TW201411892A - 發光二極體 - Google Patents

Abstract

一種發光二極體包含一基板、一發光二極體晶片、一波長轉換層、一透鏡以及一反射層。發光二極體晶片係設置於基板上。波長轉換層係覆蓋於發光二極體晶片之頂面上，且暴露出發光二極體晶片之側面。透鏡係設置於基板上並罩住發光二極體晶片及波長轉換層。反射層係設置於透鏡上，用以反射發光二極體晶片之側面所放射之光線。

Description

發光二極體

本發明是有關於一種發光裝置，且特別是有關於一種發光二極體。

在節能減碳的趨勢下，發光二極體(Light Emitting Diode,LED)已逐漸取代已逐漸取代傳統的鎢絲燈泡等高耗電的光源。由於發光二極體的溫度對於其壽命及發光效能的影響甚鉅，故為了降低發光二極體在發光時的溫度，如今遂發展出晶片直接封裝(Chip on Board,COB)的方式，將發光二極體晶片直接設置在散熱基板上，以縮短熱傳導途徑而利於降低發光二極體之溫度。

在一般COB封裝的結構中，發光二極體晶片係被直接設置於基板上，而發光二極體晶片的表面則會覆蓋一層波長轉換物質，其係用以改變發光二極體晶片所放射光的波長。

然而，受限於波長轉換物質的塗佈技術，這些波長轉換物質往往會集中於發光二極體晶片的上表面，使得發光二極體晶片的側面則僅披覆微量的波長轉換物質，導致發光二極體晶片側面所射出的光線波長無法被轉換，而與上表面經轉換後的光線波長不同。因此，若由俯視觀看發光二極體晶片，則會看到發光二極體晶片周遭繞著一圈與上表面不同顏色的光暈。

有鑑於此，本發明之一技術態樣是在提供一種發光二極體，其主要目的係在於消除傳統發光二極體晶片所遭遇到的光暈現象。

為了達到上述目的，依據本發明之一實施方式，一種發光二極體包含一基板、一發光二極體晶片、一波長轉換層、一透鏡以及一反射層。發光二極體晶片係設置於基板上。波長轉換層係覆蓋於發光二極體晶片之頂面上，且暴露出發光二極體晶片之側面。透鏡係設置於基板上並罩住發光二極體晶片及波長轉換層。反射層係設置於透鏡上，用以反射發光二極體晶片之側面所放射之光線。

於本發明之一或多個實施方式中，反射層覆蓋部分之透鏡並暴露出透鏡之頂部。

於本發明之一或多個實施方式中，反射層環繞透鏡之側面。

於本發明之一或多個實施方式中，反射層之底部係位於基板上，而反射層之頂部和發光二極體晶片之底面中點之連線係與基板相夾一夾角。於本發明之一或多個實施方式中，夾角大於0度並小於45度。

於本發明之一或多個實施方式中，反射層之厚度係沿著遠離基板之方向減少。

於本發明之一或多個實施方式中，反射層之底部與頂部的厚度差係大於1微米。

於本發明之一或多個實施方式中，反射層為等厚度。於本發明之一或多個實施方式中，透鏡為等厚度。

於本發明之一或多個實施方式中，反射層摻雜複數反射微粒子，反射微粒子之材料為氧化鋅、氧化鈦、或氧化鋁。

於本發明之一或多個實施方式中，發光二極體可進一步包含一電路層，此電路層係設置於基板之上。

於本發明之一或多個實施方式中，發光二極體可進一步包含一導線，用以電性連接電路層與發光二極體晶片。

於本發明之一或多個實施方式中，發光二極體晶片為一發出一第一波長的紫外光二極體晶片或藍光二極體晶片。

於本發明之一或多個實施方式中，波長轉換層包括一波長轉換物質，用以將第一波長轉換成一第二波長，且第二波長大於第一波長。

於本發明之一或多個實施方式中，波長轉換物質包括紅色轉換物質、藍色轉換物質、綠色轉換物質、或至少上述兩者之組合。

於本發明之一或多個實施方式中，波長轉換物質可為螢光粉、顏料、色素或其組合物。

藉由本發明上述實施方式，透鏡外所環繞之反射層可反射發光二極體晶片之側面所放射之光線。是以，即使發光二極體晶片的側面未被波長轉換層所覆蓋而射出短波長光線(例如藍光)，其仍會被反射層反射回透鏡與發光二極體晶片之間的空間中，而不會穿透至透鏡外而產生光暈(例如藍色光暈)。故本發明上述實施方式可有效消除傳統發光二極體晶片所遭遇到的光暈現象。

