TW201319464A - 發光二極體光源 - Google Patents

Abstract

一種發光二極體光源，其包括一承載器、多個發光二極體晶片以及至少一透鏡組。承載器具有一承載表面，發光二極體晶片配置於承載表面上。透鏡組配置於承載器上，且透鏡組包括一第一透鏡以及一第二透鏡，其中第一透鏡覆蓋其中一個發光二極體晶片，以將發光二極體晶片所提供之光形轉換為一第一光形，而第二透鏡覆蓋其中一個發光二極體晶片，以將發光二極體晶片所提供之光形轉換為一第二光形，且第二光形不同於第一光形。

Description

發光二極體光源

本申請案是有關於一種光源，且特別是有關於一種發光二極體光源。

由於發光二極體具有省電、環保等優越的特性，因此高功率的發光二極體不斷的快速發展，且已逐漸取代一般照明燈具。

有鑑於各國白熾燈禁用與禁產的規範，高效率發光二極體已經成為最新一代光源，故發光二極體的製造商紛紛投入開發。一般常見的白熾燈泡之出光角度(即照射範圍)約為300度，燈泡型螢光燈之出光角度約為260度，而普通發光二極體燈泡之出光角度僅有120度左右。由於目前的發光二極體燈泡的出光角度較小，因此常會讓使用者有照明不足的疑慮。據此，已有一些習知技術相繼地提出了解決方式，以增加發光二極體燈泡之出光角度。習知技術乃是將發光二極體晶片固定於散熱部分的傾斜面上，以使發光二極體晶片能夠朝向不同方向發光，進而獲得出光角度大於290度之光源。但是，將發光二極體晶片固定於傾斜面上的難度較高，且發光二極體晶片需固定於散熱部分的兩對側，故不利於量產。

本申請案提供一種發光二極體光源，其適於提供大出光角度之光形(lighting pattern)。

本申請案提供一種發光二極體光源，其包括一承載器、多個發光二極體晶片以及至少一透鏡組。承載器具有一承載表面，發光二極體晶片配置於承載表面上。透鏡組配置於承載器上，且透鏡組包括一第一透鏡以及一第二透鏡，其中第一透鏡覆蓋其中一個發光二極體晶片所提供之光形轉換為一第一光形，而第二透鏡覆蓋其中一個發光二極體晶片以將發光二極體晶片所提供之光形轉換為一第二光形，且第二光形不同於第一光形。

本申請案透過透鏡組中多個透鏡的搭配，可以輕易地提供出光角度較大的混合光形，以使發光二極體光源能夠更為廣泛地應用於照明或其他領域中。

為讓本申請案之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

【第一實施例】

圖1為本申請案第一實施例之發光二極體光源的示意圖，圖2A為本申請案第一實施例中第一透鏡之示意圖，圖2B為本申請案第一實施例中第二透鏡之示意圖，圖3A為第一透鏡中之光路示意圖，而圖3B為第二透鏡中之光路示意圖。請同時參照圖1、圖2A、圖2B、圖3A與圖3B，本實施例之發光二極體光源100至少包括一承載器110、多個發光二極體晶片120以及至少一透鏡組130。承載器110具有一承載表面112，發光二極體晶片120配置於承載表面112上，並且與承載器110電性連接，其中各個發光二極體晶片120所發出的一主光線R係垂直於承載表面112。透鏡組130配置於承載器110上，且透鏡組130包括一第一透鏡130a以及一第二透鏡130b，其中第一透鏡130a覆蓋發光二極體晶片120a以將主光線R之光形轉換為一第一光形P1、P1’，而第二透鏡130b覆蓋發光二極體晶片120b以將主光線R之光形轉換為一第二光形P2、P2’，且第二光形P2、P2’不同於第一光形P1、P1’。在本實施例中，承載器110例如為一環形承載器。然而，本申請案並不以此為限。

值得注意的是，當承載器110上僅配置有發光二極體晶片120a、發光二極體晶片120b、第一透鏡130a以及第二透鏡130b時，本實施例可透過第一透鏡130a以及第二透鏡130b之光學設計而使第一光形P1、P1’與第二光形P2、P2’互補。詳言之，本實施例可以透過第一透鏡130a的光學設計使第一光形P1、P1’呈現出一出光角度大於90度之光形，其中第一光形P1代表分佈於承載器110上側之光線分佈，而第一光形P1’則代表分佈於承載器110下側之光線分佈。同樣地，本實施例可以透過第二透鏡130b的光學設計使第二光形P2、P2’呈現出一出光角度大於90度之光形，其中第二光形P2代表分佈於承載器110上側之光線分佈，而第二光形P2’則代表分佈於承載器110下側之光線分佈。

由於第一光形P1、P1’以及第二光形P2、P2’皆為一出光角度大於90度之光形，故第一光形P1、P1’與第二光形P2、P2’在疊加之後會構成一出光角度大於180度之混合光形。換言之，第一透鏡130a與第二透鏡130b相互搭配能夠提供一出光角度大於180度之混合光形。

