TWI303110B - Light-emitting device using light-emitting diode chip - Google Patents

Description

1303110 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於以發光二極體（led)做為光源，使 用於照明、顯示等用途之發光裝置。 【先前技術】 青色光或紫外線的LED晶片，而將此LED晶片 顏料、螢光染料等種種波長變換部材加以組合 近年’已開發出使用氮化鎵化合物半導體放射出 片與螢光 合’開發

同於晶片發光色的白光之LED發光裝置。此lED 卷光裝置具有小型、省電、重量輕等優點，已廣泛使 用於顯示用光源、小型燈泡的替代品或液晶面板。在 上述的LED發光裝置中用來固定波長變換部材的方 2，一般多為在發光元件的載置部分充填含有波長變 :部材的樹脂以形成發光部。然而，上述技術不但工 。繁雜而且難以控制樹脂滴下量，導致每個發光裝 置的顏色不一及光量差異大等問題。

為改善上述問題，例如，在日本特開2001-345482 詈以報、（特终文獻〇中公開的發光裝置中採用之配 I法為，在實裝基板的凹部設置發光元件，將可放 之與發光7〇件發光所激發出之激發波長不同的光 波長變換部材與含有該波县變換部材之樹脂部包 在特4文獻1所公開之發光裝置的概略構成如圖 1303110 24所示。在此發光裝置中，LED晶片i實裝於實妒美 板2之凹部2a的底部，在凹部2a内充填光取=二二 之透光性樹脂111 (做為發光部）。在覆蓋凹部％ $ 透光性材料中，設置含有螢光體等波長變換部材之薄 膜狀的波長變換部材5。實裝基板2具有供給LED電 力之配線部114,此配線部114與LED晶片i以打= 112連接。在上述的發光裝置中’含有波長變換部材 之波長變換部材5係以獨立的材料製作，因而可以控 制尺寸、波長變換部材或光吸收體濃度，使得工程得 以簡化，且各發光裝置的色彩差異及光輸出的差異 以改善。 、 然而，本發明的發明人仔細研究上述構造的發光 裝置後，發現使用LED晶片！的可視光因波長變換部 材5而變換為不同於LED晶片之波長域的可視光，使 LED的可視光與波長變換部材5的可視光加以混色 時，發光裝置中的波長變換部材5的中心部與實裝基 板2的凹部2a外侧的周圍領域放射出的光之間，產 生色彩差異大（色彩不均）的問題。 造成上述問題的主因是LED晶片1的光被實裝基 板2的凹部2a遮蔽，因而無法直接射入波長變換部 材5的凹部2a外侧的周圍領域。 以下洋述色彩不均的原因。在波長變換部材5周 圍以外的領域，由LED晶片1所產生的光（-次光） 會直接進入波長變換部材5，或在實裝基板2的凹部 1303110 2a内壁擴散反射後，通過波長變換部材5與空氣層的 界面，直接進入波長變換部材5。通常，由於LED晶 片1所產生的光並非極性分佈，而是近似於等方性分 佈，因此在實裝基板凹部内，一次光的強度不會因位 置的不同而有很大的差異，也因此通過波長變換部材 5與空氣層的界面，直接進入波長變換部材5的一次 光的強度，不會因地點不同而有很大的差異。由波長 變換部材5的光取出面側，放射出未被波長變換部材 吸收的一次光，與波長變換部材所產生之不同於一次 光之波長域中的光（二次光），而由一次光與二次光 的混色比率來決定色彩。通過波長變換部材5與空氣 層間的界面，然後進入波長變換部5的一次光的強 度，不會因位置不同而產生很大的差異，而混色的比 率也不會因位置不同有很大的差異，而為接近一定色 彩的光。 相對的，在實裝基板凹部的外側，由LED晶片來 看，由於相當於陰影部分之波長變換部材5的周圍領 域，具有如述凹部，因此一次光無法通過波長變換部 材5與空氣層間的界面。在這個領域中，由波長變換 部材5之前述凹部，自内側周邊部的領域一旦射入 後^只有往波長變換部材5的周圍領域方向散亂的一 次光，會往光取出面側放射通過波長變換部材。因 此，在這個領域中，放射至光取出面側的一次光多較 其他領域經過更長的光路，承受更多波長變換部材的 1303110 吸收，因此強度會減少。因此，在這個領域中，由 取出面側放射出的光，二次光的比率較一次光為古， 而使得與波長變換部材5的中心部附近的混色比^有 很大的差異’造成波長變換部材5的中心 色彩不均。 此問題的解決方法，除以下說明的方法之外，也 有一方法為將波長變換部材全部與凹部側壁面無办 隙地收置於凹部2 a 0，使原先在凹部2 a外側之^ 變換部材的周圍領域從有變無的方法。然而，上述^ 法由於凹部2a與波長變換部材的製造尺寸的差異， 及波長變換部材實裝於凹部2a内的實裝差異，故實 際上難以自動組裝，也無法提昇量產。 一而另一使用習知LED晶片的發光裝置如圖25所 示’將具有LED晶片1之實裝基板2複數個搭載於配 線基板3上，再將其配置於照明裝置框體1〇内，配 置對應LED晶片1之光控制用透鏡4()，此光控制用透 鏡40利用止動蓋12,固定於照明裝置框體1〇。 ”又，圓頂狀透鏡的設置提供LED晶片的光適宜的 照射角，同時使發光面的亮度均一化之發光裝置也已 △開於日本特開2000-58925號公報（特許文獻2)。 構成較接近此特許文獻2所示之發光裝置，如圖26 (a )所不，將光分佈控制材料配置於搭載有lED晶 片，實裝基板2的上方，圖26 ( a )所示之光分佈控 制。卩材係以凸透鏡的集光作用與全反射之集光作用 1303110 複合而成的元件，以下稱為複合透鏡（hybrid lens)。 複合透鏡41利用樹脂製圓筒形的固定具60，以接著 劑7固定於配線基板3上。固定具6 0具有與光控制 用透鏡41的外形略同等的徑，將固定具60的上端溝 部60a嵌合於透鏡41上面端部周圍的凸出部41b，以 固定透鏡41。此固定具60於其底面中央部，具有與 實裝基板2的外形略為同等形狀的孔，將其嵌合於封 裝2的外廓，於是透鏡41與封裝2的位置對準固定。 透鏡41配置於以LED發光部為焦點位置的附近，使 透鏡的光軸與LED的光軸一致（參照Lumileds公司 之 Luxeon Star/Ο 商品）。 在上述的構成中，大部分由LED晶片1所發出的 光入射至光控制用透鏡41，其中，入射至透鏡下面之 下之凸的部分的光會射入至透鏡上面上方的凸的部 分，然後在兩者的界面折射以狹角分佈的光射出。 又，入射至透鏡下面的凸部的周圍之内壁面的光，在 該界面折射，且在透鏡的侧面進行全反射成為狹角分 佈的光後，又在透鏡上面的凸部周邊部折射，而以與 透鏡上面的凸部之出射光同樣的光分佈射出。 然而，如上述特許文獻2所示之發光裝置中，其 光束較一般燈源小，因此多用於集光控制，且複合透 鏡之光入射部與LED發光的尺寸略為相同，這樣的光 學系中，LED與透鏡的位置關係必需保持優良的精確 度，一旦安裝的精確度不佳（即兩者的光轴偏離，或 1303110 兩者的間隔變大）時，射入至複合透鏡之光的入射率 會降低，且有出射光分佈歪斜的問題。 關於這一點，在上述構成的發光裝置如圖26(b) ‘ 所示，若LED元件附近的配線基板3(單元）具有圖案 A 3P等的凹凸，則固定具60會傾斜，使LED光軸A與 複合透鏡的光軸B不一致，而發生上述問題。又，相 較於LED的發光部尺寸，一般複合透鏡尺寸可說是非 常大（例如相對於LED發光部直徑5mm，透鏡的直徑 為20mm)，固定具60的形狀為與透鏡41略為同等尺 籲 寸圓筒形，且由於其底面與配線基板3緊密連接，因 此配線基板3上之固定具60所占有的部分無法實裝 電子零件。因此，為了實裝電子零件，配線基板3的 ‘ 尺寸必須增加，這個結果使放進了透鏡41與固定具 。 60的發光裝置的尺寸變大。 又，另一習知技術以樹脂封住LED晶片之實裝基 板側的表面之發光裝置顯示於圖27。此發光裝置之實 裝基板2中，LED晶片1與空氣層的折射率的差異小， * 且形成一深度足以完全收納一可使空氣層界面處之 全反射減到最小之光取出增大部15之凹部2a，於此 凹部2a内裝設LED晶片1，再於其上配置以玻璃或如 矽樹脂之透光性樹脂等形成之光取出增大部15，以提 昇由LED晶片1的光取出面放射的光的取出效率。 胃 又，LED晶片1與光取出增大部15的周圍以矽樹脂等 ‘ 透光性樹脂19封住’保護LED晶片1特別是活性層 11 1303110 與電極的部分，較光取出增大冑15。（參照日本特 開2003-318448公報（特許文獻3))。 在上述習知技術中，為封住LED晶片1盘光取出 增大部15，於實裝基板2形成的凹部％滴下充填、 硬化少量的封止樹脂19，但難以控制封止樹脂19的 滴下量，因此包覆光取出增大部15的下擺部分之封

