CN113823723A - 发光二极管封装结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种发光二极管封装结构。发光二极管封装结构包括一载体、一发光单元、一波长转换层及一反射结构。载体具有一承载面。发光单元设置于承载面上，并具有一发光面。波长转换层设置于发光单元上，波长转换层具有面向发光面的一入光面、相对于入光面的一上出光面，以及连接上出光面及入光面的一侧出光面。反射结构设置于承载面上，反射结构具有一内侧反射面，反射结构环绕发光单元以及波长转换层，反射结构的顶部具有一上反射面，其与内侧反射面相连。上反射面所在的高度位置高于入光面的高度位置，且低于上出光面的高度位置。如此，发光二极管封装结构具有较佳的发光效率。

Description

发光二极管封装结构
技术领域
本发明涉及一种封装结构，特别是涉及一种发光二极管封装结构。
背景技术
发光二极管具有低耗电、寿命长以及发光效率佳的优点，且可耐受多次重复开关的动作，因此，发光二极管逐渐取代市面上的荧光灯，作为照明用光源。一般来说，发光二极管中的材料与金属电极，容易因外界的水气与氧气而氧化，因此，为了防止水气及氧气与发光二极管接触，一般会对发光二极管进行封装。
请参阅图12所示，图12为现有技术中的其中一种发光二极管封装结构。发光二极管作为一发光单元20’，并设置于一载体10’上。发光单元20’上设置有一波长转换层40’，如此一来，当发光单元20’发出的光线通过波长转换层40’之后，便会转换成特定的颜色。另可在发光单元20’与波长转换层40’之间设置一黏着层30’。载体10’上设置有一反射结构50’，反射结构50’环绕发光单元20’以及波长转换层40’，且反射结构50’的一上反射面51’与波长转换层40’的一上出光面42’齐平。
然而，在图12的发光二极管封装结构中，波长转换层40’的全部侧出光面43’以及发光单元20’的全部侧面22’皆与反射结构50’接触，因此，波长转换层40’的全部侧出光面43’和发光单元20’的全部侧面22’所发出的光无法宣泄出来，进而对发光二极管封装结构的发光亮度产生负面影响，且容易产生黄晕现象(yellow-ring effect)。
图13是图12所示的发光二极管封装结构的配光曲线仿真图(simulation diagramof light distribution curve)。由图13可得知，现有技术中的发光二极管封装结构，在各个角度的光强度差距较大，故具有出光均匀性较差的问题。
请参阅图14所示，图14为现有技术中的另外一种发光二极管封装结构。图14所示的发光二极管封装结构与图12所示的发光二极管封装结构相似，其差异在于：发光二极管封装结构还进一步包括一填隙胶体70’，并且，发光单元20包括多个发光二极管芯片。多个发光二极管芯片彼此间隔排列，因此，填隙胶体70不仅填充于发光单元20与反射结构50之间，也填充于多个发光二极管芯片之间。
类似的，在图14的发光二极管封装结构中，反射结构50’的上反射面51’与波长转换层40’的上出光面42’齐平。因此，图14的发光二极管封装结构，也具有发光效率较差以及容易产生黄晕现象(yellow-ring effect)的问题。
据此，现有技术中的发光二极管的封装结构仍有待改善，以维持发光二极管本身体积小的优势，并提升发光二极管于封装后的发光效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种发光二极管封装结构。
为了解决上述的技术问题，本发明所采用的其中一技术方案是提供一种发光二极管封装结构。所述发光二极管封装结构包括一载体、一发光单元、一波长转换层以及一反射结构。所述载体具有一承载面。所述发光单元设置于所述承载面上，所述发光单元具有一发光面。所述波长转换层设置于所述发光单元上，所述波长转换层具有面向所述发光面的一入光面，及相对于所述入光面的一上出光面，以及连接所述上出光面及所述入光面的一侧出光面。所述反射结构设置于所述承载面上，所述反射结构具有一内侧反射面，其环绕所述发光单元以及所述波长转换层，所述反射结构的顶部具有一上反射面，其与所述内侧反射面相连。其中，所述上反射面所在的高度位置高于所述入光面的高度位置，且低于所述上出光面的高度位置。
本发明的其中一有益效果在于，本发明所提供的发光二极管封装结构，其能通过“所述上反射面所在的高度位置高于所述入光面的高度位置，且低于所述上出光面的高度位置”的技术方案，以提升发光二极管封装结构的发光效率。
