TWI463705B - Light emitting device - Google Patents
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Description
本發明係有關一種發光裝置，特別指一種透過發光二極體晶片上螢光粉層的結構改良，使發光裝置的發光效果好，減少黃暈及降低空間色偏現象。
發光二極體(LED)具有耗電量小、壽命長、反應速度快、以及體積小等優點，目前全球白光LED照明產業持續蓬勃發展，尤其在手機面板背光源、照明以及汽車產業的應用更有無窮潛力。
目前市場上白光發光裝置主要分為兩大主流。第一為利用螢光粉將藍光LED或紫外UV-LED所產生的藍光或紫外光分別轉換為雙波長(Dichromatic)或三波長(Trichromatic)白光，此項技術稱之為螢光粉轉換白光LED(Phosphor Converted-LED)；第二類則為多晶片型白光LED，經由組合兩種(或以上)不同色光的LED組合以形成白光。目前市場上白光LED商品以藍光LED晶片搭配黃光螢光粉最為普遍，主要應用於燈泡、手機面板、汽車照明、路燈，手電筒等各種發光二極體照明裝置。
以市場上最常看到的藍光LED晶片搭配黃色螢光粉之白色發光裝置而言，黃色螢光粉的塗佈方式對發光分佈及色溫的均勻度影響很大，會有光譜上的缺陷，演色性較差。
如圖1所示，傳統的螢光粉塗佈方式是將螢光粉膠體直接點膠在基板10和發光二極體晶片20上方，形成螢光粉層30，然而因為螢光粉層30為膠體會有流動現
象，使螢光粉層30大部分層積於發光二極體晶片20之邊緣，使發光二極體晶片20頂面之螢光粉層的厚度較側面為薄。以藍光LED晶片加上黃色螢光粉為例，前述結構將使側面產生的黃光較多，而中間區域的黃光較少，因此整個發光裝置會有周圍偏黃的黃暈及空間色偏現象，造成視覺上的不舒服，容易疲勞等缺點。
如下表一所示：
就上述表一藍光LED晶片加上黃色螢光粉的發光裝置為例，在發光裝置的中間區域(0度)時，色溫值(correlated color temperature，簡稱CCT)為6497K，而在出光邊緣處(±90度)時的色溫平均值為4644K偏黃，中間區域與邊緣區域的色溫差值為1853K，色溫差值越大，則代表黃暈現象及空間色偏現象越明顯。
又如圖2所示，為另一種傳統的發光裝置，是將發光二極體晶片20設置於一反射杯40之底部，再將螢光粉膠體以點膠方式塗佈於發光二極體晶片20上方，在反射杯40的限定空間內形成螢光粉層30，然而螢光粉膠體由於流動、沉澱及表面張力現象，使螢光粉層30會有中間凸，而周邊靠近反射杯40內側下陷的情形，造成發光二極體晶片20上方的螢光粉層30的厚度不均勻，造成出光時色溫不均勻的黃暈現象。
於是，為解決上述缺失，本發明之目的係在提供一種發光裝置，透過螢光粉層的結構改良，降低發光裝置中間區域與邊緣區域的色溫差值，降低黃暈現象及空間色偏現象，使發光二極體晶片的發光效果好，演色性佳，照度均勻。
為達上述之目的，本發明揭露一種發光裝置，其包括：一基板、一設置於該基板上之發光二極體晶片及一螢光粉層，該螢光粉層覆蓋該發光二極體晶片，其中該螢光粉層具有一第一覆蓋部分及一第二覆蓋部分，該第一覆蓋部分覆蓋該發光二極體晶片之頂面，該第二覆蓋部分位於該發光二極體晶片周邊區域基板的表面，且該第二覆蓋部分的頂面與該第一覆蓋部分的頂面具高度差，該第二覆蓋部分的頂面低於該第一覆蓋部分的頂面。
其中，該螢光粉層之第一覆蓋部分的頂面為一平面，第二覆蓋部分的頂面為一平面。
其中，該第一覆蓋部分的頂面與該發光二極體晶片頂面的厚度為一第一厚度，該第二覆蓋部分與該基板表面的厚度為一第二厚度，且該第一厚度實質上等於第二厚度。
