TWI536612B - 發光二極體模組 - Google Patents

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TWI536612B
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Description

發光二極體模組
本發明是有關於一種發光二極體模組。
發光二極體是一種發光的半導體元件。透過半導體之間電子與電洞於發光層中的結合，使得發光層產生光子以發光。然而因受限於半導體之材質，使得發光二極體所發出之光線的波長種類有限，因此若欲生產其他波長種類的光線，則可應用混光技術。
藉由將多種發出不同波長光線的發光二極體進行混光，便可產生特定波長的光。舉例而言，藉由混合藍光、紅光與綠光發光二極體即可得到白光。然而若藍光、紅光與綠光發光二極體之間無法均勻混光，則產生之白光便會不純，反而會降低發光二極體裝置之品質。
本發明之一態樣提供一種發光二極體模組，包含支架、第一發光二極體晶片、第二發光二極體晶片、膠材與透鏡結構。支架具有固晶面與至少一側牆。固晶面與側牆 共同定義容置凹槽。第一發光二極體晶片、第二發光二極體晶片分開設置於支架之固晶面上。膠材填滿容置凹槽，且覆蓋第一發光二極體晶片、第二發光二極體晶片。透鏡結構設置於支架上。透鏡結構具有第一出光弧面、第二出光弧面、第三出光弧面、第四出光弧面、底面與至少一反射面。出光弧面與底面位在相異側，出光弧面之共同鄰接處為最靠近底面之最低點，且第一出光弧面、第二出光弧面對稱於最低點，第三出光弧面、第四出光弧面對稱於最低點。第三出光弧面鄰接第一出光弧面、第二出光弧面，第四出光弧面鄰接第一出光弧面、第二出光弧面。反射面鄰接於出光弧面與底面之邊緣之間。第一發光二極體晶片、第二發光二極體晶片分別位在第一出光弧面、第二出光弧面正投影於固晶面之處，且最低點的正投影也介於第一發光二極體晶片、第二發光二極體晶片之間。
在一或多個實施方式中，第一發光二極體晶片發出第一光線，且第一光線可直接射出第一出光弧面，或經反射面反射後再射出第一出光弧面，而第二發光二極體晶片則發出第二光線，且第二光線可直接射出第二出光弧面，或經反射面反射後再射出第二出光弧面。
在一或多個實施方式中，第一發光二極體晶片、第二發光二極體晶片所分別發出的第一光線、第二光線可為相同或相異的波長。
在一或多個實施方式中，發光二極體模組更包含第三發光二極體晶片、第四發光二極體晶片，分別位在第三 出光弧面、第四出光弧面正投影於固晶面之處，且最低點的正投影也介於第三發光二極體晶片、第四發光二極體晶片之間。
在一或多個實施方式中，第三發光二極體晶片發出第三光線，且第三光線可直接射出第三出光弧面，或經反射面反射後再射出第三出光弧面，而第四發光二極體晶片則發出第四光線，且第四光線可直接射出第四出光弧面，或經反射面反射後再射出第四出光弧面。
在一或多個實施方式中，第三發光二極體晶片、第四發光二極體晶片所分別發出的第三光線、第四光線可為相同或相異的波長。
在一或多個實施方式中，發光二極體模組更包含至少一波長轉換材料，覆蓋第一發光二極體晶片及/或第二發光二極體晶片及/或第三發光二極體晶片及/或第四發光二極體晶片，且使部分第一光線及/或部分第二光線及/或第三光線及/或第四光線分別被轉換成第五光線、第六光線、第七光線、第八光線，其中第五光線的波長大於第一光線，第六光線的波長大於第二光線，第七光線的波長大於第三光線，第八光線的波長大於第四光線。
在一或多個實施方式中，第五光線、第六光線、第七光線、第八光線可分別直接射出第一出光弧面、第二出光弧面、第三出光弧面、第四出光弧面，或分別經反射面反射後，再射出第一出光弧面、第二出光弧面、第三出光弧面、第四出光弧面。
在一或多個實施方式中，反射面為全反射面。
在一或多個實施方式中，反射面與底面相夾一夾角。夾角為約90度至135度。
在一或多個實施方式中，最低點與底面相距距離d，透鏡結構之最大厚度為h，且最大厚度h與距離d滿足下列條件：h>0，且0<d≦(1/2)h。
在一或多個實施方式中，最低點在固晶面的正投影與第一發光二極體晶片、第二發光二極體晶片之間的中心點重合。
在一或多個實施方式中，發光二極體模組更包含複數個微結構，置於透鏡結構之出光弧面上。
在一或多個實施方式中，透鏡結構是可拆卸地設置於支架上。
本發明之另一態樣提供一種發光二極體模組，包含支架、第一發光二極體晶片、第二發光二極體晶片、膠材與透鏡結構。支架具有固晶面與至少一側牆。固晶面與側牆共同定義容置凹槽。第一發光二極體晶片、第二發光二極體晶片分開設置於支架之固晶面上。膠材填滿容置凹槽，且覆蓋第一發光二極體晶片、第二發光二極體晶片。透鏡結構置於膠材上，透鏡結構包含第一反射面、第二反射面、第一出光弧面、第二出光弧面與底面。第一出光弧面、第二出光弧面與底面位在相異側，第一反射面、第二反射面分別鄰接第一出光弧面、第二出光弧面與底面，且 第一出光弧面、第二出光弧面之間的鄰接處為最靠近底面之最低線段。第一發光二極體晶片、第二發光二極體晶片是位在第一出光弧面、第二出光弧面正投影於固晶面之處，且彼此對稱於最低線段在固晶面上的正投影。
