CN104900781A - 发光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种发光装置，包含：一载板；多个发光单元设置在载板上；以及一封装结构包覆多个发光单元，且具有一体积小于5000立方毫米；其中，发光装置具有一发光亮度大于150流明。

Description

发光装置
技术领域
本发明涉及一种发光装置，尤其是涉及可在一体积小于5000立方毫米的封装结构中具有一发光亮度大于150流明的发光装置。
背景技术
用于固态照明装置的发光二极管(Light-Emitting Diode；LED)具有耗能低、低发热、操作寿命长、防震、体积小、反应速度快以及输出的光波长稳定等特性，因此发光二极管逐渐取代传统的照明产品。随着光电科技的发展，固态照明在照明效率、操作寿命以及亮度等方面有显著的进步，因此近年来发光二极管已经被应用于一般的家用照明上。
发明内容
为解决上述问题，本发明关于一种发光装置，包含：一载板；多个发光单元设置在载板上；以及一封装结构包覆多个发光单元，并具有一小于5000立方毫米的体积；其中，发光装置具有一大于150流明的发光亮度。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附的附图，作详细说明如下。
附图说明
图1A为本发明一实施例中一发光装置的示意图；
图1B为本发明一实施例中一发光装置的分解图；
图2A及图2B为本发明一实施例中发光单元设置于载板上的示意图；
图2C及图2D为本发明一实施例中发光装置的部分剖视图；
图2E为本发明一实施例中的电路示意图；
图3A～图3F为本发明发光单元以不同排列方式设置于载板上的示意图；
图4为本发明另一实施例中一发光装置的部分剖面示意图；
图5A为本发明一实施例中一发光装置的示意图；
图5B为本发明一实施例中一发光装置的分解图；
图5C及图5D为本发明一实施例中发光装置的载板与电连接件的示意图；
图5E为图5C沿着线I-I的剖视图；
图5F为图5C沿着线II-II的剖视图；
图6A～图6F为本发明一实施例的发光装置制造流程示意图；
图7A～图7E为本发明另一实施例的发光装置制造流程示意图；
图8A为本发明一实施例的发光装置的分解图；
图8B为一基座的剖视图；
图8C为本发明另一实施例中的发光元件与电连接件的侧视图；
图8D为本发明一实施例的发光装置的分解图；
图9A～图9D为本发明一实施例的发光装置制造流程图；
图10A～图10B为本发明另一实施例的发光装置的制造流程的示意图；
图11A为本发明一实施例中发光单元的剖面示意图；
图11B为图11A的发光单元的上视图；
图11C为本发明的另一实施例中发光单元的剖面示意图；
图12A为本发明的另一实施例中发光单元的一剖面示意图；
图12B为图12A的局部放大图；
图12C为多个发光主体的上视图；
图12D为图12B的局部放大图；
图13A为本发明另一实施例中多个发光主体的一上视图；
图13B为图13A中沿着线B-B’的剖面示意图；
图14为本发明另一实施例中发光单元的一剖面示意图；
图15A为本发明另一实施例中发光单元的一剖面示意图；
图15B为本发明另一实施例中发光单元的一剖面示意图；
图15C为本发明的另一实施例中发光单元的一剖面示意图；
图15D为本发明的另一实施例中发光单元的一剖面示意图；
图16A～图16B为本发明另一实施例中发光元件的示意图；
图16C为发光元件的剖面示意图；
图17为本发明一实施例中发光元件的剖面示意图；
图18A为本发明一实施例中发光装置的示意图；
图18B为图18A的剖面示意图；
图18C及图18D为本发明另一实施例中发光装置的不同视角示意图；
图18E为本发明另一实施例中发光装置的示意图；
图19A～图19C为本发明一实施例中发光装置的制造流程剖视图；
图20A为发光装置的量测方式示意图；
图20B～图20D为第一填充体包含不同浓度的扩散粉时发光装置的配光曲线图；
图20E为亮度与角度的关系图；
图21为不同浓度的扩散粉于第一填充体的穿透率与波长的关系图。
符号说明
100、200、300、400、500、600、700、800 发光装置
10 封装结构
101 内部腔体
102 开口端
103 卡扣件
104 封闭端
105 开口端
106 中间部
11 基座
111 顶部
112 底部
113 空腔
114 凹槽
115 穿孔
116 导孔
12 电连接件
121、121A、121B 接脚
13 载板
130 第一表面
1301 中心区域
1302 周围区域
1303 电连接区
1304 第一电连接区
1305 第二电连接区
1306 第三电连接区
1307 第四电连接区
131 第二表面
1311 导电孔
1312A、1312B 第一导电孔
1313A、1313B 第二导电孔
132、161 支撑板
1321 侧壁
133、162 绝缘层
134、163 电路结构
135、164 反射绝缘层
136 孔洞
137 第一电路结构
1371 桥式整流元件
1372、1383 电阻
138 第二电路结构
1381、1382 电容
139、165 通孔
14 第一发光群组
141、151、171、171A、171B、172 发光单元
1400、1400’、1710 基板
1401、1711 第一型半导体层
1402、1712 活性层
1403、1713 第二型半导体层
1404 第一绝缘层
1405 导电配线结构
1406 第二绝缘层
1407 第三绝缘层
1408 第一电极
1409 第二电极
1410 导电层
1411、1411A、1141B、1141C、1141D、1141E、147 发光主体
14111 下表面
14112 侧表面
14113 上表面
14114 端点
1412、1412’ 第一透明体
1413 荧光粉层
14121 第一区域
14122 第二区域
14123 第三区域
14124 第四区域
1414 第二透明体
14141 上表面
14142 侧表面
1415 第三透明体
14151 第一部分
14152 第二部分
14151S 侧表面
1416 反射绝缘层
1417 延伸电极
1418 连接导线
1418散热垫
143 空隙
15 第二发光群组
16 连接板
169 导电材料
17 沟槽
175、175A、175B 焊线
177 导线架
178 反射体
179 绝缘体
180 荧光粉结构
191 上支具
192 下支具
20、21、21’、22、23、24 发光元件
201、301 电极垫
210L型散热件
231 第一载板
232 第二载板
234A、234B 导电连接胶
235 不导电物质
80 承载座
801 第一固定部
802 第二固定部
803 贯穿孔
811 填充体
具体实施方式
以下实施例将伴随着附图说明本发明的概念，在附图或说明中，相似或相同的部分使用相同的标号，并且在附图中，元件的形状或厚度可扩大或缩小。
图1A显示本发明一实施例中一发光装置100的示意图。图1B显示发光装置100的分解图。参照图1A～图1B，发光装置100包含一封装结构10、一基座11、一电连接件12、及一发光元件20。发光元件20包含一载板13、多个发光单元141，设置于载板13上、一第一电路结构137设置在载板13上、一连接板16固定在载板13上且具有两通孔165。电连接件12伸入通孔165中并电连接至发光单元141。在一实施例中，封装结构10为一中空壳体且具有一内部腔体101，载板13设置在内部腔体101内且具有一宽度(W1)略小于或等于内部腔体101的宽度或中空壳体的内侧宽度(参考图6A)。发光单元141大致上被封装结构10所围绕，第一电路结构137暴露于封装结构10外。在另一实施例中，封装结构10可围绕或包覆第一电路结构137，或者，封装结构10也可围绕或包覆整个载板13。基座11具有一顶部111及一底部112。一空腔113形成于基座11内并于顶部111及底部112上向外露出。第一电路结构137可容纳于其中，亦即，基座11可围绕第一电路结构137。电连接件12包含两接脚121穿过基座11的底部112，因此有一部分的接脚121被基座11所围绕而有一部分暴露于基座11之外，暴露部分用以电连接至外部电源供应器(图未示)。在另一实施例中，封装结构10可围绕或包覆第一电路结构137或是围绕或包覆整个载板13，基座11仅围绕部分的电连接件12。
在一实施例中，封装结构10的体积小于5000立方毫米、大于1500立方毫米。在此所描述的体积为封装结构10所占具的空间体积(包含内部腔体101的容积)。发光装置100于操作电流5～20毫安培及操作电压介于方均根值为100至130伏特或方均根值200至260伏特下在热稳态中的发光亮度大于150流明。换言之，发光装置100于每一立方毫米的封装结构10下具有0.03～0.1流明。其中，当发光装置100电连接至一外部电源时，发光装置于起始发光状态(冷态)，可量测得一冷态发光亮度；而后每隔一段时间量测其发光亮度(例如30ms、40ms、50ms、80ms、或100ms)，当相邻两次量测所得的发光亮度值，两个数值之间的差值小于3％时，此时发光装置即达到一热稳态。
根据发光单元141的数目，可使得发光装置100于上述操作电流及电压下于热稳态中具有大于200流明的发光亮度。此外，在上述操作条件下，发光装置100可具有一消耗功率介于0.5～5.5瓦；或者消耗功率介于1～5瓦；或者消耗功率介于2～4瓦。当发光单元141所发出的光经过封装结构10而于外界环境所观察到时(例如：人眼或积分球等光感测仪器)，由于有一部分的光会被封装结构10所吸收或反射，所以并非百分之百的光会被观察到，大约会有5～20％的光无法于外界环境被观察到(在此称为光损)。因此，多个发光单元141的发光亮度会大于发光装置100的发光亮度。
