TWI458119B - 發光二極體之混光裝置 - Google Patents

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Description

發光二極體之混光裝置
本發明為提供一種發光二極體之混光裝置，尤指在一全反射(Total-Internal reflection，TIR)透鏡上設有一混光元件的混光裝置，當一發光二極體以多晶片封裝所製成時，可利用該混光裝置將該發光二極體所發出的光線均勻混合後，再投射在一被照射面上，使其提升該被照射面上之照度及其照度之均勻分佈。
按，發光二極體(Light Emitting Diode，LED)應用在特定產品(如：迷你型投影機、車用及照明用燈源等)下，其所發出的光通量通常需超過上千流明或上萬流明，如果該發光二極體係以單晶片封裝所製成，則會由於該發光二極體之光通量較低，因此相對地，該發光二極體投射在一被照射面上的照度也較低，顯然不足以應付該類特定產品，所以在該類特定產品上，該發光二極體大都以多晶片(Multi Chip)封裝所製成，同時亦是未來之發展趨勢。此外，一白光發光二極體亦可由多晶片封裝來製成，意即將三種顏色(如：紅、綠及藍，簡稱RGB)的發光二極體晶片封裝成一紅、綠及藍三色發光二極體。
然而，請參閱第一圖所示，在習知技術中，常會在該發光二極體11上設有一全反射(Total internal reflection，簡稱TIR)透鏡12來提升該發光二極體11在該被照射面上的照度，因為該全反射透鏡12可將該 發光二極體11所發出的光能量，有效而均勻的集中在較小的範圍內以縮小出光角度，再投射光線至該被照射面上，所以能提升該被照射面上的照度；惟，由於該全反射透鏡12係具有一透鏡效果，因此，該發光二極體11所發出的光線經過該全反射透鏡12後，會在該被照射面上形成一晶片成像的現象，意即該發光二極體11內之晶片所發出的光線被該全反射透鏡12聚焦在該被照射面上，所以其聚焦處會形成一發光強點；此外，當該發光二極體11係以單晶片封裝所製成時，該被照射面上只有一個發光強點，所以該晶片成像的現象並不明顯，但是當該發光二極體11係以多晶片封裝所製成時，該被照射面上則會有多個發光強點，所以該晶片成像的現象十分明顯，進而造成該被照射面上的照度分佈不均勻。
是以，若能研發出一新技術以改善當該發光二極體11係以多晶片封裝所製成時，因為該全反射透鏡12之透鏡效果，所導致在該被照射面上形成照度分佈不均勻的缺點，此即為本案發明人申請之目的。
有鑒於上述提及，該發光二極體係以多晶片封裝所製成時，會導致其在該被照射面上形成照度分佈不均勻的缺點，因此，發明人依據多年來從事此方面之相關經驗，乃經過長久努力研究與實驗，並配合相關學理，終於開發設計出本發明之一種「發光二極體之混光裝置」。
本發明之目的，在提供一種發光二極體之混光裝置，其係利用一全反射透鏡上設有一混光元件的混光裝置，來改善當該發光二極體係以多晶片封裝所製成，且設有一全反射透鏡來提升其在一被照射面上的照度時，會導致其在該被照射面上形成照度分佈不均勻的缺點，因此，當該發光二極體係以多晶片封裝所製成時，採用此一技術會較其他習知方法為佳。
為便於 貴審查委員能對本發明之技術手段及運作過程有更進一步之認識與瞭解，茲舉一實施例配合圖式，詳細說明如下。
本發明係一種「發光二極體之混光裝置」，請分別參閱第二、三及四圖所示，該混光裝置2係包含有一全反射透鏡21，該全反射透鏡21用以將光線集中並藉此調整出光角度，使其角度變小後，投射至一被照射面上(圖中未示)，且該全反射透鏡21內設有一容置槽211，該容置槽211用以導引光線至該全反射透鏡21內，此外，該容置槽211內設有一混光元件組22，該混光元件組22內具有至少一散射元件221，該混光元件組22用以將投射而來的光線均勻混合，並調整出光角度，使其角度變大後，散射至該容置槽211內，其中該散射元件221可為一散光片(diffuser)，但不限於此，其它可調整出光角度之元件皆可適用。
