CN111102484B - 发光元件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种发光元件，包含多个光电单元，一具有多个凹穴且可容置至少一光电单元的透明结构，及一导电元件连接至少两个光电单元。

Description

发光元件
本申请是中国发明专利申请(申请号：201380030510.7，申请日：2013 年08月14日，发明名称：发光元件)的分案申请。
技术领域
本发明是有关于一种发光元件，且特别是有关于一种发光元件包含多个光电单元和一具有多个凹穴可容置至少一光电单元的透明结构。
背景技术
白炽灯通常被使用于作为住宅和商业设施的光源，但是90％提供给白炽灯的能量会转换成热或红外线损失，因而使白炽灯的发光效率下降。小型化荧光灯(CFL)可替代白炽灯，可较有效率的将电能转换成光能，但是CFL包含之有毒材料会导致环境污染。另一提升灯泡效率的方法为使用固态元件，例如发光二极管(LED)，来作为光源。
发光二极管(LED)是一种固态半导体元件，发光二极管(LED)的结构包含一p型半导体层、一n型半导体层与一发光层，其中发光层形成于p型半导体层与n型半导体层之间。LED的结构包含由Ⅲ-Ⅴ族元素组成的化合物半导体，例如磷化镓(GaP)、砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)，其发光原理是在一外加电场作用下，利用n型半导体层所提供的电子与p型半导体层所提供的空穴在发光层的p-n接面附近复合，将电能转换成光能。
发明内容
发光元件包含多个光电单元；一具有多个凹穴可容置至少一光电单元的透明结构；以及一导电元件连接至少两个光电单元。
附图说明
图1A是本发明的一实施例中的一光电单元的剖视图；
图1B是图1A的光电单元的上视图，且未显示一连接垫；
图1C是图1A的光电单元的上视图；
图2A是本发明的一实施例中的一光电单元的剖视图；
图2B是图2A的光电单元的上视图；
图3A是本发明的一实施例中的一光电单元的剖视图；
图3B是图3A的光电单元的上视图；
图4A～图4C是本发明的一实施例中的一光电元件的制造方法的示意图；
图5A是本发明的一实施例中的一光电元件的剖视图；
图5B是本发明的一实施例中的一光电元件的剖视图；
图5C是本发明的一实施例中的一光电元件的剖视图；
图6A是本发明的一实施例中的一包含多个光电元件的发光元件的示意图；
图6B是图6A中的发光元件沿着线X-X’的剖视图；
图6C是图6A中的发光元件沿着线X-X’的剖视图；
图6D是图6A中的发光元件沿着线X-X’的剖视图；
图6E是本发明的一实施例中的一包含多个光电元件的发光元件的示意图；
图7是本发明的一实施例中的一灯泡的前视图；
图8A～图17是本发明的一实施例中的一发光元件的制造方法的示意图；
图18是本发明的一实施例中的一光电封装的上视图；
图19是本发明的一实施例中的一灯管的剖视图；
图20A～图20B是本发明的一实施例中的一灯条的放大立体图；
图21A～图21B是本发明的一实施例中的一发光元件的剖视图；
图22A～图22B是本发明的一实施例中的一灯条的剖视图；
图23是本发明的一实施例中的一灯泡的立体图；
图24是本发明的一实施例中的一灯泡的立体图；
图25是本发明的一实施例中的一灯泡的立体图。
附图标号
1、2、3 光电单元
10'、100 暂时载板
100s 表面
S1 底表面
S2、S4、S6、S8、S10 表面
101 基板
102 发光结构
102a 第一型半导体层
102b 发光层
102c 第一型半导体层
103、203 保护层
104 第一连接垫
104s、204s、304s、401s 上表面
105 第二连接垫
105s、205s、305s、402s 上表面
108 透明导电层
111、111'、111” 波长转换层
115、280 反射层
12、52 连接层
16、73 第一支撑结构
16t 空间
17 开口
18、71 第二支撑结构
10、20 灯泡
204 第一延伸垫
205 第二延伸垫
304 第一电极垫
305 第二电极垫
4、4a、4b、4c 光电元件
40 导电结构
401、501 第一导电结构
402、502 第二导电结构
5a、5c、7f、7g、80 发光元件
51 支撑结构
53、75 导电元件
55、76 第一端点
57、78 第二端点
S5、S7、S9 表面
6 灯泡
10S、62 外壳
64 接触部
63 螺纹
65、98 插座
66 管脚
70 暂时基板
72、91 电路板
751 部分
79 电性接点
8 灯管
90、95 灯条
90R、90W、90B 发光元件
901 上部分
902 下部分
903、951 外壳
9031 侧表面
905 空腔
907、952 膜层
953 透明基板
954 连接结构
956 可挠性基板
具体实施方式
