CN204668357U - 半导体发光元件及其发光装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种半导体发光元件及其发光装置，半导体发光元件包含透光基板、发光二极体结构与光学单元，该透光基板具有相对设置的支撑面及第二主表面；该发光二极体结构设置在该支撑面，且与未和发光二极体结构重叠的至少部分支撑面形成可出光的第一主表面；该光学单元设置在该第一主表面，并包含覆盖边及对应的光发散边，其中该覆盖边面向该透光基板；该光学单元还包含至少一光学结构，设置在该光发散边，以根据光线的波长将该覆盖边所接收光线的至少一部分发散到不同方向。本实用新型的半导体发光元件可以达到多向性出光、混光与色散的发光效果。

Description

半导体发光元件及其发光装置

技术领域

本实用新型提供一种半导体发光元件及其发光装置，尤指一种可提供多向性光源的半导体发光元件、及具有此种半导体发光元件的发光装置。

背景技术

发光二极体(light emitting diode, LED)本身所发出来的光是一种指向性的光源，并非如传统灯泡为一种发散型的光源。因此，发光二极体在应用上会受到限制。举例而言，传统发光二极体在一般室内/室外的照明应用无法或难以达到所需要的发光效果。另外，传统发光二极体的发光装置仅可单面发光，因此其发光效率(luminance efficiency) 较传统一般室内/室外照明的发光装置低。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种半导体发光元件及其发光装置。

为实现上述实用新型目的之一，本实用新型提供一种半导体发光元件，包含透光基板、发光二极体结构及光学单元，透光基板具有相对设置的支撑面以及第二主表面；发光二极体结构设置在该支撑面，并与未和该发光二极体结构重叠的至少部分该支撑面形成可出光的第一主表面，该发光二极体结构产生的至少部分光线通过该透光基板且从该第二主表面出光；光学单元设置在该第一主表面，该光学单元包含覆盖边以及光发散边，该覆盖边面向该透光基板，且该光发散边的位置对应于该覆盖边；其中，该光学单元还包含至少一光学结构，设置在该光发散边，该光学结构根据光线的波长将该覆盖边所接收光线的至少一部分发散到不同方向。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，该半导体发光元件还包含波长转换层，设置在该光学单元与该透光基板之间，该光学单元的该覆盖边的表面平行于该波长转换层的对应表面。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，该光学单元还包含第一发散部以及第二发散部，分别覆盖该透光基板的该第一主表面与该第二主表面。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，该光学单元还包含连接部，该连接部连接该第一发散部与该第二发散部。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，该连接部具有一表面面向该透光基板的端面，且该连接部具有凹处。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，该连接部的该凹处的剖视面具有角度在70度至140度之间的凹陷角。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，该凹陷角的角度等于90度。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，该光学单元的该连接部包含至少一光学结构，该光学结构设置在从该第一发散部的光发散边延伸或从该第二发散部的光发散边延伸形成的表面。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，该光学结构的剖视面为三角形，且该三角形包含角度在30度至140度之间的顶角。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，该光学结构的剖视面为三角形，且该三角形包含角度在50度至140度之间的顶角。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，该顶角的角度为等于70度。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，该光学结构的数量多于一个，且该些光学结构以阵列、交错排列或同心排列设置。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，该连接部包含凸起部。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，该凸起部的曲率半径在0.01 mm至10 mm之间。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，该凸起部的该曲率半径等于3 mm。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，该光学单元的至少一部分直接接触该波长转换层。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，该光学单元的该覆盖边和该波长转换层间的距离在0 mm至2 mm之间。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，该光学单元的该覆盖边和该波长转换层间的该距离等于0.2 mm。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，该光学单元的该连接部和该透光基板间的距离在0 mm至2 mm之间。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，该光学单元的该连接部和该透光基板间的该距离等于0.2 mm。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，该光学单元的至少一部分直接接触该发光二极体结构。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，该光学单元的该覆盖边和该发光二极体结构间的距离在0 mm至2 mm之间。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，该光学结构为角锥形。

为实现上述实用新型目的之一，本实用新型提供一种半导体发光元件，包含立方形发光单元及光学单元，光学单元设置在该立方形发光单元的至少一发光面上，该光学单元包含覆盖边以及光发散边，该覆盖边面向该立方形发光单元，且该光发散边的位置对应于该覆盖边；其中，该光学单元还包含至少一光学结构，设置在该光发散边，该光学结构根据光线的波长将该覆盖边所接收光线的至少一部分发散到不同方向。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，该立方形发光单元包含相对的至少二发光面，该光学单元还包含第一发散部以及第二发散部，该第一发散部及该第二发散部分别覆盖该立方形发光单元的该些发光面。

为实现上述实用新型目的之一，本实用新型提供一种发光装置，包含如上所述的半导体发光元件及水晶构件，水晶构件设置在靠近该半导体发光元件的位置，该水晶构件用来接收该半导体发光元件发出的光线。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，该半导体发光元件和该水晶构件间的距离在0 cm至20 cm之间。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本实用新型的半导体发光元件可以达到多向性出光、混光与色散的发光效果。

