1359508 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係隸屬一種發光二極體之技術領域,特別係指一種用 以促進發光二極體其光源集中之發明。 【先前技術】 發光二極體(LED燈)具備有體積小、低耗電、低熱度, 以及哥命長之特點,因此廣泛應用於聖誕燈飾、車輛信號燈、交 • 通號誌,以及手機、液晶螢幕等高科技產品。而一般發光二極體 之基本構造,係在一透明絕緣體内部設不同極性之導電端及承載 4,再於s亥承載部處固設一晶片,該晶片周圍另設有螢光材料, 並以金屬線構成晶片之電極層與導電端之連接,而各導電端並延 伸出透明絕緣體外部成為電源接點。當導電端在通電作用下,其 晶片所產生之光源在穿過螢光材料時,即與螢光材料之波長結;^ 成為預期之可見光。 惟,就目前既有技術而言,發光二極體之相關技術研發,仍 較注重在發光二極體之光色表現,以及產能的提昇,對於發光二 • 極體『党度集中』之情形較少改善。就實際應用層面而言,將 燈應用於背光模組係目前產業技術中重要的一環,其中尤以呈現 白光效果之背光模具更是產業技術之趨勢指標,而目、前背光模具 達到白光效果之技術,係將紅、黃、藍三原色之LED燈置於封閉 玉間之月光模組之光箱内後,利用混光方式達成,惟因為一般L仙 燈其光線射出之角度係介於8 Q。之間,因此為了令LED燈 在光箱内確實達到預期之混光效果,光箱内的必須設計較大的混 光空,,惟如此不僅增加了背光模具的體積厚度,且混光後所呈 現之亮度、色度效果亦不均衡,茲舉例說明如下。 請參閱第1、2圖所示,一種習用LED背光模組(1〇)之 5 1359508 組成包括:框架(1 2)、複數個LED( 1 4)、一反射片(i 6 ), 以及-擴散片(18)。如第1圖所示,該⑽背光模組(1〇) 因為LED ( 1 4 )係置於底部’而以其上方的擴散片(丄8 )的 上表面為LED背光模組(1 〇)的出光面,藉此提供光線予液晶 面板。使用時LED ( 1 4 )可區分為上半部的發光區(丄4 i ) 以及下半部的底座(1 4 3 )。利用反射片(! 6 )將來自(工 4 )之發光d ( 1 4 1 )的絲向上方反射,使光線能充分地被 運用。而該反射片(i 6)係利用其邊緣部分架設於框架(工2) 上,其上並設置有複數個㈣孔,以使LED (丄4 )之發光區(工 • 41 )穿過而位於反射片(!6 )之上,又該底座(丄4 3)則 在反射片(16)下方,在部分的習知技術中,底座(丄4 3 ) 係可用以支叙射片(1 6 )。其次該舰片(1 8 )係利用其邊 緣部分架設於框架(12)上,藉由擴散片(丨8)材質折射率 與空,的不同,可使得部分人射擴散片(!8)的光線產生全反 射。藉光線在擴散片(18)與反射片(16)之間多次地反射 或全反射,增進LED ( 1 4 )所發出之各色光線的混光效果,使 光線之色度及亮度更為均勻後,再由擴散片(丄8)之上表面離 開LED背光模組(1 〇)。 鲁惟,由於LED ( 1 4 )係為側面發光,因此其所產生的光線 大部分並不會直接向上方的出光面發射,而是向側面的方向發射 光線,並在反射片(16)與擴散片(i 8)之間多次反射(或 全反射),當入射擴散片(1 8 )之光線的入射角大於全反射之臨 界角時’光線才出射LE:D背光模組(1 〇 ),如此不僅背光模組所 需之厚度體積較大,且呈現之亮度、色度亦不佳,為此便有另一 習用創作產生。 請再參閱第3圖所示,其係申請案第93120248號『LED背光 模組』專利案(以下簡稱習用二),該習用二係於一底板上設置複 6 丄妁9508 3 LED1再於該等LED上方設-輔助擴散板,該辅助擴散板表 學微結構;以及將—擴散片以25mm〜35麵之高 擴散板上方’令-背光模組係以該擴散片之上 組成 fr审描λ 7北, 擴政扳』因此不僅構件成本增加,且 而a ^、、組之厚度’對於產品設計講究輕薄短小之特點 而S ’只有加以改善之必要。 驗,㈣人本著多年從事細行業的研發與製造經 尋心所面臨之缺失深入探討’蝴述之需求積極 巧’㈣努力之研究與試作,終於成功的創作出 ㈣度發光二極體之導光元件結構』,藉以改善上述之缺 【發明内容】 祕i發明主要之目的係提供一種『高亮度發光二極體之導光元 午’其係令發光二極體使用時,其射出之光線亮度能集中在 ,定之角度!〖_,避免統分散,且令發光二極體能更輕巧 、間便的應用於各式產品(如背光模組)。 