CN104576881A - 发光二极管封装结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种发光二极管封装结构，包括封装载体、导光组件以及发光单元。导光组件配置于封装载体上。发光单元配置于导光组件相对远离封装载体的上表面上。导光组件的水平投影面积大于发光单元的水平投影面积。发光单元适于发出光束，且光束的一部分进入导光组件，并自导光组件的上表面射出且与上表面的法线方向具有夹角，而夹角介于0度至75度之间。

Description

发光二极管封装结构

技术领域

本发明是有关于一种封装结构，且特别是有关于一种发光二极管封装结构。

背景技术

随着光电技术的进步，用以取代传统白炽灯泡及荧光灯管的新世代光源─发光二极管(Light-emitting diode,LED)─的技术逐渐成熟。由于发光二极管具有低功率消耗、体积小、非热致发光、环保等优点，因此其应用领域逐渐地被推广。

在现有的发光二极管封装结构中，发光二极管是配置在封装载体，而荧光胶体包覆发光二极管，且封装胶体包覆荧光胶体与封装载体。由于发光二极管具有特定的出光角度，因此发光二极管所发出的光线会以特定的角度入射至荧光胶体与封装胶体中。如此一来，发光二极管封装结构其发光角度有限，无法具有较大的出光角度。

发明内容

本发明提供一种发光二极管封装结构，其可增加发光单元的出光角度范围及出光亮度。

本发明的发光二极管封装结构，其包括封装载体、导光组件以及发光单元。导光组件配置于封装载体上。发光单元配置于导光组件相对远离封装载体的上表面上。导光组件的水平投影面积大于发光单元的水平投影面积。发光单元包括基板、第一型半导体层、发光层以及第二型半导体层。第一型半导体层、发光层以及第二型半导体层依序配置于基板上。发光单元适于发出光束，且光束的一部分进入导光组件，并自导光组件的上表面射出且与上表面的法线方向具有夹角，而夹角介于0度至75度之间。

在本发明的一实施例中，上述的导光组件包括透光单元以及反射层。反射层配置于透光单元与封装载体之间，且透光单元具有上表面。

在本发明的一实施例中，上述的导光组件的厚度为发光单元的基板的厚度的0.1倍至2倍。

在本发明的一实施例中，上述的导光组件的折射率小于或等于发光单元的基板的折射率。

在本发明的一实施例中，上述的发光二极管封装结构还包括透光罩，配置于封装载体上且遮盖导光组件与发光单元。

在本发明的一实施例中，上述的透光罩与封装载体之间存在有空气间隙。

在本发明的一实施例中，上述的发光二极管封装结构还包括波长转换层，配置于封装载体上且包覆发光单元与导光组件。

在本发明的一实施例中，上述的发光二极管封装结构还包括封装胶体，配置于封装载体上且包覆波长转换层与封装载体，其中导光组件的水平投影面积小于封装胶体的水平投影面积。

在本发明的一实施例中，上述的导光组件的上表面为粗糙表面，且粗糙表面的中心线平均粗糙度介于100纳米至3000纳米之间。

在本发明的一实施例中，上述的粗糙表面为周期性的图案化表面。

在本发明的一实施例中，上述的封装载体具有凹槽，而发光单元与导光组件位于凹槽内。

在本发明的一实施例中，上述的导光组件的水平投影面积为发光单元的水平投影面积的1.1倍至5倍。

基于上述，由于本发明的发光二极管封装结构具有导光组件，其中导光组件的水平投影面积大于发光单元的水平投影面积。因此，发光单元所发出的光束的一部分可通过导光组件的导光效果，而增大发光单元的出光角度范围。如此一来，本发明的发光二极管封装结构可具有较广的出光角度且可提高其的出光亮度。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1示出为本发明的一实施例的一种发光二极管封装结构的剖面示意图；

