TW201344111A - 光源模組 - Google Patents

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Abstract

一種光源模組，包括一基板、多個第一發光二極體晶片以及多個第二發光二極體晶片。基板具有一十字形中心區域以及一環繞十字形中心區域的周圍區域。第一發光二極體晶片配置於基板上，且至少位於十字形中心區域內。第二發光二極體晶片配置於基板上，且至少位於周圍區域內。每一第二發光二極體晶片的尺寸小於每一第一發光二極體的尺寸。第一發光二極體晶片位在周邊區域內的個數小於位在十字形中心區域內的個數。第二發光二極體晶片位在十字形中心區域內的個數小於位在周邊區域內的個數。

Description

光源模組
本發明是有關於一種光源模組，且特別是有關於一種以發光二極體晶片作為光源之光源模組。
發光二極體是一種由含有III-V族元素的半導體材料所構成的發光元件，且發光二極體具有諸如壽命長、體積小、高抗震性、低熱產生及低功率消耗等優點，因此已被廣泛應用於家用及各種設備中的指示器或光源。近年來，發光二極體已朝多色彩及高亮度發展，因此其應用領域已擴展至大型戶外看板、交通號誌燈及相關領域。在未來，發光二極體甚至可能成為兼具省電及環保功能的主要照明光源。
在習知之發光二極體模組的設計中，由於發光二極體晶片所發出的光束是直接投射下來的，也就是說，發光二極體晶片所產生的光束具指向性強，因此容易產生光均勻度不佳及眩光(glare)而讓使用者感到不舒服。再者，為了產生白光發光二極體光源，通常會將多個尺寸相同且不同顏色(如紅色、藍色及綠色)之發光二極體晶片呈陣列放置於承載器上以進行封裝。然而，由於這些發光二極體晶片所發出來的光線是直接往前發射的，因此需要較大的混光區域以調和光束，但此舉將增加整個發光二極體模組的體積，進而造成不便。
為了解決上述問題，於目前之發光二極體模組中，通常會搭配光學透鏡，來使發光二極體晶片的所發出的光束能夠有效地被利用。然而，若於發光二極體晶片上覆蓋光學透鏡，則會因為不同顏色的光對於光學透鏡有不同的折射角度，而使整個發光二極體照明模組所產生的照明角度偏小或集中於某一區塊，例如是部分的紅光會顯現在一特定範圍裡，而使得整個照明區域的色度分布並不均勻，進而導致發光二極體模組有光不均勻及光源演色性偏低等的問題。
本發明提供一種光源模組，整合了多個不同尺寸之發光二極體晶片，且可改善習知發光二極體模組色度不均勻的問題。
本發明提出一種光源模組，其包括一基板、多個第一發光二極體晶片以及多個第二發光二極體晶片。基板具有一十字形中心區域以及一環繞十字形中心區域的周圍區域。第一發光二極體晶片配置於基板上，且至少位於十字形中心區域內。第二發光二極體晶片配置於基板上，且至少位於周圍區域內。每一第二發光二極體晶片的尺寸小於每一第一發光二極體的尺寸。第一發光二極體晶片位在周邊區域內的個數小於位在十字形中心區域內的個數。第二發光二極體晶片位在十字形中心區域內的個數小於位在周邊區域內的個數。
在本發明之一實施例中，上述第一發光二極體晶片的主要發光波長在一特定色光的波長範圍內，且至少有兩個第一發光二極體晶片的主要發光波長的差值大於等於5奈米。
在本發明之一實施例中，上述第一發光二極體晶片為藍光發光二極體晶片，且主要發光波長為440~480 nm。
在本發明之一實施例中，上述第二發光二極體晶片的主要發光波長在一特定色光的波長範圍內，且至少有兩個第二發光二極體晶片的主要發光波長的差值大於等於5奈米。
在本發明之一實施例中，上述第二發光二極體晶片為紅光發光二極體晶片，且主要發光波長為600~760 nm。
在本發明之一實施例中，上述光源模組更包括一透鏡，配置於基板上，且至少覆蓋第一發光二極體晶片與第二發光二極體晶片於基板上所佔總面積的70%以上。
在本發明之一實施例中，上述透鏡的外型包括圓形或橢圓形。
在本發明之一實施例中，上述光源模組更包括多個螢光層，分別配置於第一發光二極體晶片以及第二發光二極體晶片上。
在本發明之一實施例中，上述每一第一發光二極體晶片的邊長為L1，而每一第二發光二極體晶片之邊長為L2，則L2L1/。
在本發明之一實施例中，上述光源模組更包括多個第三發光二極體晶片，配置於基板上，且至少位於周圍區域內，其中每一第三發光二極體晶片的尺寸小於每一第二發光二極體的尺寸，且第三發光二極體晶片位在十字形中心區域內的個數小於位在周邊區域內的個數。
在本發明之一實施例中，上述每一第一發光二極體晶片的邊長為L1，而每一第三發光二極體晶片之邊長為L3，則L3L1/2。
在本發明之一實施例中，上述第三發光二極體晶片的主要發光波長在一特定色光的波長範圍內，且至少有兩個第三發光二極體晶片的主要發光波長的差值大於等於5奈米。
在本發明之一實施例中，上述第三發光二極體晶片為綠光發光二極體晶片，且主要發光波長為500~560 nm。
在本發明之一實施例中，上述第一發光二極體晶片、第二發光二極體晶片以及第三發光二極體晶片均為藍光發光二極體晶片，且主要發光波長為440~480 nm。
