CN110578912B

CN110578912B - 发光组件

Info

Publication number: CN110578912B
Application number: CN201910879067.XA
Authority: CN
Inventors: 李宗宪; 周建峰; 黄韵洁; 陈柏松
Original assignee: Epistar Corp
Current assignee: Epistar Corp
Priority date: 2014-07-28
Filing date: 2015-07-28
Publication date: 2021-04-06
Anticipated expiration: 2035-07-28
Also published as: CN105318278B; CN105318278A; CN110578912A

Abstract

本发明公开一种发光组件，其具有一发光装置与一波长转换层，发光装置具有一第一上表面与一第一侧表面，波长转换层覆盖第一上表面并具有一第二上表面与一第二侧面。第一上表面与第二上表面之间的距离与第一侧面与第二侧面之间的距离的比例介于1.1～1.3之间。

Description

发光组件

本申请是中国发明专利申请(申请号：201510450634.1，申请日：2015年07月28日，发明名称：发光组件)的分案申请。

技术领域

本发明涉及一个发光组件，特别是涉及一个具有一发光元件与一光学元件的发光组件。

背景技术

使用发光二极管(light-emitting diode；LED)的发光装置因为具有节能、环保、使用寿命长以及体积小等优点，正逐渐地取代传统白炽光源。

数种的发光元件，例如透镜、反射装置以及波长转换器，可以被用来改变发光装置的光学特性。透镜可以用来收集或者重新分配从发光二极管发出的光线。反射器可以将发光二极管发出的光线重新导向需要的方向。不仅如此，波长转换器，例如荧光粉、颜料或者量子点材料，可以将发光二极管发出的光线转换成别的颜色。

发明内容

一发光组件具有一发光装置与一波长转换层，发光装置具有一第一上表面与一第一侧表面，波长转换层覆盖第一上表面并具有一第二上表面与一第二侧面。第一上表面与第二上表面之间的距离与第一侧面与第二侧面之间的距离的比例介于1.1～1.3之间。

一发光组件，具有一发光装置、一第一透镜、一第二透镜与一连接第二透镜的波长转换层。第一透镜位于发光装置之上，具有一第一上表面向一第一方向弯折，第二透镜位于第一透镜之上，具有一内表面向一第二方向弯折，第一方向与第二方向不同。

一发光组件，具有第一发光装置、第二发光装置、覆盖第一发光装置与第二发光装置的扩散层、位于扩散层上的棱镜层与位于棱镜层上的LCD模块。第二发光装置，与第一发光装置之间具有一距离。第一发光装置或第二发光装置在LCD模块上具有一光场，光场的半径或特征长度是第一发光装置与第二发光装置之间的距离的两倍或者更多。

附图说明

图1A～图1H为本发明实施例中发光装置的示意图；

图2A～图2D为本发明实施例中发光装置的光学特性示意图；

图3A为本发明实施例中发光组件的示意图；

图3B～图3C为本发明实施例中的结构图；

图3D～图3E为本发明实施例中发光组件的光学特性示意图；

图4A～图4B为本发明实施例中的结构图；

图4C～图4F为本发明实施例中发光组件的结构与光学特性示意图；

图5A～图5C为本发明实施例中发光装置的示意图；

图6A～图6F为本发明实施例中发光装置的示意图；

图7A～图7J为本发明实施例中发光组件的示意图与相关的光学特性的示意图；

图8A～图8D为本发明实施例中发光组件的示意图；

图9A～图9D为本发明实施例中发光组件的示意图；

图10A～图10D为本发明一实施例的发光组件的示意图；

图11A～图11H为本发明一实施例的发光组件的示意图及相关的光学特性的示意图；

图12A～图12E为本发明一实施例的量测设备与相关的结果的示意图；

图13为本发明一实施例的发光组件的示意图。

符号说明

1000A、1000B、1000C、1000D、1000E、1000F、1000G、1000H、2000A、2000B、2000C、2000D、2000E、2000F、3000、4000、5000、6000、8000 发光装置

1003A、1007A、1007C、1007E、1008A、1008C、1008D、1009B 发光组件

2 发光二极管

3 粒子

4、40、42、44、46、48、50、52 波长转换层

6 透明层

8 透明盖

10 载板

18 扩散层

20 棱镜层

22 LCD模块

24 光谱仪

100 上表面

120、122 导体部

140、142 侧壁

160、162、164、166、170a、170b、172、174、176、180、184 透镜

1740、1840 孔穴

1760、1762 翼部

178a、178b 光圈

180 双凸透镜

θ1、θ2 角度

L1、L2 光线

E1、E2 边缘

S1、S2 表面

U、U’ 均匀度

具体实施方式

图1A显示本发明一实施例中一发光装置1000A的示意图。发光装置1000A包括一发光二极管2以及一波长转换层4直接形成于发光二极管2之上，并环绕发光二极管2。发光装置1000B具有一透明层6形成于波长转换层4与发光二极管2之间。透明层6覆盖发光二极管2的上表面与侧表面，并侧向地延伸到发光装置1000B的边缘。因此，发光二极管2与波长转换层4被透明层6所隔开。

