CN104253121A - 全方位发光的发光二极管装置及其封装方法 - Google Patents
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Abstract
一种全方位发光的发光二极管装置及其封装方法,该方法包含一将一发光二极管晶片单元及一电性传导单元设置于一透明基板上的设置步骤;一依照本发明所需的光色调配一适合的封装体的调配步骤;一利用一粘着剂单元将一透明保护板与该透明基板结合的结合步骤;及一利用灌模及固化的方式使一封装体包覆并定型于该灯板机构外的封装步骤。利用该透明基板的设置,使该发光二极管晶片单元所发出的光得以全方位360度的发射,并利用该封装体的调配,使该发光二极管晶片能调整出符合需求且质量稳定的光源,并保护该发光二极管晶片单元的设置。
Description
技术领域
本发明是有关于一种发光二极管及其封装方法,特别是指一种可全方位发光的发光二极管装置及其封装方法。
背景技术
随着人类对于照明质量要求的提升,发光二极管(Light Emitting Diode,LED)以其低耗电、使用寿命长的优点,成为当前市场使用及研发的主流,并逐渐取代传统灯泡,成为普遍的照明体。
在许多场合中,发光二极管多是被要求设计成发散白光的特性,以符合不同的照明需求。而一般要制作白光发光二极管,都是以发黄光系列的钇铝石榴石(Yttrium AluminumGarnet,YAG)荧光粉配合发散蓝光的发光二极管,两者相配合后可发出白光。以此种技术制作的白光发光二极管,又可分为多晶片型白光发光二极管,及单晶片白光发光二极管两种。
请参照图1,为一传统多晶片型白光发光二极管1,包含彼此相邻设置的一红光发光二极管11、一绿光发光二极管12,及一蓝光发光二极管13。利用将该红光发光二极管11、该绿光发光二极管12,及该蓝光发光二极管13所散发的光进行混成,就可产生白光。然而,传统多晶片型白光发光二极管1虽可视不同需求调整所欲发出的白光的光色,但是需要同时使用多个不同颜色的发光二极管,所以其制作成本较高。另外,不同颜色的发光二极管在驱动电压上会有所差异,因此需要设计三组不同的电路分别控制驱动电压,在制程上相当麻烦。此外,因不同颜色的发光二极管其晶片的衰减速率、温度特性及寿命皆不尽相同,将导致该红光发光二极管11、该绿光发光二极管12,及该蓝光发光二极管13混成的白光光色会随使用时间而产生变化,无法产生质量稳定的照明效果。
参照图2及图3,为一传统单晶片型发光二极管2,包含一发光二极管21,及一被该发光二极管21所激发的荧光粉单元22。该传统单晶片型发光二极管2主要可分为三种:
一、蓝光发光二极管21搭配黄色的荧光粉单元22。利用蓝光发光二极管21激发可发出黄光的荧光粉单元22,该荧光粉单元22所发出的黄光与未被吸收的蓝光混合,就可产生白光23。在此类型中,所使用的荧光粉单元22主要为钇铝石榴石结构的YAG荧光粉。
二、蓝光发光二极管21配合红色与绿色的荧光粉单元22。利用蓝光发光二极管21分别激发可发出红光及绿光的荧光粉单元22,该荧光粉单元22所产生的红光、绿光,与未被吸收的蓝光混合后,就可产生白光23。在此类型中,所使用的荧光粉单元22主要是以含硫的荧光粉为主。
三、紫外光发光二极管(UV-LED)21配合红色、绿色与蓝色三色的荧光粉单元22。利用该紫外光发光二极管21产生的紫外光的同时,激发三种或三种以上可分别产生红、绿、与蓝光的荧光粉单元22,荧光粉单元22产生的三色或三色以上的光就可混合成白光23。需注意的是,在此类型中,使用的发光二极管21除了是紫外光发光二极管21外,也可以是蓝光发光二极管21。
参阅图1及图3,然而,无论是多晶片型白光发光二极管1,或是单晶片型发光二极管2,其所能发出白光23的出光角度大约在90度至160度间,因此使得该多晶片型白光发光二极管1或该单晶片型发光二极管2都面临发光角度不如传统灯具来得全面的问题。虽然,该多晶片型白光发光二极管1或该单晶片型发光二极管2也可以如同传统灯具一样,加装反射机构或是透镜以改善灯具照明角度,但是使用反射机构或利用透镜增加出光角度都会造成该多晶片型白光发光二极管1或该单晶片型发光二极管2的发光效率降低。当然,使用者也可以利用设置两倍以上数量的多晶片型白光发光二极管1或单晶片型发光二极管2,以期达到360度照明角度的效果。但是这一作法会大幅地增加设置成本,使发光二极管照明灯具售价提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种兼顾成本与发光效率,且可全方位发光的发光二极管。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。
