TW201516342A - 發光二極體燈管 - Google Patents

Abstract

一種發光二極體燈管包含基板、複數個發光二極體、擴散板、有機黃色螢光粉以及中空管體，其中基板、發光二極體與擴散板是設置於中空管體內，有機黃色螢光粉可摻雜於擴散板內。發光二極體排列於基板之表面，擴散板面對發光二極體設置，且擴散板面對各發光二極體之相對位置處具有複數微結構，用以發散發光二極體發出之光線。

Description

發光二極體燈管

本發明是有關於一種發光裝置，更特別為一種發光二極體燈管。

目前室內的燈管主要是以可產生白熾光的日光燈管為主，而傳統上之日光燈管係為一種密閉的氣體放電管，其藉由管內導通的電流(事實上加速電子)，形成氣體放電狀態而發出『光』。由於日光燈管是靠著氣體放電的過程釋放出光線，因此需要消耗較多的電能，且同時也會產生大量的熱能。

為了可以提高日光燈管之光電轉換效率，使用低耗能且壽命長之發光二極體燈管已逐漸成為一種趨勢。然而，由於發光二極體發出之光線較為集中，因此為了提高發光二極體燈管所發出之光線之均勻性，常需要在發光二極體燈管內排列數量眾多的發光二極體，造成發光二極體燈管之製造成本提高。

本發明之一態樣就是發光二極體燈管，以解決先前 技術的問題。

根據本發明之一實施例，提供一種發光二極體燈管，其包含一具有一長軸和一短軸的基板、複數個發光二極體、擴散板、有機黃色螢光粉以及中空管體。其中，複數個發光二極體是沿長軸方向依序排列於基板表面，且兩相鄰之發光二極體之間之距離為第一間距P1。此外，擴散板設置於發光二極體上方，且擴散板上具有複數個擴散區，每一個擴散區是對應於每一個發光二極體的發光路徑上方，且每一個擴散區均包括複數彼此間隔且平行於短軸的微結構，每一個微結構面向發光二極體。有機黃色螢光粉設置於發光二極體的發光路徑上，其中發光二極體發出一第一波長之光線，有機黃色螢光粉轉換發光二極體發出之部分第一波長之光線為第二波長之光線，並將第二波長之光線與未被轉換之第一波長之光線混合成白光。中空管體則是覆罩住基板、發光二極體與擴散板，且各發光二極體與該中空管體之表面的垂直距離為A，且在A/P1的比值滿足0.6≧A/P≧0.45的關係式時，發光二極體燈管的發光均勻度仍大於或等於90%。

根據本發明之一實施例，其中微結構為V形溝槽。

根據本發明之一實施例，其中兩相鄰之微結構間的距離為第二間距P2，且0.1mm≦P2≦2mm。

根據本發明之一實施例，其中V型之溝槽具有相鄰之第一面與第二面，第一面與第二面相夾之角度介於36度到59度之間。

根據本發明之一實施例，其中第一面與第二面相夾之角度為50度。

根據本發明之一實施例，其中各擴散區在擴散板的表面為彼此相鄰接或者彼此間隔的分布。

根據本發明之一實施例，其中擴散板之材質為可透光之塑膠。

根據本發明之一實施例，其中有機黃色螢光粉摻雜於擴散板內。

根據本發明之一實施例，其中擴散板具有相對之第一表面與第二表面，第一表面面對複數個發光二極體，有機黃色螢光粉塗布於擴散板之第一表面或第二表面。

根據本發明之一實施例，發光二極體燈管更包含透光板材，有機黃色螢光粉摻雜於透光板材內，且擴散板具有相對之第一表面與第二表面，第一表面面對複數個發光二極體，透光板材面向擴散板之第一表面或第二表面。