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。在图式或说明中，相似或相同的部分使用相同的标号，并且在图式中，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显示本发明的一实施例中的一光电单元1的剖视图。光电单元1 具有一面积小于50mil2的底表面S1，例如，面积为4mil x 6mil或2mil x 5mil。光电单元1包含一基板101；及一发光结构102形成于基板101上。发光结构102包含一具有一第一导电性的第一半导体层102a；一具有一第二导电性的第二半导体层102c；以及一发光层102b形成于第一半导体层102a与第二半导体层102c之间。第一半导体层102a与第二半导体层102c可分别提供电子、空穴，在一电流驱动下可使电子、空穴于发光层102b中结合并发光。发光结构102的材料包含Ⅲ-Ⅴ族半导体材料。根据发光层102b的材料，光电单元1可发出红光、绿光或蓝光。一透明导电层108形成在发光结构102 的第二半导体层102c上以扩散电流。透明导电层108由一导电材料所组成，例如氧化铟锡(ITO)、镉锡氧化物(CTO)、锑氧化锡、氧化铟锌、氧化锌铝、或锌锡氧化物。一第一连接垫104形成在保护层103上且电连接至第一半导体层102a。一第二连接垫105形成在发光结构102上，可透过透明导电层 108电连接至第二半导体层102c。一保护层103形成于发光结构102之一或多个表面上，且由一或多个介电材料，例如二氧化硅或氮化硅，所组成。保护层103可用于电性分离第一连接垫104与第二连接垫105，避免第一连接垫104与第二连接垫105透过透明导电层108产生短路路径。图1B显示图 1A的光电单元1的上视图，且未显示第一连接垫104及第二连接垫105。图 1C显示图1A的光电单元1的上视图。第一连接垫104的一上表面104s与第二连接垫105的一上表面105s的总表面积至少为光电单元1的底表面S1 面积的30％以上。
图2A显示本发明的一实施例中的一光电单元2的剖视图。光电单元2 具有一面积小于50mil2的底表面S1，例如，面积为4mil x 6mil或2mil x 5mil。参照图2A，除了与光电单元1类似的部分，光电单元2还包含一第一延伸垫204；一第二延伸垫205；以及一保护层203。第一延伸垫204及第二延伸垫205可分别地形成在第一连接垫104与第二连接垫105上，且彼此电连接。保护层203由一或多个介电材料，例如二氧化硅或氮化硅，所组成，可用于电性分离第一延伸垫204及第二延伸垫205。图2B显示图2A的光电单元2 的上视图。第一延伸垫204的一上表面204s大于第一连接垫104的上表面104s。第二延伸垫205的一上表面205s大于第二连接垫105的上表面105s。第一延伸垫204的上表面204s与第二延伸垫205的上表面205s的总表面积至少为光电单元2的底表面S1面积的50％以上。
图3A显示本发明的一实施例中的一光电单元3的剖视图。光电单元3 具有一面积小于50mil2的底表面S1，例如，面积为4mil x 6mil或2mil x 5mil。参照图3A，光电单元3包含一基板101；以及一发光结构102形成于基板 101上。发光结构102的材料包含Ⅲ-Ⅴ族半导体材料。发光结构102包含一具有一第一导电性的第一半导体层102a；一具有一第二导电性的第二半导体层102c；以及一发光层102b形成于第一半导体层102a与第二半导体层102c之间。根据发光层102b的材料，光电单元3可发出红光、绿光或蓝光。第一半导体层102a与第二半导体层102c可分别提供电子、空穴，于一电流驱动下可使电子、空穴于发光层102b中结合并发光。光电单元3还包含一保护层103形成于发光结构102之一或多个表面上，其中保护层103由一或多个介电材料，例如二氧化硅或氮化硅，所组成。一透明导电层108形成在发光结构102的第二半导体层102c上以扩散电流。透明导电层108由一导电材料所组成，例如氧化铟锡(ITO)、镉锡氧化物(CTO)、锑氧化锡、氧化铟锌、氧化锌铝、或锌锡氧化物。一第一电极垫304及一第二电极垫305形成在基板101的同一侧，且分别电连接至第一半导体层102a及第二半导体层 102c。第一电极垫304及第二电极垫305透过保护层103彼此电性分离。图3B显示图3A的光电单元3的上视图。第一电极垫304的一上表面304s与第二电极垫305的一上表面305s的总表面积至少为光电单元3的底表面S1 面积的50％以上。
如同图1C所示，第一连接垫104及第二连接垫105可作为连接至一外部电源(图未示)的一电连接路径。如同图2B所示的第一延伸垫204及第二延伸垫205，或如同图3B所示的第一电极垫304与第二电极垫305亦可分别具有类似于第一连接垫104及第二连接垫105的功用。以第一连接垫104 为例，若第一连接垫104的上表面104s具有足够大的面积，光电单元1可易于连接至或对准至一外部结构，例如一外部电源。第一延伸垫204形成在第一连接垫104上还可扩大连接的面积，例如上表面204s，因此相对于光电单元1，光电单元2可容许较大的对准误差。因此，第一电极垫304的上表面304s面积可近似于第一延伸垫204的上表面204s面积，及第二电极垫305 的上表面305s面积可近似于第二延伸垫205的上表面205s面积。
图4A～图4C显示本发明的一实施例中的一光电元件4的制造方法。参照图4A，多个光电单元，其可为一或多种前述的光电单元1、2、3，可提供在一暂时载板10'上。暂时载板10'的材料可包含导电材料及绝缘材料其中之一。导电材料包含含碳材料、复合材料、金属、半导体或及其组合。含碳材料，例如钻石、类碳钻、石墨或碳纤维。复合材料，例如金属基复合材料(Metal Matrix Composite，(MMC))、陶瓷基复合材料(Ceramic Matrix Composite，(CMC))、及/或聚合物基复合材料(Polymer Matrix Composite，(PMC))。半导体，例如硅、硒化锌、砷化镓、碳化硅、磷化镓、磷砷化镓、磷化铟、镓酸锂、或铝酸锂。金属，例如镍、铜、或铝。绝缘材料包含有机材料、无机材料、或及其组合。有机材料，例如环氧树脂(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)、或氟碳聚合物(Fluorocarbon Polymer)。无机材料，例如蓝宝石、氧化锌、钻石、玻璃、石英或氮化铝。