发光装置1000C具有一透明盖8形成于波长转换层4之上。发光装置1000D具有一透明盖8、一个波长转换层4、一个透明层6与一个发光二极管2由上往下依序堆叠。发光装置1000D的波长转换层4具有一下表及一上表面。下表面的轮廓与透明层6的上表面轮廓一致或者近似。上表面的轮廓与透明盖8的上表面轮廓一致或相近。此外，波长转换装层4的上下表面可以有相同或者不同的轮廓。发光装置1000D的波长转换层4具有两个彼此互相平行的表面(上表面及下表面)。发光装置1000E的波长转换层4形成于透明层6之上，并具有一下表面接近透明层6。波长转换层4的下表面具有一与透明层6的上表面相同或者相似的轮廓，而波长转换层4的上表面则具有一平坦的轮廓，或者是平行于发光装置1000E或透明盖8的上表面。发光装置1000E的波长转换层4具有一下表面及一平坦的上表面，其中，下表面大致沿着发光二极管2的轮廓延伸。

发光装置1000F具有一透明层6覆盖发光二极管2的上表面与多个侧表面，在一个实施例中，透明层6的各个外表面都各自与相对应的内表面相互平行。换句话说，透明层6具有一致的厚度。

发光装置1000G具有一个覆盖发光二极管2的上表面与多个侧表面的透明层6。一波长转换层4覆盖透明层6的上表面与多个侧表面。一剖面形状为矩形的透明盖8则是形成在波长转换层4的上表面。波长转换层4具有一位于发光二极管2上方的上方厚度及位于发光二极管2侧面的侧向厚度。侧向厚度大于上方厚度。

发光二极管2具有一个主动层以发出一非同调性光。从发光二极管2发出的光具有第一光强度、第一光场与第一颜色。波长转换层4具有一波长转换材料，而波长转换材料的粒子尺寸介于8～50μm，例如8、17、20、32或46μm。粒子尺寸可以是指粒子的半径或者特征长度。透明层6与透明盖8具有透明材料，发光二极管2发出光线的至少60％可以穿过透明层6或者透明盖8而不会被吸收，也就是说，透明层6或透明盖8相对于发光二极管2发出的光线具有60％的透光率。发光装置1000A～1000H可以发出一个具有第二光强度、第二光场与第二颜色的光线。第二光强度小于第一光强度，因为部分从发光二极管发出的光线在波长转换层4、透明层6或者透明盖8中被吸收或者被困住(trapped)。第二光场可以跟第一光场相同或者不同。通过加入扩散粒子到透明层6或者透明盖8可以散射光线及改变光场。在前述诸实施例中，光线的路径可以通过使用适当的模拟模型进而重现，例如蒙地卡罗光线追迹法(Monte Carlo ray tracing method)。光线在波长转换层4内的传递也可以使用根据米氏散射理论(Mie Scattering theory)的模拟模型来重现。

参考图1B与图1D，透明层6具有一弯曲的轮廓。这个弯曲的轮廓在发光二极管2的上表面弯曲地凸起。波长转换层4形成在透明层6的弯曲上表面上，因此具有一个内凹的下表面。透明层6更具有一轮廓近似于发光二极管2轮廓的下表面。参考图1F、图1G与图1H，透明层6与波长转换层4大致上都有一个倒U(reversed-U)的形状。参考图1H，透明盖8也具有倒U的形状。这个倒U的形状具有一个上部与一个侧部，其中侧部比上部薄。

图2A～图2D显示本发明实施例中发光装置的光学特性。图2A所显示的是发光装置1000A～1000H的光萃取效率(Light Extraction Efficiency)。这些光萃取效率介于100～140lm/W。而发光装置1000F具有最佳的光萃取效率。图2B所显示的是发光装置1000A～1000H于+90°～-90°的光场的色温变化。这些变化介于100～450K。图2C～图2D显示以两种不同单位表示各角度上的颜色变化，其中Δu’v’介于0.001～0.009，而Δy则是介于0.01～0.1之间。

