TW201501369A - 全方位發光之發光二極體裝置及其封裝方法 - Google Patents

全方位發光之發光二極體裝置及其封裝方法 Download PDF

Info

Publication number
TW201501369A
TW201501369A TW102123290A TW102123290A TW201501369A TW 201501369 A TW201501369 A TW 201501369A TW 102123290 A TW102123290 A TW 102123290A TW 102123290 A TW102123290 A TW 102123290A TW 201501369 A TW201501369 A TW 201501369A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
phosphor
light
unit
transparent substrate
omnidirectional
Prior art date
Application number
TW102123290A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI523279B (zh
Inventor
Meiso Yokoyama
Dong-Long Zhang
Original Assignee
Meiso Yokoyama
Dong-Long Zhang
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Meiso Yokoyama, Dong-Long Zhang filed Critical Meiso Yokoyama
Priority to TW102123290A priority Critical patent/TWI523279B/zh
Priority to CN201310354672.8A priority patent/CN104253121A/zh
Publication of TW201501369A publication Critical patent/TW201501369A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI523279B publication Critical patent/TWI523279B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48135—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/48137—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being arranged next to each other, e.g. on a common substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48257—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a die pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation

Landscapes

  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

一種全方位發光之發光二極體裝置及其封裝方法，該方法包含一將一發光二極體晶片單元及一電性傳導單元設置於一透明基板上的設置步驟；一依照本發明所需的光色調配一適合的封裝體的調配步驟；一透過一黏著劑單元將一透明保護板與該透明基板結合的結合步驟；及一利用灌模及固化的方式使一封裝體包覆並定型於該燈板機構外的封裝步驟。藉由該透明基板的設置，使該發光二極體晶片單元所發出的光得以全方位360度的發射，並藉由該封裝體之調配，使該發光二極體晶片能調整出符合需求且品質穩定的光源，並保護該發光二極體晶片單元的設置。

