TW201502431A - 發光裝置 - Google Patents

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    • H01L33/641—Heat extraction or cooling elements characterized by the materials

Abstract

ㄧ種發光裝置，包含一光源模組及一第一透明散熱件，光源模組包含一透明載板、一電路層、複數發光二極體晶粒、一第一透明膠層及一第二透明膠層。透明載板包含一第一表面及一相對於第一表面之第二表面，電路層設置於第一表面，發光二極體晶粒設置於第一表面並與電路層形成電性連接。第一透明膠層設於第一表面並包覆發光二極體晶粒，第二透明膠層對應第一透明膠層地設置於第二表面。第一透明散熱件設於第一透明膠層上，且相對於透明載板設立。

Description

發光裝置
本發明係有關於一種發光裝置，尤指一種具有透明散熱件的發光二極體發光裝置。
發光二極體(light emitting diode,LED)為一種半導體元件，主要透過半導體化合物將電能轉換為光能以達到發光效果，因此具有壽命長、穩定性高及耗電量小等優點，目前已被廣泛地應用於居家、辦公、室外與行動照明，以取代燈管及白熾燈泡等傳統的非指向性發光源。
然而，發光二極體相較於其他光源而言，功率愈大的發光二極體愈容易產生散熱的問題，其主因在於發光二極體無法透過紅外線輻射以進行散熱。一般而言，過高的工作溫度會使得發光二極體減少光輸出量(光衰)及產生色偏，並加速發光二極體的老化，使其使用壽命縮短。
習知之發光二極體光源模組主要利用不透明的散熱件(如:散熱鰭片)以導離發光二極體晶粒發光時產生的熱能，然而不透明的散熱件容易遮蔽發光二極體晶粒發出的光線，導致發光二極體光源模組的光利用效率降低。
鑒於先前技術所述，本揭示內容之一實施態樣，在於提供一種發光裝置，此發光裝置具有透明散熱件，可以有效地導離發光裝置工作時產生的熱能，並同時兼具高光利用效率之優點。
本技術態樣之實施方式提供ㄧ種發光裝置，包含一光源模組及一第一透明散熱件，光源模組包含一透明載板、一電路層、複數發光二極體晶粒、一第一透明膠層及一第二透明膠層。透明載板包含一第一表面及一相對於第一表面之第二表面，電路層設置於第一表面，發光二極體晶粒設置於第一表面並與電路層形成電性連接。第一透明膠層設於第一表面並包覆發光二極體晶粒，第二透明膠層對應第一透明膠層地設置於第二表面。第一透明散熱件設於第一透明膠層上，且相對於透明載板設立。
在本技術態樣的其他實施方式中，第一透明散熱件的熱導率大於0.2W/mK；第一透明散熱件具有一第一板面，第一板面的面積大於第一表面的面積，藉以有效地導離光源模組工作時產生的熱能。再者，發光裝置更包含一第二透明散熱件，第二透明散熱件設於第二透明膠層上，且相對於透明載板設立，第二透明散熱件的熱導率大於0.2W/mK；第二透明散熱件具有一第二板面，第二板面的面積大於第二表面的面積，藉以更快速地導離光源模組工作時產生的熱能。
由另一角度觀之，在本技術態樣其他實施方式中，第一透明散熱件是由複數散熱區塊所組成，且散熱區塊呈等距間隔排列。藉此，在光源模組上形成多數供空氣流通的通道，以加速將散熱導離發光裝置。
在本技術態樣的其他實施方式中，第一透明膠層及第二透明膠層中分別設有螢光粉，或者，發光裝置也可以包含一第一螢光層及一第二螢光層，第一螢光層相對於第一透明膠層地設於第一透明散熱件上，第二螢光層相對於第二透明膠層地設於第二透明散熱件上。
