TW201007091A - Lamp device - Google Patents

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TW201007091A
TW201007091A TW098114014A TW98114014A TW201007091A TW 201007091 A TW201007091 A TW 201007091A TW 098114014 A TW098114014 A TW 098114014A TW 98114014 A TW98114014 A TW 98114014A TW 201007091 A TW201007091 A TW 201007091A
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lamp device
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semiconductor structure
number density
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TW098114014A
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English (en)
Inventor
Georg Diamantidis
Original Assignee
Lok F Gmbh
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Description

201007091 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種燈裝置，該燈裝置具有 ㈡照明艘’該等照明體被施加；壓時發射初級輻射; 體 b)固體粒子，該等固體粒子至少局部包圍該等照明 且與該初級轉射相互作用。 【先前技術】 市場上有供應此類燈裝置，其中，將帶有發光半導體 結構的發光二極體用作照明體之現象呈上漲趨勢。與初級 輕射相互作用之固體粒子主要為習知的碟光粒子，此等碟 光粒子係用具有色心的透明材料製成，並吸收落在其上的 輻射，其中，該等磷光粒子至少以另一波長發射作為次級 輻射的輻射。在此情況下，若對磷光粒子或磷光粒子混合 物加以適當選擇，則可將照明體所發射的輻射轉變為具有 、他光之輕射。反射粒子係為另一種可與初級輕射相互 作用的固體粒子，反射粒子可反射及散射落在其上的輻射。 開篇所述類型之習知燈裝置所發之光的光束角通常相 對較小，係介於120。與1609之間。 【發明内容】 本發明之目的在於提供一種開篇所述類型的燈裝置， 該燈裝置之照明效果有所改良，尤其是光束角有所增大。 在開篇所述類型之燈裝置中，達成該目的之解決方案 係為 c)該等粒子之粒子數密度在至少一背離該等照明體之 201007091 方向上自第一粒子數密度轉變為第二粒子數密度。 結果表明，在與初級輻射相互作用的粒子以此種方式 繞照明體分布之情況下，可產生一種基本朝所有空間方向 發光的照明結構。藉此可增大該燈裝置的光束角。此外亦 可增強該燈裝置的發光度。 粒子數密度係指每單位體積之粒子數。 有利改良方案由附屬項給出。 根據有利方案’該等粒子包括吸收初級輻射且發射次 Ο 級輻射之磷光粒子及/或反射粒子，其中，反射粒子尤指硫 化鋇粒子、亞硫酸鋇粒子、硫酸鋇粒子或二氧化鈦粒子。 若該等粒子之粒子數密度的變化係減小，特定言之係 均勻減小’則可產生特佳照明效果。 若a)該等粒子之最大粒子數密度存在於第一區域且 該第一區域相比其他區域最靠近照明體布置，以及b)該等 粒子之最小粒子數密度存在於第二區域，且該第二區域相 比其他區域離照明體最遠，則可令照明效果得到進—步之 ®改良。在此情況下，該等粒子之粒子數密度隨該等粒子與 照明體間之距離的增大而減小。 若該等粒子之最大粒子數密度為該等粒子之最小粒子 數密度的5倍至loooo倍，較佳為1〇倍至1〇〇倍尤佳為 10倍至20倍，則可獲得良好照明效果。 其中之有利者係為a)該等粒子之最大粒子數密度介於 每立方公分500粒子與每立方公分2〇〇〇〇粒子之間較佳 "於每立方公分1 〇〇〇粒子與每立方公分1 〇〇〇〇粒子之間， 5 201007091 尤佳介於每立方公分5000粒子與每立方公分ι〇〇〇〇粒子之 間，以及b)該等粒子之最小粒子數密度介於每立方公分2 粒子與每立方公分5000粒子之間，較佳介於每立方公=2 粒子與每立方公分2500粒子之間，尤佳介於每立方公^ 2 粒子與每立方公分1000粒子之間。 自製造技術角度看之有利方案係為，該等粒子藉由栽 體介質相對於照明體固定在其位置上。 根據有利方案，該載鱧介質係為矽材料或樹脂，其中， 矽材料尤指彈性矽塊，樹脂尤指環氧樹脂或聚酯樹脂。 根據該載體介質所佔據之容積的形狀，可實現各種照 明效果。事實證明，若該帶有粒子之載體介f佔據圓柱形^ 圓錐形或半球形容積，抑或其所佔據之容積包括一過渡至 球形區段的截錐形區段，則可產生良好照明效果。特別有 利之方案係為，該帶有粒子之載鱧介質佔據U形容積。 根據有利於照明鱧之製造的方案，該帶有粒子之載體 介質布置在該燈裝置的腔室内。 