TW201510439A - 發光裝置 - Google Patents

Abstract

一種發光裝置包含至少一發光元件以及一導光板。導光板包含一光波導區以及一波長轉換區。光波導區係設置於發光元件上。光波導區包括一上全反射面、一下全反射面、一入射面以及一第一出射面。上全反射面及下全反射面係平行地架設於光波導區之相對兩側。入射面係位在下全反射面之一預定區域，並位在發光元件之出光路徑上方。第一出射面係鄰接上全反射面及下全反射面。波長轉換區鄰接第一出射面。波長轉換區具有一波長轉換物質於其中。波長轉換區具有一第二出射面，以供光線射出導光板外。

Description

發光裝置

本發明係關於一種發光裝置。

由於發光二極體具有低能耗的優點，已成為主流發光元件之一，而廣泛應用於照明技術及顯示技術的背光模組中。為了擴大發光二極體的照射範圍，製造者通常會額外採用一導光板，並將發光二極體設置在導光板的側面。在發光二極體發光時，光線會從導光板的側面射入導光板中，並於導光板的上表面射出。

然而，若從導光板的上表面觀看時，只能夠看到光線均勻分布在導光板的整個上表面。倘若欲使光線呈現特定圖案時，目前的導光板並無法滿足這樣的需求。

有鑑於此，本發明提供一種發光裝置，其目的在於使光線呈現特定圖案。

為了達到上述目的，依據本發明之一實施方式，發光裝置可包含至少一發光元件以及一導光板。發光元件係 用以放射一具第一波長的第一光線。導光板包含一光波導區以及一波長轉換區。光波導區係設置於發光元件上，其係用以供第一光線以全反射的方式行進於其中。光波導區包括一上全反射面、一下全反射面、一入射面以及一第一出射面。上全反射面及下全反射面係平行地架設於光波導區之相對兩側。入射面係位在下全反射面之一預定區域。入射面係位在發光元件之出光路徑上方，使第一光線可經入射面進入光波導區內，並以全反射方式在光波導區內行進。第一出射面係鄰接上全反射面及下全反射面。波長轉換區鄰接第一出射面，用以接收來自第一出射面的第一光線，且波長轉換區具有一波長轉換物質於其中，波長轉換物質有散射作用，位於第二出射面之上，不會造成光全反射。波長轉換物質係用以轉換部分第一光線成為一具第二波長的第二光線。第二波長大於第一波長。波長轉換區具有一第二出射面，使第一光線和第二光線經第二出射面射出導光板外，並混合成一第三光線。

於本發明之一或多個實施方式中，上全反射面及下全反射面分別設置有一可讓光產生全反射的反射片。

於本發明之一或多個實施方式中，第二出射面鄰接該上全反射面並實質平行於上全反射面，且第二出射面係粗糙的。

於本發明之一或多個實施方式中，波長轉換區與光波導區係沿同一方向地線性排列。

於本發明之一或多個實施方式中，光波導區係一線 狀區域，具有一第一末端及一第二末端。第一末端與第二末端分別具有第一出射面。波長轉換區則係鄰接於第一末端及第二末端。

於本發明之一或多個實施方式中，光波導區係被波長轉換區所環繞。

於本發明之一或多個實施方式中，發光裝置更包括一電路板，設置於導光板下方，使發光元件得以設置於電路板上，並與電路板電性連接。

於本發明之一或多個實施方式中，發光元件係發光二極體。

於本發明之一或多個實施方式中，波長轉換物質可選自螢光粉、顏料、色素其中之一或其組合。

於本發明之一或多個實施方式中，發光裝置更包括一封裝膠，包覆發光元件且使發光元件被黏接於光波導區之入射面。

於上述實施方式中，發光元件所放射的光可在光波導區中以全反射的方式行進至波長轉換區，再由波長轉換區射出至導光板外。換句話說，若由導光板上方觀之，光波導區係暗的，而波長轉換區係亮的。因此，製造者可根據需求設計波長轉換區的圖案，以使光線呈現特定圖案。

