CN101894832A - 用以产生白光的发光二极管结构 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种用以产生白光的发光二极管结构，其包括：基座；第一蓝光晶片；第二蓝光晶片；第三蓝光晶片；以及第四蓝光晶片。而第一、第二及第三蓝光晶片的出光路径上皆设置有不同种类的荧光体，以使得荧光体分别被第一、第二与第三蓝光晶片激发后发出不同颜色的光线，并可与第四蓝光晶片发出的蓝光混光后产生白光。由于发光二极管结构使用了四个相同的蓝光晶片，因此可降低驱动电路的设计复杂度，以达到更准确地控制通过每一蓝光晶片电流量的功效。

Description

用以产生白光的发光二极管结构

技术领域

本发明涉及一种用以产生白光的发光二极管结构，特别是涉及一种应用于白光发光二极管的用以产生白光的发光二极管结构。

背景技术

发光二极管为一种体积小并且省电的固态光源，又发光二极管为半导体结构，因此发光二极管的使用寿命长，相当合适应用于各种不同照明光源，例如：交通号志、荧幕背光、广告灯…等。

图1是现有习知白光发光二极管的频谱示意图。由于不同的照明用途需要使用不同颜色的发光二极管，因此发光二极管的颜色从基本的红色、绿色与蓝色发展至各种颜色，其中又以白光的应用范围最广并且需求量也最大。但如图1所示，当使用红色、绿色与蓝色发光二极管混光产生白光时，其中每一色光的频宽皆相当窄，使得直接使用红色、绿色与蓝色发光二极管所混光产生的白光并无法呈现全频谱的特性，以至于无法达到模拟自然光线的功效。

又每一色的发光二极管的发光效率、波长与劣化程度皆不相同，使得亮度、演色性及色温控制困难，以及同时使用三个不同颜色的发光二极管亦会导致电路设计的复杂度增加。

如中国台湾专利第I304273号所揭露的“可调色温的白光发光装置”，其是使用荧光体覆盖于第一发光元件上，使第一发光元件发出青光之后，再与第二发光元件进行混光而产生白光，并藉由电流调整装置调整第二发光元件的电流量，用以控制白光的色温。

然而前案所使用的第一发光元件与第二发光元件为不同颜色的发光元件，因此第一发光元件与第二发光元件的电阻值并不相同，如此将提高了白光发光装置的电路设计复杂度。此外，由于前案仅于第二发光元件上使用电流调整装置，因此无法精确地控制每一发光元件的电流量，导致降低了色温调整的准确度。

由此可见，上述现有的用以产生白光的发光二极管结构在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，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。因此如何能创设一种新的用以产生白光的发光二极管结构，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的用以产生白光的发光二极管结构存在的缺陷，而提供一种新的用以产生白光的发光二极管结构，所要解决的技术问题是使其藉由使用四个相同的蓝光晶片与荧光体的搭配以混光产生白光，并且四个蓝光晶片具有相同的电阻值，因此发光二极管结构所使用的驱动电路设计可简易化，非常适于实用。

本发明的另一目的在于，提供一种新的用以产生白光的发光二极管结构，所要解决的技术问题是使其可准确地控制每一蓝光晶片的电流量，因此有利于精确地调整白光的色温及获得更佳的演色性，从而更加适于实用。

本发明的再一目的在于，提供一种新的用以产生白光的发光二极管结构，所要解决的技术问题是使其藉由准确地控制白光色温，进而可达到扩大应用范围的功效，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用以产生白光的发光二极管结构，其包括：一基座；一第一蓝光晶片，其设置于该基座上，并激发一红色荧光体发出一红光；一第二蓝光晶片，其设置于该基座上，并激发一绿色荧光体发出一绿光；一第三蓝光晶片，其设置于该基座上，并激发一第一荧光体发出一第一色光；以及一第四蓝光晶片，其设置于该基座上，并发出一蓝光；其中，该蓝光、该红光、该绿光与该第一色光混光后产生白光。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的发光二极管结构，其中所述的第一荧光体为一黄色荧光体，且该第一色光为一黄光。

