TWI414090B - 發光二極體光源 - Google Patents

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Description

發光二極體光源
本發明涉及一種光源，尤其涉及一種發光二極體光源。
發光二極體作為一種高效的發光源，具有環保、省電、壽命長等諸多特點已經被廣泛的運用於各種領域。
發光二極體可應用於光源模組。發光二極體的出光角度一般為90度至120度，其中央(出光角約為0度至30度)的光線強度較強，周圍的光線強度較弱，導致整個光源模組的出光不均勻。
有鑒於此，有必要提供一種出光均勻的發光二極體光源。
一種發光二極體光源，包括基板、形成在該基板的上表面的反射杯、收容在該反射杯內的發光二極體晶片、以及透鏡模組。該透鏡模組包括一個第一透鏡，該第一透鏡具有一個遠離該發光二極體晶片的出光面。該第一透鏡的出光面的中心處具有一個向該第一透鏡延伸的第一凹槽，使得該發光二極體晶片位於出光面中心的光線向四周擴散，從而使該發光二極體光源的出光均勻。
該第一透鏡的出光面的中心處的凹槽可將照射至其上的光線向四周擴散，從而使該發光二極體光源的出光均勻。
100、200‧‧‧發光二極體光源
10‧‧‧基板
101‧‧‧上表面
11‧‧‧反射杯
111‧‧‧凹槽部
12‧‧‧第一引腳
13‧‧‧第二引腳
121、131‧‧‧接觸段
122、132‧‧‧接線段
123、133‧‧‧連接段
14‧‧‧發光二極體晶片
140‧‧‧發光面
141、142‧‧‧金線
15、25‧‧‧封裝體
151、251‧‧‧光出射面
16、26‧‧‧透鏡模組
17、27‧‧‧第一透鏡
171、271、281‧‧‧入光面
172、272、282‧‧‧出光面
28‧‧‧第二透鏡
19、29‧‧‧第一凹槽
191、288‧‧‧邊界圓
286‧‧‧第二凹槽
圖1是本發明第一實施例提供的發光二極體光源的剖面示意圖。
圖2是圖1中透鏡模組在該封裝體的光出射面上的投影示意圖。
圖3是圖1中的第一透鏡的放大圖。
圖4是本發明第二實施例提供的發光二極體光源的剖面示意圖。
圖5是圖4中透鏡模組在該封裝體的光出射面上的投影示意圖。
圖6是圖4中的第二透鏡的放大圖。
圖7是圖4中的發光二極體光源的光強分佈圖。
圖8是透鏡模組在該封裝體的光出射面上的又一投影示意圖。
圖9是透鏡模組在該封裝體的光出射面上的另一投影示意圖。
下面將結合附圖對本發明實施例作進一步的詳細說明。
圖1所示為本發明第一實施例提供的發光二極體光源100。該發光二極體光源100包括基板10、形成在該基板10上的反射杯11、分別固定於基板10相對兩端的第一引腳12及第二引腳13、收容在該反射杯11內的發光二極體晶片14、覆蓋在該發光二極體晶片14上的封裝體15、設置在發光二極體晶片14出光面上透鏡模組16。
在本實施例中，該基板10為一長方體形，其具有一個上表面101，該上表面101為平面。
該反射杯11形成在該基板10的上表面101上。該反射杯11呈環狀 ，其中部形成一凹槽部111。在本實施例中，該反射杯11的內表面形成有反射材料(未標示)，如金屬銀層、金屬銅層或者其他光學反射鍍層等。該基板10與反射杯11可以由LCP(Liquid Crystal Polymer，即液晶高分子)材料一體製成，也可以為不同材料分開製造，比如所述反射杯11由LCP材料製成，而基板10為矽基板、塑膠基板或陶瓷基板。另外，在製作中，所述LCP材料中可以混入塑膠(Plastic)粒子、陶瓷(Ceramic)粒子或者高揮發性溶液。
該第一引腳12及第二引腳13均由金屬材料製成，並彎折成U型，分別穿置於基板10的相對兩端。第一引腳12與第二引腳13相互隔開以避免短路。第一引腳12及第二引腳13均包括位於基板10底面的接觸段121、131、位於基板10的上表面101且暴露於反射杯11內的接線段122、132及連接接觸段121、131及接線段121、132的連接段123、133。該接觸段121、131用於與外部的電路(圖未示)連接以將電能輸入進發光二極體晶片14內。該接線段122、132用於與發光二極體晶片14電連接，以驅動發光二極體晶片14發光。該接線段122、132平行於接觸段121、131且垂直於連接段123、133。
該發光二極體晶片14設置在該第一引腳12的接線段122上。在本實施例中，該發光二極體晶片14設置在該反射杯11底部的中心處。該發光二極體晶片14與該第一引腳12之間設置有絕緣材料。該發光二極體晶片14的兩個電極通過兩個金線141、142分別連接至第一引腳12及第二引腳13的接線段122、132以實現電性導通。在其他實施例中，該發光二極體晶片14也可以覆晶的方式與第一引 腳12及第二引腳13形成電連接。該發光二極體晶片14具有一個遠離該基板10的發光面140。
該封裝體5覆蓋在該發光二極體晶片14上，且收容於該反射杯11的凹槽部111內。該封裝體15由聚碳酸酯或者聚甲基丙烯酸甲酯等透明材料所製成。該封裝體15具有一個遠離該發光二極體晶片14的光出射面151。在本實施例中，該光出射面151為平面。
