TW200828618A - Optical lens and light emitting diode using the same - Google Patents

Description

200828618 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 - 本發明涉及一種導光透鏡及採用該導光透鏡之發光二 - 極體，尤其涉及一種侧光式導光透鏡及採用該導光透鏡之發 光二極體。 【先前技術】 近年來，發光二極體由於具有高色彩飽和度、不含汞及 壽命長等優點被廣泛應用於顯示和照明光學設備中。惟，目 : 前採用之發光二極體多爲單色光發光二極體，應用於照明或 顯示裝置中，需要將三種基色（RGB)之發光二極體所發出 之單色光相互混合以形成白光，才能達到照明或顯示之目 的。應用時，一般係將複數不同基色之發光二極體同時設置 於一電路板上。於採用發光二極體之直下式背光模組之設計 中，爲達到更好之混光效果，發光二極體一般設計爲光從侧 面出射。 請參閱圖1，其係習知技術之侧光式發光二極體之剖面 示意圖。該發光二極體10包括一含有發光區111之半導體 發光元件11、一與該半導體發光元件11相固定之導光透鏡 13及一反射膜層15。導光透鏡13包括一與半導體發光元件 11相對而封閉發光區111且截面近似爲“Π”形之入光底面 131、一與該入光底面131相對之漏斗狀頂面133及一位於 導光透鏡13外側之出光側面135。反射膜層15設置於導光 透鏡13之漏斗狀頂面133。該出光侧面135包括一第一折射 面1351與一第二折射面1353,第一折射面1351與漏斗狀頂 200828618 面133相連且其與導光透鏡對稱中心轴成一定傾斜角度，第 二折射面1353爲一從入光底面131向第一折射面1351延伸 ^ 形成之光滑彎曲面。 - 半導體發光元件11發出之光線從入光底面131進入導 光透鏡13，一部分直接達到第二折射面1353，另一部分直 接到達漏斗狀頂面133。直接到達第二折射面1353之光線基 本可從第二折射面1353直接出射，而直接到達漏斗狀頂面 133之光線則藉由漏斗狀頂面133與反射膜層15反射回導光 f 透鏡13。在此，爲使得從漏斗狀頂面133與反射膜層15反 射回導光透鏡13之光線順利從側面出射，該第一折射面 1351設置成與漏斗狀頂面133相連且與導光透鏡13對稱中 心轴成一定傾斜角度之結構。由此，第一折射面1351與漏 斗狀頂面1233相連接處之截面輪廓爲一楔形，第一折射面 1351與第二折射面1353相連接處形成一不規則凹槽，其增 加了導光透鏡之結構之複雜程度，相應地增加了用於製備上 述導光透鏡之模具之設計難度、製造難度及相應成本。 ,# % 【發明内容】 鑒於上述狀況，有必要提供一種結構簡單、製造便利， 且能較佳滿足侧面出光效果之導光透鏡及採用該導光透鏡 之發光二極體。 一種導光透鏡，其包括一入光底面、一與該入光底面相 對之漏斗狀頂面及一介於該入光底面與該漏斗狀頂面之間 之出光侧面，該出光側面爲一朝向該導光透鏡中心彎曲之外 凸孤形曲面。 200828618 一種發光二極體，其包括一半導體發光元件及一與該半 導體發光元件相固定之導光透鏡，該導光透鏡包括一與該半 - 導體發光元件相對之入光底面、一與該入光底面相對之漏斗 - 狀頂面及一介於該入光底面與該漏斗狀頂面之間之出光侧 面，該出光側面爲一朝向該導光透鏡中心彎曲之外凸弧形曲 面0 相較於習知技術，介於入光底面與漏斗狀頂面之導光透 鏡出光側面設置爲外凸弧形曲面，其可使得直接來自半導體 ^ 發光元件之光線與來自漏斗狀頂面方向之光線均能夠順利 從侧面出射，無需設置與漏斗狀頂面相連且與導光透鏡對稱 中心轴成一定傾斜角度之第一折射面。故，導光透鏡具有結 構相對簡單、製造便利，且能較佳滿足侧面出光效果之優點。 【實施方式】 下面將結合附圖及複數實施例對本發明之導光透鏡及 採用該導光透鏡之發光二極體作進一步詳細說明。 