CN101555993A - Led光源模组及应用该led光源模组的背光模组 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种LED光源模组及应用该LED光源模组的背光模组，该LED光源模组包括：一基板，其上具有一电路；若干蓝光发光二极管，设置于所述基板上并与所述电路电性连接；一扩散转换层，与各所述蓝光发光二极管间隔一预定距离，以将各所述蓝光发光二极管所发出的光扩散并将蓝光转换为白光。本发明采用提供单色光源，先经扩散，然后才进行光色的转换，或扩散与光色转换同时进行的制造过程，减少亮度及色度不均的现象。可应用于直下式背光模组及侧入式背光模组，并均可使亮度及色度不均现象降低，及提供均匀色度的白光。
Description
技术领域
本发明涉及照明装置，特别是指一种LED光源模组。
背景技术
由于发光二极管(light emitting diode，LED)具有低耗电与高发光效率等优点，因此，以LED作为光源的应用愈来愈普遍。一般的LED主要包含有一晶粒以及一封装体。该晶粒为发光单元，该封装体包覆该晶粒，其中还有一荧光层，用于将晶粒所发出的光转换为白光。采用一般的半导体制作过程制作的晶粒，通常在同一个晶圆(wafer)上的晶粒会有电压、波长、亮度等特性的差异，造成个别LED具有不同的发光特性。所以在LED封装制作过程中，需先将晶粒做分类，以得到相似的特性规格的LED。如果厂商越是需要规格一致的LED，所需要的费用也是越高的。
越来越多的液晶显示器(liquid crystal display，LCD)应用白光LED作为其背光模组(backlight module，BLM)的光源。一般以白光LED作为光源的背光模组，会产生以下问题：LED在光学表现上为点光源的一种。当以LED作为背光模组的光源时，是利用表面黏着技术(Surface Mount Technology，SMT)，将多颗的白光LED连接在电路基板上形成类线状或类面状光源供背光模组使用。由于制程限制，白光LED间无法紧密接合，因而造成各颗LED之间有些许空隙，及角度上的旋转，由此造成局部的亮暗区(Curtain Mura)。再来由于传统的白光LED封装，是先将单一颗芯片的蓝光直接转换成白光后，再做后续混光(Mixing)或准直(Collimation)的处理，由于白光已含有各种波长的光线，而各波长光线行进的光学距离及方向由于物理定律而有所不同，因而产生所谓的色散现象，进而造成色度分布的不均。应用在背光模组时，这些亮度不均和色散所造成的色度不均现象，会造成使用者的困扰和不悦。
发明内容
针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种LED光源模组，其所使用的LED的光学特性的范围较广。
本发明的次一目的在于提供一种LED光源模组，其产生的亮度不均和色度不均的现象较小。
为达到上述目的，本发明所提供的一种LED光源模组，其特征在于包括：一基板，其上具有一电路；若干蓝光发光二极管，设置于所述基板上并与所述电路电性连接；一扩散转换层，与各所述蓝光发光二极管间隔一预定距离，以将各所述蓝光发光二极管所发出的光扩散并将蓝光转换为白光。
上述本发明的技术方案中，所述扩散转换层具有一扩散层，其中具有扩散粒子用以扩散光线，以及一转换层，其中具有荧光粉用以将蓝光转换为白光；所述扩散层比所述转换层较为接近各所述蓝光发光二极管。
上述本发明的技术方案中，所述扩散转换层具有荧光粉层，其中具有荧光粉，以同时扩散光线并将蓝光转换为白光。
上述本发明的技术方案中，各所述蓝光发光二极管具有若干发光二极管晶粒，设置于所述基板上并与所述电路电性连接，以及一保护层，设置于所述基板上并覆盖各所述发光二极管晶粒。
上述本发明的技术方案中，所述基板上设置有若干挡墙；所述蓝光发光二极管具有若干发光二极管晶粒，分别位于各所述挡墙中，以及一保护层，设置于各所述挡墙中并覆盖发光二极管晶粒。
上述本发明的技术方案中，还包含有一隔离层，位于所述扩散转换层与各所述蓝光发光二极管之间。
上述本发明的技术方案中，还包含有一过滤层，位于比所述扩散转换层较为接近各所述蓝光发光二极管之处，以过滤预定波长的光。
上述本发明的技术方案中，还包含有一透镜层，位于比所述扩散转换层较为远离各所述蓝光发光二极管之处，以改变光的路径。
