CN202008997U - 发光装置 - Google Patents

Abstract

本案提出的发光装置之一，包含有：一承载基板；一第一层结构，其内部包含有一或多种萤光粉，且该第一层结构具有一第一折射率；复数个发光二极管元件，位于该承载基板与该第一层结构之间内；以及一第二层结构，位于该承载基板与该第一层结构之间，包覆该一或多个发光二极管元件，且该第二层结构具有大于或等于该第一折射率的一第二折射率。借由该第二层结构的折射率大于或等于该第一层结构的折射率的配置方式，可减少发光二极管组件的出光损失，且第一层结构会与第二层结构接合，不会有空气残留其间而导致发光二极管组件的整体出光效率降低的问题。由于第二层结构可用涂布方式形成，故其上表面实质上会是平面，具有制造上的便利性。

Description

发光装置

技术领域

本新型是有关发光二极管元件的封装技术，尤指一种可降低以发光二极管元件做为光源时，在不同出光角度的色温差异的发光装置。

背景技术

发光二极管(light emitting diode，LED)元件具有体积小、寿命长、反应速度快、低耗电量以及较环保等优点，逐渐被广泛应用在照明设备或背光源的领域中。

利用发光二极管元件做为光源的习知发光装置中，最常见的问题在于发光装置的色温(Color Temperature)或是色度座标值会因出光角度不同而有所偏差，亦即，从发光装置的不同出光角度来测量时，其输出光线的色温或色度座标值会有明显差异。而且，不同出光角度间的色温差异问题，在多晶封装结构的光源中更是明显。这样的缺点会降低发光二极管元件的效能表现和市场接受度，尤其是在对光源的色温变化较敏感的照明领域。

发明内容

有鉴于此，如何改善以发光二极管元件做为光源时在不同出光角度的色温差异，是业界亟待解决的问题。

本说明书提供了一种发光装置的实施例，其包含有：一承载基板；一第一层结构，其内部包含有一或多种萤光粉，且该第一层结构具有一第一折射率；复数个发光二极管元件，位于该承载基板与该第一层结构之间内；以及一第二层结构，位于该承载基板与该第一层结构之间，包覆该一或多个发光二极管元件，且该第二层结构具有大于或等于该第一折射率的一第二折射率。

与现有的方案相比，本实用新型所获得的技术效果：

1)借由该第二层结构的折射率大于或等于该第一层结构的折射率的配置方式，可减少发光二极管组件的出光损失，且第一层结构会与第二层结构接合，不会有空气残留其间而导致发光二极管组件的整体出光效率降低的问题；

2)由于第二层结构可用涂布方式形成，故其上表面实质上会是平面，具有制造上的便利性；

3)同时将不同出光色的发光二极管晶粒一起在发光装置中搭配使用，可有效提升发光装置做为照明源或背光源时的演色性表现。

附图说明

图1为本实用新型的发光装置的一实施例简化后的俯视图。

图2和图3为图1中的发光装置的不同实施例简化后的剖面图。

图4为本实用新型的发光装置的另一实施例简化后的俯视图。

图5和图6为图4中的发光装置的不同实施例简化后的剖面图。

图7为本实用新型的发光装置的另一实施例简化后的剖面图。

【主要元件符号说明】

100    发光装置

110    承载基板

112    外凸结构

114    容置区

120    透镜层结构

122    凸面

130    发光二极管元件

132    导线

140    结合层结构

150    封装层结构

324    微结构

具体实施方式

以下将搭配本新型部分实施例的相关图式，来说明本新型的技术内容。在这些图式中，可能会用相同的标号来表示功能与结构相同或类似的元件。在通篇说明书及后续的权项当中所提及的「元件」一词，包含了构件、层构造、或区域等概念。

在绘示图式时，某些元件的尺寸及相对大小会被加以放大，以使图式的内容能清楚表达。另外，某些元件的形状会被简化以方便绘示。因此，图式中所绘示的各元件的形状、尺寸及相对大小，并非用以限缩本实用新型的权利要求。此外，本实用新型可用许多不同的形式来体现，在解释本实用新型的权利要求时，不应限缩在本说明书所提出的示例性实施例的态样。

