CN103378080A - 发光模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种发光模块，包括一基板、多个第一发光二极管芯片以及多个第二发光二极管芯片。基板具有一十字形中心区域以及一环绕十字形中心区域的周边区域。第一发光二极管芯片配置于基板上，且至少位于十字形中心区域内。第二发光二极管芯片配置于基板上，且至少位于周边区域内。每一第二发光二极管芯片的尺寸小于每一第一发光二极管的尺寸。第一发光二极管芯片位在周边区域内的个数小于位在十字形中心区域内的个数。第二发光二极管芯片位在十字形中心区域内的个数小于位在周边区域内的个数。

Description

发光模块
技术领域
本发明是有关于一种发光模块，且特别是有关于一种以发光二极管芯片作为光源的发光模块。
背景技术
发光二极管是一种由含有III-V族元素的半导体材料所构成的发光元件，且发光二极管具有寿命长、体积小、高抗震性、低热产生及低功率消耗等优点，因此已被广泛应用于家用及各种设备中的指示器或光源。近年来，发光二极管已向多色彩及高亮度发展，因此其应用领域已扩展至大型户外看板、交通信号灯及相关领域。在未来，发光二极管甚至可能成为兼具省电及环保功能的主要照明光源。
在已知的发光二极管模块的设计中，由于发光二极管芯片所发出的光束是直接投射下来的，也就是说，发光二极管芯片所产生的光束指向性强，因此容易产生光均匀度不佳及眩光(glare)而让使用者感到不舒服。再者，为了产生白光发光二极管光源，通常会将多个尺寸相同且不同颜色(如红色、蓝色及绿色)的发光二极管芯片呈阵列放置于承载器上以进行封装。然而，由于这些发光二极管芯片所发出来的光线是直接往前发射的，因此需要较大的混光区域以调和光束，但此举将增加整个发光二极管模块的体积，进而造成不便。
为了解决上述问题，在目前的发光二极管模块中，通常会搭配光学透镜，来使发光二极管芯片的所发出的光束能够有效地被利用。然而，若在发光二极管芯片上覆盖光学透镜，则会因为不同颜色的光对于光学透镜有不同的折射角度，而使整个发光二极管照明模块所产生的照明角度偏小或集中于某一区块，例如部分的红光会显现在一特定范围里，而使得整个照明区域的色度分布并不均匀，进而导致发光二极管模块有光不均匀及光源显色性偏低等的问题。
发明内容
本发明提供一种发光模块，整合了多个不同尺寸的发光二极管芯片，且可改善已知发光二极管模块色度不均匀的问题。
本发明提出一种发光模块，其包括一基板、多个第一发光二极管芯片以及多个第二发光二极管芯片。基板具有一十字形中心区域以及一环绕十字形中心区域的周边区域。第一发光二极管芯片配置于基板上，且至少位于十字形中心区域内。第二发光二极管芯片配置于基板上，且至少位于周边区域内。每一第二发光二极管芯片的尺寸小于每一第一发光二极管的尺寸。第一发光二极管芯片位在周边区域内的个数小于位在十字形中心区域内的个数。第二发光二极管芯片位在十字形中心区域内的个数小于位在周边区域内的个数。
在本发明一实施例中，上述第一发光二极管芯片的主要发光波长在一特定色光的波长范围内，且至少有两个第一发光二极管芯片的主要发光波长的差值大于等于5纳米。
在本发明一实施例中，上述第一发光二极管芯片为蓝光发光二极管芯片，且主要发光波长为440～480纳米。
在本发明一实施例中，上述第二发光二极管芯片的主要发光波长在一特定色光的波长范围内，且至少有两个第二发光二极管芯片的主要发光波长的差值大于等于5纳米。
在本发明一实施例中，上述第二发光二极管芯片为红光发光二极管芯片，且主要发光波长为600～760纳米。
在本发明一实施例中，上述发光模块还包括一透镜，配置于基板上，且至少覆盖第一发光二极管芯片与第二发光二极管芯片于基板上所占总面积的70％以上。
在本发明一实施例中，上述透镜的外型包括圆形或椭圆形。
在本发明一实施例中，上述发光模块还包括多个荧光层，分别配置于第一发光二极管芯片以及第二发光二极管芯片上。
在本发明一实施例中，上述每一第一发光二极管芯片的边长为L1，而每一第二发光二极管芯片的边长为L2，则
Figure BDA00001902478500021
在本发明一实施例中，上述发光模块还包括多个第三发光二极管芯片，配置于基板上，且至少位于周边区域内，其中每一第三发光二极管芯片的尺寸小于每一第二发光二极管的尺寸，且第三发光二极管芯片位在十字形中心区域内的个数小于位在周边区域内的个数。
在本发明一实施例中，上述每一第一发光二极管芯片的边长为L1，而每一第三发光二极管芯片的边长为L3，则L3≤L1/2。