图3A显示一具有本发明中一实施例的发光组件1003A的结构。发光组件1003A具有一发光装置1000C经由导体部120与122形成于载板10的上表面100之上。发光组件1003A的侧壁140与142可以是可以散射光线的Lambertian(朗伯)散射表面，如图3B所示。上表面100可以是一个具有90％反射率与10％吸收率的表面，或者是可以散射光线的Lambertian表面，如图3C所示。图3D所显示的是八个发光组件(发光装置1000A～1000H)在+90°～-90°之间颜色随角度改变的程度，其中八个发光组件具有不同的上表面100及侧壁142型态。参考图3D，当这个结构的侧壁是Lambertian散射表面的时候，这个结构所提供的色彩空间均匀度(color space uniformity)比侧壁是平坦的表面时来的差。

图3E所显示的是这八个具有不同上表面100与侧壁140的发光组件的光萃取效率。而每一个发光组件都在四种不同的条件下量测。第一种条件是上表面100为Lambertian散射表面，而侧壁140与142是平面。第二种条件是上表面100、侧壁140与142都是Lambertian散射表面。第三种条件是上表面100为一个反射表面，而侧壁140与142是平面，其中上表面100对于来自发光二极管的光线的反射率为90％。第四种条件是上表面100为反射面，而侧壁140与142是Lambertian散射表面。根据图3D～图3E，具有发光装置1000F的发光组件以及具有发光装置1000B的发光组件在同样的条件下具有大于130lm/W的发光效率，以及色温差异低于0.04。

图4A～图4B所显示的是本发明中实施例的两个结构。当图4A与图4B中的波长转换层的厚度增加时，两个结构的发光效率都增加了，空间内的颜色均匀度也增加了，而两个结构的色温均匀度也增加了。不仅如此，波长转换层4的厚度增加，对于图4B中的结构具有更明显的影响。更具体地来说，当波长转换层4的厚度由100μm增加到300μm的时候，图4B的结构的光萃取效率增加了4.89％、ΔCCT从486K降低到128K，以及Δu’v’从0.0088降到0.002。当波长转换层4的厚度由100μm增加到400μm的时候，而图4A的结构的发光效率增加了10.97％、ΔCCT从529K降低到289K，以及Δu’v’从0.0089降到0.0055。然而，图4B中的结构仅需要增加较少的波长转换层4的厚度，就能够得到与图4A的结构大致相同的光学特性。

图4C～图4F显示是本发明中实施例的结构与光学特性。在图4D～图4F中，横坐标代表了光学特性，例如光萃取效率、色温变化ΔCCT与色度空间均匀性Δu’v’。而横坐标代表，如图4C中，发光二极管2与波长转换层4之间的宽度W。当高度H从50μm增加到350μm，宽度W从50μm增加到350μm，光萃取效率从135lm/W增加了约7.53％，如图4D所示。如图4F所示，色度空间均匀性Δu’v’从0.02降到低于0.01，大约是降低了34.8％。如图4E所示，色温变化ΔCCT从1100K左右降到低于500K。当高度H大于250μm的时候，光萃取效率可以显著的提升。当高度H是50μm以及宽度W为150μm的时候，色度空间均匀性Δu’v’大约为0.01。

图5A～图5C显示本发明实施例中的结构图。参考图5A中的结构，当高度H大约是750μm以及发光装置的尺寸大约是2×2mm²的时候，光萃取效率大于135lm/W、色度空间均匀性Δu’v大约是0.04，以及色温变化ΔCCT大约是200K。图5A中的发光装置在高度H是350μm以及发光装置的尺寸大约是1×1mm²的情况下，或者高度H是450μm以及发光装置的尺寸大约是1.2×1.2mm²的情况下，可以具有更好的光学特性，例如光萃取效率、色度空间均匀性Δu’v’以及色温变化ΔCCT。

参考图5B的结构，当高度H是750μm以及发光装置的尺寸大约是1.8×1.8mm²的情况下，色度空间均匀性Δu’v大约是0.02，色温变化ΔCCT大约是100K。光萃取效率在高度H是750μm以及发光装置的尺寸大约是2×2mm²的情况时，大于135lm/W。而图5B中的发光装置，在高度H是350μm以及发光装置的尺寸大约是1.2×1.2mm²的情况下，或者高度H是450μm以及发光装置的尺寸大约是1.2×1.2mm²的情况下时，会有更好的光学特性，例如光萃取效率、色度空间均匀性Δu’v’以及色温变化ΔCCT。