以光电单元3为例，可进一步提供一连接层12以将多个光电单元3连接至一暂时载板10'。每一光电单元3可包含一具有一第一电极垫304及一第二电极垫305的发光二极管(LED)晶片。连接层12包含一或多个黏结材料。黏结材料可为一绝缘材料、一UV胶带、或一热剥离胶带(thermal release tape)。绝缘材料包含但不限于苯并环丁烯(BCB)、Su8、环氧树脂 ,或涂布旋转玻璃(SOG)。
于前述步骤之后，光电单元3可被一第一支撑结构16所包覆 (encapsulated)，如图4B所示。第一支撑结构16可为一透明结构，主要由一或多个有机材料或无机材料所构成。有机材料可为环氧树脂(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)、或氟碳聚合物(FluorocarbonPolymer)。无机材料可为玻璃、氧化铝、SINR或涂布旋转玻璃(SOG)。所述的有机材料或无机材料可填充于两相邻光电单元3之间的一空间16t中。覆盖于光电单元3的第一支撑结构16可固定且支撑光电单元3，且增加光电单元3的机械强度。此外，第一支撑结构16的一表面S3可为一平坦表面或一粗化表面。一第二支撑结构18可进一步形成在第一支撑结构16上，以加强支撑光电单元3及第一支撑结构16。第二支撑结构18可为一透明结构，包含不同于第一支撑结构16的材料或具有比第一支撑结构16大的硬度。
如图4C所示，于形成第一支撑结构16或第二支撑结构18之后，移除暂时载板10'及连接层12以曝露多个光电单元3的部分及第一支撑结构16 的部分。多个位于第二支撑结构18相对侧的导电结构40形成在曝露出的光电单元3及第一支撑结构16上。导电结构40可分别连接至光电单元3的第一电极垫304及第二电极垫305。每一导电结构40具有一上表面面积(图未示)大于图1C中的第一连接垫104及第二连接垫105其中之一，或大于或等于图2B中的第一延伸垫204及第二延伸垫205其中之一，或大于或等于图3B中的第一电极垫304及第二电极垫305其中之一。最后，沿着开口17 切割多个光电元件4使彼此分离，如同图4C所示。至少光电元件4的一长度、宽度、及/或面积与光电单元1、2、或3为相同的数量级。
图5A显示本发明的一实施例中的一光电元件4a的剖视图，由图4A至图4C的步骤所制成。光电元件4a包含一光电单元1；一第一支撑结构16 形成在光电单元1上；及一第二支撑结构18形成在第一支撑结构16上。较佳地，第一支撑结构16可形成为一围绕光电单元1的形状。一第一导电结构401及一第二导电结构402形成在光电单元1上，且分别连结至光电单元 1的第一连接垫104及第二连接垫105。第一导电结构401的上表面401s面积大于第一连接垫104的上表面104s面积，且第二导电结构402的上表面 402s面积大于第二连接垫105的上表面105s面积。设置在发光结构102上的保护层103可物理性地分开第一连接垫104及第二连接垫105，且保护发光结构102。一反射层280可形成于光电单元1和第一支撑结构16上。反射层280可由一或多个反射材料所组成，像是介电材料，例如二氧化硅、氮化硅，或金属氧化物，例如二氧化钛或其他白色物质。在本发明的一实施例中，反射层280可为单层或叠层。光电元件4a与光电单元1的体积比介于1.2:1 及10:1之间，较佳地，介于2:1及5:1之间。第二支撑结构18具有一第一宽度W1。光电单元1具有一第二宽度W2。第一宽度W1大于第二宽度W2，例如第一宽度W1为第二宽度W2的1.5倍。介于第一连接垫104与第二连接垫105间的第一距离(d1)大于介于第一导电结构401与第二导电结构402 间的第三距离(d3)。
图5B显示本发明的一实施例中的一光电元件4b的剖视图，由图4A至图4C的步骤所制成。光电元件4b包含光电单元2；一第一支撑结构16形成在光电单元2上；及一第二支撑结构18形成在第一支撑结构16上。第一支撑结构16可形成为一围绕光电单元2的形状。一第一导电结构401及一第二导电结构402形成在光电单元2上，且分别连结至光电单元2的第一延伸垫204及第二延伸垫205。一反射层280可形成于光电单元2和第一支撑结构16上。反射层280可由一或多个反射材料所构成，像是介电材料，例如二氧化硅、氮化硅，或金属氧化物，例如二氧化钛或其他白色物质。在本发明的一实施例中，反射层280可为单层或叠层。第一导电结构401具有一上表面401s面积大于或等于第一延伸垫204的上表面204s面积，且第二导电结构402具有一上表面402s面积大于或等于第二延伸垫205的上表面205s 面积。光电元件4b与光电单元2的体积比介于1.2:1及10:1之间，较佳地，介于2:1及5:1之间。第二支撑结构18具有一第一宽度W1；光电单元2具有一第二宽度W2；第一宽度W1大于第二宽度W2，例如第一宽度至少为第二宽度的1.5倍。介于第一连接垫104与第二连接垫105间的第一距离(d1) 大于介于第一延伸垫204与第二延伸垫205间的第二距离(d2)，且更大于介于第一导电结构401与第二导电结构402间的第三距离(d3)。然而，图 5B仅作为例示并非限制。第二距离(d2)可等于、大于、或小于第三距离 (d3)。
