提升混光效果的白光二極體封裝改良結構的製作方法
2023-06-17 11:10:11 2
專利名稱：提升混光效果的白光二極體封裝改良結構的製作方法
技術領域：
本發明關於一種發光二極體結構,尤指一種在不影響波長600nm 700nm發光二極體發光效率下，將波長400nm 500nm的光源部分轉換成為490nm 600nm的光線，並使不同波長的光線均勻混合的提升混光效果的白光二極體改良結構。
背景技術：
發光二極體作為白光背光應用在現今生活中十分廣泛，而白光背光主要由R、G、B三色發光二極體混光及封裝互補色螢光粉(螢光粉)兩種方式形成。由於R、G、B三3色發光二極體混光成本較高，紫外光激發多色螢光粉則發光穩定性差、光衰較大且有對健康影響的疑慮，較便宜且高效率的藍光發光二極體加上黃色螢光粉封裝所形成的白光發光二極體因而成為近來發光二極體背光源的主流。但由於黃色螢光粉相關的專利皆掌握於日本，且僅有兩色混光的白光其演色性較差，加上發光二極體製造封裝的技術逐漸成熟，1998年美國GELcore提出在藍色LED晶片上塗覆綠色和紅色螢光粉，藉助藍光LED分別激發可發紅光(SrS:Su或CaS:Eu)及綠光(SrGa2S4:Eu)的硫化物螢光粉，粉體發出紅、綠光與未被吸收的藍光混和產生白光的發光二極體發光效率大幅提升，逐漸佔有市場優勢，成為背光源的主流之一。除了單顆發光二極體晶片封裝的發光二極體，現今的技術也能將一顆以上的發光二極體晶片封裝於同一發光二極體支架內而成為點光源，加上紅光螢光粉有效轉換效率較低，因此，也有以藍光發光二極體晶片及紅光發光二極體晶片加上綠光螢光粉封裝而成的發光二極體技術。如專利號US6577073(臺灣地區公告號594828)揭露的內容，將紅光與藍光發光二極體置於同一支架內，並覆蓋可發出綠光的螢光粉，使螢光粉受到藍光激發後發出綠光，便可與紅光、藍光混合成為白光的點光源。由於紅光的發光效率為三色發光二極體中偏低，更因為無法激發螢光粉而受到螢光粉的遮蔽降低其出光效率，使得此種發光二極體的出光效率較差，故，便有如公告號M380580的發光二極體結構設計，以資改善出光效率，但此種封裝結構製作過程繁雜，大幅增加成本且不利於量產。於是，有鑑於上述缺失，本發明提供一種結構簡單而便於製造的發光二極體封裝結構，且具有能提升混光效果及改良發光效率的功效，提供較高演色性的白光點光源。
發明內容
本發明的一目的，旨在提供一種發光二極體封裝結構，使螢光粉能塗覆於指定區域以使其激發轉換光能效果提升，並能降低遮蔽其他波長光線的機率，使整體光效能提升。本發明的另一目的，旨在提供一種便於封裝製程製作的支架結構，使前述的結構能易於量產而具有實質的產業效益，並利用光學設計增加混光效果使出光更加均勻。為達上述的目的，本發明的提升混光效果的白光二極體封裝改良結構，包括:至少一第一發光晶片，供以提供波長400nm 500nm的光源；至少一第二發光晶片，供以提供波長600nm 700nm的光源；一支架結構，供以容裝該第一發光晶片與該第二發光晶片，使該第一發光晶片與該第二發光晶片個別的出光經過混光後形成白光點光源出光效果，該支架結構包含:一第一容置部，為下窄上寬的杯狀結構，供以設置該第一發光晶片；一第二容置部，為下窄上寬的杯狀結構，供以設置該第二發光晶片；一間隔部，位於該第一容置部與該第二容置部之間，供該第一發光晶片與該第二發光晶片打線連接設置；及一混光區，供該第一發光晶片與該第二發光晶片的出光於該混光區內混光後形成白光點光源；一第一膠體，摻雜一綠光螢光粉並充填至該第一容置部供以包覆該第一發光晶片，使第一發光晶片發出的部分光源經該綠光螢光粉激發後由波長400nm 500nm轉換至490nm 600nm的光源；一第二膠體，供充填該第二容置部以包覆該第二發光晶片；及一覆蓋膠體，封裝充填於該混光區內而設置於該第一膠體與該第二膠體上。