TWI661581B

TWI661581B - 發光組件

Info

Publication number: TWI661581B
Application number: TW104124413A
Authority: TW
Inventors: 李宗憲; 周建峰; 黃韻潔; 陳柏松
Original assignee: 晶元光電股份有限公司
Priority date: 2014-07-28
Filing date: 2015-07-28
Publication date: 2019-06-01
Also published as: TWI728348B; US11165000B2; US20160056348A1; TW201605074A; TW201929270A; US20200303601A1; US9911907B2; US20180198039A1

Abstract

一發光組件具有一發光裝置與一波長轉換層，發光裝置具有一第一上表面與一第一側表面，波長轉換層覆蓋第一上表面並具有一第二上表面與一第二側面。第一上表面與第二上表面之間的距離與第一側面與第二側面之間的距離的比例介於1.1~1.3之間。

Description

發光組件

本發明是關於一個發光組件，特別是關於一個具有一發光元件與一光學元件的發光組件。

使用發光二極體(light-emitting diode； LED)的發光裝置因為具有節能、環保、使用壽命長以及體積小等優點，正逐漸地取代傳統白熾光源。

數種的發光元件，例如透鏡、反射裝置以及波長轉換器，可以被用來改變發光裝置的光學特性。透鏡可以用來收集或者重新分配從發光二極體發出的光線。反射器可以將發光二極體發出的光線重新導向需要的方向。不僅如此，波長轉換器，例如螢光粉、顏料或者量子點材料，可以將發光二極體發出的光線轉換成別的顏色。

一發光組件，具有一發光裝置、一第一透鏡、一第二透鏡與一連接第二透鏡的波長轉換層。第一透鏡位於發光裝置之上，具有一第一上表面向一第一方向彎折，第二透鏡位於第一透鏡之上，具有一內表面向一第二方向彎折，第一方向與第二方向不同。

一發光組件，具有第一發光裝置、第二發光裝置、覆蓋第一發光裝置與第二發光裝置的擴散層、位於擴散層上的稜鏡層與位於稜鏡層上的LCD模組。第二發光裝置，與第一發光裝置之間具有一距離。第一發光裝置或第二發光裝置在LCD模組上具有一光場，光場的半徑或特徵長度是第一發光裝置與第二發光裝置之間的距離的兩倍或者更多。

第1A圖顯示本發明一實施例中一發光裝置1000A之示意圖。發光裝置1000A包括一發光二極體2以及一波長轉換層 4直接形成於發光二極體 2 之上，並環繞發光二極體2。發光裝置1000B具有一透明層6形成於波長轉換層4與發光二極體2之間。透明層6覆蓋發光二極體2的上表面與側表面，並側向地延伸到發光裝置1000B的邊緣。因此，發光二極體2與波長轉換層4被透明層6所隔開。

發光裝置 1000C具有一透明蓋8形成於波長轉換層4之上。發光裝置 1000D具有一透明蓋8、一個波長轉換層4、一個透明層6與一個發光二極體2由上往下依序堆疊。發光裝置1000D的波長轉換層4具有一下表及一上表面。下表面的輪廓與透明層6的上表面輪廓一致或者近似。上表面的輪廓與透明蓋8的上表面輪廓一致或相近。此外，波長轉換裝層4的上下表面可以有相同或者不同的輪廓。發光裝置1000D的波長轉換層4具有兩個彼此互相平行的表面（上表面及下表面）。發光裝置1000E的波長轉換層4形成於透明層6之上，並具有一下表面接近透明層6。波長轉換層4的下表面具有一與透明層6的上表面相同或者相似的輪廓，而波長轉換層4的上表面則具有一平坦的輪廓，或者是平行於發光裝置1000E或透明蓋8的上表面。發光裝置1000E的波長轉換層4具有一下表面及一平坦的上表面，其中，下表面大致沿著發光二極體2的輪廓延伸。

發光裝置1000F具有一透明層6覆蓋發光二極體2的上表面與複數個側表面，於一個實施例中，透明層6的各個外表面都各自與相對應的內表面相互平行。換句話說，透明層6具有一致的厚度。

發光裝置1000G具有一個覆蓋發光二極體2的上表面與多個側表面的透明層6。一波長轉換層4覆蓋透明層6的上表面與多個側表面。一剖面形狀為矩形的透明蓋8則是形成在波長轉換層4的上表面。波長轉換層4具有一位於發光二極體2上方的上方厚度及位於發光二極體2側面的側向厚度。側向厚度大於上方厚度。