图2示出为本发明的另一实施例的一种发光二极管封装结构的剖面示意图；

图3示出为本发明的另一实施例的一种发光二极管封装结构的剖面示意图；

图4示出为本发明的另一实施例的一种发光二极管封装结构的剖面示意图；

图5示出为本发明的另一实施例的一种发光二极管封装结构的剖面示意图；

图6示出为本发明的另一实施例的一种发光二极管封装结构的剖面示意图。

附图标记说明：

100a、100b、100c、100d、100e、100f：发光二极管封装结构；

110a、110e：封装载体；

112e：凹槽；

113e：表面；

120a、120b、120c：导光组件；

121a、121b、121c：上表面；

122c：透光单元；

124c：反射层；

130a、130f：发光单元；

132：基板；

134：第一型半导体层；

136：发光层；

138：第二型半导体层；

140：透光罩；

150：波长转换层；

160：封装胶体；

A：空气间隙；

L1、L2、L3：光束；

L1’、L2’、L3’：光束的一部分；

L4、L4’：激发光；

N1、N2、N3：法向方向；

α1、α2、α3：夹角。

具体实施方式

图1示出为本发明的一实施例的一种发光二极管封装结构的剖面示意图。请参考图1，在本实施例中，发光二极管封装结构100a包括封装载体110a、导光组件120a以及发光单元130a。导光组件120a配置于封装载体110a上。发光单元130a配置于导光组件120a相对远离封装载体110a的上表面121a上。导光组件120a的水平投影面积大于发光单元130a的水平投影面积。发光单元130a适于发出光束L1，且光束的一部分L1’进入导光组件120a，并自导光组件120a的上表面121a射出，光束L1’与上表面121a的法线方向N1具有夹角α1，而夹角α1介于0度至75度之间。

更具体来说，在本实施例中，封装载体110a例如是导线架或电路板，其具有反射的特性。导光组件120a为透光平板或透光胶体，透光平板例如但不限于蓝宝石片，透光胶体板例如但不限于硅胶。发光单元130a包括基板132、第一型半导体层134、发光层136以及第二型半导体层138，其中第一型半导体层134、发光层136以及第二型半导体层138依序配置于基板132上。此处，发光单元130a例如是水平式发光二极管，但并不以此为限。特别是，发光单元130a所发出光束的一部分L1’进入导光组件120a，且被封装载体110a反射而自导光组件120a的上表面121a射出。较佳地，导光组件120a的水平投影面积为发光单元130a的水平投影面积的1.1倍至5倍。需说明的是，若水平投影面积的比值小于1.1倍，则导光组件120a的光导的效果不佳，无法有效扩大发光单元130a的出光角度；或水平投影面积的比值大于5倍，则导光组件120a不易固定于封装载体110a上。

请再参考图1，在本实施例中，导光组件120a的外型轮廓和发光单元130a的基板132的外形轮廓略同，藉此可等效的扩大发光单元130a每一面向的出光角度，可以避免光度不均的问题产生。再者，本实施例的导光组件120a的厚度为发光单元130a的基板132的厚度的0.1倍至2倍。若厚度的比值小于0.1倍，则导光组件120a的光导的效果不佳，无法扩大发光单元130a的出光角度；若厚度的比值大于2倍，则导光组件120a内会产生热蓄积的现象，导致发光二极管封装结构100a升温而寿命减短。此外，本实施例的导光组件120a的折射率小于或等于发光单元130a的基板132的折射率。

由于本实施例的发光二极管封装结构100a具有导光组件120a，其中导光组件120a的水平投影面积大于发光单元130a的水平投影面积。也就是说，配置于导光组件120a上的发光单元130a并未完全覆盖住导光组件120a的上表面121a，而是暴露出导光组件120a的部分上表面121a。因此，发光单元130a所发出的光束的一部分L1’可通过导光组件120a的导光而使其从未被发光单元130a所覆盖住的上表面121a射出且与上表面121a的法线方向N1的夹角α1介于0度至75度之间，进而可有效增大发光单元130a的出光角度范围。如此一来，本实施例的发光二极管封装结构100a可具有较广的出光角度且可提高其的出光亮度。

