CN101794768B - 发光二极管封装体及投影装置 - Google Patents

Abstract

一种发光二极管封装体，包括一承载器、至少一发光二极管芯片及一导光元件。发光二极管芯片配置在承载器上。导光元件配置在承载器上，并位于发光二极管芯片上方。导光元件包括一透光本体、一光积分部、一反射膜及一支撑部。光积分部连接至透光本体，并位于透光本体与发光二极管芯片之间。光积分部具有一入光面及至少一侧面。入光面面向发光二极管芯片。侧面连接透光本体与入光面。反射膜配置在侧面上。支撑部连接至透光本体，并环绕光积分部。支撑部承靠承载器，且透光本体、光积分部及支撑部为一体成型。一种投影装置亦被提出。

Description

发光二极管封装体及投影装置

技术领域

本发明是有关于一种光源及显示装置，且特别是有关于一种发光二极管封装体(light emitting diode package，LED package)及投影装置(projectionapparatus)。

背景技术

近几年来，由于发光二极管的发光效率不断提升，使得发光二极管在许多领域已逐渐取代传统光源。由于发光二极管的发光现象不是借由加热发光或放电发光，而是属于冷性发光，因此发光二极管的寿命长达十万小时以上。此外，发光二极管更具有反应速度快(约为10-9秒)、体积小、低用电量、低污染、高可靠度、适合量产等优点，所以发光二极管所能应用的领域十分广泛。

一般而言，发光二极管芯片所发出的光的光强度是呈朗伯强度分布(lambertian intensity distribution)，亦即在偏离发光二极管芯片的光轴的方向上亦有一定程度的光强度。因此，当发光二极管被用以作为投影装置的光源时，通常需要借由收光元件来提高发光二极管所发出的光的指向性。一种传统技术是将光积分柱(light integration rod)直接置于发光二极管芯片前，以收集发光二极管芯片所发出的光。当发光二极管芯片是采用打线接合技术，并透过接合线电性连接到线路基板时，光积分柱的入光端须与发光二极管芯片的出光面保持一间隙，以避免光积分柱与接合线产生干涉。另一方面，光积分柱若距离发光二极管芯片的出光面过远时，会使得过多比例的偏离光轴的光无法进入光积分柱，而造成过大的光损失。因此，控制好光积分柱与发光二极管芯片的距离便成为提升光效率的决定性因素。

但是，由于发光二极管芯片的尺寸较其他如高压汞灯(ultra high pressurelamp，UHP lamp)等的发光元件的尺寸小，因此适用于发光二极管芯片的光积分柱的体积亦须随之缩小，这会造成光积分柱与发光二极管芯片的对位困难，并导致对位误差过大、对位工时过长。再者，对位误差过大会造成良品率下降，而对位工时过长则不利于量产。

发明内容

本发明提供一种发光二极管封装体，其组装工时较短且良品率较高。

本发明提供一种投影装置，其兼具结构简化及光效率高的优点。

本发明的一实施例提出一种发光二极管封装体，其包括一承载器、至少一发光二极管芯片及一导光元件。发光二极管芯片配置在承载器上。导光元件配置在承载器上，并位于发光二极管芯片上方。导光元件包括一透光本体、一光积分部(light integration part)、一反射膜及一支撑部。光积分部连接至透光本体，并位于透光本体与发光二极管芯片之间。光积分部具有一入光面及至少一侧面。入光面面向发光二极管芯片。侧面连接透光本体与入光面。反射膜配置在侧面上。支撑部连接至透光本体，并环绕光积分部。支撑部承靠承载器，且透光本体、光积分部及支撑部为一体成型。

本发明的另一实施例提出一种投影装置，其包括上述发光二极管封装体、一光阀(light valve)及一投影镜头(projection lens)。发光二极管封装体的发光二极管芯片适于发出一照明光束(illumination beam)，而照明光束会依序通过光积分部及透光本体。光阀配置在来自透光本体的照明光束的传递路径上，并适于将照明光束转换为一影像光束(image beam)。投影镜头配置在影像光束的传递路径上。