發光二極體2具有一個主動層以發出一非同調性光。從發光二極體2發出的光具有第一光強度、第一光場與第一顏色。波長轉換層4具有一波長轉換材料，而波長轉換材料的粒子尺寸介於8~50μm，例如8、17、20、32或46μm。粒子尺寸可以是指粒子的半徑或者特徵長度。透明層6與透明蓋8具有透明材料，發光二極體2發出光線的至少60%可以穿過透明層6或者透明蓋8而不會被吸收，也就是說，透明層6或透明蓋8相對於發光二極體2發出的光線具有60%的透光率。發光裝置1000A~1000H可以發出一個具有第二光強度、第二光場與第二顏色的光線。第二光強度小於第一光強度，因為部分從發光二極體發出的光線在波長轉換層4、透明層6或者透明蓋8中被吸收或者被困住（trapped）。第二光場可以跟第一光場相同或者不同。藉由加入擴散粒子到透明層6或者透明蓋8可以散射光線及改變光場。於前述諸實施例中，光線的路徑可以藉由使用適當的模擬模型進而重現，例如蒙地卡羅光線追跡法（Monte Carlo ray tracing method）。光線在波長轉換層4內的傳遞也可以使用根據米氏散射理論（Mie Scattering theory）的模擬模型來重現。

參考第1B與1D圖，透明層6具有一彎曲的輪廓。這個彎曲的輪廓在發光二極體2的上表面彎曲地凸起。波長轉換層4形成在透明層6的彎曲上表面上，因此具有一個內凹的下表面。透明層6更具有一輪廓近似於發光二極體2輪廓的下表面。參考第1F、1G與1H圖，透明層6與波長轉換層4大致上都有一個倒U（reversed-U）的形狀。參考第1H圖，透明蓋8也具有倒U的形狀。這個倒U的形狀具有一個上部（與一個側部，其中側部比上部薄。

第2A~2D圖顯示本發明實施例中發光裝置的光學特性。第2A圖所顯示的是發光裝置1000A~1000H的光萃取效率（Light Extraction Efficiency）。這些光萃取效率介於100~140lm/W。而發光裝置1000F具有最佳的光萃取效率。第2B圖所顯示的是發光裝置1000A~1000H於+90∘~-90∘的光場的色溫變化。這些變化介於100~450K。第2C~2D圖顯示以兩種不同單位表示各角度上的顏色變化，其中Δu’v’介於0.001~0.009，而Δy則是介於0.01~0.1之間。

第3A圖顯示一具有本發明中一實施例的發光組件1003A的結構。發光組件1003A具有一發光裝置1000C經由導體部120與122形成於載板10的上表面100之上。發光組件1003A的側壁140與142可以是可以散射光線的Lambertian散射表面，如第3B圖所示。上表面100可以是一個具有90%反射率與10%吸收率的表面，或者是可以散射光線的Lambertian表面，如第3C圖所示。第3D圖所顯示的是八個發光組件（發光裝置1000A~1000H）在+90∘~-90∘之間顏色隨角度改變的程度，其中八個發光組件具有不同的上表面100及側壁142型態。參考第3D圖，當這個結構的側壁是Lambertian散射表面的時候，這個結構所提供的色彩空間均勻度（color space uniformity）比側壁是平坦的表面時來的差。

第3E圖所顯示的是這八個具有不同上表面100與側壁140的發光組件的光萃取效率。而每一個發光組件都在四種不同的條件下量測。第一種條件是上表面100為Lambertian散射表面，而側壁140與142是平面。第二種條件是上表面100、側壁140與142都是Lambertian散射表面。第三種條件是上表面100為一個反射表面，而側壁140與142是平面，其中上表面100對於來自發光二極體的光線的反射率為90%。第四種條件是上表面100為反射面，而側壁140與142是Lambertian散射表面。根據第3D~3E圖，具有發光裝置1000F的發光組件以及具有發光裝置1000B的發光組件在同樣的條件下具有大於130lm/W的發光效率，以及色溫差異低於0.04。

第4A~4B圖所顯示的是本發明中實施例的兩個結構。當第4A與4B圖中的波長轉換層的厚度增加時，兩個結構的發光效率都增加了，空間內的顏色均勻度也增加了，而兩個結構的色溫均勻度也增加了。不僅如此，波長轉換層4的厚度增加，對於第4B圖中的結構具有更明顯的影響。更具體地來說，當波長轉換層4的厚度由100μm增加到300μm的時候，第4B圖的結構的光萃取效率增加了4.89%、∆CCT從486K降低到128K，以及∆u’v’從0.0088降到0.002。當波長轉換層4的厚度由100μm增加到400μm的時候，而第4A圖的結構的發光效率增加了10.97%、∆CCT從529K降低到289K，以及∆u’v’從0.0089降到0.0055。然而，第4B圖中的結構僅需要增加較少的波長轉換層4的厚度，就能夠得到與第4A圖的結構大致相同的光學特性。