圖4A為第一光形P1、P1’之示意圖，而圖4B為第二光形P2、P2’之示意圖。請參照圖4A與圖4B，圖4A的右上部分為光形P1，圖4A的右下部分為光形P1’，圖4B的右上部分為光形P2，而圖4B的右下部分為光形P2’。

從圖4A與圖4B可知，發光二極體晶片120a與發光二極體120b所發出的光線分別經過第一透鏡130a與第二透鏡130b之後，在水平方向(平行於X-Y平面)上係呈現朗伯分佈(Lambertian distribution)，但在垂直方向(平行於X-Z平面)上則呈現不同的分佈。第一光形P1、P1’與第二光形P2、P2’的差異化分佈(互補)有助於提升發光二極體光源100的出光角度。

從圖4A與圖4B可知，本實施例之第一光形P1、P1’、以及第二光形P2、P2’具有類似的出光角度，但第一光形P1、P1’以及第二光形P2、P2’在各個方向上的光強度分佈不同。

圖3C為第三透鏡130c中之光路示意圖，而圖4C為第三光形P3、P3’之示意圖。請同時參照圖1、圖3C與圖4C，本實施例之透鏡組130可進一步包括一第三透鏡130c，此第三透鏡130c覆蓋發光二極體晶片120c以將該主光線R之光形轉換為一第三光形P3、P3’，其中第三光形P3、P3’不同於第二光形P2、P2’以及第一光形P1、P1’。本實施例可以透過第三透鏡130c的光學設計使第三光形P3、P3’呈現出一出光角度大於90度之光形。

從圖4A、圖4B與圖4C可知，發光二極體晶片120a、發光二極體120b、發光二極體120c所發出的光線分別經過第一透鏡130a、第二透鏡130b與第三透鏡130c之後，在水平方向(平行於X-Y平面)上係呈現朗伯分佈(Lambertian distribution)，但在垂直方向(平行於X-Z平面)上則呈現不同的分佈。第一光形P1、P1’、第二光形P2、P2’以及第三光形P3、P3’的差異化分佈(互補)有助於進一步提升發光二極體光源100的出光角度θ(如圖1所示)。

由於第一光形P1、P1’、第二光形P2、P2’以及第三光形P3、P3’皆為一出光角度大於90度之光形，故第一光形P1、P1’、第二光形P2、P2’以及第三光形P3、P3’在疊加之後會構成一出光角度大於270度之混合光形。換言之，第一透鏡130a、第二透鏡130b與第三透鏡130a相互搭配能夠提供一出光角度大於270度之混合光形。

從圖4A、圖4B與圖4C可知，本實施例之第一光形P1、P1’、第二光形P2、P2’以及第三光形P3、P3’具有類似的出光角度，但第一光形P1、P1’、第二光形P2、P2’以及第三光形P3、P3’在各個方向上的光強度分佈不同。

圖5為發光二極體光源100的上視圖。請參照圖5，透鏡組130之數量為多個(圖1中繪示的為4組)，而這些透鏡組130係沿著一環形路徑排列於承載器110之承載表面112上。詳言之，如圖5所示，若以承載器110的中心為基準，第一透鏡130a的對側為另一個第一透鏡130a，第二透鏡130b的對側為另一個第二透鏡130b，而第三透鏡130c的對側為另一個第三透鏡130c。

從圖5可知，被同一透鏡組130中的第一透鏡130a、第二透鏡130b、第三透鏡130c所覆蓋之發光二極體晶片120a、120b、120c具有相同的設置方向(orientation)，然，本申請案不以此為限。換言之，被同一透鏡組130中的第一透鏡130a、第二透鏡130b、第三透鏡130c所覆蓋之發光二極體晶片120a、120b、120c亦可以採用不同的設置方向固定於承載器110上。

此外，由於發光二極體120a、120b、120c以及透鏡組130皆設置於該承載器110的同一側(為設置於承載表面112上)，因此，本實施例在將發光二極體120a、120b、120c設置於承載器110上時，不會有固晶製程(die-bonding process)過於複雜的困擾。

圖6為圖5中之發光二極體光源所提供之混合光形。請參照圖5與圖6，圖5中之發光二極體光源100所提供的混合光形具有約270度的出光角度(Z軸正向約180度以及Z軸負向約90度)，十分利於應用於照明或其他需要大出光角度之領域中。

【第二實施例】

圖7為本申請案第二實施例之發光二極體光源的示意圖。請參照圖7，本實施例之發光二極體光源200與第一實施例之發光二極體光源100類似，為二者主要差異之處在於：發光二極體光源200進一步包括一散熱燈座140、一驅動電路150以及一燈罩160，其中驅動電路150與承載器110電性連接，承載器110與驅動電路150例如皆設置於散熱燈座140，且燈罩160設置於散熱燈座140上以覆蓋承載器110、發光二極體晶片120(未繪示)以及該透鏡組130。