在一或多個實施方式中，第一發光二極體晶片發出第一光線，且第一光線可直接射出第一出光弧面，或經第一反射面反射後再射出第一出光弧面。而第二發光二極體晶片則發出第二光線，且第二光線可直接射出第二出光弧面，或經第二反射面反射後再射出第二出光弧面。
在一或多個實施方式中，第一發光二極體晶片、第二發光二極體晶片所分別發出的第一光線、第二光線可為相同或相異的波長。
在一或多個實施方式中，發光二極體模組更包含至少一波長轉換材料，覆蓋第一發光二極體晶片及/或第二發光二極體晶片，且使部分第一光線及/或部分第二光線分別被轉換成第三光線、第四光線，其中第三光線的波長大於第一光線，第四光線的波長大於第二光線。
在一或多個實施方式中，第三光線、第四光線可分別直接射出第一出光弧面、第二出光弧面，或分別經第一反射面、第二反射面反射後，再射出第一出光弧面、第二出光弧面。
在一或多個實施方式中，最低線段於固晶面上的正投影通過第一發光二極體晶片、第二發光二極體晶片之間的中心點。
在一或多個實施方式中，第一反射面、第二反射面皆為全反射面。
在一或多個實施方式中，第一反射面、第二反射面與底面皆相夾一夾角。夾角為約90度至135度。
在一或多個實施方式中，最低線段與底面相距距離d，透鏡結構之最大厚度為h，且最大厚度h與距離d滿足下列條件：h>0，且0<d≦(1/2)h。
在一或多個實施方式中，發光二極體模組更包含複數個微結構，置於透鏡結構之第一出光弧面、第二出光弧面上。
在一或多個實施方式中，透鏡結構為可拆卸地設置於支架上。
上述各實施方式之發光二極體模組能夠藉由透鏡結構，以將各發光二極體晶片所發出的光進行混光，藉以達到均勻的光輸出。
110、310‧‧‧支架
112、312‧‧‧固晶面
114、314‧‧‧側牆
116、316‧‧‧容置凹槽
120、320‧‧‧第一發光二極體晶片
122、322‧‧‧第一光線
124‧‧‧第五光線
130、330‧‧‧第二發光二極體晶片
132、332‧‧‧第二光線
134‧‧‧第六光線
140、340‧‧‧膠材
150、350‧‧‧透鏡結構
152、352‧‧‧第一出光弧面
154、354‧‧‧第二出光弧面
156‧‧‧第三出光弧面
158‧‧‧第四出光弧面
162、361‧‧‧底面
164‧‧‧反射面
166、366‧‧‧卡扣件
170、370‧‧‧波長轉換材料
175‧‧‧凸出部
180、380‧‧‧微結構
210‧‧‧第三發光二極體晶片
212、324‧‧‧第三光線
214‧‧‧第七光線
220‧‧‧第四發光二極體晶片
222、334‧‧‧第四光線
224‧‧‧第八光線
362‧‧‧第一反射面
364‧‧‧第二反射面
2-2、7-7、11-11‧‧‧線段
d‧‧‧距離
h‧‧‧最大厚度
L‧‧‧最低線段
P‧‧‧最低點
θ‧‧‧夾角
第1圖為本發明第一實施方式之發光二極體模組的立體圖。
第2圖為沿第1圖之線段2-2的剖面圖。
第3圖為本發明第二實施方式之發光二極體模組的剖面圖。
第4圖為本發明第三實施方式之發光二極體模組的剖面圖。
第5圖為本發明第四實施方式之發光二極體模組的剖面圖。
第6圖為本發明第五實施方式之發光二極體模組的立體圖。
第7圖為沿第6圖之線段7-7的剖面圖。
第8圖為本發明第六實施方式之發光二極體模組於一方向的剖面圖。
第9圖為本發明第六實施方式之發光二極體模組於另一方向的剖面圖。
第10圖為本發明第七實施方式之發光二極體模組的立體圖。
第11圖為沿第10圖之線段11-11的剖面圖。
第12圖為本發明第八實施方式之發光二極體模組的剖面圖。
第13圖為本發明第九實施方式之發光二極體模組的剖面圖。
第14圖為本發明第十實施方式之發光二極體模組的剖面圖。
以下將以圖式揭露本發明的複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說 明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。
請同時參照第1圖與第2圖，其中第1圖為本發明第一實施方式之發光二極體模組的立體圖，第2圖為沿第1圖之線段2-2的剖面圖。發光二極體模組包含支架110、第一發光二極體晶片120、第二發光二極體晶片130、膠材140與透鏡結構150。支架110具有固晶面112與至少一側牆114。固晶面112與側牆114共同定義容置凹槽116。第一發光二極體晶片120與第二發光二極體晶片130分開設置於支架110之固晶面112上。膠材140填滿容置凹槽116，且覆蓋第一發光二極體晶片120與第二發光二極體晶片130。透鏡結構150設置於支架110上。透鏡結構150具有第一出光弧面152、第二出光弧面154、第三出光弧面156、第四出光弧面158、底面162與至少一反射面164。