TW201422983A - 發光二極體組合 - Google Patents

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Tai-Cherng Yu
I-Thun Lin
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Hon Hai Prec Ind Co Ltd
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Abstract

一種發光二極體組合，包括發光二極體及第一透鏡，第一透鏡包括入光面及出光面，第一透鏡的入光面及出光面的其中之一形成有第一複眼透鏡陣列，發光二極體發出的光線經由第一複眼透鏡陣列之後混合疊加而被均化。該發光二極體組合可在確保出光均勻的基礎上具有較小的厚度，從而適應輕薄化產品的需求。

Description

發光二極體組合
本發明涉及一種發光二極體組合，特別是指一種用於直下式背光模組的發光二極體組合。
發光二極體作為新興的光源，已被廣泛地應用於各種用途當中，特別是顯示器背光模組。習知應用較為普遍的為直下式背光模組，其是將發光二極體的出光面朝向螢幕，使發光二極體發出的光線直接照射螢幕。為使照射至螢幕的光線均勻化，通常在發光二極體與螢幕之間設置一擴散板。通過擴散板的散射作用，使發光二極體的光線能夠均勻地輸出。為了確保擴散板能充分地對光線進行散射，通常的做法是將發光二極體與擴散板之間留夠充足的距離。然而，增加發光二極體與擴散板之間的距離會導致顯示器的厚度增加，影響到空間的使用。
因此，有必要提供一種厚度較小的發光二極體組合。
一種發光二極體組合，包括發光二極體及第一透鏡，第一透鏡包括入光面及出光面，第一透鏡的入光面及出光面的其中之一形成有第一複眼透鏡陣列，發光二極體發出的光線經由第一複眼透鏡陣列之後混合疊加而被均化。
發光二極體發出的光線可通過複眼透鏡混合疊加，從而輸出均勻的出光。相比於習知的擴散板，複眼透鏡無需距離發光二極體較遠即可實現較為均勻的出光，因此發光二極體組合的整體厚度可控制在較為理想的範圍內，特別適用於對厚度空間要求較為苛刻的場合。
請參閱圖1及4，示出了本發明的發光二極體組合10。該發光二極體組合包括一發光二極體30、一基板20、一第一透鏡40及一第二透鏡50。
發光二極體30包括一基座36、一固定於基座36頂面的發光晶片32及一覆蓋發光晶片32的封裝體34。該基座36優選採用陶瓷等導熱絕緣材料製成，以將發光晶片32工作產生的熱量傳遞至外界環境中 。本實施例中，該發光晶片32為藍光晶片，其可由氮化鎵、氮化銦鎵、氮化鋁銦鎵等半導體發光材料製成。當然，其他的半導體發光材料也可用於製造本實施例的發光晶片32，以產生不同的發光顏色。該封裝體34由透明的材料製成，如環氧樹脂、矽膠、玻璃等等。封裝體34固定於基座36頂面以將發光晶片32與外界環境隔絕，防止發光晶片32受到外界的濕氣或粉塵的影響。該封裝體34頂面為平面，其作為發光二極體30的出光面以供發光晶片32的光線出射。
該基板20為一電路板，其可對安裝於其頂面上的發光二極體30供電。該基板優選採用導熱材料製成，以對發光二極體30進行散熱。
請一併參閱圖2-3，該第一透鏡40由聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、玻璃、矽膠等透明材料一體形成。第一透鏡40包括一第一本體42及形成於第一本體42上的多個支撐腳44。本實施例中，第一本體42呈圓形的平板狀，其底面作為第一透鏡40的入光面420，其頂面作為第一透鏡40的出光面422。入光面420及出光面422互為平行的平面。第一透鏡40的入光面420形成有第一複眼透鏡陣列46，出光面422形成有第二複眼透鏡陣列48。第一複眼透鏡陣列46及第二複眼透鏡陣列48分別包括多個第一單元透鏡460及第二單元透鏡480。該等第一單元透鏡460及第二單元透鏡480均環繞第一本體42的中心逐圈向外排列，從而形成圓形的陣列分佈。優選地，第一單元透鏡460及第二單元透鏡480均為凸透鏡，且第二單元透鏡480的曲率大於第一單元透鏡460的曲率。第一複眼透鏡陣列46的第一單元透鏡460與第二複眼透鏡陣列48的第二單元透鏡480一一對應，且每一第一單元透鏡460的焦點恰好位於第二單元透鏡480的中心位置。由此，發光二極體30發出的光線進入第一複眼透鏡陣列46之後，將被各第一單元透鏡460聚焦至第二複眼透鏡陣列48的對應第二單元透鏡480的中心，第二複眼透鏡陣列48的各第二單元透鏡480再將各第一單元透鏡460的光線進行疊加混合。由此，發光二極體30的出光被第一透鏡40所均化，從而輸出較為均勻的光線。舉例而言，如圖5所示的發光二極體的出光曲線60，直接從發光二極體30發出光線中，強度較高的光線(如90%Imax~100%Imax，其中Imax表示位於光軸上的最大光強)基本集中在偏離光軸正負5度的角度範圍內。如圖6所示的第一透鏡40的出光曲線70，經過第一透鏡40的調整之後，這部分較高強度的光線所對應的出光角度可擴展至偏離光軸正負60度的角度範圍內。換句話說，經過第一透鏡40調節之後的光線在偏離光軸正負60的角度範圍內基本都可保持較高的強度及均勻性。
該等支撐腳44自第一透鏡40的第一本體42的底面向下延伸。該等支撐腳44置於基板20頂面，以將第一透鏡40的第一本體42支撐於發光二極體30上方。
該第二透鏡50也採用諸如聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、玻璃、矽膠等透明材料一體形成。該第二透鏡50包括一第二本體52及形成於第二本體52上的多個支撐腳54。第二本體52的底面向上凹陷形成一入光面520，第二本體52的頂面向上凸出形成一出光面522。本實施例中，入光面520的曲率大於出光面522的曲率，從而使第二透鏡50起到散射光線的作用。經由第一透鏡40均化的光線經過第二透鏡50之後，將進一步被散射，從而形成更為均勻的出光。
第二透鏡50的支撐腳54也置於基板20頂面，以將第二透鏡50的第二本體52支撐於第一透鏡40上方。
由於第一透鏡40的第一及第二複眼透鏡陣列46、48對於光線有著較強的均化能力，因此即使發光二極體30距離第一透鏡40較近，所發出的光線經由第一透鏡40調整之後的光線仍可保持相當的均勻性。因此，發光二極體組合10的整體厚度可控制在較小的範圍內，以滿足對厚度空間要求較高的場合，特別適用於直下式背光模組當中。並且，發光二極體組合10還可以配合擴散板80使用，以對背光模組的螢幕90提供更為均勻的照明效果。
可以理解地，第一透鏡40也可僅包括第一複眼透鏡陣列46及第二複眼透鏡陣列48中的一個，雖然均光效果減弱，但仍要強於傳統的擴散板。因此仍可以獲得較為理想的均勻出光。
還可以理解地，第二透鏡50同樣也可以省略，對於整體的均光效果影響不致太明顯，因而最終出光仍可保有相當的均勻性。
本實施當中第一透鏡40與第二透鏡50之間通過空氣隔設，可以理解地，第一透鏡40與第二透鏡50之間還可填充透明的黏膠(圖未示)以將第一透鏡40的出光面422及第二透鏡50的入光面520光耦合。並且，黏膠內還可摻雜大量的散射微粒，以進一步增加整體的均光效果。
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飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。
10．．．發光二極體組合
20．．．基板
22．．．臺階
30．．．發光二極體
32．．．發光晶片
34．．．封裝體
36．．．基座
40．．．第一透鏡
42．．．第一本體
420．．．入光面
422．．．出光面
44．．．支撐腳
46．．．第一複眼透鏡陣列
460．．．第一單元透鏡
48．．．第二複眼透鏡陣列
480．．．第二單元透鏡
50．．．第二透鏡
52．．．第二本體
520．．．入光面
522．．．出光面
54．．．支撐腳
60．．．出光曲線
70．．．出光曲線
80．．．擴散板
90．．．螢幕
圖1示出了本發明一實施例的發光二極體組合的立體圖。
圖2為圖1的發光二極體組合的分解圖。
圖3為圖2的發光二極體組合的倒置圖。
圖4為圖1的發光二極體組合的剖面圖。
圖5示出了發光二極體的原始出光曲線。
圖6示出了經過第一透鏡調整之後的出光曲線。
20．．．基板
22．．．臺階
32．．．發光晶片
34．．．封裝體
36．．．基座
420．．．入光面
422．．．出光面
46．．．第一複眼透鏡陣列
48．．．第二複眼透鏡陣列
52．．．第二本體
520．．．入光面
522．．．出光面
80．．．擴散板
90．．．螢幕

