CN202523757U - 发光二极管元件 - Google Patents

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Abstract

本实用新型揭露一种发光二极管元件,包含一发光体及一胶体。发光体具有相对的出光面与底面。发光体具有第一长度、第一宽度与发光角度。胶体包覆住发光体。胶体包含相对的第一表面与第二表面。第二表面具有第二长度与第二宽度。胶体具有折射率。发光体的出光面至胶体的第二表面的距离小于第一数值,且大于第二数值。
Figure DSA00000676320500012
Figure DSA00000676320500013
sinα=1/胶体的折射率,且v为发光角度的半幅角。

Description

发光二极管元件
技术领域
本实用新型是有关于一种发光元件,且特别是有关于一种发光二极管(LED)元件。
背景技术
请参照图1,其是绘示一种传统发光二极管元件的剖面示意图。此发光二极管元件100主要包含发光体102、胶体104与胶壳106。发光体102设置在胶壳106的开孔108的底面110上,且一般是设于此底面110的中央区域上。胶体104填满胶壳106的开孔108,且包覆住整个发光体102。
在发光二极管元件100中,胶壳106通常是由聚碳酸酯(Polycarbonate:PC)所组成。而且,胶壳106的颜色通常呈白色,以将发光体102射向胶壳106的开孔108的内侧面116的光112予以反射,借此使发光体102的侧向出射光112可从发光二极管元件100的出光面114射出。
然而,发光体102所发出的光112射在胶壳106的开孔108的内侧面116时,光112的能量会产生衰减。因此,经由胶壳106反射后,光112的亮度会下降。此外,这样的设计也会使发光二极管元件100的光场受到胶壳106的开口设计的限制。
实用新型内容
因此,本实用新型的一目的就是在提供一种发光二极管元件,其可通过设计发光体的出光面至发光二极管元件的出光面之间的距离与发光体的宽度,而使发光体的出射光不碰到胶体的侧壁而直接从胶体的开口射出。故,可提高发光体的光利用率。
本实用新型的另一目的是在提供一种发光二极管元件,其可通过设计发光体的出光面至发光二极管元件的出光面之间的距离与发光体的长度,而使发光体的横向出射光可先经由胶体的侧壁的折射而射出。因此,可增加发光二极管元件的长度方向的发光角度。
本实用新型的又一目的是在提供一种发光二极管元件,其无需设置聚碳酸酯胶壳来包覆胶体,因此不仅可简化制程、减少材料支出成本,更可有效避免发光二极管元件黄化的问题。
根据本实用新型的上述目的,提出一种发光二极管元件。此发光二极管元件包含一发光体以及一胶体。发光体具有相对的出光面与底面。其中,发光体具有第一长度、第一宽度与发光角度。胶体包覆住发光体。其中,胶体包含相对的第一表面与第二表面,第二表面具有第二长度与第二宽度,且胶体具有一折射率。发光体的出光面至胶体的第二表面的距离小于第一数值,且大于第二数值,其中:
Figure BSA00000676320800021
sinα=1/胶体的折射率,且v为发光角度的半幅角。
依据本实用新型的一实施例,上述的胶体的材料为聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate;PMMA)。
依据本实用新型的另一实施例,上述胶体的折射率从1.2至1.6。
依据本实用新型的又一实施例,上述的发光角度从90度至160度。
依据本实用新型的再一实施例,上述的发光体的出光面至胶体的第二表面的距离大于第三数值,且第三数值大于第四数值。其中:
Figure BSA00000676320800022
依据本实用新型的再一实施例,上述的发光体包含一发光二极管晶粒以及一胶体层。此胶体层覆盖在发光二极管晶粒上。在一例子中,前述的胶体层包含荧光胶体。
依据本实用新型的再一实施例,上述的第一表面的面积与形状均与第二表面相同,且正对于第二表面,发光体的底面、或底面对于第一表面的正投影位于第一表面的正中央。
依据本实用新型的再一实施例,上述的发光体对第二表面的正投影位于第二表面的正中央。
依据本实用新型的再一实施例,上述的胶体具有一侧面接合在第一表面与第二表面之间,且侧面与第一表面之间的夹角从30度至150度。
由上述的实施方式可知,本实用新型的一优点就是因为本实用新型可通过设计发光二极管元件的发光体的出光面至发光二极管元件的出光面之间的距离与发光体的宽度,而使发光体的出射光不碰到胶体的侧壁而直接从胶体的开口射出。因此,可提高发光体的光利用率。
由上述的实施方式可知,本实用新型的另一优点就是因为本实用新型可通过设计发光体的出光面至发光二极管元件的出光面之间的距离与发光体的长度,而使发光体的横向出射光可先经由胶体的侧壁的折射而射出。因此,可增加发光二极管元件的长度方向的发光角度。
由上述的实施方式可知,本实用新型的又一优点就是因为本实用新型的发光二极管元件无需设置聚碳酸酯胶壳来包覆胶体,因此不仅可简化制程、减少材料支出成本,更可有效避免发光二极管元件黄化的问题。
附图说明
为让本实用新型的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂,所附附图的说明如下:
图1是绘示一种传统发光二极管元件的剖面示意图;
图2是绘示依照本实用新型的一实施方式的一种发光二极管元件的立体示意图;
图3是绘示依照本实用新型的一实施方式的一种发光二极管元件的前视示意图;
