CN101552268B - 发光二极管模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有良好混色效果的发光二极管模块,是包含复数个排列为一多边形的偏心封装的发光二极管封装体设于一基板上,其中,各该偏心封装的发光二极管封装体包含一基座、一发光二极管晶粒偏置于该基座的一中心点旁,由该等偏心封装的发光二极管封装体发散的光源为非对称光源且往一特定方向偏斜,因此可集中该等光源以达成混色的目的。

Description

发光二极管模块
技术领域
本发明是关于一种发光二极管模块,特别是一种以非对称光源混色为白光的发光二极管模块。
背景技术
发光二极管(LED)因具有高色彩饱和度、无汞、寿命长、及省电等优点,普遍被认为是前景看好的光源之一,其应用范围相当广,如手机、汽车照明、户外大型显示器等产品中,都可以利用发光二极管作为主要的光源。另外,当发光二极管应用于显示光源或背光模块时,因其具有色彩鲜艳及高色彩再现等特性,故发光二极管被视为最有潜力取代冷阴极射线管(CCFL)背光源的产品。
图1及图2是一传统炮弹型的发光二极管封装结构10的示意图,其中图1是为炮弹型的发光二极管封装结构10剖面示意图,图2是为炮弹型的发光二极管封装结构10的俯视图。习知的炮弹型的发光二极管封装结构10包含一导线架12、一树脂成型体(resin molding)14以及一发光二极管晶粒(LED die)16,其中,导线架12包含一基座121以及二引脚(lead)122,发光二极管晶粒16是置于基座121上,并透过二导线18分别电连接两引脚122,藉此提供不同的电流、电压使得发光二极管晶粒16发光;最后,再由树脂成型体14将整个发光二极管晶粒16,连同基座121及引脚122的前端一起封装固定。如图1所示,树脂成型体14的前端是为一球面141,且发光二极管晶粒16是位于球面141的曲率半径中心,因此,来自发光二极管晶粒16的光线经球面141偏折后,光线发散的方向具有对称性,且其光形为朗伯(Lambertain)光源。
请参考图3。图3是绘示一习知的背光模块20,是以上述光形为朗伯光源的红色发光二极管封装结构22、绿色发光二极管封装结构24以及蓝色发光二极管封装结构26三者进行混色,以获得白色背光光源时;然而,受到各发光二极管封装结构的位置以及其对称的光形限制,难以将红、蓝、绿三色的光线重叠,以获得均匀的白光。
因此,为获得良好混色的白光,另有以表面黏着型(surface mount device,SMD)的发光二极管封装结构做为背光光源。如图4所示,习知表面黏着型的发光二极管封装结构30是将多个的发光二极管晶粒,如红色发光二极管晶粒32、36、蓝色发光二极管晶粒34以及绿色发光二极管晶粒38封装在一反射杯40中,并藉由复数组导线42分别提供电压及电流发光。最后由发光二极管晶粒32、34、36、38产生的光线经反射杯40反射后而达成混色的目的,且其光形亦为朗伯光源。然而,此种表面黏着型的发光二极管封装结构30在封装时需同时将多个发光二极管晶粒封装在一个反射杯中,不但技术复杂、生产成本高,而且当有任一个发光二极管晶粒故障造成背光缺陷时,无法对单一色彩的发光二极管做替换,故产品良率、可靠度低,仍非理想的背光光源。
发明内容
因此,本发明的目的在于解决习知混色不均、高生产成本或不易维修等问题。
为达上述目的,本发明提供一具有良好混色效果的发光二极管模块,其包含有:一基板;以及复数个偏心封装的发光二极管封装体设于该基板上,是排列为一多边形,且各该偏心封装的发光二极管封装体包含:一基座,该基座具有一中心点;以及一发光二极管晶粒,是偏置于该基座的该中心点旁,且该发光二极管晶粒的中心与该基座的该中心点相距一预定距离;所述的预定距离为一个该发光二极管晶粒的宽度。
由于本发明的发光二极管模块是采用偏心封装的发光二极管为光源,所发散的光线为非对称光源,并向特定方向偏折,因此可将不同颜色的光源集中在特定区域,以达成良好混色的目的。
附图说明
图1及图2是一传统炮弹型的发光二极管封装结构的示意图。
图3是绘示一习知的背光模块。
图4是绘示习知表面黏着型的发光二极管封装结构。
图5至图9是依据本发明的一较佳实施例所绘示的一发光二极管模块。
附图中主要组件符号说明如下:
10:炮弹型的发光二极管封装结构