止樹脂19的高度不一’這使得光取出增大部15的光 取出的增大功能產生差異，而使各個發 出產生差異。 【發明内容】 有鑑於上述課題，本發明的第一個目的在使用且 有放射出與實裝於實裝基板的凹部之因發光元件發‘ 光所激發出之激發波長不同之波長變換部材的發^ - 裝置’使得在實裝基板凹部的外侧周圍領域之波長變 換部材放射出的光與波長變換部材的中央部放射出 的光色彩不同’不照射在照射面側’以減低照射面上 的色彩不均。 響 本發明的第二個目的 入 ^ ， …1 -V隹付以控制射出自波 長變換部材的光之透鏡的發光裝置中，使相對於配線 基板的實裝面之魏Μ料纟有的面積減小，因二 實裝基板附近得以配置電子零件，配線基板的尺 以精簡’裝置得以小型化。 于 又，本發光的第三個目的，在具有光取出增大 的發光裝置中，在已實裝有LED晶片之實裝基板相 12 1303110 部内充填之封止樹脂的高度設在凹部上端附近，藉此 減低光取出增大部的功能的差異，也因而減低各發光 裝置之光輸出的差異。 ， 為達成上述目的，本發明為使用LED晶片的發光 . 裝置，其具有設有凹部且具有供給電力予LED晶片之 配線部的實裝基板、實裝於前述凹部底面之LED晶 片、包覆著前述凹部及其外周圍部之波長變換部材， 使其發射出之光波長不同於前述LED晶片發光所激發 出之激發波長、以及設於前述波長變換部材之光取出籲 面側的出射控制部材，以控制光可以自對應於前述凹 部之波長變換部材射出，但不從前述凹部之外周圍部 之波長變換部材射出。前述波長變換部材係有螢光染 _ 料、顏料等，或為可吸收LED晶片光的光吸收體等。， 由於本發明具有出射控制部材，光不會自位於實 裝基板的凹部的外侧周圍部之波長變換部材照射至 照射面側，所以自波長變換部材中央部位放射的光與 其他部位射出的光不會是不同的色彩，因此可以減低籲 照射面上的色彩不均。 前述出射控制部材係配置於波長變換部材之光 取出面側，為具有相向於該光取出面之光取入部之光 予邠材，違光學部材的光取入部的端面形狀可與前述 凹部的開口端面的形狀略同。 - 前述出射控制部材係於波長變換部材之光取出 u 面側，為配置於前述凹部之外周圍部的對應位置上之 13 1303110 遮求性框材，該框材的開口形狀可略同於前述凹部之 開口形狀。 前述波長變換部材係以柔軟性高的材料製成，由 、 於將前述框材壓接於該波長變換部材，該波長變換部 · 材的外周圍部已受壓縮。因此光難以傳播至位於凹部 外側之波長變換部材内部，而凹部内侧之波長變換部 材内所產生的光往照射面方向放射的比率提昇，使得 光的效率因此提昇。 前述波長變換部材光取出面側可形成凸狀，因 春 此，自LED晶片放射的光透過波長變換部材中的光路 長之觀察角度的差異得以緩和，而可減低觀察角度之 色彩不均及光強度的不均。、 前述波長變換部材愈接近中央部位，波長變換部 材的濃度愈高，因此，自LED放射的光中，在波長變 換部材内’因波長變換部材變換成不同波長的光的比 率’在觀察角度的差異得以緩和，因此可減低觀察角 度之色彩不均及光強度的不均。 ⑩ 又’别述發光裝置具有固定於前述實裝基板且供 給LED晶片電力的配線部之配線基板，與將前述透鏡 對準位置固定於前述配線基板之透鏡固定具，而將前 述透鏡固定具固定於前述配線基板的固定部，位於透 鏡外徑内侧的位置。如此一來，透鏡固定部於配線基 ， 板上的尺寸變小，因此可於實裝基板附近的配線基板 - 上配置電子零件，而可使配線基板小型化。 14 1303110 又，本發明更具有設置於前述LED晶片的光取出 面處，與LED晶片-體之用以增加來自LED晶片的光 的：出率之光取出增大部；以及充填於已實裝有前述 晶片之前述實裝基板的凹冑内，1封住該凹部表 p之封止树月曰。别述光取出增大部的頂部高於前述凹 邛壁=的頂部，因此光取出增大部的效果得以發揮， 進而提昇光取出率，並減低各個發光裝置光輸出的差 異。 執行本發明之最佳模式 【實施方式】 <實施例1> 圖1所示為實施例1之發光裝置的概略構成。此 發光裝置具有LED晶片卜設有可實裝LED晶片 凹部2a的實裝基板2、包覆凹部仏及其周圍而配置 之片狀波長變換部材5、以及做為出射控制部材的複 合透鏡4,其係設置於波長變換部材5的光取出面側， 使對應於凹部2a部位的光得以射出。LED晶片】實裝 於實裝基板2之凹部2a的底面，凹部％的斷面為圓 形，壁面為圓錐塔狀。做為出射控制部材的複合透鏡 4 ’可防止波長變換部材5的中心部位與自實裝基板2 之凹部2a的外侧周圍領域放出的光之間產生色彩差 異’而造成色彩不均的現象。 波長變換部材5在透光性材料中含有波長變換部 材（在本實細》例中為藉由led而激發的螢光體）而製 15 ^03110 成。此波長變換部材5以有別於LED晶片丨之其他材 料形成，並包覆著凹部2a及其周圍。複合透鏡4且 有以設於透鏡下方之斷面圓形的凹狀空間所形成之 光取入部4a ’此光取人部4a包括向下之凸狀面处， 與包圍其周圍之端部4c的内壁面4d。内壁自牝的直 徑略同於實裝基板2之凹部2a之開口端的直徑。複 合透鏡4之側面部以固定部材6固定，此固定部材6 包圍者實裝基板2的側面，以爪部6a嵌合於實裝基 板2的下相固定於實裝基板2。設於實裝基板2之 ，給LED晶片1電力的配線部，及LED晶1之打線， 省略圖示。 在本實施例中，複合透鏡4係用以做為出射控制 :材或遮光部材’複合透鏡具有發㈣景所述之光分 控^功月b，主要的使用目的為實施狹角光分佈。 a:复合透鏡中，力自連接至光取入部4a之端部4c 、二鳊面内入射至透鏡内，入射至向下呈凸狀面 的光：此界面折射’再於透鏡上面 二次折射，而以狹 折^刀佈射出。