Description

全方位發光之發光二極體裝置及其封裝方法
本發明是有關於一發光二極體及其封裝方法，特別是指一種可全方位發光之發光二極體裝置及其封裝方法。
隨著人類對於照明品質要求的提升，發光二極體(Light Emitting Diode,LED)以其低耗電、使用壽命長的優點，成為當前市場使用及研發的主流，並逐漸取代傳統燈泡，成為普遍的照明體。
在許多場合中，發光二極體多是被要求設計成發散白光的特性，以符合不同的照明需求。而一般要製作白光發光二極體，都是以發黃光系列之釔鋁石榴石(Yttrium Aluminum Garnet；YAG)螢光粉配合發散藍光之發光二極體，兩者相配合後可發出白光。以此種技術製作的白光發光二極體，又可分為多晶片型白光發光二極體，及單晶片白光發光二極體兩種。
請參照圖1，為一習知多晶片型白光發光二極體1，包含彼此相鄰設置的一紅光發光二極體11、一綠光發光二極體12，及一藍光發光二極體13。透過將該紅光發光二極體11、該綠光發光二極體12，及該藍光發光二極體13 所散發的光進行混成，即可產生白光。然而，習知多晶片型白光發光二極體1雖可視不同需求調整所欲發出之白光的光色，但需要同時使用多個不同顏色的發光二極體，故其製作成本較高。另外，不同顏色的發光二極體在驅動電壓上會有所差異，因此需要設計三組不同的電路分別控制驅動電壓，在製程上相當麻煩。此外，因不同顏色的發光二極體其晶片之衰減速率、溫度特性及壽命皆不盡相同，將導致該紅光發光二極體11、該綠光發光二極體12，及該藍光發光二極體13混成之白光光色會隨使用時間而產生變化，無法產生品質穩定的照明效果。
參照圖2及圖3，為一傳統單晶片型發光二極體2，包含一發光二極體21，及一被該發光二極體21所激發之螢光粉單元22。該傳統單晶片型發光二極體2主要可分為三種：
一、藍光發光二極體21搭配黃色的螢光粉單元22。利用藍光發光二極體21激發可發出黃光之螢光粉單元22，該螢光粉單元22所發出之黃光與未被吸收之藍光混合，即可產生白光23。在此一類型中，所使用之螢光粉單元22主要為釔鋁石榴石結構之YAG螢光粉。
二、藍光發光二極體21配合紅色與綠色的螢光粉單元22。利用藍光發光二極體21分別激發可發出紅光及綠光之螢光粉單元22，該 螢光粉單元22所產生之紅光、綠光，與未被吸收之藍光混合後，即可產生白光23。在此一類型中，所使用之螢光粉單元22主要是以含硫之螢光粉為主。
三、紫外光發光二極體(UV-LED)21配合紅色、綠色與藍色三色的螢光粉單元22。利用該紫外光發光二極體21產生之紫外光的同時，激發三種或三種以上可分別產生紅、綠、與藍光之螢光粉單元22，螢光粉單元22產生之三色或三色以上的光即可混合成白光23。需注意的是，在此類型中，使用之發光二極體21除了是紫外光發光二極體21外，也可以是藍光發光二極體21。
參閱圖1及圖3，然而，無論是多晶片型白光發光二極體1，或是單晶片型發光二極體2，其所能發出白光的出光角度大約在90度至160度之間，因此使得該多晶片型白光發光二極體1或該單晶片型發光二極體2皆面臨發光角度不如傳統燈具來得全面的問題。雖然，該多晶片型白光發光二極體1或該單晶片型發光二極體2也可以如同傳統燈具一樣，加裝反射機構或是透鏡以改善燈具照明角度，但使用反射機構或利用透鏡增加出光角度都會造成該多晶片型白光發光二極體1或該單晶片型發光二極體2的發光效率降低。當然，使用者也可以利用設置兩倍以上數量的多晶片型白光發光二極體1或單晶片型發光二極體 2，以期達到360度照明角度的效果。但此一作法會大幅地增加設置成本，使發光二極體照明燈具售價提高。
因此，本發明之目的，即在提供一種兼顧成本與發光效率，且可全方位發光的發光二極體。
本發明之另一目的，則在提供一種用以封裝出可全方位發光的發光二極體之封裝方法。
於是，本發明全方位發光之發光二極體裝置，包含一燈板機構，及一覆設於該燈板機構之封裝體。該燈板機構包括一透明基板、一設置於該透明基板上之發光二極體晶片單元、一設置於該透明基板上並與該發光二極體晶片單元及一外界電源電連接之電性傳導單元，及一與該透明基板相固定的透明保護板。
另外，本發明全方位發光之發光二極體裝置之封裝方法，包含：一設置步驟，將該發光二極體晶片單元及該電性傳導單元設置於該透明基板上，並使該發光二極體晶片單元及該電性傳導單元能與外界電連接。