第4C~4F圖顯示是本發明中實施例的結構與光學特性。在4D~4F圖中，橫坐標代表了光學特性，例如光萃取效率、色溫變化∆CCT與色度空間均勻性∆u’v’。而橫坐標代表，如第4C圖中，發光二極體2與波長轉換層4之間的寬度W。當高度H從50μm增加到350μm，寬度W從50μm增加到350μm，光萃取效率從135lm/W增加了約7.53%，如第4D圖所示。如第4F圖所示，色度空間均勻性∆u’v’從0.02降到低於0.01，大約是降低了34.8%。如第4E圖所示，色溫變化∆CCT從1100K左右降到低於500K。當高度H大於250μm的時候，光萃取效率可以顯著的提升。當高度H是50μm以及寬度W為150μm的時候，色度空間均勻性∆u’v’大約為0.01。

第第5A~5C圖顯示本發明實施例中的結構圖。參考第5A圖中的結構，當高度H大約是750μm以及發光裝置的尺寸大約是2X2mm² 的時候，光萃取效率大於135lm/W、色度空間均勻性∆u’v大約是0.04，以及色溫變化∆CCT大約是200K。第5A圖中的發光裝置在高度H是350μm以及發光裝置的尺寸大約是1X1mm² 的情況下，或者高度H是450μm以及發光裝置的尺寸大約是1.2X1.2mm² 的情況下，可以具有更好的光學特性，例如光萃取效率、色度空間均勻性∆u’v’以及色溫變化∆CCT。

參考第5B圖的結構，當高度H是750μm以及發光裝置的尺寸大約是1.8X1.8mm² 的情況下，色度空間均勻性∆u’v大約是0.02，色溫變化∆CCT大約是100K。光萃取效率在高度H是750μm以及發光裝置的尺寸大約是2X2mm² 的情況時，大於135lm/W。而第5B圖中的發光裝置，在高度H是350μm以及發光裝置的尺寸大約是1.2X1.2mm² 的情況下，或者高度H是450μm以及發光裝置的尺寸大約是1.2X1.2mm² 的情況下時，會有更好的光學特性，例如光萃取效率、色度空間均勻性∆u’v’以及色溫變化∆CCT。

相較於第5B圖的結構，第5C圖中的發光裝置在高度H是350μm以及發光裝置的尺寸大約是1.2X1.2mm² 的情況下、高度H是450μm以及發光裝置的尺寸大約是1.2X1.2mm² 的情況下、或者是高度H是750μm以及發光裝置的尺寸大約是1.4X1.4mm² 的情況下，都可以有較好的光萃取效率、色度空間均勻性∆u’v’以及色溫變化∆CCT等光學特性。第5A~5C圖中的發光裝置在特定尺寸與高度條件下，所發出的光線具有較好的光學特性。舉例來說，當高寬比HWR（HWR = H/W）介於1.1~1.3的時候，所發出的光線的具有良好的色度空間均勻性∆u’v’，而當高寬比HWR大於0.7的時候，色度空間均勻性∆u’v’則落在4個麥克亞當橢圓（MacAdam ellipse）內。

第5A~5C圖中的發光裝置更可以被設置在如第3A圖中的載板10之上，而這些發光裝置發出的光線會被上表面100所影響。舉例來說，當上表面100的反射率從100%降低到90%的時候，發光效率分別降低了18.42%、18.13%及20.28%。在另一個實施例中，當上表面100是一個Lambertian散射表面，而反射率從100%降低到90%的時候，光萃取效率分別降低了11.56%、12.14%及11.93%。在另一個實施例中，當發光裝置所發出的光線的色溫從6500K改變到30000K的時候，光萃取效率相對於色溫6500K的時候分別降低了7.63%、7.58%及6.22%。第1、3A~3B、4A~4C或5A~5C圖中的結構所發出的光線的特性會被波長轉換層4的尺寸、整體結構的尺寸、上表面100的反射率或者發光裝置發出光線的顏色所影響。

第6A~6F圖顯示本發明實施例中發光裝置之示意圖。粒子3被加入發光裝置2000A、2000B與2000E的波長轉換層4之內、被加入發光裝置2000C與2000F的透明層6之內、也被加入發光裝置2000D的透明蓋8之內。粒子3被用來增進光線的散射或者反射。粒子3不是透明的，並且至少吸收一部分從發光二極體所發出的光線。藉由粒子3的加入，發光裝置2000A~2000F的空間色度均勻性可以獲得改善，但是光萃取效率也分別降低了35%、5%、31%、54%、4%與43%。

