TWI640715B - 光源模組 - Google Patents

Abstract

一種光源模組，包含基板、第一發光二極體晶片及波長轉換層。第一發光二極體晶片定位於基板上，並具有以900奈米至1000奈米波長的放射；波長轉換層定位於第一發光二極體晶片上方，並與第一發光二極體晶片的放射發生波長轉換並產生小於900奈米波長的放射。

Description

光源模組

本創作是關於半導體元件，且特別是有關於以發光二極體作為光源的光源模組。

車牌辨識系統是一種在影像處理領域中常見的影像辨識技術。為了提高辨識效果，車牌辨識系統中用以擷取車牌影像所需的發光模組及收光模組多會依據車牌顏色調整其適用波段。

然而，當車牌辨識系統的適用波段落在紅光頻譜，且此車牌辨識系統應用於一般道路時，車牌辨識系統發出的紅光可能導致用路人將車牌辨識用紅光誤認為交通號誌中的紅色燈號，進而影響道路安全。

依據本創作提供一種光源模組，其包含基板、第一發光二極體晶片及波長轉換層。第一發光二極體晶片定位於基板上，並具有以900奈米至1000奈米波長的放射；波長轉換層定位於發光二極體晶片上方，波長轉換層與第一發光二極體晶片的部分放射發生波長轉換並產生小於900奈米波長的放射。

在本創作的一實施方式中，波長轉換層可呈圓弧狀地定位於第一發光二極體晶片上方，且波長轉換層與第一發光二極體晶片的部分放射發生波長轉換並可產生可見光。

在本創作的另一實施方式中，光源模組還可包含透光膠體層，其可呈圓弧狀地包覆第一發光二極體晶片及波長轉換層。

在本創作的又一實施方式中，光源模組更可以包含第二發光二極體晶片，其定位於基板上並與第一發光二極體晶片形成串聯連接，且波長轉換層可同時包覆第二發光二極體晶片。第二發光二極體晶片可具有以660奈米至900奈米波長的放射。

根據本發明另提供一種光源模組，其包含基板、複數第一發光二極體晶片、第二發光二極體晶片及波長轉換層。第一發光二極體晶片定位於基板上，第一發光二極體晶片具有以900奈米至1000奈米波長的放射。第二發光二極體晶片定位於基板上，並具有以660奈米至900奈米波長的放射；波長轉換層包覆第一發光二極體晶片及第二發光二極體晶片，波長轉換層與第一發光二極體晶片的部分放射發生波長轉換並產生小於900奈米波長的放射，第一發光二極體晶片以等間隔地環繞在第二發光二極體晶片周圍。

在本創作的一實施方式中，第一發光二極體晶片可並聯連接，且第二發光二極體可與並聯連接之第一發光二極體晶片形成串聯連接。再者，波長轉換層與第一發光二極體晶片的部分放射發生波長轉換並可產生可見光。

在本創作的另一實施方式中，光源模組還可更包含電路層及複數導線，電路層設於基板上，導線跨接於電路層、第一發光二極體晶片及第二發光二極體晶片之間，以使等第一發光二極體晶片及第二發光二極體晶片形成電性連接。更具體言之，第一發光二極體晶片可為垂直結構式晶片，第二發光二極體晶片可為水平結構式晶片；第一發光二極體晶片定位於電路層中之正電極，且第一發光二極體晶片之下電極與正電極形成物理及電性連接；導線除了跨接於第一發光二極體晶片之上電極和第二發光二極體晶片之第一電極間，還跨接於第二發光二極體晶片之至少第二電極和電路層中之負電極間。

1、3‧‧‧光源模組

10、30‧‧‧基板

11a‧‧‧正電極

11b‧‧‧負電極

12、32‧‧‧第一發光二極體晶片

120‧‧‧上電極

122‧‧‧下電極

14‧‧‧第二發光二極體晶片

140‧‧‧第一電極

142‧‧‧第二電極

16、36‧‧‧波長轉換層

160、360‧‧‧螢光粉

18、19‧‧‧導線

31‧‧‧電路層

320‧‧‧電極

38‧‧‧透光膠體層

圖1繪示依照本創作第一實施方式之光源模組之俯視圖；圖2繪示依照本創作第一實施方式之光源模組之側視圖；圖3繪示依照本創作第一實施方式之光源模組之電路圖；及圖4繪示依照本創作第二實施方式之光源模組之側視圖。