12:导线架
121:基座
122:引脚
14:树脂成型体
16:发光二极管晶粒
18:导线
20:背光模块
22:红色发光二极管封装结构
24:绿色发光二极管封装结构
26:蓝色发光二极管封装结构
32、36:红色发光二极管晶粒
34:蓝色发光二极管晶粒
38:绿色发光二极管晶粒
40:反射杯
42:导线
122:引脚
14:树脂成型体
16:发光二极管晶粒
18:导线
20:背光模块
50:发光二极管模块
52:基板
54:红色发光二极管封装体
542R:红色发光二极管晶粒
543、563、583:透镜
544、564、584:中心点
56:绿色发光二极管封装体
562G:绿色发光二极管晶粒
561:基座
565:上表面
58:蓝色发光二极管封装体
582B:蓝色发光二极管晶粒
60:三角形区域
62:薄膜层。
具体实施方式
下面结合附图来说明本发明的具体较佳实施例,这些附图是说明本发明中可据以实施的一特定具体实施例,然不排除其它具体实施例,且其结构可做调整,仍不脱离本发明的范畴。
请参考图5至图9。图5至图9是依据本发明的一较佳实施例所绘示的一发光二极管模块50。如图5所示,发光二极管模块50是包含一基板52以及复数个偏心(shifted)封装的发光二极管封装体(LED package)设于基板52上,其中,本较佳实施例的该等偏心封装的发光二极管封装体是包含一红色发光二极管封装体54、一绿色发光二极管封装体56以及一蓝色发光二极管封装体58,其目的在于利用红、蓝、绿三色光重叠后可混色为白色光的特性,因此发光二极管模块50可提供白色的背光光源。此外,基板52可为具有单层或多层的电路板,以使设置于基板52上的偏心封装的该等发光二极管封装体或其它组件与控制装置或供电装置电性连接;另外,较佳的基板52可另具有一反射层,以增进发光二极管模块50的出光效率。
请一并参考图5、图6及图7,其中图6是以绿色发光二极管封装体56为例,说明本发明的偏心封装的发光二极管封装体的结构,而图7是为本发明的偏心封装的发光二极管光源的极坐标图。如图6所示,绿色发光二极管封装体56是包含一基座561、一绿色发光二极管晶粒(LED die)562G、以及一透镜563;其中基座561具有一中心点564,且通过中心点564的任一直线可将基座561均分为二,较佳的基座561是为一平面结构,且表面亦可设有一反射层;绿色发光二极管晶粒562G是设于基座561的一上表面565,并以覆晶、打线或其它电路连接方式与基座561、基板52或其它电路电连接,另外,绿色发光二极管封装体56是利用一封装材料,例如:环氧树脂、有机胶材、透光性陶瓷材料、透光性玻璃材料、绝缘透光的流体材料、或是前述材料的复合材料等,包覆并封装保护绿色发光二极管晶粒562G及基座561,同时在绿色发光二极管晶粒562G的出光面形成具有弧面的透镜563,且前述的弧面可以是接近椭圆球面或圆球面的形状,而绿色发光二极管晶粒562G所产生的光线会经由透镜563折射后再向外发散。
由图6可知,本发明的绿色发光二极管晶粒562G并未位于基座561正中央的中心点564,不仅没有和中心点564重叠,且绿色发光二极管晶粒562与中心点564间相距一预定距离,以本较佳实施例为例,绿色发光二极管晶粒562G的中心与基座的中心点564间相距的较佳预定距离约为一个绿色发光二极管晶粒562G宽度(W)。另外,由于绿色发光二极管晶粒562G并未设于基座561的中心点564或透镜563的曲率中心,整体而言可视为偏心封装的发光二极管封装体;同时,自绿色发光二极管晶粒562G产生的光线,在经由透镜563的折射后,所发散出去的光线会往一特定方向偏斜,例如,图6所示的绿色发光二极管562G是设于中心点564右侧,经透镜折射后发散的光线则与绿色发光二极管晶粒562G偏移的方向相反,往中心点564的左侧偏斜;因此,来自偏心封装的发光二极管封装体的光源,不仅不具对称性,且其光形为非朗伯光源,如图7所示。
