CN105789411B - 发光器件封装和具有发光器件封装的照明装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及发光器件封装和具有发光器件封装的照明装置。发光器件封装包括：封装主体，其具有第一表面和第二表面以及贯通孔，其中第一表面上设有安装部分，并且贯通孔设置在封装主体中以穿过第一表面和第二表面；在第一表面上的至少一对第一电极；在第二表面上的至少一对第二电极，其分别通过贯通孔连接到第一电极；在安装部分上的发光器件，其电连接到第一电极；在发光器件上的光波长转换层；以及在光波长转换层上的保护层，该保护层用于密封安装部分。

Description

发光器件封装和具有发光器件封装的照明装置
本申请是原案申请号为201210017846.7的发明专利申请(申请日：2012年1月19日，发明名称：发光器件封装和具有发光器件封装的照明装置)的分案申请。
技术领域
本发明涉及发光器件封装和具有发光器件封装的照明装置。
背景技术
在20世纪20年代在电压施加到半导体器件时观察到发光之后，在20世纪60年代末期，作为通过半导体制造工艺制造的发光器件的发光二极管LED开始用于实际应用。
之后，为了改进LED的效率已经进行了不断的研究和开发，特别是对于具有足以替代当前光源的光特性的LED的关注日益增加。并且，随着对LED的研究的增加，对LED封装和具有LED封装的照明装置的研究也日益增多。
为了获得高效率封装，重要的是将从发自LED的光提取到外部的光的量最大化。
一般来说，用于照明装置的封装可以是白色封装。为此，在LED上涂覆的荧光材料可以用于改变光的波长。
发明内容
因此，本发明涉及发光器件封装和具有发光器件封装的照明装置。
本发明的目的在于提供一种发光器件封装和具有发光器件封装的照明装置，它们能够改进来自发光器件的光的提取效率。
本发明的另一目的在于提供一种发光器件封装和具有发光器件封装的照明装置，其中，量子点磷光体用于提供高效率发光器件。
在随后的描述中将会部分地阐述本发明的额外的优点、目的和特征，并且部分优点、目的和特征对于已经研究过下面的内容的本领域技术人员来说将是显而易见的，或者部分优点、目的和特征将通过本发明的实践来知晓。通过在给出的描述及其权利要求以及附图中特别地指出的结构可以实现并且获得本发明的目的和其它的优点。
为了实现这些和其它优点并且根据本发明的目的，如在此具体化并且广泛描述的，发光器件封装包括：封装主体，其具有第一表面和第二表面以及贯通孔，其中，第一表面上设有安装部分，并且贯通孔设置在封装主体中以穿过第一表面和第二表面；在第一表面上的至少一对第一电极；在第二表面上的至少一对第二电极，该第二电极分别通过贯通孔连接到第一电极；发光器件，其位于安装部分上并且电连接到第一电极；在发光器件上的光波长转换层；以及在光波长转换层上的保护层，该保护层用于密封安装部分。
在本发明的另一方面，发光器件封装包括：封装主体，其具有第一表面和第二表面以及贯通孔，其中第一表面上设有安装部分，并且贯通孔设置在封装主体中以穿过第一表面和第二表面；在第一表面上的至少一对第一电极；在第二表面上的至少一对第二电极，其通过贯通孔连接到第一电极，第二电极具有向下突出的插入部分；发光器件，其位于安装部分上并且电连接到第一电极；在发光器件上的光波长转换层；在光波长转换层上的保护层，该保护层用于密封安装部分；以及电路板，其具有用于在其中插入第二电极的插入部分的插入孔。
将理解的是，本发明的前述一般性描述和下面的详细描述是示例性和说明性的，并且意在提供对所要求保护的本发明的进一步说明。
附图说明
附图被包括进来以提供本发明的进一步理解，并且被并入本申请且构成本申请的一部分，示出了本发明的实施方式，并且与说明书一起用于说明本发明的原理。在附图中：
图1示出了示例性封装主体的截面。
图2示出了示例性封装的截面。
