TW201346187A - 發光二極體混光元件 - Google Patents

Abstract

本發明旨在揭示一種發光二極體混光元件，其係包括一腔體、一透光片及至少一發光模組，其中：該腔體係設有一腔室，該腔體係設有一開口；該透光片係設於開口，該透光片係設有至少一陣列組，該至少一陣列組係由複數凹槽排列而成，該複數凹槽內係各添有一複合化合物；該至少一發光模組係設於腔體內之腔底面；藉此，該發光模組的光源朝透光片照射，一部分光源由凹槽與凹槽之間的間隙透出，一部分光源照射至凹槽內之複合化合物，使得光源透過複合化合物產生波長改變的物理反應，而兩者光源最後透出該透光片時混合，形成混合光源。

Description

發光二極體混光元件

本發明係一種發光二極體混光元件，詳而言之係關於一種發光二極體與螢光粉或量子點(quantum dots)的搭配，使得激發出的波長與原波長做疊加，達到使用者所預設之光線，而降低光線能量的耗損或有效增加光射出之強度。

按，現今科技在發光二極體的專業領域裡是博大精深，而發光二極體也就是所謂LED，而LED為一種半導體裝置，其優點在於壽命長、體積小，早已被運用至多項產業或是物品等上面。然而，在眾多產業裡，有些是需要用到各種顏色的光源，但是，早期燈源所散發出的光線並無法呈現多種色彩，必須由不同色光的燈源加以混合，而產生使用者所需之光源，例如，光的三原色分別是紅、綠、藍三種色彩是一般可見光譜的範圍，而將這三種顏色的光相互彼此混合，就可產生其餘不同顏色的光，最後，當三種顏色完全混合一起時，就產生了白光。

但是，單一發光二極體的光源各具有最佳單色波峰，而導致三種顏色混合在一起的白光非常不均勻，且所透出的光線能量並不完全，容易會有特定的顏色減弱，所以，三種顏色並不能以隨意的方式相互混合在一起，為此缺失，有業者用改變波長的方式，將三種顏色的波長改變，以達到混合後的白光能均勻且穩定，請參閱中華民國專利公告號I349242「具有高演色性之陣列式發光裝置」，一種具有高演色性之陣列式發光裝置，其包括：一基板、一電性地設置於該基板上之陣列式發光模組、一波長轉換層組及複數個透光層組。該陣列式發光模組係由藍色、紅色、綠色、黃色及琥珀色發光晶片組所組成。該波長轉換層組係覆蓋在該藍色發光晶片組上。該等透光層組係分別覆蓋在紅色、綠色、黃色及琥珀色發光晶片組上。藉此，該藍色發光晶片組所發出之可見光的一部份係透過該波長轉換層組吸收並轉換為具有另一發光峰值波長範圍之可見光，其係與其它發光晶片組所產生之投射光源彼此相互混合，以使得該陣列式發光模組混合出演色性介於90~96之間之白色光源。

上述之「具有高演色性之陣列式發光裝置」雖已改善混合後之白光的不均勻和不穩定等缺失，但是，在其某些發光二極體的光線波長在透射時會稍嫌不足夠，導致混合後的白光波長無法達到預設所需的白光波長。故，「具有高演色性之陣列式發光裝置」尚待加以改善與改進，以符合使用者之所需。

進一步探討發光二極體的不同波長光線混合後，及其應用於產業用途上之功效，一般不同波長光線混合疊加後最常見到係為照明以及背光方面的相關應用，然而在照明方面的應用除了白光以外，另外還有使用於農業應用上的紅光加上藍光照明於植物等相關應用，在現今的科學發達情況下，很多出乎意料之外的事情也比比皆是，例如：只能在冬季才看到的植物或蔬果能在其他季節出現或販賣、在特定季節才會開的花能在其他季節綻放等，除了使用於農業應用以外，漸漸的也有其他產業的人們也利用了混合光線的原理，改變了生物的生長時間。但是，如何將混合後的光線達到符合生物的生長，這是相關人士所需研究之方向。

請參閱中華民國專利公告號M399604「植物燈」，其係提供一種植物燈，該植物燈包括：基板，其上設有複數接點；發光體，係以封裝技術與該基板組固，並與該基板上的部份接點連通，包含具有多層光幅射功率及連續光譜，並能發出不同光強度之LED晶片，該LED晶片的配光至少包括：紅外光帶、紫外光帶及藍光帶，以及綠光帶，藉以提供植物光合作用所需的吸收頻譜，而可令植物生長的更快、開花更加的茂盛，同時，可藉以達到省電、使用安全性及壽命增長等優點。

