TW201503422A - 發光二極體封裝結構及運用該結構之背光元件與照明用具 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一發光二極體封裝結構，其包括一導線架、一殼體、一發光二極體晶片、一封裝膠以及一支撐元件。導線架具有一固晶區。殼體具一容腔，部分導線架受殼體所覆蓋，且導線架之固晶區暴露於容腔外部。發光二極體晶片設置於固晶區，且封裝膠充填於容腔內並覆蓋於發光二極體晶片。支撐元件自殼體之上表面垂直突出，用以維持發光二極體之出光面與導光元件之間的間距，藉此減少漏光。本發明亦揭露應用上述發光二極體封裝結構之照明用具與背光元件。

Description

發光二極體封裝結構及運用該結構之背光元件與照明用具

本發明係關於一種發光二極體封裝結構及運用該結構之背光元件與照明用具，特別係關於一種具有突出結構位於發光二極體封裝結構出光面之相鄰處，以及應用該發光二極體封裝結構之背光元件與照明用具。

發光二極體晶片屬於半導體元件，具有反應速度快、體積小、用電省、污染低、高可靠度、適合量產等優點。由於發光二極體的發光亮度與發光效率持續地提昇，同時白光的發光二極體晶片也被成功地量產，所以逐漸有發光二極體晶片被應用在顯示裝置、照明用具等產品中。

習知之發光二極體封裝結構通常包括一具有腔體之殼體，發光二極體晶片設置於該腔體之底部，並藉由封裝膠封裝。發光二極體晶片發出之光線，經由封裝膠之頂部射向外界。然而，在製造過程中，常因為晶片厚度或者打線高度上的差異而限制了封裝膠膠量之下限值，當封裝膠之膠量控制不當時，封裝膠可能因而凸出於腔體之開口。上述封裝膠之變異可能影響應用發光二極體封裝結構之末端產品之品質。

舉例而言，當發光二極體封裝結構應用於顯示裝置時，發光二極體封裝結構之出光面將直接相對導光板之入光側，此時，發光二極體封裝結構受導光板按壓(壓迫)的緣故將造成噴光(漏光)現象，影響影像品質。是以，一種能夠解決上述問題之發光二極體封裝結構，即被高度需求。

本發明之主要目的在於提供一種發光二極體封裝結構，藉由發光二極體封裝結構上之突出結構，改善習知技術中，發光二極體封裝結構因抵觸導光元件而產生噴光(漏光)之現象。

根據本發明之一實施例，發光二極體封裝結構包括一導線架、一殼體、一發光二極體晶片、一封裝膠以及一支撐元件。殼體，包覆部分之導線架，殼體具有向內凹陷之一容腔，在容腔底部裸露出導線架之部份係為一固晶區，而容腔開口處邊緣界定為一開口邊緣，具有一與固晶區平行之上表面。發光二極體晶片，設置於固晶區，且封裝膠充填於容腔內以覆蓋發光二極體晶片。支撐元件則垂直突出形成於開口邊緣之上表面，以維持出光面與應用端之導光元件之間的間距，藉此避免封裝膠凸杯情形而漏光。

在上述較佳實施例中，支撐元件包括至少一對彼此互相對稱且設置於開口邊緣相對側的突出結構，突出結構之數量為偶數。在一實施例中，支撐元件包括兩對突出結構，分別設置於開口邊緣之角落。在另一實施例中，兩對突出結構分別設置於開口邊緣。在又一實施例中，突出結構環繞部分開口 邊緣。

在上述較佳實施例中，容腔係由一對彼此相對的 第一側壁以及一對彼此相對的第二側壁環繞而成，其中第一、二側壁彼此互相鄰接，且支撐元件位在沿第一側壁所延伸而出之一虛擬延伸線(第一延伸線)下方，且支撐元件位在沿第二側壁所延伸而出之一虛擬延伸線(第二延伸線)下方。

