TWI244778B - Light emitting diode lens and backlight apparatus having the same - Google Patents

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1244778 九、發明說明： [發明所屬之技術領域] 本發明係關於一種透鏡，更詳言之，係關於_種發光 二極體（LED)透鏡以從LED晶片以預定之光角放射光線至 其外部，以及具有該透鏡之背光裝置。 [先前技術] 由於電子工業發展，液晶顯示器（LCD)因成為下一世 代的顯示器而倍受注目。由於該LCD面板本身並不會發 光LCD 般具有兔光裝置以從背面使LCD面板發光。 第1圖為剖面圖，顯示美國專利第6,679,621號中習 知2 LED，該LED係以側射LCD背光裝置做為光源。參 見第1圖，LED 1 0包括：具有導熱材料之塑膠封裝體1工 ^ =輸入/輸出電子信號的一對引線12、裝置在該塑膠封 裒肢11中的LED晶片14以及位於該塑膠封裝體丨丨上的 透鏡13。該透鏡13的功能係將LED晶片14產生的 改變為水平方向。 透鏡13藉光學設計使LED晶片14所產生的各向傳播 先束折射為水平方向。第丨圖中顯示透鏡13大致為妹狀处 ::透鏡依據來自LED晶片"所放射的光線角度可有 、◊祓雜的結構。在此衍生一個問題，即某些光束可能無法 叉到控制而向垂直方向折射而非水平方向。 此外，LED背光裝置中你用μ、+、 , 肖尤衣置甲便用上述之LEDs透鏡10,該 LEDs透鏡1 〇係做為點光源 ^ ^ , 乂頂疋之長度線性裝置於印 刷毛路板（PCBs)上形成LED陣列％而|为a t 干〜而做為線光源之用， 92693 5 1244778 如第2圖中所示。該LED陣列2〇以預定之距離且彼此平—. 打之方式排列，且反射器31裝置於該LED陣列2〇之兩側· · 形成背光裝置30，其中該反射器31設計為反射來自 陣列20的垂直方向光束。 於使用前述習知之LEDs之背光裝置30中，因光源或 led晶片14產生之光束藉由透鏡13折射為水平方向，然 後由反射器31向垂直方向反射，該光束係改變過數次光 路，這些複雜的光路因而造成光的損失。 此外，因來自LED晶片14光軸為垂直方向的光束以❿ 着之方向散射，如第！圖所示，其亮度隨光束離開光源-或LED曰曰片14的距離而顯著地降低。因此必須將陣 列20鄰近地排列以避免亮度降低。 、 [發明内容;| 本發明係用於解決前述之先前技術的問題，因此本發 明的-目的係提供LED透鏡以從LED晶片以預定的光角 放射光線至外部。 馨 本明的另一目的係提供LED透鏡，當該LED透鏡 用於背光裝置中時，可減少LED陣列模組的數目。 · 本發明的另一目的係提供具有上述LED透鏡之 背光裝置。 依據本發明的一種態樣，本發明提供透鏡以放射 來自於LED晶月的光至外部，該LED透鏡包括：具有依 參考線互相對稱且連接之兩半部之平面底部，且該平面底 I3方、ί考、4附近較％，從底部的兩邊緣延伸之—對實質上 92693 6 1244778 半圓形的反身ί面，該底部邊緣係連接參考線之兩端；以及 連接於底部其餘邊緣以及該反射面之半圓形邊緣之放射 面’其中，該反射面將從LED晶片通過底面引入之光束向 放射面反射，而該放射面放射光束至外部，該光束由反射 面反射且直接通過底部至放射面，藉此，使光束以預定之 光角放射至外部。 反射面較佳為曲面。不用曲面而以各反射面具有連接 至底邛的曲面σ卩分以及連接至放射面的平面部分取代亦 可。 该一對反射面各自對稱或非對稱時皆為理想。 _ 、/較佳地，至少一個反射面由參考線之一端延伸成半漏 斗形。 . 較佳地，放射面具有凹弧之剖面結構。或者，放射面 可/、有對與反射面連接之第一線性部分、一對相對之第 -線性部分由第-線性部分以預定角度延伸至 及連接第二線性部分之凸面部分。 ^ 較佳地，放射面又包括形成於第二線性部分與凸面部 分之間之線性或曲面部分。 較佳地，第二線性部分大致平行於參考線或以泉考線 為準有預定角度之傾斜。 、較佳地，底部於參考線附近較窄以形成縮小之直徑部 並b括方、縮小之直徑部分之兩端部具有線性或曲面部 分。 依據用於實現本發明之一種態樣，本發明提供設於 92693 7 1244778 LCD後部以垂直放射光束至LCD面板 光裝置包括：開口向LCD面板之大致為盒麵广 (nousmg)，在殼體内以緩和斜率向上傾斜之反射哭以 包括延展跨過殼體並登立於反射器之基板以及至少有__個 LED透鏡純於該基板上以放射咖晶片之光束至外部 之LED陣列。該LED透鏡包括··具有依參考線互相對稱 且連接之兩半部之平面底部，且該平面底部於參考線附近 較窄；從底部的兩邊緣延伸之一對實質上呈半圓形的反射 面，該底部兩邊緣係連接於參考線之兩端；以及連接於底 緣和反射面之半圓形邊緣之放射面，綱反射· 卜自LED晶片光束通過底部引入至放射面，且放射. =射光線至外部，光束係透過反射面之反射並直接通過 “P而引入至放射面’由此光束以預定之光角放射至外部。 槿所術語”反射面’’代表透鏡表面，係由折射率和結 構所決疋之全内及射古e 射方式反射由光源發出的光，而並不意 於將來面。而術語”反射面，，為透鏡表面，其用( 乃、刑水自光源之光或由尺身 认+ j 飞由反射面所反射之光放射至外部。此 ’何语”光軸”為沿光源之透鏡剖面區域中特定之光路 二：：th)，且整個透鏡具有以半圓形延伸之光軸。 I·貝施方式] ^下將伴隨圖式對本發明較佳實施例作詳細之說明。 至二j施例 造，：：圖第至:8圖顯示依據本發明第-實施例之透鏡構 八 ^ ’、、、依據本發明第一實施例LED透鏡之透 92693 8 1244778

參閱第3圖至第8圖，你 透鏡10 〇係由透明材質作成， 依據本發明第一實施例之LED ’且用於將下方之LED晶片 圖為第3圖中LED透鏡沿w線段所作之剖面圖。 120之光束以特定之光角放射光束至外部。 本貫施例之LED透鏡1〇〇具有花生（殼）形狀的平面底 4 102、-對從底部！ 〇2向上方延伸的反射自！工〇以及形· 成於底部1〇2與反射表面之間的放射面116。LED透鏡10Θ

，、不二。JLJbiJ远鏡1〇◦的整體構 ⑽將第8目中的剖面區域S以A為基線作18〇。之旋轉而 乐8圖中之剖面區域3由下列部分構成：直基線a、馨 :對相對且由基線A之兩端向上延伸之凸弧狀邊線B以及 逐接兩邊線B頂端之凹弧狀頂線c。此中由基線a和邊線 B所形成之頂點a將稱為第一連接點，而由邊線b和頂線 斤t成之頂點b將稱為第二連接點以方便敘述。此外， 麥考2號13為位於連接點b和c間之邊線B的最外端。 弟8圖中的剖面區域S係沿第3圖中Μ線段所作之 剖面，由第3圖中的lED透鏡1〇〇沿位於一對連接點1〇6 間之直線作切割而得。LED透鏡100之剖面構造只要將 9 92693 1244778 led透鏡100沿連接點1〇6間 域S所通過之輻射、.泉作剖面而無關剖面區-- 構造，該連接點⑽間之直線亦即第=中：示之相同、. 以下，將對依據本發明第—奋η,中之基線八。 造與弟8圖之剖面構造作相關之敘述。 兄⑽構， 首先，如於第7圖具體表示，底 對第一邊緣104和—對互 -:2之輪廓係由一 直中该一 ^ 相對應之弟二邊緣108所描繪， 其中。亥$弟—邊緣104互相對應且沿 ^ 伸，該一對第二邊緣108向各唁真接 之長向延 伸並將豆連接节筮良车人 故、、彖104的兩端部延 :现、樣亥弟二邊緣108較第—邊緣104短 如將兩個第8圖中之剖面區域 ― p 0 H奸、自 以基線A互相連接而獲 于做沐:弟k緣104係將一對凸弧線以連接點106為中 心做相對之連接，亦g夂筮— 与〒 .,_ Ρ σ罘一邊緣104係將第δ圖中兩邊 線Β互相連接而得。