CN1949548A - 发光装置 - Google Patents

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Abstract

一种发光装置是在连接电源后，输出光源；该发光装置至少包括：发光体，具有至少二个用于连接电源的电极，在该电极连接电源后使该发光体提供光源，其中，该电极与该发光体提供光源的出光面位于同侧；以及承载体，用于接置该发光体，它具有容置该发光体的凹槽，该凹槽对应于该发光体提供光源的出光面，且该凹槽是在靠近该发光体出光面形成一渐缩状，并在该承载体与该发光体的接置处，分别设有与该发光体电极电性连接的导接部；本发明借由该发光体与承载体的简易结构相互配合，利用导接部供外部电源接置提供光源，不仅结构厚度薄，使电源的电流路径短且具有低串联热阻以及低成本的优点，更可进一步通过增加凹槽的深度以提高收光效率。

Description

发光装置
技术领域
本发明是关于一种发光装置，特别是关于一种应用在高功率发光二极管(LED)的发光装置。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode；LED)由于具有寿命长、体积小、发热量低、耗电量少、反应速度快、无辐射及单色性发光的特性及优点，因此被广泛应用在指示灯、广告看板、交通信号灯、车灯、显示器面板、通信器具、消费性电子等产品中。
发光二极管的倒装芯片技术关系着未来高功率发光二极管的产业发展，现今产业采用的封装技术各有不同。首先如图1A至图1C所示，它是倒装芯片式(flip chip)封装制程，如图1A，在铝基板10上形成有多个电性连接电极(bump)11，再如图1B，将发光二极管芯片12以倒装芯片的方式与该铝基板10进行粘合，接着如图1C所示，进行点胶(underfill)以及封装(package)制程。
如图2A至图2C所示，它是表示引线接合式(wire bonding)封装制程，如图2A，它是在铝基板或陶瓷基板(如图中符号20)上涂布银胶21，再如图2B，将已倒装芯片完成的发光二极管芯片装置22粘合在该铝基板或陶瓷基板(如图中符号20)，并进行引线接合制程，接着如图2C所示，进行点胶以及封装制程。
但是上述二种封装制程因封装胶体与该铝基板或陶瓷基板的膨胀系数不同，两者接合时容易产生形变与剥离的情况，该铝基板或陶瓷基板是将发光二极管芯片电性连接到外部，导电路径过长，会造成铝基板或陶瓷基板吸热过度，导致批量生产比较困难，另外，在多颗产品使用时，铝基板或陶瓷基板的结构较脆弱，因此，进行回焊(IR Reflow)前，必需对于铝基板或陶瓷基板进行加工，才能够顺利完成回焊步骤，因而造成成本过高。
再如图3A至图3C以及图4A至图4C所示，它是表示二种利用导线架(Lead Frame)30及40以及散热片(Heat Sink)31及41的封装制程，如图3A及图4A，它是在一导线架30及40上的散热片31及41涂布银胶32及42，再如图3B及图4B，将已倒装芯片完成的发光二极管芯片装置33及43粘合在该导线架30及40，并进行引线接合制程，接着如图3C及图4C所示，进行点胶以及封装制程。
然而上述二种封装制程因串联热阻较高，容易产生可靠性的问题，另外，这种制程的产品使用堆栈技术，因而造成产品厚度过厚的问题，从正面进行加工时，槽内深度必需设计较浅(如图4A至图4C)，以方便进行加工，故因槽内深度浅，导致收光效果较差。
又如图5A至图5C及图6A至图6C，它是陶瓷基板以及注射成型导线架的封装制程及组装应用示意图，其中，若用陶瓷材料作为基板50材质(如图5A至图5C)，会造成成本过高的问题，且组装应用时必须使用铝基板51，另外，对于图6A至图6C，利用注射成型的方式，也会造成串联热阻过高，因而无法应用在高功率发光二极管的封装，且也如同上述(图4A至图4C)，受限于凹槽深度较浅的关系，造成收光效果差的问题。
因此，如何提供一种低串联热阻、低封装与应用成本，且降低封装后产品的高度，提高收光效率的发光二极管封装，实为此产业中亟待解的问题。
发明内容