綜上所述，本發明之發光二極體燈管藉由設置一擴散板於發光二極體的發光路徑上，使得發光二極體發出之光形朝兩側發散，並且控制發光二極體與中空管體之垂直距離A及兩相鄰之發光二極體之第一間距P1的比值A/P1介於0.45至0.6之間，使得本發明之發光二極體設置的數量減少，但發光二極體燈管之均勻度仍大於等於90%。

10‧‧‧發光二極體燈管

99‧‧‧出光面

100‧‧‧基板

200‧‧‧發光二極體

300‧‧‧擴散板

301‧‧‧第一表面

302‧‧‧第二表面

30‧‧‧擴散區

303‧‧‧微結構

321‧‧‧第一面

322‧‧‧第二面

400‧‧‧中空管體

500‧‧‧有機黃色螢光粉

600‧‧‧透光板材

P1‧‧‧兩相鄰之發光二極體之間距

P2‧‧‧兩相鄰微結構之間距

A‧‧‧發光二極體與中空管體之垂直距離

θ‧‧‧角度

X‧‧‧長軸

Y‧‧‧短軸

S‧‧‧發光路徑

為讓本發明及其優點更明顯易懂，所附圖式之說明 參考如下：第1圖係為本發明之一實施例之發光二極體燈管之立體圖。

第2圖係為第1圖沿著BB`剖面線的一實施例的剖面圖。

第3圖係為第1圖沿著BB`剖面線的另一實施例的剖面圖。

第4圖係為本發明之有機黃色螢光粉塗布於擴散板之一實施例。

第5圖係為本發明之有機黃色螢光粉塗布於擴散板之另一實施例。

第6圖係為本發明之有機黃色螢光粉摻雜於透光板材之一實施例。

第7圖係為本發明之有機黃色螢光粉摻雜於透光板材之另一實施例。

第8圖至第10圖係繪示本發明之發光二極體經由不同角度之微結構所散發之光形示意圖。

以下將以圖式揭露本發明之複數個實施例，為明確說明起見，許多實述上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明之部分實施例中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結 構與元件在圖式中將以簡單的示意的方式繪示之。

在此先說明的是，在本說明書中，「均勻度」係指發光二極體燈管發光時，其表面之最小照度與平均照度之比值。照明的『均勻度高』代表人體之視覺感受越舒服，照明的『均勻度低』則容易增加視覺疲勞。因此照明的均勻度越接近1越好，而本說明書中之高均勻度代表均勻度超過90%之發光二極體燈管。

下述實施例中，係提供一種發光二極體燈管，其藉由擴散板之設置，將發光二極體之光線先經由擴散板發散以及經由有機黃色螢光粉進行混光，並控制各個發光二極體之間距以及各個發光二極體與燈管本體之間距的比值，藉以達到發光均勻度大於90%之功效，詳見說明如下。

請分別參考第1至3圖。第1圖係為本發明之一實施例之發光二極體燈管之立體圖，第2圖係為第1圖沿著BB`剖面線的一實施例剖面圖，而第3圖係為第1圖沿著BB`剖面線的另一實施例剖面圖。為了方便說明，第1圖省略了燈管兩端之電連接頭，且因為實際上並無法由發光二極體燈管外部觀看到內部的元件，所以第1圖以透視之方式直接繪示發光二極體燈管內部之主要元件。如圖所示，發光二極體燈管10包含一基板100、複數個發光二極體200、一擴散板300、中空管體400以及有機黃色螢光粉500(繪示於第2圖與第3圖)。

中空管體400可為圓柱形之管體，其外形可類似日光燈管，但不以此為限。本實施例之中空管體400用以覆 罩住基板100、複數個發光二極體200以及擴散板300。亦即，基板100、複數個發光二極體200以及擴散板300是設置在中空管體400內部的空腔中。

基板100設置於中空管體400中，基板100具有一長軸X以及一短軸Y，複數個發光二極體200則排列於基板100之表面。本實施例為了要控制發光二極體燈管10發出高均勻度的光形，因此複數個發光二極體200可沿長軸X方向依序等間隔地設置在基板100之表面上，且兩相鄰之發光二極體200的距離為第一間距P1。