請參閱圖1及圖2，其等分別繪示依照本創作第一實施方式之光源模組之俯視圖及側視圖。在圖1中，光源模組1包含基板10、至少一第一發光二極體晶片12、第二發光二極體晶片14，以及波長轉換層16；其中，第一發光二極體晶片12的數量可以為一個或多個，且在本實施方式中，第二發光二極體晶片12以兩個為例。

第一發光二極體晶片12及第二發光二極體晶片14分別定位於基板10上，並透過基板10截取操作所需電力；波長轉換層16至少包覆第一發光二極體晶片12，並用以與第一發光二極體晶片12之部分放射發生波長轉換並產生波長轉換之放射，波長轉換之放射的波長小於第一發光二極體晶片12的放射的波長。

在圖1及圖2中，基板10呈平板狀，其可以使用高分子材料、陶瓷或其他絕緣材料製成；當然，基板10也可以是外層包覆有絕緣層的金屬材料製成，藉以達到提高光源模組1散熱的效果。基板10的表面貼設有由正電極11a及負電極11b構成的電路層。

第一發光二極體晶片12具有以900奈米至1000奈米波長之放射；換言之，第一發光二極體晶片12供產生紅外光線。第一發光二極體晶片12定位於基板10上，並與基板10上的電路層形成電性連接。 在圖1中，第一發光二極體晶片12為垂直結構式晶片；也就是說，第一發光二極體晶片12的電極(即上電極120及下電極122)是排列在其半導體層的相對兩側。在進行固晶時，第一發光二極體晶片12的下電極122可直接地設於正電極11a上，再利用焊錫以使第一發光二極體晶片12與下電極122形成電性連接。

第二發光二極體晶片14具有以660奈米至900奈米波長之放射；換言之，第二發光二極體晶片14供產生紅光光線。第二發光二極體晶片14定位於基板10上，並與基板10上的電路層及第一發光二極體晶片12形成電性連接。在圖1中，第二發光二極體晶片14為水平結構式晶片；也就是說，第二發光二極體晶片14的電極(即第一電 極140及第二電極142)都是排列在其半導體層的上表面；其中，第一電極140為正端，第二電極142為負端。在進行固晶時，第二發光二極體晶片14非設有第一電極140及第二電極142的下表面直接貼附於基板10；之後，再利用打線製程以使電路層、第一發光二極體晶片12及第二發光二極體晶片14形成電性連接(詳見後述)。

在圖1中，光源模組1以包含兩個第一發光二極體晶片12及一個第二發光二極體晶片14為例；其中，每個第一發光二極體晶片12的發光功率可經設計使小於第二發光二極體晶片14的功率，且第一發光二極體晶片12的發光功率的總和大致相同於第二發光二極體晶片14的發光功率。第二發光二極體晶片14定位在基板10的中心，第一發光二極體晶片12排列在第二發光二極體晶片14的相對兩側；藉此，可以有效地提高混光均勻度。要特別說明的是，當第一發光二極體晶片12的數量大於兩個時，第一發光二極體晶片12會以第二發光二極體晶片14為圓心呈等角度地排列在第二發光二極體晶片12周邊，即第一發光二極體晶片12會圍繞第二發光二極體晶片12。藉由使多個第一發光二極體晶片12環繞於第二發光二極體晶片14可以提升光源模組1放射的光色均勻度。

在完成固晶後，第一發光二極體晶片12會分別定位在正電極11a上，且第一發光二極體晶片12的下電極122可透過銲錫而與正電極11a形成物理連接及電性連接。之後，進行打線製程以使導線18跨設在第一發光二極體晶片12的上電極120和第二發光二極體晶片14 的第一電極140間，以及使導線19跨設在第二發光二極體晶片14的第二電極142和負電極11b間，並形成如圖3所繪示的電路架構。