本发明全方位发光的发光二极管装置,包含一个灯板机构,及一个覆设于该灯板机构的封装体。该灯板机构包括一个透明基板、一个设置于该透明基板上的发光二极管晶片单元、一个设置于该透明基板上并与该发光二极管晶片单元及一个外界电源电连接的电性传导单元,及一个与该透明基板相固定的透明保护板。
本发明的目的以及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实现。
较佳的,前述的全方位发光的发光二极管装置,该灯板机构还包括一个电连接该发光二极管晶片单元及该电性传导单元的导线单元。
较佳的,前述的全方位发光的发光二极管装置,该发光二极管晶片单元具有多个固定于该透明基板上的发光二极管晶片,该导线单元具有多条分别连接于所述发光二极管晶片及该电性传导单元间的导线。
较佳的,前述的全方位发光的发光二极管装置,所述发光二极管晶片是彼此串联。
较佳的,前述的全方位发光的发光二极管装置,所述发光二极管晶片是彼此并联。
较佳的,前述的全方位发光的发光二极管装置,该透明基板为一个电路板,该发光二极管晶片单元具有多个固定于该电路板上的发光二极管晶片。
较佳的,前述的全方位发光的发光二极管装置,该全方位发光的发光二极管装置还包含一个设置于该灯板机构以协助所述发光二极管晶片散热的散热机构。
较佳的,前述的全方位发光的发光二极管装置,该散热机构具有一个连结于该透明基板的透明壳件,及一个填充于该透明壳件内的散热剂。
较佳的,前述的全方位发光的发光二极管装置,该散热剂为硅油。
较佳的,前述的全方位发光的发光二极管装置,该散热机构具有多个排列设置于该透明基板上的散热件,及多个分别填充于所述散热件内的散热剂。
较佳的,前述的全方位发光的发光二极管装置,所述散热件为玻璃管或光纤,所述散热剂为硅油。
较佳的,前述的全方位发光的发光二极管装置,该封装体是包覆于该灯板机构外。
较佳的,前述的全方位发光的发光二极管装置,该封装体是设置于该透明基板及该透明保护板间并包覆该发光二极管晶片单元,且包覆于该灯板机构外。
较佳的,前述的全方位发光的发光二极管装置,该灯板机构还包括一个包覆在该封装体外的防潮膜。
较佳的,前述的全方位发光的发光二极管装置,所述发光二极管晶片是发蓝光。
较佳的,前述的全方位发光的发光二极管装置,该灯板机构还包括一个粘着剂单元,该透明基板与该透明保护板是利用该粘着剂单元彼此连结。
较佳的,前述的全方位发光的发光二极管装置,该透明基板的材料是以玻璃、陶瓷、塑胶或高分子聚合物制成。
较佳的,前述的全方位发光的发光二极管装置,该透明保护板的材料是以玻璃、陶瓷、塑胶或高分子聚合物制成。
较佳的,前述的全方位发光的发光二极管装置,该封装体的材料包括一个粉状的荧光剂,该荧光剂是选用自以下四种荧光体:H3000、H4500、H6000及Y-003中的任一种或其组合,且该H3000荧光体、该H4500荧光体、该H6000荧光体及该Y-003荧光体是由黄色的荧光粉、绿色的荧光粉及红色的荧光粉分别依不同重量比例调制而成,在该H3000荧光体中,其黄色的荧光粉、绿色的荧光粉及红色的荧光粉的比例为0.2:0.4:0.10至0.15,在该H4500荧光体中,其黄色的荧光粉、绿色的荧光粉及红色的荧光粉的比例为0.2:0.4:0.05至0.10,在该H6000荧光体中,其黄色的荧光粉、绿色的荧光粉及红色的荧光粉的比例为0.2:0.4:0.01至0.05,在该Y-003荧光体中,其全部是由黄色的荧光粉所组成。
较佳的,前述的全方位发光的发光二极管装置,该黄色的荧光粉是选用分子式为Y3Al5O12:Ce的YAG荧光粉,该绿色的荧光粉是选用分子式为Lu3Al5O12:Ce的LuAG荧光粉,该红色的荧光粉则是选用分子式为Sr2Si5N8:Eu的SSN荧光粉。
较佳的,前述的全方位发光的发光二极管装置,该黄色的荧光粉是选用分子式为β-SiAlON的氮氧化物黄色荧光粉,该绿色的荧光粉是选用分子式为BaAlON的氮化物绿色荧光粉,该红色的荧光粉则是选用分子式为SrAlSiN8:Eu的氮化物红色荧光粉SASN。