緣以達成上述之功效、目的,本發明『高亮度發光二極體之 導光70件結構』,其係_ —縣元件與發光二極體結合避免發 ^極體產生之燈光向二側分散^導光元件係由具透光性之^ 如壓克力)製成,得封裝結合於該發光二極體射出 端適處,其上凸設有上、下分層設置之第―、第二反射面味該^ 反射面皆呈斜錐狀,而與該發光二極體射出规之光侧呈現約 =5〜5 2之夾角,且該第一反射面之圓周面較該第二反射面 為大,藉此當該發光二極體產生光源時,其㈣之光線能集中在 7 1359508 預二源分散’同時並能提昇其亮度及色度。 有關本發明所採用之技術、手 式詳細說明於后,相信本創二之 徵,备可由之得一深入而具體的瞭解。 , 【實施方式】 、 式再===—辦料㈣以微収觀,謹配合圖 導光mi4圖〜第6圖所示’本發明『高亮度發光二極體之 〇 = ί;,係由一發光二極體(1 〇 )配合-導光元件(2 二:—般之LED燈,主要由一燈座(1 該發光二鋪(i 0 )乃( 1 3 )驗成,緣於 述。 》知LED燈,故其構造不再詳加贅 ,並(2 Q)係由錢級之(如壓克力)製成 二上叹有呈上、下为層設置之第一、第二反射面(2卜2 2 ” ϋ反21、2 2)於本實施例皆呈斜錐面構態,而與該 R 9「么异1 〇 )射出光線之光軸呈一夾角,此角度以4 5。〜 i t最佳,又該二反射面(21、2 2)係不透光之結構設計 成型於該導光元件(2 0)外緣,或利用貼設反射片( 圖中未加)達成反射結構,而本發明係以—體成型為應用實施 ^且該第-反射面(21)之圓周面係較該第二反射面(2 2 )為大,其圓周面比例以1 : 〇 · 6為最佳設計。 據此’藉該導光元件(2〇)封裝結合於發光二極體(工〇 )外端,令其射出之燈光可經_導光元件(2 Q )其反射面( $ 1、2 2)的折射,而避免光源的分散,造成亮度無法 情形。 8 1359508 .. 請再參閱第5圖並配合附件一所示,第5圖係示意發光二極 體(10)之光線向外射出後,再經由該第一、第二反射面(2 1 2 2)作为層反射之示思圖。而附件一係利用光學模擬軟體
Tracepro模擬本發明導光元件(2 〇 )使用時之輝度分佈圖。由 圖中所示可知,當發光二極體(i 〇)裝設有導光元件(2 〇) 時,確實能將其免度均勻的往中心集中,且其輝度在一高 以上。 ’' 請再參閱附件二及附件三所示,本發明實際應用係以背光模 組為實施例說明,該附件二係一般LED燈置於直下式背光模組之 • 光箱内時之模擬測試數據圖,而附件三係搭配有導光元件(、2 〇 )之發光二極體(i 〇)置於光箱(3 0)内之模擬測試數據圖 ,其中該附件二與附件三模擬時『光箱』奴之條件,係令附件 二光箱厚度係大於附件三絲厚度的2倍,而類測試出之效果 附件三明顯優於附件二,故若背光模組内之發光二極體( 搭明之導統件(2 〇 )時’其厚度尺寸確實能大幅縮減 ’達到糾上更躲权要求。再者由附件二及附件三比較可知 ’附件三呈現之亮度及色度效果確實較附件二為佳,料 勻,而不會有太大的^差產生,確實具有明顯功效之增進。 譬 另外,第6圖係搭配本發明導光元件(2 0)之發光二極體 1 0)應用於側投式背光模組之實施例應用示意圖,而 步證明本發明應用實施之實用性。 ,請繼續參閱第7圖所示,其係本創作之導光元件( =第-、二反射面(2 1 a) ( 2 2a)之斷面可為朝外之弧凸型 請繼續參閱第8圖所示,其係本創作之導光元件 =第—、"反射面(21 b) ( 2 2 b )之斷面可為朝外之凹弧 9 1359508 由上述之說明可知’本發明導光元件(2〇 光二極體(1 ◦)將奴亮度作大幅度的提昇,且 廣泛,除了可應用於-般直下式背光模組或側射式ϋ 舉凡有使用LCD燈之車燈、手術燈等燈體皆可搭配 使卜: &歸納上述的說明,本發明確實具有可專利性,“二 5月0 【圖式之簡單說明】 第1圖:係為第-種習用創作之組合剖面暨應用實施 • 第2圖:係為第一種習用創作之燈光射出角度示意圖。 第3圖··係為第二種習用創作之組合剖面圖。心口 第4圖:係為本發明立體組合外觀圖。 第5圖:係為本發明光線折射示意圖。 ,6圖:係為本發明應用於側投式背光模組之組合剖面圖。 第7圖:係為本發明另一實施例之外觀示意圖。 第8圖:係為本發明又一實施例之外觀示意圖。 【圖式之圖號說明】 發光二極體:(1 〇 ) 晶片:(1 2) 導光元件:(2 0 ) 第二反射面:(2 2 ) 導光元件:(2 Oa) 第二反射面:(2 2a) 導光元件:(2 Ob) 第'一反射面.(2 2t〇 燈座:(1 1 ) 燈罩:(1 3 ) 第一反射面:(2 1 ) 第一反射面:(2 ia) 第一反射面:(2 lb) 10