又’入射至内壁面4d的光在該界面 、，且其大部分於透鏡侧面全反射成為狹角配光 Ϊ =於透鏡上面折射，以與自向下呈凸狀面4b之 :射先相同的光分佈射出。雖然自連接端部&的前 之，領域往透鏡内入射的光離中央部愈遠則自透 射光愈會成為偏離目的方向的光（成為模糊光 仁大°卩分入射自此領域的光，幾乎都可控制 16 1303110 為目的光分佈。 另方面，自光取入部4a的外部入射至透 光，或自透鏡側面脫離，即使自透鏡上面射出，其大 部分也會往與目的方向不同的方向射出而成為ς言田 的迷光’因此’藉由自透鏡之光取入部4除^ 不同的部分，即可自目的配光去除此光。 因此，於發光面之波長變換部材5的上面，配置 取:部4a，以去除視覺上色彩不均十分顯著 以減低照射面的色彩不均。這樣的結 果’使複&透鏡4可做為出射控制部材或遮光元件， 自位於凹部2a外周圍部之波長變換部材5所 形不均的光不會照射至照射面側，因此可減低 /、?、射面的色彩不均。又複合透鏡4可使配光易於控制。 <實施例2 > 圖2(a)(b)所示為實施例2 成。此發光裝置係將遮光性材料製 於波長變換邱鉍ς, 衣成之扣材14配置 =夂換稽5的光取出面側，取代 則與實施例"二 口部⑷，•部14:二=:部Μ應之開 的開口端面的形狀（直徑=凹广2a 述相同的作用效果，可阻止二 周圍部，以防止色彩不均。出自波長變換部材5 1303110 <實施例3> 圖3所示為實施例3之發光裝置的概略構成。此 發光裝置與實施例2的不同點在於波長變換部材5使 用柔軟度高的材料而製成。具體言之，透光性的材料 使用柔軟度高的石夕樹脂而製成。藉由將框材14壓接 於波長變換部材5,而壓縮凹部2a外周側之波長變換 部材5。而框材14壓接波長變換部材5，使設於框材 14下部之爪部14b，嵌合並固定於實裝基板2之溝部 2b 〇 本實施例不但達成上述效果，更由於光難以傳播 至凹部2a外周側之波長變換部材5的内部，因此凹 部2a内侧之波長變換部材5内產生的光往照射面方 向放射的比率得以提高，進而提昇光的效率。 <貫施例4> 圖4所示為實施例4之發光裝置的概略構成。此 發光裝置與實施例2的不同點在於波長變換部材5之 透光的取出面側的斷面形狀為凸狀。此波長變換部 5、的構成如圖所示，其觀察角度不同的兩條光路Α、β 二別顯示為波長變換部材5中的線"，與線 b ’兩條光路的長度略為相等。 本實施例不但達成上述效果，更由於_ 放射出的光透過波長變換部材5 曰 度的差異得以缓和，利用波的先路長之觀察角 波長的光的比率之基於觀察 ^吳為不河 .^月度的差異也得以缓 18 1303110 和，以減低觀察角度之色彩不均及光的強度不均。 <實施例5 > 圖5所示為實施例5之發光裝置的概略構成。此 發光裝置與實施例2的不同點在於波長變換部材5中 -波長變換部材的濃度，愈接近波長變換部材5的中央 部其濃度愈高。 在本實施例中，不但達成上述效果，由於波長變 換部材5愈接近光路較短的中央部之波長變換部材的 /辰度愈南，因此利用波長變換部材而變換為不同波長 的光的比率之觀察角度的差異得以緩和，觀察角度的 色彩不均、光強度的不均也因而減低。 〈實施例6 > 以下所述所有的實施例與上述的實施例同樣具 有相當於出射控制部材的構成以防止照射面色彩不 均。 圖6所示為實施例6的發光裝置。此發光裝置包 _ 括已實裝有LED晶片1的實裝基板2 (相當於LED封 裝）、已實裝有此實裝基板2的配線線路之單位基板 一配線基板3、於實裝基板2上方與LED和光軸A略 為一致而配置之複合透鏡4 (以下簡稱透鏡4)、波長 變換材料5、以及固定透鏡4之透鏡固定具6，以使 ， ，透鏡固定於配線基板3及/或實裝基板2。透鏡4與 -實施例1中之複合透鏡4同樣具有出射控制部材之功 19 1303110 1 ’以防止光射出自波長變換部材5的周圍部而造成 知射面的色彩不均。 透鏡固定具6之外形為往實裝基板2方向愈來愈 、’、的形狀，其固疋於配線基板3之固定部由導引部Η 與彎曲部62構成，位置在透鏡外徑的内側。此導引 部61嵌合於實裝基板2的外廓，彎曲部⑽的下面， 亚以接著劑7固定於配線基板3。配線基板3上之實 裝基板2附近，已實裝了抵抗等電子零件8。透鏡4 約在，、、、‘，"占的位置上设置做為發光部的波長變換部材 5其固疋於實裝基板2 ^透鏡固定具6以紹、銅等金 屬，或丙烯酸、聚碳酸酉旨等樹脂構成，透鏡固定且6 =面與透_面略為同—形狀’而愈接近實裝基板 2板切的面徑愈小。透鏡固定具6的上端有突起狀 &爪63以固^透鏡4。透鏡固定具6的内面與透鏡4 的側面只有機械性地接觸（複數個部位的點接觸）， = 大部分有空氣介入。因此，透鏡固定具6 亚不會影響透鏡4的功能。 =透鏡固定具6下側的導引部61，形成一與實 ϊ ΐ 寸略為相同的開口，且其挾住封裝的外 =。叹於此導引部61之前端側的彎曲部62，其為沿 著配線基板3的面往外側,彎曲的 ^ 弓曲的形狀，透鏡固定具6 且向上垂直於配線基板彎曲部 62=外從略切透鏡4的外徑，配線基板3與透鏡4 的外徑尺寸略為相同。 ， 20 1303110 在本實施例6，透鏡4插入透鏡固定具6的透鏡 固定部，以折回透鏡固定具6上端的爪6 3，將透鏡4 固定於透鏡固定具6。透鏡固定具6的導引部61，沿 著實裝基板2的外廓插入，彎曲部62以接著劑7固 定於配線基板3的面，而使透鏡4的位置對準並固定 於實裝基板2的發光部。