图3示出了具有间隔的光波长转换层的示例性壳体的截面。
图4示出了具有双反射膜的示例性壳体的截面。
图5示出了双反射膜的示意图。
图6和7分别示出具有光波长转换层的其他示例性壳体的截面。
图8和9分别示出了具有保护层的其它示例性壳体的截面。
图10和11分别示出了具有透镜形状包封的示例性壳体的截面。
图12到16分别示出了具有包括透镜形状的保护层的示例性壳体的截面。
图17示出了示例性光提取图案的截面。
图18和19分别示出了包括不同透镜形状的保护层的示例的截面。
图20和21分别示出了具有封装的照明装置的示例的截面。
图22至26示出了用于制造封装的工艺的示例的截面。
图27示出了封装的另一个示例的截面。
具体实施方式
将详细参考本发明的特定实施方式，在附图中示出其示例。只要可能，在整个附图中使用相同的附图标记，以指示相同或者类似的部分。
虽然本发明允许不同变化和修改，但是将在附图中示出本发明的特定实施方式并且将在下面进行描述。然而，本发明不意在将本发明限于在此所公开的特定实施方式，与此相反，本发明包括符合由本发明的权利要求限定的本发明的范围的所有的修改、替代以及其等同物。
在将诸如层、区域或者衬底的元件描述为在其他元件“上”的情况下，应该理解为，该元件可以直接在其他元件上，或者在这两个元件之间可以存在另一中间元件。
虽然诸如第一和第二的词语可以用于描述不同的元件、组件、区域、层和/或区域，但是应该理解的是，元件、组件、区域、层和/或区域不受到这样的词语的限制。
参考图1和2，发光器件封装100包括封装主体10，封装主体10具有第一表面11、与第一表面11相对的第二表面12以及安装部分13，安装部分13在第一表面11上，用于在其上安装发光器件40。封装主体10可以由陶瓷或者硅形成。
封装主体10具有贯通孔15，贯通孔15从安装部分13穿过封装主体10到达第二表面12，并且安装部分13具有用于向上反射光的倾斜侧面14。即，安装部分13具有从第一表面11向内的凹陷，或者根据情况，安装部分13可以与第一表面11齐平，以形成平坦表面。
封装主体10具有位于其上的至少一对电极20和30，包括在第一表面11上的第一电极20和在第二表面12上的第二电极30，该第一电极20和第二电极30与贯通孔15中的电极金属31电连接。
通过如所示的引线接合或者根据情况通过倒装芯片接合，或者通过将位于发光器件的下侧上的底侧电极直接焊接到第一电极20，诸如发光二极管的发光器件40可以在安装部分13处安装到第一电极20。
并且，存在位于发光器件40上的光波长转换层50，光波长转换层50包括光波长转换材料，诸如磷光体(或者荧光材料)，用于转换来自发光器件40的光的波长中的至少一些，并且将具有转换后的波长的光与来自发光器件40的光进行混合，以将来自发光器件40的光转换为其他波长的光。
光波长转换材料的一个示例可以是磷光体、荧光材料、以及量子点磷光体(QD磷光体)。
如果量子点磷光体与发光器件一起使用，则量子点磷光体具有很大的优点。如果描述了将磷光体(或者荧光材料)用作基质材料的主材料，则虽然存在很多种YAG、TAG和硅酸盐族氧化物磷光体(或者荧光材料)以及硫化物族，但是这些材料不能满足在耐久性、耐潮性、色温稳定性等方面的可靠性的要求。
然而，近来开发并且应用的氮化物或者氧氮化物基质材料具有代替现有氧化物中的氧原子的氮原子的强共价键，从而具有高稳定性，并且将激励和发光波长移到长波长，从而适合于蓝光发光器件的应用。
并且，与通常使用的有机荧光染料相比，作为发光纳米颗粒的量子点磷光体具有如下非常优秀的优点：通过由颗粒大小控制获得的量子局限效应产生的相同组成的不同光谱、非常高的超过80％的量子产率以及非常好的颜色纯净度和显色性。
在其上安装有发光器件40的安装部分13上设置有包封80。根据情况，除了光波长转换层50之外，或者作为光波长转换层50的替代，诸如磷光体(或者荧光材料)的光波长转换材料可以被包括到包封80中。