以上所述僅係用以闡述本發明所欲解決的問題、解決問題的技術手段、及其產生的功效等等，本發明之具體細節將在下文的實施方式及相關圖式中詳細介紹。

以下將以圖式揭露本發明之複數實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，熟悉本領域之技術人員應當瞭解到，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節並非必要的，因此不應用以限制本發明。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。

第1圖繪示依據本發明一實施方式之發光二極體之剖面圖。如圖所示，本實施方式之發光二極體包含一基板100、一發光二極體晶片200、一波長轉換層300、一透鏡400以及一反射層500。發光二極體晶片200係設置於基板100上。波長轉換層300係覆蓋於發光二極體晶片200之頂面202上，且暴露出發光二極體晶片200之側面204。透鏡400係設置於基板100上並罩住發光二極體晶片200及波長轉換層300。反射層500係設置於透鏡400上，用以反射發光二極體晶片200之側面204所放射之光線。

於本實施方式中，只有發光二極體晶片200的頂面202被波長轉換層300所覆蓋，而發光二極體晶片200之側面204則係暴露於波長轉換層300外，故由側面204所放射之光線波長並不會被波長轉換層300所轉換。由於上述實施方式之反射層500能夠反射發光二極體晶片200之側面 204所放射之光線，是以，即使發光二極體晶片200的側面204未被波長轉換層300所覆蓋而射出短波長光(例如藍光)，仍會被反射層500反射回透鏡400與發光二極體晶片200之間的空間中，而不會穿透至透鏡400外而產生光暈(例如藍色光暈)。故上述實施方式之發光二極體可有效消除光暈現象。

於部分實施方式中，具體透鏡400具有一頂部402，其係位於發光二極體晶片200的正上方，且涵蓋發光二極體晶片200之發光角度內的照射範圍。舉例來說，發光二極體晶片200之發光角度可為120度，而透鏡400之頂部402可涵蓋發光二極體晶片200在120度內的照射範圍。於部分實施方式中，反射層500覆蓋部分之透鏡400並暴露出透鏡400之頂部402。由於透鏡400之頂部402未被反射層500所覆蓋，故在發光二極體晶片200之發光角度內的放射光均可穿透至透鏡400外。如圖所示，由發光二極體晶片200之頂面202正向放射之光線A在通過波長轉換層300後可直接穿過透鏡400之頂部402，而不會被反射。應瞭解到，上述『正向放射』可代表光線A之行進方向係垂直於發光二極體晶片200之頂面202。

除了頂部402以外，透鏡400上的剩餘部分則為透鏡400之側面404。透鏡400之側面404係在於發光二極體晶片200的發光角度之照射範圍外，而反射層500覆蓋於部分或是全部的側面404上，以將發光二極體晶片200之側面204的放射光線反射回透鏡400與發光二極體晶片200之間的空間內。

進一步而言，反射層500可環繞透鏡400之側面404。請併參閱第2圖，其繪示第1圖之發光二極體之俯視圖，其中反射層500由俯視觀之可呈一環狀結構，環繞著透鏡400的側面404(請參第1圖)並暴露出透鏡400之頂部402。因此，反射層500可進一步避免發光二極體晶片200之側面204的放射光穿透出透鏡400外。

請回頭參閱第1圖，於部分實施方式中，反射層500具有一頂部502及一底部504。反射層500之底部504係位於基板100上，而反射層500之頂部502和發光二極體晶片200之底面中點206的連線(如圖中虛線所示)係與基板100相夾一夾角θ。於部分實施方式中，夾角θ可大於0度並小於45度。當發光二極體晶片200之發光角度約為120度時，夾角θ可約為30度，反射層500就能夠在影響到發光二極體晶片200之頂面202放射光最少的情況下，仍可反射發光二極體晶片200之側面204的放射光。