如此一來，由於透鏡固定具 6的彎曲部62的外徑略小於透鏡4的外徑，因此，在 配線基板3上透鏡固定具6下方的實裝基板2附近可 實裝抵抗等電子零件8。 如此一來，由於透鏡固定具6的固定部分位於透 鏡外徑的内側，不但使得配線基板3的尺寸變得更精 簡，同時透鏡固定具6之固定於配線基板的固定部的 尺寸也變得狹小，而可使配線基板3上具有足夠的空 間可實裝電子零件8。而透鏡固定具6其形狀朝著實 裝基板2的方向愈來愈細，因此可以實裝較長的零 件。將透鏡固定具6的透鏡固定部的内面當做鏡面也 具有同樣的效果，更由於使沒在透鏡4的側面進行全 反射而穿透的漏光經正反射後再入射至透鏡4内，而 使得光的利用效率可以提昇。 圖7所示為實施例6的變形例。在此例中，以凸 透鏡4A取代上述的複合透鏡4。又，在波長變換材料 5的上面，設置遮光性的框材14以阻止光射出自波長 變換部材5周圍部，而可以防止色彩不均（使用凸透 鏡時，與以下相同）。透鏡固定具6及其他構成都與 21 1303110 上述相同’因此具有同樣的效果。 <實施例7> 圖8所示為實施例7的發光裝置。此實施例7並 未設有實施例6中之透鏡固定具6的彎曲部，取而代 之的是以等間隔設置的3個固定用的導引部61，其由 透鏡固定部外廓的側面突出至配線基板3的面。在配 線基板3的面於透鏡固定部固定用之導引部61的正 下方的位置设有貫通孔ga，藉由將導引 插入並接著於貫通孔3a，使透制定具· 線基板3。實裝基板2與透鏡4以透鏡固定具β (同 一固定方法）對準固定於配線基板3，本實施例2複 合透鏡4傾斜的精確度得以提高。 . 圖9所示為實施例7之變形例。於此例中，以凸 - 透鏡_4Α取代上述複合透鏡心其他的構成都與上述圖 7相同，因此具有同樣的作用效果。 <實施例8 > φ 圖10所示為實施例8的發光裝置。在實施例8 中係於實施例7之實裝基板2的側面下方内側提供 =梯狀21之形狀，在透鏡固定具6的導引部61的前 端設有往内侧突出之鍵狀的爪64。本實施例3中，透 鏡固定具6的導引部61只推開了爪64，沿著實裝基· 板2的外廊側面插入，使實裝基板2下方的階梯狀21 ♦ 卡住爪64 ’而使透鏡固定具6固定於實裝基板2，如 22 1303110 此，透鏡固定具6的導引部 面的方式對準位置而固定， 於配線基板3的上面。 61以夾入實裝基板2側 此時，爪64的下端略接 如此’由於透鏡固定具6固定於實裝基板2.，即 使實裝基板2簡斜方歧行實裝，複合透鏡*鱼實 裝基板2的位置關係不變’而且提昇位置對準的精確 度。又由於透鏡固定具6的導引部61沒有固定於配 線基板3，使配線基板3的空間更為寬廣，進而使配 線基板3的尺寸得以縮減。也不再需要用來固定透鏡 固定具6的固定部材’故可以減低材料費，裝配也得 以簡化並提昇量產。 圖11所示為實施例8的變形例。此例中，裝置 佛瑞奈（Fresnel)透鏡4C以取代上述複合透鏡4其他 的構成都與上述圖7相同，因此具有同樣的效果。 <實施例9> 圖12所示為實施例9之發光裝置。在實施例9 中，延長複合透鏡4的下端以設置導引部61，實裝基 板2的上面外周設有階梯狀21。複合透鏡4的導引部 61肷合於實裝基板2的階梯狀21，並以接著劑7固 定。在本實施例9中，由於複合透鏡4 (特別是導引 部61 )兼具透鏡固定部的功能，因此可減低材料費。 又’複合透鏡4直接接合於實裝基板2上，因此可提 昇位置對準的精確度。 圖13所示為實施例9的變形例。此例中，以凸 23 1303110 透鏡4A取代上述的複合透鏡4,而透鏡固定具6直接 固定於實裝基板2，因此與上述圖7具有相同的作用 效果。 . <實施例10> - 圖14(a)(b)所示為實施例10之發光裝置。此實 施例10中具有已實裝複數個實裝基板2之配線基= 3。複合透鏡4上面的周圍外侧設有突出的導引部4 f，導引部4f的上面設有階梯狀4e。複合透鏡4設 置於各實裝基板2,形成照明裝置框體1()内的照明裝· 置。此框體10上部的開口面設置蓋u以用於覆蓋， 此蓋11設有孔以使複合透鏡4的上面露出，且=的 周圍設有階梯狀，用以嵌合於透鏡4的導引部4f的 . 階梯狀4e。蓋11藉由其上環狀的止動蓋12固定於框 體10，盍11的孔周圍的階梯狀設有彈性高的樹脂。 S本實施例1G，複合透鏡4以適度的力量將苗 11壓接岐於實裝基板2上，因此複合透鏡4轉= 基板2不必使用接著劑固定’製造成本得以減低，而· 且複合透鏡4傾斜的精確度得以提高。 圖15所示為實施例1G的變形例。在此例中，以 凸透鏡4A取代上述複合透鏡4，㈣仙定具6直接 固定於實裝基板2。此例也與上述圖7具有相同的作 <實施例11> 24 1303110 圖16所示為實施例u之發光裝置。此實施例n 、鏡固定具6的外郭側面往配線基板3的固定用導 、部61往配線基板的方向突出。導引部61的下面施* 、鍍孟13的處理，配線基板3的透鏡固定具固定部 ，以與该導引部下面相同形狀的鍍金座31，透鏡固 定具6以焊接接合於配線基板3。將設置於封裝上之 誘導電極22焊接至設於配線基板3上與該電極22略 同形狀之座31上，而將實裝基板2加以實裝。 本實施例11中，配線基板3的回路一般是以土 φ 0.1mm的位置精確度而作成，因此透過以同樣的處理 所形成的座31而實裝的實裝基板2及透鏡固定具6， 也以上述的高精確度對準位置而固定。又，透鏡固定. 具6可利用迴焊與封裝2同時實裝，因此可減低製造 成本。又，由於透鏡4與實裝基板2藉由配線基板3 對準位置而固定，因此不會將重量加諸於實裝基板 2，而可以使實裝基板2的接合部之可靠性提高，實 裝基板2與透鏡固定具6的位置對準的精確度也更為 # 提高。 