一調配步驟，依照本發明所需的光色及色溫調配適合的封裝體。
一結合步驟，透過一黏著劑單元將該透明保護板與該透明基板結合，使該透明基板、該發光二極體晶片單元、該電性傳導單元、該黏著劑單元及該透明保護板組成該燈板機構。
一封裝步驟，利用灌模及固化的方式，使該封裝體包覆並定型於該燈板機構外。
本發明之功效在於：藉由該透明基板的設置，使該發光二極體晶片單元所發出的光可以360度全方位發射，並藉由該封裝體之調配，使該發光二極體晶片能調整出符合需求且品質穩定的光源，並保護該發光二極體晶片單元的設置。
4‧‧‧發光二極體裝置
40‧‧‧燈板機構
41‧‧‧透明基板
41’‧‧‧電路板
42‧‧‧發光二極體晶片單元
421‧‧‧發光二極體晶片
43‧‧‧電性傳導單元
431‧‧‧電性傳導部
44‧‧‧導線單元
441‧‧‧導線
45‧‧‧黏著劑單元
451‧‧‧黏著部
46‧‧‧透明保護板
47‧‧‧封裝體
471‧‧‧螢光劑
48‧‧‧防潮膜
51‧‧‧設置步驟
52‧‧‧調配步驟
52’‧‧‧添加步驟
53‧‧‧結合步驟
54‧‧‧封裝步驟
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一示意圖，說明一習知多晶片型白光發光二極體之使用態樣；圖2是一示意圖，說明一習知單晶片型發光二極體2；圖3是一示意圖，用以輔助說明圖2中虛線所示之部分的使用態樣；圖4是一立體圖，說明本發明全方位發光之發光二極體裝置的一第一較佳實施例；圖5是一立體分解圖，用以輔助說明圖4，為便於說明，圖5中省略部分構件未繪示；圖6是一俯視圖，說明該第一較佳實施例之另一使用態樣；圖7是一光譜圖，說明該第一較佳實施例使用之YAG：Ce螢光粉的激發光譜及發射光譜；圖8是一電子顯微鏡圖，說明該第一較佳實施例使用 之YAG：Ce螢光粉的顆粒；圖9是一流程圖，說明本發明全方位發光之發光二極體裝置之封裝方法的一第一較佳實施例；圖10是一頻譜圖，說明該全方位發光之發光二極體裝置之第一較佳實施例於使用時之頻譜狀態；圖11是一側視圖，說明本發明全方位發光之發光二極體裝置之一第二較佳實施例；圖12是一俯視示意圖，說明本發明全方位發光之發光二極體裝置之一第三較佳實施例，為便於說明，圖12中省略部分構件未繪示；圖13是一側視圖，用以輔助說明圖12；圖14是一側視圖，說明該第三較佳實施例之另一使用態樣；圖15是一流程圖，說明本發明全方位發光之發光二極體裝置之封裝方法的一第二較佳實施例；及圖16是一側視圖，說明本發明全方位發光之發光二極體裝置之一第四較佳實施例。
在本發明被詳細描述之前，要注意的是，在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖4，為本發明全方位發光之發光二極體裝置4之一第一較佳實施例。該第一較佳實施例包含一燈板機構40，及一包覆於該燈板機構40外之封裝體47。其中，該燈板機構40包括一透明基板41、一設置於該透明基板 41上之發光二極體晶片單元42、一設置於該透明基板41上之電性傳導單元43、一電連接於該電性傳導單元43與該發光二極體晶片單元42間之導線單元44、一設置於該透明基板41上的黏著劑單元45，及一藉由該黏著劑單元45而與該透明基板41相固定的透明保護板46。
參閱圖5，該透明基板41之材料可為玻璃、陶瓷、塑膠或高分子聚合物，而該發光二極體晶片單元42則具有多個固定於該透明基板41上且可發出藍光的發光二極體晶片421。該電性傳導單元43具有兩個分別與外界電源相連接之電性傳導部431，該導線單元44則具有多個使該等電性傳導部431與該等發光二極體晶片421電連接之導線441。需特別說明的是，在本較佳實施例中，該等電性傳導部431分別連接外接電源的正極與負極，且由20 mA的電流驅動。另外，每一發光二極體晶片421的面積可為10 x 30 mil2的n倍(n=1,2,3...)，以透過面積的增大來提升發光效果。