为克服上述现有技术的问题，本发明的主要目的在于提供一种提供光源、减低结构厚度的发光装置。
本发明的另一目的在于提供一种能降低串联热阻的发光装置。
本发明的再一目的在于提供一种能降低制造成本的发光装置。
本发明的又一目的在于提供一种能提高收光效率的发光装置。
为达成上揭及其它目的，本发明的发光装置至少包括：该发光装置至少包括：发光体，具有至少二个用于连接电源的电极，在该电极连接电源后使该发光体提供光源，其中，该电极与该发光体提供光源的出光面位于同侧；以及承载体，用于接置该发光体，它具有容置该发光体的凹槽，该凹槽对应于该发光体提供光源的出光面，且该凹槽是在靠近该发光体出光面形成一渐缩状，并在该承载体与该发光体的接置处，分别设有与该发光体电极电性连接的导接部，其中，该导接部是由该承载体与该发光体电性连接处延伸设置在该承载体的外缘，提供电源接置。
另一种本发明的发光装置包括：发光体，具有至少二个用于连接电源的电极，在该电极连接电源后使该发光体提供光源，其中，该电极与该发光体提供光源的出光面位于同侧；承载体，用于接置该发光体，它具有用于容置该发光体的凹槽，该凹槽对应于该发光体提供光源的出光面，且该凹槽是在靠近该发光体出光面形成一渐缩状，并在该承载体与该发光体的接置处分别设有与该发光体电极电性连接的导接部，该导接部是由该承载体与该发光体电性连接处延伸设置在该承载体靠近该发光体出光面的外缘，供电源的接置，其中，在该凹槽对应该发光体出光面之处设有一个光反射部，该光反射部将该发光体所发出光源的光束反射到凹槽槽壁后，形成一条近似准直的光束，以提高光源的利用率，该凹槽填充有胶体，该胶体用于在该承载体中固定该光反射部以及该发光体；以及导热体，与该发光体的非出光面相互接置，进行热传导，为该发光体提供散热效果。
又一种本发明的发光装置包括：发光体，具有至少二个用于连接电源的电极，在该电极连接电源后使该发光体提供光源，其中，该电极与该发光体提供光源的出光面位于同侧；承载体，用于接置该发光体，具有容置该发光体的凹槽，该凹槽对应于该发光体提供光源的出光面，且该凹槽是在靠近该发光体出光面形成一渐缩状，并在该承载体与该发光体的接置处分别设有一与该发光体电极电性连接的导接部，该导接部是由该承载体与该发光体电性连接处延伸设置在该承载体靠近该发光体出光面的外缘，供电源接置，其中，在该凹槽对应该发光体出光面之处设有光转换部，该光转换部用于改变该发光体所发出光源的光波长范围，以提高光源的利用率，该凹槽填充有胶体，该胶体用于将该光转换部以及该发光体固定在该承载体；以及导热体，与该发光体的非出光面相互接置，进行热传导，为该发光体提供散热效果。
与现有技术相比，本发明借由该发光体与承载体的简易结构相互配合，利用导接部供外部电源接置提供光源，不仅结构厚度薄，使电源的电流路径短且具有低串联热阻以及低成本的优点，更可进一步通过增加凹槽的深度以提高收光效率。
附图说明
图1A至图1C是第一种现有发光二极管封装结构；
图2A至图2C是第二种现有发光二极管封装结构；
图3A至图3C是第三种现有发光二极管封装结构；
图4A至图4C是第四种现有发光二极管封装结构；
图5A至图5C是第五种现有发光二极管封装结构；
图6A至图6C是第六种现有发光二极管封装结构；
图7A至图7E是本发明发光装置基本结构的组合方式；
图8A及图8B是本发明发光装置的另外二种结构示意图；
图9A及图9B是本发明承载体的另一结构示意图；
图10是本发明发光装置的另一侧面剖示图；
图11是图9的俯视示意图；以及
图12、图13及图14是本发明发光体的其它俯视示意图。
具体实施方式
实施例
如图7A至图7E、图8A至图8B、图9A至图9B、图10、图11、图12、图13及图14所示，它是本发明发光装置的相关附图。其中，须注意的是，该附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构。因此，在该附图中仅显示与本发明有关的组件，且所显示的组件并非以实际实施时的数目、形状以及尺寸比例等加以绘制，其实际实施时的数目、形状及尺寸比例为一种选择性的设计，且其组件布局形态可能更为复杂。