相 邊 t ΤΙ ^ r i Π Λ 弟一邊緣108具有與第δ圖 中頂線C相同的凹弧構造。 反射面110具有與第8圖中相對之邊線6畫出 =，即當第8圖中的剖面區域3以基線Α為轴旋轉⑽。 /之構造。此即’反射面11〇形成於第一邊緣1〇4和由 ^連接點c所晝之第三邊緣j j 2間。當從第3圖中的X 由方向觀看時，反射面110為半圓形（如第5圖所詳示）。 由第3圖的y轴方向觀看時，剖面區域s之最外連接 j b所連接而成以虛線表示的弧線ιΐ4位於反射面HQ的 最=端部分，而第三邊緣112和連接點1〇6位於反射面ιι〇 的取内部分。在此情況下’在弧線114和連接點1〇6間的 1244778 反射面110區域形狀大致為半個漏斗狀。 _ 此外’放射面1 1 6的齡咸总；/Γ/Τ # π輻屏係由弟二邊緣108和第三邊· 緣112所圍成，即對應至第8圖中判 " 不〇 Ε]甲口 J面區域S之頂線c所 晝之軌跡。 上述之透鏡100為一體之固體構造，LED晶片12〇上 面的透鏡100之-部分可填充如石夕_膠之透明樹脂，該透 明樹脂可具有相同或類似於透鏡丨00之折射率。 如上所述，LED透鏡100之設計係為以預定光角放射 來自方；LED晶片120之光線至外部，此將於第9圖至第 11圖做詳細之描述，其中第9圖顯示依據本發明第一實施一 例之LED透鏡1〇〇剖面區域s中的光角特性，第1〇圖為 平面圖，其顯示依據本發明第一實施例之LED透鏡的光角 特性，第11圖為底視圖，其顯示依據本發明第一實施例之 LED透鏡之底面丨〇2的光角特性。 首先參照第9圖，為求方便敘述在此將led晶片120 作為點光源表示，從LED晶片120放射之光束L部分直接· 通過放射面116而放射至外部。部分光束l被反射面no 反射而通過放射面Π 6放射至外部。為求方便敘述垂直於 LED晶片120之光路A〇將稱為，，光軸，，（optical axis)。因第 9圖中的剖面構造在整個LED透鏡100中對連接點106間 之線或基線A存在有180。之構造，該光軸Α〇也具有180 。的構造並因此呈半圓形。 在此狀況下，反射面11 〇從第一連接點a至第二連接 點b之部分區域（此後將稱為，，第一反射面區域，，）係設計為 92693 1244778 反射來自LED晶片120之光束L成為全内反射（t〇taJ - internal reflection)。在第一和第二連接點a和b間之反射· 面11 0的構造係由透鏡11 〇之折射率和其外部（通常為空氣 中）的反射率而定。另一方面，反射面11〇在第二連接點b 至第二連接點c間之部分區域（此後將稱為，，第二反射區域，，） 不一定需要反射全部的光束L。第二反射表面區域可隨意 安置以折射光束L至光軸A〇的方式折射光束乙。 或者是，在連接點b和c間之第二反射面區域可平行 光轴A〇形成。 _ 該構造係基於只要來自於LED晶片120的光束L從第· 二連接點b以全内反射之方式反射’從第二連接點b平行 於光軸A〇延伸的面即可使光束L以全内反射之方式反射 之事實而設計。 放射面116受到直接自LED晶片12〇入射至放射面 116和經過反射面110反射的入射光光束L而將該光束l 放射至外部。在此況狀下，因放射面116為凹面，當光束馨 L放射至外部時，將傾向於對光軸~發散而非收斂。光束 L將以光軸為參考以預定的光角範圍向 係因透鏡⑽之構造而定，更詳言之，制反射㈣= 110和116之構造以及透鏡1〇〇的折射率而定。 當由第3圖中之X軸方向觀看時，來自led晶片 之光束L以放射狀從光源傳播出來，如第1〇圖所示。如 前所述，因輻射面116與第8圖中剖面§對基線a旋轉18〇 頂線c所晝出之執跡相同’放射面116在同面上的各 92693 1244778 點皆與LED晶片120之點光源有相同之距離。在此情況’ 下’ LED晶片120被置於圓心上，且放射面116呈半圓形。-

