TW201318222A - 發光二極體裝置 - Google Patents

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Abstract

一種發光二極體裝置，包括一基板、位於基板上的若干藍光LED晶片、封裝所述藍光LED晶片於其內部的封裝體及螢光粉。所述若干藍光LED晶片的波長不同，最長波長與最短波長的波長差小於單一波長的藍光LED晶片的最小半幅寬。一部分藍光LED晶片發出的光線被螢光粉吸收後，螢光粉發出螢光光線，一部分藍光LED晶片發出的光線直接穿透螢光粉，並與螢光光線混光形成白光。

Description

發光二極體裝置
本發明涉及一種半導體裝置，尤其涉及一種發光二極體裝置。
相比於傳統的發光源，發光二極體（Light Emitting Diode，LED）具有重量輕、體積小、污染低、壽命長等優點，其作為一種新型的發光源，已經被越來越廣泛地應用。
習知的多晶片白光LED通常採用複數藍光LED晶片加上黃色螢光粉來製作。但是同一批藍光LED晶片，其波長差可能較大，從而導致做出的多晶片白光LED產生較大的色偏。一般，在人眼可辨識的狀況下，對高品質光源色偏的要求是限制其色品座標(CIE)X,Y值的可容許誤差在+/-0.005內。
有鑒於此，有必要提供一種具有較低色偏的發光二極體裝置。
一種發光二極體裝置，包括一基板、位於基板上的若干藍光LED晶片、封裝所述藍光LED晶片於其內部的封裝體及螢光粉，所述若干藍光LED晶片的波長不同，最長波長與最短波長的波長差小於單一波長的藍光LED晶片的最小半幅寬，一部分藍光LED晶片發出的光線被螢光粉吸收後，螢光粉發出螢光光線，一部分藍光LED晶片發出的光線直接穿透螢光粉，並與螢光光線混光形成白光。
與習知技術相比，將複數具有不同波長的藍光LED混光，其中各藍光LED之間的最大波長差不大於單一波長的藍光LED的半幅寬，可有效的降低色偏差異。
下面參照附圖，結合具體實施例對本發明作進一步的描述。
請參見圖1，本發明一實施例提供的白光發光二極體裝置（Light Emitting Diode，LED）10，其包括一基板11、位於基板11上的若干LED晶片12、封裝所述LED晶片12於其內部的封裝體13及螢光粉14。
所述基板11呈平板狀，用於支撐所述LED晶片12於其上表面上。所述LED晶片12分別為具有不同波長的藍光LED晶片。而且每一個所述LED晶片12可以有一種以上的波長。通常，單一波長的藍光LED晶片的半幅寬（Full Width Half Maximum，FWHM）大致為25nm（nanometer，納米），所述具有不同波長的藍光LED晶片的波長差均不大於該半幅寬值。各所述LED晶片12的波長是不連續的，且非固定間距。可以理解的，所述不同波長的LED晶片可以是在同一磊晶基板上生長形成的。
所述封裝體13位於基板11的上表面上且覆蓋於所述LED晶片12的週邊，以將所述LED晶片12密封於其內部，使得LED晶片12可免受外界水汽、灰塵等物質的影響。所述封裝體13介於所述螢光粉14與所述LED晶片12之間。所述螢光粉14也可以混合在所述封裝體13中。所述螢光粉14可為硫化物螢光粉、矽酸鹽螢光粉、氮化物螢光粉、氮氧化物螢光粉、釔鋁石榴石螢光粉、(SrCa)SiAlN 或 SiAlON螢光粉中的任意一種。所述螢光粉14與所述LED晶片12的距離大於零。本實施例中，所述螢光粉14為黃色螢光粉。所述封裝體13中，還可以包括有擴散粒子。
工作時，所述LED晶片12分別發出不同波長的藍光，當所述藍光透過封裝體13向外射出時，部分藍光射在黃色螢光粉14上形成黃光，所述黃光與未打在黃色螢光粉14上的其餘部分藍光混合而形成白光，從而形成白光LED。由於該白光LED包括複數具有不同波長的藍光LED晶片，籍由所述複數藍光LED晶片發出的不同波長的藍光混合，再搭配黃色螢光粉，使得最後得到的白光的色品座標(CIE)X,Y值的誤差不超出人眼可辨識的範圍，即該色品座標(CIE)X,Y值在+/-0.005內。與習知技術中採用單一波長的藍光LED晶片搭配特定配方的黃色螢光粉形成白光LED相比，本實施方式中採用多波長的藍光LED晶片進行混光，無需根據所選擇的不同波長的藍光LED晶片分別研製特定配方的黃色螢光粉，且最後得到的白光的品質容易保證，從而可降低研製成本，且適合量產。
採用多波長的藍光LED混光與黃色螢光粉配合所得到的白光的品質優於單一波長的藍光LED與黃色螢光粉配合所得到的白光的品質，具體如圖2至圖4所示。
圖2所示為單一波長的藍光LED及複數不同波長的藍光LED混光的情況，單一波長的藍光LED光強度最強點標準化為1.0。各頻譜所代表的意義如下:
N(-a, b, N) 代表LED的發光頻譜，其中：
a：指LED中心波峰往短波長方向偏移 a nm；
b：指LED中心波峰往長波長方向偏移 b nm；
N：指有N個LED以N個波長 (N=b-a+1)，但相同強度的方式藕合在一起。
圖3是藍光LED晶片的波峰值波長範圍在10nm以內偏移，單一波長的藍光LED或複數不同波長的藍光LED與螢光粉混合為白光LED時的色品座標分佈。於色品座標變化曲線上, 點(λo-5nm)、λo、和(λo+5nm) 分別代表LED波峰值在 (λo-5nm)、λo、或(λo+5nm)，以黃色螢光粉配成白光LED時，所得到的色品座標分佈。多波長藍光LED在強度相同下進行混合時，其色品座標的分散程度，將隨波長數目增加而縮小，因此若能使用多波長的藍光LED，與螢光粉混光形成白光LED，將可使白光LED的色品座標分佈變小，使均勻性變佳。圖3中, 藍光LED波峰值波長範圍在10 nm，藍光LED的半幅寬約為25nm，即藍光LED所用波長範圍小於藍光LED的半幅寬。
圖4是單一波長或多波長的藍光LED與螢光粉混光製作白光LED的色品座標分佈情形。其中多波長藍光LED的波峰值波長範圍在10~ 40 nm偏移，不同波長範圍的色品座標差異的具體數值請參考表1。
其中，δ(CIEx)為單一波長的藍光LED形成白光LED，在特定波長區域(如10 nm, 20 nm, 25 nm, 30 nm, 35nm, 40nm)時，CIEx的最大差異；δ(CIEy)為單一波長的藍光LED形成白光LED，在特定波長區域 (如10 nm, 20 nm, 25 nm, 30 nm, 35nm, 40nm)時，CIEy的最大差異；δ(CIEx(R))為複數不同波長的藍光LED形成白光LED，在波長區域為R nm時 ( R為10 nm, 20 nm, 25 nm, 30 nm, 35nm, 40nm ), CIEx的最大差異；δ(CIEy(R))為複數不同波長的藍光LED形成白光LED，在波長區域為R nm時 ( R為10 nm, 20 nm, 25 nm, 30 nm, 35nm, 40nm ), CIEy的最大差異；ABS(δ(CIEx)-δ(CIEx(R)))為單一波長的藍光LED及複數不同波長的藍光LED混光形成白光LED，在波長區域為R nm的區間時, 其CIEx最大差異值的絕對值；ABS(δ(CIEx)-δ(CIEy(R)))為單一波長的藍光LED及複數不同波長的藍光LED混光形成白光LED，在波長區域為R nm的區間時, 其CIEy最大差異值的絕對值。
表1 圖4中不同波長範圍的色品座標差異
在單一波長的藍光LED及複數不同波長的藍光LED經混光製作白光LED的色品座標上，在多波長差值範圍為25nm 以下時, 其CIEx值差異在0.01左右，CIEy值差異在0.01左右。但若多波長差值範圍超過25nm時，其CIEy值將上升超過0.01以上越來越多，從而達到人眼可辨識的範圍。可以理解的，本案所述藍光LED晶片的波長差範圍為10-25nm，即基本上可以滿足不被人眼識別的要求。
本發明提供的發光二極體裝置10中，將複數具有不同波長的藍光LED混光，其中各藍光LED之間的最大波長差不大於單一波長的藍光LED的半幅寬，可有效的降低色偏差異。
綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。
10．．．發光二極體裝置
11．．．基板
12．．．LED晶片
13．．．封裝體
14．．．螢光粉
圖1為本發明一實施例的發光二極體裝置示意圖。
圖2為多個LED晶片形成一個多波長晶片的發光二極體裝置示意圖。
圖3為螢光粉不同設置方式示意圖。
圖4為本發明的不同實施例的發光二極體晶片的發光光譜圖。
圖5為本發明不同實施例的發光二極體裝置的波峰值的波長範圍在10nm以下時的色品座標分佈圖。
圖6為本發明不同實施例的發光二極體裝置的波峰值的波長範圍在40nm以下時的色品座標分佈圖。
10．．．發光二極體裝置
11．．．基板
12．．．LED晶片
13．．．封裝體
14．．．螢光粉