在本發明中，該容置槽211內尚可進一步設有一固定座23，該固定座23內呈一中空狀，用以容置該混 光元件組22，並於其內壁設有一反射層，用以反射光線至該容置槽211。
在本發明之一實施例中，係將該混光裝置2之混光元件組22對應地設在一發光二極體11(係選自一多晶片封裝之白光發光二極體及一紅(R)、綠(G)及藍(B)三色發光二極體其中之一)之發光面上，該發光二極體11所發出的光線在透過該混光元件組2均勻混合，並進行出光角度之調整，使其角度變大後，散射至該固定座23內，再以該固定座23內之反射層來反射至該容置槽211，且由該容置槽211導引至該全反射透鏡21內，並藉由該全反射透鏡21投射至該被照射面上，由於該全反射透鏡21可將光線集中，進而提升該被照射面上之照度，且因為該混光元件組22可將光線均勻混合，故其照度在該被照射面上呈均勻分佈狀。
是以，本發明之技術相較於習知技術實具有下列優點：
一、就實用性而言，本發明之混光裝置2，應用在該多晶片封裝的發光二極體11上，可改善因為該全反射透鏡12之透鏡效果，所導致在該被照射面上形成照度分佈不均勻的缺點，故具有其實用性。
二、就新穎性而言，由於習知之全反射透鏡12係單一元件，而本發明之該全反射透鏡21內，則因分別設有該固定座22及該混光元件23，同時再對應設在該發光二極體11處，故在結構上具有其新穎性。
三、就進步性而言，本發明之混光裝置2可以在不損失過多發光效率下，有效的提升該發光二極體11在該被照射面上之照度，且維持良好的照射品質及均勻分佈的照度，故具有其進步性。
按，上述詳細說明為針對本發明之一種較佳之可行實施例說明而已，惟該實施例並非用以限定本發明之申請專利範圉，舉凡其他未脫離本發明所揭示之技藝精神下所完成之均等變化與修飾變更，均應包含於本發明所涵蓋之專利範圍中。
11‧‧‧發光二極體
2‧‧‧混光裝置
21‧‧‧全反射透鏡
211‧‧‧容置槽
22‧‧‧混光元件組
221‧‧‧散射元件
23‧‧‧固定座
第一圖係為習知全反射透鏡被應用在發光二極體上之分解圖。
第二圖係為本發明之混光裝置被應用在發光二極體上之分解圖。
第三圖係為本發明之混光裝置被應用在發光二極體上之側視圖。
第四圖係為本發明之混光裝置被應用在發光二極體上之組合側剖視圖。
11‧‧‧發光二極體
2‧‧‧混光裝置
21‧‧‧全反射透鏡
211‧‧‧容置槽
22‧‧‧混光元件組
221‧‧‧散射元件
23‧‧‧固定座

Claims (4)

  1. 一種發光二極體之混光裝置，尤指應用在選自一多晶片封裝形式之發光二極體及一紅、綠及藍三色發光二極體其中之一之混光裝置，其包含：一全反射透鏡，係用以將光線集中並在調整其出光角度，使其角度變小後，投射至一被照射面上，且該全反射透鏡內設有一容置槽，該容置槽係用以導引光線至該全反射透鏡內；一混光元件組，係設在該容置槽室內，用以將光線均勻混合並在調整其出光角度後，散射至該容置槽內，其中該容置槽內進一步設有一固定座，該固定座內呈一中空狀，用以容置該混光元件組，其中，該混光裝置係利用該混光元件組與該容置槽內之該固定座所形成之腔體，由混光元件組擴散片射出的光，經由角度變小設計之該全反射透鏡，達成一混光均勻且照度均勻之照明光形。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體之混光裝置，其中該固定座之中空狀內壁設有一反射層，以反射光線至該容置槽。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之發光二極體之混光裝置，其中該混光元件具有至少一散射元件。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之發光二極體之混光裝置，其中該散射元件為一散光片。
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