因此’當在平面上觀看時，來自LED晶片120之光束L 垂直地入射至放射面116，因而放射至外部且無反射或折 射發生。 苓閱第11圖’發生於透鏡1 〇〇底部1 02之反射或放射 本質上與第9圖相同。此外，因底部ι〇2之構造係將兩個 剖面區域S以基線a連接而得，點光源LED晶片12〇即 放射光束L至圖中之右方及左方。 因此，當本實施例之LED透鏡1〇〇放射來自LED晶‘ 片120之光束L至外部時，LED透鏡1〇〇將具有乂軸和z 軸成分之光束本身向輻射方向放射但將具X軸成分改向y 軸或Z軸方向放射。因此，當光束[通過透鏡ι〇〇之反射 面116而放射至外部，其以輻射方向散射時，光束l對著 光轴A°成預定之光角折射。光角的範圍依LED透鏡100 之構造和折射率而定。例如，將反射面no作成為非對稱· 之形狀將造成不對稱的光角。 形成較習知LED透鏡1 〇簡 之LED透鏡的背光裝置參照

此構造之LED透鏡1〇〇 之光路因而降低光的損失。 以下將對裝置有本發明 第12圖做詳細之敘述。 二第12圖所示’將背光裝置14〇設計成為從 圖不）之後面垂吉说u u Μ線至IXD面板（未圖示）。背光裝置 匕括·開口向LCD面板之大致為盒形的殼體144、在 92693 】3 1244778 殼體144内以緩和斜率向上傾斜之反射器142以及延伸過” 殼體並豎立於反射器142之LED陣列130。反射器142沿. 著殼體144的平面延伸，亦即圖中的χ軸方向。反射器1 同時緩和向垂直方向向上傾斜，亦即圖中之2軸方向。L£d 陣列130置於反射器142的最低部位，且具有附裝於條狀 板之兩邊（如：典型的印刷電路板PCB)上之多數的晶 片（未圖示）、各自圍繞該LED晶片之多數lEd透鏡1〇〇 以及用於固定LED陣列130於反射器142上之支架132。 此造成LED陣列130於背裝裝置14〇内部以預定之光· 角傳播光束L。亦即，光束L於背光裝置之平面方向擴散 但並未超過預定之垂直角度擴散。當沿背光裝置140之平_ 面傳播日^•，光束L混在-起，而該混合之光束從反射器142 反射至LCD面板以提供LCD面板背光光源。 此構^造允許一 LED陣列13〇鑲嵌更多1^1)透鏡和晶 片，為先前技術的兩倍，而提升來自LED陣列13〇的光量。 因此，此構造可減少LED陣列13〇,而簡化背光裝置14〇 的構造。 弟13圖為平面圖，其顯示依據本發明第一實施例之 LED透叙所作之修改形式。參照第13圖，依據此修改形 式之LED透鏡1〇〇A具有形成於部分區域之線性部分 U2A，、該部分區域係咖晶片120對應至第三邊緣112 之=或;表丨生邛分112A具有與LED晶片相同之長度。 @等構造之線性區域形成於放射面（未圖示）之對應 本構k之LED透鏡1 00A可做適當地應用特別是 92693 14 1244778 LED晶片12〇為長形時尤其合用。 第14圖為底視圖，其顯示依據本發明第一每> led透鏡所作之又—修改形式。參㈣14圖，=例之 改形式之LED透鏡1_大致與第3圖至 "承此修 L:透鏡相同，除了在-透鏡胸中分別^ 政、·彖中間之線性連接部分1G6B。該線性連接部份 =形成透鏡麵之鑄程。或者是，連接部份可為有

依據本發明第-實施例之LED透鏡並非限於 構造100、100入和100B。例如：放射面並不一定為對薄 形。在此情況下，前述之連接點106或連接部份^ 只形成於反射面110之一面上，此致反射面11〇之另一 I 並不會呈現半漏斗狀。 1 第15圖至第20圖顯示依據本發明第二實施例之乙£〇 透鏡構造，其中，第15圖為依據本發明第二實施例之led馨 透鏡的透視圖，第丨6圖為第15圖中LED透鏡之平面圖， 第17圖為第15圖中LED透鏡之前視圖，第18圖為第15 圖中led透鏡之側視圖，第19圖為第15圖中led透鏡 之底視圖，第20圖為第15圖中LED透鏡沿線段所 作之剖面圖。 