本发明提供了一种应用上述LED光源模组的直下式背光模组，其特征在于包括：一框架，具有一底板以及一环墙；一基板，其上具有一电路，所述基板固定于所述框架的底板上；若干蓝光发光二极管，设置于所述基板上，并与所述电路电性连接；一扩散板，设置于所述框架上，与各所述蓝光发光二极管间隔一预定距离，所述扩散板的一侧具有一扩散转换层，以将各所述蓝光发光二极管所发出的光扩散并将蓝光转换为白光。
所述扩散转换层具有一扩散层，其中具有扩散粒子以扩散光线，以及一转换层，所述转换层中具有荧光粉以将蓝光转换为白光；所述扩散层比所述转换层较为接近各所述蓝光发光二极管。
所述扩散转换层具有荧光粉层，其中具有荧光粉，以同时扩散光线并将蓝光转换为白光。
各所述蓝光发光二极管具有若干发光二极管晶粒，设置于所述基板上并与所述电路电性连接，以及一保护层，设置于所述基板上并覆盖各所述发光二极管晶粒。
所述基板上设置有若干挡墙；所述蓝光发光二极管具有若干发光二极管晶粒，分别位于各所述挡墙中，以及一保护层，设置于各所述挡墙中并覆盖所述发光二极管晶粒。
还包含有一过滤层，位于比所述扩散转换层较为接近各所述蓝光发光二极管之处，以过滤预定波长的光。
本发明提供了一种应用上述LED光源模组的侧入式背光模组，其特征在于包括：一导光板以及一光源，所述光源设置于所述导光板的入光面处；其中所述光源具有一基板，其上具有一电路；若干蓝光发光二极管，设置于所述基板上，并与所述电路电性连接；以及一扩散转换层，用于将各所述蓝光发光二极管所发出的光扩散并将蓝光转换为白光。
所述扩散转换层具有一扩散层，其中具有扩散粒子以扩散光线，以及一转换层，其中具有荧光粉以将蓝光转换为白光；所述扩散层比所述转换层较为接近各所述蓝光发光二极管。
所述扩散转换层具有荧光粉层，其中具有荧光粉，以同时扩散光线并将蓝光转换为白光。
还包含有一隔离层，位于所述扩散转换层与各所述蓝光发光二极管之间。
还包含有一过滤层，位于比所述扩散转换层较为接近各所述蓝光发光二极管之处，以过滤预定波长的光。
还包含有一透镜层，位于比所述扩散转换层较为远离各所述蓝光发光二极管之处，以改变光的路径。
采用上述技术方案，本发明所提供的结构可将相邻LED的亮度差异在±10％的亮度排列在一起。甚至，如果有少数的蓝光LED损坏时，本发明所提供的LED光源模组仍可提供一定均匀光源。如此可大幅减少采购LED的成本。而且，本发明设置有扩散层，当蓝光通过扩散层并产生折射时几乎没有色散的现象发生，然后才经转换层将其转换为白光。本发明可应用于直下式背光模组及侧入式背光模组，并均可使亮度及色度不均现象降低，及提供均匀色度的白光。
附图说明
图1是本发明第一较佳实施例的分解图；
图2是本发明第一较佳实施例的剖视图；
图3是本发明第二较佳实施例的剖视图；
图4是本发明第三较佳实施例的剖视图；
图5是本发明第四较佳实施例的剖视图；
图6是本发明第五较佳实施例的立体图；
图7是本发明第五较佳实施例的剖视图。
具体实施方式
现举以下实施例并结合附图对本发明的结构、特点及功效进行详细说明。
如图1、图2所示，本发明的LED光源模组应用为一直下式背光模组10，其包括：
一框架12，具有一底板14以及一环墙16。
一基板18，其上具有预定的电路(图中未示)。基板18固定于框架12的底板14上。
若干蓝光发光二极管(blue ray light emitting diodes，下称蓝光LED)20，呈矩阵的形态设置于基板18上，并与其上的电路电性连接。此处所指的蓝光LED是封装好的LED。
一扩散板22，设置于框架12的顶侧，与各蓝光LED 20间隔一预定距离。扩散板22的一侧具有一扩散转换层24，另一侧具有一过滤层30。扩散转换层24具有一转换层26以及一扩散层28，扩散层28比转换层26位于比较接近各蓝光LED20处。扩散层28中具有扩散粒子用来扩散光线，转换层26中具有荧光粉可将蓝光转换为白光，而过滤层30可将波长在530nm以下的光穿透来达到光线有效利用。各蓝光LED 20的光会先通过过滤层30，然后依序是扩散层28与转换层26。
本发明所提供的成矩阵排列状态的蓝光LED 20主要是为让个别蓝光LED 20的亮度可具有较大的差异。应用本发明所提供的结构是将相邻LED的亮度差异在±10％的亮度排列在一起。甚至，如果有少数的蓝光LED损坏时，本发明所提供的LED光源模组仍可提供一定均匀光源。如此可大幅减少采购LED的成本。