Claims (10)

  1. 一種發光二極體組合，包括發光二極體及第一透鏡，第一透鏡包括入光面及出光面，其改良在於：第一透鏡的入光面及出光面的其中之一形成有第一複眼透鏡陣列，發光二極體發出的光線經由第一複眼透鏡陣列之後混合疊加而被均化。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體組合，其中第一透鏡的入光面及出光面中的另一者形成有第二複眼透鏡陣列，第二複眼透鏡陣列與第一複眼透鏡陣列對齊。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之發光二極體組合，其中第一複眼透鏡陣列位於第一透鏡的入光面上，第二複眼透鏡陣列位於第一透鏡的出光面上。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之發光二極體組合，其中第一複眼透鏡陣列及第二複眼透鏡陣列均包括多個單元透鏡，第二複眼透鏡陣列的單元透鏡的焦點位於第二複眼透鏡陣列的單元透鏡的中心上。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之發光二極體組合，其中第一複眼透鏡陣列的單元透鏡的曲率小於第二複眼透鏡陣列的單元透鏡的曲率。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之發光二極體組合，其中第一複眼透鏡陣列及第二複眼透鏡陣列的單元透鏡均為凸透鏡。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體組合，其中第一透鏡的出光面及入光面均為平面。
  8. 如申請專利範圍第1至7任一項所述之發光二極體組合，其中還包括第二透鏡，第一透鏡位於第二透鏡及發光二極體之間。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之發光二極體組合，其中第二透鏡為光散射透鏡。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之發光二極體組合，其中第二透鏡包括內凹的入光面及外凸的出光面，第二透鏡的入光面的曲率大於出光面的曲率。
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