請一併參閱圖2與圖3，本發明較佳實施例一提供一發 Γ % 光二極體30。該發光二極體30包括一半導體發光元件31、 一與該半導體發光元件31相固定之導光透鏡33及一反射元 件35。該導光透鏡33包括一與半導體發光元件31相對之入 光底面331、一與入光底面331相對之漏斗狀頂面333及一 介於該入光底面331與漏斗狀頂面333之間之出光側面 335。反射元件35設置於導光透鏡33之漏斗狀頂面333，其 用以將透過導光透鏡33之漏斗狀頂面333之部分光線反射 回導光透鏡33。出光側面335爲一朝向導光透鏡33中心彎 200828618 曲之外凸弧形曲面，外凸弧形曲面可爲球形面與抛物面之 一，本實施例中外凸弧形曲面爲一球形面，其可使得直接來 - 自半導體發光元件31之光線與被漏斗狀頂面333及反射元 - 件反射至出光側面335之光線均能夠順利從側面出射。 導光透鏡33可爲轴對稱之旋轉體，亦可爲非轴對稱之 其他結構，爲使從出光側面335各處出射之光線較爲均勻， 本實施例之導光透鏡33優選爲軸對稱之旋轉體。導光透鏡 33之入光底面331之橫截面近似爲“ΓΊ”形。漏斗狀頂面 ( 333爲一光滑之漏斗面。球形面之圓心位於導光透鏡33之對 稱中心軸上，且其半徑取值大於1毫米。 反射元件35可設計爲多種形式，例如反射片、反射膜 層及與導光透鏡一體成型之反射部等，本實施例之反射元件 35爲反射片，其係以黏合固定之方式固定於漏斗狀頂面 333。採用於漏斗狀頂面333固定反射片之方式，反射片結 構簡單、無需特別之設備，具有製備成本低之特點。爲保證 經過反射元件35作用後之光線均一性，反射元件35亦應設 ^ 計爲具有軸對稱性之結構，其對稱中心轴與漏斗狀頂面333 之對稱中心轴重合。 當半導體發光元件31所發出之光線從入光底面331進 入導光透鏡33時，光線於漏斗狀頂面333或反射元件35被 反射回導光透鏡33。球形面可使得直接來自半導體發光元件 31之光線與被漏斗狀頂面333及反射元件35反射至出光側 面335之光線均能夠順利從侧面出射，無需設置與漏斗狀頂 面333相連且與導光透鏡33對稱中心軸成一定傾斜角度之 200828618 第一折射面，從而不存在楔形與不規則凹槽等結構。並且， 製備該導光透鏡33之模具亦無需設置用以形成楔形結構與 • 不規則凹槽結構之複雜結構，相應地降低了模具之設計難 • 度、製造難度及相應成本。故，導光透鏡33具有結構相對 簡單、製造便利，且能較佳滿足侧面出光效果之優點。 請參閱圖4，本發明發光二極體較佳實施例二提供一發 光二極體50，其與本發明之第一實施例提供之發光二極體 30結構相似，其不同在於：反射元件55爲一與導光透鏡53 〖 一體成型之反射部，該反射部覆蓋導光透鏡53之漏斗狀頂 面533並填充該漏斗狀頂面533所圍成之凹穴。反射部之材 質可爲摻雜有反射粒子之透明樹脂。透明樹脂可爲丙烯酸樹 脂、丙烯酸氨基樹脂和環氧樹脂中之一種或一種以上之混合 物。反射粒子之折射率範圍爲1.6至2.75。反射粒子可爲二 氧化鈦顆粒、硫酸鋇顆粒、硫化鋅顆粒、氧化鋅顆粒、氧化 銻顆粒和碳酸鈣顆粒中之一種或一種以上之混合物，且反射 粒子之粒徑範圍爲0.01至5微米。採用該方式製備之發光二 & 極體具有反射部不易脫落，批量化製造速度快之優點。 請一併參閱圖5與圖6，本發明發光二極體較佳實施例 三提供一發光二極體70,其與本發明之第一實施例提供之發 光二極體30結構相似，其不同在於：導光透鏡73之漏斗狀 頂面733由複數全反射面7331相互連接而成。除靠近漏斗 狀頂面733底部之全反射面外，其他全反射面爲圓台侧面， 且圓台側面之對稱中心軸與導光透鏡73之對稱中心轴重 合。這樣，從漏斗狀頂面733及反射元件反射回導光透鏡之 200828618 光線能夠以一定之角度射至出光側面並順利出射。 