发明内容
技术问题
本发明的目的是提供能够通过使用4合1芯片封装来产生高显色指数(CRI)的发光器件封装。
本发明的目的是提供能够通过将白色芯片和红色芯片应用到一个封装来最小化空间颜色偏差的发光器件封装。
本发明的目的是提供能够通过白色芯片和红色芯片被应用到的4合1芯片封装的透镜设计来获得颜色空间均匀性的发光器件封装。
本发明的目的是提供能够通过经由空间比例表达式被应用到的关系表达式来设计白色芯片和红色芯片的透镜形状来最小化空间颜色偏差的发光器件封装。
本发明的目的是提供能够通过白色芯片和红色芯片被应用到的4合1芯片封装的透镜设计来获得颜色空间均匀性的发光器件封装。
本发明的目的是提供能够通过经由空间比例表达式被应用到的关系表达式设计白色芯片和红色芯片的透镜形状来最小化空间颜色偏差的发光器件封装。
本发明的目的是提供能够通过根据在白色芯片的中心处的透镜垂度与在红色芯片的中心处的透镜垂度的比率(无论芯片大小如何)来设计透镜的形状而最小化空间颜色偏差的发光器件封装。
本发明的目的是提供能够被设计成具有最佳光学效率和颜色坐标的发光器件封装。
本发明的目的是提供无论产品的大批量生产都能够被制造成具有相同或相似的光学效率和颜色坐标的发光器件封装。
技术方案
一个实施例是一种发光器件封装,该发光器件封装包括:基板;布置在该基板上的第一发光芯片;布置在该第一发光芯片的外周上的多个第二发光芯片;和形成在该第一和第二发光芯片上的透镜。透镜满足下列关系表达式其中“Z”表示透镜的垂度;“K”表示透镜的圆锥常数;“r”表示透镜的半径;并且“C”表示1/r。另外,透镜满足下列关系表达式LWT/LRcT=从1.2到3.0的比率,其中“LWT”表示在第一发光芯片的中心处透镜的垂度;并且“LRcT”表示在第二发光芯片的中心处透镜的垂度。另外,透镜满足下列关系表达式LWT/LReT=从1.2到3.0的比率,其中“LWT”表示在第一发光芯片的中心处透镜的垂度;并且“LReT”表示在第二发光芯片的边缘处透镜的垂度。
透镜的圆锥常数“K”具有从-10.50到0.00的范围。透镜的半径“r”具有从1.90到4.70的范围。“C”具有从0.21到0.53的范围。
在第二发光芯片的中心处透镜的垂度“LRcT”具有从0.17到0.35的范围。
在第二发光芯片的边缘处透镜的垂度“LReT”具有从0.12到0.30的范围。
“LWT”具有从0.26到0.50的范围。
透镜的直径具有从2.65到3.50mm的范围。
第一发光芯片的厚度大于第二发光芯片的厚度。第二发光芯片的厚度大于透镜的侧面。
第二发光芯片的厚度大于第一发光芯片的厚度。第一发光芯片的厚度大于透镜的侧面。
第一发光芯片的厚度(WCT)具有从0.08mm到0.30mm的范围。第二发光芯片的厚度(RCT)是0.10mm。
从第一发光芯片的中心到第二发光芯片的边缘的距离(Re)具有从0.98mm到1.38mm的范围。第一发光芯片的中心和第二发光芯片的中心之间的距离(Rc)具有从0.80mm到1.20mm的范围。
第一发光芯片和第二发光芯片之间的间隔“P”具有从0.080mm到1.175mm的范围。
第一发光芯片的宽度(WCW)具有从1.090mm到1.300mm的范围。第二发光芯片的宽度(RCW)具有从0.350mm到0.175mm的范围。
从第一发光芯片的顶表面的中心到透镜的厚度(DWCT)具有从0.170mm到0.190mm的范围。从第二发光芯片的顶表面到透镜的中心的厚度具有从0.190mm到0.390mm的范围。
第一发光芯片和第二发光芯片具有80°到140°的光束角。
第一发光芯片由白色芯片构成。第二发光芯片由红色芯片构成。
第一发光芯片由蓝色芯片构成。第二发光芯片由红色芯片构成。
第一发光芯片包括蓝色芯片。第二发光芯片被包含在单种或多种黄色荧光材料中以及在单种或多种绿色荧光材料中。
第一发光芯片包括紫外发光的芯片。第二发光芯片由蓝色、绿色和红色荧光材料中的至少一种形成或由至少两种荧光材料的化合物形成。
透镜的侧面的高度具有从0.020mm到0.050mm的范围。
从基板的顶表面到透镜的中心的高度是从0.270mm到0.490mm。
有益效果
根据该实施例的4合1芯片封装能够通过使用4合1芯片封装来产生高显色指数(CRI)。
根据该实施例的4合1芯片封装能够通过将白色芯片和红色芯片应用到一个封装来最小化空间颜色偏差。
根据该实施例的4合1芯片封装能够通过白色芯片和红色芯片被应用到的4合1芯片封装的透镜设计来获得颜色空间均匀性。
根据该实施例的4合1芯片封装能够通过经由空间比例表达式被应用到的关系表达式设计白色芯片和红色芯片的透镜形状来最小化空间颜色偏差。
根据该实施例的4合1芯片封装能够通过根据在白色芯片的中心处的透镜垂度与在红色芯片的中心处的透镜垂度的比率(无论芯片大小如何)来设计透镜的形状而最小化空间颜色偏差。