在此必须说明的是，下述实施例沿用前述实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，下述实施例不再重复赘述。

图2示出为本发明的另一实施例的一种发光二极管封装结构的剖面示意图。请参考图2，本实施例的发光二极管封装结构100b与图1的发光二极管封装结构100a相似，惟二者主要差异之处在于：本实施例的导光组件120b的上表面121b为粗糙表面，其中此粗糙表面的中心线平均粗糙度介于100纳米至3000纳米之间。较佳地，粗糙表面121b为周期性的图案化表面。

由于本实施例的导光组件120b的上表面121b为粗糙表面，因此导光组件120b除了具有导光的效果之外，其亦具有散射的效果，可将发光单元130a进入导光组件120b内的光束散射出去，进而增大发光单元130a的出光角度范围。如此一来，本实施例的发光二极管封装结构100b可具有较广的出光角度且可提高其的出光亮度。

图3示出为本发明的另一实施例的一种发光二极管封装结构的剖面示意图。请参考图3，本实施例的发光二极管封装结构100c与图1的发光二极管封装结构100a相似，惟二者主要差异之处在于：本实施例的导光组件120c是由透光单元122c以及反射层124c所组成。反射层124c配置于透光单元122c与封装载体110a之间，而透光单元122c具有上表面121c。此处，透光单元122c例如是为透光平板或透光胶体，较佳地，透光单元122c为蓝宝石片，而反射层124c例如是布拉格反射镜或金属材料层。如图3所示，当发光单元130a发出光束L2时，光束的一部分L2’会进入导光组件120c的透光单元122c，且被反射层124c反射而自透光单元122c的上表面121c射出。光束L2’与上表面121c的法线方向N2具有夹角α2，而夹角α2介于0度至75度之间。

此外，本实施例的发光二极管封装结构100c可选择性地还包括透光罩140，其中透光罩140配置于封装载体110a上且遮盖导光组件120c与发光单元130a。此处，透光罩140的材质例如是透光胶体、玻璃或掺杂有荧光物质的透明胶体。需说明的是，当透光罩140的材质为透光胶体或玻璃时，整体发光二极管封装结构100c的出光颜色为单一色光。特别是，本实施例的透光罩140与封装载体110a之间存在有空气间隙A，但并不以此为限。

图4示出为本发明的另一实施例的一种发光二极管封装结构的剖面示意图。请参考图4，本实施例的发光二极管封装结构100d与图3的发光二极管封装结构100c相似，惟二者主要差异之处在于：本实施例的发光二极管封装结构100d还包括波长转换层150以及封装胶体160。详细来说，波长转换层150配置于封装载体110a上且包覆发光单元130a与导光组件120c。封装胶体160配置于封装载体110a上且包覆波长转换层150与封装载体110a，其中导光组件120c的水平投影面积小于封装胶体160的水平投影面积。也就是说，导光组件120c的水平投影面积会大于发光单元130a的水平投影面积，但会小于封装胶体160的水平投影面积。换言之，封装胶体160会将导光组件120c完全包覆。

如图4所示，当发光单元130a发出光束L3时，光束的一部分L3’会进入导光组件120c的透光单元122c，且被反射层124c反射而自透光单元122c的上表面121c射出。接着，由透光单元122c的上表面121c射出的光束的一部分L3’会激发波长转换层150中的荧光物质(未示出)而产生激发光L4’，其中光束L3’与上表面121c的法线方向N3具有夹角α3，而夹角α3介于0度至75度之间。另一方面，光束L3亦可以直接与波长转换层150中的荧光物质(未示出)而产生激发光L4。也就是说，波长转换层150可将发光单元130a所发出的特定波长光束L3、L3’(如蓝光)转换为另一特定波长的光束L4、L4’(如黄光)。发光单元130a未与波长转换150的荧光物质所反应的光束(未示出)会与激发光L4、L4’于封装胶体160内进行混光，进而产生混合光，如白光。

