TWI405349B - 側照明透鏡以及使用此透鏡的發光元件 - Google Patents

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Description

側照明透鏡以及使用此透鏡的發光元件
本發明係關於一種側照明透鏡以及使用該透鏡之發光元件，且更特定言之，係關於一種利用全內反射之側照明透鏡以及使用該透鏡之發光元件。
通常，發光二極體(LED)為利用以下現象之元件，該現象為生成藉由半導體之p-n接合結構而注入之少數載子(電子或電洞)，且由於該等載子之重組而發射光。在習知技術中，發光二極體所發射之光的顏色僅為紅色及綠色，因此，習知發光二極體之使用乃是受限於顯示元件。
然而，隨著技術的發展，除藍光發射以外，可於多種波長範圍內發射光線。因此，已將發光二極體用於各種領域中。特定言之，當實現了白光發射時，發光二極體之使用便擴展至照明元件以及用於液晶顯示器之背光源。
然而，由於發光二極體發射光之方向為隨機的，故應沿所需方向引入光以作為照明元件及背光源。在先前技術中為了引入光線，如圖1a中所示，則將發光晶片(luminescent chip)11安裝在基板10上，執行模製(molding)以在該發光晶片11上形成凸透鏡(convex lens)12，且將一用於擴散反射之圖案13形成於凸透鏡12之表面上以便可廣泛地傳播光線。如圖1b中所示，在發光晶片11之兩側上形成反射罩14以增強光之聚焦。由於以上所提及之發光元件主要為向前而非向側面發射光線，故存在一問題， 即難以將該發光元件應用至應向側面廣泛發射光的背光源中。
因此，已使用光之全內反射(total internal reflection,TIR)性質來積極對能夠沿透鏡之側面方向發射光之元件進行開發研究。使用TIR之習知透鏡揭露於美國專利第6,679,621號、6,607,286號及6,598,998號中。在該等專利中，一透鏡包含一全反射表面，其形成於該透鏡上且具有一預定斜度；及多數個折射表面，其具有不同斜度且該全反射表面所反射之光經由該多數個折射表面而向外發射。由於習知透鏡具有形成於全反射表明之右側及左側上之多數個折射表面，故存在一問題，即製造該透鏡之製程較複雜且製造成本增加。因此，習知技術存在以下問題：若使用模具來製造一透鏡時，則需要上模具與下模具組件及右模具與左模具組件；且若藉由鑄造或研磨方法來製造透鏡時，則鑒於其形狀而無法容易地製造它。
因此，本發明用以解決以上所提及之問題。本發明之一目的是提供一種側照明透鏡，其包含一具有一全反射斜度之全內反射表面及一(或多個)自其延伸之線形及/或彎曲折射表面，進而達成側照明、方便製造且降低製造成本等優點；以及一使用該側照明透鏡之發光元件。
本發明提供一種透鏡，其包含一主體；一全反射表面， 其具有一相對於該主體之一中央軸的全反射斜度；以及一(或多個)線形及/或彎曲折射表面，其形成為自該全反射表面之周邊延伸。
此處，該折射表面可包含一藉由在該全反射表面之周邊彎曲而形成之線形折射表面，及一形成為自該線形折射表面之周邊延伸的彎曲折射表面。或者，該折射表面可包含一形成為自該全反射表面之周邊延伸的彎曲折射表面，及一藉由在該彎曲折射表面之周邊彎曲而形成之線形折射表面。
較佳地，該彎曲折射表面呈橢圓形狀，且該橢圓之短軸與長軸的比率為1：4或更小。可多於一次地彎曲該線形折射表面。
全反射表面可包含一第一全反射表面，其具有一呈一V形凹進形式之具有一預定斜度的部分；以及一第二全反射表面，其自該第一全反射表面之周邊向上延伸且形成為以一比該第一全反射表面之斜度更小的傾斜度來傾斜。
該主體之折射率可為1.2至2.0。
本發明提供一種發光元件，包含一封裝外殼，其具有一開口及一被該開口暴露之通孔(through-hole)；一引腳端，其具有一暴露於該封裝外殼之開口內之內部部分及一自該內部部分延伸且突出至該封裝外殼之外部的外部部分；一散熱片，其耦接至該封裝外殼之下部且具有一經由該開口暴露之部分；以及一透鏡，其包含一封裝該封裝外殼且具有一全反射斜度之全反射表面，及一形成為自該全 反射表面之周邊延伸的折射表面。
此處，封裝外殼可包含藉由該插入其間之引腳端相互耦接至彼此之第一及第二外殼，且該開口可形成於該第一外殼中。
散熱片可包含一散熱片主體，其對應於該封裝外殼之一底面；以及一插入突出部，其自該散熱片主體之一中央部分向上突出且被插入該封裝外殼之通孔中。此時，散熱片可具有一處於該散熱片主體及該插入突出部中之至少一側上的耦接突出部。
本發明提供一種發光元件，其包含一散熱片支撐環；一插入該支撐環中之散熱片；至少兩個引腳端，其配置於該支撐環之兩側而與該支撐環及該散熱片間隔開；一封裝主體，其模製且支撐該散熱片及該等引腳端，且具有一開口，經由該開口暴露散熱片之上部及該等引腳端之部分；以及一透鏡，其包含一密封該封裝主體且具有一全反射斜度之全反射表面，及一形成為自該全反射表面之周邊延伸的折射表面。
此處，該散熱片可具有一基底及一在其中央處自該基底向上突出的突出部，且將該突出部插入支撐環中。
該散熱片可更包含一處於該突出部之一側面中之支撐環收納槽，以便可將該支撐環收納槽緊固至該支撐環。該封裝主體可為一塑膠樹脂主體，其藉由在將散熱片插入該支撐環中之後嵌入模製(insert molding)一熱固性或熱塑性樹脂而形成。
如上所述，根據本發明，具有不同斜度之全內反射表面及一(或多個)線形及/或彎曲折射表面的透鏡允許將自一發光晶片向前發射之光引導至該透鏡之一側。
另外，沿垂直於或平行於透鏡之一中央軸方向形成之一(或多個)線形表面及一彎曲表面形成於該透鏡之一邊緣上以便利製造該透鏡的過程，進而降低透鏡之不良率及製造成本。
此外，可能提供一種發光元件，其使用一散熱片以顯示較佳的散熱性質，進而獲得光的高輸出。
此外，在將散熱片固定至一框架之後，可使用嵌入模製技術形成一封裝主體，以便可容易製造具有引腳端與散熱片相互耦接至彼此之結構的發光元件。
另外，可能提供一種框架，其允許在形成一封裝主體之前固定一散熱片，以便利發光元件的製造。
另外存在一優勢為，由於製造該等發光元件之方法類似於習知的頂端發光元件的製造方法，故可以大規模高速地生產大量的發光元件。
下文中，將參看附圖而更詳細地描述本發明之較佳實施例。然而，本發明並不限於該等實施例而可以不同形式來實施。提供此等實施例僅用於說明本發明且用於讓熟習此技藝者全面瞭解本發明之範疇。在該等圖式中，相同元件符號始終表示相同元件。
圖2為說明一臨界角的示意圖。
參看圖2，臨界角指的是最小入射角θ C ，當光自一具有高折射率n1之材料傳播至另一具有低折射率n2之材料時，在該最小入射角θ C 處於折射邊界上發生全內反射。即，若光如圖2(b)所示遇到並折射於另一材料(n2<n1)上，則導致產生一90度的折射角之入射角稱作臨界角。此時，入射角是指相對於折射邊界處之法線所量測得的角度θ C 1 。若入射角大於臨界角，則發生全內反射。
在光如圖2(b)所示自兩種不同介質(n2<n1)中之一介質n1垂直入射於另一介質n2上的情況下，若介質n1之一邊界表面具有某一斜度，則界定於入射光與垂直於該邊界表面之法線之間的角度變為大於臨界角(θ C 2 〉θ C 1 )。結果，光在通過介質n1之後並不透射過另一介質n2，而是朝向介質n1之內部反射。借助於光之全內反射現象，光並不透射而是恰好在一透明表面上反射。此處，其中一介質可為具有優良透射率的材料，且另一介質可為空氣。
<實施例1>