該黏著劑單元45具有二間隔設置於該透明基板41上的黏著部451。當然，該黏著劑單元45也可以僅具有一黏著部451，只要其設置位置能使該透明保護板46穩固地結合於該透明基板41上即可。如同該透明基板41一般，該透明保護板46的材質也可以玻璃、陶瓷、塑膠或高分子聚合物等透明板材。此外，該等發光二極體晶片421、該等電性傳導部431、該等導線441的數量也不以圖式中所繪示的樣子為限。在本較佳實施例中，該發光二極體晶片單元 42是具有15片彼此串聯之發光二極體晶片421，實際運用上也可以是以如圖6之方式，以並聯的方式使該等發光二極體晶片421彼此電連接。另外，該發光二極體晶片單元42也可僅具有一發光二極體晶片421，只要適當地藉由該導線單元44及該電性傳導單元43的配置而與外界電源連接，一樣可以達到本發明欲達成之功效。
復參閱圖4，該封裝體47是由粉狀的螢光劑471、固化劑、硅膠、矽烷(siline coupling)及擴散劑，混合均勻並經固化而成。其中，該粉狀之螢光劑471的組成是取自各種自普通的稀土元素激發的黃色、綠色和紅色的螢光粉，再將各種螢光粉依不同的比例調製成不同的螢光體後，以不同的螢光體進行本發明所使用之螢光劑471的調製。
進一步說明，在本較佳實施例中，是選用YAG螢光粉、LuAG螢光粉及SSN螢光粉三種螢光粉來進行調配。其中，黃色的YAG螢光粉，其分子式為Y3Al5O12：Ce，是採用高溫固相法制成，並能提供540 nm至580 nm附近的黃色發射光；綠色的LuAG螢光粉之分子式為Lu3Al5O12：Ce，也是採用高溫固相法制成，並可提供500 nm至540 nm附近的綠色發射光；而氮化物紅色的SSN螢光粉之分子式則為Sr2Si5N8：Eu，同樣是採用高溫固相法制成，並可提供620 nm至660 nm附近的紅色發射光。
在本較佳實施例中，藉由黃色的YAG螢光粉，LuAG螢光粉及SSN螢光粉三種螢光粉來調配出H3000、 H4500、H6000及Y-003四種螢光體。各種不同螢光體及所使用的螢光粉重量克配比規格如下：
一、H3000螢光體，色溫為3000±300K：YAG：LuAG：SSN=0.2：0.40：0.10~0.15
二、H4500螢光體，色溫為4500±300K：YAG：LuAG：SSN=0.2：0.40：0.05~0.10
三、H6000螢光體，色溫為6000±300K：YAG：LuAG：SSN=0.2：0.40：0.01~0.05
四、Y-003螢光體：YAG=100%
當然，上述黃色的YAG螢光粉也可以採用氮氧化物黃色螢光粉，分子式為β-SiAlON，上述綠色的LuAG螢光粉也可以為氮化物綠色螢光粉，分子式為BaAlON，而上述的紅色的SSN螢光粉也可以為氮化物紅色螢光粉SASN，分子式為SrAlSiN8：Eu。使用者可以根據需要加入第四種或者以上種類的螢光粉。
需特別說明的是，在本較佳實施例中所使用之螢光劑471，可以是選自上述四種螢光體的組合，也可以是選用上述四種螢光體的其中一種，只要注意調配出來的粉狀螢光劑471需符合以下要求：
一、螢光劑471的激發光譜應與該等發光二極體晶片421所發出的藍光(波長440 nm至470nm)發射光譜相匹配。
二、被藍光激發後，該螢光劑471能產生高效 的可見光發射，其發射光譜滿足白光要求，且光能轉換率高、流明效率高，並具備優良的溫度猝滅特性。
三、材料的物理化學性質穩定，且具有抗潮的功用，不會與半導體芯片或封裝材料相互反應。
四、要能耐紫外光子長期轟擊，性能安定。
五、螢光劑471的顆粒要細，粒徑需在8μm以下。
六、要求合成螢光劑471的設備簡單，且所使用的原料價格低廉。
參閱圖7，為本發明自製配方Y-003螢光體(黃色YAG：Ce螢光粉)的測試的頻譜。從激發光譜獲得的波長有342 nm和460 nm，其中460 nm剛好和發光二極體晶片421所發射的藍光發射光譜(440 nm至470 nm)相匹配。從圖7中可知透過該Y-003螢光體可獲得的發射光譜550 nm左右的波長，若再調整其使用比例，則可以進一步調節波長的範圍。
圖8則為本發明自製配方Y-003螢光體的YAG：Ce的顆粒電鏡照片。螢光粉粒度參數(Granularity Parameters)：D10=9.74μm，顯示出本發明所使用之螢光粉顆粒接近螢光劑471所要求的粒徑。