在安装部分13上，存在保护层60，保护层60用于对发光器件40、光波长转换层50和布线以及包封80进行保护和防潮。
保护层60覆盖安装部分13，定位在第一表面11上，并且通过位于第一层11的边缘的至少一部分处的粘附层70牢固地接合到第一表面11。
在该情况下，如所示的，粘附层70可以定位为与第一电极20的侧面接触，粘附层70能够进一步提高安装部分13的气密性。
将参考附图来描述不同的变型例，并且参考图1和2进行的描述可以以相同的方式应用到以下变型例中没有描述的部分。并且，明显的是，以下变型例的技术内容可以相互应用。
图3示出了其中光波长转换层51安装为与发光器件40隔开的示例。隔开的光波长转换层51因此防止从发光器件40发射且在光波长转换层51处反射的光被重吸收到发光器件40。
并且，因为光波长转换层51与作为发热源的发光器件40隔开，以实现热稳定，并且光波长转换层51可以由保护层60保护，因此光波长转换层51具有良好的可靠性。
图4示出了具有这样隔开的多重反射膜90以及光波长转换层51的结构。
多重反射膜90能够透射特定波长的光，同时反射其他光。例如，如图5中所示，多重反射膜90可以透射蓝光(B)，同时反射包括红光(R)和绿光(G)的其他光。
因此，多重反射膜90透射来自发光器件40的蓝光(B)，以将其提取到外部，并且对于具有由包括到光波长转换层51的磷光体(或者荧光材料)转换的波长的黄光，反射并返回的光没有被保护层60或者覆盖透镜吸收，而是被反射，从而最小化了光的损失，由此进一步地改善了光提取效率。
图6示出了混合有上述量子点磷光体的光波长转换层52，该光波长转换层52定位为与发光器件40隔开。量子点磷光体能够改善显色性和光效率。
图7示出了如下的示例，其中光波长转换层51如图4所示地定位为与发光器件40隔开，并且同时提供了附加的量子点磷光体53。在同时提供发光器件40和量子点磷光体53的情况下，也能够改善显色性和光效率。
上述保护层60可以由玻璃或者塑料树脂形成。图8示出了保护层61的示例，该保护层61由诸如玻璃的具有良好的防潮性质的材料形成，并且具有或者不具有非常薄的粘附层。
并且，图9示出了如下的示例，其中，保护层62是塑料树脂膜，并且防潮层62a定位在保护层62上。当然，作为防潮层62a的替代，可以在安装部分13中设置防潮材料。
图10示出了透镜形状的包封81的示例。透镜形状的包封81可以包括光波长转换材料。并且，具有透镜形状弯曲表面的保护层63可以与透镜形状的包封81共形地设置在透镜形状的包封81上。根据情况，保护层63也可以包括光波长转换材料。
同时，参考图11，不是弯曲形状，而是盒形状的保护层64可以设置在透镜形状的包封81上。在该情况下，如所示的，在保护层64与透镜形状的包封81接触的部分处，保护层64也可以具有弯曲形状。
参考图12，可以提供透镜形状的保护层65。在该情况下，在保护层65和粘附层70之间可以附加地存在连接层65a。
并且，参考图13，可以利用粘附层70安装透镜形状66a的保护层66。即，透镜形状66a和保护层66可以形成为一体。
图14示出了如下的示例，其中，在透镜形状66a和保护层66如图13中所示地形成为一体的示例中，防反射层91定位在发光器件40上。
防反射层91至少具有交替成对的层的叠层，所述层具有相互不同的折射率，以减少保护层66的下侧的反射。防反射层91可以附加地定位在保护层66的下侧上，或者定位在包封80上。
在参考图12至14中的任何一个描述的示例性结构中，显而易见的是，包封80可以包括光波长转换材料，或者附加的光波长转换材料层可以被设置给包封80。
参考图15，替代包封80，可以注入气体82，以防潮和/或抗氧化。气体82可以是包括氮气的稳定气体。
在该情况下，有益的是，光波长转换层50被设置为与发光器件40的上侧直接接触。