有鑑於出光的指向性範圍，該第一容置部與該第二容置部的剖面為下窄上寬的梯形。且為了光學的混光及出光效果，該第一容置部與該第二容置部的剖面為下窄上寬的梯形，且該梯形非相鄰該間隔部的一底角為一直角的設置。其中，該第一膠體的該綠光螢光粉摻雜形成於該第一發光晶片的表面而完全包覆該第一發光晶片，以達到光能轉換的效果，提供不同波長的出光，提升演色性的表現。其中，該第二膠體摻雜一擴散劑，使出光更加均勻而無被該綠光螢光粉遮蔽的憂慮。為達到均勻混光的目的，該覆蓋膠體摻雜一擴散劑，使不同波長的光線均勻混合的後，形成白色的點光源。為達到提升光效率及混光效果，並易於製造的目的，本發明的提升混光效果的白光二極體封裝改良結構，包括:至少一第一發光晶片，供以提供波長400nm 500nm的光源；至少一第二發光晶片，供以提供波長600nm 700nm的光源；一支架結構，供以容裝該第一發光晶片與該第二發光晶片，使該第一發光晶片與該第二發光晶片個別的出光經過混光後形成白光點光源出光效果，該支架結構包含:一第一容置部，為下窄上寬的杯狀結構且其剖面為一圓弧狀，該第一容置部供以設置該第一發光晶片；一第二容置部，相鄰該第一容置部設置，該第二容置部為下窄上寬的杯狀結構且其剖面為一圓弧狀並供以設置該第二發光晶片；及一混光區，供該第一發光晶片與該第二發光晶片的出光於該混光區內混光後形成白光點光源；一第一膠體，摻雜一綠光螢光粉並充填至該第一容置部供以包覆該第一發光晶片，使該第一發光晶片發出的部分光源經該綠光螢光粉激發後由波長400nm 500nm轉換至490nm 600nm的光源；一第二膠體，供充填該第二容置部以包覆該第二發光晶片 '及一覆蓋膠體，封裝充填於該混光區內而設置於該第一膠體與該第二膠體上。其中，該第二膠體摻雜一擴散劑，使出光更加均勻，另該覆蓋膠體摻雜一擴散劑，俾能增進混光的效果。通過本發明的設計，使螢光粉僅摻雜于波長400nm 500nm的光源上方，使螢光粉吸收光能並轉換成為490nm 600nm的光線，使出光涵蓋的波長範圍增加，因而提升白光二極體的演色性，且另一波長的出光並不會受到螢光粉的遮蔽而造成發光效率下降，因而改良習知的缺失。且，本發明利用支架形狀的設計，分開置放兩不同波長的發光二極體晶片，並分別進行點膠、螢光粉塗覆等製程，易於量產而具有實質的產業效益，且，能針對支架的形狀進行設計，利用光的特性使混光效果提升而使出光更加均勻，提供演色性、均勻度、耗電量低等特性較佳的白光發光二極體。
圖1是本發明優選的實施例的剖面狀態圖(一)。圖2是本發明優選的實施例的剖面狀態圖(二)。圖3是本發明優選的實施例的剖面狀態圖(三)。圖4是本發明另一優選的實施例的剖面狀態圖。附圖標記說明:1_白光二極體封裝改良結構；10_第一發光晶片；12_第二發光晶片；14-支架結構；140-第一容置部；142-第二容置部；144-混光區；146-間隔部；160_第一膠體；162-第二膠體；164-覆蓋膠體；180-綠光螢光粉；182_擴散劑；L1_第一光線；L2-第二光線；L3_第二光線。
