TWI459124B - 適用於投影系統之發光二極體 - Google Patents

Description

適用於投影系統之發光二極體

本發明是有關於一種適用於投影系統之發光二極體，尤指一種設有發光二極體晶片之容置空間內填充有膠體，能夠以低成本提升投影系統之光機效率之適用於投影系統之發光二極體。

現有以發光二極體做為光源之數位微反射鏡面板(Digital Micro-mirror Device,DMD)投影系統或反射式矽基液晶面板(Liquid Crystal on Silicon,LCOS)投影系統，由於受到數位微反射鏡面板或反射式矽基液晶面板本身之光展量(Etendue)之限制，若要提高投影系統之光機效率，只能夠同步增加發光二極體與數位微反射鏡面板之面積，亦或是同步增加發光二極體與反射式矽基液晶面板之面積，才能夠使發光二極體之光展量與數位微反射鏡面板或反射式矽基液晶面板本身之光展量相搭配。前述增加面積之方式大幅增加了投影系統之成本。

再者，現有用於數位微反射鏡面板投影系統或反射式矽基液晶面板投影系統之發光二極體，其晶片與封裝部之間未灌入有膠體。亦即晶片所發出之光線，先通過空氣介質後，再入射封裝部。採用此種未灌膠之發光二極體做為光源之投影系統，其光機效率仍有待提升。前述皆為仍待解決之技術課題。

有鑑於習知技術之各項問題，本發明人基於多年研究開發與諸多實務經驗，提出一種適用於投影系統之發光二極體，以作為改善上述缺點之實現方式與依據。

本發明之其一目的在於，提供一能夠以低成本提升投影系統之光機效率之適用於投影系統之發光二極體。

本發明之另一目的在於，提供一能夠有效提升投影系統之光機效率之適用於投影系統之發光二極體。

本發明之再一目的在於，提供一適用於投影系統之發光二極體，該發光二極體包括基材、發光二極體晶片、底座以及封裝部，基材選擇性地設於底座下或底座之內部，發光二極體晶片係設置於基材上，封裝部選擇性地設於底座上或底座之內部，一容置空間選擇性地設於基材與底座之間或基材與封裝部之間，發光二極體晶片位於容置空間內，容置空間內填充有膠體。

本發明之適用於投影系統之發光二極體，其中該封裝部之折射率係大於或等於該膠體之折射率。

本發明之適用於投影系統之發光二極體，其中當該發光二極體晶片為複數個時，各該發光二極體晶片所發出之光之顏色係彼此不同或相同。

本發明之適用於投影系統之發光二極體，其中當該基材設於該底座之內部時，該基材係設於該底座之內部形成之一容納空間內，該容納空間係由一第一部分以及一第二部分所構成，該第二部分係設於該第一部分外，且該第二部分之高度係大於該第一部分之高度，以於該 容納空間之一上緣形成階梯狀之一組裝部，該封裝部組設於該容納空間之該組裝部，該基材設置於該容納空間之該第一部分內。

本發明之適用於投影系統之發光二極體，其中該發光二極體選擇性地與至少一反射元件搭配使用、與至少一第一反射穿透元件搭配使用或與呈X形排列設置之一第二反射穿透元件及一第三反射穿透元件搭配使用，該發光二極體與該反射元件搭配使用時，該反射元件之一入射面與該發光二極體之該封裝部彼此面對面對應設置，該發光二極體晶片發出一第一光線，該第一光線依序穿透膠體、該底座以及該封裝部或者依序穿透膠體以及該封裝部，接著入射該反射元件之該入射面，該反射元件將該光線反射至一第一目標區域內。