t根據有利方案，腔室壁至少部分由玻璃 '合成材料（尤 指環氧樹脂或聚酯樹脂）構成。 右在該載體介質内設置多個氣泡，則可獲得有利的照 明效果。 根據有利方案’該等氣泡在該載體介質内之濃度值係 為5/0至20000個氣泡/cm3，較佳為1〇〇〇至1〇〇〇〇個氣泡 /cm3，尤佳為3000至5〇〇〇個氣泡/cm3。 該等氣泡之直徑為〇. 1 mm至2 mrn，較佳為〇丨mm至 201007091 1 mm ’ 尤佳為 0.2 mm 至 0.5 mm。 若存在多個由該帶有粒子之載體介質規定的容積，且 該等容積彼此間隔-定距離布L則可取 經事實驗證之實用方案係為，存在兩個或;個由\果帶 有粒子之載體介質規定的容積，且該等容積彼此間隔一定 距離布置。 • 若將該等容積設置在一照明元件的多個容置區内，則 可產生具有良好照明性能的燈具， ©#中，自美觀角度看之另一有利方案係為，該照明元 件呈圓柱形，該等容置區設計為袖向平行於該照明元件的 通孔。 若該等照明體包括至少一半導體結構，且該半導體結 構被施加電壓時發光，則可以低能耗製造該燈裝置◊此種 照明體以發光二極體（亦稱LED)之形式為人所知。 :¾該至夕、發光半導體結構被施加電麼時發射藍光， 則可採用習知LED»其中，該等粒子既由碟光粒子構成， Φ亦由反射粒子構成，其中，蛾光粒子用該半導體結構所發 射之藍色輻射產生白光，反射粒子對落在其上的輻射進行 傳導。 作為替代方案，該等照明體可包括至少一紅光半導體 結構、至少一綠光半導體結構及至少一藍光半導體結構。 在此情況下可放棄使用磷光粒子，僅將反射粒子用作與初 級輻射相互作用的粒子β '、 為改良發光光譜，該等照明體可包括至少一紅外半導 7 201007091 體結構及/或至少一 uv半導體結構。 根據一種可實現良好照明效果的方案，存在有至少三 個層，該等固體粒+，尤其是磷光粒子及/或反射粒子：： 不同粒子數密度存在於該等層内。 【實施方式】 圖1整艘用1G表示-小型燈’該小型燈包括標準化接 線座12。接線座12可設計為愛迪生螺絲燈頭E27或Eu。 亦可採用其他任何類型之標準化接線座，如卡口燈座、插 座、玻璃擠壓座或諸如此類的接線座。 附圖用虛線表示的兩根導線14、16以接線座12之接 線區為起點在接線座内延伸。該兩根導線自接線座12朝電 壓轉換器18延伸，該電壓轉換器布置在由接線座12支承 的轉換器外殼20内。第一供電線22自電壓轉換器18穿過 散熱器24延伸至照明晶片陣列28的第一接觸區26。第二 供電線30自電壓轉換器18穿過散熱器24延伸至照明晶片 陣列28的第二接觸區32。 小型燈10包括由透光材料（例如玻璃或環氧樹脂）構 成的燈泡34，該燈泡與散熱器24 —起界定小型燈之内 腔36。小型燈1〇之燈泡34可視情況起聚光系統之作用。 照明晶片陣列28包括四個藉由細接線38a、38b、38c、 38d及38e串聯在照明晶片陣列28之接觸區26與32之間 的半導鱧結構40a、40b、40c及40d，圖1僅對該等半導體 結構進行了示意性圖示《該等半導體結構布置在載髏基板 46之凹槽44的底部42。載體基板46由藍寶石玻璃構成， 201007091 藍寶石玻璃亦以剛玉玻璃（Αΐζ〇3玻璃）之形式為人所知 每個半導體結構40均包括三層，附圖僅為半導體結構 4〇a之該等層標註了元件符號。與載體基板46接觸的底層 48為一 n型層，由n_GaN或n InGaN構成。中層^為一 MQW 層。MQW 係 “multiple quantum well (多量子井）„ 之縮寫。MQW材料構成超晶格，該超晶格具有依據超晶格 結構發生變化之電子帶結構，相應在其他波長情況下發 光。藉由對該MQW層進行選擇，可對半導體結構4〇所發 〇 出的輻射的光譜施加影響。頂層52係用p型ΙΠ_ν半導體 材料（例如p-GaN)製成。 載體基板46藉由其徑向包圍凹槽44的邊緣區域54支 承一圓柱形外殼56 ’該外殼朝半導體結構40敞開，其遠離 載體基板46的一端被一端壁58封閉《外殼56係用合成材 料製成’可全透明或半透明。外殼56與載體基板46共同 界定一腔室60’若不考慮載體基板46之凹槽44,則該腔 至亦呈圓柱形。 ® 腔室60内填有載體介質62’該載體介質在本實施例中 以彈性矽塊之形式存在。矽塊62中分布有磷光粒子64及 反射粒子66,該等粒子藉由矽塊62相對於半導體結構4〇 固定在其位置上。 半導體結構40被施加電壓時發射紫外線及42〇 nm至 480 nm波長範圍内的藍光。藉由將半導體結構40包圍且帶 有鱗光粒子64的矽塊62可實現一白光小型燈磷光粒 子64係用具有色心的固體材料製成。為能將半導體結構4〇 9 201007091 之紫外初級輻射及藍色初 級輻射轉變為白光，須使用三種 填光粒子64，該等磁氺私2 导嶙先叔子部分吸收該紫外線及該藍光， 自身則發射黃光及紅光。需 莴要時亦可附加使用自身發射藍 色的磷光粒子64 ^ 可將硫化鋇、亞硫酸鋇、硫酸鋼或二氧化銳用作反射 粒子66的材料。作騎代方案，亦可將氧化銃或硫化鋅以 及鑭及稀土金屬的氧化物，例如氧化錦、氧化鈥、氧化釤、 氧化銪、氧化釓、氧化鏑、氧化鈥、氧化铒、氧化録、氧 化镱或氧化鉾，用作反射粒子όό的材料。 半導體結構40所發射的輻射藉由反射粒子％在矽塊 62内傳導。 