於部分實施方式中，反射層500之厚度d1係沿著遠離基板100之方向減少。具體來說，反射層500之底部504之厚度d1可大於反射層500之頂部502之厚度d1。進一步而言，反射層500之厚度d1可由底部504朝向頂部502逐漸減少。於部分實施方式中，反射層500之底部504與頂部502的厚度d1相差可大於1微米(μm)，換句話說，反射層500之底部504的厚度d1至少大於頂部502之厚度d1且超過1微米。上述反射層500之厚度d1係代表反射層500和透鏡400之交界面與反射層500之外表面的距離。

於部分實施方式中，反射層500可摻雜複數反射微粒 子600，用以將發光二極體晶片200之側面204的放射光反射回透鏡400與發光二極體晶片200之間的空間中。具體來說，當發光二極體晶片200之側面204所放射的光線B進入反射層500中而碰到反射微粒子600時，會被反射微粒子600所反射而回到透鏡400與發光二極體晶片200之間的空間中，從而避免光暈現象。於部分實施方式中，反射微粒子600之材料可為氧化鋅、氧化鈦、或氧化鋁，但不以此為限。於部分實施方式中，透鏡400可由矽氧樹脂(Silicone^TM)或是環氧樹脂(epoxy)所形成。於部分實施方式中，透鏡400可由玻璃或是聚碳酸酯(PC)所形成，而透鏡400與發光二極體晶片200之間的空間中可填入矽氧樹脂(Silicone^TM)或是環氧樹脂(epoxy)等材料。

於部分實施方式中，發光二極體可進一步包含一電路層700。電路層700係設置於基板100之上，其可用以電性連接發光二極體晶片200。另外，發光二極體可進一步包含至少一導線800，其可電性連接電路層700與發光二極體晶片200，以驅動發光二極體晶片200進行發光。

於部分實施方式中，發光二極體晶片200可為一發出一第一波長的紫外光二極體晶片或藍光二極體晶片，波長轉換層300可包括一波長轉換物質900，其可用以將第一波長轉換成第二波長，且第二波長大於第一波長。具體來說，發光二極體晶片200係放射具有第一波長的光(例如：紫外光或藍光等短波長光)，其可激發波長轉換物質900而使得具有第一波長的光(例如：紫外光或藍光)在通過波長轉換層300後轉換成具有第二波長的光(例如：紅光、綠光 或黃光等等)。

舉例來說，當發光二極體晶片200係放射紫外光時，波長轉換物質900可包括紅色轉換物質、藍色轉換物質、綠色轉換物質、或至少上述兩者之組合，以將紫外光轉換為各種不同顏色的可見光。於部分實施方式中，波長轉換物質900可為螢光粉、顏料、色素或其組合物。

第3圖繪示第1圖之實施方式之發光二極體與習知發光二極體之相關色溫(Correlated Color Temperature,CCT)圖。於本圖中，縱軸代表相關色溫值，而橫軸代表發光二極體之發光角度，曲線C係代表第1圖之發光二極體之相關色溫曲線，曲線D係代表習知發光二極體之相關色溫曲線。如圖所示，曲線C係由中央朝邊緣逐漸地下降。換言之，第1圖之實施方式之發光二極體的相關色溫會隨著發光角度的增加而減少，而於圖中的邊界區域C1及邊界區域C2，其相關色溫亦會微幅地減少。但在習知發光二極體中，由於無反射層500的存在，故在其相關色溫曲線D的邊界區域D1及邊界區域D2中，相關色溫會急遽地增加，而產生光暈的現象。換句話說，由於本發明之實施方式利用反射層500將發光二極體晶片200之側面204的光線反射回透鏡400中，故由透鏡400的外部觀之，透鏡400周緣不會出現一圈短波長光(例如藍光)的圖案，亦即，邊界區域C1及邊界區域C2的色溫不會急遽增加，故可消除光暈的現象。

第4圖繪示依據本發明另一實施方式之發光二極體之剖面圖。本實施方式與第1圖之主要差異係在於：本實施 方式之反射層510為一等厚度的反射層510。換句話說，反射層510之頂部512與底部514之厚度d2相等，且反射層510中在頂部512與底部514之間的各個位置亦為等厚。上述反射層510之厚度d2係代表反射層510和透鏡400之交界面與反射層510之外表面的距離。另外，於本實施方式中，透鏡400可為一等厚度的透鏡400。

