TW201115057A - Light source having a refractive element - Google Patents

Description

201115057 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係與光源有關，更特別是關於一種具有一折 射元件的光源。 【先前技術】 發光二極體(LEDs，“Light emitting di〇des”)這類固 態裝置為現今用來取代白熾燈、_素燈和日光燈這 統光源的絕佳選擇。LEDs具有比白熾燈及_素燈實質 上更尚的發光效率’以及比這三種傳統光源更長的使用 壽命。此外，有某些種類LEDs的轉換效率已高於曰光 燈，且在實驗室中已證實其可達到更高的發光效率。最 後’LEDs所需的電壓比日光燈還低，且其中不含水銀 或其他潛在的危險材料，因此具有許多安全以及環境方 面的好處。 典型的LED具有一監伯特(Lambertian)發光圖形。 這表示该LED所發出的光一般會呈一半球弧形。這樣的 發光圖形會使LED光源或其他固態發光裝置在取代傳 統白熾燈泡、S素燈和日光燈這些非方向性發光裝置的 用返方面文到限制。譬如，在一白熾燈泡内使用一 光源可能會導致其下方產生不必要的暗點。在台燈、立 燈及桌燈等常見的照明應用中，此現象會造成燈具正下 方無燈光照明’而無法工作或念書。 據此，目前業界需要一種發光圖形更類似於傳統白 熾燈、鹵素燈及日光燈者之固態光源。 【發明内容】 201115057 在本發明的一態樣中，一光源包含一基板、複數個 以平面設置方式排列在該基板上的固態發光單元，以及 搭配該等固態發光單元設置的一折射元件，以使該光源 發出的光具有一大體上呈球形的發光圖形。 在本發明的另一態樣中，一光源包含一基板、複數 個排列在該基板上的固態發光單元，係朝大致相同的方 向發出光，以及搭配該等固態發光單元設置的一折射元 件，以使該光源發出的光具有一大體上呈球形的發光圖 形。 在本發明的又一態樣中，一光源包含一基板、複數 個以平面設置方式排列在該基板上的固態發光單元，以 及設置在該等固態發光單元上的一折射元件，以使該光 源發出的光具有一大體上呈球形的發光圖形。 在本發明再一態樣中，一光源包含一基板、複數個 以平面設置方式排列在該基板上的固態發光單元，以及 一用以折射該等固態發光單元所發出的光之裝置，以使 該光源發出的光具有一大體上呈球形的發光圖形。 在本發明又一態樣中，一光源包含一基板、複數個 固態發光單元在該基板上，該等固態發光單元包含第一 組和第二組固態發光單元，其中該第一組中的每一該固 態發光單元包含一螢光層，及該第二組中的每一該固態 發光單元不含螢光層，以及一搭配該等固態發光單元而 設置的折射元件，用以將該第一組和第二組固態發光單 元所發出的光混合。 在本發明的又一態樣中，一燈具包含一燈殼係具有 4 201115057 一底座和一裝設在該底座上的透明燈泡部分，以及一光 源位於該燈殼内。該光源包含一基板、複數個以平面設 置方式排列在該基板上的固態發光單元，以及搭配該等 固態發光單元而設置的一折射元件，以使該光源發出的 光具有一大體上呈球形的發光圖形。 閱者將能瞭解本領域之熟習技藝人士可從下列細 節描述中輕易地明瞭本發明的其他態樣，該些態樣係以 圖解方式表示暨說明一光源的範例設置。如將從文中瞭 解者，本發明包含一光源的其他與不同態樣，且其中的 某些細節可在不悖離本發明之精神與範疇的前提下在 多種其他的態樣中修改。據此，本說明書圖式與細節說 明將被視為是例示性而非限制性質。 【實施方式】 本發明在後文中將參照附圖進行更完整的說明，其 中將表示出本發明的多種態樣。然，本發明可以許多不 同的形式來體現，其不應被認為是受限於整篇揭露書中 本發明的多種態樣之中。反之，這些態樣係供來使本揭 露書更為完善，並將本發明範疇完整傳達給本領域的熟 習技術人士。圖式中所描繪的本發明多種態樣可能未按 比例繪製，其中多種特徵的尺寸為了清晰起見可能會放 大或縮小。此外，某些圖式亦因清晰起見而有所簡化。 如此，圖式中可能並未描繪出所述設備（例如裝置）或方 法中的所有組件。 本發明的多種態樣於文中將參照本發明理想組態 的示意圖來進行描述。如此，圖式中形狀上的差異為因 201115057 製造技術及/或公差所造成的可預期結果。故此，本發明 的多種態樣不應被認為是受限於整篇揭露書文中戶^描 述說明的特定元件形狀(如區域、層、區段、基板等）田 而是包含因製造所造成在形狀上的偏異。舉例言之，被 說明或描述為矩形的元件在其邊緣處可能會具有圓形 或弧形特徵及/或是具有一梯度濃度，而非是從二元件^ 連續的變化至另一元件。因此，圖中所描繪之元件係 示思本質，其形狀並非用於勾勒元件的精確形狀，亦Ί 非要對本發明範疇設限。 w 丨兒將1瞟解，*扠到像是區域、層、區段、美 等這些元件位於其他元件「之上」時，它可以是直&七 於該其他元件上，或是其間介有其他的元件。相 當提到一個元件「直接」位於另一元件上，即: 沒有中介的元件。閱者將可進一步瞭解到 二: 件「形成在」另-元件上時，即代表其可以成長、71 1、附著、連接、麵合，歧製備或製造等方式^ 在〃他元件或一中介元件上。 士「了ΐ者楚文中可能使用像是「下」或「底」以及「上 ί- 相對性詞彙來描述如圖式中所繪示-元件逾 1二，係。閱者將能瞭解到這些相對性的詞彙i 的設備被翻轉，則本來在其他元件 :70:”在其他元件的「上方」。因此，該「下 備i特°定:,盖1下方」與「上方」兩方位，端視其設 、. 位而定。同樣地，若圖令的設備被翻轉過 6 201115057 來’則原本在其他元件「之下」或 變成位在其他元件「之上」。因此，「之^」的it件就會 等詞可涵蓋之上與之下兩方位。 了」或「底下」 除非有另外加以定義，否則文中 t技術性與科學性詞彙）會與本發明所屬(包 認知者具有相同的意涵。閱者將進二步瞭二 常二的字典内所定義者)應該被解釋為與相 關技術及本揭路書内文中的含意一致。 單數巧用ΐ ’除非文義中有明確的指出，否則 的一」、一個」及「該」等詞也意欲含括苴 複,的型態。閱者將進-步地瞭解到，說明書中所使用 的仙包含」與/或「包含了」等詞制以指明其所陳述之 特敛、個體、步驟、操作、元件、組件等的存在，但是 其並不排除還有一或多個其他特徵、個體、步驟、操作、 TL件、組件等的存在。「及/或」一詞係包含一或多個所 列出相關項目的任何與所有組合。 現在此處將呈現一光源的多種態樣。然而，本領域 之熟習技藝人士將可輕易領會到這些態樣在不悖離本 發明之範®壽與精神下可擴及涵蓋其他的光源組態。該光 源可含有一基板、複數個排列在該基板上的固態發光單 元以形成该等固態發光單元的一陣列，以及一搭配這些 固態發光單元而設置的反射元件以使該光源發出的光 具有一大體上呈球形的發光圖形。該光源可用來直接替 換目前使用的傳統光源，像是白熾燈、日光燈、鹵素燈、 石英燈、高壓放電（HID，“High-density discharge”)燈、霓 7 201115057 虹燈等，此處僅列舉數例。 已為ϋίΓ態發光單元的其_—例。led在本領域中 射:述。Ϊ二故文中僅作簡單討論以提供本發明完整 圖。田一 LED /插繪出一 LED範例示意性的截面側視 些雜質會將參雜^質的—種半導體材料’這 &子」和電洞」加入該半導體内，並且 本I二Μ、β相對地自由移動。依雜質的種類而定，該 + W的-摻雜區内可具有佔大多數的 立 .» t ϋ η型或一 Ρ型+導體區。在LED的應用 中’巧導體會含有—個η型半導體區域以及—個p型 半導體區域。在該兩區域的接面處會建立起―個反向電 場.，導致電子與電洞遠離該接面而形成一主動區（抓 active region)。當足以克服該反向電場的順向電壓施加 通過該p-n接面時，電子與電洞會受迫進入該主動區並 結合。該電子與電洞結合後會降遷至低能階態並以光的 形式釋出能量。 請參照第一圖，該LED 101包含一基板1〇2、一蟲 晶層結構104位於該基板102上，以及一對電極1 〇6和 108位於該磊晶層結構1〇4上。該磊晶層結構1〇4包含 一主動區116夾於兩相對的已摻雜磊晶區域之間。在此 範例中，一 η型半導體區域114係形成在該基板1〇2上， 及一 ρ型半導體區域118係形成在該主動區116上，然 而’該等區域的配置也可相反過來。也就是該ρ型半導 體區域118可形成在該基板102上及該η型半導體區域 114可形成在該主動區116上。本領域之熟習技藝人士 8 201115057 =㈣瞭解到，本揭露#中所描述的多種概念可擴展 至任何合適的蟲晶層結構。該蟲晶層結構1〇4内也可 ^其他額外的層結構(相示），其包含但*岐於緩衝 層、晶核層、接觸與電流散佈層以及光萃取層。 該等電極106和108可形成在該磊晶層結構1〇4的 表面上。該P型半導體區域118在頂面上係裸露出來， 因此該p型電極1〇6可輕易地形成於其上。然而，該η 型半導體區域114係埋設在該ρ型半導體區域U8和主 動區116下方。為了要在該η型半導體區域U4上形成 該η型電極1〇8，必須移除部分的該主動區U6和ρ型 半導體區域118以露出下方的該η型半導體區域114。 在移除這部分的該蟲晶層結構1 〇4之後，該η型電極1 〇8 就可形成。 第二圖描繪出一塗佈有一螢光材料的LED範例的 示意性截面圖。在此範例中，一螢光層203係利用業界 已知的方法形成在一 LED 201的頂面上。在LED的其 中一個組態中’該螢光層203會將藍光或紫外光(uv；) LED 201所發出的單色光轉換成寬頻譜的白光。然而， 本發明也可用其他的LED與螢光粉組合來實行以產生 不同的色光。舉例而言，該螢光層203可包含散佈在環 氧樹脂、石夕膠或其他載體内的螢光粉粒子，或由溶解在 該載體内的可溶性螢光粉來構成。 本發明中一或多個榮光基藍光LED(phosphor-based blue light LEDs)可以一陣列方式設置以產生一白光源。 白光源可用來直接取代現今市面上使用的白熾燈、鹵素 201115057 燈和日光燈這些傳統光源。或者，一個白光源可由個別 的發光LEDs構成，該些LEDs可發出不連續的波長(像 是紅色、紅橙色、橙色、綠色、藍色、琥珀色或其他顏 色）並將所有的色光混合以形成白光。本領域的熟習技藝 人士將可輕易瞭解到有多種的LEDs與其他發光單元組 態可用來建構一白光源。再者，如先前所提到，本發明 並不限定於會產生白光的固態發光裝置，其可擴張涵蓋 那些會發出其他色光的固態發光裝置。 •現在文中將參照第三A圖和第三B圖來呈現一白色 光源之範例。第三A圖描繪出一白光源300範例的示意 性頂視圖，第三B圖則為該第三A圖中該白光源300 的示意性戴面側視圖。該白光源300可使用多個塗佈有 一螢光材料303的LEDs 301來建構。該些LEDs 301可 具有相似或不同的光輸出（波長或功率），且對每一 LED 301而言’其所使用的該螢光材料303可相似或不同。 該等LEDs 301會在一基板302上排設成一種二維平面 的樣式。該基板302可以任何可提供機械性支樓予該等 LEDs 301的合適材料製成。較佳地，該材料具導熱性以 幫助§玄專LEDs 301散熱。該基板3〇2可包含一介電層（未 圖示）來提供該等LEDs 301之間的電氣絕緣。該些LEDs 301可利用一導線層、打線接合、或這些或其他方法的 組合來在該介電層上以並聯及/或串聯方式彼此電性耦 接。 第四A圖描繪出一白光源4〇〇另一設置範例的示意 性頂視圖’第四B圖則為該第四a圖中該白光源400 201115057 ^截圖。類似於第三A圖和第三B圖中所述之方 ^ L — 2反402可用來支標—LEDS 401陣列。然而， 4組‘悲中，，亚非每—Led上都形成有一勞光層。取而 =榮光材料4G8可沈積在由—環形或其他形狀的 ’ 410所定義出之凹穴内，此邊界以環形或其他任何 =狀環繞在基板4G2的：^面四周。該環形邊界41〇可用 。適的模具形成’或者’其可與該基板術分開形成並 使用-黏著劑或其他合適方式接著在該基才反術上。然 ，其中懸洋有螢光粒子的載體權會被導人該凹穴内。 該載體材料可為一種環氧樹脂或矽膠；然而發明中也可 使用以其他材料為主的載體。該載體可被固化來產生固 體材料以固定其中的榮光粒子。 該光源也可設置成在該等LEDs附近具有一折射元 件以產生一大體上呈球形的發光圖案。現在將參照第五 圖來呈現本發明的一範例。第五圖描繪出一光源5〇〇範 例的示意性截面側視圖。在此範例中，該光源5〇〇包含 多個位於一基板502上的LEDs 501。一榮光材料係 沈積在由圍繞該基板5 02頂面四周的一邊界51 〇所界定 之凹穴内。一折射元件504可位於該等LEDs 501上方。 該折射元件504可使用隔架（standoffs)512或藉由某政其 他合適的裝置接附在該基板502上。該折射元件5〇4可 為玻璃、塑膠或折射係數與空氣不同的任何其他合適之 折射材料。圖中所示之該折射元件5 04為一部分球形， 然其亦可為其他形狀。較佳地，該部分球形係大於一半 球形但小於'完整球形’以便捕捉所有從該等LEDs 5 01 115057 ^出的光並將其中至少部分的光導引向下。結果是產 一大體上呈球形的發光圖案，係類似於傳統白熾燈 二内的燈絲所產生者。使用一高通量密度lED光源可迷 化該等LEDs 501與該折射元件5〇4的組合。此迷你 將有助於將上述相同之設置運用在眾多應用中。 m j發光圖案可藉由任何數量的參數變化來加以改 :這些參數包含該折射元件504的形狀以及該折射元 =04相對於該等LEDs 501之位置。在要使用該光源 此代傳統白熾燈、鹵素燈以及日光燈的應用中，改變這 =參數將可使光線的分布均勻度最佳化。或者，可透過 二變這些參數來將更多的光導引向下以符合台燈、桌 ^、立燈或閱讀燈或其他類似應用之需求。本領域之熟 ，藝人士將可根據本揭露書之教示輕易決定出要如 可最佳地改變這些參數以用於任何特定的照明應用中。 或者，該折射元件5〇4的内側表面上可形成一螢光 材料來產生白光源以免除需直接在該等LEDs 501上沈 積該鸯光材料之需求。藉由在該折射元件504上施予該 ，光^才料，該等LEDs 5〇1内所生成的熱量會減少使 1 δ亥等LEDs 501輸出更多的光線並同時具有較佳的可 罪度與較長的壽命。此外’該螢光材料產生的熱量可以 更廣泛地分布在該折射元件5〇4上，以使該螢光材料較 不易劣化、變色’且同時具有較佳的穩定度與較多的光 輸出。最後’起因於螢光材料漫射的光在該等LEDs 501 為該螢光材料完全包覆下會由該等LEDs 501吸收，將 不再構成問題，因此可增加光輸出。 12 201115057 上述參照第五圖所述之光源易生成冷白光。冷白光 傾向具有一藍色調，讓光線有冰冷的感覺。冷白光源較 有利於應用在牽涉白冷色調的戶外應用中。然而，在要 使用此光源直接取代傳統戶外光源的場合中，吾人比較 需要如白熾燈所發出稍微偏黃色的光。可惜的是，可發 出暖白光的傳統光源之發光效率會低於發出冷白光的 光源。在本發明光源的其中一個組態中，該等LEDs附 近的一折射元件會被用來消弭冷光與暖光之間的功效 差距。現在文中將參照第六圖來呈現此組態的範例。本 領域之熟習技藝人士將可輕易領會到，文中參照此組態 所呈現的多種態樣之範疇將可擴及至可發出不同程度 的白光及其他色光。 第六圖為一描繪光源600範例的示意性截面側視 圖。在此範例中，該光源600可以多個在一基板602上 排列成一種二維平面樣式的LEDs 601構成。