由于本发明的实施例的发光二极管封装体的导光元件的透光本体、光积分部及支撑部为一体成型，且支撑部可承靠在承载器上，因此发光二极管封装体的组装较为简易，且光积分部与发光二极管芯片的对位较为准确，所以本发明的实施例的发光二极管封装体的组装工时较短且良品率较高。此外，由于本发明的实施例的发光二极管封装体的导光元件具有位于发光二极管芯片前的光积分部，因此当此发光二极管封装体应用到投影装置时，发光二极管封装体外不须再配置额外的光积分柱，这能够使投影装置的结构较为简化。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1A为本发明的一实施例的发光二极管封装体的上视示意图。

图1B为图1A的发光二极管封装体沿着I-I线的剖面示意图。

图2为本发明的另一实施例的发光二极管封装体的剖面示意图。

图3为本发明的一实施例的投影装置的结构示意图。

图4为图3中的光阀在X方向上的视图。

主要元件符号说明

100、100’：发光二极管封装体

110：承载器

112：凸起部

112a：第一微凸结构

120：发光二极管芯片

122：照明光束

130：导光元件

132、132’：透光本体

133a、133b’：平面

133b：凸面

134：光积分部

135a：入光面

135b：侧面

136：反射膜

138：支撑部

138a：第二微凸结构

200：投影装置

210：光阀

212：影像光束

220：投影镜头

230：透镜

D、X：方向

P1～P13：点

S：截面

T：间距

具体实施方式

下列各实施例的说明是参考附图，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明，而非用来限制本发明。

图1A为本发明的一实施例的发光二极管封装体的上视示意图，而图1B为图1A的发光二极管封装体沿着I-I线的剖面示意图。请参照图1A与图1B，本实施例的发光二极管封装体100包括一承载器110、一发光二极管芯片120及一导光元件130。在本实施例中，承载器110例如为一导线架(lead frame)。然而，在其他实施例中，承载器110亦可以是一线路基板(circuit board)或其他适当的承载器。发光二极管芯片120配置在承载器110上，并适于发出一照明光束122。导光元件130配置在承载器110上，并位于发光二极管芯片120上方。在本实施例中，导光元件130位于照明光束122的传递路径上。导光元件130包括一透光本体132、一光积分部134、一反射膜136及一支撑部138。在本实施例中，透光本体132例如为一凸透镜，以会聚照明光束122。

光积分部134连接至透光本体132，并位于透光本体132与发光二极管芯片120之间。光积分部134具有一入光面135a及多个侧面135b。在本实施例中，光积分部134呈四角柱状。此外，在本实施例中，光积分部134的与入光面135a平行的截面S的面积沿着由入光面135a往透光本体132的方向D递增。然而，在其他实施例中，光积分部134的所有截面S的面积亦可以是彼此相等的。此外，在其他实施例中，光积分部134亦可以是呈圆柱状，并具有一侧面135b。或者，在其他实施例中，光积分部134亦可以是呈其他形式的柱状。

入光面135a面向发光二极管芯片120。侧面135b连接透光本体132与入光面135a。反射膜136配置在侧面135b上，以使部分照明光束122在光积分部134内产生多次反射，而达到使照明光束122均匀化的效果。此外，照明光束122会依序通过光积分部134与透光本体132。在本实施例中，透光本体132具有一朝向承载器110的平面133a及一朝向远离承载器110的凸面133b，而照明光束122会经由凸面133b传递至发光二极管封装体100外。经由光积分部134与透光本体132的作用之后，照明光束122会变得较为收敛且较为均匀。在本实施例中，入光面135a与发光二极管芯片120之间保持一间距T。为了增加照明光束122进入光积分部134的比例，可使间距T落在从0.05毫米至1毫米的范围内。

支撑部138连接至透光本体132，并环绕光积分部134。支撑部138承靠承载器110，且透光本体132、光积分部134及支撑部138为一体成型。在本实施例中，承载器110具有一凸起部112，其环绕发光二极管芯片120，而支撑部138是承靠在凸起部112上。此外，在本实施例中，凸起部112具有一第一微凸结构112a，其朝向导光元件130凸起。此外，在本实施例中，支撑部138具有一第二微凸结构138a，其朝向承载器110凸起。第二微凸结构138a承靠第一微凸结构112a，且第二微凸结构138a位于光积分部134与第一微凸结构112a之间。然而，在其他实施例中，亦可以是第一微凸结构112a位于第二微凸结构138a与光积分部134之间。在本实施例中，第一微凸结构112a与第二微凸结构138a均呈环状。

