1363218 六、發明說明： 【發明所屬之技術頜威】 [0001] 本發明涉及一種發光二極體模組及使用該模組之背光系 統。 [先前技術] [0002] 目前，無自發光性質的液晶材料（Liquid Crystal)已 廣泛應用於如電視、電腦螢幕、液晶投影、行動電話及 個人數位助理（PerS〇nal Digital Assistants’PDA) 等不同尺寸的液晶顯示器（Liquid Crystal Dis_ plays, LCD)上，而為達到顯像之目的，必須搭配光源 照射液晶。由於光源一般置於液晶面板之後’乃稱為背 光源，而此面板之後包含光源的所有元件總成則稱為背 光系統。背光系統包括背光源及其光學元件’依背光源 之位置的不同，背光系統一般可分為側光式（Edge Lighting)及直下式（Bottom Lighting)兩種》 [0003] 請參見第一圖，其為先前技術中採用冷陰極螢光燈（Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)作為背光源之直 下式背光系統結構。該背光系統10包括：一反射腔11， 其具有一反射邊牆及一反射底面；複數位於反射底面之 冷陰極螢光燈12，其排列方式如第二圖所示；一擴散板 13 ’其位於反射腔11之上並與上述反射底面完全平行， 光自反射腔11射出後藉由擴散板13將線光源變更為面光 源，使光線分佈變得更均勻；及位於擴散板13上順序排 列之擴散片14，集光片15及反射式偏光增亮膜16(Dual
Brightness enhancement Film, DBEF)，其主要作 094111156 表單編號A0101 第3頁/共18頁 1003268853-0 [0004] 1363218 130年07月25日侈正巷換古 用係修正由擴散板13射出光線之方向，提高正面輝度及 光學利用率等。 惟’採用CCFL作為背光源’其功耗較大、亮度均一性及 白光純度不佳、成本較高。且其亮度會隨著時間逐漸減 弱’顏色亦會改變’使用壽命則介於15, 〇〇〇到25, 〇〇〇個 小時之間。此外，CCFL光源僅涵蓋NTSC(National
Television System Committee)所定義色彩空間之 75%。因此CCFL光源難以滿足液晶顯示之高質量等發展需 求。 [0005] 目月〗大功率發光二極體（High Power Light Emit-tlng Dl〇de，簡稱High Power LED)涵蓋NTSC所定 義色彩空間之丨05%，其具有高亮度、低功耗、長壽命等 優點。High power LED使液晶在綠色與紅色之純度與層 _人表現上達到前所未有之水準，且能進一步消除CCFL背 光源液晶面板之殘影現象。 [0006] 清參見第三圖，其為先前技術中採用大功率發光二極體 陣列作為背光源之背光系統結構。該背光系統20包括： 一反射腔21，其具有一反射邊牆及一反射底面；一位於 反射底面之由複數大功率發光二極體模組22形成之發光 陣列’其排列方式如第四圖所示；一擴散板23，其位於 反射腔21之上並與上述反射底面完全平行；及位於擴散 板23上順序排列之擴散片.24，集光片25及反射式偏光增 亮膜26 °惟’該背光系統20中缺少散熱系統。於相對較 094111156 封閉之貪光系統2〇内，複數大功率發光二極體模組22於 長時間工作狀態下將產生局部溫度過熱，從而影響發光 表單編珑A0101 第4頁/共18頁 1003268853-0 1363-218 « · -1:00%07月日梭正替&頁 二極體之正常工作及縮小使用壽命。 [0007] 有鑑於此，提供一種具有散熱系統，藉以提高使用壽命 之發光二極體模組及使用該發光二極體之背光系統實為 必要。 【發明内容】 [0008] 下面將以若干實施例說明一種具有散熱系統，藉以提高 使用壽命之發光二極體模組。 [0009] 以及通過這些實施例說明一種具有散熱系統，藉以提高 使用壽命之背光系統。 [0010] 為實現上述内容，提供一種發先二極體模組，其包括： [0011] 一金屬電路板； [0012] —設於該金屬電路板一表面之發光二極體單元，其與該 金屬電路板電性連接；及 [0013] —連接該金屬電路板相對應於該發光二極體單元另一表 面之散熱裝置。 [0014] 其中，該發光二極體單元包括白光發光二極體或混光發 光二極體元件，該混光發光二極體元件包括以一定組合 ’方式排列之複數紅、綠、藍發光二極體，其可混合產生 白光。 [0015] 優選的，該散熱裝置為散熱鰭片。 [0016] 以及，提供一種背光系統，其包括： [0017] —反射腔，其具有一反射底面及與該反射底面相連之四 094111156 表單編號A0101 第5頁/共18頁 1003268853-0 1363218 •100%D7月2会日核正_^吉 侧面，該底面及四側面形成〜開口； ^一~ [0018] 一位於該反射腔開口處之擴散片.