图4是绘示沿着图3的A-A剖面线所获得的发光二极管元件的剖面示意图;
图5是绘示沿着图3的B-B剖面线所获得的发光二极管元件的剖面示意图;
图6是绘示依照本实用新型的另一实施方式的一种发光二极管元件的剖面示意图。
【主要元件符号说明】
100:发光二极管元件          102:发光体
104:胶体                    106:胶壳
108:开孔                    110:底面
112:光                      114:出光面
116:内侧面                  200:发光二极管元件
200a:发光二极管元件         202:发光体
204:胶体                    204a:胶体
206:表面                    206a:表面
208:表面                    208a:表面
210:侧面                    210a:侧面
212:底面                    214:发光二极管晶粒
216:胶体层                  218:光
220:出光面                  222:侧壁
d:距离                      t:宽度
tc:宽度                     X:长度
Xc:长度                     θ:发光角度
ψ:夹角
具体实施方式
请参照图2与图3,其是分别绘示依照本实用新型的一实施方式的一种发光二极管元件的立体示意图与前视示意图。在一实施方式中,发光二极管元件200主要包含发光体202与胶体204。但是,本实施方式的发光二极管元件200并没有包含已知发光二极管元件所包含的白色胶壳。
在一实施例中,发光体202主要包含发光二极管晶粒214与胶体层216。胶体层216覆盖在发光二极管晶粒214上。胶体层216为可透光胶体,以使发光二极管晶粒214所发出的光218可自发光体202射出。在一示范例子中,可根据发光二极管元件200所需的色光,胶体层216可例如为掺有所需颜色的荧光粉的荧光胶体。
请一并参照图4与图5,其是分别绘示沿着图3的A-A剖面线与B-B剖面线所获得的发光二极管元件的剖面示意图。发光体202具有出光面220与底面212,其中出光面220与底面212分别位于发光体202的相对二侧。如图4与图5所示,发光体202的出光面220为胶体层216的上表面,而发光体202的底面212则为发光二极管晶粒214的底面。此外,发光体202具有长度Xc与宽度tc。如图4所示,发光体202亦具有发光角度θ。在一实施例中,发光体202的发光角度θ的范围可例如从90度至160度。
胶体204包覆住发光体202。请再次参照图4与图5,胶体204具有表面206与208,其中此二表面206与208分别位于胶体204的相对二侧。胶体204的表面206为发光二极管元件200的出光面。此外,胶体204还包含侧面210。其中,胶体204的侧面210接合相对的二表面206与208之间。
在本实施方式中,发光体202是嵌设于胶体204的表面208中。在一实施例中,发光体202的底面212与胶体204的表面208共平面,如图4与图5所示。在另一实施例中,发光体202的底面212突出于胶体204的表面208。在另一实施方式中,发光体202可整个埋设于胶体204中。胶体204为可透光材质,且胶体204的材料可例如为聚甲基丙烯酸甲酯。根据材料的不同,胶体204具有不同的折射率。在一实施例中,胶体204的折射率的范围可例如从1.2至1.6。
如图3所示,胶体204的表面206具有长度X与宽度t。请再次参照图2与图5,在本实施方式中,胶体204的表面206与208具有相同面积与形状,且表面208正对于表面206。在一实施例中,此时发光体202的底面212、或底面212对于胶体204的表面208的正投影可位于胶体204的表面208的正中央。如此一来,发光体202至胶体204的表面206的任相对二边的距离相等。在一示范例子中,如图2至图5所示,胶体204的表面206与208的形状均为矩形,且侧面210与表面206和208均垂直。
在本实施方式的发光二极管元件200中,发光体202的出光面220至发光二极管元件200的出光面,即胶体204的表面206,之间的距离d需小于第一数值Z1,且需大于第二数值Z2,亦即Z2<距离d<Z1。其中:
Figure BSA00000676320800051
Figure BSA00000676320800061
其中sinα=1/胶体204的折射率,且v为发光体202的发光角度θ的半幅角(Full Width at Half Maximum;FWHM)。由于sinα=1/胶体204的折射率,因此sinα的数值会随着所采用的胶体204的材料的不同而改变。在本实施方式中,α为胶体204在空气中的全反射角,而v为发光体202的发光角度θ的半幅角。
因此,如图4所示,本实施方式利用胶体204的全反射角与发光体202所提供的发光角度θ的特性,来设计发光体202的出光面220至发光二极管元件200的出光面之间的距离d的范围,藉以使得发光体202所发出的纵向光218可在不碰到胶体204的侧壁222的情况下,直接从发光二极管元件200的胶体204的表面206射出。如此一来,可大幅提高发光体202的光利用率,进而可提高发光二极管元件200的亮度。