Claims (12)

  1. 一種發光二極體裝置，包括一基板、位於基板上的若干藍光LED晶片、封裝所述藍光LED晶片於其內部的一封裝體及螢光粉，其改進在於，所述若干藍光LED晶片的波長中最長波長與最短波長的波長差小於任一藍光LED晶片的最小半幅寬，一部分藍光LED晶片發出的光線被螢光粉吸收後，螢光粉發出螢光光線，一部分藍光LED晶片發出的光線直接穿透螢光粉，並與螢光光線混光形成白光。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體裝置，其中：所述藍光LED晶片的波長差的範圍在25nm以內。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體裝置，其中：所述藍光LED晶片的波長是不連續變化。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的發光二極體裝置，其中：所述藍光LED晶片的波長差為非固定變化。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體裝置，其中：所述藍光LED晶片也可以是相互電性連結形成一個藍光晶片，其電性連結的方式可以是串聯、並聯，或串並聯混合電路。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的發光二極體裝置，其中：所述藍光晶片具有一種以上的波長。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體裝置，其中：所述封裝體介於所述螢光粉與藍光LED晶片之間。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體裝置，其中：所述螢光粉混合在所述封裝體中。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的發光二極體裝置，其中：所述螢光粉與所述藍光LED晶片的距離可以是零或大於零。
  10. 如申請專利範圍第1項至第9項任一項所述的發光二極體裝置，其中：所述螢光粉為硫化物螢光粉、矽酸鹽螢光粉、氮化物螢光粉、氮氧化物螢光粉、釔鋁石榴石螢光粉、(SrCa)SiAlN 或 SiAlON螢光粉中的任意一種。
  11. 如申請專利範圍第1項至第9項任一項所述的發光二極體裝置，其中：所述封裝體中還包括有擴散粒子。
  12. 如申請專利範圍第1項至第9項任一項所述的發光二極體裝置，其中：所述藍光LED晶片可以是在同一磊晶基板上生長形成的。
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