TWI422074B - 非球面ｌｅｄ鏡片以及含有此鏡片的發光元件 - Google Patents

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Description

非球面LED鏡片以及含有此鏡片的發光元件 【相關專利申請案之交叉參考】
本申請案主張2010年1月7日申請之韓國專利申請案第10-2010-0001059號與2010年3月30日申請之韓國專利申請案第10-2010-0028693號之優先權及權益，該些專利申請案之全部揭露內容均併入本案供參考。
本發明是有關於一種發光二極體(light emitting diodes,LEDs)的鏡片(lens)，且特別是有關於一種非球面發光二極體鏡片(aspherical LED lens)以及含有此鏡片的發光元件(light emitting device)。
發光二極體(LED)是指一種具有p-n接面(p-n junction)且根據p-n接面所形成的電位差在其中再結合電子(electrons)與電洞(holes)而發射光之半導體元件(semiconductor device)。發光二極體(LED)可由例如氮化鎵(GaN)、砷化鎵(GaAs)、磷化鎵(GaP)、磷砷化鎵(GaAs1-xPx)、砷化鋁鎵(Ga1-xAlxAs)、磷化銦(InP)、磷化鎵銦(In1-xGaxP)等等之化合物半導體(compound semiconductors)組成，並且已經普遍用於指示燈(display lamps)或顯示裝置(display devices)以顯示例如數字之簡單資訊。近年來，隨著例如資訊顯示科技及半導體科技之科技的發展，發光二極體(LEDs)不僅可用於例如液晶顯示器裝置(liquid crystal display devices)之平面顯示器(flat panel displays)，也可用於一般照明。
發光二極體(LEDs)有許多優點，例如：比現有的光源(light source)更優越的能源效率與更長的壽命；未釋放有害的紫外線(ultraviolet,UV)光；以及環保，因此成為可取代現有冷陰極螢光燈(cold cathode fluorescent lamps,CCFL)之光源而逐漸受到關注。
然而，當發光二極體(LEDs)應用於顯示裝置的背光單元(backlight unit)的光源時，直接配置在發光二極體(LEDs)上的面板(panel)可具有高照度(illumination)，但是發光二極體(LEDs)之間的區域則由於發光二極體(LEDs)的點光源特性可能具有低照度，因而整個面板可能具有不均勻的照度。此外，例如當發光二極體(LEDs)應用於路燈時，只有直接在路燈下的區域可能變得明亮，在路燈之間的路面卻可能黑暗，因而使行人或駕駛感到不便。
在此將參考使用半球面發光二極體鏡片(semispherical LED lens)作為背光單元的光源之例子而具體地說明習知的發光二極體(LED)。
圖1是包含習知半球面發光二極體(LED)鏡片的發光元件100的側剖面圖，圖2是發光元件100所發射的光的方位角曲線(orientation angle curve)的曲線圖，以及圖3是當發光元件100作為背光單元的光源時根據發光元件100的排列在顯示裝置的面板上照度的示意圖。
如圖1所示，習知發光元件100包括發光二極體晶片(LED chip)2以及調整發光二極體(LED)晶片2所發射的光 的角度之半球面發光二極體(LED)鏡片4。雖然未繪示於圖中，發光元件100更可包括沈積在發光二極體(LED)晶片2上的螢光材料以便產生白光。
參照圖2，因為如圖1所示之發光元件100所發射的光由於鏡片4的半球面結構而聚焦於鏡片4的中心，所以此光可具有使照度朝鏡片的中心軸(central axis)增加且朝其右邊及左邊逐漸減少之對稱圖案(symmetrical pattern)的方位角。
因此，如圖3所示，當包含半球面發光二極體(LED)鏡片的發光元件100直線排列在顯示裝置的背光單元中時，發光元件100上方的面板上之照度可能不均勻，並且可能在面板上重複形成亮區與暗區。
本發明提供一種非球面發光二極體(LED)鏡片以及含有此鏡片的發光元件，可使發光二極體(LED)晶片所發射的光具有雙峰形圖案的方位角而且最小化色差(chromatic aberration)。
本發明提供一種非球面發光二極體(LED)鏡片以及含有此鏡片的發光元件，可使發光二極體晶片所發射的光的方位角曲線對稱於發光二極體(LED)鏡片的主軸(major axis)及副軸(minor axis)。
本發明的其他特徵將於以下的說明中予以敘述，並且一部分可由此說明自然明瞭或可藉由實施本發明而得知。
本發明之一實施例揭露一種非球面發光二極體(LED) 鏡片。此非球面發光二極體(LED)鏡片包括：出光面(light exit plane)，在中心軸附近凹陷；入光面(light entrance plane)，包含一種頂點(vertex)位於中心軸之錐形面(conical plane)；以及多個突出(protrusions)，排列在出光面的一部分側面(side surface)上，其中非球面發光二極體(LED)鏡片具有對稱於其中心軸之放射狀對稱結構。
本發明之一實施例揭露一種發光元件。此發光元件包括：殼體(housing)；發光二極體(LED)晶片，排列在殼體上；以及非球面發光二極體(LED)鏡片，排列在發光二極體(LED)晶片上，此非球面發光二極體(LED)鏡片具有對稱於發光二極體(LED)鏡片的中心軸之放射狀對稱結構。上述非球面發光二極體(LED)鏡片包括：出光面，在中心軸附近凹陷；入光面，包含一種頂點位於中心軸之錐形面，以及多個突出，排列在出光面的一部分側面上。
本發明之一實施例揭露一種發光元件。此發光元件包括：基底(substrate)；發光二極體(LED)晶片，排列在基底上；以及非球面發光二極體(LED)鏡片，排列在發光二極體(LED)晶片上。上述非球面發光二極體(LED)鏡片包含分別沿著發光二極體(LED)鏡片的主軸與副軸截取之不同截面。
須知以上的概括說明及以下的詳細說明皆用以舉例及解釋，並且將於申請專利範圍提供本發明的進一步解釋。
用以提供本發明的進一步說明之附圖將併入及構成此專利說明書的一部分，附圖繪示本發明的實施例，並且 連同其說明用以解釋本發明的原理。