在说明书及后续的权利要求中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属领域中技术人员应可理解，同样的元件可能会用不同的名词来称呼。本说明书及后续的权利要求并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的基准。在通篇说明书及后续的权项当中所提及的「包含」为一开放式的用语，故应解释成「包含但不限定于...」。在此所使用的「及/或」的描述方式，包含所列举的其中之一或多个项目的任意组合。另外，除非特别指明，否则任何单数格的用语，在本说明书中都同时包含复数格的涵义。

在通篇说明书及后续的权项当中，若描述第一元件位于第二元件上、在第二元件上方、连接、接合、耦接于第二元件或与第二元件相接，则可表示第一元件直接位于第二元件上、直接连接、直接接合、直接耦接于第二元件，亦可表示第一元件与第二元件间有其他中介元件存在。相对之下，若描述第一元件直接位于第二元件上、直接连接、直接接合、直接耦接、或直接相接于第二元件，则代表第一元件与第二元件间没有其他中介元件存在。

为了说明上的方便，说明书中可能会使用一些与空间中的相对位置有关 的叙述，例如「于...上」、「在...上方」、「于...下」、「在...下方」、「高于...」、「低于...」、「向上」、「向下」等等，来描述图式中的某一元件的功能或是该元件与其他元件间的相对空间关系。所属领域中技术人员应可理解，这些与空间中的相对位置有关的叙述，不仅包含所描述的元件在图式中的指向关系(orientation)，也包含了所描述的元件在使用、运作、或组装时的各种不同指向关系。例如，若将图式上下颠倒过来，则原先用「于...上」来描述的元件，就会变成「于...下」。因此，在说明书中所使用的「于...上」的描述方式，解释上包含了「于...下」以及「于...上」两种不同的指向关系。同理，在此所使用的「向上」一词，解释上包含了「向上」以及「向下」两种不同的指向关系。

请参考图1，其所绘示为本实用新型的发光装置100的一实施例简化后的俯视图。发光装置100包含有承载基板110，承载基板110上包含有一或多个外凸结构112，以形成一容置区114。在图1中的容置区114是由一封闭圈状的外凸结构112所围成，但此仅为一实施例，而非局限本实用新型的实际实施方式。实作上，亦可在承载基板110上设置彼此间存在些许间隙的多个外凸结构112，来共同定义出容置区114的范围。

承载基板110可为金属基板、印刷电路板、陶瓷基板、高分子材料塑胶基板、铅框封装基板(Plastic Leaded Chip Carrier，PLCC)、石墨基板或其他复合材料为基础的基材。例如，可用有高比表面积(Specific Surface Region)且加工容易的发泡石墨来制作承载基板110，这样不仅可降低制造的复杂度，还可使发光装置100具有更佳的散热性能。

以下将搭配图2和图3来进一步说明发光装置100的实施方式。

图2为发光装置100的一实施例沿图1中的A-A’方向简化后的剖面图。如图2所示，在承载基板110上方设有一透镜层结构120，且透镜层结构120的内部包含有一或多种萤光粉。透镜层结构120内所包含的萤光粉数量、种类、浓度、和分布方式，可依发光装置100的应用目的不同而加以调整，并不局限于特定实施方式。在制造上，可利用射出成型或其他制造方式来制成透镜层结构120，故其形状可依据设计的需要而加以控制。在承载基板110与透镜层结构120所形成的空间内，设置有一或多个发光二极管元件130以 及结合层结构140。

在本实施例中，在承载基板110与结合层结构140之间，还设置有封装层结构150，用以包覆并保护发光二极管元件130。

发光二极管元件130是用来做为发光装置100的光源。在组装时，可将发光二极管元件130利用电子构件直接固晶接合(Chip on Board，COB)或其他方式，耦接于承载基板110上的金属电极，使发光二极管元件130固设在承载基板110上的外凸结构112所形成的容置区114中。等到发光二极管元件130固设在承载基板110上后，再将流质形式的封装胶涂布在承载基板110上的容置区114中，以覆盖住发光二极管元件130及相关的导线132并形成封装层结构150，达到保护发光二极管元件130的功能。

