TWI567329B - 具矩形光型之一次光學發光源 - Google Patents

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Description

具矩形光型之一次光學發光源
本發明係與發光二極體領域相關，尤其是一種可於一次光學下即可投射矩形照明光型之一次光學發光源。
鑒於發光二極體(LED)之優良演色性與發光效率等優點，在各類燈具中漸以LED作為主要光源。目前，一般LED於封裝後，僅具有基本的發散出光能力，欲使LED光源形成特定光型時，必須透過一個以上的光學元件，例如透鏡或反射鏡等，利用光學折反射特性，依據需求將LED光源發出的光線形成各式各樣的照明光型，該種進行LED光源本身外的光學元件設計，即為常稱之二次光學設計，除了前述之透鏡與反射鏡，常見之燈殼設計亦屬二次光學設計範疇。
車用燈具為確保行車安全，相關法規對於其亮度、照明角度及照明光型等皆有對應規範。當LED光源應用在車燈領域時，以所需照明光型為矩形為例，基於LED光源之出光限制，業者多半採用二次光學技術來設計車用燈具，例如在LED的發光路徑增設透鏡來聚集光線以及調整投射至外界的光型，進而提升LED的照明亮度與符合光型要求。
然而為了使光線透過燈具透鏡出光後，其光型由發散態樣調整至矩形態樣，整體燈具結構在設計上須考量與控制的變因種類相當繁多，是以增加了設計的不便與困難度。並且，基於不同的車輛型號，燈具 的尺寸規格亦會有所變動，是以如何使車用LED光源於各類尺規變化下仍可穩定地提供所需光型，以及簡化燈具結構的設計，實為目前亟需解決的問題。故本發明人係以作為光源的LED封裝技術為構思起點，進而提供一種具矩形光型之一次光學發光源，以簡化配合設置之燈具結構，降低燈具之設計與生產成本。
本發明之一目的，旨在提供一種具矩形光型之一次光學發光源，係於點亮發光源時，即可直接形成矩形之照明光型，進而精簡搭配應用之燈具結構，降低設置與開發成本。
為達上述目的，本發明於一實施例中揭示一種具矩形光型之一次光學發光源，具有一基板、一LED晶片及一封裝膠體，該LED晶片設於該基板，該封裝膠體包覆於該LED晶片以將其固定於該基板，其特徵在於：該封裝膠體之X軸向的剖面自該基板依序具有一對第一彎折段、一對第二彎折段及一頂段，各該第一彎折段係為相對設置並自該基板延伸而與該第二彎折段接合，各該第二彎折段亦為相對設置並與該頂段之一端接合，且該對第一彎折段、該對第二彎折段及該頂段分別為弧形，而該封裝膠體之Y軸向的剖面為弧形，藉此，該LED晶片之光線透過該封裝膠體射出而形成一矩形光型；其中X軸與Y軸相互垂直，且X軸與Y軸夾設形成之平面，係平行於該基板供以設置該LED晶片之平面。藉此，透過該封裝膠體，點亮該一次光學發光源即可直接形成所需之該矩形光型，無須再利用其餘光學元件進行二次光學設計。
較佳者，該LED晶片尺寸為55mil時，該矩形光型之長寬比 介於3.6：1~3.9：1；該LED晶片尺寸為38mil時，該矩形光型之長寬比介於5.45：1~5.75：1。
此外，於該封裝膠體結合於該基板前，係於該基板設有一接著劑，以提升該封裝膠體與該基板之結合強度。較佳者，該封裝膠體可選用矽膠，以兼具優良之封裝與透光效能。
本發明於另一實施例中提出一種具矩形光型之一次光學發光源，具有一基板、一LED晶片及一封裝膠體，該LED晶片設於該基板，該封裝膠體包覆於該LED晶片以將其固定於該基板，其特徵在於：該封裝膠體之X軸向的剖面自該基板依序具有一對第一彎折段、一對第二彎折段及一頂段，各該第一彎折段係為相對設置並自該基板延伸而與該第二彎折段接合，各該第二彎折段亦為相對設置並與該頂段之一端接合，且該對第一彎折段、該對第二彎折段及該頂段分別為弧形，而該封裝膠體之Y軸向的剖面具有一對第三彎折段及一弧段，該對第三彎折段係相對設置並自該基板延伸且與該弧段兩端接合，該對第三彎折段並與該基板垂直，藉此，該LED晶片之光線透過該封裝膠體射出而形成一矩形光型；其中X軸與Y軸相互垂直，且X軸與Y軸夾設形成之平面，係平行於該基板供以設置該LED晶片之平面。藉由該封裝膠體，點亮該一次光學發光源即可直接形成所需之該矩形光型，無須再利用其餘光學元件進行二次光學設計。