磷光粒子64及反射粒子66之粒子數密度朝外殼％之 端壁58方向（即沿背離半導體結構4〇之方向）發生變化， 特定s之係朝該方向減小。磷光粒子64及反射粒子66之 最大粒子數密度存在於矽塊62之第一層68中，該第一層 在腔至60内最靠近半導體結構4〇布置。碘光粒子64及反 射粒子66之最小粒子數密度存在於矽塊62之第二層70 中’該第二層離半導體結構40最遠，與外殼56之端壁58 的内表面接觸。 第一層68與第二層70之間布置有用大寫字母表示的 中間層Α至Κ，其中，碟光粒子64及反射粒子66之粒子 數密度朝外殼56之端壁58方向逐層均勻減小。此點由每 層所示之磷光粒子64及反射粒子66的數量表示。每兩個 相鄰層68、A至K及70之間的界限分別用點線表示。 201007091 根據半導體結構40工作時所用之功率（該功率可藉由 電壓轉換器18加以規定）’可透過磷光粒子64及反射粒子 66在矽塊62内部之分布產生各種外輪廓各不相同的照明結 構，該等照明結構能令觀測者產生火焰或發光球體之印 象，其成形起點係為半導體結構40。 圖1用點劃線表示一球形照明結構7 2 a及一火焰狀照明 結構72b之外輪廟。小型燈1〇工作電壓較低時形成球形照 明結構72a，較高時則產生火焰狀照明結構72b。當工作電 〇 壓高低適度時，存在於腔室60内之矽塊62基本上全部發 光；在此情況下，照明結構呈圓柱形。 製造小型燈10時’可用低黏矽油逐層充填腔室60，事 先將該矽油與硬化劑及達到預期粒子數密度所需之用量的 磷光粒子64及反射粒子66混合。該矽油隨後以習知方式 硬化成彈性矽塊62。第一層硬化後，可相應在該第一層上 製造帶有磷光粒子64及反射粒子66的另一層矽材料62。 為能以此種方式對腔室60進行充填，可採用充填管， Ο 腔室60充填完畢後移除或關閉該充填管。 經事實驗證之實用舉措係按如下標準選擇磷光粒子64 及反射粒子66的粒子數密度，即硬化矽塊62在肉眼看來 呈淡乳白色至黃色透明狀。其實現方式係令磷光粒子64及 反射粒子66之最大粒子數密度為磷光粒子64及反射粒子 66之最小粒子數密度的5倍至10000倍，較佳為1〇倍至 1〇〇倍’尤佳為1〇倍至2〇倍。 實際操作時，磷光粒子64及反射粒子66之最大粒子 11 201007091 數密度可介於每立方公分粒子與每立方公分2_粒 子之間’較佳介於每立方公分则粒子與每立方公分测〇 粒子之間’尤佳介於每立方公分5咖粒子與每立方公分 10000粒子之間，破光粒子64及反射粒+ 66之最小粒子數 密度則可介於每立方公分2粒子與每立方公分侧粒子之 間，較佳介於每立方公分2粒子與每立方公分2500粒子之 間，尤佳介於每立方公分2粒子與每立方公分1000粒子之 間。 變體方案係藉由至少一紅光半導體結構40a、至少一綠❹ 光半導體結構40b及至少一藍光半導體結構4〇c之結合獲得 白光，而非單只使用藍光半導體結構40，其中不使用第 四半導體結構40d。在此情況下可在矽塊62内放棄使用磷 光粒子64’而僅需在矽塊62内分布相應粒子數密度的反射 粒子66。 根據另一變體方案，載體介質62可由硬化後透光的樹 脂構成，例如環氧樹脂或聚酯樹脂。在此情況下，可逐層 塗覆液態樹脂，待樹脂硬化後獲得載體介質62之該等層 G 68、A至K及70，為此須以習知方式在該樹脂内事先添加 硬化劑’並事先將該樹脂與達到預期粒子數密度所需之用 量的磷光粒子64及反射粒子66混合。 根據另一變體方案，載體介質62可不受外殼56限制 地佔據與腔室60相符的容積。為此須在載體介質62完全 硬化後移除外殼56，在此情況下，外殼56用作載體介質 62的鑄模。 12 201007091 圖2、圖3及圖4展示小型燈ι〇之其他實施例， 實施例與圖1所示之丨』 燈10之間的區別僅在於輔助界定 腔室60之外殼56的形肫、夫从 的$狀。清楚起見，載體介質62之各層 在圖2、圖3及圓4φ本播Λ 中未標3主το件符號’亦未標註表示層間 界限的點線。下文中婪叙 甲右.、，、其他說明，上文中針對如圖1之 小型燈10所說明的内交 巧内谷亦相應適用於如圖2至圖4之小型 燈10 〇 所示之〗、型燈1〇用圓錐形外殼74代替外殼56, 〇 故載體介質62佔摅 V 艨腔至76内之圓錐形容積，在不考慮載 體基板46之凹槽44的情況下，腔室76呈圓錐形。該圓錐 形外设74採用頂端遠離半導體結構之布置方式。當工 作電壓南低適度時，由此可產生圓錐形照明結構。 圖3所示之小型燈1〇用半球形外殼78代替外殼56， 故載體介質62佔據腔室8〇内之半球形容積，在不考慮載 體基板46之凹槽44的情況下’腔室80呈半球形。該半球 形外殼78採用拱頂遠離半導體結構4〇之布置方式。當工 〇作電壓南低適度時，由此可產生半球形照明結構。 圖4所示之小型燈1〇用一外殼82代替外殼56，該外 殼82包括一過渡至球形區段82b的截錐形區段82a。外殼 82藉由其截錐形區段82a支承在載體基板46之邊緣區域54 上。故載體介質62佔據腔室84内之相應容積，在不考慮 載體基板46之凹槽44的情況下，該腔室具有一截錐形區 域及一半球形區域。當工作電壓高低適度時，由此可產生 相應形狀的照明結構。 13 201007091 圖5所示之發光二極體86包括球形透明外殼88,該外 殼具有可拆卸護蓋件88ae外殼88界定一腔室90，該腔室 内布置有對應於載體基板46的載體基板92,該載體基板承 載一對應於半導體元件40的半導體元件94。