TWI531095B - 發光二極體裝置 - Google Patents

Description

發光二極體裝置

本揭露是有關於一種發光二極體裝置，且是有關於使所發出的光形成一橢圓形光形之發光二極體裝置。

隨著薄型化、高畫素照相手機大行其道，高亮度LED閃光燈已是照相手機的標準配備，用以彌補在光線不足的室內拍攝，成像品質不佳的問題。然而，由於目前照相手機所搭配之LED閃光燈的色溫係為單一色溫，在特定光源環境(例如是暖色系光源)下使用，拍攝出的照片往往使目標物偏白而背景偏黃，因此常需使用後製軟體調整白平衡來彌補色溫差異。

為了彌補上述缺點，提供可變色溫之LED閃光燈，用以模擬自然的室內光源。

本揭露係有關於一種可變色溫之發光二極體裝置，藉由發光二極體裝置中的透鏡以及晶片的設計，使由晶片所發出 的光形成一橢圓形光形。此外，依據本揭露實施例之發光二極體裝置具有更平均的光分布，同時也能以現有的製程方式進行製造，無需增加額外的製程。

根據本揭露，提出一種發光二極體裝置，包括一基板、一第一晶片與一第二晶片以及一透鏡組。第一晶片與第二晶片設置於基板上，分別發出一第一色溫與一第二色溫的光。透鏡組設置於第一晶片與第二晶片上方，且可包括至少兩個透鏡分別對應第一晶片與第二晶片。透鏡包括一曲面，曲面在一第一平面上的曲率半徑為m，曲面在一第二平面上的曲率半徑為n。第一平面垂直於第二平面，且m不等於n。

根據本揭露，提出一種發光二極體裝置，包括一第一晶片以及一透鏡組。第一晶片具有複數個第一子區域。第一子區域發出至少兩種色溫的光。透鏡組設置於第一晶片上。第一晶片發出的光線經透鏡組於一目標區域形成一橢圓形光形。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

100、200、300‧‧‧發光二極體裝置

10‧‧‧基板

21、61‧‧‧第一晶片

22、62‧‧‧第二晶片

30、70‧‧‧透鏡組

301、302‧‧‧透鏡

303‧‧‧支撐部

35‧‧‧容置空間

40‧‧‧凹部

50‧‧‧反射結構

611、612、613、614‧‧‧第一子區域

621、622、623、624‧‧‧第二子區域

63‧‧‧晶片

631、632、633、634‧‧‧子區域

80‧‧‧遮蔽物

90‧‧‧目標物

A-A’、B-B’、D-D’‧‧‧剖面線

C1‧‧‧曲面

E1、E2‧‧‧區域

m、n‧‧‧曲率半徑

R‧‧‧曲率半徑n與曲率半徑m的比值

X、Y、Z‧‧‧座標軸

第1圖繪示本揭露實施例之發光二極體裝置的立體示意圖。

第2A圖繪示第1圖之發光二極體裝置的俯視圖。

第2B圖為第2A圖之發光二極體裝置沿A-A’剖面線繪示的 剖面圖。

第2C圖為第2A圖之發光二極體裝置沿B-B’剖面線繪示的剖面圖。

第3圖繪示本揭露另一實施例之發光二極體裝置在Y-Z平面的剖面圖。

第4A、5A圖繪示本揭露實施例之發光二極體裝置投射至一目標物之長邊的亮度分佈圖。

第4B、5B圖繪示本揭露實施例之發光二極體裝置投射至一目標物之短邊的亮度分佈圖。

第6A圖繪示一比較例之發光二極體裝置投射至一目標物之長邊的亮度分佈圖。

第6B圖繪示一比較例之發光二極體裝置投射至一目標物之短邊的亮度分佈圖。

第7圖繪示本揭露實施例之發光二極體裝置的立體示意圖。

第8A圖繪示第7圖之發光二極體裝置的俯視圖。

第8B圖為第8A圖之發光二極體裝置沿D-D’剖面線繪示的剖面圖。

第9圖繪示本揭露實施例之第一晶片與第二晶片投射光線至一目標物的示意圖。

第10圖繪示本揭露實施例之另一晶片的示意圖。

第11A圖繪示本揭露實施例之發光二極體裝置投射至一目標物之長邊的亮度分佈圖。

第11B圖繪示本揭露實施例之發光二極體裝置投射至一目標物之短邊的亮度分佈圖。

以下係參照所附圖式詳細敘述本發明之實施例。圖式中相同的標號係用以標示相同或類似之部分。需注意的是，圖式係已簡化以利清楚說明實施例之內容，圖式上的尺寸比例並非按照實際產品等比例繪製，因此並非作為限縮本發明保護範圍之用。