第一出光弧面152、第二出光弧面154、第三出光弧面156、第四出光弧面158與底面162位在透鏡結構150的相異側，第一出光弧面152、第二出光弧面154、第三出光弧面156、第四出光弧面158之共同鄰接處為最靠近底面162之最低點P，且第一出光弧面152與第二出光弧面154對稱於最低點P，第三出光弧面156與第四出光弧面158對稱於最低點P。第三出光弧面156鄰接第一出光弧面152與第二出光弧面154，第四出光弧面158鄰接第一出光弧面152與第二出 光弧面154。反射面164鄰接於第一出光弧面152、第二出光弧面154、第三出光弧面156、第四出光弧面158與底面162之邊緣之間。第一發光二極體晶片120與第二發光二極體晶片130分別位在第一出光弧面152與第二出光弧面154正投影於固晶面112之處，且最低點P的正投影也介於第一發光二極體晶片120與第二發光二極體晶片130之間。
簡言之，本實施方式之發光二極體模組能夠藉由透鏡結構150，以將第一發光二極體晶片120與第二發光二極體晶片130所發出的光進行混光，藉以達到均勻的光輸出。
詳細而言，請參照第2圖。在本實施方式中，第一發光二極體晶片120發出第一光線122，且第一光線122可直接射出第一出光弧面152，或經反射面164反射後再射出第一出光弧面152。而第二發光二極體晶片130則發出第二光線132，且第二光線132可直接射出第二出光弧面154，或經反射面164反射後再射出第二出光弧面154。具體而言，對於第一發光二極體晶片120而言，可設計第一出光弧面152之弧面形狀，藉此控制第一光線122的出光方向與其出光均勻度，例如第一出光弧面152可為往遠離第一發光二極體晶片120之方向凸出之曲面。更進一步地，反射面164能夠將部份之第一光線122反射至第一出光弧面152，因此可更增加第一光線122的出光量。同樣的，對於第二發光二極體晶片130而言，可設計第二出光弧面154之弧面形狀，藉此控制第二光線132的出光方向與其出光均勻度，例如第二出光弧面154可為往遠離第二發光二極 體晶片130之方向凸出之曲面。更進一步地，反射面164能夠將部份之第二光線132反射至第二出光弧面154，因此可更增加第二光線132的出光量。
在本實施方式中，第一發光二極體晶片120與第二發光二極體晶片130所分別發出的第一光線122與第二光線132可為相異的波長。舉例而言，第一光線122可為藍光，而第二光線132可為紅光，然而本發明不以此為限。因此藍光與紅光在一併通過透鏡結構150後，能夠被混合成均勻的紫光。
在一或多個實施方式中，反射面164為全反射(Total Internal Reflection,TIR)面。也就是說，利用透鏡結構150與環境介質(例如為空氣)之間的折射率差異，而使光線能夠反射。然而本發明不以此為限，基本上，只要反射面164能夠達到反射第一光線122與第二光線132的目的，皆在本發明之範疇中。
在一或多個實施方式中，反射面164與底面162可相夾一夾角θ。夾角θ為約90度至135度。如此一來，反射面164不但可分別將第一光線122與第二光線132分別導引至第一出光弧面152與第二出光弧面154，且第一光線122與第二光線132更能夠以大角度入射反射面164，進而被反射面164反射。
在一或多個實施方式中，最低點P與底面162可相距距離d。透鏡結構150之最大厚度為h，且最大厚度h與距離d滿足下列條件： h>0，且0<d≦(1/2)h。也就是說，第一出光弧面152、第二出光弧面154、第三出光弧面156與第四出光弧面158共同往最低點P處凹陷。在此應注意的是，最大厚度h可定義為底面162與任一出光弧面(即第一出光弧面152、第二出光弧面154、第三出光弧面156與第四出光弧面158)之間最大的垂直距離。因此在第2圖中，最大厚度h即落於第一出光弧面152與反射面164之鄰接處，以及落於第二出光弧面154與反射面164之鄰接處，然而本發明不以此為限。
在一或多個實施方式中，最低點P在固晶面112的正投影與第一發光二極體晶片120以及第二發光二極體晶片130之間的中心點重合。換言之，第一發光二極體晶片120與第二發光二極體晶片130對稱於最低點P在固晶面112的正投影，如此一來，當第一出光弧面152與第二出光弧面154具有對稱於最低點P的形狀時，第一光線122與第二光線132透過透鏡結構150所發出的光係亦對稱於最低點P，因此能夠增進混光的均勻度。然而在其他的實施方式中，最低點P在固晶面112的正投影亦可與第一發光二極體晶片120以及第二發光二極體晶片130之間的中心點不重合，基本上，只要最低點P於固晶面112的正投影介於第一發光二極體晶片120與第二發光二極體晶片130之間，即在本發明之範疇中。
在一或多個實施方式中，透鏡結構150可以黏貼的方式固定於支架110上，例如透鏡結構150可貼附於膠材 140，然而本發明不以此為限。基本上，只要透鏡結構150能夠固定於支架110及/或膠材140，皆在本發明之範疇中。