本發明之適用於投影系統之發光二極體，其中該第一目標區域內至少包括有數位微反射鏡面板或反射式矽基液晶面板。

本發明之適用於投影系統之發光二極體，其中當該發光二極體與該第一反射穿透元件搭配使用時，且當該發光二極體為複數個時，該些發光二極體之一發光二極體設於該第一反射穿透元件之一入射面，該些發光二極體之另一發光二極體則設於該第一反射穿透元件之另一入射面，該入射面與該另一入射面彼此面對面對應，該發光二極體之該發光二極體晶片發出一第二光線，該第二光線依序穿透膠體以及該封裝部，再入射該第一反射穿透 元件之該入射面，該第二光線被該第一反射穿透元件反射至一第二目標區域，同樣地，該另一發光二極體之該發光二極體晶片發出第三光線，該第三光線依序穿透膠體以及該封裝部，再入射該第一反射穿透元件之該另一入射面，該第三光線穿透該第一反射穿透元件並入射至該第二目標區域。

本發明之適用於投影系統之發光二極體，其中該第二目標區域內至少包括有數位微反射鏡面板或反射式矽基液晶面板。

本發明之適用於投影系統之發光二極體，其中當該發光二極體與呈X形排列設置之該第二反射穿透元件及該第三反射穿透元件搭配使用時，該第二反射穿透元件具有一第一入射面及一第一出射面，且該第一入射面與該第一出射面彼此面對面對應，該第三反射穿透元件具有一第二入射面及一第二出射面，且該第二入射面與該第二出射面彼此面對面對應，且當該發光二極體為複數個時，該些發光二極體之一發光二極體設於該第二反射穿透元件之該第一入射面與該第三反射穿透元件之該第二出射面之間，且該發光二極體之該封裝部與該第一入射面以及該第二出射面面對面對應設置，該些發光二極體之另一發光二極體設於該第二反射穿透元件之該第一入射面與該第三反射穿透元件之該第二入射面之間，且該另一發光二極體之該封裝部與該第一入射面以及該第二入射面面對面對應設置，該些發光二極體之又一發光二極體設於該第二反射穿透元件之該第一出射面與第三反 射穿透元件之該第二入射面之間，且該又一發光二極體之該封裝部與該第一出射面以及該第二入射面面對面對應設置

，該發光二極體之該發光二極體晶片發出一第四光線，該第四光線依序穿透膠體以及該封裝部，再入射該第二反射穿透元件之該第一入射面，該第四光線被該第二穿透反射穿透元件反射至一第三目標區域，同樣地，該另一發光二極體之該發光二極體晶片發出第五光線，該第五光線依序穿透膠體以及封裝部，再入射該第二反射穿透元件之該第一入射面，該第五光線穿透該第二反射穿透元件並入射至該第三目標區域，同樣地，該又一發光二極體之該發光二極體晶片發出一第六光線，該第六光線依序穿透膠體以及該封裝部，再入射該第三反射穿透元件之該第二入射面，該第六光線被該第三穿透反射穿透元件反射至該第三目標區域。

本發明之適用於投影系統之發光二極體，其中該第三目標區域內至少包括有數位微反射鏡面板或反射式矽基液晶面板。

本發明之適用於投影系統之發光二極體可以較小之尺寸，而獲得與未灌膠之發光二極體相同之光展量值，且投影系統使用灌膠之發光二極體所得之光機效率，明顯地較佳於投影系統使用未灌膠之發光二極體所得之光機效率。據此，以較小尺寸之本發明之發光二極體之光展量，就能夠與反射面板本身之光展量相搭配，無需如 現有技術以增加面積之方式，就能夠提升投影系統之光機效率。採用本發明之發光二極體能夠以低成本提升投影系統之光機效率。再者，即使在本發明之發光二極體與未灌膠之發光二極體彼此為相同尺寸之條件下，投影系統使用本發明之發光二極體所得之光機效率，亦明顯地較佳於投影系統使用未灌膠之發光二極體所得之光機效率。採用本發明之發光二極體確實能夠有效提升投影系統之光機效率。

茲為使貴審查委員對本發明之技術特徵及所達到之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例及配合詳細之說明如後。

以下將參照相關圖式，說明本發明適用於投影系統之發光二極體，為使便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。

