TW201327937A - 發光二極體元件 - Google Patents

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Abstract

一種發光二極體元件，包含一發光體及一膠體。發光體具有相對之出光面與底面。發光體具有第一長度、第一寬度與發光角度。膠體包覆住發光體。膠體包含相對之第一表面與第二表面。第二表面具有第二長度與第二寬度。膠體具有折射率。發光體之出光面至膠體之第二表面之距離小於第一數值，且大於第二數值。第一數值＜□。第二數值＜□。sinα=1/膠體之折射率，且ν為發光角度之半幅角。

Description

發光二極體元件
本發明是有關於一種發光元件，且特別是有關於一種發光二極體(LED)元件。
請參照第1圖，其係繪示一種傳統發光二極體元件之剖面示意圖。此發光二極體元件100主要包含發光體102、膠體104與膠殼106。發光體102設置在膠殼106之開孔108的底面110上，且一般係設於此底面110之中央區域上。膠體104填滿膠殼106之開孔108，且包覆住整個發光體102。
在發光二極體元件100中，膠殼106通常係由聚碳酸酯(Polycarbonate：PC)所組成。而且，膠殼106的顏色通常呈白色，以將發光體102射向膠殼106之開孔108之內側面116的光112予以反射，藉此使發光體102的側向出射光112可從發光二極體元件100之出光面114射出。
然而，發光體102所發出之光112射在膠殼106之開孔108的內側面116時，光112之能量會產生衰減。因此，經由膠殼106反射後，光112的亮度會下降。此外，這樣的設計也會使發光二極體元件100之光場受到膠殼106之開口設計的限制。
因此，本發明之一態樣就是在提供一種發光二極體元件，其可藉由設計發光體之出光面至發光二極體元件之出光面之間的距離與發光體的寬度，而使發光體之出射光不碰到膠體之側壁而直接從膠體之開***出。故，可提高發光體之光利用率。
本發明之另一態樣是在提供一種發光二極體元件，其可藉由設計發光體之出光面至發光二極體元件之出光面之間的距離與發光體的長度，而使發光體之橫向出射光可先經由膠體之側壁的折射而射出。因此，可增加發光二極體元件之長度方向的發光角度。
本發明之又一態樣是在提供一種發光二極體元件，其無需設置聚碳酸酯膠殼來包覆膠體，因此不僅可簡化製程、減少材料支出成本，更可有效避免發光二極體元件黃化的問題。
根據本發明之上述目的，提出一種發光二極體元件。此發光二極體元件包含一發光體以及一膠體。發光體具有相對之出光面與底面。其中，發光體具有第一長度、第一寬度與發光角度。膠體包覆住發光體。其中，膠體包含相對之第一表面與第二表面，第二表面具有第二長度與第二寬度，且膠體具有一折射率。發光體之出光面至膠體之第二表面之距離小於第一數值，且大於第二數值，其中：
第一數值＜，以及
第二數值＜。
sinα=1/膠體之折射率，且ν為發光角度之半幅角。
依據本發明之一實施例，上述之膠體之材料為聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate；PMMA)。
依據本發明之另一實施例，上述膠體之折射率從1.2至1.6。
依據本發明之又一實施例，上述之發光角度從90度至160度。
依據本發明之再一實施例，上述之發光體之出光面至膠體之第二表面之距離大於第三數值，且第三數值大於第四數值。其中：
第三數值＞，以及
第四數值＞。
依據本發明之再一實施例，上述之發光體包含一發光二極體晶粒以及一膠體層。此膠體層覆蓋在發光二極體晶粒上。在一例子中，前述之膠體層包含螢光膠體。
依據本發明之再一實施例，上述之第一表面之面積與形狀均與第二表面相同，且正對於第二表面，發光體之底面、或底面對於第一表面之正投影位於第一表面之正中央。
依據本發明之再一實施例，上述之發光體對第二表面之正投影位於第二表面之正中央。
依據本發明之再一實施例，上述之膠體具有一側面接合在第一表面與第二表面之間，且側面與第一表面之間的夾角從30度至150度。
請參照第2圖與第3圖，其係分別繪示依照本發明之一實施方式的一種發光二極體元件之立體示意圖與前視示意圖。在一實施方式中，發光二極體元件200主要包含發光體202與膠體204。但是，本實施方式之發光二極體元件200並沒有包含習知發光二極體元件所包含之白色膠殼。
在一實施例中，發光體202主要包含發光二極體晶粒214與膠體層216。膠體層216覆蓋在發光二極體晶粒214上。膠體層216為可透光膠體，以使發光二極體晶粒214所發出之光218可自發光體202射出。在一示範例子中，可根據發光二極體元件200所需之色光，膠體層216可例如為摻有所需顏色之螢光粉的螢光膠體。
請一併參照第4圖與第5圖，其係分別繪示沿著第3圖之A-A剖面線與B-B剖面線所獲得之發光二極體元件的剖面示意圖。發光體202具有出光面220與底面212，其中出光面220與底面212分別位於發光體202之相對二側。如第4圖與第5圖所示，發光體202之出光面220為膠體層216的上表面，而發光體202之底面212則為發光二極體晶粒214的底面。此外，發光體202具有長度Xc與寬度tc。如第4圖所示，發光體202亦具有發光角度θ。在一實施例中，發光體202之發光角度θ的範圍可例如從90度至160度。
膠體204包覆住發光體202。請再次參照第4圖與第5圖，膠體204具有表面206與208，其中此二表面206與208分別位於膠體204之相對二側。膠體204之表面206為發光二極體元件200之出光面。此外，膠體204更包含側面210。其中，膠體204之側面210接合相對之二表面206與208之間。
在本實施方式中，發光體202係嵌設於膠體204之表面208中。在一實施例中，發光體202之底面212與膠體204之表面208共平面，如第4圖與第5圖所示。在另一實施例中，發光體202之底面212突出於膠體204之表面208。在另一實施方式中，發光體202可整個埋設於膠體204中。膠體204為可透光材質，且膠體204之材料可例如為聚甲基丙烯酸甲酯。根據材料的不同，膠體204具有不同之折射率。在一實施例中，膠體204之折射率的範圍可例如從1.2至1.6。
如第3圖所示，膠體204之表面206具有長度X與寬度t。請再次參照第2圖與第5圖，在本實施方式中，膠體204之表面206與208具有相同面積與形狀，且表面208正對於表面206。在一實施例中，此時發光體202之底面212、或底面212對於膠體204之表面208的正投影可位於膠體204之表面208的正中央。如此一來，發光體202至膠體204之表面206的任相對二邊的距離相等。在一示範例子中，如第2圖至第5圖所示，膠體204之表面206與208之形狀均為矩形，且側面210與表面206和208均垂直。