附图说明

图1与图2为本实用新型的一较佳实施例的半导体发光元件的结构示意图；

图3、图4与图5为本实用新型的一较佳实施例的不同形式的发光二极体结构与导线的耦接示意图；

图6与图7为本实用新型的一较佳实施例的波长转换层的配置示意图；

图8为本实用新型的另一较佳实施例的半导体发光元件的剖面示意图；

图9为本实用新型的另一较佳实施例的半导体发光元件的剖面示意图；

图10为本实用新型的另一较佳实施例的半导体发光元件的立体示意图；

图11为本实用新型的一较佳实施例的承载座的示意图；

图12为本实用新型的一较佳实施例的电路板的示意图；

图13为本实用新型的一较佳实施例的反射镜的示意图；

图14为本实用新型的一较佳实施例的类钻碳膜的示意图；

图15为本实用新型的另一较佳实施例的发光装置的示意图；

图16为本实用新型的另一较佳实施例的发光装置的示意图；

图17为本实用新型的另一较佳实施例的发光装置的示意图；

图18、图19与图20为本实用新型的一较佳实施例的透光基板插接或粘接于承载座的示意图；

图21与图22为本实用新型的一较佳实施例的透光基板粘接于具支架的承载座的示意图；

图23为本实用新型的另一较佳实施例的发光装置的示意图；

图24为本实用新型的另一较佳实施例的发光装置的装置基座的示意图；

图25为本实用新型的另一较佳实施例的发光装置的立体示意图；

图26、图27、图28与图29为本实用新型的一较佳实施例的透光基板以点对称或线对称形式设置于承载机构的示意图；

图30为本实用新型的另一较佳实施例的发光装置的示意图；

图31与图32为本实用新型的一较佳实施例的灯罩的示意图；

图33为本实用新型另一较佳实施例的发光装置的示意图；

图34为本实用新型另一较佳实施例的发光装置的示意图；

图35为本实用新型另一较佳实施例的发光装置的示意图；

图36为本实用新型另一较佳实施例的发光装置的示意图；

图37为本实用新型另一较佳实施例的发光装置的示意图；

图38至图40为本实用新型图33至图37所示实施例的光学单元的较佳态样的示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本实用新型进行详细描述。但这些实施方式并不限制本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。

请参考图1与图2，图1与图2为本实用新型的一较佳实施例的半导体发光元件的结构示意图。如图1与图2所示，半导体发光元件1包括：透光基板2；支撑面210；第一主表面21A；第二主表面21B以及至少一发光二极体结构3。平板或薄片状的透光基板2本身具有两个主要表面，其中之一为支撑面210，具有发光功能的发光二极体结构3可设置于此支撑面210之上。发光二极体结构3未被透光基板2遮蔽的发光面34与未设置发光二极体结构3的部分支撑面210共同形成可发光的第一主表面21A。透光基板2未设有发光二极体结构3的另一主要表面则为第二主表面21B。前述布置方式反之亦可，且亦可于透光基板2的两个面均设置发光二极体结构3。在本实用新型的一实施例中，发光二极体结构3可设置于透光基板2的支撑面210，并与设置于第二主表面21B的其它发光二极体结构3相应交错，使透光基板2的各面上的发光二极体结构3发光时，光线不被透光基板2另一面上的其它发光二极体结构3遮蔽，如此可相应增加半导体发光元件1的发光强度。透光基板2如蓝宝石基板、陶瓷基板、玻璃基板、塑胶或橡胶基板等等的材质可包括选自于氧化铝(Al2O3)、氧化镁、氧化铍、氧化钇、氧化钍、氧化锆、锆钛酸铅镧、砷化镓、硫化锌、硒化锌、氟化钙、氟化镁、碳化硅(SiC)或化学聚合物等的材料，其中，本实用新型较佳实施例之一采用蓝宝石基板作为透光基板2，因为蓝宝石基板大体上为单晶结构，不但具有较好的透光率，且散热能力佳，可延长半导体发光元件1的寿命。然而，使用传统蓝宝石基板于本实用新型中会有易碎裂的问题，故经实验验证，本实用新型的透光基板2较佳选用厚度大于或等于200微米(um)的蓝宝石基板，如此可达成较佳的可靠度，并有较佳的承载以及透光功能。为了使半导体发光元件1有效地发出多向性光线，例如双向性或全向性光线，本实用新型的半导体发光元件1至少有一发光二极体结构3较佳可选用出光角度大于180度的发光二极体结构。相应地，设置于透光基板2上的发光二极体结构3可从发光面34发出往远离透光基板2方向行进的光线，发光二极体结构3亦会发出至少部分进入透光基板2的光线。而进入透光基板2的光线除可从透光基板2的第二主表面21B出光外，亦可从未设置发光二极体结构3的部分支撑面210与基板2的其他表面出光。半导体发光元件1可以至少双面出光、多方向出光或全方向出光。于本实用新型中，第一主表面21A的面积或第二主表面21B的面积为设置于其表面上的所有发光二极体结构3的发光面34的总和面积的五倍以上，此系兼顾到发光效率以及散热等条件而为较佳的配置比例。

另外，本实用新型的另一较佳实施例是半导体发光元件1的第一主表面21A与第二主表面21B发出的色温差异等于或小于1500K，使半导体发光元件1有更全面一致的发光效果。尤其，当透光基板2的厚度如前所述，并使用出光的波长范围在大于或等于420纳米，且/或小于或等于470纳米的发光二极体结构3时，透光基板2的光穿透率可大于或等于70%。

本实用新型并不以上述实施例为限。下文将依序介绍本实用新型的其它较佳实施例，且为了便于比较各实施例的相异处并简化说明，在下文的各实施例中使用相同的符号标注相同的元件，且主要针对各实施例的相异处进行说明，而不再对重复部分进行赘述。

