。波前的干涉现象包含有建设性干涉，其中建设性干涉是产生亮纹，以用于补偿原光源绕射后于近场的阴影部分，使成为一亮度均匀的直下式背光源。
其中透光粒子44的材料是可选自于金属氧化物、硫化物、萤光粉及上述的组合的其中之一，且形状是球形或不规则形，如图17与图18所示，其中图17的光源34通过球形的透光粒子44而交集于透光粒子44的曲面，以使光源34通过透光粒子44后扩散而形成如同狭缝绕射般的波前。图18的光源34通过不规则形的透光粒子44的每一点产生不同方向的出射光，以藉由光源扩散形成如同狭缝绕射般的波前。另外，遮蔽层40除了可印刷在发光二极管芯片10的出射面12上之外，遮蔽层40更可印刷在封装体18的上方，以藉由遮蔽层40产生第一波前30，以及透光粒子44产生光源扩散的第二波前32，其是如图19所示。
以下是对发光二极管成为直下式背光源时，其所形成的照明范围进行说明。
请一并参阅图20A至图20C，是本实用新型的发光二极管照明范围的示意图。如图所示，本实用新型的发光二极管50由于遮蔽层设置穿孔或透光粒子的数量多寡而分别形成三种照明范围。按图20A所示，第一种照明范围是因为发光二极管50的遮蔽层设置数量少的穿孔或透光粒子，所以中间部分略微凹陷而形成山谷形状的照明范围。按图20B所示，第二种照明范围是因为发光二极管50的遮蔽层设置数量恰当的穿孔或透光粒子，所以中间部分平坦而形成高原形状的照明范围。按图20C所示，第三种照明范围是因为发光二极管50的遮蔽层设置数量太多的穿孔或透光粒子，所以中间部分明显秃出而形成山丘形状的照明范围。
此外，第一波前30与第二波前32形成的干涉现象是提供均匀亮度的光源，以让本实用新型的扩张照射面积的发光二极管更可藉由光绕射与干涉形成较低成本的面光源，以做为低成本的直下式背光源。
综上所述，本实用新型是一种扩张照射面积的发光二极管，其是藉由发光二极管芯片与遮蔽层的配合，以透过遮蔽层产生光源绕射，扩张发光二极管的照射面积。遮蔽层更可设置至少一个穿孔或者透光粒子，以让光源通过穿孔或透光粒子所形成的单狭缝、双狭缝或多狭缝而形成新的点光源产生绕射的波前，因此形成扩张照射面积于发光二极管光源的近场中，并藉由绕射的波前形成干涉使亮度均匀，以做为直下式背光源。此外，本实用新型是可供不同封装结构的发光二极管扩张光源照射面积并均匀光源的亮度，且可减少照明设备内发光二极管的数量，以达成节省成本的目的。
以上所述，仅为本实用新型一较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型实施的范围，故凡依本实用新型权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本实用新型的权利要求范围内。

Claims (33)

1、一种扩张照射面积的发光二极管，其特征在于，包含有：
一发光二极管芯片；
一遮蔽层，其是设于该发光二极管芯片的一出射面的上方；
其中该遮蔽层的长度是可大于该发光二极管芯片的该出射面的长度。
2、如权利要求1所述的扩张照射面积的发光二极管，其特征在于，该遮蔽层是可设于该发光二极管芯片的一封装体的上方。
3、如权利要求1所述的扩张照射面积的发光二极管，其特征在于，该发光二极管芯片是可采用灯泡型、印刷电路板、正面发光型、侧面发光型或表面粘着型封装结构。
4、如权利要求1所述的扩张照射面积的发光二极管，其特征在于，该遮蔽层可为一导电材质。
5、如权利要求4所述的扩张照射面积的发光二极管，其特征在于，该导电材质可选自于金、银、铜、铝、氧化钛、氧化硅、氧化锌、氧化铅、氧化钡、氧化铝、钛酸钡、铝酸盐、硅酸盐、铝酸锶、钛酸盐、硅酸铝、硫化锌及上述的组合的其中之一。
6、如权利要求1所述的扩张照射面积的发光二极管，其特征在于，该遮蔽层上设置至少一穿孔或至少一缝隙。
7、如权利要求6所述的扩张照射面积的发光二极管，其特征在于，该遮蔽层是可采用蚀刻制程或印刷涂布的制程，以设置该至少一穿孔或该至少一缝隙。
8、如权利要求1所述的扩张照射面积的发光二极管，其特征在于，该遮蔽层是为复数个金属粒子掺杂至少一个透光粒子。