根据该实施例的4合1芯片封装能够解决因发光器件的排列而引起的光学效率下降以及因颜色坐标的偏差而引起的低劣质量两者,使得产品的可靠性显著提高。
无论产品的大批量生产,根据该实施例的4合1芯片封装能够获得优良的光学效率和期望的颜色坐标。
具体实施方式
在下文中将参照附图详细地描述本发明的实施例。然而,提供附图仅用于更容易地描述本发明。本领域的技术人员容易理解,本发明的精神和范围并且不限于附图的范围。
将基于附图描述每层的“上”和“下”准则。为了描述的方便和清晰的目的,每层的厚度或大小被放大、省略或示意性地示出。每个部件的大小不必须指其实际大小。
为了描述的方便和清晰的目的,每层的厚度或大小被放大、省略或示意性地示出。每个部件的大小不必须指其实际大小。
应理解,当元件被称为在另一个元件之‘上’或之“下”时,它能够直接在该元件之上/之下,并且一个或多个中间元件也可以存在。当元件被称为之‘上’或之‘下’时,基于该元件‘在该元件之下’以及‘在该元件之上’能够被包括。
在下文中,将结合附图详细地描述本发明中的将被实施的详细的技术特征。
第一实施例
图1是根据第一实施例的发光器件封装的透视图。图2是图1所示的发光器件封装的截面图。
第一实施例旨在实施能够通过白色芯片和红色芯片被应用到的4合1封装的透镜设计来最小化空间颜色偏差的发光器件封装。
如图1和图2所示,第一实施例的发光器件封装包括基板110、布置该基板110上的第一发光芯片120、布置在该第一发光芯片120的外周上的多个第二发光芯片130、和形成在该第一和第二发光芯片120和130上的透镜140。
基板110具有四边形板形状。然而,对于这一点不存在限制。基板110可以具有像圆形形状、多边形形状等的各种形状。可以通过将电路图案印刷在绝缘体上而形成基板110。例如,基板110可以包括印刷电路板、金属芯PCB(MCPCB)、柔性PCB(FPCB)、陶瓷基板等。另外,基板110可以包括允许LED芯片直接结合到印刷电路板的板上芯片(COB)。基板110可以由能够有效地反射光的材料形成。基板110的表面可以具有能够有效地反射光的诸如白色、银色等的颜色。基板110的表面可以涂有能够有效地反射光的颜色,例如白色、银色等。
基板110可以具有1.3×1.3×0.3mm的大小,并且基板110的表面可以具有大于78%的光学反射率。
第一发光芯片120布置在基板110的中心处。第二发光芯片130分别布置在第一发光芯片120的外周上。透镜140被形成为围绕第一和第二发光芯片120和130。在此处,第二发光芯片130可以布置在第一发光芯片120的每侧上。第一发光芯片120形成为比第二发光芯片130厚。将在下述图3中详细地描述这一点。
第一发光芯片120可以具有1.09×1.09×0.08mm的大小。第二发光芯片130可以具有0.35×0.35×0.100mm的大小。
第一和第二发光芯片120和130可以是发出红光、绿光和蓝光的发光二极管(LED)芯片或可以是发出UV的UV芯片。在此处,发光二极管(LED)芯片可以具有横向型或垂直型并且可以发出蓝光、红光、黄光或绿光。
另外,第一和第二发光芯片120和130可以具有荧光材料。荧光材料可以包括从由石榴石材料(YAG,TAG)、硅酸盐材料、氮化物材料和氮氧化物材料组成的组选择的至少任一种。另外,荧光材料可以包括从由黄色荧光材料、绿色荧光材料和红色荧光材料构成的组选择的至少任一种。
在第一实施例中,第一发光芯片120可以由白色芯片构成。第二发光芯片130可以由红色芯片构成。
另外,第一和第二发光芯片120和130可以被构成如下。
例如,第一和第二发光芯片120和130可以由蓝色芯片和红色芯片构成。
另外,第一和第二发光芯片120和130中的一个可以由蓝色芯片以及单种或多种黄色荧光材料和绿色荧光材料构成。
更详细地,第一发光芯片120可以由蓝色芯片构成。第二发光芯片130可以由红色芯片构成。在此处,透镜140可以包括黄色荧光材料。
至少一个发光器件(未示出)布置在第一和第二发光芯片120和130中。发光器件的发光波长存在于可见光区域中或在近红外光区域中,并且可以由满足例如高发光效率、p-n结可制造性等条件的材料制造。这样的材料可以包括化合物半导体材料,比如,GaN、GaAs、GaP、GaAs1-xPx Ga1-xAlxAs、InP、In1-xGaxP等。具体地,在这些材料当中,像GaN等的Ill族氮化物蓝色LED可以被用来形成发光器件。在这种情况下,透镜140可以包括单种或多种黄色荧光材料和绿色荧光材料。在此处,黄色荧光材料可以包括硅酸盐材料或YAG并且可以具有540mm到585mm的波长。绿色荧光材料可以包括硅酸盐材料或氮化物材料并且可以具有510mm到535mm的波长。