较佳的,前述的全方位发光的发光二极管装置,该封装体的材料还包硅胶与固化剂,该荧光剂占该封装体的60%至70%,该硅胶与该固化剂则依重量比1:4的比例调合而成。
较佳的,前述的全方位发光的发光二极管装置,该封装体的材料还包括扩散剂及硅烷,该扩散剂及该硅烷的添加量分别占该封装体的2%及0.1%以下。
本发明的另一个目的在于提供一种用于封装出可全方位发光的发光二极管的封装方法。
本发明的另一个目的及解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。
本发明全方位发光的发光二极管装置的封装方法,包含:
一个设置步骤,将该发光二极管晶片单元及该电性传导单元设置于该透明基板上,并使该发光二极管晶片单元及该电性传导单元与外界电连接。
一个调配步骤,依照本发明所需的光色及色温调配适合的封装体。
一个结合步骤,利用一个粘着剂单元将该透明保护板与该透明基板结合,使该透明基板、该发光二极管晶片单元、该电性传导单元、该粘着剂单元及该透明保护板组成该灯板机构。
一个封装步骤,利用灌模及固化的方式,使该封装体包覆并定型于该灯板机构外。。
本发明的目的以及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实现。
较佳的,前述的全方位发光的发光二极管装置的封装方法,该调配步骤前还包含一个连结步骤,该连结步骤是将一个散热机构设置于该透明基板上。
较佳的,前述的全方位发光的发光二极管装置的封装方法,该结合步骤前还包含一个添加步骤,该添加步骤是将该调配步骤中调配好的该封装体覆盖于尚未与该透明保护板结合的透明基板及该发光二极管晶片单元上。
本发明的有益效果在于:利用该透明基板的设置,使该发光二极管晶片单元所发出的光可以360度全方位发射,并利用该封装体的调配,使所述发光二极管晶片能调整出符合需求且质量稳定的光源,并保护该发光二极管晶片单元的设置。
附图说明
图1是说明一传统多晶片型白光发光二极管的使用方式的一示意图;
图2是说明一传统单晶片型发光二极管的一示意图;
图3是用于辅助说明图2中虚线所示的部分的使用方式的一示意图;
图4是说明本发明全方位发光的发光二极管装置的一第一较佳实施例的一立体图;
图5是用于辅助说明图4的一立体分解图,为便于说明,图5中省略部分构件未示出;
图6是说明该第一较佳实施例的另一使用方式的一俯视图;
图7是说明该第一较佳实施例使用的YAG:Ce荧光粉的激发光谱及发射光谱的一光谱图;
图8是说明该第一较佳实施例使用的YAG:Ce荧光粉的颗粒的一电子显微镜图;
图9是说明本发明全方位发光的发光二极管装置的封装方法的一第一较佳实施例的一流程图;
图10是说明该全方位发光的发光二极管装置的第一较佳实施例在使用时的频谱状态的一频谱图,;
图11是说明本发明全方位发光的发光二极管装置的一第二较佳实施例的一侧视图;
图12是说明本发明全方位发光的发光二极管装置的一第三较佳实施例的一俯视示意图,为便于说明,图12中省略部分构件未示出;
图13是用于辅助说明图12的一侧视图;
图14是说明该第三较佳实施例的另一使用方式的一侧视图;
图15是说明本发明全方位发光的发光二极管装置的封装方法的一第二较佳实施例的一流程图;
图16是说明本发明全方位发光的发光二极管装置的一第四较佳实施例的一侧视图;
图17是说明本发明全方位发光的发光二极管装置的一第五较佳实施例的一侧视图;
图18是说明本发明全方位发光的发光二极管装置的封装方法的一第三较佳实施例的一流程图;
图19是说明该全方位发光的发光二极管装置的第五较佳实施例的另一实施方式的一侧视图;
图20是说明本发明全方位发光的发光二极管装置的一第六较佳实施例的一侧视图。
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效,在以下配合参考附图的一个较佳实施例的详细说明中,将可清楚的呈现。
参阅图4,为本发明全方位发光的发光二极管装置4的一第一较佳实施例。该第一较佳实施例包含一灯板机构40,及一包覆于该灯板机构40外的封装体47。该灯板机构40包括一透明基板41、一设置于该透明基板41上的发光二极管晶片单元42、一设置于该透明基板41上的电性传导单元43、一电连接于该电性传导单元43与该发光二极管晶片单元42间的导线单元44、一设置于该透明基板41上的粘着剂单元45,及一利用该粘着剂单元45而与该透明基板41相固定的透明保护板46。