如图7A至图7E所示，它是本发明发光装置的结构组合示意图，本发明的发光装置在接置电源后，输出光源用于应用，它至少包括发光体60(如图7A所示)以及一用于接置该发光体60的承载体61(如图7B所示)。
该发光体60如图7A所示，它具有至少二个用于接置电源的电极600及601，并在接置电源后提供光源，其中，该电极600及601是与该发光体60提供光源的出光面位于同侧，该发光体60较佳是由至少一个发光晶粒602以及至少一供该发光晶粒602接置的基板603组成，其中，该发光晶粒602是用金球、锡球或任何导电导热材质借由倒装芯片方式(flip chip)与该基板603电性连接，并在该基板603上设有用于接置电源的电极600及601，该基板603较佳硅(Si)、铝(Al)或碳(C)等材料制成的基板。
该承载体61如图7B所示，是PPA树脂(聚邻苯二甲酰胺)或PC热塑性等任何绝缘材料注射成形或组装成形的导线架(Lead Frame)，它具有一容置该发光体60的凹槽610，该凹槽610是对应于该发光体60提供光源的出光面，且该凹槽610是在靠近该发光体60出光面形成一渐缩状，并对应该发光体60电极600及601设有与该发光体60电极600及601电性连接的导接部611及612，为使该发光体60的电极600及601与该导接部611及612固定粘合，在本实施例中，该导接部611及612还涂布有导电胶613及614，该导电胶613及614使该导接部611及612与该发光体60的电极600及601相互固定粘合并电性连接，且该导电胶613及614是银胶、锡膏以及含铅锡膏等，上述用于导接部611及612与该发光体60电极600及601相互固定并电性连接的具体方式，并非局限于上述导电胶613及614，还可利用金球或锡球其中一种以倒装芯片方式(flip chip)加以实施，或利用导电键合材料用超音波键合技术的方式加以实施，其中，该导接部611及612是由该承载体61与该发光体60电性连接处延伸设置在该承载体61的外缘，用于接置电源，它的材质是导电导体，如金、银、铜、锡、铝等导电材料。
如图7C所示，将该发光体60如箭头方向与该承载体61借由上述导电胶613及614相互接置，形成如图7D所示的结构，接着如图7E所示，进行点胶(underfill)以及封装(package)步骤，在该凹槽610内填充在该承载体61固定该发光体60的胶体617，即形成本发明发光装置，另外，该胶体617除了如图7E所示，在出光面形成平面状之外，也可在点胶(underfill)以及封装(package)步骤进行时，将出光面之处设置为透镜或其它与透镜等效的形状，如此一来，更能提高其收光效果。
还有如图8A所示，更可在该凹槽610对应该发光体60出光面之处设置一光反射部615，该光反射部615用于将该发光体60发出光源的光束反射到凹槽610槽壁后，借由该凹槽610槽壁反射形成一近似准直的光束，提高了光源的利用率，此光反射部615是借由上述胶体617加以固定，且该光反射部615可借由电镀反光材料、套合组装反光材料等方式进行设置。
又如图8B所示，该凹槽对应该发光体出光面之处也可设有一光转换部616，该光转换部616用于改变该发光体60发出光源的光波长范围，提高光源的利用率，此光转换部616是借由上述胶体617加以固定，且该光转换部616是借由涂布萤光转换材料的方式进行设置。
如图9A所示，本发明的承载体61a因本身的结构厚度薄，因而可借由增加承载体61a内的凹槽610a深度，提高其收光效率，最后如图9B所示，也经由点胶及封装步骤，将该发光体60a固定在该承载体61a，因此本发明发光装置的基本实施形态结构厚度不仅比现有技术的结构厚度薄，更因较薄的结构减少了制程成本，另外，若要制作与现有技术相同厚度的结构，本发明发光装置会因凹槽610a深度较深，也比现有技术具有较好的收光效率。