圖17所示為實施例π之變形例。在此例中以凸 透鏡4A取代上述複合透鏡4,故與上述圖7具有同等 的作用效果。 <實施例12> 圖18所示為實施例12之發光裝置。在實施例12 中’透鏡固定具6以丙烯酸或聚碳酸酯、ABS樹脂等 25 I3〇3ii〇 :構成。其固定用之導引部61❺前端部，設有較導 3 Si更起Γ 3，此突起具有貫穿配線基板 加。配線基板3上透鏡固定具6的固定用導二t =實裝基板2的底面突起2b的部分，施以與插入兩 =貫通孔3a、3b相同的處理。實裝基板2其底面 的犬起2b插入設於配線基板3之貫通孔^以決定位 f，封裝側的電極22與配線基板側之座31以焊接固 疋。透鏡固定具6在導引部61的細徑突起6U插入 设於配線基板3的貫通孔3a後，往裏_突出_ 熱溶接（65)予以固定。 本實施例12使用與配線基板3相同的機械（工 作機械）’設置之貫通孔的精確度為±〇. lmm，其精確 度非常高。而由於使用相同的方法來固定實裝基板 2、透鏡固定具6、並設置貫通孔3b、^於配線基 板3上，因此實裝基板2與透鏡固定具6的位置關係 之精確度相當高，所以實裝基板2與複合透鏡4可以 高精讀度對準位置固定。而貫通孔3a、心為溝時， 突起61a、2b插人其中時也有同樣的效果，此時透 鏡固定具6以接著劑固定。 本實施例12中，透鏡4與實裝基板2藉由配線 基板3對準位置而固定，因此不會將重量加諸於實裝 基板2，實裝基板2的接合部的可靠性得以提高，實 裝基板與透鏡固定具6的位置對準的精確度也因而二 26 1303110 圖19所示為實施例12的變形例。此例中，以凸 透鏡4 Α取代上述複合透鏡4，此例也具有與上述圖7 相同的作用效果。 <實施例13> 圖20(a)(b)所示為實施例13之發光裝置。此實 施例13中，透鏡不使用複合透鏡而使用凸透鏡4A。 凸透鏡4A，利用較其徑為小之透鏡固定具6固定。這 樣的構成，也具有與上述相同的效果，然而，本發明 不限於上述實施例而有種種變形的可能。 圖21所示為實施例14所示之發光裝置。此發另 裝置具有已實褒有LED晶片1之實裝基板2，實事声 板2實裝於配線基板3上。實裝基板2上形成凹部 此凹部2a底面的配線（圖示省略）以金等設置凸揭 ,(bump)17’將LED晶片以覆晶實褒於凸塊^並如 以電氣性地連接。又於LED晶片丨的光取出面側，^ 置以矽樹脂所製之半球狀用以增大光取出‘ 出^部15。以销脂等封止樹脂16充填於凹部2a :覆盍住光取出增大部15的—部分。此㈣％的上 ，（壁面的頂部）較LED晶片}之光 :二較光取出增大部15的頂部為低。光取出增: “用以將LED晶片}之光的取出面予以非平面化， 27 1303110 並使==晶片i^光的取出效率得以提高。 反射二t板2上設有將光取出增大部15包圍住之 :=匡：9,此框材9具有延長凹部^斜面的開口， 置波長變換部材5，波長變換部材5的上面 :\施例1同樣做為出射控制部材之複合透鏡 4，亚以透鏡固定具6予以固定。 月匕2 置反射框材9之前，以封止樹 7 、凹部2a。此時多餘的樹脂會流到凹部％之 外，封止樹脂16的充填高度會略為相等於凹部％壁 面的頂部的高度，封止榭浐！ β w — X職糾日16的向度於是沒有差異， f覆盖至光取出增大部15之—定的高度，因此光取 出增大部15之光的取出效果維持一定，如此一來， 可減低各發光裝置之光輸出的差異。 又，光取出增大部15其材料不限於矽樹脂，玻 璃、丙稀酸樹脂等透明樹脂也可獲得同樣的效果。光 取出增大部15的形狀也不限於半球狀，也可採用使 光取出增大部15與外侧媒質的界面的全反射減少之 構造。充填於凹部2a的封止樹脂16也不限於矽，也 可使用透明且折射率高的接著劑。 <實施例15 > 圖22所示為實施例15之發光裝置。此發光裝置 之LED晶片1的光的取出面與光取出增大部18的構 成和上述實施例14不同。光取出面的構造係利甩該 面與外部折射率的不同以減低全反射的圓錐構造，以 28 1303110 此形成光取出增大部18。其他的構成則與上述相同， 在凹部2a充填的封止樹脂16的高度沒有差異，均將 LED晶片1覆蓋至一定高度。又，凹部％的上端位置 低於LED晶片1之做為光取出面之光取出增大部 因此藉由光取出增大部18可獲得與上述相同之光 取出效果。 在LED晶片1的光取出面所形成之光取出增大部 18 ’雖為圓錐構造，但不限於此，其構造只要是可減 低發生在LED晶片i的光取出面的全反射之構造即 可。 <實施例16> 囷3( a )(b )所示為實施例16的發光裝置。 此备光裝置與上述實施例的不同點為實裝基板2的凹 部2a與在其周圍形成的第2凹部2c，使得在凹部2a 充真封止树知16時’多餘的樹脂會流入其周圍的第2 凹部2c，而可以防止樹脂漏出實裝基板2之外。因此， ，置?實裝基板2外側的零件和電氣配線等不會被充 、的树月日/亏* °其他的構成和上述實施例相同，由於 、於凹。卩2a的封止樹脂丨6的高度不會有差異，使 出：::二:」5被覆蓋至-定的高度’因此光的取 、、’寺疋，因而減低各發光裝置的光輸出的差 吳0 = '本發明不限於上述實施㈣構成而有各種 、可此。例如，將設於實裝基板的凹部的上端位 29 1303110 置做得比光取出增大部的頂部低，使封止樹脂的高度 由實裝基板側控制。只要將封止樹脂的高度做成設於 實裝基板的凹部的上端位置，任何構成均為可行的。 又，本申請基於2003年11月25日的二件特許 申請及2003年11月28日的一件特許申請而主張優 先權，其申請内容已全部納入此申請案。