圖3a為具有根據本發明之第一實施例所述的一透鏡之發光元件的剖視示意圖，圖3b為根據第一實施例之透鏡的俯視圖，圖4為說明根據第一實施例所述之全內反射透鏡之操作的示意圖，圖5為繪示具有第一實施例之透鏡的發光元件之模擬結果的曲線圖，且圖6a及圖6b為說明實驗量測結果的曲線圖。
參看圖3a、圖3b及圖4，具有此實施例之透鏡的發光 元件包含基板100；一安裝在該基板100上之發光晶片110；及一透鏡，其密封該發光晶片110且具有一相對於中央軸之具有一預定斜度之V形第一全反射表面121、具有比第一全反射表面121之斜度更小斜度之自其向外延伸的第二全反射表面122，及自該第二全反射表面122之周邊向下延伸之彎曲折射表面123。此處，該彎曲折射表面較佳為呈現橢圓之一部分的形式。
首先，以下將描述此實施例以上所提及之透鏡。
使該第一全反射表面121在發光晶片110上呈一V形凹進形式，使彎曲折射表面123形成為自第二全反射表面122之周邊向下繞成圓，且使第二全反射表面122形成為在該凹進與折射表面123周邊之間向上傾斜。假定整個透鏡120之高度T為如圖3a所示之1，第一反射表面121之高度T2為1/4至1/2，且第二反射表面122之高度T1為1/4至1/2。如圖中所示，折射表面之高度與整個透鏡相同。假定整個透鏡120之直徑C為如圖3b中所示之1，第一反射表面121之最大直徑A為1/8至1/3，且第二反射表面122之最大直徑B為1/6至1/2。
另外，較佳是使彎曲折射表面123呈橢圓形式且該橢圓之短軸與長軸的比率處於1：2至1：4之範圍內。更佳地，短軸與長軸比率為1：3。
此時，如上所述，反射表面121及122之斜度中之每者應設定成使得全反射表面與發射自發光晶片110且入射於全反射表面上之光所界定的角度變為大於臨界角。即， 由於臨界角視透鏡120之折射率而變化，故此實施例之透鏡120由具有1.2至2.0的折射率之材料製成以便臨界角變為30至60度。
同樣，為使全反射表面與入射於全反射表面121或122上之光所界定的角度變為大於臨界角，將此實施例實施成使得第一反射表面121之斜度為30至89度，且第二反射表面122之斜度為20至60度。此時，斜度是指第一及第二反射表面121及122與下部基板100所界定之角度。較佳地，第一反射表面121之斜度為40至70度且第二反射表面122之斜度為30至50度。
相應地，如圖4中所示，自一光源(發光晶片)入射之相對於x軸方向(垂直方向)在±40至±45範圍內的光全部朝向透鏡120一側(沿水平方向)反射於第一及第二全反射表面121及122上，且接著沿y軸方向發射而穿過單一個橢圓形折射表面123。同時，相對於x軸方向在±40至±45度範圍以外入射之光立即折射過彎曲折射表面123且接著沿y軸方向發射。在此實施例中，在約42度的基礎上，光全部反射於全反射表面121及122上且接著在透鏡側面處發射而穿過折射表面，或光發射而穿過折射表面而不穿過全反射表面121及122。
同樣，將本發明之透鏡120建構成相對於中央軸具有不同斜度之全反射表面及在透鏡周邊之彎曲折射表面123，以便發光強度之峰值如圖5、圖6a及圖6b所示相對於±80位於±10的範圍內。另外，零度處之照明強度經最 小化為峰值之0至20%。較佳地，將其最小化為峰值之5至10%。
在圖5中，在使用具有1.5的折射率之透鏡120的條件下作一模擬，第一全反射表面121與發射自發光晶片110之光所界定之角度為約50度，其大於臨界角，且第二全反射表面122與發射自發光晶片110之光所界定的角度為約43度。接著，相對於定位發光晶片之區域在+90至-90度之範圍內量測發光強度。模擬結果如曲線圖中所示。如圖5中之曲線圖所示，發光強度在±80度附近最高。即，發光強度在-80度處為約0.93且在+78度處為約0.96。在±40度範圍內發光強度不大於0.1。
在圖6a中，在使用具有1.5的折射率之透鏡120的條件下作一實驗，第一全反射表面121與發射自發光晶片110之光所界定之角度為約50度，其大於臨界角，且第二全反射表面122與發射自發光晶片110之光所界定的角度為約43度。接著，相對於定位發光晶片之區域在+90至-90之範圍內量測發光強度。實驗結果如曲線圖中所示。在圖6b中，以極座標來繪示結果。如圖6a及圖6b之曲線圖所示，在相對於發光晶片，意即發光元件±75度附近發光強度最大。即，發光強度在-74度處為約1且在+78度處為約0.99。在±20度範圍內發光強度不大於0.1且在±40度範圍內不大於0.2。
此係因為全部反射於第一及第二反射表面121及122上之光，及折射而穿過折射表面123之光沿發光元件之側 面方向傳播。
本發明以上所提及之透鏡120可藉由注入模製方法或藉由將透鏡120之一頂部表面研磨成具有一橢圓輪廓的研磨方法來製造。在藉由該等製造方法製造本發明之透鏡的情況下，由於透鏡具有呈單一個橢圓折射表面形式之折射表面，故可容易製造透鏡，進而降低不良率及製造成本。另外，與以上所提及之先前技術(其中一透鏡之多數個折射表面使其斜面跨越一定距離，進而導致產生大的尺寸)相比，本發明能夠改良側照明效應，且由於透鏡具有呈橢圓形式之單一個折射表面而因此製造出具有緊密尺寸之透鏡。
另外，習知透鏡具有朝向中央軸切割成鋸齒形式的折射表面，但本發明之透鏡具有形成為自全反射表面之周邊向外延伸之折射表面。
用於藉由PN接合發光之所有類型的發光晶片可用作發光晶片110，且可將多數個發光晶片110安裝在基板上。
以下將參看附圖描述包含根據以上所提及之第一實施例之透鏡的發光元件之第一修改體。
圖7繪示一外部框架之平面及側面圖，該外部框架用於大規模生產根據該實施例之第一修改體之發光元件，圖8為說明根據該第一修改體之具有一散熱片之發光元件的分解透視，及圖9繪示說明一狀態的放大平面及側面圖，該狀態中根據該第一修改體之具有散熱片的發光元件形成於一外部框架中。
如圖7中所示，用於製造根據此修改體之發光元件的外部框架201由多數個單元主體形成，多數個單元主體中之每一者包含以一預定間距隔開之引腳端200及連接端210。引腳端200與連接端210一體成型地成對形成，且連接端210形成為一對稱結構以沿中央軸界定具有一預定形狀之中空部分240。為簡單描述引腳端之結構，將引腳端200及連接端210描述為獨立部件。然而，術語“引腳端”可用於表達包含引腳端200及連接端210兩者的意義。
另外，如上所述，界定中空部分240之連接端210受面板支撐體220支撐以固定至外部框架201，且當固定了稍後將描述之第一及第二封裝外殼300及310時，面板支撐體執行固定連接端210之位置的功能。
同時，雖然在此修改體中形成於對稱連接端210之中央的中空部分240具有六邊形的形狀，但其可採用圓形或具有多於四條邊之多邊形形狀。
在如此形成用於製造根據此修改體之發光元件的外部框架201之後，將第一及第二封裝外殼300及310以及散熱片330相繼固定至該外部框架201以形成如圖8中所示之結構。
即，將具有一預定形狀(矩形形狀)之第一封裝外殼300定位於與引腳端200一體成型地形成於外殼框架201中之該對連接端210的頂部上，且將第二封裝外殼310定位於連接端210之底部上。另外，將根據該實施例之具有全反射表面121及122及折射表面123的透鏡120固定在 該第一封裝外殼300上。
第一封裝外殼300在其中央部分凹進以包含一密封物，且具有通孔380來用於暴露中空部分240及連接端210之在其底部之端子部分。雖然通孔380具有與凹進部分相同的面積，但其可具有比如圖中所示之凹進部分之面積更小的面積。凹進部分及通孔380形成封裝外殼之開口部分。將階躍部分390形成於凹進部分之內表面中以包含用於發光元件之密封物，該密封物將於稍後描述。