通过这样的构造,当从第一和第二发光芯片120和130发出的蓝光或红光经过透镜140时,蓝光或红光被吸收并且被黄色荧光材料和绿色荧光材料激发。由于因激发引起的能量转换,所以荧光材料产生第二光。第二光在可见光的整个范围内存在。因由光的散射引起的颜色混合而产生白光。
虽然在该实施例中在上文中已经描述,通过使用第一和第二发光芯片120和130和透镜140而产生白光,但是能够通过第一和第二发光芯片120和130以及透镜140的另一种组合而产生白光。
比如,荧光材料通过吸收从第一和第二发光芯片120和130的发光器件发出的光或通过吸收从另一种荧光材料发出的光而发出光。在此处,根据杂质的种类,发光器件能够发出蓝光、绿光或红光。因此,白光能够通过发光器件和荧光材料的组合而产生。例如,白光能够通过蓝色LED和黄色荧光材料的组合或通过蓝色LED和红色/绿色荧光材料的组合而产生。对于另一个示例,白光能够通过UV芯片和红色/绿色/蓝色荧光材料的组合而产生。
因此,透镜140取决于发光器件被形成,因此形成能够发出白光的照明器件。
对于更加详细的示例,白光能够通过混合红色、绿色和蓝色三原色或通过混合两个补色而产生。通过使用通过吸收从发光器件发出的第一光而发出红光的第一荧光材料、发出绿光的第二荧光材料和发出蓝光的第三荧光材料,白光能够通过三原色而产生。因此,透镜140通过使用第一至第三荧光材料而形成,因此形成能够发出白光的照明器件。
另外,通过使用发出蓝光的LED、吸收蓝光并且发出红光的第一荧光材料、和发出绿光的第二荧光材料,白光能够通过混合第一光和第二光而产生。还是在这种情况下,透镜140通过使用第一和第二荧光材料而形成,因此形成能够发出白光的照明器件。
除了上述示例之外,例如,通过使用吸收来自发光器件的第一光并且发出蓝光的第一荧光材料和发出黄光的第二荧光材料,或通过使用吸收来自发光器件的光并且发出绿色的第一荧光材料和发出红光的第二荧光材料,白光还能够通过补色而产生。还是在这种情况下,透镜140通过使用第一和第二荧光材料而形成,因此形成能够发出白光的照明器件。
在上述实施例中,ZnS:Ag、ZnS:Ag+In2O3、ZnS:Zn+In2O3、(Ba,Eu)MgAl10O17等可以被用作蓝色荧光材料。ZnS:Cu、Y2Al5O12:Tb、Y2O2S:Tb等可以被用作绿色荧光材料。Y2O2S:Eu、Y2O3:Eu、YVO4:Eu等可以被用作红色荧光材料。YAG:Ge、YAG:Ce等可以被用作黄色荧光材料。
随后,如图2所示,透镜140包括侧面140a和弯曲表面140b。侧面140a垂直于基板110以圆柱形形成在基板110上。弯曲表面140b以半球状形成在侧面140a上。在此处,侧面140a的厚度(或高度)大于第二发光芯片130的厚度(或高度)。将在下述图3中提供关于此点的详细描述。
透镜140可以由例如具有大于140°的光束角的球面透镜或非球面镜构成。透镜140也可以形成为具有凹或凸形以及球形或半球形。在此处,透镜140可以由环氧树脂、硅树脂、聚氨酯树脂或它们的化合物形成。
具有这样的构造的透镜140能够通过增大从第一和第二发光芯片120和130发出的光的方向角而提高线性光源的均匀性。
反射层(未示出)可形成在透镜140的与基板110相接触的底表面上。在此处,反射层可以通过溅射、镀覆、印刷等以单层或复合层的形式由从由例如Al、Cu、Pt、Ag、Ti、Cr、Au和Ni的金属材料组成的组选择的至少任一种形成。
因此,通过白色芯片和红色芯片被应用到的4合1芯片封装的透镜设计,具有根据第一实施例的这样的构造的发光器件封装能够通过最小化空间颜色偏差而获得颜色空间均匀性,以及获得具有大于160°的光束角的高显色指数(CRI)和高于78%的光学效率。为了这个目的,4合1芯片封装的透镜在第一实施例中被设计如下。
4合1芯片封装的透镜设计的示例
图3是示出与根据第一实施例的4合1芯片封装的透镜设计相关的图示的视图。
参照图3,根据第一实施例的4合1芯片封装由第一发光芯片120、第二发光芯片130和透镜140构成。第一发光芯片120布置在基板110的中心。第二发光芯片130布置在第一发光芯片120的每侧上。透镜140形成在第一和第二发光芯片120和130上。
透镜140包括圆形侧面140a和形成在该侧面140a上的半球形弯曲表面140b。
在此处,第一发光芯片120可以由白色芯片构成。第二发光芯片130可以由红色芯片构成。
第一发光芯片120的厚度7.WCT(白色芯片厚度)可以大于第二发光芯片130的厚度8.RCT(红色芯片厚度)。第二发光芯片130的厚度8.RCT可以大于透镜140的侧面140a。第一发光芯片120的宽度13.WCW(白色芯片宽度)可以大于第二发光芯片130的宽度14.RCW(红色芯片宽度)。
