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TW201603316A - 發光元件 - Google Patents

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黃冠傑
丁紹瀅
莊東霖
黃靖恩
黃逸儒
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新世紀光電股份有限公司
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80—Constructional details
    • H10H20/85—Packages
    • H10H20/851—Wavelength conversion means
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80—Constructional details
    • H10H20/84—Coatings, e.g. passivation layers or antireflective coatings
    • H10H20/841—Reflective coatings, e.g. dielectric Bragg reflectors

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  • Led Device Packages (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)

Abstract

一種發光元件，包括一發光單元、一螢光層以及一布拉格反射層。螢光層設置於發光單元上，且布拉格反射層設置於螢光層上。布拉格反射層由至少二層折射率相異之材料組成。

Description

發光元件
本發明關於一種發光元件，尤指一種於螢光層上設置有布拉格反射層之發光元件。
請參閱第1圖，第1圖為先前技術之發光元件1的示意圖。如第1圖所示，發光元件1包括一發光二極體10以及一螢光膠體12。螢光膠體12以點膠或噴塗的方式形成於發光二極體10上，以對發光二極體10進行封裝。一般而言，螢光膠體12中摻雜有螢光粉，以將發光二極體10發出之光線激發為所需之光色。舉例而言，當發光二極體10發出之光線為藍光，且螢光膠體12中的螢光粉可將藍光激發為黃光時，被螢光粉激發後的黃光與未被螢光粉激發的藍光即可混合為白光。然而，於發光元件1中，被螢光粉激發後的黃光與未被螢光粉激發的藍光皆是直接自螢光膠體12發射出去，容易使得混光不均勻，進而造成色溫均勻性不佳，影響發光元件1之整體出光表現。
本發明提供一種於螢光層上設置有布拉格反射層之發光元件，以解決上述之問題。
根據一實施例，本發明之發光元件包括一發光單元、一螢光層以及一布拉格反射層。螢光層設置於發光單元上，且布拉格反射層設置於螢光層上。布拉格反射層由至少二層折射率相異之材料組成。
較佳地，發光元件更包括一透光板，設置於螢光層上。透光板具有一第一表面以及一相對於第一表面的第二表面，其中第一表面與螢光層接觸，且布拉格反射層設置於第二表面上。
較佳地，布拉格反射層對於一較長波長之光線的反射率小於布拉格反射層對於一較短波長之光線的反射率。
綜上所述，本發明係於螢光層上設置布拉格反射層，以增加發光元件之色溫均勻性，其中布拉格反射層由至少二層折射率相異之材料組成。本發明可使布拉格反射層對於較長波長之光線(例如，波長範圍大於500nm)的反射率小於布拉格反射層對於較短波長之光線(例如，波長範圍介於400nm至500nm之間)的反射率。藉此，布拉格反射層可有效將發光單元發出之較短波長之部分光線反射回來，以增加較短波長之光線激發螢光層之機率，進而增加發光元件之色溫均勻性。再者，本發明可於螢光層上設置透光板，以對發光單元發出的光線進行導光而增加整體出光量，且對發光元件進行固形而使發光元件整體更為堅固耐用，其中布拉格反射層可設置於透光板上或設置於透光板與螢光層之間。
關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。
1、2、2'、2"、3、4、5、6、7、8、9‧‧‧發光元件
10‧‧‧發光二極體
12‧‧‧螢光膠體
20‧‧‧發光單元
22‧‧‧螢光層
24‧‧‧布拉格反射層
40、50‧‧‧透光板
240‧‧‧第一材料
242‧‧‧第二材料
400、500‧‧‧第一表面
402、502‧‧‧第二表面
D‧‧‧投影方向
P1‧‧‧第一投影