接著請參照第3圖，其為本發明第二實施方式之發光二極體模組的剖面圖，其中第3圖之剖面位置係與第2圖相同。第二實施方式與第一實施方式的不同處在於波長轉換材料170的存在。在本實施方式中，發光二極體模組更包含至少一波長轉換材料170，覆蓋第一發光二極體晶片120及/或第二發光二極體晶片130，且使部分第一光線122及/或部分第二光線132分別被轉換成第五光線124與第六光線134。第五光線124的波長大於第一光線122，第六光線134的波長大於第二光線132。舉例而言，在本實施方式中，波長轉換材料170覆蓋第一發光二極體晶片120及第二發光二極體晶片130，且使部分第一光線122及部分第二光線132分別被轉換成第五光線124與第六光線134。其中發光二極體模組可更包含凸出部175，設置於支架110之固晶面112上，用以分開覆蓋第一發光二極體晶片120與第二發光二極體晶片130之波長轉換材料170。
在一實施方式中，第一光線122與第二光線132可具有相同的波長，而第五光線124與第六光線134可具有相異的波長。也就是說，覆蓋第一發光二極體晶片120的波長轉換材料170可不同於覆蓋第二發光二極體晶片130的波長轉換材料170。在另一實施方式中，第一光線122與第二光線132可具有相異的波長，且第五光線124與第六光線134亦具有相異的波長。而又一實施方式中，波長 轉換材料170可僅覆蓋第一發光二極體晶片120，因此，第五光線124與第二光線132具有相異的波長。基本上，只要第一發光二極體晶片120與第二發光二極體晶片130分別射至透鏡結構150的光線彼此具有相異的波長，使得透鏡結構150能夠達到混光的功效，皆在本發明之範疇中。
同樣的，經由波長轉換材料170轉變波長的第五光線124可直接射出第一出光弧面152，或經反射面164反射後再射出第一出光弧面152。而第六光線134可直接射出第二出光弧面154，或經反射面164反射後再射出第二出光弧面154。至於本實施方式之其他細節因與第一實施方式相同，因此便不再贅述。
接著請參照第4圖，其為本發明第三實施方式之發光二極體模組的剖面圖，其中第4圖之剖面位置係與第2圖相同。本實施方式與第一實施方式的不同處在於微結構180的存在。在本實施方式中，發光二極體模組可更包含複數個微結構180，置於透鏡結構150之第一出光弧面152、第二出光弧面154、第三出光弧面156及/或第四出光弧面158上，例如在第4圖中，微結構180置於透鏡結構150之第一出光弧面152與第二出光弧面154上。具體而言，第一光線122與第二光線132能夠分別經由第一出光弧面152與第二出光弧面154而到達微結構180。微結構180能夠進一步將第一光線122及/或第二光線132產生進一步的折射，以增加第一光線122與第二光線132的出光角度，藉此達成發光二極體模組的控光。至於本實施方式之其他 細節因與第一實施方式相同，因此便不再贅述。
接著請參照第5圖，其為本發明第四實施方式之發光二極體模組的剖面圖，其中第5圖之剖面位置係與第2圖相同。本實施方式與第一實施方式的不同處在於透鏡結構150的設置方式。在本實施方式中，透鏡結構150是可拆卸地設置於支架110上。例如在第5圖中，透鏡結構150可包含二卡扣件166，分別連接於反射面164上。卡扣件166可藉由卡扣至支架110上，以將透鏡結構150固定於膠材140與支架110，達到方便拆換的功效。至於本實施方式的其他細節因與第一實施方式相同，因此便不再贅述。
接著請同時參照第6圖與第7圖，其中第6圖為本發明第五實施方式之發光二極體模組的立體圖，第7圖為沿第6圖之線段7-7的剖面圖。本實施方式與第一實施方式的不同處在於第三發光二極體晶片210與第四發光二極體晶片220的存在。在本實施方式中，發光二極體模組可更包含第三發光二極體晶片210與第四發光二極體晶片220，分別位在第三出光弧面156與第四出光弧面158正投影於固晶面112之處，且最低點P的正投影也介於第三發光二極體晶片210與第四發光二極體晶片220之間。如此一來，發光二極體模組能夠藉由透鏡結構150，更可將第三發光二極體晶片210與第四發光二極體晶片220所發出的光進行混光，藉以達到均勻的光輸出及/或增加發光二極體模組整體的出光量。
具體而言，請參照第7圖。第三發光二極體晶片 210發出第三光線212，且第三光線212可直接射出第三出光弧面156，或經反射面164反射後再射出第三出光弧面156。而第四發光二極體晶片220則發出第四光線222，且第四光線222可直接射出第四出光弧面158，或經反射面164反射後再射出第四出光弧面158。換言之，對於第三發光二極體晶片210而言，可設計第三出光弧面156之弧面形狀，藉此控制第三光線212的出光方向與其出光均勻度，例如第三出光弧面156可為往遠離第三發光二極體晶片210之方向凸出之曲面。更進一步地，反射面164能夠將部份之第三光線212反射至第三出光弧面156，因此可更增加第三光線212的出光量。同樣的，對於第四發光二極體晶片220而言，可設計第四出光弧面158之弧面形狀，藉此控制第四光線222的出光方向與其出光均勻度，例如第四出光弧面158可為往遠離第四發光二極體晶片220之方向凸出之曲面。更進一步地，反射面164能夠將部份之第四光線222反射至第四出光弧面158，因此可更增加第四光線222的出光量。