图5C显示本发明的一实施例中的一光电元件4c的剖视图，由图4A至图4C的步骤所制成。光电元件4c包含一光电单元3；一第一支撑结构16 形成在光电单元3上；及一第二支撑结构18形成在第一支撑结构16上。光电单元3可被第一支撑结构16所围绕。一第一导电结构401及一第二导电结构402形成在光电单元3上，且分别连结至第一电极垫304及第二电极垫 305。一反射层280可形成于光电单元3和第一支撑结构16上。反射层280 可由一或多个反射材料所构成，像是介电材料，例如二氧化硅、氮化硅，或金属氧化物，例如二氧化钛或其他白色物质。第一导电结构401具有一上表面401s面积大于或等于第一电极垫304的上表面304s面积，且第二导电结构402具有一上表面402s面积大于或等于第二电极垫305之上表面305s面积。光电元件4c与光电单元3的体积比介于1.2:1及10:1之间，较佳地，介于2:1及5:1之间。第二支撑结构18具有一第一宽度W1及光电单元3具有一第二宽度W2。第一宽度W1大于第二宽度W2，例如第一宽度W1至少为第二宽度W2的1.5倍。介于第一电极垫304与第二电极垫305间的第四距离d4大于或等于介于第一导电结构401与第二导电结构402间的第三距离d3。然而，图5C仅作为例示并非限制。
图6A显示本发明的一实施例中的一发光元件5a。发光元件5a包含一支撑结构51。于一实施例中，支撑结构51可为一不透明结构，或一在可见光区域具有平均光穿透率在60％以上，较佳70％以上的透明结构。透明结构的材料包含有机材料、无机材料、或二者的组合。有机材料包含塑胶。无机材料包含玻璃、石英、氧化铝、钻石、或上述的组合。于另一实施例中，支撑结构51可为一可挠性结构，包含一可挠性材料，例如可挠性玻璃或可挠性塑胶材料，且此可挠性结构可依所需的出光型态曲折成任何形状。于另一实施例中，支撑结构51具有热稳定性和抗热性。支撑结构51的熔点高于发光元件5a的操作温度，于发光元件5a操作中所产生的热不会使支撑结构51 变形或熔化。
上述的一或多种光电单元1、2、3或光电元件4a、4b、4c可通过导电材料或非导电材料形成于支撑结构51上，并应用于发光元件5a中。导电材料包含金属或金属氧化物，例如氧化铟锡(ITO)、镉锡氧化物(CTO)、锑氧化锡、氧化铟锌、氧化锌铝、或锌锡氧化物。非导电材料包含环氧树脂 (Epoxy)、聚亚酰胺(PI)、苯并环丁烯(BCB)、过氟环丁烷(PFCB)、Su8、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚醚酰亚胺(Polyetherimide)、或氟碳聚合物(Fluorocarbon Polymer)。于另一实施例中，光电单元1、2、3 或光电元件4a、4b、4c可通过各向异性导电膜(Anisotropic Conductive Film, ACF)形成于支撑结构51上。
如果支撑结构51是透明，上述的一或多种光电单元1、2、3或光电元件4a、4b、4c可通过上述图4A至图4C的步骤镶埋于支撑结构51中。于另一实施例中，多个焊垫，例如锡凸块，可先形成于支撑结构51上表面的一预定位置上，翻转上述的光电单元1、2、3或光电元件4a、4b、4c，并将其连接垫、延伸垫、电极垫或导电结构分别接合至多个焊垫之上。
如果支撑结构51是不透明，多个焊垫，例如锡凸块，可先形成于支撑结构51上表面的一预定位置上，翻转上述的光电单元1、2、3或光电元件 4a、4b、4c，并将其连接垫、延伸垫、电极垫或导电结构分别接合至多个焊垫之上。
图6A是以光电单元3镶埋于支撑结构51中为例。于此实施例中，发光元件5a包含多个光电单元3镶埋于支撑结构51中，其中支撑结构51为一具有一或多个凹穴(图未示)可容纳多个光电单元3的透明结构。如图6A所示，多个光电单元3通过一导电元件53彼此串联在一起，形成电连接，其中导电元件53的材料可为金属。导电元件53具有一部分531设置在支撑结构51上的两凹穴间。导电元件53可通过金属线、化学蒸镀、或电镀等方式形成。
如果将上述之一或多种光电单元1、2、3应用在发光元件5a上，一第一导电结构与一第二导电结构视需要形成于光电单元1、2或3上以增加导电元件53与光电单元1、2或3之间可容许的对位误差。于图6A所示的实施例中，一光电单元3形成于一凹穴中，一第一导电结构501与一第二导电结构502分别形成于图3A中光电单元3的第一电极垫304及第二电极垫305 上，且通过导电元件53形成一电路以电性连接光电单元3上的第一导电结构501与另一光电单元3上的第二导电结构502。
如果将上述之一或多种光电元件4a、4b、4c应用在发光元件5a上，可通过导电元件53形成一电路以电性连接图5A～图5C中的一光电元件4a、 4b或4c的第一导电结构401与另一光电元件4a、4b或4c的第二导电结构 402。
于上述的步骤后，利用导电元件53形成一电路以电性连接光电单元1、 2、3或光电元件4a、4b、4c。此电路于支撑结构51的一侧具有一第一端点 55及一第二端点57以作为一电性接触点，在此可用〝+〞及〝-〞的符号作为代表，其可电连接至一外部电源(图未示)。
图6B显示图6A中一具有光电单元3的发光元件5a沿着线X-X’的剖视图。一透明结构，例如一连接层52，包含一波长转换材料，例如黄色荧光粉或染料，可形成于支撑结构51及光电单元3之间。如图6B所示，导电元件 53可通过上述方法形成于第一导电结构501与第二导电结构502上以与光电单元3电连接。
依据本发明的实施例，支撑结构51可具有一平坦面，例如图6B所示的表面S5，或一具有凸部的粗化面，例如图6C所示的表面S7，或一曲面，例如图6D所示的表面S9。如图6C所示，表面S7为锯齿状。如图6D所示，表面S9具有一半球形形状。
图6E显示本发明的另一实施例中的一发光元件5c。上述之一或多种光电单元1、2、3或光电元件4a、4b、4c可应用于发光元件5c中。以光电单元3为例，发光元件5c包含多个光电单元3通过导电元件53彼此串联、并联或其任意组合以形成电连接。例如，数个光电单元3先通过串联的方式形成一串联阵列，二或多个串联阵列通过并联的方式形成一并联阵列。二或多个并联阵列彼此可以再串联连接，如图6E所示。详言之，导电元件53电连接至每一光电单元3上的第一导电结构501与第二导电结构502。因此数个光电单元3彼此通过导电元件53来连接。此外，光电元件也可通过导电元件53达到散热的功效。
