CN104716249A - 发光装置及波长转换层的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发光装置及波长转换层的制作方法。发光装置包含支架，发光二极体，以及材料层。发光二极体是设置于该支架上，且与该支架电性连接，该发光二极体的发光尖峰波长系介于250nm至470nm之间。该材料层是覆盖该发光二极体，其中该材料层包含聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物。通过这种方式，本发明的发光装置可避免因长期受紫外线照射所产生的黄化现象，并可使用较大功率的发光二极体芯片。

Description

发光装置及波长转换层的制作方法
技术领域
本发明涉及一种发光装置，特别是涉及一种以聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物作为封装材料的发光装置。
背景技术
由于发光二极体(light emitting device,LED)具有寿命长、体积小及耗电量低等优点，发光二极体已被广泛地应用于各种照明装置及显示装置中。在先前技术中，发光二极体的封装结构通常系利用环氧树脂(epoxy)或硅胶(silicone)覆盖于发光二极体上，再进行固化。然而，环氧树脂无法对抗紫外线，而硅胶对紫外线虽有较好的耐受性，但当硅胶长期被紫外线照射时，仍会产生黄化现象，进而影响发光二极体的出光效率及光色。再者，环氧树脂及硅胶无法承受过高温度，因此环氧树脂及硅胶无法用于封装较大功率的发光二极体。
发明内容
本发明提供一种以聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物作为封装材料的发光装置和一种波长转换层的制作方法，以解决先前技术的问题。
根据本发明一实施例，本发明发光装置包含支架；发光二极体，设置于该支架上，且与该支架电性连接，该发光二极体的发光尖峰波长系介于250nm至470nm之间；以及材料层，覆盖该发光二极体，其中该材料层包含聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物。
根据本发明一实施例，本发明发光装置包含支架；紫外光发光二极体，设置于该支架上，且与该支架电性连接；以及材料层，覆盖该发光二极体，其中该材料层包含聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物。
根据本发明一实施例，本发明发光装置包含支架；发光二极体，设置于该支架上，且与该支架电性连接；材料层，覆盖该发光二极体，其中该材料层包含聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物；以及荧光体，设置于该发光二极体上，用以转换该发光二极体发出光线的波长。
本发明波长转换层的制作方法是适用于发光装置，该制作方法包含将含有聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物的材料溶解于有机溶剂中以形成溶液；将该溶液涂布于基板上；进行烘烤工艺，使涂布在该基板上的该溶液形成材料层；以及在该材料层上形成荧光体层。
本发明的有益效果是：区别于现有技术，本发明发光装置利用聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物形成材料层以封装发光二极体，而聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物具有耐紫外线及耐高温的特性，因此本发明发光装置可避免因长期受紫外线照射所产生的黄化现象，并可使用较大功率的发光二极体芯片。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：
图1是本发明发光装置的第一实施例的示意图；
图2是本发明发光装置的第二实施例的示意图；
图3是本发明发光装置的第三实施例的示意图；
图4是本发明发光装置的第四实施例的示意图；
图5是本发明发光装置的第五实施例的示意图；
图6是本发明发光装置的第六实施例的示意图；
图7是本发明发光装置的第七实施例的示意图；
图8是本发明发光装置的第八实施例的示意图；
图9是本发明发光装置的第九实施例的示意图；
图10是本发明发光装置的第十实施例的示意图；
图11是本发明发光装置的第十一实施例的示意图；
图12是本发明波长转换层的制作方法的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参见考图1，图1为本发明发光装置的第一实施例的示意图。如图1所示，本发明发光装置100包含支架110，发光二极体120，以及材料层130。支架110具有凹槽112。发光二极体120设置于凹槽112中，且与支架110电性连接。材料层130系填充于支架110的凹槽112中并覆盖发光二极体120。材料层130包含聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物[poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene)]，其化学式表示如下
聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物的分子量系介于390000g/mole到460000g/mole之间，当x与y(x及y为正整数)的值落在390000<64x+150y<460000的范围内时，聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物有好的耐热温度，且光穿透率系大于80％。在本发明实施例中，材料层130是包含分子量系400000g/mole或455000g/mole的聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物。