同樣地，於該LED晶片尺寸為55mil時，該矩形光型之長寬比介於2.25：1~2.55：1；該LED晶片尺寸為38mil時，該矩形光型之長寬比介於3.5：1~3.8：1。可見該封裝膠體搭配相異之該LED晶片規格，仍可投射出該矩形光型。
於該封裝膠體結合於該基板前，係於該基板設有一接著劑，以提升該封裝膠體與該基板之結合強度。較佳者，該封裝膠體可選用矽膠，以兼具優良之封裝與透光效能。
綜上所述，本發明之該一次光學發光源，係於一次光學設計下，即可直接獲取矩形投射光型，無須進一步進行二次光學設計，有效提升光源之應用效能，使車燈可捨去繁雜的燈具結構設計，精簡其他光學元件之使用量，進而縮小燈具之整體體積。透過該封裝膠體即可有效調整自該LED晶片射出之光線而直接形成該矩形光型，並保有極佳之出光品質。且該封裝膠體亦可在等比例縮放其大小之情況下或變更該LED晶片規格時，仍保持該一次光學發光源投射之該矩形光型態樣，以及使該矩形光型保持相等之長寬比。此外在減縮該封裝膠體之Y軸向長度下，仍不影響與改變該一次光學發光源投射之該矩形光型態樣。是以，本發明確實有效地改善目前車燈光源領域中，需透過二次光學設計方能形成指定光型的不便，進而降低車燈設計與開發成本。
1‧‧‧一次光學發光源
10‧‧‧基板
101‧‧‧表面
1011‧‧‧第一側邊
1021‧‧‧第二側邊
11‧‧‧LED晶片
12‧‧‧封裝膠體
121‧‧‧第一彎折段
122‧‧‧第二彎折段
123‧‧‧頂段
124‧‧‧第三彎折段
125‧‧‧弧段
A‧‧‧矩形光型
第1圖，為本發明第一實施例之立體示意圖。
第2圖，為本發明第一實施例之X軸向剖面示意圖。
第3圖，為本發明第一實施例之Y軸向剖面示意圖。
第4圖，為本發明第一實施例之配光曲線示意圖(一)。
第5圖，為本發明第一實施例之配光曲線示意圖(二)。
第6圖，為本發明第一實施例之應用示意圖。
第7圖，為本發明第二實施例之立體示意圖。
第8圖，為本發明第二實施例之X軸向剖面示意圖。
第9圖，為本發明第二實施例之Y軸向剖面示意圖。
為使 貴審查委員能清楚了解本發明之內容，謹以下列說明搭配圖式，敬請參閱。
為可有效簡化車燈之結構設計，本發明人遂針對LED光源本身進行光學設計，應用一次光學設計概念，使LED光源點亮後即可形成矩形之照明光型。請參閱第1、2、3、4、5及6圖，其係為本發明第一實施例之立體示意圖、X軸向剖面示意圖、Y軸向剖面示意圖、配光曲線示意圖(一)、配光曲線示意圖(二)及應用示意圖。本發明係揭露一種具矩形光型之一次光學發光源1，其具有一基板10、一LED晶片11及一封裝膠體12，該LED晶片11設於該基板10之一表面101，該封裝膠體12包覆於該LED晶片11以將其固定於該基板10。
該一次光學發光源1之特徵在於，該封裝膠體12之X軸向剖面自該基板10依序具有一對第一彎折段121、一對第二彎折段122及一頂段123，各該第一彎折段121為相對設置並自該基板10延伸而與該第二彎折段122接合，各該第二彎折段122亦為相對設置並與該頂段123之一端接合，且該對第一彎折段121、該對第二彎折段122及該頂段123分別為弧形，如第2圖所示。該封裝膠體12之Y軸向的剖面則具有一彎弧段，且較佳者，該彎弧段124之二端係分別接合於該基板10，使該封裝膠體12之Y軸向的剖面為一弧形，而如第3圖所示。藉此，該LED晶片11之光線透過 該封裝膠體12射出後即可形成一矩形光型A。其中，X軸與Y軸係相互垂直，且X軸與Y軸夾設形成之平面，係平行於該基板10供以設置該LED晶片11之平面。詳細言，該LED晶片11固設於該基板10之一表面101，並以該LED晶片11為原點，平行該表面101之一第一側邊1011之軸向為X軸，平行該表面101之一第二側邊1012之軸向為Y軸。該一次光學發光源1之出光方向則朝同時垂直X軸與Y軸之一Z軸，且該封裝膠體12整體係呈現朝向Z軸漸縮設置之態樣。
較佳者，該封裝膠體12係為矽膠，以兼具封裝該LED晶片11與利於光線透出與調整出光光型之功效。進一步，為使該封裝膠體12與該基板10具有更佳之接合強度，於該封裝膠體12結合於該基板10前，係可於該基板10塗設一接著劑，以藉該接著劑強化該封裝膠體12與該基板10之固著力。