请参考图3、图4与图5，本实用新型为了获得供电以进行发光，发光二极体结构3包括第一电极31A与第二电极31B。第一电极31A与第二电极31B分别与透光基板2上的第一连接导线23A及第二连接导线23B电性连接。其中，图3、图4与图5分别揭示了不同形式的发光二极体结构3与导线的耦接方式。图3为横式发光二极体结构，其发光二极体结构3形成于透光基板2的支撑面210上，第一电极31A与第二电极31B以打线方式分别电性耦接于第一连接导线23A与第二连接导线23B。图4为覆晶式发光二极体结构3，将横式发光二极体结构3倒置并藉第一电极31A与第二电极31B使发光二极体结构3与透光基板2耦接。第一电极31A与第二电极31B以焊接或粘接方式分别电性耦接于第一连接导线23A与第二连接导线23B。如图5所示，第一电极31A与第二电极31B设置于发光二极体结构3的不同面，发光二极体结构3以直立方式设置，使第一电极31A与第二电极31B可以焊接或粘接方式分别与第一连接导线23A以及第二连接导线23B相连接。

请参考图6与图7，本实用新型的半导体发光元件1可更包括波长转换层4，其选择性设置于第一主表面21A或/与第二主表面21B之上，或是直接设置于发光二极体结构3上。波长转换层4可直接接触发光二极体结构3，或是与发光二极体结构3相邻一段距离而不直接接触。波长转换层4含有至少一种萤光粉，例如石榴石系、硫酸盐系或硅酸盐系等等无机或有机材质的萤光粉。波长转换层4用以将至少部分发光二极体结构3发出的光线转换为另一种波长范围的光线。例如，当发光二极体结构3发出蓝光，波长转换层4可转换部分蓝光为黄光，而使半导体发光元件1在蓝光与黄光混合之下最后发出白光。另外，因第一主表面21A的光源主要来自发光二极体结构3直接发出的光线，而第二主表面21B的光源是来自发光二极体结构3的光线穿过透光基板2发出的光，故第一主表面21A的光线强度(照度)会不同于第二主表面21B的光线强度(照度)。因此，本实用新型的另一较佳实施例的半导体发光元件1，第一主表面21A与第二主表面21B上的波长转换层4的萤光粉含量相应配置。较佳来说，在第一主表面21A的波长转换层4的萤光粉含量相对于在第二主表面21B的波长转换层4的萤光粉含量的比例范围较佳的可从1比0.5至1比3，或是在第二主表面21B的波长转换层4的萤光粉含量相对于在第一主表面21A的波长转换层4的萤光粉含量的比例范围较佳的可从1比0.5至1比3。如此，本实用新型的半导体发光元件1的照度或光形可以符合不同的应用需求，且半导体发光元件1的第一主表面21A与第二主表面21B发出的色温差异可控制在等于或小于1500K，以提升半导体发光元件1的波长转换效率与发光效果。

请参考图8。图8绘示了本实用新型的另一较佳实施例的半导体发光元件的剖面示意图。如图8所示，本实施例的半导体发光元件1包括透光基板2、与提供多向性出光功能的至少一发光二极体结构14。透光基板2具有彼此相对设置的支撑面210与第二主表面21B。发光二极体结构14设置于透光基板2的支撑面210上。发光二极体结构14包括第一电极16与第二电极18，以电性连接其它装置。发光二极体结构14未被透光基板2遮蔽的发光面34、与未设置发光二极体结构14的部分支撑面210共同形成第一主表面21A。

发光二极体结构14可包括基底141、N型半导体层142、主动层143与P型半导体层144。在此实施例中，发光二极体结构14的基底141可藉晶片结合层28与透光基板2耦接。出光亮度可因为晶片结合层28的材料特性最佳化而提高。举例来说，晶片结合层28的反射率较佳地介于基底141的反射率和透光基板2的反射率之间，藉以增加发光二极体结构14的出光亮度。此外，晶片结合层28可为透明粘胶或其它适合的结合材料。第一电极16与第二电极18设置在发光二极体结构14的另一侧与晶片结合层28相对。第一电极16与第二电极18分别电连接P型半导体层144与N型半导体层142(第二电极18和N型半导体层142的连接关系未示于图8)。第一电极16的上表面与第二电极18的上表面的水平标准实质相同。第一电极16与第二电极18可为金属电极，然不限于此。此外，半导体发光元件1还包括第一连接导线20、第二连接导线22以及波长转换层4。第一连接导线20与第二连接导线22设置在透光基板2。第一连接导线20与第二连接导线22可为金属导线或其它导电图案，但不限于此。第一电极16与第二电极18以打线或焊接方式分别连接到第一连接导线20与第二连接导线22，但不限于此。波长转换层4设置在透光基板2上并覆盖发光二极体结构14。此外，波长转换层4亦可设置于透光基板2的第二主表面21B上。

除此之外，在此实施例中为了增加光线从透光基板2离开的出光量并使出光的分布均匀，透光基板2的表面还可选择性地设置非平面结构12M。非平面结构12M可为各式凸出或凹陷的几何结构，例如金字塔、圆锥体、半球体或三角柱等，并可为规则性排列或随机性排列。再者，透光基板2的表面也可选择性设置类钻碳(diamond-like carbon, DLC)膜25以增加导热及散热效果。

请参考图9，图9绘示了本实用新型的另一较佳变化实施例的半导体发光元件的示意图。相较于图8所示的实施例，在本实施例的半导体发光元件1中，第一电极16、第二电极18与第一晶片结合层28A设置于发光二极体结构14的相同面。第一电极16与第二电极18利用覆晶方式电连接于第一连接导线20与第二连接导线22。其中，第一连接导线20与第二连接导线22可分别从相应的第一电极16与第二电极18的位置延伸生成。第一电极16与第二电极18可藉由第二晶片结合层28B分别电连接于第一连接导线20与第二连接导线22。第二晶片结合层28B可为导电凸块，例如金质凸块或焊料凸块，也可为导电胶，例如银胶，亦可为共熔合金层，例如金锡(Au-Sn)合金层或低熔点(In-Bi-Sn)合金层，然不限于此。在此实施例中，第一晶片结合层28A可为空缺或包含波长转换层4。