9、如权利要求8所述的扩张照射面积的发光二极管，其特征在于，该透光粒子的材料是可选自于金属氧化物、硫化物、荧光粉及上述的组合的其中之一。
10、如权利要求8所述的扩张照射面积的发光二极管，其特征在于，该透光粒子可呈球形或不规则状。
11、如权利要求8所述的扩张照射面积的发光二极管，其特征在于，该遮蔽层所采用的制程是可包含蚀刻制程、网版印刷、平版印刷、凸版印刷、凹版印刷或转印。
12、一种扩张照射面积的发光二极管，其特征在于，包含有：
一发光二极管芯片；
一遮蔽层，其是设于该发光二极管芯片的一出射面的上方；
其中该遮蔽层的长度是可小于该发光二极管芯片的该出射面的长度。
13、如权利要求12所述的扩张照射面积的发光二极管，其特征在于，该遮蔽层是可设置于该发光二极管芯片的一封装体的上方。
14、如权利要求12所述的扩张照射面积的发光二极管，其特征在于，该发光二极管芯片是可采用灯泡型、印刷电路板、正面发光型、侧面发光型或表面粘着型封装结构。
15、如权利要求12所述的扩张照射面积的发光二极管，其特征在于，该遮蔽层是可为一导电材质。
16、如权利要求15所述的扩张照射面积的发光二极管，其特征在于，该导电材质是可选自于金、银、铜、铝、氧化钛、氧化硅、氧化锌、氧化铅、氧化钡、氧化铝、钛酸钡、铝酸盐、硅酸盐、铝酸锶、钛酸盐、硅酸铝、硫化锌及上述的组合的其中之一。
17、如权利要求12所述的扩张照射面积的发光二极管，其特征在于，该遮蔽层上设置至少一穿孔或至少一缝隙。
18、如权利要求17所述的扩张照射面积的发光二极管，其特征在于，该遮蔽层可采用蚀刻制程或印刷涂布的制程，以设置该至少一穿孔或该至少一缝隙。
19、如权利要求12所述的扩张照射面积的发光二极管，其特征在于，该遮蔽层是可为复数个金属粒子掺杂至少一个透光粒子。
20、如权利要求19所述的扩张照射面积的发光二极管，其特征在于，该透光粒子的材料是可选自于金属氧化物、硫化物、荧光粉及上述的组合的其中之一。
21、如权利要求19所述的扩张照射面积的发光二极管，其特征在于，该透光粒子是可呈球形或不规则状。
22、如权利要求19所述的扩张照射面积的发光二极管，其特征在于，该遮蔽层所采用的制程是可为包含蚀刻制程或网版印刷。
23、一种扩张照射面积的发光二极管，其特征在于，包含有：
一发光二极管芯片；
一遮蔽层，其是设于该发光二极管芯片的一出射面的上方；
其中该遮蔽层的长度是可等于该发光二极管芯片的该出射面的长度。
24、如权利要求23所述的扩张照射面积的发光二极管，其特征在于，该遮蔽层是可设置于该发光二极管芯片的一封装体的上方。
25、如权利要求23所述的扩张照射面积的发光二极管，其特征在于，该发光二极管芯片是可采用灯泡型、印刷电路板、正面发光型、侧面发光型或表面粘着型封装结构。
26、如权利要求23所述的扩张照射面积的发光二极管，其特征在于，该遮蔽层是可为一导电材质。
27、如权利要求26所述的扩张照射面积的发光二极管，其特征在于，该导电材质是可选自于金、银、铜、铝、氧化钛、氧化硅、氧化锌、氧化铅、氧化钡、氧化铝、钛酸钡、铝酸盐、硅酸盐、铝酸锶、钛酸盐、硅酸铝、硫化锌及上述的组合的其中之一。
28、如权利要求23所述的扩张照射面积的发光二极管，其特征在于，该遮蔽层上设置至少一穿孔或至少一缝隙。
29、如权利要求28所述的扩张照射面积的发光二极管，其特征在于，该遮蔽层可采用蚀刻制程或印刷涂布的制程，以设置该至少一穿孔或该至少一缝隙。
30、如权利要求23所述的扩张照射面积的发光二极管，其特征在于，该遮蔽层是可为复数个金属粒子掺杂至少一个透光粒子。
31、如权利要求30所述的扩张照射面积的发光二极管，其特征在于，该透光粒子是可呈球形或不规则状。
32、如权利要求30所述的扩张照射面积的发光二极管，其特征在于，该透光粒子的材料是可选自于金属氧化物、硫化物、荧光粉及上述的组合的其中之一。
33、如权利要求30所述的扩张照射面积的发光二极管，其特征在于，该遮蔽层所采用的制程是可为包含蚀刻制程或网版印刷。
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