上述之「植物燈」雖有提供植物常年生長，但是，當植物的數量過多時，在其光源使用數量上必須相當的大，進一步導致成本的提升，且此「植物燈」並無混合所設光線，以無達到符合植物的最佳照射光線效果。故，「植物燈」尚待加以改善與改進，以符合使用者之所需。

鑑於以上所述「具有高演色性之陣列式發光裝置」以及「植物燈」之缺失，本發明人有感上述缺失之可改善，且依據多年相關經驗與研究，以及配合學理之運用，而提出一種設計合理且有效改善上述缺失之本發明「發光二極體混光元件」，能提高光線萃取效率、高演色性以及低成本的製造，並增加光線的透射量等優點，且更符合植物生長所需的光合作用之頻譜等。

本發明係有關一種發光二極體混光元件，其可降低發光二極體之光線能量的耗損或有效增加光射出之強度等。

為了達成上述之目的與功效，本發明發光二極體混光元件其係包括一腔體、一透光片及至少一發光模組，其中：該腔體係設有一腔室，該腔體係設有一開口，該開口與腔室相互連通；該透光片係設於開口並封閉腔室，該透光片係設有至少一陣列組，該至少一陣列組包括有複數凹槽，且凹槽與凹槽相互等距間隔排列設置，而該複數凹槽內係各添有一複合化合物；該至少一發光模組係設於腔室內之腔底面；藉此，該發光模組的光線朝透光片照射，部分光線由凹槽與凹槽之間的間隔透射而出，而另一部分光線照射至凹槽，使得光線透過該凹槽並與複合化合物產生波長的改變，而兩部份之光線最後一起透出該透光片時，再次將原本光線的波長以及激發所轉換而成的波長相互疊加混合形成新的頻譜之光線。

本發明該透光片係為玻璃片、壓克力片或紙片。

本發明該複數凹槽係可為方形或圓柱形之型態。

本發明該透光片係設有兩組陣列組時，該兩陣列組係上下層疊交錯間隔設置。

本發明該複合化合物係為螢光粉或量子點(quantum dots)。

本發明各凹槽內之複合化合物受光線照射而激發出的光色係為黃色、紅色、橘色或綠色。

本發明各凹槽內之複合化合物係為不同顏色相互搭配，以符合使用者所需。

本發明該至少一發光元件係為藍光晶片，該藍光晶片之波長約為350nm至470nm。

本發明該腔體內之腔壁係設有至少一反射貼片，發光模組的部分光線照射至反射貼片後，將部分光線反射至透光片。

本發明該至少一發光模組係設有單顆發光二極體或多顆發光二極體。

因此本發明可說是一種相當具有實用性及進步性之發明，相當值得產業界來推廣，並公諸於社會大眾。

本發明是有關於一種發光二極體混光元件，有關其功效及特點，以下搭配相關圖式作一簡單實施例說明。

請參閱第一圖至第二圖所示，本發明包括一腔體1、一透光片2及一發光模組3，其中：該腔體1係設有一腔室11，該腔體1係設有一開口12，該開口12與腔室11相互連通；該透光片2係設於開口12並封閉腔室11，該透光片2係設有至少一陣列組21，該至少一陣列組21包括有複數凹槽22，且凹槽22與凹槽22相互等距間隔排列設置，該複數凹槽22內係各添有一複合化合物23；該至少一發光模組3係設於腔室11內之腔底面；藉此，該發光模組3的光線朝透光片2照射，部分光線由凹槽22與凹槽22之間的間隔透射而出，而另一部分光線照射至凹槽22，使得光線透過該凹槽22並與複合化合物23產生波長的改變，而兩部份之光線最後一起透出該透光片2時，再次將原本光線的波長以及激發所轉換而成的波長相互疊加混合疊加形成新的頻譜之光線。

本發明以第一圖至第三圖為主要實施例，而下述之第四圖至第八圖所示，係為本發明第二實施例至第四實施例，但應知本發明第一圖至第三圖所示之主實施例已具有可實施本發明申請專利範圍第1項之必要技術特徵，而其餘附屬申請專利範圍所述的技術特徵是為對申請專利範圍第1項內容的詳述或附加技術特徵，而非用以限制申請專利範圍第1項的界定範圍，應知本案申請專利範圍第1項不必要一定包含其餘附屬申請專利範圍所述的技術特徵。