在一实施例中，多个发光单元141于操作电流5～20毫安培及操作电压(顺向电压)介于100至130伏特或240至320伏特下，在热稳态中共可产生大于180流明的发光亮度以使发光装置100可具有一大于150流明的发光亮度。或者，多个发光单元141于操作电流5～20毫安培及操作电压(顺向电压)介于100至130伏特或240至320伏特下，在热稳态中共可产生大于250流明的发光亮度以使发光装置100可具有一大于200流明的发光亮度。换言之，发光装置100于每一立方毫米的封装结构10下具有0.04～0.13流明。载板13具有一介于10毫米至35毫米的长度(L1)、一介于5毫米至14毫米的宽度(W1)及一介于0.4毫米至1.5毫米的高度(H)。在以上尺寸范围下，载板13具有一50平方毫米至490平方毫米的面积(L1*W1)，发光装置100具有一小于或等于12克的重量。
图2A及图2B显示一实施例中发光元件20的示意图。载板13具有第一表面130及一第二表面131。参照图2A所示，第一发光群组14设置在第一表面130。第一发光群组14包含多个彼此串联的发光单元141。然而，发光单元141彼此也可以并联或是串并联混合等方式电连接。第一电路结构137设置在第一表面130且较发光单元141靠近基座11(参照图1B)，并电连接至第一发光群组14。在本实施例中，第一电路结构137包含桥式整流元件1371及一电阻1372。在另一实施例中，第一电路结构137可包含电感、热敏电阻、电容或集成电路(IC)。热敏电阻可包含具有正温度系数的热敏电阻或负温度系数的热敏电阻。具体而言，可利用热敏电阻以使发光装置100可于冷态与热稳态下具有实质上相同的消耗功率，例如：发光装置100于冷态与热稳态的消耗功率的差值小于冷态时的消耗功率的10％。
参照图2A，多个发光单元141的外边界界定一最小四边形142。换言之，最小四边形142为一围绕所有发光单元141的多边形，且最小四边形142的每一边都至少与一颗发光单元的外边界重叠。如图3A所示，当多个发光单元141排列成一三角形状时，多个发光单元141的外边界所界定的最小四边形如虚线142。如图3B所示，当多个发光单元141排列成两行直线时，多个发光单元141的外边界所界定的最小四边形如虚线142。或者，多个发光单元141排列如图3C所示，最小四边形如虚线142。又，如图3D所示，载板13具有一中心区域1301及一周围区域1302环绕中心区域1301。多个发光单元141设置在载板13的中心区域1301以外的区域，意即，多个发光单元141沿着周围区域1302排列且未设置于中心区域1301。此配置可减少多个发光单元141发出的光被相邻的发光单元所吸收，以增加整体发光装置100的发光亮度。在本实施例中，虽然载板13的中心区域1301并未设置发光单元141，但多个发光单元141仍以其所界定的最小四边形(虚线142)为外边界。如图3E所示，多个发光单元141排列成一ㄇ字型，且多个发光单元141的外边界所界定的最小四边形(虚线142)仍与图2A及/或图3E的最小四边形类似。
如图3F所示，多个发光单元141交错排列结构设置在载板13上。在本实施例中，第一表面130上的位置以一二维的笛卡儿坐标系表示为(xi,yi)，其中xi及yi分别为水平方向及垂直方向的坐标值，i及j为正整数。例如：多个发光单元至少包含三个发光单元分别大致在(x1,y1),(x2,y2),(x3,y1)的位置，而大致在(x2,y1)的位置上并没有配置发光单元141。或者，在本实施例中，最小四边形如虚线142。
图3A～图3F仅显示载板13的第一表面130的示意图，发光单元141也可设置于第二表面131。此外，当计算载板13的总表面积时，仅需计算有发光单元141设置其上的表面的面积。例如，如图2A所示，多个发光单元141的外边界所界定的最小四边形142；载板的总表面积为L1*W1。当上述的最小四边形142具有一面积约为载板13第一表面130总面积的0.5～0.98时，可使发光装置100于操作电流5～20毫安培及操作电压介于方均根值为100至130伏特或方均根值200至260伏特下，在热稳态中具有一大于150流明或者大于200流明的发光亮度。当最小四边形包含有非发光结构时，最小四边形的面积应扣除非发光结构所占据的面积，例如图3D，当设置一非发光结构例如：电感、电阻、电容、热敏电阻、集成电路(IC)或二极管等于中心区域1301时，最小四边形的面积需扣除非发光结构本身所占据的面积。
参照图2B所示，一第二发光群组15设置在载板13的第二表面131。第二发光群组15包含多个彼此串联的发光单元151。然而，多个发光单元151彼此也可以并联或是串并联混合等方式电连接。发光装置100还包含一连接板16设置在第二表面131且较第二发光群组15靠近基座11(参照图1B)。连接板16具有两通孔165，其位置位于载板13之外且未与载板13重叠。一第二电路结构138设置在连接板16上且与第二发光群组15电连接。第二电路结构138设置于第二发光群组15与通孔165之间。在本实施例中，第二电路结构138包含两电容1381、1382及一电阻1383。在另一实施例中，第二电路结构138可包含电感、电阻、热敏电阻、电容或集成电路(IC)。热敏电阻可包含具有正温度系数的热敏电阻或负温度系数的热敏电阻。如图2A及图2B所示，多个发光单元141、151设置在载板13相对的两表面上以使发光装置100可达到至少270度发光角度(参考图2C所示，载板13长度方向的中心轴(C)定义为0度及±180度，且270度发光角度是指±135度的范围)的全周光；或是设置在载板13相对的两表面上使多个发光单元141、151所发出的光(例如：朝上发光及朝下发光)通过一反射器使得原本往相对方向(例如：朝上发光及朝下发光)发射的光可都朝同一方向(例如：反射器反射朝上的光使其朝下发光)发射。在另一实施例中，多个发光单元可完全地设置在载板13的其中一表面上以使多个发光单元所发出的光约至少90％可朝一方向发射以成为一实质上为半周光的发光装置；或者，在设计上，可增加扩散粒子或反射器以使原本往一方向的光(例如：朝下发光)有些部分可朝向相对的方向发射(例如：大约5～20％朝下的光经由扩散或反射而改变光路径朝上发光)。关于全周光与半周光的定义可参考美国能源局(ENERGY STAR)的定义。
图2C显示图1A中发光装置100的部分剖面示意图。在图2C中，未显示基座11。载板13为一多层结构且具有一0.5～1.8mm的高度(H)，其包含一支撑板132、两绝缘层133分别形成在支撑板132相对的两侧上、两图案化导电层134各自形成在两绝缘层133上、及两反射绝缘层135分别形成两导电层134上。多个发光单元141、151分别固定在载板13相对两侧的两导电层134上。载板13还包含一孔洞136贯穿载板13。导电层134也形成于孔洞136内，由此，支撑板132两侧的两导电层134通过孔洞136内的导电层134彼此电连接且发光单元141可电连接至发光单元151。发光单元141、151彼此可串联或并联连接。封装结构10完全地包覆发光单元141、151。封装结构10可具有一长方形、椭圆形、圆形、或多边形的剖面。
连接板16为一多层结构且包含一支撑板161、两绝缘层162分别形成在支撑板161相对的两侧上、及两图案化导电层163分别形成在两绝缘层162上。两反射绝缘层164分别形成两导电层163上。在一实施例中，可不形成两绝缘层162于支撑板161相对的两侧上，因此，两图案化导电层163直接形成于支撑板161相对的两侧上。连接板16固定于载板13的第二表面131且具有一部分延伸至载板13外。连接板16的导电层163与载板13的导电层134彼此接触并形成电连接，进一步与发光单元141、151形成电连接。第二电路结构138形成在相对于载板13侧的连接板16上。连接板16包含两通孔165，且其贯穿连接板16，导电层163形成于通孔165内，由此，位于支撑板161相对两侧的导电层163通过通孔165内的导电层163可彼此电连接。电连接件12具有一第一端122及一第二端123。第一端122穿过通孔165并利用一导电材料169(例如：焊锡或银胶)将电连接件12固定在连接板16上，由此，电连接件12与第一电路结构137、第二电路结构138及发光单元141、151彼此电连接。第二端122用以与外部电路(例如：电源供应器)电连接。
支撑板132可具有一0.2～1.5mm的高度且包含金属材料例如：铜、或铝，或电绝缘材料例如：环氧树脂(Epoxy)、玻璃纤维、氧化铝、或及其组合。支撑板161可包含电绝缘材料例如：环氧树脂(Epoxy)、玻璃纤维、氧化铝、或及其组合。绝缘层133、162包含环氧树脂(Epoxy)或硅胶(Silicone)。导电层134、163包含铜、镍、金、锡或及其合金。反射绝缘层135、164包含白漆或陶瓷油墨。当载板13的支撑板132为金属材料时，为避免跳火的情况发生，电连接件12通过连接板16而与载板13隔开一不小于1毫米的距离(D1)。此外，由于发光装置100的长度限制，距离(D1)以不大于30毫米为佳。