擴散板300具有相對之第一表面301與第二表面302，其中第一表面301面對基板100以及發光二極體200，第二表面302面對中空管體400之內壁面。擴散板300的材質為可透光之塑膠，用以適度的擴散發光二極體200發出之光形。詳言之，擴散板300之第一表面301上具有複數擴散區30，每一擴散區30內均具有複數微結構303，且每一擴散區30對應地位於每一個發光二極體200之發光路徑S上(圖示中以標號S囊括的區域代表發光路徑)，而複數個微結構303可面向每一個發光二極體200，使得每一個發光二極體200發出之光線可透過每一擴散區30內的複數微結構303適度的被擴散。

如第2圖所示之一實施例，擴散區30之間是彼此間隔的，且兩相鄰之擴散區30之間的距離小於兩相鄰之發光二極體200之間的第一間距P1，而第3圖所示之另一實施例，擴散區30之間則是彼此鄰接的，也就是擴散區30 在擴散板300的第一表面301形成連續的微結構303分布。

如第2、3圖所示，每一微結構303為平行於短軸的V形溝槽結構，其具有相鄰之第一面321與第二面322，且第一面321與第二面322之間相夾的角度θ可介於36度至59度之間，在本發明之其他實施例中，第一面321與第二面322之間相夾的角度θ為50度。此外，兩相鄰的微結構303間的距離為第二間距P2。以本實施例微結構303為V型溝槽為例，第二間距P2為兩相鄰之溝槽的槽底所相距的距離，且0.1mm≦P2≦2mm。

有機黃色螢光粉500設置於發光二極體200的發光路徑S上，用以轉換發光二極體200發出之光線。更具體而言，發光二極體200可發出第一波長之光線，有機黃色螢光粉500可轉換發光二極體200發出之部分第一波長之光線為第二波長光線，並將第二波長光線與未被轉換的第一波長光線混合成白光。在產品實際應用時，發光二極體200可為藍光發光二極體200，或者是8000K以上之高色溫發光二極體200，其發出之第一波長光線介於藍光的波長範圍中。有機黃色發光二極體500可將藍光波長的光線轉換為黃光波長的光線(即第二波長)，並且黃光可以與未被轉換的藍光混合而形成白光。在一變化實施例中，有機黃色螢光粉500可具有以下的化學通式：

其中有機黃色螢光粉500為具有共軛結構的高分子化合物，而X與Y代表具有共軛結構的官能基，並可具有傳遞電子的能力。舉例而言，此些官能基可以但不限定為苯環類、烯類或酮類等。N為自然數。

在第2圖與第3圖之實施例中，有機黃色螢光粉500可摻雜於擴散板300內。如此一來，可使得擴散板300同時具有散光功能以及混光功能，以節省成本，但本發明不限於此。在其他實施例中，有機黃色螢光粉500可藉由塗布製程形成於擴散板300之表面。請參考第4圖與第5圖，其分別繪示有機黃色螢光粉500塗布於擴散板300之第二表面302以及第一表面301的實施例。在第4圖中，有機黃色螢光粉500塗布於擴散板300之第二表面302。擴散板300的第二表面302不具有微結構303，且第二表面302相較於第一表面301為平坦的表面，使得有機黃色螢光粉500可均勻的形成於第二表面302上。

接著，請參考第6圖與第7圖，其分別係繪示本發明之有機黃色螢光粉摻雜500於透光板材600之兩不同的實施例。如第6圖所示，發光二極體燈管10更包含透光板材600，透光板材600與擴散板300為兩塊不同的板材。有機黃色螢光粉500可摻雜於透光板材600內，且透光板材600可彈性的面向擴散板300之第一表面301或第二表面302設置。如第6圖中，透光板材600面對擴散板300之第二表面302，且可幾乎貼合於擴散板300之第二表面302，使得第二表面302與透光板材600之間幾乎沒有空隙。在 第7圖中，透光板材600面對擴散板300之第一表面301設置，且與第一表面301之間有空隙。