將第二封裝外殼310之上表面形成為具有收納槽320，收納槽320具有與連接端210相同的形狀以將連接端210收納其中，且將第二封裝外殼310之下表面形成為具有散熱片底座槽(heat sink-seating groove)370，可將稍後將描述之散熱片330插入該散熱片底座槽370中。
另外，將圓形通孔350形成於第二封裝外殼310之中央以將散熱片330之插入突出部340收納其中，且該插入突出部340之內部空間變為發光晶片底座部分360，其中將固定地安置稍後將描述之發光晶片400。
同時，在本發明中第一及第二封裝外殼300及310可由諸如導熱塑膠或高導熱陶瓷的材料製成。導熱塑膠包含丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、液晶聚合物(LCP)、聚醯胺(PA)、聚苯硫醚(PPS)、熱塑性彈性體(TPE)及其類似物。高導熱陶瓷包含氧化鋁(Al2 O3 )、碳化矽(SiC)、氮化鋁(AlN)及其類似物。在該等陶瓷中，氮化鋁(AlN)具有與氧化鋁等效的性質且在導熱方面優於氧化鋁。因 此，在實踐中已廣泛使用氮化鋁。
在第一及第二封裝外殼300及310之材料為導熱塑膠的情況下，第一封裝外殼300及第二封裝外殼310分別位於對稱地形成於外部框架201中之連接端210之頂部及底部上，且接著藉由高溫壓縮固定地附著至其。此處，考慮，均形成於第一封裝外殼300內之通孔380及階躍部分390之形狀是重要的。即，通孔380及階躍部分390藉由將第一及第二封裝外殼300及310定位於外部框架201之頂部及底部上，且藉由在高溫下使用具有一突出部之衝壓構件對其衝壓而形成，其中突出部採用對應於通孔380及階躍部分390之形狀的形狀。
同時，在第一及第二封裝外殼300及310之材料為陶瓷的情況下，預先製造第一封裝外殼300及第二封裝外殼310以使其具有準確的尺寸及形狀。即，由於陶瓷的在大於1000℃之高溫下才形成為所需形狀之性質使得不能在一最終應用步驟中將陶瓷形成為一所需形狀，故預先製造第一及第二封裝外殼300及310以使其具有精確的尺寸及形狀。同時，可將通孔380及階躍部分390形成於待製造之第一封裝外殼300中。
因此，將如上所述預先製造之陶瓷第一及第二封裝外殼300及310分別位於外殼框架201之連接端210之頂部及底部上，且接著使用一具有高黏著強度之黏著劑固定地附著至其。
將待組裝至如上所製造之外部框架201中的發光元件 形成於單元主體中之每一者上，該等單元主體中之每一者包含形成於外部框架201中之引腳端200及以對稱方式與導線架一體成型地形成之連接端210，如圖9中所示。
另外，將至少一發光晶片400固定地附著至在散熱片330(組成如上所述而形成之發光元件)之中央的發光晶片底座部分360，且藉由連接線420將發光晶片電連接至連接端210。
另外，可將穩壓二極體410安裝於發光晶片底座部分360中，且接著使用極性匹配藉由連接線420將其連接至所安裝之發光晶片400以便電保護發光晶片400。穩壓二極體410為一使用以下現象的半導體元件：當將一相對較高的反向電壓施加至一半導體之p-n或n-p接合面時，啟動一較高電流以快速充滿某一電壓，且該電壓保持恆定。若將穩壓二極體410應用至發光元件，則即使施加靜電或瞬時電流亦可保持一恆定電壓，進而增強產品之可靠性。
圖10(a)及(b)為根據該修改體之發光元件的頂部及底部透視圖，且圖11(a)及(b)及圖12(a)至(c)為根據該修改體之發光元件的剖視圖。
可將根據此修改體之多數個發光元件藉由以上所提及之製造方法形成於外部框架201中，且所形成之發光元件中之每一者經切割且自包圍第一及第二封裝外殼300及310之外部框架201取出。
如圖10中所示，在本發明之被取出的發光元件中，藉由一預定長度且以一預定角度彎曲引腳端200以與在一 PCB(印刷電路板)基板上之連接端相匹配。
如圖10(b)及11所示，將根據本發明之發光元件的散熱片330固定至第二封裝外殼310之底部同時向上插入其中，以便其突出並超出第二封裝外殼310之下表面。即，此係由於向下突出並超出第二封裝外殼310之下表面的散熱片330之表面意欲與一散熱部件(未圖示)直接接觸，以便在實踐中製造及應用該發光元件時最大化散熱效果。
另外如圖11中所示，階躍部分390a及390b(由390統一表示)成雙地形成於第一封裝外殼300之內部空間中，以便其可用作模製稍後將描述之密封物或安裝根據此實施例之具有全反射表面及折射表面之透鏡120所需的固定臺階。
另外，組成發光元件的散熱片330之插入突出部340之一外部表面形成為具有一鎖定臺階(latching step)340a，以待固定地插入一形成於將通孔350界定於第二封裝外殼310中之一壁中之槽中，從而可將散熱片330之插入突出部340穩固地固定至第二封裝外殼310之通孔350。鎖定臺階340a可形成於散熱片之主體上。鎖定臺階340a可形成於散熱片330之插入突出部340之最高部分邊緣處。此時，鎖定臺階340a耦接至第二封裝外殼310之上表面，進而固定散熱片330。
同時，在根據此修改體之發光元件中，用於保護發光晶片400及連接線420同時傳輸自發光晶片400發射之光的密封物450經模製於第一封裝外殼300之內部空間中。
如圖12(a)所示，密封物450可為環氧樹脂且包含用於轉變發射自發光晶片400之光的螢光物質。
另外，密封物450可包含用於光之均一分佈的漫射物質。
另外，如圖12(b)中所示，若密封物450為包含螢光物質之環氧樹脂，則該密封物可經進一步模製以使其頂部具有環氧樹脂470來獲得更穩定的模製效果。
另外，如圖12(c)中所示，將發光元件模製為具有如圖12(a)及圖12(b)所示之密封物450，且接著將根據本發明之具有全反射表面121及122以及折射表面123的透鏡120固定至第一封裝外殼300之上階躍部分390b，以確保側照明且更穩定地保護內部已安裝的物件(發光晶片及打線)。
雖然以上已描述使用密封物之模製及隨後透鏡的固定，但此修改體並不限於此。密封物及透鏡彼此間可一體成型地形成。即，密封物可形成為其頂部具有全反射表面及一折射表面，以便其可充當本發明之透鏡，或透鏡亦可用作密封物。
以下將參看附圖描述包含根據第二修改體之實施例透鏡的發光元件。
圖13為說明用於大規模生產根據實施例之第二修改體之發光元件的導線架之透視圖，圖14為說明製造根據該修改體之發光元件的方法之流程圖，且圖15至圖21為說明根據該流程圖製造發光元件之方法的透視圖。
首先，將參看圖13描述在此修改體中之一導線架。
參看圖13，導線架500具有一散熱片支撐環530，可將一散熱片插入其中。支撐環530可呈如圖中所示之圓環形式。然而，其並不限於此而是可呈多邊環之形式。
同時，一外部框架510環繞該支撐環530。該外部框架510經定位以與支撐環530相間隔開。外殼框架510可呈如圖中所示之正方形的形式。然而，其並不限於此而是可呈圓形或其他多邊形之形式。
藉由至少兩個連接端550a及550b連接外部框架510與支撐環530。連接端550a及550b位於外部框架510之相對兩側上且將支撐環530固定至外部框架510。除了連接端550a及550b以外的額外連接端可將支撐環530連接至外部框架510。
另外，至少兩個引腳端570a、570b、570c、590a、590b及590c自外部框架510朝向支撐環530延伸。然而，將引腳端與支撐環530間隔開。如圖中所示，引腳端570a、570b、570c、590a、590b及590c在支撐環530附近具有較寬的末端。同時，較佳為將引腳端配置在外部框架510之相對兩側上。