在本實施方式中，第三發光二極體晶片210與第四發光二極體晶片220所分別發出的第三光線212與第四光線222可為相異的波長。舉例而言，第三光線212可為藍光，而第四光線222可為紅光，然而本發明不以此為限。因此藍光與紅光在一併通過透鏡結構150後，能夠被混合成均勻的紫光。基本上，只要第一光線122(如第2圖所繪示)、第二光線132(如第2圖所繪示)、第三光線212與第 四光線222至少其中二者具有相異之波長，以讓透鏡結構150具有混光的功效，皆在本發明之範疇中。
接著請同時參照第8圖與第9圖，其中第8圖為本發明第六實施方式之發光二極體模組於一方向的剖面圖，其剖面位置係與第2圖相同，第9圖為本發明第六實施方式之發光二極體模組於另一方向的剖面圖，其剖面位置係與第7圖相同。本實施方式與第6圖之實施方式的不同處在於波長轉換材料170的存在。在本實施方式中，發光二極體模組可更包含至少一波長轉換材料170，覆蓋第一發光二極體晶片120及/或第二發光二極體晶片130及/或第三發光二極體晶片210及/或第四發光二極體晶片220，且使部分第一光線122及/或部分第二光線132及/或第三光線212及/或第四光線222分別被轉換成第五光線124、第六光線134、第七光線214、第八光線224。第五光線124的波長大於第一光線122，第六光線134的波長大於第二光線132，第七光線214的波長大於第三光線212，第八光線224的波長大於第四光線222。舉例而言，在本實施方式中，波長轉換材料170覆蓋第一發光二極體晶片120、第二發光二極體晶片130、第三發光二極體晶片210與第四發光二極體晶片220，且使部分第一光線122、部分第二光線132、部分第三光線212與部分第四光線222分別被轉換成第五光線124、第六光線134、第七光線214與第八光線224，然而本發明並不以上述之結構為限。
以第三發光二極體晶片210與第四發光二極體晶 片220之間的關係而言，在一實施方式中，第三光線212與第四光線222可具有相同的波長，而第七光線214與第八光線224可具有相異的波長。也就是說，覆蓋第三發光二極體晶片210的波長轉換材料170可不同於覆蓋第四發光二極體晶片220的波長轉換材料170。在另一實施方式中，第三光線212與第四光線222可具有相異的波長，且第七光線214與第八光線224亦具有相異的波長。而又一實施方式中，波長轉換材料170可僅覆蓋第三發光二極體晶片210，因此，第七光線214與第四光線222具有相異的波長。基本上，只要第三發光二極體晶片210與第四發光二極體晶片220分別射至透鏡結構150的光線彼此具有相異的波長，使得透鏡結構150能夠達到混光的功效，皆在本發明之範疇中。至於第一發光二極體晶片120與第二發光二極體晶片130之間的關係因與第三發光二極體晶片210與第四發光二極體晶片220之間的關係相同，因此便不再贅述。
同樣的，經由波長轉換材料170轉變波長的第五光線124、第六光線134、第七光線214與第八光線224可分別直接射出第一出光弧面152、第二出光弧面154、第三出光弧面156與第四出光弧面158，或分別經反射面164反射後，再射出第一出光弧面152、第二出光弧面154、第三出光弧面156與第四出光弧面158。至於本實施方式之其他細節因與第五實施方式相同，因此便不再贅述。
在此應注意的是，雖然在第1圖與第6圖中，透鏡 結構150之底面162的形狀皆為方形，然而本發明並不以此為限。在其他的實施方式中，透鏡結構150之底面162的形狀亦可為圓形或多邊形，皆在本發明之範疇中。
接著請一同參照第10圖與第11圖，其中第10圖為本發明第七實施方式之發光二極體模組的立體圖，第11圖為沿第10圖之線段11-11的剖面圖。發光二極體模組包含支架310、第一發光二極體晶片320、第二發光二極體晶片330、膠材340與透鏡結構350。支架310具有固晶面312與至少一側牆314。固晶面312與側牆314共同定義容置凹槽316。第一發光二極體晶片320與第二發光二極體晶片330分開設置於支架310之固晶面312上。膠材340填滿容置凹槽316，且覆蓋第一發光二極體晶片320與第二發光二極體晶片330。透鏡結構350置於膠材340上，透鏡結構350包含第一反射面362、第二反射面364、第一出光弧面352、第二出光弧面354與底面361。第一出光弧面352及第二出光弧面354與底面361位在透鏡結構350的相異側，第一反射面362及第二反射面364分別鄰接第一出光弧面352及第二出光弧面354與底面361，且第一出光弧面352與第二出光弧面354之間的鄰接處為最靠近底面361之最低線段L。第一發光二極體晶片320與第二發光二極體晶片330是位在第一出光弧面352與第二出光弧面354正投影於固晶面312之處，且彼此對稱於最低線段L在固晶面312上的正投影。因此，本實施方式之發光二極體模組能夠藉由透鏡結構350，以將第一發光二極體晶片320與第二發 光二極體晶片330所發出的光進行混光，藉以達到均勻的光輸出。
