TW200836379A - Light emitting semiconductor device - Google Patents

Description

200836379 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種發光半導體裝置’特別係有關於 一種結合藍光發光二極體（light emitting dic)de， 與發射黃光的螢光材料以發射白光的發光半導體裝置。 [先前技術】 作為白光源之藍光發光裝置是以包含螢光材料的透明 樹脂來密封。白光源發射的白光是結合來自藍光發光裝置 所發射的藍光與來自藍光進入該榮光材料所發射的黃光。 具有此結構的白光源，該藍光發光裝置與該螢光材料且有 南的光吸收率以及低的白光發光效率。這是因為來自藍光 發光裝置大部分的光會藉由螢光材料反射並且返回至藍光 。在藍光發光裝置中，因為高折射率而使光源僅 再次向外發射，而大部分絲㈣光發光裝置所吸 ^方面’進人螢光材料層的光源大部分是被榮光材 率低。先源牙㈣光材料層向外發射的發光效 ledH—Λ發射白光的半導體裝置大多數是結合藍光 /、鲞射頁光的螢光材料以得到白光。 發光裝置與螢光材料的結合方法，包括： 1)直接將螢光材料塗 ΟΝ 人士 、 I牡〜尤衣置的晶粒表面； 各^刀散螢光材料的樹脂罢曰 (die-bonded)之發光裝置；以及 疏d日日後

2138-9365-PF 5 200836379 3)將含有分散螢光材料的片材與發光裝置分隔設置。 日本專利早期公開號_3-124521揭示—種半導體發 光衣f '、中反射盒（reflection case)圍繞著基板上的 相 片且以光牙透樹脂填滿反射盒中[ED晶片周圍的 二間其中反射盒與光穿透樹脂皆包括螢光劑。 日本專利早期公開號湖— 2981 1 7揭示—種發光二極 體，其中-反射構件固定在基板外圍，構成具有高反射率 _的反射Γ壁。側壁的内侧表面是具有高反射率的反射表 面光牙透ί哀氧樹脂是密封在側壁所圍繞的空間。一反射 鏡面放置在光穿透環氧樹脂之中心，面向發光裝置的發光 面。反射鏡面具有-反射面以塗佈包含螢光材料的樹脂。 ' 日本專利早期公開號2003-49814揭示一種發光裝 ' /、中第反射構件圍繞在基板上的發光裝置以構成 -反射面，一第二反射構件圍繞在基板上的第一反射構 件’以及一波長轉換層設於發光裝置之上。 義接著，下文將描述相關技術的問題。 ^發光裝置一般會依據發射方向而具有不同的光強度。 第1Α圖和第1Β圖顯示發光半導體裝置發光區中不同的光 強度之概略圖。第1Α圖係繪示發光半導體裝置的上視圖， 以及第1Β圖係繪示發光半導體裝置的側視圖。 〃發光半導體裝置i包括：一封裝體2具有戴椎型的凹 陷表面，一發光裝置3放置於封裝體2的中心處，以及一 光穿透螢光材料層5提供在封裝體2的開口，以及一未顯 不的導體或導線連接至發光裝置3。 、

2138-9365-PF 6 200836379 請參見第1β圖，在發光半導體裝置1中，發光裝置3 朝發光半導體裝置1的中心處發射高強度的光。對於此發 光裝置3,來自發光裝i 3的藍光穿透榮光材料層5在高 強度’s光區11變成實質上藍光，而在低強度發光區12藍 光變成白此白光即是所需色彩。因此，發光半導體裝 置1在中心處與周圍區具有不同色彩而導致色彩不均。 在日本專利早期公開號2003-124521、日本專利早期 公開號以及日本專利早期公開號簡_49814 中皆揭示與第U圖、第1B圖相似的結構，但尚未描述解 決這種色彩不均的方法。 - 【發明内容】 • I發明提供-種發光半導體裝置，以一種簡單結構， 藉由來自於發光裝置的發光強度之方向性差異以避免色系 不均的問題。 • 本發明提供一種發光半導體裝置，包括：—封裝體， 具有似碗狀的凹槽；一發光裝置，設置於該凹槽之中:處； 一反射構件’設於-圍繞該發光裝置之封裝體的傾斜^面 上’並且具有一螢光材料層；以及，— 通螢光材料層， 面向该傾斜表面内的該發光裝置。 =了達成上述、其他與本發明之目的，將伴隨著本發