参阅图5,该透明基板41的材料可为玻璃、陶瓷、塑胶或高分子聚合物,而该发光二极管晶片单元42则具有多个固定于该透明基板41上且可发出蓝光的发光二极管晶片421。该电性传导单元43具有两个分别与一外界电源(图未示)相连接的电性传导部431,该导线单元44则具有多个使所述电性传导部431与所述发光二极管晶片421电连接的导线441。需特别说明的是,在本较佳实施例中,所述电性传导部431分别连接外接电源的正极与负极,且由20mA的电流驱动。另外,每一发光二极管晶片421的面积可为10x30mil2的n倍(n=1,2,3…),以利用面积的增大来提升发光效果。
该粘着剂单元45具有两个间隔设置于该透明基板41上的粘着部451。当然,该粘着剂单元45也可以只具有一粘着部451,只要其设置位置能使该透明保护板46稳固地结合于该透明基板41上就可以。如同该透明基板41一般,该透明保护板46的材质也可以玻璃、陶瓷、塑胶或高分子聚合物等透明板材。此外,所述发光二极管晶片421、所述电性传导部431、所述导线441的数量也不以附图中所绘示的样子为限。在本较佳实施例中,该发光二极管晶片单元42是具有15片彼此串联的发光二极管晶片421,实际运用上也可以是以如图6的方式,以并联的方式使所述发光二极管晶片421彼此电连接。另外,该发光二极管晶片单元42也可只具有一发光二极管晶片421,只要适当地利用该导线单元44及该电性传导单元43的配置而与外界电源连接,一样可以达到本发明欲达成的功效。
再参阅图4,该封装体47是由粉状的荧光剂471、固化剂、硅胶、硅烷(siline coupling)及扩散剂,混合均匀并经固化而成。该粉状的荧光剂471的组成是取自各种自普通的稀土元素激发的黄色、绿色和红色的荧光粉,再将各种荧光粉依不同的比例调制成不同的荧光体后,以不同的荧光体进行本发明所使用的荧光剂471的调制。
进一步说明,在本较佳实施例中,是选用YAG荧光粉、LuAG荧光粉及SSN荧光粉三种荧光粉来进行调配。黄色的YAG荧光粉,其分子式为Y3Al5O12:Ce,是采用高温固相法制成,并能提供540nm至580nm附近的黄色发射光;绿色的LuAG荧光粉的分子式为Lu3Al5O12:Ce,也是采用高温固相法制成,并可提供500nm至540nm附近的绿色发射光;而氮化物红色的SSN荧光粉的分子式则为Sr2Si5N8:Eu,同样是采用高温固相法制成,并可提供620nm至660nm附近的红色发射光。
在本较佳实施例中,利用黄色的YAG荧光粉,LuAG荧光粉及SSN荧光粉三种荧光粉来调配出H3000、H4500、H6000及Y-003四种荧光体。各种不同荧光体及所使用的荧光粉重量克配比规格如下:
一、H3000荧光体,色温为3000±300K:
YAG:LuAG:SSN=0.2:0.40:0.10~0.15
二、H4500荧光体,色温为4500±300K:
YAG:LuAG:SSN=0.2:0.40:0.05~0.10
三、H6000荧光体,色温为6000±300K:
YAG:LuAG:SSN=0.2:0.40:0.01~0.05
四、Y-003荧光体:
YAG=100%
当然,上述黄色的YAG荧光粉也可以采用氮氧化物黄色荧光粉,分子式为β-SiAlON,上述绿色的LuAG荧光粉也可以为氮化物绿色荧光粉,分子式为BaAlON,而上述的红色的SSN荧光粉也可以为氮化物红色荧光粉SASN,分子式为SrAlSiN8:Eu。使用者可以根据需要加入第四种或者以上种类的荧光粉。
需特别说明的是,在本较佳实施例中所使用的荧光剂471,可以是选自上述四种荧光体的组合,也可以是选用上述四种荧光体的其中一种,只要注意调配出来的粉状荧光剂471需符合以下要求:
一、荧光剂471的激发光谱应与所述发光二极管晶片421所发出的蓝光(波长440nm至470nm)发射光谱相匹配。
二、被蓝光激发后,该荧光剂471能产生高效的可见光发射,其发射光谱满足白光要求,且光能转换率高、流明效率高,并具备优良的温度猝灭特性。
三、材料的物理化学性质稳定,且具有抗潮的功用,不会与半导体芯片或封装材料相互反应。