之后，将承载基板110与透镜层结构120互相对准接合。例如，在图2的实施例中，可将透镜层结构120套合在承载基板110上的外凸结构112。接下来，再将流质形式的结合胶注入封装层结构150与透镜层结构120两者间的空间内，尽可能填满该空间以形成结合层结构140。在形成结合层结构140的过程中，原本存在于封装层结构150与透镜层结构120之间的空气会被逐渐排出。等结合层结构140固化后便会将透镜层结构120与封装层结构150两者接合，而完成发光二极管元件130的封装程序。

透镜层结构120、结合层结构140、及/或封装层结构150的材料，可用硅胶、环氧树脂、以及压克力等材料的的其中之一或是其中至少两者混合而成。为了减少发光二极管元件130的出光强度损失，上述三个层结构的材料会经过适当挑选，使得封装层结构150的折射率N3会大于或等于结合层结构140的折射率N2，且结合层结构140的折射率N2会大于或等于透镜层结构120的折射率N1。

如前所述，原本存在于封装层结构150与透镜层结构120之间的空气在组装的过程中会被排出。因此，在封装完成的发光装置100中，结合层结构140的上表面会与透镜层结构120的下表面接合，而结合层结构140的下表面则会与封装层结构150的上表面接合，不会有空气残留其间而导致发光二极管元件130的整体出光效率降低的问题。此外，由于封装层结构150可用涂布方式形成，故其上表面实质上会是平面，具有制造上的便利性，且封装 层结构150的上表面积会与结合层结构140的下表面积实质上相同。

在图2的实施例中，透镜层结构120的上表面是设计成具有单一凸面122的形状，以使发光装置100获得较广的出光角度范围，而凸面122下方的正投影范围内则涵盖了全部的发光二极管元件130。如图所示，透镜层结构120的凸面122的厚度以中间部位最厚(T1大于0.1公分)，并逐渐往两侧递减。经过测试，这样的设计可有效提升发光装置100在不同出光角度间的色温一致性，大幅改善习知发光装置在不同出光角度间有色温差异存在的问题。

实作上，图2中所绘示的复数个发光二极管元件130，可以是同一种出光色的发光二极管元件，也可以包含两种或两种以上不同出光色的发光二极管元件。例如，在一实施例中，发光装置100中的复数个发光二极管元件130，是由两种不同出光色的发光二极管晶粒组合而成，例如红光晶粒与蓝光晶粒的组合、红光晶粒与绿光晶粒的组合、或是绿光晶粒与蓝光晶粒的组合等等。在另一实施例中，发光装置100中的复数个发光二极管元件130，则同时包含了红光晶粒、蓝光晶粒、以及绿光晶粒。同时将不同出光色的发光二极管晶粒一起在发光装置100中搭配使用，可有效提升发光装置100做为照明源或背光源时的演色性表现。

图3绘示发光装置100的另一实施例沿图1中的A-A’方向简化后的剖面图。在图3所示的实施例中，透镜层结构120的下表面上形成有复数个微结构324。这些微结构324可以是角锥体、四面体、圆锥体、环形波浪状、不规则凹凸状或是以上结构的混合。微结构324可以只设在透镜层结构120的凸面122下表面的局部范围(例如中央20～70％面积的范围内，亦可布满透镜层结构120的下表面与结合层结构140相接部位的整个区域。

如前所述，透镜层结构120的厚度和厚度变化与维持发光装置100在不同出光角度的色温(或色度座标值)一致性有关。利用透镜层结构120的下表面上的复数个微结构324的设置，可以在不影响发光装置100的出光色温一致性的情况下，减少透镜层结构120的凸面122所需的厚度，减少材料的使用量。亦即，要使发光装置100的不同出光角度的色温(或色度座标值)实质上相同的情况下，透镜层结构120的凸面122在图3实施例中的最大厚度 T2，会小于在图2实施例中的最大厚度T1。