依据上述配置，由于材料层130具有耐紫外线的特性，因此本发明发光装置的发光二极体120可以是紫外光发光二极体，其发出光线的尖峰波长(peak wavelength)系介于250nm至410nm之间，举例来说，发光二极体120的发光尖峰波长(light emission peak wavelength)可以是365nm、385nm或405nm。另外，在本发明其他实施例中，发光二极体120亦可以是蓝光发光二极体，其发出光线的尖峰波长系介于410nm至470nm之间，但本发明发光二极体120不以上述实施例为限，本发明发光二极体120发出光线的尖峰波长亦可以位于其他范围。再者，材料层130亦具有耐高温之特性，其可耐热到摄氏450度，比起耐热温度不超过200度C的环氧树脂及耐热温度不超过280度C的硅胶，具有好的可靠度，因此本发明发光装置的发光二极体120可以是大功率的发光二极体。
另外，发光装置100另包含荧光体层140，设置于材料层130上，用以转换发光二极体120发出光线的波长，其中荧光体层140的发光尖峰波长大于发光二极体120发出光线的尖峰波长。举例来说，荧光体层140可以将发光二极体120发出的紫外线或蓝光转换为黄光或红光，该些黄光或红光可以跟发光二极体120所发出的光线混光。荧光体层140于支架110上的投影面积是大于或等于材料层130于支架110上的投影面积，以提高荧光体层140的光转换效率及提高发光装置100的光均匀性。
另一方面，在本发明实施例中，发光装置100并不限定只包含荧光体层，发光装置100亦可包含至少二具有不同发光尖峰波长的荧光体层，设置于材料层130上。另外，发光尖峰波长较小的荧光体层相对靠近发光二极体12设置，发光尖峰波长较大的荧光体层相对远离发光二极体12设置，如此一来，可具有好的荧光转换效率，并增加发光装置100的色饱和度。
如图2所示，并一并参考图1。图2为本发明发光装置的第二实施例的示意图。如图2所示，本发明发光装置200包含和图1的实施例相同的支架110、发光二极体120以及材料层130，与图1的实施例的不同的是，本发明发光装置200并不包含荧光体层，本发明发光装置200可依据设计需求选择合适的发光二极体，并直接利用发光二极体120发光，而不需转换发光二极体120发出光线的波长。
请参考图3，并一并参考图1。图3为本发明发光装置的第三实施例的示意图。如图3所示，本发明发光装置300包含和图1的实施例相同的支架110、发光二极体120以及材料层130，与图1的实施例的不同的是，本发明发光装置300并不包含荧光体层，相对的，本发明发光装置300另包含一种荧光体150的粉末，分散于材料层130中，用以转换发光二极体120发出光线的波长，荧光体150的一次粒径(primary size)是介于5微米到30微米之间，且荧光体150的发光尖峰波长大于发光二极体120发出光线之尖峰波长。另外，荧光体150的吸收尖峰波长(absorption peak wavelength)与发光二极体120发出光线的尖峰波长的差值小于150nm，如此可具有好的荧光转换效率。另外，材料层130可包含至少二种具有不同发光尖峰波长的荧光体，如此发光二极体120发出的光线可激发至少两种光色，使发光装置300色饱和度更佳。
请参阅图4，图4为本发明发光装置的第四实施例的示意图。如图4所示，本发明发光装置400包含支架110，发光二极体120，以及包含由聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物所形成的薄膜的材料层430。支架具有凹槽112。发光二极体120设置于凹槽112中，且与支架110电性连接。材料层430设置于发光二极体120上方，并与凹槽112形成容置空间S。容置空间S可以是真空，或者容置空间S内可以填充有惰性气体(例如氮气)或提他低反应度气体。在本实施例中，材料层430系覆盖于凹槽112之一开口上，且材料层430的厚度系小于发光二极体120的厚度，如此一来，材料层430能具有好的光穿透率，材料层430的厚度不大于100微米。
另外，发光装置400另包含荧光体层440，设置于材料层430上，用以转换发光二极体120发出光线的波长。荧光体层440于支架110上的投影面积是大于或等于材料层430于支架110上的投影面积，以提高荧光体层440的光转换效率及提高发光装置400的光均匀性。另一方面，在本发明实施例中，发光装置400并不限定只包含荧光体层，发光装置400也可包含至少二具有不同发光尖峰波长的荧光体层，设置于材料层430上。发光尖峰波长较小的荧光体层相对靠近发光二极体120设置，发光尖峰波长较大的荧光体层相对远离发光二极体120设置，如此一来，可具有好的荧光转换效率，并增加发光装置400的色饱和度。
请参阅图5，并一并参考图4。图5为本发明发光装置的第五实施例的示意图。如图5所示，本发明发光装置500包含和图4的实施例相同的支架110、发光二极体120以及材料层430，与图4的实施例不同的是，本发明发光装置500并不包含荧光体层，本发明发光装置500可依据设计需求选择合适的发光二极体120，并直接利用发光二极体120发光，而不需转换发光二极体120发出光线的波长。
请参阅图6，并一并参考图4。图6为本发明发光装置的第六实施例的示意图。如图6所示，本发明发光装置包含和图4的实施例相同的支架110以及发光二极体120，与图4的实施例不同的是，本发明材料层630固定于凹槽112内，发光装置600另包含荧光体层640设置于材料层630上，如此可有效利用荧光体层640及材料层630的面积，使所有荧光体层640及材料层630都位于发光二极体120所发出光线的出光路径上，减少工艺成本。
需要说明的是，图4到图6中的容置空间S中不限定是真空或填充气体，容置空间S也可设置透明支撑体以支撑材料层，透明支撑体的折射率介于发光二极体与聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物之间，以使发光装置具有较好的光取出率，且透明支撑体的体积可相近于容置空间S的容积。