所需引腳端之數量視待安裝之發光晶片的種類與數目及打線連接方法而定。然而，導線架500較佳具有大量引腳端以在各種情況下使用。如圖中所示，將引腳端沿垂直於連接端550a及550b之方向來配置，以便可將大量引腳端配置在相同方向中。
根據本發明之一實施例的導線架500可藉由使用一衝壓模衝壓由磷青銅製成的板來製成，其中的磷青銅為銅合金。同時，雖然圖13中繪示了一個導線架500，但在一磷青銅板中可製造及配置多數個導線架500。特定言之，在一磷青銅板中製造多數個導線架500以用於大規模生產發光元件。
參看圖14，製備如上參看圖13所述之導線架500(S01)。
如上所述，可藉由衝壓一磷青銅板來製造導線架500，且可在一磷青銅板中製造且配置多數個導線架500。
參看圖14及圖15，製備可固定地插入導線架500之支撐環530中之散熱片600。散熱片600具有一頂面，其上安裝一發光晶片。較佳地，散熱片600之頂面具有一比支撐環530之內部直徑更小的直徑以便可容易地將散熱片插入其中，且散熱片600側面的外部直徑應大於支撐環530之內部直徑。
另外，散熱片600可具有一能將散熱片緊固至支撐環530之支撐環收納槽630a。此外，支撐環收納槽630a可經提供以作為用於便利將其緊固至支撐環530的螺旋形槽。
同時，散熱片600可具有基底610及自基底610之中央向上突出的突出部630。此時，將支撐環收納槽630a安置於突出部630之一側表面中。基底部分610a及突出部630可呈如其中所示之圓柱形式。然而，其並不限於此而可呈多邊柱形式。雖然突出部630可具有一與支撐環530 之內部形狀類似的形狀，但其並不限於此。即，支撐環530可呈一圓環形式，且突出部630可呈一四方柱形式。
可使用衝壓或模製技術由具有高導熱性之金屬或導熱樹脂來製造散熱片600。使用與製備導線架500之方法分離的方法來製造散熱片600。因此，製備導線架500(S01)及散熱片600(S03)之步驟的次序可改變，或可同時執行該等步驟。
參看圖14及圖16，將散熱片600固定地插入導線架500之支撐環530中(S05)。由於散熱片600之側面的外部直徑大於支撐環530之內部直徑，故可用力將散熱片600插入並固定至支撐環530中。
同時，若形成支撐環收納槽630a，則支撐環530被收納至支撐環收納槽630a中且支撐散熱片600。此時，較佳地，將支撐環530之一部分收納至支撐環收納槽630a中，且其剩餘物突出至突出部630之一外部表面，如圖中所示。另外，若支撐環收納槽630a為螺旋形槽，則散熱片600可經擰緊而緊固至支撐環530。
參看圖14及圖17a，在將散熱片600固定至導線架500之後，使用嵌入模製技術形成一封裝主體700(S07)。可藉由嵌入模製用熱固性或熱塑性樹脂來形成封裝主體700。
將封裝主體700形成為包圍散熱片600以支撐支撐環530、連接端550a及550b、引腳端570a、570b、570c、590a、590b及590c，及散熱片600。連接端及引腳端之某些部分 突出至封裝主體700之外部。另外，封裝主體700具有一開口，經由該開口暴露散熱片600之上端及引腳端。
如圖17a中所示，可經由開口暴露支撐環530及連接端550a及550b之某些部分。相應地，在封裝主體700之頂部形成一槽。相反，如圖17b所示，封裝主體700可覆蓋除散熱片600之上端以外的多數部分且僅暴露引腳端之某些部分。因此，可界定多數個子開口。
即便在此情況下，較佳地亦將被封裝主體之側壁環繞的槽形成於封裝主體700之上部處，如圖中所示。
另外，將散熱片600之下表面暴露至外部。除此之外，亦可暴露基底部分610之側面。相應地，可藉由散熱片600促進散熱。
同時，雖然封裝主體700可如圖17a及圖17b所示呈圓柱形狀，但其並不限於此而可為諸如四方柱之多邊柱形狀。
在將散熱片600耦接至導線架500之後，藉由嵌入模製一熱固性或熱塑性樹脂來形成封裝主體700，以便將散熱片600及封裝主體700彼此牢固地耦接在一起。
參看圖14及圖18a，切割及移除連接端550a及550b之突出至封裝主體700之外部的部分(S09)。結果，切割後之連接端560a及560b保留在封裝主體700中，且此等連接端及支撐環530進一步防止散熱片600與封裝主體700分離。
同時，在切割該等連接端的同時，可將突出至封裝主 體700外部之引腳端中的除了意欲用於施加一電流之某些引腳端之外的剩餘引腳端與連接端一起切割及移除。舉例而言，如圖18b中所示，在僅需要兩個引腳端570c及590c的情況下，切割及移除剩餘引腳端570a、570b、590a及590b。另外，如圖18c中所示，在需要四個引腳端570a、570c、590a及590c的情況下，切割及移除剩餘引腳端570b及590b。
切割及移除引腳端之處理為執行於以下情況中之處理，該情況為在導線架500中提供比一發光元件中所需之引腳端數目更大的引腳端數目。因此，若一發光元件中所需之引腳端數目與導線架500中所提供之引腳端數目相同，則不執行切割及移除引腳端的處理。另外，由於所保留之過量引腳端(若存在)並不影響發光元件之操作，故切割及移除過量引腳端之處理並非為必要的處理。
參看圖14及圖19，將發光晶片800安裝在散熱片600之一上表面上(S11)。發光晶片800可為其頂部及底部表面中之每一者上具有一電極的單打線連接晶片，或其頂部表面上具有兩個電極的雙打線連接晶片。
若發光晶片800為單打線連接晶片，則散熱片600較佳由具有導電性的金屬材料製成。此時，藉由諸如銀膠之導電黏著劑將發光晶片800安裝在散熱片600上。否則，若待安裝於散熱片600上之所有發光晶片800皆為雙打線連接晶片，則散熱片600不必為導電的，且例如可藉由各種導熱黏著劑將其安裝於散熱片600上。
同時，可將多數個發光晶片800安裝在散熱片600上。另外，該多數個發光晶片800可為可發射具有不同波長之光的發光晶片。舉例而言，如圖19中所示，可安裝三個發光晶片800。此時，發光晶片800可分別為發射紅色、綠色及藍色光之發光晶片。相應地，可使用發光晶片800來提供發射具有各種顏色之光的發光元件。
參看圖14及圖20a，藉由打線電連接發光晶片810、830及850與引腳端570a、570b、570c、590a、590b及590c(S13)。在所有發光晶片810、830及850皆為雙打線連接晶片的情況下，發光晶片中之每一者藉由兩條打線連接至兩個引腳端。同時，如圖中所示，可分別將發光晶片810、830及850電連接至不同的引腳端對。此外，可藉由打線連接一共同引腳端(例如，570b)與發光晶片，且可藉由不同打線將位於共同引腳端相對一側之其它引腳端(例如，590a、590b、590c)分別連接至發光晶片。在此情況下，可分別使用不同電流來驅動發光晶片。
同時，如圖20b中所示，單打線連接發光晶片810a及雙打線連接發光晶片830及850可安裝在一起。此時，將引腳端中之一引腳端570b藉由一打線電連接至散熱片600。因此，引腳端570b藉由一打線及散熱片600電連接至單打線連接發光晶片810a之一底面。存在單打線連接晶片及雙打線連接晶片之各種組合，且可選擇在該等組合中連接打線之各種方法中之一種。
另外，可選擇將引腳端連接至發光晶片之各種方法中 之一種，且可串聯、並聯或串並聯該多數個發光晶片。
同時，在藉由打線連接發光晶片810、830及850與引腳端之後，使用一密封物(未圖示)密封發光晶片810、830及850(S15)。密封物可藉由填充封裝主體700之開口來密封發光晶片及打線。