第一組 LEDs 601可由塗佈有螢光粉603的藍光LEDs 601構 成，以發出白光。第二組LEDs 601可由紅光、紅橙光、 撥光、琥珀光、或其他色光、或其中任何會發出不連續 波長的LEDs組合所構成。該基板602可相似於先前參 …、弟二圖所描述者。意即，該基板602可以任何可提供 機械性支撐予該等LEDs 601的合適材料製成。較佳地， 該材料具導熱性以幫助該等LED 601散熱。該基板602 更可包含—介電層（未圖示）來提供該等LEDs 601之間 的電氣絕緣。該些LEDs 601可利用一導電層、打線接 合、或這些或其他方法的組合來在該介電層上以並聯及 13 201115057 /或串聯方式彼此電性耦接。 一折射元件604可使用隔架（standoffs) 612或某些 其他合適的裝置設置在該等LEDs 601上。如先前參照 第五圖所描述者，該折射元件6〇4可為玻璃、塑膠或折 射係數與空氣不同的任何其他合適之折射材料。圖中所 示的該折射元件604呈部分球形，其提供了合適的媒介 以將塗佈有螢光粉603的該等藍光LEDs 6〇1所生成的 白色光來與紅光、紅橙光、橙光、琥珀光及/或其他顏色 的=光混光，以產生暖白光。不過，該折射元件6〇4亦 Ί*月b具有其他的形狀。在此範例中，該折射元件的 該部份球形形狀可用來將至少部分的暖白光導引向 下。結果是產生一大體上呈球形的發光圖案，類似於傳 統白熾燈具内的燈絲所產生者。 在本發明中，光的明暗程度可藉由如先前參照第五 圖所述改變任何數量的參數之方式來加以改變。這些參 數包，該折射元件6〇4的形狀以及該折射元件6〇4相對 於該等LEDs 601的位置。這些參數在應用中可改變來 使光線的分佈均勻度最佳化並可同時提供具備良好發 光效率的暖白光。本領域之熟習技藝人士可根據本揭露 書的教示輕易地決定出要如何最佳地改變這些參數以 用於任何特定的照明應用中。 或者，该折射元件604的内側表面上可形成有一螢 光材料，如此可免除需直接在該等藍光LEDs上沈積螢 光材料之需求。在此種組態中，該等藍光LEDs所發出 的光在撞擊到塗佈於該折射元件内侧表面的螢光粉後 201115057 會轉換成寬頻譜的白光。紅光、紅橙光、橙光、琥珀光 及/或其他色光的LEDs所發出不受螢光材料影響的光則 會藉由該折射元件與白光混合，以產生暖白光。之後該 折射元件會引導該暖白光以產生一所要的發光圖案。藉 由在該折射元件内側表面上形成該螢光材料之方式將 可實現本揭露書中先前所討論所有伴隨之優點。 到目前為止文中所描述的該折射元件的多種組態 都可用本領域中目前已知或之後將被發展出來的任何 方法來製造。該折射元件的該内表面可具有一漫射塗佈 層（diffusing coating) ’以讓該等LEDs所發出的光線有更 好的漫射效果。該折射元件的該内表面也可塗佈有其他 額外的材料以幫助散熱。該折射元件也可形成有多個孔 洞（例如縫隙、氣孔及/或開孔）以進一步提高該裝置的散 熱能力。 如先前所提及的，可生成一大體上呈球形發光圖案 的暖白光之光源非常適合用來取代傳統的白熾燈、鹵素 燈和日光燈。現在將參照第七圖來呈現其中的一個範 例。第七圖為一描繪出燈具710的示意性側視圖。該燈 具有一含有固態發光單元的光源700。該燈具可包 含一燈殼712，其具有一透明的燈泡部分714 (例如玻 璃、塑膠等）安置在一底座716上。該透明燈泡部分714 可具有一内部的漫射塗佈層，以讓該燈具710發出的光 具有更好的漫射效果。該透明燈泡部分714的該内表面 也可塗覆額外的材料以幫助散熱。或者，該透明燈泡部 分714中可填入具有類似漫射及/或散熱效果的液體或 15 201115057 氣體。圖中所示的該透明燈泡部分714具有一從頸部72〇 延伸出來、大體上呈圓形或橢圓形的部分718，不過該 透明燈泡部分714可根據其特定的應用情況而採行其他 的形狀與形式。 一光源700可位於該燈殼712内。該光源7〇〇可採 用多種的形式，舉例言之，其可包含整篇揭露書中呈現 的組態設置，或是任何其他使用固態發光單元與一折射 元件配置之合適組態。 一固定在該底座716上的平板722係支撐該光源 700。在燈具710的其中一種組態中，從該平板722延 伸出來的隔架（standoffs)724係用來將該光源7〇〇與該平 板722分隔。該平板722可以任何合適的絕緣材料來建 構，舉例言之，包含玻璃。在採用玻璃的例子中，該燈 殼712的該透明燈泡部分714可以溶接在該平板722上 以將該光源700密封。 如先前所討論者’該折射元件704可利用隔架 (Stancl〇ffS)(未圖示）接附在該基板702上。或者，該折射 元件704可接附在該平板722或該燈殼712内的其他點 上。 一風扇726可用來冷卻該光源7〇〇。該風扇726可 為一電子風扇或其他適合產生氣流來冷卻該光源7〇〇的 裝置。電子風扇是一種運用電暈風(c〇r〇na wind)概念的 裝置。該電暈風為強大電場所產生的物理現象。這些強 大的電場通常會在最容易累積電荷（其存在於整個導電 體表面上）的導電體尖端發現。當電場達到特定強度之 201115057 後，即熟知的起暈電壓程度（the corona discharge inception voltage gradient)，四周空氣會被離子化成與導 體尖端呈相同的極性。之後該尖端會排斥四周離子化 的空氣分子，因而產生氣流。運用電暈風生成氣流的電 子風扇的其中一非限制性範例為Ventiva or Thorm Micro Technologies，Inc所發展的RSD5固態風扇。該風 扇726可如第七圖所示般裝設至一光源7〇〇，但是也可 裝設在該燈殼712内的它處。本領域之熟習技藝人士可 根據整體的設計參數輕易地為任何特定的應用決定出 其最合適的風扇設置位置。 或者，發明中亦可使用散熱管將該光源7〇〇支承在 該平板722上方並用以發散該光源7〇〇所產生的熱量。 結合後者之功能，該等散熱管可用來結合或取代該風 扇。5亥專散熱管可貫穿該底座716中堆疊相隔的水平導 熱板，a亥些導熱板係用來將該等散熱管中的熱量透過該 底座716内多個通氣孔散出。 該平板722也提供了將來自該光源7〇〇的電線728& 和728b。連接到該底座716上的電性接觸73〇a和73〇b 之媒介。在燈具710的其中一個組態中，先前描述的該 隔架724可以是中空的，該等電線728a和72此可穿過 中空的戎隔架724以從該平板722佈線至該光源7〇〇。 在燈具710的另一組態中’該等電線728&和72讣本身 可用來將該光源700與該平板722分隔，如此就不需要 另外设置该隔架724。在後者的組態中，該等電線728& 和728b可被點焊至該平板？22中的導通孔(feedth職沙 17 201115057 hole)，而另—組點焊線則從該等導通孔延伸至該底座 716上的該等電性接觸730a和730b。 §亥等電性接觸730a和730b的配置以及連接燈座的 只體形狀可視其特定的應用而變。舉例言之，該燈具71 〇 可具有一螺帽組態的一底座716，如第七圖所示，其在 該底座716尖端處有一個電性接觸73〇a，及該螺帽作為 另一個電性接觸730b。燈具插座中的接觸（未圖示）可讓 電流通過該底座716到達光源700。或者，該底座可具 有一卡口燈座(bayonet)，該卡口燈座可用來作為一電性 接觸，或是僅作為一機械性的支撐物。某些迷你燈具可 具有一楔形的底座與電線接觸，而某些汽車斑特玫 方面的燈具則可包含有螺紋端子來與電線連;妾i本發明 任何特定應用的電性接觸配置將取決於該應用的‘ 參數。 電源可透過該等電性接觸730a和730b施予該光源 700和風扇726。一 AC-DC變壓器（未圖示）可用來從連 接至家裡、辦公室或其他設施的牆壁插座的燈具插座中 生成〜DC電壓。該AC-DC變壓器所生成的該DC電壓 可供至一設定來驅動該光源700與風扇°726的驅動電路 (未圖示）。該AC-DC變壓器以及驅動電路可位於該底座 716中、該光源700中’或是該燈殼712内的其他地方: 在某些應用中可能不需要用到該AC-DC變壓器。例如， 該光源700和風扇726可設計成使用AC電源。或者 該電源可為DC電源，像是應用在汽車中。任何針對 定應用的電源輸送電路之特殊設計皆不脫離本領域熟 201115057 習技藝人士所能理解的能力範圍内。 如先前所詳細討論者，白光源可用螢光粉搭配多個 發光單元來建構。或者，在該燈殼712的該透明燈泡部 分714内側表面上可形成螢光材料以產生白光源。在燈 具的另一組態中，白光源可藉由將螢光材料嵌入該燈殼 712的該透明燈泡部分714内來產生。這些概念在標題 名為「發光一極體燈之榮光殼體(Phosphor Housing for Light Emitting diode Lamp)」的美國專利申請案第 12/360,781號中有完整的描述’其内容在此併入作為參 考。 本揭露書提供了本發明的多種態樣讓本領域的一 般技藝人士得具以實施本發明。本領域之熟習技藝人士 將可輕易瞭解到與本發明所呈現態樣相關的多種修 改，且文中所揭露之概念係可擴展涵蓋至其他的燈具組 態，其與玻璃外殼和底座的形狀和直徑以及燈具上電性 接觸的配置無關。例如，這些概念可適用於不同的燈泡 形狀，如包含業界中慣稱的A系列、B系列、C-7/F系 列、ER，G 系列、GT，K, P-25/PS-35 系列、BR 系列、 MR系列、AR系列、R系列、RP-11/S系列、PAR系列、 Linear 系列和 T 系列、ED_17、ET、ET-18、ET23.5、E-25、 BT-28、BT-37、BT-56等。這些概念也可適用於底座的 大小’如包含業界中慣稱的迷你燭式(candela)螺旋底座 E10和E11、燭式螺旋底座E12、中小型燭式螺旋底座 E17、中型螺旋底座 E26、E26D、E27 和 E27D、Mogul 螺旋底座 E39、Mogul Pf P40s、中型裙式 E26/50x39、 201115057 燭式 DC 槽、燭式 SC 槽 B15、BA15D、BA15S、D.C. 卡口燈座(bayonet)、雙耳套筒B22d、三耳套筒B22-3、 中型Pf P28s、Mogul雙柱式G38、底座RSC、螺旋端、 碟形底座、早接點式、中型雙柱式、]Vlogul尾叉式（end prong)、鏟形連接器、M〇gUi預定焦式(pre-focus)與外部 Mogul尾叉式、中小型裙式、中型裙式、位置取向式

Mogid、BY 22 D、FC2、陶瓷鏟形系列（J，G，R)、RRSC、 RSC、單接腳系列、雙接腳系列、〇、<3Χ、2Θ系列等。 故此’本發明之申請專利範圍並不欲受限於本揭露書所 揭=的多種態樣之中，而係根據與請求項文義一致的完 整範嘴而定。所有與整篇揭露書中所描述多種態樣之要 素致且為所屬領域之一般技藝人士已知或將知的結 才冓巧與功能性均等物都將併於文中作為參考，並且意欲 ，蓋在本發明的申請專利範圍内。再者，不論申請專利 範圍中是否有明確地予以陳述，這些文中之内容並非是 •^揭露給一般大眾。除非請求項的要件是明確地使用 功能手段性(means f0r)」語法來陳述，或是在方法請 求項的場合中使用「步驟手段性(step f〇r)」語法來陳述 之，否則這些請求項中的要件不應依據 35 U.S.C. §12 第 六段之規定來解釋。 201115057 【圖式簡單說明】 本發明的多種態樣係以範例而非限制之方式參照 隨附圖式進行描述。 第一圖為一描繪一 LED範例的示意性截面侧視圖； 第二圖為一描繪塗佈有一螢光材料的一 LED範例 之示意性截面圖； 第三A圖為一描繪一白光源範例的示意性頂視圖； 第三B圖為第三A圖中白光源的示意性截面側視 圖； 第四A圖為一描繪該白光源另一組態範例的示意性 頂視圖， 弟四B圖為弟四A圖中白光源的不意性截面圖， 第五圖為一描繪一光源範例的示意性截面側視圖； 第六圖為一描繪一光源範例的示意性截面側視 圖；及 第七圖為一描繪一燈具範例的示意性側視圖，該燈 具有一含有固態發光單元的光源。 【主要元件符號說明】 101 發光二極體(LED) 201 發光二極體(LED) 102 基板 203 螢光層 104 蠢晶層結構 300 白光源 106, 108 電極 301 發光二極體(LED) 114 η型半導體區域 302 基板 116 主動區 303 螢光材料 118 Ρ型半導體區域 400 白光源 21 201115057 401 發光二極體(LED) 612 隔架 402 基板 700 光源 408 螢光材料 702 基板 410 邊界 704 折射元件 500 光源 710 燈具 501 發光二極體(LED) 712 燈殼 502 基板 714 透明燈泡部分 504 折射元件 716 底座 508 螢光材料 718 部分 510 邊界 720 頸部 512 隔架 722 平板 600 光源 724 隔架 601 發光二極體(LED) 726 風扇 602 基板 728a, 728b 電線 603 螢光粉 730a, 730b 電性接觸 604 螢光材料 22

Claims (1)

1. 201115057 七、申請專利範圍： 1. 一種光源，其包含： 一基板； 複數個固態發光單元，其在該基板上具有一平面 排列方式，·及 一折射元件，其搭配該等固態發光單元而設置以 使該光源發出的光具有一大體上呈球形的發光圖形。 2. 如申請專利範圍第1項之光源，更包含搭配該等固態 發光單元的螢光粉以使該光源發出的該光為白光。匕 3. 如申請專利範圍第1項之光源，其中每一該固態發光 單元都包含一螢光層。 4. 如申請專利範圍第1項之光源，更包含該基板上的一 邊界，其中該等固態發光單元配置在該邊界内部，該 光源更包含沈積在該邊界内部内之螢光粉。 5. 如申請專利範圍第1項之光源，其中該等固態發光單 元包含第一組和第二組固態發光單元，其中該第一組 中的每一該固態發光單元都包含一螢光層，及該第二 組中的每一該固態發光單元都不包含一螢光層。 6·如申請專利範圍第5項之光源，其中該折射元件搭配 该等固態發光單元以混合從該第一組和第二組固態 23 201115057 發光單元發出的光。 7.如申請專利範圍第5項之光源，其中該第一組中的每 一该發光單元都包含一藍光l E D，及該第二組申的每 一該發光單元都包含發出波長較長於該藍光LED波 長的一 LED。 8.如申請專利範圍第7項之光源，其中該第二組中的每 一该發光單元包含一紅光、紅橙光、橙光或琥珀光 led。 9.如申請專利範圍第1項之光源’其t該折射元件包含 —面向該等固態發光單元的表面，且該表面上有一螢 光層。 1〇.如申請專利範圍第1項之光源，其中該折射元件包含 一面向該等固態發光單元的漫射塗佈面。 11 如申請專利範圍第1項之光源，其中該折射 在该基板上。 元件固定 12. 如申請專利範圍第丨項之光源，其中該折射元 —與空氣不同的折射係數。 八’ 13. 如申請專利範圍第i項之光源’其中該折射元件具有 24 201115057 兀上方 部分球形形狀位在該等固態發光單天 15. —種光源，其包含： 一基板； 複數個固態發光單元，其排列在該基板上往大致 相同的方向發出光；及 大致 一折射元件，其搭配該等固態發光單元而設置以 使該光源發出的光具有一大體上呈球形的發光圖形。 16. 如申請專利範圍第15項之光源，更包含搭配該等固 態發光單元的螢光粉，以使該光源發出的該光為白 光。 17. 