詳細而言，請參照第11圖。第一發光二極體晶片320發出第一光線322，且第一光線322可直接射出第一出光弧面352，或經第一反射面362反射後再射出第一出光弧面352。而第二發光二極體晶片330則發出第二光線332，且第二光線332可直接射出第二出光弧面354，或經第二反射面364反射後再射出第二出光弧面354。具體而言，對於第一發光二極體晶片320而言，可設計第一出光弧面352之弧面形狀，藉此控制第一光線322的出光方向與其出光均勻度，例如第一出光弧面352可為往遠離第一發光二極體晶片320之方向凸出之曲面。更進一步地，第一反射面362能夠將部份之第一光線322反射至第一出光弧面352，因此可更增加第一光線322的出光量。同樣的，對於第二發光二極體晶片330而言，可設計第二出光弧面354之弧面形狀，藉此控制第二光線332的出光方向與其出光均勻度，例如第二出光弧面354可為往遠離第二發光二極體晶片330之方向凸出之曲面。更進一步地，第二反射面364能夠將部份之第二光線332反射至第二出光弧面354，因此可更增加第二光線332的出光量。
在本實施方式中，第一發光二極體晶片320與第二發光二極體晶片330所分別發出的第一光線322與第二光線332可為相異的波長。舉例而言，第一光線322可為藍光，而第二光線332可為紅光，然而本發明不以此為限。 因此藍光與紅光在一併通過透鏡結構350後，能夠被混合成均勻的紫光。
在一或多個實施方式中，第一反射面362與第二反射面364皆為全反射面。也就是說，利用透鏡結構350與環境介質(例如為空氣)之間的折射率差異，而使光線能夠反射。然而本發明不以此為限，基本上，只要第一反射面362與第二反射面364能夠分別達到反射第一光線322與第二光線332的目的，皆在本發明之範疇中。
在一或多個實施方式中，第一反射面362與第二反射面364可皆與底面361相夾一夾角θ。夾角θ為約90度至135度。如此一來，第一反射面362與第二反射面364不但可分別將第一光線322與第二光線332分別導引至第一出光弧面352與第二出光弧面354，且第一光線322與第二光線332更能夠分別以大角度入射第一反射面362與第二反射面364，進而被反射。
在一或多個實施方式中，最低線段L與底面361可相距距離d。透鏡結構350之最大厚度為h，且最大厚度h與距離d滿足下列條件：h>0，且0<d≦(1/2)h。也就是說，第一出光弧面352與第二出光弧面354共同往最低線段L處凹陷。在此應注意的是，最大厚度h可定義為底面361與第一出光弧面352與第二出光弧面354任一者之間最大的垂直距離。因此在第11圖中，最大厚度h即落於第一出光弧面352與第一反射面362之鄰接處，以及落於第二出光弧面354與第二反 射面364之鄰接處，然而本發明不以此為限。
在一或多個實施方式中，最低線段L在固晶面312的正投影通過第一發光二極體晶片320以及第二發光二極體晶片330之間的中心點。換言之，第一發光二極體晶片320與第二發光二極體晶片330對稱於最低線段L在固晶面312的正投影，如此一來，當第一出光弧面352與第二出光弧面354具有對稱於最低線段L的形狀時，第一光線322與第二光線332透過透鏡結構350所發出的光係亦對稱於最低線段L，因此能夠增進混光的均勻度。然而在其他的實施方式中，最低線段L在固晶面312的正投影亦可不通過第一發光二極體晶片320以及第二發光二極體晶片330之間的中心點，基本上，只要最低線段L於固晶面312的正投影介於第一發光二極體晶片320與第二發光二極體晶片330之間，即在本發明之範疇中。
在一或多個實施方式中，透鏡結構350可以黏貼的方式固定於支架310上，例如透鏡結構350可貼附於膠材340，然而本發明不以此為限。基本上，只要透鏡結構350能夠固定於支架310及/或膠材340，皆在本發明之範疇中。
接著請參照第12圖，其為本發明第八實施方式之發光二極體模組的剖面圖，其中第12圖之剖面位置係與第11圖相同。第八實施方式與第七實施方式的不同處在於波長轉換材料370的存在。在本實施方式中，發光二極體模組更包含至少一波長轉換材料370，覆蓋第一發光二極體晶片320及/或第二發光二極體晶片330，且使部分第一光線 322及/或部分第二光線332分別被轉換成第三光線324與第四光線334。第三光線324的波長大於第一光線322，第四光線334的波長大於第二光線332。舉例而言，在本實施方式中，波長轉換材料370覆蓋第一發光二極體晶片320及第二發光二極體晶片330，且使部分第一光線322及部分第二光線332分別被轉換成第三光線324與第四光線334。
