TW201804634A - 發光二極體單元和薄型平面光源模組 - Google Patents
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Abstract
一種發光二極體單元，包括：發光晶片，包括與X-Y平面平行的發光面，發光晶片用於藉由發光面發出光線；以及色轉換層，包覆發光晶片且用於將發光晶片發出的光線轉換為特定波長的光線，色轉換層包括兩個相對設置的且與X-Z平面平行的第一側面以及兩個相對設置的且與Y-Z平面平行的第二側面，每一第一側面上均覆蓋有反射膜，第一側面沿X軸延伸的長度大於第二側面沿Y軸延伸的長度，色轉換層還包括平行於發光面的第三側面，反射膜用於將轉換後獲得的光線向反射至第三側面，並使得光線經由第三側面射出時，X方向的發光角度大於Y方向的發光角度。
Description
本發明涉及一種光源，尤其涉及一種發光二極體單元和具有該發光二極體單元的薄型平面光源模組。
現如今，發光二極體平面光源模組被廣泛應用於照明（如一般照明或車用照明）或背光模組等領域。習知的發光二極體（light emitting diode，LED）平面光源模組通常分為直下式和側入式兩種。
對於直下式平面光源模組而言，LED光源位於導光板的下表面，為提高平面光源模組的出光均勻性，需保證LED光源與導光板之間有足夠的間距，這無疑會限制平面光源模組的厚度而使其無法達成薄型的外觀效果；對於側入式平面光源模組而言，由於LED光源位於導光板的側面，故不需保留LED光源與導光板之間的距離，然，為提高導光板的光耦合效率，導光板需要維持在一定的厚度，使平面光源模組同樣無法達成薄型的外觀效果。
有鑑於此，有必要提供一種薄型平面光源模組，能夠解決以上問題。
另，還有必要提供一種發光二極體單元。
本發明提供一種薄型平面光源模組，包括：至少一發光二極體單元，每一發光二極體單元包括：一發光晶片，包括與X-Y平面平行的一發光面，所述發光晶片用於藉由所述發光面發出光線；以及一色轉換層，包覆所述發光晶片且用於將所述發光晶片發出的光線轉換為特定波長的光線，所述色轉換層包括兩個相對設置的且與X-Z平面平行的第一側面以及兩個相對設置的且與Y-Z平面平行的第二側面，每一所述第一側面上均覆蓋有一反射膜，所述第一側面沿X軸延伸的長度大於所述第二側面沿Y軸延伸的長度，所述色轉換層還包括平行於所述發光面的一第三側面，所述反射膜用於將轉換後獲得的光線向反射至所述第三側面，並使得所述光線經由所述第三側面射出時，X方向的發光角度大於Y方向的發光角度；以及一導光板，包括首尾依次連接的一入光面、一出光面、一第一表面以及第二表面，所述第一表面與所述入光面相對，所述第一表面不平行於所述入光面，所述第二表面與所述出光面相對，所述入光面朝向每一發光二極體單元的所述第三側面，從而使光線經由所述第三側面入射至所述導光板。
本發明還提供一種發光二極體單元，包括：一發光晶片，包括與X-Y平面平行的一發光面，所述發光晶片用於藉由所述發光面發出光線；以及一色轉換層，包覆所述發光晶片且用於將所述發光晶片發出的光線轉換為特定波長的光線，所述色轉換層包括兩個相對設置的且與X-Z平面平行的第一側面以及兩個相對設置的且與Y-Z平面平行的第二側面，每一所述第一側面上均覆蓋有一反射膜，所述第一側面沿X軸延伸的長度大於所述第二側面沿Y軸延伸的長度，所述色轉換層還包括平行於所述發光面的一第三側面，所述反射膜用於將轉換後獲得的光線向反射至所述第三側面，並使得所述光線經由所述第三側面射出時，X方向的發光角度大於Y方向的發光角度。
本發明實施例的薄型平面光源模組中，當所述光線經由所述第三側面射出時，X方向的發光角度大於Y方向的發光角度，由於Y方向的發光角度較小，如此，更多的光線能夠經由所述第三側面入射至所述導光板，從而提高所述薄型平面光源模組的光耦合效率，且有利於減小所述導光板的厚度，從而獲得超薄型的薄型平面光源模組。