为解决本发明发光装置的散热问题，本发明也提供了另一种实施形态。如图10所示，它是将本发明发光装置的发光体60b的非出光面与一导热体62相互接置，进行热传导，为该发光体60b在接置电源后提供一较佳的散热效果(如图中所示，它是由印刷电路板70提供电源)，该导热体62是铝(Al)、铜(Cu)、铁(Fe)以及导热系数至少为50材质制成的板体，另外，该导热体62与该发光体60b的相互接置处更可设置有一粘着层63，将该发光体60b固定在该导热体62表面，此粘着层63是散热胶，作为传导热能的介质。因此，本发明发光装置是利用导电与导热分离概念设计的结构，可避免现有技术导电与导热是由同一组件进行传导，且因导电路径过长，造成铝基板吸热严重、串联热阻过高以及可靠性差的问题。
如图11所示，它是图10实施形态的俯视图，由此附图即可得知，该发光体60b是单晶单色，然而本发明发光装置的发光体60b的应用并非局限于单晶单色，如图12所示，也可实施为多晶单色，以混光的效果达到单色光源的输出，又如图13及图14所示，也可实施为多晶多色，以多个发光体60c及60d，交互闪烁，令发光面形成多彩光源输出，此外，更可实施为发出的光为紫外光的发光体(未标出)。
综上所述，本发明的发光装置至少包括一具有至少二个用于接置电源以提供光源电极的发光体以及一用于接置该发光体的承载体，其中，该电极是与该发光体提供光源的出光面位于同侧，该承载体具有一容置该发光体且对应该发光体提供光源的出光面的凹槽，且该凹槽是靠近该发光体出光面形成一渐缩状，并在该承载体与该发光体的接置处分别设有一与该发光体电极电性连接的导接部，其中，该导接部是由该承载体与该发光体电性连接处延伸设置在该承载体的外缘，用于电源的接置，因此，本发明是借由该发光体与承载体的简易结构相互配合，利用导接部供外部电源接置提供光源，不仅因结构厚度薄，使电源的电流路径短且具有低串联热阻以及低成本的优点，更可进一步增加凹槽的深度以提高收光效率；此外，本发明与现有技术最大的差别在于本发明是使用一中空承载体，在组装时，由该承载体的后方将发光体置入该承载体内的凹槽，这种封装形式可改善现有技术只能从该承载体正向置入该发光体的缺点，并且可通过任意调整该承载体的凹槽的深浅度，改变输出光线的发光角度，故而不受限于现有封装机本身只能使用凹槽深度为6mm以下承载体的限制。

Claims (60)

1.一种发光装置，其特征在于，该发光装置至少包括：
发光体，具有至少二个用于连接电源的电极，在该电极连接电源后使该发光体提供光源，其中，该电极与该发光体提供光源的出光面位于同侧；以及
承载体，用于接置该发光体，它具有容置该发光体的凹槽，该凹槽对应于该发光体提供光源的出光面，且该凹槽是在靠近该发光体出光面形成一渐缩状，并在该承载体与该发光体的接置处，分别设有与该发光体电极电性连接的导接部，其中，该导接部是由该承载体与该发光体电性连接处延伸设置在该承载体的外缘，提供电源接置。
2.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，该发光体是由至少一个发光晶粒以及至少一个供该发光晶粒接置的基板组成，且该基板与该发光晶粒电性连接，并在该基板上设有用于接置电源的电极。
3.如权利要求1或2所述的发光装置，其特征在于，该发光体是单晶单色、多晶单色、多晶多色或发出的光为紫外光中的一种。
4.如权利要求2所述的发光装置，其特征在于，该发光晶粒是用金球、锡球或导电导热材质中的一种，借由倒装芯片方式与该基板电性连接。
5.如权利要求2或4所述的发光装置，其特征在于，该发光晶粒是二极管发光晶粒。
6.如权利要求2所述的发光装置，其特征在于，该基板的主要材质是硅、铝或碳中的一种。
7.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，该承载体是导线架。
8.如权利要求7所述的发光装置，其特征在于，该导线架是以注射成型或组装成型其中一种形式形成的。
9.如权利要求7或8所述的发光装置，其特征在于，该导线架的主要材质为PPA树脂、PC热塑性材料或绝缘材料中的一种。
10.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，该凹槽对应该发光体出光面之处还设有光反射部，该光反射部用于将该发光体发出光源的光束反射到该凹槽槽壁后，形成一近似准直光束，提高光源的利用率。