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1为本发明第一实施例的发光二极管封装结构的侧视剖面图。
图2为本发明第二实施例的发光二极管封装结构的侧视剖面图。
图3为本发明第三实施例的发光二极管封装结构的侧视剖面图。
图4为本发明第四实施例的发光二极管封装结构的侧视剖面图。
图5为本发明第五实施例的发光二极管封装结构的侧视剖面图。
图6为本发明第六实施例的发光二极管封装结构的侧视剖面图。
图7为本发明第七实施例的发光二极管封装结构的侧视剖面图。
图8为本发明第八实施例的发光二极管封装结构的侧视剖面图。
图9为本发明第九实施例的发光二极管封装结构的侧视剖面图。
图10为本发明第十实施例的发光二极管封装结构的侧视剖面图。
图11为本发明第一实施例的发光二极管封装结构的配光曲线仿真图。
图12为现有技术中其中一发光二极管封装结构的侧视剖面图。
图13为图12所示的发光二极管封装结构的配光曲线仿真图。
图14为现有技术中另外一发光二极管封装结构的侧视剖面图。
具体实施方式
以下是通过特定的具体实例，来说明本发明所公开有关“发光二极管封装结构”的实施方式。
为了克服现有的发光二极管于封装后，发光效率降低的缺点，本发明提供一种发光二极管封装结构。在本发明的发光二极管封装结构中，反射结构环绕于波长转换层，但不完全遮挡波长转换层的侧出光面。如此，可减少被反射结构吸收的光线，并达到提升发光效率的效果。
请参阅图1所示，本发明的发光二极管封装结构包括：一载体10、一发光单元20、一黏着层30、一波长转换层40以及一反射结构50。
载体10具有一承载面11。
发光单元20设置于载体10的承载面11上，发光单元20具有一发光面21及一侧面22，发光面21位于发光单元20背对载体10的一侧，侧面22与发光面21相互连接。发光单元20可以包括一个或多个发光二极管芯片，并且，发光二极管芯片的种类可以是但不限于水平式发光二极管芯片、垂直式发光二极管芯片或倒装式发光二极管芯片。
黏着层30设置于发光单元20上，但黏着层30非必要组件，可根据发光单元20与波长转换层40之间的接着效果选择是否设置。黏着层30是一透光层，具体来说，黏着层30的材料包括硅系树脂或环氧系树脂。也就是说，黏着层30可使发光单元20产生的光线通过。
波长转换层40可直接设置于发光单元20上，或是通过黏着层30间接设置于发光单元20上，以将发光单元20产生的光线转换成理想的色光。波长转换层40具有面向发光面21的一入光面41，及相对于入光面41的一上出光面42，以及连接入光面41及上出光面42的一侧出光面43。具体来说，波长转换层40的入光面41面向发光单元20的发光面21。因此，发光单元20产生的光线会由入光面41进入波长转换层40，光线通过波长转换层40后，再经由上出光面42或侧出光面43射出。此外，在部分未示出的实施态样中波长转换层40的上出光面42会略大于入光面41，藉此可进一步提高出光效果。
反射结构50设置于载体10的承载面11上。反射结构50具有相连的一上反射面51和一内侧反射面52，反射结构50的上反射面51可以是一粗糙化表面。反射结构50的内侧反射面52环绕发光单元20、黏着层30及波长转换层40，但不完全遮挡波长转换层40的侧出光面43。如此一来，可减少光在反射结构50中被过度反射，以提升发光二极管封装结构的发光效率，并减弱黄晕现象，因此，本发明的发光二极管封装结构有利于应用于车灯。
以下将更具体叙述各实施例中的具体结构。
[第一实施例]
请参阅图1所示，波长转换层40的入光面41的形状与发光单元20的发光面21的形状相对应，且入光面41的面积与发光面21的面积相等。并且，于此实施例中，发光单元20与波长转换层40之间设置有黏着层30。
反射结构50的上反射面51所在的高度位置高于入光面41的高度位置，且低于上出光面42的高度位置。如此一来，发光单元20所发出的光可经由波长转换层40的侧出光面43散出，进而达到提升发光二极管封装结构的发光效率的效果，并可减缓黄晕现象。
在本实施例中，反射结构50的上反射面51与载体10的承载面11平行，但并不限于此。于其他实施例中，反射结构50的上反射面51可相对承载面11倾斜一预定角度。