P2‧‧‧第二投影
P3‧‧‧第三投影
第1圖為先前技術之發光元件的示意圖。
第2圖為根據本發明第一實施例之發光元件的示意圖。
第3圖為根據本發明第二實施例之發光元件的示意圖。
第4圖為根據本發明第三實施例之發光元件的示意圖。
第5圖為根據本發明第四實施例之發光元件的示意圖。
第6圖為根據本發明第五實施例之發光元件的示意圖。
第7圖為根據本發明第六實施例之發光元件的示意圖。
第8圖為根據本發明第七實施例之發光元件的示意圖。
第9圖為根據本發明第八實施例之發光元件的示意圖。
第10圖為根據本發明第九實施例之發光元件的示意圖。
第11圖為根據本發明第十實施例之發光元件的示意圖。
請參閱第2圖，第2圖為根據本發明第一實施例之發光元件2的示意圖。如第2圖所示，發光元件2包括一發光單元20、一螢光層22以及一布拉格反射層24。螢光層22設置於發光單元20上，且布拉格反射層24設置於螢光層22上。
於此實施例中，發光單元20可為發光二極體，但不以此為限。螢光層22可由一透明膠體(例如，矽膠(silicone)、環氧樹脂(epoxy)或其它膠體)以及螢光粉混合製成。螢光層22可將發光單元20發出之光線的波長轉換為另一波長，進而改變發光單元20發出之光線的顏色。舉例而言，當發光單元20發出之光線為藍光，且藍光激發螢光層22中的黃色螢光粉後成為黃光時，被螢光粉激發後的黃光與未被螢光粉激發的藍光即可混合為白光。
如第2圖所示，自布拉格反射層24朝發光單元20的方向定義一投影方向D，此投影方向D例如是一垂直發光單元20的投影方向。其中布拉格反射層24於投影方向D上具有一第一投影P1，發光單元20於投影方向D上具有一第二投影P2，且螢光層22於投影方向D上具有一第三投影P3。於此實施例中，第一投影P1之面積大於或等於第二投影P2之面積，且第二投影P2位於第一投影P1內，讓正向光比較強的發光單元20發出之光線能有效的與布拉格反射層24產生作用。此外，第一投影P1之面積小於或等於第三投影P3之面積。第2圖中的第一投影P1之面積係等於第二投影P2之面積且小於第三投影P3之面積，但不以此為限。
於此實施例中，布拉格反射層24可由至少二層折射率相異之材料組成，以使布拉格反射層24對於一較長波長之光線的反射率小於布拉格反射層24對於一較短波長之光線的反射率。較佳地，較短波長之光線的波長範圍可介於400nm至500nm之間，且較長波長之光線的波長範圍可大於500nm，但不以此為限。舉例而言，當發光單元20發出之光線為藍光，且藍光激發螢 光層22中的螢光粉後成為黃光時，較短波長之光線即為藍光，且較長波長之光線即為黃光。較佳地，布拉格反射層24的材料可包括一層二氧化鈦及一層二氧化矽堆疊而成或包括複數層二氧化鈦及複數層二氧化矽交互堆疊而成。
如第2圖所示，布拉格反射層24可由一層二氧化鈦240以及一層二氧化矽242堆疊而成，其中二氧化鈦240之折射率約為2.5，且二氧化矽242之折射率約為1.5。經由實驗證明，當布拉格反射層24之厚度介於25nm與140nm之間時，布拉格反射層24對於波長範圍介於400nm至500nm之間的光線具有較佳的反射率。
配合第2圖，請參閱第3圖，第3圖為根據本發明第二實施例之發光元件2'的示意圖。發光元件2'與上述的發光元件2的主要不同之處在於，發光元件2'之布拉格反射層24可由二層二氧化鈦240以及二層二氧化矽242交互堆疊而成。
配合第2圖，請參閱第4圖，第4圖為根據本發明第三實施例之發光元件2"的示意圖。發光元件2"與上述的發光元件2的主要不同之處在於，發光元件2"之布拉格反射層24可由三層二氧化鈦240以及三層二氧化矽242交互堆疊而成。
綜上所述，本發明可將至少一層二氧化鈦240與至少一層二氧化矽242交互堆疊而形成布拉格反射層24，以使布拉格反射層24可依實際需求來調整對於較短波長之光線的反射率。藉此，布拉格反射層24即可有效將發光單元20發出之較短波長之部分光線反射回來，以增加較短波長之光線激發螢光層22之機率，且有效讓較長波長之光線反射回來的機率較少，使混光更均均，進而增加發光元件2之色溫均勻性。
配合第2圖，請參閱第5圖，第5圖為根據本發明第四實施例之發光元件3的示意圖。發光元件3與上述的發光元件2的主要不同之處在於，於發光元件3中，第一投影P1之面積係大於第二投影P2之面積且等於第三投影P3之面積。需說明的是，第5圖中與第2圖中所示相同標號的元件，其 作用原理大致相同，在此不再贅述。