11.如权利要求10所述的发光装置，其特征在于，该光反射部是借由电镀反光材料或套合组装反光材料中的一种方式进行设置。
12.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，该凹槽对应该发光体出光面之处还设有光转换部，该光转换部用于改变该发光体所发出光源的光波长范围，提高光源的利用率。
13.如权利要求12所述的发光装置，其特征在于，该光转换部是借由涂布萤光转换材料的方式进行设置。
14.如权利要求10所述的发光装置，其特征在于，该凹槽填充有胶体，该胶体用于将该光反射部以及该发光体固定在该承载体。
15.如权利要求12所述的发光装置，其特征在于，该凹槽填充有胶体，该胶体用于将该光转换部以及该发光体固定在该承载体。
16.如权利要求15所述的发光装置，其特征在于，该胶体还在该发光装置的出光面形成透镜形状，以提高收光效果。
17.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，该导接部的材质是导电导体。
18.如权利要求17所述的发光装置，其特征在于，该导体是金、银、铜、锡、铝或导电材料中的一种。
19.如权利要求1或17所述的发光装置，其特征在于，该导接部还借由导电胶、金球或锡球其中一种材料或导电键合材料与该发光体电极电性连接。
20.如权利要求19所述的发光装置，其特征在于，该导电胶是银胶、锡膏或含铅锡膏中的一种。
21.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，该发光装置还包括一个导热体，该导热体与该发光体的非出光面相互接置，进行热传导，为该发光体提供散热效果。
22.如权利要求21所述的发光装置，其特征在于，该导热体的材质是铝、铜、铁或导热系数至少为50材质中的一种。
23.如权利要求21所述的发光装置，其特征在于，该导热体与该发光体的相互接置处还设有粘着层。
24.如权利要求23所述的发光装置，其特征在于，该粘着层是散热胶。
25.一种发光装置，其特征在于，该发光装置包括：
发光体，具有至少二个用于连接电源的电极，在该电极连接电源后使该发光体提供光源，其中，该电极与该发光体提供光源的出光面位于同侧；
承载体，用于接置该发光体，它具有用于容置该发光体的凹槽，该凹槽对应于该发光体提供光源的出光面，且该凹槽是在靠近该发光体出光面形成一渐缩状，并在该承载体与该发光体的接置处分别设有与该发光体电极电性连接的导接部，该导接部是由该承载体与该发光体电性连接处延伸设置在该承载体靠近该发光体出光面的外缘，供电源的接置，其中，在该凹槽对应该发光体出光面之处设有一个光反射部，该光反射部将该发光体所发出光源的光束反射到凹槽槽壁后，形成一条近似准直的光束，以提高光源的利用率，该凹槽填充有胶体，该胶体用于在该承载体中固定该光反射部以及该发光体；以及
导热体，与该发光体的非出光面相互接置，进行热传导，为该发光体提供散热效果。
26.如权利要求25所述的发光装置，其特征在于，该发光体是由至少一个发光晶粒以及至少一个供该发光晶粒作接置的基板组成，且该基板与该发光晶粒电性连接，并在该基板上设有用于接置电源的电极。
27.如权利要求25或26所述的发光装置，其特征在于，该发光体是单晶单色、多晶单色、多晶多色或所发出的光为紫外光中的一种。
28.如权利要求26所述的发光装置，其特征在于，该发光晶粒是以金球、锡球或导电导热材质中的一种材料借由倒装芯片方式与该基板电性连接。
29.如权利要求26或28所述的发光装置，其特征在于，该发光晶粒是二极管发光晶粒。
30.如权利要求26所述的发光装置，其特征在于，该基板的主要材质是硅、铝或碳中的一种。
31.如权利要求25所述的发光装置，其特征在于，该承载体是导线架。
32.如权利要求31所述的发光装置，其特征在于，该导线架是以注射成型或组装成型中的一种形式成形。
33.如权利要求31或32所述的发光装置，其特征在于，该导线架的主要材质为PPA树脂、PC热塑性材料或绝缘材料中的一种。
34.如权利要求25所述的发光装置，其特征在于，该导接部的材质是导电导体。
