TWI631732B - Illuminating device - Google Patents

Abstract

一種發光裝置，包含一基板、一設置於該基板上的發光單元、一設置於該基板上並環繞該發光單元的反射件，及一透鏡。該發光單元包括一設置於該基板上的發光二極體晶片。該透鏡是覆蓋該發光單元及至少局部該反射件，且該透鏡包括一具有複數個微結構的外表面。透過透鏡之外表面上的微結構，可以使光線分布均勻，再配合該反射件的設置，能將側向出光的光線反射至正向出光，提高正向出光率。

Description

發光裝置

本發明是有關於一種發光元件，特別是指一種發光裝置。

因全球暖化、能源耗竭，環保節能的綠能科技備受矚目。LED具低能源、高發光效率、壽命長、不易破損、無水銀等有毒物質污染的優點，成為各國發展之重點。LED是新開發的光源，必須考量到是否對人體健康造成影響。因為LED體積小但指向性強，與自然的太陽光差異大，容易造成光色不均、色溫不均、空間亮度分布不均等問題，造成人體視覺感到不適。

再者，目前白光LED在光色表現上的一項弱點即是黃暈的產生，而黃暈的產生會使光線伴隨色溫在空間呈現不一致的分布，這會對人眼產生不良影響，對於幼童與青少年的不良影響尤甚。

因此，本發明之目的，即在提供一種勻光效果佳且同時提高正向出光率的發光裝置。

於是本發明發光裝置，包含一基板、一設置於該基板上的發光單元、一設置於該基板上並環繞該發光單 元的反射件，及一透鏡。該發光單元包括至少一發光二極體晶片。該透鏡是覆蓋該發光單元及至少局部該反射件，且透鏡包括一具有複數個微結構的外表面。

本發明之功效在於：透過該透鏡之外表面上的微結構，可以使光線分布均勻，再配合該反射件的設置，能將側向出光的光線反射至正向出光，提高正向出光率。

2‧‧‧發光裝置

21‧‧‧基板

22‧‧‧發光單元

221‧‧‧發光二極體晶片

222‧‧‧螢光膠層

23‧‧‧反射件

231‧‧‧底面

232‧‧‧外壁面

233‧‧‧傾斜面

234‧‧‧頂面

235‧‧‧內壁面

236‧‧‧反射層

24‧‧‧透鏡

241‧‧‧外表面

242‧‧‧螢光粒子

H‧‧‧高度

d‧‧‧厚度

θ‧‧‧夾角

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一側視示意圖，說明本發明發光裝置的一第一較佳實施例；圖2、3皆是側視示意圖，說明該第一較佳實施例中，一反射件可為不同形狀；圖4是一側視示意圖，說明本發明發光裝置的一第二較佳實施例；圖5是一側視示意圖，說明該第二較佳實施例中，說明該反射件可為不同形狀；圖6是一側視示意圖，說明該第二較佳實施例中，該反射件的另一種態樣；圖7是一側視示意圖，說明該第二較佳實施例中，一透鏡的不同設置態樣；圖8是一側視示意圖，說明本發明發光裝置的一第三較佳實施例；圖9是一側視示意圖，說明本發明發光裝置的一第四 較佳實施例；及圖10是一側視示意圖，說明該第四較佳實施例中，能達成勻光效果的不同態樣。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1，本發明發光裝置2之一第一較佳實施例，包含一基板21、一設置於該基板21上的發光單元22、一設置於該基板21上並環繞該發光單元22的反射件23，及一透鏡24。該發光單元22包括一設置於該基板21上的發光二極體晶片221，該反射件23是環繞該發光二極體晶片221且包括一貼設於該基板21的底面231、一由該底面231之外緣往遠離該基板21之方向延伸的外壁面232、一由該底面231之內緣往遠離該基板21之方向延伸的內壁面235，及一連接該內壁面235與該外壁面232的頂面234。其中該頂面234的形狀可以是平面，如圖1中，該反射件23的垂直截面的形狀是以正方形為例繪示，但也可以是如圖2所示之長方形的態樣，或是如圖3所示，該頂面234的形狀為弧面，而使該反射件23的垂直截面的形狀是砲彈形的態樣。