请参考图10，图10绘示了本实用新型的另一较佳实施例的半导体发光元件的立体示意图。如图10所示，本实用新型的半导体发光元件310包括透光基板2、至少一发光二极体结构3、第一连接电极311A、第二连接电极311B与至少一波长转换层4。发光二极体结构3设置于透光基板2的支撑面210上，且形成可发光的第一主表面21A。在此实施例中，发光二极体结构3的出光角度大于180度，且发光二极体结构3所发出的至少部分光线会射入透光基板2，而射入光线的至少一部分会从对应第一主表面21A的第二主表面21B出光，且射入光线的其余部分从透光基板2的其他表面出光，进而达到半导体发光元件310的多向性出光的发光效果。第一连接电极311A以及第二连接电极311B分别设置于透光基板2的不同侧或相同侧（未示于图10）。第一连接电极311A与第二连接电极311B可分别为透光基板2上的半导体发光元件310的第一连接导线与第二连接导线所延伸的晶片对外电极，故第一连接电极311A与第二连接电极311B相应地电性连接于发光二极体结构3。波长转换层4至少覆盖发光二极体结构3、并暴露至少部分的第一连接电极311A与第二连接电极311B。波长转换层4至少部分吸收发光二极体结构3及/或透光基板2所发出的光线，并转换成另一波长范围的光线，然后与未被波长转换层4吸收的光线混光，以增加半导体发光元件310的发光波长范围，改善半导体发光元件310的发光效果。由于本实施例的半导体发光元件310具有分别设置于透光基板2的第一连接电极311A与第二连接电极311B，传统的发光二极体封装制程可省略，半导体发光元件310可独自完成制作后再与适合的承载座进行结合，因此可达到提升整体制造良率、简化结构以及增加所配合的承载座设计变化等优点。

请参考图11，本实用新型的一实施例使用至少一前述半导体发光元件的发光装置11。发光装置11包括承载座5与前述的半导体发光元件。半导体发光元件的透光基板2除可平放于此承载座5，亦可立设于其上并耦接于此承载座5。透光基板2与承载座5之间具有第一夹角θ1，第一夹角θ1可为固定或根据发光装置的光形需要而变动。第一夹角θ1的范围较佳地介于30度至150度之间。

请参考图12，本实用新型的发光装置11的承载座5还可包括电路板6，其耦接于外部电源。电路板6并电性耦接于透光基板2上的第一连接导线以及第二连接导线（未示于图12），而与发光二极体结构3电性连接，使外部电源透过电路板6供应发光二极体结构3发光所需电源。在本实用新型的其它较佳实施例中，若无设置此电路板6，发光二极体结构3亦可透过第一连接导线以及第二连接导线（未示于图12）直接电性连接于承载座5，使外部电源可经由承载座5对发光二极体结构3供电。

请参考图13，本实用新型的发光装置11还可包括反射镜或滤光器8，设置于透光基板2的第二主表面21B或支撑面210。反射镜或滤光器8可反射该发光二极体结构3所发出的至少部分穿透该透光基板2的光线，而使部分被反射光线改由该第一主表面21A射出。反射镜8可包括至少一金属层或布拉格反射镜(Bragg reflector)，但不以此为限。布拉格反射镜可由多层具有不同折射率的介电薄膜所堆叠而构成，或是由多层具有不同折射率的介电薄膜与多层金属氧化物所堆叠而构成。

请参考图14，本实用新型的发光装置11还可包括类钻碳(diamond-like carbon, DLC)膜9，其中类钻碳膜9设置于透光基板2的支撑面210及/或第二主表面21B上，以增加导热及散热效果。

请参考图15。图15绘示了本实用新型的另一较佳实施例的发光装置的示意图。如图15所示，本实施例的发光装置10包括承载座26与至少一前述的半导体发光元件。半导体发光元件包括透光基板2与至少一发光二极体结构14。半导体发光元件可部分嵌入承载座26内。承载座26的电极30、32电性连接半导体发光元件的连接导线20、22。电源可透过电极30、32相应地提供驱动电压V+, V-以驱动发光二极体结构14发出光线L。发光二极体结构14包括第一电极16与第二电极18，以打线方式分别电连接第一连接导线20与第二连接导线22，然不限于此。另外，发光二极体结构14的出光角大于180度或具有多个发光面，使得发光装置10可从第一主表面21A及第二主表面21B出光。再者，因部分光线亦会由发光二极体结构14及/或透光基板2的四个侧壁所射出，发光装置10可相应具有多面发光、六面发光或全方向出光的特性。

半导体发光元件更包括波长转换层4，选择性设置于发光二极体结构14、第一主表面21A或第二主表面21B上。波长转换层4可吸收发光二极体结构14所发出的至少部分光线并转换为另一波长范围的光，以使发光装置10发出特定光色或波长范围较大的光线。举例来说，当发光二极体结构14产生蓝光，部分的蓝光在照射到波长转换层4后可转换成为黄光，而发光装置10即可发出由蓝光与黄光混合成的白光。此外，透光基板2可以平行方式或非平行方式直接地或非直接固定在承载座26。举例来说，藉由将透光基板2的侧壁固定在承载座26，透光基板2可直立地固设于承载座26、或是透光基板2可水平设置于承载座26，然不限于此。透光基板2较佳包括高热传导系数的材料，且发光二极体结构14产生的热量可经由透光基板2相应地散逸到承载座26，因此高功率的发光二极体结构可应用在本实用新型的发光装置。另外，在本实用新型的较佳实施例之一中，在同样功率条件下，本实用新型的发光装置的透光基板12上形成多个较小功率的发光二极体结构，以充分利用透光基板12的热传导特性，例如本实施例的各发光二极体结构14的功率可等于或小于0.2瓦特，但不以此为限。

