TWI521171B - 發光裝置 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種發光裝置，且特別是有關於一種具有多層透光層的發光裝置。
傳統發光裝置受限於不透光之金屬基板限制，其發光元件所發射的光線無法從金屬基板出光，因而限制發光裝置的光型分佈均勻性。因此，如何提升發光裝置的光型分佈均勻性戲本領域業者努力目標之一。
本發明係有關於一種發光裝置，可提升光型分佈均勻性。
根據本發明之一實施例，提出一種發光裝置。發光裝置包括一透光基板及一發光元件。透光基板包括依序堆疊之一折射率為N1之第一透光層、一折射率為N2之第二透光層及一折射率為N3之第三透光層，且第三透光層包括一裸露出第二透光層表面的凹部。發光元件，設於該凹部內，該發光元件具有一底出光面，面對裸露出的該第二透光層，並且該發光元件之折射率為Nchip。其中，空氣之折射率定義為Nair，且Nchip>N2>N1,N3>Nair。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
100‧‧‧發光裝置
110‧‧‧透光基板
111‧‧‧第一透光層
112‧‧‧第二透光層
112s‧‧‧側面
112u‧‧‧表面
113‧‧‧第三透光層
113u、120u‧‧‧上表面
113r‧‧‧凹部
113w‧‧‧側壁
114‧‧‧第一電極線
115‧‧‧第二電極線
120‧‧‧發光元件
121‧‧‧第一電性接點
122‧‧‧第二電性接點
120b‧‧‧底出光面
120s‧‧‧側出光面
130‧‧‧波長轉換層
A1‧‧‧第一夾角
A2‧‧‧第二夾角
D1、D2、D3‧‧‧光損
L1、L2、L3、L4‧‧‧光線
N1、N2、N3、Nchip、Nair‧‧‧折射率
△N1、△N2、△N3‧‧‧折射率差異
第1圖繪示依照本發明一實施例之發光裝置的剖視圖。
第2圖繪示第1圖之外觀圖。
第1圖繪示依照本發明一實施例之發光裝置的剖視圖。發光裝置100包括透光基板110、發光元件120及波長轉換層130。
透光基板110的整體厚度介於0.1毫米至5毫米之間。透光基板110包括依序堆疊之第一透光層111、第二透光層112及第三透光層113。第一透光層111之折射率為N1，第二透光層112之折射率為N2及第三透光層113的折射率為N3。發光元件120之折射率為Nchip，且空氣之折射率定義為Nair。上述折射率的關係為Nchip>N2>N1,N3>Nair。一實施例中，第一透光層111、第二透光層112及第三透光層113的材料可選自藍寶石(sapphire)、金屬氧化物、碳化矽、單晶矽、多晶矽、玻璃、塑膠，其中金屬氧化物如氧化鋅、氧化鈦，而塑膠例如是聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate,PMMA)、甲基丙烯酸甲脂聚苯乙烯(MS)或聚苯乙烯(PS)。只要第一透光層111、第二透光層112及
第三透光層113能滿足上述折射率關係，本發明實施例不限定第一透光層111、第二透光層112及第三透光層113的材料。此外，第一透光層111、第二透光層112及第三透光層113的穿透率大於70%，然本發明實施例不限於此。
一實施例中，發光元件120之折射率Nchip約2.5，第一透光層111之折射率N1約1.8，第三透光層113之折射率N3可與第一透光層111之折射率N1大致上相同，而第二透光層112之折射率N2約2.1。在此設計下，第一透光層111的材料可選用玻璃，第二透光層112的材料可選用金屬氧化物，如氧化鋅、氧化鈦，而第三透光層113的材料可與第一透光層111相似。
第三透光層113包括一裸露出第二透光層112之表面112u的凹部113r。發光元件120設於凹部113r內。凹部113r的深度介於約0.05毫米至0.5毫米之間；然而，凹部113r的深度可視發光元件120的厚度而定，本發明實施例不加以限制。藉由發光元件120的厚度及凹部113r的深度搭配，發光元件120的上表面120u可對齊第三透光層113的上表面113u。另一實施例中，發光元件120的上表面120u可高於或低於第三透光層113的上表面113u。
發光元件120具有底出光面120b，其面對從凹部113r露出的第二透光層112，使底出光面120b所發射的光線L1依序經過第二透光層112及第一透光層111而出光。由於Nchip>N2>N1的設計，使從發光元件120至第一透光層111的折射率變
化趨緩，而此可減少光線L1的光損失。
