CN105023994B - 发光装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种发光装置，其包含一高散热透明基板、一波长转换层以及一发光二极管单元。高散热透明基板包括一凹槽及一上表面；波长转换层覆盖高散热透明基板的上表面及凹槽；发光二极管单元设置于凹槽中，且位于波长转换层上方。

Description

发光装置

技术领域

本发明涉及一种发光装置，特别是涉及一种高散热透明基板上具有发光二极管单元的发光装置。

背景技术

固态发光元件中的发光二极管元件（Light Emitting Diode；LED）具有低耗电量、低发热量、操作寿命长、耐撞击、体积小、反应速度快、以及可发出稳定波长的色光等良好光电特性，因此常应用于家电、仪表的指示灯及光电产品等领域。与商业电子产品走向轻薄短小的趋势类似，光电元件也进入微封装的时代，而发展出管芯级封装。此外，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照明用途上。然而，随着应用的普及化，如何达到光场分布均匀的高品质发光二极管，仍是一个重要的议题。

需注意的是，发光二极管可以与其他装置结合以形成发光装置，像是先将发光二极管放置于基板之上再连接到载体的一侧，或是以焊料接点或者黏胶等材料形成于载体与发光二极管之间以形成发光装置。此外，载体上还可以包含电路电连接到发光二极管的电极。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种发光装置，以解决现有技术的问题。

为达上述目的，本发明公开一种发光装置，包含一高散热透明基板，包括一凹槽及一上表面；一波长转换层，覆盖该高散热透明基板的该上表面及该凹槽；以及一发光二极管单元，设置于该凹槽中，且位于该波长转换层上方。

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～1F是本发明的一实施例中一发光装置的制造流程图；

图2仅显示一发光二极管单元设置在凹槽中的示意图；

图3是本发明的一实施例中一发光二极管灯泡的立体图；

图4是本发明的另一实施例中一发光二极管灯泡的立体图。

符号说明

100 发光装置

101 透明基板

1011 上表面

1012 下表面

1013 第一侧边

1014 第二侧边

102 凹槽

1021 侧边

103 波长转换层

1031 第一部分

1032 第二部分

1033 第三部分

104 发光二极管单元

1041 底部

1042 顶部

1043 第一侧壁

1044 第二侧壁

1045 成长基板

1046 第一型半导体层

1047 活性层

1048 第二型半导体层

105 第一绝缘材料

106 导电结构

107 第二绝缘材料

1071 顶面

300 发光二极管灯泡

30 灯罩

32 电路板

34 散热件

36 电连接件

400 发光二极管灯泡

40 灯罩

41 透镜

42 照明模块

421 载体

43 灯座

431 散热件

44 连接部

45 电连接件

D 发光二极管单元的底部与透明基板的上表面之间的距离

H 发光二极管单元的整体高度

T 发光装置100的整体厚度

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。需特别注意的是，图中未绘示或描述的元件，可以是熟悉此技术的人士所知的形式。

图1A～1F显示本发明的一实施例中一发光装置100的制造流程图。参照图1A-1C，提供一透明基板101具有多个凹槽102以及一波长转换层103覆盖透明基板101的一上表面1011与多个凹槽102。多个发光二极管单元104分别设置于各个凹槽102中，并位于波长转换层103上方，而每一个发光二极管单元104的一底部1041直接接触波长转换层103，其中发光二极管单元104的底部1041与透明基板101的上表面1011之间的距离D大于发光二极管单元104的整体高度H的一半，以增加发光二极管单元104摆放于凹槽102中的稳定性。然而，当发光二极管单元104设置于凹槽102时，每一个发光二极管单元104的一顶部1042是可高于透明基板101的上表面1011，使发光二极管单元104的顶部1042暴露于凹槽102外，以提供发光二极管单元104易于夹置摆放以及打线。需注意的是，每一个发光二极管单元104的顶部1042高于透明基板101的上表面1011或是低于透明基板101的上表面1011可随实际应用所调整。参照图1D，波长转换层103包括一第一部分1031直接接触每一个发光单元的底部1041，一第二部分1032覆盖凹槽102的一侧边1021，以及一第三部分1033连接第二部分1032并延伸至透明基板的上表面1011上方。形成一第一绝缘材料105于每一个发光二极管单元104的一第一侧壁1043与一第二侧壁1044，并同时覆盖波长转换层103的第二部分1032以及第三部分1033。参照图1E，形成一导电结构106于每一个发光二极管单元104的顶部1042以及延伸至第一绝缘材料105上方，以电连接多个发光二极管单元104。每一个发光二极管单元104的顶部1042未完全被导电结构106所覆盖而暴露于外界环境(例如：空气)。参照图1F，形成一第二绝缘材料107于导电结构106上方且完全地覆盖导电结构106以及每一个发光二极管单元104的部分顶部1042以提供进一步保护(例如：可以防水气或防尘)，即完成本实施例的发光装置100。需注意的是，依据实际应用本实施例所述的发光装置100可于制作工艺后分割为单一凹槽与单一发光二极管单元，或经制作工艺形成具有多个凹槽与多个发光二极管单元的条状发光装置，或经制作工艺形成具有多行及多列凹槽与多个发光二极管单元的阵列式发光装置。