反射结构50的内侧反射面52环绕发光单元20、黏着层30以及波长转换层40，因此，反射结构50的内侧反射面52会与发光单元20的侧面22接触。值得注意的是，反射结构50的内侧反射面52会与部分的波长转换层40的侧出光面43接触，但不完全遮挡波长转换层40的侧出光面43。如此一来，发光二极管封装结构可具有发光效率较高的优势。另外，在本实施例中，反射结构50例示披覆于发光单元20的侧面22，即直接覆盖发光单元20的侧面22，然本发明不以此为限。于后述的实施例中，反射结构50与发光单元20的侧面22之间具有一间隙，该等变化形式均属本发明范畴。
在本实施例中，反射结构50的内侧反射面52与载体10的承载面11垂直，但并不限于此。于其他实施例中，反射结构50的内侧反射面52也可相对承载面11倾斜一角度，以因应不同的产品规格需求。
[第二实施例]
请参阅图2所示，第二实施例的发光二极管封装结构与第一实施例的发光二极管封装结构相似，其差异在于：发光二极管封装结构还进一步包括一透光体60，透光体60设置于反射结构50的上反射面51上，并且与波长转换层40的侧出光面43接触。具体来说，反射结构50的上反射面51与波长转换层40的侧出光面43之间具有一凹陷区域，透光体60填补于凹陷区域内。
透光体60的材料包括含硅系树脂或环氧树脂，且透光体60的折射率介于波长转换层40的折射率以及空气的折射率之间，且透光体60的折射率低于波长转换层40的折射率。如此一来，透光体60可具有汇聚光线的作用，具有类似于导光组件的功用。具体来说，透光体60的透光率需大于或等于90％，且形成透光体60的材料中较佳不包含光扩散颗粒，以达到良好的导光效果。
具体来说，透光体60具有一上表面61及一侧表面62。上表面61与波长转换层40的上出光面42齐平，且侧表面62与波长转换层40的侧出光面43接触，如此一来，透光体60可汇聚由侧出光面43射出的光线，达到良好的导光效果。因透光体60的折射率介于波长转换层40的折射率及空气的折射率之间，因此，相较于第一实施例而言，第二实施例的透光体60可降低光线从波长转换层40的侧出光面43射出时的全反射现象，进一步地提高亮度，并且减少黄晕。
[第三实施例]
请参阅图3所示，第三实施例的发光二极管封装结构与第二实施例的发光二极管封装结构相似，其差异在于：波长转换层40的入光面41的面积大于发光单元20的发光面21的面积，以扩大发光二极管封装结构的出光面积，以提高良好的出光效果。
具体来说，波长转换层40的入光面41完全覆盖于发光单元20的发光面21，且波长转换层40的一外端部44限位(limited)于反射结构50。换句话说，反射结构50的上反射面51以及内侧反射面52的延伸交接处，向内凹形成一限位卡槽，外端部44位于波长转换层40的入光面41以及侧出光面43的交接处，外端部44恰可设置于限位卡槽中。
[第四实施例]
请参阅图4所示，第四实施例的发光二极管封装结构与第一实施例的发光二极管封装结构相似，其差异在于：反射结构50的上反射面51并非平行于载体10的承载面11，取而代之的是，上反射面51相对于承载面11倾斜一预定角度“θ”，并面向波长转换层40的侧出光面43。如此一来，从侧出光面43射出的光线可被上反射面51反射，以达到提升发光二极管封装结构的发光效率的效果。具体来说，预定角度“θ”为大于0至小于90度，较佳的，预定角度“θ”为25至65度。
[第五实施例]
请参阅图5所示，第五实施例的发光二极管封装结构与第四实施例的发光二极管封装结构相似，其差异在于：发光二极管封装结构还进一步包括前述的透光体60(第二实施例)，透光体60设置于反射结构50的上反射面51上，并填补于由上反射面51与侧出光面43形成的凹陷区域。关于透光体60的材料、折射率以及具体结构，皆与第二实施例中的透光体60相同，于此不再赘述。
特别比较上述第二实施例、第三实施例以及第五实施例，其中，波长转换层40、反射结构50以及透光体60具有不同的相对设置关系。据此，可使发光二极管封装结构可形成不同光型的光线，以因应不同需求，例如：可应用于不同种类的车灯(头灯、方向灯、警示灯或车尾灯)。但无论如何调整波长转换层40、反射结构50以及透光体60之间相对设置关系，只要符合反射结构50环绕于波长转换层40，但不完全遮挡波长转换层40的侧出光面43的设置关系，皆可达到提升发光二极管封装结构的发光效率的效果。
[第六实施例]
请参阅图6所示，第六实施例的发光二极管封装结构与第二实施例的发光二极管封装结构相似，其差异在于：发光二极管封装结构进一步包括一填隙胶体70，填隙胶体70是一透光体，以使发光单元20产生的光线穿透。