请参考图16。图16绘示了本实用新型的另一较佳实施例的发光装置的示意图。相比于图15所示的发光装置，本实施例的发光装置10’包括多个发光二极体结构14，且至少一部分的发光二极体结构14以串联方式彼此电性连接。各发光二极体结构14包括第一电极16与第二电极18。其中一个发光二极体结构14的第一电极16设置在串联的外端并电性连接于第一连接导线20，且另一个发光二极体结构14的第二电极18设置在串联的另一端并电性连接于第二连接导线22，然不限于此。多个发光二极体结构14可以串联或并联方式彼此电性连接。多个发光二极体结构14可发出相同色光，例如都是蓝光二极体；或是多个发光二极体结构14分别发出不同色光，以符合不同应用需求。本实用新型的发光装置10’还可藉由波长转换层4发出更多种不同的色光。

请参考图17。图17绘示了本实用新型的另一较佳实施例的发光装置的示意图。相比于图15与图16所示的发光装置，本实施例的发光装置50可更包括支架51，用以连结半导体发光元件与承载座26。半导体发光元件的透光基板2藉由元件接合层52固定于支架51的一侧，而支架51的另一侧可嵌设于或插入承载座26。另外，支架51具有弹性而可在透光基板2与承载座26之间形成夹角，且夹角介于30-150度之间。支架51的材料可包括选自于铝、铜、复合式金属、电线、陶瓷、印刷电路板或其他适合的材料。

请参考图18、图19与图20，当本实用新型中的透光基板2设置于承载座5之上时，较佳实施例之一可透过插接或是粘接的方式来达成透光基板2与承载座5的接合。

如图18所示，当透光基板2设置于承载座5之上时，透光基板2插接于承载座5的单一插槽61，而使半导体发光元件透过连接导线电性耦接于插槽61。透光基板2上的发光二极体结构(未示于图18)透过承载座5电性耦接于电源，且透光基板2上的至少部分导电图案或连接导线延伸连接至透光基板2的边缘，并整合为具有多个导电触片的金手指结构或电性连接埠，例如电性连接埠可为前述的连接电极311A和连接电极311B(未示于图18)。当透光基板2插接于插槽61，发光二极体结构(未示于图18)可藉由承载座5获得供电，且透光基板2可相应固定于承载座5的插槽61。

请参考图19，图19为透光基板2插接于承载座5的多个插槽的结构示意图。在此实施例中，透光基板2具有双插脚结构，其中一个插脚为半导体发光元件的晶片正极，另一个插脚则为半导体发光元件的晶片负极。两个插脚皆具有至少一导电触片以分别作为连接埠。对应地，承载座5则具有与插脚插入面尺寸相符的至少两个插槽61，使得透光基板2可顺利接合于承载座5，并让发光二极体结构获得供电。

请参考图20。透光基板2藉由元件接合层接合于承载座5。在接合的过程中，可以透过金、锡、铟、铋、银等金属材料做焊接辅助而接合透光基板2与承载座5。或者，还可使用具导电性的硅胶或是环氧树脂辅助固定透光基板2于承载座5上，使半导体发光元件的导电图案或连接导线可透过元件接合层相应地电性连接于承载座。

请参考图21与图22。本实施例的发光装置11的承载座5可为基板，基板材料可包括选自铝、铜、含有铝的复合金属、电线、陶瓷或印刷电路板等。承载座5的表面或是侧边具有至少一支架62。支架62与承载座5可为相互分离的两个机构件，或是一体化的机构件。半导体发光元件可透过粘接的方式与支架62相耦接，也就是藉由元件接合层63将透光基板2固定于承载座5。承载座5与透光基板2之间具有如前述的第一夹角θ1。承载座5无支架的表面亦可设置半导体发光元件，以提升发光装置11的发光效果。另外，半导体发光元件亦可透过插接方式连接支架62(未示于图21与图22)，也就是藉由连接器结合半导体发光元件与支架(及/或支架与承载座)，以将透光基板2固定于承载座5。因为承载座5与支架62是可弯折机构件，因此增加了本实用新型在应用时的灵活性；同时亦可透过使用不同发光波长的半导体发光元件组合出不同光色，使发光装置11出光具有变化性以满足不同需求。

请参考图23。如图23所示，本实施例的发光装置包括至少一半导体发光元件1及承载座5。承载座5包括至少一支架62以及至少一电路图案P。半导体发光元件1的透光基板的一端与支架62相耦接，以避免或减少支架62对半导体发光元件1出光的遮蔽效果。承载座5的材料可包括选自铝、铜、含铝复合式金属、电线、陶瓷或印刷电路板等材料。支架62自承载座5的一部分加以切割并弯折一角度(如图21与图22所示的第一夹角θ1)而成。电路图案P设置于承载座5上，电路图案P具有至少一组电性端点以电性连接电源。电路图案P另有一部分延伸于支架62上以电性连接半导体发光元件1，使半导体发光元件1可透过承载座5的电路图案P电性连接于电源。此外，承载座5可更包括至少一孔洞H或至少一缺口G，使固定件如螺丝、钉子或插销等等可透过该孔洞H或缺口G将承载座5与其他组件依发光装置应用情形作进一步构装或安装。同时，孔洞H或缺口G的设置亦增加承载座5的散热面积，提升发光装置的散热效果。

