[发明专利]全反射侧发射耦合装置

说明书

技术领域

本发明系关于半导体发光装置，更特定言之，系关于用于发光的半导体发光装置之封装以及应用于背光源的方法。

背景技术

本发明系关于半导体发光装置，更特定言之，系关于用于发光的半导体发光装置之封装及其广泛之应用。诸如发光二极管(LED)或激光二极管之半导体发光装置已广泛用于许多应用中。如技术人士所熟知，一半导体发光装置包含一或多个半导体层，其系配置成在得以通电之后发射相干及/或不相干光。也了解一般对一半导体发光装置进行封装以提供外部电性连接、散热、透镜或波导、环境保护及/或其它功能。

例如，可能需要将由一半导体发光装置所发射的光从一个方向改变为另一个方向。在某些应用中，可能需要将一般在垂直于所述半导体发光装置之所述发光表面的一方向(在本文中一般称为「垂直」方向)所发射的光，重新引导至一般平行于所述半导体发光装置之所述发光表面的一方向(在本文中一般称为「水平」方向)。还可能需要在所述水平方向上于360°的范围内将所述光重新定向。此类改变方向的光可用于背光应用，例如用于液晶显示器(LCD)的背光或「发光壁」型发光应用。

West等人所着的标题为「侧发光之发光二极管及透镜」之美国专利6,679,621在其发明摘要中说明：本发明揭示一种透镜，包括一底部表面、一反射表面、与所述透镜之一中轴成斜角的一第一折射表面以及自所述底部表面向所述第一折射表面延伸为一平滑曲面的一第二折射表面。透过所述底部表面进入所述透镜并直接入射于所述反射表面的光系从所述反射表面反射至所述第一折射表面，并被所述第一折射表面折射，以实质垂直于所述透镜之所述中轴的方向退出所述透镜。透过所述底部表面进入所述透镜并直接入射于所述第二折射表面的光系由所述第二折射表面折射，以实质垂直于所述透镜之所述中轴的方向退出所述透镜。LED可方便地使用所述透镜，以(例如)提供侧发光之发光装置。并提供一可连接于透镜的透镜盖。

此外，NEGLEY等人也发表标题为「用于半导体发光装置之反射光学组件」之美国专利公开号US 2006/0018122在其发明摘要中说明：本发明揭示一种用于半导体发光装置之光学组件，其包含配置成附着于一半导体发光装置之一耦合透镜之主体。所述耦合透镜之主体包含一整合透镜。将一镜提供在所述耦合透镜之主体之中及/或之上。固定所述耦合透镜之主体、所述透镜及所述镜，以便在操作中从所述半导体发光装置发射的光进入所述耦合透镜之主体，从所述镜得以反射并穿过所述透镜，以从所述耦合透镜之主体发出。

上述先前技术并无法提供一个高效率的侧发光。然而事实上将半导体发光装置用于一些背光系统的应用时，发展方向是在半导体发光装置能提供均匀亮度之光源及/或减少发光装置之数量及/或多区块高动态范围控制，据此通过本发明将可达成上述之目的。

发明内容

本发明提供能达到高效率侧发光的一种耦合透镜系统，一种耦合透镜系统，其包含一第一透镜表面用于准直来自发光二极管之光至一第一方向、一第二透镜表面用于全反射来自发光二极管之光至所述第一方向以及一第三透镜表面用于全反射在所述第一方向之光至一第二方向，其中所述第二方向与所述第一方向间之夹角可大于、小于、或等于90度且所述夹角较佳在70度至110度之间。此外，所述系统进一步包含与第三透镜表面平行之至少一额外之表面。其中所述至少一额外之表面中之每一表面互相平行且所述每一表面各自有一L长度而每一表面与另一表面间各自有一D距离。其中所述L长度之大小等于或大于所述D距离之大小。

本发明提供之另一实施例为一种使用前述侧发光之耦合透镜系统的发光二极管装置，包含：至少一个发光二极管芯片，所述发光二极管芯片用于发光；以及一耦合透镜，用于形成来覆盖所述发光二极管芯片并导引来自所述发光二极管之光，其中所述耦合透镜包含一准直透镜构件，所述准直透镜构件用于准直来自所述发光二极管之光；一第一透镜表面，用于全反射自所述发光二极管之光至所述第一方向；以及一第二透镜表面，用于全反射在所述第一方向之光至一第二方向；所述第二方向与所述第一方向间之夹角可大于、小于、或等于90度且所述夹角较佳在70度至110度之间。此外，所述系统进一步包含与第二透镜表面平行之至少一额外之表面。所述至少一额外之表面中之每一表面互相平行且所述每一表面各自有一L长度而每一表面与另一表面间各自有一D距离。其中所述L长度之大小等于或大于所述D距离之大小。而且，所述至少一个发光二极管芯片可以发出具有至少一种颜色之光且所述之系统进一步包含一控制系统，所述控制系统使所述至少一种颜色之光依顺序地出现或者同时地出现或同时地关闭。