TWI447328B - Led發光裝置 - Google Patents

Description

LED發光裝置

本發明設計一種發光裝置，尤其是一種LED發光裝置。

如圖1所示，現有技術中，通常將傳統的光源11(如白熾燈)設置於燈具的弧狀反射杯12的焦點位置處，並在該反射杯12的內表面塗有一層螢光粉層13。光源11所發出的光經過螢光粉層13的轉換，混合出不同的顏色。LED(Light-Emitting Diode，發光二極體)作為新興的光源，未來將逐步取代傳統的光源。然而，由於LED的指向性較高，在上述燈具中若使用LED取代上述光源11，則會因為光源11的正向發光強度遠大於其側向發光強度，導致只有少數螢光粉層被激發，大部分光線將直接出射，從而造成出光的顏色不均勻的問題。

有鑒於此，有必要提供一種出光顏色均勻的LED發光裝置。

一種LED發光裝置，包括LED晶片、反射杯及螢光粉層，該LED發光裝置還包括反射層，該反射層遮擋該LED晶片的正向出光面，該反射杯環繞該LED晶片與該反射層，該螢光粉層塗布在該反射杯的內表面，該反射層將LED晶片正向發射的光線朝側向反射至螢光粉層。

LED晶片發出的光線通過反射層分散到LED晶片的側向出射，從而 激發分佈於LED晶片側向的螢光粉層。該螢光粉層與從該LED晶片的側向出射的光混合後，經由反射杯反射直至從反射杯的開口出射。由於經由反射層將LED晶片發射的光線改變至布有螢光粉層的方向，則螢光粉層可以較好地被激發並混合，可有效改善出光顏色不均勻的問題。

11‧‧‧光源

12、20‧‧‧反射杯

13、21‧‧‧螢光粉層

211‧‧‧凸起

30‧‧‧透鏡

31‧‧‧空穴

32‧‧‧微結構

33‧‧‧弧面

34、34a‧‧‧反射層

40‧‧‧LED晶片

41、42‧‧‧電極

43‧‧‧基板

100、200‧‧‧發光裝置

圖1是現有燈具的示意圖。

圖2是本發明第一實施例的的LED發光裝置的示意圖。

圖3是圖2的LED發光裝置的部分放大圖。

圖4是本發明第二實施例的的LED發光裝置的示意圖。

下面結合附圖對本發明作進一步的詳細說明。

請同時參閱圖2-3，示出了本發明的第一實施例的LED發光裝置100。該發光裝置100包括具有螢光粉層21的LED反射杯20以及搭配使用的LED晶片40及透鏡30。

該LED晶片40包括二彼此絕緣的電極41、42，該兩電極41、42從該LED晶片40的下表面向下延伸。該LED晶片40通過共晶、連接導電線、倒裝之其中一種方式通過該二電極41、42與一基板43連接。該透鏡30覆蓋於該LED晶片40上，並包覆LED晶片40的上表面及側面，該LED晶片40的出光面朝向透鏡30正上方。該透鏡30包括一弧狀凹面，該弧狀凹面從透鏡30的下表面的中心位置處向其上表面凹陷，形成一位於透鏡30中心的、下端開口的空穴31。該空穴31的截面大致呈一半橢圓形，其長軸方向與透鏡30的豎直方向 平行，其短軸長度不大於該LED晶片40的寬度。該透鏡30的側面包含多個微結構32。該多個微結構32使該透鏡30的側面粗糙化。在本實施例中，該多個微結構32為多個向透鏡30內部凹陷的環狀微結構32，其切面呈鋸齒狀。該透鏡30上表面為一上凸的弧面33，該弧面33在透鏡30的中部的曲率小於靠近透鏡30側面的曲率。弧面33與透鏡30的側面的微結構32相接。該弧面33的中心位置處覆蓋一反射層34，該反射層34為朝向空穴31的方向上鍍的一層高反射率的鍍膜。該反射層34尺寸較LED晶片40的寬度略大，且遮擋該透鏡30的正向發光位置。進一步的，該反射層34由高反射率的金屬製成。

該LED晶片40通過該兩電極41、42接通電源後對外發光，其光線主要從其出光面，也即是上表面射出。由於光線從LED晶片40的出光面出射後，先經過空穴31再進入透鏡30，則光線再該空穴31與透鏡30的介面產生折射，光線向透鏡30的側面彎折。位於透鏡30正上方的反射層34由於遮擋整個LED晶片40的正上方，故即使有部分光線不能通過空穴31與透鏡30的介面折射彎折向透鏡30的側面，也可通過反射層34的反射使光線發生彎折，使得從LED晶片40產生的絕大部分光線均從透鏡30的側面射出，透鏡30無正向光穿透。又由於該透鏡30的側面具有多個微結構32粗糙化其側面，則光線從透鏡30的側面出射時不容易發生全反射。

請再參閱圖2，設置一反射杯20環繞該透鏡30。該透鏡30以及該LED晶片40位於該反射杯20內部的底端位置。該反射杯20的側壁從該透鏡30的下表面略微傾斜向上延伸出一杯形環繞該透鏡30。該LED晶片40的兩電極41、42從反射杯20的底端伸出以連接基板 43。該反射杯20內壁面塗有螢光粉層21，該螢光粉層21環設在反射杯20內表面且不同位置處的厚度不相等。該螢光粉層21主要分佈於反射杯20對應LED晶片40側面的位置處，在本實施例中即對應透鏡30側面的位置處。其中，該螢光粉層21對應該透鏡30的弧面33與透鏡30的側面的多個微結構32的連接位置處形成一厚度最大的凸起211。該螢光粉層21的厚度自該凸起211向反射杯20的底部以及頂部延伸並逐漸變薄。該凸起211的高度低於透鏡30的空穴31的最高點的高度。其中，該螢光粉層21向反射杯20的底部延伸至該反射杯20的底部，向反射杯20的頂部延伸至反射杯20大致對應透鏡30的反射層34的最低高度位置處，即該螢光粉層21在該反射杯20軸向上的高度與該反射層34在此方向上的高度相當。