在本發明之一實施例中，上述第三發光二極體晶片為多個覆晶式發光二極體晶片。
在本發明之一實施例中，上述第一發光二極體晶片為多個覆晶式發光二極體晶片。
在本發明之一實施例中，上述第二發光二極體晶片為多個覆晶式發光二極體晶片。
基於上述，由於本發明之光源模組的設計是將多數個大尺寸的發光二極體晶片設置於十字中心區域，而將多數個小尺寸的發光二極體晶片設置於周圍區域。因此，可有效利用角落之區域，達到基板的最大配置利用率，此外，小尺寸之發光二極體晶片可輔助大尺寸之發光二極體晶片的色度表現，而使得光源模組具有較佳的色度均勻度。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1A為本發明之一實施例之一種光源模組的俯視示意圖。圖1B為沿圖1A之線I-I的剖面示意圖。請同時參考圖1A與圖1B，在本實施例中，光源模組100a包括一基板110、多個第一發光二極體晶片120以及多個第二發光二極體晶片130。
詳細來說，基板110具有一十字形中心區域112以及一環繞十字形中心區域112的周圍區域114。第一發光二極體晶片120配置於基板110上，且至少位於十字形中心區域112內。於此，第一發光二極體晶片120電性連接基板110，且第一發光二極體晶片120例如為覆晶式發光二極體晶片。第二發光二極體晶片130配置於基板110上，且至少位於周圍區域114內。於此，第二發光二極體晶片130電性連接基板110，且第二發光二極體晶片130例如為覆晶式發光二極體晶片。
特別是，每一第二發光二極體晶片130的尺寸小於每一第一發光二極體120的尺寸，而第一發光二極體晶片120位在周邊區域114內的個數小於位在十字形中心區域112內的個數，且第二發光二極體晶片130位在十字形中心區域112內的個數小於位在周邊區域114內的個數。也就是說，大尺寸之第一發光二極體晶片120大部分是位於十字形中心區域112內，而小尺寸之第二發光二極體晶片130大部分是位在周邊區域114內。於此，每一第一發光二極體晶片120的邊長為L1，而每一第二發光二極體晶片130之邊長為L2，較佳地，則L2L1/。
更具體來說，第一發光二極體晶片120的主要發光波長在一特定色光的波長範圍內，其中第一發光二極體晶片120為藍光發光二極體晶片，且主要發光波長為440~480 nm。在本實施例中，至少有兩個第一發光二極體晶片120的主要發光波長的差值大於等於5奈米，因此可減少第一發光二極體晶片120的庫存問題，以有效降低庫存成本。第二發光二極體晶片130的主要發光波長在一特定色光的波長範圍內，其中第二發光二極體晶片130為紅光發光二極體晶片，且主要發光波長為600~760 nm。在本實施例中，至少有兩個第二發光二極體晶片130的主要發光波長的差值大於等於5奈米，因此可減少第二發光二極體晶片130的庫存問題，以有效降低庫存成本。
此外，本實施例之光源模組更包括一透鏡150a以及多個螢光層160。詳細來說，透鏡150a配置於基板110上，且至少覆蓋第一發光二極體晶片120與第二發光二極體晶片130於基板110上所佔總面積的70%以上。如圖1A及圖1B所示，本實施例之透鏡150a完全覆蓋第一發光二極體晶片120與第二發光二極體晶片130。此處，透鏡150a的外型是由一圓形透鏡部及一平板部所組成，其中圓形透鏡部完全覆蓋第一發光二極體晶片120與第二發光二極體晶片130。螢光層160分別且直接配置於第一發光二極體晶片120以及第二發光二極體晶片130上，用以增加第一發光二極體晶片120與第二發光二極體晶片130的出光效率。
由於本實施例之光源模組100a的設計是將大尺寸的第一發光二極體晶片120設置於基板110的十字中心區域112，而將小尺寸的第二發光二極體晶片130設置於基板110的周圍區域114。因此，小尺寸且主要波長較長之第二發光二極體晶片130(即紅光發光二級體晶片)可輔助大尺寸且主要波長較短之發光二極體晶片120(即藍光發光二極體晶片)的色度表現，而形成均勻度較佳的白光，進而使得光源模組100a具有較佳的色度均勻度。再者，本實施例之不同尺寸之第一發光二極體晶片120與第二發光二極體晶片130的排列方式可與透鏡150a的幾何形狀相互撘配，即較小的第二發光二極體晶片130可放置於基板110對應透鏡150a之角落的位置，除了可有效利用角落之區域而達基板110的最大配置利用率外，亦可有效提升光源模組100a的色度均勻度。
在此必須說明的是，下述實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，下述實施例不再重複贅述。