請一併參見圖2及圖3，該透鏡模組16設置在封裝體15的光出射面151上。在本實施例中，該透鏡模組16包括一個第一透鏡17。該第一透鏡17位於該發光二極體晶片14的正上方。該第一透鏡17具有一個與該封裝體15的光出射面151相接觸的入光面171、以及與該入光面171相對的出光面172。該入光面171為一平面，該出光面172為一凸曲面。在本實施例中，該第一透鏡17為半球形，其對應的球半徑為R，球心為O 1。該入光面171為半徑為R的圓平面，且圓心即為該第一透鏡17所對應的球心O 1。該出光面172為半徑為R的半球面。該封裝體15的光出射面151為圓形。該封裝體15的光出射面151的半徑大於該第一透鏡17的入光面171的半徑R。該第一透鏡17的入光面171的圓心與該光出射面151的中心相重合。
可以理解的是，該第一透鏡17的半徑也可以與該封裝體15的光出射面151的半徑相同，即該第一透鏡17的入光面171覆蓋整個封裝體15的光出射面151。該第一透鏡17也可以不為規則的半球體，而可以為其他形狀，如入光面171的半徑小於R的球冠，或者為其 他形狀的透鏡，至少包括一個入光面171以及一個與該入光面171相對的凸曲面狀的出光面172即可。
該第一透鏡17的出光面172上形成有一個向該第一透鏡17內延伸的第一凹槽19。在本實施例中，該第一凹槽19呈圓錐形，且其中心線過該第一透鏡17對應的球心O 1。該第一凹槽19在該第一透鏡17的出光面172上形成一個邊界圓191。當然，該第一凹槽19也可以為其他形狀，如倒三角錐形，倒多棱錐形等。
該圓錐形第一凹槽19的頂點A到該第一透鏡17對應的球心O 1的距離為H，其中，
該第一透鏡17對應的球半徑為R，該邊界圓191上任意一點到該第一透鏡17的入光面171的距離為H 1，其中，
該第一透鏡17的出光面為凸曲面，其可將該發光二極體晶片14發出的光線向四周擴散。並且，該第一透鏡17的出光面的中心處具有第一凹槽19，該第一凹槽19可進一步將照射至其上的光線向四周擴散，從而使該發光二極體光源100的出光均勻。
圖4與圖5所示為本發明第二實施例提供的發光二極體光源200。該發光二極體光源200與發光二極體光源100結構基本相同，不同之處在於，該發光二極體光源200包括的透鏡模組26包括一個第 一透鏡27以及多個第二透鏡28。
在本實施例中，該第二透鏡28為四個，且該第二透鏡28與該第一透鏡27的大小形狀相同，均為半球形，其對應的球半徑均為R，球心為O 2。該第一透鏡27與該第二透鏡28分別具有一個與該封裝體25的光出射面251相接觸的入光面271、281，以及分別與該入光面271、281相對出光面272、282。該入光面271、281為半徑為R的圓平面，該出光面272、282為半徑為R的半球面。該第一透鏡27的出光面271上形成有一個第一凹槽29。其中，該第一透鏡27與實施例一中的第一透鏡17形狀相同。該第一凹槽29與第一實施例中的第一凹槽19結構相同。當然，該多個第二透鏡28也可以與該第一透鏡27形狀相同。該第二透鏡28也可以不為規則的半球體，而可以為其他形狀，如入光面271的半徑小於R的球冠，或者為其他形狀的透鏡，至少包括一個入光面271以及一個與該入光面271相對的凸曲面狀的出光面272即可。
在該封裝體25的光出射面251上，該四個第二透鏡28均勻環繞該第一透鏡27，即該四個第二透鏡28所對應的球心排列成一個正方形，該第一透鏡27所對應的球心O 1設置在該正方形的中心處。在本實施例中，該第一透鏡27與該四個第二透鏡28分別相切。該封裝體25的光出射面251為圓形，並且，該封裝體25的光出射面251的半徑為3R。也即，該第一透鏡27的所對應的球心O 1與該封裝體25的光出射面251的中心相重合。
可以理解的是，該第一透鏡27與該第二透鏡28也可以不相切設置 ，而相距有預定距離。並且，該封裝體25的光出射面251的半徑也不限於3R，而可以大於3R。
請一併參見圖6，每個第二透鏡28的出光面282上均設置有一個第二凹槽286。在本實施例中，該第二凹槽286與該第一透鏡27上的第一凹槽29大小形狀相同。該第二凹槽286呈圓錐形，且其中心線過該第二透鏡28對應的球心O 2。該第二凹槽286在該第二透鏡28上形成一個邊界圓288。
該圓錐形第二凹槽286的頂點B到該第二透鏡28對應的球心O 2的距離為H 2，其中，
該第二透鏡28對應的球半徑為R，該相切圓288上任意一點到該第二透鏡28的入光面271的距離為H 3，其中，
可以理解的是，該第一凹槽29與第二凹槽286的大小形狀也可以不相同。該第一凹槽29與第二凹槽286也可以為其他形狀，如倒三角錐形，倒多棱錐形等。請一併參見圖7所示，該發光二極體光源200的光強分佈示意圖。該第一透鏡27的出光面272上設置的第一凹槽29以及該第二透鏡28的出光面上設置的第二凹槽286可有效地將照射至其上的光線向四周擴散，從而使該發光二極體光源200的出光均勻。