參閱第15圖至第20圖，依據本發明第二實施例之LED 透叙200係由透明材料構成，並因此用於以特定之光角放 射來自LED晶片220之光線至外部，其中該LED晶片22〇 92693 1244778 係置於LED透鏡200底部。 本實施例之LED透鏡200包括兩相對冠狀之平面底部 202、一對第—與第二反射面2〇4和2〇6延展於底部加2 之上方、第一和第二放射面210和214以及中間面212。 放射面210和214以及中間面212形成於底部搬和第二 反射面206間。LED透鏡2〇〇具有相同於第2〇圖中之剖 面區j S對基線A旋轉180。所形成之一般構造。° 第20圖中之剖面區域s係由下列部分所構成：直基 線A、從基線A之相對兩端向上延伸之一對凸弧狀第一邊 線B1、一對由第一邊線m之頂端向上延伸之直線第二邊 線B2、一對從第二邊線B2之頂端向内延伸之直線第―頂 線C1、一對由第一頂線C1之内端向下延伸之直線第二了頁 線C2以及連接第二頂線€2之底端間的凸弧狀第三頂線、 C3°此中’為求敘述之方便，基線a和第一邊線扪形成 之頂點a稱為第一連接點，第一和第二邊線則和B 成之頂點b稱為第二連接點，第二邊線β2和第一頂線幻 形成之頂點c稱為第三連接點，第一頂線ci和第二頂線 C2所形成之頂點d將稱為第四連接點，而 、’ 第三頂線C3所形成之頂點以稱為第五連接心、、， =圖中的剖面區域8係沿第⑽中㈣線段所作 點1間圖中的LED透鏡200沿位於—對連接 要將咖奸 割而得。咖透鏡_之剖面構造只 °° 5 之放射位置，即可得到與第2〇圖中所示 92693 16 1244778 之相同構造，該連接點208間之直線亦即第2〇圖中之基線〜. A 〇 、以下，將對依據本發明第二實施例之L e D透鏡2⑼構 造與第20圖之剖面構造作相關之敘述。 、如前所述，LED透鏡200具有與第2〇圖中的剖面區 域S以基線A為軸旋轉18〇。所得之相同構造。 首先，如第19 @之詳*，底部2〇2具有與旋轉第2〇 圖中剖面區域S而得之相同構造，亦即， 由基線A連接在一起。 ' 反射面204 # 206具有將第20圖中之剖面區域㈠走 轉180時相對之第一和第二邊線B丨和B2所晝出之軌 跡。此即，第-反射面2 〇 4對應至第一邊線β!旦所畫出之 執跡’該第一邊線B1係位於第2〇圖中之剖面區域s -，點和第二連接點&和b之間’第二反射面對應 至第二邊線B2所晝出之執跡，該第二邊線β2係位〜 圖中之剖面區域S的第二連接點和第三連接點bh之 :。因此，第-反射面2〇4個別具有對應為半漏斗狀之整 月豆構造，而連接點208對應為漏斗之頂點。 正 另外，放射面210和214以及中間面212各別 C1、C2和C3以及第2〇圖中之剖面區域§所晝出。'、 上述之透鏡2〇0為—體之固體構造’透鏡—200在LEd 曰:片22:的一部分可填充如卿㈣明樹腊，該透二 月曰可具有相同或類似於透鏡200之折射率。 ‘ 如上所述，L E D透鏡·之設計係為以預定之光角將 】7 1244778 來自LED Ba片220之光放射至外部，此後將配合第2丨圖一 :第22圖對其做描述，第2丨圖為剖面圖，其顯示依據本· ^明第—貫施例在LED透鏡2〇〇之剖面區域s中的光角特 性，而第22圖為底視圖，其顯示依據本發明第二實施例在 LED透鏡底部202的光角特性。 首先苓閱第21圖，為求敘述方便led晶片220將表 示為“光源，部分由LED晶片220發射之光束l直接通過 第一和第二放射面2〗〇和2丨4放射至外部。部分之光束乙 在反射面204和206反射然後通過放射面21〇和214放射鲁 至外部。為求敘述方便，垂直於LED晶片22〇前之光路 A〇被稱為，’光軸，，。 在此情況下’反射面204和206之部分區域之安排係 使第一和第二連接點a和b間之第一反射面2〇4能將來自 LED晶片220之光束L以全内反射之方式反射。