本实施例所述的发光装置100由透明基板101的一下表面1012至第二绝缘材料107的一顶面1071之间的距离T(发光装置100的整体厚度)小于3mm，但也可随实际应用所调整。透明基板101包含一透明的高散热基板，散热系数介于2W/m·K至220W/m·K，材料包含氧化物绝缘材料或陶瓷材料，例如但不限定为AlN、Al₂O₃或石英玻璃等。

波长转换层103由波长转换材料所形成，波长转换材料用以吸收发光二极管单元104所发出的第一波长光以发射出第二波长的光，而第一波长不同于第二波长。波长转换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。

导电结构106包含金属材料，例如但不限定为金、铝、铜、镍、银或铂。在本实施例中，导电结构106电连接多个发光二极管单元104，由此将多个发光二极管单元彼此串联。在另一实施例中，发光二极管单元104彼此可并联、或串并联而形成电连接。需注意的是，每一发光二极管单元104可各自具有正负电极（图未示），且通过导电结构106连接每一发光二极管单元104的正负电极以彼此串联连接。此外，本实施例的导电结构106可由透明基板101的一第一侧边1013及一第二侧边1014向外延伸并电连接至外部电路或外部电源(图未示)。

第一绝缘材料105包含环氧树脂、硅胶（例如：PDMS）、硅橡胶（silicone rubber）、硅树脂（silicone resin）、弹性PU、多孔PU、丙烯酸橡胶（acrylic rubber）、或玻璃。第二绝缘材料107包含环氧树脂、硅胶（例如：PDMS）、硅橡胶（silicone rubber）、硅树脂（siliconeresin）、弹性PU、多孔PU、丙烯酸橡胶（acrylic rubber）、或玻璃。其中，第一绝缘材料105及第二绝缘材料107的材料可为相同或相异。此外，第一绝缘材料105及第二绝缘材料107可包含扩散粉、散热粒子或其组合。扩散粉包含无机微粒（例如：二氧化硅）或有机物微粒（例如：高分子聚合物）；散热粒子包含金属、金属氧化物（例如：氧化铝）、或非金属氧化物（例如：氧化硼或氮化硼）。第一绝缘材料105及第二绝缘材料107的形成可利用点胶或喷涂等方式。

图2仅显示一发光二极管单元104设置在凹槽102中的示意图。发光二极管单元104包含一成长基板1045、一第一型半导体层1046、一活性层1047以及一第二型半导体层1048。成长基板1045包含蓝宝石(sapphire)、碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、砷化镓(GaAs)或及其组合。第一型半导体层1046及第二型半导体层1048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1047中结合以发光。第一型半导体层1046、活性层1047、及第二型半导体层1048的材料可包含Ⅲ-Ⅴ族半导体材料，例如Al_xIn_yGa_(1-x-y)N或Al_xIn_yGa_(1-x-y)P，其中0≦x,y≦1；(x+y)≦1。依据活性层1047的材料，发光二极管单元104可发出波长介于610nm及650nm之间的红光，波长介于530nm及570nm之间的绿光，或是波长介于450nm及490nm之间的蓝光。形成第一型半导体层1046、一活性层1047、及一第二型半导体层1048的方法没有特别限制，除了有机金属化学气相沉积法（MOCVD），也可使用分子束外延（MBE）、氢化物气相沉积法（HVPE）、蒸镀法或离子电镀方法。