请参阅图7，图7为本发明发光装置的第七实施例的示意图。如图7所示，本发明发光装置700包含支架710，发光二极体120，以及包含由聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物所形成的薄膜的材料层730。支架710为电路板。发光二极体120设置于支架710上，并与支架710电性连接。材料层730覆盖于发光二极体120，以形成封装结构。发光装置700另包含多个和前述实施例相似的荧光体层740，设置于材料层730上，用以转换发光二极体120发出光线的波长，其中荧光体层740于支架710上的投影面积大于或等于材料层730于支架710上的投影面积，其中发光二极体120为覆晶式发光二极体，可以共晶方式与支架710电性接合。另外，材料层730与发光二极体120间可包含粘着层，使材料层730与发光二极体120的连接更为牢固，进而提高发光装置700的可靠度。
请参阅图8，并一并参考图7。图8为本发明发光装置的第八实施例的示意图。如图8所示，本发明发光装置800包含和图7的实施例相同的支架710、发光二极体120以及材料层730，与图7的实施例不同的是，本发明发光装置800并不包含荧光体层。本发明发光装置800可依据设计需求选择合适的发光二极体，并直接利用发光二极体发光，而不需转换发光二极体发出光线的波长。
以上实施例中，由于薄膜状的材料层可大面积成形，因此仅需一次的制作时间便可供应多个发光装置的封装，不但组装方便，也可减少封装胶体积，降低工艺成本，更因为膜厚相对偏薄，材料层的光穿透率提高，因此可增加发光装置的出光效率。再者，由于薄膜状之材料层具有可挠性，因此不限定薄膜状的材料层与发光二极体的接触面必须是平面，两者的接触面也可以是曲面或其他不规则形状。
请参阅图9，图9为本发明发光装置的第九实施例的示意图。如图9所示，本发明发光装置包含支架710，发光二极体120，以及由聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物所形成的材料层930。支架710为电路板。发光二极体120设置于支架710上，并与支架710电性连接。材料层930是配置于支架710上并覆盖发光二极体120，以形成封装结构。材料层930可以是具有弧状表面，可提高光取出率，或者是针对发光二极体120的出光光型做搭配设计，本发明并不限定材料层930的外观形状。
发光装置900另包含荧光体层940，设置于材料层930上，用以转换发光二极体120发出光线的波长。荧光体层940于支架710上的投影面积是大于或等于材料层930于支架710上的投影面积，以提高荧光体层940的光转换效率及提高发光装置900的光均匀性。另一方面，在本发明实施例中，发光装置900并不限定只包含荧光体层，发光装置900亦可包含至少二具有不同发光尖峰波长的荧光体层，设置于材料层930上。另外，发光尖峰波长较小的荧光体层相对靠近发光二极体120设置，发光尖峰波长较大的荧光体层相对远离发光二极体120设置，如此一来，发光装置900可具有不错的荧光转换效率，并增加发光装置900的色饱和度。
请参考图10，并一并参考图9。图10为本发明发光装置的第十实施例的示意图。如图10所示，本发明发光装置1000包含和图9的实施例相同的支架710、发光二极体120以及材料层930，与图9的实施例不同的是，本发明发光装置1000并不包含荧光体层，相对的，本发明发光装置1000另包含种荧光体150粉末，分散于材料层930中，用以转换发光二极体120发出光线的波长，且荧光体150的一次粒径(primarysize)是介于5微米到30微米之间。同样地，发光装置1000还可包含至少二种具有不同发光尖峰波长的荧光体150，分散于材料层930中，用以将发光二极体120发出光线转换成至少两种发光颜色，同时提高发光装置1000的色饱和度。
请参考图11，并一并参考图9。图11为本发明发光装置的第十一实施例的示意图。如图11所示，本发明发光装置1100包含和图9的实施例相同的支架710、发光二极体120以及材料层930，与图9的实施例的是，本发明发光装置1100并不包含荧光体层。本发明发光装置1100可依据设计需求选择合适的发光二极体，并直接利用发光二极体发光，而不需转换发光二极体发出光线的波长。
请参考图12，图12为本发明波长转换层的制作方法的示意图。如图12所示，本发明将聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物10之固体颗粒或药锭溶解于有机溶剂12中以形成溶液20。聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物10可以但不限于分子量是400000g/mole或455000g/mole的聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物。聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物10于溶液20中的重量百分浓度小于15％。然后利用旋转涂布的方式使溶液20均匀地涂布于基板30上，经过烘烤工艺(baking process)后，涂布在基板30上的溶液20会形成一薄膜状的材料层40，且材料层40包含聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物。最后，在材料层40上形成荧光体层50即可以得到本发明波长转换层60。波长转换层60可应用于本发明发光装置(例如发光装置400、600、700)，用以转换发光二极体发出光线的波长。