第一发光芯片120可以具有1.3×1.3×0.3mm的大小。第二发光芯片130可以具有0.35×0.35×0.100mm的大小。第一发光芯片和第二发光芯片120和130可以具有80°到140°的光束角。然而,第一实施例不限于此。第一和第二发光芯片120和130可以具有另一种大小和另一个光束角。
同时,在第一实施例中,无论第一和第二发光芯片120和130的芯片大小如何,透镜的形状根据在第一发光芯片120的中心处透镜垂度与在第二发光芯片130的中心处透镜垂度的比率而设计,因此最小化空间颜色偏差。这能够通过下列关系表达式1来表示。
数学图1
[数学式1]
比率1=LWT/LRcT
在此处,LWT表示在第一发光芯片120的中心处透镜140的垂度15.LWT。LRcT表示在第二发光芯片130的中心处透镜140的垂度16.LRcT。
在此处,比率1应在1.2和1.3之间的范围内。
此外,在第一实施例中,无论第一和第二发光芯片120和130的芯片大小如何,透镜的形状根据在第一发光芯片120的中心处透镜垂度与在第二发光芯片130的边缘处透镜垂度的比率而设计,因此最小化空间颜色偏差。这能够通过下列关系表达式2来表示。
数学图2
[数学式2]
比率2=LWT/LReT
在此处,LWT表示在第一发光芯片120的中心处透镜140的垂度(15)。LReT表示在第二发光芯片130的边缘处透镜140的垂度(17)。
在此处,比率2应在1.2和1.3之间的范围内。
另外,在第一实施例中,第一和第二发光芯片120和130的透镜的形状可以通过使用空间比例表达式被应用到的关系表达式来设计。
透镜140的总垂度“Z”能够通过下列关系表达式3获得。
数学图3
[数学式3]
在此处,“Z”表示透镜的垂度。“K”表示透镜的圆锥常数。“r”表示透镜的半径。“C”是1/r。透镜的圆锥常数“K”具有从-10.50到0.00的范围。透镜的半径“r”具有从1.90到4.70的范围。“C”具有从0.21到0.53的范围。
图3中的未描述的附图标记“D”表示透镜140的直径“D”。附图标记“10.Rc”表示第一发光芯片120的中心与第二发光芯片130的中心之间的距离“Rc”。附图标记“11.Re”表示从第一发光芯片120的中心到第二发光芯片130的边缘的距离“Re”。附图标记“12.P”表示第一发光芯片120与第二发光芯片130之间的间隔“P”。
下列表1示出4合1芯片封装的变量关系。
表1
[表1]
编号7的第一发光芯片120(WCT)的厚度WCT具有0.30mm的最大值(Max.)和0.08mm的最小值(Min.)。编号8的第二发光芯片130(RCT)的厚度RCT具有0.10mm的最大值和最小值。编号10的在第一和第二发光芯片120和130的中心之间的距离“Rc”具有1.20mm的最大值和0.80mm的最小值。编号11的从第一发光芯片120的中心到第二发光芯片130的边缘的距离“Re”具有1.38mm的最大值和0.98mm的最小值。编号15的在第一发光芯片120的中心处透镜140的垂度LWT具有0.50的最大值和0.26的最小值。编号16的在第二发光芯片130的中心处透镜140的垂度LRcT具有0.35的最大值和0.17的最小值。编号17的在第二发光芯片130的边缘处透镜140的垂度LReT具有0.30的最大值和0.12的最小值。在此处,编号18的比率1(LWT/LRcT)具有2.15的最大值和1.28的最小值,并且编号18-1的比率2(LWT/LReT)具有2.90的最大值和1.47的最小值。因此,满足1.2和3.0之间的比率范围。颜色空间均匀性(CSU)具有0.0051到0.0098的最大值和0.0000到0.0005的最小值。
例如,可以假设,编号7的第一发光芯片120的厚度WCT是0.30mm,编号13的第一发光芯片120的宽度WCW是1.30mm,编号8的第二发光芯片130的厚度RCT是0.10mm,并且编号14的第二发光芯片130的宽度RCW是0.350mm。在这种情况下,透镜140的直径“D”可以是3.50mm,编号15的在第一发光芯片120的中心处透镜140的垂度LWT可以是0.50,透镜140的半径“R”可以是4.70,1/R是0.53,从基板110的顶表面到透镜140的中心的距离可以是0.490mm,编号10的在第一和第二发光芯片120和130的中心之间的距离“Rc”可以是1.20mm,编号11的从第一发光芯片120的中心到第二发光芯片130的边缘的距离“Re”可以是1.38mm,编号16的在第二发光芯片130的中心处透镜140的垂度LRcT可以是0.35,并且编号17的在第二发光芯片130的边缘处透镜140的垂度LReT可以是0.30。在此,编号18的比率1(LWT/LRcT)具有2.15的值,并且编号18-1的比率2(LWT/LReT)具有2.90的值。因此,满足1.2和3.0之间的比率范围。颜色空间均匀性(CSU)具有0.0051到0.0098的最大值和0.0000到0.0005的最小值。