如申請專利範圍第15項之光源’其中每一該等固態 發光單元都包含一瑩光層。 18. 如申請專利範圍第15項之光源，更包含該基板上的 一邊界’其中該等固態發光單元設置在該邊界内部， 該光源更包含沈積在該邊界内部内之螢光粉。 如申請專利範圍第Η項之光源，其中該等固態發光 25 201115057 單元包含第一組和第二組固態發光單元，其中該第一 組中的每一該固態發光單元都包含—螢光層，及該第 二組中的每一該固態發光單元都不包含一螢光層。 20. 如申請專利範圍第19項之光源，其中該折射元件搭 配該等固態發光單元以混合從該第一組和第二組固 態發光單元發出的光。 · 21. ^申請專利範圍第19項之光源，其中該第—組中的 每一該發光單元都包含一藍光LED，該第二組中的每 一該發光單元都包含發出波長較長於該藍光LED波 長的一LED。 22· ^申請專利範圍第21項之光源，其中該第二組中的 每—該發光單元包含一紅光、紅撥光、撥光或琥珀光 led。 ~ 23·如申請專利範圍第15項之光源，其中該折射元件包 含一面向該等固態發光單元的表面，及該表面上有一 螢光層。 24·如申請專利範圍第15項之光源，其中該折射元件包 含一面向該等固態發光單元的漫射塗佈面。 25.如申請專利範圍第15項之光源，其中該折射元件接 26 201115057 附在該基板上 26.如申請專利範圍第15項之光源，其中該折射元件具 一有與空氣不同的折射係數。 〃 如申請專利範圍第15項之光源，其中該折射元件具 有一部分球形形狀且位於該等固態發光單元上方。/、 28. ’如申請專利範圍f 27項之光源，其中該折射元件的 該部分球形形狀大於一半球形，但是小於一完整球 形。 29. —種光源，其包含： 一基板； 複數個固態發光單元，其在該基板上具有一平面 的排列方式；及 a 、一折射元件，其位於該等固態發光單元上方以使 该光源發出的光具有一大體上呈球形的發光圖形。 利範圍第29項之光源，更包含搭配該等固 L發光單7L的螢光粉以使該光源發出的該光為白光。 L如:專利範圍第29項之光源，其中每-該固態發 光單元包含一螢光層。 27 201115057 32.如圍第21項之光源，更包含該基板上的 亥等固悲發光單元配置在該邊界内部， μ光源更包含沈積在該邊界内部之螢光粉。 33. 範圍第29項之光源，其中該等固態發光 早兀包含苐一組和第二組固態發光單元，其中該第一 組中的每-翻態發光單元都包含_螢光層，肋第 一組中的每一該固態發光單元都不包含一螢光層。 从如中請專利範圍第33項之光源，其中該折射元件搭 配该等固態發光單元以混合從該第一組和第二 態發光單元發出的光。 Κ如申請專利範圍第33項之光源，其中該第一组中的 每一該發光單元包含-MLED，及該第二組中的每 一該發光單元包含一發出波長較長於該藍光lED波 長的LED。 36. ^口申請專利範圍第35項之光源，其中該第二組中的 每一該發光單元包含一紅光、紅橙光、橙光或琥珀 LED。 3入如申請專利範圍第29項之光源，其中該折射元件包 合一面向該等固態發光單元的表面’並且該表面上有 一榮光層。 28 201115057 38. 如申請專利範圍第29項之光源，其中該折射元件包 含一面向該等固態發光單元的漫射塗佈面。 39. 如申請專利範圍第29項之光源，其中該折射元件附 接在該基板上。 40. 如申請專利範圍第29項之光源，其中該折射元件具 有一與空氣不同的折射係數。 41. 如申請專利範圍第29項之光源，其中該折射元件具 有一部分球形形狀且位於該等固態發光單元上方。 42. 如申請專利範圍第41項之光源，其中該折射元件的 該部分球形形狀大於一半球形，但是小於一完整球 形。 43. —種光源，其包含： 一基板； 複數個固態發光單元，其在該基板上具一有平面 的排列方式；及 一裝置，用以折射該等固態發光單元所發出的光 以使該光源所發出的光具有一大體上呈球形的發光 圖形。 29 2〇lll5〇57 44.如申請專利範園第 能私本留弟3員之先源，更包含搭配該等固 … I、螢光粉以使該光源發ϋ{的該光為白光。 1 ::月3乾圍第43項之光源，其中每一該固態發 先早το包含一螢光層。 46. 專利範圍第43項之光源，更包含該基板上的 士 、/，其中該等固態發光單元配置在該邊界内部， 该光源更包含沈積在該邊界内部之螢光粉。 ^申明專利範圍第43項之光源，其中該等固態發光 單元包含第一組和第二組固態發光單元，其中該第一 組中的每一該固態發光單元包含一螢光層，及該第二 組中的每一該固態發光單元不包含一螢光層。 8.如申睛專利範圍第47項之光源，其中用於折射光線 的该裝置包含一折射元件，該元件搭配該等固態發光 單元以混合從該第一組和第二組固態發光單元發出 的光。 X 49. ^申請專利範圍第ο項之光源，其中該第一組中的 每一該發光單元包含一藍光LED，該第二組中的每一 s亥發光單元包含一發出波長較長於該藍光LED波長 的 led。 30 201115057 50. 如申請專利範圍第49項之光源，其中該第二組中的 每一該發光單元都包含一紅光、紅撥光、橙光或琥珀 光 LED。 51. 