載艎基板92 被第一終端線夾96固定住，該第一終端線夾穿過護蓋件88a 向外延伸’且與護蓋件88a固定相連》第二終端線夾98亦 穿過外殼88之護蓋件88a自發光二極體86之腔室90向外 延伸，其中，該第二終端線夾與護蓋件88&固定相連。外殼 88在發光二極體86中執行腔室60在如圖1至圖4之小型 燈10中的功能。 半導體元件94藉由接線1〇〇及1〇2與終端線夾96、98 相連，且可透過該等終端線夾被施加工作電壓。 發光二極體86之腔室90内填有載體介質62,該載體 介質内分布有磷光粒子64及反射粒子66，關於此點，上文 已聯繫圖1至圖4所示之小型燈1〇進行過說明。 若需將彈性矽塊用作載體介質62，則可在製造發光二 極艘86時’卸下護蓋件88a後用低黏矽油逐層充填外殼 88 ’事先將該矽油與硬化劑及達到預期粒子數密度所需之 用量的碟光粒子64及反射粒子66混合。該矽油隨後以習 知方式硬化成彈性矽塊62。第一層硬化後，可相應在該第 一層上製造帶有磷光粒子64及反射粒子66的另一層矽材 料62°為違此目的’外殼88可具有充填管，附圖並未對該 充填管進行圖示。 藉由發光二極體86可在接近於360。之範圍内發光。 201007091 實際操作時，如圖1至圖4所示之小型燈10之腔室6〇、 76、80、84及發光二極體86之腔室9〇的平均直徑係介於 1瓜!11與30〇111111之間，較佳介於1111111與2〇〇111111之間，尤 佳介於3 mm與30 mm之間。若以半導體結構4〇或半導體 結構94為起點，則腔室60、76、8〇、料或9〇之實際高度 係介於3 mm與300 mm之間，較佳介於3 mm與15〇 mm 之間’尤佳介於10 mm與60 mm之間。
圖6展示另一小型燈10,該小型燈與圖1所示之小型 燈1〇之間的區別僅在於，腔室6〇内之中間層〇至〖中除 磷光粒子64及反射粒子66外亦存在有氣泡1〇4，圖6僅為 其中一氣泡標註了元件符號。 舉例言之，每一層D至K的氣泡104產生於如上文所 述對腔室60進行逐層充填之過料。其形成原因例如為， 充填腔室之前，添加有硬化劑及達到預期粒子數密度所需 之用量的填光粒子64及反射粒子66的低黏㈣經劇烈挽 拌，從而令空氣以氣泡104之形式進入該矽油。亦可令氣 泡104形成在先’達到預期粒子數密度所需之用量的碟光 粒子64及反射粒子66添加在後。 每層内之氣'泡104 #密度可受義強度或授掉器類型 影響。氣泡104經實踐驗證之有利濃度值係為5〇〇至2〇〇⑼ 個氣泡/cm3,較佳為1000至1〇〇〇(M固氣泡/cm3，尤佳為3刪 至测個氣泡w。其中，氣泡104之直徑為約〇1酿至 2 mm，較佳為0.1 mm至 mm，尤佳為〇 2 mm至0.5 mm 在小型燈10之本實施例中 按如下標準選擇由三個底 15 201007091 層A B及C規疋的厚度，即帶氣泡1〇4的層D與半導體 結構40間隔1 mm至1〇 mm布置。 層68、A、B、C及70内不存在氣泡1〇4。然據一變體 方案，亦可以上述方式令該等層或該等層中之部分層内產 生氣泡104。 結果表明，在石夕塊62内存在氣泡1 〇4之情況下，可令 小型燈10產生其他照明效果。 如上所述，在圖1至圖4及圖ό所示的小型燈10中可 以不同方式產生矽塊62帶有磷光粒子64、反射粒子66及/ 〇 或氣泡104的層68、八至〖及70,例如對相應外殼56、74、 78或82進行逐層充填，隨後將已硬化的層68、a至尺及 70安裝在照明晶片陣列28上，在此過程中可一併安裝外殼 56、74、78或82 ’或事先將其移除。作為替代方案亦可 藉由習知之射出成型法將層68、A至〖及7〇直接安裝在照 明晶片陣列28上，並令其在此處發生硬化。此種製造方= 特別適用於大件數生產。 形式為層68、A至K及70之碎塊62的外輪廊並非僅⑩ 限於上述外殼56、74、78或82所規定的外㈣。若採用 其他類型之外般或藉由射出成型法進行個別成型，則亦可 按需要設計由該等層68、A至&及70構成之矽塊62的外 輪靡。層68及70之間的層數亦可變。 在如圖7之小型燈1〇中，載體基板邨之凹槽44過渡 至一基座106,而非過渡至底部42。該基座在其遠離載體 基板46之凹槽44的頂側l〇6a承载半導體元件4〇,且採用 16 201007091 令該等半導體元件在腔室6G内大致位於載體介質62之第 一層68與第二層70中間的設計。 根據一種此處未作圖示的變體方案，磷光粒子64及/ 或反射粒子66之粒子數密度亦可自半導體元件4〇所處之 位置出發分別朝載體介質62之第一層68及第二層7〇方向 均勻減小。 在圖8所示之小型燈1〇中，外殼％與載體基板钧及 半導體兀件4G共同構成-大致呈棒形的指形發光體1〇8。 ® 在所不實施例中，該指形發光體大致沿燈泡34的燈泡軸線 女裝在安裝板110上，該安裝板自身則安裝在散熱器24上。 指形發光體108之載體基板46與圖i所示之小型燈1〇的 載體基板46 —致，然相比後者在平行於載體基板46之底 部42的方向上設計得較窄。指形發光體1〇8之載體基板扑 的凹槽44内僅布置有兩個半導體元件4〇a、4〇b。 