相较于图5B的结构，图5C中的发光装置在高度H是350μm以及发光装置的尺寸大约是1.2×1.2mm²的情况下、高度H是450μm以及发光装置的尺寸大约是1.2×1.2mm²的情况下、或者是高度H是750μm以及发光装置的尺寸大约是1.4×1.4mm²的情况下，都可以有较好的光萃取效率、色度空间均匀性Δu’v’以及色温变化ΔCCT等光学特性。图5A～图5C中的发光装置在特定尺寸与高度条件下，所发出的光线具有较好的光学特性。举例来说，当高宽比HWR(HWR＝H/W)介于1.1～1.3的时候，所发出的光线的具有良好的色度空间均匀性Δu’v’，而当高宽比HWR大于0.7的时候，色度空间均匀性Δu’v’则落在4个麦克亚当椭圆(MacAdamellipse)内。

图5A～图5C中的发光装置更可以被设置在如图3A中的载板10之上，而这些发光装置发出的光线会被上表面100所影响。举例来说，当上表面100的反射率从100％降低到90％的时候，发光效率分别降低了18.42％、18.13％及20.28％。在另一个实施例中，当上表面100是一个Lambertian散射表面，而反射率从100％降低到90％的时候，光萃取效率分别降低了11.56％、12.14％及11.93％。在另一个实施例中，当发光装置所发出的光线的色温从6500K改变到30000K的时候，光萃取效率相对于色温6500K的时候分别降低了7.63％、7.58％及6.22％。图1、图3A～图3B、图4A～图4C或图5A～图5C中的结构所发出的光线的特性会被波长转换层4的尺寸、整体结构的尺寸、上表面100的反射率或者发光装置发出光线的颜色所影响。

图6A～图6F显示本发明实施例中发光装置的示意图。粒子3被加入发光装置2000A、2000B与2000E的波长转换层4之内、被加入发光装置2000C与2000F的透明层6之内、也被加入发光装置2000D的透明盖8之内。粒子3被用来增进光线的散射或者反射。粒子3不是透明的，并且至少吸收一部分从发光二极管所发出的光线。通过粒子3的加入，发光装置2000A～2000F的空间色度均匀性可以获得改善，但是光萃取效率也分别降低了35％、5％、31％、54％、4％与43％。

如图3A～图3E所示，光萃取效率并不会受到侧壁表面反射率显著影响，不论侧壁的表面是Lambertian散射表面或者是反射率为100％的表面。如图1A～图1H、图4A～图4C、图5A～图5C与图6A～图6F所示，光萃取效率比较容易受载板10的表面的反射率或者发光装置的尺寸所影响。例如，载板10的表面的反射率越高，光萃取效率可以提升约18％～20％。或者在发光装置与载板10之间设置反射层也可以增加约11～12％的光萃取效率。再者，具有类似色度空间均匀度的发光装置之间，也可以通过增加发光装置的尺寸来提升光萃取效率。例如当发光装置的尺寸是发光二极管的25倍或者更多的时候，光萃取效率可以从127lm/W增加到138/W，也就是大约增加了8％的光萃取效率。

除此之外，HWR或者结构内的粒子3也能影响发光装置所发出的光线均匀度。例如，当HWR介于1.1～1.3之间的时候各角度上的色度空间均匀性Δu’v’便低于0.04。又例如，当结构内的粒子3的浓度大约是5％的时候，在-80°～+80°之间的色度空间均匀性Δu’v’便低于0.01。

图7A～图7F显示本发明实施例中发光组件的示意图与一些相关的光学特性。图7A、图7C与图7E中带有箭头的折线代表的是光在发光组件内的路径，而图7B、图7D与图7F中显示的是这些发光组件的发光图案的光场影像。

图7A中的发光组件具有一个发光装置3000形成于一个载板10之上的发光装置3000、一覆盖发光装置3000的第一透镜160、一位于第一透镜160之上的第二透镜162、以及一位于第二透镜162之上的波长转换层4。从发光装置3000所发出来的光线首先被第一透镜160改变方向后再进入第二透镜162。从第一透镜160过来的光线接着被第二透镜162改变方向并往大体上垂直于载板10的方向前进。如图7B所示，发光图案的内部区域具有较高的亮度，而内部区域大致上对应到第一透镜160的尺寸与形状。内部区域与整个光场的面积比例，大致对应到第一透镜160与第二透镜162的正向投影面积比。