另外，由於該螢光劑471是無機化合物，而硅膠則是有機化合物，因此兩者在混合上常會發生無法均勻 混合的情況，進而在固化的過程中產生縫隙。該等縫隙中所被封存的空氣在高溫下會使其中的氫原子及氧原子產生化學反應，進而形成黑斑或造成光斑。因此，藉由該擴散劑及矽烷(siline coupling)的添加，可使無機的螢光劑471及有機的硅膠均勻混合，避免因混合不均而產生縫隙影響封裝後的照明品質。在本較佳實施例中，所使用之擴散劑為喬越所出產的型號115或120之擴散劑，其內所含的成分為二氧化硅，而所使用之矽烷可選用任一市售產品。
整體來說，在本較佳實施例中，該螢光劑471佔封裝體47之重量百分比60%至70%，該擴散劑及矽烷的添加量分別佔該封裝體47的重量百分比2%及0.1%以下，剩餘的則為硅膠與固化劑依1：4的重量比例調合而成。
參閱圖5及圖9，本發明全方位發光之發光二極體裝置之封裝方法是包含一設置步驟51、一調配步驟52、一結合步驟53，及一封裝步驟54。
首先，該設置步驟51是用以將該等發光二極體晶片421及該等電性傳導部431設置於該透明基板41上，並使該等發光二極體晶片421及該等電性傳導部431能與一外界電源電連接。
詳細地說，是先於該透明基板41上，以透明度較高的膠材如矽膠等作為固定晶片的黏膠，並依照產品所需的發光二極體晶片421的串、並個數進行固晶排列，並在該透明基板41上設置該等與該外部電源電連接的電性傳導部431。接著，利用傳統發光二極體焊線(wire bond)的方 式，將該等導線441焊在該等發光二極體晶片421及該等電性傳導部431之間，使該等發光二極體晶片421與外界電源電連接。
需特別說明的是，為使得本發明之使用年限及耐用性可以維持在良好的狀態，在該設置步驟51中，要特別注意該等發光二極體晶片421在進行焊線時，焊線強度是否足夠，而該等電性傳導部431與該透明基板41間的結合強度也需要特別注意。
參閱圖4及圖9，該調配步驟52是依照本發明所需的光色及色溫調配適合的封裝體47。進一步說明，是將螢光劑471、固化劑、硅膠、矽烷及擴散劑，按比例調配混合攪拌10至30分鐘後，使該呈粉狀的螢光劑471均勻地分散於該封裝體47中，並除去氣泡備用。由於螢光劑471的分佈影響了與其所能吸收或被激發的光線發射之角度，因此螢光劑471是否均勻分散於該封裝體47內，即成為該調配步驟52中非常重要的一環。
該結合步驟53是透過該等黏著部451將該透明保護板46與該透明基板41相結合，即完成該燈板機構40的設置。
接著進行該封裝步驟54。該封裝步驟54是利用灌模及固化的方式，使該封裝體47包覆並定型於該燈板機構40外。進一步說明，該封裝步驟54是透過一柱狀外型的模具(圖未示)包覆該燈板機構40，並使用灌模的方式，將調配好的封裝體47灌入該模具中以包覆該燈板機構 40。接著，使用固化的方式，使該封裝體47定型，再拆離該模具後，即完成本發明該全方位發光之發光二極體裝置4的設置。需特別注意的是，在該封裝步驟54中，封裝體47所固化成型的柱狀體厚度是否均勻，會影響該發光二極體裝置4是否能均勻出光，因此在該封裝步驟54中務必仔細確認該封裝體47固化的結果。
復參閱圖4，使用時，該等發光二極體晶片421所射出之藍光波長在碰到該螢光劑471後，會混成符合預設品質的白光色溫射出。由於該第一較佳實施例之燈板機構40中，所使用的透明基板41及透明保護板46皆為透明或具有良好的光穿透率，因此並不會因為該透明基板41或該透明保護板46的設置而遮擋了該等發光二極體晶片421的發光角度。換言之，即便以該封裝體47以柱狀之形態包覆該燈板機構40，其柱狀結構外觀各面仍可均勻發出白光。
為確保本發明確實能在維持發光品質的前提下達到全方位發光的功效，以如圖5所示之規格，並搭配由不同比例的H3000、H4500、H6000及Y-003螢光體所製成的螢光劑471，逐一針對其光電特性進行檢測。需特別說明的是，在本檢測實驗中，實驗分為初期光電特性(點燈時間t=0)及壽命測試(點燈時間t=60分)，且所有的實驗均在驅動電流為20 mA的室溫下進行。實驗結果如下表1及表2及圖10。
從實驗結果來看，理論上色溫較低時亮度也會較低，但本發明在高色溫與低色溫時所呈現之亮度相差不 多，應為螢光劑471的貢獻。此外，在演色性的檢測上也都有接近80%的表現。