如申請專利範圍第43項之光源，其中用於折射光線 的該裝置包含一折射元件，該元件具有一面向該等固 態發光單元的表面且該表面上有一螢光層。 52. 如申請專利範圍第43項之光源，其中用於折射光線 的該裝置包含一折射元件，該元件具有一面向該等固 態發光單元的漫射塗佈面。 53. 如申請專利範圍第43項之光源，其中用於折射光線 的該裝置接附在該基板上。 54. 如申請專利範圍第43項之光源，其中用於折射光線 的該裝置具有一與空氣不同的折射係數。 55. 如申請專利範圍第43項之光源，其中用於折射光線 的該裝置包含一折射元件，該元件具有一部分球形形 狀且位於該等固態發光單元上方。 56. 如申請專利範圍第55項之光源，其中該折射元件的 該部分球形形狀大於一半球形，但是小於一完整球 形0 31 201115057 57. —種光源，其包含： 一基板； 时複數個固態發光單元位於該基板上，該等固態發 光單元包含第一組和第二組固態發光單元，苴中該第 一組中的每一該固態發光單元包含—二 組中的每-該固態發光單元不包含第一 一折射元件，係搭配該等固態發光單元而設置以 混合從該第-組和第二_態發光單元發出的光。 申請專利範圍第57項之光源，其中該第一組中的 二，光單元包含-藍光LED，及該第二組中的每 =先早兀包含一發出波長較長於 長的LED。 汉如申請專利範圍第58項之_ =該發光單元包含-紅先、紅撥光、=二 60·如申請專利範圍帛58項之光源，其中 配該等固態發鮮元以使該光且Z 體上呈球形的發光圖形。 ®旳九具有一大 61.如申請專利範圍帛％項之光源，更包含 一邊界’其中該等固態發光單元配置在該邊;= 32 201115057 62. °亥光源更包含沈積在該邊界内部之螢光粉。 =請專利範㈣58狀㈣，其中該折射元件包i光：向该等固態發光單元的表面，且該表面上有- 63. 64. 圍ί 58項之光源，其中該折射元件包 面向5亥4固態發光單元的漫射塗佈面。 範圍第58項之光源，其中該折射元件接 65. 66. 67. ^申請專利範圍第58項之光源，其巾該折射元件具 有一與空氣不同的折射係數。 八 如申請專利範圍第58項之光源，其中該折射元件具 有一部分球形形狀且位於該等固態發光單元上方。” 如申請專利範圍第66項之光源，其中該折射元件的 該部分球形形狀大於一半球形，但是小於一完整球 —種燈具，其包含： 一燈殼，其具有一 明燈泡部分；及 底座及一裝設在該底座上的透 33 68. 2〇lll5〇57 69. 一光源’位於該燈殼内，該光源包含： 一基板； 複數個固態發光單元，係在該基板上具有一平面 排列方式；及 上:折射元件，其搭配該等固態發光單元而設置以 使及光源發出的光具有一大體上呈球形的發光圖形。 2請Ϊ利範圍第68項之燈具，更包含搭配該等固 L發光單元的螢光粉以使該透明燈泡部分發出的該 光為白光。 70. 71. =請專鄉圍第68項之燈具，射每—該固態發 九早7L都包含一螢光層。 專利範圍第68項之燈具，其中該光源更包含 上的—邊界，其中該等固態發光單元配置在該 I 。卩，5亥光源更包含沈積在該邊界内部之螢光 粉0 72. 73. 範圍第68項之燈具，其中該等固態發光 第二；固態發光單元，其中該第-二έ由母Γ该固悲發光單70都包含—營光層，及該第 、’、的母一忒固態發光單元都不包含一螢光層。 如申請專利顧第72項之·，其中該折射元件搭 34 201115057 配該等固態發光單元以混合從該第一組和第二組固 態發光單元發出的光。 74. 如申請專利範圍第72項之燈具，其中該第一組中的 每一該發光單元包含一藍光LED，及該第二組中的每 一該發光單元包含一發出波長較長於該藍光LED波 長的LED。 75. 如申請專利範圍第74項之燈具，其中該第二組中的 每一該發光單元包含一紅光、紅橙光、橙光或琥珀光 LED。 76. 如申請專利範圍第68項之燈具，其中該折射元件包 含一面向該等固態發光單元的表面，且該表面上有一 螢光層。 77. 如申請專利範圍第68項之燈具，其中該折射元件包 含一面向該等固態發光單元的漫射塗佈面。 78. 如申請專利範圍第68項之燈具，其中該折射元件接 附在該基板上。 79. 如申請專利範圍第68項之燈具，其中該折射元件具 有一與空氣不同的折射係數。 35 201115057 80. 如申請專利範圍第68項之燈具，其中該折射元件具 有一部分球形形狀且位於該等固態發光單元上方。 81. 如申請專利範圍第80項之燈具，其中該折射元件的 該部分球形形狀大於一半球形’但是小於一完整球 形。 82. 如申請專利範圍第68項之燈具，更包含配置在該燈 殼内的一風扇，用於冷卻該等固態發光單元。 83. 如申請專利範圍第68項之燈具，其中該底座係經設 置以在電性與機械方面與一燈具插座匹配。 84. 如申請專利範圍第68項之燈具，其中該底座包含耦 合至該等固態發光單元的電氣接觸。 85. 如申請專利範圍第84項之燈具，其中該底座包含一 帽結構經設置以在機械方面與一燈具插座匹配，該帽 結構包含其中一該電氣接觸。 86. 如申請專利範圍第85項之燈具，其中該底座更包含 一具有另一該電氣接觸的尖端。 87. 如申請專利範圍第85項之燈具，其中該帽結構包含 一螺帽。 36