在本技術態樣的其他實施方式中，第一透明散熱件包含一第一凹部，第二透明散熱件包含一第二凹部，第一透明散熱件及第二透明散熱件結合，第一凹部及第二凹部配合界定一容置空間，光源模組設置於容置空間中。
藉由前述之第一透明散熱件，除了可以導離光源模組工作時產生的熱能，如此一來，可以延長光源模組的使用壽命，並避免光衰及色偏現象的產生，更具有提高光利用效率之特點。
1‧‧‧光源模組
10‧‧‧透明載板
100‧‧‧第一表面
102‧‧‧第二表面
12‧‧‧電路層
14‧‧‧發光二極體晶粒
15‧‧‧空隙
16、16B‧‧‧第一透明膠層
17‧‧‧螢光粉
18、18B‧‧‧第二透明膠層
2、2A、2B、2C、2D‧‧‧發光裝置
20、20A、20D‧‧‧第一透明散熱件
200‧‧‧第一板面
200A‧‧‧散熱區塊
202A‧‧‧通道
204D‧‧‧第一凹槽
22、22D‧‧‧第二透明散熱件
220‧‧‧第二板面
220D‧‧‧第二凹槽
24‧‧‧第一螢光層
26‧‧‧第二螢光層
第一圖為本揭示內容第一實施方式之發光裝置之立體圖。
第二圖為本揭示內容第一實施方式之發光裝置之剖視圖。
第三圖為本揭示內容第一實施方式之光源模組之立體圖。
第四圖為本揭示內容第一實施方式之光源模組之剖視圖。
第五圖為本揭示內容第二實施方式之發光裝置之立體圖。
第六圖為本揭示內容第二實施方式之發光裝置之剖視圖。
第七圖為本揭示內容第三實施方式之發光裝置之剖視圖。
第八圖為本揭示內容第四實施方式之發光裝置之立體圖。
第九圖為本揭示內容第四實施方式之發光裝置之剖視圖。
第十圖為本揭示內容第五實施方式之發光裝置之剖視圖。
請參考隨附圖示，本揭示內容之以上及額外目的、特徵及優點將透過本揭示內容之較佳實施方式之以下闡釋性及非限制性詳細描敘予以更好地理解。
配合參閱第一圖及第二圖，分別為本揭示內容第一實施方式之發光裝置之立體圖及剖視圖。發光裝置2包含一光源模組1及一第一透明散熱件20。配合參閱第三圖及第四圖，分別為本揭示內容第一實施方式之光源模組之立體圖及剖視圖。光源模組1包含一透明載板10、一電路層12、複數發光二極體晶粒14、一第一透明膠層16及一第二透明膠層18。透明載板10包含一第一表面100及一相對於第一表面100之第二表面102，透明載板10可例如(但不限定)使用石英或玻璃等透明材質製作而成，可供發光二極體晶粒14發出的光線穿透。在本實施方式中，透明載板10呈矩形，第一表面100及第二表面102分別為透明載板10具有較大面積之二平面。
電路層12佈設於第一表面100，電路層12可例如(但不限定)使用銅或其他具有導電性質的材料製作而成，用以作為電力的傳輸路徑。發光二極體晶粒14設置於第一表面100，並與電路層12形成電性連接。在本實施方式中，發光二極體晶粒14呈線性等距間隔排列，且發光二極體晶粒14藉由電路層12而為串聯連接；實際實施時，發光二極體晶粒14可以呈矩陣狀排列或不規則狀排列，且發光二極體晶粒14可以透過電路層12而形成串聯連接、並聯連接或串並聯連接。發光二極體晶粒14可以透過固晶(die attachment)技術固定於第一表面100，之後再與電路層12形成電性連接。在本實施方式中，發光二極體晶粒14為覆晶(flip chip)形式的發光二極體晶粒，是故發光二極體晶粒14的二電極(未圖示)是直接地與電路層12連接。實際實施時，發光二極體晶粒14也可以為水平式結構的發光二極體晶粒，且發光二極體晶粒14及電路層12藉由跨設在發光二極體晶粒14及電路層12之間的二焊線以形成電性連接；當然，發光二極體晶粒14也可以為垂直式結構的發光二極體晶粒，且發光二極體晶粒14的一電極直接地與電路層連結，另一電極則藉由焊線與電路層12形成電性連接。