第一反射 面204之結構係由透鏡2〇〇之折射率和外部環境（通常為空 氣中）所決定。其間，位於第二連接點b和第三連接點c間鲁 之第二反射面206不一定需要反射全部之光束乙。第二反 射面206可透過光學之配置藉由光軸〜折射光束L。 由反射面204反射之光束L1以及由LED晶片220直 接反射之光束L2由放射面21 〇和214放射至外部。第二 放射面214將直接來自LEd晶片220之光束L2放射至外 部，並由於其凸面構造使光束L2向光軸A〇聚焦。於整個 LED 200中，第21圖中之剖面區域s以基線a或於連接 點208間之直線為軸做][8〇。旋轉後所產生之結構，因此 18 92693 !244778 光轴A0也形成180。之半圓形。 —· 光束L以光軸為參考以預定之光角放射至外部，而光- $係由透鏡200之折射率和透鏡2〇〇之結構所決定，其中 200之結構反射面2〇4和2〇6、放射面2ι〇和川以 及中間面212。 苓閱第22圖，在LED透鏡200之底部202發生之反 射和放射本質上與第21圖相同，因底部2〇2之結構由兩個 面區域S依基線A結合，來自點光源LED晶片22〇的 光束L由圖中之右方和左方放射。 · 如圖中並未標示，LED晶片220之光束以LED二極體-2〇2之轄射方向放射，此即第15圖中y轴和z軸方向，光 束以輻射狀之方式由光源傳出，如同先前第一實施例之第 1〇圖所示。在第18圖中，^ X軸觀看時LED透鏡200具 ^半圓形平面結構’因此LED透鏡22〇之光束放射至外部 打不冒在y軸或z軸方向產生反射或折射。 因此，當本實施例之LED透鏡2〇〇放射來自led晶鲁 片200之光束l至外部時，LED透在竟2〇〇將具有乂軸成分 和z軸成分的光束本身放射出但將其χ軸成分改向y軸及/ 或Z轴方向放射。因此，當通過LED透鏡2GG之放射面 210和214將光束放射至外部時，其以輕射方向散播時，

光束L對著光軸〜成預定之光角放射。光角之範圍由LED 透鏡2 0 0之結構和折射率決定。 此結構之多數LED透鏡200排列於LED陣列之兩侧， 與第12®大致相同，f 12@中之結構係鑲嵌於lcd背光 92693 19 1244778 裝置。因此，LED晶片之光束可與第12圖中之樣式提供 本質上相同之背光於LCD面板。 本結構允許一 LED陣列裝置較先前技術多之LED透 鏡和晶片，甚至為兩倍之多，因而增加LED陣列放射之光 量。因此，本結構可降低LED陣列之數目，而簡化背光裝 置之結構。 弟U _芏弟25圖為剖 …八, 實施例之LED透鏡所作之各種修改形式 參閱第23圖，LED透鏡200A本質上與前述第二實a 例之LED透鏡200相同，除了在LED透鏡2〇〇a中連=i 2!6形成於中間面212連接至第二輻射面214間之區域。 連接面216有助於形成透鏡2〇〇a之鎮模掣兹。 參閱第24圖，咖二極體透鏡質地 23圖中之LED透鏡200A相同的結構，除了在LED透鏡 200B中放射面210B外部有傾斜之構造，其比内部將光么 投射至較遠處。傾斜第一放射面21〇B可將通過之光束對 光軸做較遠處之聚焦。第一放射面21〇β具有相對第24g 中之中間面212有30至6〇。之傾斜角為佳。傾斜之第一 放射面21GB可應用於第二實施例之咖透鏡中。 參閱第25圖，LED透鏡觀具有形成於中間面儿 和第二放射面214間之曲面連接面2祕曲面連接面厦 可幫助形成透鏡200C之鑄模製程。 第％圖為底視圖，其顯示依據本發明第二實施例之 LED透鏡料m㈣式。參_ 26圖，led透鏡 20 1244778 200D具有大致與第19圖中第二實施aiLED透鏡2〇〇相 同之底部結構，除了 led透鏡200D中區面圍繞第一反射 面204之收斂點形成之連接部分2〇8D以及形成於中間面 212和第—放射面2 14間之曲面連接面216D。曲面連接部 份208D和曲面連接面2]6D可進一歩幫助形成透鏡2⑽d 之鑄模製程。 