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TWM461749U - 光源裝置 - Google Patents

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TWM461749U
TWM461749U TW102203734U TW102203734U TWM461749U TW M461749 U TWM461749 U TW M461749U TW 102203734 U TW102203734 U TW 102203734U TW 102203734 U TW102203734 U TW 102203734U TW M461749 U TWM461749 U TW M461749U
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Taiwan
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light source
light emitting
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TW102203734U
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陳冰彥
黃國瑞
李修平
林明傳
Original Assignee
東莞萬士達液晶顯示器有限公司
勝華科技股份有限公司
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/20—Light sources comprising attachment means
    • F21K9/23—Retrofit light sources for lighting devices with a single fitting for each light source, e.g. for substitution of incandescent lamps with bayonet or threaded fittings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V13/00—Producing particular characteristics or distribution of the light emitted by means of a combination of elements specified in two or more of main groups F21V1/00 - F21V11/00
    • F21V13/02—Combinations of only two kinds of elements
    • F21V13/08—Combinations of only two kinds of elements the elements being filters or photoluminescent elements and reflectors
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    • F21—LIGHTING
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    • F21V9/30—Elements containing photoluminescent material distinct from or spaced from the light source
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    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2107/00—Light sources with three-dimensionally disposed light-generating elements
    • F21Y2107/90—Light sources with three-dimensionally disposed light-generating elements on two opposite sides of supports or substrates
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    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
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  • Led Device Packages (AREA)

Description

光源裝置
本創作關於一種光源裝置，尤指一種使用反射杯之光源裝置。