可以理解的是，該第二透鏡28也可以不限於一個、二個、三個或者更多。當該第二透鏡28為一個時，該第二透鏡28也以設置在該第一透鏡27的一側，也可以將該第一透鏡27與該第二透鏡28設置在該封裝體25的光出射面251的中心處，即該第一透鏡27所對應的球心O 1與該第二透鏡28所對應的球心O 2的中心連線的中點與該光出射面251的中心相重合。
當該第二透鏡28為兩個時，該兩個第二透鏡28與該第一透鏡27可以形成一個正三角形，設置在該發光二極體晶片24的正上方。當然，也可以將該兩個第二透鏡28對稱設置在該第一透鏡27的兩側。
當該第二透鏡28為三個或三個以上時，可以將該第一透鏡27設置在該封裝體25的光出射面251的中心處，該第二透鏡28均勻設置在該第一透鏡27的週邊。
請一併參見圖8，該第二透鏡28為五個，該五個第二透鏡28均勻設置在該第一透鏡27的週邊且均與該第一透鏡27相切，即該五個第二透鏡28所對應的球心O 2形成一個正五邊形。
請一併參見圖9，該第二透鏡28為六個，該六個第二透鏡28均勻設置在該第一透鏡27的週邊且均與該第一透鏡27相切，即該六個第二透鏡28所對應的球心O 2形成一個正六邊形。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限 制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
100‧‧‧發光二極體光源
10‧‧‧基板
101‧‧‧上表面
11‧‧‧反射杯
111‧‧‧凹槽部
12‧‧‧第一引腳
13‧‧‧第二引腳
121、131‧‧‧接觸段
122、132‧‧‧接線段
123、133‧‧‧連接段
14‧‧‧發光二極體晶片
140‧‧‧發光面
141、142‧‧‧金線
15‧‧‧封裝體
151‧‧‧光出射面
16‧‧‧透鏡模組
17‧‧‧第一透鏡
171‧‧‧入光面
172‧‧‧出光面
19‧‧‧第一凹槽

Claims (10)

  1. 一種發光二極體光源，包括基板、形成在該基板的上表面的反射杯、以及收容在該反射杯內的發光二極體晶片，其改進在於：該發光二極體光源進一步包括設置在該發光二極體晶片出光面的透鏡模組，該透鏡模組包括一個第一透鏡，該第一透鏡具有一個遠離該發光二極體晶片的出光面，該第一透鏡的出光面的中心處具有一個向該第一透鏡延伸的第一凹槽，該第一凹槽呈圓錐形，使得該發光二極體晶片位於出光面中心的光線向四周擴散，從而使該發光二極體光源的出光均勻。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體光源，其中，該透鏡模組設置在該發光二極體晶片的出光面的中心處。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體光源，其中，該透鏡模組進一步包括第二透鏡，該第二透鏡具有一個遠離該發光二極體晶片的出光面，該第二透鏡的出光面的中心處具有一個向該第二透鏡延伸的第二凹槽。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之發光二極體光源，其中，該第二透鏡為多個，該第一透鏡設置在該發光二極體晶片的出光面的中心處，該多個第二透鏡均勻設置在該第一透鏡的週邊。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之發光二極體光源，其中，該第二透鏡為多個，該第一透鏡與第二透鏡設置在該發光二極體晶片的出光面的中心處。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之發光二極體光源，其中，該第二凹 槽呈圓錐形。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之發光二極體光源，其中，該第一透鏡、第二透鏡形狀相同，均呈半球形，第一凹槽的中心線經過該第一透鏡對應的球心。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之發光二極體光源，其中，該第一透鏡對應的球半徑為R，該第一凹槽的頂點到該第一透鏡對應的球心的距離為H，其中，
  9. 如申請專利範圍第7項所述之發光二極體光源，其中，該第一透鏡對應的球半徑為R，該第一透鏡還包括一個與該出光面相對的圓形入光面，該第一凹槽在該第一透鏡的出光面上形成一個邊界圓，該邊界圓上任意一點到該入光面的距離為H 1，其中，
  10. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體光源，其中，進一步包括封裝體，該封裝體具有一個遠離該發光二極體晶片的光出射面，該光出射面為平面，該透鏡模組設置在該光出射面上。
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