蓝光LED 20，广义的来说本发明所要提供的是单色光源。各蓝光LED 20所提供的光的波长主要在400nm到480nm之间。经基板18上的电路提供电能后，蓝光LED 20会发出蓝光，首先经过过滤层30，将波长在530nm以上的光反射，而波长在530nm以下的光会穿过过滤层30并到达扩散层28，扩散层28中的扩散粒子会将光线扩散，使个别蓝光LED所产生的点光源，扩散为均匀的面光源，最后再至转换层26，转换层26中的荧光粉会将蓝光转换为白光，以使该直下式背光模组10提供均匀的白光。
通过扩散层28仍是具有窄频宽光谱的蓝光，也就是所有波长的光的折射率几乎相同，因此当蓝光通过扩散层28并产生折射时几乎没有色散的现象发生，然后才经转换层26将其转换为白光，使应用本发明的直下式背光模组10可提供均匀色度的白光。
另外，转换层中的荧光粉除了可将蓝光转换为白光外，它也是具有高反射率的粒子，也就是，荧光粉同时具有扩散光线的效果。因此，如图3所示，本发明另一实施例所提供的直下式背光模组32具有一含有荧光粉的光学层34，也就是在荧光粉层中同时产生扩散与光转换的作用，因此其所产生的效果与前述扩散层28与转换层26相同。
在本发明的光学层中的荧光粉的波长必须搭配蓝光LED的光的波长。根据发明人的实验，荧光粉与蓝光LED的光的搭配状态如下表：
| 荧光粉的波长 | 蓝光LED的光的波长 |
| 525～535nm | 452.5～457.5nm |
| 535～545nm | 457.5～462.5nm |
| 545～555nm | 462.5～467.5nm |
| 550～560nm | 467.5～472.5nm |
另外要特别提出说明的是：为达到本发明的功效，该扩散转换层(或是该荧光粉层)必须与蓝光LED分开一预定距离。理论上，二者分的愈开，其所产生的光均匀化效果会愈好。但是在有限的尺寸下，荧光粉层与蓝光LED之间的距离(H)与相邻的蓝光LED之间的距离(P)是有关的(如图2所示)。根据发明人的实测，荧光粉层与蓝光LED之间的距离(H)须至少为蓝光LED的间距(P)的1.5倍。
如图4所示，为本发明所提供的另一种直下式背光模组36，其与图3所示的背光模32组类似，其差异在于：设置于基板40上的是未封装的LED晶粒38，然后在基板40上设置一层保护层42，用于包覆各LED晶粒38。保护层42可为环氧树脂(epoxy)、硅胶(silicon)或其它适当的材料。另外，荧光粉44是直接掺杂于扩散板46中。如图5所示的直下式背光模组48是在基板50上设置了杯状的挡墙52。LED晶粒54设置在各杯状挡墙52中，然后再填入环氧树脂以形成保护层56。
本发明的LED光源模组也可应用在侧入式的背光模组。如图6、图7所示，侧入式背光模组58包含有一导光板60以及应用本发明的光源62。光源62具有一基板64，其上具有预定的电路(图中未示)。若干蓝光LED 66设置于基板64上。一隔离层68，设置在基板64上，覆盖各蓝光LED 66。隔离层68可以是环氧树脂(epoxy)、硅胶(silicon)或其它适当的材料，并具有相当的厚度。一过滤层70以及一荧光粉层72分别设置于隔离层68的外侧，同样的，过滤层70比较靠近各蓝光LED 66。最后在荧光粉层72的外侧设置一透镜层74。光源62的外周围，除透镜层74外，涂布有一反射层76。光源62设置于导光板60的一侧，使透镜层74面对导光板60的入光面78。光源62所提供的光由导光板60的入光面78进入，并由导光板60顶面的出光面80射出。
光源62所达到的功能与前述实施例相同，而透镜层74在本实施例中为一凸透镜，用于将光源62所提供的光改为平行光。
综上所述，本发明最主要的特征在于由蓝光LED提供单色的光源，先经扩散后，再进行蓝光转换为白光的步骤；或是至少扩散与光色转换的步骤在同一光学层中进行，使亮度及色度不均现象降低。
Claims (20)
1、一种LED光源模组，其特征在于包括：
一基板，其上具有一电路；
若干蓝光发光二极管，设置于所述基板上并与所述电路电性连接；
一扩散转换层，与各所述蓝光发光二极管间隔一预定距离，以将各所述蓝光发光二极管所发出的光扩散并将蓝光转换为白光。