前述的发光二极管结构，其中所述的第一荧光体为该红色荧光体，且该第一色光为一红光。

前述的发光二极管结构，其中所述的第一蓝光晶片、该第二蓝光晶片、该第三蓝光晶片及该第四蓝光晶片排列成一2×2矩阵。

前述的发光二极管结构，其中所述的第一蓝光晶片与该第三蓝光晶片设置于该2×2矩阵的一对角线。

前述的发光二极管结构，其进一步具有一驱动电路，且该驱动电路分别电性连接该第一蓝光晶片、该第二蓝光晶片、该第三蓝光晶片及该第四蓝光晶片。

前述的发光二极体二极管结构，其中所述的红色荧光体系为铕金属活化硅酸盐化合物、硫氧钇：铕、氧钇钒：铕、氧化钇：铕、氧化钛钇：铕或氧化钼钙：铕。

前述的发光二极管结构，其中所述的绿色荧光体为氧化金属盐类：铕、氧化金属盐类：锰、铕赋活碱土族、铜及铝赋活硫化锌荧光体、卤化硅酸盐、或铕金属活化硅酸盐化合物。

前述的发光二极管结构，其中所述的黄色荧光体为氧化铝钇：铈、氧化铝钇：钆、锰赋活硫化锌荧光体、钇铝石榴石或铕金属活化硅酸盐化合物。

前述的发光二极管结构，其中所述的第一蓝光晶片、该第二蓝光晶片、该第三蓝光晶片及该第四蓝光晶片的间距小于1厘米。

前述的发光二极管结构，其中所述的第一蓝光晶片、该第二蓝光晶片、该第三蓝光晶片及该第四蓝光晶片的每一边长小于5毫米。

前述的发光二极管结构，其中所述的第一蓝光晶片与该红色荧光体、该第二蓝光晶片与该绿色荧光体以及该第三蓝光晶片与该第一荧光体的间距小于1厘米。

前述的发光二极管结构，其中所述的红色荧光体是结合于该第一蓝光晶片、该绿色荧光体是结合于该第二蓝光晶片与以及该第一荧光体是结合于该第三蓝光晶片。

前述的发光二极管结构，其中所述的第一蓝光晶片、该第二蓝光晶片、该第三蓝光晶片及该第四蓝光晶片的材质为三族氮化物、二六族化合物或为三族氮化物、二六族化合物、以及有机物所组成的一族群。

前述的发光二极管结构，其中所述的第一蓝光晶片、该第二蓝光晶片、该第三蓝光晶片及该第四蓝光晶片为一有机发光二极管。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上可知，为达到上述目的，本发明提供了一种用以产生白光的发光二极管结构，其包括：一基座；一第一蓝光晶片，其设置于基座上，并激发一红色荧光体发出一红光；一第二蓝光晶片，其设置于基座上，并激发一绿色荧光体发出一绿光；一第三蓝光晶片，其设置于基座上，并激发一第一荧光体发出一第一色光；以及一第四蓝光晶片，其设置于基座上，并发出一蓝光；其中，蓝光、红光、绿光与第一色光混光后产生白光。

借由上述技术方案，本发明用以产生白光的发光二极管结构至少具有下列优点及有益效果：

一、利用四个具有相同电阻值的蓝光晶片，用以简化发光二极管结构中驱动电路的设计，并达到准确控制通过每一蓝光晶片电流量的功效。

二、由于可准确地控制流经每一蓝光晶片的电流量，因此大幅提升了调整白光色温时的精确度。

综上所述，本发明是有关于一种用以产生白光的发光二极管结构，其包括：基座；第一蓝光晶片；第二蓝光晶片；第三蓝光晶片；以及第四蓝光晶片。而第一、第二及第三蓝光晶片的出光路径上皆设置有不同种类的荧光体，以使得荧光体分别被第一、第二与第三蓝光晶片激发后发出不同颜色的光线，并可与第四蓝光晶片发出的蓝光混光后产生白光。由于发光二极管结构使用了四个相同的蓝光晶片，因此可降低驱动电路的设计复杂度，以达到更准确地控制通过每一蓝光晶片电流量的功效。本发明在技术上有显著的进步，并具有明显的积极效果，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是现有习知白光发光二极管的频谱图。