上述实施例的说明是以绿色发光二极管封装体56为例,相同的结构特征亦见于红色发光二极管封装体54及蓝色发光二极管封装体58。此外,为方便说明,本较佳实施例所示的发光二极管封装体的基座的中心点是与透镜的曲率中心点的位置重叠,且基座的面积是等同于通过透镜曲率中心的剖面的截面面积。然而,本发明的实施并不以此为限,基座的中心点可在透镜曲率中心垂直投影方向上的任一点或位于曲率中心的两侧,且基座的大小可小于透镜的截面面积。再者,如图8所示,为提升背光模块光源的可利用率,本发明更可在透镜563局部表面于涂布具有反射效果或其折射率小于透镜材料的一薄膜层62,使得原本背离中心点564出射的光线在此全反射,让光线集中在可用于混色的区域中,有效提高发光二极管晶粒562G的出光效率。
接着请一并参考图5及图9,其中图9是沿图5的z轴所绘示发光二极管模块50的侧视图。如图5所示,红色发光二极管封装体54、绿色发光二极管封装体56及蓝色发光二极管封装体58是排列为一三角形,且各发光二极管封装体彼此间的距离相等,然而该等发光二极管封装体的排列并不限定排列为正三角形,可视各发光二极管封装体的光源偏斜后的照射范围来调整其位置。其中,该等发光二极管封装体的中心点544、564、584是分别位于该三角形的三个顶点,并围成一三角形区域60,且各该发光二极管晶粒(红色发光二极管晶粒542R、绿色发光二极管晶粒562G及蓝色发光二极管晶粒582B)是分别设于三角形区域60之外以及各该透镜543、563、583所涵盖的区域以内(图5中是以斜线标示的区域)。另外,请参考图9,基于前述偏心封装的发光二极管封装体的光线会有非对称偏斜的特性,且各该发光二极管封装体所产生的光线的偏斜方向会与往发光二极管偏移方向相反,因此,红色发光二极管封装体54、绿色发光二极管封装体56及蓝色发光二极管封装体58所产生的光线会往三角形区域60上方集中,交集出最大的混色区域,并均匀混合为白光。
综上所述,本发明是使用偏心封装的发光二极管封装体做为光源,封装于其中的发光二极管晶粒是皆偏设于基座的中心点相对于混色区域的外侧位置,且与该中心点相距一预定距离,因此,来自偏心封装的发光二极管封装体的光源为非对称光源,且其偏斜方向是与发光二极管晶粒偏移的方向相反。如此一来,配合该等偏心封装的发光二极管封装体在背光模块里排列的位置,即可有效地将红、蓝、绿三色光源交集出一最大的混色区域并混合为白光,以提升整体的混色均匀度。上述的较佳实施例是以红、蓝、绿三色光源进行混色,然不以此为限,其它组合的混色,例如黄、蓝二色混色、洋红(magenta)色及绿色混色、青色(cyan)及红色等各种不同颜色或相同颜色的混色亦适用于本发明混合光源的目的。另外,若其它组合的光源混合形成所需色光时,该等偏心封装的发光二极管封装体可依光源的组合种类而调整其位置及配置数量,排列为矩形或其它多边形,亦可达成本发明混色的目的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰,皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种发光二极管模块,其特征在于,包含有:
一基板;以及
复数个偏心封装的发光二极管封装体设于该基板上,是排列为一多边形,且各该偏心封装的发光二极管封装体包含:
一基座,该基座具有一中心点;以及
一发光二极管晶粒,是偏置于该基座的该中心点旁,且该发光二极管晶粒的中心与该基座的该中心点相距一预定距离;所述的预定距离为一个该发光二极管晶粒的宽度。
2.根据权利要求1所述的发光二极管模块,其特征在于:所述的发光二极管封装体另包含一透镜,覆盖该发光二极管晶粒与该基座。
3.根据权利要求1所述的发光二极管模块,其特征在于:所述的偏心封装的发光二极管封装体是选自一红色发光二极管封装体、一绿色发光二极管封装体、一蓝色发光二极管封装体或前述的组合。
4.根据权利要求1所述的发光二极管模块,其特征在于:所述基座的该中心点为该多边形的顶点,且所述的发光二极管晶粒是位于该多边形顶点所围成的一多边形区域的外侧。
5.根据权利要求1所述的发光二极管模块,其特征在于:所述的多边形是一三角形。
6.根据权利要求5所述的发光二极管模块,其特征在于:所述的三角形是一正三角形。
7.根据权利要求1所述的发光二极管模块,其特征在于:所述的各发光二极管封装体彼此间的距离相等。
8.根据权利要求1所述的发光二极管模块,其特征在于:所述的各偏心封装的发光二极管封装体所发出的光形为非朗伯光源。
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