图2D显示另一实施例中发光装置100的部分剖视图。图2D的结构类似于图2C的结构。其中相同的符号或是记号所对应的元件或装置，为具有类似或是相同的元件或装置。如图2C所示，电连接件12的第二端123位于载板13的一侧而不与中心轴(C)位于同一水平面上。如图2D所示，电连接件12的第二端123与载板13的一中心轴(C)位于同一水平面上，由此，可便于后续与基座11的对位制作工艺。图2E显示图1A及图1B的电路示意图。电阻1372具有一20～50Ω的电阻值。电阻1383具有一1～10MΩ的电阻值。电容1381、1382分别具有0.1～1μF的电容值。桥式整流元件1371可包含四个发光或不发光二极管。
图4显示另一实施例中发光装置200的发光元件20及电连接件12的剖视图。发光装置200与发光装置100具有类似的结构。其中相同的符号或是记号所对应的元件或装置，为具有类似或是相同的元件或装置。发光装置200的封装结构10、及基座11可参考图1B，为简洁故，此将不在撰述。载板13为一多层结构，包含一支撑板132、两绝缘层133形成在支撑板132相对的两侧上、两图案化导电层134形成在两绝缘层133上、及两反射绝缘层135形成两导电层134上。发光单元141、151分别固定在载板13相对两侧的两导电层134上。载板13还包含一孔洞136贯穿载板13。在本实施例中，支撑板132为电绝缘材料。载板13还包含一通孔139，电连接件12具有第一端穿过通孔139并利用一导电材料169(例如：焊锡或银胶)将电连接件12固定在载板13上，由此，电连接件12与第一电路结构137、第二电路结构138及发光单元141、151彼此电连接。电连接件12的第二端用以与外部电路(例如：电源供应器)电连接。导电层134也形成于孔洞136内，由此，支撑板132两侧的两导电层134通过孔洞136内的导电层134彼此电连接且发光单元141可电连接至发光单元151。在另一实施例中，如图4所示，当支撑板132为金属材料时，可于支撑板132的侧壁1321形成一电绝缘材料(图未示)或是可形成一电绝缘材料(图未示)包覆电连接件12，以避免载板13与电连接件12间的跳火情况发生。
图5A为本发明的又一实施例中一发光装置300的示意图。发光装置300与发光装置100具有类似的结构，其中相同的符号或是记号所对应的元件或装置，为具有类似或是相同的元件或装置。图5B显示发光装置300的分解图。图5C显示发光元件21一侧的示意图。图5D显示发光元件21另一侧的示意图。为简洁故，图5B～图5D中的电连接件121未弯折。如图5A～图5D所示，发光装置300具有封装结构10、发光元件21、基座11及电连接件12。发光元件21包含一载板13、多个发光单元141、151分别设置在载板13的两侧。如图5C所示，10颗发光单元141设置于载板13的第一表面130上且彼此交错排列。一电连接区1303及一第一电路结构137(于本实施例中，第一电路结构为一具有一20～50Ω电阻值的电阻1372)形成于第一表面130上；且电阻1372位于电连接区1303与发光单元141之间。一通孔139形成并贯穿载板13。
如图5D所示，9颗发光单元151设置于载板13的第二表面131上且彼此交错排列。在一实施例中，载板13两侧设置的发光单元141、151的数量是不相等的。然而，依据实际的需求(例如：电压、亮度等)，载板13两侧的发光单元141、151的数量也可以相等。此外，在载板13中形成导电孔(图未示)以使发光单元141、151彼此串联连接。一第二电路结构138形成于载板13的第二表面131。第二电路结构138包含一桥式整流元件1371、一电阻1383、及两电容1381、1382。电连接件12包含两接脚121A、121B。接脚121A连接于第一表面131的电连接区1303但未贯穿载板13；接脚121B穿过通孔139。接脚121A及接脚121B与发光单元141、151、第一电路结构137及第二电路结构138形成电连接，其电路图如图2E所示。
图5E为图5C沿着I-I的剖视图。图5F为图5C沿着II-II的剖视图。参照图5C及图5E，载板13为一多层结构，包含一支撑板132、两绝缘层133形成在支撑板132相对的两侧上、两图案化导电层134形成在两绝缘层133上、及两反射绝缘层135形成两导电层134上。发光单元141、151分别固定在载板13相对两侧的两导电层134上。接脚121A具有一第一区域1211沿着X方向延伸；一第二区域1212自第一区域1211沿着Y方向延伸；及一第三区域1213自第二区域1212沿着Y方向延伸。第二区域1212具有一弧形结构且在Z方向及Y方向与载板13相距一距离，亦即第二区域1212未与载板13相接触。此外，可提供一绝缘套管126以包覆第二区域1212，由此防止接脚121A与载板13间不必要的短路路径。绝缘套管126可与载板13相接触或不接触。第三区域1213具有一中心轴大致上与载板13的中心轴(C)位于同一水平面上，以利后续对位制作工艺。参照图5C及图5F，接脚121B具有一第一端122，其为一弯曲结构并穿过通孔139；及一第二端123自第一端122沿着Y方向延伸且具有一中心轴大致上与载板13的中心轴(C)位于同一水平面上，以利后续对位制作工艺。在本实施例中，接脚121A与接脚121B具有不同的形状。在另一实施例，可设计接脚121A与接脚121B具有相同形状。
图6A～图6E显示本发明图1A的发光装置100制造流程示意图。如图6A所示，先提供一中空壳体10(封装结构)具有一内部腔体101，并填入一第一填充体(图未示)于内部腔体101。第一填充体为一透明材料，且对于光为透明，像是太阳光或发光单元所发出的光。第一填充体可为胶体、液体或气体。胶体包含环氧树脂(Epoxy)、硅胶(Silicone)、聚亚酰胺(PI)、苯并环丁烯(BCB)、过氟环丁烷(PFCB)、Su8、丙烯酸树脂(Acrylic Resin)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、或聚醚酰亚胺(Polyetherimide)。液体包含硅油、纯水或惰性液体。气体包含氢气、氦气、氮气或及其混合物。填充气体的压力至少大于0.5大气压或者介于0.8～1.2大气压。中空壳体的材料包含一具有折射率介于1.3～1.8的玻璃；第一填充体具有一介于1.3～1.6的折射率。在一实施例中，壳体的折射率大于第一填充体的折射率。当第一填充体为胶体时，其具有一介于5～50或是10～30的硬度(Shore A)以及一介于200～300ppm/℃或介于30～50ppm/℃的热膨胀系数。胶体可选用市场上可取得的商品，例如：天宝1430、三洋EL1235(Sanyo EL1235)、或道康宁7091。在一实施例中，壳体可为一透光材料，例如钻石、、石英(quartz)、非晶氧化铝、多晶氧化铝、聚碳酸酯(PC)、环氧树脂(Epoxy)、硅胶(Silicone)、聚亚酰胺(PI)、苯并环丁烯(BCB)、丙烯酸树脂(Acrylic Resin)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚醚酰亚胺(Polyetherimide)、或聚对苯二甲酸丁二酯(Polybutylene terephthalate，PBT)，其中塑胶材料在大量生产或成本上可能较具优势。在一实施例中，内部腔体101可不具有第一填充体。
一扩散粉(例如：二氧化钛、氧化锆、氧化锌或氧化铝)可选择性地填入第一填充体内以帮助扩散、散射发光单元141所发出的光。扩散粉可选用无水二氧化钛，例如：景明化工，型号CR-EL-0000000-23NI。在第一填充体中的重量百分浓度(w/w)介于0.005％～0.1％或介于1％～3％且具有一10nm～100nm或10～50μm的颗粒尺寸。如图6B所示，提供一发光元件20及电连接件12。发光元件20包含载板13、多个发光单元141、连接板16。电连接件12包含两接脚121。图6B仅显示载板的第一表面130，但是，载板13的第二表面131也可具有多个发光单元151。
如图6C所示，将载板13埋入至第一填充体内以使第一填充体包覆发光单元141并曝露出第一电路结构137。第一填充体可帮助发光单元141所发出的热传至壳体10，再传至外界环境。壳体10的厚度介于0.3～0.8mm且主要是利用热辐射的方式将热导至外界环境。图6B为从一垂直于方向观之，其中，载板13的长度及宽度分别标示为L1及W1。载板13的宽度(W1)约等于或小于中空壳体10的内侧宽度(D2)。
如图6D所示，提供一基座11。基座11可包含导热塑胶或陶瓷。导热塑胶为塑胶基材(PP、ABS、PC、PA、LCP、PPS或PEEK)与导热粉体(陶瓷粉体(BN、SiC、AlN)、金属氧化物(氧化镁、氧化锌或二氧化硅)、或导电粉体(碳纤维或纳米碳管))的混和物。陶瓷包含氧化铝或氧化氮。基座11具有一空腔113，并填入第二填充体(图未示)于空腔113内。第一电路结构137被第二填充体所覆盖且第一电路结构137所产生的热可通过第二填充体而传至基座11，再传至外界环境。在一实施例中，第二填充体可具有一介于30～50的硬度(Shore A)，市场上选用的商品例如：天宝1430、三洋EL1235(SanyoEL1235)、或道康宁7091。第二填充体的材料可与第一填充体相同或相异。或者，第二填充体的材料可与第一填充体相同，但具有不同的硬度。例如：第一填充体为具有一介于5～30的硬度(Shore A)的硅胶(Silicone)；第二填充体为具有一介于30～50的硬度(Shore A)的硅胶(Silicone)。基座11的底部112具有两穿孔(图未示)。