此外,发光二极管元件200也无需于胶体204外侧额外设置胶壳来反射发光体202所发出的纵向光218,即可提高发光体的光利用率。因此,可简化制程、减少材料支出成本,更可有效避免发光二极管元件200黄化的问题。
在一实施例中,发光二极管元件200中,发光体202的出光面220至发光二极管元件200的出光面,即胶体204的表面206,之间的距离d不仅需满足Z2<距离d<Z1的关系式,也需满足距离d>第三数值Z3>第四数值Z4的关系式。其中:
Figure BSA00000676320800062
如图5所示,本实施方式利用胶体204的全反射角与发光体202所提供的发光角度θ的特性,来设计发光体202的出光面220至发光二极管元件200的出光面之间的距离d的范围,借以使得发光体202所发出的横向光218先碰到胶体204的侧壁222,而由胶体204折射后再从发光二极管元件200的胶体204的侧面210射出。如此一来,可使发光二极管元件200在长度X方向的发光角度变大。
因此,当发光二极管元件200应用于具有导光板的光源模块时,长度X方向的发光角度的增加,可避免光源模块在导光板的入光侧产生暗区。
本实用新型的胶体的出光面与底面的面积与形状可不相同。请参照图6,其是绘示依照本实用新型的另一实施方式的一种发光二极管元件的剖面示意图。本实施方式的发光二极管元件200a的架构大致与上述实施方式的发光二极管元件200的架构相同,发光二极管元件200a与200之间的差异在于发光二极管元件200a的胶体204a的表面206a与208a的面积并不相同。
在发光二极管元件200a中,胶体204a的表面206a与208a的形状可例如均为矩形,但表面206a的面积大于表面208a的面积。在一实施例中,发光体202的底面212、或底面212对于胶体204的表面208a的正投影可位于表面208a的正中央。然而,在另一实施例中,发光体202的底面212、或底面212对于胶体204的表面208a的正投影可不位于表面208a的正中央。在此实施方式中,发光体202对于胶体204a的表面206a的正投影位于表面206a的正中央。
此外,在发光二极管元件200a中,接合二表面206a与208a的胶体204a的侧面210a可不垂直表面206a及/或208a。在一实施例中,胶体204a的侧面210a与表面208a之间具有夹角ψ,且此夹角ψ的范围可例如从30度至150度。
由上述的实施方式可知,本实用新型的一优点就是因为本实用新型可通过设计发光二极管元件的发光体的出光面至发光二极管元件的出光面之间的距离与发光体的宽度,而使发光体的出射光不碰到胶体的侧壁而直接从胶体的开口射出。因此,可提高发光体的光利用率。
由上述的实施方式可知,本实用新型的另一优点就是因为本实用新型可通过设计发光体的出光面至发光二极管元件的出光面之间的距离与发光体的长度,而使发光体的横向出射光可先经由胶体的侧壁的折射而射出。因此,可增加发光二极管元件的长度方向的发光角度。
由上述的实施方式可知,本实用新型的又一优点就是因为本实用新型的发光二极管元件无需设置聚碳酸酯胶壳来包覆胶体,因此不仅可简化制程、减少材料支出成本,更可有效避免发光二极管元件黄化的问题。
虽然本实用新型已以实施方式揭露如上,然其并非用以限定本实用新型,任何在此技术领域中具有通常知识者,在不脱离本实用新型的精神和范围内,当可作各种的更动与润饰,因此本实用新型的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种发光二极管元件,其特征在于,包含:
一发光体,具有相对的一出光面与一底面,其中该发光体具有一第一长度、一第一宽度与一发光角度;以及
一胶体,包覆住该发光体,其中该胶体包含相对的一第一表面与一第二表面,该第二表面具有一第二长度与一第二宽度,且该胶体具有一折射率,
其中该发光体的该出光面至该胶体的该第二表面的一距离小于一第一数值,且大于一第二数值,
Figure FSA00000676320700011
其中sinα=1/该胶体的该折射率,且v为该发光角度的半幅角。
2.根据权利要求1所述的发光二极管元件,其特征在于,该胶体的材料为聚甲基丙烯酸甲酯。
3.根据权利要求1所述的发光二极管元件,其特征在于,该胶体的该折射率从1.2至1.6。
4.根据权利要求1所述的发光二极管元件,其特征在于,该发光角度从90度至160度。
5.根据权利要求1所述的发光二极管元件,其特征在于,该距离大于一第三数值,且该第三数值大于一第四数值,
Figure FSA00000676320700012
6.根据权利要求1所述的发光二极管元件,其特征在于,该发光体包含:
一发光二极管晶粒;以及
一胶体层,覆盖在该发光二极管晶粒上。
7.根据权利要求6所述的发光二极管元件,其特征在于,该胶体层包含一荧光胶体。
8.根据权利要求1所述的发光二极管元件,其特征在于,该第一表面的面积与形状均与该第二表面相同,且正对于该第二表面,该发光体的该底面、或该底面对于该第一表面的正投影位于该第一表面的正中央。
9.根据权利要求1所述的发光二极管元件,其特征在于,该发光体对该第二表面的正投影位于该第二表面的正中央。
10.根据权利要求1所述的发光二极管元件,其特征在于,该胶体具有一侧面接合在该第一表面与该第二表面之间,且该侧面与该第一表面之间的夹角从30度至150度。
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