此外，由於波長轉換物質可使光線的波長變長。當波長變長時，介質(在此為波長轉換區的材料)的折射率會下降，故可降低臨界角，使得在波長轉換區中的光線在第二出射面較不易發生全反射，可使更多光線從第二出射面射 出至導光板外，從而提升發光裝置的整體亮度及發光效率。

另外，由於上述實施方式僅需採用少量的發光元件，並將此發光元件設置於導光板之光波導區的局部區域下，即可使波長轉換區呈亮態，而無須額外地將其他發光元件設置於波長轉換區，故可降低發光元件的數量，從而降低成本。

以上所述僅係用以闡述本發明所欲解決的問題、解決問題的技術手段、及其產生的功效等等，本發明之具體細節將在下文的實施方式及相關圖式中詳細介紹。

10‧‧‧發光裝置

10a‧‧‧發光裝置

10b‧‧‧發光裝置

100‧‧‧發光元件

200‧‧‧導光板

200a‧‧‧導光板

210‧‧‧光波導區

211‧‧‧第一末端

212‧‧‧上全反射面

213‧‧‧第二末端

214‧‧‧下全反射面

216‧‧‧入射面

218‧‧‧第一出射面

220‧‧‧波長轉換區

220a‧‧‧波長轉換區

222‧‧‧波長轉換物質

224‧‧‧第二出射面

300‧‧‧電路板

400‧‧‧封裝膠

510‧‧‧反射片

520‧‧‧反射片

522‧‧‧開口

L1‧‧‧第一光線

L2‧‧‧第二光線

L3‧‧‧第三光線

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圖繪示依據本發明一實施方式之發光裝置的立體圖；第2圖繪示第1圖之發光裝置在側視角度上的光路圖；第3圖繪示依據本發明另一實施方式之發光裝置在側視角度上的光路圖；以及第4圖繪示依據本發明又一實施方式之發光裝置的立體圖。

以下將以圖式揭露本發明之複數實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。 然而，熟悉本領域之技術人員應當瞭解到，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節並非必要的，因此不應用以限制本發明。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。

第1圖繪示依據本發明一實施方式之發光裝置10的立體圖。如第1圖所示，本實施方式之發光裝置10可包含至少一發光元件100、一導光板200以及一電路板300。發光元件100係夾設於導光板200與電路板300之間。換句話說，導光板200係設置於發光元件100上方，而電路板300係設置於發光元件100下方。

第2圖繪示第1圖之發光裝置10在側視角度上的光路圖。如第2圖所示，導光板200包含一光波導區210以及一波長轉換區220。光波導區210係設置於發光元件100上。光波導區210包括一上全反射面212、一下全反射面214、一入射面216以及一第一出射面218。上全反射面212及下全反射面214係平行地架設於光波導區210之相對兩側。上全反射面212及下全反射面214均可全反射光線，而使光線不會從上全反射面212及下全反射面214射出光波導區210外。入射面216係位在下全反射面214之一預定區域，並位在發光元件100之出光路徑上方，而可供發光元件100所放射的光線射入光波導區210中。第一出射面218係鄰接上全反射面212及下全反射面214。

波長轉換區220鄰接第一出射面218。波長轉換區220具有一第二出射面224。第二出射面224係鄰接光波導 區210的上全反射面212。波長轉換區220具有一波長轉換物質222於其中。波長轉換物質222具有散射光線的特性，可使光射出地二出射面，並且波長轉換物質222可使光線的波長變長。當波長變長時，介質(在此為波長轉換區220的材料)的折射率會下降，故可降低臨界角，使得在波長轉換區220中的光線在第二出射面224較不易發生全反射，而可使更多光線能夠從第二出射面224射出至導光板200外，從而提升發光裝置10的整體亮度及發光效率。