如第3A~3E圖所示，光萃取效率並不會受到側壁表面反射率顯著影響，不論側壁的表面是Lambertian散射表面或者是反射率為100%的表面。如第1A~1H、4A~4C、5A~5C與6A~6F圖所示，光萃取效率比較容易受載板10的表面的反射率或者發光裝置的尺寸所影響。例如，載板10的表面的反射率越高，光萃取效率可以提升約18%~20%。或者在發光裝置與載板10之間設置反射層也可以增加約11~12%的光萃取效率。再者，具有類似色度空間均勻度的發光裝置之間，也可以藉由增加發光裝置的尺寸來提升光萃取效率。例如當發光裝置的尺寸是發光二極體的25倍或者更多的時候，光萃取效率可以從127lm/W增加到138/W，也就是大約增加了8%的光萃取效率。

除此之外，HWR或者結構內的粒子3也能影響發光裝置所發出的光線均勻度。例如，當HWR介於1.1~1.3之間的時候各角度上的色度空間均勻性∆u’v’便低於0.04。又例如，當結構內的粒子3的濃度大約是5%的時候，在-80∘~+80∘之間的色度空間均勻性∆u’v’便低於0.01。

第7A~7F圖顯示本發明實施例中發光組件的示意圖與一些相關的光學特性。第7A、7C與7E圖中帶有箭頭的折線代表的是光在發光組件內的路徑，而第7B、7D與7F圖中顯示的是這些發光組件的發光圖案的光場影像。

第7A圖中的發光組件具有一個發光裝置3000形成於一個載板10之上的發光裝置3000、一覆蓋發光裝置3000的第一透鏡160、一位於第一透鏡160之上的第二透鏡162、以及一位於第二透鏡162之上的波長轉換層4。從發光裝置3000所發出來的光線首先被第一透鏡160改變方向後再進入第二透鏡162。從第一透鏡160過來的光線接著被第二透鏡162改變方向並往大體上垂直於載板10的方向前進。如第7B圖所示，發光圖案的內部區域具有較高的亮度，而內部區域大致上對應到第一透鏡160的尺寸與形狀。內部區域與整個光場的面積比例，大致對應到第一透鏡160與第二透鏡162的正向投影面積比。

詳言之，如第7A圖所示，透鏡162有一與波長轉換層4相接的上表面、一下表面、複數個側壁與一用以容納著第一透鏡160與發光裝置3000的凹穴。凹穴有一個凸面往發光裝置3000的方向凸起，並有一個大致跟透鏡160相等的寬度。而複數個側壁由上表面往下表面的方向，往內互相靠近。換句話說，從剖面圖/上視圖來看，上表面比下表面大/寬。側壁可以是平面、曲面，或者是平面與曲面的組合。在一實施例中，上表面或者下表面可以是圓形、橢圓形、矩形、三角形，或其它幾何形狀。不僅如此，上表面與下表面可以有相同或者不同的形狀。當發光裝置3000所發出的光線的角度不同的時候，這些光線可以被側壁或者凸面反射或者散射。如圖所示，相較於透鏡162上表面的周圍區域，凸面可以往透鏡162的上表面的中心區域匯集較多的光線（或以使光線以準直方式前進），如第7B圖所示。

如第7C圖所示，大部分從發光裝置3000發出的光線被第一透鏡160散射後，被重新導向到第三透鏡164的邊緣或周緣，並且被第三透鏡164反射。所以，如第7D圖所示，發光圖案的邊緣或周緣會比內部區域更亮。

詳言之，如第7C圖所示，透鏡164具有一個與波長轉換層4相連的上表面、一下表面、複數個側壁與一個孔穴以容納透鏡160與發光裝置3000。孔穴的剖面是三角形，其具有傾斜邊緣。孔穴的下方寬度比透鏡160的最大寬度更大。在數個實施例中，相較於透鏡164的上表面的中間區域，傾斜的邊緣（或表面）可以分散更多的光線到透鏡164的上表面的周圍區域，如第7D圖所示。

如第7E圖所示，第四透鏡166具有跟第二透鏡162相似的結構。詳言之，如第7E圖所示，透鏡166具有一個平坦的上表面連接到波長轉換層4、一下表面、複數個側面與一孔穴以容納透鏡160與發光裝置3000。孔穴具有一個凸面，這個凸面的曲率比162的孔穴的凸面更小。從發光裝置3000發出的光線會先被透鏡160彎折後再於透鏡166內向外地移動到透鏡166。相較於第7A圖所示的結構，光線被透鏡160（尤其是凸面）所散射，而不是如第7A圖所示，光線以準直的方式以垂直於載板10的方向移動。另外，發光裝置3000發出的光線也會被透鏡166的側壁所反射。第7F圖所顯示的發光圖案相較於第7B圖的光學圖案，在光強度分布上具有更好的均勻度。