首先，請參閱第1圖所示，其係繪示本發明之適用於投影系統之發光二極體之第一較佳實施例之示意圖。本發明之發光二極體1係與反射元件2搭配使用。發光二極體1係包括基材11、發光二極體晶片12、底座13以及封裝部14。呈現中空狀之底座13設於基材11上。封裝部14組設於底座13上，且封裝部14與基材11之間形成容置空間A。容置空間A內填充有膠體E。三個發光二極體晶片12係設置於基材11上，且該些發光二極體晶片12位於容置空間A內。前述封裝部14之折射率係大於或等於膠體E之折射率，以提高發光二極體晶片 12所發出之光之出射率。反射元件2之入射面21與發光二極體1之封裝部14彼此面對面對應設置。使用時，發光二極體晶片12先發出第一光線L1，該第一光線L1依序穿透膠體E以及封裝部14，接著入射反射元件2之入射面21。反射元件2再將第一光線L1反射至目標區域O內。前述目標區域O內至少包括有反射面板3，前述反射面板3例如為數位微反射鏡面板(Digital Micro-mirror Device,DMD)或反射式矽基液晶面板(Liquid Crystal on Silicon,LCOS)。

請再一併參閱第2A~2B圖所示，其係分別繪示本發明之適用於投影系統之發光二極體之第一較佳實施例之發光二極體之另一及又一樣態示意圖。需特別說明，依照光學設計上之不同需求，本發明之發光二極體晶片12可為單個或二個。當發光二極體晶片12為複數個時，各該發光二極體晶片12所發出之光之顏色可彼此不同，例如各該發光二極體晶片12分別發出紅色、綠色或藍色之光。

請再參閱第3圖所示，其係繪示本發明之適用於投影系統之發光二極體之第二較佳實施例之示意圖。與前述第一較佳實施例之不同處在於，本發明之發光二極體1係為兩個且與第一反射穿透元件4搭配使用。一發光二極體1設於第一反射穿透元件4之一入射面41，另一發光二極體1則設於第一反射穿透元件4之另一入射面42。前述該入射面41與該另一入射面42彼此面對面對應。使用時，該發光二極體1之發光二極體晶片12先發 出第二光線L2，該第二光線L2依序穿透膠體E以及封裝部14，再入射第一反射穿透元件4之該入射面41。接著，第二光線L2被第一反射穿透元件4反射至目標區域O。同樣地，該另一發光二極體1之發光二極體晶片12先發出第三光線L3，該第三光線依序穿透膠體E以及封裝部14，再入射第一反射穿透元件4之該另一入射面42。接著，第三光線L3穿透第一反射穿透元件4並入射至目標區域O。前述目標區域O內至少包括有反射面板3，前述反射面板3例如為數位微反射鏡面板或反射式矽基液晶面板。

請再參閱第4圖所示，其係分別繪示本發明之適用於投影系統之發光二極體之第三較佳實施例之示意圖。與前述第一較佳實施例或第二較佳實施例之不同處在於，本發明之發光二極體1係為三個且與呈X形排列設置之第二反射穿透元件5及第三反射穿透元件6所構成。第二反射穿透元件5具有第一入射面51及第一出射面52，且第一入射面51與第一出射面52彼此面對面對應。第三反射穿透元件6具有第二入射面61及第二出射面62，且第二入射面61與第二出射面62彼此面對面對應。一發光二極體設於第二反射穿透元件5之第一入射面51與第三反射穿透元件之第二出射面62之間，且該發光二極體1之封裝部14與第一入射面51以及第二出射面62面對面對應設置。

另一發光二極體1設於第二反射穿透元件5之第一入射面51與第三反射穿透元件6之第二入射面61之 間，且該另一發光二極體1之封裝部14與第一入射面51以及第二入射面61面對面對應設置。又一發光二極體1設於第二反射穿透元件5之第一出射面52與第三反射穿透元件6之第二入射面61之間，且該又一發光二極體1之封裝部14與第一出射面52以及第二入射面61面對面對應設置。