另外，該密封物可包含一螢光物質。舉例而言，螢光物質可將光之顏色自藍色轉變為黃色，或轉變為綠色及紅色。因此，若將發射藍光之發光晶片安裝在散熱片600上，則有可能藉由將發射自發光晶片之某些光轉變為黃色或綠色及紅色光，來提供一向外部發射白光的發光晶片。除此之外，密封物可更包含一漫射物質。漫射物質藉由分散發射自發光晶片之光來防止自外部觀察到發光晶片及打線，且漫射物質亦使光能均一地發射至外部。
在使用密封物密封發光晶片之後，將根據此實施例之具有全反射表面121及122以及折射表面123的透鏡120附著至封裝主體700上(S17)。透鏡120用於在一預定方向的角度內發射光，在此實施例中，其將光自發光晶片800引導且發射向透鏡之側面。
雖然為了描述之方便，以上已將形成密封物及附著透鏡之處理描述為獨立的處理，但其並不限於此，且發光晶片可直接由具有全反射表面及折射表面之透鏡來密封。即，全反射表面及折射表面可形成於密封物之頂部上。
參看圖14及圖21，引腳端570a、570b、570c、590a、590b及590c自外部框架510切割且接著被彎曲(S19)。 結果，獲得可經受表面安裝的發光元件。同時，切割及移除連接端的步驟(S09)可與步驟S19一起執行。
接著，將參看圖21描述此修改體之發光元件。
回頭參看圖21，發光元件包含散熱片支撐環530。支撐環530由諸如磷青銅之銅合金製成。雖然支撐環530可呈如圖中所示之圓環形狀，但其並不限於此而可呈多邊環的形式。切割後之連接端560a及560b經安置成同時自支撐環530之外部延伸。切割後之連接端560a及560b可位於支撐環530之相對側。
如參看圖15所述，將散熱片600插入支撐環530中。
同時，將至少兩個引腳端570a、570b、570c、590a、590b及590c配置在支撐環之兩側，同時與支撐環530及散熱片600間隔開。引腳端可經彎曲以能夠進行表面安裝。
除此之外，封裝主體700藉由模製來支撐散熱片600及引腳端。封裝主體700具有開口，經由該開口將散熱片600之上端及引腳端之某些部分暴露在封裝主體之上部。同時，引腳端之部分向外突出並穿過封裝主體700之側壁。
如參看圖17a所述，可經由開口暴露支撐環530及連接端550a及550b之某些部分。相應地，在封裝主體700之上部處形成槽。另外，如參看圖17b所述，封裝主體700可覆蓋除散熱片600之上端以外的多數部分且僅暴露引腳端之某些部分。因此，可形成多數個開口。即便在此情況下，該封裝主體700亦較佳如圖17b中所示具有被封裝主體之側壁環繞的槽。
封裝主體700為一塑膠樹脂主體，其藉由在將散熱片600固定地插入支撐環530中之後嵌入模製一熱固性或熱塑性樹脂而形成。
發光晶片810、830及850經安裝而位於散熱片600之上表面上。雖然如圖21中所示之發光晶片為雙打線連接晶片，但其並不限於此。發光晶片可為單打線連接晶片或單打線連接與雙打線連接晶片之組合。
發光晶片藉由打線電連接至引腳端。在發光晶片為雙打線連接晶片的情況下，發光晶片中之每一者藉由兩條打線電連接至兩個引腳端。同時，在發光晶片中至少一者為單打線連接晶片的情況下，散熱片藉由一打線連接至至少一引腳端。
存在各種方法來連接引腳端與發光晶片，且可根據所需發光晶片之特徵來選擇其中一方法。
同時，根據此實施例之具有全反射表面121及122以及折射表面123的透鏡120覆蓋且密封該等發光晶片。
如上所述，具有根據此實施例之透鏡的發光元件並不限於以上所提及之修改體，而可將其應用於各種發光晶片。
另外，本發明並不限於根據該實施例之透鏡的形狀，而可更包含一線形折射表面。
以下將描述更包含一根據第二實施例之水平線形折射表面之透鏡。在以下第二實施例中，將忽略其與先前實施例中的重疊描述。此外，亦將忽略對具有該透鏡之發光元件之修改體的描述，因為該等描述與先前實施例中的重疊。
<實施例2>
圖22a為具有一根據本發明之第二實施例的透鏡之發光元件的概念剖視圖，圖22b為根據該第二實施例之透鏡的透視，圖23為說明根據該第二實施例之全內反射透鏡之操作的示意圖，且圖24為繪示根據該第二實施例之發光元件之模擬結果的曲線圖。
參看圖22a、圖22b及圖23，此實施例之透鏡包含一第一全反射表面1121，其具有一V形部分及相對於中央軸x之某一斜度；一第二全反射表面1122，其具有一比第一全反射表面1121之斜度更小的斜度；一線形第一折射表面1123a，其自該第二全反射表面1122之周邊沿垂直於中央軸x之方向延伸；以及一彎曲第二折射表面1123b，其自該線形第一折射表面1123a之周邊向下延伸。
如圖22a所示，第一全反射表面1121形成為發光晶片1110上之呈V形凹進的形狀，且第二全反射表面1122形成為自該凹進向上延伸且相對於中央軸x具有一比第一反射表面1121之斜度更小的傾斜度。同時，線形折射表面1123a呈平行於基板1100之直線形式，該基板1100上安裝發光晶片1110，且彎曲第二折射表面1123b呈自第一折射表面1123a延伸之向下的圓弧形狀。當然，可將第一折射表面1123a形成為平行於透鏡120之底部。第一及第二折射表面1123a及1123b是指將引導至透鏡之一邊緣之光折射向其側面的表面。
假定以上整個透鏡120之直徑為1，第一反射表面1121 形成於透鏡1120之中央處，且第一反射表面1121之最大直徑為1/12至1/6；第二反射表面1122形成為覆蓋第一反射表面1121且具有1/7至1/3的最大直徑；第一折射表面1123a經建構為呈圓形條帶形式以環繞第二反射表面1122且具有1/5至2/3的最大直徑；且第二折射表面1123b之直徑與整個透鏡1120之直徑相同。此處，圓形條帶形之第一折射表面1123a之寬度為透鏡直徑的1/16至1/8。假定透鏡1120之高度為1，第一反射表面1121之高度為1/6至1/2，且第二反射表面1122之高度為1/6至1/2。
第二折射表面1123b呈如圖22a中所示之橢圓形式，且該橢圓之短軸與長軸之比率處於1：4或更小的範圍內。即，其可為一圓。
此時，全反射表面1121及1122中之每一者的斜度經設定以便全反射表面與發射自發光晶片1110且接著入射於全反射表面上之光所界定的角度變為大於一臨界角，如上所述。即，由於臨界角視透鏡1120之折射率而改變，故此實施例之透鏡1120由具有1.2至2.0的折射率之材料製成，以便臨界角可處於30至60度的範圍內。
為使得全反射表面與入射於全反射表面1121或1122上之光所界定的角度大於臨界角，在此實施例中第一反射表面1121之斜度為30至89度，且第二反射表面1122之斜度為20至60度。此時，斜度是指第一及第二反射表面1121及1122與下部基板1100所界定之角度。較佳地，第一全反射表面1121之斜度為40至70度且第二全反射表面 1122之斜度為30至50度。另外，較佳為將第一折射表面1123a之斜度形成為10度或更小。然而，先前已將其描述為處於其斜度為零之水平狀態中。
相應地，如圖23所示，發射自一光源(發光晶片)且入射於第一及第二全反射表面1121及1122上之光R2及R3被全部反射，且接著沿y軸方向經由繞成圓的第二折射表面1123b而射出。入射於第一及第二折射表面1123a及1123b上之光R4及R1經折射且接著沿y軸方向射出。
同樣，本發明之透鏡1120形成為具有在其中央部分處之具有不同斜度的全反射表面，以及在其邊緣處之水平表面及繞成圓的表面，以便發光強度之一峰值可如圖24所示相對於±83位於±10的範圍內。