第7G圖所顯示的是發光組件中，從於波長轉換層4發出的正向光線（L1）光線與背向光線（L2）。光線L1與光線L2在不同的發光組件中可以具有不同的光學特性，下表所顯示的的就是第7A、7C、7E圖中的發光組件的光線L1與光線L2的特性差異。例如，在第7A圖的發光組件中，正向光線（L1）與背向光線（L2）之間的色溫差異小於1000K，並且正向光線（L1）與背向光線（L2）之間的光萃取效率差異大於10 lm/W。

第7A圖中的波長轉換層4的螢光粉濃度30%並且厚度為0.5mm，而第7E圖中的波長轉換層4的螢光粉濃度50%並且厚度為0.25mm。第7C圖中的波長轉換層4的厚度為0.45mm，而外側區域的螢光粉濃度為30%，內側區域的螢光粉濃度為10%，如第7H圖所示。在一實施例中，從發光裝置發出的光線與波長轉換層之間的夾角幾乎不會影響從發光組件所發出的光線的光學特性。參考第7I~7J圖，三個入射光線與波長轉換層的夾角分別是45∘、60∘與90∘，如第7I圖所示。而在波長轉換層相對於這三個光線一的另一側，所量測到對應這三個光線的光強度幾乎相同，如第7J圖所示。

第8A圖所顯示的是發光組件1008A的示意圖。發光組件1008A具有一由一第一波長轉換層40、一第二波長轉換層42以及形成於波長轉換層40與42之間的透明層60所堆疊的疊層。第8A圖中的發光組件1008A所發出的光線，其光學特性會被這疊層的某些特性所影響，例如第一波長轉換層40與第二波長轉換層42的厚度以及第一波長轉換層40與第二波長轉換層42的重量百分濃度（wt%）都是可能會影響發光組件1008A的光萃取效率的參數。光線較容易被具有較高重量百分濃度的波長轉換層吸收，因此光萃取效率在較多的光線被波長轉換層吸收的情況下也降低了。當波長轉換層的厚度越厚時，表示光線在波長轉換層內要經過更長的距離，因此，光線也更容易被吸收而降低光萃取效率。在另一實施例中，參考第8B圖，這個疊層是設計讓光線會在穿過第二波長轉換層42之前，讓光線先在第一波長轉換層40與第二波長轉換層42之間來回反射。在一實施例中，參考下表，第一波長轉換層40的濃度為70%，第二波長轉換層40的濃度為5%，第一波長轉換層40與第二波長轉換層42的厚度都是0.3mm。正向光線（L1）與背向光線（L2）的色溫（CCT）標準差在第7A圖的發光組件1007A中為2720.383，但在第8A圖的發光組件1008A中為1258.146。第7A圖中的發光組件1007A的總光萃取效率（大約是138.256lm/W）跟第8A圖中的發光組件1008A的總光萃取效率（大約是137.087lm/W）相近。藉由使用具有兩層波長轉換層的結構，第8A圖中的組件1008A在正向與背向的方向上可以維持相近的光萃取效率並提供較佳的色溫（CCT）標準差。在一實施例中，第一波長轉換層40的螢光粉濃度對正向光（L1）色溫（CCT）的影響，比起第二波長轉換層42的螢光粉濃度對背向光（L2）色溫（CCT）的影響大。

第8C~8D圖所顯示的是根據本發明之實施例的發光組件。第8C圖中的發光組件1008C具有分別設置在兩個載板10之上的兩個發光裝置3000，可以朝左邊以及右邊發出光線。位於透鏡170a與170b之間的波長轉換層44的左右兩側可以用來吸收並轉換來自兩個發光裝置3000的光線。這兩個光源都發出相同的色光，例如紅外光、紅光、綠光、藍光與紫外光。一實施例中，發光組件1008C的色溫在波長轉換層44內的波長轉換粒子濃度增加時，可以被降低到6500K。然而，當波長轉換層44內的波長轉換材料濃度增加到30%或者更多的時候，色溫將會在6500K左右維持不變。同樣的，波長轉換層44內的波長轉換粒子濃度增加時，發光效率也隨之增加。光萃取效率可以提升到大約290lm/W。但在波長轉換層44內的波長轉換材料濃度增加到30%或者更多的時候光萃取效率將被維持在290lm/w左右。

第8D圖中的組件1008D具有一發光裝置3000位於載板10之上、兩個波長轉換層46與48，以及一個透鏡172覆蓋著發光裝置3000與這些波長轉換層46與48。參考第8D圖，光線（L1）與光線（L3）被重新導向後入射到波長轉換層46與48的正面的一側，以及光線（L2）與光線（L4）被重新導向後入射到波長轉換層46與48的背面的一側。在一實施例中，波長轉換層46與48的厚度都是0.55mm。