在本发明一实施例中，上述第三发光二极管芯片的主要发光波长在一特定色光的波长范围内，且至少有两个第三发光二极管芯片的主要发光波长的差值大于等于5纳米。
在本发明一实施例中，上述第三发光二极管芯片为绿光发光二极管芯片，且主要发光波长为500～560纳米。
在本发明一实施例中，上述第一发光二极管芯片、第二发光二极管芯片以及第三发光二极管芯片均为蓝光发光二极管芯片，且主要发光波长为440～480纳米。
在本发明一实施例中，上述第三发光二极管芯片为多个覆晶式发光二极管芯片。
在本发明一实施例中，上述第一发光二极管芯片为多个覆晶式发光二极管芯片。
在本发明一实施例中，上述第二发光二极管芯片为多个覆晶式发光二极管芯片。
基于上述，由于本发明的发光模块的设计是将多数个大尺寸的发光二极管芯片设置于十字中心区域，而将多数个小尺寸的发光二极管芯片设置于周边区域。因此，可有效利用角落的区域，达到基板的最大配置利用率，此外，小尺寸的发光二极管芯片可辅助大尺寸的发光二极管芯片的色度表现，而使得发光模块具有较佳的色度均匀度。
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为本发明一实施例的一种发光模块的俯视示意图；
图1B为沿图1A的线I-I的剖面示意图；
图2为本发明一实施例的一种发光模块的俯视示意图；
图3A为本发明一实施例的一种发光模块的俯视示意图；
图3B为沿图3A的线II-II的剖面示意图。
附图标记说明：
100a、100b、100c：发光模块；
110：基板；
112：十字形中心区域；
114：周边区域；
120：第一发光二极管芯片；
130：第二发光二极管芯片；
140：第三发光二极管芯片；
150a、150b、150c：透镜；
160：荧光层；
L1、L2、L3：边长。
具体实施方式
图1A为本发明一实施例的一种发光模块的俯视示意图。图1B为沿图1A的线I-I的剖面示意图。请同时参考图1A与图1B，在本实施例中，发光模块100a包括一基板110、多个第一发光二极管芯片120以及多个第二发光二极管芯片130。
详细来说，基板110具有一十字形中心区域112以及一环绕十字形中心区域112的周边区域114。第一发光二极管芯片120配置于基板110上，且至少位于十字形中心区域112内。因此，第一发光二极管芯片120电极连接基板110，且第一发光二极管芯片120例如为覆晶式发光二极管芯片。第二发光二极管芯片130配置于基板110上，且至少位于周边区域114内。因此，第二发光二极管芯片130电极连接基板110，且第二发光二极管芯片130例如为覆晶式发光二极管芯片。
特别是，每一第二发光二极管芯片130的尺寸小于每一第一发光二极管120的尺寸，而第一发光二极管芯片120位在周边区域114内的个数小于位在十字形中心区域112内的个数，且第二发光二极管芯片130位在十字形中心区域112内的个数小于位在周边区域114内的个数。也就是说，大尺寸的第一发光二极管芯片120大部分是位于十字形中心区域112内，而小尺寸的第二发光二极管芯片130大部分是位在周边区域114内。因此，每一第一发光二极管芯片120的边长为L1，而每一第二发光二极管芯片130的边长为L2，较佳地，则
Figure BDA00001902478500051
更具体来说，第一发光二极管芯片120的主要发光波长在一特定色光的波长范围内，其中第一发光二极管芯片120为蓝光发光二极管芯片，且主要发光波长为440～480纳米。在本实施例中，至少有两个第一发光二极管芯片120的主要发光波长的差值大于等于5纳米，因此可减少第一发光二极管芯片120的库存问题，以有效降低库存成本。第二发光二极管芯片130的主要发光波长在一特定色光的波长范围内，其中第二发光二极管芯片130为红光发光二极管芯片，且主要发光波长为600～760纳米。在本实施例中，至少有两个第二发光二极管芯片130的主要发光波长的差值大于等于5纳米，因此可减少第二发光二极管芯片130的库存问题，以有效降低库存成本。
此外，本实施例的发光模块还包括一透镜150a以及多个荧光层160。详细来说，透镜150a配置于基板110上，且至少覆盖第一发光二极管芯片120与第二发光二极管芯片130于基板110上所占总面积的70％以上。如图1A及图1B所示，本实施例的透镜150a完全覆盖第一发光二极管芯片120与第二发光二极管芯片130。此处，透镜150a的外型是由一圆形透镜部及一平板部所组成，其中圆形透镜部完全覆盖第一发光二极管芯片120与第二发光二极管芯片130。荧光层160分别且直接配置于第一发光二极管芯片120以及第二发光二极管芯片130上，用以增加第一发光二极管芯片120与第二发光二极管芯片130的发光效率。