接着，如图6E所示，将图6C的结构埋入基座11中，由此第一电路结构137、连接板16及部分的两接脚121被设置在基座11的空腔113内且部分的两接脚121分别穿过基座11底部的两穿孔以突出基座11外。
如图6F所示，弯折两接脚121使得两接脚121朝基座11方向延伸，以完成发光装置100的制作。在弯折后，两接脚121的几何中心彼此相距7至15毫米的距离，可符合G9规格的灯具标准(例如：IEC 60061-1)。或者，在另一实施中，不弯折两接脚121，且两接脚121各具有一轴心彼此相距4至12毫米的距离(R)，因此，发光装置可符合G4、GU10等规格的灯具标准。再者，壳体10及基座11可具有贯穿孔(图未示)，由此，当填充体填充于壳体内或基座内时，因在后续制作工艺中的温度变化，填充体因热胀冷缩而造成体积改变时，贯穿孔可提供一缓冲空间使填充体的体积变化不会造成壳体或基座的破裂或毁损，以增加制作工艺良率。图6A～图6F的制造流程也可实施于其他实施例的发光装置。此外，可以依实际需求，选择性地变换制作工艺流程顺序，例如：可先将电连接件12固定于载板13上后，与基座11接合，其中发光单元141、151被暴露出于基座11外；接着，填入第二填充体于基座11的空腔113内；最后，提供具有第一填充体的壳体10以包覆发光单元141、151。当然，也可提供不具有第一填充体的壳体10以包覆发光单元141、151。
图7A～图7E显示本发明一实施例的发光装置制造流程示意图。如图7A所示，提供一载板13、多个发光单元141及电连接件12。图7A仅显示载板13的第一表面130，需了解的是，载板13的第二表面131也可具有多个发光单元151。电连接件12包含两接脚121。提供一模具(图未示)，利用铸模的方式，例如：射出成形铸模(injection molding)或是压缩铸模(compressionmolding)以形成一封装结构10包覆发光单元141并曝露出第一电极结构137，如图7B所示。在另一实施例中，可利用铸模方式完全地包覆载板13及部分的电连接件12，且仅暴露出另一部分的电连接件12以与外部电源电连接。选择性地，一扩散粉(例如：二氧化钛、氧化锆、氧化锌或氧化铝)可包含在封装结构10内以帮助扩散、散射发光单元141所发出的光。扩散粉(如：无水二氧化钛，景明化工，型号CR-EL-0000000-23NI)于封装结构10中的重量百分浓度(w/w)介于0.005％～0.1％或介于1％～3％且具有10nm～100nm或10～50μm的颗粒尺寸。在本实施例中，封装结构10为一实心体。实心体的材料包含环氧树脂(Epoxy)、硅胶(Silicone)、聚亚酰胺(PI)、苯并环丁烯(BCB)、过氟环丁烷(PFCB)、Su8、丙烯酸树脂(Acrylic Resin)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、或聚醚酰亚胺(Polyetherimide)。图7A及图7B为从一垂直于载板13平面的方向观之，其中，载板13的长度与宽度分别标示为L1与W1。载板13的宽度约等于或小于实心体的直径(D3)。
如图7C所示，提供一基座11。基座11具有一空腔113，并填入一填充体于空腔113内。填充体可为胶体、液体或气体(如前所述的材料)。基座11的底部112具有两穿孔(图未示)。接着，如图7D所示，将图7B的结构埋入基座11中，由此第一电路结构137及电连接件12被设置在基座11的空腔113内且两接脚121分别穿过基座底部112的两穿孔以突出基座11外。如图7E所示，弯折两接脚121使得两接脚121朝基座11方向延伸，以完成发光装置的制作。在弯折后，两接脚121的几何中心彼此相距7至15毫米的距离，可符合G9规格的灯具标准。或者，在另一实施中，不弯折两接脚121，且两接脚121各具有一轴心彼此相距4至12毫米的距离(R)，可符合G4、GU10等规格的灯具标准。图7A～图7E的制造流程也可实施于其他实施例的发光装置。
图8A显示本发明另一实施例的发光装置400的分解图。发光装置400包含一封装结构10、一发光元件21、一基座11、及一电连接件12。图8B显示基座11的剖视图。在本实施例中，一封装结构10为一空心塑胶壳体且具有一内部腔体101及一开口端102。两卡扣件103连结至开口端102且自开口端102往基座11方向延伸且具有一L型的剖面。基座11具有一顶端111；及一底端112。一空腔113形成于基座11内并于顶部111及底部112上向外露出。两凹槽114形成于顶端111处且可与卡扣件103相结合。两穿孔115为狭长状且自底部112往顶部111延伸。穿孔115贯穿基座11的底部112且与空腔113相连通。一导孔116设置于基座11且形成于两穿孔115间并具有狭长状。导孔116自底部112往顶部111延伸且贯穿基座11的底部112并与空腔113相连通。发光元件21设置于内部腔体101中。发光元件21的详细结构可参考图5C及图5D及相关段落。电连接件12穿过穿孔115且与外部电路(未显示)电连接。一填充体(未显示)通过导孔116填入内部腔体101及空腔113以完全地包覆发光元件21，且可帮助发光元件20所发出的热传至封装结构10，再传至外界环境。填充体也可包含扩散粒子。填充体及扩散粒子的材料如其他实施例所述。当有空气形成于发光元件21与填充体之间时，会降低散热效果，因此为了达到良好的散热效果，发光元件21与填充体间不具有空气。或是，空气于填充体中的体积百分比不大于10％。
在另一实施例中，填充体不填入内部腔体101及空腔113，因此发光元件21与封装结构10间仅具有空气。当发光元件21操作在一电流下时，发光元件会发光且发热，此时发光元件21内的挥发性有机化合物(VolatileOrganic Compounds，VOC)会受到热而逸出，若挥发性有机化合物无法排除而留置于发光元件21内，会影响发光元件21的发光效率。因此，通过导孔116，使得挥发性有机化合物可排出于发光装置400外。或者，发光装置中400的其他元件(非发光元件21)所产生的挥发性有机化合物也可通过导孔116而排出于发光装置400外。在一情况下，当挥发性有机化合物系由发光装置中400的其他元件而非发光元件21产生时，可提供一不透气保护膜(丙烯酸酯共聚物，acrylate polymer)覆盖于发光元件21以防止外界的挥发性有机化合物渗入发光元件21而影响发光元件21的发光效率。根据上述的不同实施例，导孔116也可作为一灌胶孔或排气孔。在图8A中导孔116的位置仅为例示，非用以限制本发明的范围。选择性地，导孔116可为一圆柱状且位于基座11的其他位置。
图8C显示本发明另一实施例中的发光元件21’与电连接件12的剖视图。在本实施例中，一L型散热件210贴合在载板13上。当发光元件21’取代发光元件21应用于发光装置400中时，L型散热件210可提供与填充体间额外的接触面积，由此，更有效地将发光单元141、151产生的热，经过载板13、L型散热件210、填充体、壳体10或基座11(参考图8A)传至外界环境。在一实施例中，L型散热件210可设计与壳体10或基座11直接接触，由此，发光单元所141、151产生的热，经过载板13、L型散热件210、壳体10或基座11(参考图8A)传至外界环境。L型散热件210包含金属材料、或导热塑胶材料、陶瓷材料等。金属材料、导热塑胶材料与陶瓷材料的详细结构可参考其他实施例所述。
图8D显示本发明另一实施例的发光装置500的分解图。发光装置500与发光装置400类似，其中相同的符号或是记号所对应的元件或装置，为类似或相同的元件或装置。在本实施例中，导孔116不提供于基座11上，而是设置于塑胶壳体10上，例如：在塑胶壳体的顶部、及/或侧部、及/或底部。其中，附图中的导孔116位置仅为例示，非用以限制本发明的范围。
图9A～图9D显示本发明一实施例的发光装置400制造流程图。如图9A所示，提供一具有卡扣件103的空心塑胶壳体10，并提供一具有凹槽114、穿孔115及导孔116的基座11。电连接件12固定于发光元件20上，且电连接件12穿过基座11的穿孔115，使得发光元件21可固定于基座11上。接着，如图9B所示，将卡扣件103接合于凹槽114以固定壳体10与基座11，由此以形成一内部空间(内部腔体101与空腔113)。由于壳体10为透光，因此于壳体10与基座11结合后，可视得发光元件21设置于内部空间内。如图9C所示，将壳体10与基座11倒置，并露出导孔116。提供一盛装于容器119中的含有扩散粒子的填充体，将填充体经由导孔116填入至内部空间。在填入填充体的过程中，由于重力的因素，填充体会自动地往下流动并将挤压内部空间的气体使其经由穿孔115排挤出至外界环境。当填充体填满内部空间后，进行一加热步骤以固化填充体，由此更稳固地结合壳体10与基座11。由于内部空间的气体经由穿孔115排出，因此穿孔115也可作为一排气孔。穿孔115的尺寸可设计略大于电连接件12的直径以帮助排气。填充体可为胶体、液体或气体(可参考其他实施例所述的材料)。本实施例中的制造方法使得壳体10与基座11间所形成的内部空间仅具有一种材料，进而减少因不同材料间热膨胀系数的差异所造成的崩裂(crack)或是不同材料间黏结性不佳所造成的分离问题。最后，如图9D所示，弯折电连接件12以形成发光装置400。图9A～图9D的制造流程也可实施于其他实施例的发光装置。