發光組件的光學特性如下表所列，透鏡172以中心軸或者中心平面(圖未示)相對稱，因此可以提供對稱的光路徑。換句話說，光線L1與L3彼此互為鏡像，光線L2與光線L4也彼此互為鏡像。光線L1與光線L2或者光線L3與光線L4之間的色溫標準差小於600K，也比第7A圖中的光學組件的標準差低。光萃取效率大於150lm/W，則是比第7A圖中的光學組件的光萃取效率高。

第9A~9D圖顯示根據本發明實施例的多個發光組件的示意圖。參考第9A圖，透鏡174A與波長轉換層50光耦合。光線可以從透鏡的一側進入，再從另一側離開。當光線的入射角度可以適當的控制，並在透鏡174內部的上表面與下表面之間產生全反射的時候，光線便可以在透鏡174內來回反射，而光線可以從不同的位置撞擊波長轉換層50並被吸收。越多光線被吸收，波長轉換層50也就能產生更多被轉換的光線。

第9B圖中的發光組件1009B有一個發光裝置4000設置於載板10之上、一具有孔穴1740的透鏡174，以及一設置於透鏡174上的波長轉換層50。發光裝置4000被設置在孔穴1740內，並被透鏡174完全覆蓋。第9C圖顯示的是透鏡174正向側的發光圖，第9D圖顯示的是透鏡174背向側的發光圖。發光組件1009B的光學特性如下所列，其中光線L1與L2的色溫的標準差低於200K，整體的光萃取效率為140lm/w左右。

第10A~10D圖顯示根據本發明一實施例的發光組件的示意圖。參考第10A~10B圖，光線在透鏡176內來回反射。透鏡176具有一第一翼部1760與一第二翼部1762。第一翼部1760與載板10之間夾有一傾斜角度Ɵ1。第二翼部1762與載板10之間夾有一傾斜角度Ɵ2。在一實施例中，傾斜角度Ɵ1與傾斜角度Ɵ2同樣都是30∘。如第10A圖所示，光線L1在第二翼部1762內反射兩次或者多次後再穿過波長轉換層52，光線L2在第二翼部1762內反射兩次或者多次後再往遠離波長轉換層52的方向移動，並且不會穿過波長轉換層52。波長轉換層52不僅位於第一翼部1760與第二翼部1762之間的表面S1與S2之上，也位於第一翼部1760的邊緣E2以及第二翼部1762的邊緣E1之上。如第10B圖所示，第一翼部1760與第二翼部1762以V形/U形的形狀在發光裝置5000之上分叉，光線L1與L3在圖中以類似的路徑移動著。藉由使用第10A~10B圖中的透鏡，光線L1~L3的波長更容易被波長轉換層52轉換。第10B圖中的發光組件具有一個發光裝置5000位於載板10之上、一具有第一翼部1760與第二翼部1762的透鏡176，以及一個波長轉換層52。第10C圖顯示相對於透鏡176而言的正向側的圖，並且第10D圖中所顯示相對於透鏡176而言的背向側的圖。組件的光學特性如下所列，光線L1與L2的色溫標準差低於700K，而總光萃取效率則大於150lm/W。

參考第11A圖，組件具有多個發光裝置6000(圖中顯示五個發光裝置6000，但是發光裝置的數量可多可少)、一個與發光裝置6000之間存在一距離的擴散層18、一個位於擴散層18之上的稜鏡層20，以及一位於稜鏡層20之上的液晶螢幕（LCD）模組22，發光裝置6000、擴散層18與稜鏡層20可以組成一個液晶顯示器的背光模組，液晶螢幕（LCD）模組22具有一個透鏡。擴散層18可以重新分配來自發光裝置6000的光線，以增加發光裝置6000的光均勻度，而稜鏡層20具有多個稜鏡以集中光線。因此，LCD模組22上的光場均勻度也增加了。在一實施例中，液晶螢幕（LCD）模組22內的透鏡跟發光裝置6000之間的距離大於兩個相鄰發光裝置的距離。