第1圖繪示本揭露實施例之發光二極體裝置100的立體示意圖。第2A圖繪示第1圖之發光二極體裝置100的俯視圖。第2B圖為第2A圖之發光二極體裝置100沿A-A’剖面線繪示的剖面圖。第2C圖為第2A圖之發光二極體裝置100沿B-B’剖面線繪示的剖面圖。

參照第1~2C圖，本揭露實施例之發光二極體裝置100包括一基板10、一第一晶片21與一第二晶片22以及一透鏡組30。第一晶片21與第二晶片22設置於基板10上，且第一晶片21與第二晶片22可分別發出一第一色溫與一第二色溫的光。透鏡組30設置於第一晶片21與第二晶片22上方，且透鏡組30包括至少兩個透鏡301、302分別對應第一晶片21與第二晶片22。

透鏡301、302包括一曲面C1。曲面C1在一第一平面上(例如是第2B圖之Y-Z平面)的曲率半徑為m；曲面C1在一第二平面上(例如是第2C圖之X-Z平面)的曲率半徑為n。此外，m不等於n，使第一晶片21或第二晶片22發出的光線，形成一橢圓形光形。

參照第2A圖，在本實施例中，由於第一晶片21與第二晶片22係為陣列方式彼此交叉排列，上方對應於第一晶片21與第二晶片22 的透鏡301與302也呈陣列方式排列。因此，第2B圖與第2C圖之差異，係在於第2B圖之曲面C1與第2C圖之曲面C1的曲率半徑不同。

在一實施例中，曲面C1在第二平面上(例如是第2C圖之X-Z平面)的曲率半徑n與在第一平面上(例如是第2B圖之Y-Z平面)的曲率半徑m的比值為R(即n/m=R)，且R介於1.2~20。

此外，第一晶片21所發出具有第一色溫的光線例如為一暖白光(Warm White)，第二晶片22所發出具有第二色溫的光線例如為一冷白光(Cool White)。在一實施例中，暖白光例如是3,000K，冷白光例如是6,000K或6,500K。

由於本揭露實施例之透鏡301與302之曲面C1，在兩個互相垂直之平面(X-Z平面與Y-Z平面)上具有不同的曲率半徑，使得第一晶片21或第二晶片22或其組合所發出的光線可呈現橢圓形光形。也就是說，第一晶片21或第二晶片22或其組合所發出的光線可經過透鏡組30(例如包括透鏡301與302)於一目標區域呈橢圓形光形。再者，第一晶片21與第二晶片22所發出的光線具有不同的色溫，因此，可藉由調控第一晶片21與第二晶片22進行混光，達到最適合拍攝環境的色溫。

一般而言，拍攝之相片的尺寸係以矩形為主，舉例來說為4：3、5：4或16：9，皆為常用的拍攝尺寸。因此，本揭露實施例之發光二極體裝置100所發出之橢圓形光形，光線分布更加地平均，可有效避免拍攝之照片的邊緣處，由於光線不足造成拍攝細節的流失。

再者，由於一般晶片所發出之光線，其中心處往往較周圍更強，因此，在本揭露實施例中，發光二極體裝置100之透鏡301、302更可 包括一散光結構，散光結構可對應於第一晶片21與第二晶片22的中心。

舉例來說，如第2B、2C圖所示，在本實例中，發光二極體裝置100之散光結構係為一凹部40，凹部40位於透鏡相對於曲面C1之位置。也就是說，曲面C1係位於透鏡301、302靠近第一晶片21與第二晶片22之一側，而凹部40係位於透鏡301、302遠離第一晶片21與第二晶片22之一側。

然而，本揭露並未限定散光結構為凹部40。在某些實施例中，散光結構也可透過一遮蔽物，例如是黑色矩陣設置於透鏡中，以達到對中心遮光或散光的效果。此外，也可於透鏡301、302添加一些特殊材質或顆粒，例如是二氧化鈦(TiO₂)、二氧化矽(SiO₂)，同樣可以達到散光的效果。