图10A～图10B揭露本发明另一实施例中发光装置的制造流程。首先，电连接件12穿过基座11的穿孔115，使得发光元件21可固定于基座11上。利用上治具191及下治具192对位并固定塑胶壳体10与基座11后可定义出一内部空间。由导孔116填入一填充体并填满内部空间。最后，进行一加热步骤以固化填充体，由此更稳固地结合壳体与基座11。相较于图9A～图9D的实施例，本实施例通过治具191、192作为支撑，因此空心塑胶壳体10选择性地可不具有卡扣件103且基座11也不需形成凹槽114。图10A～图10B的制造流程也可实施于其他实施例的发光装置。
图11A显示本发明的发光单元141或/及151的剖面示意图。发光单元141包含一发光主体1411、一第一透明体1412、一荧光粉结构1413、一第二透明体1414及一第三透明体1415。发光主体1411包含一第一型半导体层、一活性层、及一第二型半导体层。第一型半导体层及第二型半导体层例如为包覆层(cladding layer)或限制层(confinement layer)，可分别提供电子、空穴，使电子、空穴于活性层中结合以发光。第一型半导体层、活性层、及第二型半导体层可包含Ⅲ-Ⅴ族半导体材料，例如AlxInyGa(1-x-y)N或AlxInyGa(1-x-y)P，其中0≦x,y≦1；(x+y)≦1。依据活性层的材料，发光主体1411可发出一峰值介于610nm及650nm之间的红光，峰值介于530nm及570nm之间的绿光，或是峰值介于450nm及490nm之间的蓝光。发光单元141还包含一反射绝缘层1416及延伸电极1417。延伸电极1417分别电连接至发光主体1411的第一型半导体层及第二型半导体层。第一透明体1412、第二透明体1414及第三透明体1415对于光为透明，像是太阳光或发光主体1411所发出的光。在一实施例中，第一透明体1412、第二透明体1414或/及第三透明体1415可包含扩散粒子，例如：二氧化钛、氧化锆、氧化锌或氧化铝。
在另一实施例中，荧光粉结构1413包含多个荧光粉颗粒(图未示)并顺应第一透明体1412的轮廓形成。部分相邻的荧光粉颗粒彼此接触，然而部分相邻的荧光粉颗粒彼此未接触。荧光粉颗粒具有一5um～100um的颗粒尺寸且可包含一种或两种以上种类的荧光粉材料。荧光粉材料包含但不限于黄绿色荧光粉及红色荧光粉。黄绿色荧光粉的成分例如铝氧化物(YAG或是TAG)、硅酸盐、钒酸盐、碱土金属硒化物、或金属氮化物。红色荧光粉的成分例如硅酸盐、钒酸盐、碱土金属硫化物、金属氮氧化物、或钨钼酸盐族混合物。荧光粉结构1413可吸收发光单元141所发出的第一光而转换成与第一光不同峰值波长的第二光。第一光与第二光混和会产生白光。发光装置于热稳态下具有一白光色温为2200K～6500K(例如：2200K、2400K、2700K、3000K、5700K、6500K)，其色点值(CIE x,y)会落于七个麦克亚当椭圆(MacAdam ellipse)的范围，并具有一大于80或大于90的演色性(CRI)。第一透明体1412大致上具有一弧形轮廓。弧形轮廓包含一第一区域14121、一第二区域14122及一第三区域14123。第一区域14122大致上与发光主体1411的一下表面14111位于同一水平面且与第二透明体1414的上表面14141平行，并可延伸至第二透明体1414的侧表面14142。第二区域14122从第一区域14121延伸且为一曲线。此外，第二区域14122位于且环绕发光主体1411的侧表面14112。第三区域14123从第二区域14122往第二透明体1414的上表面14141方向延伸。第三区域14123位于发光主体1411的上表面14113上。此外，第三区域14123未围绕发光主体1411的侧表面14112。第二区域14122与侧表面14112的距离沿着垂直方向(下表面14111往上表面14113的方向，y)逐渐变小。更者，第二区域14122与第三区域14123的相接处位于发光主体1411的端点14114且于整个弧形轮廓中最靠近发光主体1411。第三区域14123与上表面14113的距离沿着水平方向(x)逐渐变大再逐渐变小。第三区域14123于发光主体1411的中心区域。第二区域14122与发光主体1411的侧表面14112的最大距离大于第三区域14123与发光主体1411的上表面14113的最大距离。第二区域14122与发光主体1411的侧表面14112的平均距离约等于第三区域14123与发光主体1411的上表面14113的平均距离。第一区域14121较第二区域14122及第三区域14123靠近反射绝缘层1416。
第一透明体1412及第二透明体1414分别包含硅胶(Silicone)、环氧树脂(Epoxy)、聚亚酰胺(PI)、苯并环丁烯(BCB)、过氟环丁烷(PFCB)、SU8、丙烯酸树脂(Acrylic Resin)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚醚酰亚胺(Polyetherimide)、氟碳聚合物(Fluorocarbon Polymer)、氧化铝(Al2O3)、SINR、旋涂玻璃(SOG)。第三透明体1415包含蓝宝石(Sapphire)、钻石(Diamond)、玻璃(Glass)、环氧树脂(Epoxy)、石英(quartz)、丙烯酸树脂(Acrylic Resin)、氧化硅(SiOX)、氧化铝(Al2O3)、氧化锌(ZnO)、或硅胶(Silicone)。反射绝缘层1416包含一基质及高反射率物质的混和物。基质可为或硅胶基质(silicone-based)或环氧基质(epoxy-based)；高反射率物质可包含二氧化钛、二氧化硅或氧化铝。延伸电极1417包含金属例如：铜、钛、金、镍、或及其组合。在本实施例中，发光单元141为一五面发光的发光结构且具有一约140度的发光角度。在另一实施例中，发光单元141未包含第三透明体1415。
图11B为一发光单元141或/及151的上视图。发光主体1411具有一长度(L2)介于0.3毫米至1.4毫米、一宽度(W2)介于0.2毫米至1.4毫米以及一面积介于0.06平方毫米至1.96平方毫米。发光单元141或/及151有一长度(L3)介于1毫米至3毫米、一宽度(W3)介于0.5毫米至3毫米以及一面积介于0.5平方毫米至9平方毫米。第三透明体1415包含透明材质或可透光材质，因此，当发光单元141未发光时，在灯光照射下隐约可看到荧光粉结构1413。此外，荧光粉结构1413于上视图中所占据的面积大致上等于第三透明体1415的面积。参照图1A的发光装置100，载板13的第一表面130及第二表面131都设有多个发光单元141、151，多个发光单元141、151的实际发光总面积(例如：一发光单元的面积为1平方毫米，若有10颗发光单元，则实际发光总面积为1*10＝10平方毫米)分别为载板13的第一表面130面积及第二表面131面积的0.01至0.1，可使发光装置于操作电流5～20毫安培及操作电压介于方均根值为100至130伏特或方均根值200至260伏特下，在热稳态中具有一发光亮度大于150流明或者大于200流明。在另一实施例中，仅于载板13的第一表面130设有多个发光单元141，多个发光单元141的实际发光总面积为载板13的第一表面130面积的0.01至0.1，可使发光装置于操作电流5～20毫安培及操作电压介于方均根值为100至130伏特或方均根值200至260伏特下，在热稳态中具有一发光亮度大于100流明或大于200流明，或者介于100流明至250流明。
图11C显示本发明的另一实施例中发光单元141或/及151的剖视图。图11C的结构与图11A的结构类似，发光单元141包含多个发光主体1411、一第一透明体1412'、一荧光粉结构1413、一第二透明体1414、一第三透明体1415、一反射绝缘层1416及一对延伸电极1417。发光单元141还包含一连接导线1418电连接多个发光主体1411。根据实际需求，一发光单元141可包含二或多个发光主体1411，且依照发光主体1411的数目以使发光单元141为一具有顺向电压大于3V(假设单一发光主体1411的顺向电压为3V)的发光单元141。例如：一发光单元141包含五颗发光主体1411，发光单元141的顺向电压为15V。与图11A的第一透明体1412类似的，第一透明体1412’大致上具有一弧形轮廓(例如：类似M型剖面)。图11C的弧形轮廓与图11A弧形轮廓类似(相同的结构(第一区域14121、第二区域14122及第三区域14123)将不再描述，请参考图11A的描述)，然而，第一透明体1412’还具有一第四区域14124介于两邻近发光主体1411之间并围绕两邻近发光主体1411的侧表面14112。第四区域14124具有一似V型的剖面。在一实施例中，荧光粉结构1413包含多个荧光粉颗粒(图未示)并顺应第一透明体1412’的轮廓形成。需注意的是，部分荧光粉颗粒彼此接触，然而部分荧光粉颗粒彼此未接触。
图12A显示本发明的另一实施例中发光单元141的一剖视图；图12B显示图12A的E局部放大图；及图12C显示多个发光主体1411的上视图，其中，图12B显示图12C中沿着线A-A’的剖视图。发光单元151也可具有与发光单元141相同的结构。如图12A及图12B所示，发光单元141包含一图案化基板1400、多个发光主体1411A～E共同形成于图案化基板1400上、一沟槽17形成于多个发光主体1411A～E间以使发光主体1411A～E彼此物理性分离、一第一透明体1412、一荧光粉结构1413、一第二透明体1414、一第三透明体1415、一反射绝缘层1416及一对延伸电极1417A、1417B。荧光粉结构1413包含多个荧光粉颗粒分散于一基体中。选择性地，荧光粉结构还可包含扩散粉。基体包含环氧树脂(Epoxy)、硅胶(Silicone)、聚亚酰胺(PI)、苯并环丁烯(BCB)、过氟环丁烷(PFCB)、Su8、丙烯酸树脂(AcrylicResin)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、或聚醚酰亚胺(Polyetherimide)。荧光粉颗粒及扩散粉可参阅其他实施例。