另外，发光二极管元件130可能有部分出光会与透镜层结构120内的萤光粉体发生碰撞产生向内散射，或是光线在由结合层结构140进入透镜层结构120、或由透镜层结构120进入空气时发生全反射，因而影响发光二极管元件130的出光效率。利用前述复数个微结构324的设置，也可以有效减少上述问题，进而提升发光二极管元件130的出光效率。

实作上，将复数个微结构324改设置在透镜层结构120的上表面，或是在透镜层结构120的上表面和下表面都设置复数个微结构324，都能达到类似前述的功效。

请参考图4，其所绘示为本实用新型的发光装置100的另一实施例简化后的俯视图。在本实施例中，透镜层结构120的上表面是设计成具有复数个凸面122的形状，而每个凸面122下方的正投影范围内则分别涵盖了数个发光二极管元件130。以下将搭配图5和图6来进一步说明图4的实施例。

图5为发光装置100的一实施例沿图4中的A-A’方向简化后的剖面图。如图5所示，透镜层结构120的各凸面122的厚度以中间部位最厚(T3大于0.05公分)，并逐渐往两侧递减。与前述实施例类似，这样的设计可使发光装置100的不同出光角度的色温(或色度座标值)维持实质上相同，改善习知的发光装置的输出光线在不同出光角度间有色温明显差异存在的问题。

另外，在透镜层结构120的上表面设计复数个凸面122的方式，可以在不影响发光装置100的出光色温一致性的情况下，减少透镜层结构120的每个凸面122所需的厚度，减少材料的使用量和发光装置100的整体体积。亦即，要使发光装置100的不同出光角度的色温(或色度座标值)维持实质上相同的情况下，透镜层结构120的凸面122在图5实施例中的最大厚度T3，会小于在图2实施例中的最大厚度T1。

图6绘示发光装置100的另一实施例沿图4中的A-A’方向简化后的剖面图。在图6的实施例中，透镜层结构120的下表面上还形成有复数个微结构324。微结构324可以只设在透镜层结构120的每个凸面122所对应的下表面的局部范围(例如中央20～70％面积的范围内)，亦可布满透镜层结构120的下表面与结合层结构140相接部位的整个区域。

与前述实施例类似，利用位于透镜层结构120的下表面的复数个微结构324的设置，可以在不影响发光装置100的出光色温一致性的情况下，减少透镜层结构120的凸面122所需的厚度，减少材料的使用量。亦即，要使发光装置100的不同出光角度的色温(或色度座标值)维持实质上相同的情况下，透镜层结构120的凸面122在图6实施例中的最大厚度T4，会小于在图5实施例中的最大厚度T3。同样地，复数个微结构324的设置，也可以提升发光二极管元件130的出光效率。

实作上，将复数个微结构324改设置在透镜层结构120的每个凸面122的上表面，或是在透镜层结构120的每个凸面122的上表面和下表面都设置复数个微结构324，都能达到类似前述的功效。

图7绘示发光装置100的另一实施例简化后的剖面图。在图7的实施例中，透镜层结构120的上表面设计成具有更多的凸面122，且每个凸面122下方的正投影范围内只有一个发光二极管元件130。亦即，本实施例中的透镜层结构120上表面的凸面122个数，与发光二极管元件130的个数相同。这样的配置方式，可在不影响发光装置100在不同出光角度的色温一致性的情况下，进一步降低透镜层结构120的凸面122所需的厚度，更能减少材料的使用量和发光装置100的整体体积，让发光装置100的制造更加环保。

在前述实施例中，结合层结构140是和透镜层结构120及封装层结构150直接相接，以做为透镜层结构120与封装层结构150两者的接合媒介。在其他实施例中，亦可在结合层结构140与透镜层结构120之间，及/或在结合层结构140与封装层结构150之间，设置其他适当的透光接合媒介。

所属领域中具有通常知识者应可理解，前述承载基板110上由外凸结构112所形成的容置区114的个数、形状、或位置，都可依实际电路设计的需要而调整，并不局限于前述实施例所绘示的态样。例如，承载基板110上也可以有多个分开的、不同形状及大小的容置区114。当容置区114的个数、形状、或位置改变时，与容置区114相对应搭配设置的透镜层结构120、结合层结构140以及封装层结构150的个数、形状、或位置，都要跟着调整。