在一實施例中，本揭露實施例之發光二極體裝置100的透鏡組更包括一支撐部303。支撐部303可使基板10與透鏡組30之間形成一容置空間35。如第2B、2C圖所示，第一晶片21與第二晶片22可設置於容置空間35中。

然而，本揭露並未限定於此。第3圖繪示本揭露另一實施例之發光二極體裝置200在Y-Z平面的剖面圖。如圖所示，發光二極體裝置200更可包括一反射結構50。反射結構50設置於基板10與透鏡組30之間，且第一晶片21與第二晶片22係設置於反射結構50中。在此實施例中，反射結構50不僅提供了容置第一晶片21與第二晶片22的空間，同時也能反射由第一晶片21與第二晶片22所發出的光線，以提升出光效率。

第4A、5A圖繪示本揭露實施例之發光二極體裝置100投射 至一目標物之長邊的亮度分佈圖，第4B、5B圖繪示本揭露實施例之發光二極體裝置100投射至一目標物之短邊的亮度分佈圖。第6A圖繪示一比較例之發光二極體裝置投射至一目標物之長邊的亮度分佈圖，第6B圖繪示一比較例之發光二極體裝置投射至一目標物之短邊的亮度分佈圖。

在此，目標物係為一矩形，具有長邊與短邊，且長邊垂直於短邊。舉例來說，目標物例如是一長邊：短邊為4：3之矩形。此外，目標物與發光二極體之間的距離約為1公尺，也就是說，發光二極體之投射距離約為1公尺。

第4A、4B圖之發光二極體裝置100，其曲面C1在第二平面上(例如是第2C圖之X-Z平面)的曲率半徑n與在第一平面上(例如是第2B圖之Y-Z平面)的曲率半徑m的比值R(=n/m)為4/3。第5A、5B圖之發光二極體裝置100，其曲面C1在第二平面上(例如是第2C圖之X-Z平面)的曲率半徑n與在第一平面上(例如是第2B圖之Y-Z平面)的曲率半徑m的比值R(=n/m)為5/3。第6A、6B圖之發光二極體裝置係使用傳統的透鏡組進行量測。

第4A、4B圖之發光二極體裝置100(R=n/m=4/3)，其均勻度>63%。第5A、5B圖之發光二極體裝置100(R=n/m=5/3)其均勻度>61%。相對地，第6A、6B圖之發光二極體裝置，由於使用傳統的透鏡組，因此其亮度在周圍部分明顯較中央部分為弱，因此第6A、6B圖之中央部分皆產生了一峰值。也就是說，第4A、4B圖與第5A、5B圖之發光二極體裝置，其射出之光線的均勻度皆明顯大於第6A、6B圖之發光二極體裝置。

第7圖繪示本揭露實施例之發光二極體裝置300的立體示意 圖。第8A圖繪示第7圖之發光二極體裝置300的俯視圖。第8B圖為第8A圖之發光二極體裝置100沿D-D’線繪示的剖面圖。

參照第7~8B圖，本揭露實施例之發光二極體裝置300包括一第一晶片61以及一透鏡組70。第一晶片61具有複數個第一子區域，且這些第一子區域可發出至少兩種色溫的光，第一晶片61所發出之光線可混光形成一橢圓型光線。

舉例來說，如第8A圖所示，第一晶片61具有四個第一子區域611、612、613與614，且第一子區域611、612、613與614係呈陣列排列。第一子區域611、612、613與614所發出的光線至少包括一冷白光與一暖白光，例如第一子區域611、614可發出冷白光，第一子區域612、613可發出暖白光。在一實施例中，暖白光例如是3,000K，冷白光例如是6,000K或6,500K。

然而，本揭露並未限定於此。在其他實施例中，第一子區域611、612、613與614可分別發出紅光(Red)、綠光(Green)、藍光(Blue)與白光(White)，或者第一子區域611、612、613與614也可分別發出紅光、綠光、藍光與黃光(Yellow)。在另一實施例中，第一子區域611、612、613與614可分別發出紅光、綠光、暖白光與冷白光。

