TWI475723B - 發光元件 - Google Patents

Description

發光元件

本發明係關於發光元件，更特別關於其採用之光擴散單元。

隨著科技的進步及燈具中發光裝置的日益改良，目前照明燈具的亮度相較於先前已大大的提高。以發光二極體為例，具有壽命長、節省電力、以及高亮度的優點，目前已廣泛被使用於各式場合中的照明燈具。

雖然高亮度的照明燈具可有效地提升週遭環境的亮度，但由於其亮度集中，往往讓使用者眼睛無法直視或產生刺眼等不舒適的感覺，甚至損害使用者視力。再者，燈具的發光裝置以放射狀釋出光線，並未均勻地散佈於其光照範圍。

為了改善發光二極體亮度集中的問題，可在光源外側添加光擴散單元。光擴散單元的製備方式主要有二，其一是添加氧化矽、氧化鈦等無機粒子於聚碳酸酯、聚甲基丙醯酸甲酯、聚苯乙烯等高透光性高分子中，並以無機粒子之粒徑大小及添加濃度等參數調整此複合材料的光學性質。然而此方法的問題在於無機粒子難以均勻分散於有機高分子中，需進一步改質無機粒子的表面。如此一來，將增加製程成本且難以大量製備。另一種製備光擴散單元的方法係在透光性高分子材料表面形成微結構如波浪狀或稜鏡狀。此方法的缺點在於製程複雜且高成本。

綜上所述，目前亟需新的材料組成解決習知光擴散單元的問題。

本發明一實施例提供一種發光元件，包括發光二極體光源；以及光擴散單元，至少覆蓋部份發光二極體光源，其中光擴散單元之組成包括第一高分子、第二高分子、或第一高分子與第二高分子之混掺物，且第一高分子之結晶粒徑大於第二高分子之結晶粒徑；其中第一高分子包括丙烯聚合物或乙烯-丙烯共聚物；且第二高分子包括乙烯聚合物、丙烯聚合物、或乙烯-丙烯共聚物。

本發明提供一種發光元件，包括發光二極體光源以及光擴散單元。發光二極體光源可為單一LED組成的點光源，或多個LED以矩陣等方式排列而成的面光源。光擴散單元係至少覆蓋部份發光二極體光源，其中光擴散單元之外型可為板狀、管狀、水滴狀、球狀、或其他適用的形狀，只要能覆蓋部份的二極體光源，使光源發出的光入射至使用者眼睛前能先通過光擴散單元即可。在一實施例中，光擴散單元可直接接觸發光二極體光源作為封裝結構的一部份。在另一實施例中，光擴散單元與發光二極體光源之間可隔有其他元件或空隙，且光擴散單元並未直接接觸發光二極體光源。

光擴散單元之組成包括第一高分子、第二高分子、或第一高分子與第二高分子的混掺物。其中，第一高分子之結晶粒徑大於第二高分子之結晶粒徑。此外，第一高分子及第二高分子的結晶度與調整二高分子的比例皆會影響結晶狀態，因而產生良好的性質。第一高分子與第二高分子在接近的結晶度下，兩者之結晶粒徑差異可讓兩者的混掺物具有良好之光擴散性質。在本發明一實施例中，第一高分子包含丙烯聚合物或乙烯-丙烯共聚物，而第二高分子包含乙烯聚合物、丙烯聚合物、或乙烯-丙烯共聚物。值得注意的是，若第一高分子及/或第二高分子為乙烯-丙烯共聚物時，乙烯單體與丙烯單體之重量比小於或等於20:100，若乙烯單體的比例過高，將影響光線穿透且使元件整體耐熱性質與強度下降，降低材料之優良物性。

在一實施例中，第一高分子於室溫下之結晶度介於40%至70%之間，而結晶粒徑介於1μm至120μm之間。且第一高分子的重均分子量介於10,000~1,000,000之間，熔融指數介於0.1～200g/10min之間(量測標準為ASTM D1238或ISO1133)。若第一高分子之結晶度過低，則影響光線之擴散率，即無法使LED點光源擴散成均勻之面光源。若第一高分子之結晶度過高，則影響光線之透光率，造成光源亮度損耗。若第一高分子之結晶粒徑過大，則影響光線之擴散率，即無法使LED點光源擴散成均勻之面光源。若第一高分子之結晶粒徑過小，則影響光線之透光率，造成光源亮度損耗。其中，第一高分子可單獨作為光擴散元件之組成。

在一實施例中，第二高分子於室溫下之結晶度介於40%至70%之間，而結晶粒徑介於0.05μm至10μm。且第二高分子的重均分子量介於10,000~1,000,000之間，熔融指數介於0.1～200g/10min之間(量測標準為ASTM D1238或ISO1133)。若第二高分子之結晶度過低，則影響光線之擴散率，即無法使LED點光源擴散成均勻之面光源。若第二高分子之結晶度過高，則影響光線之透光率，造成光源亮度損耗。若第二高分子之結晶粒徑過大，則影響光線之擴散率，即無法使LED點光源擴散成均勻之面光源。若第二高分子之結晶粒徑過小，則影響光線之透光率，造成光源亮度損耗。其中，第二高分子可單獨作為光擴散元件之組成。