由于本实施例的发光二极管封装体100的导光元件130的透光本体132、光积分部134及支撑部138为一体成型，因此当欲将导光元件130组装于承载器110上时，仅需使导光元件130的支撑部138承靠在承载器110的凸起部112，便可使导光元件130与发光二极管芯片120完成精确的对位。所以，发光二极管封装体100的组装较为简易，且光积分部134与发光二极管芯片120的对位较为准确，这会使得发光二极管封装体100的组装工时较短且良品率较高。此外，由于光积分部134与发光二极管芯片120的对位较为准确，发光二极管封装体100的光效率亦较高。再者，由于透光本体132与光积分部134为一体成型，因此两者的光轴的同心度误差亦可以较小，进而提升照明光束122的均匀度。

值得注意的是，本发明并不限定发光二极管封装体100仅能具有一发光二极管芯片120。在其他实施例中，发光二极管封装体亦可以同时具有多个发光二极管芯片120，且该些发光二极管120的颜色可不同，而入光面135a面向这些发光二极管芯片120。此外，这些发光二极管芯片120亦可呈阵列地配置在承载器110上。

图2为本发明的另一实施例的发光二极管封装体的剖面示意图。请参照图2，本实施例的发光二极管封装体100’与上述发光二极管封装体100(如图1B所示)类似，而两者的差异如下所述。在发光二极管封装体100’中，透光本体132’是呈平板状，其除了具有朝向承载器110的平面133a之外，还具有朝向远离承载器110的另一平面133b’。

图3为本发明的一实施例的投影装置的结构示意图。请参照图3，本实施例的投影装置200包括上述发光二极管封装体100(如图1B所示)、一光阀210及一投影镜头220。光阀210配置在来自透光本体132的照明光束122的传递路径上，并适于将照明光束122转换为一影像光束212。在本实施例中，光阀210例如为一穿透式液晶面板(transmissive liquid crystal panel)，然而，在其他实施例中，光阀210亦可以是一数字微镜元件(digitalmicro-mirror device，DMD)或一硅基液晶面板(liquid-crystal-on-silicon panel，LCOS panel)。投影镜头220配置在影像光束212的传递路径上，以将影像光束212投射在屏幕(未示出)上而形成影像画面。在本实施例中，透光本体132与光阀210之间可设有至少一透镜230，并使其位于照明光束122的传递路径上，以将照明光束122会聚在光阀210上。

在本实施例的投影装置200中，由于发光二极管封装体100的导光元件130具有位于发光二极管芯片120前的光积分部134及反射膜136，因此当发光二极管封装体100应用到投影装置200时，发光二极管封装体100外不须再配置额外的光积分柱或其他光均匀化元件，这能够使投影装置200的结构较为简化。因此，投影装置200能够具有较小的体积。此外，由于发光二极管封装体100的光效率较高，且其所发出的照明光束122的均匀度较高，所以投影装置200整体的光效率较高，且能够投影出较佳品质的影像画面。

图4为图3中的光阀在X方向上的视图。请参照图3与图4，图4中的P1点至P13点代表光阀210上的多个不同的位置，而光阀210上各位置的相对亮度如以下的表一所示。

(表一)

在表一中，是将P7点的相对亮度定义为100％，而其余各点的相对亮度则是相对于P7点的相对亮度。由表一可知，光阀210上各点的亮度相当接近，由此可验证发光二极管封装体100可发出均匀的照明光束122。

综上所述，由于本发明的实施例的发光二极管封装体的导光元件的透光本体、光积分部及支撑部为一体成型，因此当欲将导光元件组装在承载器上时，仅需使导光元件的支撑部承靠在承载器的凸起部，便可使导光元件与发光二极管芯片完成精确的对位。所以，本发明的实施例的发光二极管封装体的组装较为简易，且光积分部与发光二极管芯片的对位较为准确，这会使得发光二极管封装体的组装工时较短且良品率较高。此外，由于光积分部与发光二极管芯片的对位较为准确，发光二极管封装体的光效率亦较高。再者，由于透光本体与光积分部为一体成型，因此两者的光轴的同心度误差亦可以较小，进而提升发光二极管封装体所发出的照明光束的均匀度。