在本實施方式之發光二極體元件200中，發光體202之出光面220至發光二極體元件200之出光面，即膠體204之表面206，之間的距離d需小於第一數值Z1，且需大於第二數值Z2，亦即Z2＜距離d＜Z1。其中：
第一數值Z1＜，以及
第二數值Z2＜。
其中sinα=1/膠體204之折射率，且ν為發光體202之發光角度θ的半幅角(Full Width at Half Maximum；FWHM)。由於sinα=1/膠體204之折射率，因此sinα之數值會隨著所採用之膠體204之材料的不同而改變。在本實施方式中，α為膠體204在空氣中之全反射角，而ν為發光體202之發光角度θ的半幅角。
因此，如第4圖所示，本實施方式利用膠體204之全反射角與發光體202所提供之發光角度θ的特性，來設計發光體202之出光面220至發光二極體元件200之出光面之間的距離d的範圍，藉以使得發光體202所發出之縱向光218可在不碰到膠體204之側壁222的情況下，直接從發光二極體元件200之膠體204的表面206射出。如此一來，可大幅提高發光體202之光利用率，進而可提高發光二極體元件200之亮度。
此外，發光二極體元件200也無需於膠體204外側額外設置膠殼來反射發光體202所發出之縱向光218，即可提高發光體之光利用率。因此，可簡化製程、減少材料支出成本，更可有效避免發光二極體元件200黃化的問題。
在一實施例中，發光二極體元件200中，發光體202之出光面220至發光二極體元件200之出光面，即膠體204之表面206，之間的距離d不僅需滿足Z2＜距離d＜Z1的關係式，也需滿足距離d＞第三數值Z3＞第四數值Z4的關係式。其中：
第三數值Z3＞，以及
第四數值Z4＞。
如第5圖所示，本實施方式利用膠體204之全反射角與發光體202所提供之發光角度θ的特性，來設計發光體202之出光面220至發光二極體元件200之出光面之間的距離d的範圍，藉以使得發光體202所發出之橫向光218先碰到膠體204之側壁222，而由膠體204折射後再從發光二極體元件200之膠體204的側面210射出。如此一來，可使發光二極體元件200在長度X方向的發光角度變大。
因此，當發光二極體元件200應用於具有導光板之光源模組時，長度X方向之發光角度的增加，可避免光源模組在導光板之入光側產生暗區。
本發明之膠體的出光面與底面的面積與形狀可不相同。請參照第6圖，其係繪示依照本發明之另一實施方式的一種發光二極體元件之剖面示意圖。本實施方式之發光二極體元件200a之架構大致與上述實施方式之發光二極體元件200的架構相同，發光二極體元件200a與200之間的差異在於發光二極體元件200a之膠體204a的表面206a與208a的面積並不相同。
在發光二極體元件200a中，膠體204a的表面206a與208a之形狀可例如均為矩形，但表面206a之面積大於表面208a之面積。在一實施例中，發光體202之底面212、或底面212對於膠體204之表面208a的正投影可位於表面208a之正中央。然而，在另一實施例中，發光體202之底面212、或底面212對於膠體204之表面208a的正投影可不位於表面208a之正中央。在此實施方式中，發光體202對於膠體204a之表面206a的正投影位於表面206a之正中央。
此外，在發光二極體元件200a中，接合二表面206a與208a之膠體204a的側面210a可不垂直表面206a及/或208a。在一實施例中，膠體204a之側面210a與表面208a之間具有夾角ψ，且此夾角ψ之範圍可例如從30度至150度。
由上述之實施方式可知，本發明之一優點就是因為本發明可藉由設計發光二極體元件之發光體之出光面至發光二極體元件之出光面之間的距離與發光體的寬度，而使發光體之出射光不碰到膠體之側壁而直接從膠體之開***出。因此，可提高發光體之光利用率。
由上述之實施方式可知，本發明之另一優點就是因為本發明可藉由設計發光體之出光面至發光二極體元件之出光面之間的距離與發光體的長度，而使發光體之橫向出射光可先經由膠體之側壁的折射而射出。因此，可增加發光二極體元件之長度方向的發光角度。
由上述之實施方式可知，本發明之又一優點就是因為本發明之發光二極體元件無需設置聚碳酸酯膠殼來包覆膠體，因此不僅可簡化製程、減少材料支出成本，更可有效避免發光二極體元件黃化的問題。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何在此技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100．．．發光二極體元件
102．．．發光體
104．．．膠體
106．．．膠殼
108．．．開孔
110．．．底面
112．．．光
114．．．出光面
116．．．內側面
200．．．發光二極體元件
200a．．．發光二極體元件
202．．．發光體
204．．．膠體
204a．．．膠體
206．．．表面
206a．．．表面
208．．．表面
208a．．．表面
210．．．側面
210a．．．側面
212．．．底面
214．．．發光二極體晶粒
216．．．膠體層
218．．．光
220．．．出光面
222．．．側壁
d．．．距離
t．．．寬度
tc．．．寬度
X．．．長度
Xc．．．長度
θ．．．發光角度
ψ．．．夾角
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：
第1圖係繪示一種傳統發光二極體元件之剖面示意圖。
第2圖係繪示依照本發明之一實施方式的一種發光二極體元件之立體示意圖。
第3圖係繪示依照本發明之一實施方式的一種發光二極體元件之前視示意圖。
第4圖係繪示沿著第3圖之A-A剖面線所獲得之發光二極體元件的剖面示意圖。
第5圖係繪示沿著第3圖之B-B剖面線所獲得之發光二極體元件的剖面示意圖。
第6圖係繪示依照本發明之另一實施方式的一種發光二極體元件之剖面示意圖。
200．．．發光二極體元件
202．．．發光體
204．．．膠體
206．．．表面
208．．．表面
212．．．底面
214．．．發光二極體晶粒
216．．．膠體層
218．．．光
220．．．出光面
222．．．側壁
d．．．距離
θ．．．發光角度