雖然第一高分子與第二高分子均可單獨作為光擴散元件之組成，但兩者之混掺物也具有良好之光擴效果。雖然第一高分子與第二高分子之結晶度差異不大，但兩者之結晶粒徑差異將造成兩者之混掺物具有極佳的光擴散效果。一般而言，具有較大結晶粒徑之第一高分子其透光率會大於具有較小結晶粒徑之第二高分子，但具有較小結晶粒徑之第二高分子其光擴散率會大於具有較大結晶粒徑之第一高分子。由常理判斷，兩者之混掺物的透光率應介於第一高分子與第二高分子之透光率之間，而兩者之混掺物的光擴散率也應介於第一高分子與第二高分子之光擴散率之間。由實驗可知，上述混掺物之透光率會介於第一高分子之透光率與第二高分子之透光率之間，但上述混掺物之光擴散率會大於第一高分子之光擴散率與第二高分子之光擴散率。上述性質可能來自於第二高分子較小粒徑之結晶可填入第一高分子較大粒徑之結晶之間。此外，由於第一高分子與第二高分子具有近似之材料組成，因此可均勻混掺而不致大幅降低其透光率。

在本發明一實施例中，可混掺第一高分子與第二高分子作為光擴散元件之組成，在混掺物中，第一高分子與第二高分子之重量比介於50:50至95:5之間。若第二高分子之比例過高，則會降低混掺物之透光率。但若第二高分子之比例過低，則無法有效改善混掺物之光擴散率。

若混掺不同結晶度之第一高分子與第二高分子，會產生結晶度相差較大的混掺物，其透光度較差。但若混掺結晶度接近之第一高分子與第二高分子，則可利用結晶粒徑差異而達到本發明所需的光擴散效果。

由於第一高分子與第二高分子均為物性相近之熱塑性材料，因此可採射出、壓出、壓鑄、或吹膜等方法成型為光擴散單元。上述步驟不需額外造粒過程，可節省成本。由於第一高分子、第二高分子、或其混掺物中不同粒徑大小的結晶已具有光擴散性，因此不需要額外添加其他光擴散劑或光擴散粒子。

為了讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉數實施例配合所附圖式，作詳細說明如下：

【實施例】

下述實施例1至7與比較例1至2採用李長榮所售之6331(丙烯聚合物)作為第一高分子，並採用李長榮所售之031(乙烯-丙烯共聚物)作為第二高分子。第一高分子之結晶度為48%，而結晶粒徑為1μm至120μm之間。第二高分子之結晶度為45%，而結晶粒徑介於0.05μm至10μm之間。此外，另提出下述實施例8與比較例3至4採用台塑所售之1120(丙烯聚合物)作為第一高分子，並採用台塑所售之1124(丙烯聚合物)作為第二高分子。第一高分子之結晶度為50%，而結晶粒徑為5μm至120μm之間。第二高分子之結晶度為49%，而結晶粒徑介於0.1μm至1μm之間。接著以不同比例混掺第一高分子與第二高分子後，將之射出成型為半徑30mm半球*1.2mm厚度之光擴散板。不同實施例之光擴散板中的高分子組成比例如第1表與第2表所示。

接著以JIS K 7136標準量測上述光擴散板之透光率與光擴散率，如第1表與第2表所示。

由第1表之比較例1、比較例2、與實施例1至7之比較可知，上述混掺物之透光率介於第一高分子之透光率與第二高分子之透光率之間，但上述混掺物之光擴散率會大於第一高分子之光擴散率與第二高分子之光擴散率。同樣地，在第2表中，由比較例3、比較例4、與實施例8之比較可知，上述混掺物之透光率介於第一高分子之透光率與第二高分子之透光率之間，但上述混掺物之光擴散率會大於第一高分子之光擴散率與第二高分子之光擴散率。

本發明另行選用市售之光擴散板與本發明之光擴散板進行比較。市售之光擴散板分別為購自OSRAM之A 40，其尺寸為半徑30mm半球*1.2mm厚度，以及構自立明之KL005，其尺寸為半徑30mm半球*1.2mm厚度。關於市售商品之透光率與光擴散率的量測標準同樣為JIS K 7136。兩市售商品與實施例6之透光率與光擴散率的比較如第3表所示。

由第3表可知，實施例6中具有適當配比之高分子混掺物比市售商品具有更佳的透光率及光擴散率。

雖然本發明已以數個實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作任意之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (10)

1. 一種發光元件，包括：一發光二極體光源；以及一光擴散單元，至少覆蓋部份該發光二極體光源，其中該光擴散單元之組成包括一第一高分子與一第二高分子之一混掺物，且該第一高分子之結晶粒徑大於該第二高分子之結晶粒徑；其中該第一高分子包括丙烯聚合物或乙烯-丙烯共聚物；且該第二高分子包括乙烯聚合物、丙烯聚合物、或乙烯-丙烯共聚物。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光元件，其中該第一高分子之結晶粒徑介於1μm至120μm之間。
3. 如申請專利範圍第1項所述之發光元件，其中該第二高分子之結晶粒徑介於0.05μm至10μm之間。
4. 如申請專利範圍第1項所述之發光元件，其中該第一高分子與/或該第二高分子於室溫下之結晶度介於40%至70%之間。
5. 如申請專利範圍第1項所述之發光元件，其中該第一高分子與/或該第二高分子之重均分子量介於10,000~1,000,000之間。
6. 如申請專利範圍第1項所述之發光元件，其中該混掺物的透光率，係介於該第一高分子之透光率與該第二高分子的透光率之間。
7. 如申請專利範圍第1項所述之發光元件，其中該混掺物的光擴散率，係大於該第一高分子之光擴散率與該第二 高分子的光擴散率。
8. 如申請專利範圍第1項所述之發光元件，其中該混掺物中，該第一高分子與該第二高分子之重量比介於50：50至95：5之間。
9. 如申請專利範圍第1項所述之發光元件，其中該第一高分子及/或該第二高分子為乙烯-丙烯共聚物，且乙烯單體與丙烯單體之重量比小於或等於20：100。
10. 如申請專利範圍第1項所述之發光元件，其中該第一高分子與/或該第二高分子之熔融指數介於0.1~200g/10min之間。