圖8為本申請案第二實施例中散熱燈座之側視示意圖。請參照圖8，本實施例之散熱燈座140具有一凸起部142，且承載器110係設置於凸起部142上。在本實施例中，凸起部142之尺寸係小於承載器110之尺寸，以避免遮擋住大角度的光線，而散熱燈座140外圍的最大半徑為L，發光二極體光源200之出光角度為θ，承載器110之半徑為r，凸起部142的高度為h，且L、θ、r、h需滿足下列關係式：

L<r+h/tan[(180-θ)/2]

舉例而言，承載器110之半徑r例如為為2公分、出光角度θ例如為270度為例，若凸起部142的高度h為1公分，則散熱燈座140外圍的最大半徑為L不得大於3公分，以避免遮擋住大角度之光線。

本申請案透過透鏡組中多個透鏡的搭配，可以輕易地提供出光角度較大的混合光形(此混合光形涵蓋承載器的上側與下側)，以使發光二極體光源能夠更為廣泛地應用於照明或其他領域中。

雖然本申請案已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本申請案，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本申請案之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本申請案之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、200．．．發光二極體光源

110．．．承載器

112．．．承載表面

120、120a、120b．．．發光二極體晶片

130．．．透鏡組

130a．．．第一透鏡

130b．．．第二透鏡

140．．．散熱燈座

142．．．凸起部

150．．．驅動電路

160．．．燈罩

R．．．主光線

P1、P2、P3、P1’、P2’、P3’．．．光形

θ．．．出光角度

圖1為本申請案第一實施例之發光二極體光源的示意圖。

圖2A為本申請案第一實施例中第一透鏡之示意圖。

圖2B為本申請案第一實施例中第二透鏡之示意圖。

圖2C為本申請案第一實施例中第三透鏡之示意圖。

圖3A為第一透鏡中之光路示意圖。

圖3B為第二透鏡中之光路示意圖。

圖3C為第三透鏡中之光路示意圖。

圖4A為第一光形P1、P1’之示意圖。

圖4B為第二光形P2、P2’之示意圖。

圖4C為第三光形P3、P3’之示意圖。

圖5為發光二極體光源的上視圖。

圖6為圖5中之發光二極體光源所提供之混合光形。

圖7為本申請案第二實施例之發光二極體光源的示意圖。

圖8為本申請案第二實施例中散熱燈座之側視示意圖。

100．．．發光二極體光源

110．．．承載器

112．．．承載表面

130．．．透鏡組

130a．．．第一透鏡

130b．．．第二透鏡

130c．．．第三透鏡

Claims (13)

1. 一種發光二極體光源，包括：一承載器，具有一承載表面；多個發光二極體晶片，配置於該承載表面上；至少一透鏡組，配置於該承載器上，該透鏡組包括：一第一透鏡，覆蓋其中一個發光二極體晶片，以將發光二極體晶片所提供之光形轉換為一第一光形；以及一第二透鏡，覆蓋其中一個發光二極體晶片，以將發光二極體晶片所提供之光形轉換為一第二光形，且該第二光形不同於該第一光形。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體光源，其中該承載器為一環形承載器。
3. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體光源，其中該第一光形與該第二光形互補。
4. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體光源，其中該第一光形為一出光角度大於90度之光形，而該第二光形為一出光角度大於90度之光形，且該第一透鏡與該第二透鏡搭配以提供一出光角度大於180度之混合光形。
5. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體光源，其中該透鏡組更包括一第三透鏡，該第三透鏡覆蓋其中一個發光二極體晶片，以將發光二極體晶片所提供之光形轉換為一第三光形，其中該第三光形不同於該第二光形以及該第一光形。
6. 如申請專利範圍第5項所述之發光二極體光源，其中該第一光形、該第二光形與該第三光形互補。
7. 如申請專利範圍第5項所述之發光二極體光源，其中該第一光形為一出光角度大於90度之光形，該第二光形為一出光角度大於90度之光形，而該第三光形為一出光角度大於90度之光形，且該第一透鏡、該第二透鏡以及該第三透鏡搭配以提供一出光角度大於270度之混合光形。
8. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體光源，其中該透鏡組之數量為多個，而多個透鏡組係沿著一環形路徑排列於該承載器上，且設置於該承載器的同一側。
9. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體光源，更包括：一散熱燈座；以及一驅動電路，與該些發光二極體晶片電性連接，其中該承載器與該驅動電路設置於該散熱燈座上。
10. 如申請專利範圍第9項所述之發光二極體光源，更包括一燈罩，設置於該散熱燈座上以覆蓋該承載器、該些發光二極體晶片以及該透鏡組。
11. 如申請專利範圍第9項所述之發光二極體光源，其中該散熱燈座具有一凸起部，且該承載器設置於該凸起部上。
12. 如申請專利範圍第11項所述之發光二極體光源，其中該凸起部之一外徑小於或等於該承載器的一外徑。
13. 如申請專利範圍第12項所述之發光二極體光源，其中該散熱燈座的一半徑為L，而該承載器的半徑為r，且L、r符合下列關係式：L<r+h/tan[(180-θ)/2]其中θ為該發光二極體光源之出光角度，h為該凸起部的高度。