图5示出为本发明的另一实施例的一种发光二极管封装结构的剖面示意图。请参考图5，本实施例的发光二极管封装结构100e与图4的发光二极管封装结构100d相似，惟二者主要差异之处在于：本实施例的封装载体110e具有凹槽112e，而发光单元130a与导光组件120c位于凹槽112e内。如图5所示，波长转换层150完全填满凹槽112e并完全包覆发光单元130a与导光组件120c，其中波长转换层150与凹槽112e的表面113e实质上切齐，但并不以此为限，而封装胶体160直接覆盖凹槽112e的表面113e与波长转换层150。

图6示出为本发明的另一实施例的一种发光二极管封装结构的剖面示意图。请参考图6，本实施例的发光二极管封装结构100f与图4的发光二极管封装结构100d相似，惟二者主要差异之处在于：本实施例的发光单元130f具体化为覆晶式发光二极管。

此外，于其他未示出的实施例中，为了更进一步增加出光角度与出光亮度，亦可选用于如前述实施例所提及的具有粗糙表面的导光组件120b(请参考图2)，本领域的技术人员当可参照前述实施例的说明，依据实际需求，而选用前述构件，以达到所需的技术效果。

综上所述，由于本发明的发光二极管封装结构具有导光组件，其中导光组件的水平投影面积大于发光单元的水平投影面积。因此，发光单元所发出的光束的一部分可通过导光组件的导光效果，而增大发光单元的出光角度范围。如此一来，本发明的发光二极管封装结构可具有较广的出光角度且可提高其的出光亮度。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (12)

1.一种发光二极管封装结构，其特征在于，包括：

封装载体；

导光组件，配置于该封装载体上；以及

发光单元，配置于该导光组件相对远离该封装载体的上表面上，并包括基板、第一型半导体层、发光层以及第二型半导体层，而该第一型半导体层、该发光层以及该第二型半导体层依序配置于该基板上，其中该导光组件的水平投影面积大于该发光单元的水平投影面积，而该发光单元适于发出光束，且该光束的一部分进入该导光组件，并自该导光组件的该上表面射出且与该上表面的法线方向具有夹角，而该夹角介于0度至75度之间。

2.根据权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于，该导光组件包括透光单元以及反射层，该反射层配置于该透光单元与该封装载体之间，且该透光单元具有该上表面。

3.根据权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于，该导光组件的厚度为该发光单元的该基板的厚度的0.1倍至2倍。

4.根据权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于，该导光组件的折射率小于或等于该发光单元的该基板的折射率。

5.根据权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于，还包括：

透光罩，配置于该封装载体上且遮盖该导光组件与该发光单元。

6.根据权利要求5所述的发光二极管封装结构，其特征在于，该透光罩与该封装载体之间存在有空气间隙。

7.根据权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于，还包括：

波长转换层，配置于该封装载体上且包覆该发光单元与该导光组件。

8.根据权利要求7所述的发光二极管封装结构，其特征在于，还包括：

封装胶体，配置于该封装载体上且包覆该波长转换层与该封装载体，其中该导光组件的水平投影面积小于该封装胶体的水平投影面积。

9.根据权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于，该导光组件的该上表面为粗糙表面，且该粗糙表面的中心线平均粗糙度介于100纳米至3000纳米之间。

10.根据权利要求9所述的发光二极管封装结构，其特征在于，该粗糙表面为周期性的图案化表面。

11.根据权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于，该封装载体具有凹槽，而该发光单元与该导光组件位于该凹槽内。

12.根据权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于，该导光组件的水平投影面积为该发光单元的水平投影面积的1.1倍至5倍。