在圖24中，使用具有1.5的折射率之透鏡1120以便第一全反射表面1121與發射自發光晶片1110之光所界定之角度變為大於臨界角而為約50，且第二全反射表面1122與發射自發光晶片1110之光所界定的角度變為約43度。接著，相對於定位發光晶片1110之區域在+90至-90的範圍內模擬發光強度，且在曲線圖中繪示結果。如圖24中之曲線圖所示，發光強度在±83度附近最高。即，發光強度在+83度處為約0.97且在-83度處為約0.94。另外，在±40內，發光強度不大於0.2。
此係因為全部反射於第一及第二反射表面1121及1122上之光，及折射而穿過第一及第二折射表面1123a及1123b之光沿發光元件之側面方向傳播。
本發明之透鏡1120可藉由注入模製方法或藉由將透鏡1120之頂部表面研磨成具有一橢圓形彎曲表面的研磨方法來製造。在以此方式製造本發明之透鏡的情況下，由於該透鏡包含水平線形表面及橢圓形彎曲表面，故便利了其製造，進而降低了不良率及製造成本。
另外，如先前實施例中所述，與以上所提及之先前技術(其中一透鏡之多數個折射表面使其斜面跨越一定距離，進而導致產生大的尺寸)相比，本發明能夠改良側照明效應，且由於透鏡具有呈直線及橢圓形式之雙折射表面而因此製造出具有緊密尺寸之透鏡。另外，習知透鏡具有朝向中央軸切割成鋸齒狀之折射表面，但本發明之透鏡具有形成為自全反射表面之周邊向外延伸之折射表面。
雖然在本發明中已描述了藉由透鏡密封發光晶片的最佳實施，但可在發光晶片與透鏡之間形成某一空間(未圖示)。此時，可選擇具有1.2至2.0的折射率之材料為填充入該空間中的材料。舉例而言，可使用環氧/矽樹脂或空氣/另一氣體(例如氮)來填充該空間，或該空間可處於真空條件下。此處，該空間中可更包含一螢光材料。
此外，雖然該透鏡包含線形表面及自其延伸之彎曲表面，但其並不受限於此而可修改成各種形狀。即，該透鏡可包含一自一彎曲表面延伸之線形表面，且該線形表面可彎曲。接著，以下將描述具有一自一彎曲表面延伸且彎曲一次之線形表面的側照明透鏡，及一具有根據本發明之第三實施例之透鏡的發光元件。
在以下第三實施例中，將忽略其與以上所提及之實施例重疊的描述。另外，由於對具有該透鏡之發光元件之修改體的描述與以上所提及之實施例的重疊，故將忽略該等描述。
<實施例3>
圖25a為具有一根據本發明之第三實施例的透鏡之發光元件的概念剖視圖，圖25b為根據該第三實施例之透鏡的透視圖，圖26為說明根據該第三實施例之全內反射透鏡之操作的示意圖，且圖27為繪示根據該第三實施例之發光元件之模擬結果的曲線圖。
參看圖25a、圖25b及圖26，此實施例之透鏡包含一第一全反射表面2121，其具有一V形部分及相對於中央軸x之某一斜度；一第二全反射表面2122，其具有一比第一全反射表面2121之斜度更小的斜度；一彎曲第一折射表面2123a，其自第二全反射表面2122之周邊向下延伸；一線形第二折射表面2123b，其自第一折射表面2123a沿垂直於中央軸x之方向延伸；及一線形第三折射表面2123c，其自第二折射表面2123b之周邊沿平行於中央軸x之方向延伸。
如圖25a及25b所示，假定整個透鏡2120之直徑為1，第一反射表面2121形成於透鏡2120之中央部分處，且第一全反射表面2121之最大直徑為1/12至1/6；且第二反射表面2122形成為環繞第一全反射表面2121，且其最大直徑為1/7至1/3。第一折射表面2123a呈環繞第二全反射表 面2122之橢圓形式，且其最大直徑為1/2至7/8；且第二及第三折射表面2123b及2123c之最大直徑與整個透鏡2120的相同。此處，第二折射表面2123b之寬度為透鏡直徑的1/16至1/8。
另外，假定透鏡2120之高度為1，第一全反射表面2121之高度為1/12至1/6；第二全反射表面2123之高度為1/12至1/6；第一折射表面2123a之高度為1/4至3/4；且第三折射表面2123c之高度為1/4至3/4。此處，第一折射表面2123a呈如圖所示之橢圓形式，且橢圓之短軸與長軸之比率形成於1：4或更小的範圍內。即，其可為一圓。
相應地，如圖26所示，發射自一光源(發光晶片)且接著入射於第一及第二全反射表面2121及2122上之光R4及R5被全部反射，且沿y軸方向經由向下繞成圓的第二折射表面1123b射出。入射於第一、第二及第三折射表面2123a、2123b及2123c上之光R3、R2及R1經折射且接著沿y軸方向發射。
同樣，本發明之透鏡1120形成為具有在其中央部分之具有不同斜度之全反射表面，以及在其邊緣處之繞成圓的、水平及垂直的表面，以便發光強度之一峰值如圖27所示相對於±64位於±10的範圍內。
在圖27中，使用具有1.5的折射率之透鏡2120以便第一全反射表面2121與發射自發光晶片2110之光所界定之角度變為大於臨界角而為約50度，且第二全反射表面2122與發射自發光晶片2110之光所界定的角度變為約43 度。接著，相對於定位發光晶片1110之區域在+90至-90之範圍內模擬發光強度，且在曲線圖中繪示結果。
如圖27中之曲線圖所示，發光強度在±64度附近最高。即，發光強度在+64度處為約0.99且在-64度處為約0.98。另外，在±40度內，發光強度不大於0.2。
如上所述，此係因為全部反射於第一及第二反射表面2121及2122上之光，及折射而穿過第一至第三折射表面2123a、2123b及2123c之光沿發光元件之側面方向傳播。
由於製造透鏡及具有該透鏡之發光元件的方法與先前所提及之實施例的相同，故將忽略其描述。
以下將描述具有一彎曲兩次之線形表面及一自其延伸之彎曲表面的側照明透鏡，及一具有根據本發明之第四實施例之透鏡的發光元件。
在以下第四實施例中，將忽略其與以上所提及之實施例重疊的描述。另外，由於對具有該透鏡之發光元件之修改體的描述與以上所提及之實施例的重疊，故將忽略該等描述。
<實施例4>
圖28a為具有一根據本發明之第四實施例的透鏡之發光元件的概念剖視圖，圖28b為根據該第四實施例之透鏡的透視圖，圖29為說明根據該第四實施例之全內反射透鏡之操作的示意圖，且圖30為繪示根據該第四實施例之發光元件之模擬結果的曲線圖。
參看圖28a、圖28b及圖29，此實施例之透鏡包含一 第一全反射表面3121，其具有一V形部分及相對於中央軸x之某一斜度；一第二全反射表面3122，其具有一比第一全反射表面3121之斜度更小的斜度；一線形第一折射表面3123a，其自第二全反射表面3122之周邊沿垂直於中央軸x之方向延伸；一線形第二折射表面3123b，其自第一折射表面3123a之周邊平行於中央軸x向下延伸；及一線形第三折射表面3123c，其自第二折射表面3123b之周邊沿垂直於中央軸x之方向延伸；及一彎曲第四折射表面3123d，其自第三折射表面3123c之周邊向下延伸。
如圖28a及28b所示，假定整個透鏡3120之直徑為1，第一全反射表面3121之最大直徑為1/12至1/6，且第二全反射表面3122之最大直徑為為1/7至1/3。第一折射表面3123a之最大直徑為1/6至1/2，且第一折射表面3123a之寬度為透鏡3120之直徑的1/36至1/24。第三折射表面3123c之最大直徑為1/5至2/3，且第三折射表面3123c之寬度為1/24至1/7。第四折射表面3123d之直徑與整個透鏡3120的相同。
另外，假定透鏡3120之高度為1，第一全反射表面3121之高度為1/4至3/4；第二全反射表面3122之高度為1/6至1/4；第二折射表面3123b之高度為1/12至1/8；且第四折射表面3123d之高度為7/8至11/12。此處，第四折射表面3123d呈如圖所示之橢圓形式，且橢圓之短軸與長軸之比率處於1：4或更小的範圍內。即，其可為一圓。