明各實施例的圖示作更詳細之闡述。 X 實施方式

2138-9365-PF 7 200836379 符號11表示高強度之發光區，符號 區’符號21表示第一發光區，符號 在第2圖及第3圖中，符 符號2表示封裝體，符號3表 反射螢光材料層，符號5 _示 號6表示光穿透材料， 12表示低強度之發光 22表示第二發光區。 號1表示發光半導體裝置， 示發光裝置，符號4表示側 頂部光穿透螢光材料層，符 提供螢光材料激發光並轉換波長以得到可見光的方 法，包括：在激發光源舆觀察者之間提供螢光材料層的” 穿透式”，以及使激發光源的螢純料與觀察者相對設置 的”反射式”。 對於穿透式”而言，當來自發光裝置的激發光穿透 螢光材料層時，部分光在穿透螢光材料顆粒之間的間隙時 重複反射，而部分光穿過螢光材料顆粒。光在重複反射時 會衰減，使穿透度下降。因此，螢光材料造成激發光在轉 換波長有較大的穿透度衰減。 另一方面，對於”反射式，，而言，光不會重複反射或 不會穿透螢光材料層’因此，可達到有效率的波長轉換。 在本發明中，係利用”穿透式”和”反射式，，之間在 效率上的差異。在激發光穿透螢光材料層的期間，發光強 度的分佈可分成二部分，在高強度發光區n是”穿透 式”，而在低強度發光區12是”反射式，，，因而減少色私 不均的問題。 請參考第2圖及第3圖，具有一似碗狀（截錐形）凹陷 表面的發光裝置3設置於封裝體2底部的中心。 〜的封 2138-9365-PF 8 200836379 裝體2是-體成型。然而’在本發明中，可由— 形空間的側壁連接至一基底之上，其中發光裝置= 该基底上的中心處。該截錐形的空間可由截角金字在 空間所取代以形成—矩形發光開口。 夕的 藍先 以提供 此處的發光裝置3是一種藍光發光裝置，— 發光二極體。一未顯示之導線連接至該發光裝置 電源。 將光穿透材料6密封在封裝體2的截錐形空 -般可使用透明環氧樹脂作為光穿透材料卜 I。 光材料層5的頂面可被^以朝向發光|置，:办鸯 材料6可省略。 尤牙遷 光穿透螢光材料層5形成在光穿透材料6 :高強度發光區11中的發光裝置3。-般使用的光；^ 材枓層5是-種包括黃色螢光材料而且可熱胃 狀的透明材料。又，光穿透螢光材料層5也可由勺人Ϊ片 螢光材料之光穿透材料6之頂部所構成汽色 層5吸收並重複反射來自發光裝置3所發射： ：： 有發射波長的紫外光，接著，轉 先或具 (本實施例中為白光）並向外發㈣成所需的色彩 ，另-方面，反射榮光材料層4設置於封裝體 形凹槽表面上，而且該螢光材料為—種包括黃 杜 的透明材料，用以反射來自發光裝置3的光源。反射螢光 材料層4將低強度發光區12的可見 = 外光轉換，並且將來自發光穿置36^有毛射波長的紫 ^置3的光源轉換成所需色彩