图4是示出根据第一实施例的4合1芯片封装的CSU、LWT/LRcT和LWT/LReT之间的比率的曲线图。
参照图4,显然,随着透镜140的厚度的下降,CSU提高更多,并且效率下降。也就是,可以看到的是,CSU和效率具有负相关性。
下表2到4示出当芯片的光束角从80°改变至140°时CSU改变数据。编号3的CSU值相对于变量被优化。
表2
[表2]
表3
[表3]
表4
[表4]
表5
[表5]
参照表2到5,编号1的透镜140的距离“D”可以具有从2.65到3.50mm的范围,编号2的垂度T和编号15在第一发光芯片120的中心处透镜140的LWT可以具有从0.26mm到0.50mm的范围,编号3的透镜140的圆锥常数“K”可以具有从-10.50到0.00的范围,编号4的透镜140的半径“R”可以具有从1.90到4.70mm的范围,编号5的1/半径“R”(即,“C”)可以具有从0.21到0.53的范围,编号7的第一发光芯片120的厚度WCT可以具有从0.08到0.30mm的范围,编号8的第二发光芯片130的厚度RCT是0.10mm,编号10的在第一和第二发光芯片120和130的中心之间的距离“Rc”可以具有从0.80mm到1.20mm的范围,编号11的在第一发光芯片120的中心和第二发光芯片130的边缘之间的距离“Re”可以具有从0.98mm到1.38mm的范围,编号16的在第二发光芯片130的中心处透镜140的垂度LRcT可以具有从0.17到0.35的范围,编号17的在第二发光芯片130的边缘处透镜140的垂度LReT可以具有从0.12到0.30的范围。在此处,编号18的比率1(LWT/LRcT)具有从1.28到2.15的范围,并且编号18-1的比率2(LWT/LReT)具有从1.47到2.90的范围。
即,当编号18的比率1(LWT/LRcT)具有从1.28到2.15的范围,并且编号18-1的比率2(LWT/LReT)具有从1.47到2.90的范围,并且透镜140以及第一和第二发光芯片120和130能够满足编号1的透镜的厚度“D”、编号2的垂度T和编号15的在第一发光芯片120的中心处透镜140的LWT、编号3的透镜140的圆锥常数“K”、编号4的透镜140的半径“R”等,所有参数在表2至表4中提供。
设计措施的示例
图5是示出根据第一实施例的4合1芯片封装的设计措施的示例的视图。
参照图5,编号7的第一发光芯片120的厚度WCT可以大于编号8的第二发光芯片130的厚度RCT,并且编号8的第二发光芯片130的厚度RCT可以大于透镜140的侧面140a。例如,编号7的第一发光芯片120的厚度WCT可以是0.30mm,并且编号8的第二发光芯片130的厚度RCT可以是0.10mm。
另外,编号13的第一发光芯片120的宽度WCW可以大于编号14的第二发光芯片130的宽度RCW。例如,编号13的第一发光芯片120的宽度WCW可以是1.300mm,并且编号14的第二发光芯片130的宽度RCW可以是0.350mm。
而且,第一发光芯片和第二发光芯片120和130之间的间隔“P”120可以是0.175mm。编号11的从第一发光芯片120的中心到第二发光芯片130的边缘的距离“Re”可以具有从0.98mm到1.38mm的范围。编号10的在第一和第二发光芯片120和130的中心之间距离“Rc”可以具有从0.80mm到1.20mm的范围。
透镜140可以具有3.50mm的直径“D”和0.490mm的从基板110的顶表面到透镜140的中心的高度。
透镜140的侧面140a的厚度(或高度)可以小于编号8的第二发光芯片130的厚度RCT。在此处,编号8的第二发光芯片130的厚度RCT小于编号7的第一发光芯片120的厚度WCT。例如,透镜140的侧面140a的高度可以是0.050mm。
从第一发光芯片120的顶表面的中心到透镜140的厚度“DWCT”可以是0.190mm。从第二发光芯片的顶表面130到透镜140的中心的厚度可以是0.390mm。
编号15的在第一发光芯片120的中心处透镜140的垂度(倾斜度)LWT可以具有从0.26到0.50的范围。在第二发光芯片130的中心处透镜140的垂度LRcT可以具有从0.17到0.35的范围。在此处,LWT/LRcT可以具有从1.28到2.15的范围。
另外,在第二发光芯片130的边缘处透镜140的垂度LReT可以具有从0.12到0.30的范围。在此处,LWT/LReT可以具有从1.47到2.90的范围。
模拟的示例
图6是示出根据第一实施例的4合1芯片封装的白色芯片和红色芯片的光谱分布的曲线图。
参照图6,当白色芯片具有从500到580mm的波长并且红色芯片具有从580到680mm的波长时,获得最高的显色指数(CRI)。