具體實施例方式為使貴審查委員能清楚了解本發明的內容，謹以下列說明搭配附圖，敬請參閱。請參閱圖1，為本發明優選的實施例的剖面狀態圖(一)。如圖中所示，本發明提升混光效果的白光二極體封裝改良結構1，包含有至少一第一發光晶片10及至少一第二發光晶片12,該等兩種發光晶片分別設置於一支架結構14內的一第一容置部140與一第二容置部142的底部，該第一容置部140為下窄上寬的杯狀結構，供以設置該第一發光晶片10，該第二容置部142為下窄上寬的杯狀結構，供以設置該第二發光晶片142，該第一容置部140與該第二容置部142的剖面均為下窄上寬的梯形，使該第一發光晶片10與該第二發光晶片12的出光經過反射而射出，提升白光二極體整體的出光效率。該第一容置部140與該第二容置部142之間設置有一間隔部146，供該第一發光晶片10與該第二發光晶片12打線連接設置。該第一容置部140內充填一第一膠體160包覆該第一發光晶片10，該第一膠體160摻雜一綠光螢光粉180,當該第一發光晶片10提供的波長400nm 500nm的第一光線LI進入該第一膠體160，並激發該綠光螢光粉180而發出波長490nm 600nm的第三光線L3。而該第二容置部142內則充填一第二膠體162並包覆該第二發光晶片12。該第一容置部140與該第二容置部142上方為一混光區144,內封裝充填有一覆蓋膠體164而設置於該第一膠體160與該第二膠體162上。由於該綠光螢光粉180摻雜於該第一膠體160內的摻雜密度經過光學設計調整，故由該第一容置部140進入該混光區144的光線包含400nm 500nm及490nm 600nm兩種波段的第一光線LI及第三光線L3,同時該第二發光晶片12提供的波長600nm 700nm的第二光線L2也從該第二容置部142進入該混光區144，三種不同波段的光線於該混光區144經過混光後並形成白光的出光效果，為了更加提升混光的效果，該覆蓋膠體164摻雜一擴散劑182，使光線進入該混光區144時產生漫射、散射的光學反應而使混光更加均勻，提供白光光源以資背光、照明等應用。本發明的該白光二極體封裝改良結構I更可適用於現今螢光粉塗覆的另外兩種方式，除了均勻摻雜於該第一膠體160內的方式(Uniform distribution)外，更可運用非接觸式螢光粉塗覆(Remote Phosphor)或電泳披覆式螢光粉塗覆(Conformal coating)的技術將該綠光螢光粉180摻雜於該第一膠體160中。請參閱圖2的本發明優選的實施例的剖面狀態圖(二)，該綠光螢光粉180利用非接觸式螢光粉塗覆方式摻雜於該第一膠體160中，使該綠光螢光粉180形成位於該第一容置部140杯口處的一薄層,該第一發光晶片10發出的光線經過該綠光螢光粉180薄層時激發該綠光螢光粉180而形成兩種不同波長的光線，並增進白光發光二極體的光輸出。請參閱圖3的本發明優選的實施例的剖面狀態圖(三)，圖中所示為利用電泳披覆技術使該綠光螢光粉180形成均勻厚度的敷行塗覆結構於該第一發光晶片10表面而完全包覆該第一發光晶片10，使光從該第一發光晶片10發出後隨即激發該綠光螢光粉180並轉換成為不同波長的光線，讓兩種不同波長的光線發生折射、散射的路徑更長，使其混光均勻。更可摻雜該擴散劑182於該第一膠體160與該第二膠體162中，使光線經由該第一容置部140、第二容置部142及混光區144中摻雜有該擴散劑182的該第一膠體160、第二膠體162及覆蓋膠體164的漫射，改善發光二極體顏色的均勻性，使其白光更加均勻。