請參閱圖1至圖4，本發明一較佳實施例提供的薄型平面光源模組100，其包括至少一發光二極體單元10以及一導光板20。圖2示出三個發光二極體單元10。可以理解，所述發明二極體單元10的數量還可以根據實際需求進行變更。
每一發光二極體單元10可藉由晶片級封裝技術（Chip Scale Package, CSP）製成。每一發光二極體單元10包括一發光晶片11以及一色轉換層12。所述發光晶片11包括與圖中所示的X-Y-Z坐标系的X-Y平面平行的一發光面110。所述發光晶片11用於藉由所述發光面110發出光線。所述色轉換層12包覆所述發光晶片11，其用於將所述發光晶片11發出的光線轉換為特定波長的光線。其中，所述色轉換層12大致呈長方體型，其包括兩個相對設置的且與圖中所示的X-Y-Z坐标系的X-Z平面平行的第一側面120以及兩個相對設置的且與Y-Z平面平行的第二側面121。所述第一側面120與所述第二側面121依次首尾相連。每一所述第一側面120上均覆蓋有一反射膜123。所述第一側面120沿X軸延伸的長度大於所述第二側面121沿Y軸延伸的長度。所述色轉換層12還包括與X-Y平面平行的連接於所述第一側面120之間以及所述第二側面121之間的一第三側面122，即所述第三側面122平行於所述發光面110。所述反射膜123用於將轉換後獲得的光線向反射至所述第三側面122，從而使所述光線經由所述第三側面122射出。
由於所述第一側面120沿X軸延伸的長度大於所述第二側面121沿Y軸延伸的長度，即，所述第三側面122沿X軸延伸的長度大於Y軸延伸的長度，故，所述光線經由所述第三側面122射出時，X方向的發光角度大於Y方向的發光角度，即，所述發光二極體單元10所發射的光場在X方向和Y方向呈非對稱型。在本實施例中，所述反射膜123的材質選自二氧化矽、二氧化錫以及二氧化鋯中的其中一種。所述色轉換層12採用螢光材料製成。
所述導光板20包括首尾依次連接的一入光面21、一出光面22、一第一表面23以及第二表面24。所述第一表面23與所述入光面21相對，所述第一表面23不平行於所述入光面21。所述第二表面24與所述出光面22相對。所述入光面21朝向每一發光二極體單元10的所述第三側面122，從而使所述光線經由所述第三側面122射出後入射至所述導光板20。在本實施例中，所述入光面21與所述第三側面122接觸。
所述光線經由所述第三側面122射出時，由於X方向的發光角度較大，如此，能夠減小相鄰兩個發光二極體單元10之間的暗區面積，進一步的，相鄰兩個發光二極體單元10之間的間距可適當增大，從而減少單位長度內需要的發光二極體單元10的數量；由於Y方向的發光角度較小，如此，更多的光線能夠經由所述第三側面122射出後入射至所述導光板20，從而提高所述薄型平面光源模組100的光耦合效率，進一步的，有利於減小所述導光板20的厚度。在本實施例中，所述光線經由所述第三側面122射出時，X方向的發光角度為125~160度，Y方向的發光角度為90~125度，所述導光板20的厚度為2~6mm。
所述第一表面23和所述第二表面24上分別設有一第一反射層230以及一第二反射層240。在本實施例中，所述導光板20的材質可選自聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate, PMMA)、聚碳酸酯(polycarbonate, PC)以及玻璃等中的一種。
由於所述第一表面23不平行於所述入光面21，故，所述發光二極體單元10所發出光線中大致平行於其光軸A的光線L1
經由所述入光面21進入所述導光板20後，可藉由所述第一反射層230反射至所述出光面22，再經由所述出光面22射出。即，所述第一反射層230用於使所述發光二極體單元10所發出的平行於其光軸A光線L1
經由所述出光面22出光，從而提高所述薄型平面光源模組100的光利用率。由於所述發光二極體單元10所發出的光線中的另一部分光線L2
會偏離其光軸A而入射到所述第二表面24上，此時，該第二反射層240用於將偏離所述發光二極體單元10的光軸A入射的光線L2