30 1303110 【圖式簡單說明】 圖1為本發明之實施例1之發光裝置的示意剖面圖。 . 圖2(a)為本發明之實施例2之發光裝置的平面圖。 # 圖2(b)為圖2(a)之沿I-I線所取之剖面圖。 圖3為本發明之實施例3之發光裝置的示意剖面圖。 圖4為本發明之實施例4之發光裝置的示意剖面圖。 圖5為本發明之實施例5之發光裝置的示意剖面圖。 圖6為本發明之實施例6之發光裝置的_剖面圖。 鲁 圖7為上述變形例之發光裝置的剖面圖。 圖8為本發明之實施例7之發光裝置的剖面圖。 圖9為上述變形例之發光裝置的剖面圖。 圖10為本發明之實施例8之發光裝置的剖面圖。 圖11為上述變形例之發光裝置的剖面圖。 ' 圖12為本發明之實施例9之發光裝置的剖面圖。 圖13為上述變形例之發光裝置的剖面圖。 圖14(a)為本發明之實施例10之發光裝置的剖面圖。 _ 圖14(b)為斜視圖。 圖15為上述變形例之發光裝置的剖面圖。 圖16為本發明之實施例11之發光裝置的剖面圖。

I 圖17為上述變形例之發光裝置的剖面圖。 圖18為本發明之實施例12之發光裝置的剖面圖。 ， 圖19為上述變形例之發光裝置的剖面圖。， 圖20(a)為本發明之實施例13之發光裝置的侧面圖。 圖20(b)為本發明實施例13之發光裝置的平面圖。 31 1303110 圖21為本發明之實施例14之發光裝置的剖面圖。 圖22為本發明之實施例15之發光裝置的剖面圖。 圖23(a)為本發明之實施例16之LED晶片部的上視 圖及剖面圖。 圖23(b)為本發明實施例16之發光裝置的剖面圖。 圖24為習知技術之發光裝置的示意剖面圖。 圖25為另一習知技術之發光裝置的剖面圖。 圖26(a)為再一習知技術之發光裝置的剖面圖。圖 26(b)為同一裝置之透鏡固定具的固定狀態的剖面圖。 圖27為又一習知技術之發光裝置的剖面圖。