第27圖為曲線圖，其顯示通過第26圖中之透鏡 之輻射面210和214所放射光強度。於第27圖中，依據 LEf透鏡2〇〇d之對著χ軸之橫向輻射角，光強度以燭光 為單位，該光軸亦即是通過作為光源之LED晶片220之垂， 直線。由帛27圖中可看出，放射光較多分佈在對X軸之 15之角度範圍。全部的光量中至少有7〇%的放射光對應 至此光角。 、因第26圖中之LED透鏡200D之結構較為簡單，因 此以其進行實驗。例如，第15至2()圖中之led透鏡Μ 可更進一步提升效率。 •依據本發明第-實施例之LED透鏡並非限制於前文 揭露：：構200或200A_20〇D。例如：放射面204和2〇6 ^ 定對稱。在此情況中，前述之連接點208或連接吾丨 9 可，、形成於反射面204之一面中使相對之反射面 鉍不會成為半漏斗狀。此外。第二反射面2〇6可以對光 。，敎角度之傾斜取代原本平行於之結構光轴A。。 疋二可以不同之角度形成第二反射面。 月）所述’本發明之透鏡將本發明之晶片產生戈 92693 21 1244778 光束以預定角度放射至外部，以簡化光路而降低光的損失。 此外，本發明之背光裝置可藉由裝置led透鏡和晶片 至陣列模組之兩側而使光量提升至兩倍。此舉可降低LED 陣列之數目而簡化背光裝置的結構。 本發明以較佳實施例之方式呈現及敘述，對熟悉此技 術領域之相關人員而言，可於不悖離本發明後附之申請專 利範圍所定義之精神與範轉中進行修改和變換。 [圖式之簡單說明] 本發明上述及其他目標、特徵和其他優點將伴隨圖示 之詳細說明而更臻明確，且其中： 第1圖為習知LED透鏡之剖面圖； 第2圖為第i圖中裝設於背光裝置上咖透鏡之透視 圖； 第3圖為依據本發明第—實施例咖透鏡之透視圖 第4圖為第3圖中LED透鏡之平面圖； 第5圖為第3圖中LED透鏡之側視圖； 第6圖為第3圖中LED透鏡之前視圖，· 第7圖為第3圖中LED透鏡之底視圖； 第8圖為第3圖中㈣透鏡沿w線段所作之剖面廣 第9圖為為剖面圖’其顯示依據本發明第—實施例: LED透鏡的光角特性； 第10圖為面圖，其顯示依據本發明第一實施例之 LED透鏡的光角特性； 第11圖為底視圖 ，其顯示依據本發明第一實施例之 92693 22 1244778 LED透鏡的光角特性； ^ 12 ®為透視圖’其顯示具有本發明之LED透鏡的 部分背光裝置； 第 圖為平面圖’其顯示依據本發明第一實施例之 LED透鏡所作之修改形式； 弟14圖為底視圖’其顯示依據本發明第一實施例之 LED透鏡所作之又一修改形式； 第1 5圖為依據本發明第二實施例之l印透鏡的透視 圖； 第16圖為第15圖中LED透鏡之平面圖； 第17圖為第15圖中LED透鏡之前視圖； 弟18圖為第15圖中LED透鏡之側視圖； ^ 19圖為第15圖中LED透鏡之底視圖； 第20圖為帛15圖中LED透鏡沿II-II線段所作之剖 面圖； 第囷為°】面圖，其顯示依據本發明第二實施例之 LED透鏡的光角特性； 第圖為底視圖’其顯示依據本發明第二實施例之 LED透鏡的光角特性； 第圖至第25圖為剖面圖，其顯示依據本發明第二 實施例之LED透鏡所作之各種修改n· — 第®為底視圖，其顯示依據本發明第二實施 LED透鏡所作之另一修改形式；以及 、 第27圖為曲線圖顯示從第26圖中之透鏡所放射 92693 1244778 光強度。 [主要元件符號說明] 10 LED 11 塑膠封裝體 12 引線 13 透鏡 14、 120、220 LED 晶片 20 LED陣列 30 \ 140 背光裝置 3 1、] 42 反射器 100 ^ 100A > 100B > 200 > 200A、200B、200C、2_ LED透鏡 102 平面底部 104 第一邊緣 106 、208 連接點 106B 線性連接部分 108 第二邊緣 110 反射面 112 第三邊緣 112A 線性部分 114 弧線 116 放射面 130 LED陣列 132 支架 144 殼體 204 第一反射面 206 第二反射面 208D 連接部分 210 、210B 第一放射面 212 中間面 214 第二放射面 216 連接面 216C'、216D 曲面連接面 A 基線 a、b、 c連接點 B d、丨 邊線 e 頂點 C、Cl L、LI 'C2' C3項線 ' L2光束 S 剖面區域