除此的夕卜，為了使光線集中，也可於該第一容置部140與該第二容置部142的形狀加以設計，使此二容置部的剖面為下窄上寬的梯形，且該梯形非相鄰該間隔部的一底角為一直角，該第一發光晶片10與該第二發光晶片12發散的光線產生折射現象而更往中間區域集中，提升其光使用率而增加出光效能。請參閱圖4的本發明另一優選的實施例的剖面狀態圖。如圖中所示，該提升混光效果的白光二極體封裝改良結構I利用不同的幾何形狀設計以達到均勻混光並提升光效能的功效。該支架結構14為圓弧狀設計，其包含的該第一容置部140及與其相連的該第二容置部142均為下窄上寬的杯狀結構且其剖面為一圓弧狀，供以設置該第一發光晶片10及第二發光晶片12，並藉助圓弧狀設計調整兩發光晶片的出光角度。該第一發光晶片10提供波長400nm 500nm的光源,射入充填於該第一容置部140的該第一膠體160後,使該第一發光晶片10發出的部分光源經該綠光螢光粉180激發後由波長400nm 500nm轉換至490nm 600nm的光源，而該第二發光晶片12提供波長600nm 700nm的光源，進入充填於該第二容置部142的該第二膠體162，並通過摻雜於該第二膠體162的該擴散劑182而產生散射。三種不同波長的光線分別由該第一容置部140及該第二容置部142射入該混光區144，並於該混光區144內混光後形成白光點光源。充填於該混光區144的該覆蓋膠體164中更可摻雜該擴散劑182於其中，使混光效果更佳以提供較均勻的白光。綜上所述 ，本發明在實施時具有下列優點:1.兼顧白光二極體出光所涵蓋的波長範圍及發光效率。將螢光粉設置於可激發螢光粉的光源上方，不僅可達到將光能轉換為不同波長的光線的功效，更可避免螢光粉遮蔽其他光源的光線，故，在增加白光的演色性同時，更提高其發光效率，進而可節省電能消耗。2.將一顆以上的發光晶片封裝於單顆發光二極體內，並僅將螢光粉覆蓋於特定
發光晶片上方，於量產的製程較為困難而步驟繁複，進而使良率較低。通過本發明的設計，
針對支架形狀加以改良並配合發光晶片、封膠、螢光粉的配置，利用分別設置的容置槽置放
發光晶片，並對各容置槽分別進行點膠、螢光粉塗覆等製程，易於量產而具有實質的產業效.、/■
Mo3.針對支架的外型進行光學設計，利用光的特性使混光效果提升而使出光更加均勻，並調整出光使出光的效能更佳提升，提供演色性、均勻度、耗電量低等特性優選的的白光發光二極體。然而，以上所述者，僅為本發明的優選的實施例而已，並非用以限定本發明實施的範圍，其他轉變方式也皆在本案的範疇之中；故此等熟習此技術的技術人員，在不脫離本發明的精神與範圍下所作的均等變化與修飾，皆應涵蓋於本發明的專利範圍內。
權利要求
1.一種提升混光效果的白光二極體封裝改良結構，其特徵在於，包括: 至少一第一發光晶片，供以提供波長為400nm 500nm的光源； 至少一第二發光晶片，供以提供波長為600nm 700nm的光源； 一支架結構，供以容裝該第一發光晶片與該第二發光晶片，使該第一發光晶片與該第二發光晶片個別的出光經過混光後形成白光點光源出光效果，該支架結構包括: 一第一容置部，為下窄上寬的杯狀結構，供以設置該第一發光晶片； 一第二容置部，為下窄上寬的杯狀結構，供以設置該第二發光晶片； 一間隔部，位於該第一容置部與該第二容置部之間，供該第一發光晶片與該第二發光晶片打線連接設置 '及 一混光區，供該第一發光晶片與該第二發光晶片的出光於該混光區內混光後形成白光點光源； 一第一膠體，摻雜一綠光螢光粉並充填至該第一容置部供以包覆該第一發光晶片，使第一發光晶片發出的部分光源經該綠光螢光粉激發後由波長400nm 500nm轉換至490nm 600nm的光源； 一第二膠體，供填充該第二容置部以包覆該第二發光晶片；以及 一覆蓋膠體，封裝充填於該混光區內而設置於該第一膠體與該第二膠體上。
