TW201608746A - 具散熱基材的發光二極體裝置 - Google Patents

Abstract

一種發光二極體裝置，包含一散熱基材、至少一個供電基板及至少一個發光二極體晶粒。供電基板設置於散熱基材，並包括一透光板及一導電線路。導電線路設置於透光板，且與散熱基材分別位於透光板的兩相反側。發光二極體晶粒設置於供電基板，並與導電線路形成電性連接。

Description

具散熱基材的發光二極體裝置

本發明是有關於一種發光二極體裝置，特別是指一種設有散熱基材的發光二極體裝置。

發光二極體是目前最重要的半導體照明元件，其具有發光效率佳、使用壽明長、反應速度快等優點。然而，在高功率、高亮度的應用中，發光二極體會產生熱積聚的問題，而影響發光效率及使用壽命。

因此，本發明之目的，即在提供一種能解決上述問題的發光二極體裝置。

於是，本發明發光二極體裝置，包含一散熱基材、至少一個供電基板及至少一個發光二極體晶粒。供電基板設置於該散熱基材，並包括一透光板及一導電線路。導電線路設置於該透光板，且與該散熱基材分別位於該透光板的兩相反側。發光二極體晶粒設置於該供電基板，並與該導電線路形成電性連接。

在一實施態樣中，該供電基板還包括一反光層 ，該反光層設置於該透光板，且位於該透光板與該散熱基材之間。

較佳地，該發光二極體晶粒是以覆晶方式與該導電線路形成電性連接。

在一實施態樣中，發光二極體裝置還包含一螢光結構，該螢光結構設置於該供電基板，並將該發光二極體晶粒包覆於內。其中，該螢光結構包括一第一螢光體及一第二螢光體，該第一螢光體設置於該供電基板與該發光二極體晶粒之間，該第二螢光體覆蓋該發光二極體晶粒。

在一實施態樣中，發光二極體裝置還包含一透鏡結構，該透鏡結構設置於該供電基板，並將該發光二極體晶粒覆蓋於內。

在一實施態樣中，該供電基板的數量為多個，並分別設置於該散熱基材的兩相反側；該發光二極體晶粒的數量為多個，且分別設置於該供電基板。

較佳地，該透光板的材質選自硼玻璃、石英玻璃、藍寶石玻璃、碳化矽及其組成的群組。該透光板具有撓曲性。該散熱基材的主要材質為金屬。

本發明的另一目的，在提出一種使用上述發光二極體裝置的照明燈具。

於是，本發明照明燈具，包含一外殼結構及至少一如前述的發光二極體裝置。

較佳地，該外殼結構為能匯聚光線的燈杯或燈泡之燈殼。

本發明之功效在於：透過散熱基材的設置，可增進發光二極體裝置的散熱效果，而提升發光二極體裝置的亮度及使用壽命。此外，藉由不同的供電基板、發光二極體晶粒的配置方式，可調控發光二極體裝置的光學特性，而運用於不同應用方式。

100‧‧‧發光二極體裝置

101‧‧‧照明燈具

1‧‧‧散熱基材

2‧‧‧供電基板

21‧‧‧透光板

22‧‧‧導電線路

23‧‧‧反光層

24‧‧‧焊錫

3‧‧‧發光二極體晶粒

31‧‧‧磊晶基板

32‧‧‧第一半導體層

33‧‧‧第二半導體層

34‧‧‧第一電極

35‧‧‧第二電極

4‧‧‧螢光結構

41‧‧‧第一螢光體

42‧‧‧第二螢光體

5‧‧‧透鏡結構

6‧‧‧外殼結構

7‧‧‧電路模組

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施例詳細說明中清楚地呈現，其中：圖1是一側視示意圖，說明本發明發光二極體裝置的第一實施例；圖2是一側視示意圖，說明本發明發光二極體裝置的第二實施例；圖3是一側視示意圖，說明本發明發光二極體裝置的第三實施例；圖4是一側視示意圖，說明本發明發光二極體裝置的第四實施例；圖5是一側視示意圖，說明第四實施例的變化實施態樣；及圖6與圖7各為側視示意圖，說明本發明發光二極體裝置應用為照明燈具的實施態樣。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

第一實施例：

參閱圖1，為本發明發光二極體裝置100的第一實施例。此處，發光二極體裝置100包含一散熱基材1、一供電基板2及一發光二極體晶粒3。

散熱基材1以具有高熱傳導係數的材質製作，可將發光二極體晶粒3產生的熱傳導於外，以避免熱積聚的問題。本實施例中，散熱基材1可採用金屬等材質製作，但其具體的材質選用不以金屬為限。