配合第2圖，請參閱第6圖，第6圖為根據本發明第五實施例之發光元件4的示意圖。發光元件4與上述的發光元件2的主要不同之處在於，發光元件4更包括一透光板40。如第6圖所示，透光板40設置於螢光層22上，且透光板40具有一第一表面400以及一相對於第一表面400的第二表面402，其中第一表面400與螢光層22接觸，且布拉格反射層24設置於第二表面402上。於此實施例中，透光板40可對發光單元20發出的光線進行導光而增加整體出光量，且對發光元件4進行固形而使發光元件4整體更為堅固耐用。此外，透光板40的材料可為玻璃、藍寶石或其它透光材料。本發明可先將布拉格反射層24設置於透光板40之第二表面402上，再將透光板40之第一表面400設置於螢光層22上。需說明的是，第6圖中與第2圖中所示相同標號的元件，其作用原理大致相同，在此不再贅述。
配合第2圖，請參閱第7圖，第7圖為根據本發明第六實施例之發光元件5的示意圖。發光元件5與上述的發光元件2的主要不同之處在於，發光元件5更包括一透光板50。如第7圖所示，透光板50設置於布拉格反射層24上。透光板50具有一第一表面500以及一相對於第一表面500的第二表面502。本發明可先將布拉格反射層24設置於透光板50之第一表面500上，再將透光板50之第一表面500利用壓合等方式設置於螢光層22上，使得布拉格反射層24嵌入螢光層22。但也可以於螢光層22上設置布拉格反射層24後，再設置透光板50，於此並不為限。因此，布拉格反射層24係介於螢光層22與透光板50之間。於此實施例中，透光板50可對發光單元20發出的光線進行導光而增加整體出光量，且對發光元件5進行固形而使發光元件5整體更為堅固耐用。此外，透光板50的材料可為玻璃、藍寶石或其它透光材料。需說明的是，第7圖中與第2圖中所示相同標號的元件，其作用原理大致相同，在此不再贅述。
配合第6圖，請參閱第8圖，第8圖為根據本發明第七實施例之 發光元件6的示意圖。發光元件6與上述的發光元件4的主要不同之處在於，發光元件6包括複數個間隔排列的發光單元20，螢光層22覆蓋發光單元20，且布拉格反射層24為不連續。換言之，本發明可以螢光層22封裝多個間隔排列的發光單元20，且在透光板40上設置多個不連續的布拉格反射層24。接著，再將透光板40設置於螢光層22上，以使發光單元20與布拉格反射層24一一對應，進而形成發光元件6。當然，多個不連續的布拉格反射層24亦可設置於螢光層22與透光板40之間。需說明的是，第8圖中與第6圖中所示相同標號的元件，其作用原理大致相同，在此不再贅述。
配合第8圖，請參閱第9圖，第9圖為根據本發明第八實施例之發光元件7的示意圖。發光元件7與上述的發光元件6的主要不同之處在於，發光元件7之布拉格反射層24為連續。換言之，本發明可在透光板40上設置單一連續的布拉格反射層24，以涵蓋多個間隔排列的發光單元20。當然，單一連續的布拉格反射層24亦可設置於螢光層22與透光板40之間。需說明的是，第9圖中與第8圖中所示相同標號的元件，其作用原理大致相同，在此不再贅述。
配合第5圖與第6圖，請參閱第10圖，第10圖為根據本發明第九實施例之發光元件8的示意圖。發光元件8與上述的發光元件4的主要不同之處在於，於發光元件8中，第一投影P1之面積係大於第二投影P2之面積且等於第三投影P3之面積。需說明的是，第10圖中與第6圖中所示相同標號的元件，其作用原理大致相同，在此不再贅述。
配合第5圖與第7圖，請參閱第11圖，第11圖為根據本發明第十實施例之發光元件9的示意圖。發光元件9與上述的發光元件5的主要不同之處在於，於發光元件9中，第一投影P1之面積係大於第二投影P2之面積且等於第三投影P3之面積。需說明的是，第11圖中與第7圖中所示相同標號的元件，其作用原理大致相同，在此不再贅述。
綜上所述，本發明係於螢光層上設置布拉格反射層，以增加發光 元件之色溫均勻性，其中布拉格反射層由至少二層折射率相異之材料組成。本發明可使布拉格反射層對於較長波長之光線(例如，波長範圍大於500nm)的反射率小於布拉格反射層對於較短波長之光線(例如，波長範圍介於400nm至500nm之間)的反射率。藉此，布拉格反射層可有效將發光單元發出之較短波長之部分光線反射回來，以增加較短波長之光線激發螢光層之機率，進而增加發光元件之色溫均勻性。再者，本發明可於螢光層上設置透光板，以對發光單元發出的光線進行導光而增加整體出光量，且對發光元件進行固形而使發光元件整體更為堅固耐用，其中布拉格反射層可設置於透光板上或設置於透光板與螢光層之間。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
2‧‧‧發光元件
20‧‧‧發光單元
22‧‧‧螢光層
24‧‧‧布拉格反射層
240‧‧‧第一材料
242‧‧‧第二材料
D‧‧‧投影方向
P1‧‧‧第一投影
P2‧‧‧第二投影
P3‧‧‧第三投影