如图12A所示，第三透明体1415具有一上宽下窄的形状，详言之，第三透明体1415具有一第一部分14151、及一第二部分14152。第二部分14152较靠近第二透明体1414且其宽度小于第一部分14151的宽度。第一部分14151的厚度约为第三透明体1415厚度的1％～20％或是1％～10％。在本实施例中，第一部分14151与第二部分14152的相接处为一弧形。第一部分14151具有一侧表面14151S较第二透明体1414的侧表面14142远离发光主体1411。选择性地，侧表面14151S也可大致上与侧表面14142齐平。
如图12A～图12C所示，每一发光主体1411A～E包含一第一型半导体层1401、一活性层1402、及一第二型半导体层1403。一第一绝缘层1404形成于沟槽17中并覆盖发光主体1411A～E的第一半导体层1401以避免相邻发光主体1411A～E间不必要的电路路径。一导电层1410形成于部分的发光主体的第二型半导体层1403且与第二型半导体层1403形成电连接。之后，多个彼此物理性分离的导电配线结构1405形成于第一绝缘层1404上且进一步形成在两相邻的发光主体上。详言之，多条导电配线结构1405分别具有一端配置在第一型半导体层1401上且另一端配置并延伸至另一个相邻的发光主体的第二半导体层1403上，由此，两个相邻的发光主体1411形成电性串联连接。导电配线结构1405覆盖部分的导电层1410及也形成于发光主体1411A的部分第二型半导体层1403上且形成电连接。一第二绝缘层1406形成于导电配线结构1405上且完全覆盖发光主体1411B、1411C、1411D以及部分的发光主体1411A、1411E上，并曝露出发光主体1411A的导电配线结构1405及发光主体1411E的导电层1410。一第三绝缘层1407覆盖于第二绝缘层1406上。一第一电极1408及一第二电极1409分别电连接发光主体1411A及发光主体1411E。第一电极1408、第二电极1409、导电配线结构1405的材料可以是金属，例如金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、铬(Cr)、铝(Al)、铂(Pt)、镍(Ni)、钛(Ti)、锡(Sn)或其合金或其叠层组合。第一绝缘层1404可为单层或多层。当第一绝缘层1404为单层时，材料可包含氧化物、氮化物、或聚合物(polymer)；氧化物可包含氧化铝(Al2O3)、氧化硅(SiO2)、二氧化钛(TiO2)、五氧化二钽(Tantalum Pentoxide,Ta2O5)或氧化铝(AlOx)；氮化物可包含氮化铝(AlN)、氮化硅(SiNx)；聚合物可包含聚酰亚胺(polyimide)或苯并环丁烷(benzocyclobutane，BCB)。当第一绝缘层1404为多层时，材料可包含氧化铝(Al2O3)、氧化硅(SiO2)、二氧化钛(TiO2)、五氧化二铌(Nb2O5)及氮化硅(SiNx)的叠层以形成一布拉格反射镜(Distributed Bragg Reflector)。第二绝缘层1406及第三绝缘层1407材料的选用可参考第一绝缘层1404。
在本实施例中，发光单元141包含五个发光主体，每一发光主体的的顺向电压约为3V，因此一发光单元141的顺向电压约为15V。当发光装置于操作电流5～20毫安培及操作电压(顺向电压)介于100至130伏特或240至320伏特下，发光单元141的总数目可介于6颗至9颗之间或介于16颗至22颗之间。或者，在一实施例中，发光单元141包含八个发光主体，因此一发光单元141的顺向电压约为24V，当发光装置于操作电流5～20毫安培及操作电压(顺向电压)介于100至130伏特或240至320伏特下，发光单元141的总数目可介于4颗至8颗之间或介于10颗至14颗之间。
为使附图清楚，图12C中仅显示部分结构且都以实线表示，每一层叠层关系以及详细结构可参考其他图。由于第一电极1408与第二电极1409被用以直接与外部电极连接或是用于与其他外部电路结构连接，因此，第一电极1408与第二电极1409的面积需足够大以符合上述需求。进一步而言，当第一电极1408与第二电极1409面积过小时，会有与电路结构对位不佳的问题。然而，当第一电极1408与第二电极1409面积过大会造成第一电极1408与第二电极1408间的距离过小，造成后续与电路结构的焊接制作工艺中，会发生短路问题。如图12C所示，第一电极1408具有大于10％且小于50％的基板1400面积的面积，且覆盖大部分发光主体1141A、1141B的面积(例如：40％～100％的发光主体1411A的面积被第一电极1408所覆盖；40％～100％的发光主体1411B的面积被第一电极1408所覆盖)。选择性地，第一电极1408可覆盖部分或不覆盖发光主体1141D、1141E的面积(例如：0％～30％的发光主体1411E的面积被第一电极1408所覆盖；0％～30％的发光主体1411D的面积被第一电极1408所覆盖)。第二电极1409覆盖大部分发光主体1141C、1141D、1411E的面积(例如：10％～70％的发光主体1411C的面积被第二电极1409所覆盖；10％～70％的发光主体1411D的面积被第二电极1409所覆盖；40％～100％的发光主体1411E的面积被第二电极1409所覆盖)。根据第一电极1408与第二电极1409分别覆盖于发光主体1411A、1411B、1411C、1411D、1411E的面积，第一电极1408与第二电极1409可设计成具有不同或大致相同的面积，且第一电极1408与第二电极1408间的最小距离(S)为90μm～250μm。在另一实施例中，第一电极1408可仅覆盖于发光主体1411A且第二电极1409可仅覆盖于发光主体1411E。
图12D显示图12B的F局部放大图。形成于两邻近发光主体1411D、1411E间的第一绝缘层1404具有与图案化基板1400大致相同的轮廓；亦即形成于沟槽17间的第一绝缘层1404具有与图案化基板1400大致相同的轮廓。在本实施例中，因图案化基板1400具有弧形的剖面，因此第一绝缘层1404也具有弧形的剖面。当图案化基板1400具有三角形或圆形的剖面，第一绝缘层1404也具有三角形或圆形的剖面。类似地，形成于两邻近发光主体1411间且依序形成于第一绝缘层1404上的导电配线结构1405、第二绝缘层1406、第三绝缘层1407及电极1409也具有与第一绝缘层1404或图案化基板1400大致相同的轮廓。在本实施例中，电极1409与延伸电极1417B之间具有一空隙143，且第二透明体1414可完全或部分填充于空隙143内。当第二透明体1414部分填充于空隙143内时，会有气泡A产生于空隙143中。
图13A显示本发明的另一实施例中发光单元141的一上视图。图13B显示图13A中沿着线B-B’的剖视图。发光单元151也可具有与发光单元141相同的结构。图13A的发光单元141与图12C的发光单元141具有类似的结构，其中相同的符号或记号所对应的元件或装置，为类似或是相同的元件或装置。图13A的发光单元141还具有多个散热垫1418。散热垫1418形成于发光主体1411A的导电配线结构1405上且与导电配线结构1405形成电连接；散热垫1418覆盖发光主体1411B、1411C、1411D的部分的第三绝缘层1407；散热垫1418形成于发光主体1411E的导电层1410上。接着，一第一电极1408形成在发光主体1411A、1411B的散热垫1418上。一第二电极1409形成在发光主体1411C、1411D、1411E的散热垫1418上。第一电极1408仅与发光主体1411A形成电连接；第二电极1409仅与发光主体1411E形成电连接。散热垫1418的材料可以是金属，例如金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、铬(Cr)、铝(Al)、铂(Pt)、镍(Ni)、钛(Ti)、锡(Sn)等，或其合金或其叠层组合。
图14显示本发明的另一实施例中发光单元141的一剖视图。发光单元151也可具有与发光单元141相同的结构。图14的上视图与图12C相同，为简洁故，在此将省略。与图12B不同的是，发光单元141包含一平坦化基板1400’及多个发光主体1411A～E共同形成于基板1400’上。
图15A显示本发明的另一实施例中发光单元141的剖面示意图。发光单元151也可具有与发光单元141相同的结构。图15A的发光单元141与图12A的发光单元141具有类似的结构，其中相同的符号或是记号所对应的元件或装置，为具有类似或是相同的元件或装置。在本实施例中，发光单元141仅包含一发光主体1411、一荧光粉结构180包覆发光主体1411且曝露出电极1408及1409。荧光粉结构180包含多个荧光粉颗粒分散于一基体中。选择性地，荧光粉结构中还可包含扩散粉。基体包含环氧树脂(Epoxy)、硅胶(Silicone)、聚亚酰胺(PI)、苯并环丁烯(BCB)、过氟环丁烷(PFCB)、Su8、丙烯酸树脂(Acrylic Resin)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、或聚醚酰亚胺(Polyetherimide)。本实施例中荧光粉颗粒及扩散粉的详细说明如其他实施例所述。