32 1303110 【主要元件符號說明】 1 LED晶片 2 實裝基板/封裝 2a 凹部 2b 溝部/突起 2c 凹部 3 配線基板 3a 貫穿孔 3b 貫穿孔 3P 圖案 4 複合透鏡 4A 凸透鏡 4C 佛瑞奈透鏡 4a 光取出部 4b 凸狀面 4 c 端部 4d 端部4c的内壁面 4e 階梯狀 4f 導引部 5 波長變換部材 6 固定部材 6a 爪部 7 接著劑 8 電子零件 1303110 9 反射框材 10 照明裝置框體 11 ，蓋 12 止動蓋 13 鍍金 14 框材 14a 開口部 14b 爪部14b 15 光取出增大部 16 封止樹脂 17 凸塊 19 透光性樹脂（封止樹脂） 21 階梯狀 22 電極 31 座 40 光控制用透鏡 41 複合透鏡 41b 凸出部 60 固定具 60a 溝部

34 1303110 61 導引部 62 彎曲部 63 爪 64 鍵狀的爪 111 透光性樹脂 112 打線 114 配線部

Claims (1)

1303110 十、申請專利範圍： 1 · 一種使用led晶片的發光裝置，其包括： 一設有凹部，且具有供給電力給LED晶片之配線部 的實裝基板； 一實裝於前述凹部底面的led晶片； 一覆蓋前述凹部及外周圍部而配置之波長變換部 材，使經其射出光之波長不同於因前述led晶片發光所 激發之激發波長；以及