[0019] 一位於該擴散上之集光片.及 闕複數發光二極體模組排佈於越反射腔内’該發光二極H 模組包括金屬電路板，〜設於該金屬電路板一表面 之發光—極體單元’其與該金屬電路板電性連接並朝向 該擴散片，及-連接該金屬電路板相對應於該發光二極 體單元之另一表面之散熱裝置。 [0021] 相對於先前技術，本技術方案之背光系統之複數發光二 極體模組結構中設有與金屬電路板緊密連接之散熱裝置 ’發光二極體單元之點光源散發出之熱量經過金屬電路 板後被散熱裝置散去，此結構有利於將點熱源轉變成面 熱源’加快散熱效率，故，本技術方案之背光系統在採 用發光二極體模組後具有高亮度、低功耗、長壽命之優 點。另，如該採用混光發光二極體元件，藉由RGB三色發 光二極體混光，可獲得白光純度高、亮度均勻之面光源 ，且其色度及色溫可調，故，本技術方案之背光系統之 可獲得更佳之亮度均勻性及高白光純度。 【實施方式】 [0022] 下面結合附圖將對本發明實施例作進一步之詳細說明》 [0023] 請參見第五圖，本發明第一實施例提供一種發光二極體 模组50，其包括：一金屬電路板54 ; —設於該金屬電路 板54上表面之大功率白光發光二極體52，其與該金屬電 路板54電性連接；及一連接該金屬電路板54下表面之散 094111156 表單编號A0101 第6頁/共18頁 1003268853-0 1363218 * « _10〇年.〇7.月2¥白择正_^頁' 熱藉片58 °其中’該金屬電路板54，白光發^二極體52 及散熱㈣58之㈣通過Μ膏連結固定。 [0024] 該金屬電路板54可為金屬印刷電路板，其具有一驅動電 路（圖未示）’用以提供並控制該白光發光二極體52之驅 動電⑽’使其發出具有一定亮度之白光。該金屬電路板 54及散熱鋒片58材料選自高導熱性材料，如銅、鋁或其 合金’以利用其高導熱性能，將該白光發光二極體52散 發之熱量擴散到整個金屬電路板54及散熱鰭片58，從而 實現熱量從點熱源擴散成面熱·源之目的。 [0025] 清參見第六圖，本發明第二實施例提供一種發光二極體 模組60 ’其包括：_金屬電路板64 ; —設於該金屬電路 板64上表面之混光發光二極體元件62 ;及一連接該金屬 電路板64下表面之散熱鰭片68。該混光發光二極體元件 62採用三個線性串聯之RGB發光二極體（R代表紅光發光二 極體’ G代表綠光發光二極體，B代表藍光發光二極體） ’其與金屬電路板64電性連接。本實施與第一實施例不 同之處在於將混光發光二極體元件62取代白光發光二極 體’該組件62藉由三基色混合產生白光，且白光色座標 可達到Cx = 〇. 35, CY = 0. 38。 [0026] 請參見第七圖，本發明第三實施例提供一種發光二極體 模組70，其包括：一金屬電路板74 ; —設於該金屬電路 板74上表面之混光發光二極體元件72 ;及一連接該金屬 電路板74下表面之散熱鰭片78。本實施與第二實施例不 同之處在於該RGB混光發光二極體元件72採包括五個發光 094111156 二極體，其分別為兩個紅光發光二極體，兩個綠光發光 表單塢號A0101 第7頁/共18頁 1003268853-0 1363218 二極體，及一個藍光發光二極體。該五個發光二極體之 排列方式為GRBRG線性排列。 [0027] 句參見第八圖’該五個發光二極體通過散熱膏線性排列 於金屬電路板74 ’其相互間距為9min。該五個發光二極體 之正極端743及負極端744分別設於同一側。該金屬電路 板74表面設有一驅動電路（圖未示），以及設有與該驅動 電路陰極連接之電路741及與該驅動電路陽極連接之電路 742。從左向右方向，電路74ι呈方形波狀連續串接g發光 二極體之正極、R發光二極體之負極、B發光二極體之正 極、R發光二極體之負極' G發光二極體之正極；同樣的 ’從左向右方向’電路742呈方形波狀連續串接G發光二 極體之負極、R發光二極體之正極、B發光二極體之負極 、R發光二極體之正極、G發光二極體之負極。其中電路 741及742相交處電絕緣。另外，該金屬電路板之驅動電 路（圖未示）可提供並控制該組件72之驅動電流，使該五 個發光二極體藉由三基色混合產生白光。優選的，該五 個發光二極體之能量配比為G:R:B = 1 :1:0. 18。 [0028] 本技術方案中所稱之“混光發光二極體元件”係指將複 數紅'綠、藍發光二極體以一定組合方式排列可產生白 光之結構。可以理解，本技術方案之混光發光二極體元 件亦可採用 RGBGR, GRBBRG, RGBBGR, GRBGGBRG， GRBBRGGRB等線性排列，各排列中發光二極體之能量配 比應視所要求之白光色度（White Point)而定。