如第4圖所示，本發明人利用尺寸為55mil之該LED晶片11，配合前述形狀之該封裝膠體12，經實驗得該LED晶片11之光線經該封裝膠體12出光後，該一次光學發光源1所形成之該矩形光型A，其長寬比約介於3.6：1~3.9：1，進一步量測，該矩形光型A於極座標C0-C180平面之展角範圍約為150度，於極座標C90-C270平面之展角範圍約為38.5度，而使該矩形光型A呈3.9：1之長寬比態樣，符合前述範圍。如第5圖所示，本發明人另利用尺寸為38mil之該LED晶片11配合前述形狀之該封裝膠體12，經實驗得該LED晶片11之光線經該封裝膠體12出光後，該一次光學發光源1所形成之該矩形光型A，其長寬比約介於5.45：1~5.75：1，進一步量測，該矩形光型A於極座標C0-C180平面之展角範圍約為142度，於 極座標C90-C270平面之展角範圍約為25度，而使該矩形光型A呈5.68：1之長寬比態樣，符合前述範圍。如第6圖所示，其係為該一次光學發光源1驅動後所投射之該矩形光型A示意態樣。該一次光學發光源1係朝Z軸向出光，形成之該矩形光型A之長寬比係略呈4：1態樣。
由於該一次光學發光源1於實際應用上，或受限於特殊光學要求，或是所應用之車燈燈具條件，因此該LED晶片11規格亦可能隨前述內容被限制或指定。由以上內容可知，即使變更該LED晶片11之規格，亦可藉由該封裝膠體12使該一次光學發光源1之投射光型保持矩形態樣，以符合應用需求，並達到提供更為簡易之燈具設計要件之功效。並且，依據前述形狀等比例放大或縮小該封裝膠體12大小，亦可使該一次光學發光源1之投射光型保持矩形，故該一次光學發光源1係具有優越之可調性，在依據其設置環境條件下，將該封裝膠體12進行等比例縮放後仍可提供矩形投射光型。
請續參閱第7、8及9圖，其係為本發明第二實施例之立體示意圖、X軸向剖面示意圖及Y軸向剖面示意圖。該一次光學發光源1實際應用時，因應各種車燈規格，該封裝膠體12之大小亦可能受到限制。本發明之該一次光學發光源1，即使應用於狹隘安裝空間之車燈中，可使該封裝膠體12兩端略縮而減少其Y軸向之總長度，但仍不影響該一次光學發光源所投射之光型。於本實施例中，該封裝膠體12之X軸向的剖面同樣自基板10依序具有一對第一彎折段121、一對第二彎折段122及一頂段123，其態樣同於前一實施例，於此不再贅述。而欲減縮該封裝膠體12之Y軸向長度，係可將該封裝膠體12兩端部分移除，使該封裝膠體12之Y軸向的剖 面具有一對第三彎折段124及一弧段125，該對第三彎折段124係相對設置並自該基板10延伸且與該弧段125兩端接合，該對第三彎折段124並與該基板10垂直，如第9圖所示。而本實施例中之X軸與Y軸定義亦同於前一實施例，X軸與Y軸相互垂直，且X軸與Y軸夾設形成之平面，係平行於該基板10供以設置該LED晶片12之平面。詳細言，該LED晶片11係設於該基板10之一表面101，並以該LED晶片11為原點，X軸係平行該表面101之一第一側邊1011，Y軸係平行該表面101之一第二側邊1012。
同樣地，當選用尺寸為55mil之該LED晶片11時，該一次光學發光源1所量測之該矩形光型長寬比介於2.25：1~2.55：1之範圍。選用尺寸為38mil之該LED晶片11時，該一次光學發光源1所量測之該矩形光型A長寬比介於3.5：1~3.8：1之範圍。因此，該一次光學發光源1之該封裝膠體12，除可依據前一實施例所述之態樣等比例縮放外，亦可由縮減該封裝膠體12之Y軸向長度以符合各車燈規格之需求，亦可有效使投射出之光型保持矩形態樣。此外，為可增強該封裝膠體12與該基板10之固著力，於該封裝膠體12結合於該基板10前，係於該基板10設有一接著劑，以提升該封裝膠體12與該基板10之結合強度，並該封裝膠體12可選用矽膠材質，以兼具透光與封裝保護之效能。
綜上所述，本發明之該一次光學發光源1，係在一次光學出光下，即可直接形成矩形投射光型，無須進一步進行二次光學設計，有效提升光源之應用效能，使車燈可捨去繁雜的燈具結構設計，精簡其他光學元件之使用量，進而縮小燈具之整體體積。透過該封裝膠體12之特殊造型，即可有效調整自該LED晶片11射出之光線而直接形成該矩形光型A，並保 有極佳之出光品質。因應該一次光學發光源1之安裝環境，該封裝膠體12亦可在等比例縮放其大小之情況下或變更該LED晶片11規格時，仍保持該一次光學發光源1投射之該矩形光型A態樣，以及使該矩形光型A保持相等之長寬比。此外，若在特殊車燈安裝環境下，例如供以設置該一次光學發光源1之車燈空間較為狹隘，亦可在減縮該封裝膠體12之Y軸向長度下，仍不影響與改變該一次光學發光源1投射之該矩形光型A態樣。是以，本發明確實有效地改善目前車燈光源領域中，需透過二次光學設計方能形成指定光型的不便，進而降低車燈設計與開發成本。