由於上全反射面212與下全反射面214可使第一光線L1以全反射的方式在光波導區210中行進，而防止第一光線L1從上全反射面212或下全反射面214射出光波導區210外，故若由導光板200外觀看，則光波導區210會呈現暗的。另由於光線可從第二出射面224射出至導光板200外，故若由導光板200外觀看，則波長轉換區220會呈現亮的。換句話說，光波導區210的亮度與波長轉換區220的亮度不同，而可使觀看者在視覺上認為波長轉換區220係發光的，而光波導區210係不發光的。因此，製造者可根據需求來設計波長轉換區220的圖案，以使發光裝置10呈現各種不同的發光圖案。

另外，由於本實施方式僅需採用少量的發光元件100，並將此發光元件100設置於導光板200之光波導區210的局部區域(例如：中間區域)下，即可使波長轉換區220呈亮態，而無須額外地將其他發光元件100設置於波長轉換區220下，故可降低發光元件100的數量，從而降低成 本。

如第2圖所示，在使用時，發光元件100可放射一具有第一波長的第一光線L1。第一光線L1可經入射面216進入光波導區210內。上全反射面212及下全反射面214可全反射位於光波導區210中的第一光線L1，而使第一光線L1以全反射的方式在光波導區210內行進。當第一光線L1行進至第一出射面218時，第一光線L1可穿過第一出射面218而進入波長轉換區220。當第一光線L1在波長轉換區220中行進時，部分第一光線L1會被波長轉換物質222轉換為一具有第二波長的第二光線L2，未被轉換的第一光線L1則會繼續在波長轉換區220中行進，並且波長轉換物質222具有散射特性，可使第一光線L1和第二光線L2混和成一第三光線L3射出導光板200外。且此第二光線L2的波長係大於第一光線L1的波長，可額外協助第一光線L1和第二光線L2混和成一第三光線L3射出導光板200外。

於部分實施方式中，上全反射面212及下全反射面214可藉由在光波導區210的上下兩表面鍍上反射材料(如：銀)來實現，但本發明並不以此為限。

於部分實施方式中，第二出射面224係粗糙的。也就是說，第二出射面224上可設有凹凸起伏狀的微結構，以降低光線由第二出射面224射出導光板200外的入射角，而進一步防止全反射發生在第二出射面224，以幫助光線射出導光板200外。

於部分實施方式中，波長轉換區220與光波導區210係沿同一方向地線性排列。也就是說，波長轉換區220與光波導區210係沿一直線所排列。於部分實施方式中，第二出射面224不僅可鄰接上全反射面212，還可與上全反射面212實質上平行。也就是說，第二出射面224與上全反射面212係共面的(coplanar)。

於部分實施方式中，光波導區210係一線狀區域，其具有一第一末端211及一第二末端213。第一末端211與第二末端213係相對的，且兩者分別具有一第一出射面218。波長轉換區220係鄰接於第一末端211，另一波長轉換區220亦係鄰接於第二末端213。如此一來，如第1圖所示，當發光元件100發光時，發光裝置10會呈現左右兩邊發光，而中間無發光的圖案。

於部分實施方式中，如第2圖所示，發光元件100係設置於電路板300上，並與電路板300電性連接。如此一來，發光元件100可被電路板300上的驅動元件(未示於圖中)驅動而發光。

於部分實施方式中，如第2圖所示，發光裝置10還可包括一封裝膠400。封裝膠400可包覆發光元件100，以保護發光元件100。封裝膠400可使發光元件100被黏接於光波導區210之入射面216。具體來說，封裝膠400係黏接於光波導區210的入射面216與電路板300之間。

於部分實施方式中，波長轉換物質222可為螢光粉、顏料、色素其中之一或其組合，其可被發光元件100 所放射的光線所激發，而使此光線的波長變長。於部分實施方式中，發光元件100可為發光二極體。較佳來說，發光元件100為可發出短波長光的發光二極體，以便激發波長轉換物質222。舉例來說，發光元件100可為藍光發光二極體或紫外光發光二極體。於部分實施方式中，由於導光板200具有波長轉換區220，故發光元件100可不包含波長轉換材料，亦即，發光元件100可為未經波長轉換材料所封裝的發光二極體晶粒。另外，波長轉換物質222的粒徑大小對於入射光而言，可造成散射，協助光線出射波導之外。