在一實施方式中，第一光線322與第二光線332可具有相同的波長，而第三光線324與第四光線334可具有相異的波長。也就是說，覆蓋第一發光二極體晶片320的波長轉換材料370可不同於覆蓋第二發光二極體晶片330的波長轉換材料370。在另一實施方式中，第一光線322與第二光線332可具有相異的波長，且第三光線324與第四光線334亦具有相異的波長。而又一實施方式中，波長轉換材料370可僅覆蓋第一發光二極體晶片320，因此，第三光線324與第二光線332具有相異的波長。基本上，只要第一發光二極體晶片320與第二發光二極體晶片330分別射至透鏡結構350的光線彼此具有相異的波長，使得透鏡結構350能夠達到混光的功效，皆在本發明之範疇中。
同樣的，經由波長轉換材料370轉變波長的第三光線324可直接射出第一出光弧面352，或經第一反射面362反射後再射出第一出光弧面352。而第四光線334可直接射出第二出光弧面354，或經第二反射面364反射後再射出第二出光弧面354。至於本實施方式之其他細節因與第七實施方式相同，因此便不再贅述。
接著請參照第13圖，其為本發明第九實施方式之發光二極體模組的剖面圖，其中第13圖之剖面位置係與第11圖相同。本實施方式與第七實施方式的不同處在於微結構380的存在。在本實施方式中，發光二極體模組可更包含複數個微結構380，置於透鏡結構350之第一出光弧面352及/或第二出光弧面354上，例如在第13圖中，微結構380置於透鏡結構350之第一出光弧面352與第二出光弧面354上。具體而言，第一光線322與第二光線332能夠分別經由第一出光弧面352與第二出光弧面354而到達微結構380。微結構380能夠進一步將第一光線322及/或第二光線332產生進一步的折射，以增加第一光線322與第二光線332的出光角度，藉此達成發光二極體模組的控光。至於本實施方式之其他細節因與第七實施方式相同，因此便不再贅述。
接著請參照第14圖，其為本發明第十實施方式之發光二極體模組的剖面圖，其中第14圖之剖面位置係與第11圖相同。本實施方式與第七實施方式的不同處在於透鏡結構350的設置方式。在本實施方式中，透鏡結構350是可拆卸地設置於支架310上。例如在第14圖中，透鏡結構350可包含二卡扣件366，分別連接於第一反射面362與第二反射面364上。卡扣件366可藉由卡扣至支架310上，以將透鏡結構350固定於膠材340與支架310，達到方便拆換的功效。至於本實施方式的其他細節因與第七實施方式相同，因此便不再贅述。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，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，當可作各種之更動與潤飾，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。
110‧‧‧支架
112‧‧‧固晶面
114‧‧‧側牆
116‧‧‧容置凹槽
120‧‧‧第一發光二極體晶片
122‧‧‧第一光線
130‧‧‧第二發光二極體晶片
132‧‧‧第二光線
140‧‧‧膠材
150‧‧‧透鏡結構
152‧‧‧第一出光弧面
154‧‧‧第二出光弧面
162‧‧‧底面
164‧‧‧反射面
d‧‧‧距離
h‧‧‧最大厚度
P‧‧‧最低點
θ‧‧‧夾角

Claims (25)

  1. 一種發光二極體模組，包含：一支架，具有一固晶面與至少一側牆，該固晶面與該側牆共同定義一容置凹槽；一第一發光二極體晶片、第二發光二極體晶片，分開設置於該支架之該固晶面上；一膠材，填滿該容置凹槽，且覆蓋該第一發光二極體晶片、第二發光二極體晶片；以及一透鏡結構，設置於該支架上，該透鏡結構具有一第一出光弧面、一第二出光弧面、一第三出光弧面、一第四出光弧面、一底面與至少一反射面，其中該第一出光弧面、該第二出光弧面、該第三出光弧面、該第四出光弧面與該底面位在相異側，該第一出光弧面、該第二出光弧面、該第三出光弧面與該第四出光弧面之共同鄰接處為最靠近該底面之一最低點，且該第一出光弧面、該第二出光弧面對稱於該最低點，該第三出光弧面、該第四出光弧面對稱於該最低點，且該第三出光弧面鄰接該第一出光弧面、該第二出光弧面，該第四出光弧面鄰接該第一出光弧面、該第二出光弧面，其中該反射面鄰接於該第一出光弧面、該第二出光弧面、該第三出光弧面、該第四出光弧面與該底面之邊緣之間；其中，該第一發光二極體晶片、該第二發光二極體晶片分別位在該第一出光弧面、該第二出光弧面正投影於該固晶面之處，且該最低點的正投影也介於該第一出光弧 面、該第二發光二極體晶片之間。
  2. 如請求項1所述之發光二極體模組，其中該第一發光二極體晶片發出一第一光線，且該第一光線可直接射出該第一出光弧面，或經該反射面反射後再射出該第一出光弧面，而該第二發光二極體晶片則發出一第二光線，且該第二光線可直接射出該第二出光弧面，或經該反射面反射後再射出該第二出光弧面。
  3. 如請求項2所述之發光二極體模組，其中該第一發光二極體晶片、該第二發光二極體晶片所分別發出的該第一光線、該第二光線可為相同或相異的波長。