第一透明膠層16設於第一表面100，並包覆發光二極體晶粒14。在本實施方式中，第一透明膠層16除了包覆發光二極體晶粒14外，還部份覆蓋第一表面100，同時填注於電路層12、發光二極體晶粒14及第一表面100配合構成的空隙15中，藉以將發光二極體晶粒14緊固於第一表面100上。其次，佈設於第一表面100之第一透明膠層16的外型大致呈矩形，且第一透明膠層16於第一表面100上的佈設面積小於第一表面100的面積。第一透明膠層16可例如(但不限於)使用環氧樹脂或矽樹脂等透明樹脂製成，可供發光二極體晶粒14發出的光線穿透。第一透明膠層16主要用以保護發光二極體晶粒14。
第二透明膠層18設於第二表面102，且第二透明膠層18於第二表面102的佈設面積大致相同於第一透明膠層16於第一表面100的佈設面積。第二透明膠層18可用以保護透明載板10，並可以均勻化發光二極體晶粒14發出的光線。第二透明膠層18可例如(但不限於)使用環氧樹脂或矽樹脂等透明樹脂製成，可供發光二極體晶粒14發出的光線穿透。
復參閱第一圖及第二圖，第一透明散熱件20設於第一透明膠層16上，且相對於透明載板10設立，第一透明散熱件20用以導離光源模組1工作時產生的熱能。第一透明散熱件20可例如(但不限制)為使用石英或玻璃等透明材質製作而成，可供發光二極體晶粒14發出的光線穿透，藉以避免發光二極體晶粒14發出的光線受到遮蔽，進而提高由發光二極體晶粒14發出之光線的光利用效率(即提高光利用效率)。在本實施方式中，第一透明散熱件20呈矩形平板狀，並具有一第一板面200，前述第一板面200為第一透明散熱件20具有較大面積的平面，第一板面200的面積大於第一表面100的面積，藉以加速導離光源模組1工作時產生的熱能。第一透明散熱件20的熱導率大於0.2W/mK。
綜上所述，本揭示內容第一實施方式之第一透明散熱件20是使用透明材質製作而成，因此，第一透明散熱件20除了可以有效地導離發光二極體晶粒14工作時產生的熱能，使光源模組1的使用壽命延長，並避免光衰及色偏現象的產生外，還可避免發光二極體晶粒14發出的光線受第一透明散熱件20遮蔽，進而達成光利用效率的提升。其次，由於透明載板10是使用可供光線穿過的透明材質製成，是故發光二極體晶粒14發出的光線除了可以朝向第一透明膠層16的方向傳遞外，同時也可以穿過第一表面100及第二表面102朝向第二透明膠層18的方向傳遞，加上第一透明膠層16及第二透明膠層18皆是可供光線穿透的透明狀，是故可以有效地提高發光裝置2的發光角度。
配合參閱第五圖及第六圖，分別為本揭示內容第二實施方式之發光裝置之立體圖及剖視圖。第五圖及第六圖所示之發光裝置2A與第一實施方式的發光裝置2類似，且相同的元件標示以相同的符號。值得注意的是，兩者的差異在於:第五圖及第六圖所示之第一透明散熱件20A是由複數散熱區塊200A所組成。
散熱區塊200A排列於第一透明膠層16上，並相對於透明載板10設立。在本實施方式中，散熱區塊200A呈等距間隔排列，藉以形成複數個等距間隔排列的通道202A，通道202A可供空氣於其中流通，如此一來，發光二極體晶粒14點亮時產生的熱能可以藉由熱對流效應而加速地被帶離發光裝置2A，進而延長發光裝置2A的使用壽命。實際實施時，散熱區塊200A也可以呈矩陣狀排列或不規則狀排列。發光裝置2A的各元件的功用與相關說明，實際上與第一實施方式的發光裝置2相同，在此不予贅述。發光裝置2A至少可達到與發光裝置2相同的功能。
配合參閱第七圖，為本揭示內容第三實施例之發光裝置之剖視圖。第七圖所示之發光裝置2B與第一實施方式的發光裝置2類似，且相同的元件標示以相同的符號。值得注意的是，兩者的差異在於:第七圖所示之發光裝置2B更包含一第二透明散熱件22。