惟，以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明實施之範圍；故在不脫離本發明之精神與範圍下所作之均等變化與修飾，皆應涵蓋於本發明之專利範圍內。
1‧‧‧一次光學發光源
10‧‧‧基板
101‧‧‧表面
1011‧‧‧第一側邊
1021‧‧‧第二側邊
11‧‧‧LED晶片
12‧‧‧封裝膠體

Claims (10)

  1. 一種具矩形光型之一次光學發光源，具有一基板、一LED晶片及一封裝膠體，該LED晶片設於該基板，該封裝膠體包覆於該LED晶片以將其固定於該基板，其特徵在於：該封裝膠體之X軸向的剖面自該基板依序具有一對第一彎折段、一對第二彎折段及一頂段，各該第一彎折段係為相對設置並自該基板延伸而與該第二彎折段接合，各該第二彎折段亦為相對設置並與該頂段之一端接合，且該對第一彎折段、該對第二彎折段及該頂段分別為弧形，而該封裝膠體之Y軸向的剖面為弧形，藉此，該LED晶片之光線透過該封裝膠體射出而形成一矩形光型；其中X軸與Y軸相互垂直，且X軸與Y軸夾設形成之平面，係平行於該基板供以設置該LED晶片之平面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之具矩形光型之一次光學發光源，其中，該LED晶片尺寸為55mil時，該矩形光型之長寬比介於3.6：1~3.9：1。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之具矩形光型之一次光學發光源，其中，該LED晶片尺寸為38mil時，該矩形光型之長寬比介於5.45：1~5.75：1。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之具矩形光型之一次光學發光源，其中，於該封裝膠體結合於該基板前，係於該基板設有一接著劑，以提升該封裝膠體與該基板之結合強度。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之具矩形光型之一次光學發光源，其中，該封裝膠體為矽膠。
  6. 一種具矩形光型之一次光學發光源，具有一基板、一LED晶片及一封裝膠體，該LED晶片設於該基板，該封裝膠體包覆於該LED晶片以將其 固定於該基板，其特徵在於：該封裝膠體之X軸向的剖面自該基板依序具有一對第一彎折段、一對第二彎折段及一頂段，各該第一彎折段係為相對設置並自該基板延伸而與該第二彎折段接合，各該第二彎折段亦為相對設置並與該頂段之一端接合，且該對第一彎折段、該對第二彎折段及該頂段分別為弧形，而該封裝膠體之Y軸向的剖面具有一對第三彎折段及一弧段，該對第三彎折段係相對設置並自該基板延伸且與該弧段兩端接合，該對第三彎折段並與該基板垂直，藉此，該LED晶片之光線透過該封裝膠體射出而形成一矩形光型；其中X軸與Y軸相互垂直，且X軸與Y軸夾設形成之平面，係平行於該基板供以設置該LED晶片之平面。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之具矩形光型之一次光學發光源，其中，該LED晶片尺寸為55mil時，該矩形光型之長寬比介於2.25：1~2.55：1。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之具矩形光型之一次光學發光源，其中，該LED晶片尺寸為38mil時，該矩形光型之長寬比介於3.5：1~3.8：1。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之具矩形光型之一次光學發光源，其中，於該封裝膠體結合於該基板前，係於該基板設有一接著劑，以提升該封裝膠體與該基板之結合強度。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之具矩形光型之一次光學發光源，其中，該封裝膠體為矽膠。
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