接著，請繼續參考第2圖與第3圖，每一微結構303之第一面321與第二面322之間所夾的角度θ對發光二極體200發出之光形有不同的影響，舉例而言，若第一面321與第二面322之間相夾的角度θ為50±1度，則發光二極體200發出之光形將較明顯的朝向兩側35度之方向發發散，如5圖所示。此時，經由擴散區30內的微結構303發散之發光二極體200的光線，在中間部分光線較弱。因此，本實施例可排列多個發光二極體200，藉由重疊多個發光二極體200經由擴散區30內的微結構303發散之光形，再藉由有機黃色螢光粉500對發光二極體200發出之光線轉換為白光，而達到發光二極體燈管10之高均勻度發光的功效。

接著，請參考表一，其係包含傳統沒有擴散板之發光二極體燈管之均勻度模擬結果，以及本實施例之發光二極體燈管實際應用時之均勻度模擬結果。其中A為發光二極體200與中空管體400之間之垂直距離，P1為兩相鄰之發光二極體200之間距。

由表一可知，在發光二極體200與中空管體400之間之垂直距離A為18mm時，傳統發光二極體燈管，在發光二極體之發光路徑S上方並未如本發明般設置一表面包含複數具有微結構303的擴散區30的擴散板300，相鄰發光二極體200的第一間距P1必須縮小至15mm，其發光均勻度才可大於90%。相較於本發明，藉由在發光二極體200之發光路徑S上方設置一表面包含複數具有微結構303的擴散區30的擴散板300，即便相鄰發光二極體200的第一間距P1介於30mm~40mm間時(亦即A/P1比值介於0.45至0.6間)，本發明的發光二極體燈管10的在出光面99的發光均勻度仍可維持在90%以上。

須說明的是，表一所提供的數值，並非用以限制本發明之範疇。在部分實施例中，第一間距P1可藉於10mm至45mm之間。此外，發光二極體200與微結構303之間的距離可藉於2mm至38mm之間，且發光二極體200與中空管體400之出光面99之間的距離可藉於5mm至40mm之間。如此一來，藉由擴散板300之散光以及有機黃色螢光粉500的混光，且當0.6≧A/P1≧0.45時，發光二極體燈管10的在出光面99的發光均勻度可提高至90%以上。

由此可知，本實施例由於擴散板300中的擴散區30內的微結構303之設計，使得發光二極體燈管10不只具 有均勻度90%以上的功效，更可降低發光二極體200設置的數量，減少發光二極體燈管10製造的成本。值得一提的是，本實施例微結構303係將發光二極體200發出之光形轉變為向兩側發散的光形。為了更於了解，請參考第8圖至第10圖，其係繪示本發明之發光二極體經由不同角度之微結構303所散發之光形示意圖。

如第8圖所示，其代表微結構303之第一面321與第二面322所夾的角度θ為45度時，發光二極體200之光形約介於+/-60度之方向間，且約在37度之方向之光強度較強。因此，第8圖之微結構303可將發光二極體200發出之光形朝兩側發散，使得發光二極體燈管10可降低發光二極體200之設置數量，又可達到90%以上的高均勻度。

如第9圖所示，其微結構303之第一面321與第二面322所夾的角度θ為50度，其中第9圖與第8圖不同的地方在於，第9圖之發光二極體200經擴散板300擴散之光形在兩側更為集中，中間之光強度則較第8圖弱。同樣地，由於第8圖之微結構303可將發光二極體200發出之光形朝兩側發散，使得發光二極體燈管10可降低發光二極體200之設置數量，又可達到90%以上的均勻度。

如第10圖所示，其微結構303之第一面321與第二面322所夾的角度θ為55度，其中第10圖與第8圖不同的地方在於，第10圖之發光二極體200經擴散板300擴散之光形在兩側及中間之部份之光強度約較第8圖大0.2燭光(Cd)。同樣地，由於第10圖之微結構303可將發光二 極體200發出之光形朝兩側發散，使得發光二極體燈管10可降低發光二極體200之設置數量，又可達到90%以上的均勻度。