一設於前述波長變換部材的光取出面侧之出射控制 部材，前述出射控制部材在前述波長變換部材的光取出 面側，對應前述凹部的外周圍部的位置上設有遮光性框 材，該框材的開口形狀略同於前述凹部的開口形狀，用 以^制光自對應⑨前述凹部之波長變換部材射出但不會 自前述凹部的外周圍部之波長變換部材射出。 曰

2·如申請專利範圍第丨項所述之發光裝置，其中前述出 射控制部材係配置於波長變換部材的光取出面側、為具 有位於該絲^面對向之絲人部之光學部材，該光二 部材的光取人部的端面的形狀略同於前述凹部的開口ς 面的形狀。 3-如申料·㈣丨項所述之發衫置， 長變換部材係以柔軟性高的材料製成，該波 ： =周__㈣述財餘於較㈣換部材 1 其中前述波 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置 36 1303110 長變換部材光取出面側的形狀為凸狀。 5·如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中前述波 長變換部材愈接近中央的部分，波長變換部材的濃度愈 高。 6 ·如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中： 前述出射控制部材配置於實裝基板上方，為與LED晶 片光軸一致之透鏡， 具有固定前述實裝基板，供給電力給LED晶片的配線 部的配線基板；以及 將前述透鏡對準固定於前述配線基板之透鏡固定具，並 將前述透鏡固定具固定於前述配線基板的固定部，該固 定部位於外徑的内側。 7·如申請專利範圍第6項所述之發光裝置，其中前述透 鏡固定具的形狀為朝著實裝基板愈來愈細的形狀。 8·如申請專利範圍第6項所述之發光裝置，其中前述透 鏡由複合透鏡形成。 9·如申請專利範圍第6項所述之發光裝置，其中前述實 裝基板上面或側面與透鏡固定具嵌合。 10·如申請專利範圍第6項所述之發光裝置，設於前述 配線基板上的溝部或貫通孔部與前述透鏡固定具嵌合。 11 ·如申請專利範圍第10項所述之發光裝置，其中前述 實裝基板與透鏡係使用同一固定方法對準位置固定於配 線基板。 12 ·如申請專利範圍第11項所述之發光裝置，其具有： 1303110 設於前述透鏡固定具的固定部下面之焊接用之金屬 箔； 設於前述配線基板上，並與前述透鏡固定具之固定 部略為同一形狀的座； 設於前述實裝基板，並連接前述配線基板的配線部 之誘導電極；以及 設於前述配線基板上的配線部，並與前述誘導電極 略為同一形狀的配線座， 前述金屬箔與前述座之間及前述誘導電極與前述配 線座之間分別以焊接連接。 13 ·如申請專利範圍第11項所述之發光裝置，其中： 將設於前述透鏡固定具下面的突起與設於前述配線 基板之貫通孔或溝加以嵌合，以及 將設於前述實裝基板下面的突起與設於前述配線基 板之貫通孔或溝加以嵌合。 14 ·如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其具有： 設於前述LED晶片的光取出面，與LED晶片呈一體 之光取出增大部，用以使自LED晶片之光的取出率增大； 以及 充填於已實裝有前述LED晶片之前述實裝基板的凹 部内以封止該凹部表面之封止樹脂，前述光取出增大部 的頂部高於前述凹部壁面的頂部。 15 ·如申請專利範圍第14項所述之發光裝置，在前述實 裝基板的凹部周圍設有使樹脂流入的第二凹部。 38 !3〇311〇 16 · —種使用LED晶片的發光裝置，其包括： 一設有凹部，且具有供給電力給LED晶片之配線部 的實裝基板； 一實裝於前述凹部底面的LED晶片； 一覆蓋前述凹部及外周圍部而配置之波長變換部 材，使經其射出光之波長不同於因前述LED晶片發光所 激發之激發波長，且前述波長變換部材愈接近甲央的部 为，波長變換部材的濃度愈高，·以及 一設於前述波長變換部材的光取出面側之出射控制 籲 部材，用以控制光自對應於前述凹部之波長變換部材射 出但不會自前述凹部的外周圍部之波長變換部材射出。 π · —種使用LED晶片的發光裝置，其包括： 一設有凹部，且具有供給電力給LED晶片之配 的實裝基板； 、 一實裝於前述凹部底面的LED晶片； 一覆蓋前述凹部及外周圍部而配置之波長變換部 材，使經其射出光之波長不同於因前述LED晶片發 _ 激發之激發波長； x 一設於前述波長變換部材的光取出面侧之出射控制 部材，用以控制光自對應於前述凹部之波長變換部S射 出但不會自前述凹部的外周圍部之波長變換部材射出； 設於前述LED晶片的光取出面，與LED晶片呈一 之光取出增大部，甩以使自LED晶片之光的取出率增大； 以及 ’ 39 1303110 立充填於已實裝有前述LED晶片之前述實裝基板的凹 邻内以封止該凹部表面之封止樹脂，前述光取出增大部 的頂部高於前述凹部壁面的頂部。 1壯8·如申請專利範圍第17項所述之發光裝置，在前述實 衣基板的凹部周圍設有使樹脂流入的第二凹部。 1303110 w年4月如日修(|〇正本

41 5 1303110

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46 1303110 圖 14(a) 12

11

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49 1303110

2 50 1303110

51 1303110

量 23 (a)

52 1303110 麗24

圖25 40

53 1303110 圖 26(a)

54 1303110 圖27

55