在下列实施例的描述中将以多个光电单元3为例，但其目的并非用以限制本发明的范围，其他举例，例如多个光电单元1、2或多个光电元件4a、 4b或4c也可应用于此实施例中。于此实施例中，多个光电单元3彼此间隔一适当距离，且可视需要地排列成一群组。多个光电单元3间的距离可固定或不固定，或是各种态样。靠近支撑结构51周边的多个光电单元3间的距离比靠近支撑结构51中心的多个光电单元3间的距离大，如图6A中的发光元件5a或图6E中的发光元件5c所示。所包含的光电单元3的数量越多，发光元件5a或发光元件5c的亮度越高。如图6A或图6E所示，多个光电单元3于一立体图上可排列成一形状，包含但是不限于，叶状、线状、散布状分布或上述的组合。于一实施例中，支撑结构51包含一根部具有一第一端点55及一第二端点57，一茎部连接至根部并延着一第一方向延伸，及多个支部连接至茎部并延着一或多个不同于第一方向的方向延伸。
本发明中的发光元件5a或发光元件5c可用于不同的用途，例如灯泡、紧急指示灯、PAR灯、车灯、街灯、地铁照明或室内照明。图7显示本发明的一实施例中的一灯泡6的前视图。上述之一或多种发光元件5a和发光元件5c可应用于灯泡6中。以发光元件5a为例，灯泡6包含一发光元件5a，一插座65电性连接至发光元件5a，一接触部64，以及一外壳62。发光元件 5a可为一灯条具有一散布状配置或线状排列。散布状配置例如为叶片状、花瓣状、树枝状、叶脉状、圆柱状、U形或弧形。线状排列例如为矩形。发光元件5a可插于插座65中。插座65具有电路以将发光元件电连接一电源(图未示)。外壳62的形状包含球状、管状或蜡烛状。外壳62的形状亦可参考美国国家标准协会(American National Standard Institute,ANSI)的标准，例如A 系列(A series)、B系列(B series)、S系列(S series)、F系列(F series)和G系列 (G series)。外壳62的材料包含玻璃或塑胶。空气、透明材料或上述二者的组合可填充于外壳62中。接触部64具有一螺纹63和一管脚66，其可作为连接至一交流电源(ACpower)(图未示)的两端点。螺纹63可用于将灯泡6置于一插座(图未示)中。接触部64可用于置入并与一标准电源插座，例如E40、 E27、E26或E14电源插座电连接。接触部64可容置一驱动器(图未示)具有一电路可用以整流和负荷保护。
图8A～图8B、图9A～图9B、图10A～图10B、图11A～图11D、图12A～图12B、图13A～图13B、图14A～图14B、图15显示本发明的一实施例中的一发光元件，如图16的发光元件7f或图17的发光元件7g，的制造方法。在图8A～图8B、图9A～图9B、图10A～图10B、图11A～图11D、图12A～图12B、图13A～图13B、图14A～图14B、图15及在下列描述中，以光电单元3为例说明，但上述之一或多种光电单元1、2或光电元件4a、4b、4c也可应用于此些步骤中。图8A显示多个光电单元3形成于一暂时基板70的上视图。图8B显示一沿着图8A中线Y-Y’的剖视图。如图8A及图8B所示，数个具有一第一电极垫304及一第二电极垫305的光电单元3彼此以一第一间距P1形成在暂时基板70上。在另一实施例中，光电单元3可以一第一间距P1成长在一成长基板(图未示)上。提供一暂时载板100以用于接下来的转移步骤中，将光电单元3转移至暂时载板100。详言之，光电单元3可通过手动选取或机械选取从暂时基板70转移至暂时载板100的预定位置。具体地，光电单元3也可通过一黏着层(图未示)转移至暂时载板100。进一步，光电单元3可逐次(one by one)或批次(batch)转移。
图9A显示本发明中多个光电单元3形成于一暂时载板100之一上视图。图9B显示一沿着第9A图中线Z-Z’的剖视图。图9B显示光电单元3从暂时基板70或成长基板(图未示)转移至暂时载板100。暂时载板100包含一类似于上述的暂时载板10'的材料。在一实施例中，暂时载板100可为一胶带，其包含一或多个黏结材料以和光电单元3形成连接。具有第一电极垫304及第二电极垫305的光电单元3彼此以一第二间距P2形成在暂时载板100上，其中第二间距P2大于第一间距P1。亦即，当光电单元从暂时基板70转移至暂时载板100时，两邻近光电单元3间的空间被扩大。
图10A显示本发明的一实施例中光电单元3的上视图，具有一第一电极垫304及一第二电极垫305的光电单元3形成在一第一支撑结构73上。图 10B显示一沿着第10A图中线A-A’的剖视图。第一支撑结构73可具有凹穴，凹穴配置以容纳至少一光电单元3。覆盖光电单元3的第一支撑结构73可固定且支撑光电单元3，且增加光电单元3的机械强度。第一支撑结构73可为透明结构，由一或多个透明材料所构成。透明材料由一或多个有机材料或无机材料所构成。有机材料可为环氧树脂(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)、或氟碳聚合物(FluorocarbonPolymer)。无机材料可为玻璃、氧化铝、SINR或涂布旋转玻璃(SOG)。如图10A所示，一波长转换层111可以围绕每一光电单元3的方式形成。在另一实施例中，一波长转换层111'，可为以一长条状并围绕多个光电单元3的方式形成于暂时载板100的部分表面100s上。在另一实施例中，波长转换层可以围绕多个光电单元3且形成于暂时载板100的全部表面100s上的方式形成。