具体来说，发光单元20与反射结构50之间具有至少一间隙，填隙胶体70填充于至少一间隙内，且黏着层30覆盖于发光单元20及填隙胶体70上。换句话说，发光单元20的侧面22不与反射结构50的内侧反射面52接触，填隙胶体70环绕于发光单元20，并同时与发光单元20的侧面22以及反射结构50的内侧反射面52接触。
[第七实施例]
请参阅图7所示，第七实施例的发光二极管封装结构与第一实施例的发光二极管封装结构相似，其差异在于：发光二极管封装结构进一步包括前述填隙胶体70(第六实施例)，并且，发光单元20包括多个发光二极管。
具体来说，多个发光二极管彼此间隔排列，因此，填隙胶体70不仅填充于发光单元20与反射结构50之间的至少一间隙内，填隙胶体70也填充于多个发光二极管之间。
[第八实施例]
请参阅图8所示，第八实施例的发光二极管封装结构与第七实施例的发光二极管封装结构相似，其差异在于：发光二极管封装结构进一步包括前述透光体60(第二实施例)，透光体60设置于反射结构50的上反射面51，并填补于由上反射面51与侧出光面43形成的一凹陷区域。关于透光体60的材料、折射率以及具体结构，皆与第二实施例中的透光体60相同，于此不再赘述。
[第九实施例]
请参阅图9所示，第九实施例的发光二极管封装结构与第四实施例的发光二极管封装结构相似，其差异在于：反射结构50的上反射面51具有相对的一上缘511及下缘512，上缘511所在的高度位置与上出光面42的高度位置相同，且下缘512所在的高度位置与入光面41的高度位置相同。也就是说，反射结构50仍然环绕于波长转换层40，但波长转换层40的侧出光面43完全裸露出。
在第九实施例中，虽然上反射面51的高度位置并未高于入光面41的高度位置，但由于上反射面51相对于承载面11倾斜预定角度“θ”，因此，第九实施例的发光二极管封装结构，符合反射结构50环绕于波长转换层40，但不完全遮挡波长转换层40的侧出光面43的设置关系。仍可达到提升发光二极管封装结构的发光效率的效果。
[第十实施例]
请参阅图10所示，第十实施例的发光二极管封装结构与第九实施例的发光二极管封装结构相似，其差异在于：发光二极管封装结构进一步包括前述透光体60(第二实施例)，透光体60设置于反射结构50的上反射面51上，并填补于由上反射面51与侧出光面43形成的一凹陷区域。关于透光体60的材料、折射率以及具体结构，皆与第二实施例中的透光体60相同，于此不再赘述。
为了证实本发明可提高发光二极管封装结构的发光效率的效果，分别对本发明的发光二极管封装结构(实施例1至3)以及现有的发光二极管封装结构(比较例1、2)，分别进行辐射度、亮度以及色温的测量，并将测量结果列于下表1中。
实施例1及2分别对应于本发明第一实施例(图1)以及第二实施例(图2)的发光二极管封装结构，在实施例1及2中，上反射面51与上出光面42之间的高度差(Δh)皆为130微米。比较例1对应于图12所示的发光二极管封装结构，在比较例1中，上反射面51’与上出光面42’之间的高度差(Δh)为零，即上反射面51’与上出光面42’齐平。
实施例3对应于本发明第一实施例(图1)的发光二极管封装结构，在实施例3中，上反射面51与上出光面42之间的高度差(Δh)为150微米。比较例2对应于图14所示的发光二极管封装结构，在比较例2中，上反射面51’与上出光面42’之间的高度差(Δh)为零，即上反射面51’与上出光面42’齐平。
表1
Figure BDA0002546407560000091
由表1的结果可得知，实施例1至3的辐射度、亮度及色温皆高于比较例1至2的辐射度、亮度及色温，可证实本发明的反射结构50环绕于波长转换层40，但不完全遮挡波长转换层40的侧出光面43的设置关系，确实可提升发光二极管封装结构的发光效率。
另外，为了量化实施例相较于比较例的亮度提升比例，根据表1的结果，将提升的亮度差值除以比较例的亮度，可获得亮度提升比例。实施例1、2的亮度提升比例，是以比较例1的亮度值作为基准，实施例1、2的亮度提升比例分别为2.7％及5.0％；实施例3的亮度提升比例，是以比较例2的亮度值作为基准，实施例3的亮度提升比例为16.8％。
此外，本发明的发光二极管封装结构不仅具有较佳的发光效率，还具有较均匀的配光曲线，请参图11所示。图11是第一实施例(图1)中发光二极管封装结构的配光曲线仿真图，由图11可得知，本发明的发光二极管封装结构可具有较大的发光角度，且各个角度上的发光强度差距较小，如此一来，可减弱发光二极管封装结构产生的黄晕现象，以便应用于各种照明领域，尤其是应用于车灯领域。