图2是本发明的用以产生白光的发光二极管结构的实施例立体图一。

图3是本发明的用以产生白光的发光二极管结构的实施例立体图二。

图4A是沿图3中A-A剖线的剖视实施例示意图。

图4B是沿图3中B-B剖线的剖视实施例示意图。

图4C是本发明的用以产生白光的发光二极管结构的实施例立体图三。

图5是本发明的用以产生白光的发光二极管结构的等效电路实施例示意图。

图6是本发明的用以产生白光的发光二极管结构的频谱示意图。

图7是本发明的用以产生白光的发光二极管结构的混光区域示意图。

100：用以产生白光的发光二极管结构

10：基座            20：第一蓝光晶片

21：红色荧光体      30：第二蓝光晶片

31：绿色荧光体      40：第三蓝光晶片

41：第一荧光体      42：黄色荧光体

50：第四蓝光晶片    60：胶体

70：可变电阻        D：距离

L：边长             d：间距

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用以产生白光的发光二极管结构其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

图2是本发明的用以产生白光的发光二极管结构100的实施例立体图一。图3是本发明的用以产生白光的发光二极管结构100的实施例立体图二。图4A是沿图3中A-A剖线的剖视实施例示意图。图4B是沿图3中B-B剖线的剖视实施例示意图。图4C是本发明的用以产生白光的发光二极管结构100的实施例立体图三。图5是本发明的用以产生白光的发光二极管结构100的等效电路实施例示意图。图6是本发明的用以产生白光的发光二极管结构100的频谱示意图。图7是本发明的用以产生白光的发光二极管结构100的混光区域示意图。

如图2所示，本实施例是用以产生白光的发光二极管结构100，其包括：一基座10；一第一蓝光晶片20；一第二蓝光晶片30；一第三蓝光晶片40；以及一第四蓝光晶片50。

如图2及图3所示，基座10，其是用以承载第一蓝光晶片20、第二蓝光晶片30、第三蓝光晶片40以及第四蓝光晶片50，且基座10可使用高导热系数的材质，以帮助第一蓝光晶片20、第二蓝光晶片30、第三蓝光晶片40及第四蓝光晶片50导热。

如图2及图3所示，第一蓝光晶片20，其是设置于基座10上，且第一蓝光晶片20可以导热结合于基座10上，使得第一蓝光晶片20的产热可通过基座10传导散除。又第一蓝光晶片20的出光路径上设置有一红色荧光体(即萤光体，以下均称为荧光体)21，而红色荧光体21可被第一蓝光晶片20发出的蓝光激发以发出一红光。

又红色荧光体21可以为铕金属活化硅酸盐化合物、硫氧钇：铕、氧钇钒：铕、氧化钇：铕、氧化钛钇：铕或氧化钼钙：铕的其中之一，但不以此为限。

如图2及图3所示，第二蓝光晶片30，其是设置于基座10上，且第二蓝光晶片30亦可以导热结合于基座10上，使得第二蓝光晶片30的产热可通过基座10传导散除。又第二蓝光晶片30的出光路径上设置有一绿色荧光体31，而绿色荧光体31受到第二蓝光晶片30发出的蓝光激发以发出一绿光。

上述的绿色荧光体31是可以选自氧化金属盐类：铕、氧化金属盐类：锰、铕赋活碱土族、铜及铝赋活硫化锌荧光体、卤化硅酸盐、或铕金属活化硅酸盐化合物其中之一，但不以此为限。

如图2及图3所示，第三蓝光晶片40，其是设置于基座10上，且第三蓝光晶片40亦可以与基座10导热结合，使得第三蓝光晶片40的产热可通过基座10传导散除。第三蓝光晶片40的出光路径上可设置有一第一荧光体41，并且第一荧光体41可被蓝光激发以发出一第一色光。

而第一荧光体41可以为一黄色荧光体42，使得受到蓝光激发后的第一色光可为一黄光，又黄色荧光体42是可以为氧化铝钇：铈、氧化铝钇：钆、锰赋活硫化锌荧光体、钇铝石榴石或铕金属活化硅酸盐化合物其中之一，但不以此为限。