當光線L1所經過之界面的折射率變化愈大則光損失愈大。舉例來說，若省略第二透光層112，發光元件120與第一透光層111之界面的折射率差異△N1=Nchip-N1，光線L1經過折射率差異△N1之界面的光損假設為D1。本實施例中，發光元件120與第二透光層112之界面的折射率差異△N2=Nchip-N2，第二透光層112與第一透光層111之界面的折射率差異△N3=N2-N3，其中△N2及△N3皆小於△N1。光線L1經過折射率差異△N2之界面的光損假設為D2，而經過折射率差異△N3之界面的光損假設為D3。就光損而言，由於本實施例之發光元件120至第一透光層111之間的折射率變化趨緩(△N2→△N3)，因此光損D2與D3的和仍小於光損D1。也就是說，由於本實施例之第二透光層112的設計，避免發光元件120至第一透光層111之間折射率變化過劇，因此可減少光線L1的出光損失。
發光元件120例如是一發光二極體晶片。本實施例中，發光元件120是一覆晶式發光二極體晶片。詳細來說，發光元件120包括第一電性接點121及第二電性接點122，其中第一電性接點121及第二電性接點122形成於發光元件120的底出光面120b上。透光基板110更包括第一電極線114及第二電極線115，其中第一電性接點121及第二電性接點122分別與第一電極線114及第二電極線115對接，以電性連接於第一電極線114及第二電極線115。
發光元件120更包含一側出光面120s，其面對凹部113r之第三透光層113之側壁113w。從側出光面120s射出的光線L2穿透第三透光層113進入第二透光層112後，由於N2>N1且N2>N3，且第二透光層112被夾設於第一透光層111與第三透光層113之間，使光線L2於第二透光層112內全反射的機率較大。由於光線L2於第二透光層112內全反射，因此可降低從第二透光層112的側面112s出光光線L2的光損失。
本實施例中，側出光面120s與凹部113r之第三透光層113之側壁113w彼此平行。發光元件120之底出光面120b與側出光面120s之夾角為第一夾角A1，且第一夾角A1係為鈍角。凹部113r內的第二透光層112與第三透光層113之間的第二夾角A2係互補於第一夾角A1的銳角，其中第二夾角A2介於30度至90度之間。另一實施例中，第一夾角A1與第二夾角A2的關係不限於互補，例如，第一夾角A1可以是90度，而第二夾角A2可介於30度至90度之間。只要從側出光面120s射出的光線L2可穿透第三透光層113且進入第二透光層112即可，本發明實施例不限定第一夾角A1與第二夾角A2的關係，亦不限定側出光面120s與側壁113w須平行。
波長轉換層130設置於發光元件120上方。波長轉換層130包括一種可被發光元件120激發而發出另一波長較長光線的螢光粉，使從發光元件120之上表面120u射出的光線L3經由波長轉換層130的轉換後，以不同的色光出光。
另外，如第1圖所示，由於發光元件120的側出光面120s貼近第三透光層113，使發光元件120之側出光面120s所發射光線L4在出射至空氣之前可以先通過第三透光層113內，以降低光損。進一步地說，相較於第三透光層113，波長轉換層130的折射率低且各處的局部折射率不一致；因此，若省略第三透光層113，則從發光元件120的側出光面120s發出的光線L4會先進入波長轉換層130後再出射至空氣，如此將增加光損。反觀本實施例，由於第三透光層113的設計，使發光元件120→第三透光層113→空氣的折射率變化更緩和(相較於發光元件120→波長轉換層130→空氣而言)，因此可降低光損。一實施例中，波長轉換層130可不形成於側出光面120s與第三透光層113之間的空間，然亦可填滿側出光面120s與第三透光層113之間的空間的至少一部分。此外，側出光面120s可與第三透光層113間隔一距離，然亦可直接接觸第三透光層113。
綜上所述，由於本發明實施例之發光裝置100的上表面、下表面與側面都可出光，使發光裝置100成為一全周出光型發光裝置，進而提升發光裝置100的光型分佈均勻度。
第2圖繪示第1圖之外觀圖(為避免圖式過於複雜，未繪示發光元件及波長轉換層)。透光基板110之第一電極線114及第二電極線115分別沿第二透光層112的表面112u及第三透光層113之側壁113w延伸至第三透光層113的上表面113u。發光元件120可透過延伸於上表面113u的第一電極線114及第二電極線115
與外部電路板(未繪示)電性連接，使外部電路板透過第一電極線114及第二電極線115控制發光元件120發光。另一實施例中，本發明實施例之第一電極線114及第二電極線115亦可不整個裸露於上表面113u。例如，第一電極線114之一部分及/或第二電極線115之一部分可於第一/第二透光層之夾層內或第二/第三透光層之夾層內延伸，而第一電極線114之另一部分及/或第二電極線115之另一部分再露出連接外部電源之銲墊於上表面113u。
綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，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‧‧‧發光裝置
