TW201245626A - A light emitting module, a lamp, a luminaire and a display device - Google Patents

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201245626 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種包括一發光層及一固態光發射體之發 光模組。本發明進一步係關於包括一發光模組之一種燈、 一種燈具及一種顯示裝置。 【先前技術】 公開專利申請案US 2009/0322208A1揭示一種發光裝 置。一發光二極體（LED)係提供於由一凹入式外殼形成之 一圆錐形腔内。在凹入式外殼之前側處，圓錐形腔覆蓋有 一透明熱導體層，一耐高溫發光層提供於該透明熱導體層 上。在凹入式外戒之背部平面處’提供一散熱片，且凹入 式外殻之側壁覆蓋有一金屬框。圓錐形腔可填充有一材 料’例如，聚梦氧。 LED朝向發光層發射一第一色彩之光。所發射光之一部 刀"T被發光層反射或散射回至腔中。所發射光之另一部分 由發光層轉換成一第二色彩之光.當發光層發射第二色彩 之光時，此光係在所有方向上發射，且因此另一色彩之光 之部分發射至腔中。反射回至腔中之光或發射至腔中之 第二色彩之光部分地照射在腔之—基底上，部分地照射在 腔之一壁上•部分地照射在LED上。在LED之表面處且在 腔之表面處’光被部分反射且被部分吸收。尤其對光之吸 收導致發光裝置之一低效率。 某些光模組製造商提供包括具有-基底之-腔之發光模 ”且°此等模組通常具有提供於該基底上之複數個光發射 162405.doc 201245626 體’例如’舉例而言LED。在此等發光模組之某些實施例 中’可（舉例而言）經由一接合層將發光層直接提供於光發 射體之頂部上’且在其他實施例中，發光層係一所謂的遠 端發光層’此意指在光發射體與發光層之間存在大約若干 公分之一相對大距離。 I有4接在頂部上具有發光層的光發射體之發光模組之 一問題係由於LED内部之背部反射體具有一有限反射比（通 常，背部反射鏡為銀，具有9〇%反射比位準）自發光層導引 回至LED之光遭受惡劣再循環效率。在現實中，實際反射 比甚至更低’此乃因光發射體材料（通常，GaN/InGaN或 AlInGaN)具有一高折射率，此致使光被拘限於光發射體内 部且因此進一步限制金屬反射比。典型led反射係數接近 於70% (對可見光譜範圍求平均且在法向入射下量測）^此 等發光模組之另一問題係形成熱點，其中大部分光集中在 LED之頂部上之區域中且因此模組之光輸出係高度不均 句’從而導致光輸出及熱分佈兩者中之熱點。此外，led 晶粒之頂部上之一磷光體層可變得相對熱，且在一高通量 达度下受激發，從而導致一非最佳填光體轉換效率，藉此 限制發光效能。 由於光在腔内部之一更高效再循環，具有遠端發光層之 發光模組通常比具有直接在頂部上具有發光層之光發射體 之發光模組高效。此外，此等模組之光輸出通常更勻質， 從而減少熱點。然而，與具有直接在頂部上具有發光層之 光發射體之發光模組相比，具有遠端發光層之發光模組具 162405.doc 201245626 有一相對大大小。相對巨大之遠端發光層解決方案不能用 在大小受約束之應用中，例如，聚光燈應用，舉例而言更 換型南素燈及拋物面反射燈。 具有一遠端發光層之發光模組之另一缺點係發光層之相 對大面積導致相對南的材料成本位準。另外，僅朝向光發 射體之側壁橫嚮導引磷光體層内之熱傳導且由於其巨大構 造，將熱引離遠端碌光體板之能力係有限的。 【發明内容】 本發明之一目標係提供相對高效之一發光模組。 本發明之一第一態樣供如技術方案1中所請求之一發 光模組。本發明之一第二態樣提供如技術方案23中所請求 之一燈。本發明之一第三態樣提供如技術方案24中所請求 之一燈具。本發明之一第四態樣提供如技術方案25中所請 求之一顯示裝置。在附屬技術方案中界定有利實施例。 根據本發明之該第一態樣之一發光模組透過一光出射窗 發射光。該發光模組包括一基底’至少一個固態光發射體 及一部分漫反射層，該部分漫反射層係具有漫反射性質之 一層，其中入射光之至少一部分以漫射方式被反射且該入 射光之至少一部分透射穿過此層。該基底具有一表面且該 基底之該表面之至少部分反射照射在該基底之該表面上之 光。反射光之該基底之該表面之該部分在後文中稱為該基 底之光反射表面。該光反射表面具有一基底反射係數該 基底反射係數係由該基底之該光反射表面所反射之光之量 與照射在該基底之該光反射表面上之光之量之間的一比率 I62405.doc -6- 201245626 來定義。該至少一個固態光發射體經組態以發射一第一色 彩範圍之光且具有一頂部表面及一固態光發射體反射係 數，該固態光發射體反射係數係由該至少一個固態發射體 所反射之光之量與照射在該至少一個固態光發射體之該頂 部表面上之光之量之間的一比率來定義。該光出射窗包括 該部分漫反射層之至少一部分。該基底反射係數之值大於 該固態光發射體反射係數加上一因數c乘以1與該固態光發 射體反射係數之間的差。該因數c之值取決於一固態光發 射體面積比率之值，該固態光發射體面積比率係定義為該 至少一個固態光發射體之頂部表面之面積與該基底之該光 反射表面之面積之間的比率。若該固態光發射體面積比率 係相對小’亦即，小於0.1之一值，則在因數C大於或等於 0.2之條件下提供一相對高效發光模組。若該固態光發射 體面積比率係在一中間範圍中，亦即在具有大於或等於 〇.1之一最小值及小於或等於〇·25之一最大值之一範圍中， 則在因數c等於或大於0.3之條件下提供一相對高效發光模 組。若該固態光發射體面積比率係相對大，亦即，具有大 於〇·25之一值’則在因數c等於或大於0.4之條件下提供一 相對高效發光模組。因數c具有一最大值1，此乃因一反射 係數值不能大於1。在實務上，該固態發射體面積比率之 值介於〇與1之間之範圍。 由於該部分漫反射層之一表面之反射且由於内反射且由 於該部分漫反射層中之後向散射，照射在該部分漫反射層 上之該第一色彩範圍之光被朝向該至少一個固態光發射體 162405.doc 201245626 及該基底散射及部分反射，且亦部分地透射穿過該部分漫 反射層。 該至少一個固態光發射體由於其構造而具有一有限固態 光發射體反射係數，此意指照射在該至少一個固態光發射 體上之光之一大部分被該至少一個固態光發射體吸收。該 至少一個固態光發射體之該頂部表面反射照射在該頂部表 面上之光之一相對小部分，且彼光之一相對大部分透射進 入該固態光發射體之核心中。該固態光發射體内部之背部 表面及半導體區吸收該光之一大部分，且因此，進入該固 態光發射體之核心中之一有限量之光被發射回至該固態光 發射體之周圍中。通常，將詞語「晶粒（die)」用於固態光 發射體晶片且兩個術語皆係指其中產生光之半導體裝置。 半導體裝置包含實際上產生光之半導體材料，且亦包含電 極、分段、通孔、背側反射鏡及（舉例而言）保護層。應注 意，在某些應用中，固態光發射體生長於一透光基板（舉 例而言，藍寶石）上。在製造之後，基板可仍存在於固態 光發射體晶粒上且在該固態光發射體中產生之光穿過生長 基板發射。術語「頂部表面」並不係指生長基板之一表 面’而係指發射大部分光之固態光發射體晶粒之一表面。 在某些實施例中’透過頂部表面之光發射主要係在光出射 窗之方向上。 基底反射係數之值至少大於固態光發射體反射係數之值 且因此基底吸收比固態發射體少之光。此係有利的，此乃 因更多光被基底反射且因此更多光可穿過光穿射窗發射至 162405.doc 201245626 發光模組之周圍中。其實際上意指更多之光被基底反射， S亥光隨後再循環而非被吸收。發光模組作為一整體之效率 得到改良’此乃因最小化在根據本發明之發光模組中之光 損失。與具有直接在固態光發射體之頂部上之一發光層之 發光模組相比，較少光因該固態光發射體之光吸收而損 失。與具有充當一部分漫反射層之一遠端發光層之發光模 組相比’由部分漫反射層反射、後向散射及/或重新發射 至該模組内部之光更有效地再循環，此乃因其在自光出射 窗出射之前在該模組内部具有較少互動（反射因此，根 據本發明之一第一態樣之一發光模組係相對高效的。 應注意’若基底反射係數充分高於固態光發射體反射係 數’則發光模組作為一整體之效率實質上得到改良。此 外’取決於固態光發射體面積比率在高於反射係數之某一 差時’注意到一顯著改良。因此，根據本發明，基底反射 係數至少大於固態光發射體反射係數之值加上一因數C乘 以1與固態光發射體反射係數之值之間的差。若假定Rbase 係基底反射係數且R_SSL係固態光發射體反射係數，則此 準則由以下公式表達：Rbase>R—SSL+c*(l-R_SSL)。因 此，若固態發射體面積比率係相對小，亦即，小於〇. 1， 此意指基底之反射表面相對於固態光發射體之頂部表面之 面積具有一相對大面積’則在cM.2之條件下提供一相對 高效發光模組。作為一實例，若在此情況下， R_SSL=0.7 ’則基底之反射表面之反射係數應大於或等於 0.76以達成一相對高效發光模組。若該固態發射體面積比 162405.doc 201245626 率在一中間範圍中，亦即在具有大於或等於〇 1之一最小 值及小於或等於0.25之-最大值之一範圍_，Α意指基底 之反射表面之面積與固態光發射體之頂部表面之面積相 當，則在G0.3之條件下提供一相對高效發光模組。作為 一實例，若在此情況下R—SSL=0.7,則基底之反射表面之 反射係數應大於或等於〇·79以達成一相對高效發光模組。 若固態發射體面積比率係相對大（亦即，係大於〇 25)，此 意指基底之反射表面相對於固態光發射體之頂部表面之面 積具有一相對小面積，則因數(;應大於或等於〇4以達成一 相對高效發光模組。作為一實例，若在此情況下 R一SSL-G.7 ’則基底之反射表面之反射係數應大於或等於 0· 82以提供一相對高效發光模組。 應注意，該等反射係數係對該等反射係數與其相關之一 整個表面之平均數值。舉例而言，基底之光反射表面可 (例如）藉由在基底上使用不同材料及/或不同反射體層厚度 而包括比其他區域具較小反射性之區域。此外，不同波長 之光之反射可不同，然而，較佳地反射係數係對一光譜範 圍（其至少包括第-色彩範圍之光）且對—人射角分佈之一 加權平均值。 在某些情況下，至少一個固態光發射體附接至一基板 (舉例而言…陶曼基板）且該基板與該至少—個固態光發 射體之組合附接至另一載體層。舉例而言，此載體層可係 金屬核心印刷電路板（Mcpcb)， (IMS)或一習用PCb，例如FR4，或另 亦稱為絕緣金屬基板 一陶瓷載體，例如礬 162405.doc 201245626 土或氮化鋁。在此等情形下，發光模組之基底係另一載體 層與該至少一個固態光發射體附接至其之基板之組合。換 言之’該基底係固態光發射體提供於其上之材料及/或層 組合。因此’在此特定情況下，該基底反射係數係基板及 載體層之反射係數之加權平均值。為避免疑惑，在計算 中，基底之反射表面之面積不包含被該至少一個固態光發 射體覆蓋之面積。 當固態發射體面積比率係相對小，亦即，小於0.1，則 在0.4^c^l之情況下獲得一更高效發光模組，在此情況下 針對0.69^1獲得一甚至更高效發光模組。當固態發射體 面積比率在一中間範圍中（亦即，在具有大於或等於〇1之 一最小值及小於或等於0.25之一最大值之一範圍中）時，則 在0.69^1之情況下獲得一更高效發光模組。在此情況下 針對0.84951獲得一甚至更高效發光模組。若固態光發射 體面積比率係相對大，亦即大於0.25，則在0.89^1之情況 下獲得一更高效發光模組。 在一實施例中，該部分漫反射層包括用於將第一色彩範 圍之光之至少一部分轉換成一第二色彩範圍之光之發光材 料。第二色彩範圍之光係由發光材料在所有方向上發射且 此光之一部分亦朝向至少一個固態光發射體或朝向該基底 之该光反射表面發射。 在一貫施例中’該至少一個固態光發射體之頂部表面面 向光出射窗。在一實施例中，固態光發射體中之一者係一 所謂的側面發射體。在一實施例中，至少一個固態光發射 162405.doc 201245626 體朝向光出射窗之至少一部分發射光。 在一實施例中，該至少一個固態光發射體係提供於基底 之光反射表面上。為避免疑惑’在計算中，基底之反射表 面之面積不包含被該至少一個固態光發射體覆蓋之面積。 然而，在其他實施例中，該至少一個固態光發射體可定位 在一導線網路上，該等導線係提供於基底與光出射窗中 間。在此一實施例中，該等導線承載固態光發射體且提供 電力至固態光發射體。該導線可含有一金屬芯及一保護塑 膠包層且（例如）藉由一焊接接頭連接僅在接觸點處電附接 至發射體之基板或載體。 在一實施例中，發光模組包括複數個固態光發射體。該 等固態光發射體中之每一者經組態以發射一特定色彩範圍 中之光。在另一實施例中，該複數個固態光發射體係提供 於该基底與該光出射窗中間之一假想平面上β在一其他實 施例中’該複數個固態光發射體中之至少一者朝向該光出 射窗之至少一特定部分發射光。額外地或另一選擇為，該 複數個固態光發射體中之至少一者具有面向該光出射窗之 一頂部表面。該固態光發射體反射係數係定義為該複數個 固態光發射體之反射係數之平均值。在一其他實施例中’ 至少一個固態光發射體之頂部表面面向光出射窗且另一固 態光發射體之頂部表面不面向光出射窗。 在特定實施例中，該光發射體可係複數個固態光發射體 之一組合，其中該複數個固態光發射體之發光表面極接近 於彼此地定位在一個平面中。極接近意指個別固態光發射 162405.doc -12· 201245626 體之間的距離係大約數十個微米，但不超過0.2毫米。此 類接近地定位之固態光發射體在本發明之上下文中被視為 一單個光發射體’亦稱為一多晶粒LED。該頂部表面係極 接近地定位之固態光發射體之個別固態光發射體之頂部表 面之組合。應注意’極接近安置係關於固態光發射體之晶 粒而不係關於固態光發射體封裝之極接近安置。 若提供一個以上固態光發射體，則該發光模組能夠發射 更多光。更多光（以絕對值來看）將在發光模組内反射且因 此被朝向固態光發射體及基底之光反射表面發射回來。因 此，若基底之光反射表面具有比固態光發射體較佳之一反 射率，則更多光（以絕對值來看）可藉由經由該反射表面將 該光反射回至部分漫反射層（且穿過光出射窗）而再循環。 此外，具有複數個固態光發射體之發光模組具有與具有一 早個固態光發射體之發光模組相同之優點。在兩個或兩個 以上固態光發射體之情況下，在固態光發射體面積比率之 4算中使用該等固態光發射體之頂部表面之總計面積。 在-其他實施例中，在至少一個固態光發射體之頂部表 面與該部分漫反射層之間存在—間隙。必須在廣義上解釋 Θ間隙。其意義在於該部分漫反射層不與至少—個固 發射體之頂部表面直接接觸，且在至少—個固態光發 ㈣部分漫反射層之間存在某—距離。該間隙可填充有空 氣，但一實質上透明材料亦可存在於該間隙中。 二 若該部分漫反射層不與該或該㈣態綺射體之 面直接接觸，則—相對較大量之光將被朝向該光反射^面 I62405.doc 13 201245626 反射及發射。若根據本發明，光反射表面具有比該至少一 個固態光發射體高之—反射率，則更多光將被反射回至該 部分漫反射層，且因此，將獲得一較高光輸出。 發明者已根據實驗發現一相對高反射率之光學效應可進 步增加光輸出β若在固態光發射體與部分漫反射層之間 存在一間隙，則該固態光發射體不會變得與當部分漫反射 層疋位在固態光發射體之頂部上或極接近於固態光發射體 之處時將達成之情況一樣暖。此進一步改良固態光發射體 之效率且可允許在固態光發射體或固態光發射體之一焊接 接頭中達到一臨限溫度之前之一較高電流負荷。因此，實 現一較高絕對光輸出。此外，若該部分漫反射層不直接熱 耦合至固態光發射體，則其不自固態光發射體接收熱。部 刀漫反射層可被冷卻之程度取決於朝向基底及該模組連接 至其之一可能散熱片之熱介面之品質。在該部分漫反射層 係一發光層之情況下，自第一光譜範圍朝向第二光譜範圍 之光轉換將光能量部分地轉換成熱’通常標示為「斯托克 斯位移（Stokes shift)」損失。此外，在實務上，發光材料 之量子效率（QE)限於（例如）〇.9，從而引起包括發光材料之 部分漫反射層（在後文中稱為一發光層）之進一步加熱。本 發明之部分係達成對發光層之一高效冷卻。若將發光材料 之溫度保持在可接受限度内，則發光材料之效率係較高。 此可藉由限制發光材料上之光通量負荷（亦即，通量密卢 刀佈）而達成’舉例而言，藉由在固態光發射體與發光声 之間施加一特定距離，由此允許光擴散，藉此減小發光層 >62405^00 -14- 201245626 上之通量密度。然而，更佳地，發光層與基底之間且發光 層與散熱片之間的熱阻經最佳化以達成一低熱阻。此可藉 由各種手段來達成，例如藉由在出射窗之周邊處將發光層 耦合至一導熱壁，或藉由在發射體及基底與發光材料之間 施加一導熱材料（例如，一導熱玻璃或陶瓷），或藉由在發 光層上施加散熱層或結構（例如，發光層附接至其之具有 導熱性質之一載體基板）。因此’在此等措施之情形下， 固態光發射體與發光層之間的間隙導致一更高效發光層之 光熱效應。 此外，該至少一個固態光發射體與該部分漫反射層之間 的間隙產生穿過該部分漫反射層之一更均勻光通量分佈而 非在該部分漫反射層之一極特定區域中之一相對高光通 量。此外’在該部分漫反射層包括一發光材料之情況下以 此方式達成熱;E熱點及溫度梯度之一減小。發光材料往往 對光飽和敏感，此意指在南於某一光通量時，發光材料以 一較低效率轉換光。因此’藉由在固態光發射體與包括發 光材料之部分漫反射層之間具有一間隙，防止發光材料之 光飽和且改良效率。 因此’根據間隙之存在基底反射係數大於固態光發射體 反射係數之一特定組合導致比僅基於基底之光反射表面之 更多反射之光學效應所預期之光輸出高之光輸出。 在一實施例中’針對固態發射體面積比率之一相對小值 (亦即，小於〇. 1 )，該至少一個固態光發射體之頂部表面與 該部分漫反射層之間的距離係在具有等於或大於頂部表面 162405.doc 15 1；： 201245626 之一最大線性大小之〇 3倍之一最小值及等於或小於頂部 表面之最大線性大小之5倍之一最大值之一範圍中。針對 固態發射體面積比率之中間值(亦即，在具有大於或等於 0.1之一最小值及小於或等於〇25之一最大值之一範圍 中）’該距離係在具有等於或大於頂部表面之最大線性大 J、之0.15倍之一最小值及等於或小於頂部表面之最大線性 大小之3倍之一最大值之一範圍中。針對固態發射體面積 比率之一相對大值（亦即，大於〇 25)，該距離係在具有等 於或大於頂部表面之最大線性大小之〇1倍之一最小值及 等於或小於頂部表面之最大線性大小之2倍之一最大值之 一範圍中。 固態光發射體之頂部表面與該部分漫反射層之間的距離 知疋義為固態光發射體之頂部表面與該部分漫反射層之面 向固態光發射體之表面之間的最短線性路徑之長度。若該 發光模組包括複數個固態光發射體，則固態光發射體之頂 部表面與部分漫反射層之間的距離係該等固態光發射體之 該複數個頂部表面與該部分漫反射層之間的距離之一平均 值。 固態光發射體之頂部表面之最大線性大小係定義為自該 固態光發射體之頂部表面上之一點至該固態光發射體之頂 部表面上之另一點之沿著一直線之最長距離。若該發光模 組包括複數個固態光發射體，則使用頂部表面之最大線性 大小之平均值。該頂部表面可係任何形狀，舉例而言一 方形、矩形、圓形或橢圓形。對於方形或矩形而言，最長 162405.doc -16 - 201245626 ㈣距離係該方形或該矩形之—對角線之長度。對於圓形 而言，最長線性大小係該圆形之一直徑之長度。 發明者已根據實驗發現固態光發射體與部分漫反射層之 間的距離應具有高於其可獲得發光模組之__相對大光輸出 且其取決於固態發射體面積比率之一最小值。在低於此最 小值時，發光模組效率較低地操作且太多光被該部分漫反 射層反射、後向散射及/或重新發射至該至少一個固態光 發射體。此外，發明者已發現當該至少一個固態光發射體 與該部分漫反射層之間的距離變得太大時，光W開始降 低且因此係不利的’此亦取決於固態發射體面積比率之 值。該降低係更多光吸收之結果，更多光吸收係由於該光 具有穿過發光模組之一較長行進路徑且因此可經歷更多吸 收事件。 發明者已根據實驗發現，根據先前所規定準則基底反射 係數大於固態光發射體反射係數與固態光發射體之頂部表 面與發光層之間的距離係在特定範圍中之準則之特定組合 導致一相對高光輸出且因此一相對高效發光模組。 在一實施例中，發光模組包括間置在該基底與該光出射 窗之間的一壁。