在上述較佳實施例中，支撐元件係由一環繞開口 邊緣之突出結構所構成，並且支撐元件材料與殼體所使用之材料相同。

本發明另一目的在於提供一應用上述任一實施例 之發光二極體封裝結構之背光元件，其包括：一導光板以及複數個發光二極體封裝結構。導光板其四周邊緣具有至少一入光側。發光二極體封裝結構之出射光方向朝向入光側設置，並且藉由每一發光二極體封裝結構上之支撐元件，使得每一發光二極體封裝結構抵靠於入光側。

本發明又一目的在於提供一應用上述任一實施例 之發光二極體封裝結構之照明用具，藉由維持發光二極體封裝結構與導光元件之間的間距，照明用具之光學特性得以提昇。

本發明之功效至少包括：發光二極體封裝結構之 設計，使導光元件擠壓發光二極體封裝結構時會先行接觸到支撐元件，以避免因導光元件擠壓到發光二極體封裝結構膠面所造成的噴光(漏光)現象。是以，本發明之發光二極體封裝結構在生產過程中，可大幅增加封裝膠上膠量控制的容錯率。

1‧‧‧發光二極體的封裝結構

11‧‧‧殼體

111‧‧‧容腔

112‧‧‧第一側壁

113‧‧‧第二側壁

114‧‧‧開口

115‧‧‧開口邊緣

1151‧‧‧上表面

12‧‧‧導線架

121、123‧‧‧接腳

125‧‧‧固晶區

127‧‧‧導線

13‧‧‧發光二極體晶片

14‧‧‧封裝膠

15、15a、15b、15c‧‧‧支撐元件

151、152、153、154‧‧‧突出結構

20‧‧‧背光元件

22‧‧‧基板

23‧‧‧導光板

231‧‧‧入光側

232‧‧‧出光側

30‧‧‧照明用具

31‧‧‧散熱元件

32‧‧‧基板

33‧‧‧擴散板

R‧‧‧延伸線(第一延伸線)(第二延伸線)

第1圖顯示本發明之一實施例之發光二極體封裝結構之剖面圖。

第2A-2D圖分別顯示根據本發明不同實施例之支撐元件之排列方式。

第3圖顯示採用本發明之發光二極體封裝結構之背光元件之一實施例之示意圖。

第4圖顯示採用本發明之發光二極體封裝結構之照明用具之一實施例之示意圖。

為了讓本發明之目的、特徵、及優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖示做詳細之說明。其中，實施例中的各元件之配置係為說明之用，並非用以限制本發明。且實施例中圖式標號之部分重複，係為了簡化說明，並非意指不同實施例之間的關聯性。

請參照第1圖，本發明之一實施例之發光二極體封裝結構1包含一殼體11、一導線架12、至少一發光二極體晶片13、一透光的封裝膠14及複數個支撐元件15。

殼體11包括一向內凹陷並具有一開口114的容腔111。容腔111的開口114之邊緣界定為一開口邊緣115，其中開口邊緣115之上表面1151係平行於容腔111之底部。較佳地，容腔111成平底碗狀，藉此殼體11態樣結構，光線可反射後集中朝向開口114方向前進而出光至外界。如第2A圖所示般，容腔 111係由一對彼此相對的第一側壁112以及一對彼此相對的第二側壁113環繞而成，其中第一、二側壁112、113彼此互相鄰接(此特徵將更加清楚顯現於第2A圖)。在此實施例中，第一、二側壁112、113係選自不透光且可反射光線之材質所構成，藉此避免光在反射時被吸收而轉變成廢熱。

再次參照第1圖。導線架12包括二間隔相對的接腳 121、123，每一接腳121、123之一端向外延伸並與外部電路(圖未示)電連接，且每一接腳121、123之另一端伸置於殼體11中並位於容腔111底部，其中容腔111底部裸露出接腳121、123之部份係為一固晶區125。發光二極體晶片13相對其中一接腳121、123之固晶區125固定於上，並以導線127(例如，金線)個別連接二接腳121、123。