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Claims (1)

1. 胸?78 看十 3 Ί . — . . . . . J 〜〜. · · · ι .—.〜.一.一..……….…」 第93131311號專利申請案 申請專利範圍修正本 j (94年5月27日） 種I光一極體（LED)透鏡，用於放射LED晶片之光束 至外部，該LED透鏡包括·· ^ 平面底部，具有依參考線互相對稱且連接之兩半 # ’且在參考線之附近較為狹窄； 一對半圓形的反射面，係由連接參考線兩端之底部 的邊緣延伸而得；以及 放射面，連接於底部之其餘邊緣和反射面之半圓邊 緣， 其中，反射面反射來自led晶片之光束，通過底 4至輪射面，該光束由反射面反射且直接通過底部至放 射面，藉使該光束以預定之光角放射至外部。 2·如申請專利範圍第1項之led透鏡，其中，該反射面 為曲面。 3·如申請專利範圍第1項之LED透鏡，其中，各反射面 具有連接至底部之曲面部分以及連接於放射面之平面 部份。 4·如申請專利範圍第1項之LED透鏡，其中，該對反射 面相互對稱。 5·如申請專利範圍第1項之LED透鏡，其中，該對反射 面非相互對稱。 6·如申請專利範圍第1項之LED透鏡，其中，至少一反 (修正本）92693 941244778 射面由參考線之邊緣延伸至半漏斗狀之位置。 •如申請專利範圍第1項之LED透鏡，其中，放射面具 有凹曲面之剖面構造。 •如申請專利範圍第1項之LED透鏡，其巾，放射面包 括·· 對連接於反射面之第一線性部份； 對第—線性部份，從第一線性部份以預定角度延 伸至參考線；以及 凸出部份，連接於第二線性部份。 9.如申請專利範圍第8項之LED透鏡，其中該放射面另 包括線性連接料，連接於該第二祕部份和該凸出部 份間。 ι〇·如申印專利範圍第8項之led透鏡，其中，該放射面 另包括曲線連接部份，連接於該第二線性部份和該 部份間。 其中，該第二線 11. 如申請專利範圍第8項之LED透鏡 性部份大致平行於該參考線。 其中，該第二線 12. 如申請專利範圍第8項之LED透鏡 性部份對參考線以預定之角度傾斜。 其中，該底部於 13. 如申請專利範圍第1項之LED透鏡… 鄰近該參相之部分較為狹㈣形成料之直 伤^在、，、但小之直控部份之兩端具有線性部份。 14. 如申请專利範圍第1項 、之LED透叙，其中，該底部於 邱近#考線之部分較為狹窄以形成縮小之直徑部 (修正本）92693 份’並在該料之直徑部份之㈣具有曲線部份。 15’-種背光裝f ’裝置於液晶顯示器（LCD)之後部以垂直 放射光束至LCD面板，該背光裝置包括·· 開口向該LCD面板之盒狀殼體； 隨盒狀殼體之斜率緩慢向上傾斜之反射器；以及 發光二極體陣列，具有延伸跨過殼體並豎立於反射 器之基板，以及至少有一 LED透鏡附裝於該基板上以 放射LED晶片之光束至外部， 其中该LED透鏡包括： 平面底部，具有依參考線互相對稱且連接之兩半 部，且該平面底部於該參考線附近較窄； 一對貫質上成半圓形的反射面，由連接於該參考線 之兩端之該底部兩邊緣延伸而得；以及 放射面’連接底部其餘兩端和反射面之半圓邊緣， 其中該反射面反射來自led晶片而通過底部至放 射面之光束’而放射面放射光束至外部，該光束透過反 射面之反射且直接通過底部而傳送至放射面，由此光束 以預定之光角放射至外部。 3 (修正本）92693