第11B圖顯示的是組件的示意圖。標號H代表發光裝置6000與LCD模組22之間的距離，標號R代表的是發光區域在LCD模組22上的半徑，而標號d代表相鄰發光裝置間的側向的距離。H越小也代表LCD模組22上的光場越小，也就是半徑R越小。在一實施例中，發光裝置6000在液晶螢幕（LCD）模組22（或者是模組內的透鏡）上的光場半徑大小等於兩個發光裝置6000之間距離的兩倍。第11C~11D圖顯示的是發光裝置6000的排列的上視圖示意圖。發光裝置6000在第11C圖中被排列成彼此相連的三角形，而發光裝置6000在第11D圖中被排列成彼此相連的四方形。發光裝置被排列成不同的形狀，可以提供不同的光學分布。第11C圖中的排列的單位面積所提供的照度分布圖如第11E圖所示，第11D圖中的排列的單位面積所提供的照度分布圖如第11F圖所示。在一實施例中，單一個發光裝置6000的光場的半徑R可以被設定成與相鄰發光裝置6000之間的最短距離相同。如第11E與11F圖所示，不同的顏色各自代表不同的照明程度，而顏色與照明程度的詳細對照可以參照圖中的圖例。

在本實施例中，第11G圖是一個發光裝置6000在X方向上的位移所造成光學均勻度的變化的示意圖，第11H圖一個發光裝置6000在Y方向上的位移所造成光學均勻度的變化的示意圖。第11G或者第11H圖中的橫座標代表的是發光組件內的一個發光裝置6000的位置相對於原本位置的偏移距離，第11G或者第11H圖中的縱座標代表的是發光組件歸一化的照度均勻度。如第11G與第11H圖所示，正向（X＞0或者Y＞0）與負向（X＜0或者Y＜0）的位移在四方形的排列方式中，都對照度的均勻度造成類似的降低幅度。然而在三角形排列方式，正向（X＞0或者Y＞0）與負向（X＜0或者Y＜0）的位移對照度的均勻度的影響則不同。對三角形的排列方式而言，負向的位移所造成的照度均勻度的減少，比正向的位移所造成的減少更多。不論是在三角形排列或者四方形排列，發光裝置所在的位子於X方向或者Y方向上（往正向或者往負向）有0.1mm的位移時，光學均勻度都會降到低於最大值的0.9倍。

第12A~12B圖所顯示的是根據本發明一實施例的量測設備。第12A圖中的設備可以量測發光裝置7000所發出光線的遠場光學特性，從發光裝置7000發出的光線可經過第一光圈178a與第二光圈178b後被光譜儀24接收。第一光圈178a與第二光圈178b移除部分光線，並保留在特定角度的光線讓光譜儀24吸收。第12B圖的設備可以量測發光裝置7000所發出光線的中場光學特性，而從發光裝置7000發出的光線可經過凸透鏡180後，被光譜儀24接收。

第12C~12E圖顯示的是部分利用第12A圖中的裝置所得到的量測結果，其中12C~12E圖的0度大致對應到發光裝置7000的中心，而角度代表著量測點與發光裝置7000中心的夾角。第12C圖則分別顯示了歸一化後藍光的光強度、黃光的光強度，以及整體的光強度。全部的光線可以有藍光、黃光或者其他色光。如圖中所示，不同光線在不同的角度上有不同的強度。第12D圖則分別顯示了黃光的光強度與藍光的光強度的比值YBR，這個比值隨著角度的絕對值增加而增加。尤其是黃光在較大的角度上更容易被觀察到，而這也造成發光圖案在圖案的周圍有一個偏黃的區域。參考第12E圖，相關色溫CCT由0度大於6500K（發光裝置中心附近）降低到90度時大約4500K（發光裝置周圍附近）。

如第13圖所示，透鏡184可以裝置到發光裝置8000以均勻化所發出的光線的照度與顏色。透鏡184可以將藍光轉往到更大角度的方向，以及將黃光轉向較小角度的方向。透鏡184具有一個主體與一個位於主體下表面的孔穴1840，孔穴1840界定了一個空間以容納發光裝置8000。孔穴1840的剖面圖有一個上內表面以及一個下內表面。上內表面具有一個鐘形/拱形的形狀/輪廓。下內表面具有一個延伸到透鏡184下表面的拖尾。上內表面與下內表面可以有相同或者不同的曲率。此外，上內表面自身或者下內表面自身可以有一個或者多個曲率。透鏡184的外表面有數個相連接的區域（如第１３圖所示，這些區域在剖面圖上可以視為線段），相鄰區域的連接部分可以有著可察覺到的角度變化以將特定的色光導引至特定的方向。舉例來說，具有較短波長的色光，例如藍光，撞到較高區域的時候可以被向下彎折；而具有較長波長的色光，例如黃光，撞到較低區域的時候可以被向上彎折。

本發明同時主張美國暫時申請案第62/029977號與美國正式申請案第14/810180號的優先權，其中美國暫時申請案第62/029977號所包含的中文論文及相關檔案皆援引為本申請案之一部分。