透光的封裝膠14填置於容腔111中，將發光二極體 晶片13及固晶區125與外界隔離，避免溼氣滲入，減少元件實際工作壽命。可以理解的是，封裝膠14也可摻雜螢光粉以形成不同波長範圍的光，使本發明發光元件的封裝結構發出更均勻且波域更廣的混光。

支撐元件15設置於開口邊緣115之上表面1151，並 朝遠離開口邊緣115的方向延伸。更明確而言，如第1圖所示般，複數條虛擬的第一、二延伸線R分別沿第一側壁112以及第二側壁113延伸，其中支撐元件15係自開口邊緣115之上表面1151垂直延伸，並終止與第一、二延伸線R之下方。在此實施例中，支撐元件15與殼體11係一體成形之結構，但並不侷限於此。支撐元件15可分別以適當之材料所構成，並利用適當之方 式固定於殼體11之上表面。較佳地，支撐元件15係與殼體所使用之材料相同。

當外部電路經導線架12的接腳121、123向發光二極體晶片13供電時，發光二極體晶片13將電能轉換成光能釋出。轉換的光能，部分直接向容腔111之開口114方向行進而離開發光二極體晶粒的光，係經封裝膠14、開口114而出光至外界；部分直接向容腔14之開口114方向行進而離開發光二極體晶粒的光(即由發光二極體晶片13側面發出的光)，係經殼體11第一、二側壁112、113反射後再經封裝膠14、開口114而出光至外界；另一部分則於殼體11中反射行進中而轉變成廢熱。值得注意的是，由於支撐元件15係位於第一、二延伸線R之下方，發光二極體封裝結構1的發光角度不會因支撐元件15之設置而限制。

參照第2A圖，在此實施例中，支撐元件15包括二對彼此相互對稱且分別設置於開口邊緣115相對側的突出結構151，並且支撐元件15係位於開口邊緣115之上表面1151上遠離開口114之一側。亦即，支撐元件15係位於開口邊緣115之上表面1151之外緣。然而，本發明之支撐元件15的結構特徵可因使用者的需求而加以變化，以下舉例性的提供支撐元件15a-15c可能的實施方式。

參照第2B圖，在另一實施例中，支撐元件15a包括四個圓柱形的突出結構152。四個圓柱形的突出結構152分別設置於開口邊緣115之角落。

參照第2C圖，在另一實施例中，支撐元件15b包括 二個剖面為L形之突出結構153。二個剖面為L形之突出結構153分別環繞開口邊緣115之一部分。

參照第2D圖，在另一實施例中，支撐元件15c包括 一環形之突出結構154。環形之突出結構154完全環繞開口邊緣115。

參照第3圖，其顯示本發明之發光二極體封裝結構 1應用於一背光元件20之示意圖。背光元件20包括一基板22、一導光板23及複數個發光二極體封裝結構1。基板22為一電路板，電性連結於一驅動電路及電源(圖未示)。發光二極體封裝結構1設置於基板22上，電性連結至並受基板22所控制。導光板23具有一相對發光二極體封裝結構1出射光方向之入光側231及一相鄰入光側231之出光側232，其中每一發光二極體封裝結構1係藉由支撐元件15抵靠於導光板23之入光側231。

由於本發明之支撐元件15係自殼體11朝外垂直延 伸，且發光二極體封裝結構1係藉由支撐元件15抵靠於導光板23之入光側231，一緩衝空間形成於發光二極體封裝結構1的出光面與導光板23之入光側231之間，發光二極體封裝結構1的出光面不致直接受導光板23之擠壓。於是，習知技術所述之發光二極體封裝結構在封裝膠凸杯情況中，出光面因抵觸並受導光板23之入光側231擠壓而產生噴光(漏光)的問題將可獲得解決。另一方面，由於支撐元件15的配置，填置於殼體11內部之封裝膠14膠量變異之容許誤差將可有效增加，藉此提昇產品良率。