傳統杯狀聚光燈採用鎢絲，因能量轉換效率低、壽命不長等問題，故目前已有以發光二極體(Light-Emitting Diode,LED)取代鎢絲作為發光源的聚光燈。光束自LED的量子井(Quantum Well)產生，由於晶片折射率高，可射出LED晶片的光束，角度分佈會大致成朗伯分佈(lambertian distribution)，再藉由二次光學透鏡作光束集中。由於習知LED晶片封裝時採用不透光的基板製作，LED只能單面發光，故僅有約一半的光束可射出LED晶片，造成能量浪費。
鑑於先前技術中的問題，本創作的目的之一在於提供一種光源裝置，其發光組件之兩側均可射出光束而射至反射杯，從而減少光束衰減，進而有效提升該光源裝置的出光效率。
本創作之光源裝置包含一反射杯及設置於反射杯內的至少一發光組件。該反射杯具有一開口，該開口具有一開口方向。發光組件包括一透光基板、至少一發光晶片及一電極電路。發光晶片包括一第一出光面與一第二出光面，其中第一出光面係以覆晶方式結合於該透光基板。發光晶片提供一第一光束與一第二光束，且第一光束自第一出光面射出，第二光束自第二出光面射出。電極電路係形成於透光基板上並與發光晶片電連接。其中，第一光束自第一出光面射出後穿過透光基板離開至發光組件，並被反射杯反射以經由開口射出反射杯，且第二光束朝 遠離透光基板的方向離開至發光組件，並被反射杯反射以經由開口射出反射杯。因此，可減少自發光晶片的發光層兩側產生的光束在發光晶片內部的反射次數，有效提升發光晶片的發光效率。相較於習知技術中在發光晶片底部設置反射層反射光束的情形，本創作中的發光晶片表面未鋪設反射層，因此所產生的光束未受反射層反射，降低光束於發光晶片內的行進路徑，故光束於發光晶片內的衰減得以盡可能的縮小，進一步提升該發光晶片的出光效率。再者，由於發光組件之兩側均可射出光束而射至反射杯，發光面積增加，且其光軸不與反射杯的開口方向平行，相較於傳統單一側發光的發光組件之光軸與反射杯開口方向平行的光源裝置，可使更多光束受反射杯之光學結構所分配，從而改善光源裝置提供之光束的準直性與均光性。
關於本創作之優點與精神可以藉由以下的創作詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。
1、3、4、5、6、7‧‧‧光源裝置
10‧‧‧反射杯
12、22‧‧‧發光組件
14‧‧‧連接座
32‧‧‧擴散罩
52‧‧‧銳角
100‧‧‧開口
102‧‧‧開口方向
120‧‧‧透光基板
122‧‧‧半導體發光晶片
124、126‧‧‧覆蓋層
128‧‧‧電極電路
128a‧‧‧接腳
224‧‧‧色轉換層
1220‧‧‧發光層
1220a‧‧‧第一側
1220b‧‧‧第二側
1222‧‧‧第一出光面
1224‧‧‧第二出光面
1226‧‧‧第一電極
1228‧‧‧第二電極
L20、L22‧‧‧光束
第1圖為根據本創作之一較佳具體實施例之光源裝置之俯視圖。
第2圖為第1圖中光源裝置沿X-X線之剖面圖。
第3圖為第1圖中光源裝置的發光組件之示意圖。
第4圖為根據本創作之另一實施例之光源裝置之俯視圖。
第5圖為第4圖中光源裝置沿Y-Y線之剖面圖。
第6圖為根據本創作之另一實施例之光源裝置之俯視圖。
第7圖為根據本創作之另一實施例之光源裝置之俯視圖。
第8圖為第7圖中光源裝置沿Z-Z線之剖面圖。
第9圖為根據本創作之另一實施例之光源裝置之俯視圖。
第10圖為根據本創作之另一實施例之光源裝置之俯視圖。
第11圖為根據本創作之另一實施例之發光組件之示意圖。
請參閱第1圖至第2圖，第1圖為根據本創作之一較佳具體實施例之光源裝置1之俯視圖，第2圖為光源裝置1沿第1圖中X-X線之剖面圖。光源裝置1包含一反射杯10、一發光組件12及一連接座14。反射杯10呈杯狀結構並具有一開口100，開口100具有一開口方向102(以箭頭表示於第2圖中)，連接座14連接於反射杯10的底部，發光組件12設置於反射杯10內並與連接座14電連接，發光組件12兩側均可發射光束L20、L22，光束L20、L22經反射杯10反射後，朝向開口100行進，且光束L20、L22的一部份大致以開口方向102射出光源裝置1。另外，於本實施例中，連接座14包含用於驅動發光組件12運作的控制電路、散熱結構及與外部電源連接的連接介面，此為本技術領域習知技藝者所熟知，不另贅述，又，為簡化圖面，連接座14於第2圖中以單一剖面線表示。
請併參閱第3圖，第3圖為發光組件12之示意圖。進一步來說，發光組件12包含一透光基板120、多個發光晶片122、一電極電路128、一第一覆蓋層124及一第二覆蓋層126。多個發光晶片122設置於透光基板120的同一側。透光基板120可由碳化矽、氧化鋁或玻璃製成，但本創作不以此為限。電極電路128形成於透光基板120上，電極電路128可由透明金屬氧化物(例如氧化銦錫)、石墨烯或其他透明導電材質製成，使得電極電路128本身亦得透明，但本創作不以此為限。發光晶片122具有一發光層1220、一第一出光面1222及一第二出光面1224，發光晶片122可為半導體發光晶片，例如發光二極體。第一出光面1222及第二出光面1224分別正對發光層1220之一第一側1220a及一第二側1220b。發光晶片122尚包含一第一電極1226及一第二電極1228。發光晶片122以第一出光面1222藉覆晶方式(flip-chip)設置於透光基板120上，使得第一電極1226及第二電極1228與電極電路128電連接。第一 覆蓋層124包含色轉換材料(例如螢光粉等)並覆蓋發光晶片122的第二出光面1224，藉以封裝發光晶片122於透光基板120上。第二覆蓋層126亦包含色轉換材料並覆蓋透光基板120上未設置有發光晶片122的一側。