如圖1所示，該反射件23的高度H(此為最大垂直高度)是大於該發光二極體晶片221的厚度d。另外，於本實施例中，該透鏡24是設置於該基板21上且完全覆蓋該發光單元22及該反射件23，且該透鏡24包括一具有複 數個微結構的外表面241。要說明的是，於本實施例中，所述微結構的表面形狀是以尖角狀為例繪示，但也可以是呈階梯狀、弧狀或其組合，不以此為限。其中，弧狀微結構若以微觀的角度來看，等於是在原本已經具有提高光取出效率的該透鏡24上又設置多個小透鏡，因此除了具有勻光功能之外，弧狀微結構同時也可以提高該發光裝置2的出光效率。

需說明的是，雖然在本實施例中，該發光單元22僅繪示一個發光二極體晶片221，但該發光單元22也可以是包括複數個設置於該基板21上的發光二極體晶片221，使用者可依需求選擇多個單色光的發光二極體晶片221，或是多個多色光的發光二極體晶片221自行搭配使用，不以本實施例所揭露者為限。

本發明發光裝置2透過透鏡24之該外表面241上的微結構，可以使光線均勻分布，再配合該反射件23的高度H是大於該發光二極體晶片221的厚度d，能確實將側向光反射至正向出光，提高正向出光率。其中，該些微結構的寬度、高度均大於該發光單元22之發光波長且小於10微米，原因在於若微結構的寬度、高度小於發光單元22之發光波長，光會直接穿透微結構而不會發生折射，若微結構的寬度、高度大於10微米，製程不易達成。另外，兩相鄰微結構之間互相間隔一間距，該間距小於5微米，如此能具有較佳的折射效果。最佳地，該些微結構在外表面241上所佔據的面積相對於整個該外表面241之表面積的 比例是介於65%~99%之間，如此高密度的微結構分佈可使該透鏡24的勻光效果更佳。

值得一提的是，當該反射件23之垂直截面的形狀是如圖3所示之砲彈形時，呈弧面之該頂面234可使該發光單元22的側向光線具有多角度的折射方向，使用者可根據所需光形而調整該頂面234的曲率設計，使該反射件23不但能提高該發光裝置2的正向出光率，還具有調整光形的功效。

參閱圖4，本發明發光二極體裝置2之一第二較佳實施例，大致與該第一較佳實施例相同，不同處在於：該反射件23包括一貼設於該基板21上的底面231、一由該底面231之外緣往遠離該基板21之方向延伸的外壁面232，及一連接該外壁面232與該底面231內緣的傾斜面233，該傾斜面233的曲率可以為0，以使該反射件23的垂直截面的形狀是三角形，或者是該傾斜面233的曲率可不為0(未繪示)，也就是說，該傾斜面233可為曲面，以方便使用者根據該發光二極體晶片221的出光光型來調控該傾斜面233之曲率，較佳地，該傾斜面233的曲率大於0，如此一來，該發光二極體裝置2將有較佳的出光效率。當然，也可以是如圖5所示，該反射件23還包括一頂面234，該頂面234是連接該外壁面232與該傾斜面233且與該底面231平行，以使該反射件23的垂直截面的形狀是梯形。於本實施例中，該傾斜面233與該底面231的夾角θ介於1到50度之間，當夾角θ落在這個範圍時，該傾斜面233可有 效地利用該發光單元22的側向光，並將其反射後正向出光。較佳地，當該傾斜面233與該底面231的夾角θ介於15度到25度之間，出光量可提升至少20%，因此可有效提升發光裝置2的出光效率。要說明的是，該反射件23本身可以是以反射率大於90%的材質製成，亦可以是如圖6所示，透過一設置於該傾斜面233上的反射層236，來達到反射效果。

另外要說明的是，於圖4中，該透鏡24是設置於該反射件23上且覆蓋該發光單元22及局部該反射件23。當然也可以是如圖7所示，該透鏡24是設置於該基板21上且完全覆蓋該發光單元22及該反射件23。藉此，不但可提供該發光裝置2之另一種使用態樣，且該透鏡24能對於所有經由該傾斜面233反射的光線都具有勻光效果，提高出光均勻度，也可產生保護該反射件23之功效，還可增加該透鏡24與該基板21之間的黏著性，提升該發光裝置2的可靠度。

本實施例透過該反射件23是內低外高的形態，因此還可以將側向出光的光線經由該反射件23的該傾斜面233或設置於該傾斜面233上的該反射層236進行反射，而能提高正向出光率。另外，透過改變該夾角θ的角度，還能對於所需之出光光型進行調整，結合該透鏡24的該外表面241上的微結構的勻光效果，不但可有效利用光源，達到節能之功效，也可以使照明環境更加舒適及符合人體工學。