110‧‧‧透光基板
111‧‧‧第一透光層
112‧‧‧第二透光層
112s‧‧‧側面
112u‧‧‧表面
113‧‧‧第三透光層
113u、120u‧‧‧上表面
113r‧‧‧凹部
113w‧‧‧側壁
114‧‧‧第一電極線
115‧‧‧第二電極線
120‧‧‧發光元件
121‧‧‧第一電性接點
122‧‧‧第二電性接點
120b‧‧‧底出光面
120s‧‧‧側出光面
130‧‧‧波長轉換層
A1‧‧‧第一夾角
A2‧‧‧第二夾角
L1、L2、L3、L4‧‧‧光線
Claims (10)
- 一種發光裝置，包括：一透光基板，包括依序堆疊之一折射率為N1之第一透光層、一折射率為N2之第二透光層及一折射率為N3之第三透光層，且該第三透光層包括一裸露出該第二透光層表面的凹部；一發光元件，設於該凹部內，該發光元件具有一底出光面，面對裸露出的該第二透光層，並且該發光元件之折射率為Nchip；其中，空氣之折射率定義為Nair，且Nchip>N2>N1,N3>Nair。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該發光元件更包含一側出光面，面對該凹部之該第三透光層之側壁。
- 如申請專利範圍第2項所述之發光裝置，其中該側出光面與該凹部之該第三透光層之側壁彼此平行。
- 如申請專利範圍第3項所述之發光裝置，其中該發光元件之該底出光面與該側出光面之夾角為第一夾角，且該第一夾角係為鈍角，而該凹部內的該第二透光層與該第三透光層之間的夾角係互補於該第一夾角的銳角。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中折射率N1等於折射率N3。
- 如申請專利範圍第5項所述之發光裝置，更包括一波長轉換層，該波長轉換層設置於該發光元件上方。
- 如申請專利範圍第6項所述之發光裝置，其中該波長轉換層包括一種可被該發光元件激發而發出另一波長較長光線的螢 光粉。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該第一透光層及該第三透光層的材料係玻璃，而該第二透光層係金屬氧化物。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該發光元件是一發光二極體晶片。
- 如申請專利範圍第9項所述之發光裝置，其中該發光二極體晶片是一覆晶發光二極體晶片。
Priority Applications (1)
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| TW103104517A TWI521171B (zh) | 2014-02-12 | 2014-02-12 | 發光裝置 |
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| TW103104517A TWI521171B (zh) | 2014-02-12 | 2014-02-12 | 發光裝置 |
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| TW201531650A TW201531650A (zh) | 2015-08-16 |
| TWI521171B true TWI521171B (zh) | 2016-02-11 |
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Family Applications (1)
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| TW103104517A TWI521171B (zh) | 2014-02-12 | 2014-02-12 | 發光裝置 |
Country Status (1)
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| TW (1) | TWI521171B (zh) |
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2014
- 2014-02-12 TW TW103104517A patent/TWI521171B/zh active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW201531650A (zh) | 2015-08-16 |
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