另一方面，在本发明波长转换层的制作方法的另一实施例中，也可以直接在有机溶剂中溶入荧光体，使荧光体分散于聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物形成的材料层中，以进一步形成本发明波长转换层。
在上述实施例中，有机溶剂12为丙酮，这是因为聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物10易溶于丙酮，但本发明并不以此为限，有机溶剂12亦可以为其他材料所组成。
综上所述，区别于现有技术，本发明的发光装置利用聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物形成材料层以封装发光二极体，而聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物具有耐紫外线及耐高温的特性，因此本发明发光装置可避免因长期被紫外线照射所产生的黄化现象，并可使用较大功率之发光二极体，聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物可以以灌胶或点胶的方式设置于支架上，或是以薄膜状的型态设置于发光二极体上，其中，薄膜状的材料层还具有可挠的优点，因此不限定与发光二极体的接触面必须是平面，两者的接触面也可以是曲面或其他不规则形状。另外，材料层设置于荧光体层与发光二极体之间，除了可以增加光取出率外，也可以有效的避免荧光体层直接受热而引发的热衰竭效应。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (20)

1.一种发光装置，其特征在于，该发光装置包含：
支架；
发光二极体，设置于该支架上，且与该支架电性连接，该发光二极体的发光尖峰波长介于250nm至470nm之间；
材料层，覆盖该发光二极体，其中该材料层包含聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，该聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物的化学式为：
其分子量介于390000g/mole到460000g/mole之间，x和y为正整数。
3.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，该支架具有凹槽，且该发光二极体设置于该凹槽中，该材料层填充于该凹槽中。
4.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，该材料层包含薄膜。
5.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，该发光装置还包含荧光体层，设置于该材料层上。
6.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，该发光装置还包含荧光体，分散于该材料层中。
7.根据权利要求2所述的发光装置，其特征在于，该聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物的分子量为400000g/mole或455000g/mole。
8.一种发光装置，其特征在于，该发光装置包含：
支架；
紫外光发光二极体，设置于该支架上，且与该支架电性连接；
材料层，覆盖该发光二极体，其中该材料层包含聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物。
9.根据权利要求8所述的发光装置，其特征在于，该聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物的化学式为
其分子量介于390000g/mole到460000g/mole之间，x和y为正整数。
10.根据权利要求8所述的发光装置，其特征在于，该支架具有凹槽，且该紫外光发光二极体设置于该凹槽中，该材料层填充于该凹槽中。
11.根据权利要求8所述的发光装置，其特征在于，该材料层包含薄膜。
12.根据权利要求8所述的发光装置，其特征在于，该发光装置还包含荧光体层，设置于该材料层上。
13.根据权利要求8所述的发光装置，其特征在于，该发光装置还包含荧光体，分散于该材料层中。
14.根据权利要求8所述的发光装置，其特征在于，该紫外光发光二极体的波长峰值是365nm、385nm或405nm。
15.根据权利要求9所述的发光装置，其特征在于，该聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物的分子量为400000g/mole或455000g/mole。
16.一种发光装置，其特征在于，该发光装置包含：
支架；
发光二极体，设置于该支架上，且与该支架电性连接；
材料层，覆盖该发光二极体，其中该材料层包含聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物；
荧光体，设置于该发光二极体上，用以转换该发光二极体发出光线的波长。
17.根据权利要求16所述的发光装置，其特征在于，该聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物的化学式为：
其分子量介于390000g/mole到460000g/mole之间，x和y为正整数。
18.根据权利要求16所述的发光装置，其特征在于，该支架具有凹槽，且该发光二极体设置于该凹槽中。
19.根据权利要求16所述的发光装置，其特征在于，该材料层包含薄膜。
20.根据权利要求17所述的发光装置，其特征在于，该聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物的分子量为400000g/mole或455000g/mole。
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