相應地，如圖29所示，發射自一光源(發光晶片)且 接著入射於第一及第二全反射表面3121及3122上之光R2及R6被全部反射，且沿y軸方向經由折射表面3123a、3123b、3123c及3123d而射出。入射於第一至第四折射表面3123a、3123b、3123c及3123d上之光R5、R4、R3及R1經折射且沿y軸方向射出。
同樣，本發明之透鏡120形成為具有在其中央部分之具有不同斜度之全反射表面，以及在其邊緣處之繞成圓的表面及多數個水平及垂直表面，以便發光強度之一峰值如圖30所示相對於±76處於±10的範圍內。
在圖30中，使用具有1.5的折射率之透鏡3120以便第一全反射表面3121與發射自發光晶片3110之光所界定之角度變為大於一臨界角而為約50度，且第二全反射表面3122與發射自發光晶片3110之光所界定的角度變為約43度。接著，相對於定位發光晶片之區域在+90至-90的範圍內模擬發光強度，且在曲線圖中繪示結果。
如圖30中之曲線圖所示，發光強度在±76度附近最高。即，發光強度在+76度處為約0.98且在-76度處為約0.97。另外，在±40度內，發光強度不大於0.2。
由於製造透鏡及具有該透鏡之發光元件的方法與先前所提及之實施例的相同，故將忽略其描述。
以下將描述具有一彎曲一次之線形表面及一自其延伸之彎曲表面的側照明透鏡，及一具有根據本發明之第五實施例之透鏡的發光元件。
在以下第五實施例中，將忽略其與以上所提及之實施 例重疊的描述。另外，由於對具有該透鏡之發光元件之修改體的描述與以上所提及之實施例的重疊，故將忽略該等描述。
<實施例5>
圖31a為具有一根據本發明之第五實施例的透鏡之發光元件的概念剖視圖，圖31b為根據該第五實施例之透鏡的透視圖，圖32為說明根據該第五實施例之全內反射透鏡之操作的示意圖，且圖33為繪示根據該第五實施例之發光元件之模擬結果的曲線圖。
參看圖31a、圖31b及圖32，此實施例之透鏡包含一第一全反射表面4121，其具有一V形部分及相對於中央軸x之某一斜度；一第二全反射表面4122，其具有一比第一全反射表面4121之斜度更小的斜度；一線形第一折射表面4123a，其自第二全反射表面4122之周邊沿平行於中央軸x之方向向下延伸；一線形第二折射表面4123b，其自第一折射表面4123a之周邊沿垂直於中央軸x之方向延伸；及一彎曲第三折射表面4123c，其自第二折射表面4123b之周邊向下延伸。
如圖31a及31b所示，假定整個透鏡4120之直徑為1，第一全反射表面4121之最大直徑為1/12至1/6，且第二全反射表面4122之最大直徑為1/7至1/3。第二折射表面4123b之最大直徑為1/6至2/3，且第二折射表面4123b之寬度為透鏡4120之直徑的1/12至1/6。第三折射表面4123c之直徑與整個透鏡的相同。
另外，假定透鏡4120之高度為1，第一全反射表面4121之高度為1/4至3/4；第二全反射表面4122之高度為1/6至1/4；第一折射表面4123a之高度為1/12至1/8；且第三折射表面4123c之高度為7/8至11/12。此處，第三折射表面4123c呈如圖所示之橢圓形式，且橢圓之短軸與長軸之比率處於1：4或更小的範圍內。即，其可為一圓。
相應地，如圖32所示，發射自一光源(發光晶片)且接著入射於第一及第二全反射表面4121及4122上之光R2及R4被全部反射，且沿y軸方向經由折射表面4123a、4123b及4123c而射出。入射於第一至第三折射表面4123a、4123b及4123c上之光R5、R3及R1經折射且沿y軸方向射出。
同樣，本發明之透鏡120形成為具有在其中央部分之具有不同斜度之全反射表面，以及在其邊緣處之繞成圓的表面及多數個水平及垂直表面，以便發光強度之一峰值如圖33所示相對於±70處於±10的範圍內。
在圖33中，使用具有1.5的折射率之透鏡4120以便第一全反射表面4121與發射自發光晶片4110之光所界定之角度變為大於一臨界角而為約50度，且第二全反射表面4122與發射自發光晶片4110之光所界定的角度變為約43度。接著，相對於定位發光晶片之區域在+90至-90的範圍內模擬發光強度，且在曲線圖中繪示結果。
如圖33中之曲線圖所示，發光強度在±70度附近最高。即，發光強度在+70度處為約1.0且在-70度處為約.97。 另外，在±40度內，發光強度不大於0.2。
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，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，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。
10‧‧‧基板
11‧‧‧發光晶片
12‧‧‧凸透鏡
13‧‧‧圖案
14‧‧‧反射罩
100‧‧‧基板
110‧‧‧發光晶片
120‧‧‧透鏡
121‧‧‧第一全反射表面
122‧‧‧第二全反射表面
123‧‧‧彎曲折射表面
200‧‧‧引腳端
201‧‧‧外部框架
210‧‧‧連接端
220‧‧‧面板支撐體
240‧‧‧中空部分
300‧‧‧第一封裝外殼
310‧‧‧第二封裝外殼
320‧‧‧收納槽
330‧‧‧散熱片
340‧‧‧插入突出部
340a‧‧‧鎖定臺階
350‧‧‧圓形通孔
360‧‧‧發光晶片底座部分
370‧‧‧散熱片底座槽
380‧‧‧通孔
390、390a、390b‧‧‧階躍部分
400‧‧‧發光晶片
410‧‧‧穩壓二極體
420‧‧‧連接線
450‧‧‧密封物
470‧‧‧環氧樹脂
500‧‧‧導線架
510‧‧‧外部框架
530‧‧‧支撐環
550a、550b‧‧‧連接端
560a、560b‧‧‧切割後的連接端
570a、570b、570c、590a、590b、590c‧‧‧引腳端
600‧‧‧散熱片
610‧‧‧基底
630‧‧‧基底突出部
630a‧‧‧支撐環收納槽
700‧‧‧封裝主體
800‧‧‧發光晶片
810a‧‧‧單打線連接發光晶片
830‧‧‧雙打線連接發光晶片
850‧‧‧雙打線連接發光晶片
1100‧‧‧基板
1110‧‧‧發光晶片
1120‧‧‧透鏡
1121‧‧‧第一反射表面
1122‧‧‧第二反射表面
1123a‧‧‧線形第一折射表面
1123b‧‧‧彎曲第二折射表面
2100‧‧‧基板
2110‧‧‧發光晶片
2120‧‧‧透鏡
2121‧‧‧第一全反射表面
2122‧‧‧第二全反射表面
2123a‧‧‧彎曲第一折射表面
2123b‧‧‧線形第二折射表面
2123c‧‧‧線形第三折射表面
3100‧‧‧基板
3110‧‧‧發光晶片
3120‧‧‧透鏡
3121‧‧‧第一全反射表面
3122‧‧‧第二全反射表面
3123a‧‧‧線形第一折射表面
3123b‧‧‧線形第二折射表面
3123c‧‧‧線形第三折射表面
3123d‧‧‧彎曲第四折射表面
4100‧‧‧基板
4110‧‧‧發光晶片
4120‧‧‧透鏡
4121‧‧‧第一全反射表面
4122‧‧‧第二全反射表面
4123a‧‧‧線形第一折射表面
4123b‧‧‧線形第二折射表面
4123c‧‧‧彎曲第三折射表面
θ C 1 ‧‧‧入射角
θ C 2 ‧‧‧入射角
A‧‧‧第一反射表面之最大直徑
B‧‧‧第二反射表面之最大直徑
C‧‧‧整個透鏡之直徑
n1‧‧‧高折射率