參閱圖8，本發明發光裝置2之一第三較佳實施例，大致與該第二較佳實施例相同，不同處在於：該反射件23的該傾斜面233上形成有複數個微結構。本實施例除了能達成與該第二較佳實施例相同的功效外，透過所述微結構亦能對於所需之出光光型進行調整，因此本實施例的發光裝置2經過兩次微結構的作用(該反射件23的微結構及該透鏡24的微結構)後，所射出的光線將更加均勻，再配合改變該夾角θ的角度，對於出光光型之調整更有彈性，更為便利。

另外，微結構也可以設置在如圖1、圖2、圖3所示之該反射件23的該內壁面235上，同樣也可以使發光單元22所射出的光線經過兩次微結構的作用(該反射件23的微結構及該透鏡24的微結構)，因此可使發光裝置2勻光效果更佳。要說明的是，於本實施例中，該反射件23上的微結構的表面形狀可以是尖角狀、階梯狀、弧狀或其組合，不以此為限。

參閱圖9，本發明發光裝置2之一第四較佳實施例，大致與該第二較佳實施例相同，不同處在於：該發光單元22還包括一覆蓋於該發光二極體晶片221上的螢光膠層222。透過該螢光膠層222的設置，可以使該發光二極體晶片221所散發的光線產生混光的效果，增添光線之顏色變化性。當然，於實際實施時，也可以不設置該螢光膠層222，而是如圖10所示，該透鏡24摻雜有複數個螢光粒子242，且各個螢光粒子242的粒徑介於3微米到50微 米之間。透過所述螢光粒子242，同樣能使該發光二極體晶片221所散發的光線產生混光的效果，搭配該透鏡24之該外表面241上的微結構，可使出光的光色均勻，若是應用在藍光的發光二極體晶片221搭配黃色的螢光膠層222或是黃色的螢光粒子242時，可明顯改善混光後的白光的黃暈現象，可使人眼感到舒適。

綜上所述，本發明發光裝置2，透過該透鏡24之該外表面241上的微結構，可以使光線分布均勻，若應用在發出白光的發光裝置2上，可明顯改善黃暈現象，且該反射件23的設置能將側向出光的光線反射至正向出光，提高正向出光率，再配合改變該反射件23之夾角θ、反射層236，以及微結構等互相配合，對於出光光型之調整更有彈性，更為便利，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

Claims (10)

1. 一種發光裝置，包含：一基板；一發光二極體晶片，設置於該基板上；一反射件，設置於該基板上，該反射件接觸並環繞該發光二極體晶片且具有一反射傾斜面；一螢光膠層，設置在該發光二極體晶片上；及一透光層，覆蓋該發光二極體晶片並位在該發光二極體晶片與該反射件之間。
2. 一種發光裝置，包含：一基板；一發光二極體晶片，設置於該基板上；一反射件，設置於該基板上，該反射件接觸並環繞該發光二極體晶片且具有一反射傾斜面；一螢光膠層，設置在該發光二極體晶片上；及一透光層，覆蓋該發光二極體晶片，其中該透光層接觸該發光二極體晶片、該反射傾斜面與該螢光膠層。
3. 一種發光裝置，包含：一基板；一發光二極體晶片，設置於該基板上；一反射件，設置於該基板上，該反射件接觸並環繞該發光二極體晶片且具有一反射傾斜面；及一透光層，包括複數個螢光粒子，該透光層覆蓋該 發光二極體晶片及該反射件。
4. 如請求項1或2或3所述的發光裝置，其中，該反射件包括一貼設於該基板上的底面、一由該底面之外緣往遠離該基板之方向延伸的外壁面，該反射傾斜面連接該外壁面與該底面之內緣。
5. 如請求項4所述的發光裝置，其中，該反射傾斜面具有複數個微結構。
6. 如請求項1或2或3所述的發光裝置，其中，該透光層的表面具有複數個微結構。
7. 如請求項6所述的發光裝置，其中，所述微結構在該透光層的表面上所佔據的面積相對於整個該表面之面積的比例是介於65%~99%之間。
8. 如請求項1或2或3所述的發光裝置，其中，該透光層是設置於該基板上且完全覆蓋該發光二極體晶片及該反射傾斜面。
9. 如請求項1或2所述的發光裝置，其中，該透光層內摻雜有複數個螢光粒子。
10. 如請求項1或2或3所述的發光裝置，其中，該發光裝置具有一側平面，該側平面至少包含部分該基板及部分該反射件。