TW201640056A - 發光模組 - Google Patents

Abstract

一種發光模組，包括一電路板、一光調整層、一發光元件以及一光學透鏡。光調整層鋪設於電路板表面，光調整層可具有調整光線路徑、光量或光色之功能，光調整層於電路板之一光學調整區內具有一第一厚度，且光調整層於光學調整區外具有一第二厚度，其中第一厚度大於第二厚度。發光元件配置於電路板上。光學透鏡位於電路板上並覆蓋發光元件，且光學透鏡位置對應於光學調整區。

Description

發光模組

本發明是有關於一種發光模組，且特別是有關於一種具有光調整層之發光模組。

發光二極體(Light-Emitting Diode,LED)為常見之點光源，其具有高亮度、壽命長及省電等優點。然而，當LED應用在大面積之平面照明裝置或直下式LED電視時，常需設置大量的LED，以滿足照明之需求。此外，LED的發光波長與發光強度容易受LED之封裝體影響，導致LED之間因發光波長或發光強度之差異造成發光模組之光色或出光量不均勻。

為了調整發光模組之光學效果，習知作法係在電路板上以雙面膠貼附一反射片，以增加光反射的效果。反射片設置於透鏡的下方，其大小與各透鏡面積大致上相同，用以調整由發光元件出光之光線路徑及光量。然而，反射片的耐熱性較差，在高溫環境下使用容易剝離或造成雙面膠的黏性變差，且太靠近LED而受熱，容易產生變形或變質，影響其可靠度。

本發明係有關於一種發光模組，具有穩定性佳且可 靠度高的光調整層，藉以調整發光元件之光線路徑、光量及/或光色。

根據本發明之一方面，提出一種發光模組，包括一電路板、一光調整層、一發光元件以及一光學透鏡。光調整層鋪設於電路板表面，光調整層可具有調整光線路徑、光量或光色之功能，光調整層於電路板之一光學調整區內具有一第一厚度，且光調整層於光學調整區外具有一第二厚度，其中第一厚度大於第二厚度。發光元件配置於電路板上。光學透鏡位於電路板上並覆蓋發光元件，且光學透鏡位置對應於光學調整區。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

100‧‧‧燈源

102‧‧‧燈殼

104‧‧‧燈條

106‧‧‧發光單元

110、111‧‧‧發光模組

112‧‧‧電路板

113‧‧‧電極

114、124‧‧‧光調整層

114a、124a‧‧‧第一調整層

114b、124b‧‧‧第二調整層

115‧‧‧固定接點

116‧‧‧發光元件

117‧‧‧電極

118‧‧‧光學透鏡

119‧‧‧固定件

D1、D2‧‧‧厚度

E1、E2‧‧‧厚度

LA‧‧‧光學調整區

第1圖繪示一種燈源的示意圖。

第2圖繪示依照本發明一實施例之發光模組的示意圖。

第3圖繪示依照本發明一實施例之發光模組的立體分解圖。

第4圖繪示依照本發明一實施例之發光模組的示意圖。

以下係提出實施例進行詳細說明，實施例僅用以作為範例說明，並非用以限縮本發明欲保護之範圍。

第一實施例

請參照第1、2及3圖，其中第1圖繪示一種燈源100的示意圖，第2圖繪示依照本發明一實施例之發光模組110 的示意圖，第3圖繪示依照本發明一實施例之發光模組110的立體分解圖。其中，第2圖為第1圖之單一發光單元106沿著I-I線的剖面圖。此外，為了方便說明，第3圖之光學透鏡118僅有一部分以半圓剖面表示，以了解其內部結構。

請參照第1圖，燈源100包括一燈殼102以及複數個燈條104。燈條104平行排列於燈殼102上，且每一燈條104上具有多個發光單元106，用以產生多個點光源。在一實施例中，此些發光單元106組成一預定面積的發光二極體陣列，以做為一背光模組或一平面照明裝置之面光源。在第1圖中雖未繪示光擴散板或其他光學膜片，但可想而知，此些發光單元106出射之光線可經由光學膜片均勻擴散，以得到均勻的面光源。以下針對單一發光單元106所構成的發光模組110進行說明。