在圖3中，兩個第一發光二極體晶片12並聯連接，且其等之陽極連接於電源正端(未圖示)，其等之陰極連接於第二發光二極體14的陽極；第二發光二極體晶片12的陰極連接於電源負端(未圖示)，即第二發光二極體晶片14會與並聯連接的多個第一發光二極體晶片12串聯連接。

波長轉換層16中的螢光粉會160與第一發光二極體晶片12之放射發生波長轉換，並產生具有小於900奈米波長之可見光放射。

更具體言之，波長轉換層16中的螢光粉160可以吸收第一發光二極體晶片12所放射的紅外光線，並利用向上轉換(Up-conversion)的特性，將紅外光線轉換成可見光；其中「向上轉換」也被稱為反史托克司位移(Anti-Stokes Shift)。簡言之，波長轉換層16中的螢光粉160會吸收相對較低能量的放射(例如前述的紅外光線)，並釋放出相對較高能量的放射(例如為綠光)。

由於第二發光二極體晶片14提供不能與波長轉換層16中螢光粉160發生波長轉換的紅色光線，因此藉由有效地混合波長轉換層16所放射的綠光(即前述的波長轉換光線)和第二發光二極體晶片14放射的紅色光線可獲得人眼可視的橘色光線。

復參閱圖1，波長轉換層16呈圓弧狀地包覆第一發光二極體晶片12及第二發光二極體晶片14；藉此，可以達到擴大光源模組1出光角度的效果；再者，波長轉換層16還能有效地防止第一發光二極體 晶片12及第二發光二極體晶片14受外物撞擊而損壞，並避免水氣或粉塵附著於第一發光二極體晶片12及第二發光二極體晶片14表面而影響其發光效率或甚至損壞。然而，在實際實施時，波長轉換層16也可以僅包覆第一發光二極體晶片12，並與第一發光二極體晶片12的部分放射發生波長轉換。相較於以波長轉換層16同時包覆第一發光二極體晶片12及第二發光二極體晶片14來說，波長轉換層16只包覆第一發光二極體晶片12可以有效地降低第二發光二極體晶片12放射的紅色光線在波長轉換層16中傳遞時產生的損耗。

波長轉換層16中的螢光粉160能與合成樹脂(未另標號)，例如環氧樹脂或矽樹脂，結合，接著點注或塗佈於第一發光二極體晶片12及/或第二發光二極體晶片14上，在進行乾燥、凝固、硬化或固化(例如為紫外光固化或室溫固化)。

此外，光源模組1還可以包含由適合的高分子材料，例如聚碳酸樹脂或其他光學透光材料所製成的透光膠體層，其被塑造在波長轉換層16上，其折射率經設計使光線容易逸出光源模組1。

本創作的光源模組1可供應用於利用紅光作為辨識光源的車牌辨識系統中，因其第二發光二極體晶片14的發射為紅光，故可以提供準確的車牌辨識結果；再者，光源模組1中的第一發光二極體晶片12的發射與波長轉換層16中螢光粉160的發射可與第二發光二極體晶片14的發射混合並產生人眼可視橘光，故可以避免用路人將車牌辨識用紅光誤認為交通號誌中的紅光的問題產生。

請參閱圖4，其繪示依照本創作第二實施方式之光源模組之側視圖。在圖4中，光源模組3包含基板30、第一發光二極體晶片32、波長轉換層36及透光膠體層38。第一發光二極體晶片32具有約900奈米至1000奈米波長的放射。第一發光二極體晶片32定位於基板30上，並與形成在基板30上的電路層31形成電性連接。

在圖3中，第一發光二極體晶片32為覆晶結構式晶片；也就是說，第一發光二極體晶片32的正、負電極320是具有間隔地設在其半導體層的一側，而非兩側。在進行固晶時，第一發光二極體晶片32設有電極320的表面直接貼附於電路層31，並可利用銲錫以與電路層31形成電性連接。換言之，第一發光二極體晶片32的電極320會與電路層31形成物理連接及電性連接。