第二透明散熱件22設於第二透明膠層18B上，且相對於透明載板10設立，第二透明散熱件22用以導離光源模組1工作時產生的熱能。第二透明散熱件22可例如(但不限制)為使用石英或玻璃等透明材質製作而成，可供發光二極體晶粒14發出的光線穿透，藉以避免發光二極體晶粒14發出的光線受到遮蔽，進而提高發光二極體晶粒14發出之光線的利用效率(即提高光利用效率)。在本實施方式中，第二透明散熱件22呈矩形平板狀，第二透明散熱件22的形狀及尺寸相同於第一透明散熱件20的形狀及尺寸；實際實施時，第二透明散熱件22的形狀及尺寸也可以相異於第一透明散熱件20的形狀及尺寸。第二透明散熱件22具有一第二板面220，前述第二板面220為第二透明散熱件22具有較大面積的平面，第二板面220的面積大於第二表面102的面積，藉以加速導離光源模組1工作時產生的熱能。第二透明散熱件22的熱導率大於0.2W/mK。
其次，第一透明膠層16B及第二透明膠層18B中分別設有一螢光粉17，螢光粉17用以與發光二極體晶粒14發出的部分光線發生波長轉換並產生波長轉換光線，藉此發光裝置2B就可以提供具有特定光色之光線。發光裝置2B的各元件的功用與相關說明，實際上與第一實施方式的發光裝置2相同，在此不予贅述。發光裝置2B至少可以達到與發光裝置2相同的功能。
配合參閱第八圖及第九圖，分別為本揭示內容第四實施方式之發光裝置之立體圖及剖視圖。第八圖及第九圖2C所示之發光裝置與第三實施例之發光裝置2B類似，且相同的元件標示以相同的符號。值得注意的是，兩者的差異在於:第八圖及第九圖所示之發光裝置2C更包含一第一螢光層24及一第二螢光層26。
第一螢光層24設於第一透明散熱件20上，且相反於第一透明膠層16設立，意即第一螢光層24相對於第一透明膠層16地設在第一透明散熱件20上。第一螢光層24可以由透明膠材混合螢光粉而製成，用以與發光二極體晶粒14發出的部分光線發生波長轉換並產生一第一波長轉換光線；前述第一波長轉換光線與發光二極體晶粒14發出的其他部分光線混光後可供產生一特定光色之光線。在本實施方式中，第一螢光層24於第一透明散熱件20上的佈設面積相同於第一透明膠層16於第一表面100的佈設面積。
第二螢光層26設於第二透明散熱件22上，且相對於第二透明膠層18設立，意即第二螢光層26相對於第二透明膠層18地設在第二透明散熱件22上。第二螢光層26可以由透明膠材混合螢光粉而製成，用以與發光二極體晶粒14發出的部分光線發生波長轉換並產生一第二波長轉換光線；前述第二波長轉換光線與發光二極體晶粒14發出的其他部分光線混光後可供產生一特定光色之光線。在本實施方式中，第二螢光層26於第二透明散熱件22上的佈設面積相同於第一螢光層24於第一透明散熱件20上的佈設面積，同時也相同於第二透明膠層18於第二表面102上的佈設面積。其次，第一波長轉換光線可以相同於第二波長轉換光線，或者，第一波長轉換光線可以不同於第二波長轉換光線。再者，第一螢光層24的設置厚度可以相同於第二螢光層26的設置厚度，當然，第一螢光層24的設置厚度也可以不相同於第二螢光層26的設置厚度；其中，設置厚度是指第一螢光層24與第一透明散熱件20相接觸之表面至相對於前述表面之表面(即遠離於第一透明散熱件20之表面)間的距離。
在此要說明的是，在本實施方式中，發光裝置2C的第一透明膠層16及第二透明膠層18中並未設有螢光粉，而是分別設置第一螢光層24及第二螢光層26在第一透明散熱件20及第二透明散熱件22上，並用以與發光二極體晶粒14發出的光線發生波長轉換。發光裝置2C的各元件的功用與相關說明，實際上與第三實施方式的發光裝置2B相同，在此不予贅述。發光裝置2C至少可以達到與發光裝置2B相同的功能。