35.如权利要求34所述的发光装置，其特征在于，该导体是金、银、铜、锡、铝或导电材料中的一种。
36.如权利要求25或34所述的发光装置，其特征在于，该导接部还借由导电胶、金球或锡球中的一种材料或导电键合材料与该发光体电极电性连接。
37.如权利要求36所述的发光装置，其特征在于，该导电胶是银胶、锡膏或含铅锡膏中的一种。
38.如权利要求25所述的发光装置，其特征在于，该胶体还在该发光装置的出光面形成透镜形状，以提高收光效果。
39.如权利要求25所述的发光装置，其特征在于，该光反射部是借由电镀反光材料或套合组装反光材料中的一种的方式进行设置。
40.如权利要求25所述的发光装置，其特征在于，该导热体的材质是铝、铜、铁或导热系数至少为50材质中的一种。
41.如权利要求25所述的发光装置，其特征在于，该导热体与该发光体的相互接置处还设有粘着层。
42.如权利要求41所述的发光装置，其特征在于，该粘着层是散热胶。
43.一种发光装置，其特征在于，该发光装置包括：
发光体，具有至少二个用于连接电源的电极，在该电极连接电源后使该发光体提供光源，其中，该电极与该发光体提供光源的出光面位于同侧；以及
承载体，用于接置该发光体，具有容置该发光体的凹槽，该凹槽对应于该发光体提供光源的出光面，且该凹槽是在靠近该发光体出光面形成一渐缩状，并在该承载体与该发光体的接置处分别设有一与该发光体电极电性连接的导接部，该导接部是由该承载体与该发光体电性连接处延伸设置在该承载体靠近该发光体出光面的外缘，供电源接置，其中，在该凹槽对应该发光体出光面之处设有光转换部，该光转换部用于改变该发光体所发出光源的光波长范围，以提高光源的利用率，该凹槽填充有胶体，该胶体用于将该光转换部以及该发光体固定在该承载体；
导热体，与该发光体的非出光面相互接置，进行热传导，为该发光体提供散热效果。
44.如权利要求43所述的发光装置，其特征在于，该发光体是由至少一个发光晶粒以及至少一个供该发光晶粒接置的基板组成，且该基板与该发光晶粒电性连接，并在该基板上设有用于接置电源的电极。
45.如权利要求43或44所述的发光装置，其特征在于，该发光体是单晶单色、多晶单色、多晶多色或所发出的光为紫外光中的一种。
46.如权利要求44所述的发光装置，其特征在于，该发光晶粒是以金球、锡球或导电导热材质中的一种借由倒装芯片方式与该基板电性连接。
47.如权利要求44或46所述的发光装置，其特征在于，该发光晶粒是二极管发光晶粒。
48.如权利要求44所述的发光装置，其特征在于，该基板的主要材质是硅、铝或碳中的一种。
49.如权利要求43所述的发光装置，其特征在于，该承载体是导线架。
50.如权利要求49所述的发光装置，其特征在于，该导线架是以注射成型或组装成型中的一种形式成形的。
51.如权利要求49或50所述的发光装置，其特征在于，该导线架的主要材质为PPA树脂、PC热塑性材料或绝缘材料中的一种。
52.如权利要求43所述的发光装置，其特征在于，该导接部的材质是导电导体。
53.如权利要求52所述的发光装置，其特征在于，该导体是金、银、铜、锡、铝或导电材料中的一种。
54.如权利要求43或52所述的发光装置，其特征在于，该导接部还借由导电胶、金球或锡球中的一种材料或导电键合材料与该发光体电极电性连接。
55.如权利要求54所述的发光装置，其特征在于，该导电胶是银胶、锡膏或含铅锡膏中的一种。
56.如权利要求43所述的发光装置，其特征在于，该胶体还在该发光装置的出光面形成透镜形状，以提高收光效果。
57.如权利要求43所述的发光装置，其特征在于，该光转换部是借由涂布萤光转换材料的方式进行设置。
58.如权利要求43所述的发光装置，其特征在于，该导热体的材质是铝、铜、铁或导热系数至少为50材质中的一种。
59.如权利要求43所述的发光装置，其特征在于，该导热体与该发光体的相互接置处还设有粘着层。
60.如权利要求59所述的发光装置，其特征在于，该粘着层是散热胶。
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