圖2為本發明之一實施例之一種光源模組的俯視示意圖。請參考圖2，本實施例之光源模組100b與圖1A之光源模組100a相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例之光源模組100b之透鏡150b的外型為橢圓形，且光源模組100b更包括多個第三發光二極體晶片140。第三發光二極體140配置於基板110上，且至少位於周圍區域114內，其中第三發光二極體晶片140位在基板110之十字形中心區域112內的個數小於位在基板110之周邊區域112內的個數。也就是說，第三發光二極體晶片140大部分是位於周邊區域114內。於此，螢光層160亦直接配置於第三發光二極體晶片140上。
如圖2所示，本實施例之透鏡150b完全覆蓋第一發光二極體晶片120、第二發光二極體晶片130及第三發光二極體晶片140。每一第三發光二極體晶片140的尺寸小於每一第二發光二極體130的尺寸，且第三發光二極體晶片140例如是覆晶式發光二極體晶片。於此，每一第一發光二極體晶片的邊長為L1，而每一第三發光二極體晶片之邊長為L3，較佳地，則L3L1/2。此外，第三發光二極體晶片140的主要發光波長在一特定色光的波長範圍內，其中第三發光二極體晶片140為綠光發光二極體晶片，且主要發光波長為500~560 nm。意即，第三發光二極體晶片140的主要發光波長亦大於第一發光二極體晶片120的主要發光波長。此外，至少有兩個第三發光二極體晶片140的主要發光波長的差值大於等於5奈米，因此可減少第一發光三極體晶片140的庫存問題，以有效降低庫存成本。
由於本實施例之光源模組100b的設計是將多數個大尺寸的第一發光二極體晶片120設置於基板110的十字中心區域112，而將多數個小尺寸的第二發光二極體晶片130及第三發光二極體晶片140設置於基板110的周圍區域114。因此，第二發光二極體晶片130(即紅光發光二極體晶片)與第三發光二極體晶片140(即綠光發光二極體晶片)可輔助第一發光二極體晶片120(即藍光發光二極體晶片)的色度表現，進而使得光源模組100b可具有較佳的色度均勻度。此外，第一發光二極體晶片120、第二發光二極體晶片130以及第三發光二極體晶片140的排列方式，除了可有效利用基板110對應透鏡150b之角落的位置而達基板110的最大配置利用率外，亦可有效提升光源模組100b的色度均勻度。
圖3A為本發明之一實施例之一種光源模組的俯視示意圖。圖3B為沿圖3A之線II-II的剖面示意圖。請同時參考圖3A與圖3B，本實施例之光源模組100c與圖1A之光源模組100a相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例之透鏡150c並未完全覆蓋第一發光二極體晶片120與第二發光二極體晶片130，更具體來說，透鏡150c的外型是由一圓形透鏡部及一平板部所組成，其中圓形透鏡部並未完全覆蓋第一發光二極體晶片120與第二發光二極體晶片130。透鏡150c僅覆蓋第一發光二極體晶片120與第二發光二極體晶片130於基板110上所佔總面積的70%。
由於透鏡150c所覆蓋的區域大都位於基板110的十字中心區域114，即第一發光二極體晶片120所在的位置，因此當透鏡150c所覆蓋的面積小於第一發光二極體晶片120及第二發光二極體晶片130於基板110上所占總面積時，此仍不影響整體光源模組100c的出光效率及色度均勻度。
值得一提的是，本發明並不限定透鏡150a、150b、150c的外型，雖然此處所提及的透鏡150a、150b、150c的外型具體化為圓形及橢圓形，但已知的其他能達到同等混光效果的結構設計，如透鏡的外型為連續的弧形等，仍屬於本發明可採用的技術方案，不脫離本發明所欲保護的範圍。
綜上所述，由於本發明之光源模組的設計是將大尺寸的發光二極體晶片設置於十字中心區域，而將小尺寸的發光二極體晶片設置於周圍區域。因此，小尺寸且主要波長較長之發光二極體晶片可輔助大尺寸且主要波長較短之發光二極體晶片的色度表現，而使得光源模組具有較佳的色度均勻度。再者，本發明之不同尺寸之發光二極體晶片的排列方式可與透鏡的幾何形狀相互撘配，即較小的發光二極體晶片可放置於基板對應透鏡之角落的位置，除了可有效利用角落之區域而達基板的最大配置利用率外，亦可有效提升光源模組的色度均勻度。
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，任何所屬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，當可作些許之更動與潤飾，故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。
100a、100b、100c．．．光源模組
110．．．基板
112．．．十字形中心區域
114．．．周圍區域
120．．．第一發光二極體晶片
130．．．第二發光二極體晶片
140．．．第三發光二極體晶片
150a、150b．．．透鏡
160．．．螢光層
L1、L2、L3．．．邊長
圖1A為本發明之一實施例之一種光源模組的俯視示意圖。
圖1B為沿圖1A之線I-I的剖面示意圖。
圖2為本發明之一實施例之一種光源模組的俯視示意圖。
圖3A為本發明之一實施例之一種光源模組的俯視示意圖。
圖3B為沿圖3A之線II-II的剖面示意圖。