由於發光晶片122面向基板的方向，部分光束會受到了透光基板120與電極電路128的折射率影響而反射，造成兩方向的光束比例不同，而導致顏色偏差。為降低色偏差的不良影響，於一些實施例中，第一覆蓋層124的厚度可大於第二覆蓋層126。
自發光層1220的第一側1220a發射的第一光束L20經由第一出光面1222射出發光晶片122並穿過透光基板120及第二覆蓋層126；自發光層1220的第二側1220b發射的第二光束L22經由第二出光面1224射出發光晶片122並穿過第一覆蓋層124。於本實施例中，電極電路128露出於第一覆蓋層124之外的部分可作為接腳128a，插入連接座14，例如插入設置於連接座14上對應的插孔中以實現電連接目的。當發光組件12固定於連接座14上後，發光晶片122的第一出光面1222及第二出光面1224與開口方向102平行。第一光束L20射出透光基板120及第二覆蓋層126後，經反射杯10反射以經由開口100射出反射杯10；第二光束L22射出第二出光面1224及第一覆蓋層124後，亦經反射杯10反射以經由開口100射出反射杯10。於實作上，光束L20、L22射出反射杯10後的光型可透過決定發光組件12(或發光晶片122)於反射杯10內的設置位置或反射杯10的形狀來設計。
請參閱第4圖及第5圖，第4圖為根據本創作之另一實施例之光源裝置3之俯視圖，第5圖為光源裝置3沿第4圖中Y-Y線之剖面圖。光源裝置3與光源裝置1結構大致相同，故光源裝置3仍沿用光源裝置1的元件符號。光源裝置3與光源裝置1主要不同之處在於光源裝置3更包含一擴散罩32，設置於反射杯10內並圍繞發光組件12(或發光晶片122)設置，使得第一光束L20及第二光束L22自發光組件12(或發 光晶片122)射出後先穿過擴散罩32並經擴散罩32擴散，再被反射杯10反射以經由開口100射出反射杯10，藉此增加光源裝置1出光的均勻度。於本實施例中，擴散罩32呈圓筒狀，可為可透光的基材混合有光學擴散粒子(如SiO2 粉體)或表面經擴散結構設計(如噴砂表面)的基材所構成，但本創作不以此為限。另外，於一些不同應用中，擴散罩32可包括色轉換材料，而發光組件12可不需覆上第一覆蓋層124及第二覆蓋層126。擴散罩32的霧度可大於或等於90%，其亦可呈穹形而覆蓋於發光組件12上，但本創作不以此為限。關於光源裝置3之其他說明，請參閱前述光源裝置1之相關說明，不另贅述。
請參閱第6圖，其為根據本創作之另一實施例之光源裝置4之俯視圖。光源裝置4與光源裝置1結構大致相同，故光源裝置4仍沿用光源裝置1的元件符號。光源裝置3與光源裝置1主要不同之處在於光源裝置3包含三個發光組件12。於光源裝置4中，發光組件12排列成環狀設置於反射杯10內並與連接座14電連接，且每個發光晶片122的第一出光面1222及第二出光面1224均平行反射杯10之開口方向102。藉由多個發光組件12排列成環狀，相對於光源裝置1，光源裝置4出光的對稱性亦可進一步提升。於本實施例中，因發光組件12的數量僅三個，故排列成環狀後，亦呈三角形截面，當使用更多的發光組件時，排列成環狀後，截面可更接近圓形，出光可更加對稱，使得根據本創作之光源裝置的配光曲線更接近傳統鎢絲燈的配光曲線。補充說明的是，於本實施例中，本技術領域具有通常知識者自可基於前述說明而於連接座14上設置多個對應的插孔以供多個發光組件12插入，以實現各發光組件12與連接座14電連接的目的，不待贅述。另外，於實作上，光源裝置4可進一步包含一擴散罩(例如光源裝置3的擴散罩32)，圍繞發光組件12設置，以進一步提升光源裝置4出光的均勻度。關於光源裝置4之其他說明，請參閱前述光源裝置1之相關說明，不另贅述。
請參閱第7圖及第8圖，第7圖為根據本創作之另一實施例之光源裝置5之俯視圖，第8圖為光源裝置5沿第7圖中Z-Z線之剖面圖。光源裝置5與光源裝置4結構大致相同，故光源裝置5仍沿用光源裝置4的元件符號。光源裝置5與光源裝置4主要不同之處在於光源裝置5的三個發光組件12均相對於開口方向102傾斜設置，亦即各發光晶片122的第一出光面1222或第二出光面1224與開口方向102間形成一銳角52。此傾斜設置可使光源裝置5的出光有擴散的現象，亦有助於調整出光的均勻度。關於光源裝置5之其他說明，請參閱前述光源裝置4之相關說明，不另贅述。
請參閱第9圖，其為根據本創作之另一實施例之光源裝置6之俯視圖，光源裝置6與光源裝置4結構大致相同，故光源裝置6仍沿用光源裝置4的元件符號。光源裝置6與光源裝置4主要不同之處在於光源裝置6的三個發光組件12以放射狀排列於反射杯10內，且各發光晶片12的第一出光面1222及第二出光面1224平行於反射杯10的開口方向102。然而，於一些不同應用中，各發光晶片122的第一出光面1222或第二出光面1224與開口方向102間可形成一銳角(如前述光源裝置5中的銳角52)。關於光源裝置6之其他說明，請參閱前述光源裝置4之相關說明，不另贅述。