該基底、該壁及該光出射窗包封一腔。該 壁包括面向該腔之一光反射壁表面且該光反射壁表面具有 一壁反射係數，該壁反射係數係由該光反射壁表面所反射 之光之量與照射在該光反射壁表面上之光之量之間的一比 率來定義。在此實施例中，一有效反射係數係定義為基底 及壁反射係數之一加權平均值，舉例而言，對應於各別表 162405.doc •17- 201245626 面面積之大小之加權。該有效反射係數至少大於該固態光 發射體反射係數加上因數C乘以1與該固態光發射體反射係 數之間的差。因此’若基底與壁組合具有如所規定之有效 反射係數，則該發光模組係相對高效的。針對因數c之準 則與不具有壁之實施例之針對因數C之準則類似，唯一差 別在於總反射表面現在包括壁之反射表面及基底之反射表 面°因此，固態發射體覆蓋比率現在係定義為該至少一個 固態光發射體之頂部表面之面積與基底之反射表面之面積 加反射壁表面之面積之總和之比率。應注意，與基底及固 態光發射體反射係數一樣，壁反射係數係一預定光譜之光 之光反射之一加權平均值。應注意，壁可具有一其他功 能’例如’將熱自在此實例中包括發光材料之部分漫反射 層朝向基底傳導。該基底通常耦合至一散熱片，且作為在 將第一色彩範圍之光轉換成第二色彩範圍之光之情況下熱 產生之結果，該發光層可變得相對熱。該等壁之反射表面 有助於達成一相對高效發光模組。 在一實施例中，壁反射係數（亦即，壁之反射係數）至少 小於95%且針對固態發射體面積比率之一相對小值（亦即， 小於〇，1)，固態光發射體之頂部表面與部分漫反射層之間 的距離係在具有頂部表面之最大線性大小（或頂部表面之 最大線性大小之平均值）之〇.3倍之一最小值及小於頂部表 面之最大線性大小（或頂部表面之最大線性大小之平均值） 之0.75倍之—最大值之—範圍中。針對固態發射體面積比 率之中間值（亦即，在具有大於或等於〇·1之一最小值及 162405.doc 201245626 於或等於0.25之一最大值之範圍中），此情況下之該距離係 在具有為頂部表面之最大線性大小（或頂部表面之最大線 性大小之平均值）之0.15倍之一最小值及小於頂部表面之最 大線性大小（或頂部表面之最大線性大小之平均值）之0 3倍 之一最大值之一範圍中。針對固態發射體面積比率之一相 對大值（亦即，大於0·25)，此情況下之該距離係在具有為 頂部表面之最大線性大小（或頂部表面之最大線性大小之 平均值）之0.1倍之一最小值及小於頂部表面之最大線性大 小（或頂部表面之最大線性大小之平均值）之02倍之一最大 值之一範圍中。發明者已發現針對此等準則，獲得一相對 高效發光模組。 在一實施例中，壁反射係數大於或等於95%且若針對固 心發射體面積比率之一相對小值（亦即，小於〇 . 1 )，固態光 發射體之頂部表面與部分漫反射層之間的距離係在具有為 頂4表面之最大線性大小（或頂部表面之最大線性大小之 平均值）之0·75倍之-最小值及為頂部表面之最大線性大小 (或頂部表面之最大線性大小之平均值）之2倍之-最大值之 範圍中，則獲得一相對高效發光模組。針對固態發射體 面積比率之一中間值（亦即，在具有大於或等於〇1之一最 小值及小於或等於0·25之一最大值之一範圍幻，此情況下 之距離係在具有為項部表面之最大線性大小（或頂部表面 之最大線性大小之平均值）之G3倍之一最小值及為頂部表 面之最大線性大小（或頂部表面之最大線性大小 之平均值） 之0.7倍之-最A值之__範圍中。針對固態發射體面積比 162405.doc -19- 201245626 率之相對大值（亦即，大於〇·25)，此情況下之距離係在 八有為頂部表面之最大線性大小（或頂部表面之最大線性 大j之平均值）之〇2倍之一最小值及為頂部表面之最大線 性大小（或頂部表面之最大線性大小之平均值）之0.5倍之一 最大值之一範圍中。 在本發明之一實施例中，反射基底表面之至少一部分比 固態光發射體之頂部表面接近於該部分漫反射層。在此實 幻中若頂部表面與部分漫反射層之間的距離在以下範 圍中，則獲得一高效發光模組：針對小於〇丨之一固態光 發射體面積比率’具有〇.4*dSSL + Ah/2之一最大值及 5*dSSL+^h/2之一最大值，針對在具有大於或等於〇丨之― 最小值及小於或等於0.25之一最大值之一範圍中之一固態 光發色何體面積比率，具有〇.15*dssL+Ah/2之一最小值及 3 dSSL+Ah/2之一最大值，針對大於〇 25之一固態光發射體 面積比率，具有〇.l*dSSL+^h/2之一最小值及2*dssL+M/2之 最大值。參數dSSL係該至少一個固態光發射體之頂部表 面之最大線性大小，且參數Ah係該至少一個固態光發射體 之頂部表面與該部分漫反射層之間的距離對該反射基底表 面與該部分漫反射層之間的距離或平均距離之間的差的絕 對值。在複數個固態光發射體之情況下，使用平均值。在 此實施例中，舉例而言，基底具有其中安置固態光發射體 之一或多個凹部。 在一貫施例中’壁包括以下材料中之至少一者：鋁、 銅、如礬土之陶瓷、例如聚醯胺之導熱聚合物或 162405.doc •20- 201245626 spectralon材料。 在另一實施例中，基底之光反射表面及/或光反射壁表 面中之至少一者包括一光反射塗層、一光反射模製件、一 光反射陶瓷或一光反射箔片。一光反射塗層可用於增加各 別光反射表面之反射率，藉此改良發光模組之效率。在一 較佳實施例中，基底及或壁之光反射表面以漫射方式散射 光，此可藉助一白色塗層來獲得。一漫射散射表面進一步 改良發光模組之光再循環效率。在另一實施例中，基底及/ 或壁之光反射表面可係鏡面反射，此可藉助一金屬反射鏡 (例如，保護銀或鋁）來獲得。在一其他實施例中，基底及/ 或壁之光反射表面可係一漫射散射材料與一鏡面反射材料 之一組合。 在一其他實施例中，光反射壁表面相對於基底之一法向 轴傾斜以增加光朝向光出射窗之反射。在另一其他實施例 中’光反射壁表面係彎曲以增加光朝向光出射窗之反射。 此一傾斜壁表面或彎曲壁表面導致自該腔之内部看去之一 凸起腔。此外，該傾斜或該彎曲係如此以使得光反射壁表 面之觸碰基底之邊緣比光反射壁表面之觸碰部分漫反射層 之邊緣彼此較接近。具有此一傾斜或彎曲光反射壁表面之 凸起腔較佳地朝向該部分漫反射層（且因此光出射窗）反射 照射在該光反射壁表面上之光。至少部分地防止光被光反 射壁表面反射至腔之内部，此導致在另一反射點處或固態 光發射體之更多吸收。因此，發光模組之效率增加。此在 固態光發射體面積比率之一相對高值下係尤其有利的。 162405.doc -21- 201245626 在一實施例中，該部分漫反射層形成光出射窗。該部分 漫反射層具有一邊緣，且該部分漫反射層之該邊緣與該基 底接觸。根據實施例之一構造防止在該部分漫反射層與該 基底之間使用壁，此在某些應用中可係有利的。在此實施 例中，該腔係由光出射窗及基底形成。此外，其可產生一 較寬角度光輸出分佈。 在另一實施例中，該發光模 光發射體與該透明層之間的一實質上透明材料，該透明泰 料光學耦合至該一或多個固態光發射體。該實質上透明和 料幫助自該固態光發射體輸出耦合光。一固態光發射體戈 材料通常具有一相對高折射率，且因此，由於全内反身 (TIR)，大量光被捕獲於固態光發射體内。該實質上透印 材料具有比（舉例而言）空氣之折射率接近於固態光發射選 之折射率之-折射率，且因此，更多光被發射至該透明相 料中且因此，最後離開發光模組。該透 於固態光發射趙之折射率之一折射率。若固態光發= 材料之類型，則發射體之折射率接近於μ且附接至 發射體表面之-高折射率玻璃或㈣將自晶片提取大部分 ^ =明㈣可包括呈各種層或作^合物施加之各種材 言，可用一高折射率玻璃或一高折射率樹脂將 二，接合至至少一個固態光發射體。舉例 體m材料可係安置在至少-個固態光發射 之折射㈣㈣。在L巾，透明材料 之折射率尚於1.4。在另一實施例中，透明材料之折射率 162405.doc •22- 201245626 高於1.7。 在-其他實施例中’該實質上透明材料光學且熱耦合至 發光層。舉例而言，基底與部分漫反射層之間的整個空間 :系：充有透明材料’且因此，該透明材料亦光學耦合至該 I分漫反射層’從而導致在該部分漫反射層與該腔之間的 ^面處之較少反射。因此，更多光被發射至該發光模組之 環境中。此外，若透明材料與該部分漫反射層接觸，則透 明材料亦熱麵合至該部分漫反射層且幫助自該部分漫反射 層朝向（舉例而言）基底之熱傳導。其產生通常係更高效且 具有一較長壽命之-較不暖之部分漫反射層。舉例而言， 在該部分漫反射層係-發光層之情況下，因此與一氣隙相 比，該透明材料提供該發光材料與該基底之間的一增強熱 接觸。由於空氣具有約〇.025 W/mK之一導熱率因此具有 約〇·3 W/mK之導熱率之一聚石夕氧樹脂將提供一較佳教介 面，而約L〇 W/mK導熱率之一玻璃基板（如_玻璃）係甚 至更加’而約L3 W/mK之-财酸鹽玻璃或—溶融石英玻 璃、約30 W/mK之-半透明多晶礬土基板及42 之一 藍寶石基板較佳得多。視情況，該實質上透明材料可係經 燒結半透明多晶礬土’其中顆粒大小較佳地大於以微米或 較佳地小於1微米以提供一相對高半透明性與一極佳熱效 能組合。 在另-實施例中，該實質上透明㈣包括以下各項中之 至少-者：-透明樹脂、—透明凝膠、一透明液體、一透 明玻璃、一透明聚合物及一透明陶完。透明係指不存在第 I62405.doc -23· 201245626 一及第二波長範圍之光譜範圍中之實質光吸收。某些有限 程度之散射在該透明層中可係允許的，尤其在此散射矽一 向前散射類型之情形下。因此，舉例而言，藉由使用一稍 微渾濁材料之一半透明層可在發光材料與基底中間的實質 上透明材料中允許某些散射中心。 在一其他實施例中，該發光材料包括以下各項中之至少 一者：一無機磷光體、一有機磷光體、一陶瓷磷光體及量 子點或另一螢光材料或此等材料之一混合物。應注意，發 光層可包括一載體層（舉例而言一玻璃基板）及一發光材料 層’或該發光層包括一載體層中之發光材料之隨機分佈之 粒子’或在一陶瓷磷光體之情況下，實質上整個發光層係 發光材料。亦應注意，發光層可由堆疊或緊密間隔開之各 種單獨發光層組成。可在不同層中使用不同發光材料。然 而’發光材料亦可於相同層中混合在一起》無機發光材料 之實例可包含（但不限於）摻雜Ce之YAG (Y3A15〇i2)或LuAG (LwAlsOi2)。摻雜Ce之YAG發射黃色光，且摻雜Ce之 LuAG發射黃綠色光。發射紅色光之其他無機發光材料之 實例可包含（但不限於）：ECAS (ECAS係Cai-xAlSiN3:Eux ; 其中 0<XS1 ;尤其 xs〇.2)及 BSSN (BSSNE 係 Ba2.x.zMxSi5.y A1yN8.y〇y：Eu2 (M=Sr, Ca ； 0<χ<1 > x<0.2 ； 0<y<4 * 〇·0005$ζ$〇.〇5)。 在一實施例中，光出射窗進一步包括用於獲得一漫射光 發射、用於獲得一空間、色彩及角度色彩均勻光發射且用 於獲得一色彩混合光發放涉之一漫射體層。光出射窗亦可 162405.doc -24- 201245626 包括用於校正隨角度變化之色彩或光均勻性之一個二色 層。除藉由發光層影響光發射特性外，亦可使用其他光學 層來影響透過光出射窗發射至發光模組之環境中之光之特 性，例如，舉例而言，用於提供一所期望光束形狀之一光 學元件。 在一實施例中，用於獲得一漫射光發射、用於獲得一空 間、色彩及角度色彩均勻光發射且用於獲得一色彩混合光 發射之漫射體層係提供於距該部分漫反射層之背對該至 少—個固態光發射體之一側達一距離處。 在一實施例中，一偏振元件係定位在該部分漫反射層之 背對該至少一個固態光發射體之一側處。 根據本發明之一第二態樣，提供包括根據本發明之發光 模組之一燈。該燈可包括複數個發光模組❶該燈可包括一 改進燈泡、一改進拋物面鋁反射（pAR)燈、一聚光燈一 戾燈、一改進鹵素燈或一改進燈管p 根據本發明之一第三態樣，提供包括根據本發明之一發 光模組或包括根據本發明之一燈之一燈具。該燈具可包括 複數個發光模組。 根據本發明之一第四態樣，提供包括稂據本發明之發光 模組之—顯示裝置。在使用中’該發光模組可充當一 LCD ”’具不裝置之一背光單元。由於發光模組產生相對高效（經 偏振光），因此，減小顯示裝置之成本位準。 分別根據本發明之第二、第三及第四態樣之燈' 燈具及 顯不裝置提供與根據本發明之第一態樣之發光模組相同之 162405.doc -25- 201245626 益處’且具有帶有與發光模組之對應實施例類似之效應之 類似實施例。 在此上下文中，一色彩範圍之光通常包括具有一預定義 光譜之光。舉例而言，預定義光譜可包括具有圍繞一預定 義波長之一特定頻寬之一原色或舉例而言，可包括複數個 原色。預定義波長係一輻射功率光譜分佈之一平均波長。 在此上下文中’ 一預定義色彩之光亦包含不可見光，例如 紫外光。舉例而言，一原色之光包含紅色、綠色 '藍色、 黃色及琥珀色光。預定義色彩之光亦可包括原色之混合 色，例如藍色與琥珀色或藍色、黃色與紅色。應注意，第 一色彩範圍亦可包括人類肉眼不可見之光，此類光係紫外 光或紅外光。術語「紫色光」或「紫色發射」尤其係關於 具有在約380 nm至440 nm之範圍中之一波長之光。術語 「藍色光」或「藍色發射」尤其係關於具有在約44〇 nm至 490 nm之範圍中之一波長之光（包含某些紫色及青色色 調）。術語「綠色光」或「綠色發射」尤其係關於具有在 約490 nm至5 60 nm之範圍中之一波長之光。術語「黃色 光」或「黃色發射」尤其係關於具有在約56〇 nm至590 nm 之範圍中之一波長之光。術語「橙色光」或「橙色發射」 尤其係關於具有在約590 nm至620 nm之範圍中之一波長之 光。術語「紅色光」或「紅色發射」尤其係關於具有在約 620 nm至750 nm之範圍中之一波長之光。術語「琥珀色 光」或「琥站色發射」尤其係關於具有在約575 nm至605 nm之範圍中之一波長之光。術語「可見光」或「可見發 I62405.doc •26· 201245626 射」係指具有在約380 nm至750 nm之範圍中之一波長之 光。 本發明之此等及其他態樣自後文中所閣述之實施例係顯 而易見並將參照後文中所闡述之實施例來闡述。 熟習此項技術者將瞭解，可以認為有用之任何方式組合 本發明之上文所提及之實施例、實施方案及/或態樣中之 兩者或兩者以上。 此外，說明中及申請專利範圍中之術語第一、第二、第 二等係用於在類似元件之間進行區分而不必用於闡述一順 序或按時間順序之次序。應j里解，如此使用之術語在合適 之情形下可互換’且本文巾所述之本發明實施例能夠以本 文中所闡述或圖解說明之順序以外的其他順序操作。 對應於發光模組之所闡述修改及變化形式之發光模組、 燈、燈具及/或顯示裝置之修改及變化形式可由熟習此項 技術者在本發明說明之基礎上實行。 【實施方式】 應注意，在不同圖中用相同元件符號標示之物項具有相 同結構特徵及相同功能，或係相同信號。在已解釋此一物 項之功能及/或結構之情形下，在詳細說明中沒有必要重 複對其進行解釋。 該等圖僅係圖示且並未按比例繪製。特定而言，為清晰 起見’某些尺寸被極大地誇大。 在圖la中展示一第一實施例，圖la展示根據本發明之第 一態樣之一發光模組100之一剖面。發光模組1〇〇具有一光 162405.doc -27· 201245626 出射窗104。此實施例中之光出射窗1〇4係由包括發光材料 之一發光層102形成。該發光材料將照射在該發光材料上 之一第一色彩範圍之光114之至少一部分轉換成一第二色 彩範圍之光116。在發光模組1 〇〇之另一側處，提供一基底 110’該基底具有面向光出射窗104之一光反射表面112。 在基底110上，提供一固態光發射體108，該固態光發射體 在使用中朝向光出射窗104之一部分發射第一色彩範圍之 光114。該基底通常提供有電極結構以接觸固態光發射體 108之晶粒或複數個晶粒以提供電力。在該等圖中未展示 電極結構。被固態光發射體108覆蓋之基底u〇之表面不包 含在基底110之光反射表面112中。 光反射表面112具有一基底反射係數Rbase，該基底反射 係數係由光反射表面11 2所反射之光之一量與照射在光反 射表面112上之光之一量之間的一比率來定義。固態光發 射體108具有一固態光發射體反射係數尺_5乩，該固態光 發射體反射係數係由固態光發射體108所反射之光之一量 與照射在固態光發射體108上之光之一量之間的一比率來 定義。注意’兩個反射係數皆為與不同波長之光相關之反 射係數之一平均值’舉例而言，對第一色彩範圍之光1 i 4 及第一色彩範圍之光116之一（加權）平均值。 發光層102不直接定位在固態光發射體ι〇8之一頂部表面 106上’而係配置在距固態光發射體1 〇8達一距離}1處。若 固態光發射體108發射第一色彩範圍之光丨14，則第一色彩 範圍之光114之至少一部分被發光層1〇2朝向基底11〇及固 162405.doc -28· 201245626 態光發射體108反射。第一色彩範圍之光114之該部分係由 於在光所照射之一表面處之反射或由於内反射或後向散射 而被發光層102反射。反射回之光部分地照射在固態光發 射體108上且部分地照射在基底11〇之光反射表面112上。 第一色彩範圍之光114之另一部分可穿過發光層102透射 至發光模組100之環境中》第一色彩範圍之光114之又一部 分由發光材料轉換成第二色彩範圍之光116。該發光材料 在複數個方向上發射第二色彩範圍之光116，且因此，第 二色彩範圍之光116之一部分被發射至發光模組1 〇〇之環境 中，且第二色彩範圍之光116之另一部分被朝向基底11〇及 固態光發射體108發射。 照射在固態光發射體108之一頂部表面1 〇6上之光部分地 反射且部分地透射至固態光發射體1〇8之半導體材料中。 在固態光發射體108内部，光之一部分被吸收且光之某一 其他部分朝向頂部表面106反射回來且朝向光出射窗1〇4發 射回來。固態光發射體反射係數r_SSL之值定義照射光之 哪一部分反射回來，且值（1-R_SSL)定義多少照射光被固 態光發射體108吸收。實務上’固態光發射體1 〇8具有固態 光發射體反射係數R_SSL之一相對低值，通常為大約〇.7。 由發光層朝向基底110反射、散射（亦即，慢射反射）或發 射且未照射在固態光發射體1 〇8上之光在較大程度上被基 底110之光反射表面112反射。然而，少量光可仍在該表面 處或在下伏層中被吸收》基底反射係數Rbase定義照射光 之哪一部分被光反射表面112反射回來且值（i_Rbase)定義 162405.doc 29- 201245626 多少照射光被光反射表面112吸收。 基底反射係數Rbase及固態光發射體反射係數r_ssL之 值總是介於0與1之間的一值。應注意，在判定固態光發射 體反射係數R_SSL時，不將由固態光發射體1 08產生之光 之量考量在内。被反射之光之部分係照射在固態光發射體 108上之光之量之一部分。 根據本發明’基底反射係數Rbase之值至少大於固態光 發射體反射係數R_SSL之值。較佳地，基底反射係數 Rbase之值至少大於固態光發射體反射係數尺』儿加上一 因數c乘以1與固態光發射體反射係數r_ssl之間之差的 值。因此，Rbase>R_SSL+c*(l-R_SSL)。因此，通常，光 反射表面112比固態光發射體108加上一值更具光反射性， 该值至少係c乘以一全反射固態光發射體（亦即’ I 〇〇%之一 反射率）與所使用固態光發射體108之實際反射率之間之差 的一值。因數c取決於固態光發射體1〇8之總面積相對於基 底110之總反射面積之比，此在後文中稱為固態光發射體 面積比率PSSL:Pssl = (A一SSL/Abase)，其中A_SSL表示固態 光發射體108之頂部表面106之總面積且八匕^表示基底i 1〇 之反射表面112之總面積。實務上，固態光發射體面積比 率PsSL具有一最大值！.〇。若固態光發射體面積比率ps儿之 值小於0·1 ’亦即Pssl<〇.1，其指示基底11〇之相對於固態 光發射體108之頂部表面106之面積的一相對大反射面積， 則因數C應滿足準則，以具有一相對高效發光模組。 若〇.bpSSLSO,25 ’其指示與固態光發射體ι〇8之頂部表面 162405.doc •30- 201245626 106之面積相當的基底ι1〇之一反射面積，則因數^應滿足 準則以具有一相對高效發光模組。若pSSL>〇.25，其 指示基底110之相對於固態光發射體108之頂部表面1〇6之 面積的一相對小反射面積，則因數c應滿足準則^〇 4以具 有一相對向效發光模組。在實務上，所有情況下之因數c 之值皆小於1.0。 