請參照第2圖，發光模組110包括一電路板112、一光調整層114、一發光元件116以及一光學透鏡118。發光元件116配置於電路板112上，且發光元件116具有二電極117，用以電性連接電路板112。發光元件116為半導體發光元件，例如是由n型氮化物半導體層、多重量子井發光層以及p型氮化物半導體層堆疊而成，其在電壓驅動下，使流經n型氮化物半導體層之電子與流經p型氮化物半導體層之電洞於多重量子井發光層中結合而發光。在一實施例中，發光元件116可為一發光二極體(LED)之封裝體，其使用發光二極體之色光激發螢光粉，例如以藍光LED激發黃色螢光粉，或者是利用藍光LED激發紅、綠色螢光 粉，又或是利用紫外光LED激發紅、綠、藍三色螢光粉來產生白光。

光學透鏡118為一中空的透明腔體，其位於電路板112之表面上並覆蓋發光元件116，可使發光元件116射出的光線經由光學透鏡118之內外表面折射而改變光路，以產生二次光學效果。在本實施例中，為了得到較佳的二次光學效果，發光元件116與光學透鏡118之間的高度差維持不變，例如維持在0.05~0.1mm左右。例如，發光元件116的高度為0.8mm時，光學透鏡118的高度約為0.85~0.9mm之間，而發光元件116的高度為0.6時，光學透鏡118的高度約為0.65~0.7之間。

此外，為了調整光線路徑、光量及/或光色，本實施例之光調整層114鋪設於電路板112的表面。光調整層114例如以反射油墨塗佈於電路板112上，用以反射可見光範圍380nm~700nm內的色光，以使發光模組110之反射光頻譜呈現均勻的色度，進而減少色偏情形發生。再者，光調整層114可為高反射率之白色油墨或其他顏色的油墨，例如反射率大於90%的白色油墨，以增加反射光量。

請參照第2圖，光調整層114為雙層結構，其包括一第一調整層114a以及一第二調整層114b。第二調整層114b與部分第一調整層114a相疊，以使光調整層114於電路板112之一光學調整區LA內具有一第一厚度，即D1+D2，且光調整層114於光學調整區LA外具有一第二厚度，即D1。其中D1為第一調 整層114a的厚度，D2為第二調整層114b的厚度。

也就是說，本實施例利用二次油墨塗佈的方式於光學調整區LA內外形成有高度差的光調整層114，以取代習知在電路板112上貼附反射片的做法。二次油墨塗佈的方式包括下列步驟。首先，以網版印刷厚度D1之第一層油墨，以形成第一調整層114a於電路板112上，並對第一調整層114a進行烘烤。接著，以網版印刷厚度D2之第二層油墨，以形成第二調整層114b於位於光學調整區LA內的第一調整層114a上，並對第二調整層114b進行烘烤。

二次油墨塗佈的方式可使層與層之間的接合性佳，不需以黏著劑貼合，因此可減少習知反射片貼合製程。此外，油墨可耐高溫，符合焊錫回焊溫度(約180~260℃)的要求，在高溫環境下使用不易變質，因此可避免習知反射片的耐熱性較差，在高溫環境下使用容易剝離或造成雙面膠的黏性變差。

由上述可知，光調整層114以油墨塗佈於電路板112上，耐熱溫度高(例如大於200℃)，不僅材料成本較反射片低、減少反射片貼合製程、接合度及可靠度較佳，且塗佈的厚度可透過調整油墨黏度而自由變化，因此只要增加油墨塗佈的高度，即可減少光行進於發光元件116、光學透鏡118與第二調整層114b之間的光程距離，進而調整光線路徑、光量及/或光色，以提昇二次光學效果。進一步說，增厚的油墨除了可縮短發光元件116之出光面與第二調整層114b之間的高度差，亦可縮短由出光面出射 的光線被光學透鏡118反射至第二調整層114b的光程距離以及自第二調整層114b再次反射至光學透鏡118的光程距離。