需了解的是，本發明中上述之實施例在適當的情況下，是可互相組合或替換，而非僅限於所描述之特定實施例。本發明所列舉之各實施例僅用以說明本發明，並非用以限制本發明之範圍。任何人對本發明所作之任何顯而易見之修飾或變更接不脫離本發明之精神與範圍。

1000A、1000B、1000C、1000D、1000E、1000F、1000G、1000H、2000A、2000B、2000C、2000D、2000E、2000F、3000、4000、5000、6000、8000‧‧‧發光裝置

1003A、1007A、1007C、1007E、1008A、1008C、1008D、1009B‧‧‧發光組件

2‧‧‧發光二極體

3‧‧‧粒子

4、40、42、44、46、48、50、52‧‧‧波長轉換層

6‧‧‧透明層

8‧‧‧透明蓋

10‧‧‧載板

18‧‧‧擴散層

20‧‧‧稜鏡層

22‧‧‧LCD模組

24‧‧‧光譜儀

100‧‧‧上表面

120、122‧‧‧導體部

140、142‧‧‧側壁

160、162、164、166、170a、170b、172、174、176、180、184‧‧‧透鏡

1740、1840‧‧‧孔穴

1760、1762‧‧‧翼部

178a、178b‧‧‧光圈

180‧‧‧雙凸透鏡

Ɵ1、Ɵ2‧‧‧角度

L1、L2‧‧‧光線

E1、E2‧‧‧邊緣

S1、S2‧‧‧表面

U、U’‧‧‧均勻度

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式，說明如下。

第1A~1H圖顯示本發明實施例中發光裝置之示意圖。

第2A~2D圖顯示本發明實施例中發光裝置的光學特性示意圖。

第3A圖顯示本發明實施例中發光組件之示意圖。

第3B~3C圖顯示本發明實施例中的結構圖。

第3D~3E圖顯示本發明實施例中發光組件的光學特性示意圖。

第4A~4B圖顯示本發明實施例中的結構圖。

第4C~4F圖顯示本發明實施例中發光組件的結構與光學特性示意圖。

第5A~5C圖顯示本發明實施例中發光裝置之示意圖。

第6A~6F圖顯示本發明實施例中發光裝置之示意圖。

第7A~7J圖顯示本發明實施例中發光組件的示意圖與相關的光學特性。

第8A~8D圖顯示本發明實施例中發光組件之示意圖。

第9A~9D圖顯示本發明實施例中發光組件之示意圖。

第10A~10D圖顯示根據本發明一實施例的發光組件的示意圖。

第11A~11H圖顯示根據本發明一實施例的發光組件的示意圖及相關的光學特性。

第12A~12E圖所顯示的是根據本發明一實施例的量測設備與相關的結果。

第13圖所顯示的是根據本發明一實施例的發光組件的示意圖。

Claims

一發光組件，包含：一發光裝置，包含一第一上表面、第一下表面與一第一側表面；以及一波長轉換層覆蓋該第一上表面並具有一第二上表面、與該第一下表面共平面的第二下表面與一連接該第二上表面與該第二下表面的第二側面，其中，該第一上表面與該第二上表面之間的距離與該第一側面與該第二側面在該第二下表面所在的平面上的距離的比例介於1.1~1.3之間。
如申請專利範圍第1項所述之發光組件，更包含一透明層形成於該發光裝置與該波長轉換層之間。
如申請專利範圍第1項所述之發光組件，更包含一載板，該載板具有一第三上表面連接到相對於該第一上表面的一第一下表面，其中該第三上表面為Lambertian散射表面。
如申請專利範圍第1項所述之發光組件，更包含一透鏡設置於該發光裝置之上，其中該透鏡包含一第一翼部與一第二翼部。
如申請專利範圍第1項所述之發光組件，更包含：一第一透鏡位於該發光裝置之上，具有一第一上表面向一第一方向彎折；一第二透鏡位於該第一透鏡之上，具有一內表面向一第二方向彎折；以及一波長轉換層連接該第二透鏡，其中，該第一方向與該第二方向不同。
如申請專利範圍第5項所述之發光組件，其中該發光組件在該第一方向上具有一第一色溫，在該第二方向上具有一第二色溫，其中該第一色溫與該第二色溫的差異小於1000K。
如申請專利範圍第5項所述之發光組件，其中該發光組件在該第一方向上具有一第一光萃取效率，在該第二方向上具有一不同於該第一光萃取效率的第二光萃取效率，其中該第一光萃取效率與該第二光萃取效率的差異大於10lm/W。
如申請專利範圍第5項所述之發光組件，其中該波長轉換層具有一第一波長轉換層、一第二波長轉換層與一透明層夾於該第一波長轉換層與該第二波長轉換層之間。