散熱器24内布置有用於支持半導體元件4〇&、4〇b之散 熱的風扇112，該風扇由電壓轉換器18以習知方式供電， Ο 並將熱量自安裝板11〇上導散。 此處所說明之全部實施例均可設置此種風扇丨丨2。風扇 Π2可以恆定轉速進行工作。作為替代方案，風扇112之轉 速亦可隨半導體元件40之溫度發生變化。 在如圖9之小型燈1〇中，安裝板11〇上布置有兩個由 電壓轉換器18供電的指形發光體ι〇8。 在圖ίο所不的變體方案中，該兩個指形發光體1〇8在 其遠離安裝板110的一端藉由連接片114彼此相連，為此， 17 201007091 該兩個相連指形發光體108之外殼56亦相應相連成U形外 殼106。在此情況下，載體介質62在如圖1〇之小型燈10 中佔據一基本呈U形的容積。 在圖11所示之小型燈10的另一變體方案中，安裝板 110上布置有三個指形發光趙108。其中，該三個指形發光 艎108可採用任意一種布置方式，例如如圖11所示成行布 置，布置在等邊三角形的角點上或不對稱布置。清楚起見， 圖11未展示供電線22及30朝指形發光體1〇8之相應接觸 區26、32延伸的情況。 © 圖9及圖11所示之小型燈1〇均包括多個由載體介質 62及布置在其内部之麟光粒子64及反射粒子66構成的容 積’該等容積分別由每個指形發光禮108的外殼56規定。 換言之’圖9及圖U所示之小型燈1〇包括多個由帶有磷光 粒子64及反射粒子66之載體介質62規定的容積，該等容 積彼此間隔一定距離布置。 圖12所示係一反射燈118，該反射燈與如圖8之小型 燈10基本一致’區別僅在於反射燈118具有一習知反射器 〇 120’而未設置燈泡34’該反射器朝背離安裝板u〇之方向 敞開，從而規定一光出射口，被反射器12〇聚束的光自該 光出射口射出。 圏13展不由單獨—個指形發光體1 〇8構成之照明元件 U卜其載體基板46布置在安裝板u〇上該安裝板之外輪 廓與載體基板46之外輪廓相符。如圖13所示，載體基板 46上的接觸區26及32分別藉由導線122、126與連接線 18 201007091 124、128相連。連接線124、128在安裝板110遠離載體基 板46的一端自安裝板内伸出。採用此種設計的指形發光體 1 08可如傳統LED般接在相應電路板上。 多個指形發光體108或照明元件121可在視訊投影設 備中用作光源。在此情況下，多個指形發光體1 〇8或每個 指形發光體108分別與一相應反射器共同作用，由該反射 器朝預期方向對光進行聚束。 圖14所示之燈具130係為照明元件121或指形發光體 Ο 108之另一應用實例’該燈具可應用在腳踏車照明系統及/ 或K車照明系統中。為此，燈具13 0包括一相應的標準化 接線座132 (圖14僅對該接線座進行了示意性圖示）及由 該接線座固定的燈泡134，該燈泡包括布置在指形發光體 108之外殼50内的載體介質62 ’且與該載體介質間隔一較 小距離。
圖15展示由兩個照明元件121構成之棒形照明元件 136，該兩個照明元件121在其遠離載體基板46的端面處 彼此接觸。在此情況下，各指形發光體1〇8或各照明元件 121可分別布置在一單獨的外殼内，該等外殼在此未作圖 示。為穩定此結構，可採取將該兩個指形發光髏1〇8之相 對端面黏接於一起的輔助措施。 其長度特定言之 棒形照明元件1 36可採用不同長度， 為1 cm至50 cm，較佳為2 cm至1〇 cm。 圖16及圖17用138表示一 一透明圓柱形照明元件140， 圓柱形燈具’該燈具包括 該圓柱形照明元件可用玻璃或 19 201007091 丙稀酸玻璃製成。圓柱形照明元件14G之實際直徑為3歷 然總體言之亦可採用任意一種尺寸。 圓柱形照明元件140具有一與其縱轴同轴的通孔M2 及八個轴向平行於該通孔的其他通孔144，該等通孔均具有 圓形連續截面。圓16及圖17均只為其中一通孔144標註 了元件符號。圓柱形照明元件14〇所包括之通孔M2、144 ’無需總是設置一 可為非圓形截面。 的數量較佳介於一個與十個之間，其中 中央通孔142。通孔142、144之截面亦 圓柱形照明元件140在其端面146上具有一底板148， 該底板之外輪廓與圓柱形照明元件14〇互補。 該等通孔142及144内各布置有一由底板148支承的 載體基板46,該等載體基板在本實施例中均僅承載單獨一 個半導體結構40»圓柱形照明元件14〇内之該等通孔142、 144各界定一圓柱形腔室15〇，該腔室内填有載體介質62, ❹ 填光粒子64及反射粒子66以不同粒子密度固定在該載體 介質内的層68、70及該兩層之間未標註元件符號的各層 中。若在不同通孔142、144内使用不同半導體結構4〇，且 該等半導艘結構發紅光、綠光及藍光，整趙上發白光，則 可放棄使用磷光粒子64。 藉此在圓柱形照明元件140之通孔142、144内形成與 指形發光體108基本一致的指形發光結構152,二者間之區 別僅在於’該指形發光結構不包括界定腔室5〇的自有外 殼。無需為圓柱形照明元件140之全部通孔142、144配備 20 201007091 此種指形發光結構152，此處可參見圖π所示的空通孔 140 ° 藉由導線154及156為載體基板46上的接觸區26及 32供電’該等導線可藉由底板148内未詳細圖示之連接件 與電網或電池相連。 圓柱形照明元件140可視情況在其第二端面158具有 一蓋板1 60 ’該蓋板在本實施例僅用虛線表示。 