图11A显示本发明的一实施例中多个光电单元3的上视图，光电单元3 具有一第一电极垫304及一第二电极垫305，且进一步形成在一第二支撑结构71上。图11B显示一沿着图11A中线B-B’的剖视图。第二支撑结构71 可包含一不同于第一支撑结构73的材料，或具有比第一支撑结构73大的硬度。第二支撑结构71可包含一或多个透明材料，例如蓝宝石、钻石、玻璃、环氧树脂、石英、压克力、氧化硅、氮化铝、氧化锌、硅胶、或及其组合。第二支撑结构71的厚度可介于100μm和700μm之间。第二支撑结构71对于一光线为透明，像是太阳光或光电元件所发出的光线。此外，波长转换层 111围绕每一光电单元3。第二支撑结构71的至少一表面为平坦面，例如图 11B所示的表面S2；或一粗化面，例如图11C所示的表面S4；或一曲面，例如图11D所示的表面S6。第二支撑结构71的表面S4为锯齿状。第二支撑结构71的曲面S6具有多个曲状突出部分别对应于每一个光电单元3以增加光取出。
图12A显示本发明的一实施例中多个光电单元3的上视图，光电单元3 被一第二支撑结构71和一第一支撑结构73所支撑。如图11B所示，将光电单元3从一暂时载板100上移除，翻转第二支撑结构71及第一支撑结构73。图12B显示一沿着图12A中线C-C’的剖视图。
图13A及图14A显示光电单元3的上视图，光电单元3通过导电元件 75彼此串联连接。在另一实施例中，光电单元3可通过导电元件75彼此并联连接(图未示)。图13B及图14B分别显示沿着图13A中线D-D’及图14A 图中线E-E’的剖视图。如图13A及图14A所示，导电元件75具有一部分 751设置在介于两光电单元3间的第一支撑结构73上。一反射层115通过微影及蚀刻制程形成在光电单元3上。反射层115可由一或多个反射材料所组成，像是介电材料，例如二氧化硅、氮化硅，或金属氧化物，例如二氧化钛或其他白色物质。在本发明的一实施例中，反射层115可为单层或叠层。图 13A～图13B显示第一支撑结构73的一部分表面S8被反射层115所覆盖，且第一支撑结构73中未被反射层115所覆盖的一部分表面S9被波长转换层 111”所覆盖；并第一支撑结构73中未被反射层115及波长转换层111”所覆盖的一部分表面S10被导电元件75所覆盖。反射层115形成在介于两光电单元3间的第一支撑结构73上。波长转换层111”与波长转换层111的材料可为相同或不同。导电元件75包含一或多个金属。金属例如为银、金、钛或铜。
图14A～图14B显示另一实施例，第一支撑结构73的一部分表面S8被反射层115所覆盖，且第一支撑结构73中未被反射层115所覆盖的一部分表面S10被导电元件75所覆盖。
于图8A～图8B、图9A～图9B、图10A～图10B、图11A～图11D、图12A～图12B、图13A～图13B、图14A～图14B的步骤后，多个光电单元3彼此通过一导电元件75串联连接，如图15所示。于另一实施例中，多个光电单元 3彼此可通过一导电元件75并联连接(图未示)。如图15所示，一第一端点 76及一第二端点78形成于第一支撑结构73的同一侧以作为电性接触点。于另一实施例中，第一端点76及第二端点78可形成于第一支撑结构73的相对侧以作为电性接触点。于形成第一端点76及第二端点78之后，通过导电元件75所连接的多个光电单元3被分隔成数个发光元件7f，如图16所示。每一发光元件7f中光电单元3的数目可因实际的应用状况而调整。每一发光元件7f中的多个光电单元3可排列为一条线或是排列为多条线，图16所示为多个光电单元3排列成两条线。发光元件7f具有一宽度W及一长度L，例如宽度W大约介于100μm及1000μm之间。长度L则与所连接的光电单元3的数目有关，所连接的光电单元3的数目越多，长度L越长。
于本发明另一实施例中，第一端点76及第二端点78形成于第一支撑结构73的相对侧以作为电性接触点，如图17所示，多个光电单元3排列成一条线。发光元件7g具有一宽度W及一长度L，例如宽度W大约介于100μm 及1000μm之间。长度L则与连接的光电单元3的数目有关，所连接的光电单元3的数目越多，长度L越长。
发光元件7f或7g可依使用情形，例如灯泡、紧急指示灯、PAR灯、车灯、街灯、地铁照明或室内照明，而做不同的设计与排列。如图7所示，发光元件7f或7g可应用于灯泡6。具体来说，发光元件7f或7g可插入灯泡6 的插座65中。
于本发明另一实施例中，多个发光元件7f或7g排列成一线状，彼此电连接。以发光元件7g为例来说明，图18显示发光元件7g可放置于一电路板72上，例如FR4或是PCB上。一或多个发光元件7g可与电路板72构装为一发光元件80。电路板72包含多个电性接点79以与一交流电源AC power (图未示)连接。发光元件7f或7g上的第一端点76及第二端点78可与电路板72上的电性接点79形成电连接。
发光元件80可应用于一灯管8。图19显示一灯管8的剖视图。灯管8 的尺寸与标准的荧光灯管相似，例如T5和T8荧光灯管。灯管8至少包含一发光元件80，发光元件80连接至一接触部(图未示)。接触部(图未示)内部具有一驱动器以与一电源(图未示)电连接。驱动器(图未示)内部具有一电路可用以整流和负荷保护。