下列表6示出当在未应用4合1封装的透镜的情况下模拟芯片级颜色空间均匀性(CSU)时根据白色芯片和红色芯片的光束角CSU改变。
表6
[表6]
光束角 |
最大 |
最小 |
功率 |
效率 |
CRI |
CCT |
80 |
0.0132 |
0.0001 |
139.30 |
99.50 |
89 |
3472 |
90 |
0.0136 |
0.0002 |
139.07 |
99.33 |
89 |
3755 |
100 |
0.0138 |
0.0001 |
138.87 |
99.19 |
89 |
3767 |
110 |
0.0138 |
0.0001 |
138.70 |
99.07 |
89 |
3777 |
115 |
0.0128 |
0.0001 |
138.99 |
99.28 |
89 |
3760 |
120 |
0.0128 |
0.0001 |
138.99 |
99.28 |
89 |
3760 |
125 |
0.0138 |
0.0003 |
138.50 |
98.93 |
88 |
3789 |
130 |
0.0318 |
0.0004 |
138.44 |
98.89 |
88 |
3792 |
135 |
0.0138 |
0.0004 |
138.40 |
98.86 |
88 |
3794 |
140 |
0.0138 |
0.0006 |
138.34 |
98.82 |
88 |
3797 |
图7示出基于根据第一实施例的4合1芯片封装中的115°的光束角的颜色坐标。图8是根据第一实施例的4合1芯片封装中的颜色空间均匀性(CSU)模拟图。
参照图7和8,示出的是,最大照度是0.0128,最小照度是0.0001,光学效率是99.28%,显色指数(CRI)是89并且相关色温(CCT)是3760。
根据在未应用透镜的情况下通过模拟第一实施例的4合1封装所获得的结果,通过图13的CUS模拟图能够发现,颜色空间均匀性(CSU)大大提高,并且空间颜色偏差与传统封装相比显著减小。
图9示出根据第一实施例的4合1芯片封装中的基于50000K光线当光束角是115°时的颜色坐标。图10是示出根据第一实施例的4合1芯片封装中的基于50000K光线的光谱分布和CRI的曲线图。图11是根据第一实施例的4合1芯片封装中的基于50000K光线中的颜色空间均匀性(CSU)模拟图。
根据通过基于50000K光线模拟第一实施例的4合1封装所获得的结果,当光束角是115°时,如图9和图11所示,示出的是,最大照度是0.0055,最小照度是8.94e-005,光学效率是75.9%,显色指数(CRI)是88.35,并且相关色温(CCT)是3789.74。另外,如图10的光谱分布所示,在从600mm到640mm的波长范围内获得最高显色指数(CRI),并且在大于640mm的范围内CRI迅速减小。
根据通过基于50000K光线模拟第一实施例的4合1封装所获得的结果,通过图11的CUS模拟图能够发现,颜色空间均匀性(CSU)大大提高,并且空间颜色偏差与传统封装相比显著减小。
图12示出当光束角是115°并且将半球形透镜应用到根据第一实施例的4合1芯片封装时的颜色坐标。图13是示出当将半球形透镜应用到根据第一实施例的4合1芯片封装时的光谱分布和CRI的曲线图。图14是当将半球形透镜应用到根据第一实施例的4合1芯片封装时的颜色空间均匀性(CSU)模拟图。
根据通过模拟半球形透镜被应用到的4合1封装所获得的结果,当光束角是115°时,如图12和图14所示,示出的是,最大照度是0.0181,最小照度是0.0007,光学效率是92.02%,显色指数(CRI)是86,并且相关色温(CCT)是3928。另外,如图13的光谱分布所示,在从600mm到640mm的波长范围内获得最高显色指数(CRI),并且在大于640mm的范围内CRI迅速减小。
根据根据第一实施例的半球形透镜被应用到的4合1封装,通过图14的CUS模拟图能够发现,颜色空间均匀性(CSU)大大提高,并且空间颜色偏差与传统封装相比显著减小。
综上所述,通过该模拟能够看到的是,通过白色芯片和红色芯片被应用到的4合1封装的透镜设计,根据第一实施例的发光器件封装能够最小化空间颜色偏差并且获得颜色空间均匀性。
第二实施例
图15是根据第二实施例的发光器件封装的透视图。图16是图15所示的发光器件封装的截面图。
如同第一实施例,第二实施例旨在实施能够通过白色芯片和红色芯片被应用到的4合1封装的透镜设计来最小化空间颜色偏差的发光器件封装。
如图15和图16所示,发光器件封装包括基板210、布置该基板210上的第一发光芯片220、布置在该第一发光芯片220的外周上的多个第二发光芯片230、和形成在该第一和第二发光芯片220和230上的透镜240。