图15B显示本发明的另一实施例中发光单元141的部分剖面示意图。发光单元151也可具有与发光单元141相同的结构。图15B的发光单元141与图15A的发光单元141具有类似的结构。其中相同的符号或记号所对应的元件或装置，为类似或是相同的元件或装置。图15B的发光单元141具有多个发光主体1411(1411A～E)共同形成于基板1400上。其他详细的结构可参考图12A～图12D的描述。
图15C显示本发明的另一实施例中发光单元141的一剖面示意图。发光单元141包含一发光主体147、两焊线175、两相间隔的导线架177及一反射体178。两焊线175电连接发光主体147与两导线架177。一绝缘体179填充于两导线架177间的空隙以把两导线架177彼此物理性隔开。一荧光粉结构180覆盖发光主体147。反射体178可包含环氧胶化合物(Epoxy MoldingCompound；EMC)或硅胶化合物(Silicone Molding Compound；SMC)。发光单元141于上视图中的面积尺寸可为3.0mm*3.0mm、2.8mm*3.5m、1.6mm*1.6mm、1.0mm*1.0mm等)。此外，本实施例的发光单元141仅具有约3v的顺向电压，因此当发光装置于操作电流5～20毫安培及操作电压(顺向电压)介于100至130伏特或240至320伏特下，发光单元141的总数目可介于33颗至44颗之间或介于80颗至110颗之间。或者，发光装置的数目可依照实际需求或应用而做变化。
图15D显示本发明的另一实施例中发光单元141的一剖面示意图。图15D的发光单元与图15C的发光单元具有类似的结构。其中相同的符号或记号所对应的元件或装置，为类似或是相同的元件或装置。在本实施例中，发光单元141包含五个发光主体147共同形成于一基板1700上，因此一发光单元141的顺向电压约为15V。当发光装置于操作电流5～20毫安培及操作电压(顺向电压)介于100至130伏特或240至320伏特下，发光单元141的总数目可介于6颗至9颗之间或介于16颗至22颗之间。或者，在一实施例中，发光单元141包含八个发光主体，因此一发光单元141的顺向电压约为24V，当发光装置于操作电流5～20毫安培及操作电压(顺向电压)介于100至130伏特或240至320伏特下，发光单元141的总数目可介于4颗至8颗之间或介于10颗至14颗之间。或者，一个发光单元中所包含的发光主体的数目可依照实际需求或应用而做变化。
图16A～图16B显示本发明又一实施例中发光元件22的示意图。图16A显示发光元件22一侧的示意图。图16B显示发光元件22另一侧的示意图。图16C显示图16A中的G局部剖视图。本实施例的发光元件22可应用于上述的发光装置100、200、300、400、500中。如图16A～图16C所示，发光元件22包含载板13，具有一第一表面130及一相对于第一表面130的第二表面131。一第一电连接区1304及一第二电连接区1305形成于第一表面130上且分别位于一第一电路结构137的两侧。多个发光单元171、172分别设置于第一表面130及第二表面131上。每一发光单元171、172包含一基板1710、一第一型半导体层1711、一活性层1712、及一第二型半导体层1713。第一型半导体层1711及第二型半导体层1713例如为包覆层(cladding layer)或限制层(confinement layer)，可分别提供电子、空穴，使电子、空穴于活性层1712中结合以发光。第一型半导体层1711、一活性层1712、及一第二型半导体层1713可包含Ⅲ-Ⅴ族半导体材料，例如AlxInyGa(1-x-y)N或AlxInyGa(1-x-y)P，其中0≦x,y≦1；(x+y)≦1。依据活性层1712的材料，发光单元171可发出具有一峰值波长介于610nm及650nm之间的红光，峰值波长介于530nm及570nm之间的绿光，或是峰值波长介于450nm及490nm之间的蓝光。每一发光单元171、172可发出相同或不同的光。如图16A及图16C所示，发光元件22还包含多个焊线175分别连接发光单元171的第一型半导体层1711与相邻发光单元171的第二型半导体层1713，由此发光单元171彼此串联连接。进一步，焊线175A连接发光单元171A的第一型半导体层1711至第一电连接区1304，焊线175B连接发光单元171B的第一型半导体层1712至第二电连接区1305。第一电路结构137与第一电连接区1304及第二电连接区1305电连接，因此，第一电路结构137与发光单元141电连接。
如图16B及图16C所示，焊线175连接发光单元172使发光单元172彼此电性串连连接。一第三电连接区1306及一第四电连接区1307形成于第二表面131上。同样地，焊线175也连接发光单元172A至第三电连接区1306及连接发光单元172B至第四电连接区1307。此外，形成导电孔1311于第一连接区1304与第三连接区1306的相对应位置以及第二连接区1305与第四连接区1307的相对应位置，由此以使载板13两侧的发光单元171、172彼此串联连接，其电路图如图2E所示。一荧光粉结构(图未示)覆盖于所有的发光单元171、172由此以使发光装置可发出白光。荧光粉结构以及白光的相关描述可参考其他实施例。
图17显示本发明另一实施例中发光元件23的剖视图。发光元件23与发光元件22具有类似的结构，其中相同的符号或记号所对应的元件或装置，为类似或是相同的元件或装置。发光元件23包含一第一载板231及一第二载板232；多个发光单元171设置在第一载板231上；多个发光单元172设置在第二载板上。焊线175连接发光单元171至第一电连接区1304且连接发光单元172至第三电连接区1306。第一载板231及第二载板232各自具有一第一导电孔1312A，1312B及一第二导电孔1313A，1312B。第一导电孔1312A，1312B分别电连接第一电连接区1304及第三电连接区1306；一第二导电孔1313A，1312B分别电连接第二连接区1305及第四电连接区1307。发光元件23还包含导电连接胶234A、234B电连接第一载板231的第一导电孔1312A与第二载板232的第一导电孔1312B，以及第一载板231的第二导电孔1313A与第二载板232的第二导电孔1313B，因此，发光单元171、172彼此可串联连接。其中，导电连接胶234A、234B可以彼此不形成物理性连接，且一不导电物质235(例如：空气、或绝缘导热胶)可形成于导电连接胶234A、234B之间第一导电孔1312A与1312B形成导电连接胶。同样地，一荧光粉结构(图未示)覆盖于所有的发光单元171、172由此以使发光装置可发出白光。荧光粉结构以及白光的相关描述可参考其他实施例。
图18A显示本发明一实施例中发光装置600的示意图。图18B为发光装置600的剖面示意图。发光装置600包含一壳体10、一发光元件24、一填充体811及电极垫201、301。壳体10具有一封闭端104、一开口端105及一延伸于封闭端104及开口端105之间的中间部106。中间部106围绕部分发光元件24且使电极垫201、301突出于开口端105外。电极垫201、301可直接与外部电路电连接。如图18A所示，由于填充体811可包含荧光粉颗粒或/及扩散粉，因此从外部观的可能无法清楚视得发光单元141。在此实施例中，壳体10为一细长状中空壳体，因此发光装置600可做为一发光灯管(tube)。如图18B所示，发光元件24包含载板13；及多个设置于载板13两侧的发光单元141。依据载板13上的电路设计，可使两侧的发光单元141彼此并联、串联或是以桥式电路方式连接。壳体10与发光单元141的最短距离(d4)可设计小于2mm且填充体811直接接触发光单元141，由此，可有效地将发光单元141所产生的热，通过壳体10及填充体811而传至外界环境(例如：空气、发光装置的固定结构)。此外，因具有填充物，发光装置600具有优选的热冷系数(hot/cold factor)。详言之，当发光装置600电连接于一外部电源时，发光装置于起始发光状态，可量测得一冷态发光效率(光通量/瓦数)；而后每隔一段时间量测其发光效率(例如30ms、40ms、50ms、80ms、或100ms)，当相邻两次量测所得的发光效率值，两个数值之间的差值小于0.5％时，此时后者的发光效率值定义为一热态发光效率；热冷系数即为热态发光效率与冷态发光效率的比值。在本实施例中，具有填充物于发光装置600与壳体10之间，其发光装置的热冷比值为R1；无填充体于发光装置600与壳体10之间，其发光装置的热冷系数为R2；R1与R2的差值大于20％。在另一实施中，壳体81可为可挠式(Flexible)。
图18C及图18D显示本发明一实施例中发光装置700不同视角的示意图。发光装置700与发光装置600具有类似的结构，其中相同的符号或记号所对应的元件或装置，为类似或是相同的元件或装置。发光装置700可未包含填充体；或者，发光装置700包含填充体，但填充体不包含荧光粉颗粒及扩散粉，因此，发光装置700于外部观的可视得发光单元141。发光单元141设置于载板13的两侧，且依据载板13上的电路设计，可使两侧的发光单元彼此并联、串联或是以桥式电路方式连接。
