LED封装结构及具有该LED封装结构的车灯 【技术领域】
本发明是关于一种LED封装结构及具有该LED封装结构的车灯，尤指一种光源场形角较小且具有高亮度的封装结构及具有该LED封装结构的车灯。
背景技术
因为LED具有高亮度、省电、体积小等优点，因此被广泛地用作照明光源，尤其近年来更是常见应用于车灯中。
然由于一般直接封装好的LED所发出光线的光源场形角较大，导致LED的整体光度不足，因而必须同时使用为数较多的LED，方可符合法规规定的车灯亮度。为此，有厂商使用了所谓的“二次光学”技术，其是于LED的发光路径上设置一透镜，利用该透镜的聚光特性，而达到提高照度的效果。
只因该LED和透镜均为独立制作的成品，故分别具有一定的体积，使两者之间必然具有一距离，因此光线在传送的过程中，即会有能量的损耗，导致光度的下降。
此外，为使LED发出的光线能有效的被利用，亦有于LED光源背面加上反射面的设计，但一般采用抛物反射面或椭圆反射面作为设计依据；然使用抛物反射面时，光线由抛物面的内焦点射出，经该抛物反射面反射后，会以平行光的方式射出，如此一来将不利于透镜的设计；又于使用椭圆反射面时，当光线由椭圆面的一焦点射出，将由该椭圆反射面汇聚到椭圆面的另一个焦点，如此亦不利于透镜的设计；再者，为使LED发光元件能发出符合法规的光形，一般会于封装胶体上设计一遮片并与透镜相结合，然而使用遮片的设计将增加LED封装时的难度，且亦将限制该LED发光元件光形应用的范围。
况且上述的LED光源的发光角度仍不够集中，因此整体亮度仍无法达到国内法规所规定的标准亮度；加上因LED芯片发光时必然有部分的散杂光线无法被透镜汇聚至正前方，造成有部分光线损失而导致亮度下降，因此仍有待进一步检讨，并谋求可行的解决方案。
【发明内容】
为改善以LED作为车灯的光源所衍生的亮度不足问题，本发明的主要目的在于提供一种LED封装结构及具有该LED封装结构的车灯，该LED封装结构具有较小的光源场形角，因而可提高整体亮度。
本发明的次一目的在于提供一种LED封装结构，其光学系统是由LED光源、双曲线反射面及透镜所构成，且该LED光源是位于该双曲线反射面的内焦点，而该外焦点与内焦点的距离在0至3毫米之间。
本发明的再一目的在于提供一种LED封装结构，其不需要遮片的设计即可达成规范的光形投射。
本发明的又一目的在于提供一种LED车灯，其由多LED封装结构所构成，且其中至少一LED封装结构所投射的光形与其他LED封装结构所投射的光形间具有15度的夹角，以整合投射出符合法规的光形。
为达成前述目的所采取的主要技术手段，令前述LED封装结构的光学系统包括：
一双曲线反射面，其开口朝向一透镜，并于该双曲线反射面的内焦点处设有一LED芯片，其光线朝向该透镜发射，并依据双曲线反射面的特性：自内焦点发出的光线必沿双曲线外焦点反射而出，故经双曲线反射面反射至透镜地光线入射角度可通过外焦点与内焦点的距离进行调整；而为有效控制车灯光形的水平光源场形角，可将该透镜的出射光线与平行于光轴的夹角设定与该水平光源场形角相同，并由折射定理以反推出透镜的预定入射光线角度，再通过内、外焦点距离调整使经双曲线反射面反射至透镜的入射光线符合该预定入射光线角，藉此以调整出符合规范的车灯光形。
前述LED封装结构包括：
一基座，其上形成有一晶杯，该晶杯的内壁为一双曲线反射面，又该基座的外侧设有多金属接脚；
一LED芯片，设于该基座的晶杯内，且位于该晶杯的双曲线反射面的内焦点上，并与该金属接脚电连接；
一封胶，将芯片封合于该基座上；
一透镜，固设于该基座上并对应设置于该基座晶杯的开口处。
利用上述技术手段，利用双曲线的特性，可令从内焦点处所发出的光线经双曲线反射面的反射后，犹如自该双曲线反射面的外焦点所射出，因此可将该LED芯片所发出的光线加以集中射向该透镜，以提高整体亮度。
又本发明的另一主要技术手段是令前述透镜可使用对称透镜或非轴向对称透镜，令本发明LED封装结构藉此发出光线集中的光形，如此一来，除可提高流明外，更可以多个发出矩形光形的LED封装结构排列组合构成一车灯，利用光形叠加构成一符合法规规定的灯种出光光形。
前述车灯包括：
多个LED封装结构，其中每一个LED封装结构包括：
一基座，其上形成有一晶杯，该晶杯的内壁为一双曲线反射面，又该基座的外侧设有多金属接脚；
一LED芯片，设于该基座的晶杯内，且位于该晶杯的双曲线反射面的内焦点上，并与该金属接脚电连接；
一封胶，将芯片封合于该基座上；
一透镜，设于该封胶外侧，且对应该芯片的位置；
且其中至少一LED封装结构所投射的光形与其他LED封装结构所投射的光形间具有15度的夹角，藉此以投射出符合规范的车灯光形。
【附图说明】
图1：是欧洲经济委员会规范的昼行灯光形亮度分布图。
图2：是本发明第一及第二实施例的光学设计结构示意图。
图3：是本发明第一实施例的侧剖面图。