請參閱第10圖，其為根據本創作之另一實施例之光源裝置7之俯視圖，光源裝置7與光源裝置1結構大致相同，故光源裝置7仍沿用光源裝置1的元件符號。光源裝置7與光源裝置1主要不同之處在於光源裝置7具有兩個發光組件12，且所述二個發光組件12相對地設置於反射杯10內。於本實施例中，各個發光晶片122的第一出光面1222及第二出光面1224平行於反射杯10的開口方向102。然而，於一些不同應用中，各發光晶片122的第一出光面1222或第二出光面1224與開口方向102間可形成一銳角(如前述光源裝置5中的銳角52)。另外，於 實作上，光源裝置7可進一步包含一擴散罩(例如光源裝置3的擴散罩32)，圍繞發光組件12設置，以進一步提升光源裝置7出光的均勻度。關於光源裝置7之其他說明，請參閱前述光源裝置1之相關說明，不另贅述。
請參閱第11圖，其為根據本創作之另一實施例的發光組件22的示意圖。發光組件22與發光組件12結構大致相同，故發光組件22仍沿用發光組件12的元件符號。發光組件22與發光組件12主要不同之處在於發光組件22具有多個發光晶片122，且該多個發光晶片122以交錯排列方式設置於透光基板120的兩側，且發光組件22包含二個色轉換層224，分別設置於透光基板120的兩側以至少覆蓋各發光晶片122。藉此，提供另一種結構以提高發光組件22的色溫均勻性與出光均勻性。
以上所述僅為本創作之較佳實施例，凡依本創作申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本創作之涵蓋範圍。
1‧‧‧光源裝置
10‧‧‧反射杯
12‧‧‧發光組件
14‧‧‧連接座
100‧‧‧開口
102‧‧‧開口方向
L20、L22‧‧‧光束

Claims (15)

  1. 一種光源裝置，包含：一反射杯，具有一開口，該開口具有一開口方向；以及至少一發光組件，設置於該反射杯內，該發光組件包括：一透光基板；至少一發光晶片，包括一第一出光面與一第二出光面，該至少一發光晶片的該第一出光面係以覆晶方式設置於該透光基板，該至少一發光晶片提供一第一光束與一第二光束，且該第一光束自該第一出光面射出，該第二光束自該第二出光面射出；以及一電極電路，形成於該透光基板上並與該至少一發光晶片電連接；其中，該第一光束自該第一出光面射出後穿過該透光基板離開該至少一發光組件，並被該反射杯反射以經由該開口射出該反射杯，且該第二光束朝遠離該透光基板的方向離開該至少一發光組件，並被該反射杯反射以經由該開口射出該反射杯。
  2. 如請求項1所述之光源裝置，其中該至少一發光組件具有複數個該發光晶片，且該複數個該發光晶片設置於該透光基板的同一側。
  3. 如請求項2所述之光源裝置，其中該至少一發光組件更包含一第一覆蓋層，該第一覆蓋層包含色轉換材料並覆蓋該發光晶片的該第二出光面。
  4. 如請求項3所述之光源裝置，其中該至少一發光組件更包含一第二覆蓋層，該第二覆蓋層包含色轉換材料並覆蓋該透光基板上未設置有該發光晶片的一側。
  5. 如請求項4所述之光源裝置，其中該第一覆蓋層的厚度大於該第二覆蓋層。
  6. 如請求項1所述之光源裝置，其中該至少一發光組件具有複數個該發光晶片，且該複數個該發光晶片以交錯排列方式設置於該透光基板的兩側，且該至少一發光組件更包含二個色轉換層，分別設置於該透光基板的兩側以 至少覆蓋各該發光晶片。
  7. 如請求項1所述之光源裝置，其中所述透光基板係由碳化矽、氧化鋁或玻璃製成。
  8. 如請求項1所述之光源裝置，其中所述電極電路係由透明金屬氧化物或石墨烯製成。
  9. 如請求項1所述之光源裝置，更包含一擴散罩，設置於該反射杯內並圍繞該至少一發光組件設置，其中該第一光束及該第二光束自該至少一發光晶片射出後先穿過該擴散罩並經該擴散罩擴散，再被該反射杯反射以經由該開口射出該反射杯。
  10. 如請求項1所述之光源裝置，其中該至少一發光晶片的該第一出光面及該第二出光面與該開口方向平行。
  11. 如請求項10所述之光源裝置，其中該光源裝置包含複數個發光組件，且該複數個發光組件以環狀或放射狀排列於該反射杯內，該複數個發光晶片的該第一出光面及該第二出光面平行該開口方向。
  12. 如請求項10所述之光源裝置，其中該光源裝置包含二個發光組件，且該二個發光組件相對設置於該反射杯內，該二個發光晶片的該第一出光面及該第二出光面平行該開口方向。
  13. 如請求項1所述之光源裝置，其中該至少一發光晶片的該第一出光面或該第二出光面與該開口方向間形成一銳角。
  14. 如請求項13所述之光源裝置，其中該光源裝置包含複數個發光組件，且該複數個發光組件以環狀或放射狀排列於該反射杯內，該複數個發光晶片的該第一出光面或該第二出光面與該開口方向間形成一銳角。
  15. 如請求項13所述之光源裝置，其中該光源裝置包含二個發光組件，且該二個發光組件相對設置於該反射杯內，該二個發光晶片的該第一出光面或該第二出光面與該開口方向間形成一銳角。
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