向所述出光面22反射，使所述光線L以不同角度由所述出光面22射出，從而有利於提高所述薄型平面光源模組100的出光均勻性。在本實施例中，所述第一反射層230和所述第二反射層240均為擴散式反射層，其材質可選自二氧化鈦、二氧化矽、鐵氟龍及碳酸鈣中的至少一種。優選的，所述第一反射層230和所述第二反射層240的材質為二氧化鈦和二氧化矽的混合物。
在本實施例中，所述第一表面23與所述出光面22之間的夾角α為10~50度(如圖3所示)。優選的，所述夾角α為45度。在這種情況下，所述發光二極體單元10所發出之平行於其光軸A的光線L1
經由所述入光面21進入所述導光板20後，藉由所述第一反射層230直接反射至所述出光面22，再經由所述出光面22射出。
請參閱圖5，在另一實施例中，所述第一表面23與所述出光面22之間的夾角α為130~170度。優選的，所述夾角α為135度。在這種情況下，所述發光二極體單元10所發出之平行於其光軸A的光線L1
經由所述入光面21進入所述導光板20後，藉由所述第一反射層230先反射至所述第二表面24，然後藉由所述第二反射層240反射至所述出光面22，再經由所述出光面22射出。
請參閱圖1~2，在本實施例中，所述薄型平面光源模組100還包括一支撐架30，其用於將該發光二極體單元10固定在該導光板20上。在本實施例中，所述支撐架30包括相互平行設置的一第一側壁31和第二側壁32、以及夾設於所述第一側壁31和所述第二側壁32之間的頂壁33。所述第一側壁31和所述第二側壁32分別覆蓋並固定於所述出光面22和所述第二表面24臨近所述入光面21的部分區域，從而使所述第一側壁31、第二側壁32、頂壁33和入光面21共同圍成一收容空間300。所述發光二極體單元10固定於所述頂壁33並收容於所述收容空間300中。在本實施例中，所述支撐架30的材質為散熱性較好的材料，從而有利於對該發光二極體單元10散熱。優選的，所述支撐架30的材質選自鋁、銅、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)以及聚對苯二甲酸乙二酯(PET)中的其中一種。
在本發明實施例的薄型平面光源模組100中，當所述光線經由所述第三側面122射出時，X方向的發光角度大於Y方向的發光角度。由於X方向的發光角度較大，如此，能夠減小相鄰兩個發光二極體單元10之間的暗區面積，相鄰兩個發光二極體單元10之間的間距可適當增大，從而減少單位長度內需要的發光二極體單元10的數量；由於Y方向的發光角度較小，如此，更多的光線能夠經由所述第三側面122入射至所述導光板20，從而提高所述薄型平面光源模組100的光耦合效率，且有利於減小所述導光板20的厚度，從而獲得超薄型的薄型平面光源模組100。
可以理解的是，對於本領域的普通技術人員來說，可以根據本發明的技術構思做出其它各種相應的改變與變形，而所有這些改變與變形都應屬於本發明權利要求的保護範圍。
100‧‧‧薄型平面光源模組
10‧‧‧發光二極體單元
11‧‧‧發光晶片
12‧‧‧色轉換層
20‧‧‧導光板
21‧‧‧入光面
22‧‧‧出光面
23‧‧‧第一表面
24‧‧‧第二表面
30‧‧‧支撐架
31‧‧‧第一側壁
32‧‧‧第二側壁
33‧‧‧頂壁
110‧‧‧發光面
120‧‧‧第一側面
121‧‧‧第二側面
122‧‧‧第三側面
123‧‧‧反射膜
230‧‧‧第一反射層
240‧‧‧第二反射層
300‧‧‧收容空間
A‧‧‧光軸
α‧‧‧夾角
L 1 ，L 1 ‧‧‧光線
10‧‧‧發光二極體單元
11‧‧‧發光晶片
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A‧‧‧光軸
α‧‧‧夾角
L 1 ，L 1 ‧‧‧光線
圖1為本發明較佳實施例的薄型平面光源模組的結構示意圖。
圖2為圖1所示的薄型平面光源模組的分解示意圖。
圖3為圖1所示的薄型平面光源模組移除支撐架後沿III-III面的剖面示意圖。