详言之，如图7A所示，透镜162有一与波长转换层4相接的上表面、一下表面、多个侧壁与一用以容纳着第一透镜160与发光装置3000的凹穴。凹穴有一个凸面往发光装置3000的方向凸起，并有一个大致跟透镜160相等的宽度。而多个侧壁由上表面往下表面的方向，往内互相靠近。换句话说，从剖视图/上视图来看，上表面比下表面大/宽。侧壁可以是平面、曲面，或者是平面与曲面的组合。在一实施例中，上表面或者下表面可以是圆形、椭圆形、矩形、三角形，或其它几何形状。不仅如此，上表面与下表面可以有相同或者不同的形状。当发光装置3000所发出的光线的角度不同的时候，这些光线可以被侧壁或者凸面反射或者散射。如图所示，相较于透镜162上表面的周围区域，凸面可以往透镜162的上表面的中心区域汇集较多的光线(或以使光线以准直方式前进)，如图7B所示。

如图7C所示，大部分从发光装置3000发出的光线被第一透镜160散射后，被重新导向到第三透镜164的边缘或周缘，并且被第三透镜164反射。所以，如图7D所示，发光图案的边缘或周缘会比内部区域更亮。

详言之，如图7C所示，透镜164具有一个与波长转换层4相连的上表面、一下表面、多个侧壁与一个孔穴以容纳透镜160与发光装置3000。孔穴的剖面是三角形，其具有倾斜边缘。孔穴的下方宽度比透镜160的最大宽度更大。在数个实施例中，相较于透镜164的上表面的中间区域，倾斜的边缘(或表面)可以分散更多的光线到透镜164的上表面的周围区域，如图7D所示。

如图7E所示，第四透镜166具有跟第二透镜162相似的结构。详言之，如图7E所示，透镜166具有一个平坦的上表面连接到波长转换层4、一下表面、多个侧面与一孔穴以容纳透镜160与发光装置3000。孔穴具有一个凸面，这个凸面的曲率比162的孔穴的凸面更小。从发光装置3000发出的光线会先被透镜160弯折后再于透镜166内向外地移动到透镜166。相较于图7A所示的结构，光线被透镜160(尤其是凸面)所散射，而不是如图7A所示，光线以准直的方式以垂直于载板10的方向移动。另外，发光装置3000发出的光线也会被透镜166的侧壁所反射。图7F所显示的发光图案相较于图7B的光学图案，在光强度分布上具有更好的均匀度。

图7G所显示的是发光组件中，从于波长转换层4发出的正向光线L1光线与背向光线L2。光线L1与光线L2在不同的发光组件中可以具有不同的光学特性，下表所显示的就是图7A、图7C、图7E中的发光组件的光线L1与光线L2的特性差异。例如，在图7A的发光组件中，正向光线L1与背向光线L2之间的色温差异小于1000K，并且正向光线L1与背向光线L2之间的光萃取效率差异大于10lm/W。

图7A中的波长转换层4的荧光粉浓度30％并且厚度为0.5mm，而图7E中的波长转换层4的荧光粉浓度50％并且厚度为0.25mm。图7C中的波长转换层4的厚度为0.45mm，而外侧区域的荧光粉浓度为30％，内侧区域的荧光粉浓度为10％，如图7H所示。在一实施例中，从发光装置发出的光线与波长转换层之间的夹角几乎不会影响从发光组件所发出的光线的光学特性。参考图7I～图7J，三个入射光线与波长转换层的夹角分别是45°、60°与90°，如图7I所示。而在波长转换层相对于这三个光线一的另一侧，所量测到对应这三个光线的光强度几乎相同，如图7J所示。

图8A所显示的是发光组件1008A的示意图。发光组件1008A具有一由一第一波长转换层40、一第二波长转换层42以及形成于波长转换层40与42之间的透明层60所堆叠的叠层。图8A中的发光组件1008A所发出的光线，其光学特性会被这叠层的某些特性所影响，例如第一波长转换层40与第二波长转换层42的厚度以及第一波长转换层40与第二波长转换层42的重量百分浓度(wt％)都是可能会影响发光组件1008A的光萃取效率的参数。光线较容易被具有较高重量百分浓度的波长转换层吸收，因此光萃取效率在较多的光线被波长转换层吸收的情况下也降低了。当波长转换层的厚度越厚时，表示光线在波长转换层内要经过更长的距离，因此，光线也更容易被吸收而降低光萃取效率。在另一实施例中，参考图8B，这个叠层是设计让光线会在穿过第二波长转换层42之前，让光线先在第一波长转换层40与第二波长转换层42之间来回反射。在一实施例中，参考下表，第一波长转换层40的浓度为70％，第二波长转换层40的浓度为5％，第一波长转换层40与第二波长转换层42的厚度都是0.3mm。正向光线L1与背向光线L2的色温(CCT)标准差在图7A的发光组件1007A中为2720.383，但在图8A的发光组件1008A中为1258.146。图7A中的发光组件1007A的总光萃取效率(大约是138.256lm/W)跟图8A中的发光组件1008A的总光萃取效率(大约是137.087lm/W)相近。通过使用具有两层波长转换层的结构，图8A中的组件1008A在正向与背向的方向上可以维持相近的光萃取效率并提供优选的色温(CCT)标准差。在一实施例中，第一波长转换层40的荧光粉浓度对正向光L1色温(CCT)的影响，比起第二波长转换层42的荧光粉浓度对背向光L2色温(CCT)的影响大。