可以理解’除靠近漏斗狀頂面底部之全反射面外，其他 全反射面還可全部或部分爲卿曲面。並且，漏斗狀頂面亦 - 可由兩個全反射面相互連接而成。 二綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利 申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉 本案技藝之人士，在爰依本發明精神所作之等效修部或變 ，化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 圖1係習知發光二極體之剖面示意圖。 圖2係本發明發光二極體較佳實施例一之剖面示意圖。 圖3係圖2所示之導光透鏡之立體示意圖。 0 4係本發明發光二極體較佳實施例二之剖面示意圖。 圖5係本發明發光二極體較佳實施例三之剖面示意圖。 圖6係圖5所示之導光透鏡之立體示意圖。 I【主要元件符號說明】 (本發明） 發光二極體 半導體發光元件 導光透鏡 入光底面 漏斗狀了頁面 全反射面 出光側面 30、50、70 31 33 、 53 、 73 331 333 、 533 、 733 7331 π 335 200828618 反射元件 35、55 知） 發光二極體 10 半導體發光元件 11 發光區 111 導光透鏡 13 入光底面 131 漏斗狀頂面 133 出光側面 135 第一折射面 1351 第二折射面 1353 反射膜層 15 12

Claims (1)

1. 200828618 十、申請專利範圍 1·一種導光透鏡，其包括一入光底面、一與該入光底面相對 之漏斗狀頂面及一介於該入光底面與該漏斗狀頂面之間 之出光側面，其改良在於：該出光侧面爲一朝向該導光透 鏡中心彎曲之外凸弧形曲面。 2·如申請專利範圍第i項所述之導光透鏡，其中該外凸孤形 曲面爲球形面。 ^ 3.如申請專利範圍第2項所述之導光透鏡，其巾該球形面之 半徑大於1毫米。 4·如申請專利範圍第2項所述之導光透鏡，其中該導光透鏡 爲軸對稱之旋轉體，該球形面之圓心位於該導光透鏡之對 稱中心轴上。 5.如申請專利範圍第χ項所述之導光透鏡，其中該漏斗狀頂 面包括至少兩個相互連接之全反射面，且至少一全反射面 爲圓台側面與孤形曲面之一。 6· —種發光二極體，其包括一半導體發光元件及一與該半導 體發光元件相固定之導光透鏡，該導光透鏡包括一與該半 導體發光兀件相對之入光底面、一與該入光底面相對之漏 斗狀頂面及；丨於該入光底面與該漏斗狀頂面之間之出 光側面’其改良在於··該出光側面爲一朝向該導光透鏡中 心彎曲之外凸弧形曲面。 7·如申凊專利乾圍第6項所述之發光二極體，其中該發光二 極體還包括設置於該導光透鏡之漏斗狀頂面之反射元件。 8·如申請專利範圍第7項所述之發光二極體，其中該反射元 13 200828618 件爲一反射片。 9·如申請專利範圍第7項所述之發光二極體，其中該反射元 件爲一與該導光透鏡一體成型之反射部。 ^ ι〇·如申請專利範圍帛9項所述之發光二極體，其中該反射部 之材質爲摻雜有反射粒子之透明樹脂。 η.，申請專利範㈣10項所述之發光二極體，其中該透明 樹脂爲丙烯酸樹脂、丙烯酸氨基樹脂和環氧樹脂中^一種 或一種以上之混合物。 12.如申請專利範圍帛1〇項所述之發光二極體，其中該反射 粒子爲二氧化鈦顆粒、硫酸鋇顆粒、硫化鋅顆粒、氧化鋅 顆粒、氧化銻顆粒和碳酸鈣顆粒中之一種或一種以上之混 合物。 此 13.如申請專利範圍帛6項所述之發光二極體，其中該外凸孤 形曲面爲球形面。 14·如申請專利範圍第13項所述之發光二極體，其中該球形 面之半徑大於1毫米。 7 15·如申請專利範_ 13項所述之發光二極體，其中該導光 透鏡爲軸對稱之旋轉體，該球形面之圓心位於該導光 之對稱中心軸上。 16·如申明專利範圍第6項所述之發光二極體，其中該漏斗狀 頂面包括至少兩個相互連接之全反射面，且至少一全反射 面爲圓台側面與弧形曲面之一。 14