[实施例的有益效果]
本发明的其中一有益效果在于，本发明所提供的发光二极管封装结构，其能通过“所述上反射面51所在的高度位置高于所述入光面41的高度位置，且低于所述上出光面42的高度位置”的技术方案，以提升发光二极管封装结构的发光效率。
更进一步来说，本发明所提供的发光二极管封装结构，其能通过“所述发光二极管封装结构还进一步包括一透光体”的技术方案，达到汇聚光线的效果。
更进一步来说，本发明所提供的发光二极管封装结构，其能通过“所述透光体的折射率介于所述波长转换层的折射率以及空气的折射率之间”的技术方案，达到汇聚光线的效果。
以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的权利要求书的保护范围，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的权利要求书的保护范围内。

Claims (15)

1.一种发光二极管封装结构，其特征在于，所述发光二极管封装结构包括：
一载体，其具有一承载面；
一发光单元，其设置于所述承载面上，所述发光单元具有一发光面；
一波长转换层，其设置于所述发光单元上，所述波长转换层具有面向所述发光面的一入光面，及相对于所述入光面的一上出光面，以及连接所述上出光面及所述入光面的一侧出光面；以及
一反射结构，其设置于所述承载面上，所述反射结构具有一内侧反射面，其环绕所述发光单元以及所述波长转换层，所述反射结构的顶部具有一上反射面，其与所述内侧反射面相连；
其中，所述上反射面所在的高度位置高于所述入光面的高度位置，且低于所述上出光面的高度位置。
2.根据权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于，所述反射结构的所述上反射面与所述承载面平行。
3.根据权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于，所述反射结构的所述上反射面相对于所述承载面倾斜一预定角度，所述预定角度为大于0度至小于90度。
4.根据权利要求3所述的发光二极管封装结构，其特征在于，所述预定角度为25度至65度。
5.根据权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于，所述发光二极管封装结构还进一步包括一透光体，所述透光体设置于所述上反射面上，并且与所述波长转换层的所述侧出光面相接触。
6.根据权利要求5所述的发光二极管封装结构，其特征在于，所述透光体的折射率介于所述波长转换层的折射率以及空气的折射率之间。
7.根据权利要求5所述的发光二极管封装结构，其特征在于，所述透光体的透光率大于或等于90％。
8.根据权利要求5所述的发光二极管封装结构，其特征在于，所述透光体具有一上表面，其与所述波长转换层的所述上出光面齐平。
9.根据权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于，所述发光面的面积大于所述入光面的面积。
10.根据权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于，所述波长转换层具有一外端部，且所述外端部限位在所述反射结构上。
11.根据权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于，所述反射结构披覆所述发光单元的侧面。
12.根据权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于，所述发光单元包括间隔排列的多个发光二极管。
13.根据权利要求1或12所述的发光二极管封装结构，其特征在于，所述发光单元及所述反射结构之间具有至少一间隙。
14.根据权利要求13所述的发光二极管封装结构，其特征在于，所述发光二极管封装结构还进一步包括一填隙胶体，所述填隙胶体填充于所述至少一间隙内。
15.根据权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于，所述发光单元包括一个或多个的发光二极管芯片，且所述发光二极管芯片是水平式发光二极管芯片、垂直式发光二极管芯片或倒装式发光二极管芯片。
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