供電基板2設置於散熱基材1，並包括一透光板21、一導電線路22及反光層23。

透光板21以透明、絕緣的材質製作，供發光二極體晶粒3設置其上。本實施例中，透光板21的材質係選自硼玻璃、石英玻璃、藍寶石玻璃、碳化矽及其組成的群組，此等材質具有透光特性，且熱膨脹係數與發光二極體晶粒3相近，可避免結構應力之問題，而有利於發光二極體晶粒3的設置。然而，在不同的實施態樣中，透光板21的材質選用可視需要而調整，不以此處揭露的內容為限。

導電線路22設置於透光板21，且與散熱基材1分別位於透光板21的兩相反側，其包括焊墊(pad)、延伸線路(圖未示)等結構，供與發光二極體晶粒3及外部電路(未圖示)形成電連接。

反光層23設置於透光板21，且位於透光板21與散熱基材1之間，其可選用銀、鋁等具高反射率的材質製作，或是採用具高反射率的光子晶體、多層式反射膜， 以提供反射光線、增進亮度之效果。

發光二極體晶粒3設置於供電基板2，並以覆晶(flip-chip)方式與導電線路22形成電性連接，其可視需要選用藍光、紅光、綠光、紫外光等各式發光二極體晶粒。

具體來說，本實施例的發光二極體晶粒3包括一磊晶基板31、一第一半導體層32、一第二半導體層33、一第一電極34、一第二電極35，磊晶基板31、第一半導體層32與第二半導體層33係依序相互層疊，第一電極34、第二電極35則分別設置於第一半導體層32、第二半導體層33的表面，並藉由焊錫24與導電線路22形成電連接。

根據上述內容，本實施例在發光二極體晶粒3未設置反射鏡(mirror)的結構設計下，其發出的光線是朝四面八方照射，且往透光板21照射的光線經反光層23的反射後又會向反方向照射，所以能提升發光二極體裝置100的整體亮度，並提供半周光(即散熱基材1以上的空間)的光源特性。此外，藉由散熱基材1的設置，可增進發光二極體裝置100在高功率使用狀態下的散熱效果，而提升其亮度表現及使用壽命。

然而，要說明的是，本實施例中供電基板2及發光二極體晶粒3的數量雖是以一個為例進行說明，但在不同的實施態樣中，供電基板2、發光二極體晶粒3的數量可以配置為多個，而不以此處揭露的內容為限。此外，根據不同型態的散熱基材1的配置，發光二極體裝置100可提供不同的應用方式。例如，當散熱基材1的形狀為長條 狀，且其上設置多個供電基板2與發光二極體晶粒3時，發光二極體裝置100是以發光燈條的態樣實施。當然，本實施例之發光二極體裝置100的應用方式還可以有不同的實施態樣，不以此處的說明內容為限。

第二實施例：

參閱圖2，為本發明發光二極體裝置100的第二實施例。相較於第一實施例，本實施例的發光二極體裝置100還包含一螢光結構4及一透鏡結構5，且供電基板2未設置反光層。

螢光結構4可調整發光二極體裝置100的出光顏色，其設置於供電基板2上，並包括一第一螢光體41及一第二螢光體42。第一螢光體41設置於供電基板2與發光二極體晶粒3之間，是在發光二極體晶粒3裝設於供電基板2前，藉由印刷、點膠等技術製作。第二螢光體42將發光二極體晶粒3包覆於內，其是在發光二極體晶粒3裝設於供電基板2後製作。本實施例中，由於第一螢光體41與第二螢光體42共同配合，將發光二極體晶粒3完整地包覆於內，因此能確保發光二極體裝置100具有均勻穩定的出光特性。然而，在不同的實施態樣中，螢光結構4可以不同的方式實施，不限於此處揭露的內容。

透鏡結構5設置於供電基板2，並將發光二極體晶粒3覆蓋於內，其結構形狀會影響發光二極體裝置100的可視角(view angle)、出光效率等光學特性，屬於一次光學透鏡(first-order optical lens)之結構設計。

根據上述螢光結構4、透鏡結構5的實施方式，本實施例的發光二極體裝置100呈現不同於第一實施例的光學特性，但同樣能藉由散熱基材1增進散熱效果，而增進亮度及使用壽命表現。此外，若將本實施例的散熱基材1配置為多孔性的網狀結構(未圖示)，則發光二極體晶粒3發出的光線穿透透光板21後，還能進一步穿過散熱基材1，而呈現出不同於第一實施例的全周光光學特性。