在本发明的实施例的投影装置中，由于发光二极管封装体的导光元件具有位于发光二极管芯片前的光积分部及反射膜，因此当发光二极管封装体应用到投影装置时，发光二极管封装体外不须再配置额外的光积分柱或其他光均匀化元件，这能够使投影装置的结构较为简化。因此，投影装置能够具有较小的体积。此外，由于发光二极管封装体的光效率较高，且其所发出的照明光束的均匀度较高，所以投影装置整体的光效率较高，且能够投影出较佳品质的影像画面。

虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。另外本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所公开的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻用，并非用来限制本发明的权利范围。

Claims (13)

1.一种发光二极管封装体，包括：

一承载器；

至少一发光二极管芯片，配置在该承载器上；以及

一导光元件，配置在该承载器上，并位于该发光二极管芯片上方，该导光元件包括：

一透光本体；

一光积分部，连接至该透光本体，并位于该透光本体与该发光二极管芯片之间，其中该光积分部具有：

一入光面，面向该发光二极管芯片；以及

至少一侧面，连接该透光本体与该入光面；

一反射膜，配置在该侧面上；以及

一支撑部，连接至该透光本体，并环绕该光积分部，其中该支撑部承靠该承载器，且该透光本体、该光积分部及该支撑部为一体成型。

2.根据权利要求1所述的发光二极管封装体，其中该光积分部的与该入光面平行的截面的面积沿着由该入光面往该透光本体的方向递增。

3.根据权利要求1所述的发光二极管封装体，其中该透光本体呈平板状。

4.根据权利要求1所述的发光二极管封装体，其中该透光本体为一凸透镜。

5.根据权利要求1所述的发光二极管封装体，其中该承载器具有一凸起部，环绕该发光二极管芯片，而该支撑部是承靠在该凸起部上。

6.根据权利要求5所述的发光二极管封装体，其中该凸起部具有一第一微凸结构，其朝向该导光元件凸起，而该支撑部具有一第二微凸结构，其朝向该承载器凸起，该第二微凸结构承靠该第一微凸结构，且该第二微凸结构位于该光积分部与该第一微凸结构之间，或该第一微凸结构位于该光积分部与该第二微凸结构之间。

7.根据权利要求1所述的发光二极管封装体，其中该入光面与该发光二极管芯片之间保持一间距，且该间距是落在从0.05毫米至1毫米的范围内。

8.一种投影装置，包括：

一发光二极管封装体，包括：

一承载器；

至少一发光二极管芯片，配置在该承载器上，并适于发出一照明光束；以及

一导光元件，配置在该承载器上，并位于该发光二极管芯片上方，该导光元件包括：

一透光本体；

一光积分部，连接至该透光本体，并位于该透光本体与该发光二极管芯片之间，其中该照明光束会依序通过该光积分部及该透光本体，且该光积分部具有：

一入光面，面向该发光二极管芯片；以及

至少一侧面，连接该透光本体与该入光面；

一反射膜，配置在该侧面上；以及

一支撑部，连接至该透光本体，并环绕该光积分部，其中该支撑部承靠该承载器，且该透光本体、该光积分部及该支撑部为一体成型；

一光阀，配置在来自该透光本体的该照明光束的传递路径上，并适于将该照明光束转换为一影像光束；以及

一投影镜头，配置在该影像光束的传递路径上。

9.根据权利要求8所述的投影装置，其中该光积分部的与该入光面平行的截面的面积沿着由该入光面往该透光本体的方向递增。

10.根据权利要求8所述的投影装置，其中该透光本体为一凸透镜。

11.根据权利要求8所述的投影装置，其中该承载器具有一凸起部，环绕该发光二极管芯片，而该支撑部是承靠在该凸起部上。

12.根据权利要求11所述的投影装置，其中该凸起部具有一第一微凸结构，其朝向该导光元件凸起，而该支撑部具有一第二微凸结构，其朝向该承载器凸起，该第二微凸结构承靠该第一微凸结构，且该第二微凸结构位于该光积分部与该第一微凸结构之间，或该第一微凸结构位于该光积分部与该第二微凸结构之间。

13.根据权利要求8所述的投影装置，其中该入光面与该发光二极管芯片之间保持一间距，且该间距是落在从0.05毫米至1毫米的范围内。

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