此外，第一子區域之數量也並未限定於四個。在一實施例中，第一晶片61可具有六個第一子區域，排列成3 x 2的陣列。這些第一子區域可具有兩個第一子區域發出紅光，兩個第一子區域發出綠光，兩個第一子區域發出藍光或白光。

本揭露實施例之發光二極體裝置300也可包括一第二晶片 62，第二晶片62具有複數個第二子區域，且這些第二子區域同樣可發出至少兩種色溫的光。

舉例來說，第二晶片62具有四個第二子區域621、622、623與624，且第二子區域621、622、623與624係呈陣列排列。與第一子區域類似，第二子區域621、622、623與624所發出的光線至少包括一冷白光與一暖白光，例如第二子區域621、624可發出暖白光，第二子區域622、623可發出冷白光。在一實施例中，暖白光例如是3,000K，冷白光例如是6,000K或6,500K。

第9圖繪示本揭露實施例之第一晶片61與第二晶片62投射光線至一目標物90的示意圖。如第9圖所示，目標物90可包括區域E1與區域E2，分別由第一晶片61與第二晶片62之不同的子區域進行投射。在本實施例中，第二子區域621、622、623與624的其中之一係對應於第一子區域611、612、613與614的其中之一，並投射光線至目標物90的相同區域。

舉例來說，第一子區域611與第二子區域621係投射光線至目標物90的區域E1，而第一子區域612與第二子區域622係投射光線至目標物90的區域E2。在本實施例中，第一子區域612與第二子區域621係發出暖白光，第一子區域611與第二子區域622係發出冷白光。

此外，第一晶片61中的各第一子區域611、612、613與614以及第二晶片62中的各第二子區域621、622、623與624係被獨立調控。也就是說，目標物90的區域E1可透過第一子區域611與第二子區域621之調控，達到理想的亮度與色溫，目標物90的區域E2可透過第一子區域 612與第二子區域622之調控，達到理想的亮度與色溫。

由於本揭露實施例之發光二極體裝置300的結構設計，使得運用發光二極體裝置300的閃光燈，可對目標(拍攝)物進行分區控制光線。也就是說，透過分區域調光使拍攝之照片達到更接近真實的色彩。

此外，本揭露實施例之發光二極體裝置300可藉由薄膜發光二極體封裝(Thin Film LED Packaging,TFP)製程調整晶片的形狀，可簡單地將晶片分成複數個子區域。再者，由於同一晶片(例如第一晶片61)中不只發出單一色溫的光線，因此更能進一步地增加拍攝色彩的豐富性。

在本揭露實施例中，發光二極體裝置300之第一晶片61中的各第一子區域611、612、613與614中央可具有一間隔區域65(如第8A圖所示)。第一子區域611、612、613與614係為L型，以形成間隔區域65。同樣地，第二晶片62中的各第二子區域621、622、623與624也可為L型，使中央具有間隔區域65。在此處，間隔區域65的形成係防止晶片的中央區域亮度較強，而周圍區域亮度較低，造成投射至目標物的光線亮度不均勻的現象。

然而，本揭露之晶片並未限定於上述形狀。第10圖繪示本發明實施例之另一晶片63的示意圖。如第10圖所示，晶片63包括子區域631、632、633與634，在本實施例中，子區域631、632、633與634係為矩形，且成陣列排列。此外，晶片63之子區域631、632、633與634的中央更包括一遮蔽物80。

在一實施例中，遮蔽物80可例如是一反射式擴散片或黑色膜片，且遮蔽物的形狀與結構係依據晶片之形狀以及透鏡組之位置關係而 有所不同，本揭露並未對此加以限定。

在本揭露實施例中，可藉由塗佈的方式將不同色溫之螢光塗料精確地塗佈於晶片的上方。在一實施例中，也可採用噴霧螢光塗料進行塗佈。

要注意的是，本揭露實施例之發光二極體裝置將晶片分為複數個子區域，這些子區域係由不同的驅動器(driver)所控制。此外，雖然也可透過設置複數個體積較小的晶片達到類似的成效，然而，體積較小的晶片在製程上較為困難，且容易發生例如是打線斷裂等問題。