第三實施例：

參閱圖3，為本發明發光二極體裝置100的第三實施例。相較於第一實施例，本實施例的發光二極體裝置100係包含多個供電基板2及多個發光二極體晶粒3，且供電基板2係分別裝設於散熱基材1的兩相反側，而發光二極體晶粒3則分別設置於供電基板2上。據此，在第一實施例中發光二極體裝置100的半周光出光特性，在本實施例中轉變為由位於散熱基材1上、下兩側的發光二極體晶粒3所提供的全周光的出光特性。

第四實施例：

參閱圖4、圖5，為本發明發光二極體裝置100的第四實施例。相較於第三實施例，本實施例的散熱基材1可進一步採用具有撓曲性的材質製作，或者將其製作為彎曲結構(如圖4)、管狀結構(如圖5)，並將供電基板2連同發光二極體晶粒3裝設其上，因而能提供不同的發光、照明應用方式。

參閱圖6、圖7，發光二極體裝置100除了前述 四種實施方式外，還可以進一步以照明燈具101的方式實施。具體來說，該照明燈具101的主要結構係包含一外殼結構6、一發光二極體裝置100及一電路模組7。

在圖6中，照明燈具101的外殼結構6為能匯聚光線的燈杯，且發光二極體裝置100係設置於外殼結構6之內反射面的焦點上，因此發光二極體裝置100發出的光線能透過外殼結構6匯聚為平行光而照射於外，讓照明燈具101適合應用於車燈、探照燈、手電筒等照明應用。

在圖7中，照明燈具101係應用於燈泡照明，其外殼結構6為燈泡之外殼，並以全周光類型的發光二極體裝置100作為光源，而能提供照明效果。

綜上所述，本發明發光二極體裝置100藉由散熱基材1的設置，能有效增進發光二極體裝置100的散熱效果，而提升亮度及使用壽命。此外，藉由不同型態的散熱基材1的選用，以及相對應的供電基板2及發光二極體晶粒3的配置方式，可控制發光二極體裝置100為半周光或全周光的光學特性，並具有不同的應用型態。因此，本發明發光二極體裝置100確實能達成本發明的目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

100‧‧‧發光二極體裝置

1‧‧‧散熱基材

2‧‧‧供電基板

21‧‧‧透光板

22‧‧‧導電線路

23‧‧‧反光層

3‧‧‧發光二極體晶粒

Claims (12)

1. 一種發光二極體裝置，包含：一散熱基材；至少一個供電基板，設置於該散熱基材，並包括一透光板，及一導電線路，設置於該透光板，且與該散熱基材分別位於該透光板的兩相反側；及至少一個發光二極體晶粒，設置於該供電基板，並與該導電線路形成電性連接。
2. 如請求項1所述的發光二極體裝置，其中，該供電基板還包括一反光層，該反光層設置於該透光板，且位於該透光板與該散熱基材之間。
3. 如請求項1所述的發光二極體裝置，其中，該發光二極體晶粒是以覆晶方式與該導電線路形成電性連接。
4. 如請求項1所述的發光二極體裝置，還包含一螢光結構，該螢光結構設置於該供電基板，並將該發光二極體晶粒包覆於內。
5. 如請求項4所述的發光二極體裝置，其中，該螢光結構包括一第一螢光體及一第二螢光體，該第一螢光體設置於該供電基板與該發光二極體晶粒之間，該第二螢光體覆蓋該發光二極體晶粒。
6. 如請求項1所述的發光二極體裝置，還包含一透鏡結構，該透鏡結構設置於該供電基板，並將該發光二極體晶粒覆蓋於內。
7. 如請求項1所述的發光二極體裝置，其中，該供電基板的數量為多個，並分別設置於該散熱基材的兩相反側；該發光二極體晶粒的數量為多個，且分別設置於該供電基板。
8. 如請求項1所述的發光二極體裝置，其中，該透光板的材質選自硼玻璃、石英玻璃、藍寶石玻璃、碳化矽及其組成的群組。
9. 如請求項1所述的發光二極體裝置，其中，該透光板具有撓曲性。
10. 如請求項1所述的發光二極體裝置，其中，該散熱基材的主要材質為金屬。
11. 一種照明燈具，包含：一外殼結構；及至少一如請求項1至10中任一項所述的發光二極體裝置，設置於該外殼結構中。
12. 如請求項11的照明燈具，其中，該外殼結構為能匯聚光線的燈杯或燈泡之燈殼。