并且第一荧光体41亦可以为红色荧光体21，藉此使蓝光激发后的第一色光为一红光，而红色荧光体21的种类如前所述。又如图2及图3所示，第一蓝光晶片20、第二蓝光晶片30、第三蓝光晶片40及第四蓝光晶片50是可排列成一2×2矩阵，并且当第一荧光体41为红色荧光体21时，第一蓝光晶片20与第三蓝光晶片40可设置于2×2矩阵的一对角线(如图2所示)，以使得混光更均匀。

如图2及图3所示，第四蓝光晶片50，其是设置于基座10上，且第四蓝光晶片50亦可以导热结合于基座10上，使得第四蓝光晶片50的产热可通过基座10传导散除。又第四蓝光晶片50的出光路径上并未设置有任何荧光体，因此第四蓝光晶片50是可发出一蓝光。

基座10上的第一蓝光晶片20、第二蓝光晶片30及第三蓝光晶片40，其分别激发红色荧光体21、绿色荧光体31及第一荧光体41所发出以红光、绿光及第一色光，并与第四蓝光晶片50所发出的蓝光混光以产生白光。

如图2所示，第一蓝光晶片20、第二蓝光晶片30、第三蓝光晶片40及第四蓝光晶片50之间的距离D可以小于1厘米(即公分，以下均称为厘米)，并且第一蓝光晶片20、第二蓝光晶片30、第三蓝光晶片40及第四蓝光晶片50的每一边长L可小于5毫米(即公厘，以下均称为毫米)。而由于每一蓝光晶片20、30、40、50的面积很小，因此可有效地缩小混光距离，并使得发光二极管结构100的体积可以微小化。

如图4A及图4B所示，第一蓝光晶片20与红色荧光体21、第二蓝光晶片30与绿色荧光体31以及第三蓝光晶片40与第一荧光体41间可具有间距d，并且间距d可小于1厘米。也就是说，荧光体21、31、41、42可以不直接接触蓝光晶片20、30、40，而是可设置于塑胶支架上(图未示)，或是以其它技术使荧光体21、31、41、42与蓝光晶片20、30、40间保持一段距离，且使荧光体21、31、41、42与蓝光晶片20、30、40间为中空，使得荧光体21、31、41、42与相对应的蓝光晶片20、30、40间形成间距d。又荧光体21、31、41、42与蓝光晶片20、30、40的间距d内可填充透光性佳的胶体60，以避免荧光体21、31、41、42直接接触蓝光晶片20、30、40而导致高温衰竭的问题。

又如图4C所示，红色荧光体21、绿色荧光体31与第一荧光体41亦可分别直接结合于第一蓝光晶片20、第二蓝光晶片30以及第三蓝光晶片40。

而上述的第一蓝光晶片20、第二蓝光晶片30、第三蓝光晶片40及第四蓝光晶片50的材质可以为三族氮化物或二六族化合物，而第一蓝光晶片20、第二蓝光晶片30、第三蓝光晶片40及第四蓝光晶片50亦可以为一有机发光二极管，或者第一蓝光晶片20、第二蓝光晶片30、第三蓝光晶片40及第四蓝光晶片50的材质可以为三族氮化物、二六族化合物、以及有机物所组成的一族群所组成。

又由于发光二极管结构100是使用四个相同的蓝光晶片20、30、40、50，因此每一蓝光晶片20、30、40、50具有相同的电阻值，所以可降低发光二极管结构100的驱动电路设计难度，并且更容易并准确地控制发光二极管结构100中每一蓝光晶片20、30、40、50的电流量，进而可准确控制发光二极管结构100发出的白光的色温，亦可产生演色性佳的白光。

如图5所示，发光二极管结构100可进一步具有一驱动电路，其是可包含有多个可变电阻70，且驱动电路可分别电性连接第一蓝光晶片20、第二蓝光晶片30、第三蓝光晶片40及第四蓝光晶片50，使得藉由控制驱动电路的可变电阻70以调整通过发光二极管结构100中每一蓝光晶片20、30、40、50的电流量，藉此可改变每一蓝光晶片20、30、40、50的出光亮度，因此混光所产生的白光色温可被调整，进而达到发光二极管结构100色温可调的功效。

由于发光二极管结构100是使用荧光体21、31、41、42，因此可藉由调整每一荧光体21、31、41、42的荧光体浓度或是选用不同种类的红色荧光体21、绿色荧光体31或黄色荧光体42，用以激发出不同波长的光线，并且再搭配第四蓝光晶片50所发出的蓝光。因此发光二极管结构100所发出的白光可以呈现全频谱的特性(如图6所示)，并且涵盖相当宽广的混光区域(如图7中斜线区域所示)，如此亦使得白光色温的调整更为容易。

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，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是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 (15)

1.一种用以产生白光的发光二极管结构，其特征在于其包括：

一基座；

一第一蓝光晶片，其设置于该基座上，并激发一红色荧光体发出一红光；

一第二蓝光晶片，其设置于该基座上，并激发一绿色荧光体发出一绿光；

一第三蓝光晶片，其设置于该基座上，并激发一第一荧光体发出一第一色光；以及

一第四蓝光晶片，其设置于该基座上，并发出一蓝光；

其中，该蓝光、该红光、该绿光与该第一色光混光后产生白光。

2.根据权利要求1所述的发光二极管结构，其特征在于其中所述的第一荧光体为一黄色荧光体，且该第一色光为一黄光。

3.根据权利要求1所述的发光二极管结构，其特征在于其中所述的第一荧光体为该红色荧光体，且该第一色光为一红光。

4.根据权利要求3所述的发光二极管结构，其特征在于其中所述的第一蓝光晶片、该第二蓝光晶片、该第三蓝光晶片及该第四蓝光晶片排列成一2×2矩阵。

5.根据权利要求4所述的发光二极管结构，其特征在于其中所述的第一蓝光晶片与该第三蓝光晶片设置于该2×2矩阵的一对角线。

6.根据权利要求1所述的发光二极管结构，其特征在于其进一步具有一驱动电路，且该驱动电路分别电性连接该第一蓝光晶片、该第二蓝光晶片、该第三蓝光晶片及该第四蓝光晶片。

7.根据权利要求1或3所述的发光二极体二极管结构，其特征在于其中所述的红色荧光体系为铕金属活化硅酸盐化合物、硫氧钇：铕、氧钇钒：铕、氧化钇：铕、氧化钛钇：铕或氧化钼钙：铕。

8.根据权利要求1所述的发光二极管结构，其特征在于其中所述的绿色荧光体为氧化金属盐类：铕、氧化金属盐类：锰、铕赋活碱土族、铜及铝赋活硫化锌荧光体、卤化硅酸盐、或铕金属活化硅酸盐化合物。

9.根据权利要求2所述的发光二极管结构，其特征在于其中所述的黄色荧光体为氧化铝钇：铈、氧化铝钇：钆、锰赋活硫化锌荧光体、钇铝石榴石或铕金属活化硅酸盐化合物。

10.根据权利要求1所述的发光二极管结构，其特征在于其中所述的第一蓝光晶片、该第二蓝光晶片、该第三蓝光晶片及该第四蓝光晶片的间距小于1厘米。

11.根据权利要求1所述的发光二极管结构，其特征在于其中所述的第一蓝光晶片、该第二蓝光晶片、该第三蓝光晶片及该第四蓝光晶片的每一边长小于5毫米。

12.根据权利要求1所述的发光二极管结构，其特征在于其中所述的第一蓝光晶片与该红色荧光体、该第二蓝光晶片与该绿色荧光体以及该第三蓝光晶片与该第一荧光体的间距小于1厘米。

13.根据权利要求1所述的发光二极管结构，其特征在于其中所述的红色荧光体是结合于该第一蓝光晶片、该绿色荧光体是结合于该第二蓝光晶片与以及该第一荧光体是结合于该第三蓝光晶片。

14.根据权利要求1所述的发光二极管结构，其特征在于其中所述的第一蓝光晶片、该第二蓝光晶片、该第三蓝光晶片及该第四蓝光晶片的材质为三族氮化物、二六族化合物或为三族氮化物、二六族化合物、以及有机物所组成的一族群。

15.根据权利要求1所述的发光二极管结构，其特征在于其中所述的第一蓝光晶片、该第二蓝光晶片、该第三蓝光晶片及该第四蓝光晶片为一有机发光二极管。

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