图18E显示本发明一实施例中发光装置800的剖面示意图。发光装置800与发光装置600具有类似的结构，其中相同的符号或记号所对应的元件或装置，为类似或是相同的元件或装置。发光装置800还包含一承载座80。承载座80包含一第一固定部801、一第二固定部802、及一贯穿洞803。第一固定部801与第二固定部802彼此分开一距离且定义一空间于其中；发光元件24的一部分穿过固定部801、802间的空间并穿过贯穿洞803以露出电极垫201、301，用以与外部电源(图未示)电连接。通过固定部801、802固定或夹住发光元件24，可使发光元件24固定于承载座80上。在另一实施例中，固定部801、802间的空间可大于发光元件24的宽度，且固定部801、802并未直接接触发光元件24，因此可于发光元件24及固定部801、802间填充一黏结体(图未示)以更稳固地固定发光元件24于承载座80上。承载座80将发光元件24大致分隔成两边，一边为具有发光单元141，另一边仅具有电极垫201、301；壳体810仅包覆具有发光单元141的一边但未包覆具有电极垫201、301的另一边。
图19A～图19C显示制作图18A的发光装置600的流程剖面示意图。参照图19A，提供载板13且设置发光单元141于载板13的两侧以形成发光元件24。参照图19B，提供一中空壳体10且于壳体81内填入填充体811(可包含波长转换层及/或扩散粉)。参照图19C，将部分发光元件24埋入至填充体811；在埋入步骤时，可能会有气泡产生，因此可进行一脱泡步骤以移除气泡。或者，气泡并未完全移除，因此会有气泡存在填充体811内。接着，可利用加热或照光的方式以固化填充体811。选择性地，可于固化步骤前，提供一承载座，且使发光元件24穿过承载座的贯穿洞并固定于承载座上(如图18E所示)，由此，具有发光单元141的发光元件24的一边可密封于壳体10内，且曝露出电极垫201、301与外面电源做电连接。
图20A显示发光装置300的量测方式示意图。当发光装置300发光时，可量得P1圆或P2圆上每一点的发光亮度。进一步，将圆上每一点的发光亮度与角度作图即可得一配光曲线图。在量测时，发光装置300的中心系大致上位于P1圆以及P2圆的圆心。发光装置300的相关描述可参考前述实施例。图20B～图20D显示在内部腔体内填入包含不同浓度扩散粉(例如：二氧化钛)的第一填充体，且发光装置300于操作电流100mA下所量测到的配光曲线图。图20B～图20D分别为扩散粉重量百分浓度为0％、0.01％、0.02％的配光曲线图。
如图20B所示，实线表示图20A的发光装置于P1圆上所量测的配光曲线图；虚线表示图20A的发光装置于P2圆上所量测的配光曲线图。如图20B的实线所示，0度的亮度约有35烛光(cd)；从0度至30度亮度渐减；30度至90度亮度渐增；90度至180度亮度渐增；180度时的亮度几乎为0；0度至-20度亮度渐减；-20度至-70度亮度渐增；-70度至-180度亮度渐减。如第20B图的虚线所示，0度的光亮度约有33.2烛光；从0度至40度亮度渐减；40度至60度亮度渐增；60度至90度亮度渐减；90度至120度亮度渐增；120度至180度亮度渐减；180度时的亮度几乎为0；0度至-40度亮度渐减；-40度至-60度亮度渐增；-60度至-115度亮度渐减再增；-115度至-80度亮度渐减。发光装置的发光角度范围约为130度。
图20C的实线表示图20A的发光装置于P1圆上所量测的配光曲线图；虚线表示图20C的发光装置于P2圆上所量测的配光曲线图。如图20C的实线所示，0度的光亮度约有12.7烛光(cd)；从0度至10度亮度渐减；10度至75度亮度渐增；75度至180度亮度渐减；180度时的亮度几乎为0；0度至-180度的曲线大致上与0度至180度的曲线类似。此外，光强度于0度至180度的分布与光强度于0度至-180度的分布相对于0-180度的直线轴对称。如图20B的虚线所示，0度的光亮度约有12烛光；从0度至60度亮度渐减；60度至180度亮度渐增；180度时的亮度几乎为0；0度至-180度的曲线大致上与0度至180度的曲线类似。此外，光强度于0度至180度的分布与光强度于0度至-180度的分布相对于0-180度的直线轴相对称。发光装置的发光角度约为285度。
图20D的实线表示图20A的发光装置于P1圆上所量测的配光曲线图；虚线表示图20A的发光装置于P2圆上所量测的配光曲线图。如图20C的实线所示，如图20D的实线所示，0度的光亮度约有12.5烛光(cd)；从0度至180度亮度渐增再渐减；180度时的亮度几乎为0；0度至-180度的曲线大致上与0度至180度的曲线类似。此外，光强度于0度至180度的分布与光强度于0度至-180度的分布相对于0-180度的直线轴对称。如图20B的虚线所示，0度的光亮度约有13.4烛光；从0度至180度亮度渐增再渐减；180度时的亮度几乎为0；0度至-180度的曲线大致上与0度至180度的曲线类似。此外，光强度于0度至180度的分布与光强度于0度至-180度的分布相对于0-180度的直线轴对称。发光装置的发光角度约为280度。
图20B～图20D所描述的发光角度，其定义为当亮度为最大亮度的50％时，此时所包含的角度范围即为发光角度。例如：参考图20E，其将图20C中于P1圆上所量测的配光曲线图(极坐标)转化成直角坐标图。由图所知，最大亮度约为21.8烛光，其50％亮度为10.9烛光；在10.9烛光处画一条直线且与亮度曲线图交于两点(两个交点)；计算两点间的角度范围，即定义为发光角度。当直线与亮度曲线图交于多于两点时(>两个交点)，计算相距最远的两点的角度范围，即定义为发光角度。此外，在本实施例中，仅显示发光装置于P1圆及P2圆上的配光曲线图，然而，依不同需求可量测不同圆(不同方向)的配光曲线图。再者，每一圆都具有发光角度，因此当计算发光装置的发光角度时，以最大值的作为发光角度。
由图20B～图20D可知，当扩散粉的浓度越大时，其光分布会越均匀，但由于扩散粉会吸光，而使发光装置的亮度会有些微的下降。
图21显示不同浓度的扩散粉于第一填充体的穿透率与波长的关系图。本方法的量测方式：
1.提供三种样品：样品A(填充体)；样品B(填充体+0.01％二氧化钛)；
样品C(填充体+0.02％二氧化钛)；
2.将三种样品分别制作成约1厘米厚的胶饼；
3.利用一紫外光/可见光光谱仪(UV/Vis Spectrophotometer；HitachiInstrument Inc.U-3000)量测样品的穿透率。量测原理简述如下：汞灯光源分成两束光，同时且分别照射于标准玻璃基板(厚度：1mm，n＝1.52)及样品；比较光经过玻璃基板及样品前后的光强度，以玻璃基板为基准，经过计算后，即可得样品于不同波长下的相对穿透率。
如图21所示，样品A于400nm～700nm的相对穿透率(％T)大于40％，且于450nm波长下有56.5％的穿透率。样品B于400nm～700nm的相对穿透率(％T)约于10％左右，且于450nm波长下有11.5％的穿透率。样品C于400nm～700nm的相对穿透率(％T)小于于5％，且于450nm波长下有1.7％的穿透率。因此，当二氧化钛的重量百分浓度增加时，其穿透率也随之下降。
参考图20B～图21，由于扩散粉具有吸光以及散射光的作用，当第一填充体混有扩散粉时，扩散粉可帮助增加发光装置的发光角度。然而，扩散粉会吸光，使得发光装置的穿透率下降而造成光损。因此，当发光单元141被混有扩散粉的第一填充体所覆盖时，且发光单元141于发光装置内所产生的光的穿透率小于50％时，发光装置的发光角度大于200度。
参考图1B及图11A所示，发光单元141、151的发光主体具有一主要发光方向(如箭头所示)垂直发光装置100的一长度方向。封装结构10、载板13、基座11沿着长度方向组装成一发光装置100。同样地，图5B、图8A、图8C、及图16A～图16B的发光单元与图11A的发光单元具有相同的主要发光方向。
上述所描述的发光装置或发光灯管，也可应用于U型管灯泡、螺旋管灯泡、球泡灯、蜡烛灯或其他灯具等。
需了解的是，本发明中上述的实施例在适当的情况下，是可互相组合或替换，而非仅限于所描述的特定实施例。本发明所列举的各实施例仅用以说明本发明，并非用以限制本发明的范围。任何人对本发明所作的任何显而易见的修饰或变更接不脱离本发明的精神与范围。

Claims (10)

1.一种发光装置，包含：
载板；
多个发光单元，设置在该载板上；以及
封装结构，包覆该多个发光单元，且具有一体积小于5000立方毫米；
其中，该发光装置具有一发光亮度大于150流明。
2.如权利要求1所述的发光装置，其中，该体积大于1500立方毫米。
3.如权利要求1所述的发光装置，其中，该封装结构包含一中空壳体或实心包覆体。
4.如权利要求1所述的发光装置，其中，该发光装置具有一操作电压，介于100至130伏特或200至260伏特。
5.如权利要求1所述的发光装置，其中，发光装置具有一消耗功率，介于1至5瓦。
6.如权利要求1所述的发光装置，还包含一接脚，具有一中心轴与该载板的一中心轴大致上位于同一水平面上。
7.如权利要求6所述的发光装置，其中，该接脚形成于该载板上但未贯穿该载板。
8.如权利要求1所述的发光装置，还包含接脚，贯穿该载板。
9.如权利要求1所述的发光装置，其中，该发光装置具有一小于或等于12克的重量。
10.如权利要求1所述的发光装置，其中，该多个发光单元的其中之一具有一基板以及多个发光主体共同形成于该基板上。
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