TWI389350B - Light emitting device - Google Patents

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TWI389350B
TWI389350B TW097150814A TW97150814A TWI389350B TW I389350 B TWI389350 B TW I389350B TW 097150814 A TW097150814 A TW 097150814A TW 97150814 A TW97150814 A TW 97150814A TW I389350 B TWI389350 B TW I389350B
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Shingo Matsuura
Daisuke Sakumoto
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Kyocera Corp
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Description

發光裝置
本發明係關於具有例如發光二極體等發光元件之發光裝置。
近年，具有例如發光二極體等發光元件之發光裝置之開發持續進展。具有發光元件之發光裝置，於例如消耗電力或製品壽命等觀點受到期待。
具有發光元件之發光裝置，對於例如發光強度等發光特性要求更進一步之改善。為提高發光裝置之發光特性，有必要降低例如從發光元件發射之光損失。
根據本發明之一態樣，發光裝置係包含發光元件、基體及透光性層。基體具有包含第1部分及第2部分之上側部分。第1部分包含發光元件之安裝區域且具有第1氣孔率。第2部分包圍第1部分，包含複數之透光性粒子，且具有比第1氣孔率更大之第2氣孔率。透光性層將發光元件封入，且以自第2部分分離之狀態附著於第1部分。
本發明之目的、特點以及優點將由下列詳述說明以及圖式變得更明確。
以下，參照圖1及圖2，對本發明之概念進行說明。發光裝置，包含發光元件1、基體2及透光性層3。
發光元件1係安裝於基體2上。例示性發光元件1，係包 含半導體材料之發光二極體。發光元件1對應於驅動電力發射第1次光。
基體2，具有包含第1部分211及第2部分212之上側部分21。第1部分211具有第1氣孔率。第2部分212包圍第1部分211。第2部分212包含複數之透光性粒子，具有比第1氣孔率更大之第2氣孔率。
參照圖3，對第2部分212之構造進行說明。複數之透光性粒子401經局部性一體化。複數之微胞402，存在於複數之透光性粒子401之間。透光性粒子401，具有比微胞402更大之折射率。從發光元件1發射之第1次光10，入射於透光性粒子401。透光性粒子401及微胞402之界面403，將入射於透光性粒子401之第1次光10以全反射進行反射。第1次光10具有臨界角θ403 以上之入射角θ401 之情形，界面403對第1次光10以全反射進行反射。臨界角θ403 由下式表示。
sinθ403 =n402 /n401
n401 表示透光性粒子401之折射率。n402 表示微胞402之折射率。
再參照圖1及圖2，透光性層3，以自第2部分分離之狀態附著於第1部分。此處之"分離"，係如圖2所示，於透光性層3及第2部分212之間，存在距離32。透光性層3將發光元件1封入。
以下，參照圖式對本發明之幾個例示性實施形態進行說明。
如圖4及圖5所示，於本發明之一實施形態之發光裝置，包含發光元件1、基體2及透光性層3。發光裝置進而包含透鏡4及波長變換構件5。圖4中，為顯示波長變換構件5之內側構造，波長變換構件5被局部省略。圖4中，發光裝置，安裝於假想之xyz空間中xy平面。圖4中，上方向係指假想之z軸之正方向。
發光元件1，安裝於基體2。例示性發光元件1，係包含半導體材料之發光二極體。發光元件1，對應於驅動電力發射第1次光。第1次光具有包含於395nm至410nm之範圍之峰值發光波長。
基體2具有包含第1部分211及第2部分212之上側部分21。基體2包含具有突出部221之副基體22。發光元件1之安裝區域係設於突出部221之上面。第1部分211包含環狀構件213及突出部221。本實施形態之發光裝置，藉由具有包含突出部221之副基體，可改善整體性強度。因此，發光裝置可改善例如發光分布等發光特性。