本案的優點在於，藉由螢光粉層的結構改良，降低使用發光二極體晶片的發光裝置中間區域與邊緣區域的色溫差值，降低黃暈現象及空間色偏現象，使發光裝置有較高的發光品質，且照度均勻。
茲有關本發明之詳細內容及技術說明，現以實施例來做進一步說明，但應瞭解的是，該等實施例僅為例示說明之用，而不應被解釋為本發明實施之限制。
請參閱圖3，為本發明之發光裝置之示意圖。本發明係一種發光裝置，該發光裝置為平板型發光裝置，其包括：一基板100，一發光二極體晶片200設置於該基板100上，及一螢光粉層300覆蓋該發光二極體晶片200。其中該螢光粉層300具有一第一覆蓋部分310及一第二覆蓋部分320，該第一覆蓋部分310覆蓋該發光二極體晶片200之頂面，該第二覆蓋部分320位於該發光二極體晶片200周邊區域基板100的表面，且該第二覆蓋部分320的頂面與該第一覆蓋部分310的頂面具高度差，該第二覆蓋部分320的頂面低於該第一覆蓋部分310的頂面。
其中，該螢光粉層300之第一覆蓋部分310的頂面為一平面，第二覆蓋部分320的頂面為一平面。假設，該第一覆蓋部分310的頂面與該發光二極體晶片200頂面的厚度為一第一厚度T1，該第二覆蓋部分320與該基板100表面的厚度為一第二厚度T2，則該第一厚度T1實質上等於第二厚度T2。
藉由上述該螢光粉層300的結構，可以控制該螢光粉層300在該發光二極體晶片200頂面與側面的厚度。以藍光LED晶片加上黃色螢光粉為例，本發明結構將使該發光二極體晶片200頂面與側面的演色性更均勻，降低中間區域與邊緣區域的色溫差值，降低黃暈現象及
空間色偏現象，使發光裝置有較高的發光品質。
如下表二所示：
就上述表二藍光LED晶片加上黃色螢光粉的發光裝置為例，在發光裝置的中間區域(0度)時，色溫值(CCT)為6761K，而在出光邊緣處(±90度)時的色溫平均值為6320K偏黃，中間區域與邊緣區域的色溫差值為441K，相較於傳統螢光粉層結構的發光裝置，本發明的色溫差值相對小很多，因此空間色偏現象較低，發光較均勻。
請參閱圖4及圖5，本發明最佳實際製作方式上，該發光二極體晶片200是以覆晶方式(flip-chip)接合於該基板100上，再將一具有開口410之遮罩400設置於該基板100。覆晶接合方式由於無需打線且晶片與基板的接觸面積大，因此具有速度快、散熱佳、體積小，發光區域大的優點。覆晶方式相較於傳統之COB(Chip on board)固晶方式係先將發光二極體晶片200固定在基板100上，然後再經由打線連接發光二極體晶片200與基板100，因此製程時間較長；然而，本發明之發光二極體晶片200其實亦可採用COB固晶方式設置於基板100上。
再藉由該遮罩400的開口410使該發光二極體晶片200露出(如圖4所示)，再將螢光粉層300材料以噴塗
方式(圖中未示)附著於該發光二極體晶片200上及部分基板100上。實施上該遮罩400的開口410界定了該螢光粉層300之區域，此區域之大小即為該開口410之大小，且開口410的形狀依使用需求可為圓形、方形或任意形狀。
該螢光粉層300的形成可採用單次或多次噴塗之方式來達到所需的厚度，使整體發光裝置達到所需的目標色溫值；當使用多次噴塗方式時，在每一次的噴塗過程中，該遮罩400與該基板100之位置需一致，使每一次噴塗過程之形成該螢光粉層300的區域不會因為遮罩400偏移導致該螢光粉層300的厚度不均勻，該螢光粉層300之第一覆蓋部分310的頂面為平面，第二覆蓋部分320的頂面為平面(如圖5所示)，且由於該螢光粉層300的材料(螢光粉膠體)是均勻之噴塗於該基板100上，所以該第一厚度T1等於第二厚度T2。在該螢光粉層300完成之後，移除該遮罩400。