進一步，在20mA條件下白光與黃光在5分鐘內光衰會到達穩定值，而白光的光衰程度較低，只有3%，黃光較高有7%。彩色座標(CIE)變化與色溫變化的幅度不大，大約都在5分鐘內可到達穩定值。
藉由以上所述之結構設計，本發明之第一較佳實施例於實際使用時具有以下所述優點：
(1)全方位出光：透過該透明基板41的設置，使得本發明之發光二極體晶片單元42的出光方向不 會受到遮擋，加上包覆於該燈板機構40外圍的封裝體47也是透明的態樣，因此可以平均地達到360度的出光的效果。
(2)光電特性穩定：透過本發明特殊配置的螢光劑471，不但使本發明所發出之白光品質穩定，且無論是高色溫或低色溫時皆能呈現差不多的亮度。另外，在演色性及光衰上，皆能有穩定良好的表現。
(3)使用壽命長：本發明除了有該透明基板41保護該等發光二極體晶片421外，還有該封裝體47包覆該燈板機構40，因此外界的水分或施力不易直接對該等發光二極體晶片421造成危害，可有效延長使用壽命。
(4)維持發光品質：該封裝體47透過該擴散劑及矽烷的添加，使得無機的螢光劑471與有機的矽膠得以均勻混合，因此該封裝體47中不易因混合不勻而產生縫隙，故能避免封裝不良而造成光點的產生。
參閱圖11，為本發明之第二較佳實施例，為了避免本發明所揭示之封裝體47被外界侵透的水分毀損，該發光二極體裝置4還可用一種特殊的防潮膜48，以熱積壓 器(Laminator)積壓並包覆該全方位發光之發光二極體裝置4全體。如此一來，不但可以達到如同該第一較佳實施例之功效，經過信賴性實驗(Ref.SAE Technical Paper Series 850144,Thin film A.C.Electroluminescence for Automobile Instruments,March 1 1985)後，也已證明此法確實能使本發明的使用壽命增長。
需特別說明的是，在本較佳實施例中所使用的防潮膜48是選用Aclar Film，即Nitoflon-4820N日東電工相當品。而實際使用時，並不以此種防潮膜48為限。
參閱圖12與圖13，為本發明之一第三較佳實施例。該第三較佳實施例與該第一較佳實施例大致相同，其不同的地方僅在於：該第三較佳實施例是直接使用一透明的電路板41’(PCB板)做為透明基板41(見圖11)，而將該等發光二極體晶片421以ITO製程的方式直接固設於該電路板41’上。透過此一方式，該較佳實施例不需要再設置該等導線441(見圖11)，而可直接將電路形成於該電路板41’上，能降低本發明因為焊線強度不足而產生的不良率。
此外，參閱圖14，在該第三較佳實施例中，由於該等發光二極體晶片421是可設置於該透明或不透明的電路板41’的兩相反側，因此能使得本發明所欲達到全方位發光之功效更加顯著。
參閱圖15及圖16，為本發明之第四較佳實施例。該第四較佳實施例與該第一較佳實施例大致相同，其不同之處在於：在完成該調配步驟52後，即先進行一添加 步驟52’。該添加步驟52’是直接將該調配步驟52中調配好的封裝體47先覆蓋於未與該透明保護板46結合的透明基板41、該發光二極體晶片單元42及該導線單元44上，之後再進行該結合步驟53，利用該黏著劑單元45將該透明保護板46黏著於該透明基板41上。藉此，該封裝體47及其內含的螢光粉會位於該透明基板41及該透明保護板46之間，讓該螢光劑471的作用效果更好。而在此較佳實施例中，最後進行該封裝步驟54時，該封裝體47無論是否包覆該透明保護板46，都可以達到本發明所欲達到之功效。
綜上所述，本發明透過該透明基板41的設置，搭配該封裝體47中特殊調配的螢光劑471，不但能使得該發光二極體晶片單元42可以全方位發光，且能擁有穩定且良好的發光品質及光電特性。此外，該擴散劑的添加也可以有助於降低封裝過程中因為各原料混合效果不佳產生的光點，故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
4‧‧‧發光二極體裝置
40‧‧‧燈板機構
41‧‧‧透明基板
42‧‧‧發光二極體晶片單元
421‧‧‧發光二極體晶片
43‧‧‧電性傳導單元
431‧‧‧電性傳導部
44‧‧‧導線單元
441‧‧‧導線
45‧‧‧黏著劑單元
451‧‧‧黏著部
46‧‧‧透明保護板
47‧‧‧封裝體
471‧‧‧螢光劑