由於大量光由發光層102在遠離發光層1〇2朝向基底u〇 之一方向上反射、散射或發射，因此，有利地，藉由將此 光反射回至光出射窗1 〇4來重新使用該光以改良發光模組 100之效率。通常不能選擇固態光發射體反射係數 R_SSL，此乃因其係發光模組1 〇〇中必須使用之特定固態 光發射體108之一固定特性。因此，為改良發光模組i 〇〇之 效率，有利地’具有比固態光發射體1〇8較佳地反射照射 光的基底110之光反射表面112〇此外，已發現若 Rbase>R_SSL+c.(l-R一SSL)，則可獲得一顯著效率改良。 發明者已進一步發現若針對〇 〇<pssL<〇·丨，c>〇 4，針對 O-hpssLSOJS，c20.6 且針對 pSSL>〇.25，C20.8，則達成甚 至更高效發光模組。若針對，c^〇 6且針對 lbpssd25，G0.84，則達成再更高效發光模組。 根據作用因素，部分漫反射光之性質對於達成一高效發 光模組而言係重要的且因此根據本發明，發光層亦可用具 有部分漫反射性質之另一層替換，其中入射光部分地以漫 射方式反射且部分地透射。 取決於應用，對發光模組存在關於其流明輸出及發光模 162405.doc •31- 201245626 組與固態光發射體之發光面積之大小的不同要求。對於其 中需要某一光強度角分佈之應用而言，通常應用光束塑形 光學元件。為將一固態光發射體光束之光束輪廓（其通常 接近於一朗伯（Lambertian)發射體輪廓）轉換成一準直之光 束’需要將初始光發射大小保持為相對小。在此情況下， 發光模組之亮度應係相對高，該亮度係由流明輸出判定且 與固態光發射體108之發光表面1 〇6之總面積相關，舉例而 言，該亮度亦可藉由採用一個以上固態光發射體1〇8而增 加。對於此等應用而言，需要一相對高固態光發射體面積 比率Pssl。一實例係一改進鹵素燈之一模組。 在其中對發光模組之亮度位準、固態光發射體1〇8之特 定光束形狀或總發射面積不存在嚴格要求之應用中較佳 地相對於固態光發射體丨〇8之部分吸收表面i 〇6具有一相對 大反射基底表面112，以提供一較高效之光再循環及較高 效率。對於此等應用而言，一相對低固態光發射體面積比 率Pssl係較佳的。一實例係改進燈泡應用中達成之一高流 明封裝，該冑流明封裝僅將有限的限定強加於發光模組之 幾何形狀。 應注意，反射係數係對該等反射係數相關之一整個表面 之平均數。舉例而f，基底之光反射表面可包括比其他區 域較不具反射性之區域。此外H皮長及不同人射角下 之光之反射可不同。較佳地，對一光譜範圍且對一入射角 刀佈求反射係數之平均值，舉例而言，對日光之光譜，或 對包括特定數量之第—色彩範圍及第二色彩範圍之一光譜 162405.doc -32- 201245626 範圍求平均值。量測-反射率係數通常係藉由將該光譜範 圍之一準直光束指向需量測其反射率之物件且量測反射光 之量來執行。量測通常係在—或多個入射角下進行，且反 射係數係不同入射角之情況下之所獲得反射係數之一加權 平均值，其中加權因數取決於在發光模組中以各種入射角 照射在該物件上之光之量。 在某些情況下，固態光發射體附接至一基板（舉例而 言，一陶瓷或矽基板），且基板與固態光發射體之組合附 接至另一載體層。舉例而言，此載體層可係一金屬核心印 刷電路板（MCPCB)(亦稱為絕緣金屬基板（jms))或一習用 PCB(例如，FR4)或另一陶瓷載體（例如，礬土或氮化鋁）或 一石夕基板。在此等情形下，發光模組之基底係另一載體層 與固態光發射體附接至其之基板之組合。換言之，基底係 固態光發射體提供於其上之材料及/或層之組合。因此， 在此特定情況下，基底反射係數係基板及載體層之反射係 數之加權平均值。固態光發射體附接至其之基板或載體基 板不需要係完全平坦的。通常，在基板上將存在具有一實 體咼度之金屬電極（例如，導電銅軌道）以將電力供應至發 射體。此外，可存在施加至該表面之散熱層。載體之基板 之部分可係局部較厚以達成一額外支撐結構（例如，用於 夾緊該模組或將準直器附接至該模組）或界定一凸緣（例 如’用以將光學功能與電功能分離）^其他電組件可存在 於基板或載體上，例如，電容器、溫度感測器（如， NTC)、電阻器、ESD保護二極體、齊納（Zener)二極體、變 162405.doc -33- 201245626 阻器、光電感測器（例如，一光電二極體）或積體電路 (ic) ^此等組件也許可安置在光出射窗之周邊外側，但原 則上亦可安置在光出射窗之周邊内側。在後者情況下，此 等組件將促成基底之平均反射比。此等組件可覆蓋有一反 射層以最小化光損失。 圖1 b展示根據本發明之一第一態樣之一發光模組15 〇之 另一實施例。發光模組150具有與發光模組1〇〇類似之一結 構，然而，發光模組150提供朝向發光層1〇2發射第一色彩 範圍之光114之複數個固態光發射體154、156。關於發光 模組150，將固態光發射體反射係數R_SSL定義為複數個 固態光發射體154、156之光反射係數之平均值。 如圖lb中所看到，發光模組150之固態光發射體面積比 率PSSL大於發光模組100之此一比率，其中對於pssL之計 鼻’固態光發射體之頂部表面1 5 2、15 8之總計面積應替代 A_SSL。因此’與在發光模組1 〇〇中相比，在發光模組丨5〇 中，一相對較大量之光照射在固態光發射體〗54、1 56上， 且因此一相對較大量之光被固態光發射體154、156吸收。 發光模組150係其中面積比率pSSL大於0.25且其中因數 值應大於或專於0.4以具有一相對南效發光模組之一發光 模組之一實例。 應注意’在其他實施例中，不同固態光發射體15 4、15 6 發射不同色彩範圍。此外’發光層102可包括不同發光材 料’該等不同發光材料各自具有一不同轉換特性以使得透 射穿過光出射窗104之光不僅僅包括第一色彩範圍114及第 J62405.doc •34· 201245626 二色彩範圍116。 在圖1a及圖1 b中，固態光發射體108、154、156中之每 一者皆具有面向光出射窗1〇4及發光層1〇2之一頂部表面 106、152、158。頂部表面1〇6、152、158係透過其主要朝 發光層之方向發射第一色彩範圍之光114的表面。固態光 發射體108、154、156之頂部表面10ό、152、158與發光層 102之面向頂部表面1〇6、152、158之表面之間的距離係距 離h，距離h係定義為固態光發射體1〇8、154 ' 156之頂部 表面106、152、158與發光層1〇2之面向頂部表面1〇6、 152、158之表面之間的最短線性路徑之長度。 發明者已根據貫驗發現光反射表面之更多反射之光學效 應並非促成一較高光輸出之唯一因素。固態光發射體 108、154、156與發光層102之間的一間隙及一距離h亦促 成發光模組之效率及光輸出。頂部表面1〇6、152、158中 之每一者具有定義為沿著頂部表面1〇6、152、ι58上之一 線之最大線性距離的一最大線性大小dssi^若頂部表面係 圓形’則最大線性大小dSSL為圓之直徑之長度。若頂部表 面具有一方形或一矩形之形狀’則最大線性大小心儿係方 形或矩形之對角線之長度。發明者已認識到，若距離h太 小’則太多光照射回固態光發射體丨〇8、154、156上以使 得太多光被固態光發射體108、154、156吸收。且發明者 已進步識到，若距離h大於一特定值，則與發射回至 光反射表面之光之量相比，發射回至固態發射體1〇8、 4 15 6之光之1可係如此以使得在進一步增加距離匕之 162405.doc -35- 201245626 it况下，不可獲得顯著效率改良。此外，發明者已發現產 生一相對高效發光模組之距離h之值之範圍取決於固態光 發射體面積比率PSSL。針對pSSL<0.1 ’頂部表面106、 152 158與發光層102之間的距離h較佳地在具有為頂部表 面1〇6、152、158之最大線性距離dSSL之0.3倍之一最小值 且具有為頂部表面1〇6、152、158之最大線性大小dSSL之5 倍之一最大值之一範圍中。針對〇1$PsslS 〇 25，頂部表面 、152、158與發光層102之間的距離h較佳地在具有為 頂部表面106、152、158之最大線性大小^之〇.15倍之一 最小值且具有頂部表面106 ' 152、158之最大線性大小dssL 之3倍之一最大值之一範圍中。對於pssL>〇25，頂部表面 106、152、158與發光層1〇2之間的距離h較佳地在具有為 頂部表面1〇6、152、158之最大線性大小^之〇1倍之一 最小值且具有為頂部表面1〇6、152、158之最大線性大小 dssL之2倍之一最大值之一範圍中。 若在上文所呈現之公式及準則中，因數c大於上文所提 及之值，則發光模組100及150可係甚至更高效。相對於直 接在頂部表面上具有-發光層之__„光發射體，可獲得 大約40%之一效率增加。 在發光模組150中，提供複數個光發射體154、156，且 複數個光發射體154、156中之每一者可具有至發光層1〇2 之-不同距離。若該等距離係不同，則該等距離之平均值 應在上文所界定之範圍中之—者中。若固態光發射體 154、156各自具有其頂部表面152、158之一不同形狀及/ 162405.doc •36· 201245626 或大小，則最大線性大小dSSL係定義為複數個固態光發射 體154、156之頂部表面之最大線性大小dSSL之平均值。 若在固態光發射體108、154、156與發光層102之間存在 一間隙及一距離h，則固態光發射體108、1 54、156不會變 成與在發光層102定位在固態光發射體1〇8、154、156之頂 部上或極接近於固態光發射體108、154、156之處之情況 下將達成之情況一樣暖。在此情況下，發光層1 〇2不直接 熱耦合至固態光發射體108、154、156且在一較小程度上 提供或接收固態光發射體108、154、156之熱。若將發光 材料之溫度保持在可接受限度内則發光材料之效率係較 兩。此外’若將固態光發射體108、154、156之溫度保持 在可接受限度内’則固態光發射體1〇8、154、156之效率 係較高。因此，固態光發射體108、154、156與發光層1〇2 之間的距離h產生一更高效發光層102之光熱效應。此外， 固態光發射體108、154、156與發光層102之間的距離h產 生發光層102各處之一更均勻光通量分佈，而非發光層1〇2 之一極特定區域中之一相對高光通量。發光材料往往對光 飽和敏感，此意指在尚於某一通量值時，發光材料以一較 低效率轉換光。此外，某些發光材料或此等材料之黏結劑 (例如，有機磷光體或有機黏結劑）往往對光降解敏感，此 意指在高於某一通量值時，發光材料或黏結劑開始降解， 此通常導致效率降低。因此，藉由在固態光發射體ι〇8、 154、156與發光層1〇2之間形成一距離h，防止發光材料之 光飽和及光降解效應。此外，距離h有助於達成出射窗中 162405.doc •37· 201245626 之一更均勻光輸出分佈且有助於在第一光譜範圍與第二光 譜範圍之間混合色彩分佈。因此，改良空間及角度兩種色 彩均質性。此可藉助固態光發射體之頂部上或光出射窗中 之一漫射體或二色層來得到進一步增強。 固態光發射體1 08、1 54、1 56可係發光二極體（LED)、有 機發光二極體（OLED)或（舉例而言）雷射二極體，舉例而 言’垂直腔表面發射雷射（VCSEL)。 圖2a及圖2b呈現根據本發明之第一態樣之發光模組 200、250之俯視圖。所呈現俯視圖係在一個人經由光出射 ®面向發光模組200、250之基底之一表面之情形下看到 的’在基底上提供固態光發射體。應注意，在圖2a及圖2b 中未繪製發光層。 在圖2a中’繪製一基底之一光反射表面2〇4及一固態光 發射體之一頂部表面206 »箭頭202指示固態光發射體之頂 部表面206之最大線性大小dssL。固態發射體之頂部表面 206之面積為LwLh。基底之光反射表面2〇4之面積為（BwBh_ LwLh) ’其為基底之總面積減去基底之被固態光發射體佔 據之面積。因此，基底之光反射表面2〇4之面積不包含基 底之被固態光發射體覆蓋之面積。 圖2b展示一光反射表面254、一第一固態光發射體之一 第一頂部表面256及一第二固態光發射體之一第二頂部表 面258。矩形第一固態發射體之一最大線性距離由箭頭252 指示。第一固態光發射體之第一頂部表面256之面積為 LlwLlh。第二固態光發射體之第二頂部表面258為圓形且 162405.doc -38- 201245626 其直徑用箭頭260表示。第二固態光發射體之第二頂部表 面258之面積為i/47C(L2d)2。在此情況下，基底之光反射表面 254之面積為（BwBh-LlwLlh-WT^I^)2)。 圖3a呈現包括一腔316之一發光模組300之一實施例。發 光模組300包括一基底309，該基底具有在腔316内部之一 光反射表面306。在光反射表面306上提供朝向光出射窗發 射一第一色彩範圍中之光之一固態光發射體312。該光出 射窗係由一發光層308形成。在基底309與發光層308中間 提供壁314，在此情況下提供四個壁314。壁314之内表面 304係反射光的且具有一壁反射係數RvvaU。壁反射係數係 壁314之光反射表面304所反射之光之一量與照射在壁314 之光反射表面304上之光之一量之間的比率。固態光發射 體312具有一固態光發射體反射係數11—5几。基底3〇9之光 反射表面306具有一基底反射係數Rbase。已在圖la及圖lb 之闡述中給出基底與固態光發射體反射係數之定義。 壁314可由各種材料組成。例如，當使用一散射陶瓷（例 如反射礬土、氧化鍅或其他陶瓷）、一散射玻璃、一散射 著色之聚合物（例如白色聚醯胺）或散射氟聚合物（如 Spectralon材料）或一散射聚矽氧樹脂時，壁材料可提供一 高反射率。壁3丨4亦可由（例如）鋁或銀之一金屬材料組成。 金屬可係金屬箔片或膜，例如具有Aianod商標名稱之一 高反射性市售金屬反射鏡。 壁材料亦可係低反射率且覆蓋有一反射層。在此情況 下，壁可包括如一導熱聚合物之另一材料，例如一填充碳 162405.doc -39· 201245626 心翌胗（例如，一聚醯胺）或如銅、鎳 '不銹鋼之金屬材料 或例如氮化鋁（A1N)之陶瓷材料。此等材料通常具有有益 之一高導熱率，例如銅=〜4〇〇 w/mK、A1N=〜14〇 w/mK。 反射層可係一塗層、一膜或一薄層。舉例而言，反射層可 係著色有散射粒子（例如Ti02或Zr02)之白色聚矽氧或一白 色溶膠凝膠（舉例而言，一基於烷基矽酸鹽之材料）之一經 澆鑄、浸塗、施配或喷射層。或者，舉例而言，反射層可 係可蒸鍍或濺射在壁材料上之一薄金屬塗層，例如保護銀 或鋁。壁314可呈現各種形狀，例如（舉例而言）圓形，例如 一環形、圓柱形、方形或三角形。壁可含有表面結構（例 如’鰭狀物）以促進冷卻。 壁材料亦可由一溥膜層組成，例如僅反射體塗層或膜。 在此情況下，壁反射體可覆蓋存在於基底與發光材料之間 的一固體材料之邊緣（例如，一玻璃或陶瓷基板之周邊）。 壁可係一漫反射體或一鏡面反射體。在某些實施例中， 一鏡面反射壁展示出比一漫反射壁較佳之效能，且在其他 實施例中，一漫反射壁展示出比一鏡面反射壁較佳之效 能。 此外，基底306及壁3 14可包括一導熱材料。發光層3〇8 較佳地在發光層308之邊緣處熱連接至壁314 ^舉例而言， 一導熱膏或導熱黏合劑可用於將發光層3〇8連接至壁314。 在基底306處，可提供至一散熱片（未展示）之一介面。基底 306可為散熱片之部分，或基底306可構成散熱片。固態光 發射體312提供於腔3 16内且施加至光反射基底3〇6 β固態 I62405.doc -40- 201245626 光發射體3 12與光反射基底306之間的接觸係如此以使得固 態光發射體312熱耦合至基底306。固態光發射體312可焊 接或用一導熱黏合劑（舉例而言，一填充金屬粒子之黏合 劑）黏接至光反射基底306。腔316之基底3 06及/或壁314可 含有熱通孔以進一步改良熱傳送。舉例而言，基底306可 由含有導通孔之一種氧化鋁陶瓷製成，該等導通孔係用銅 金屬化。銅具有一較高導熱率（與氧化鋁（2〇_3〇 W/mK)相 比大約400 W/mK)。固態光發射體312亦可藉助穿過腔316 之基底306之電通孔連接至一電源。電通孔亦可傳導熱。 發光層可包括用於將第一色彩範圍中之光轉換成第二色 彩範圍之光之磷光體。第二色彩範圍較佳地不同於第一色 彩範圍’然而’該等範圍可部分地重疊。璃光體可係一黃 色磷光體’如YAG:Ce、LuAG:Ce或LuYAG:Ce，其用於將 固態光發射體產生之藍色光部分地轉換成黃色光，以使得 可獲得一組合的實質上白色光發射。在另一實施例中，磷 .光體可係一全轉換磷光體，如用於將藍色光分別完全轉換 成琥珀色光或紅色光之BSSNE:Eu*ECAS:Eu。發光層可 包括一磷光體組合（例如，YAG:Ce及ECAS:Eu)以獲得一較 暖白色光發射。 第一色彩範圍之光至第二色彩範圍之光之轉換具有一高 效率，然而’某些光被吸收且轉換成熱。尤其在高功率固 態光發射體之情形下，被吸收能量可係相對高。若發光層 爛變成太熱（舉例而言，2〇m)，肋發光層之效率 可降格。此外，發光層可包括在高溫下降格以使得材料之 162405.doc •41 - 201245626 光發射特性亦降格之材料。在該發光模組中，所產生熱經 由壁及基底朝向-散熱片傳送1此，發光層不會變成太 熱。 發光層可係-陶:£鱗光體，㈣Μ光體係經由燒結構 光體之粉末粒子或自在—反應性燒結過程中形成碟光體之 前體粉末製成-熔融宏觀主體。此一陶瓷磷光體係製作成 板且機械切分此等板以得到匹配光出射f之—適當大小。 應注意’ 一單個發光材料薄片（如，一陶究碌光體薄片）可 覆蓋複數個相鄰腔。 -陶瓷磷光體係一相對良好熱導體。導熱率取決於陶瓷 礙光體之類型及殘餘孔隙率。作為—實例在室溫下，一 摻雜陶瓷Ce之YAG磷光體之典型導熱率為9胥^尺至㈠ W/mK—黏結劑樹脂（例如…聚石夕氧或有機聚合物）令 之一粉末磷光體層之-典型導熱率由具有約Q i5純至〇 3 W/mK之一導熱率之黏結劑決定。陶究磷光體層之厚度可 為约H)微米至300微米，通常約⑽微米，且因此係^、 自支撐的，因此，發光層*需要額外支揮基板。 發光層亦可係包括碳光體粒子之一半透明樹脂之一層》 積於其上之—破璃基板。舉例而言，具有分散於-點結资 (通常，一聚矽氧樹脂）中之磷光體粒子 1 < 物末。然而， 較佳地，黏結劑係一較佳導熱材料，例如具有約1 之一典型導熱率之-玻璃或自溶膠凝膠得出切酸越或姨 基石夕酸鹽》發光層亦可夾在兩個其他層中Μ，舉例而言， 發光層係施加在一玻璃層上且在發光層之 〇1上，施加一 162405.doc 42- 201245626 玻璃層’此改良熱擴散。其他層組合之實例係陶瓷層-發 光層-玻璃層及陶瓷層-發光層-陶瓷層。 在-實施例中，將一額外層安置在發光層之頂部上，該 額外層充當-漫射體以使得發光模組3〇〇在複數個輸出方 向上輸出具有改良之角度色彩均句性之光。發光層將比與 法向成大角度行進之光較少地轉換差不多垂直行進穿過發 光層之光。在使用一部分轉換之發光層之情況下此誘使 在幾乎法向角下比在大角度下發射更多光（通常係藍色 此導致不可接丈的角度色彩變化。漫射體在朝向周圍發射 之前擾亂光以改良角度色彩之均句性。漫射體較佳地主要 向前散射。 另一選擇為，一個二色或干涉層可存在於發光層之頂部 上以校正穿過發光層發射之光中之角度色彩之誤差。二色 層由光藉以發生干涉的具有交替較高及較低折射率之大量 薄層組成。二色層之光學特性使得較多地反射接近法向之 藍色光，且以一漸進方式較少地或不反射處於較大角度之 藍色光^ 一藍色固態光發射體在接近法向下穿過磷光體之 多餘量則由二色層之一較高後向反射來補償。經後向反射 藍色光將部分地激發磷光體並被色彩轉換且部分地在腔中 再循環。二色層可作為一薄膜存在於一載體基板上，例如 一玻璃，且連接至磷光體。可使用一黏合劑進行該連接。 另一選擇為，磷光體可作為一塗層存在於與二色層相同 之基板上於相對側處。二色層之載體基板可係—導熱透明 基板，例如一陶莞。 162405.doc •43· 201245626 被發光層反射或散射且由發光層發射之光亦被朝向壁 314反射且被壁314之光反射表面304反射。因此，未直接 穿過光出射窗透射至周圍中之光經由壁314之光反射表面 304及/或基底309之光反射表面306反射。因此，未直接透 射至周圍中之光更有效地循環且促成一高效發光模組。在 此情況下’一有效反射係數Reff係定義為基底及壁反射係 數之一加權平均值’或換言之，有效反射率係基底及壁反 射係數之一加權平均值。有效反射係數1^汀可定義為： 33