请参考图24。图24绘示了本实用新型的另一较佳实施例的发光装置的装置基座的立体示意图。如图24所示，本实施例的装置基座322包括承载座5以及至少一支架62。相较于图23的实施例，本实施例的支架62包括至少一条状部342与缺口330。电极30、32分别设置于缺口330的两侧，条状部342至少构成缺口330的边墙。本实用新型的半导体发光元件对应缺口330与支架62耦接。半导体发光元件的连接导线电性连接于电极30、32，使半导体发光元件可透过支架62及承载座5上的电路图案与电源电性耦接而被驱动。缺口330的尺寸可不小于半导体发光元件的主要发光面，使半导体发光元件的出光不会被支架62遮蔽。支架62与承载座5之间的连接处可为可活动设计，使支架62与承载座5之间夹角可视需要进行调整。

请参考图24与图25。图25绘示了本实用新型的另一较佳实施例的发光装置的立体示意图。相比于图24的实施例，图25所示的发光装置302更包括具有多个缺口330的至少一支架62。多个缺口330分别设置于支架62的两相对边，且条状部342至少构成各缺口330的边墙。多个半导体发光元件310与多个缺口330对应设置，且各半导体发光元件310的电路图案或连接电极(未示于图25)分别与电极30以及电极32对应设置并电性连结。本实施例的发光装置302更进一步可包括多个支架62，支架62设置于半导体发光元件1与承载座5之间。支架62的长度可实质介于5.8-20微米(um)。每个设置有半导体发光元件的支架62与承载座5之间的夹角可视需要各自进行调整。换句话说，承载座5与至少一个支架62之间的夹角可不同于承载座5与其它个支架62之间的夹角，以达到所需的发光效果，但并不以此为限。另外，亦可在相同支架或不同支架设置具有不同发光波长范围的半导体发光元件的组合，使发光装置的色彩效果更丰富。

为了提高亮度与改善发光效果，本实用新型的另一较佳实施例的发光装置将多个具有透光基板2的半导体发光元件同时布置于诸如前述实施例的承载座或其他承载机构之上，此时可采点对称或线对称排列方式布置，即多个具有透光基板2的半导体发光元件以点对称或线对称的形式设置于承载机构之上。请参考图26、图27、图28与图29的发光装置11俯视图，各实施例的发光装置11在各种不同形状的承载机构60上设置多个半导体发光元件，并且以点对称或线对称的形式配置，使本实用新型的发光装置11的出光能够均匀(发光二极体结构省略示意)。发光装置11的出光效果还可藉由改变上述的第一夹角的大小而再做进一步的调整与改善。如图26所示，半导体发光元件之间以点对称方式夹90度角排列，此时从发光装置11的四面中的任一面往发光装置11看均正对至少二个半导体发光元件。如图27所示，发光装置11的半导体发光元件之间夹角小于90度。如图28所示，发光装置11的半导体发光元件沿承载机构60的边缘设置。如图29所示，发光装置的半导体发光元件之间夹角大于90度。在本实用新型的另一较佳实施例(未示于图中)，多个半导体发光元件可以非对称布置方式，且多个半导体发光元件的至少一部分会集中或分散设置，以达成发光装置11于不同应用时的光形需要。

请参考图30。图30绘示了本实用新型的另一较佳实施例的发光装置的剖面示意图。如图30所示，发光装置301包括半导体发光元件310以及支架321。支架321包括缺口330，且半导体发光元件310与缺口330对应设置。本实施例中，支架321的外部亦可当作插脚或弯折成表面焊接所需接垫，以固定或/及电性连接于其他电路元件。半导体发光元件310的发光面设置于缺口330内，不论支架321是否为透光材料，发光装置301皆可保有多面或六面发光的发光效果。

请参考图31，为本实用新型具体实施例的发光装置。发光装置包括管形灯罩7、至少一半导体发光元件1以及承载机构60。半导体发光元件1设置于承载机构60上，且至少一部分的半导体发光元件1位于管形灯罩7所形成的空间内。请再参考图32的剖面示意。当多个半导体发光元件1设置于灯罩7之内时，各半导体发光元件1的第一主表面21A之间是以不互相平行的方式分开排列。另外，多个半导体发光元件1的至少一部分会设置于灯罩7所形成的空间内，且不紧贴灯罩7的内壁。较佳的实施例为，半导体发光元件1与灯罩7之间的距离D可相等或大于500微米(μm)；但亦可以灌胶方式形成灯罩7，并使灯罩7至少部分包覆并直接接触于半导体发光元件1。

图33至图37为本实用新型不同实施例的用以发出炫光的发光装置10的示意图。如图33所示，发光装置10可包含支架62、设置在支架62上的半导体发光单元1、以及设置在半导体发光单元1上而作为半导体发光单元1组件之一的光学单元70。半导体发光单元1可包含如本实用新型前述实施例所示至少双面出光的多向性光源的结构。半导体发光单元1可为卡片型、条状型、棍棒型、立方型或烛状型。光学单元70可包含覆盖边72以及光发散边74。覆盖边72与光发散边74彼此相对且对应设置。光学单元70设置在半导体发光单元1时，覆盖边72面向半导体发光单元1。光学单元70还包含至少一个光学结构76，设置在光发散边74。光发散边74未设置光学结构76的至少部分表面可为平坦面。光学结构76可以近似或等于角锥形或菱形的至少一部分。光学结构76的数量依需求效果而定可以是一个或多个。当光学结构76的数量多于一个时，光学结构76可以阵列、交错排列或同心排列设置，如图38至图40所示。光学结构76可将覆盖边72所接收光线的至少一部分从不同方向发散出去。光线通过光学结构76时的折射角会根据光线波长和光学结构76与环境介质(如空气)间折射率的差异而相应改变。具体来说，本实施例半导体发光单元1包含具有支撑面210与相对设置的第二主表面21B的透光基板2，以及设置在透光基板2的支撑面210上的发光二极体结构14。发光二极体结构14与未设置发光二极体结构14的至少部分支撑面210共同形成可出光的第一主表面21A。发光二极体结构14发出的至少部分光线可穿过透光基板2并由第二主表面21B出光。发光二极体结构14的数量可以是一个或多个。光学单元70设置在半导体发光单元1的第一主表面21A上，且波长转换层4可设置在光学单元70与透光基板2之间。覆盖边72的表面实质平行于波长转换层4的对应表面。