在第二实施例的发光器件封装中,第一发光芯片220的厚度、第一和第二发光芯片220和230之间的距离、和透镜240的形状与第一实施例的那些分别不同。将在下述图17中详细地描述这一点。
基板210具有四边形板形状。然而,对于这一点不存在限制。基板210可以具有像圆形形状、多边形形状等的各种形状。基板210可以具有1.3×1.3×0.3mm的大小,并且基板210的表面可以具有大于78%的光学反射率。
第一发光芯片220布置在基板210的中心。第二发光芯片230分别布置在第一发光芯片220的外周上。透镜240被形成为围绕第一和第二发光芯片220和230。在此处,第二发光芯片230可以布置在第一发光芯片220的每侧上。在此处,第一发光芯片220形成为比第二发光芯片230薄,并且形成为比透镜240的侧面240a厚。将在图17中描述这一点的设计措施。
第一发光芯片220可以具有1.09×1.09×0.08mm的大小。第二发光芯片230可以具有0.35×0.35×0.100mm的大小。第一发光芯片220可以由白色芯片构成。第二发光芯片230可以由红色芯片构成。
第一和第二发光芯片220和230可以被包括如下。
例如,第一和第二发光芯片220和230可以由蓝色芯片和红色芯片构成。另外,第一和第二发光芯片220和230中的一个可以由蓝色芯片以及单种或多种黄色荧光材料和绿色荧光材料构成。
更详细地,第一发光芯片220可以由蓝色芯片构成。第二发光芯片230可以由红色芯片构成。在此处,透镜240可以包括黄色荧光材料。
随后,如图16所示,透镜240包括侧面240a和弯曲表面240b。侧240a垂直于基板210以圆柱形形成在基板210上。弯曲表面240b以半球状形成在侧面240a上。在此处,侧面240a的厚度(或高度)大于第一发光芯片220的厚度(或高度)。
透镜240可以由例如具有大于140°的光束角的球面透镜或非球面镜构成。透镜240也可以形成为具有凹或凸形以及球形或半球形。在此处,透镜240可以由环氧树脂、硅树脂、聚氨酯树脂或它们的化合物形成。
通过增加从第一和第二发光芯片220和230发出光的方向角,透镜240能够提高线性光源的均匀性。
如同第一实施例,通过在图3的以上描述中陈述的关系表达式1至3,能够设计具有第二实施例的这样的构造的发光器件封装。另外,第二实施例的发光器件封装包括上文描述的表2至表4的CSU改变数据。
因此,通过白色芯片和红色芯片被应用到的4合1封装的透镜设计,根据第二实施例的发光器件封装能够通过最小化空间颜色偏差而获得颜色空间均匀性以及获得具有大于160°的光束角的高显色指数(CRI)和高于78%的光学效率。
设计措施的示例
图17是示出根据第二实施例的4合1芯片封装的设计措施的示例的视图。
参照图17,第一发光芯片220的厚度可以小于第二发光芯片230的厚度并且可以大于透镜240的侧面240a。即,第二发光芯片230的厚度是最大的,并且透镜240的侧面240a是最小的。例如,第一发光芯片120的厚度可以是0.08mm,并且第二发光芯片130的厚度可以是0.10mm。
第一发光芯片220的宽度可以大于第二发光芯片230的宽度。例如,第一发光芯片220的宽度可以是1.090mm,并且第二发光芯片230的宽度可以是0.350mm。第一发光芯片和第二发光芯片220和230之间的间隔可以是0.080mm。从第一发光芯片220的中心到第二发光芯片230的边缘的距离可以具有从0.98mm到1.38mm的范围。在第一和第二发光芯片220和230的中心之间的距离可以具有从0.80mm到1.20mm的范围。
透镜240可以具有在2.65和3.50mm之间(例如,2.879mm)的直径和0.270mm的从基板210的顶表面到透镜240的中心的高度。
透镜240的侧面240a的厚度(或高度)可以小于第一发光芯片220的厚度。在此处,第一发光芯片220的厚度小于第二发光芯片230的厚度。例如,透镜240的侧面240a的高度可以是0.020mm。
从第一发光芯片220的顶表面的中心到透镜240的厚度可以是0.170mm。从第二发光芯片230的顶表面到透镜240的中心的厚度可以是0.190mm。
在第一发光芯片220的中心处透镜240的垂度(倾斜度)可以具有从0.26到0.50的范围。在第二发光芯片230的中心处透镜240的垂度可以具有从0.17到0.35的范围。在此处,LWT/LRcT可以具有从1.28到2.15的范围。
另外,在第二发光芯片230的边缘处透镜240的垂度可以具有从0.12到0.30的范围。在此处,LWT/LReT可以具有从1.47到2.90的范围。
模拟的示例
图18示出当透镜未被应用到根据第二实施例的4合1芯片封装时基于115°的光束角的颜色坐标。图19是当透镜未被应用到根据第二实施例的4合1芯片封装时的颜色空间均匀性(CSU)模拟图。
下表7示出当将白色芯片和红色芯片的光束角从80°改变到140°时CSU改变。