〇eff = Rb(ise*Abase+RwaU*AwaU

Abase+Awall ⑴ 其中基底反射係數Rbase係基底3 09之光反射表面3 06之反 射係數，壁反射係數Rwall係壁3 14之光反射表面304之反 射係數，Abase係基底309之反射表面306之總面積且Awall 係壁314之反射表面304之總面積。 在此實施例中’有效反射係數Reff之值應至少大於固態 光發射體反射係數R_SSL之值》較佳地，有效反射係數 Reff之值應至少大於固態光發射體反射係數r_ssl加上一 因數c乘以1與固態光發射體反射係數R_SSL之間之差的 值。因此 ’ Reff>R_SSL+c(l-R_SSL)。類似於圖 ia及圖 lb 中所闡述之實施例，因數c取決於固態光發射體面積比率 pSSL，在此情況下該固態光發射體面積比率係定義為：

— AJSSL ^SSL Abase + Awall (2) 162405.doc -44- 201245626 因此’與圖1 a及圖1 b之實施例相比’在此情況下，亦將壁 3 14之反射表面304之面積考量在内，亦即，總反射面積現 在包括基底及壁反射面積《若pSSL<0.1 ’此指示基底3〇9及 壁3 14之相對於固態光發射體312之頂部表面之面積的一相 對大反射面積’則因數c之值應大於或等於〇二以具有一相 對高效發光模組。若0. l^pSSLS〇,25，此指示與固態光發射 體312之頂部表面之面積相當的基底3 〇9及壁314之一反射 面積，則因數c之值應大於或等於〇.3以具有一相對高效發 光模組。右' Pssl>〇.25 ’此指不基底309及壁3 14之相對於固 態光發射體3 12之頂部表面之面積的一相對小反射面積， 則因數c之值應大於或等於〇,4以具有一相對高效發光模 組。在實務上’兩種情況下之因數c之值皆小於丨.〇。 圖3b展示根據本發明之第一態樣之一發光模組35〇之另 一貫施例。發光模組3 5 0類似於圖3 a之發光模組3 〇 〇 ^然 而，存在某些微小差別。發光模組350具有一圓形基底 358，該圓形基底具有面向一腔之一光反射表面354。該腔 由基底358、一圓柱形壁3 62及一發光層352包封。圓柱形 壁3 62之面向腔之一表面係一光反射壁表面356。在基底 358之光反射表面354上，提供朝向腔之光出射窗發射一第 一色彩範圍之光之複數個固態光發射體。腔之光出射窗係 由一發光材料352形成，該發光材料包括用於將第一色彩 範圍之光之一部分朝向一第二色彩範圍之光轉換之發光材 料。 此外，對於此實施例，pSSL係定義為固態光發射體36〇之 162405.doc 45· 201245626 頂部面積與基底35 8之反射表面3 54之面積之總計面積。適 用與參考圖3a所闡述之準則及範圍相同之準則及範圍。 圖4a中呈現圖3a之發光模組300沿著線A_A，之一剖面。 光出射窗由402指示。光出射窗402係發光層308之一部 分’此乃因發光層308之一部分係配置在具有某一厚度之 壁404、314之頂部上。另一選擇為，在壁邊緣中可存在一 凹部，發光層308可裝配至該凹部作為對發光層3〇8之一支 撐。一黏合劑可用於將發光層308附接至壁之頂部或附接 至壁中之凹部中。在使用一凹部附接發光層3〇8之情況 下，存在達成發光層308之側面與壁熱接觸之一額外益 處0 因此’有效反射係數Reff之值應至少大於固態光發射體 反射係數11_881^之值。較佳地，有效反射係數Reff之值應 至少大於固態光發射體反射係數R_SSL加上一因數c乘以1 與固態光發射體反射係數R—SSL之間之差的值。類似於參 考圖la及圖lb所闡述之實施例，因數c取決於固態光發射 體面積比率Pssl，在此實施例中，固態光發射體面積比率 Pssl亦包含壁362之反射表面356之面積。若以儿刈」，此 指示基底309及壁404、3 14之相對於固態光發射體312之頂 部表面之面積的一相對大反射面積，則因數c之值應大於 或等於0.2 ’以具有一相對高效發光模組。若〇 〇·25 ’此指示與固態光發射體3丨2之頂部表面之面積相當 的基底309及壁404、3 14之一反射面積，則因數£;之值應大 於或等於0.3以具有一相對高效發光模組。若pssL>〇 25， 162405.doc •46· 201245626 此指示基底309及壁404、314之相對於固態光發射體312之 頂部表面之面積的一相對小反射面積，則因數c之值應大 於或等於0,4以具有一相對高效發光模組。在實務上，兩 種情況下之因數c之值皆小於1 ,〇。 此外，發明者已發現：針對固態光發射體面積比率pssL 之值小於0,1 ’固態光發射體3 12之頂部表面412與發光層 308之間的距離h較佳地在具有為頂部表面412之最大線性 大小dSSL之〇.3倍之一最小值且具有為頂部表面3〇8之最大 線性大小dSSL之5倍之一最大值之一範圍中。針對〇1$PsslS 0.25，頂部表面308與發光層1〇2之間的距離h較佳地在具 有為頂部表面308之最大線性大小(Jssl2 〇.15倍之一最小值 且具有為頂部表面308之最大線性大小dSSLi 3倍之一最大 值之一範圍中。針對pSSL>〇.25，頂部表面308與發光層1〇2 之間的距離h較佳地在具有為頂部表面3〇8之最大線性大小 dSSLi 0· 1倍之一最小值且具有為頂部表面3〇8之最大線性 大小dSSL之2倍之一最大值之一範圍中。 注意，若固態光發射體3 12滿足以上準則，則發光模組 3 00係一相對高效發光模組。固態光發射體之吸收顯著促 成低效率，而所有其他距離、大小及反射係數係針對最大 光輸出最佳化。若在以上所呈現公式中，因數c大於上文 所提及之值，則發光模組3〇〇可係甚至更高效。相對於直 接在固態光發射體之頂部表面上具有一發光層之一發光模 組’可獲得大約40%之一效率增加。 發光層308係安置在壁404、314之一頂部邊緣上且因此 162405.doc • 47- 201245626 發光層308熱耦合至壁4〇4、314。發光層3〇8由於在其將第 一色彩範圍之光朝向第二色彩範圍之光轉換時發光材料吸 收能量而變暖。發光層3〇8與壁4〇4、314之間的熱耦合允 S午壁404、314將發光層之熱朝向基底309傳導，基底3〇9可 包括用於將基底3G9耗合至-散熱片之—介面。此機構提 供對發光模組300之一有效熱管理且防止發光層3〇8變成太 暖，從而增強發光材料之效率及壽命。此外，腔316可填 充有一實質上透光材料。若整個腔填充有透明材料，則該 透明材料亦熱耦合至發光層3〇8且可以比在使用一氣隙時 高效得多之一方式遠離發光層朝向壁4〇4、3 14及基底3〇9 傳導熱。如在圖5a之上下文中將論述，該透明材料具有其 他優點，例如，增加自固態光發射體412輸出耦合之光。 該實質上透明材料通常係一固體材料，例如，具有〇 2 W/mK至0.3 W/mK之一導熱率之一凝固或固化聚矽氧樹 脂。存在自硬聚矽氧樹脂至軟聚矽氧樹脂、至撓性彈性聚 矽氧樹脂或凝膠型樹脂之範圍之諸多類型此類材料。其他 材料可包含環氧樹脂，熟習此項技術者已知之諸多類型之 透光聚合物。在其他實施例令，可使用廣泛玻璃類型之材 料’例如’約1 .〇 W/mK導熱率之鈉弼玻璃或約〗3 w/mK 之硼矽酸鹽玻璃或一熔融石英玻璃。此外，可使用陶瓷材 料’例如約30 W/mK導熱率之半透明多晶礬土基板、42 W/mK導熱率之藍寶石基板、95 w/mK導熱率之Ai〇N、15 導熱率之尖晶石或7 W/mK導熱率之YAG。亦可使用 此等材料之組合。舉例而言，固體玻璃或陶瓷基板可接合 162405.doc •48· 201245626 至發射體及/或基底。此外，經燒結半透明多晶礬土可用 作實質上透明材料’其中顆粒大小較佳地大於44微米或較 佳地小於1微米以獲得相對高向前光透射。對於1毫米厚材 料及小於1微米之一顆粒大小，總向前透射之光大於 84%。對於1毫米厚材料及大於44微米之一顆粒大小，總 向前透射之光大於82%。多晶礬土可藉助（舉例而言）一陶 瓷粉末處理技術來製成，在該陶瓷粉末處理技術中，舉例 而言，藉由粉末壓製、泥漿澆鑄、注入模製及預燒結及尾 燒結將八丨2〇3粉末塑形。一相對大顆粒大小（亦即，大於44 微米）可藉由以下方法來達成：應用具有一相對大顆粒大 小之一礬土粉末、應用一較長燒結時間及/或一較高燒結 溫度、使用較少顆粒生長抑制MgO摻雜（<300卯⑷及/或應 用顆粒生長刺激添加劑或以上方法中之一或多者之一組 合。較佳地’顆粒大小小於12〇微米以防止多晶礬土之微 裂。以此方式’將此材料之極佳熱性質（由於導熱率係約 30 W/mK)與一相對高半透明性組合。 視情況，光學接觸及熱接觸係藉助發射體表面來達成 (例如）以自發射體提取更多光且在固體材料與基底之間仍 存在一氣隙。此可藉由在固體材料中進行光導引而幫助更 有效地散開光以增強光均勻性。為達成最佳熱接觸，固體 基板亦可（舉例而言）使用一黏合劑附接至基底。在固體基 板亦耦合至發光層之情況下，該固體基板執行一散熱層及 熱；I面材料之功能。該固體材料亦可存在於發射體（例 如’ 一塊藍寶石或碳化矽SiC)上，該發射體可係發射體晶 -49- I62405.doc 201245626 粒已形成至其上之生長基板。此外，通常係比最長線性大 小大至少2倍之一大小的一圓頂形狀或透鏡形狀光學主體 可存在於晶粒上，該光學主體可（舉例而言）來自一玻璃材 料之一聚矽氧樹脂。該圓頂或透鏡形主體可覆蓋有另一透 明材料。 若與發射體晶粒光學接觸，則較佳地該實質上透明材料 具有一相對高折射率。由於典型固態光發射體（如，GaN或 11^&1^或八1111〇31^)具有約2.4之一高折射率’因此與晶粒之 一兩折射率接觸藉由減少在固態光發射體晶片中之全内反 射而自晶粒提取更多光。大部分透明材料具有介於14至 1.6之範圍之一折射率，通常為15。適於附接至發射體之 高折射率材料之某些實例係高折射率玻璃，如LaSFN9， 或陶瓷材料，如藍寶石（nq.77)、礬土（n〜丨77)、 YAG(n〜1.86)、氧化锆卜2·2)或碳化矽（Sic，n~2 6)。一高 折射率光學接合劑可用於附接基板，例如一高折射率玻璃 或一高折射率樹脂。高折射率樹脂可由填充有高折射率奈 米粒子之一低折射率黏結劑組成，例如填充有直徑小於 100 nm之奈米Ti〇2粒子或其他高折射率奈米粒子（例如 Zr02或鈦酸鹽（例如，BaTi03、SrTi〇3))之聚矽氧樹脂。 在某些類型之發射體晶粒中，典型生長基板（例如，藍寶 石及碳化矽）可仍存在於晶粒上。在此情況下，較佳地此 等晶粒覆蓋有例如上文所闡述之一高折射率材料。 另一選擇為’亦可使用液體材料，例如聚矽氧油（n~i 4) 或礦物油（η〜1.5)或各種各樣之液體，例如脂肪族或芳香族 162405.doc -50· 201245626 烴，或熟習此項技術者已知之高折射率液體。當使用一液 體時，在出射由之邊緣周圍之一嚴密密封係較佳的以防止 自發光模組洩漏。該液體可藉由對流流動及/或藉由被在 周圍抽送而用於冷卻發光層之目的。 圖4b展示圖3 a之發光模組之另一實施例之一剖面。一發 光模組450包括一外殼455、一腔460、一發光層465、至一 散熱片480之一介面470及一光出射窗472。在此情況下， 外殼455包括具有一光反射基底表面462及光反射壁表面 466、468之一基底及若干壁兩者。展示藉助兩個導線492 連接至電力之一特定類型之固態光發射體482。LED通常 具有連接至固態光發射體482於固態光發射體482之一頂部 表面483上之接合線492。頂部表面483係最接近於發光層 465且在彼處光被發射至腔460中之固態光發射體482之一 表面。在某些實施例中，在頂部表面483處存在兩個導線 觸點，且在其他實施例中，在頂部表面483處存在一個導 線觸點且在固態光發射體4 8 2之一底部表面處存在至基底 之一個電觸點。 如圖4b中所看到，在發光模組450之背側處提供至散熱 片480之介面470。應注意該背側實質上與存在發光層465 之側相對且形成背側之外殼之一部分亦形成腔460之基 底。如圖4b中所看到，將固態光發射體482施加至腔460之 光反射基底462。固態光發射體482與外殼455之間的接觸 係如此以使得獲得固態光發射體482至外殼455之間且因此 固態光發射體482與散熱片480之間的一良好熱耦合。 I62405.doc • 51 · 201245626 另一選擇為，固態光發射體482可安裝在光反射基底中 之一導通孔中以使得將光發射至腔46〇中且以使得固態光 發射體482具有與外殼455之一良好熱接觸。 一線接合頂部連接件492係電連接至一 LED 482之頂部表 面483處之一電接觸區域（該電接觸區域通常經金屬化）之一 導線’且該導線提供電能至LED 482。LED 482之頂部表 面483通常亦係LED 482之發光表面。LED 482之發光表面 係疋義為在彼處LED 482產生之光發射至腔46〇中之lEd 482之不受阻礙的發射表面區域。在此實施例中，led々μ 之頂部表面483係面向發光層465之表面。 結合具有一線接合頂部連接件492之LEd 482使用實施為 一陶瓷磷光體或實施為沈積在（舉例而言）一玻璃基板上之 一磷光體層之一發光層465被證實係困難的。導線492阻礙 在發光表面之頂部上直接提供此一陶瓷磷光體層。一種解 決方案可係在陶瓷磷光體中鑽製導線經引導穿過之精確 孔，此係一相對昂貴之製程。然而，難以防止沿著導線經 由精確孔之光洩漏。此導致一減小之色彩控制。