Claims (10)

  1. 一種發光二極體元件，包含：一發光體，具有相對之一出光面與一底面，其中該發光體具有一第一長度、一第一寬度與一發光角度；以及一膠體，包覆住該發光體，其中該膠體包含相對之一第一表面與一第二表面，該第二表面具有一第二長度與一第二寬度，且該膠體具有一折射率，其中該發光體之該出光面至該膠體之該第二表面之一距離小於一第一數值，且大於一第二數值，該第一數值＜，以及該第二數值＜，其中sinα=1/該膠體之該折射率，且ν為該發光角度之半幅角。
  2. 如請求項1所述之發光二極體元件，其中該膠體之材料為聚甲基丙烯酸甲酯。
  3. 如請求項1所述之發光二極體元件，其中該膠體之該折射率從1.2至1.6。
  4. 如請求項1所述之發光二極體元件，其中該發光角度從90度至160度。
  5. 如請求項1所述之發光二極體元件，其中該距離大於一第三數值，且該第三數值大於一第四數值，該第三數值＞，以及該第四數值＞。
  6. 如請求項1所述之發光二極體元件，其中該發光體包含：一發光二極體晶粒；以及一膠體層，覆蓋在該發光二極體晶粒上。
  7. 如請求項6所述之發光二極體元件，其中該膠體層包含一螢光膠體。
  8. 如請求項1所述之發光二極體元件，其中該第一表面之面積與形狀均與該第二表面相同，且正對於該第二表面，該發光體之該底面、或該底面對於該第一表面之正投影位於該第一表面之正中央。
  9. 如請求項1所述之發光二極體元件，其中該發光體對該第二表面之正投影位於該第二表面之正中央。
  10. 如請求項1所述之發光二極體元件，其中該膠體具有一側面接合在該第一表面與該第二表面之間，且該側面與該第一表面之間的夾角從30度至150度。
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