圓柱形照明元件140内之該等通孔142、144的實際直 ❹ 徑為mm至15 mm，較佳為1 mm至10 mm，尤佳為2 mm 至5 mm。圓柱形照明元件丨4〇内之該等通孔142、144的 直徑亦可互不相同，且通常取決於有待安置在其内部的半 導體結構40之尺寸。圓柱形照明元件14〇自身長度為5 mm 至800 mm，較佳為20 mm至150 mm，尤佳為20 mm至50 mm，然亦可視需要採用比之更長或更短的長度。 在圖18所示之燈具ι38的變體方案中，通孔ι42、ι44 在圓柱形照明元件140之端面146上彼此相連，其實現方 ®式係在此處設置一圓盤形凹槽161»該兩個由矽材料62構 成之最靠近半導體結構40布置的層68及A位於該凹槽161 内，該兩個層内存在磷光粒子64及反射粒子66。藉此亦可 將光自半導體結構40傳遞至相鄰指形發光結構152。 圖19及圖20所示之照明帶162具有一柔性護套164， 該護套界定一腔室165,且在其中一側上具有多個半球形突 出部166,該等突出部沿照明帶162之縱向彼此間隔較小距 離前後布置。突出部166亦可呈非半球形，例如呈錐形。 21 201007091 根據一變趙方案，亦可不設置突出部166。 護套164在其位於突出部166另一侧的内表面⑽ 有:柔性帶狀導電元件170，多個半導體結構的以習知方 式彼此相接地布置在該帶狀導雷 你4狀等電兀件上。舉例言之，總是 可將多個半導趙結構4〇成組串聯，其中，多個半導體結構 組彼此並聯。 π姐傅 該等半導體結構4〇按如下方式布置，即每個突出部166 下方均存在-個大致居中布置的半導體結構4〇。 帶狀導電元件170與護套164由突出部166規定之内 表面172之間布置有由梦材料62構成的層68 A'm 該梦材料内分布有鱗光粒子64及反射粒+ 66。鱗光粒子 Μ及反射粒子66之粒子數密度自層68朝層7()方向隨該等 粒子與半導鱧結構40間之距離的增大而減小。若使用不同 半導雜結# 40,且該等半導體結構發紅光綠光及藍光， 整趙上發白光，則照„ 162亦可放棄使用磷光粒子“。 ❹ 藉由與電源相連之習知連接件為半導體結構利供電， 該等連接件在此未作圖示。 照明帶⑹之實際寬度介於！ _與2〇 _之間，較 佳介於3_與15mm之間，尤佳介於81^與12隱之間， 實際厚度介於1 mm與10 mm之間，較佳介於2麵與5咖 之間》 位於照明帶162内部之該等半導體結構4〇開始工作 時，照明们62之發光基本均句，半導趙結構4〇所處位置 上不存在可辨識之離散發光區。故照明帶162可應用於原 22 201007091 本採用氖管或類似照明元件的領域，例如燈光廣告。照明 帶162亦可用於將光輸入耦合至光導元件（例如導光板） 内。為此須沿導光板之周邊將照明帶162黏接在該導光板 之窄面上。 圖21及圖22展示一照明板1 74，該照明板之護套177 包圍一腔室175 ’該護套之兩個相對布置的縱側面1 76及 178之内表面上布置有多個半導體結構4〇，該等半導體結 構以在上述照明帶162内之方式分別接在兩個帶狀導電元 Q 件180及182上。 帶狀導電元件1 80及1 82之間分別以該兩個帶狀導電 元件為起點布置有由石夕材料62構成的層68、A、Β及C， 該矽材料内分布有磷光粒子64及反射粒子66，在此情況 下’兩個層C彼此鄰接地居中布置在帶狀導電元件丨8〇及 182之間。兩個層68内之粒子數密度相等，兩個層A、兩 個層B及兩個層C之粒子數密度情況亦如此。 其中’礙光粒子64之粒子數密度自層68起經由層68 ©之相鄰層A及B朝層C方向減小。與之相反，反射粒子66 之粒子數推度則自層68起經由層68之相鄰層A&B朝層 C方向增大。若使用不同半導體結構4〇，且該等半導體結 構發紅光、綠光及藍光，整體上發白光，則照明板174亦 可放棄使用磷光粒子64。 照明板174因矽材料62而具有柔韌性，可塑造成不同 形狀’必要時亦可固定呈該等形狀。 照明板174之實際厚度介於1讯瓜與20 mm之間，較 23 201007091 佳介於3 mm與5 mm之間。 半導體結構40工作時，照明板174藉由其主面184以 均勻光分布發光，圖22僅對照明板174之其中—主面進行 了圖示。 如圖1至圖22之上述全部實施例所用者均為在υν* 可見波長範圍内發射輻射的半導體結構40。作為替代方 案，亦可採用發射其他波長之輻#(尤纟是紅外輻射）的 半導體結構。 上述如圖1至圖18所示的全部實施例均設置多個由矽 © 塊62構成的層68、八至尺及7〇 ’其中’磷光粒子64及反 射粒子66之粒子數密度沿背離半導體結構4〇之方向發生 變化，特定言之係朝該方向減小。如圖19至圖22之實施 例所採用的層數相對較小，該等層亦由矽塊62構成其中 分布之磷光粒子64及反射粒子66的粒子數密度亦各不相 同。 原則上設置至少三個此種具有不同粒子數密度之碟光 粒子64及反射粒子66的層或區域，即足以獲得良好的光 @ 色及照明效果。磷光粒子64或反射粒子66之粒子數密度 亦可沿背離半導體結構40之方向發生不均勻變化（特定言 之係減小），即以不同程度發生變化，然均勻變化所產生之 效果相對較好。 