四、要能耐紫外光子长期轰击,性能安定。
五、荧光剂471的颗粒要细,粒径需在8μm以下。
六、要求合成荧光剂471的设备简单,且所使用的原料价格低廉。
参阅图7,为本发明自制配方Y-003荧光体(黄色YAG:Ce荧光粉)的测试的频谱。从激发光谱获得的波长有342nm和460nm,其中460nm刚好和发光二极管晶片421所发射的蓝光发射光谱(440nm至470nm)相匹配。从图7中可知通过该Y-003荧光体可获得的发射光谱550nm左右的波长,若再调整其使用比例,则可以进一步调节波长的范围。
图8则为本发明自制配方Y-003荧光体的YAG:Ce的颗粒电镜照片。荧光粉粒度参数(Granularity Parameters):D10=9.74μm,显示出本发明所使用的荧光粉颗粒接近荧光剂471所要求的粒径。
另外,由于该荧光剂471是无机化合物,而硅胶则是有机化合物,因此两者在混合上常会发生无法均匀混合的情况,进而在固化的过程中产生缝隙。所述缝隙中所被封存的空气在高温下会使其中的氢原子及氧原子产生化学反应,进而形成黑斑或造成光斑。因此,利用该扩散剂及硅烷(siline coupling)的添加,可使无机的荧光剂471及有机的硅胶均匀混合,避免因混合不均而产生缝隙影响封装后的照明质量。在本较佳实施例中,所使用的扩散剂为乔越所出产的型号115或120的扩散剂,其内所含的成分为二氧化硅,而所使用的硅烷可选用任一市售产品。
整体来说,在本较佳实施例中,该荧光剂471占封装体47的重量百分比60%至70%,该扩散剂及硅烷的添加量分别占该封装体47的重量百分比2%及0.1%以下,剩余的则为硅胶与固化剂依1:4的重量比例调合而成。
参阅图5及图9,本发明全方位发光的发光二极管装置的封装方法是包含一设置步骤51、一调配步骤52、一结合步骤53,及一封装步骤54。
首先,该设置步骤51是用于将所述发光二极管晶片421及所述电性传导部431设置于该透明基板41上,并使所述发光二极管晶片421及所述电性传导部431能与一外界电源电连接。
详细地说,是先于该透明基板41上,以透明度较高的胶材如硅胶等作为固定晶片的粘胶,并依照产品所需的发光二极管晶片421的串、并个数进行固晶排列,并在该透明基板41上设置所述与该外部电源电连接的电性传导部431。接着,利用传统发光二极管焊线(wire bond)的方式,将所述导线441焊在所述发光二极管晶片421及所述电性传导部431间,使所述发光二极管晶片421与外界电源电连接。
需特别说明的是,为使得本发明的使用年限及耐用性可以维持在良好的状态,在该设置步骤51中,要特别注意所述发光二极管晶片421在进行焊线时,焊线强度是否足够,而所述电性传导部431与该透明基板41间的结合强度也需要特别注意。
参阅图4及图9,该调配步骤52是依照本发明所需的光色及色温调配适合的封装体47。进一步说明,是将荧光剂471、固化剂、硅胶、硅烷及扩散剂,按比例调配混合搅拌10至30分钟后,使该呈粉状的荧光剂471均匀地分散于该封装体47中,并除去气泡备用。由于荧光剂471的分布影响了与其所能吸收或被激发的光线发射的角度,因此荧光剂471是否均匀分散于该封装体47内,就成为该调配步骤52中非常重要的一环。
该结合步骤53是利用所述粘着部451将该透明保护板46与该透明基板41相结合,就完成该灯板机构40的设置。
接着进行该封装步骤54。该封装步骤54是利用灌模及固化的方式,使该封装体47包覆并定型于该灯板机构40外。进一步说明,该封装步骤54是利用一柱状外型的模具(图未示)包覆该灯板机构40,并使用灌模的方式,将调配好的封装体47灌入该模具中以包覆该灯板机构40。接着,使用固化的方式,使该封装体47定型,再拆离该模具后,就完成本发明该全方位发光的发光二极管装置4的设置。需特别注意的是,在该封装步骤54中,封装体47所固化成型的柱状体厚度是否均匀,会影响该发光二极管装置4是否能均匀出光,因此在该封装步骤54中务必仔细确认该封装体47固化的结果。
再参阅图4,使用时,所述发光二极管晶片421所射出的蓝光波长在碰到该荧光剂471后,会混成符合预设质量的白光色温射出。由于该第一较佳实施例的灯板机构40中,所使用的透明基板41及透明保护板46皆为透明或具有良好的光穿透率,因此并不会因为该透明基板41或该透明保护板46的设置而遮挡了所述发光二极管晶片421的发光角度。换句话说,就算以该封装体47以柱状的形态包覆该灯板机构40,其柱状结构外观各面仍可均匀发出白光。