在此將於參考繪示本發明的實施例之附圖之後更完整地說明本發明。然而，本發明能以許多不同的形式來實施，因此不應視為侷限於在此所述之實施例。更確切地說，提供這些實施例使本發明的揭露更齊全，並且將更完整地傳達本發明的觀念給任何所屬技術領域中具有通常知識者。在各圖中，為了清楚起見可能誇大各圖中分層及區域的尺寸及相對大小。圖中相同的參考數字表示相同的元件。
須知當一元件或分層稱為「位於」或「連接」另一元件或分層時，其可能直接位於或連接於此另一元件或分層，或者可能存在中介的元件或分層。相對地，當一元件或層稱為「直接位於」或「直接連接」另一元件或分層時，不存在中介的元件或分層。
圖4與圖5是一種包含非球面發光二極體(LED)鏡片之發光元件的透視圖與側剖面圖，並且圖6與圖7是圖4的非球面發光二極體(LED)鏡片所發射的光的方位角曲線的曲線圖與圖4的非球面發光二極體(LED)鏡片的色差的曲線圖。
參照圖4及圖5，發光元件200包括其內形成凹洞(cavity)21之殼體20、安裝在殼體20上之發光二極體(LED)晶片12、凹洞21的封裝材料(encapsulation material)22、以及非球面發光二極體(LED)鏡片14。
非球面發光二極體(LED)鏡片14可由例如矽膠 (silicone)、環氧樹脂(epoxy)、玻璃、或塑膠之類的透光材料(light-transmitting material)形成且其中散佈磷光體(phosphors)。此外，非球面發光二極體(LED)鏡片14可包括入光面141及出光面142，且具有對稱於發光二極體(LED)鏡片14的中心軸(y)之放射狀對稱結構。
在此，入光面141是指從發光二極體(LED)晶片12發射且通過封裝材料22之光入射時所在之平面，並且由一種頂點位於中心軸之錐形面組成。空氣層(air layer)25可位於入光面141與封裝材料22之間的空間。並且，出光面142是指通過發光二極體(LED)鏡片14的光藉以發射至此發光二極體(LED)鏡片外部之平面，並且具有圍繞中心軸而彼此部分重疊之兩個凸半球面形狀(convex semispherical shapes)的重疊區域。上述之圍繞中心軸的重疊區域可以是凹陷區域。
利用非球面鏡片14的這種結構，光的數量或強度在接近非球面發光二極體(LED)鏡片14的中心(亦即接近非球面發光二極體(LED)鏡片14的中心軸)時減少，並且在接近非球面發光二極體(LED)鏡片14的周邊時增加，藉此提供如圖6所示之方位角曲線。尤其，相較於圖2，圖6的方位角曲線在鏡片的兩邊(接近大約+/-67度之角度)具有雙峰，以取代在鏡片的中心(在零度之角度)具有雙峰，並且圖形中心之光的數量或強度是此峰值的大約30~40%。
因此，當使用此種非球面鏡片14作為顯示裝置的背光單元的光源時，顯示裝置可在其面板上具有均勻的照度 及亮度，藉以解決亮區形成於發光二極體(LED)封裝正上方的面板區域且暗區形成於相鄰的發光二極體(LED)封裝之間的面板區域之習知發光二極體(LED)鏡片的問題。
不包含分散劑(dispersing agent)之非球面鏡片14由於鏡片的形狀可能顯現比習知半球面鏡片4更嚴重的色差，如同圖7的色差曲線。具體而言，在不包含分散劑之非球面鏡片14的方位角曲線中，方位角在±90度內之X-座標變化(△X)是大約0.047且Y-座標變化(△Y)是大約0.082。因此，可看出非球面鏡片14造成嚴重的色差。結果，由於色差可能在面板上產生例如黃色斑點或黃色圓環之類的斑點。
另一方面，當非球面鏡片14包含分散劑以解決色差問題時，分散劑可能不當地降低鏡片所發射的光的數量或可能對方位角產生不當的效果。因此，只使用分散劑可能不足以達成降低色差。
其次，將參考圖8至圖10來說明依照本發明之一實施例之一種非球面鏡片。
圖8是依照本發明之一實施例之一種具有包含多個側邊突出之非球面發光二極體(LED)鏡片之發光元件的側剖面圖。圖9與圖10分別是圖8的非球面發光二極體(LED)鏡片所發射的光的方位角曲線圖與此非球面發光二極體(LED)鏡片的色差曲線圖。
參照圖8，發光元件1000包括其內形成凹洞321之殼體320、發光二極體(LED)晶片322、封裝材料323、以及 非球面發光二極體(LED)鏡片360。
在殼體320中，凹洞321具有預定深度且可配置成圍繞發光二極體(LED)晶片322。凹洞321的深度最好可大於或等於發光二極體(LED)晶片322的高度。
封裝材料323是例如矽膠或環氧樹脂之類的透光材料，用以填充凹洞321，並且封裝發光二極體(LED)晶片322以覆蓋及保護發光二極體(LED)晶片322。
發光二極體(LED)晶片322安裝在殼體320的上表面，並且發射例如430~480奈米(nm)波段(wavelength band)之藍光或350~410奈米(nm)波段之紫外線(UV)光。另一方面，發光二極體(LED)晶片322可設定為發射其他顏色的光。因此，本發明並未侷限於特定的發光二極體(LED)晶片。
發光二極體(LED)晶片322安裝在殼體320的上表面且可放置在非球面發光二極體(LED)鏡片360的中心軸與殼體320交會之位置。具體而言，發光二極體(LED)晶片322可配置在非球面發光二極體(LED)鏡片360的中心，此鏡片可藉由膠黏劑(adhesive)或其他的方法來結合或連接包含發光二極體(LED)晶片322之殼體320的上表面。雖然於圖8中非球面發光二極體(LED)鏡片360繪示成配置在單一發光二極體(LED)晶片的上方，但是須知非球面發光二極體(LED)鏡片可配置在多個發光二極體(LED)晶片的上方。亦即，可配置多個發光二極體(LED)晶片在發光二極體(LED)鏡片360的中心軸(或中心)且圍繞其中心軸。
並且，螢光材料可直接沈積在發光二極體(LED)晶片322上或可包含於封裝材料323或構成非球面發光二極體(LED)鏡片360的樹脂(resin)中。在此，螢光材料可利用發光二極體(LED)晶片322所發射的光作為激發光源來發射某種顏色的光。例如，若發光二極體(LED)晶片322是由發射430~480奈米(nm)波段的光之半導體組成之藍光發光二極體(LED)晶片，則利用此光的某部分作為激發光源來發射黃綠光或黃光之磷光體將沈積在發光二極體(LED)晶片322上，以便發光元件可藉由結合發光二極體(LED)晶片322所發射的藍光與磷光體所發射的黃綠光或黃光來發射白光。