配合參閱第十圖，為本揭示內容第五實施方式之發光裝置之剖視圖。第十圖所示之發光裝置2D與第三實施例之發光裝置2B類似，且相同的元件標示以相同的符號。值得注意的是，兩者的差異在於:第十圖所示之第一透明散熱件20D包含一第一凹部204D，第二透明散熱件22D包含一第二凹部220D。
第一透明散熱件20D的第一板面200與第二透明散熱件22D的第二板面220接合，使第一凹部204D及第二凹部220D配合界定一供光源模組1容設於其中的容置空間，藉以保護光源模組1。
在此要說明的是，在本實施方式中，發光裝置2D的第一透明膠層16及第二透明膠層18中並未設有螢光粉；當然在實際實施時，第一透明膠層16及第二透明膠層18內也可以設置有用以與發光二極體晶粒14發生波長轉換的螢光粉。發光裝置2D的各元件的功用與相關說明，實際上與第三實施例之發光裝置2B相同，在此不予贅述。發光裝置2D至少可以達到與發光裝置2B相同的功能。
然以上所述者，僅為本揭示內容之較佳實施方式，當不能限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾等，皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍意圖保護之範疇。
 
10‧‧‧透光載板
100‧‧‧第一表面
102‧‧‧第二表面
12‧‧‧電路層
16‧‧‧第一透明膠層
18‧‧‧第二透明膠層
2‧‧‧發光裝置
20‧‧‧第一透明散熱件

Claims (11)

  1. ㄧ種發光裝置，包含:
    一光源模組，包含:
    一透明載板，包含一第一表面及一相對於該第一表面之第二表面；
    一電路層，設置於該第一表面；
    複數發光二極體晶粒，設置於該第一表面並與該電路層形成電性連接；
    一第一透明膠層，設於該第一表面並包覆該等發光二極體晶粒；以及
    一第二透明膠層，設於該第二表面；以及
    一第一透明散熱件，設於該第一透明膠層上，且相對於該透明載板設立。
  2. 如請求項1所述之發光裝置，其中該第一透明散熱件的熱導率大於0.2W/mK。
  3. 如請求項2所述之發光裝置，更包含一第二透明散熱件，設於該第二透明膠層上，且相對於該透明載板設立。
  4. 如請求項3所述之發光裝置，其中該第二透明散熱件的熱導率大於0.2W/mK。
  5. 如請求項1所述之發光裝置，其中該第一透明散熱件是由複數散熱區塊所組成。
  6. 如請求項5所述之發光裝置，其中該等散熱區塊呈等距間隔排列。
  7. 如請求項1所述之發光裝置，其中該第一透明膠層及該第二透明膠層中分別設有一螢光粉。
  8. 如請求項3所述之發光裝置，更包含:
    一第一螢光層，相對於該第一透明膠層地設於該第一透明散熱件上；以及
    一第二螢光層，相對於該第二透明膠層地設於該第二透明散熱件上。
  9. 如請求項1所述之發光裝置，其中該第一透明散熱件具有一第一板面，該第一板面的面積大於該第一表面的面積。
  10. 如請求項3所述之發光裝置，其中該第二透明散熱件具有一第二板面，該第二板面的面積大於該第二表面的面積。
  11. 如請求項3所述之發光裝置，其中該第一透明散熱件包含一第一凹部，該第二透明散熱件包含一第二凹部，該第一透明散熱件及該第二透明散熱件結合，該第一凹部及該第二凹部配合界定一供該光源模組容設於其中的容置空間。
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