Claims (20)

  1. 一種全方位發光之發光二極體裝置，包含一燈板機構，及一覆設於該燈板機構之封裝體，其中，該燈板機構包括一透明基板、一設置於該透明基板上之發光二極體晶片單元、一設置於該透明基板上並與該發光二極體晶片單元及一外界電源電連接之電性傳導單元，及一與該透明基板相固定的透明保護板。
  2. 如請求項1所述的全方位發光之發光二極體裝置，其中，該燈板機構還包括一電連接該發光二極體晶片單元及該電性傳導單元之導線單元。
  3. 如請求項2所述的全方位發光之發光二極體裝置，其中，該發光二極體晶片單元則具有多個固定於該透明基板上之發光二極體晶片，該導線單元具有多條分別連接於該等發光二極體晶片及該電性傳導單元間的導線。
  4. 如請求項3所述的全方位發光之發光二極體裝置，其中，該等發光二極體晶片是彼此串聯。
  5. 如請求項3所述的全方位發光之發光二極體裝置，其中，該等發光二極體晶片是彼此並聯。
  6. 如請求項2所述的全方位發光之發光二極體裝置，其中，該透明基板為一電路板，該發光二極體晶片單元則具有多個固定於該電路板上之發光二極體晶片。
  7. 如請求項3或6所述的全方位發光之發光二極體裝置，其中，該封裝體是包覆於該燈板機構外。
  8. 如請求項3或6所述的全方位發光之發光二極體裝置， 其中，該封裝體是設置於該透明基板及該透明保護板間並包覆該發光二極體晶片單元，且包覆於該燈板機構外。
  9. 如請求項7所述的全方位發光之發光二極體裝置，其中，該燈板機構還包括一包覆在該封裝體外之防潮膜。
  10. 如請求項7所述的全方位發光之發光二極體裝置，其中，該等發光二極體晶片是發藍光。
  11. 如請求項7所述的全方位發光之發光二極體裝置，其中，該燈板機構還包括一黏著劑單元，該透明基板與該透明保護板是藉由該黏著劑單元彼此連結。
  12. 如請求項1所述的全方位發光之發光二極體裝置，其中，該透明基板之材料是以玻璃、陶瓷、塑膠或高分子聚合物製成。
  13. 如請求項1所述的全方位發光之發光二極體裝置，其中，該透明保護板之材料是以玻璃、陶瓷、塑膠或高分子聚合物製成。
  14. 如請求項1所述的全方位發光之發光二極體裝置，其中，該封裝體之材料包括一粉狀的螢光劑，該螢光劑是選用自以下四種螢光體：H3000、H4500、H6000及Y-003中的任一種或其組合，且該H3000螢光體、該H4500螢光體、該H6000螢光體及該Y-003螢光體是由黃色的螢光粉、綠色的螢光粉及紅色的螢光粉分別依不同重量比例調製而成，在該H3000螢光體中，其黃色的螢光粉、綠色的螢光粉及紅色的螢光粉之比例為0.2：0.4：0.10至0.15，在該H4500螢光體中，其黃色的螢光粉、綠色 的螢光粉及紅色的螢光粉之比例為0.2：0.4：0.05至0.10，在該H6000螢光體中，其黃色的螢光粉、綠色的螢光粉及紅色的螢光粉之比例為0.2：0.4：0.01至0.05，在該Y-003螢光體中，其全部是由黃色的螢光粉所組成。
  15. 如請求項14所述的全方位發光之發光二極體裝置，其中，該黃色的螢光粉是選用分子式為Y3Al5O12：Ce的YAG螢光粉，該綠色的螢光粉是選用分子式為Lu3Al5O12：Ce的LuAG螢光粉，該紅色的螢光粉則是選用分子式為Sr2Si5N8：Eu的SSN螢光粉。
  16. 如請求項14所述的全方位發光之發光二極體裝置，其中，該黃色的螢光粉是選用分子式為β-SiAlON的氮氧化物黃色螢光粉，該綠色的螢光粉是選用分子式為BaAlON的氮化物綠色螢光粉，該紅色的螢光粉則是選用分子式為SrAlSiN8：Eu的氮化物紅色螢光粉SASN。
  17. 如請求項14所述的全方位發光之發光二極體裝置，其中，該封裝體之材料還包硅膠與固化劑，該螢光劑約佔該封裝體之60%至70%，該硅膠與該固化劑則依重量比1：4的比例調合而成。
  18. 如請求項17所述的全方位發光之發光二極體裝置，其中，該封裝體之材料還包括擴散劑及矽烷，該擴散劑及該矽烷的添加量分別佔該封裝體之2%及0.1%以下。
  19. 一種全方位發光之發光二極體裝置之封裝方法，包含：一設置步驟，將一發光二極體晶片單元及一電性傳導單元設置於一透明基板上，並使該發光二極體晶片單 元及該電性傳導單元能與一外界電源電連接；一調配步驟，依照本發明所需的光色及色溫調配一適合的封裝體；一結合步驟，透過一黏著劑單元將一透明保護板與該透明基板結合，使該透明基板、該發光二極體晶片單元、該電性傳導單元、該黏著劑單元及該透明保護板組成一燈板機構；及一封裝步驟，利用灌模及固化的方式，使該封裝體包覆並定型於該燈板機構外。
  20. 如請求項19所述的全方位發光之發光二極體裝置之封裝方法，該結合步驟之前還包含一添加步驟，該添加步驟是將該調配步驟中調配好的該封裝體覆蓋於尚未與該透明保護板結合的透明基板、該發光二極體晶片單元及該導線單元上。
TW102123290A 2013-06-28 2013-06-28 Light emitting diode device with full azimuth and its packaging method TWI523279B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW102123290A TWI523279B (zh) 2013-06-28 2013-06-28 Light emitting diode device with full azimuth and its packaging method
CN201310354672.8A CN104253121A (zh) 2013-06-28 2013-08-14 全方位发光的发光二极管装置及其封装方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW102123290A TWI523279B (zh) 2013-06-28 2013-06-28 Light emitting diode device with full azimuth and its packaging method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201501369A true TW201501369A (zh) 2015-01-01
TWI523279B TWI523279B (zh) 2016-02-21