此外，非球面發光二極體(LED)鏡片360包括入光面361及出光面362，並且具有對稱於發光二極體(LED)鏡片360的中心軸(y)之放射狀對稱結構。
在此，入光面361是指從發光二極體(LED)晶片322發射且通過封裝材料323之光入射時所在之平面，並且由一種頂點位於中心軸(y)之錐形面組成。空氣層324可位於入光面361與封裝材料323之間的空間。並且，出光面362是指通過鏡片360的光藉以發射至發光二極體(LED)鏡片360外部之平面，並且具有圍繞中心軸(y)而彼此部分重疊之兩個凸半球面形狀C1、C2的重疊的區域。上述之圍繞中心軸(y)的重疊的區域可以是凹陷區域。並且，出光面362包括一部分形成於其側面上之多個突出(粗糙處)363。如圖8所示，突出363可形成於從低於出光面的最高點之某一 點到鏡片的末端之區域上，例如，從對應於鏡片全寬(overall lens width)的大約1/4~1/3之某一點至鏡片的任一末端。突出363可形成於出光面的側面上，其方式為藉由噴砂(sand blasting)而在模具(mold)上形成具有從發光二極體(LED)鏡片360表面算起大約0.4~1.0微米(μm)高度之突出(粗糙處)，隨後射出成形(injection molding)以下所述之液態矽橡膠(liquid silicone rubber,LSR)使進入此模具。
不同於習知半球面鏡片4，非球面鏡片360在接近鏡片的中心(接近中心軸)時光的數量或強度顯示出減少，並且在接近鏡片的周邊時光的數量或強度顯示出增加，藉此提供如圖9所示之光的方位角曲線。
具體而言，圖9的方位角曲線在鏡片的兩邊(接近大約+/-67度之角度)具有雙峰，以取代鏡片的中心(在零度之角度)具有雙峰，雙峰之間的角度(亦即峰間值角度(peak-to-peak angle))是大約110度，並且曲線圖中央之光的數量或強度大約是峰值的30~40%，更精確來說是大約36%。亦即，不同於企圖利用分散劑來降低色差的情況，側邊突出363的形成不會改變原始方位角曲線。
其次，參照圖10，圖中繪示圖8的非球面發光二極體(LED)鏡片360的色差。具體而言，在非球面發光二極體(LED)鏡片360的方位角曲線中，方位角±90度內之X-座標變化(△X)大約是0.028且Y-座標變化(△Y)大約是0.049。因此，相較於圖7的色差曲線圖(△X大約是0.047且△Y大約是0.082)，非球面發光二極體(LED)鏡片360已 經藉由顯著降低X-座標變化(△X)及Y-座標變化(△Y)來降低色差。
因此，當使用包含側邊突出363之非球面鏡片360作為例如顯示裝置的背光單元的光源時，顯示裝置將在顯示裝置的面板上具有均勻的照度及亮度，而且消除色差所造成的例如黃色斑點或黃色圓環之類的斑點。此外，當降低色差是藉由形成側邊突出363而非利用分散劑時，顯示裝置並未遭受通過鏡片的光量下降所造成的亮度惡化。
在依照本實施例之非球面發光二極體(LED)鏡片360的製造過程中，可使用例如矽膠、環氧樹脂、玻璃、或塑膠之類的透光材料。例如，液態矽橡膠(LSR)具有可提供優良彈性之足夠低黏度(viscosity)且比目前使用的黏性矽膠樹脂在高溫時黏度下降較少，因而提供改良的可使用性。此外，液態矽橡膠(LSR)由於其低黏度容許以射出成形來自動化生產，因而提供優良的生產力。此外，因為液態矽橡膠(LSR)對於模具並未顯現釋放性(release properties)，所以液態矽橡膠(LSR)不可能造成鏡片界面現象(interface phenomenon)，並且當藉由噴砂於模具表面來形成突出時容許在鏡片上輕易形成突出(粗糙處)。
依照本發明之一實施例，分散劑將與製造非球面發光二極體(LED)鏡片360所使用的矽膠樹脂混合以達成進一步降低色差。例如，可藉由液態矽橡膠(LSR)與二氧化矽(SiO2)分散劑所混合的混合物之射出成形來生產非球面發光二極體(LED)鏡片。在此情況下，由於分散劑可按色差 度的下降比例來降低光量或提供與圖9不同的方位角曲線，因此可調整液態矽橡膠(LSR)之分散劑的混合比例。
實驗顯示當利用液態矽橡膠(LSR)總數的大約0.3~0.4%之數量來混合分散劑時，非球面發光二極體(LED)鏡片以較少的色差顯現期望的亮度。本發明並未侷限於特定的分散劑種類或混合比例。
圖11(a)、圖11(b)、及圖11(c)分別是依照本發明之實施例之包含線性區段(linear sections)之非球面發光二極體(LED)鏡片的側剖面圖。為了清楚起見將省略上述元件之重複說明。
參照圖11(a)，出光面可包括線性區段。具體而言，非球面發光二極體(LED)鏡片400a的出光面包括接近凹陷部分之線性區段420、包含彎曲表面之側面區段440、以及配置在線性區段與側面區段之間的線性區段430。在另一實施例中，如圖11(c)所示，非球面鏡片400c的出光面可以只包括接近凹陷部分之線性區段420而沒有線性區段430。亦即，依照這些實施例之非球面發光二極體(LED)鏡片的每一個出光面可包括至少兩個交會於鏡片的中心軸(y)之線性區段420。
並且，圖11(a)的非球面發光二極體(LED)鏡片400a具有相對於水平面傾斜大約18度之線性區段420，圖11(b)的非球面發光二極體(LED)鏡片400b具有相對於水平面傾斜大約30度之線性區段420，以及圖11(c)的非球面鏡片400c具有相對於水平面傾斜大約40度之線性區段420。
對於圖11(a)至圖11(c)之個別的非球面鏡片，色差程度與面板上的黃色斑點的產生列示於下列表1。
對於色差程度，就方位角±90度內的X-座標變化(△X)及Y-座標變化而言鏡片400a是△x=0.021/△y=0.069，鏡片400b是△x=0.016/△y=0.038，以及鏡片400c是△x=0.032/△y=0.072。不同於鏡片400a、400b，鏡片400c由於色差而在面板上產生黃色斑點。
因此，對於包含至少兩個在中心軸彼此交會的線性區段420之非球面鏡片400的出光面，色差發生於每一個線性區段相對於水平方向傾斜大約35~40度或更多之角度的時候。
因此，當生產依照本實施例之包含線性區段之非球面鏡片時，考慮到根據接近非球面鏡片的凹陷部分之線性區段的傾斜度在大於大約35-40度之角度可能發生嚴重的色差，可調整線性區段的傾斜度(inclination)至相對於水平方向傾斜大約10~40度。
同時，雖然為了繪圖的清楚起見在圖11(a)、圖11(b)、以及圖11(c)中未繪示粗糙處或突出於每一個非球面鏡片的側面440上，但是每一個出光面更可在其側面上包括粗糙處或突出以降低色差。
圖12(a)及圖12(b)是依照本發明之實施例之非球面發光二極體(LED)鏡片的側剖面圖，其中每一個鏡片包含由具有不同曲率半徑(radii of curvature)之彎曲區段組成的出光面。為了清楚起見在此將省略上述元件之重複說明。
參照圖12(a)及圖12(b)，非球面發光二極體(LED)鏡片500的出光面520並非由具有單一曲率半徑之單一彎曲區段組成。相反地，出光面520可由具有不同曲率半徑之多個彎曲區段組成。亦即，結合具有不同曲率半徑之彎曲區段可組成出光面520。具體而言，在圖12(a)中，出光面520由分別具有曲率半徑R1=1.39與曲率半徑R2=1.46之彎曲區段組成，並且在圖12(b)中，出光面520由分別具有曲率半徑R1=0.5與曲率半徑R2=1.054之彎曲區段組成。
換言之，圖12(a)的出光面520通常由具有較大曲率半徑(亦即較小曲率)之彎曲區段組成，並且圖12(b)的出光面520通常由具有較小曲率半徑(亦即較大曲率)之彎曲區段組成。對於圖12(a)與圖12(b)的個別非球面鏡片，色差程度與面板上的黃色斑點的產生列示於下列表2。
表2
就色差程度而言，對於包含通常由具有大曲率半徑之彎曲區段組成的出光面520之鏡片500a，其方位角±90度內的X-座標變化(△X)及Y-座標變化(△Y)是△x=0.04/△y=0.072，而對於包含通常由具有小曲率半徑之彎曲區段組成的出光面520之鏡片500b，其座標變化則是△x=0.072/△y=0.109。不同於鏡片500a，鏡片500b由於色差而在面板上產生黃色斑點或黃色圓環。
因此，形成非球面鏡片500時，在具有小曲率半徑之出光面的某些區域色差嚴重。
因此，當生產包含多個具有不同曲率半徑之彎曲區段之非球面鏡片時，考慮到嚴重的色差可能發生於其曲率半徑小於大約1.3的出光面的區域，最好調整彎曲區段的曲率半徑至大約1.0~5.0。
同時，雖然為了繪圖的清楚起見而在圖12(a)及圖12(b)中於出光面的側面上未繪示粗糙處或突出，但是每一個非球面鏡片更可在出光面的側面上包括粗糙處或突出以降低色差。
其次，將參考圖13及圖14來說明依照本發明之一實 施例之非球面發光二極體(LED)鏡片2200。圖13是依照此實施例之非球面發光二極體(LED)鏡片的透視圖，而圖14則是圖13的非球面發光二極體(LED)鏡片的俯視圖。
參照圖13，本實施例的非球面發光二極體(LED)鏡片2200包括第一鏡片區段(lens section)2210、第二鏡片區段2220、以及支撐區段(supporting section)2230。第一鏡片區段2210與第二鏡片區段2220(也稱為「鏡片部件」)對稱於中心軸Y。各鏡片區段具有實質上為半球面的形狀且彼此表面接觸，使得在俯視時非球面發光二極體(LED)鏡片2200的整體形狀除了支撐區段2230以外類似於花生形狀，如圖14所示。
具體而言，參照圖14，依照本實施例之非球面發光二極體(LED)鏡片2200的鏡片部件的形狀是虛線所表示的兩個半球面凸面鏡片彼此表面接觸，其中鏡片的側面2340、2340'、2440、2440'以箭頭所示之方向從圓形虛線向內偏移。以這種方式，因為第一鏡片區段2210與第二鏡片區段2220彼此表面接觸而形成具有花生形狀之細長的鏡片部件，所以非球面發光二極體(LED)鏡片2200的方位角曲線不同於圖1所示之習知發光二極體(LED)鏡片4的方位角曲線。並且，能夠藉由調整鏡片的側面2340、2340'、2440、2440'之偏移距離來調整發光元件所照明的區域的橫向寬度。換言之，因為鏡片的側面2340、2340'、2440、2440'向內偏移以降低非球面發光二極體(LED)鏡片2200的厚度，所以可窄化照明區域的寬度。
支撐區段2230並未侷限於特定的結構。例如，支撐區段2230可與第一鏡片區段2210及第二鏡片區段2220一體成形。或者，可單獨準備支撐區段2230然後附加至第一鏡片區段2210及第二鏡片區段2220。支撐區段2230覆蓋著安裝有發光二極體(LED)晶片2120(參見圖15)之基底2240，以便不僅覆蓋發光二極體(LED)晶片2120，而且覆蓋與形成於發光二極體(LED)晶片2120上的電極(electrode)電性連接之銲線(bonding wire)(未繪示)及覆蓋形成於基底2240上以供電給發光二極體(LED)晶片2120之圖案化電極(patterned electrode)(未繪示)，因而可避免這些元件暴露於空氣且可保護這些元件免受外部撞擊或濕氣。
將參考圖15及圖16更詳細地說明依照本實施例之非球面發光二極體(LED)鏡片2200的鏡片部件的細節，圖中繪示發光二極體(LED)封裝，亦即，包含非球面發光二極體(LED)鏡片2200之發光元件。
圖15是包含圖13的非球面發光二極體(LED)鏡片2200之發光元件2000沿著鏡片的主軸(亦即沿著圖13的線A-A’)截取之剖面圖。圖16是包含圖13的非球面發光二極體(LED)鏡片2200之發光元件2000沿著鏡片的副軸(亦即沿著圖13的線B-B’)截取之剖面圖。為了繪圖的清楚起見，須知圖15及圖16只繪示本發明的特性而未繪示例如導線架(lead frame)、電路、電線等等之元件，這些元件用於發光元件2000的操作或其他功能，但與本發明的範圍無直接相關。
如圖15及圖16所示，依照本實施例之發光元件2000可包括基底2240、安裝在基底2240上的發光二極體(LED)晶片2120、以及非球面發光二極體(LED)鏡片2200。
任何基底都可當作上述基底，只要此基底容許高密度的發光二極體(LED)晶片2120安裝於其上即可。此種基底的例子包括(但不侷限於)氧化鋁(alumina)、石英(quartz)、鋯酸鈣(calcium zirconate)、鎂橄欖石(forsterite)、碳化矽(SiC)、石墨(graphite)、石英玻璃(fused silica)、富鋁紅柱石(mullite)、堇青石(cordierite)、氧化鋯(zirconia)、氧化鈹(beryllia)、氮化鋁(aluminum nitride)、及低溫共燒陶瓷(low temperature co-fired ceramic,LTCC)。陶瓷材料可應用於多層陶瓷封裝(multi-layer ceramic package,MLP)，此封裝包括其上形成的金屬導體電線圖案且容易燒結。用於此種半導體封裝之陶瓷材料提供優良的氣密性(air-tightness)。
並且，雖然未繪示於圖中，但是基底2240具有圖案化電極，這些電極由例如銅或鋁之高導電金屬構成且可分別形成對應於發光二極體(LED)晶片2120的陽極(anode)及陰極(cathode)。
發光二極體(LED)晶片2120可以是例如發射430~480奈米(nm)波段的藍光之藍光發光二極體(LED)晶片或發射350~410奈米(nm)波段的紫外線(UV)光之紫外線(UV)發光二極體(LED)。或者，發光二極體(LED)晶片2120可配置成發射其他顏色的光。因此，本發明並未侷限於特定的發光二極體(LED)晶片。
發光二極體(LED)晶片2120安裝於基底2240的上表面上且可放置在非球面發光二極體(LED)鏡片2200的中心軸與基底2240交會之位置。具體而言，發光二極體(LED)晶片2120可配置在非球面發光二極體(LED)鏡片2200的中心，此鏡片可藉由膠黏劑或其他的方法來結合或連接包含發光二極體(LED)晶片2120之基底2240的上表面。雖然在圖15及圖16中非球面發光二極體(LED)鏡片2200繪示成包含單一發光二極體(LED)晶片，但是此非球面發光二極體(LED)鏡片可包括多個發光二極體(LED)晶片。
此外，雖然未繪示於圖中，但是螢光材料可直接沈積於發光二極體(LED)晶片2120上，以便利用發光二極體(LED)晶片2120所發射的光作為激發光源來產生某種顏色的光。例如，若發光二極體(LED)晶片2120是發射430~480奈米(nm)波段的光之半導體所構成的藍光發光二極體(LED)晶片，則利用此光的一部分作為激發光源來發射黃綠光或黃光之磷光體將沈積於發光二極體(LED)晶片2120上，以便發光元件可藉由結合發光二極體(LED)晶片2120所發射的藍光與磷光體所發射的黃綠光或黃光來發射白光。此外，螢光材料可直接沈積於發光二極體(LED)晶片2120上或可包含於用以形成非球面發光二極體(LED)鏡片2200之樹脂中。或者，可提供螢光材料作為單獨的磷光片。
非球面發光二極體(LED)鏡片2200用以藉由改變發光二極體(LED)晶片2120所發射的光的行進方向來調整光的方位角，並且可由例如矽膠、環氧樹脂、玻璃、或塑膠之 類的透光材料構成。
依照本實施例之非球面發光二極體(LED)鏡片2200包括位置上大致對稱於中心軸Y之第一鏡片區段2210與第二鏡片區段2220，以及形成於第一鏡片區段2210及第二鏡片區段2220的下方之支撐區段2230。換言之，第一鏡片區段2210與第二鏡片區段2220彼此表面接觸以便在鏡片的中央區域2510形成凸面式突出的形狀，如圖16所示。
再度參照圖15，在沿著非球面發光二極體(LED)鏡片2200的主軸截取之此發光二極體(LED)鏡片的截面上，第一鏡片區段2210與第二鏡片區段2220是兩側對稱的。具體而言，第一鏡片區段2210包括第一傾斜部分(slanted portion)2310、第一平坦部分(flat portion)2320、以及第一凸面部分(convex portion)2330，而第二鏡片區段2220則包括第二傾斜部分2410、第二平坦部分2420、以及第二凸面部分2430。因此，第一傾斜部分2310、第一平坦部分2320、以及第一凸面部分2330可分別與第二傾斜部分2410、第二平坦部分2420、以及第二凸面部分2430互相對稱且具有相同的長度。
具體而言，第一平坦部分2320與第二平坦部分2420分別是第一鏡片區段2210與第二鏡片區段2220(參見圖14)的最上端的平坦區域以形成線性結構。第一傾斜部分2310與第二傾斜部分2410分別連接到第一平坦部分2320與第二平坦部分2420的一末端，並且可以是朝向中心軸Y傾斜之彎曲表面。因此，第一傾斜部分2310與第二傾斜部分 2410在中心軸Y彼此耦合以便在非球面發光二極體(LED)鏡片2200的中心形成凹形橫截面。此外，第一凸面部分2330與第二凸面部分2430分別連接到第一平坦部分2320與第二平坦部分2420的另一末端，並且是朝向非球面發光二極體(LED)鏡片2200的外部凸起之彎曲表面。在此，第一傾斜部分2310(或第二傾斜部分2410)可具有與第一凸面部分2330(或第二凸面部分2430)相同或不同的曲率。
當光從發光二極體(LED)晶片2120發射到外面時，藉由空氣與用以形成非球面發光二極體(LED)鏡片2200之樹脂之間的折射率(refractive index)差異以及第一鏡片區段2210及第二鏡片區段2220的傾斜外表面的角度，光將折射而偏離中心軸Y。圖15利用箭頭簡要地繪示發光二極體(LED)晶片2120所發射的光的光程(optical path)。並且，非球面發光二極體(LED)鏡片2200的光方位角曲線繪示於圖17。以下將說明非球面發光二極體(LED)鏡片2200的光方位角曲線。
參照圖16，圖中繪示沿著圖13的線B-B’截取之非球面發光二極體(LED)鏡片2200的橫截面。
非球面發光二極體(LED)鏡片2200的副軸橫截面可包括中央鏡片區域(central lens region)2510、分別連接到中央鏡片區域2510的兩末端之第一平面2520與第二平面2530、以及支撐區段2230。如同圖16所示，非球面發光二極體(LED)鏡片2200的副軸橫截面實質上具有包含凸面突出的中央鏡片區域2510之「凸」字形狀，不同於圖15 所示之非球面發光二極體(LED)鏡片2200的主軸橫截面。
如同圖15，圖16利用箭頭簡要地繪示發光二極體(LED)晶片2120所發射的光的光程。不同於圖15的光程，當光從發光二極體(LED)晶片2120發射時，光將在非球面發光二極體(LED)鏡片2200的第一平面2520及第二平面2530上朝向發光二極體(LED)鏡片2200的中心軸折射，因而可引導幾道光束在非球面發光二極體(LED)鏡片2200的外部朝上行進。
其次，參照圖17，將說明當作依照本實施例之非球面發光二極體(LED)鏡片2200的產品之發光元件2000的光方位角曲線。在圖17中，虛線表示鏡片的主軸橫截面上的光方位角曲線，而實線則表示鏡片的副軸橫截面上的光方位角曲線。
參照圖17，當使用非球面發光二極體(LED)鏡片2200時，發光二極體(LED)鏡片2200的主軸橫截面上的光方位角曲線由於在鏡片2200的中心光強度(optical intensity)相對減少且在鏡片2200的兩邊光強度顯著增加，因而通常具有M形曲線。反之，在發光二極體(LED)鏡片2200的副軸橫截面上的光方位角曲線中，因為光聚焦於鏡片的中心，所以光強度在非球面發光二極體(LED)鏡片2200的中心相對地增加且朝向非球面發光二極體(LED)鏡片2200的兩邊逐漸減少。
換言之，非球面發光二極體(LED)鏡片2200的主軸橫截面上的光方位角曲線不同於非球面發光二極體(LED)鏡 片2200的副軸橫截面上的光方位角曲線，藉以形成對稱的光方位角曲線。
尤其，在圖13所示之中發光二極體(LED)鏡片2200的主軸橫截面上的方位角曲線中，鏡片的兩邊的峰值角度是大約50~70度且鏡片的中心的光強度是峰值的大約40~50%。反之，在發光二極體(LED)鏡片2200的副軸橫截面上的方位角曲線中，方位角是大約70~90度。
因此，當發光元件2000使用非球面發光二極體(LED)鏡片2200時，參考非球面發光二極體(LED)鏡片2200的主軸平面，光將從發光元件2000的右邊及左邊寬廣地發射。因此，當此種發光元件2000用於例如路燈時，能夠利用發光元件2000所發射的光沿著路邊形成細長的照明區域。並且，參考非球面發光二極體(LED)鏡片2200的副軸平面，因為光聚焦於鏡片的中心，所以能以高於其他區域的亮度來照明在路燈的某半徑內的道路區域。換言之，包含非球面發光二極體(LED)鏡片2200之發光元件2000沿著非球面發光二極體(LED)鏡片的主軸及副軸以不同的圖案來發射光，因而當應用於路燈時能夠根據道路狀況達成有效的道路照明。
圖18及圖19繪示依照本發明之一實施例之包含非球面發光二極體(LED)鏡片3200之發光元件3000。具體而言，圖18是發光元件3000沿著非球面發光二極體(LED)鏡片3200的主軸截取之橫剖面圖，而圖19則是發光元件3000沿著非球面發光二極體(LED)鏡片3200的副軸截取之 橫剖面圖。須知為了繪示的清楚起見，圖18及圖19僅繪示本發明的特性而未繪示例如導線架、電路、電線等等之元件，這些元件用於發光元件3000的操作或其他功能但與本發明的範圍無直接相關。在此將省略圖15及圖16所述之元件的重複說明。
如圖18及圖19所示，依照本實施例之發光元件3000可包括基底3240、安裝在基底3240上的發光二極體(LED)晶片3120、以及非球面發光二極體(LED)鏡片3200。
不同於圖15及圖16所示之發光元件2000，基底3240可包括凹陷預定深度的凹洞。因此，如下所述，雖然非球面發光二極體(LED)鏡片3200不包括支撐區段，但是因為發光二極體(LED)晶片3120安裝在凹洞中，所以非球面發光二極體(LED)鏡片3200可保護發光二極體(LED)晶片3120。
發光二極體(LED)晶片3120可以是例如發射430~480奈米(nm)波段的藍光之藍光發光二極體晶片或發射350~410奈米(nm)波段的紫外線(UV)光之紫外線(UV)發光二極體晶片。或者，發光二極體(LED)晶片3120可配置成發射其他顏色的光。由此，本發明並未侷限於特定的發光二極體(LED)晶片。
發光二極體(LED)晶片3120安裝在基底3240的凹洞中且可放置在非球面發光二極體(LED)鏡片3200的中心軸與基底3240交會之位置。具體而言，發光二極體(LED)晶片3120可配置在非球面發光二極體(LED)鏡片3200的中 心，此鏡片可藉由膠黏劑或其他的方法與包含發光二極體(LED)晶片3120之基底3240的上表面結合或連接。雖然在圖18及圖19中將非球面發光二極體(LED)鏡片3200繪示成包含單一發光二極體(LED)晶片3120，但是須知非球面發光二極體(LED)鏡片可包括多個發光二極體(LED)晶片。
此外，雖然未繪示於圖中，但是螢光材料可直接沈積於發光二極體(LED)晶片3120上，以便利用發光二極體(LED)晶片3120所發射的光作為激發光源來產生某種顏色的光。在此，螢光材料可包含於用以形成非球面發光二極體(LED)鏡片3200之樹脂。或者，可提供螢光材料作為單獨的磷光片。
非球面發光二極體(LED)鏡片3200用以藉由改變發光二極體(LED)晶片3120所發射的光的行進方向來調整光的方位角，並且可由例如矽膠、環氧樹脂、玻璃、或塑膠之透光材料構成。
依照本實施例，非球面發光二極體(LED)鏡片3200包括其位置大致上對稱於中心軸Y之第一鏡片區段3211與第二鏡片區段3221，但不包括如上所述之支撐區段。第一鏡片區段3211與第二鏡片區段3221彼此表面接觸以便在鏡片的中央區域3511形成凸面突出的形狀，如圖19所示。
再度參照圖18，在非球面發光二極體(LED)鏡片3200的主軸截面上，第一鏡片區段3211與第二鏡片區段3221是兩側對稱的。具體而言，第一鏡片區段3211包括第一傾 斜部分3311、第一平坦部分3321、以及第一凸面部分3331，而第二鏡片區段3221則包括第二傾斜部分3411、第二平坦部分3421、以及第二凸面部分3431。因此，第一傾斜部分3311、第一平坦部分3321、以及第一凸面部分3331可分別對稱於第二傾斜部分3411、第二平坦部分3421、以及第二凸面部分3431。尤其，因為第一傾斜部分3311與第一凸面部分3331分別對稱於第二傾斜部分3411與第二凸面部分3431，所以第一傾斜部分3311與第一凸面部分3331的長度及曲率半徑可分別等於第二傾斜部分3411與第二凸面部分3431的長度及曲率半徑。
具體而言，第一平坦部分3321與第二平坦部分3421分別是第一鏡片區段3211與第二鏡片區段3221的最上端平坦區域以形成線性結構。第一傾斜部分3311與第二傾斜部分3411分別連接到第一平坦部分3321與第二平坦部分3421的一末端，並且可以是朝向中心軸Y傾斜之彎曲表面。因此，第一傾斜部分3311與第二傾斜部分3411將在中心軸Y彼此耦合以便在非球面發光二極體(LED)鏡片3200的中心形成凹面截面。此外，第一凸面部分3331與第二凸面部分3431分別連接到第一平坦部分3321與第二平坦部分3421的另一末端，並且是朝向非球面發光二極體(LED)鏡片3200的外部凸起之彎曲表面。在此，第一傾斜部分3311(或第二傾斜部分3411)的曲率可等於或不等於第一凸面部分3331(或第二凸面部分3431)的曲率。
當光從發光二極體(LED)晶片3120發射到外面時，藉 由空氣與用以形成非球面發光二極體(LED)鏡片3200之樹脂之間的折射率差異以及第一鏡片區段3210及第二鏡片區段3220的傾斜外表面的角度，光將折射而偏離中心軸Y。
現在參照圖19，非球面發光二極體(LED)鏡片3200的副軸橫截面可包括中央鏡片區域3511以及分別連接到中央鏡片區域3511的兩末端之第一平面3521與第二平面3531，並且不需要包括支撐區段。當光從發光二極體(LED)晶片3120發射時，光將在非球面發光二極體(LED)鏡片3200的第一平面3521及第二平面3531上朝向鏡片的中心軸折射，因而可引導幾道光束在非球面發光二極體(LED)鏡片3200的外部朝上行進。
因此，非球面發光二極體(LED)鏡片3200的方位角曲線具有圖17之形狀，類似於上述非球面發光二極體(LED)鏡片的方位角曲線的形狀。具體而言，當使用非球面發光二極體(LED)鏡片3200時，非球面發光二極體(LED)鏡片3200的主軸橫截面上的光方位角曲線由於在非球面發光二極體(LED)鏡片3200的中心光強度相對減少且在非球面發光二極體(LED)鏡片3200的兩邊光強度顯著增加，因而通常具有M形曲線。反之，在非球面發光二極體(LED)鏡片3200的副軸橫截面上的光方位角曲線中，因為光聚焦於鏡片的中心，所以光強度在非球面發光二極體(LED)鏡片3200的中心相對地增加且朝向非球面發光二極體(LED)鏡片3200的兩邊逐漸減少。由此，非球面發光二極體(LED) 鏡片3200的主軸橫截面上的光方位角曲線不同於非球面發光二極體(LED)鏡片3200的副軸橫截面上的光方位角曲線，藉以形成不對稱的光方位角曲線。
尤其，在發光二極體(LED)鏡片3200的主軸橫截面上的方位角曲線中，鏡片的兩邊的峰值角度是大約50~70度且鏡片的中心的光強度是峰值的大約40~50%。反之，在發光二極體(LED)鏡片3200的副軸橫截面上的方位角曲線中，方位角是大約70~90度。
因此，當使用非球面發光二極體(LED)鏡片3200的發光元件3000是用於例如路燈時，能夠利用發光元件3000所發射的光以沿著路邊而形成細長的照明區域。並且，參考非球面發光二極體(LED)鏡片3200的副軸平面，因為光聚焦於鏡片的中心，所以能以高於其他區域的亮度來照明在路燈的某半徑內的道路區域。
依照本發明之實施例之非球面發光二極體(LED)鏡片可用以提供光的雙峰形方位角曲線。因此，使用非球面發光二極體(LED)鏡片作為背光單元的光源之顯示裝置可提供均勻的照度給顯示裝置的面板且顯著降低色差。
此外，當使用非球面發光二極體(LED)鏡片的發光元件是用於顯示裝置時，顯示裝置將在其面板上具有均勻的照度或亮度且將消除色差所造成的斑點，因而改善顯示品質。
依照本發明之其他實施例，非球面發光二極體(LED)鏡片的主軸上的方位角曲線在偏離發光二極體(LED)鏡片 的中心之位置具有峰值角度，並且非球面發光二極體(LED)鏡片的副軸上的方位角曲線在發光二極體(LED)鏡片的中心具有峰值角度，以便該非球面發光二極體(LED)鏡片可在發光二極體(LED)鏡片的主軸方向及副軸方向上提供不同的光方位角曲線。
因此，當使用此種非球面發光二極體(LED)鏡片的發光元件是用於路燈時，發光元件可提供沿著路邊而縱向形成的照明區域。
雖然已經參考某些實施例連同附圖來舉例說明本發明，但是任何所屬技術領域中具有通常知識者將明瞭在不脫離本發明的精神和範圍的情況下當可對本發明作各種修改與變更。因此，須知這些實施例僅用以舉例說明及用以完整揭露本發明，以便使任何所屬技術領域中具有通常知識者能充分理解本發明。因此，本發明之權利保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1、2240、3240‧‧‧基底
2、12、322、2120、3120‧‧‧發光二極體(LED)晶片
4‧‧‧半球面發光二極體(LED)鏡片
14、360、400a、400b、400c、500a、500b、2200、3200‧‧‧非球面發光二極體(LED)鏡片
20、320‧‧‧殼體
21、321‧‧‧空腔
22、323‧‧‧封裝材料
25、324‧‧‧空氣層
100、200、1000、2000、3000‧‧‧發光元件
141、361、410、510‧‧‧入光面
142、362、520‧‧‧出光面
363‧‧‧突出
420、430‧‧‧線性區段
440、2340、2340'、2440、2440'‧‧‧側面
2210‧‧‧第一鏡片區段
2220‧‧‧第二鏡片區段
2230‧‧‧支撐區段
2310、3311‧‧‧第一傾斜部分
2320、3321‧‧‧第一平坦部分
2330、3331‧‧‧第一凸面部分
2410、3411‧‧‧第二傾斜部分
2420、3421‧‧‧第二平坦部分
2430、3431‧‧‧第二凸面部分
2510、3511‧‧‧中央鏡片區域
2520、3521‧‧‧第一平面
2530、3531‧‧‧第二平面
C1、C2‧‧‧凸半球面形狀
l‧‧‧鏡片全寬
R1、R2‧‧‧曲率半徑
y‧‧‧中心軸
圖1是一種包含習知半球面發光二極體(LED)鏡片之發光元件的側剖面圖。
圖2是圖1的發光元件所發射的光的方位角曲線的曲線圖。
圖3是具有圖1所示之發光元件排列之顯示裝置的面板上之照度的示意圖。
圖4是一種包含非球面發光二極體(LED)鏡片之發光元件的透視圖。
圖5是上述包含非球面發光二極體(LED)鏡片之發光元件的側剖面圖。
圖6是非球面發光二極體(LED)鏡片所發射的光的方位角曲線的曲線圖。
圖7是非球面發光二極體(LED)鏡片的色差的曲線圖。
圖8是依照本發明之一實施例之一種使用包含多個側邊突出之非球面發光二極體(LED)鏡片之發光元件的側剖面圖。
圖9是圖8的非球面發光二極體(LED)鏡片所發射的光的方位角曲線的曲線圖。
圖10是圖8的非球面發光二極體(LED)鏡片的色差的曲線圖。
圖11(a)、圖11(b)、及圖11(c)是依照本發明之實施例之包含線性區段之非球面發光二極體(LED)鏡片的側剖面圖。
圖12(a)及圖12(b)是依照本發明之實施例之非球面發光二極體(LED)鏡片的側剖面圖，其中每一個具有由不同曲率半徑的彎曲區段組成之出光面。
圖13是依照本發明之一實施例之一種非球面發光二極體(LED)鏡片的透視圖。