2、如权利要求1所述的LED光源模组，其特征在于：所述扩散转换层具有一扩散层，其中具有扩散粒子用以扩散光线，以及一转换层，其中具有荧光粉用以将蓝光转换为白光；所述扩散层比所述转换层较为接近各所述蓝光发光二极管。
3、如权利要求1所述的LED光源模组，其特征在于：所述扩散转换层具有荧光粉层，其中具有荧光粉，以同时扩散光线并将蓝光转换为白光。
4、如权利要求1所述的LED光源模组，其特征在于：各所述蓝光发光二极管具有若干发光二极管晶粒，设置于所述基板上并与所述电路电性连接，以及一保护层，设置于所述基板上并覆盖各所述发光二极管晶粒。
5、如权利要求1所述的LED光源模组，其特征在于：所述基板上设置有若干挡墙；所述蓝光发光二极管具有若干发光二极管晶粒，分别位于各所述挡墙中，以及一保护层，设置于各所述挡墙中并覆盖发光二极管晶粒。
6、如权利要求1所述的LED光源模组，其特征在于：还包含有一隔离层，位于所述扩散转换层与各所述蓝光发光二极管之间。
7、如权利要求1所述的LED光源模组，其特征在于：还包含有一过滤层，位于比所述扩散转换层较为接近各所述蓝光发光二极管之处，以过滤预定波长的光。
8、如权利要求1所述的LED光源模组，其特征在于：还包含有一透镜层，位于比所述扩散转换层较为远离各所述蓝光发光二极管之处，以改变光的路径。
9、一种应用权利要求1所述LED光源模组的直下式背光模组，其特征在于包括：
一框架，具有一底板以及一环墙；
一基板，其上具有一电路，所述基板固定于所述框架的底板上；
若干蓝光发光二极管，设置于所述基板上，并与所述电路电性连接；
一扩散板，设置于所述框架上，与各所述蓝光发光二极管间隔一预定距离，所述扩散板的一侧具有一扩散转换层，以将各所述蓝光发光二极管所发出的光扩散并将蓝光转换为白光。
10、如权利要求9所述的直下式背光模组，其特征在于：所述扩散转换层具有一扩散层，其中具有扩散粒子以扩散光线，以及一转换层，所述转换层中具有荧光粉以将蓝光转换为白光；所述扩散层比所述转换层较为接近各所述蓝光发光二极管。
11、如权利要求9所述的直下式背光模组，其特征在于：所述扩散转换层具有荧光粉层，其中具有荧光粉，以同时扩散光线并将蓝光转换为白光。
12、如权利要求9所述的直下式背光模组，其特征在于：各所述蓝光发光二极管具有若干发光二极管晶粒，设置于所述基板上并与所述电路电性连接，以及一保护层，设置于所述基板上并覆盖各所述发光二极管晶粒。
13、如权利要求9所述的直下式背光模组，其特征在于：所述基板上设置有若干挡墙；所述蓝光发光二极管具有若干发光二极管晶粒，分别位于各所述挡墙中，以及一保护层，设置于各所述挡墙中并覆盖所述发光二极管晶粒。
14、如权利要求9所述的直下式背光模组，其特征在于：还包含有一过滤层，位于比所述扩散转换层较为接近各所述蓝光发光二极管之处，以过滤预定波长的光。
15、一种应用权利要求1所述LED光源模组的侧入式背光模组，其特征在于包括：一导光板以及一光源，所述光源设置于所述导光板的入光面处；其中所述光源具有一基板，其上具有一电路；若干蓝光发光二极管，设置于所述基板上，并与所述电路电性连接；以及一扩散转换层，用于将各所述蓝光发光二极管所发出的光扩散并将蓝光转换为白光。
16、如权利要求15所述的侧入式背光模组，其特征在于：所述扩散转换层具有一扩散层，其中具有扩散粒子以扩散光线，以及一转换层，其中具有荧光粉以将蓝光转换为白光；所述扩散层比所述转换层较为接近各所述蓝光发光二极管。
17、如权利要求15所述的侧入式背光模组，其特征在于：所述扩散转换层具有荧光粉层，其中具有荧光粉，以同时扩散光线并将蓝光转换为白光。
18、如权利要求15所述的侧入式背光模组，其特征在于：还包含有一隔离层，位于所述扩散转换层与各所述蓝光发光二极管之间。
19、如权利要求15所述的侧入式背光模组，其特征在于：还包含有一过滤层，位于比所述扩散转换层较为接近各所述蓝光发光二极管之处，以过滤预定波长的光。
20、如权利要求15所述的侧入式背光模组，其特征在于：还包含有一透镜层，位于比所述扩散转换层较为远离各所述蓝光发光二极管之处，以改变光的路径。
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| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20091014 |