为确保本发明确实能在维持发光质量的前提下达到全方位发光的功效,以如图5所示的规格,并搭配由不同比例的H3000、H4500、H6000及Y-003荧光体所制成的荧光剂471,逐一针对其光电特性进行检测。需特别说明的是,在本检测实验中,实验分为初期光电特性(点灯时间t=0)及寿命测试(点灯时间t=60分),且所有的实验均在驱动电流为20mA的室温下进行。实验结果如下表1及表2及图10。
从实验结果来看,理论上色温较低时亮度也会较低,但是本发明在高色温与低色温时所呈现的亮度相差不多,应为荧光剂471的贡献。此外,在演色性的检测上也都有接近80%的表现。
表1、本发明的第一较佳实施例的初期光电特性
表2、本发明的第一较佳实施例的寿命测试
进一步,在20mA条件下白光与黄光在5分钟内光衰会到达稳定值,而白光的光衰程度较低,只有3%,黄光较高有7%。彩色座标(CIE)变化与色温变化的幅度不大,大约都在5分钟内可到达稳定值。
利用以上所述的结构设计,本发明的第一较佳实施例于实际使用时具有以下所述优点︰
(1)全方位出光︰
通过该透明基板41的设置,使得本发明的发光二极管晶片单元42的出光方向不会受到遮挡,加上包覆于该灯板机构40外围的封装体47也是透明的方式,因此可以平均地达到360度的出光的效果。
(2)光电特性稳定︰
通过本发明特殊配置的荧光剂471,不但使本发明所发出的白光质量稳定,且无论是高色温或低色温时皆能呈现差不多的亮度。另外,在演色性及光衰上,皆能有稳定良好的表现。
(3)使用寿命长:
本发明除了有该透明基板41保护所述发光二极管晶片421外,还有该封装体47包覆该灯板机构40,因此外界的水分或施力不易直接对所述发光二极管晶片421造成危害,可有效延长使用寿命。
(4)维持发光质量:
该封装体47利用该扩散剂及硅烷的添加,使得无机的荧光剂471与有机的硅胶得以均匀混合,因此该封装体47中不易因混合不匀而产生缝隙,所以能避免封装不良而造成光点的产生。
参阅图11,为本发明的第二较佳实施例,为了避免本发明所揭示的封装体47被外界侵透的水分毁损,该发光二极管装置4还可用一种特殊的防潮膜48,以热积压器(Laminator)积压并包覆该全方位发光的发光二极管装置4全体。这样一来,不但可以达到如同该第一较佳实施例的功效,经过信赖性实验(Ref.SAE Technical Paper Series850144,Thin film A.C.Electroluminescence for Automobile Instruments,March11985)后,也已证明此法确实能使本发明的使用寿命增长。
需特别说明的是,在本较佳实施例中所使用的防潮膜48是选用Aclar Film,就Nitoflon-4820N日东电工相当品。而实际使用时,并不以此种防潮膜48为限。
参阅图12与图13,为本发明的一第三较佳实施例。该第三较佳实施例与该第一较佳实施例大致相同,其不同的地方只在于:该第三较佳实施例是直接使用一透明的电路板41’(PCB板)做为透明基板41(见图11),而将所述发光二极管晶片421以ITO制程的方式直接固设于该电路板41’上。利用这一方式,该较佳实施例不需要再设置所述导线441(见图11),而可直接将电路形成于该电路板41’上,能降低本发明因为焊线强度不足而产生的不良率。
此外,参阅图14,在该第三较佳实施例中,由于所述发光二极管晶片421也是可同时设置于该透明或不透明的电路板41’的两相反侧,因此能使得本发明所欲达到全方位发光的功效更加显著。
参阅图15及图16,为本发明的第四较佳实施例。该第四较佳实施例与该第一较佳实施例大致相同,其不同的地方在于:在完成该调配步骤52后,即先进行一添加步骤52’。该添加步骤52’是直接将该调配步骤52中调配好的封装体47先覆盖于未与该透明保护板46结合的透明基板41及该发光二极管晶片单元42上,再进行该结合步骤53,利用该粘着剂单元45将该透明保护板46粘着于该透明基板41上。利用这一方法,该封装体47及其内含的荧光粉会位于该透明基板41及该透明保护板46间,让该荧光剂471的作用效果更好。而在此较佳实施例中,最后进行该封装步骤54时,无论该封装体47是否包覆该透明保护板46,都可以达到本发明所欲达到的功效。