上述发光二极管单元104还包含保护层或/及反射层，可将发光二极管单元所发出的光反射朝向成长基板侧，其应用上实质上为一五面发光的发光二极管单元。当发光二极管单元设置于透明基板的凹槽中，且位于波长转换层上(如图1F所示)，发光二极管单元发出的光(例如：蓝光)可经由波长转换层转换成另一光（例如：黄光或黄绿光），进一步蓝光或与黄光（或黄绿光）可混和成一白光射入透明基板，使得白光可以由透明基板的侧边及下表面射出。部分产生的白光可被波长转换材料（或波长转换物质）的颗粒散射或反射后射入第一绝缘材料及第二绝缘材料，经由第二绝缘层的上表面射出，使得光线可由发光装置100的各个表面射出，呈现六面发光。此外，可于绝缘材料中还添加扩散粉（例如：二氧化钛）增加白光向上散射的效果。

图3显示本发明的一实施例中一发光二极管灯泡的立体图。发光二极管灯泡300包含一灯罩30、一电路板32、一散热件34、一电连接件36以及前述实施例的发光装置100。发光装置100可为一发光二极管灯条且固定于电路板32上，并与电路板32形成电连接。电路板32固接于散热件34上，散热件34可帮助发光装置100所产生的热通过传导、对流或辐射的方式离开发光二极管灯泡300。电连接件36与散热件34相连接，也与外部电源电连接。发光装置100大致上垂直（z方向）设置于电路板32上，且排列成一三角形（上视图）。在另一实施例中，发光装置100可以长方形、多边形、或近似圆形的上视图排列在电路板32上。

图4显示本发明的另一实施例中一发光二极管灯泡的立体图。一发光二极管灯泡400包含一灯罩40、一透镜41、一照明模块42、一灯座43、一连结部44以及一电连接件45，其中照明模块42具有一载体421以及前述实施例的发光装置100。发光装置100可为一发光二极管灯条，以透明基板朝向灯罩40的方向设置于载体421上。透镜41设置于灯罩40之中；照明模块42位于透镜41的下方。灯座43用以承载照明模块42，并具有一散热件431可帮助发光装置100所产生的热通过传导、对流或辐射的方式离开发光二极管灯泡400。连结部44连结灯座43与电连接件45，且电连接件45与外部电源电连接。

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)

1.一发光装置，包含：

透明基板，包含凹槽，上表面及相对于该上表面的下表面；

波长转换层，覆盖该上表面及该凹槽；

发光二极管单元，包含侧边，设置于该凹槽中，且位于该波长转换层上方；以及

第一绝缘材料，环绕该侧边并露出部分的该发光二极管单元，且覆盖该波长转换层。

2.如权利要求1所述的发光装置，其中该发光二极管单元包含底面，直接接触该波长转换层。

3.如权利要求1所述的发光装置，其中该发光二极管单元包含顶面，该顶面高于该上表面。

4.如权利要求1所述的发光装置，其中该波长转换层包含一部分，且该部分被该第一绝缘材料所覆盖但不被该发光二极管单元所覆盖。

5.如权利要求4所述的发光装置，还包含导电结构，电连接该发光二极管单元。

6.如权利要求5所述的发光装置，其中该发光二极管单元包含顶面，该导电结构设置于该顶面，且向外延伸至该第一绝缘材料上方。

7.如权利要求5所述的发光装置，还包含第二绝缘材料，设置于该导电结构及该发光二极管单元上方。

8.如权利要求1所述的发光装置，其中该透明基板包含陶瓷材料。

9.如权利要求1所述的发光装置，其中该透明基板具有散热系数介于2-200W/m·K。

10.如权利要求5所述的发光装置，其中该透明基板包含多个凹槽；该波长转换层，覆盖该多个凹槽；多个发光二极管单元，分别设置于该多个凹槽中，且位于该波长转换层上方；以及导电结构，电连接该多个发光二极管单元。