100a．．．光源模組
110．．．基板
112．．．十字形中心區域
114．．．周圍區域
120．．．第一發光二極體晶片
130．．．第二發光二極體晶片
150a．．．透鏡
160．．．螢光層
L1、L2．．．邊長

Claims (18)

  1. 一種光源模組，包括：一基板，具有一十字形中心區域以及一環繞該十字形中心區域的該周圍區域；多個第一發光二極體晶片，配置於該基板上，且至少位於該十字形中心區域內；以及多個第二發光二極體晶片，配置於該基板上，且至少位於該周圍區域內，其中各該第二發光二極體晶片的尺寸小於各該第一發光二極體的尺寸，而該些第一發光二極體晶片位在該周邊區域內的個數小於位在該十字形中心區域內的個數，且該些第二發光二極體晶片位在該十字形中心區域內的個數小於位在該周邊區域內的個數。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，其中該些第一發光二極體晶片的主要發光波長在一特定色光的波長範圍內，且至少有兩個該些第一發光二極體晶片的主要發光波長的差值大於等於5奈米。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之光源模組，其中該些第一發光二極體晶片為藍光發光二極體晶片，且該主要發光波長為440~480 nm。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，其中該些第二發光二極體晶片的主要發光波長在一特定色光的波長範圍內，且至少有兩個該些第二發光二極體晶片的主要發光波長的差值大於等於5奈米。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之光源模組，其中該些第二發光二極體晶片為紅光發光二極體晶片，且該主要發光波長為600~760 nm。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，其中該些第一發光二極體晶片以及該些第二發光二極體晶片為藍光發光二極體晶片，且該主要發光波長為500~560 nm。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，更包括一透鏡，配置於該基板上，且至少覆蓋該些第一發光二極體晶片與該些第二發光二極體晶片於該基板上所佔總面積的70%以上。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之光源模組，其中該透鏡的外型包括圓形或橢圓形。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，更包括多個螢光層，分別配置於該些第一發光二極體晶片以及該些第二發光二極體晶片上。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，其中各該第一發光二極體晶片的邊長為L1，而各該第二發光二極體晶片之邊長為L2，則L2L1/。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，更包括多個第三發光二極體晶片，配置於該基板上，且至少位於該周圍區域內，其中各該第三發光二極體晶片的尺寸小於各該第二發光二極體的尺寸，且該些第三發光二極體晶片位在該十字形中心區域內的個數小於位在該周邊區域內的個數。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之光源模組，其中各該第一發光二極體晶片的邊長為L1，而各該第三發光二極體晶片之邊長為L3，則L3L1/2。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之光源模組，其中該些第三發光二極體晶片的主要發光波長在一特定色光的波長範圍內，且至少有兩個該些第三發光二極體晶片的主要發光波長的差值大於等於5奈米。
  14. 如申請專利範圍第11項所述之光源模組，其中該些第三發光二極體晶片為綠光發光二極體晶片，且該主要發光波長為500~560 nm。
  15. 如申請專利範圍第10項所述之光源模組，，其中該些第一發光二極體晶片、該些第二發光二極體晶片以及該些第三發光二極體晶片為藍光發光二極體晶片，且該主要發光波長為440~480 nm。
  16. 如申請專利範圍第11項所述之光源模組，其中該些第三發光二極體晶片為多個覆晶式發光二極體晶片。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，其中該些第一發光二極體晶片為多個覆晶式發光二極體晶片。
  18. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，其中該些第二發光二極體晶片為多個覆晶式發光二極體晶片。
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