图20A显示本发明的一实施例中的一灯条90的放大立体图。图20A中的灯条90具有一圆柱形。灯条90包含一空腔905，一可发出红光的发光元件90R，以及两个可发出白光的发光元件90W。发光元件90R和发光元件 90W位于空腔905内部。空腔905包含矩形、圆柱形、U形或是弧形。空腔 905可填充空气或是透明介质，例如硅胶或是环氧树脂。依据实际的应用，发光元件90W和发光元件90R的数目可调整以得到所需的色温。发光元件 90R和发光元件90W环绕一中心轴(A)摆放，且彼此互相平行。于图20A～图20B中以光电单元3为例说明，但是上述之一或多种光电单元1、2或光电元件4a、4b、4c皆可应用于发光元件90R和发光元件90W。发光元件90R 和发光元件90W的结构与图16～图17显示的发光元件7g或发光元件7f相似。发光元件90R或发光元件90W包含多个光电单元3彼此串联连接。发光元件90R和发光元件90W的制造方法可参考于图8A～图8B、图9A～图 9B、图10A～图10B、图11A～图11D、图12A～图12B、图13A～图13B、图 14A～图14B、图15、图16、图17的步骤。于本实施例中，发光元件90W 包含多个可发出蓝光的光电单元3，以及一波长转换层直接位于光电单元3 上以将蓝光转换成一黄光。蓝光与黄光混合后即产生一白光。灯条90可用以混合光线。具体而言，将发光元件90W所发出具有一演色性指数(CRI)小于80的白光以及发光元件90R所发出的红光混合后以得到演色性指数(CRI) 大于80的白光。于本实施例中，由于发光元件90R和发光元件90W彼此互相分离，可减少发光元件90R和发光元件90W之间的热传导。灯条90的材料包含玻璃、硅胶(silicone)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate, PMMA)、聚胺酯(polyurethane,PU)、或环氧树脂(epoxy)。进一步来说，由于发光元件90R和发光元件90W是彼此互相分离，发光元件90R和发光元件90W可通过一积体电路(IC circuit)的两个通道分别控制，所述两个通道是指发光元件90R和发光元件90W可于相同电流或不相同电流的情况下驱动。例如，当发光元件90W于30mA下驱动时，发光元件90R可选择性地在30 mA或是20mA下驱动。或者是，发光元件90R和发光元件90W可以串联连接，并通过一电路板的电路设计，以单一通道控制。所述单一通道是指发光元件90R和发光元件90W于相同电流的情况下驱动。例如，当发光元件 90W于20mA下驱动时，发光元件90R也是在20mA下驱动。
图20B显示本发明的另一实施例中的一灯条90的放大立体图。于此实施例中，灯条90包含一可发出红光的发光元件90R及两个可发出蓝光的发光元件90B。一膜层907包含波长转换材料和扩散粒子形成于灯条90的内表面。或者是，膜层907形成于灯条90的外表面。波长转换材料用于将发光元件90B所发出的蓝光转换成黄光，蓝光与黄光混合后即产生一白光。扩散粒子用于漫射蓝光、黄光及或白光。经由蓝光与黄光混合后的白光具有一演色性指数(CRI)小于80，可再与发光元件90R所发出的红光混合以得到演色性指数(CRI)大于80的白光。于一实施例中，膜层907包含波长转换材料以转换光线和漫射光线。
图21A显示发光元件90R的剖视图。如图21A所示，发光元件90R具有一结构不同于图20A中发光元件90R的结构。于图21A～图21B中，将以多个光电单元3为例，但其目的并非用以限制本发明的范围，其他举例，例如一或多个光电单元1、2、或光电元件4a、4b或4c亦可应用于发光元件 90R。如图21A所示，发光元件90R包含多个光电单元3位于一电路板91 上及一外壳903位于多个光电单元3上以导光及漫射光。于图20A中的发光元件90R具有一发射面E1垂直于中心轴A。于图21A中的发光元件90R具有一发射面E2平行于图20A中的中心轴A。图21B显示发光元件90R于另一实施例的剖视图。如图21B所示，于另一实施例中外壳903于侧表面9031 上可粗化以增加出光。
图22A显示本发明的一实施例中一灯条95的立体图。图22A中的灯条 95的形状为U形。如图22A所示，灯条95包含一透光外壳951，及一可发蓝光的发光元件90B为透光外壳951所包覆。在图22A～图22B中，将以多个光电单元3为例，但其目的并非用以限制本发明的范围，其他举例，例如一或多个光电单元1、2、或光电元件4a、4b或4c也可应用于发光元件90B。如图22A所示，发光元件90B包含多个光电单元3通过一连接结构954，例如金属线，彼此串联连接且位于一可挠性透明基板953上。于一实施例中，此弯曲的灯条95包含可发出蓝光的发光元件90B及可发出红光的发光元件 90R。此外，一膜层952可形成透光外壳951的内表面及或外表面上。膜层 952包含波长转换材料和扩散粒子。波长转换材料用于将蓝光转换成黄光，蓝光与黄光混合后即产生一白光。扩散粒子用于漫射蓝光、黄光及或白光。经由蓝光与黄光混合后的白光具有一演色性指数(CRI)小于80，可再与红光混合以得到演色性指数(CRI)大于80的白光。于一实施例中，膜层952包含波长转换材料以转换光线和漫射光线。
图22B显示另一实施例中的一灯条95的立体图。如图22B所示，多个发光元件90B可放置于一U型可挠性基板956上。可挠性基板956上具有一电路(图未示)以与发光元件90B电连接。发光元件90B包含多个光电单元，例如上述的光电单元3，彼此串联连接形成一与图16～图17中发光元件7g 或7f相似的结构。
图23显示本发明一实施例中的一灯泡20的立体图。灯泡20包含三个弯曲成U形的灯条95。
图24显示本发明一实施例中的一灯泡10的立体图。灯泡10包含一外壳10S，一电路板91，例如PCB板，多个插座98位于电路板91上并电连接至电路板91，及多个灯条90分别连接至对应的插座98。多个灯条90可排列成三角形并相互倾斜。具体而言，多个灯条90从一立体图上排列成一锥形。由于插座98具有一倾斜的上表面，相对的，灯条90连接到此倾斜的上表面时有一倾斜的位置。因此，灯条90的上部分901彼此会互相靠近，且灯条90的下部分902彼此会互相远离。或者是，灯条管90的上部分901 彼此会互相远离，且灯条90的下部分902彼此会互相靠近。于本实施例中，多个灯条90可排列成一多角形，例如方形或六角形，且往上出光。多个灯条90的排列亦可相互平行。