2138-9365-PF 9 200836379 的光(在本實施例中為白光)並將之反射。轉換的光穿透螢 光材料層5外侧之光穿透材料6並向外發射，而反射進入 光穿透螢光材料層5的大部分光源也會向外發射。 α此第一發光區21的光源是從高強度發光區〗1轉 換，且因為在光穿透螢光材料層5中作重複反射，而使發 射光衰退。因此，激發光源的波長轉換在f光材料中產生 大幅衰減，而來自發光裝置3的藍光並未通過光穿透螢光 材料層5而變成實質上的藍光，而是以所需的白光發射。 此外，來自低強度發光區1 2棘 z轉換之弟一發光區22的光源 因 >又有重複反射或沒有通過 3°亥螢先材枓層，因此有效地作 波長轉換並以所需的白光發射。 藉由調整螢光材料層的户_ # 的厗度或螢先材料的摻雜比例可 使侍弟一發光區21使用的光穿 牙還爱光材料層5鱼第-获亦 區22使用的反射螢光材 /、弟一么先 ~ 丁叶層4取侍平衡，因而得到沒有色 办不均的發光半導體裝置j。 在本發明實施例中，結合藍 ,,Ll 皿710心九一極體與普色螢光 材料即可得到如前文所述 ’、色堂先 兀 1一不以此為限定，可栋 用任意發光元件與任意顏色 a巴之螢先材料以得到白 結合任意發光元件盘罄 與螢先材料以得到白光的方式，包 括·一發光二極體結合各猶 φ x 涵色螢光材料的組合，例如藍 先發光二極體結合黃色、红 ^ ^ , 、色螢先材料，藍光發光二極體 % 口綠色、橘色螢光材料， 故々 ％系外先發光二極體姓人誃奔、 綠色和紅色螢光材料，或 k 光光發光二極ft έ士人誃多、 綠色和橘色螢光材料。 …口 Α色

2138-9365-PF 200836379 根據本發明發光半導體裝置之另一實施例，在反射構 件的傾斜表面内部可提供密封發光裝置之光穿透構件。勞 與光穿透營光材料層可包括-榮光材料以吸收來 H衣置所發射之部分或全部的顏色光，並發射舆上述 顏色光不同波長的光線。 中#2之實施例，本發明在發光裝置的高強度發光區 Γ光牙透勞光材料層，其具有較大的光衰退；在發光 衣置的低強度發光區中，使用 蛍尤材科層，其具有較 :二先：退’因而使波長轉換所發出的光源不會造成色彩 $出再者，作為發光裝置的螢光材料也可有效地增強光 限定發明已r較佳實施例揭露如上，然其並非用以 又任何熟悉此項技藝者，在不脫離本發明之俨 神和範圍内，當可做些許更動與潤饰，因此本 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。之保屢 【圖式簡單說明】 之概1二圖圖顯示發光半導體裝置發光區中不同的光強度 同的光強度 第1B目羅員示發光半導體裝置發光區中不 之概略側視圖； 概略=顯::據本發明一實施例之發光半導體裝置之 之 第 I、員不根據本發明該實施例之發光半導體裝置

2138-9365-PF 11 200836379 概略透視圖。 【主要元件符號說明】 1〜發光半導體裝置； 2〜封裝體； 3〜發光裝置； 4〜反射螢光材料層； 5〜光穿透螢光材料層； 6〜光穿透材料； 11〜高強度發光區； 12〜低強度發光區； 21〜第一發光區； 22〜第二發光區。

2138-9365-PF

Claims (1)

1. 200836379 十、申請專利範圍： 1. 一種發光半導體裝置，包括： 一封裝體’具有似碗狀的凹槽； 一發光裝置，設置於該凹槽之中心處； 一反射構件，設於一圍繞該發光裝置之封裝體的傾斜 表面上，並且具有一螢光材料層；以及 一光穿透螢光材料層，面向該傾斜表面内的該發光裝 置。 又、 瞻 2·如中請專利範圍第1項所述之發光半導體裝置，更 包括一光穿透構件，設於該傾斜表面内部並密封該發光裝 置。 x 3.如申請專利範圍第1項所述之發光半導體裝置，其 <中該螢光材料層與該光穿透螢光材料層包括一螢光材料， 其吸收來自於該發光裝置所發射的部分或全部顏色光，且 發出該顏色光不同的波長之光線。 4·如申請專利範圍第3項所述之發光半導體裝置，其 中該發光裝置是一藍光發光裝置，該螢光材料是一發射黃 光的螢光材料，且該發光半導體裝置發白光。 5.請專利範圍第4項所述之發光半導艟裝置，其中該 藍光發光裝置是一藍光發光二極體。 2138-9365-PF 13