图8C～图8D所显示的是根据本发明的实施例的发光组件。图8C中的发光组件1008C具有分别设置在两个载板10之上的两个发光装置3000，可以朝左边以及右边发出光线。位于透镜170a与170b之间的波长转换层44的左右两侧可以用来吸收并转换来自两个发光装置3000的光线。这两个光源都发出相同的色光，例如红外光、红光、绿光、蓝光与紫外光。一实施例中，发光组件1008C的色温在波长转换层44内的波长转换粒子浓度增加时，可以被降低到6500K。然而，当波长转换层44内的波长转换材料浓度增加到30％或者更多的时候，色温将会在6500K左右维持不变。同样的，波长转换层44内的波长转换粒子浓度增加时，发光效率也随之增加。光萃取效率可以提升到大约290lm/W。但在波长转换层44内的波长转换材料浓度增加到30％或者更多的时候光萃取效率将被维持在290lm/W左右。

图8D中的组件1008D具有一发光装置3000位于载板10之上、两个波长转换层46与48，以及一个透镜172覆盖着发光装置3000与这些波长转换层46与48。参考图8D，光线L1与光线L3被重新导向后入射到波长转换层46与48的正面的一侧，以及光线L2与光线L4被重新导向后入射到波长转换层46与48的背面的一侧。在一实施例中，波长转换层46与48的厚度都是0.55mm。

发光组件的光学特性如下表所列，透镜172以中心轴或者中心平面(图未示)相对称，因此可以提供对称的光路径。换句话说，光线L1与L3彼此互为镜像，光线L2与光线L4也彼此互为镜像。光线L1与光线L2或者光线L3与光线L4之间的色温标准差小于600K，也比图7A中的光学组件的标准差低。光萃取效率大于150lm/W，则是比图7A中的光学组件的光萃取效率高。

项目	图7A	图8D
			荧光粉浓度_厚度	30％_0.5mm	30％_0.5mm
L1的CCT	8455.27	6691.231
			L2的CCT	9813.29	7251.631
L1与L2的色温标准差(K)	2720.383	548.4152
			L1的光萃取效率(lm/W)	75.3189	62.67172
L2的光萃取效率(lm/W)	62.9374	96.07058
			总光萃取效率(lm/W)	138.256	158.7423

图9A～图9D显示根据本发明实施例的多个发光组件的示意图。参考图9A，透镜174A与波长转换层50光耦合。光线可以从透镜的一侧进入，再从另一侧离开。当光线的入射角度可以适当的控制，并在透镜174内部的上表面与下表面之间产生全反射的时候，光线便可以在透镜174内来回反射，而光线可以从不同的位置撞击波长转换层50并被吸收。越多光线被吸收，波长转换层50也就能产生更多被转换的光线。

图9B中的发光组件1009B有一个发光装置4000设置于载板10之上、一具有孔穴1740的透镜174，以及一设置于透镜174上的波长转换层50。发光装置4000被设置在孔穴1740内，并被透镜174完全覆盖。TU 9C显示的是透镜174正向侧的发光图，图9D显示的是透镜174背向侧的发光图。发光组件1009B的光学特性如下所列，其中光线L1与L2的色温的标准差低于200K，整体的光萃取效率为140lm/W左右。

图10A～图10D显示根据本发明一实施例的发光组件的示意图。参考图10A～图10B，光线在透镜176内来回反射。透镜176具有一第一翼部1760与一第二翼部1762。第一翼部1760与载板10之间夹有一倾斜角度θ1。第二翼部1762与载板10之间夹有一倾斜角度θ2。在一实施例中，倾斜角度θ1与倾斜角度θ2同样都是30°。如图10A所示，光线L1在第二翼部1762内反射两次或者多次后再穿过波长转换层52，光线L2在第二翼部1762内反射两次或者多次后再往远离波长转换层52的方向移动，并且不会穿过波长转换层52。波长转换层52不仅位于第一翼部1760与第二翼部1762之间的表面S1与S2之上，也位于第一翼部1760的边缘E2以及第二翼部1762的边缘E1之上。如图10B所示，第一翼部1760与第二翼部1762以V形/U形的形状在发光装置5000之上分叉，光线L1与L3在图中以类似的路径移动着。通过使用图10A～图10B中的透镜，光线L1～L3的波长更容易被波长转换层52转换。图10B中的发光组件具有一个发光装置5000位于载板10之上、一具有第一翼部1760与第二翼部1762的透镜176，以及一个波长转换层52。图10C显示相对于透镜176而言的正向侧的图，并且图10D中所显示相对于透镜176而言的背向侧的图。组件的光学特性如下所列，光线L1与L2的色温标准差低于700K，而总光萃取效率则大于150lm/W。