Family

ID=52187880

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102123290A TWI523279B (zh) 2013-06-28 2013-06-28 Light emitting diode device with full azimuth and its packaging method

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN104253121A (zh)
TW (1) TWI523279B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104681703A (zh) * 2015-02-12 2015-06-03 苏州晶品新材料股份有限公司 立体发光式led点光源以及照明装置
CN107507900A (zh) * 2017-10-03 2017-12-22 浙江中宙光电股份有限公司 一种注塑封装的led灯珠及其制作方法
CN107863002A (zh) * 2017-12-13 2018-03-30 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 柔性显示器及其制作方法、显示装置
CN108598242B (zh) * 2018-04-19 2020-04-14 如皋市大昌电子有限公司 一种氮化镓发光二极管及其制备方法
CN111816745A (zh) * 2020-07-27 2020-10-23 江西新正耀光学研究院有限公司 一种紫外光发光二极体元件结构及制造方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2735548Y (zh) * 2004-08-06 2005-10-19 严美凤 高功率led散热结构
CN201117676Y (zh) * 2007-08-17 2008-09-17 广东昭信光电科技有限公司 集成微结构的大功率发光二极管封装结构
US20130141892A1 (en) * 2011-01-14 2013-06-06 Panasonic Corporation Lamp and lighting apparatus
CN102130239B (zh) * 2011-01-31 2012-11-07 郑榕彬 全方位采光的led封装方法及led封装件
CN102185048A (zh) * 2011-04-14 2011-09-14 翁小翠 一种高出光率led灯条的制作方法
JP2012248687A (ja) * 2011-05-27 2012-12-13 Toshiba Lighting & Technology Corp 発光モジュール及び照明装置
CN102913787B (zh) * 2012-09-26 2015-12-02 厦门华联电子有限公司 一种led光源及采用此光源制造的灯泡

Also Published As

Publication number Publication date
CN104253121A (zh) 2014-12-31
TWI523279B (zh) 2016-02-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI457418B (zh) 白光發光二極體裝置、發光裝置及液晶顯示器
JP5864851B2 (ja) 発光装置
KR101408508B1 (ko) 발광 장치
WO2008038691A1 (fr) Dispositif d'émission de lumière à semiconducteur, dispositif de rétro-éclairage réalisé avec le dispositif d'émission de lumière à semiconducteur et dispositif d'affichage
KR20120022597A (ko) 발광 장치
KR20050108816A (ko) Ｒｇｂ 발광소자와 형광체를 조합한 발광장치
TWI523279B (zh) Light emitting diode device with full azimuth and its packaging method
JP2017530525A (ja) ネオジム・フッ素材料を用いたｌｅｄ装置
US11756939B2 (en) Light emitting element with particular phosphors
KR20130018529A (ko) 형광 조성물 및 이를 이용한 백색광 발광 장치
US10008641B2 (en) Phosphor composition and light emitting device package having the same
JP5918827B2 (ja) 発光装置
JP6106307B2 (ja) 発光装置、並びに、当該発光装置を用いた照明器具及び表示装置
JP2010258479A (ja) 発光装置
JP6405738B2 (ja) 発光装置
KR20210100057A (ko) 발광 장치
KR102396916B1 (ko) 발광 장치
JP5921631B2 (ja) 発光装置
KR20130027653A (ko) Ｌｅｄ 백색 광원모듈
KR20080102757A (ko) 발광다이오드 장치 및 그의 제조방법
KR102354843B1 (ko) 발광 장치
KR20140063067A (ko) 형광체 조성물
Peng et al. Multi-layered red, green, and blue phosphor-in-glass for ultraviolet-excited white light-emitting diodes packaging
KR20140063066A (ko) 형광체 조성물
TW200822390A (en) Light emitting diode device with multiple wavelengths and its light-emitting module

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees