CN101026206A - 白光发光二极管封装结构 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种白光发光二极管封装结构，包括基底、发光半导体元件及荧光粉胶体包覆层。发光半导体元件设置于基底之上，荧光粉胶体包覆层附着于基底之上且包覆发光半导体元件。其中，荧光粉胶体包覆层为一自然形成的圆弧状透镜体。该荧光粉胶体包覆层的圆弧侧具有一荧光粉层，且荧光粉分布于该荧光粉层中。本发明的荧光粉胶体包覆层以自然的表面张力与内聚力形成一圆弧状透镜体，可提升白光发光二极管的外部光萃取效率；另外其将荧光粉均匀沉积于荧光粉胶体包覆层的圆弧侧，形成一分布均匀的荧光粉层，而使白光发光二极管可产生均匀的色温。

Description

白光发光二极管封装结构

技术领域

本发明涉及一种白光发光二极管，特别是涉及一种白光发光二极管封装结构，其具有外型为圆弧状透镜体的荧光粉胶体包覆层，且该荧光粉胶体包覆层的圆弧侧具有一荧光粉层。

背景技术

在现今的发光二极管(light-emitting diode；LED)工业中，白光、暖色光及粉色是发光二极管的封装技术广泛地使用到荧光粉来得到不同的发光光谱组合。举例来说，一般的白光发光二极管发光模式即是利用蓝光晶片加上黄色荧光粉，藉由蓝光晶片所发射出的蓝光来激发黄色荧光粉而产生黄光，该黄光再与剩余的蓝光混合而产生出白光。

请参阅图1所示，是一种现有习知的白光发光二极管的封装结构的截面图。荧光粉胶体包覆层130包覆于发光半导体元件120的周围，其中荧光粉胶体包覆层130中混有荧光粉，且荧光粉沉淀于发光半导体元件120的四周。如图1所示，由于受到重力的影响，荧光粉胶体包覆层130中的荧光粉会沉淀于发光半导体元件120的周围，而非均匀地分散于荧光粉胶体包覆层130中。

荧光粉的铺设方式对发光二极管的发光分布及色温的均匀度影响很大。然而，上述的铺设方式是十分随意且不精确的，其中铺设有较厚荧光粉的位置产生较多黄光，其色温较低，而铺设有较少荧光粉的位置则其色温较高，其间所造成不同位置的色温差可高达700K。如此导致蓝光与黄光的混合不均匀，使得色温不均而形成明显的黄晕或蓝晕现象。此外，上述荧光粉胶体包覆层130的方形几何结构，会使光线散射而影响到白光发光二极管100的外部光萃取效率(external light extraction efficiency)。

由此可见，上述现有的白光发光二极管在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决白光发光二极管存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此，需要一种白光发光二极管，具有可提高外部光萃取效率并减轻色温不均现象的结构，并能达到兼顾制程简单化以降低制造成本的要求，此亦为当前业界极需改进的目标。

有鉴于上述现有的白光发光二极管存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的白光发光二极管封装结构，能够改进一般现有的白光发光二极管，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的白光发光二极管存在的缺陷，而提供一种新型的白光发光二极管封装结构，所要解决的技术问题是使其可以解决传统的白光发光二极管由于荧光粉分布不均匀所造成色温差的问题，从而更加适于实用。

本发明的另一目的在于，提供一种白光发光二极管封装结构，所要解决的技术问题是使其可以改善传统白光发光二极管的光线在内部反射所造成的外部光萃取效率低落的缺点，从而更加适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种白光发光二极管封装结构，其包括一基底；一发光半导体元件，附着于该基底上；以及一荧光粉胶体包覆层，其形状为圆弧状的透镜体，包覆该发光半导体元件，且该荧光粉胶体包覆层的圆弧侧具有一荧光粉层，荧光粉分布于该荧光粉层中。

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术措施来进一步实现。

前述的白光发光二极管封装结构，其中所述的基底的材料包括一钻石镀膜、奈米碳管、金属材料、陶瓷材料或复合材料。

前述的白光发光二极管封装结构，其中所述的金属材料是为银、铜、铜合金、铜银合金、铝、铝合金或其组合。

前述的白光发光二极管封装结构，其中所述的陶瓷材料为氧化铝、氮化铝或其组合。

前述的白光发光二极管封装结构，其更包括该基底表面上附着一高反射率材料。

前述的白光发光二极管封装结构，其中所述的高反射率材料为银、金或其组合。

前述的白光发光二极管封装结构，其中所述的发光半导体元件的材料为三五族的多元复合化合物。

前述的白光发光二极管封装结构，其中所述的发光半导体元件的材料为氮铟化镓、氮化镓、碳化硅或其组合。

前述的白光发光二极管封装结构，其中所述的发光半导体元件为一蓝光发光元件。

前述的白光发光二极管封装结构，其中所述的荧光粉胶体包覆层材质为荧光粉与有机树脂的混合物。

前述的白光发光二极管封装结构，其中所述的荧光粉层的材质为有机树脂与荧光粉混合。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，本发明的主要技术内容如下：

本发明一方面就是提供一种白光发光二极体，可解决传统白光发光二极体由于萤光粉分布不均匀所造成色温差的问题。

本发明另一方面就是提供一种白光发光二极体，用以改善传统白光发光二极体的光线在内部反射所造成的外部光萃取效率低落的缺点。

根据本发明的一较佳实施例，该白光发光二极体包含基底、发光半导体元件及萤光粉胶体包覆层。基底为承载发光半导体元件的基座；发光半导体元件设置于基底之上；萤光粉胶体包覆层则包覆发光半导体元件。其中，萤光粉胶体包覆层的形状为一自然形成的圆弧状透镜体，发光半导体元件位于该萤光粉胶体包覆层的直径侧，且该萤光粉胶体包覆层的圆弧侧具有一高浓度萤光粉层，萤光粉则均匀分布于该萤光粉层中。

由上述可知，本发明是有关于一种白光发光二极管封装结构，包括基底、发光半导体元件及荧光粉胶体包覆层。发光半导体元件设置于基底之上，荧光粉胶体包覆层附着于基底之上且包覆发光半导体元件。其中，荧光粉胶体包覆层为一自然形成的圆弧状透镜体。该荧光粉胶体包覆层的圆弧侧具有一荧光粉层，且荧光粉分布于该荧光粉层中。

借由上述技术方案，本发明白光发光二极管封装结构至少具有下列的优点：

一、荧光粉胶体包覆层以自然的表面张力与内聚力形成一圆弧状透镜体，可提升白光发光二极管的外部光萃取效率；以及

二、将荧光粉均匀沉积于荧光粉胶体包覆层的圆弧侧，形成一分布均匀的荧光粉层，使白光发光二极管可产生均匀的色温。

综上所述，本发明新颖的白光发光二极管封装结构，可以解决传统的白光发光二极管由于荧光粉分布不均匀所造成色温差的问题，另外其还可以改善传统白光发光二极管的光线在内部反射所造成的外部光萃取效率低落的缺点。其具有上述诸多的优点及实用价值，不论在结构或功能上皆有较大的改进，在技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的白光发光二极管具有增进的多项功效，从而更加适于实用，而具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是一种传统的白光发光二极管封装结构的截面图。

图2是依照本发明较佳实施例的一种白光发光二极管封装结构的截面图。

100：封装结构          110：基底

120：发光半导体元件    130：荧光粉胶体包覆层

200：封装结构          210：基底

220：发光半导体元件    230：荧光粉胶体包覆层

240：荧光粉层

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的白光发光二极管封装结构其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

本发明提供适用于一般及高功率下操作的白光发光二极管，可产生高亮度及高均匀度的白光，利用形成一圆弧状透镜体的荧光粉胶体包覆层并于其圆弧侧铺设高浓度荧光粉，来产生高亮度及高均匀度的白光。

首先，要想达到高亮度的要求，必须提高发光二极管的外部光萃取效率。由于发光二极管的外部光萃取率为发光二极管内部所产生的光子在经过元件本身的吸收、折射、反射后，实际在元件外部可测得的光子数目，因此影响外部光取出效率的因素便包括了元件材料本身的吸收、元件的几何结构、元件及封装材料的折射率及散射特性等。为提高发光二极管外部光萃取效率，利用形成圆弧状透镜体来使光线聚焦而产生集中的光线，以提高白光发光二极管的外部光萃取效率，再配合铺设的荧光粉才能产生高亮度及高均匀度的白光发光二极管。

请参阅图2所示，是依照本发明一较佳实施例的一种白光发光二极管封装结构的截面图。该白光发光二极管封装结构200，包括一基底210、一发光半导体元件220、一荧光粉胶体包覆层230以及一荧光粉层240。

该基底210，为承载发光半导体元件220的基底，其材质可为具有导电性或无导电性的导热材料，包括金属材料，例如银、铜、铜合金、铜银合金、铝、铝合金或具有金或银镀层的金属材料；或陶瓷材料，例如氧化铝、氮化铝及钻石镀膜；或复合材料、奈米碳管、印刷电路板或有机高分子材质等，除此之外，也可选择在该基底210表面电镀一高反射率材料作为反射器，该高反射率材料可包括银、金或其组合所组成的族群。

该发光半导体元件220，设置于基底210之上，例如为一蓝色发光晶片，可由碳化硅(SiC)或三五族的多元复合化合物所构成，例如氮铟化镓(InGaN)及氮化镓(GaN)等。发光半导体元件220可利用传统固晶制程附着于基底210之上，而且该发光半导体元件220的正负电极皆可在该发光半导体元件220的上表面或上下表面。

该荧光粉胶体包覆层230，是包覆发光半导体元件220，其材质可为高折射率的有机树脂材料，其折射率以大于1.40为较佳。其中，荧光粉胶体包覆层230为荧光粉与有机树脂材料混合固化而成，可依需要调整不同粘度及体积，藉由自然的表面张力与内聚力形成一圆弧状透镜体，且其圆弧侧具有一荧光粉层240，荧光粉(例如黄色荧光粉)分布在该荧光粉层240中，发光半导体元件220位于该荧光粉胶体包覆层230的直径侧，这样，以黄色荧光粉搭配蓝光发光半导体元件可藉由蓝光来激发黄色荧光粉产生黄光，该黄光再与剩余的蓝光混合而产生出高均匀性的白光。

由上述本发明较佳实施例可知，本发明的白光发光二极管至少具有下列优点：

首先，本发明的白光发光二极管是利用有机树脂自然形成的圆弧状透镜体，可以降低因全反射而导致出光衰减的效应，来提高白光发光二极管的外部光萃取效率。

再者，本发明的白光发光二极管是利用有机树脂自然的表面张力与内聚力形成一圆弧状透镜体，位于其圆弧侧的荧光粉层含有高浓度的黄色荧光粉，可产生亮度均匀的黄色荧光，并与蓝光混合而产生色温均匀的白光。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (11)

1、一种白光发光二极管封装结构，其特征在于其包括：

一基底；

一发光半导体元件，附着于该基底上；以及

一荧光粉胶体包覆层，其形状为圆弧状的透镜体，包覆该发光半导体元件，且该荧光粉胶体包覆层的圆弧侧具有一荧光粉层，荧光粉分布于该荧光粉层中。

2、根据权利要求1所述的白光发光二极管封装结构，其特征在于其中所述的基底的材料包括一钻石镀膜、奈米碳管、金属材料、陶瓷材料或复合材料。

3、根据权利要求2所述的白光发光二极管封装结构，其特征在于其中所述的金属材料为银、铜、铜合金、铜银合金、铝、铝合金或其组合。

4、根据权利要求2所述的白光发光二极管封装结构，其特征在于其中所述的陶瓷材料为氧化铝、氮化铝或其组合。

5、根据权利要求1所述的白光发光二极管封装结构，其特征在于其更包括该基底表面上附着一高反射率材料。

6、根据权利要求5所述的白光发光二极管封装结构，其特征在于其中所述的高反射率材料为银、金或其组合。

7、根据权利要求1所述的白光发光二极管封装结构，其特征在于其中所述的发光半导体元件的材料为三五族的多元复合化合物。

8、根据权利要求1所述的白光发光二极管封装结构，其特征在于其中所述的发光半导体元件的材料为氮铟化镓、氮化镓、碳化硅或其组合。

9、根据权利要求1所述的白光发光二极管封装结构，其特征在于其中所述的发光半导体元件为一蓝光发光元件。

10、根据权利要求1所述的白光发光二极管封装结构，其特征在于其中所述的荧光粉胶体包覆层材质为荧光粉与有机树脂的混合物。

11、根据权利要求1所述的白光发光二极管封装结构，其特征在于其中所述的荧光粉层的材质为有机树脂与荧光粉混合。

Images