表7
[表7]
光束角 |
最大 |
最小 |
功率 |
效率 |
CRI |
CCT |
80 |
0.0045 |
0.0000 |
139.84 |
99.88 |
90 |
3701 |
90 |
0.0048 |
0.0000 |
139.73 |
99.81 |
90 |
3700 |
100 |
0.0050 |
0.0000 |
139.62 |
99.73 |
90 |
3699 |
110 |
0.0053 |
0.0001 |
139.50 |
99.64 |
90 |
3697 |
115 |
0.0045 |
0.0000 |
139.86 |
99.90 |
90 |
3702 |
120 |
0.0054 |
0.0001 |
139.39 |
99.57 |
90 |
3696 |
125 |
0.0054 |
0.0001 |
139.35 |
99.54 |
90 |
3695 |
130 |
0.0055 |
0.0001 |
139.31 |
99.51 |
90 |
3695 |
135 |
0.0055 |
0.0001 |
139.27 |
99.48 |
90 |
3694 |
140 |
0.0055 |
0.0001 |
1.3923 |
99.45 |
90 |
3694 |
如图18和图19所示,根据在未将透镜应用到4合1封装的情况下基于115°的光束角通过模拟芯片级CSU所获得的结果,示出的是,最大照度是0.0045,最小照度是0.0000,光学效率是99.90%,显色指数(CRI)是90,并且相关色温(CCT)是3702。
根据在未应用透镜的情况下通过模拟第二实施例的4合1封装所获得的结果,通过图19的CUS模拟图能够发现,颜色空间均匀性(CSU)大大提高,并且空间颜色偏差与传统封装相比显著减小。
图20示出当将半球形透镜应用到根据第二实施例的4合1芯片封装并且基于50000K光线的光束角是115°时的颜色坐标。图21是示出当将半球形透镜应用到根据第二实施例的4合1芯片封装时基于50000K光线的光谱分布和CRI的曲线图。图22是当将半球形透镜应用到根据第二实施例的4合1芯片封装时基于50000K光线的颜色空间均匀性(CSU)模拟图。
根据通过基于50000K光线模拟第二实施例的4合1封装所获得的结果,当光束角是115°时,如图20和图22所示,示出的是,最大照度是0.0051,最小照度是107.53,光学效率是76.81%,显色指数(CRI)是89,并且相关色温(CCT)是3723。另外,如图21的光谱分布所示,在从600mm到640mm的波长范围内获得最高显色指数(CRI),并且在大于640mm的范围内CRI迅速减小。
根据通过基于50000K光线模拟第二实施例的4合1封装所获得的结果,通过图22的CUS模拟图能够发现,颜色空间均匀性(CSU)大大提高,并且空间颜色偏差与传统封装相比显著减小。
图23是当光束角是115°并且将半球形透镜应用到根据第二实施例的4合1芯片封装时的颜色坐标。图24是示出当光束角是115°并且将半球形透镜应用到根据第二实施例的4合1芯片封装时的光谱分布和CRI的曲线图。图25是当光束角是115°并且将半球形透镜应用到根据第二实施例的4合1芯片封装时的颜色空间均匀性(CSU)模拟图。
根据通过模拟半球形透镜被应用到的4合1封装所获得的结果,根据第二实施例当光束角是115°时,如图23和图25所示,示出的是,最大照度是0.0176,最小照度是0.0004,光学效率是94.55%,显色指数(CRI)是89,并且相关色温(CCT)是3717。另外,如图24的光谱分布所示,在从600mm到640mm的波长范围内获得最高显色指数(CRI),并且在大于640mm的范围内CRI迅速减小。
根据根据第二实施例的半球形透镜被应用到的4合1封装,通过图25的CUS模拟图能够发现,颜色空间均匀性(CSU)大大提高,并且空间颜色偏差与传统封装相比显著减小。
综上所述,通过该模拟能够看到的是,通过白色芯片和红色芯片被应用到的4合1封装的透镜设计,根据第二实施例的发光器件封装能够最小化空间颜色偏差并且获得颜色空间均匀性。
如上所述,在根据该实施例的发光器件封装中,不论芯片大小如何,根据在白色芯片的中心处透镜垂度和在红色芯片的中心处透镜垂度的比率来设计白色芯片和红色芯片被应用到的4合1封的透镜,因此最小化空间颜色偏差,使得可以解决本发明的技术问题。
虽然上文描述了本发明的实施例,但是这些实施例仅仅是示例并且不限制本发明。此外,在不脱离本发明的基本特征的情况下,本领域的技术人员可以以各种方式对本发明做出改变和修改。例如,可以修改在本发明的实施例中详细地描述的部件。此外,因修改和应用而引起的差别应被解释为被包括在在随附权利要求中所描述的本发明的范围和精神内。