参阅图17,为本发明的第五较佳实施例。该第五较佳实施例与该第四较佳实施例大致相同,其不同的地方在于:该全方位发光的发光二极管装置4还包含一设置于该灯板机构40的透明基板41上,以协助所述发光二极管晶片421散热的散热机构49。该散热机构49具有一连结于该透明基板41的透明壳件491,及一填充于该透明壳件491内的散热剂492。在本较佳实施例中,该散热剂492为硅油,当然实际使用上并不以硅油为限。只要是能有效达到增进热传导效果的材料,皆在本较佳实施例所考量选用的散热剂492范围内。
为配合该散热机构49的设置,参阅图18,该全方位发光的发光二极管装置的封装方法的第三较佳实施例,是在完成该设置步骤51后,就先进行一连结步骤51’。该连结步骤51’是将该散热机构49设置于该透明基板41上,以帮助所述发光二极管晶片421散热。通过该连结步骤51’,该第五较佳实施例能利用该散热剂492的流体性质,增加所述发光二极管晶片421的热传导效率,以达到有效增强散热效果的目的。
参阅图19,为该第五较佳实施例的另一使用方式,该散热机构49是设置于两个分别连结有发光二极管晶片单元42的透明基板41’间,同样也可以使得所述发光二极管晶片421能迅速地散热。
参阅图20,为本发明的第六较佳实施例。该第六较佳实施例与该第五较佳实施例大致相同,不同的地方只在于:该散热机构49包括多个呈管状排列设置于该透明基板41上的散热件493,每一散热件493中皆填充有散热剂492。
需特别说明的是,在本较佳实施例中,所述散热件493是以玻璃管或是光纤做为说明。通过在所述散热件493中灌入散热剂492,该第六较佳实施例不但能提升该灯板机构40的散热性,同时,也能利用所述散热件493不同的排列方式或设置位置,使得散热效果可随实际的使用需求做调整。例如,所述散热件493也可以设置于该透明保护板46或所述发光二极管晶片421间,就看使用者的需求而定。
综上所述,本发明利用该透明基板41的设置,搭配该封装体47中特殊调配的荧光剂471,不但能使得该发光二极管晶片单元42可以全方位发光,且能拥有稳定且良好的发光质量及光电特性。此外,该扩散剂的添加也可以有助于降低封装过程中因为各原料混合效果不佳产生的光点。
Claims (26)
1.一种全方位发光的发光二极管装置,其特征在于:所述全方位发光的发光二极管装置包含一个灯板机构,及一个覆设于所述灯板机构的封装体,所述灯板机构包括一个透明基板、一个设置于所述透明基板上的发光二极管晶片单元、一个设置于所述透明基板上并与所述发光二极管晶片单元及一个外界电源电连接的电性传导单元,及一个与所述透明基板相固定的透明保护板。
2.根据权利要求1所述的全方位发光的发光二极管装置,其特征在于:所述灯板机构还包括一个电连接所述发光二极管晶片单元及所述电性传导单元的导线单元。
3.根据权利要求2所述的全方位发光的发光二极管装置,其特征在于:所述发光二极管晶片单元具有多个固定于所述透明基板上的发光二极管晶片,所述导线单元具有多条分别连接于所述发光二极管晶片及所述电性传导单元间的导线。
4.根据权利要求3所述的全方位发光的发光二极管装置,其特征在于:所述发光二极管晶片是彼此串联。
5.根据权利要求3所述的全方位发光的发光二极管装置,其特征在于:所述发光二极管晶片是彼此并联。
6.根据权利要求2所述的全方位发光的发光二极管装置,其特征在于:所述透明基板为一个电路板,所述发光二极管晶片单元具有多个固定于所述电路板上的发光二极管晶片。
7.根据权利要求3或6所述的全方位发光的发光二极管装置,其特征在于:所述全方位发光的发光二极管装置还包含一个设置于所述灯板机构以协助所述发光二极管晶片散热的散热机构。
8.根据权利要求7所述的全方位发光的发光二极管装置,其特征在于:所述散热机构具有一个连结于所述透明基板的透明壳件,及一个填充于所述透明壳件内的散热剂。
9.根据权利要求8所述的全方位发光的发光二极管装置,其特征在于:所述散热剂为硅油。
10.根据权利要求7所述的全方位发光的发光二极管装置,其特征在于:所述散热机构具有多个排列设置于所述透明基板上的散热件,及多个分别填充于所述散热件内的散热剂。
11.根据权利要求10所述的全方位发光的发光二极管装置,其特征在于:所述散热件为玻璃管或光纤,所述散热剂为硅油。