參照第4圖，其顯示本發明之發光二極體封裝結構 1應用於一照明用具30之示意圖。照明用具30包括一散熱元件31、一基板32、一擴散板33及複數個發光二極體封裝結構1。基板32設置於散熱元件31上。基板22為一電路板，電性連結於一驅動電路及電源。發光二極體封裝結構1設置於基板32上，電性連結至並受基板32所控制。擴散板33相對發光二極體封裝結構1出射光方向設置，以提升照明用具30之光學效果，其中每一發光二極體封裝結構1係藉由支撐元件15抵靠於擴散板33之一側。

由於本發明之支撐元件15係自殼體11朝外垂直延伸，且發光二極體封裝結構1係藉由支撐元件15抵靠於擴散板33，一緩衝空間形成於發光二極體封裝結構1的出光面與擴散板33之間，發光二極體封裝結構1的出光面不致直接抵觸擴散板33並受擠壓。於是，擴散板33的光均勻度將進一步提昇。

雖然本發明已以較佳實施例揭露於上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧發光二極體封裝結構

11‧‧‧殼體

111‧‧‧容腔

112‧‧‧第一側壁

114‧‧‧開口

115‧‧‧開口邊緣

1151‧‧‧上表面

12‧‧‧導線架

121、123‧‧‧接腳

125‧‧‧固晶區

127‧‧‧導線

13‧‧‧發光二極體晶片

14‧‧‧封裝膠

15‧‧‧支撐元件

R‧‧‧延伸線

Claims (10)

1. 一種發光二極體封裝結構，包括：一導線架；一殼體，包覆部份之該導線架，該殼體具有向內凹陷之一容腔，在該容腔底部裸露出該導線架之部份係為一固晶區，而該容腔開口處之邊緣界定為一開口邊緣，其中該開口邊緣具有一與該固晶區平行之上表面；一發光二極體晶片，設置於該固晶區；一封裝膠，充填於該容腔內，並覆蓋於該發光二極體晶片；以及一支撐元件，垂直突出形成於該開口邊緣之上表面。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結構，其中該支撐元件包括至少一對彼此互相對稱且設置於該開口邊緣相對側的突出結構，該等突出結構之數量為偶數。
3. 如申請專利範圍第2項所述之發光二極體封裝結構，其中該支撐元件包括兩對突出結構，分別設置於該開口邊緣之角落。
4. 如申請專利範圍第2項所述之發光二極體封裝結構，其中該支撐元件包括兩對突出結構，分別設置於該開口邊緣。
5. 如申請專利範圍第2項所述之發光二極體封裝結構，其中該等突出結構部分環繞該開口邊緣。
6. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結構，其中該容腔係由一對彼此相對的第一側壁以及一對彼此相對的第二側壁環繞而成，其中該第一、二側壁彼此互相鄰接，且該支 撐元件位在沿該等第一側壁以及該等第二側壁分別延伸之一虛擬的第一延伸線以及一虛擬的第二延伸線下方。
7. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結構，其中該支撐元件係由一環繞該開口邊緣之突出結構所構成。
8. 如申請專利範圍第1至7項中任一項所述之發光二極體封裝結構，其中該支撐元件係與該殼體所使用之材料相同。
9. 一種背光元件，包括：一導光板，其四周邊緣具有至少一入光側；以及複數個如申請專利範圍第1至7項中任一項所述的發光二極體封裝結構，該等發光二極體封裝結構之出射光方向朝向該入光側設置，並且藉由每一該等發光二極體封裝結構上之該支撐元件，使得每一該等發光二極體封裝結構抵靠於該入光側。
10. 一種照明用具，包括一如申請專利範圍第1至7中任一項所述的發光二極體封裝結構。