尤其在發 光層465必須轉換大部分第一色彩範圍中之光時，該光洩 漏導致不可接受之減小的色彩飽和。此外，該等孔通常 將藉助雷射燒蝕來鑽製，該雷射燒蝕伴隨有損壞所鑽製孔 附近之碳光體以使得燒姓副產物吸收光且碌光體之一部分 被去活化的危險。 如YAG:Ce及琥珀色鋇锶矽氮化物（BSSNE:Eu)之典型的 陶瓷填光體分別具有約1.86及2之一折射率。因此，具有 162405.doc 52· 201245626 高於1.4之一折射率之一透明樹脂可在此等特定led與所論 述之特定陶瓷磷光體之間提供一相對良好之光學耦合。額 外散射中心（如’散射粒子）可較佳地併入有向前散射特 性。 該實施例提供用於將具有一或多個線接合頂部連接件 492之一 LED 482之光轉換成另一色彩之一有效且高效解決 方案。腔460為導線492提供空間，且由於在腔内部之光反 射，在光出射窗472處不可見導線492之陰影。應注意，該 實施例之腔460相對於發光模組45〇之大小係相對大的，且 因此與其中腔係相對小之已知發光模組相比，可存在較少 導線陰影。 與一透明樹脂498 (其配置在LED 482與發光層465之間） 起使用線接合頂部連接件492係有利的。可在將LED 482 組裝至外殼455之後，將透明樹脂498注入至腔46〇中。在 注=期間，透明樹脂498係呈一液體狀態，且可流向該腔 之每一角落。導線492並不係所注入透明樹脂之一障礙且 因此可在透明樹脂498與LED 482之整個頂部表面483之 間進打一良好接觸。因此，透明樹脂498增加光自LEd々Μ ]出耗《此外，若透明樹脂498硬化，線接合頂部連 接件492被Μ知498緊固且舉例而言，在發光模組45〇經受 振動（如（舉例而言）在汽車應用中）之情形下，較不易損 壞。 —圖5a呈現根據本發明之第—態樣之發光模組之若干替代 實細例。圖5a(i)中所繪示之發光模組5⑽包括··一基底 162405.doc •53· 201245626 518、提供於基板516上之複數個LED 514、壁510、提供於 該等壁之一邊緣上且形成一光出射窗之一第一發光層5如 及一第二發光層504。LED 5 14發射一第一色彩範圍之光且 所有LED 5 1 4具有相同大小，其中一最長線性大小為廿。第 一發光層506包括用於將第一色彩範圍之光轉換成一第二 色沐>範圍之光之發光材料。第二發光層504包括用於將第 一色彩範圍之光轉換成一第三色彩範圍之光或用於將第二 色彩範圍之光轉換成第三色彩範圍之光之另一發光材料。 壁510、基底518及第一發光層506包封填充有一透明材料 502之一腔。因此’該透明材料係間置於lEd 5 14與第一發 光層506之間。該透明材料光學耦合至led 5 1 4且光學耦合 並熱耦合至第一發光層506。光發射體與第一發光層5〇6之 間的距離係由h指示《壁5 10之面向腔之表面提供有一光反 射塗層508。LED 5 14與透光材料502之間的空間填充有一 光反射材料512,藉此覆蓋基底518及基板516〇光反射表 面係由間置於LED 5 14之間的光反射材料5 12之表面形成。 該光反射材料具有一基底反射係數Rbase。LED晶粒具有 一反射係數R_SSL。光反射塗層508具有一壁反射係數 Rwall。發光模組5〇〇之參數根據與在先前實施例中參考圖 1 a、圖1 b、圖3 a '圖3 b及圖4 a所闡述之準則相同之準則彼 此相關，其中固態光發射體A_SSL之頂部表面之面積在此 實施例中計算為複數個LED 5 14之頂部表面之總計面積。 替代一光反射塗層’亦可使用可附接至或轉印至基底及 /或壁之一光反射箔片或膜。一黏合劑可用於該附接，例 162405.doc •54. 201245626 如一壓敏黏合劑。反射塗佈層可係通常在一 MCPCB載體 中使用以將表面電極與金屬載體隔離之一介電層或通常在 一 MCPCB或PCB載體中使用以隔開表面電極之一焊料遮 罩。由於基板516覆蓋有一反射層且因此光學上被隔開， 因此該基板可由具有拙劣反射率之一材料組成，例如，氮 化铭（A1N)。A1N具有以下優點：具有約14〇 w/mK之一極 高導熱率。因此，可藉由使用一反射塗層或箔片將光學功 能與熱功能隔開，從而允許兩個功能之個別最佳化，此係 有利的。 光反射塗層或膜可由一漫反射材料組成，例如由填充有 一種散射顏料或各種散射顏料之一黏結劑組成之一白色塗 層。適合黏結劑係聚矽氧材料或矽酸鹽材料或烷基矽酸鹽 材料或環氧樹脂材料或聚醯亞胺材料或氟聚合物或聚醯胺 或聚氨基曱酸乙酯或其他聚合材料。塗層亦可由基於高度 反射之硫酸鋇（BaS04)之材料組成。散射顏料之實例係 Ή02顏料' Zr02顏料、A12〇3顏料，但亦可使用熟習此項 技術者已知之諸多其他散射粒子或小孔。反射塗層或膜亦 可由金屬層（例如，鋁或銀）組成。金屬可係一金屬箔片或 膜，例如具有Alanod商標名稱之一高度反射市售金屬反射 鏡。該薄金屬層可係蒸鍍或濺鍍在壁材料上。可在附接/ 接合/烊接至基底之插人物中使用金屬W。金屬層可覆 蓋有-白色塗佈層，舉例而言，一白色聚石夕氧或白色烧基 石夕I鹽’例如-著色的甲基石夕酸鹽。亦可在基底或壁上使 用-陶究反射器層，舉例而言，通常多孔之—散射馨土 162405.doc -55- 201245626 層，或其他反射陶瓷材料。 圖5a(ii)令所繪示之發光模組52〇類似於發光模組5〇〇， 然而’壁522自身係一光反射材料，且因此，不將額外塗 層施加至壁522。此外，僅施加一個發光層5〇6。LED 5 14 提供於其上之基板524亦係一光反射材料，且因此僅基板 5 2 4之間的空間填充有光反射粒子5 12。 圖5a(iii)中所繪示之發光模組53〇係其中使用所謂的圓頂 形LED 5 14之另一變化形式。LED 5 14係提供於一基板516 上且一透光材料502之圓頂係安置在該等LED之頂部上。 透光材料5 02之圓頂光學耦合至LED之晶粒。此外，腔填 充有其他透光材料532。其他透光材料532光學耦合至透光 材料之圓頂502且光學搞合至第一發光層506。此促進發光 層t所產生之熱朝向基底及該基底通常附接至其之散熱片 之熱傳送。 圖5a(iv)中所繪示之發光模組54〇類似於發光模組5〇〇， 然而，壁542相對於基底5 18之一法向軸傾斜。壁542以使 得將照射在傾斜壁542上之光朝向第一發光層5〇6反射而非 朝向基底5 1 8之一方向之一方式傾斜。傾斜壁542將在壁 542上反射之光朝向發光層5〇6導引且防止彼光線在壁“] 與基底之間多次反射，此防止不必要之光吸收，亦即，每 一次反射並非完美的且在每一次反射時，皆吸收少量光。 圖5a(v)中所繪示之發光模組550係發光模組54〇之一變 體。發光模組550之壁552係以使得將照射在彎曲壁552上 之更多光朝向第一發光層506且因此朝向光出射窗反射之 162405.doc •56- 201245626 一方式彎曲。此外，基板表面516未經塗佈，但基板之間 的間隔物512塗佈有一反射材料，基板5〗6可由一反射材料 組成，例如一散射陶瓷，例如包含散射小孔及/或散射粒 子（例如，氧化锆粒子）之礬土，因此，基底518之光反射表 面之反射比係基板5 16及間隔物5丨2之反射比關於面積加權 之一平均值。 圖5a(vi)中所繪示之發光模組56〇係不包括第二發光層 504之另一變化形式。腔填充有一實質上透明材料562且在 發光模組之光出射側處具有一彎曲表面。第一發光層5〇6 係提供於透明材料562之頂部上，如所展示，LED 514與第 一發光層506之間的距離不同。兩個lED定位在距第一發 光層506達一距離hi處，且兩個LED定位在距第一發光層 506達一距離h2處》在此實施例中’ [ED 5 14之頂部表面之 間的距離h之值應計算為平均距離：h=(hl+h2)/2。在三個 或三個以上LED施加於該發光模組中之情況下，相應地採 用平均距離公式。 在未展示之又一實施例中，固態發射體晶粒直接接合至 載體板而不具有額外中間基板。此進一步減小晶粒與板之 間及晶粒與散熱片之間的熱阻，該板通常附接至該散熱 片°可存在線接合以電接觸led晶粒之頂部。 圖51?呈現四個替代發光模組570、580、590、595。圖 5b⑴中所繪示之發光模組570類似於發光模組520且在腔内 部具有一額外發光層572。因此，舉例而言，具有另一類 型之發光材料之一層可施加至光反射壁522及基底5 18之光 I62405.doc •57· 201245626 反射表面’該發光材料不同於第一發光材料506中所施加 之發光材料。此另一發光材料將第一色彩範圍之光朝向第 三色彩範圍之光轉換。另一選擇為，可將與第一發光層中 所使用之發光材料相同之發光材料施加至光反射壁522及 基底5 1 8之光反射表面《並非照射在額外發光層527上之所 有光皆被轉換，且某些光被朝向光反射壁522及基底51 8之 光反射表面發射且隨後朝向腔且因此朝向光出射窗反射回 來。舉例而言，此可用於添加額外紅色光至一白色發射以 達成一暖白色發射。 圖5b(ii)中所繪示之發光模組580類似於發光模組5〇〇。 一第一差別在於僅在光出射窗處提供一單個發光層5〇6。 在製造期間，將發光層506施加至一透明基板582 (舉例而 言’其係玻璃）。用一鋸將具有發光層506之基板582 (舉例 而言）切成若干塊或對其進行鑽孔且將一塊具有發光層5〇6 之基板582提供於發光模組580之壁51〇上。 圖5b(iii)中所繪示之發光模組590類似於發光模組58〇， 然而，腔不填充有一實質上透明材料，而係填充有一塊具 有發光層506之透明基板582。該塊藉助（舉例而言）一透明 樹脂592接合至光反射壁表面及基底518之光反射表面。舉 例而言，透明基板582係2毫米厚且因此在LED 514之頂部 表面與發光層506之間提供約2毫米之一高度差。在該裝置 之頂部上，可將一白色聚矽氧凸緣施加於發光層5〇6之周 邊處以防止LED 514發射之光（例如，藍色）中之直射光逃 逸（未展示）。 I62405.doc •58- 201245626 圖5b(iv)中所繪示之發光模組595類似於發光模組520。 然而，使用其他類型之LED。基底598係一金屬核心PCB (MCPCB) 0不具有一相對大基板之LED可直接安裝在 MCPCB上。適於此類應用之LED係使用所謂的CSP或COB 技術製造之LED。COB係指玻璃覆晶基板，其中LED晶片 直接焊接在MCPCB上。CSP係指晶片級封裝，其中將一載 體提供至LED製造於其上之晶圓，且切分該晶圓以獲得 CSP LED»將此等CSP LED呈現於發光模組595中。在CSP LED中，載體597具有與LED晶片596相同之大小。CSP之 側表面可具反射性且PCB之表面可具反射性以使得可不需 要額外（厚）基底反射體層。 在圖6中，呈現一發光模組600、620、630、640、650、 660之實施例之其他示意性繪製之橫切圖。發光模組600、 620、630、640、650、660在一發光層 604、622、632、 642、652、662與基底之間不具有壁，但其具有其邊緣觸 碰光反射表面或基底610、664之發光層604、622、632、 642、652 ' 662 » 發光層 604、622 ' 632 ' 642 ' 652、662 作為一整體形成發光模組600、620、630、640、650、660 之整個光出射窗。發光模組600、620、630、640、650、 660不僅在實質上平行於基底610、664之一法向軸之一方 向上發射光，而且相對於該基底之法向軸成各種光發射角 度發射光。在圖6(ii)發光模組620之一示意性剖面圖中， 展示發光層622之一邊緣624。如所看到，邊緣624與基底 610之光反射表面接觸且發光層622可在基底之表面上延 162405.doc -59-

S 201245626 伸0 圖6(i)中所繪示之發光模組600包括一基底610，在該基 底上提供具有LED 606之基板608。基板608及LED 606由 形成一光反射表面之一光反射材料612環繞。LED 606之發 光頂部表面光學耦合至亦與發光層604接觸之一透明材料 602。發光模組620、630、640具有另一形狀之發光層 622、632、642且分別繪示於圖6(ii)、圖6(iii)及圖6(iv) 中。 圖6(v)中所繪示之發光模組650具有一基底61〇，在該基 底上k供一单個經晶片級封裝之LED 656。通常，縮寫 CSP-LED用於經晶片級封裝之LED 656，此一經晶片級封 裝之LED 656不包括如先前實施例中所展示之一額外基 板。在LED 656周圍，施加一光反射材料612，該光反射材 料形成面向發光層652之一光反射表面。在LED 656及光反 射材料612之頂部上，安置一透明材料之一圓頂654 ,在該 圓頂上配置發光層652。半徑r係LED 656與發光層652之間 的距離。距離h之定義在此情況下用半徑r替換。 圖6(vi)中所繪示之發光模組660不包括透明材料之一圓 頂’但包括一箱形透明材料663。此外，基底664係由一光 反射材料製成且因此，不在基底664之面向發光層6 62之表 面上提供額外光反射材料層。亦可預想其他形狀及組合。 示意性展示之發光模組500、520、530、540、550、 560、600、620、030、040、050 ' 060可係（圓）對稱的，但 亦可在所繪示剖面之平面外係不對稱的。舉例而言，該模 I62405.doc •60- 201245626