图25显示本发明一实施例中的一灯泡30的立体图。灯泡30包含一蜡烛形外壳301，一电路板91，例如PCB板，多个插座98位于电路板91上并电连接至电路板91，及多个可发出白光的发光元件90W分别连接至对应的插座98。多个发光元件90W可排列成三角形并相互倾斜。于本实施例中，由于插座98具有一倾斜的上表面，相对的，发光元件90W连接到此倾斜的上表面时有一倾斜的位置。因此，发光元件90W的上部分彼此会互相靠近，且发光元件90W的下部分彼此会互相远离。或者是，发光元件90W的上部分彼此会互相远离，且发光元件90W的下部分彼此会互相靠近。于本实施例中，发光元件90W的排列也可相互平行。多个发光元件90W可排列成一多角形，例如方形或六角形，且往上出光。发光元件90W的排列亦可相互平行。于本实施例中，发光元件90W的结构与图16～图17显示的发光元件 7g或发光元件7f相似。
上述所提及的实施例使用描述技术内容及发明特征，而使已知此技术者可了解本发明的内容并据以实施，其并非用以限制本发明的范围。亦即，任何人对本发明所作的任何显而易见的修饰或变更皆不脱离本发明的精神与范围。例如，电连接方式不限于串联连接。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。
可理解的是，对于熟悉此项技术者，不同修饰或变更都可应用于本发明中且不脱离本发明的精神与范围。前述的描述，目的在于涵盖本发明的修饰或变更的揭露皆落于本发明的专利范围内且与其均等。

Claims (17)

1.一种灯泡，其特征在于，包含：
第一灯条，呈现弯曲形状，包含：
可挠性透明载板，具有上表面，该上表面具有长边、第一短边及与该第一短边相对的第二短边；
第一光电单元、第二光电单元、与第三光电单元，设置于该上表面上并沿该长边排列，且该第一光电单元、该第二光电单元、与该第三光电单元皆包含：
发光结构，包含半导体叠层，并具有侧壁；以及
第一电极垫以及第二电极垫位于该半导体叠层之上；
第一导电元件连接该第一光电单元的该第一电极垫与该第二光电单元的该第二电极垫，且不覆盖该第一光电单元及该第二光电单元的该些侧壁；
第二导电元件，连接该第二光电单元的该第一电极垫与该第三光电单元的该第二电极垫，且不覆盖该第二光电单元及该第三光电单元的该些侧壁；
透明结构，设置于该上表面上，覆盖该第一光电单元、该第二光电单元、该第三光电单元、该第一导电元件、及该第二导电元件；以及
第一端点，设置于接近该第一短边的该上表面上；
第二端点，设置于接近该第二短边的该上表面上；
电路板，该第一灯条与该电路板电连接；以及
外壳，可以容置该第一灯条及该电路板；
其中，该第一端点及该第二端点皆接近该第一短边，且与该第一光电单元及该第三光电单元电性连接，并未被该透明结构完全覆盖。
2.如权利要求1所述的灯泡，还包含波长转换材料，位于该透明结构内。
3.如权利要求1所述的灯泡，其中，还包含反射层，位于该第一光电单元与该第一导电元件之间。
4.如权利要求1所述的灯泡，还包含一波长转换材料，其中，该第一光电单元包含一顶面与一与该顶面相对的一底面，该波长转换材料同时覆盖该顶面及该底面。
5.如权利要求1所述的灯泡，还包含第二灯条，被安置于该外壳之中并电连接该电路板。
6.如权利要求1所述的灯泡，其中，该透明结构具有外表面呈曲面状。
7.如权利要求1所述的灯泡，其中，该第一光电单元与该第二光电单元的短边在空间上的排列呈现非直线排列。
8.如权利要求1所述的灯泡，其中，该透明结构的熔点高于该第一光电单元与该第二光电单元的操作温度
9.如权利要求1所述的灯泡，其中，该第一灯条不垂直于该电路板。
10.一种灯条，呈现弯曲形状，其特征在于，该灯条包含：
可挠性透明基板，具有上表面，该上表面具有长边、第一短边、及第二短边；
第一光电单元、第二光电单元、及第三光电单元，设置于该上表面上并沿该长边排列，且该第一光电单元、该第二光电单元、及该第三光电单元都包含：
发光结构，包含半导体叠层，并具有侧壁；以及
第一电极垫以及第二电极垫，位于该半导体叠层之上；
第一导电元件，电性串联连接该第一光电单元及该第二光电单元；
第二导电元件，电性串联连接该第二光电单元及该第三光电单元；
透明结构，包覆该可挠性基板、该第一光电单元、该第二光电单元、该第三光电单元、该第一导电元件、及该第二导电元件；以及
第一端点及第二端点，设置于该上表面上并分别接近该第一短边及该第二短边，且与该第一光电单元、该第二光电单元、及该第三光电单元电性连接；
其中，该第一导电元件具有第一延伸方向，该第二导电元件具有第二延伸方向，且该第一延伸方向与该第二延伸方向不相同。
11.如权利要求10所述的灯条，还包含波长转换材料，位于该透明结构内。
12.如权利要求10所述的灯条，其中，该第一导电元件及该第二导电元件皆非直线。
13.如权利要求10所述的灯条，其中，该透明结构为透光外壳，具有开口，且该第一端点邻近该开口。
14.如权利要求13所述的灯条，其中，该第二端点较该第二光电单元邻近该开口。
15.如权利要求10所述的灯条，其中，该透明结构具有外表面呈曲面状。
16.如权利要求10所述的灯条，其中，该第一光电单元、该第二光电单元、及该第三光电单元分别具有第一长边、第二长边、及第三长边，且该第一长边、该第二长边、及该第三长边在空间上沿该长边呈现直线排列。
17.如权利要求10所述的灯条，其中，该透明结构的熔点高于该第一光电单元及该第二光电单元的操作温度。
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