在一實施例中，第一調整層114a的厚度大於第二調整層114b的厚度，即D1>D2，但本發明不以此為限。第一調整層114a的厚度介於15~30微米之間，第二調整層114b的厚度介於25~100微米之間。亦即，光調整層114於光學調整區LA內的第一厚度(對應厚度D1+D2)可介於40~130微米之間，而光調整層114於光學調整區LA外的第二厚度(對應厚度D1)可介於15~30微米之間。

在一實施例中，第一調整層114a與第二調整層114b皆為白色油墨，用以增加反射光量，且第一調整層114a與第二調整層114b較佳為反射率大於90%的白色油墨，以減少反射光之損耗率。在另一實施例中，第二調整層114b可為非白色油墨，例如藍色油墨、黑色油墨或灰色油墨等。藍色油墨可與螢光粉激發後之黃光混光以產生白光，黑色油墨可吸收反射光，以減少發光元件116的中心光強，灰色油墨的反光效果介於白色油墨與黑色油墨之間，藉以調整反射光量。因此，可根據上述內容選擇不同油墨材料的第二調整層114b來調整發光模組110之反射光頻譜。

請參照第2及3圖，光學調整區LA的形狀可為圓形、矩形或不規則形，其大小大致上與光學透鏡118的面積及形狀相關。光學調整區LA的面積可大於或等於光學透鏡118覆蓋於電路板112上的面積。也就是說，第一調整層114a主要用以調 整光學調整區LA外的反射光，第二調整層114b主要用以調整光學透鏡118覆蓋區域內的反射光，並藉由具有高度差的第一調整層114a與第二調整層114b來減少光行進於發光元件116、光學透鏡118與第二調整層114b三者之間的光程距離，進而調整光線路徑、光量及/或光色。

另外，電路板112於該光學調整區LA內設有多個電性接點113，例如兩個，用以電性連接發光元件116之電極117。此外，光學透鏡118具有多個固定件119，例如是3個由光學透鏡118的底部往電路板112延伸之突出部。電路板112對應於此些固定件119之位置設有多個固定接點115，此些固定件119貫穿該光學調整層114而固定於相對應之固定接點115上。因此，發光元件116被容置在光學透鏡118以及光學調整層114所圍成之空間內，且固定件119還可以黏膠固定在固定接點115上。

本實施例之發光模組110雖未繪示螢光層或波長轉換層，但可想而知，發光元件116可藉由塗佈在光學透鏡118內壁的螢光層或覆蓋在發光元件116周圍之螢光層來改變其發光光譜，例如以藍光波長或紫外光波長的光線照射黃色或紅色螢光層後，可發出黃光波長或紅光波長的光線。當紅光、藍光及綠光混合之後，可產生全波段的白光，以改善發光光譜的色均勻度。

第二實施例

請參照第4圖，其繪示依照本發明一實施例之發光模組110的示意圖。第4圖為第1圖之單一發光單元106沿著I-I 線的剖面圖。有關電路板112、發光元件116、光學透鏡118等構件，已於第一實施例中詳細介紹，相同的元件以相同的元件符號表示，在此不再贅述。

本實施例之發光模組111不同之處在於：光調整層124包括一第一調整層124a以及一第二調整層124b。第一調整層124a具有一厚度E1(對應於第一實施例之厚度D1)，第二調整層124b具有一厚度E2(對應於第一實施例之厚度D1+D2)，厚度E2大於厚度E1。亦即，光調整層124係由不同厚度的第一調整層124a與第二調整層124b所組成，以使光調整層124具有高度差(即，光調整層124具有第一厚度以及第二厚度)。