綜上所述，本發明藉由發光二極體燈管內之擴散板的設置，使得發光二極體發出之光形由集中轉變為朝兩側發散，並控制發光二極體與中空管體之垂直距離A以及兩相鄰之發光二極體間之間距P1之比值A/P1介於0.45至0.6之間，使得本發明之發光二極體設置的數量減少，但發光二極體燈管之均勻度仍大於等於90%。一方面降低製造成本，一方面又可維持發光二極體燈管之照明均勻度。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

99‧‧‧出光面

100‧‧‧基板

200‧‧‧發光二極體

300‧‧‧擴散板

301‧‧‧第一表面

302‧‧‧第二表面

30‧‧‧擴散區

303‧‧‧微結構

321‧‧‧第一面

322‧‧‧第二面

400‧‧‧中空管體

500‧‧‧有機黃色螢光粉

P1‧‧‧兩相鄰之發光二極體之間距

P2‧‧‧兩相鄰微結構之間距

A‧‧‧發光二極體與中空管體之垂直距離

θ‧‧‧角度

S‧‧‧發光路徑

Claims (10)

1. 一種發光二極體燈管，包含：一基板，具有一長軸及一短軸；複數個發光二極體，沿該長軸方向依序排列於該基板之表面，且兩相鄰之該些發光二極體的距離為第一間距P1，該些發光二極體發出具有一第一波長之光線；一擴散板，設置於該些發光二極體上方，該擴散板具有複數個擴散區，每一該些擴散區是對應於每一該些發光二極體的一發光路徑上方，且每一該些擴散區均包括複數彼此間隔且平行於該短軸的微結構，而該些微結構是面向該些發光二極體；一有機黃色螢光粉，設置於該些發光二極體的該發光路徑上，該有機黃色螢光粉轉換該發光二極體發出之具有該第一波長之部分該光線為具有一第二波長之光線，並將具有該第二波長之該光線與未被轉換之該第一波長之光線混合成白光；以及一中空管體，覆罩住該基板、該些發光二極體與該擴散板，且每一該些發光二極體與該中空管體表面的垂直距離為A；其中，當A/P1的比值滿足0.6≧A/P1≧0.45的關係式，該發光二極體燈管的發光均勻度仍大於或等於90%。
2. 如請求項1所述之發光二極體燈管，其中該些微結構為一V形溝槽。
3. 如請求項2所述之發光二極體燈管，其中該V型之溝槽具有相鄰之一第一面與一第二面，該第一面與該第二面相夾之角度介於36度到59度之間。
4. 如請求項3所述之發光二極體燈管，其中該第一面與該第二面相夾之角度為50度。
5. 如請求項1至4所述之發光二極體燈管，其中兩相鄰的該些微結構間的距離為第二間距P2，且0.1mm≦P2≦2mm。
6. 如請求項5所述之發光二極體燈管，其中該些擴散區在該擴散板之表面為彼此相鄰接或者彼此間隔的分布。
7. 如請求項6所述之發光二極體燈管，其中該擴散板之材質為可透光之塑膠。
8. 如請求項1所述之發光二極體燈管，其中該有機 黃色螢光粉摻雜於該擴散板內。
9. 如請求項1所述之發光二極體燈管，其中該擴散板具有相對之一第一表面與一第二表面，該第一表面面對該些發光二極體，該有機黃色螢光粉塗布於該擴散板之該第一表面或該第二表面。
10. 如請求項1所述之發光二極體燈管，更包含一透光板材，該有機黃色螢光粉摻雜於該透光板材內，且該擴散板具有相對之一第一表面與一第二表面，該第一表面面對該些發光二極體，該透光板材面向該擴散板之該第一表面或該第二表面。