发光组件	图7A	图10B
			荧光粉浓度_厚度	30％_0.5mm	4％_0.5mm
L1的CCT	8455.27	6342.11
			L2的CCT	9813.29	7416.94
L1与L2的色温标准差(K)	2720.383	657.92
			L1的光萃取效率(lm/W)	75.3189	77.5
L2的光萃取效率(lm/W)	62.9374	80.87
			总光萃取效率(lm/W)	138.256	158.37

参考图11A，组件具有多个发光装置6000(图中显示五个发光装置6000，但是发光装置的数量可多可少)、一个与发光装置6000之间存在一距离的扩散层18、一个位于扩散层18之上的棱镜层20，以及一位于棱镜层20之上的液晶荧幕(LCD)模块22，发光装置6000、扩散层18与棱镜层20可以组成一个液晶显示器的背光模块，液晶荧幕(LCD)模块22具有一个透镜。扩散层18可以重新分配来自发光装置6000的光线，以增加发光装置6000的光均匀度，而棱镜层20具有多个棱镜以集中光线。因此，LCD模块22上的光场均匀度也增加了。在一实施例中，液晶荧幕(LCD)模块22内的透镜跟发光装置6000之间的距离大于两个相邻发光装置的距离。

图11B显示的是组件的示意图。标号H代表发光装置6000与LCD模块22之间的距离，标号R代表的是发光区域在LCD模块22上的半径，而标号d代表相邻发光装置间的侧向的距离。H越小也代表LCD模块22上的光场越小，也就是半径R越小。在一实施例中，发光装置6000在液晶荧幕(LCD)模块22(或者是模块内的透镜)上的光场半径大小等于两个发光装置6000之间距离的两倍。图11C～图11D显示的是发光装置6000的排列的上视图示意图。发光装置6000在图11C中被排列成彼此相连的三角形，而发光装置6000在图11D中被排列成彼此相连的四方形。发光装置被排列成不同的形状，可以提供不同的光学分布。图11C中的排列的单位面积所提供的照度分布图如图11E所示，图11D中的排列的单位面积所提供的照度分布图如图11F所示。在一实施例中，单一个发光装置6000的光场的半径R可以被设定成与相邻发光装置6000之间的最短距离相同。如图11E与图11F所示，不同的颜色各自代表不同的照明程度，而颜色与照明程度的详细对照可以参照图中的图例。

在本实施例中，图11G是一个发光装置6000在X方向上的位移所造成光学均匀度的变化的示意图，图11H一个发光装置6000在Y方向上的位移所造成光学均匀度的变化的示意图。图11G或者图11H中的横坐标代表的是发光组件内的一个发光装置6000的位置相对于原本位置的偏移距离，图11G或者图11H中的纵坐标代表的是发光组件归一化的照度均匀度。如图11G与图11H所示，正向(X>0或者Y>0)与负向(X<0或者Y<0)的位移在四方形的排列方式中，都对照度的均匀度造成类似的降低幅度。然而在三角形排列方式，正向(X>0或者Y>0)与负向(X<0或者Y<0)的位移对照度的均匀度的影响则不同。对三角形的排列方式而言，负向的位移所造成的照度均匀度的减少，比正向的位移所造成的减少更多。不论是在三角形排列或者四方形排列，发光装置所在的位子于X方向或者Y方向上(往正向或者往负向)有0.1mm的位移时，光学均匀度都会降到低于最大值的0.9倍。

图12A～图12B所显示的是根据本发明一实施例的量测设备。第12A图中的设备可以量测发光装置7000所发出光线的远场光学特性，从发光装置7000发出的光线可经过第一光圈178a与第二光圈178b后被光谱仪24接收。第一光圈178a与第二光圈178b移除部分光线，并保留在特定角度的光线让光谱仪24吸收。图12B的设备可以量测发光装置7000所发出光线的中场光学特性，而从发光装置7000发出的光线可经过凸透镜180后，被光谱仪24接收。