Claims (10)

  1. 一種發光元件，包括：一發光單元；一螢光層，設置於該發光單元上；以及一布拉格反射層，設置於該螢光層上，該布拉格反射層由至少二層折射率相異之材料組成。
  2. 如請求項1所述之發光元件，其中自該布拉格反射層朝該發光單元的方向定義一投影方向，該布拉格反射層於該投影方向上具有一第一投影，該發光單元於該投影方向上具有一第二投影，該第一投影之面積大於或等於該第二投影之面積，且該第二投影位於該第一投影內。
  3. 如請求項2所述之發光元件，其中該螢光層於該投影方向上具有一第三投影，且該第一投影之面積小於或等於該第三投影之面積。
  4. 如請求項1所述之發光元件，更包括一透光板，設置於該螢光層上，該透光板具有一第一表面以及一相對於該第一表面的第二表面，該第一表面與該螢光層接觸，該布拉格反射層設置於該第二表面上。
  5. 如請求項1所述之發光元件，更包括一透光板，設置於該布拉格反射層上。
  6. 如請求項1所述之發光元件，其中該布拉格反射層包括一層二氧化鈦及一層二氧化矽堆疊而成。
  7. 如請求項1所述之發光元件，其中該布拉格反射層包括複數層二氧化鈦及複數層二氧化矽交互堆疊而成。
  8. 如請求項1所述之發光元件，其中該布拉格反射層對於一較長波長之光線的反射率小於該布拉格反射層對於一較短波長之光線的反射率。
  9. 如請求項8所述之發光元件，其中該較短波長之光線的波長範圍介於400nm至500nm之間，該較長波長之光線的波長範圍大於500nm。
  10. 如請求項1所述之發光元件，其中該發光元件包括複數個間隔排列的該發光單元，該螢光層覆蓋該等發光單元，且該布拉格反射層為連續或不連續。
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