第11A圖繪示本揭露實施例之發光二極體裝置(例如是第8A圖之發光二極體裝置300)投射至一目標物之長邊的亮度分佈圖，第11B圖繪示本揭露實施例之發光二極體裝置(例如是第8A圖之發光二極體裝置300)投射至一目標物之短邊的亮度分佈圖。同樣地，目標物係為一矩形，具有長邊與短邊，且長邊垂直於短邊。舉例來說，目標物例如是一長邊：短邊為4：3之矩形。此外，目標物與發光二極體之間的距離約為1公尺，也就是說，發光二極體之投射距離約為1公尺。

第11A、11B圖之發光二極體裝置300具有一第一晶片61及一第二晶片62，且分別具有可獨立調控之第一子區域611、612、613與614及第二子區域621、622、623與624。

相較於第6A、6B圖之傳統的發光二極體裝置，由於其晶片不具有間隔區域，因此其亮度在周圍部分明顯較中央部分為弱，因此第6A、6B圖之中央部分皆產生了一峰值。也就是說，第11A、11B圖之發光二極體裝置，其射出之光線的均勻度皆明顯大於第6A、6B圖之發光二極體裝置。

承上述說明，本揭露實施例之發光二極體裝置，由於其結構設計可發出具有橢圓形光形的光線，相較於傳統的發光二極體裝置所發出之圓形光形，光線分布更加地平均。此外，在本揭露之發光二極體可發出不同色溫之光線，在一實施例中，更可對目標拍攝物進行分區控制光線。也就是說，透過分區域調光使拍攝之照片達到更接近真實的色彩。

綜上所述，雖然本揭露已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明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，當可作各種之更動與潤飾。因此，本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧發光二極體裝置

10‧‧‧基板

21‧‧‧第一晶片

22‧‧‧第二晶片

30‧‧‧透鏡組

40‧‧‧凹部

X、Y、Z‧‧‧座標軸

Claims (14)

1. 一種發光二極體裝置，包括：一基板；一第一晶片與一第二晶片，設置於該基板上，分別發出一第一色溫與一第二色溫的光；以及一透鏡組，設置於該第一晶片與該第二晶片上方，該透鏡組包括至少兩個透鏡分別對應該第一晶片與該第二晶片，該透鏡包括：一曲面，該曲面在一第一平面上的曲率半徑為m，該曲面在一第二平面上的曲率半徑為n，其中該第一平面垂直於該第二平面，且m不等於n。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體裝置，其中該透鏡更包括：一散光結構，對應於該第一晶片與該第二晶片的中心。
3. 如申請專利範圍第2項所述之發光二極體裝置，其中該散光結構為一凹部，該凹部相對於該曲面。
4. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體裝置，其中n/m=R，且R介於1.2~20。
5. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體裝置，其中該透鏡組更包括：一支撐部，用以在該基板與該透鏡組之間形成一容置空間，使該第一晶片與該第二晶片設置於該容置空間。
6. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體裝置，更包括：一反射結構，設置於該基板與該透鏡組之間，其中該第一晶片與該第二晶片係設置於該反射結構中。
7. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體裝置，其中該第一色溫為一暖白光，該第二色溫為一冷白光。
8. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體裝置，該第一晶片或該第二晶片或其組合所發出的光，經過該透鏡組於一目標區域呈橢圓形光形。
9. 一種發光二極體裝置，包括：一第一晶片，具有複數個第一子區域，該些第一子區域發出至少兩種色溫的光；以及一透鏡組，設置於該第一晶片上；其中該第一晶片發出的光線經該透鏡組於一目標區域形成一橢圓形光形。
10. 如申請專利範圍第9項所述之發光二極體裝置，更包括：一第二晶片，具有複數個第二子區域，該些第二子區域發出至少兩種色溫的光；其中該些第二子區域的其中之一係對應於該些第一子區域的其中之一，並投射光線至一相同區域。
11. 如申請專利範圍第9項所述之發光二極體裝置，其中該些第一子區域係呈陣列排列。
12. 如申請專利範圍第9項所述之發光二極體裝置，其中該 些第一子區域之中央具有一間隔區域。
13. 如申請專利範圍第12項所述之發光二極體裝置，其中該些第一子區域為L型，以形成該間隔區域。
14. 如申請專利範圍第9項所述之發光二極體裝置，更包括：一遮蔽物，設置於該些第一子區域的中央。