图12C～图12E显示的是部分利用图12A中的装置所得到的量测结果，其中图12C～图12E的0度大致对应到发光装置7000的中心，而角度代表着量测点与发光装置7000中心的夹角。图12C则分别显示了归一化后蓝光的光强度、黄光的光强度，以及整体的光强度。全部的光线可以有蓝光、黄光或者其他色光。如图中所示，不同光线在不同的角度上有不同的强度。图12D则分别显示了黄光的光强度与蓝光的光强度的比值YBR，这个比值随着角度的绝对值增加而增加。尤其是黄光在较大的角度上更容易被观察到，而这也造成发光图案在图案的周围有一个偏黄的区域。参考图12E，相关色温CCT由0度大于6500K(发光装置中心附近)降低到90度时大约4500K(发光装置周围附近)。

如图13所示，透镜184可以装置到发光装置8000以均匀化所发出的光线的照度与颜色。透镜184可以将蓝光转往到更大角度的方向，以及将黄光转向较小角度的方向。透镜184具有一个主体与一个位于主体下表面的孔穴1840，孔穴1840界定了一个空间以容纳发光装置8000。孔穴1840的剖视图有一个上内表面以及一个下内表面。上内表面具有一个钟形/拱形的形状/轮廓。下内表面具有一个延伸到透镜184下表面的拖尾。上内表面与下内表面可以有相同或者不同的曲率。此外，上内表面自身或者下内表面自身可以有一个或者多个曲率。透镜184的外表面有数个相连接的区域(如图13所示，这些区域在剖视图上可以视为线段)，相邻区域的连接部分可以有着可察觉到的角度变化以将特定的色光导引至特定的方向。举例来说，具有较短波长的色光，例如蓝光，撞到较高区域的时候可以被向下弯折；而具有较长波长的色光，例如黄光，撞到较低区域的时候可以被向上弯折。

本发明同时主张美国暂时申请案第62/029977号与美国正式申请案第14/810180号的优先权，其中美国暂时申请案第62/029977号所包含的中文论文及相关档案皆援引为本申请案的一部分。

需了解的是，本发明中上述的实施例在适当的情况下，是可互相组合或替换，而非仅限于所描述的特定实施例。本发明所列举的各实施例仅用以说明本发明，并非用以限制本发明的范围。任何人对本发明所作的任何显而易见的修饰或变更接不脱离本发明的精神与范围。

Claims

1.一种发光组件，其特征在于，该发光组件包含：

发光装置；

第一透镜，位于该发光装置之上；

第二透镜，位于该第一透镜之上；以及

波长转换层，连接该第二透镜，

其中，该发光装置与该波长转换层在第一方向上具有第一距离，该发光装置与该波长转换层在第二方向上具有大于该第一距离的第二距离，

其中，该波长转换层在与该第一方向相交的位置上具有第一荧光粉浓度，该波长转换层在与该第二方向相交的位置上具有第二荧光粉浓度，且该第一荧光粉浓度低于该第二荧光粉浓度。

2.如权利要求1所述的发光组件，其中该发光组件在该第一方向上所发出的光具有第一色温，在该第二方向上所发出的光具有第二色温，其中该第一色温与该第二色温的差异小于1000K。

3.如权利要求1所述的发光组件，其中该第一透镜与该第二透镜不直接接触。

4.如权利要求3所述的发光组件，其中该第一方向上所发出的光相对于该波长转换层为正向光，该第二方向上所发出的光相对于该波长转换层为背向光。

5.一种发光组件，其特征在于，该发光组件包含：

发光装置；

第一透镜，位于该发光装置之上；

第二透镜，位于该第一透镜之上；以及

波长转换层，连接该第二透镜，

其中，该波长转换层具有第一波长转换层、第二波长转换层与夹于该第一波长转换层与该第二波长转换层之间的透明层；

其中，该第一波长转换层具有第一荧光粉浓度，该第二波长转换层具有第二荧光粉浓度，该第一波长转换层较该第二波长转换层接近该发光装置，且该第一荧光粉浓度高于该第二荧光粉浓度。

6.如权利要求5所述的发光组件，其中该透明层包含固体材料。

7.如权利要求5所述的发光组件，其中该第一透镜与该第二透镜不直接接触。

8.如权利要求5所述的发光组件，还包含第一方向所发出的光及第二方向所发出的光；其中该第一方向所发出的光相对于该波长转换层为正向光，该第二方向所发出的光相对于该波长转换层为背向光，其中该第一方向所发出的光与该第二方向所发出的光色温的标准差小于2720.383K。