图4：是本发明第一实施例的俯视图。
图5：是本发明第一实施例的光形图案。
图6：是本发明第二实施例的俯视图。
图7：是本发明第二实施例的侧视图。
图8：是本发明第二实施例的光形图案。
图9：是利用多个本发明的LED封装结构所组成的车灯前视图。
图10：是图9的车灯所投射发光形图案。
附图标号：
10基座
11晶杯
111双曲线反射面
12金属接脚
20LED芯片
21打线
30封胶
40、40′透镜
50陶瓷基板
51平面金属线路层
52LED芯片
53透镜
【具体实施方式】
请配合参阅图1所示，依据欧洲经济委员会(Economic Commission forEurope，简称ECE)规范于透镜至前方25m距离时，车辆昼行灯水平光源场形角应在20度范围，亦即自光形中心点至光形最外边缘的角度为20度，此时即设定该透镜40的光线出射角度与平行于光轴的夹角θ为20度，当该角度θ决定后，通过折射定理可反推出该透镜40的预定光线入射角度，并通过调整该双曲线反射面11的内焦点F1与外焦点F2的距离，使经双曲线反射面11反射至该透镜40的入射光线角度相等于该预定光线入射角度，藉以调整出符合法规的光形，其中该双曲线反射面的内、外焦点距离较佳为0至3毫米。当完成上述的光学设计后，依以下结构的实施方式进行封装：
如图2所示为本发明的光学系统架构图，请配合参阅图3所示，本发明的一较佳实施例包括一基座10、一LED芯片20、一封胶30及一透镜40。
上述基座10的上表面形成有一晶杯11，该晶杯11的内壁为一双曲线反射面111，且该基座10的外侧设有多金属接脚12，由于采用双曲线反射面111的设计，可使得光线从外焦点位置向透镜发射，如此可有利于透镜的设计。
上述LED芯片20设于该基座10的晶杯11内，且位于该晶杯11的双曲线反射面111的内焦点上，因此该LED芯片20向其两侧发出的光线将经该晶杯11的双曲线反射面111反射至晶杯11外，且依据双曲线的特性，所有的反射光汇聚于该双曲线反射面111的外焦点上，犹如所有反射光线均由同一虚拟点光源所发出，因此除了LED芯片20本身朝晶杯11外发射的光线外，LED芯片20的侧边所发出的光线亦可一并被反射至晶杯11外，如此一来，整体亮度必然较现有LED更为提升；于本实施例中，该LED芯片20透过打线21与金属接脚12电连接。
上述封胶30将芯片20封合于该基座10上；于本实施例中，该封胶30为环氧化物(Epoxy)，其中并含有供调整光色用的荧光粉(phosphor)；又该荧光粉除可调制于封胶30中之外，亦可单独地铺洒于该LED芯片20上。
上述透镜40固设于该封胶30外侧，且对应该芯片20的位置；请配合参阅图4所示，于本实施例中该透镜40为一轴对称透镜，其可将朝晶杯11外射出的光线进一步汇聚，而如图5所示般得到一具垂直光源场形角约正负20度、水平光源场形角约正负17度的圆形光形，而最高亮度则可达734烛光。
另请参阅图6与图7，本发明的第二实施例与第一实施例大致相同，不同之处在于该透镜40′为一非轴向对称透镜，因此可如图8所示般得到一具约正负30度的水平及垂直光源场形角的矩形光形，而由于使用非轴向对称透镜的设计可使得光线折射角度变小，进而提高聚光程度，其最高亮度则可达1289烛光。
由上述可知，应用单颗本发明的LED封装结构的亮度已接近一般昼行灯(Daytime Running Light，简称DRL)所需的亮度，且因每个LED封装结构所投射的光形的水平光源场形角由该透镜的出射光线与平行于光轴的夹角所决定，因此通过使用轴对称透镜或不同曲率的非轴向对称透镜，即可依需求令单颗本发明的LED封装结构投射出不同的光形，如此即可利用排列组合多颗本发明的LED封装结构，来达成符合近灯法规所规定的光形和亮度；如图9所示，为四颗平行排列的本发明LED封装结构，每颗LED封装结构所投射光形的水平场形角相等于符合法规的车灯光形水平场形角，且每个LED封装结构的水平场形角各自不同，其中至少一颗LED封装结构可通过倾斜15度角设置，或是与其他LED封装结构平行设置但使用具有不同曲率的非轴向对称透镜而使之所投射的光形与其他LED封装结构所投射的光形间具有15度夹角，如此即可控制所组成的车灯投射出符合规范的光形(如图10所示)，而不必通过已知的遮片以达成光形的要求；其中，该倾斜15度角设置的LED封装结构较佳的排列在相对于其他LED封装结构的最右或最左侧。
此外，由于本发明的LED封装结构在封装时，即已结合透镜，因此LED芯片及透镜之间的距离极为靠近，而得以减少光线在行进中所造成的能量损耗，进而提高能量的使用率，进而得以提高亮度。
本发明虽已于前述实施例中所揭露，但并不仅限于前述实施例中所提及的内容，在不脱离本发明的精神和范围内所作的任何变化与修改，均属于本发明的保护范围。
综上所述，本发明已具备显著功效增进，并符合发明专利要件，依法提起出申请。