由于本实施例的发光模块100a的设计是将大尺寸的第一发光二极管芯片120设置于基板110的十字中心区域112，而将小尺寸的第二发光二极管芯片130设置于基板110的周边区域114。因此，小尺寸且主要波长较长的第二发光二极管芯片130(即红光发光二级体芯片)可辅助大尺寸且主要波长较短的发光二极管芯片120(即蓝光发光二极管芯片)的色度表现，而形成均匀度较佳的白光，进而使得发光模块100a具有较佳的色度均匀度。再者，本实施例的不同尺寸的第一发光二极管芯片120与第二发光二极管芯片130的排列方式可与透镜150a的几何形状相互搭配，即较小的第二发光二极管芯片130可放置于基板110对应透镜150a的角落的位置，除了可有效利用角落的区域而达到基板110的最大配置利用率外，也可有效提升发光模块100a的色度均匀度。
在此必须说明的是，下述实施例沿用前述实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，下述实施例不再重复赘述。
图2为本发明一实施例的一种发光模块的俯视示意图。请参考图2，本实施例的发光模块100b与图1A的发光模块100a相似，惟二者主要差异之处在于：本实施例的发光模块100b的透镜150b的外型为椭圆形，且发光模块100b还包括多个第三发光二极管芯片140。第三发光二极管140配置于基板110上，且至少位于周边区域114内，其中第三发光二极管芯片140位在基板110的十字形中心区域112内的个数小于位在基板110的周边区域112内的个数。也就是说，第三发光二极管芯片140大部分是位于周边区域114内。因此，荧光层160也直接配置于第三发光二极管芯片140上。
如图2所示，本实施例的透镜150b完全覆盖第一发光二极管芯片120、第二发光二极管芯片130及第三发光二极管芯片140。每一第三发光二极管芯片140的尺寸小于每一第二发光二极管130的尺寸，且第三发光二极管芯片140例如是覆晶式发光二极管芯片。在此，每一第一发光二极管芯片的边长为L1，而每一第三发光二极管芯片的边长为L3，较佳地，则L3≤L1/2。此外，第三发光二极管芯片140的主要发光波长在一特定色光的波长范围内，其中第三发光二极管芯片140为绿光发光二极管芯片，且主要发光波长为500～560纳米。也就是说，第三发光二极管芯片140的主要发光波长也大于第一发光二极管芯片120的主要发光波长。此外，至少有两个第三发光二极管芯片140的主要发光波长的差值大于等于5纳米，因此可减少第一发光三极体芯片140的库存问题，以有效降低库存成本。
由于本实施例的发光模块100b的设计是将多数个大尺寸的第一发光二极管芯片120设置于基板110的十字中心区域112，而将多数个小尺寸的第二发光二极管芯片130及第三发光二极管芯片140设置于基板110的周边区域114。因此，第二发光二极管芯片130(即红光发光二极管芯片)与第三发光二极管芯片140(即绿光发光二极管芯片)可辅助第一发光二极管芯片120(即蓝光发光二极管芯片)的色度表现，进而使得发光模块100b可具有较佳的色度均匀度。此外，第一发光二极管芯片120、第二发光二极管芯片130以及第三发光二极管芯片140的排列方式，除了可有效利用基板110对应透镜150b的角落的位置而达到基板110的最大配置利用率外，也可有效提升发光模块100b的色度均匀度。
图3A为本发明一实施例的一种发光模块的俯视示意图。图3B为沿图3A的线II-II的剖面示意图。请同时参考图3A与图3B，本实施例的发光模块100c与图1A的发光模块100a相似，惟二者主要差异之处在于：本实施例的透镜150c并未完全覆盖第一发光二极管芯片120与第二发光二极管芯片130，更具体来说，透镜150c的外型是由一圆形透镜部及一平板部所组成，其中圆形透镜部并未完全覆盖第一发光二极管芯片120与第二发光二极管芯片130。透镜150c仅覆盖第一发光二极管芯片120与第二发光二极管芯片130于基板110上所占总面积的70％。
由于透镜150c所覆盖的区域大都位于基板110的十字中心区域114，即第一发光二极管芯片120所在的位置，因此当透镜150c所覆盖的面积小于第一发光二极管芯片120及第二发光二极管芯片130于基板110上所占总面积时，此仍不影响整体发光模块100c的发光效率及色度均匀度。