n2‧‧‧低折射率
R1、R2、R3、R4、R5、R6‧‧‧光
T‧‧‧透鏡高度
T1‧‧‧第二反射表面高度
T2‧‧‧第一反射表面高度
圖1a及圖1b為習知發光元件之剖視圖。
圖2為說明一臨界角之示意圖。
圖3a為具有根據本發明之第一實施例的一透鏡之發光元件的剖視示意圖。
圖3b為根據第一實施例之透鏡的平面圖。
圖4為說明根據第一實施例之全內反射透鏡之操作的示意圖。
圖5為繪示具有根據第一實施例之透鏡的發光元件之模擬結果的曲線圖。
圖6a及圖6b為繪示實驗性量測結果之曲線圖。
圖7繪示一外部框架之平面及側面圖，該外部框架用於大規模生產根據該實施例之第一修改體之發光元件。
圖8為說明根據該第一修改體之具有一散熱片之發光元件的分解透視圖。
圖9繪示說明一狀態的放大平面及側面圖，在該狀態中根據該第一修改體之具有散熱片的發光元件形成於一外部框架中。
圖10(a)及圖10(b)為根據第一修改體之發光元件 的頂部及底部透視圖。
圖11(a)及圖11(b)及圖12(a)至圖12(c)為根據該第一修改體之發光元件的截面圖。
圖13為說明用於大規模生產根據實施例之第二修改體之發光元件的導線架之透視圖。
圖14為說明製造根據該第二修改體之發光元件的方法之流程圖。
圖15至圖21為說明根據該流程圖製造發光元件之方法的透視圖。
圖22a為具有一根據本發明之第二實施例的透鏡之發光元件的概念剖視圖。
圖22b為根據該第二實施例之透鏡的透視圖。
圖23為說明根據該第二實施例之全內反射透鏡之操作的示意圖。
圖24為說明根據該第二實施例之發光元件之模擬結果的曲線圖。
圖25a為具有一根據本發明之第三實施例之透鏡的發光元件之概念剖視圖。
圖25b為根據該第三實施例之透鏡的透視圖。
圖26為說明根據該第三實施例之全內反射透鏡之操作的示意圖。
圖27為繪示根據該第三實施例之發光元件之模擬結果的曲線圖。
圖28a為具有一根據本發明之第四實施例之透鏡的發 光元件之概念剖視圖。
圖28b為根據該第四實施例之透鏡的透視圖。
圖29為說明根據該第四實施例之全內反射透鏡之操作的示意圖。
圖30為繪示根據該第四實施例之發光元件之模擬結果的曲線圖。
圖31a為具有一根據本發明之第五實施例之透鏡的發光元件之概念剖視圖。
圖31b為根據該第五實施例之透鏡的透視圖。
圖32為說明根據該第五實施例之全內反射透鏡之操作的示意圖。
圖33為繪示根據該第五實施例之發光元件之模擬結果的曲線圖。
100‧‧‧基板
110‧‧‧發光晶片
120‧‧‧透鏡
121‧‧‧第一全反射表面
122‧‧‧第二全反射表面
123‧‧‧彎曲折射表面
T‧‧‧透鏡高度
T1‧‧‧第二反射表面高度
T2‧‧‧第一反射表面高度

Claims (15)

  1. 一種透鏡，包含：一主體；一全反射表面，其具有一相對於前述主體之一中央軸的全反射斜度；以及一線形及/或彎曲折射表面，緊鄰前述全反射表面之一邊緣，且沿平行該中央軸、垂直該中央軸或遠離該中央軸的方向延伸而形成。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡，其中前述折射表面包含：一線形折射表面，其藉由在前述全反射表面之一周邊經彎曲而形成；以及一彎曲折射表面，其自前述線形折射表面之一周邊延伸而形成。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡，其中前述折射表面包含：一彎曲折射表面，其自前述全反射表面之一周邊延伸而形成；以及一線形折射表面，其藉由在前述彎曲折射表面之一周邊經彎曲而形成。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之透鏡，其中前述彎曲折射表面呈一橢圓形狀，且前述橢圓之短軸與長軸之比率為1：4或更小。
  5. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之透 鏡，其中前述線形折射表面被彎曲多於一次。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡，其中前述全反射表面包含：一第一全反射表面，其具有呈一V形凹進形式之具有一預定斜度之一部分；以及一第二全反射表面，其自前述第一全反射表面之一周邊向上延伸並且以比前述第一全反射表面之斜度更小的傾斜度來傾斜而形成。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡，其中前述主體之折射率為1.2至2.0。
  8. 一種發光元件，包含：一封裝外殼，其具有一開口及被前述開口所暴露之一通孔；一引腳端，其具有一暴露於前述封裝外殼之前述開口內之內部部分，及一自前述內部部分延伸且突出至前述封裝外殼之外部之外部部分；一散熱片，其耦接至前述封裝外殼之一下部且所述散熱片具有一經由前述開口所暴露之部分；以及一透鏡，具有一中央軸，且該透鏡包含一密封前述封裝外殼且具有一全反射斜度之全反射表面，及一緊鄰前述全反射表面之一邊緣，且沿平行該中央軸、垂直該中央軸或遠離該中央軸的方向延伸而形成之折射表面。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之發光元件，其中前述封裝外殼包含一第一外殼及一第二外殼，而所述第一外殼 及所述第二外殼藉由前述插入所述第一外殼及所述第二外殼之間的引腳端而相互耦接，且前述開口形成於前述第一外殼中。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之發光元件，其中前述散熱片包含：一散熱片主體，其對應於前述封裝外殼之一底面；以及一插入突出部，其自前述散熱片主體之一中央部分向上突出且被插入於前述封裝外殼之前述通孔中。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之發光元件，其中前述散熱片具有一耦接突出部，位在前述散熱片主體及前述插入突出部的至少其中之一上。
  12. 一種發光元件，包含：一散熱片支撐環；一插入前述散熱片支撐環中之散熱片；至少兩個引腳端，其配置於前述支撐環之兩側而被前述支撐環及前述散熱片隔開；一封裝主體，其用於模製前述散熱片及前述引腳端以支撐前述散熱片及前述引腳端，而前述封裝主體具有一開口，且經由前述開口而暴露前述散熱片之一上部及前述引腳端之部分；以及一透鏡，具有一中央軸，且該透鏡包含一密封前述封裝主體且具有一全反射斜度之全反射表面，及一緊鄰前述全反射表面之一邊緣，且沿平行該中央軸、垂直該中央軸 或遠離該中央軸的方向延伸所形成之折射表面。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之發光元件，其中前述散熱片具有一基底及一在所述基底的中央處而自前述基底向上突出之突出部，且前述突出部被插入前述支撐環中。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之發光元件，其中前述散熱片更包含一處於前述突出部之一側面中之支撐環收納槽，以便可將前述支撐環收納槽緊固至前述支撐環。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之發光元件，其中前述封裝主體為一塑膠樹脂主體，其藉由在將前述散熱片插入前述支撐環中之後，嵌入模製一熱固性或熱塑性樹脂而形成。
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