當二電極41、42通過基板43與外界電源通電時，LED晶片40發光，其光線通過透鏡30分散到透鏡30的側面出光，從而激發分佈於透鏡30側面附近的螢光粉層21。經過透鏡30出射的一部分光線經由該螢光粉層21轉換而改變顏色，另一部分光線在經過螢光粉層21之後未與螢光粉層21發生作用而直接被反射杯20反射。通過螢光粉層21轉換顏色的光線與未經螢光粉層21轉換的光線混合後，經由反射杯20的開口出射。由於經由透鏡30將LED晶片40發射的光線改變至布有螢光粉層21的方向，則螢光粉層21可以較好地被激發並混合，可有效改善出光顏色不均勻的問題。並且在出光最強的位置處(即透鏡30的弧面33與布有多個微結構32的側面的連接位置處)該螢光粉層21的塗布具有最大厚度，則可進一步提升激發效率及出光亮度。再且，該螢光粉層21在該反射杯20軸向上的高度與該反射層34在此方向上的高度相當，也即只是能有光線直接照射的部分塗布螢光粉層21，則可節省螢光粉層21。

請再參閱圖4，示出了示出了本發明的第二實施例的LED發光裝置200。本實施例與第一實施例的區別在於，該LED發光裝置200不包含透鏡30。另，該反射層34a的切面呈一駝峰形起伏，其包括兩個波峰，兩個波峰最中間的波谷位於LED晶片40的正向光軸上。由於LED晶片40的正向出光較強，反射層34a的波谷位於LED晶片40的正向光軸上的設計，可有效避免在該光軸上可能出現的垂直光線照射然後垂直反射的來回反射問題。當然，該反射層34a也可包括其他偶數個波峰，這些波峰最中間的波谷位於LED晶片40的正向光軸上。該反射層34a在該反射杯20軸向上的高度與該螢光粉層21在此方向上的高度相當。該反射層34a通過支架(圖未示)或其他連接方式固定於LED晶片40的正上方。該反射層34a遮擋LED晶片40的正向出光面，並將由該LED晶片40正向出射的光線向側向反射，從而激發分佈於反射杯20對應該LED晶片40側面的位置處的螢光粉層21。激發螢光粉層21發出的光線與原來LED晶片40射出的光線混合後，經由反射杯20反射向反射杯20的開口出射。該實施例的LED發光裝置200可同樣有效改善出光顏色不均勻的問題。

20‧‧‧反射杯

21‧‧‧螢光粉層

211‧‧‧凸起

30‧‧‧透鏡

31‧‧‧空穴

32‧‧‧微結構

33‧‧‧弧面

34‧‧‧反射層

40‧‧‧LED晶片

41、42‧‧‧電極

43‧‧‧基板

100‧‧‧發光裝置

Claims (10)

1. 一種LED發光裝置，包括LED晶片、反射杯及螢光粉層，其改良在於：該LED發光裝置還包括反射層，該反射層遮擋該LED晶片的正向出光面，該反射杯環繞該LED晶片與該反射層，該螢光粉層塗布在該反射杯的內表面，該反射層將LED晶片正向發射的光線朝側向反射至螢光粉層，該螢光粉層在該反射杯軸向上的高度與該反射層在此方向上的高度相當。
2. 如申請專利範圍第1項所述的LED發光裝置，其中：該螢光粉層分佈於反射杯對應LED晶片側面的位置處。
3. 如申請專利範圍第1項所述的LED發光裝置，其中：該螢光粉層在反射杯內表面不同位置處的厚度不相等。
4. 如申請專利範圍第1至3任意一項所述的LED發光裝置，其中：還包括透鏡，該透鏡包括頂面、側面以及底面，該透鏡覆蓋該LED晶片的出光面，該反射層覆蓋在頂面的中心位置處，該反射杯環繞該透鏡，該螢光粉層塗布在該反射杯的內表面對應該透鏡的側面的位置處。
5. 如申請專利範圍第4項所述的LED發光裝置，其中：該螢光粉層對應該透鏡的頂面與透鏡的側面連接位置處形成一厚度最大的凸起。
6. 如申請專利範圍第5項所述的LED發光裝置，其中：該螢光粉層的厚度自該凸起向反射杯的底部以及頂部逐漸變薄。
7. 如申請專利範圍第4項所述的LED發光裝置，其中：該透鏡內部具有一從其底面向該頂面凹陷形成的空穴，該LED晶片收容於該空穴內，該凸起的高度低於透鏡的空穴的最高點的高度。
8. 如申請專利範圍第4項所述的LED發光裝置，其中：該透鏡的側面具有多個微結構。
9. 如申請專利範圍第7項所述的LED發光裝置，其中：該空穴呈一半橢圓形，其長軸方向與透鏡的豎直方向平行，其短軸長度不大於該LED晶片的寬度。
10. 如申請專利範圍第1項所述的LED發光裝置，其中：該反射層的切面呈駝峰形起伏，該反射層最中間的波谷位於LED晶片的正向光軸上。