在某些实施例中，亦可将结合层结构140或封装层结构150省略。例如，在某些实施例的组装过程中，当发光二极管元件130固设在承载基板110上 的容置区114内后，可以跳过涂布封装胶的步骤，直接将承载基板110与透镜层结构120互相对准接合。接着，再将流质形式的结合胶注入承载基板110与透镜层结构120两者间的空间内，以覆盖住发光二极管元件130及相关的导线132，并尽可能填满该空间以形成单一结合层结构140。在形成结合层结构140的过程中，原本存在于承载基板110与透镜层结构120之间的空气会被逐渐排出。等结合层结构140固化后便会将透镜层结构120与承载基板110两者接合，而完成发光二极管元件130的封装程序。为了减少发光二极管元件130的出光损失，上述透镜层结构120和结合层结构140的材料会经过适当挑选，使得结合层结构140的折射率N2会大于或等于透镜层结构120的折射率N1。如果透镜层结构120或结合层结构140的形成过程因为工艺水平、设备条件的影响，从而导致透镜层结构120与结合层结构140间的相接面不完全是平面，或者导致两个层结构的相接面的表面积略有不同，也应属于本专利的保护范围。

又例如，在某些实施例的组装过程中，可以先将封装胶涂布在承载基板110上的容置区114中，以覆盖住发光二极管元件130及相关的导线132以形成封装层结构150。之后，再以埋入成型(insert molding)的方式，在封装层结构150上直接形成透镜层结构120，而完成发光二极管元件130的封装程序。在此实施例中，透镜层结构120与封装层结构150间的相接部分可以实质上为平面。为了减少发光二极管元件130的出光损失，上述透镜层结构120和封装层结构150的材料会经过适当挑选，使得封装层结构150的折射率N3会大于或等于透镜层结构120的折射率N1。如果透镜层结构120或封装层结构150的形成过程因为工艺水平、设备条件的影响，从而导致透镜层结构120与封装层结构150间的相接面不完全是平面，或者导致两个层结构的相接面的表面积略有不同，也应属于本专利的保护范围。

前述不同实施例中的多项技术特征，可以互相组合，致使发光装置100的不同出光角度间的色温维持实质上相同，并提升发光装置100的整体出光效率。另外，亦可将前述不同实施例中的多项技术特征互相组合，以降低制造过程中的材料使用量。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型权利要求所做 的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种发光装置，其特征在于，包含有：

一承载基板；

一第一层结构，其内部包含有一或多种萤光粉，且该第一层结构具有一第一折射率；

复数个发光二极管元件，位于该承载基板与该第一层结构之间内；以及

一第二层结构，位于该承载基板与该第一层结构之间，包覆该一或多个发光二极管元件，且该第二层结构具有大于或等于该第一折射率的一第二折射率。

2.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，该承载基板上包含有一或多个外凸结构，以形成一容置区，且该复数个发光二极管元件位于该容置区内。

3.如权利要求2所述的发光装置，其特征在于，该第一层结构的上表面及/或下表面具有复数个微结构。

4.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，该第二层结构是在该承载基板与该第一层结构接合后，注入该承载基板与该第一层结构所形成的空间内。

5.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，该第一层结构的最大厚度大于0.1公分。

6.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，该第一层结构与该第二层结构的相接面为平面。

7.如权利要求1至6中任一项所述的发光装置，其特征在于，该复数个发光二极管元件包含两种或两种以上不同出光色的发光二极管元件。

8.如权利要求1至6中任一项所述的发光装置，其特征在于，该第一层结构具有一或多个凸面。

9.如权利要求8所述的发光装置，其特征在于，每一凸面下方的正投影范围内包含有一个或多个发光二极管元件。

10.如权利要求8所述的发光装置，其特征在于，该复数个发光二极管元件包含一或多个具有一第一出光色的发光二极管元件，以及一或多个具有一第二出光色的发光二极管元件。

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