2.根據權利要求1所述的白光二極體封裝改良結構，其特徵在於，該第一容置部與該第二容置部的剖面為下窄上寬的梯形。
3.根據權利要求1所述的白光二極體封裝改良結構，其特徵在於，該第一容置部與該第二容置部的剖面為下窄上寬的梯形，且該梯形非相鄰該間隔部的一底角為一直角的設置。
4.根據權利要求3所述的白光二極體封裝改良結構，其特徵在於，該第一膠體的該綠光螢光粉摻雜形成於該第一發光晶片的表面而完全包覆該第一發光晶片。
5.根據權利要求1 4其中任一項所述的白光二極體封裝改良結構,其特徵在於,該第二膠體摻雜一擴散劑。
6.根據權利要求1 4其中任一項所述的白光二極體封裝改良結構，其特徵在於，該覆蓋膠體摻雜一擴散劑。
7.一種提升混光效果的白光二極體封裝改良結構，其特徵在於，包括: 至少一第一發光晶片，供以提供波長為400nm 500nm的光源； 至少一第二發光晶片，供以提供波長為600nm 700nm的光源； 一支架結構，供以容裝該第一發光晶片與該第二發光晶片，使該第一發光晶片與該第二發光晶片個別的出光經過混光後形成白光點光源出光效果，該支架結構包含: 一第一容置部，為下窄上寬的杯狀結構且其剖面為圓弧狀，該第一容置部供以設置該第一發光晶片； 一第二容置部，相鄰該第一容置部設置，該第二容置部為下窄上寬的杯狀結構且其剖面為圓弧狀並供以設置該第二發光晶片；及 一混光區，供該第一發光晶片與該第二發光晶片的出光於該混光區內混光後形成白光點光源； 一第一膠體，摻雜一綠光螢光粉並填充至該第一容置部供以包覆該第一發光晶片，使該第一發光晶片發出的部分光源經該綠光螢光粉激發後由波長400nm 500nm轉換至490nm 600nm的光源； 一第二膠體，供充填該第二容置部以包覆該第二發光晶片；以及 一覆蓋膠體，封裝充填於該混光區內而設置於該第一膠體與該第二膠體上。
8.根據權利要求7所述的白光二極體封裝改良結構,其特徵在於,該第二膠體摻雜一擴散劑。
9.根據權利要求7或8所述的白光二極體封裝改良結構，其特徵在於，該覆蓋膠體摻雜一擴散劑。`
全文摘要
一種提升混光效果的白光二極體封裝改良結構，包括至少一第一發光晶片；至少一第二發光晶片；一支架結構，包含一第一容置部，供以設置該第一發光晶片；一第二容置部，供以設置該第二發光晶片；一間隔部，供該第一發光晶片與該第二發光晶片打線連接設置；及一混光區，供該第一發光晶片與該第二發光晶片出光混光；一第一膠體，摻雜一綠光螢光粉並充填至該第一容置部；一第二膠體，供充填該第二容置部；及一覆蓋膠體，封裝充填於該混光區內而設置於該第一膠體與該第二膠體上。本發明的設計可提升發光效率並達成混光均勻的點光源效果。
文檔編號H01L33/48GK103107168SQ201110370549
公開日2013年5月15日 申請日期2011年11月21日 優先權日2011年11月11日
發明者吳秉宸, 路洹瀛, 沈士超 申請人:東貝光電科技股份有限公司