使用時，該發光二極體1之發光二極體晶片12先發出第四光線L4，該第四光線L4依序穿透膠體E以及封裝部14，再入射第二反射穿透元件5之第一入射面51。接著，第四光線L4被第二反射穿透元件5反射至目標區域O。同樣地，該另一發光二極體1之發光二極體晶片12先發出第五光線L5，該第五光線依序穿透膠體E以及封裝部14，再入射第二反射穿透元件5之第一入射面51。接著，第五光線L5穿透第二反射穿透元件5並入射至目標區域O。同樣地，該又一發光二極體1之發光二極體晶片12先發出第六光線L6，該第六光線L6依序穿透膠體E以及封裝部14，再入射第三反射穿透元件6之第二入射面61。接著，第六光線L6被第三穿透反射穿透元件6反射至目標區域O。前述目標區域內至少包括有反射面板3，前述反射面板3例如為數位微反射鏡面板或反射式矽基液晶面板。

請再參閱第5圖所示，其係繪示本發明之適用於投影系統之發光二極體之第一較佳實施例、第二較佳實施例或第三較佳實施例之再一樣態示意圖。本發明之發光二極體1係包括基材11、發光二極體晶片12、底座13 以及封裝部14。底座13之內部形成容納空間B。容納空間B係由第一部分131以及第二部分132所構成。第二部分132係設於第一部分131外，且第二部分132之高度係大於第一部分131之高度，以於容納空間B之上緣形成階梯狀之組裝部15。封裝部14組設於容納空間B之組裝部15。基材11設置於容納空間B之第一部分131內。基材11與封裝部14之間形成容置空間C。可為單個或複數個之發光二極體晶片12設置於基材11上[圖中僅示複數個]，且發光二極體晶片12位於容置空間C內。容置空間C內填充有膠體E。前述封裝部14之折射率係大於或等於膠體E之折射率，以提高發光二極體晶片12所發出之光之出射率。

請再參閱第6圖所示，其係繪示本發明之適用於投影系統之發光二極體之第一較佳實施例、第二較佳實施例或第三較佳實施例之又一樣態示意圖。本發明之發光二極體1係包括基材11、發光二極體晶片12、底座13以及封裝部14。底座13設於基材11上。封裝部14設於底座13上。基材11與底座13之間形成容置空間A。可為單個或複數個之發光二極體晶片12設置於基材11上[圖中僅示複數個]，且發光二極體晶片12位於容置空間A內。容置空間A內填充有膠體E。前述封裝部14之折射率係大於或等於膠體E之折射率，以提高發光二極體晶片12所發出之光之出射率。

請參閱表一所示，其係將分別量測30密耳灌膠之發光二極體以及40密耳未灌膠之發光二極體之所得光展 量值加以列表。如表一所示，灌膠之發光二極體可以較小之尺寸，而獲得與未灌膠之發光二極體相同之光展量值。

請參閱表二所示，其係將分別量測使用30密耳灌膠之發光二極體以及30密耳未灌膠之發光二極體之投影系統，所得之光機效率加以列表。如表二所示，投影系統使用灌膠之發光二極體所得之光機效率，明顯地較佳於投影系統使用未灌膠之發光二極體所得之光機效率。

請參閱表三所示，其係將分別量測使用30密耳灌膠之發光二極體以及40密耳未灌膠之發光二極體之投影系統，所得之光機效率加以列表。如表三所示，投影系統使用較小尺寸之灌膠之發光二極體所得之光機效率，明顯地較佳於投影系統使用未灌膠之發光二極體所得之 光機效率。

綜上所述，本發明之適用於投影系統之發光二極體至少具有下述之優點：

1.能夠以低成本提升投影系統之光機效率：

本發明之適用於投影系統之發光二極體可以較小之尺寸，而獲得與未灌膠之發光二極體相同之光展量值，且投影系統使用灌膠之發光二極體所得之光機效率，明顯地較佳於投影系統使用未灌膠之發光二極體所得之光機效率。據此，以較小尺寸之本發明之發光二極體之光展量，就能夠與反射面板本身之光展量相搭配，無需如現有技術以增加面積之方式，就能夠提升投影系統之光機效率。採用本發明之發光二極體能夠以低成本提升投影系統之光機效率。