圖14是圖13的非球面發光二極體(LED)鏡片的俯視圖。
圖15是圖13的非球面發光二極體(LED)鏡片沿著此鏡片的主軸截取之橫剖面圖。
圖16是圖13的非球面發光二極體(LED)鏡片沿著此鏡片的副軸截取之橫剖面圖。
圖17是使用圖13的非球面發光二極體(LED)鏡片之發光元件的方位角曲線的曲線圖。
圖18是依照本發明之一實施例之一種非球面發光二極體(LED)鏡片沿著此鏡片的主軸截取之橫剖面圖。
圖19是圖18的非球面發光二極體(LED)鏡片沿著此非球面發光二極體(LED)鏡片的副軸截取之橫剖面圖。
320‧‧‧殼體
321‧‧‧空腔
322‧‧‧發光二極體(LED)晶片
323‧‧‧封裝材料
324‧‧‧空氣層
360‧‧‧非球面發光二極體(LED)鏡片
361‧‧‧入光面
362‧‧‧出光面
363‧‧‧突出
1000‧‧‧發光元件
C1、C2‧‧‧凸半球面形狀
l‧‧‧鏡片全寬
y‧‧‧中心軸

Claims (19)

  1. 一種非球面發光二極體(LED)鏡片，包括：出光面，在中心軸附近凹陷；入光面，包含一種頂點位於所述中心軸之錐形面；以及多個突出，排列在所述出光面的一部分側面上，其中所述非球面發光二極體(LED)鏡片具有對稱於所述中心軸之放射狀對稱結構。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之非球面發光二極體(LED)鏡片，其中所述非球面發光二極體(LED)鏡片包含液態矽橡膠(LSR)。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之非球面發光二極體(LED)鏡片，其中所述出光面包括至少兩個線性區段。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之非球面發光二極體(LED)鏡片，其中所述兩個線性區段在所述中心軸彼此接觸，並且所述兩個線性區段之每一個都具有偏離水平方向10度至40度的傾斜度。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之非球面發光二極體(LED)鏡片，其中所述出光面包括多個具有不同曲率半徑的彎曲區段。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之非球面發光二極體(LED)鏡片，其中所述曲率半徑是在1.0至大約5.0的範圍內。
  7. 一種發光元件，包括： 殼體；發光二極體(LED)晶片，排列在所述殼體上；以及非球面發光二極體(LED)鏡片，排列在所述發光二極體(LED)晶片上，所述非球面發光二極體(LED)鏡片具有對稱於所述發光二極體(LED)鏡片的中心軸之放射狀對稱結構，其中所述非球面發光二極體(LED)鏡片包括：出光面，在所述中心軸附近凹陷；入光面，包含一種頂點位於所述中心軸之錐形面；以及多個突出，排列在所述出光面的一部分側面上，其中所述發光二極體(LED)晶片排列在所述非球面發光二極體(LED)鏡片的所述中心軸與所述殼體相交之位置。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之發光元件，其中從所述發光二極體(LED)晶片發射且通過所述非球面發光二極體(LED)鏡片之光在所述發光元件的中央區域具有峰值的大約30%至大約40%之強度，並且所述光的方位角曲線在大約±67度的角度具有所述峰值。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之發光元件，其中所述非球面發光二極體(LED)鏡片包含液態矽橡膠(LSR)。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之發光元件，其中所述非球面發光二極體(LED)鏡片的所述出光面包括至少兩個線性區段。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之發光元件，其中所 述兩個線性區段在所述中心軸彼此接觸，並且所述兩個線性區段之每一個都具有偏離水平方向大約10度至40度的傾斜度。
  12. 如申請專利範圍第7項所述之發光元件，其中所述非球面發光二極體(LED)鏡片的所述出光面包括多個具有不同曲率半徑的彎曲區段。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之發光元件，其中所述曲率半徑是在1.0至大約5.0的範圍內。
  14. 如申請專利範圍第7項所述之發光元件，其中所述殼體包含凹洞，並且所述發光二極體(LED)晶片排列在所述凹洞中。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之發光元件，其中封裝材料排列在所述凹洞中，所述封裝材料用以封裝所述發光二極體(LED)晶片。
  16. 如申請專利範圍第9項所述之發光元件，其中所述非球面發光二極體(LED)鏡片包含所述液態矽橡膠(LSR)與分散劑之射出成形的混合物。
  17. 一種發光元件，包括：基底；發光二極體(LED)晶片，排列在所述基底上；以及非球面發光二極體(LED)鏡片，排列在所述發光二極體(LED)晶片上，其中所述非球面發光二極體(LED)鏡片包含分別沿著 所述發光二極體(LED)鏡片的主軸與副軸截取之不同橫截面，所述非球面發光二極體(LED)鏡片的副軸橫截面包括中央鏡片區域、分別連接到所述中央鏡片區域的兩末端之第一平面與第二平面、以及支撐區段，所述支撐區段覆蓋所述基底。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之發光元件，其中所述發光二極體(LED)鏡片的主軸橫截面包括互相對稱於所述發光二極體(LED)鏡片的中心軸之第一鏡片區段與第二鏡片區段。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之發光元件，其中所述第一鏡片區段與所述第二鏡片區段都具有凸面鏡片形狀，所述第一鏡片區段與所述第二鏡片區段分別包括第一平坦部分與第二平坦部分，以及所述第一鏡片區段與所述第二鏡片區段沿著所述中心軸而彼此接觸以便形成凹陷部分。
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