12.根据权利要求3或6所述的全方位发光的发光二极管装置,其特征在于:所述封装体是包覆于所述灯板机构外。
13.根据权利要求3或6所述的全方位发光的发光二极管装置,其特征在于:所述封装体是设置于所述透明基板及所述透明保护板间并包覆所述发光二极管晶片单元,且包覆于所述灯板机构外。
14.根据权利要求12所述的全方位发光的发光二极管装置,其特征在于:所述灯板机构还包括一个包覆在所述封装体外的防潮膜。
15.根据权利要求12所述的全方位发光的发光二极管装置,其特征在于:所述发光二极管晶片是发蓝光。
16.根据权利要求12所述的全方位发光的发光二极管装置,其特征在于:所述灯板机构还包括一个粘着剂单元,所述透明基板与所述透明保护板是利用所述粘着剂单元彼此连结。
17.根据权利要求1所述的全方位发光的发光二极管装置,其特征在于:所述透明基板的材料是以玻璃、陶瓷、塑胶或高分子聚合物制成。
18.根据权利要求1所述的全方位发光的发光二极管装置,其特征在于:所述透明保护板的材料是以玻璃、陶瓷、塑胶或高分子聚合物制成。
19.根据权利要求1所述的全方位发光的发光二极管装置,其特征在于:所述封装体的材料包括一个粉状的荧光剂,所述荧光剂是选用自以下四种荧光体:H3000、H4500、H6000及Y-003中的任一种或其组合,且所述H3000荧光体、所述H4500荧光体、所述H6000荧光体及所述Y-003荧光体是由黄色的荧光粉、绿色的荧光粉及红色的荧光粉分别依不同重量比例调制而成,在所述H3000荧光体中,其黄色的荧光粉、绿色的荧光粉及红色的荧光粉的比例为0.2:0.4:0.10至0.15,在所述H4500荧光体中,其黄色的荧光粉、绿色的荧光粉及红色的荧光粉的比例为0.2:0.4:0.05至0.10,在所述H6000荧光体中,其黄色的荧光粉、绿色的荧光粉及红色的荧光粉的比例为0.2:0.4:0.01至0.05,在所述Y-003荧光体中,其全部是由黄色的荧光粉所组成。
20.根据权利要求19所述的全方位发光的发光二极管装置,其特征在于:所述黄色的荧光粉是选用分子式为Y3Al5O12:Ce的YAG荧光粉,所述绿色的荧光粉是选用分子式为Lu3Al5O12:Ce的LuAG荧光粉,所述红色的荧光粉则是选用分子式为Sr2Si5N8:Eu的SSN荧光粉。
21.根据权利要求19所述的全方位发光的发光二极管装置,其特征在于:所述黄色的荧光粉是选用分子式为β-SiAlON的氮氧化物黄色荧光粉,所述绿色的荧光粉是选用分子式为BaAlON的氮化物绿色荧光粉,所述红色的荧光粉则是选用分子式为SrAlSiN8:Eu的氮化物红色荧光粉SASN。
22.根据权利要求19所述的全方位发光的发光二极管装置,其特征在于:所述封装体的材料还包括硅胶与固化剂,所述荧光剂占所述封装体的60%至70%,所述硅胶与所述固化剂则依重量比1:4的比例调合而成。
23.根据权利要求22所述的全方位发光的发光二极管装置,其特征在于:所述封装体的材料还包括扩散剂及硅烷,所述扩散剂及所述硅烷的添加量分别占所述封装体的2%及0.1%以下。
24.一种全方位发光的发光二极管装置的封装方法,其特征在于:包含:
一个设置步骤,将一个发光二极管晶片单元及一个电性传导单元设置于一个透明基板上,并使所述发光二极管晶片单元及所述电性传导单元与一个外界电源电连接;
一个调配步骤,依照本发明所需的光色及色温调配一个适合的封装体;
一个结合步骤,利用一个粘着剂单元将一个透明保护板与所述透明基板结合,使所述透明基板、所述发光二极管晶片单元、所述电性传导单元、所述粘着剂单元及所述透明保护板组成一灯板机构;及
一个封装步骤,利用灌模及固化的方式,使所述封装体包覆并定型于所述灯板机构外。
25.根据权利要求24所述的全方位发光的发光二极管装置的封装方法,其特征在于:所述调配步骤前还包含一个连结步骤,所述连结步骤是将一个散热机构设置于所述透明基板上。
26.根据权利要求24或25所述的全方位发光的发光二极管装置的封装方法,其特征在于:所述结合步骤前还包含一个添加步骤,所述添加步骤是将所述调配步骤中调配好的所述封装体覆盖于尚未与所述透明保护板结合的透明基板及所述发光二极管晶片单元上。
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