值得一提的是，實施上該第二厚度T2需小於該遮罩400之厚度，使該遮罩400易於與該基板100分離。且若該遮罩400之厚度大於該發光二極體晶片200之厚度，將使得該螢光粉層300的材料(螢光粉膠體)不容易附著於該發光二極體晶片200之側面，因此，實施上該遮罩400之厚度小於發光二極體晶片200之厚度。
實施上前述該發光裝置完成後，可以再透過膠封或透鏡方式設置於基板100上，用以蓋住保護該發光二極體晶片200及該螢光粉層300。
請再參閱圖6至圖8，為複數個發光二極體晶片實
際製作流程示意圖。該基板100係載有複數個發光二極體晶片200，且在噴塗形成該螢光粉層300的螢光粉膠體的過程中，係經過多次的噴塗動作，使該螢光粉層300達到所需的厚度，使每一個發光裝置達到所需的目標色溫值，且每一次的噴塗過程中，該遮罩400與該基板100的位置皆需固定，使每一次噴塗過程之形成該螢光粉層300的區域不會因為遮罩400偏移導致該螢光粉層300的厚度不均勻。在該螢光粉層300完成之後，移除該遮罩400。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，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發明說明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。
10‧‧‧基板
20‧‧‧發光二極體晶片
30‧‧‧螢光粉層
40‧‧‧反射杯
100‧‧‧基板
200‧‧‧發光二極體晶片
300‧‧‧螢光粉層
310‧‧‧第一覆蓋部分
320‧‧‧第二覆蓋部分
400‧‧‧遮罩
410‧‧‧開口
T1‧‧‧第一厚度
T2‧‧‧第二厚度
圖1為習知之發光裝置之示意圖一。
圖2為習知之發光裝置之示意圖二。
圖3為本發明發光裝置之一較佳實施例的示意圖。
圖4為本較佳實施例實際製作之示意圖一。
圖5為本較佳實施例實際製作之示意圖二。
圖6為複數個發光二極體晶片實際製作之示意圖一。
圖7為複數個發光二極體晶片實際製作之示意圖二。
圖8為複數個發光二極體晶片實際製作之示意圖三。
100‧‧‧基板
200‧‧‧發光二極體晶片
300‧‧‧螢光粉層
310‧‧‧第一覆蓋部分
320‧‧‧第二覆蓋部分
T1‧‧‧第一厚度
T2‧‧‧第二厚度
Claims (4)
- 一種發光裝置，其包括：一基板；一發光二極體晶片，其設置於該基板上；及一螢光粉層，其覆蓋該發光二極體晶片，其中該螢光粉層具有一第一覆蓋部分及一第二覆蓋部分，該第一覆蓋部分覆蓋該發光二極體晶片之頂面，該第二覆蓋部分位於該發光二極體晶片周邊區域基板的表面，且該第二覆蓋部分的頂面與該第一覆蓋部分的頂面具高度差，該第二覆蓋部分的頂面低於該第一覆蓋部分的頂面。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中，該螢光粉層之第一覆蓋部分的頂面為一平面。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中，該螢光粉層之第二覆蓋部分的頂面為一平面。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中，該第一覆蓋部分的頂面與該發光二極體晶片頂面的厚度為一第一厚度，該第二覆蓋部分與該基板表面的厚度為一第二厚度，且該第一厚度實質上等於第二厚度。
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