此外，如图33所示，光学单元70还可包含第一发散部78、第二发散部80以及连接部82。连接部82连接在第一发散部78与第二发散部80之间，使光学单元70的剖视图可为U型结构。光学单元70结合半导体发光单元1时，第一发散部78与第二发散部80分别覆盖透光基板2的第一主表面21A及第二主表面21B。连接部82的内表面821面向透光基板2的端面2a，且在内表面821可形成凹处84。连接部82的凹处84的剖视图具有凹陷角θ2，其角度可在70度至140度之间。凹陷角θ2较佳可等于或接近于90度。在此实施例中，连接部82的外表面823自光发散边74延伸且可为平面。光线可经由连接部82的外表面823与第一发散部78及第二发散部80的光发散边74向外出光。

相较于图33所示实施例，如本实用新型图34所示的另一实施例的发光装置10的光学单元70还可选择性包含设置在连接部82的外表面823上的至少一个光学结构76，亦即在光学单元70的连接部82、第一发散部78以及第二发散部80上均设有光学结构76，使发光装置10产生的光线可经由光学单元70的外表面823和光发散边74向外发散。在本实用新型图35所示的另一实施例中，光学单元70的连接部82可包含凸起部86。凸起部86的曲率半径的范围可介于0.01 mm至10 mm，且凸起部86的曲率半径的较佳值等于或接近3 mm。凸起部86可用来将半导体发光单元1(或发光二极体结构14)出射并经光学单元70顶端的光线向外发散。

如图33至图35所示，设置在第一发散部78或第二发散部80上的光学结构76的剖视图可为近似于或等于三角形，且所述三角形具有顶角θ3，其角度可在30度至140度之间。进一步地，设置在连接部82的外表面823上的光学结构76也可为近似于或等于三角形，且所述三角形具有顶角θ3，其角度可在50度至140度之间。设置在第一发散部78、第二发散部80及/或连接部82上的光学结构76的顶角θ3较佳可等于或接近70度。

依本实用新型提及的数个实施例所述，至少部分的光学单元70可以直接接触波长转换层4。然而在本实用新型的其它实施例中，光学单元70的覆盖边72与波长转换层4之间存在范围在0 mm至2 mm之间的距离D1。光学单元70的覆盖边72与波长转换层4之间距离D1的较佳值可等于或接近0.2 mm。相似地，光学单元70的连接部82与透光基板2的端面2a之间也可存在范围在0 mm至2 mm之间的距离D2。连接部82与端面2a之间距离D2的较佳值可等于或接近0.2 mm。另外，光学单元70的覆盖边72与发光二极体结构14之间也可存在范围在0 mm至2 mm之间的距离D3。因波长转换层4可铺设在发光二极体结构14上之故，距离D3通常近似于距离D1。

请参阅图36，图36为本实用新型另一较佳实施例的发光装置11的示意图。相比于本实用新型图23所示实施例，发光装置11还可包含设置在半导体发光单元1的光学单元70，以及包覆光学单元70和半导体发光单元1并具有与水晶相同或近似光学效果的水晶构件88。具体来说，本实施例的发光装置11可包含承载座5、连接于承载座5的三个支架62、分别设置在该些支架62的半导体发光单元1、以及用来包覆半导体发光单元1的水晶构件88。具有半导体发光单元1的该些支架62可对称设置在承载座5上。该些半导体发光单元1的任一个可包含相对设置的至少两个发光面，且具有多个光学结构76的光学单元70可设置在半导体发光单元1的该些发光面上，即半导体发光单元1夹设在光学结构76之间。如图38至图40所示，光学单元70可为贴附在半导体发光单元1上的片状元件。水晶构件88可具有用来容纳半导体发光单元1及光学结构76的空间。各半导体发光元件1和水晶构件88间的距离可在0 cm至20 cm之间。半导体发光元件1产生的光线可经由光学单元70的光学结构76发散，再通过水晶构件88进一步折射，使得本实用新型的发光装置11能提供耀眼炫目的视觉效果而可应用于例如水晶灯的装饰吊灯。

请参阅图37，图37为本实用新型另一较佳实施例的半导体发光单元1’的元件爆炸图。半导体发光单元1’可包含立方形发光单元90以及光学单元70。立方形发光单元90可包含相对设置的至少两个发光面92。光学单元70设置在立方形发光单元90的至少一个发光面92上。当光学单元70与立方形发光单元90结合时，光学单元70的第一发散部78与第二发散部80分别覆盖两个相对的发光面92，且光学单元70的覆盖边72面向立方形发光单元90。多个光学结构76设置在光学单元70的光发散边74上与覆盖边72相对，以将覆盖边72所接收的光线的至少一部分依据光波长及光学结构76与环境介质之间的折射率差异往不同方向发散。