圖4為圖3所示的薄型平面光源模組中的發光二極體單元沿另一角度的結構放大示意圖。
圖5為本發明另一實施例的薄型平面光源模組的結構示意圖。
無
無
100‧‧‧薄型平面光源模組
20‧‧‧導光板
21‧‧‧入光面
22‧‧‧出光面
23‧‧‧第一表面
24‧‧‧第二表面
120‧‧‧第一側面
122‧‧‧第三側面
230‧‧‧第一反射層
240‧‧‧第二反射層
A‧‧‧光軸
α‧‧‧夾角
L1，L1‧‧‧光線
Claims (10)
- 一種薄型平面光源模組，包括： 至少一發光二極體單元，每一發光二極體單元包括： 一發光晶片，包括與X-Y平面平行的一發光面，所述發光晶片用於藉由所述發光面發出光線；以及 一色轉換層，包覆所述發光晶片且用於將所述發光晶片發出的光線轉換為特定波長的光線，所述色轉換層包括兩個相對設置的且與X-Z平面平行的第一側面以及兩個相對設置的且與Y-Z平面平行的第二側面，每一所述第一側面上均覆蓋有一反射膜，所述第一側面沿X軸延伸的長度大於所述第二側面沿Y軸延伸的長度，所述色轉換層還包括平行於所述發光面的一第三側面，所述反射膜用於將轉換後獲得的光線向反射至所述第三側面，並使得所述光線經由所述第三側面射出時，X方向的發光角度大於Y方向的發光角度；以及 一導光板，包括首尾依次連接的一入光面、一出光面、一第一表面以及第二表面，所述第一表面與所述入光面相對，所述第一表面不平行於所述入光面，所述第二表面與所述出光面相對，所述入光面朝向每一發光二極體單元的所述第三側面，從而使光線經由所述第三側面入射至所述導光板。
- 如申請專利範圍第1項所述的薄型平面光源模組，其中，所述X方向的發光角度為125~160度，所述Y方向的發光角度為90~125度。
- 如申請專利範圍第1項所述的薄型平面光源模組，其中，還包括一支撐架，其用於將該發光二極體單元固定在該導光板上。
- 如申請專利範圍第3項所述的薄型平面光源模組，其中，所述支撐架包括相互平行設置的一第一側壁和第二側壁、以及夾設於所述第一側壁和所述第二側壁之間的頂壁，所述第一側壁和所述第二側壁分別覆蓋並固定於所述出光面和所述第二表面臨近所述入光面的部分區域，從而使所述第一側壁、第二側壁、頂壁和入光面共同圍成一收容空間，所述發光二極體單元固定於所述收容空間中。
- 如申請專利範圍第3項所述的薄型平面光源模組，其中，所述支撐架的材質選自鋁、銅、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯以及聚對苯二甲酸乙二酯中的其中一種。
- 如申請專利範圍第1項所述的薄型平面光源模組，其中，所述反射膜的材質選自二氧化矽、二氧化錫以及二氧化鋯中的其中一種。
- 如申請專利範圍第1項所述的薄型平面光源模組，其中，所述第一表面和所述第二表面上分別設有一第一反射層以及一第二反射層，所述第一反射層和所述第二反射層的材質選自二氧化鈦、二氧化矽、鐵氟龍及碳酸鈣中的至少一種。
- 如申請專利範圍第1項所述的薄型平面光源模組，其中，所述第一表面與所述出光面之間的夾角為10~50度。
- 如申請專利範圍第1項所述的薄型平面光源模組，其中，所述第一表面與所述出光面之間的夾角為130~170度。
- 一種發光二極體單元，包括： 一發光晶片，包括與X-Y平面平行的一發光面，所述發光晶片用於藉由所述發光面發出光線；以及 一色轉換層，包覆所述發光晶片且用於將所述發光晶片發出的光線轉換為特定波長的光線，所述色轉換層包括兩個相對設置的且與X-Z平面平行的第一側面以及兩個相對設置的且與Y-Z平面平行的第二側面，每一所述第一側面上均覆蓋有一反射膜，所述第一側面沿X軸延伸的長度大於所述第二側面沿Y軸延伸的長度，所述色轉換層還包括平行於所述發光面的一第三側面，所述反射膜用於將轉換後獲得的光線向反射至所述第三側面，並使得所述光線經由所述第三側面射出時，X方向的發光角度大於Y方向的發光角度。
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