請參照第4圖，第一調整層124a位於電路板112之光學調整區LA外，第二調整層124b位於光學調整區LA內，且第一調整層124a與第二調整層124b不相重疊。本實施例可利用二次油墨塗佈的方式於光學調整區LA內外形成有高度差的光調整層124，以取代習知在電路板上貼附反射片的做法。

二次油墨塗佈的方式包括下列步驟。首先，以網版印刷厚度E1之第一油墨，以形成第一調整層124a於光學調整區LA外，並對第一調整層124a進行烘烤。接著，以網版印刷厚度大於厚度E1之第二油墨，以形成第二調整層124b於光學調整區LA內，並對第二調整層124b進行烘烤。在一實施例中，光調整層124於光學調整區LA內的第一厚度(對應厚度E2)可介於40~130微米之間，而光調整層124於光學調整區LA外的第二厚 度(對應厚度E1)可介於15~30微米之間。

因此，第一調整層124a主要用以調整光學調整區LA外的反射光，第二調整層124b主要用以調整光學透鏡118覆蓋區域內的反射光，並藉由具有高度差的第一調整層124a與第二調整層124b來減少光行進於發光元件116、光學透鏡118與第二調整層124b三者之間的光程距離，進而調整光線路徑、光量及/或光色。

本發明上述實施例所揭露之發光模組，係利用耐熱溫度高(例如大於200℃)之油墨做為光調整層，不僅材料成本較反射片低、減少反射片貼合製程、接合度及可靠度較佳，且塗佈的厚度可透過調整油墨黏度而自由變化，因此只要增加反射油墨塗佈的高度，即可減少光行進於發光元件、光學透鏡與光調整層之間的光程距離，進而調整光線路徑、光量及/或光色，以提昇二次光學效果。

綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，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。

110‧‧‧發光模組

112‧‧‧電路板

113‧‧‧電極

114‧‧‧光調整層

114a‧‧‧第一調整層

114b‧‧‧第二調整層

116‧‧‧發光元件

117‧‧‧電極

118‧‧‧光學透鏡

119‧‧‧固定件

D1、D2‧‧‧厚度

LA‧‧‧光學調整區

Claims (11)

1. 一種發光模組，包括：一電路板；一光調整層，鋪設於該電路板表面，該光調整層可具有調整光線路徑、光量或光色之功能，該光調整層於該電路板之一光學調整區內具有一第一厚度，且該光調整層於該光學調整區外具有一第二厚度，其中該第一厚度大於該第二厚度；一發光元件，配置於該電路板上；以及一光學透鏡，位於該電路板上並覆蓋該發光元件，且該光學透鏡位置對應於該光學調整區。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光模組，其中該第一厚度介於40~130微米之間，該第二厚度介於15~30微米之間。
3. 如申請專利範圍第1項所述之發光模組，其中該光調整層包括一第一調整層以及一第二調整層。
4. 如申請專利範圍第3項所述之發光模組，其中該第二調整層與部分該第一調整層於該光學調整區內相疊，或該第一調整層位於該光學調整區外，該第二調整層位於該光學調整區內。
5. 如申請專利範圍第4項所述之發光模組，其中該第一調整層為白色油墨，該第二調整層為白色油墨或非白色油墨。
6. 如申請專利範圍第5項所述之發光模組，其中該白色油墨的反射率大於90%。
7. 如申請專利範圍第1項所述之發光模組，其中該光學調整層的耐熱溫度大於200℃。
8. 如申請專利範圍第1項所述之發光模組，其中該光學調整 區的形狀為圓形、矩形或不規則形。
9. 如申請專利範圍第1項所述之發光模組，其中該光學調整區的面積大於或等於該光學透鏡覆蓋於該電路板上的面積。
10. 如申請專利範圍第1項所述之發光模組，其中該電路板於該光學調整區內設有複數個電性接點，用以電性連接該發光元件。
11. 如申請專利範圍第1項所述之發光模組，其中該光學透鏡具有複數個固定件，該電路板對應於該些固定件之位置設有複數個固定接點，該些固定件貫穿該光學調整層而固定於該些固定接點上。