如圖6所示，例示性環狀構件213，具有環形狀。圖6中，基體2以分解狀態顯示。環狀構件213係設於副基體22上，包圍副基體22之突出部221。環狀構件213實際係由陶瓷構成。環狀構件213具有包含於0.001%至1%範圍之第1氣孔率。本實施形態中環狀構件213之氣孔率之例示性測定方法，係藉由麥克馬提斯(Micromeritics)公司製之孔徑測試儀(Pore Sizer)9310型之水銀壓入法。
例示性之第2部分212具有環形狀。第2部分212係設於副基體22上，包圍第1部分211。第2部分212包含複數之透光性粒子。複數之透光性粒子經局部性一體化。複數之微胞存在於複數之透光性粒子之間。第2部分212形成為多孔狀。第2部分212具有包含於15%至43%之範圍之第2氣孔率。本實施形態中第2部分212之氣孔率之例示性測定方法，係藉由麥克馬提斯(Micromeritics)公司製之孔徑測試儀(Pore Sizer)9310型之水銀壓入法。第2氣孔率比第1氣孔率大。例示性之第2部分212實質上係由陶瓷構成。
例示性副基體22實質上係由陶瓷構成。副基體22具有包含於0.001%至1%之範圍之氣孔率。本實施形態中副基體22之氣孔率之測定方法，係藉由麥克馬提斯(Micromeritics)公司製之孔徑測試儀(Pore Sizer)9310型之水銀壓入法。如圖7所示，副基體22具有複數之電性路徑222。發光元件1經由導電性接合材與複數電性路徑222電性連接。例示性發光裝置中，發光元件1係藉由覆晶連接，安裝於副基體22之突出部221。
再參照圖4及圖5，透光性層3係設於基體2上。透光性層3以自第2部分212分離之狀態附著於第1部分211，將發光元件1封入。層3之"透光性"係指從發光元件1發射之第1次光之至少一部分可透過。例示性之透光性層3實際係由矽酮樹脂構成。透光性層3附著於第1部分211上面。
透鏡4係設於透光性層3上。透鏡4具有透光性。透鏡4之透光性係指可使從發光元件1發射之第1次光之至少一部分透過。例示性之透鏡4實質上係由玻璃材料構成。
波長變換構件5係設於基體2上。波長變換構件5透過空 隙覆蓋發光元件1、透光性層3及透鏡4。波長變換構件5具有拱頂形狀。波長變換構件5對應於從發光元件1發射之第1次光而發射第2次光。波長變換構件5包含基質構件及複數之螢光粒子。基質構件包含透光性材料。基質構件之透光性係指可使從發光元件1發射之第1次光之至少一部分透過。例示性之基質材料為矽酮樹脂。複數之螢光粒子可被從發光元件1所發射之第1次光所激勵。複數之螢光粒子發射出第2次光。從複數之螢光材料發射之第2次光，透射過基質材料。
本實施形態之發光裝置，包含形成為多孔狀之第2部分212。從而，使發光裝置之發光強度獲得改善。更具體而言，藉由第2部分212形成為多孔狀，得以改善第2部分之光反射效率。第2部分212，藉由全反射，反射第1次光及第2次光。
本實施形態中發光裝置，包含第1部分211及透光性層3。第1部分具有比第2部分之第2氣孔率小之第1氣孔率。透光性層3以自第2部分分離之狀態，附著於第1部分211。從而，得以改善發光裝置之例如發光分布等發光特性。藉由第1部分具有比第2部分之第2氣孔率小之第1氣孔率，得以改善透光性層3形狀。得以降低透光性層3於製造步驟中之變形。
本實施形態中，波長變換構件5係接著於形成為多孔狀之第2部分212。從而，得以改善發光裝置之發光強度。具體而言，藉由從發光元件1發射之第1次光由第2部分212反 射，使入射於波長變換構件5之第1次光增大。藉由從波長變換構件5發射之第2次光由第2部分212反射，使發光裝置之發光量增大。
本實施形態中發光裝置之例示性製造方法，包含圖8所示之複數步驟。以符號802表示之步驟，係於副基體22上設環狀構件213。環狀構件213包圍副基體22之突出部221，藉由接合構件固定於副基體22。以符號804表示之步驟，係於副基體22上安裝發光元件1。以符號806表示之步驟，係藉由透光性層3將發光元件1封入。透光性層3之例示性材料為矽酮樹脂。軟化狀態之矽酮樹脂，以封入發光元件1之狀態，設於第1部分211上。藉由第1部分211非為多孔質，得以減低軟化狀態矽酮樹脂之變形。設透光性層3後，將透鏡4設於透光性層3上。如圖9A及圖9B所示，透光性層3整體性設於比第1部分211上緣之更內側。