在光学单元70与立方形发光单元90之间的距离D1、D2、D3内的介质可为粘胶、空气或是真空态。光学单元70由导光材料制作，用来传导发光单元90产生的光线，并透过设置在光发散边74与外表面823的光学结构76将光线从第一发散部78、第二发散部80及连接部82导出。因此，光学单元70具有导光及光发散功能以展现华丽的炫目效果。光学结构76可为多角形锥体，如三角锥、四角锥等。通过光学单元70的光线透过光学结构76向外发散，故半导体发光单元1发出的光线具有无向性光学特性，而可用以提供炫丽的光影效果。

在本实用新型的上述多个实施例中，任一实施例与其它实施例的具有相同编号的元件具有相同的结构与说明，故不重复加以说明。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，本实用新型中各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式而同样属于本实用新型的一部分。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (27)

1.一种半导体发光元件，其特征在于包含：

透光基板，具有相对设置的支撑面以及第二主表面；

发光二极体结构，设置在该支撑面，并与未和该发光二极体结构重叠的至少部分该支撑面形成可出光的第一主表面，该发光二极体结构产生的至少部分光线通过该透光基板且从该第二主表面出光；

光学单元，设置在该第一主表面，该光学单元包含覆盖边以及光发散边，该覆盖边面向该透光基板，且该光发散边的位置对应于该覆盖边；

其中，该光学单元还包含至少一光学结构，设置在该光发散边，该光学结构根据光线的波长将该覆盖边所接收光线的至少一部分发散到不同方向。

2.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于该半导体发光元件还包含：

波长转换层，设置在该光学单元与该透光基板之间，该光学单元的该覆盖边的表面平行于该波长转换层的对应表面。

3.如权利要求1或2所述的半导体发光元件，其特征在于，该光学单元还包含第一发散部以及第二发散部，分别覆盖该透光基板的该第一主表面与该第二主表面。

4.如权利要求3所述的半导体发光元件，其特征在于，该光学单元还包含连接部，该连接部连接该第一发散部与该第二发散部。

5.如权利要求4所述的半导体发光元件，其特征在于，该连接部具有一表面面向该透光基板的端面，且该连接部具有凹处。

6.如权利要求5所述的半导体发光元件，其特征在于，该连接部的该凹处的剖视面具有角度在70度至140度之间的凹陷角。

7.如权利要求6所述的半导体发光元件，其特征在于，该凹陷角的角度等于90度。

8.如权利要求4所述的半导体发光元件，其特征在于，该光学单元的该连接部包含至少一光学结构，该光学结构设置在从该第一发散部的光发散边延伸或从该第二发散部的光发散边延伸形成的表面。

9.如权利要求1或2所述的半导体发光元件，其特征在于，该光学结构的剖视面为三角形，且该三角形包含角度在30度至140度之间的顶角。

10.如权利要求8所述的半导体发光元件，其特征在于，该光学结构的剖视面为三角形，且该三角形包含角度在50度至140度之间的顶角。

11.如权利要求10所述的半导体发光元件，其特征在于，该顶角的角度为等于70度。

12.如权利要求1或2所述的半导体发光元件，其特征在于，该光学结构的数量多于一个，且该些光学结构以阵列、交错排列或同心排列设置。

13.如权利要求5所述的半导体发光元件，其特征在于，该连接部包含凸起部。

14.如权利要求13所述的半导体发光元件，其特征在于，该凸起部的曲率半径在0.01 mm至10 mm之间。

15.如权利要求14所述的半导体发光元件，其特征在于，该凸起部的该曲率半径等于3 mm。

16.如权利要求2所述的半导体发光元件，其特征在于，该光学单元的至少一部分直接接触该波长转换层。

17.如权利要求2所述的半导体发光元件，其特征在于，该光学单元的该覆盖边和该波长转换层间的距离在0 mm至2 mm之间。

18.如权利要求17所述的半导体发光元件，其特征在于，该光学单元的该覆盖边和该波长转换层间的该距离等于0.2 mm。

19.如权利要求4所述的半导体发光元件，其特征在于，该光学单元的该连接部和该透光基板间的距离在0 mm至2 mm之间。

20.如权利要求19所述的半导体发光元件，其特征在于，该光学单元的该连接部和该透光基板间的该距离等于0.2 mm。

21.如权利要求1或2所述的半导体发光元件，其特征在于，该光学单元的至少一部分直接接触该发光二极体结构。

22.如权利要求1或2所述的半导体发光元件，其特征在于，该光学单元的该覆盖边和该发光二极体结构间的距离在0 mm至2 mm之间。

23.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，该光学结构为角锥形。

24.一种半导体发光元件，其特征在于包含：

立方形发光单元；以及

光学单元，设置在该立方形发光单元的至少一发光面上，该光学单元包含覆盖边以及光发散边，该覆盖边面向该立方形发光单元，且该光发散边的位置对应于该覆盖边；

其中，该光学单元还包含至少一光学结构，设置在该光发散边，该光学结构根据光线的波长将该覆盖边所接收光线的至少一部分发散到不同方向。

25.如权利要求24所述的半导体发光元件，其特征在于，该立方形发光单元包含相对的至少二发光面，该光学单元还包含第一发散部以及第二发散部，该第一发散部及该第二发散部分别覆盖该立方形发光单元的该些发光面。

26.一种发光装置，其特征在于包含：

如权利要求1、2或24所述的半导体发光元件；以及

水晶构件，设置在靠近该半导体发光元件的位置，该水晶构件用来接收该半导体发光元件发出的光线。

27.如权利要求26所述的发光装置，其特征在于，该半导体发光元件和该水晶构件间的距离在0 cm至20 cm之间。