在该情况下，透镜形状66a的保护层67被提供在发光器件40上，该保护层67在面向发光器件40的一侧具有光提取图案67a。
光提取图案67a防止发生在保护层67的下侧处的全反射，以有效地向外提取来自发光器件41的光。
参考图16，包封80可以被设置在图15中所示的示例中的安装部分中。在该情况下，如上所述，光波长转换材料可以被包括到包封80。
在图15和16中描述的光提取图案67a可以是类似于图17的重复的规则单元结构的不均匀图案。然而，即使在应用包括任意图案的各种图案的情况下，也能够改善防反射和光提取。
另外，可以提供各种透镜形状的保护层，诸如如图18中所示的菲涅耳(Fresnel)透镜图案68a的保护层68，或者如图19中所示的用于改变光束角的透镜图案68a的保护层68。
图18中的菲涅耳透镜图案68a和图19中的透镜图案68a使得来自发光器件40的光不会集中在中心，而是均匀地散开。
上述发光器件封装100可以安装到诸如PCB的电路板，以作为照明装置。当封装100安装到电路板时，通过使用表面安装技术可以将第二电极30安装到电路板的图案。
并且，参考图20，第二电极32可以被直接设置在电路板200中并且安装到电路板200。在该情况下，有益的是，第二电极32可以设置有向下突出的插入部分。
即，有益的是，第二电极32具有向下突出的形状，其以足够的厚度和长度延伸，以将封装100牢固地紧固到电路板200。
在该情况下，插入部分形状的第二电极32设置在电路板中的插入孔220中。通过形成具有与第二电极32的大小相同或者小于第二电极32的大小的插入孔220，由于第二电极32的材料的延展性，使得在将第二电极32插入到插入孔220中之后，第二电极32可以被固定在插入孔220中。即，第二电极32可以通过压配合来进行安装。
电路板200具有基板主体210，基板主体210具有插入孔220，并且金属图案231和232安装到该插入孔220。金属图案231和232被设置在插入孔220中，也用于在封装100安装到电路板200的情况下，将第二电极32电连接到金属图案231和232。
虽然图20示出了两个第二电极32和两个插入孔220，但是对于第二电极32和插入孔220的数量没有限制。
因此，通过将封装100插入和安装到电路板200，可以不需要诸如焊接的附加高温工艺。在量子点磷光体用作光波长转换材料的情况下，安装的这样的状态可以是更有益的。
如上所述，虽然因此量子点磷光体是有益的，但是因为量子点磷光体容易受到热的影响，因此通过在没有使用是高温工艺的焊接的情况下利用插入工艺来安装封装100，能够防止由于热导致的量子点磷光体的劣化或者削弱。
图21示出了封装100和电路板200的另一个示例的截面。
参考图21，封装100具有第一基板110，并且第一电极131、第二电极132和133以及散热器134安装到第一基板110，并且封装100包括发光器件40，发光器件40位于散热器134上并且通过布线连接到第一电极131。
在该情况下，因为具有反射表面121的第二基板120可以安装在第一基板110上，因此第二基板120可以向上反射来自发光器件140的光，并且第二基板120可以用作用于安装发光器件140的安装部分。
包封150可以定位在安装有发光器件140的部分上，光波长转换层160可以位于包封150上，并且玻璃或者硅酮的帽层170可以定位在光波长转换层160上。
在该情况下，光波长转换层160可以包括光波长转换材料，例如，量子点磷光体。然而，当然可以使用在图2中所示的示例中描述的所有各种材料。并且，包封150也可以包括光波长转换材料。
安装有封装100的电路板200的基板210可以具有与第二基板120匹配的左侧和右侧上的一对贯通孔。
在基板主体210上并且在电路板200的贯通孔220中，存在金属图案231、232和233。