【圖式簡單說明】 圖1為一小型燈之局部剖視圖，在該小型燈中，裝有 碟光粒子及反射粒子的載體介質布置在圓柱形腔室内； 24 201007091 圖2為一小型燈之第二實施例與圖丨相一致的局邹剖 視圖，其中，該腔室呈圓錐形； 11 圖3為一小型燈之第三實施例與圖丨相一致的局部剖 視圖，其中，該腔室呈半球形； 圖4為一小型燈之第四實施例與圖丨相一致的局部剖 視圖，其中，該腔室具有一過渡至球形區段的截錐形區段· 圖5為一發光二極體之剖面圖，該發光二極體之内腔 中充填裝有填光粒子及反射粒子的載體介質； 〇 圖6為圖1所示之小型燈的變體，該小型燈内之栽體 介質中設置有氣泡； 圖7為一小型燈之第五實施例與圖1相一致的局部剖 視圖； 圖8為一小型燈之第六實施例與圖1相一致的局部剖 視圖，其中’該載體介質設計為指形發光體； 圖9為一小型燈之第七實施例與圖8相一致的局部剖 視圖，該小型燈具有兩個指形發光體； β 圖10為一小型燈之第八實施例與圖9相一致的局部剖 視圖’其中’兩個指形發光體相連成一拱形發光體； 圖11為一小型燈之第九實施例與圖8相一致的局部剖 視圖’該小型燈包括三個指形發光體； 圖12為圖8所示之燈具的變體，該小型燈用反射器代 替玻璃燈泡； 圖13為如圖8、圖9、圖11及圖12所示之燈具中使用 的單個指形發光體； 25 201007091 圖14為帛於腳踏車照明系統或汽車照明系統的照明 體’該照明體包括如圖13所示之指形發光體； 圖15為兩個如® η之指形發光體相對布置而構成的 棒形照明元件； 圖16為一圓柱形照明體，其中，多個指形發光結構布 置在透明圓柱體的容置孔内； 圖17為如圖16之照明體沿圖} 6中有角切割線 XVII-XVII截取的剖視圖； 圖18為如圖18之照明體之變體與圖17相一致的剖視 © 圖’其中，該等容置孔彼此相連； 圖19為一照明帶沿圖20中之切割線XIX-XIX截取的 剖視圖； 圖20為如圖19之照明帶的俯視圖； 圖21為一照明板沿圖22中之切割線XXI-XXI截取的 剖視圖；以及 圖22為如圖20之照明板的透視圖。 ❹ 【主要元件符號說明】 10 ： 小型燈 12 ： 接線座 14 ： 導線 16 ： 導線 18 ： 電壓轉換器 20 : 轉換器外殼 22 ： 第一供電線 26 201007091 ( 24 :散熱器 26 :第一接觸區 28 :照明晶片陣列 30 :第二供電線 32 :第二接觸區 34 :燈泡 36 :内腔 3 8 a :接線 ❹ 3 8 b .接線 3 8c :接線 38d :接線 3 8 e :接線 40 :半導體結構，半導體元件 40a :半導體結構，半導體元件 40b :半導體結構，半導體元件 40c :半導體結構 O 40d :半導體結構 42 :底部 44 :凹槽 46 :載體基板 48 :底層 50 :中層 52 :頂層 54 :邊緣區域 27 201007091 56 ： 5 8 ·· 60 ： 62 : 64 ： 66 ： 68 ： 70 ： 72a 72b 74 : 76 : 78 : 80 : 82 : 82a 82b 84 : 86 : 88 : 88a 90 : 92 : 94 : 外殼 端壁 腔室 載體介質，矽塊 填光粒子 反射粒子 第一層 第二層 :照明結構 :照明結構 外殼 腔室 外殼 腔室 外殼 :截錐形區段 :球形區段 腔室 發光二極體 外殼 :護蓋件 腔室 載體基板 半導體元件，半導體結構
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96 ： 第一終端線夾 98 : 第二終端線夾 100 :接線 102 :接線 104 :氣泡 106 :基座 106a :頂側 108 :指形發光體 110 :安裝板 112 :風扇 114 :連接片 116 :外殼 118 :反射燈 120 :反射器 121 :照明元件 122 :導線 124 :連接線 126 :導線 128 :連接線 130 :燈具 132 :接線座 134 :燈泡 136 :照明元件 138 :燈具 29 201007091 140 :圓柱形照明元件 142 :通孔 144 :通孔 146 :端面 148 :底板 150 :腔室
152 :指形發光結構 154 :導線 156 :導線 158 :第二端面 160 :蓋板 161 :凹槽 162 :照明帶 164 :護套 165 :腔室
166 :突出部 168 :内表面 170 :帶狀導電元件 172 :内表面 174 :照明板 175 :腔室 176 :縱侧面 177 :護套 178 :縱側面 30 201007091 180 :帶狀導電元件 182 :帶狀導電元件 A至K :中間層
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Claims (1)

  1. 201007091 與98年4月28日申請時檢送之外文本一致之中說說明書 七、申請專利範圍： 1.一種燈裝置，該燈裝置具有 a) 照明體（40; 94)，該等照明體被施加電壓時發射初 級輻射； b) 固體粒子（64，66 )’該等固體粒子至少局部包圍該 等照明體（4 0 ; 9 4 )’且與該初級輕射相互作用； 其特徵在於， c) 該等粒子（64，66 )之粒子數密度在至少一背離該 4照明體（40; 94)之方向上自第一粒子數密度轉變為第 二粒子數密度。 2. 如申請專利範圍第1項之燈裝置，其中： 該等粒子（64，66 )包括吸收初級輻射且發射次級輻 射之構光粒子（64)及/或反射粒子（66)，其中，該等反射 粒子尤心&化鎖粒子、亞硫酸鎖粒子、硫酸鎖粒子哎二氧 化欽粒子。 3. 如申請專利範圍第2項之燈裝置，其中： 該等粒子之粒子數密度的變化係減小。 4. 如申請專利範圍第3項之燈裝置，其中： 該等粒子之粒子數密度均勻減小。 5·如申請專利範圍第2〜第4項任一項之燈裝置，其中： a) 該等粒子之最大粒子數密度存在於第一區域（68)， 該第一區域相比其他區域最靠近該等照明體（4〇 ; 94 )布 置； b) 該等粒子之最小粒子數密度存在於第二區域（70)， 201007091 該第二區域相比其他區域離該等照明冑（4〇 6.如申請專利範圍第5項之燈裝置，其中·· 該等粒子之最大粒子數密度為該等粒最 密度的5倍至10〇〇〇倍， 最小粒子數 倍至2〇倍。 倍較佳為10倍至_倍，尤佳為Π) 7.如申明專利範圍第5或第6項之燈裝置，其中. 二)該等粒子之最大粒子數密度介於每立方公分粒
    方公分2嶋粒子之間’較佳介於每立方公分刪 與每立方公分1G_粒子之間，尤佳介於每立方公分 5000粒子與每立方公分10000粒子之間； b)該等粒子之最小粒子數密度介於每立方公分2粒子 與每立方公分5_粒子之間，較佳介於每立方公分2粒子 與每立方公分25(H)粒子之間，尤佳介於每立方公分2粒子 與母立方公分1000粒子之間。 8.如申請專利範圍第2〜第7項任一項之燈裝置，其中： 該等粒子（64，66)藉由載體介質（62)相對於該等 照明體（40 ; 94 )固定在其位置上。 9.如申請專利範圍第8項之燈裝置，其中： 忒載體介質（62 )係為矽材料或樹脂，其中，該矽材 料尤指彈性矽塊，該樹脂尤指環氧樹脂或聚酯樹脂。 !〇如申請專利範圍第8或第9項之燈裝置，其中： 帶有該等粒子（64 ’ 66 )之載體介質（62 )佔據圓柱 形、圓錐形、半球形或基本呈U形的容積，抑或其所佔據 之容積包括一過渡至球形區段的截錐形區段。 33 201007091 11. 如申請專利範圍第8〜第10項任一項之燈裝置，其 中： 帶有該等粒子（ 64, 66 )之載體介質（62)布置在該 燈裝置（10; 86; 118; 130; 136; 138; 162; 174)之腔室 (60 ; 76 ; 80 ; 84 ; 90 ; 150 ; 165 ; 175)内。 12. 如申請專利範圍第丨〖項之燈裝置，其中·· 腔室壁至少部分由玻璃、合成材料（尤指環氧樹脂或 聚酯樹脂）構成。 13. 如申睛專利範圍第8〜第12項任一項之燈裝置，其 ❹ 中： 該載體介質（62)内設置有多個氣泡（1〇4)。 14. 如申請專利範圍第13項之燈裝置，其中： 該等氣’泡（104)在該載體介f (62) ]^濃度值係為 5 00至20000個氣泡/cm3，較佳為1〇〇〇至丨〇〇〇〇個氣泡 /Cm3，尤佳為3000至5000個氣泡/cm3。 15. 如申—專利範圍第13或第14項之燈裝置，其中： 該等氣泡（1〇4)之直徑為0.lmm至2mm，較佳為〇」Q mm至1 mm，尤佳為〇 2 mm至〇 5爪瓜。 &如申請專利範圍帛8〜帛15項任一項之燈裝置，兑 中： 〃 存在多個由帶有該等粒子（64,66)之載體介質（62) 規定的容積，該等容積彼此間隔—定距離布置。 I7‘如申請專利範圍第16項之燈装置，其中： 存在兩個由帶有該等粒子（64,66)之載體介質（62) 34 201007091 規定的容積’該等容積彼此間隔一定距離布置。 18. 如申請專利範圍第I?項之燈裝置，其中： 存在二個由帶有該等粒子（64，66)之載體介質 規疋的容積，該等容積彼此間隔一定距離布置。 19. 如申請專利範圍第16〜第a項任一項之燈裝置， 其中： δ玄等谷積設置在一照明元件（14〇 )的多個容置區 (142，144)内。 20·如申請專利範圍第1 7項之燈裝置，其中： 該照明元件（140 )呈圓柱形，該等容置區（丨42，丨44 ) 設計為軸向平行於該照明元件的通孔。 21. 如申請專利範圍第1〜第2〇項任一項之燈裝置，其 中： 該等照明體（40 ; 94 )包括至少一半導體結構（40 ; 94 )’該半導體結構被施加電壓時發光。 22. 如申請專利範圍第21項之燈裝置，其中： 該至少一發光半導體結構（40 ; 94 )被施加電壓時發 射藍光。 23. 如申請專利範圍第21項之燈裝置，其中： 該等照明體（40 )包括至少一紅光半導體結構（40a )、 至少一綠光半導體結構（40b )及至少一藍光半導體結構 (40c)° 24. 如申請專利範圍第21〜第23項任一項之燈裝置， 其中： 35 201007091 該等照明艏（40 )包括至少一紅外半導體結構（40 ; 94 )及/或至少，UV半導體結構（40 ; 94 )。 25.如申請專利範圍第1〜第24項任—項之燈裝置，其 中： 存在至少彡個層（68, A至K，70)，該等固體粒子（64, 66)’尤其是磷光粒子（64)及/或反射粒子（66)，以不同 粒子數密度存在於該等層内。 八、圖式：
    36
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