2.能夠有效提升投影系統之光機效率：

即使在本發明之發光二極體與未灌膠之發光二極體彼此為相同尺寸之條件下，投影系統使用本發明之發光二極體所得之光機效率，亦明顯地較佳於投影系統使用未灌膠之發光二極體所得之光機效率。本發明之發光二 極體確實能夠有效提升投影系統之光機效率。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

1‧‧‧發光二極體

11‧‧‧基材

12‧‧‧發光二極體晶片

13‧‧‧底座

131‧‧‧第一部分

132‧‧‧第二部分

14‧‧‧封裝部

15‧‧‧組裝部

2‧‧‧反射元件

21‧‧‧入射面

3‧‧‧反射面板

4‧‧‧第一反射穿透元件

41‧‧‧入射面

42‧‧‧另一入射面

5‧‧‧第二反射穿透元件

51‧‧‧第一入射面

52‧‧‧第一出射面

6‧‧‧第三反射穿透元件

61‧‧‧第二入射面

62‧‧‧第二出射面

A‧‧‧容置空間

B‧‧‧容納空間

C‧‧‧容置空間

E‧‧‧膠體

L1‧‧‧第一光線

L2‧‧‧第二光線

L3‧‧‧第三光線

L4‧‧‧第四光線

L5‧‧‧第五光線

L6‧‧‧第六光線

O‧‧‧目標區域

第1圖係為本發明之適用於投影系統之反射式光學機構之第一較佳實施例之示意圖；第2A圖係為本發明之適用於投影系統之反射式光學機構之第一較佳實施例之發光二極體之另一樣態示意圖；第2B圖係為本發明之適用於投影系統之反射式光學機構之第一較佳實施例之發光二極體之又一樣態示意圖；第3圖係為本發明之適用於投影系統之反射式光學機構之第二較佳實施例之示意圖；第4圖係為本發明之適用於投影系統之反射式光學機構之第三較佳實施例之示意圖；第5圖係為本發明之適用於投影系統之反射式光學機構之第一較佳實施例、第二較佳實施例或第三較佳實施例之發光二極體之再一樣態示意圖；以及第6圖係為本發明之適用於投影系統之反射式光學機構之第一較佳實施例、第二較佳實施例或第三較佳實施例之發光二極體之又一樣態示意圖。

1‧‧‧發光二極體

11‧‧‧基材

12‧‧‧發光二極體晶片

13‧‧‧底座

14‧‧‧封裝部

2‧‧‧反射元件

21‧‧‧入射面

3‧‧‧反射面板

A‧‧‧容置空間

E‧‧‧膠體

L1‧‧‧第一光線

O‧‧‧目標區域

Claims (9)