  4. 如請求項3所述之發光二極體模組，更包含一第三發光二極體晶片、一第四發光二極體晶片，分別位在該第三出光弧面、該第四出光弧面正投影於該固晶面之處，且該最低點的正投影也介於該第三發光二極體晶片、該第四發光二極體晶片之間。
  5. 如請求項4所述之發光二極體模組，其中該第三發光二極體晶片發出一第三光線，且該第三光線可直接射出該第三出光弧面，或經該反射面反射後再射出該第三出光弧面，而該第四發光二極體晶片則發出一第四光線，且該第四光線可直接射出該第四出光弧面，或經該反射面反射 後再射出該第四出光弧面。
  6. 如請求項5所述之發光二極體模組，其中該第三發光二極體晶片、該第四發光二極體晶片所分別發出的該第三光線、該第四光線可為相同或相異的波長。
  7. 如請求項2至6中任一項所述之發光二極體模組，更包含至少一波長轉換材料，覆蓋該第一發光二極體晶片及/或該第二發光二極體晶片，且使部分該第一光線及/或部分該第二光線分別被轉換成第五光線、第六光線，其中該第五光線的波長大於該第一光線，該第六光線的波長大於該第二光線。
  8. 如請求項7所述之發光二極體模組，該第五光線、該第六光線可分別直接射出該第一出光弧面、該第二出光弧面，或分別經該反射面反射後，再射出該第一出光弧面、該第二出光弧面。
  9. 如請求項1所述之發光二極體模組，其中該反射面為一全反射面。
  10. 如請求項9所述之發光二極體模組，其中該反射面與該底面相夾一夾角，該夾角為約90度至135度。
  11. 如請求項1所述之發光二極體模組，其中該最低點與該底面相距一距離d，該透鏡結構之最大厚度為h，且該最大厚度h與該距離d滿足下列條件：h>0，且0<d≦(1/2)h。
  12. 如請求項1所述之發光二極體模組，其中該最低點在該固晶面的正投影與該第一發光二極體晶片、該第二發光二極體晶片之間的中心點重合。
  13. 如請求項1所述之發光二極體模組，更包含複數個微結構，置於該透鏡結構之該第一出光弧面、該第二出光弧面、該第三出光弧面、該第四出光弧面上。
  14. 如請求項1所述之發光二極體模組，該透鏡結構是可拆卸地設置於該支架上。
  15. 一種發光二極體模組，包含：一支架，具有一固晶面與至少一側牆，該固晶面與該側牆共同定義一容置凹槽；一第一發光二極體晶片、一第二發光二極體晶片，分開設置於該支架之該固晶面上；一膠材，填滿該容置凹槽，且覆蓋該第一發光二極體晶片、該第二發光二極體晶片；以及一透鏡結構，置於該膠材上，該透鏡結構包含： 一第一反射面、一第二反射面；一第一出光弧面、一第二出光弧面；以及一底面；其中，該第一出光弧面、該第二出光弧面與該底面位在相異側，該第一反射面、該第二反射面分別鄰接該第一出光弧面、該第二出光弧面與該底面，且該第一出光弧面、該第二出光弧面之間的鄰接處為一最靠近該底面之一最低線段；其中該第一發光二極體晶片、該第二發光二極體晶片是位在該第一出光弧面、該第二出光弧面正投影於該固晶面之處，且彼此對稱於該最低線段在該固晶面上的正投影。
  16. 如請求項15所述之發光二極體模組，其中該第一發光二極體晶片發出一第一光線，且該第一光線可直接射出該第一出光弧面，或經該第一反射面反射後再射出該第一出光弧面，而該第二發光二極體晶片則發出一第二光線，且該第二光線可直接射出該第二出光弧面，或經該第二反射面反射後再射出該第二出光弧面。
  17. 如請求項16所述之發光二極體模組，其中該第一發光二極體晶片、該第二發光二極體晶片所分別發出的該第一光線、該第二光線可為相同或相異的波長。
  18. 如請求項16或17所述之發光二極體模組，更包 含至少一波長轉換材料，覆蓋該第一發光二極體晶片及/或該第二發光二極體晶片，且使部分該第一光線及/或部分該第二光線分別被轉換成第三光線、第四光線，其中該第三光線的波長大於該第一光線，該第四光線的波長大於該第二光線。
  19. 如請求項18所述之發光二極體模組，該第三光線、該第四光線可分別直接射出該第一出光弧面、該第二出光弧面，或分別經該第一反射面、該第二反射面反射後，再射出該第一出光弧面、該第二出光弧面。
  20. 如請求項15所述之發光二極體模組，其中該最低線段於該固晶面上的正投影通過該第一發光二極體晶片、該第二發光二極體晶片之間的中心點。
  21. 如請求項15所述之發光二極體模組，其中該第一反射面、該第二反射面皆為全反射面。
  22. 如請求項21所述之發光二極體模組，其中該第一反射面、第二反射面與該底面皆相夾一夾角，該夾角為約90度至135度。
  23. 如請求項15所述之發光二極體模組，其中該最低線段與該底面相距一距離d，該透鏡結構之最大厚度為h， 且該最大厚度h與該距離d滿足下列條件：h>0，且0<d≦(1/2)h。
  24. 如請求項15所述之發光二極體模組，更包含複數個微結構，置於該透鏡結構之該第一出光弧面、該第二出光弧面上。
  25. 如請求項15所述之發光二極體模組，其中該透鏡結構為可拆卸地設置於該支架上。
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