請參閱第一圖至第二圖所示，為了使得光線能有效透射出，進一步產生預設波長之光線，該透光片2係為玻璃片，以達到良好穿透效果(本發明係以玻璃片為主要實施例，而其餘具有透光效果之透光片2並不以此為限，但凡有在相同之創作精神下所做有關本創作之任何修飾或變更者，皆仍應包括在本創作意圖保護之範疇內)。

請參閱第四圖至第五圖所示，除了第二圖所示該透光片2設有一陣列組21，而為了使發光二極體混光元件所照射出的光線具有更多不同的波長，該透光片2係設有上下層疊交錯間隔設置之兩組陣列組21，該陣列組21之複數凹槽22係等距離間隔排列，而該複數凹槽22係可為方形或圓柱狀之型態設置(本發明主要係以方型凹槽22為主要實施例，而其餘形狀之凹槽22並不以此為限)。

然而，為了使得該發光模組3所產生之光線有波長上的變化，以符合預定所需之波長，添入各該複數凹槽22內的複合化合物23係為螢光粉或量子點(quantum dots)，而本發明的發光模組3係以藍光晶片為例，並搭配各色螢光粉或量子點(quantum dots)以舉例說明，例如：一般藍光晶片所散發之藍光波長約為350nm至470nm，而藍光經過黃色螢光粉或可激發黃光的量子點(quantum dots)，就能混合成白光，請參閱第二圖所示，並請搭配第三圖之光源陣列示意圖所示(A代表黃色光，B代表藍色光)；當該透光片2設有兩陣列組21時，而兩陣列組21上下並排且兩陣列組21之凹槽22相互交錯設置，並留有空隙，使藍光可以不經過螢光粉直接透射而出，而在各凹槽22內添入橘色以及綠色的螢光粉或量子點(quantum dots)，使得藍光晶片的一部分藍光經過橘色螢光粉陣列組21而發出橘色光，一部分藍光經過另一組添有綠色螢光粉陣列組21而會發出綠色光，剩下一部份藍光經由凹槽22與凹槽22之間的間隙透射出，如此三部份的橘色光、綠色光以及藍光會混合成白光，由此得知，各色螢光粉或量子點(quantum dots)的相互組合搭配的方式，可為陣列組21中的每一凹槽22皆為同一色，亦或每一凹槽22為不同色等方式，以達成使用者所需之預定光線波長，請參閱第四圖至第五圖以及第六圖所示，並搭配第六圖照射後之光源陣列示意圖所示(C代表橘色光、D代表藍色光、E代表綠色光，而本發明所舉例該發光模組3為藍光晶片，以及該複合化合物23為橘色、綠色或黃色並非限制主要技術特徵，而是詳細說明本發明所可實施的型態，所以，凡有在相同之創作精神下所做有關本創作之任何修飾或變更者，皆仍應包括在本創作意圖保護之範疇內)。

進一步就上述所說明之該透光片2設有兩陣列組21以上下並排且相互交錯排列設置，並留有間隙，可避免已經激發而出的光線再次被鄰近的螢光粉或量子點(quantum dots)所吸收，以達到維持原始光線的能量，如此一來，該發光模組3所照射出的光線，一部份直接照射至該透光片2而維持原始波長透射而出，一部份照射至螢光粉或量子點(quantum dots)而改變波長透射而出，此發明可提升原始光線的透出量，進一步利用到各項產業。

請參閱第七圖所示，並搭配第六圖照射後之光源陣列示意圖，根據前述所示之功效，本發明在其用途上可運用在農業用途上，為求各項農業植物的生長優良，在各凹槽22內添入的複合化合物23係為紅色的螢光粉或可激發紅光的量子點(quantum dots)，而同在該發光模組3為藍光晶片下的照射，可混合成供植物最佳生長的光線(本發明現以植物舉例說明，而各色發光模組3搭配各色的螢光粉或量子點(quantum dots)所產生出的特殊混合光線用於其他產業上，並不因此受限本發明的主要技術特徵與目的用法)。

請參閱第一圖至第二圖以及第四圖至第五圖所示，在使用者所使用之場地大小或預設光線之強度的不同，該至少一發光模組3係可設有單顆發光二極體或多顆發光二極體，以配合各項條件或預定所需(本發明該發光二極體的數量與透光片2之陣列組21，以及各色螢光粉或量子點(quantum dots)的搭配方式，亦可任意組合，以達到使用者所需之預設光源，並不因此受限本發明的主要技術特徵與目的用法)。