波長轉換層36設在第一發光二極體晶片32的頂部(即第一發光二極體晶片32非設有電極320的表面)，波長轉換層36中的螢光粉360會與第一發光二極體晶片32放射的光線發生波長轉換產生具有小於900奈米波長的放射。

更具體言之，波長轉換層36中的螢光粉360可以吸收第一發光二極體晶片32所放射的紅外光線，並利用向上轉換的特性，將紅外光線轉換成可見光。簡言之，波長轉換層36中的螢光粉會吸收相對較低能量的發射(例如前述的紅外光線)，並釋放出相對較高能量的發射(例如為綠光)。

透光膠體層38由適合於高分子材料，例如聚碳酸樹脂或其他光學透光材料所製成的透光膠體層，其被塑造使包覆電路層31、第一 發光二極體晶片32及波長轉換層36，且其折射率經適當地設計使光線容易逸出光源模組3。

雖然本創作已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本創作，任何熟習此技藝者，在不脫離本創作的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本創作的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

Claims (12)

1. 一種光源模組，包含：一基板；一第一發光二極體晶片，定位於該基板上，該第一發光二極體晶片具有以900奈米至1000奈米波長的放射；以及一波長轉換層，定位於該第一發光二極體晶片上方，該波長轉換層呈圓弧狀地定位於該第一發光二極體晶片上方，其中，該波長轉換層與該第一發光二極體晶片的部分放射發生波長轉換並產生小於900奈米波長之放射。
2. 如請求項第1項所述之光源模組，其中該波長轉換層與該第一發光二極體晶片的部分放射發生波長轉換並產生可見光。
3. 如請求項第1項所述之光源模組，更包含一透光膠體層，包覆該第一發光二極體晶片及該波長轉換層。
4. 如請求項第3項所述之光源模組，其中該透光膠體層呈圓弧狀地包覆該第一發光二級體晶片及該波長轉換層。
5. 如請求項第1項所述之光源模組，更包含一第二發光二極體晶片，定位於該基板上並與該第一發光二極體晶片形成電性連接，該第二發光二極體晶片具有以660奈米至900奈米波長的放射。
6. 如請求項第5項所述之光源模組，其中該波長轉換層同時包覆該第二發光二極體晶片。
7. 如請求項第5項所述之光源模組，其中該第一發光二極體晶片與該第二發光二極體晶片形成串聯電連接。
8. 一種光源模組，包含：一基板；複數第一發光二極體晶片，定位於該基板上，該第一發光二極體晶片具有以900奈米至1000奈米波長的放射；一第二發光二極體晶片，定位於該基板上，該第二發光二極體晶片具有以660奈米至900奈米波長的放射；以及一波長轉換層，包覆該等第一發光二極體晶片及該第二發光二極體晶片，該波長轉換層與該第一發光二極體晶片的部分放射發生波長轉換並產生小於900奈米波長的放射，其中，該等第一發光二極體晶片以該第二發光二極體晶片為圓心呈等角度地排列在該第二發光二極體晶片的周邊。
9. 如請求項第8項所述之光源模組，其中該波長轉換層與該第一發光二極體晶片的部分放射發生波長轉換並產生可見光。
10. 如請求項第8項所述之光源模組，其中該等第一發光二極體晶片並聯連接，該第二發光二極體與並聯連接之該等第一發光二極體晶片形成串聯連接。
11. 如請求項第8項或第10項所述之光源模組，更包含：一電路層，設於該基板上；及複數導線，跨接於該電路層、該等第一發光二極體晶片及該第二發光二極體晶片之間，以使該等第一發光二極體晶片及該第二發光二極體晶片形成電性連接。
12. 如請求項第11項所述之光源模組，其中各該第一發光二極體晶片為垂直結構式晶片，該第二發光二極體晶片為水平結構式晶片，各該第一發光二極體晶片定位於該電路層中之一正電極，且各該第一發光二極體晶片之一下電極與該正電極形成物理及電性連接，該等導線跨接於該等第一發光二極體晶片之一上電極和該第二發光二極體晶片之至少一第一電極間，以及該第二發光二極體晶片之至少一第二電極和該電路層中之一負電極間。