因此，因为向下突出以在封装100的左侧和右侧上形成插入部分的该一对第二电极132和133被插入在被设置为分别与第二电极132和133匹配的插入孔220中，因此封装100可以安装到电路板200。
将描述用于制造封装100的工艺。
参考图22，第一基板110被设置为定位在封装的底侧上，并且如图23中所示，贯通孔111和用于形成散热器的孔112形成在第一基板110中。
然后，参照图24，引线框架安装到基板110，以包括电极131、132和133以及散热器134。
引线框架具有在第一基板110的上表面上的第一电极131、在贯通孔111和第一基板110的边缘中的第二电极132和133以及在孔112中的散热器134。即，第二电极132和133可以是来自一个第一电极131的两个或者多于两个的分支。
然后，参考图25，第二基板120接合到第一基板110的上表面。
然后，参考图26，发光器件140安装在引线框架的散热器134上以连接到第一电极131，并且包封150形成在发光器件140上。
并且，在包封150上形成光波长转换层160和帽层170时，如图21中所示，封装100的形成完成。
另外，参照图27，在光波长转换层160和帽层170之间可以存在保护层180，用于保护光波长转换层160。与上述的保护层60相关的描述也可以同样地应用于保护层180。
如上所述，示例性发光器件具有如下的优点。
在示例性发光器件中使用的量子点磷光体允许显著地改善发光器件的颜色纯度和显色性。一般地，虽然量子点磷光体容易受到热和潮湿的影响，但是由于具有量子点磷光体的光波长转换层定位为与作为热产生源的发光器件隔开，所以量子点磷光体从热的角度看是稳定的，并且由于保护层的保护而具有非常优异的可靠性。
并且，应用到封装的多重反射膜可以通过透射来自发光器件的蓝光(B)并且将其提取到外部，并且对于具有通过包括在光波长转换层中的磷光体(或者荧光材料)转换的波长的黄光，反射没有被保护层或者覆盖透镜吸收而被反射并且返回的光，从而进一步改善光提取效率，来最小化光的损耗。
此外，应用到封装的保护层的光提取图案防止保护层的下侧表面处的全反射，允许有效地将从发光器件发射的光向外提取。
另外，因为可以在没有诸如焊接的高温工艺的情况下将发光器件封装安装到电路板，所以可以防止量子点磷光体的材料特性的劣化。
因此，期望的是，由于量子点磷光体的材料特性，本发明的实施方式可应用于要求高显色性的高质量背光单元，或者具有发光器件的照明装置。
对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不偏离本发明的精神或范围的情况下能够在本发明中进行各种修改和变型。因此，本发明意在涵盖本发明的修改和变型，只要它们落入所附权利要求及其等同物的范围内即可。
本申请要求于2011年4月19日提交的韩国专利申请No.10-2011-0036221的优先权，通过引用，其全部内容合并于此。

Claims (14)

1.一种发光器件封装，所述发光器件封装包括：
封装主体，所述封装主体具有第一表面和第二表面以及贯通孔，其中，所述第一表面上设有安装部分，并且所述贯通孔设置在所述封装主体中以穿过所述第一表面和所述第二表面，其中，所述安装部分具有从所述第一表面朝向所述第二表面的向内的凹陷；
在所述第一表面上的至少一对第一电极；
在所述第二表面上的至少一对第二电极，所述第二电极分别通过所述贯通孔连接到所述第一电极；
在所述安装部分上的发光器件，所述发光器件电连接到所述第一电极，所述发光器件发射蓝光；
设置在所述发光器件上的包封；
设置在所述包封上的光波长转换层，所述光波长转换层包括量子点磷光体；
设置在所述发光器件与所述光波长转换层之间的多重反射膜；
在所述光波长转换层上的保护层，该保护层用于密封所述安装部分；
连接层，所述连接层设置在所述保护层和所述第一电极之间，并且所述连接层形成为板形状；以及