1. 一種適用於投影系統之發光二極體，該發光二極體包括一基材、至少一發光二極體晶片、一底座以及一封裝部，該基材選擇性地設於該底座下或該底座之內部，該發光二極體晶片係設置於該基材上，該封裝部選擇性地設於該底座上或該底座之內部，一容置空間選擇性地設於該基材與該底座之間或該基材與該封裝部之間，該發光二極體晶片位於該容置空間內，該容置空間內填充有一膠體，其特徵在於，當該基材設於該底座之內部時，該基材係設於該底座之內部形成之一容納空間內，該容納空間係由一第一部分以及一第二部分所構成，該第二部分係設於該第一部分外，且該第二部分之高度係大於該第一部分之高度，以於該容納空間之一上緣形成階梯狀之一組裝部，該封裝部組設於該容納空間之該組裝部，該基材設置於該容納空間之該第一部分內。
2. 如申請專利範圍第1項所述之適用於投影系統之發光二極體，其中該封裝部之折射率係大於或等於該膠體之折射率。
3. 如申請專利範圍第1項所述之適用於投影系統之發光二極體，其中當該發光二極體晶片為複數個時，各該發光二極體晶片所發出之光之顏色係彼此不同或相同。
4. 如申請專利範圍第1項所述之適用於投影系統之發光二極體，其中該發光二極體選擇性地與至少一反射元件 搭配使用、與至少一第一反射穿透元件搭配使用或與呈X形排列設置之一第二反射穿透元件及一第三反射穿透元件搭配使用，該發光二極體與該反射元件搭配使用時，該反射元件之一入射面與該發光二極體之該封裝部彼此面對面對應設置，該發光二極體晶片發出一第一光線，該第一光線依序穿透膠體、該底座以及該封裝部或者依序穿透膠體以及該封裝部，接著入射該反射元件之該入射面，該反射元件將該光線反射至一第一目標區域內。
5. 如申請專利範圍第4項所述之適用於投影系統之發光二極體，其中該第一目標區域內至少包括有數位微反射鏡面板或反射式矽基液晶面板。
6. 如申請專利範圍第4項所述之適用於投影系統之發光二極體，其中當該發光二極體與該第一反射穿透元件搭配使用時，且當該發光二極體為複數個時，該些發光二極體之一發光二極體設於該第一反射穿透元件之一入射面，該些發光二極體之另一發光二極體則設於該第一反射穿透元件之另一入射面，該入射面與該另一入射面彼此面對面對應，該發光二極體之該發光二極體晶片發出一第二光線，該第二光線依序穿透膠體以及該封裝部，再入射該第一反射穿透元件之該入射面，該第二光線被該第一反射穿透元件反射至一第二目標區域，同樣地，該另一發光二極體之該發光二極體晶片發出第三光線，該第三光線依序穿透膠體以及該封裝部，再入射該第一反射穿透元件之該另一入射面，該第三光線穿透該第一反射穿透元件並入射至該第二目標區域。
7. 如申請專利範圍第6項所述之適用於投影系統之發光二極體，其中該第二目標區域內至少包括有數位微反射鏡面板或反射式矽基液晶面板。
8. 如申請專利範圍第6項所述之適用於投影系統之發光二極體，其中當該發光二極體與呈X形排列設置之該第二反射穿透元件及該第三反射穿透元件搭配使用時，該第二反射穿透元件具有一第一入射面及一第一出射面，且該第一入射面與該第一出射面彼此面對面對應，該第三反射穿透元件具有一第二入射面及一第二出射面，且該第二入射面與該第二出射面彼此面對面對應，且當該發光二極體為複數個時，該些發光二極體之一發光二極體設於該第二反射穿透元件之該第一入射面與該第三反射穿透元件之該第二出射面之間，且該發光二極體之該封裝部與該第一入射面以及該第二出射面面對面對應設置，該些發光二極體之另一發光二極體設於該第二反射穿透元件之該第一入射面與該第三反射穿透元件之該第二入射面之間，且該另一發光二極體之該封裝部與該第一入射面以及該第二入射面面對面對應設置，該些發光二極體之又一發光二極體設於該第二反射穿透元件之該第一出射面與第三反射穿透元件之該第二入射面之間，且該又一發光二極體之該封裝部與該第一出射面以及該第二入射面面對面對應設置，該發光二極體之該發光二極體晶片發出一第四光線，該第四光線依序穿透膠體以及該封裝部，再入射該第二反射穿透元件之該第一入射面，該第四光線被該第二 穿透反射穿透元件反射至一第三目標區域，同樣地，該另一發光二極體之該發光二極體晶片發出第五光線，該第五光線依序穿透膠體以及封裝部，再入射該第二反射穿透元件之該第一入射面，該第五光線穿透該第二反射穿透元件並入射至該第三目標區域，同樣地，該又一發光二極體之該發光二極體晶片發出一第六光線，該第六光線依序穿透膠體以及該封裝部，再入射該第三反射穿透元件之該第二入射面，該第六光線被該第三穿透反射穿透元件反射至該第三目標區域。
9. 如申請專利範圍第8項所述之適用於投影系統之發光二極體，其中該第三目標區域內至少包括有數位微反射鏡面板或反射式矽基液晶面板。