組可在深度方向上伸長至紙張之平面（例如）以形成一細長 管狀、棒狀或圓柱狀形狀。多個發射體可在深度方向上形 成一發射體陣列。舉例而言，此一形狀可用在一LED街燈 或LED改進TL燈中。原則上，可使用數十多達數百個lED 之LED發射體陣列。可存在不同量之發射體以匹配相關聯 應用中所需之光輸出。 在圖7a中，展示製造於一撓性基底箔片7丨2上之一發光 模組700。提供於一小基板7〇8 (其裝備有電極連接墊（未展 示））上之固態光發射體706係提供於撓性基底箔片712上， 且基板708中間的區域填充有一光反射材料71〇。光發射體 706光學耦合至一撓性透明材料7〇4之一層。在撓性透光材 料704之頂部上，提供包括至少一種發光材料之一發光層 702。並非撓性透光材料7〇4之整個表面需要用發光層 覆蓋，而係（舉例而言）該表面之一部分可用一頂部反射體 阻擋。如圖7a中所看到，發光模組7〇〇包括複數個固態光 發射體706。在一實施例中，提供一相對大之二維固態發 射體陣列以獲得-相對大光出射窗。與先前實施例一致， 固態光發射體706與發光層702之間的距離應在取決於固態 光發射體706之頂部表面之最長線性大小之一範圍中，且 由基板708及光反射材料71〇之組合形成的基底712之光反 射表面之平均反射率應實質上大於固態光發射體7〇6之反 射率。此外，固態光發射體應僅覆蓋由光反射材料71〇及 基板形成之光反射表面之一相對小部分。應注意，光 反射表面之反射係數Rbasd|、定義為整個光反射表面之平 162405.doc •61 · 201245626 均反射率。因此，反射係數尺““係基板之反射係數與光 反射材料之反射係數之間的一加權平均值，其中較佳地， 權數係由被特定材料覆蓋的總面積之份數形成。 在圖7b中’呈現一撓性發光模組75〇之另一實施例。發 光模組750類似於發光模組7〇〇，然而，僅存在施加至一透 明材料704之一側之一光反射箔片754之基底。在撓性透明 材料704之另一側（其與光反射箔片754施加至其之側相對） 上，配置一發光層702 *在該透明材料中，提供支撐基板 708之導線、橫條或棒752，在該基板上提供固態光發射體 706 °導線、橫條或棒752提供電力至固態光發射體7〇6。 自固態光發射體之一頂部表面至發光層7〇2之距離用h指 示。在固態光發射體面積比率pssL小於〇.丨之情況下，距離 h較佳地大於或等於固態光反射體7〇6之頂部表面之最大線 性大小dSSL之0.3倍且小於或等於固態光發射體7〇6之頂部 表面之最大線性大小dSSL之5倍。針對固態光發射體面積比 率Pssl之一值在具有大於或等於〇.1之一最小值及小於或等 於0·25之一最大值之一範圍中，距離h較佳地大於或等於 固態光發射體706之頂部表面之最大線性大小dSSL之〇· 1 5倍 且小於或等於固態光發射體706之頂部表面之最大線性大 小dSSL23倍。針對固態光發射體面積比率以儿之一值大於 0.25 ’距離h較佳地大於或等於固態光發射體7〇6之頂部表 面之最大線性大小dSSL之0.1倍且小於或等於固態光發射體 706之頂部表面之最大線性大小心儿之2倍。應注意，此準 則亦適用於發光模組700。此外，與先前所論述之實施例 162405.doc •62· 201245626 一致’光反射箔片754之基底反射係數Rbase大於固態光發 射體706之固態光發射體反射係數R_SSL，較佳地，光反 射箱片754之基底反射係數Rbase根據Rbase>R_SSL+c(l· R一SSL)與固態光發射體706之固態光發射體反射係數 R—SSL相關，其中亦在此情況下，因數值取決於固態 光發射體面積比率pSSL，該固態光發射體面積比率在此情 況下僅包含如某些先前實施例中所闡述之基底之反射面 積。 圖8a至圖8c展示根據本發明之發光模組之實施例之示意 性剖面圖。圖8a展示包括在一基板載體2020 (舉例而言， 包括礬土或氮化鋁）上之LED晶粒2030之一發光模組2000之 一示意性剖面圖。基板載體2020經由電觸點2015 (舉例而 言’焊料觸點）電連接至一印刷電路板2〇1〇之接觸墊。印 刷電路板2010可係包括由一介電絕緣層（未展示）覆蓋之一 鋁基底之一金屬核心印刷電路板。在該介電層上，提供導 電電極及接觸墊，且該等電極受一焊料遮罩保護層（未展 示）保護。LED晶粒2030覆蓋有一透明保護層2035，舉例而 言，一透明聚矽氧層。在LED封裝或裝置（其包括LED晶粒 2030、基板載體2020及透明保護層2035)中間，提供一反 射層2040 ’舉例而言’ 一著色有白色Ti〇2之聚矽氧。由印 刷電路板2010、壁2050及一發光層2060界定一腔。舉例而 言，壁2050包括分散在聚矽氧中之Ti02且舉例而言，發光 層2060包括一磷光體材料。在透明保護層2〇35及反射層 2040上’提供包括（舉例而言）聚石夕氧之一光學接合層 162405.doc -63 - 201245626 2045，其提供透明保護層2035與一填充層2055之間的光學 接合，其中填充層2055包括（舉例而言）玻璃且實質上填充 光學接合層2045、發光層2060與壁2050中間的腔。 圖8b展示包括在一基板載體2120 (舉例而言，包括礬土 或氮化紹）上之LED晶粒213 0之一發光模組21 〇〇之一示意性 剖面圖。基板載體2120經由電觸點2115 (舉例而言，焊料 觸點）電連接至一印刷電路板211〇之接觸墊。印刷電路板 2 11 0可係如關於圖8a中所繪示之發光模組2〇〇〇所闡述之一 金屬核心印刷電路板。LED晶粒2130覆蓋有一透明保護層 2135 ’舉例而言，一透明聚矽氧層。在lED晶粒2135中之 每一者之透明保護層2135上，提供一光學接合層2145，舉 例而言，其包括聚矽氧。在具有光學接合層 裝或裝置（其中該等LED封裝或裝置包括LED晶粒213〇、基 板載體2120及透明保護層2135)中間，提供一反射層 2140 ’舉例而言，一著色有白色Ti〇2之聚矽氧。由印刷電 路板2110、壁2150及一發光層2160界定一腔。舉例而言， 壁2150包括分散於聚矽氧中之Ti〇2且舉例而言，發光層 2160包括一麟光體材料。舉例而言，包括玻璃之一填充層 2155實質上填充光學接合層2145、反射層214〇、發光層 21 60與壁2150中間的腔。光學接合層2145提供透明保護層 2135與填充層21 55之間的光學接合。反射層214〇係在經由 光學接合層2145將LED封裝或裝置接合至填充層2155之後 經由（舉例而言）底填充或包覆模製提供於LED封裝或裝置 中間。 162405.doc -64· 201245626 圖8c展示包括在一基板載體2320 (舉例而言，包括礬土 或氮化銘）上之LED晶粒2330之一發光模組2300之一示意性 剖面圖。基板載體2320經由電觸點2315 (舉例而言，焊料 觸點）電連接至一印刷電路板23 10之接觸墊。印刷電路板 23 10可係如關於圖8a中所繪示之發光模組2〇〇〇所闡述之一 金屬核心印刷電路板。在LED封裝或裝置（其包括LED晶粒 2330及基板載體2320)中間，提供一反射層234〇 ,舉例而 言’ 一著色有白色Ti02之聚矽氧。由印刷電路板231〇、壁 2350及一發光層2360界定一腔。舉例而言，壁2350包括分 散於聚矽氧中之ΤΪ02 ’且舉例而言，發光層236〇包括一磷 光體材料。在反射層2340及LED裝置或封裝上，提供（舉例 而言）包括聚矽氧之一光學接合層2345，其提供LED封裝或 裝置與一填充層2355之間的光學接合，其中填充層2355包 括（舉例而言）玻璃且實質上填充光學接合層2345、發光層 2360與壁2350中間的腔。此發光模組23〇〇不同於圖心中所 繪示之發光模組2000之處在於LED晶粒2330不覆蓋有一透 明保護層’而係覆蓋有光學接合層2345。 根據本發明製造若干實施例。在一第一實驗中，使用包 括磷光體直接在晶粒之頂部上之16個LED之一 Philips Fortimo SLM發光模組（具有1800流明之一光通量）作為一 參考。根據本發明之一實施例之發光模組含有在一高度反 射混合室中之16個發藍色光LED，該高度反射混合室具有 位於距LED 2·1毫米之一距離處之一 LumiramicTM磷光體層 及22毫米之一腔直徑。在64〇 mA下，插座效率（WPE)改良 162405.doc -65· 201245626 ::於30%與50%之間的一因數。該插座效率係電功率被 轉換成光學功率(按瓦特計)之能量轉換效率，且亦定義為 =通量(亦即，每單位時間之_功率，亦稱： 輸入電功率之比率。圖9展示在變化電流位準下對根 據本發明之_實施例之具有16個咖之發光模組中之一者 執仃之量測之結果。水平味表示電流位準且垂直y轴表示 根據本發明之__實施例之具有i6個之發光模組中之一 者之輻射通量相對於具有磷光體直接在LED上之16個咖 之參考發光模組之輻射通量之增益或改良。圖9展示當電 μ增加時，相對於參考發光模組之輻射通量之改良增加， 此可歸結於相對於參考裝置的磷光體層之一改良的光熱效 ΑΛ· 月tl 在另一實驗中，根據本發明之一實施例製作發光模組， 該等發光模组包括各自具有i平方毫米之一頂部表面面積 之9個LED及各自具有2平方毫米之一頂部表面面積之4個 LED ’該等LED每一者具有在距led達2.1毫米之一距離處 之一 LumiramicTM^光體層。對輻射通量之量測展示相對 於具有磷光體直接在頂部上之16個LED之參考發光模組之 輻射通量之介於20%與40〇/〇之間的改良。 圖10a至圖10c展示另一比較實驗之示意性剖面圖。圖 l〇a展示一第一參考發光模組850之一示意性剖面圖，該第 一參考發光模組包括安置在一基底基板851上之具有直接 在頂部上之一發光層853之四個LED 852(—個LED未展 示）。每一LED覆蓋有一圓頂形光學元件854 »圖10b展示一 I62405.doc •66· 201245626 第二參考發光模組860之一示意性剖面圖，該第二參考發 光模組由於一反射層855而不同於該第一參考發光模組， 該反射層係施加在基底基板851上於LED中間。圖10c展示 根據本發明之一實施例之一發光模組870之一示意性剖面 圖’該發光模組包括在一基底基板871上之四個LED 872 (一個LED未展示）’該基底基板覆蓋有一反射層875。該等 LED係安置在一腔874中，該腔在距LED 872之頂部表面達 2.1毫米之一距離處覆蓋有一發光層873。對輻射通量之量 測展示第二參考發光模組860之輻射通量相對於第一參考 發光模組850之輻射通量之大約4% (在700 mA下量測）之改 良’此主要係由於第二參考發光模組86〇中之額外反射層 855所致。根據本發明之一實施例之發光模組87〇之輻射通 量相對於第一參考發光模組850之輻射通量之所量測改良 係大約25% (在7〇〇 mA下量測）。 圖11、圖12、圖13及圖14展示根據本發明之一發光模組 之模擬結果之圖表。藉助一光線追蹤軟體套件，用根據本 發明之發光模組構建一光學模型。該模型包括7個發藍色 光LED，該等LED具有各自具有1χ1平方毫米之一頂部表面 之晶粒。因此，此等led之頂部表面之最大線性大小dssL 係約1.4毫米。該等LED晶粒具有對第一光譜範圍及第二光 譜範圍之一加權平均值為約70%之一漫反射比，此對應於 一典型表面粗糙化之GaN型LED晶粒。腔具有一直徑變化 之一圓形形狀。該等LED均勻地分佈在一高度反射基板上 且由形成該腔之高度反射壁環繞。該腔之光出射窗由包括

162405.doc -67- S 201245626 -陶究磷光體之-發光層及具有存於矽中之另一磷光體粒 子之一額外塗佈層覆蓋。發光模飯透過光出射窗發射之光 具有一暖白色色點。 光學模擬展示或者具漫反射性或者具鏡面反射性或者其 組合之壁及/或基底對發光模組之效能具有大約幾個百分 比的-微小影響。此影響尤其於面積比率及腔之幾何形 狀。 圖11展示針對固態發射體面積比率之若干值因數c對光 學效率之影響。在圖llt，垂^轴表示光學效能之效率 之最佳值，該光學效能係由自混合腔出射之白色輻射通量 Wwhite (單位：瓦特）與固態光發射體發射之第一光譜範圍 (通常藍色光譜範圍）中之總藍色通量评以此（單位：瓦特） 之比率表f光學效率之最佳值係藉由變化㈣光發射體 頂部表面與發光層之間的距離11來判定。水平χ軸表示來自 二式Reff>R一SSL+c*(l-R_SSL)之因數c。曲線8〇1表示固態 光發射體面積比率pSSL之相對低值之一範圍，在此情況下 在0.01與G.G2之間變化，曲線8G2表示固態光發射體面積比 率Pssl之一中間值範圍，在此情況下在〇 19與〇.28之間變 化，且曲線803表示具有固態光發射體面積比率μ%之相對 高值之一範圍，在此情況下在〇·39與〇 68之間變化。具有 直接在LED之頂部上之一發光層之一參考發光模組展示約 0.5之一光學效率，因此在此情況下針對大於〇5之光學效 率之一值達成優於該參考發光模組之一效率改良。圖11展 不因數c應大於約〇_2以在固態光發射體面積比率之相 I62405.doc -68- 201245626 對低值範圍中具有大於〇5之一光學效率；大於約〇3以在 固態光發射體面積比率pSSL之中間值範圍中具有大於〇5之 一光學效率；大於約〇.4以在固態光發射體面積比率pssL之 相對高值範圍中具有大於0.5之一光學效率。在固態光發 射體面積比率PSSL之各別範圍中針對因數c之較大值可達到 光學效率之甚至更佳之值。

圖12展示最佳距離h (在圖表中指示為H〇pt)對腔壁之反 射係數Rwall之相依性。最佳距離H〇pt係在發光模組之光 學效率係最佳（例如，具有一局部最大值）之情形下固態光 發射體之頂部表面與發光層之間的距離h。在圖中，垂 直y軸表示最佳距離Hopt與LED之最大線性大小dsSL之商且 水平X軸表示以百分比計之腔壁之反射係數Rwa丨1。在此情 況下’相對於基底及壁之LED面積比率pssL針對該等曲線 中之每一者變化（此乃因曲線8U、812、813中之每一者表 不LED頂部表面與發光層之間的一可變距離…且因此壁之 一可變而度且因此相對於壁及基底之總反射面積之LEd面 積比率Pssl變化。對於曲線811，總LED面積比率pSSL在 〇.〇1與0.02之間變化’對於曲線812，總led面積比率pSSL 在〇.16與0·22之間變化且對於曲線813，總LED面積比率 Pssl在0_28與0.41之間變化。在此情況下’基底之反射係 數Rbase在介於85%與95。/。之間的一範圍中。發光層與[ED 之間的最佳距離Hopt係由LED及腔壁中之光吸收損失之一 平衡來判定。在LED頂部表面與發光層之間 的距離h之相

對低值下’ LED發射之光將主要與led、LED基板及LED 162405.doc -69- 201245626 中之基底反射體之表面互動。在led頂部表面與發光層之 間的距離h之相對大值下，壁之面積將變得佔支配地位且 吸收損失將由該等壁決定。發光層與LED之間的最佳距離 Hopt主要取決於壁之表面之反射係數RwaU及lED面積比 率參數Pssl。通常，對於一相對低LED面積比率PsSL及壁 反射係數Rwall之典型值（舉例而言，在至9〇%之範圍 中）’最佳距離Hopt係大約LED之最大線性大小dSSL之一 半。將壁反射係數Rwall之值增加（舉例而言）至95%以上導 致LED與發光層之間的最佳距離H〇pt之一增加。增加led 面積比率pSSL導致最佳距離H〇pt之一降低。已發現，針對 在Rwall<95%之情形下，且0.3*dssLSh$〇75*心儿（針對 〇<pSSL<〇.l)、0.15*dSSI^h^).3* dSSL (針對 〇.l*dSSLSh$〇.2* dSSL (針對 Pssl>〇.25)提供一相對高效發光 模組。此外，已發現，在Rwall295〇/()之情況下，針對當發 光模組滿足以下準則時提供一相對高效發光模組：針對 OsPsslH，0.75*dSSLSh$2* dSSL，針對 〇 i$pSSL$〇 25， 〇·3 dSSL$h$〇.7* dSSL 且針對 pSSL>〇 25，〇.2*dssl^hS〇.5* dssL。圖12之結果僅考量具有垂直於基底之壁之腔及一均 勻LED安置。對於傾斜壁及/或不均勻led安置，led與發 光層之間的最佳距離可增加。 圖13針對基底與壁反射係數之若干組合展示總固態光發 射體面積比率pSSL對光學效率之影響。在圖13中垂直y軸 表不由自混合腔出射之白色輻射之通量Wwhhe (單位：瓦 特）與固態光發射體發射的第一光譜範圍（通常藍色光譜範 162405.doc -70· 201245626 圍）中之總藍色通量Wblue (單位：瓦特）之比率來表達的光 學效能之效率之最佳值。光學效率之最佳值係藉由變化固 態光發射體頂部表面與發光層之間的距離h來判定。水平X 軸表示相對於基底及壁面積之固態光發射體面積比率 Pssl。針對基底反射係數Rbase之兩個不同值及腔壁Rwaii 之反射係數之三個不同值展示總共六條曲線821、822、 823、824、825、820 » 曲線 821 表示 Rbase=800/。且

Rwall=90%’ 曲線 822 表示 Rbase=80% 且 Rwall=980/。，曲線 823 表示 Rbase=90% 且 Rwall = 9〇% ’ 曲線 824 表示 Rbase=90% 且 RwaU = 98%，曲線 825 表示 Rbase=98% 且

Rwall=90〇/〇且曲線 826 表示 Rbase=98% 且 RwaU=98%。圖 13 展不在光混合腔之光學效率之最佳值與固態光發射體面積 比率PSSL之間存在一逆關係。圖13進一步展示可區分固態 光發射體面積比率pSSL值之三個範圍：固態光發射體面積 比率PSSL之值之一相對低、一中間及一相對高範圍。在 pSSL之相對低值（舉心言，Pssl<〇下，壁之反射係數

Rwall之值對光學效率之值之影響與基底之反射係數 之值之影響相比幾乎係可忽略的，亦即，纟固態光發射體 面積比率pSSL之此相對低值範圍中，改變基底反射係數 Rbase之值對發光模組之光學效率產生—影響而壁反射係 數Rwall之值之-改變以—可忽略之方式影響光學效率。 在pSSL之相對高值（舉例而言’若pssL>〇 25)ir，壁之反射 係數Rwall之值對光學效率之值之影響與基底之反射係數 Rbase之影響係相當的’亦即，纟固態光發射體面積比率 I62405.doc •71· 201245626

Pssl之此高值範圍中，改變基底反射係數Rbase之值對發光 模組之光學效率產生與壁反射係數Rwall之值之一改變相 當之一影響。在pSSL之中間值（舉例而言，〇.1 $pSSL$〇.25) 下’基底之反射係數Rbase對光學效率之值之影響大於壁 之反射係數Rwall之值之影響（在此範圍中係不可忽略的）， 亦即’在固態光發射體面積比率pSSL之此中間值範圍中， 改邊基底反射係數Rbase之值對發光模組之光學效率產生 一影響而壁反射係數Rwall之值之一改變亦影響光學效 率，但在一較小程度上。 圖14展示根據本發明之一態樣達成光學效率之一增益之 一最大可能固態光發射體面積比率隨基底及壁之有效反射 率係數Reff之相依性。圖14中之垂直丫軸表示最大可能固 態光發射體面積比率（指示為以儿^。，在此值下 具有直接安置在固態光發射體之頂部上之發光層之一發 模組達成一改良之光學效率。水平χ軸表示腔基底及壁 面之有效反射率係數Reff。資料點集合83丨表示係固態： 發射體之最大線性大小心儿之〇.35倍的固態光發射體表〖 與發光層之間的一距離h，資料點集合832表示係固態光4 射體之最大線性大小dsSLi丨04倍的一距離資料點 833表示係@態紐㈣之最大隸大仏…73倍的 距離h°該等結果允許預測在某—距離h下之最大可能„ 光發射體面積比率pSSL，ΜΑχ ’此又允許於具有直接安置名 固態光發射體上之發光層之相同數目個固態光發射體相比 之-相對大光再循環效率及相對良好之效能。根據圖】 I62405.doc •71· 201245626 可付出以下結論：有效反射係數之一較大值允許固態 光發射體面積比率pSSL，ΜΑχ之一較大值（取決於固態光發射 體頂部表面與發光層之間的距離h)同時仍達成相對於其中 發光層直接安置在固態光發射體上之參考情形之一改良之 光學效率。在有效反射係數Reff之類似值下，增加固態光 發射體與發光層之間.的距離h降低最大允許固態光發射體 面積比率pSSL，MAX ’此又提供相對於其中發光層直接安置 在固態光發射體上之參考情形之一改良之光學效率。 圖15展示根據本發明之具有垂直於基底之壁與具有傾斜 壁之腔之一發光模組之光學建模結果之一比較。自具有四 個LED之光學模擬建模獲得該等結果，每一 led具有2平方 毫米之一晶粒面積。發光層之直徑係65毫米，且對於垂 直及傾斜壁，僅相對於基底面積之led面積比率Pssl分別 係0.241及0.298。此外，在此情況下，相對於基底及壁之 LED面積比率pSSL依據LED與發光層之間的距離h變化。在 此情況下，傾斜壁之反射表面與基底之反射表面之間的角 度係在5度至33度之一範圍中。在圖15中，垂直丫軸表示表 達為自混合腔出射之白色輻射之通量Wwhite (單位：瓦特） 與固態光發射體發射之藍色光譜範圍中之總藍色通量 Wblue (單位：瓦特）之比率之光學效能之效率且水平χ軸表 示LED頂部表面與發光層之間的按毫米計之距離h。曲線 841表示具有垂直壁之發光模組且曲線840表示具有斜向或 傾斜壁之發光模組。顯而易見，對於其中LED面積比率 Pssl在中間值範圍中之此實施例，可藉由使壁傾斜來達成 I62405.doc -73- 201245626 相對大之光學效率。在此情況下，針對傾斜壁及垂直壁 /刀別在LED頂部表面與發光層之一距離h為大約^毫米及 0.75毫米下達成光學效率之最佳值’在此距離下，相對於 基底及壁之LED面積比率pssL針對具有豎直壁之發光模組 為0.1 8且針對具有斜向或傾斜壁之發光模組為〇 21。對於 具有一中間LED面積比率pssL之發光模組，自該等壁反射 之大置光可照射在拙劣反射LED區域上。使壁傾斜藉由將 光朝向包括發光層之出射窗之一更有效重新導引而改良該 情形，該更有效重新導引產生相對大之Wwhite/WMue值且 因此一改良之光學效率。對於LED面積比率以儿之相對大 值，此效應變得更明顯。對於LED面積比率pssL之相對小 值，壁距LED較遠，且使壁傾斜對光學效率將產生一相對 小效應。 自製造角度來看’ LED晶粒可定位在一高度反射PCB板 上，而不用白色反射材料填充LED封裝中間的空間，在此 情況下，基底之反射表面可定位在比led晶粒之表面低得 多之一層級上。LED之頂部表面與發光層之間的距離h及 反射基底之表面與發光層之間的距離（指示為h2)對發光層 之最佳位置之影響已藉助根據本發明之具有一個led之一 發光模組之光線追蹤建模進行了研究。圖16a展示具有一 基底906、一固態光發射體908 (舉例而言，一 LED)及一反 射基底表面901之一第一發光模組900之一剖面圖，該反射 基底表面自一發光層902比LED 908之一頂部表面903進一 步被移除’亦即，h2>h。圖16b展示一第二發光模組91 〇 162405.doc •74· 201245626 (舉例而言’-咖)之_剖面圖，其中反射基底表面9〇ι比 LED之頂部表面9〇3更接近於發光層9〇2，亦即，在 後者情況下’在反射基底之中心中存在具有（舉例而言）Μ 度之一角度之一圓錐形開口或凹部。 圖16c展示模擬結果，其中垂直表示表達為自混合腔 出射之白色輻射之通量Wwhite (單位：瓦特)與固態光發射 體908發射之第一藍色光譜範圍中之總藍色通量wMue (單 位，瓦特）之比率之光學效能之效率且水平χ軸表示發光層 902與固態光發射體908之頂部表面903之間的距離h。圖 16c展示 7條曲線 951、952、953、954、955、956、957， 其各自表示反射基底表面901與發光層9〇2之間的距離…與 LED頂部表面903與發光層902之間的距離h之間的差之一 不同值。曲線951、952及953表示第一發光模組900之變化 形式’其中反射基底表面901比LED頂部表面903進一步遠 離發光層902，亦即’ h2>h :曲線951表示h2=h+1.5毫米， 曲線952表示h2=h+l，0毫米且曲線953表示h2=h+0.5毫米。 曲線954表示其中反射基底表面9〇1與發光層902之間的距 離h2等於LED頂部表面903與發光層902之間的距離h (亦 即’ h2=h)之情形。曲線955、956及957表示第二發光模組 910之變化形式，其中反射基底表面9〇1比LED頂部表面 903更接近於發光層902 (亦即，1!2<]1):曲線95 5表示112=11-0.5毫米’曲線956表示h2=h-l.〇毫米且曲線957表示h2=h-1.5毫米。根據圖16c中之曲線，可得出以下結論：對於其 中反射基底表面901比LED之頂部表面903更接近於發光層

162405.doc 75· S 201245626 902 (亦即’ h2<h)之LED裝置910 ’ LED頂部表面903與發 光層902之間的距離h之最佳值（其係光學效率具有一最佳 值（例如’一局部最大值）所針對之距離h之值）幾乎不相依 於反射基底表面901與發光層902之間的距離h2。因此，上 文所界定之針對固態光發射體之頂部表面與發光層之間的 距離h之準則亦可應用於此第一發光模組。當反射基底 表面901比LED之頂部表面903更接近於發光層902 (舉例而 § ，在LED安置在反射基底中之一凹部中之情況下）（亦 即，h>h2)時，效率具有一最佳值之距離h相對於其中反射 基底表面901及LED表面903具有至發光層902之一相等距 離之情形係大。對於其中反射基底表面901比led之頂部 表面903更接近於發光層902 (亦即，h2<h)之第二發光模組 910，針對距離之準則改變為：針對pssL<〇」，〇 4*d+Ah/ 2<h<5*d+M/2，針對 〇.BpsSLS〇.25 ’ 〇.15*d+Ah/2<h< 3*d+Ah/2且針對 pSSL>〇.25 ’ 〇.i*d+Ah/2<h<2*d+Ah/2，其 中Ah係反射基底之表面901與LED之頂部表面903之間的距 離之絕對值，亦即，。 複數個固態光發射體在基底上之相對定位或安置係另一 設計參數。固態光發射體在腔中之安置可影響包括發光層 的腔出射窗中之光學通量之分佈及均勻性。期望避免可導 致熱量熱點之光學熱點。此對於腔之中心係尤其重要的， 在腔之中心處，（舉例而言）由於相對長距離及/或由於填充 該腔之光學材料之相對於（在某些實施例中）腔壁之相對高 導熱率的相對低導熱率，因此發光層中之熱負荷較難以傳 162405.doc -76· 201245626 輸至一 PCB板且傳輸至一散熱片。 藉助根據本發明之一發光模組之光線追蹤建模來研究腔 内部不同LED分佈對效率及對LED與發光層之間的最佳距 離之影響。圖17a展示具有一壁981及一基底表面982之一 發光模組980之一示意性俯視圖，其中一個LED 984定位在 基底982之中心中且6個其他LED 983定位在具有一安置半 徑rpl之一假想圓上，該6個其他LED距中心等距且彼此等 距。在此情況下，發光模組980包括7個LED，該等LED各 自具有1x1平方毫米之一面積。針對分別為7 46毫米、3〇5 宅米及2.36毫米t三個不同基底半徑r一值執行計算。 LED頂部表面與發光層之間的距離已變化，從而導致壁之 不同高度值且因此導致壁之不同面積。因&，相對於基底 及壁之固態發射體面積比率〜之值針對其中fbase為7 46毫 米之情況介於0.02與0.04之間，針對其中^七Q5毫米之 情況介於0.09與〇·22之間且針對其中^為2 36毫来之情況 介於0.13與0.39之間。圖1713、圖m及圖m展示光線追縱 模擬之結果，其中垂音矣-主、土 ，、甲垩罝丫軸表不表達為自混合腔出射之白 色輻射之通量Wwhite (單位：瓦特）與固態光發射體發射之 藍色光譜範圍中之總藍色通4wMue (單位：瓦特)之比率 之光子效月b之效率且水平雄表示發光層與led頂部表面 之間的按毫米計之距離he圖m、圖17。及圖⑺中之 曲線表示安置半徑Γρ1之不同值。在圖m中，《示在Μ 毫米之-基底半徑rbaseT之結果且曲線11〇1表〜 米，曲線m2表示Γρ1=1.5毫米，曲線ιι〇3表示收毫 162405.doc •77· 201245626 米，曲線1104表示rpl=3.5毫米，曲線11〇5表示~=45毫 米，曲線1106表示Γρ| = 5.5毫米且曲線u〇7表示“Μ」毫 米。在圖17c中展示在3.05毫米之一基底半徑下之結 果，且曲線1111表示rpl=1.2毫米，曲線1U2表示~ = 1 4毫 米，曲線1113表示rpl=1.8毫米且曲線1U4表示~=22毫 米。在圖17d中展示在2.36毫米之一基底半徑、…下之結 果，且曲線1121表示rpl = 1.2毫米，曲線1122表示~ = 14毫 米且曲線1123表示rp丨= 1.6毫米。 圖Hb之曲線與圖17c及圖17d之彼等曲線之一比較展示 不同LED定位對光學效率及最佳LED頂部表面至發光層距 離（其中效率具有一最佳值）之影響對於具有相對低LED面 積比率pSSL之腔係更明顯，其結果展示於圖17b中。圖17b 進步展示LED安置之兩個極端情況，其中外側LED相對 接近於中心安置，對應於安置半徑Γρι之最低值及曲線 1101，或相對接近於壁安置，對應於安置半徑之最大值 及曲線1107。兩個極端情況導致光學效率之一相對低值。 當LED相對接近地安置在一起以使得led中間之空間與 LED之大小相當時，則LED中之每一者周圍之基底表面之 反射率顯著減小且該情形可近似於一個大LED晶粒（一多晶 粒LED)之一模型。在此多晶粒LED情形中，增加LED頂部 表面與發光層之間的最佳距離以達成一高效光再循環，此 對於具有相對低LED面積比率pSSLi發光模組而言係清晰 可見的（參見圖17b)。對於具有中等或高LED面積比率pSSL 之發光模組，此效應係較不明顯的（圖17c及圖17d)。對於 162405.doc • 78 - 201245626 此等後面發光模組，LED安置對光學效率存在較小影響， 亦即，更接近於中心或更接近於腔壁安置LED對光學效率 產生比具有LED面積比率pSSL之一相對低值之發光模組較 少之影響。 出於光學效率原因，較佳地彼此等距或距壁等距地安置 該等固態光發射體。不均勻固態光發射體安置導致熱點且 亦增加固態光發射體中之光吸收損失。還由於在此情況下 在發光模組上存在較少實體空間供改變LED之位置，因此 固態光發射體面積比率pSSL之一相對高值減小光學效率 Wwhite/Wblue對固態光發射體之安置之敏感度。固態光發 射體頂部表面與發光層之間的最佳距離（其對應於產生最 高光學效率之距離）之值對於固態光發射體面積比率ps儿之 相對大值通常係較低。 為達成腔之咼效率值，較佳地該腔内部之所有表面在裝 置之整個光譜範圍中具高度反射性。為此目的，不僅壁表 面而且LED封裝中.間的空間以及LED基板自身亦額外地塗 佈有（舉例而言）白色反射塗層，舉例而言，填充Ti〇2之聚 矽氧。出於實務理由，將一反射塗層施加在LED封裝上之 步驟係困難的。因&，鄰接著LED之除基底表面之外的表 面之反射率係數在實務上係相對低。 圖18展示光線追蹤模擬結果，其中垂直y軸表示表達為 自混σ腔出射之白色ϋ射之通量Wwhite (翠位··瓦特）與固 態光發射體發射之藍色光譜範圍中之總藍色通量（單位： 瓦特）之比率的光學效能之效率且水平X軸表示發光層與 162405.doc -79- 201245626 LED之頂部表面之間的按毫米計之距離卜該等模擬包含4 個咖，每一 LED具有2平方毫米之一晶粒面積且發光層之 直裣為6.5毫米。曲線1152表示一未經塗佈之led封裝且曲 線仙表示塗佈有一反射層之— 封裝。圖_示未經 ^佈之LED封裝相對於具有―反射塗層之led封裝具有一 稍低，學效率’但未觀察到最佳LED表面至發光層距離h 之員著改變。此等模擬結果藉由使用未經塗佈及經塗佈 LED封裝之-實驗得到驗證，該實驗展示具有反射塗層之 LED封裝之光學效率相對於未經塗佈之LED封裝之大約7〇乂 之一增加。 圖19a展示根據本發明之第二態樣之一燈丨〇〇〇之一實施 例。燈1000包括一改進燈泡1〇〇2，該改進燈泡連接至包含 政熱片、一電力驅動器及電連接件之一燈座1〇〇6。在燈 座1006上提供根據本發明之第一態樣之一發光模組 1004 » 應注意，燈之實施例並不限於具有一傳統燈泡之大小之 燈。如管之其他形狀亦係可能的。亦可使用替代燈類型， 如一聚光燈或炭燈。該等燈亦可包括複數個發光模組。 圖19b展示一燈1〇20之另一實施例。燈1〇2〇係包括一反 射體1022之一聚光燈，該反射體用於將一發光模組1〇〇4發 射之光準直。發光模組1〇〇4熱耦合至一散熱片1〇24，以將 熱遠離發光模組1〇〇4傳導且提供熱至燈1020之周圍。可被 動地或主動地冷卻散熱片1024。 圖19c展不根據本發明之第三態樣之一燈具1〇5〇之一實 施例。燈具1050包括根據本發明之第一態樣之一發光模組 162405.doc 201245626 1052。在其他實施例中，燈具1〇5〇包括根據本發明之第二 態樣之一燈。 根據本發明之第二態樣之燈及根據本發明之第三態樣之 燈具具有類似實施例，該等類似實施例具有與參考圖i至 圖18所闡述之本發明之第一態樣之發光模組類似之效應。 圖20呈現根據本發明之發光模組之另一實施例。類似於 發光模組520，發光模組13〇〇包括：一基底518、提供於基 板524上之複數個發光二極體514、一發光層5〇6、反射壁 522、一透明材料502及填充光反射粒子之層512。然而， 一空氣層1301及一偏振元件13〇2定位在發光層5〇6上背對 發光二極體5 14之側處。發光模組1 3 0 〇在使用中產生可用 於街道照明、辦公照明及零售照明以及其他照明之經偏振 光’且能夠減小此等應用中之炫光量。另一選擇為，其可 用於液晶顯示器（LCD)背光應用中，從而減小成本位準， 此乃因不再需要單獨偏振器。自發光層5〇6出射且照射在 偏振元件1302上之具有恰當偏振之光透射穿過該偏振元 件，而具有不恰當偏振之光被導引回至發光模組13〇〇之發 光層506及腔。此光將藉由在發光層506中散射及/戋藉由 在腔内部經由反射壁522及/或填充光反射粒子之層^之漫 反射而被隨機地偏振或去偏振、再次被朝偏振元件13〇2之 方向反射且具有恰當偏振之光將透射穿過偏振元件丨^们。 未透射之光再次被導引回至發光層506及腔中，在該發光 層及該腔中重複此過程。由於該腔之相對高光再循環效 率，因此發光模組1300係一相對高效偏振光源。由於發光 162405.doc • 81 - 201245626 層506中產生熱，因此藉由—$氣層13〇1將偏振元件 與發光層506分離以改良偏振元件13〇2之熱穩定性。在一 替代實施例中，偏振元件13〇2與發光層5〇6直接接觸，舉 例而言，在含有發光村料之—陶竟層上。偏振元件13〇2可 係一反射或一散射偏振器。偏振元件13〇2可係一反射偏振 箔片，舉例而言，可自3M購得之vikuhy DBEF落片。另一 選擇為，偏振元件1302包括（舉例而言）可自1^〇以化購得的 具有高反射率之窄金屬、線。藉自改變金屬線之寬度及/或 金屬線之間的間距’可最佳化偏振量對光透射之關係。 ® 21展不根據本發明之第四態樣之—顯示裝置！彻之一 實施例。該顯不裝置包括如參考圖i至圖】8及圖2〇所閣述 =根據本發明之-發光模組。在使时，該發光模組可充 田LCD顯不裝置之一背光單元或充當用以將經偏振光注 入背：系統之-光導引層中之一光源。由於發光模組產生 相對咼效（經偏振光），因此顯示裝置14〇〇之成本位準減 〇 在所有應用實施例巾，在腔中，提供在至少一個側向方 向上發射光之一固態光發射體。該側向發射通常係藉由在 一通用固態光發射體之頂部上提供兩個額外層來獲得的， 該兩個額外層H明材料之—層及—光反射材料之一 層。係一固態光發射體之一 LED通常製造於一透明藍寶石 基板上》在製造之後’在諸多情況下，移除該藍寶石層。 然而，當未移除或僅部分地移除藍寶石時，將一光反射塗 層添加至藍寶石層之實質上與LED相對之一表面產生製造 162405.doc -82· 201245626 側向發射固態光發射體。另一選擇為，可將一塊玻璃或藍 寶石附接至該LED。 在另一貫施例中，可將一或多個額外固態光發射體提供 於發光模組之壁上。在彼情況下，壁表面之反射面積應由 提供於發光模組之壁上之固態光發射體之面積來校正。 在貫施例中，s亥發光模組進一步包括一圓頂形狀或透 鏡形狀光學主體，該光學主體可存在於部分漫反射層之背 對光出射窗之一側上。另一選擇為，或額外地，在距部分 漫反射層之背對至少一個固態光發射體之側達一距離處提 供一漫射體層’該漫射體層用於獲得一漫射光發射體、用 於獲得一空間、色彩及角度色彩均勻光發射且用於獲得一 色彩混合光發射。 對於所有應用貫施例，該等壁及基底可由一種且相同材 料製造並將其黏接在一起。在另一實施例中，該等壁及基 底係不同材料。應注意’所繪製之基底可延伸超出壁，舉 例而言’當一個基底由複數個相鄰發光模組共用時（舉例 而言，當基底係一導熱印刷電路板時）。 本發明通常可應用於包括至少一個但通常多個LED封裝 之一模組層級（舉例而言PCB板）上。然而，本發明亦可用 於LED封裝上’这專LED封裝包括·一個或一個以上LED晶 粒或晶片。此外，LED晶粒或晶片可包括所謂的板上晶片 類型，其中LED晶粒直接附接至一（PCB)板而不具有中間 LED封裝。額外地，可使用自LED晶粒至板之線接合連 接。 162405.doc -83- 201245626 應注意，上述實施例圖解說明而非限制本發明，且熟習 此項技術者將成夠設計出諸多替代實施例而不背離附隨申 請專利範圍之範鳴。 在申請專利範圍中，括號之間之任—參考符號皆不應被 解釋為限”請專利範®。動詞「包括（eompdse)」及其 菱化形式之使用不排除存在除—請求項中所陳述之元件或 步驟之外的元件或步驟。-元件前面之冠詞「-(a或an)」 不排除存在複數個此類元件。本發明可藉助包括若干相異 元件之硬體且藉助一經適宜程式化之電腦來實施。在列舉 若干構件之裝置請求項中，此等構件中之若干者可由一種 且相同的硬體物項包含。在互不相同的附屬請求項中陳述 某些措施之純粹事實並不指示不能有利地使用此等措施之 一組合。 【圖式簡單說明】 在圖式中： 圖la及圖lb示意性地展千椒诚4· & η 不根據本發明之一發光模組之實 施例之剖面圖， 圖2a及圖2b示意性地展示根據本發明卜發光模組之實 施例之一俯視圖， 圖3a示意性地展示根據本發明之包括—腔之—發光模組 之一實施例， 圖3b示意性地展㈣據本發明之具有—圓柱形狀之一發 光模組之一實施例， 圖4a及圖4b示意性地展示根據本發明之包括該腔之一發 I62405.doc • 84 - 201245626 光模組之實施例之一剖面圖之實施例， 圖5a及圖5b示意性地展示根據本發明之發光模組之實施 例之複數個剖面圖， 圖ό示意性地展示根據本發明之發光模組之實施例之複 數個剖面圖，其中一發光層形成光出射窗且該發光層之邊 緣觸碰該基底， 圖7a及圖7b示意性地展示一撓性發光模組之根據本發明 之實施例之剖面圖， 圖8a、圖8b及圖8c示意性地展示根據本發明之一發光模 組之實施例之剖面圖， 圖9展示根據本發明之一發光模組之一實施例之量測結 果之一圖表， 圖10a展不一第一參考發光模組之一示意性剖面圖， 圖10b展不一第二參考發光模組之一示意性剖面圖， 圖l〇e展示根據本發明之一發光模組之一示意性剖面 圖， 圖11 ®12圖13'圖14及圖15展示根據本發明之發光 模組之一實施例之模擬結果之圖表， 圖16a及圖16b示意性地展示根據本發明之一發光模組之 實施例之剖面圖， 圖16。展示根據圖16a及圖⑹之發光模組之實施例之模 擬結果之一圖表， 圖17 a示意性地展示椒诚士& 丁很據本發明之一發光模組之一實施 例之一俯視圖， 162405.doc -85· 201245626 圖17b'圖17c及圖17d展示根據圖na之發光模組之實施 例之模擬結果之三個其他圖表， 圖18展示根據本發明之發光模組之模擬結果之另一圖 表， 圖19a及圖19b展示根據本發明之一態樣之燈之兩個實施 例， 圖19c展示根據本發明之一態樣之一燈具之一實施例， 圖20示意性地展示根據本發明之發光模組之實施例之一 剖面圖之一實施例，且 圖21展示根據本發明之一態樣之一顯示裝置之一實施 例0 【主要元件符號說明】 100 發光模組 102 發光層 104 光出射窗 106 發光表面 108 固態光發射體 110 基底 112 光反射表面 114 第一色彩範圍之光/第一色彩範圍 116 第二色彩範圍之光/第二色彩範圍 150 發光模組 152 頂部表面 154 固態光發射體 162405.doc -86 - 201245626 156 固態光發射體 158 頂部表面 200 發光模組 202 最大線性大小 204 光反射表面 206 頂部表面 250 發光模組 252 最大線性距離 254 光反射表面 256 第一頂部表面 258 第二頂部表面 260 直徑 300 發光模組 304 反射表面/光反射表面 306 光反射表面/基底光/反射基底/反射表 308 發光層/頂部表面 309 基底 312 固態光發射體 314 壁 316 腔 350 發光模組 352 發光層 354 光反射表面/反射表面 356 光反射壁表面/反射表面 162405.doc -87- 201245626 358 圓形基底/基底 360 固態光發射體 362 圓柱形壁/壁 402 光出射窗 404 壁 406 光反射壁表面/万 412 頂部表面/固態4 450 發光模組 455 外殼 460 腔 462 光反射基底表面 465 發光層 466 光反射壁表面 468 光反射壁表面 470 介面 472 光出射窗 480 散熱片 482 固態光發射體 483 頂部表面 492 接合線 498 透明樹脂 500 發光模組 502 透明材料 504 第二發光層 -88 - 162405.doc 201245626 506 第一發光層 508 光反射塗層 510 壁 512 光反射材料/間隔物 514 發光二極體 516 基板 518 基底 520 發光模組 522 壁 524 基板 530 發光模組 532 透光材料 540 發光模組 542 壁/傾斜壁 550 發光模組 552 壁 560 發光模組 562 實質上透明材料 570 發光模組 572 額外發光層 580 發光模組 582 透明基板 590 發光模組 592 透明樹脂 I62405.doc - 89 - 201245626 595 發光模組 596 發光二極體晶片 597 載體 598 基底 600 發光模組 602 透明材料 604 發光層 606 發光二極體 608 基板 610 基底 612 光反射材料 620 發光模組 622 發光層 624 邊緣 630 發光模組 632 發光層 640 發光模組 642 發光層 650 發光模組 652 發光層 654 透明材料之一圓頂 656 發光二極體 660 發光模組 662 發光層 162405.doc -90- 201245626 663 箱形透明材料 664 基底 700 發光模組 702 發光層 704 撓性透光材料 706 光發射體 708 基板/小基板 710 光反射材料 712 挽性基底结片/基底 750 撓性發光模組 752 導線、橫條/棒 754 光反射箔片 801 曲線 802 曲線 803 曲線 811 曲線 812 曲線 813 曲線 821 曲線 822 曲線 823 曲線 824 曲線 825 曲線 826 曲線 162405.doc -91- 201245626 831 資料點集合 832 資料點集合 833 資料點集合 840 曲線 841 曲線 850 第一參考發光模組 851 基底基板 852 發光二極體 853 發光層 854 圓頂形光學元件 855 反射層 860 第二參考發光模組 870 發光模組 871 基底基板 872 發光二極體 873 發光層 874 腔 875 反射層 900 第一發光模組 901 反射基底表面 902 發光層 903 頂部表面 906 基底 908 固態光發射體/發光 162405.doc -92- 201245626 910 第二發光模組 951 曲線 952 曲線 953 曲線 954 曲線 955 曲線 956 曲線 957 曲線 980 發光模組 981 壁 982 基底表面 983 發光二極體 984 發光二極體 1000 燈 1002 改進燈泡 1004 發光模組 1006 燈座 1020 燈 1022 反射體 1024 散熱片 1050 燈具 1052 發光模組 1101 曲線 1102 曲線 -93- 162405.doc 201245626 1103 曲線 1104 曲線 1105 曲線 1106 曲線 1107 曲線 1111 曲線 1 112 曲線 1113 曲線 1114 曲線 1121 曲線 1122 曲線 1123 曲線 1151 曲線 1152 曲線 1300 發光模組 1301 空氣層 1302 偏振元件 1400 顯示裝置 2000 發光模組 2010 印刷電路板 2015 電觸點 2020 基板載體 2030 發光二極體晶粒 2035 透明保護層 162405.doc -94- 201245626 2040 反射層 2045 光學接合層 2050 壁 2055 填充層 2060 發光層 2100 發光模組 2110 印刷電路板 2115 電觸點 2120 基板載體 2130 發光二極體晶粒 2135 透明保護層 2140 反射層 2145 光學接合層 2150 壁 2155 填充層 2160 發光層 2300 發光模組 2310 印刷電路板 2315 電觸點 2320 基板載體 2330 發光二極體晶粒 2340 反射層 2345 光學接合層 2350 壁 162405.doc -95- 201245626 2355 填充層 2360 發光層 h 距離 hi 距離 h2 距離 r 半徑 rbase 基底半徑 rpl 安置半徑 162405.doc

Claims (1)

1. 201245626 七、申請專利範圍： 1· 一種發光模組（100、150、300、3 50)，其用於透過該發 光模組（100、150、300、350)之一光出射窗（104、402) 發射光，該發光模組（100、150、300、350)包括： 一基底（110、309、358)，其包括一光反射表面（112、 306、354)，該光反射表面（112、306、354)具有一基底 反射係數（Rbase)，該基底反射係數（Rbase)係由該基底之 該光反射表面（112、306、354)所反射之光之量與照射在 該基底之該光反射表面（112、3 06、3 54)上之光之量之間 的一比率來定義， 至少一個固態光發射體（108、154、156、312、360)， 其經組態以用於發射一第一色彩範圍之光（114)，該至少 一個固態光發射體（108、154、156、312、360)包括一頂 部表面（106、152、158、41 2)且具有一固態光發射體反 射係數（R_SSL) ’該固態光發射體反射係數（R_SSL)係由 該至少一個固態光發射體（108、154、156、312、360)所 反射之光之量與照射在該至少一個固態光砝射體（1〇8、 154、156、312、3 60)之該頂部表面（1〇6、152、158、 412)上之光之量之間的一比率來定義，其中一固態光發 射體面積比率（pSSL)係定義為該至少一個固態光發射體之 该頂部表面（106、152、158、412)之面積與該基底之該 光反射表面（112、306、354)之面積之間的比率，及 一部分漫反射層（102、308、352)，該光出射窗（104、 402)包括該部分漫反射層（1〇2、308、352)之至少一部 162405.doc 201245626 分，其中該基底反射係數（Rbase)之值大於該固態光發射 體反射係數（R_SSL)之值加上一因數c乘以1與該固態光 發射體反射係數（R_SSL)之該值之間的差，其中針對 0<Pssl<0.1，0.2SCS1，針對 0.1$pSSL$0.25，0.3SCS1 且針 對 Pssl>〇.25 ’ 0.4$c$l。 2. 如請求項1之發光模組（100、150、3 00、3 50)，其中該部 分漫反射層（102、308、352)包括用於將該第一色彩範圍 之該光（114)之至少一部分轉換成一第二色彩範圍之光 (116)之發光材料。 3. 如請求項1或2之發光模組（1〇〇、150、300、350)，其中 該至少一個固態光發射體（1〇8、154、156、312、360)之 該頂部表面（106、152、158、412)面向該光出射窗 (104 > 402) 〇 4. 如請求項3之發光模組（1〇〇、150、300、350)，其中該至 少一個固態光發射體（1〇8、154、156、312、360)朝向該 光出射窗（104、402)之至少一部分發射光。 5. 如請求項1或2之發光模組〇〇〇、15〇、300、350)，其包 括複數個固態光發射體（1〇8、154、156、312、360)，其 中該等固態光發射體（108、154、156、312、360)中之每 一者經組態以用於發射一特定色彩範圍中之光且該等固 態光發射體中之每一者具有一頂部表面（丨06、152、 158、412) ’且其中該固態光發射體反射係數（R_SSL)係 定義為該複數個固態光發射體（1〇8、154、156、312、 3 60)之反射係數之平均值。 I62405.doc 201245626 6·如請求項1或2之發光模組（100、150、300、350)，其中 在該至少一個固態光發射體（108 ' 154、156、312、360) 之該頂部表面（1 06、152、158、412)與該部分漫反射層 (102、308、352)之間存在一間隙（h、hi ' h2)。 7.如請求項6之發光模組（100、150、300、350)，其中針對 〇<Pssl<〇.1，該至少一個固態光發射體之該頂部表面 (106、152、158、412)與該部分漫反射層（丨〇2、308、 352)之間的一距離（h、hi、h2)係在具有為該至少一個固 態光發射體之該頂部表面（106、152、丨58、412)之一最 大線性大小（dSSL、202、252、260)之0.3倍之一最小值及 為該至少一個固態光發射體之該頂部表面（丨〇6、丨52、 158、412)之該最大線性大小（dSSL、202、252、260)之5 倍之一最大值之一範圍中的一值，針對〇 hpssL% 25 , 該至少一個固態光發射體之該頂部表面（1〇6、152、 158、412)與該部分漫反射層（102、3〇8、352)之間的該 距離（h ' hi、h2)係在具有為該至少一個固態光發射體之 該頂部表面（106、152、158、412)之該最大線性大小 (dSSL、202、252、260)之0.15倍之一最小值及為該至少 一個固態光發射體之該頂部表面（106、152、158、412) 之該最大線性大小（dSSL、202、252、260)之3倍之一最大 值之範圍中的一值，針對Pssl>〇.25，該至少一個固態 光發射體之該頂部表面（1〇6、152、158、412)與該部分 >更反射層（102、308、352)之間的該距離（11、111、112)係 在具有為该至少一個固態光發射體之該頂部表面（1 %、 162405.doc 201245626 152、158、412)之該最大線性大小（dSS]L、202、252、 260)之0.1倍之一最小值及為該至少一個固態光發射體之 該頂部表面（106、152、158、412)之該最大線性大小 (dSSL、202、252、260)之2倍之一最大值之一範圍中的一 值，且 其中該至少一個固態光發射體之該頂部表面（106、 152、158、412)之該最大線性大小（心仏、202、252、 260)係定義為自該至少一個固態光發射體之該頂部表面 (106、152、158、412)上之一點至該至少一個固態光發 射體之該頂部表面（106、152、158、412)上之另一點沿 著一直線之最長距離。 8.如請求項1或2之發光模組（1〇〇、150、300、350)，其進 一步包括間置在該基底（110、309、358)與該光出射窗 (104、402)之間的一壁（314、362、404)，該基底（11〇、 309、358)、該壁（3 14、362、404)及該光出射窗（1〇4、 402)包封一腔（316) ’該壁（314、362、404)包括面向該腔 (3 16)之一光反射壁表面（3〇4、406)，該光反射壁表面 (304、406)具有一壁反射係數（Rwan)，該壁反射係數 (Rwall)係由該光反射壁表面（3〇4、406)所反射之光之量 與照射在該光反射壁表面（304、406)上之光之量之間的 一比率來定義， 其中該固態光發射體面積比率（pSSL)係定義為該至少 一個固態光發射體之該頂部表面之該面積與該基底之該 反射表面之該面積加該壁（3〇4、406)之該反射表面之面 162405.doc 201245626 積之總和之間的比率’ 其中一有效反射係數（Reff)之值大於該固態光發射體 反射係數（R_SSL)加上該因數〇乘以1與該固態光發射體 反射係數（R—SSL)之間的該差，其中針對0<psSL<0]， 0.2SG1 ，針對 〇_lSpSSLs〇_25 ， 0.3Sc£l 且針對 Pssl>〇.25 ’ 0.4$c$l ’ 該有效反射係數（Reff)係該基底反射係數（Rbase)及該 壁反射係數（Rwall)之一加權平均值。 9.如請求項8之發光模組（1〇〇、150、300、350)，其中該壁 反射係數（Rwall)小於95%，且針對〇<PssL<〇.i ,該至少 一個固態光發射體之該頂部表面（106、152、158、412) 與該部分漫反射層（102、308、352)之間的該距離（h、 hi、h2)係在具有為該至少一個固態光發射體之該頂部表 面（106、152、158、412)之該最大線性大小（<^儿、202、 252、260)之0.3倍之一最小值及小於該至少一個固態光 發射體之該頂部表面（106、152、158、412)之該最大線 性大小（dSSL、202、252、260)之0.75倍之一最大值之一 範圍中的一值’針對0_1$PsslS0.25，該至少一個固態光 發射體之該頂部表面（106、152、158、412)與該部分漫 反射層（102 ' 308、352)之間的該距離（h、hi、h2)係在 具有為該至少一個固態光發射體之該頂部表面（1〇6、 152、158、412)之該最大線性大小（dSSL、202、252、 260)之〇. 1 5倍之一最小值及小於該至少一個固態光發射 體之s亥頂部表面（106、152、158、412)之該最大線性大 162405.doc 201245626 小（dSSL、202、252、260)之0.3倍之一最大值之一範圍中 的一值’或針對PsSL>〇.25，該至少一個固態光發射體之 該頂部表面（106、152、158、412)與該部分漫反射層 (102、308、3 52)之間的該距離（h、hi、h2)係在具有為 該至少一個固態光發射體之該頂部表面（1〇6、152、 158、412)之該最大線性大小（dSSL、202、252、260)之 0.1倍之一最小值及小於該至少一個固態光發射體之該頂 部表面（106、152、158、412)之該最大線性大小（dSSL、 202、252、260)之0.2倍之一最大值之一範圍中的一值。 H).如請求項8之發光模組（1〇〇、150、300、350)，其中該壁 反射係數（Rwall)大於或等於95%，且針對〇<pSSL<〇.i， 該至少一個固態光發射體之該頂部表面（1〇6、152、 158、412)與該部分漫反射層〇2、308、352)之間的該 距離（h、hi、h2)係在具有為該至少一個固態光發射體之 該頂部表面（106、152、158、412)之該最大線性大小 (dSSL、202、252、260)之0.75倍之一最小值及為該至少 一個固態光發射體之該頂部表面（1〇6 ' 152、158、412) 之a亥最大線性大小（dSSL<、202、252、260)之2倍之一最大 值之一範圍中的一值，針對0.bpssl^0.25，該至少一個 固態光發射體之該頂部表面（1〇6、152、158、412)與該 部分漫反射層（102、308、352)之間的該距離（h、hi、 h2)係在具有為該至少一個固態光發射體之該頂部表面 (106、152、158、412)之該最大線性大小（dssL、2〇2、 252、260)之0.3倍之一最小值及為該至少一個固態光發 162405.doc -6 - 201245626 射體之該頂部表面（106、152、158、412)之該最大線性 大小（dSSL、202、252、260)之0.7倍之一最大值之一範圍 中的一值，或針對pSSL>〇.25，該至少一個固態光發射體 之該頂部表面（106、152、158、412)與該部分漫反射層 (102、308、352)之間的該距離（h ' hi、h2)係在具有為 該至少一個固態光發射體之該頂部表面（1〇6、152、 158、412)之該最大線性大小（dSSL、202、252、260)之 0.2倍之一最小值及為該至少一個固態光發射體之該頂部 表面（106、152、158、412)之該最大線性大小（dssL、 202、252、260)之0.5倍之一最大值之一範圍中的一值。 11.如請求項8之發光模組（910)，其中該基底（9〇6)之該反射 表面（901)之至少一部分比該至少一個固態光發射體 (908)之該頂部表面（9〇3)更接近於該部分漫反射層 (902)， 其中針對0<pSSL<0.1，該頂部表面（9〇3)與該部分漫反 射層（9〇2)之間的一距離（h)係在具有〇.4*dssL+Ah/2之一最 小值及5*dSSL+Ah/2之一最大值之一範圍中的一值， 針對0.1^pSSL^0_25，該頂部表面（9〇3)與該部分漫反射 層（902)之間的該距離（h)係在具有〇 15*心儿+^/2之一最 小值及3*dSSL+Ah/2之一最大值之一範圍中的一值， 針對Pssl>〇.25，該頂部表面（9〇3)與該部分漫反射層 (902)之間的該距離（h)係在具有〇.〗*dssL+M/2之一最小值 及2*dSSL+M/2之一最大值之一範圍中的一值， 且其中△ h係該至少一個固態光發射體之該頂部表面 162405.doc 201245626 (903)與該部分漫反射層（9〇2)之間的該距離（h)對該反射 基底表面（901)與該部分漫反射層（9〇2)之間的最短距離 (h2)之間的差之絕對值。 12.如請求項1之發光模組（1〇〇、15〇、3〇〇、35〇)，其中當參 考請求項1時，該基底之該光反射表面（112、3〇6、354) 包括一光反射塗層、一光反射模製件或一光反射箔片， 且其中當參考請求項8時，該基底（11〇、309、358)之該 光反射表面及該光反射壁表面（3〇4、406)中之至少一者 包括一光反射塗層、一光反射陶瓷或一光反射箔片。 1 3.如請求項8之發光模組（1〇〇、150、300、350)，其中該光 反射壁表面（304、406)相對於該基底（110、309、358)之 一法向軸傾斜以增加光朝向該光出射窗（104、402)之反 射’或其中該光反射壁表面（304、406)係彎曲的以增加 光朝向該光出射窗（104、402)之該反射。 14_如請求項1之發光模組（1〇〇、15〇、3〇〇、35〇)，其中該部 分漫反射層（102 ' 308、352)形成該光出射窗（104、 402) ’該部分漫反射層（102、3〇8、352)具有一邊緣 (624) ’且該部分漫反射層（1〇2、308、352)之該邊緣 (624)與該基底（110、3〇9、358)接觸。 15.如請求項1或2之發光模組（1〇〇、150、300、350)，其包 括配置在該至少一個固態光發射體（108、154、156、 312、360)與該部分漫反射層（1〇2、308、352)之間的一 實質上透明材料，該透明材料光學耦合至該至少一個固 態光發射體（108、154、156、312、360)。 162405.doc 201245626 16. 如請求項15之發光模組（刚、15〇、3〇〇 35〇)，其中該 實質上透明材料進一步光學且熱耦合至該部分漫反射層 (102 、 308 、 352)。 17. 如請求項15之發光模組（1〇〇、15〇、3〇〇、35〇)，其中該 f質上it明材料係經燒結半彡明多晶礬土，#具有一大 • 於44微米或小於i微米之晶粒大小。 18. 如請求項2之發光模組（1〇〇、15〇、3〇〇、35〇)，其中該發 光材料包括以下各項中之至少一者：一無機磷光體、一 有機磷光體、一陶瓷磷光體及一量子點或其一混合物。 19. 如請求項1或2之發光模組（1〇〇、15〇、3〇〇、35〇)，其中 該光出射窗（104、402)進一步包括以下各項中之至少一 者： /曼射體層，其用於獲得一漫射光發射、用於獲得一 空間色彩及角度色彩均勻光發射且用於獲得一色彩混合 光發射， 一個二色層’其用於校正角度色彩變化或光均勻性，及 一光學元件，其用於提供一所期望光束形狀。 20. 如請求項1或2之發光模組（1〇〇、15〇、3〇〇、35〇)，其中 用於獲得一漫射光發射、用於獲得一空間色彩及角度色 彩均勻光發射且用於獲得一色彩混合光發射之一漫射體 層係提供於距該部分漫反射層之背對該至少一個固態光 發射體之一側達一距離處。 21. 如請求項1或2之發光模組（1〇〇、15〇、3〇〇、35〇),其進 一步包括一偏振元件（1302)，該偏振元件（1302)定位在 162405.doc •9· 201245626 該部分漫反射層之背對該至少一個固態光發射體之一側 處。 22. 如請求項1或2之發光模組（1〇〇、150、300、350)，其中 針對 O.fKPssi^O.l，0.4SCS1，針對 〇.l£pSSL$〇.25 ’ 0.6Sc；$l 且針對 Pssl>〇.25，0.8£c£l。 23. 如請求項1或2之發光模組（loo、i5〇、300、350)，其中 針對 0.0<Pssl<〇.1 ’ 0.6义£1 且針對 0.1$pSSLS0.25， 0.84$cSl。 24. —種包括如請求項1至23中任一項之發光模組（1〇〇、 150、300、350)之燈（1〇〇〇、1〇20)。 25. —種包括如請求項1至23中任一項之發光模組（100、 150、300、350)或包括如請求項24之燈（1000、1020)之 燈具（1050)。 26· —種包括如請求項1至23中任一項之發光模組（1〇〇、 150、300、350、13〇〇)之顯示裝置（1400)。 •10· 162405.doc