應瞭解到，本說明書全文中關於第一特徵設置於第二特徵的上方或是第二特徵上的敘述，應包含了第一特徵與第二特徵兩者係直接接觸，以及第一特徵與第二特徵之間具有額外特徵而使第一特徵與第二特徵並非直接接觸形成等實施方式。舉例來說，發光二極體晶片200設置於基板100上除了代表發光二極體晶片200與基板100直接接觸，亦不排除在發光二極體晶片200與基板100之間還存在其他元件(例如導熱件等等)的實施方式。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧基板

200‧‧‧發光二極體晶片

202‧‧‧頂面

204‧‧‧側面

206‧‧‧底面中點

300‧‧‧波長轉換層

400‧‧‧透鏡

402‧‧‧頂部

404‧‧‧側面

500,510‧‧‧反射層

502,512‧‧‧頂部

504,514‧‧‧底部

600‧‧‧反射微粒子

700‧‧‧電路層

800‧‧‧導線

900‧‧‧波長轉換物質

A,B‧‧‧光線

C,D‧‧‧曲線

C1,C2,D1,D2‧‧‧邊界區域

d1,d2‧‧‧厚度

θ‧‧‧夾角

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖繪示依據本發明一實施方式之發光二極體之剖面圖；第2圖繪示第1圖之發光二極體之俯視圖； 第3圖繪示第1圖之實施方式之發光二極體與習知發光二極體之相關色溫圖；第4圖繪示依據本發明另一實施方式之發光二極體之剖面圖。

100‧‧‧基板

200‧‧‧發光二極體晶片

202‧‧‧頂面

204‧‧‧側面

206‧‧‧底面中點

300‧‧‧波長轉換層

400‧‧‧透鏡

402‧‧‧頂部

404‧‧‧側面

500‧‧‧反射層

502‧‧‧頂部

504‧‧‧底部

600‧‧‧反射微粒子

700‧‧‧電路層

800‧‧‧導線

900‧‧‧波長轉換物質

A,B‧‧‧光線

d1‧‧‧厚度

θ‧‧‧夾角

Claims (16)

1. 一種發光二極體，包含：一基板；一發光二極體晶片，設置於該基板上；一波長轉換層，覆蓋於該發光二極體晶片之頂面上，且暴露出該發光二極體晶片之側面；一透鏡，設置於該基板上並罩住該發光二極體晶片及該波長轉換層；以及一反射層，設置於該透鏡上，用以反射該發光二極體晶片之側面所放射之光線。
2. 如請求項1所述之發光二極體，其中該反射層覆蓋部分之該透鏡並暴露出該透鏡之頂部。
3. 如請求項2所述之發光二極體，其中該反射層環繞該透鏡之側面。
4. 如請求項3所述之發光二極體，其中該反射層之底部係位於該基板上，而該反射層之頂部和該發光二極體晶片之底面中點之連線係與該基板相夾一夾角。
5. 如請求項4所述之發光二極體，其中該夾角大於0度並小於45度。
6. 如請求項5所述之發光二極體，其中該反射層之厚度係沿著遠離該基板之方向減少。
7. 如請求項6所述之發光二極體，其中該反射層之底部與頂部的厚度差係大於1微米。
8. 如請求項1所述之發光二極體，其中該反射層為一等厚度的反射層。
9. 如請求項1所述之發光二極體，其中該透鏡為一等厚度的透鏡。
10. 如請求項1所述之發光二極體，其中該反射層摻雜複數反射微粒子，該些反射微粒子之材料為氧化鋅、氧化鈦、或氧化鋁。
11. 如請求項1所述之發光二極體，更包含一電路層，該電路層設置於該基板之上。
12. 如請求項11所述之發光二極體，更包含至少一導線，用以電性連接該電路層與該發光二極體晶片。
13. 如請求項1至12中任一項所述之發光二極體，其中該發光二極體晶片為發出一第一波長的紫外光二極體晶 片或藍光二極體晶片。
14. 如請求項13所述之發光二極體，其中該波長轉換層包括一波長轉換物質，用以將該第一波長轉換成一第二波長，且該第二波長大於該第一波長。
15. 如請求項14所述之發光二極體，其中該波長轉換物質包括紅色轉換物質、藍色轉換物質、綠色轉換物質、或至少上述兩者之組合。
16. 如請求項15所述之發光二極體，其中該波長轉換物質為螢光粉、顏料、色素或其組合物。