第3圖繪示依據本發明另一實施方式之發光裝置10a在側視角度上的光路圖。如第3圖所示，本實施方式與前述實施方式之間的主要差異係在於：發光裝置10a還包括兩反射片510以及520。反射片510係設置於上全反射面212上，以幫助抵達上全反射面212的光線產生全反射。反射片520係設置於下全反射面214，以幫助抵達下全反射面214的光線產生全反射。藉由反射片510以及520的設置，可進一步防止光線從上全反射面212及下全反射面214射出光波導區210外。

於部分實施方式中，反射片520具有一開口522。入射面216係暴露於開口522，且部分發光元件100係位於開口522中。如此一來，發光元件100的放射光可穿過入射面216而進入光波導區210中，而不會被反射片520所阻擋。

第4圖繪示依據本發明又一實施方式之發光裝置10b的立體圖。如第4圖所示，發光裝置10b與第1圖中的發光裝置10之間的主要差異係在於：導光板200a的波長轉換區220a的形狀與第1圖之波長轉換區220的形狀不同。進一步來說，波長轉換區220a為一環狀結構，而光波導區210係被波長轉換區220a所環繞。於其他實施方式中，波長轉換區220a亦可設計為其他形狀，例如：三角形、六邊形等等，而不以此為限。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，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。

10‧‧‧發光裝置

100‧‧‧發光元件

200‧‧‧導光板

210‧‧‧光波導區

220‧‧‧波長轉換區

300‧‧‧電路板

400‧‧‧封裝膠

Claims (10)

1. 一種發光裝置，包含：至少一發光元件，用以放射一具第一波長的第一光線；以及一導光板，包含：一光波導區，設置於該發光元件上，用以供該第一光線以全反射的方式行進於其中，該光波導區包括：一上、下全反射面，平行地架設於該光波導區之相對兩側；一入射面，位在該下全反射面之一預定區域，且該入射面係位在該發光元件之出光路徑上方，使該第一光線可經該入射面進入該光波導區內，並以全反射方式在該光波導區內行進；及一第一出射面，鄰接該上、下全反射面；以及一波長轉換區，鄰接該第一出射面，用以接收來自該第一出射面的第一光線，且該波長轉換區具有一波長轉換物質於其中，該波長轉換物質係用以轉換部分該第一光線成為一具第二波長的第二光線，該第二波長大於該第一波長，且該波長轉換區具有一第二出射面，使該第一光線和該第二光線經該第二出射面射出該導光板外，並混合成一第三光線。
2. 如請求項1所述之發光裝置，其中該上、下全反射面分別設置有一可讓光產生全反射的反射片。
3. 如請求項2所述之發光裝置，其中該第二出射面鄰 接該上全反射面並實質平行於該上全反射面，且該第二出射面係粗糙的。
4. 如請求項1所述之發光裝置，其中該波長轉換區與該光波導區係沿同一方向地線性排列。
5. 如請求項4所述之發光裝置，其中該光波導區係一線狀區域，具有一第一末端及一第二末端，且該第一、第二末端分別具有一該第一出射面，而該波長轉換區則係鄰接於該第一末端及該第二末端。
6. 如請求項1所述之發光裝置，其中該光波導區係被該波長轉換區所環繞。
7. 如請求項1所述之發光裝置，更包括一電路板，設置於該導光板下方，使該發光元件得以設置於該電路板上，並與該電路板電性連接。
8. 如請求項7所述之發光裝置，其中該發光元件係發光二極體。
9. 如請求項1至8中任一項所述之發光裝置，其中該波長轉換物質可選自螢光粉、顏料、色素其中之一或其組合。
10. 如請求項9所述之發光裝置，更包含： 一封裝膠，包覆該發光元件且使該發光元件被黏接於該光波導區之該入射面。