值得一提的是，本发明并不限定透镜150a、150b、150c的外型，虽然此处所提及的透镜150a、150b、150c的外型具体化为圆形及椭圆形，但已知的其他能达到同等混光效果的结构设计，如透镜的外型为连续的弧形等，仍属于本发明可采用的技术方案，不脱离本发明所欲保护的范围。
综上所述，由于本发明的发光模块的设计是将大尺寸的发光二极管芯片设置于十字中心区域，而将小尺寸的发光二极管芯片设置于周边区域。因此，小尺寸且主要波长较长的发光二极管芯片可辅助大尺寸且主要波长较短的发光二极管芯片的色度表现，而使得发光模块具有较佳的色度均匀度。再者，本发明的不同尺寸的发光二极管芯片的排列方式可与透镜的几何形状相互搭配，即较小的发光二极管芯片可放置于基板对应透镜的角落的位置，除了可有效利用角落的区域而达到基板的最大配置利用率外，也可有效提升发光模块的色度均匀度。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (18)

1.一种发光模块，其特征在于，包括：
一基板，具有一十字形中心区域以及一环绕该十字形中心区域的该周边区域；
多个第一发光二极管芯片，配置于该基板上，且至少位于该十字形中心区域内；以及
多个第二发光二极管芯片，配置于该基板上，且至少位于该周边区域内，其中各该第二发光二极管芯片的尺寸小于各该第一发光二极管的尺寸，而这些第一发光二极管芯片位在该周边区域内的个数小于位在该十字形中心区域内的个数，且这些第二发光二极管芯片位在该十字形中心区域内的个数小于位在该周边区域内的个数。
2.根据权利要求1所述的发光模块，其特征在于，这些第一发光二极管芯片的主要发光波长在一特定色光的波长范围内，且至少有两个这些第一发光二极管芯片的主要发光波长的差值大于等于5纳米。
3.根据权利要求2所述的发光模块，其特征在于，这些第一发光二极管芯片为蓝光发光二极管芯片，且该主要发光波长为440～480纳米。
4.根据权利要求1所述的发光模块，其特征在于，这些第二发光二极管芯片的主要发光波长在一特定色光的波长范围内，且至少有两个这些第二发光二极管芯片的主要发光波长的差值大于等于5纳米。
5.根据权利要求4所述的发光模块，其特征在于，这些第二发光二极管芯片为红光发光二极管芯片，且该主要发光波长为600～760纳米。
6.根据权利要求1所述的发光模块，其特征在于，这些第一发光二极管芯片以及这些第二发光二极管芯片为蓝光发光二极管芯片，且该主要发光波长为500～560纳米。
7.根据权利要求1所述的发光模块，其特征在于，还包括一透镜，配置于该基板上，且至少覆盖这些第一发光二极管芯片与这些第二发光二极管芯片于该基板上所占总面积的70％以上。
8.根据权利要求7所述的发光模块，其特征在于，该透镜的外型包括圆形或椭圆形。
9.根据权利要求1所述的发光模块，其特征在于，还包括多个荧光层，分别配置于这些第一发光二极管芯片以及这些第二发光二极管芯片上。
10.根据权利要求1所述的发光模块，其特征在于，各该第一发光二极管芯片的边长为L1，而各该第二发光二极管芯片的边长为L2，则 L 2 ≤ L 1 / 2 .
11.根据权利要求1所述的发光模块，其特征在于，还包括多个第三发光二极管芯片，配置于该基板上，且至少位于该周边区域内，其中各该第三发光二极管芯片的尺寸小于各该第二发光二极管的尺寸，且这些第三发光二极管芯片位在该十字形中心区域内的个数小于位在该周边区域内的个数。
12.根据权利要求11所述的发光模块，其特征在于，各该第一发光二极管芯片的边长为L1，而各该第三发光二极管芯片的边长为L3，则L3≤L1/2。
13.根据权利要求11所述的发光模块，其特征在于，这些第三发光二极管芯片的主要发光波长在一特定色光的波长范围内，且至少有两个这些第三发光二极管芯片的主要发光波长的差值大于等于5纳米。
14.根据权利要求11所述的发光模块，其特征在于，这些第三发光二极管芯片为绿光发光二极管芯片，且该主要发光波长为500～560纳米。
15.根据权利要求10所述的发光模块，其特征在于，这些第一发光二极管芯片、这些第二发光二极管芯片以及这些第三发光二极管芯片为蓝光发光二极管芯片，且该主要发光波长为440～480纳米。
16.根据权利要求11所述的发光模块，其特征在于，这些第三发光二极管芯片为多个覆晶式发光二极管芯片。
17.根据权利要求1所述的发光模块，其特征在于，这些第一发光二极管芯片为多个覆晶式发光二极管芯片。
18.根据权利要求1所述的发光模块，其特征在于，这些第二发光二极管芯片为多个覆晶式发光二极管芯片。
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