請參閱第八圖所示，在該發光模組3的光線朝透光片2照射時，一部分光線會先朝腔體1的腔壁照射，再反射至該透光片2，但光線經過反射後會容易造成光線能量的衰減，使得最後透出的光線並無法達到最佳能量，所以，在該腔體1內之腔壁係設有至少一反射貼片4，當光線照射至該反射貼片4時，以降低光線的衰減，保持原始光線能量的反射，進而朝該透光片2透出，達到最佳光線照射效果。

由上所述者僅用以解釋本發明之較佳實施例，並非企圖具以對本發明作任何形式上之限制，是以，凡有在相同之發明精神下所做有關本發明之任何修飾或變更者，皆仍應包括在本發明意圖保護之範疇內。

綜上所述，本發明「發光二極體混光元件」其實用性及成本效益上，確實是完全符合產業上發展所需，且所揭露之結構發明亦具有前所未有的創新構造，所以其具有「新穎性」應無疑慮，又本發明可較習用之結構更具功效之增進，因此亦具有「進步性」，其完全符合我國專利法有關發明專利之申請要件的規定，乃依法提起專利申請，並敬請　鈞局早日審查，並給予肯定。

1．．．腔體

11．．．腔室

12．．．開口

2．．．透光片

21．．．陣列組

22．．．凹槽

23．．．複合化合物

3．．．發光模組

4．．．反射貼片

第一圖係本發明立體狀態示意圖。

第二圖係本發明第一圖AA線段剖面狀態示意圖。

第三圖係本發明透光片經發光模組照射後之陣列示意圖。

第四圖係本發明第二實施例剖面狀態示意圖。

第五圖係本發明第三實施例剖面狀態示意圖。

第六圖係本發明第五圖之透光片經發光模組照射後之陣列示意圖。

第七圖係本發明照射植物狀態示意圖。

第八圖係本發明第四實施例剖面狀態示意圖。

1．．．腔體

11．．．腔室

2．．．透光片

21．．．陣列組

22．．．凹槽

3．．．發光模組

Claims (10)

1. 一種發光二極體混光元件，其係包括一腔體、一透光片及至少一發光模組，其中：該腔體係設有一腔室，該腔體係設有一開口，該開口與腔室相互連通；該透光片係設於開口並封閉腔室，該透光片係設有至少一陣列組，該至少一陣列組係包括有複數凹槽，且凹槽與凹槽相互等距間隔排列設置，而該複數凹槽內係各添有一複合化合物；該至少一發光模組係設於腔室內之腔底面；藉此，該發光模組的光線朝透光片照射，部分光線由凹槽與凹槽之間的間隔透射而出，而另一部分光線照射至凹槽，使得光線透過該凹槽並與複合化合物產生波長的改變，而兩部份之光線最後一起透出該透光片時，再次將原本光線的波長以及激發所轉換而成的波長相互疊加混合疊加形成新的頻譜之光線。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之發光二極體混光元件，其中，該透光片係為玻璃片、壓克力片或紙片。
3. 根據申請專利範圍第1項所述之發光二極體混光元件，其中，該複數凹槽係可為方形或圓柱形之型態。
4. 根據申請專利範圍第1項所述之發光二極體混光元件，其中，當該透光片係設有兩組陣列組時，該兩陣列組係上下層疊交錯間隔設置。
5. 根據申請專利範圍第1項所述之發光二極體混光元件，其中，該複合化合物係為螢光粉或量子點(quantum dots)。
6. 根據申請專利範圍第5項所述之發光二極體混光元件，其中，各凹槽內之複合化合物受光線照射而激發出的光色係為黃色、紅色、橘色或綠色。
7. 根據申請專利範圍第5項或第6項所述之發光二極體混光元件，其中，各凹槽內之複合化合物係為不同顏色相互搭配。
8. 根據申請專利範圍第1項所述之發光二極體混光元件，其中，該至少一發光元件係為藍光晶片，該藍光晶片之波長約為350nm至470nm。
9. 根據申請專利範圍第1項所述之發光二極體混光元件，其中，該腔室內之腔壁係設有至少一反射貼片，發光模組的部分光線照射至反射貼片後，將部分光線反射至透光片。
10. 根據申請專利範圍第1項所述之發光二極體混光元件，其中，該至少一發光模組係設有單顆發光二極體或多顆發光二極體。