另外亦 可採用非線性排列組合，如圓環形排列、或者於圓環形 排列中心設有一發光二極體等。 094111156 表單編號A0101 第8頁/共18頁 1003268853-0 1363218 • ： 1:00年07月曲日俊正f^頁 [0029] 請參見第九圖及第十圖，本技術方案之第四實施例提供 一種背光系統9〇，其包括：一反射腔91，其具有一反射 底面914及與該反射底面相連之四側面912，該反射底面 914及四側面912形成一開口（未標示）；_位於該反射腔 91開口處之擴散片93，其與反射腔91之間形成一腔體； 一位於該擴散片93上之集光片94 ;及複數發光二極體模 組92以矩陣方式排佈於該反射腔體内。該發光二極體模 組92可採用本技術方案之第一至第三實施例所述之發光 二極體模組。本實施例之發光二極體模組92包括：一金 屬電路板922，一設於該金屬電路板922一表面之發光二 極體單元921，其與該金屬電路板922電性連接，及一連 接該金屬電路板922相對應該發光二極體單元921之另一 表面之散熱鰭片923。發光二極體單元921包括白光發光 二極體或混光發光二極體元件，其朝向擴散片93。為進 一步提昇背光系統正面輝度，還可於上述集光片94上增 加一增亮膜。為進一步提高反射腔91之反射效率，還可 於其四側面914黏貼高反射膜。 [0030] 本實施例中，該金屬電路板922及散熱鰭片923材料選自 高導熱性材料，如銅、鋁或其合金，以利用其高導熱性 能，將該發光二極體單元921散發之熱量擴散到整個金屬 電路板922及散熱鰭片923，從而實現熱量從點熱源擴散 成面熱源之目的。 [0031] 可以理解，本技術方案上述實施例中所述之散熱鰭片可 採用其他散熱裝置，如各種水冷設備或熱體’只要該散 熱裝置滿足背光系統尺寸要求之條件。 094111156 表單編號A0101 第9頁/共18頁 1003268853-0 1363218 [0032] 本技術方案之背光系統之複數發光二極體模組結構中設 有與金屬電路板緊密連接之散熱裝置，發光二極體單元 之點光源散發出之熱量經過金屬電路板後被散熱裝置散 去’此結構有利於將點熱源轉變成面熱源，加快散熱效 率’故’本技術方案之背光系統在採用發光二極體模組 後具有咼亮度、低功耗、長壽命之優點。另，如混光發 光二極體元件，藉由RGB三色發光二極體混光，可獲得白 光純度高、亮度均勻之面光源，且其色度及色溫可調， 故’本技術方案之背光系統之可獲得更佳之亮度均勻性 及南白光純度。 [0033] 综上所述，本發明確已符合發明專利要件，爰依法提出 專利申請。惟’以上所述者僅為本發明之較佳實施例， 舉凡熟悉本案技藝之人士，於援依本案發明精神所作之 等效修飾或變化，皆應包含於以下之申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 [0034] 第一圖係先前技術中採用冷陰極螢光燈作為背光源之背 光系統之側視圖。 [0035] 第二圖係第一圖所示背光系統之俯視圖。 [0036] 第三圖係先前技術中採用發光二極體作為背光源之背光 系統之側視圖。 [0037] 第四圖係第三圖所示背光系統之俯視圖。 [0038] 第五圖係第一實施例之發光二極體模組之側視圖。 [0039] 第六圖係第二實施例之發光二極體模組之側視圖。 094111156 表單編號A0101 第10頁/共18頁 1003268853-0 1363218 i:od‘〇7.| ϋ :按正替¥頁 [0040] 第七圖係第三實施例之發光二極體模組之側視圖。 [0041] 第八圖係第七圖所示發光二極體模組之俯視圖。 [0042] 第九圖係本技術方案第四實施例之背光系統之側視圖。 [0043] 第十圖係第九圖所示背光系統之俯視圖。 【主要元件符號說明】 [0044] 發光二極體模組：50，60 ，70 ， 92 [0045] 白光發光二極體：52 [0046] 金屬電路板：54，64，74 ，922 [0047] 散熱鰭片：58，68，78， 923 [0048] 混光發光二極體元件：62 ，72 [0049] 電路：741，742 [0050] 正極端：743 [0051] 負極端：744 [0052] 背光系統：90 [0053] 反射腔：91 [0054] 反射腔側面：912 [0055] 反射底面：914 [0056] 發光二極體單元：921 [0057] 擴散片：93 [0058] 集光片：94 表單編號Α0101 第11頁/共18頁 094111156 1003268853-0