粘附层，所述粘附层接合所述连接层和所述第一表面，
其中，所述粘附层位于所述第一表面的边缘的至少一部分处，与所述第一电极的侧面接触，
其中，所述光波长转换层将来自所述发光器件的光转换为其他波长的光，
其中，所述多重反射膜透射从所述发光器件发射的所述蓝光，
其中，所述多重反射膜反射从所述光波长转换层返回的具有转换后的波长的光，
其中，所述光波长转换层和所述多重反射膜布置在被所述保护层密封的所述向内的凹陷中，
其中，所述保护层具有透镜形状，并且
其中，所述保护层和所述连接层包裹所述包封。
2.根据权利要求1所述的发光器件封装，其中，透镜形状的所述保护层具有菲涅耳透镜图案。
3.根据权利要求1所述的发光器件封装，其中，透镜形状的所述保护层具有用于改变光束角的透镜图案。
4.根据权利要求1所述的发光器件封装，其中，所述保护层由玻璃或塑料树脂形成。
5.根据权利要求1所述的发光器件封装，其中，所述保护层具有光提取图案。
6.根据权利要求5所述的发光器件封装，其中，所述光提取图案是重复的规则单元结构的不均匀图案。
7.根据权利要求1所述的发光器件封装，其中，所述包封具有透镜形状。
8.根据权利要求7所述的发光器件封装，其中，所述包封包含光波长转换材料，并且其中，在所述包封上的所述保护层具有盒形状。
9.根据权利要求1所述的发光器件封装，所述发光器件封装还包括在所述保护层上的防潮层。
10.一种发光器件封装，所述发光器件封装包括：
封装主体，所述封装主体具有第一表面和第二表面以及至少两个贯通孔，其中，所述第一表面上设有安装部分，所述安装部分具有从所述第一表面朝向所述第二表面的向内的凹陷，并且至少两个所述贯通孔设置在所述封装主体中以穿过所述第一表面和所述第二表面；
引线框架，所述引线框架覆盖所述第一表面并且从至少两个所述贯通孔突出，所述引线框架包括：
在所述第一表面上的至少一对第一电极；
在所述第二表面上的至少一对第二电极，所述第二电极穿过至少两个所述贯通孔中的一个贯通孔和所述封装主体的边缘连接到所述第一电极，所述第二电极具有向下突出的插入部分；以及
散热器，所述散热器穿过至少两个所述贯通孔中的另一个贯通孔连接到所述第一电极；
在所述安装部分上的发光器件，所述发光器件电连接到所述第一电极，所述发光器件发射蓝光；
设置在所述发光器件上的包封；
设置在所述包封上的光波长转换层，所述光波长转换层包括量子点磷光体；
设置在所述发光器件与所述光波长转换层之间的多重反射膜；
在所述光波长转换层上的保护层，该保护层用于密封所述安装部分；
电路板，所述电路板具有用于在其中插入所述第二电极的所述插入部分的插入孔；以及
粘附层，所述粘附层接合所述保护层和所述第一表面，
其中，所述粘附层位于所述第一表面的边缘的至少一部分处，与所述第一电极的侧面接触，
其中，所述光波长转换层将来自所述发光器件的光转换为其他波长的光，
其中，所述多重反射膜透射从所述发光器件发射的所述蓝光，
其中，所述多重反射膜反射从所述光波长转换层返回的具有转换后的波长的光，
其中，所述光波长转换层和所述多重反射膜布置在被所述保护层密封的所述向内的凹陷中，
其中，所述插入孔具有与所述第二电极的横截面相同的大小，或者小于所述第二电极的横截面的大小，并且
其中，所述散热器设置在与所述发光器件对应的位置处。
11.根据权利要求10所述的发光器件封装，其中，所述第二电极插入在所述插入孔中并且由于所述第二电极的材料的延展性而固定在所述插入孔中。
12.根据权利要求10所述的发光器件封装，所述发光器件封装还包括在所述电路板上的金属图案。
13.根据权利要求12所述的发光器件封装，其中，所述金属图案延伸到所述插入孔的内部。
14.根据权利要求10所述的发光器件封装，其中，所述插入部分是来自一个第一电极的两个或者多于两个的分支。
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