再參照圖8，以符號808表示之步驟，係於副基體22上設第2部分。第2部分212包圍第1部分211，藉由接合構件固定於副基體22。如圖10A及圖10B所示，透光性層3整體性設於比第2部分212之上面內緣之更內側。
再參照圖8，以符號810表示之步驟，係於第2部分212之上設波長變換構件5。波長變換構件5，藉由接合構件固定於第2部分212。波長變換構件5，在接著於第2部分212前成形之意義上，係預先製造之構件。從而，對波長變換構件5接著於形成為多孔質狀之第2部分212之步驟中，其形狀變形獲得改善。
參照圖11，對本發明之其他實施形態進行說明。其他實施形態中之發光裝置，與圖4及圖5所示之發光裝置相同，包含發光元件1、基體2及透光性層3。發光裝置進而包含透鏡4及波長變換構件5。
其他實施形態中之發光裝置，與圖4及圖5所示之發光裝置不同之處，係關於基體2之突出部221之構造。本實施形態中，突出部221係副安裝基板。以下，本實施形態中，突出部221係以副安裝基板221加以表示。
如圖12所示，副安裝基板221係設於副基體22上。圖12中，發光元件1及副安裝基板221，以與副基體22分解之狀態表示。圖12中，副安裝基板221，以顯示下面之構造為目的，以透視狀態顯示。副安裝基板221中，被透視構造以虛線表示。
副安裝基板221具有複數導體圖案223。複數之導體圖案223係藉由導電性接合材，電性連接於副基體22之複數導體圖案224上。例示性副安裝基板221實質上係由矽構成。其他例示性副安裝基板實質上係由陶瓷構成。
發光元件1，藉由導電性接合材，電性連接於副安裝基板221之複數導體圖案223上。發光元件1係安裝於副安裝基板221上面。
本實施形態中之發光裝置，藉由包含副安裝基板221，而改善其熱控制。更具體而言，對發光裝置，藉由包含比環狀構件213熱傳導率高之副安裝基板221，而改善熱控制。從而，本實施形態中之發光裝置之發光特性獲得改善。
本實施形態中之發光裝置，藉由包含副安裝基板221，包含發光元件1之安裝區域之部分與環狀構件213可由不同材料構成。例示性之發光裝置中，副安裝基板221實質上係由矽構成，環狀構件213實質上係由陶瓷構成。因本實施形態之發光裝置，包含發光元件1之安裝區域之部分與環狀構件213係由不同材料構成，故熱控制可獲得改善。
參照圖13，對本發明之其他實施形態進行說明。其他實施形態中之發光裝置，與圖4及圖5所示之發光裝置相同，包含發光元件1、基體2及透光性層3。發光裝置進而包含透鏡4及波長變換構件5。
其他實施形態中之發光裝置，與圖4及圖5所示之發光裝置之不同處，係關於基體2之第1部分211之構造。本實施形態中，第1部分211係形成為副基體22之一部分。
對本實施形態之發光裝置，藉由第1部分211形成為副基體22之一部分，使整體性強度得以改善。從而，使本實施形態之發光裝置之例如發光分布等發光特性獲得改善。對本實施形態之發光裝置，藉由第1部分211形成為副基體22之一部分，得以減少零件數。
參照圖14，對本發明之其他實施形態進行說明。其他實施形態中之發光裝置，與圖4及圖5所示之發光裝置相同，包含發光元件1、基體2及透光性層3。發光裝置進而包含透鏡4及波長變換構件5。
其他實施形態中之發光裝置，與圖4及圖5所示之發光裝置之不同處，係關於基體2之第1部分211及第2部分212之構造。本實施形態中，第1部分211及第2部分212係形成為副基體22之一部分。第1部分211及第2部分212係一體化形成。
對本實施形態之發光裝置，藉由第1部分211及第2部分212形成為副基體22之一部分，得以改善整體性強度。從而，對本實施形態之發光裝置，得以改善發光分布等發光特性。對本實施形態之發光裝置，藉由第1部分211及第2部分212形成為副基體22之一部分，得以減少零件數。
參照圖15，對本發明之其他實施形態進行說明。其他實施形態中之發光裝置，與圖4及圖5所示之發光裝置相同，包含發光元件1、基體2及透光性層3。發光裝置進而包含透鏡4及波長變換構件5。
其他實施形態中之發光裝置，與圖4及圖5所示之發光裝置之不同處，係關於透光性層3之構造。本實施形態中，透光性層3局部性接於環狀構件213之內側表面。透光性層3局部進入環狀構件213與突出部221之間。
對本實施形態之發光裝置，藉由透光性層3局部性接於環狀構件213之內側表面，得以改善透光性層3之形狀。更具體而言，製造步驟中，對軟化狀態之透光性層3，藉由環狀構件213，對形成區域及形狀進行控制。對本實施形態之發光裝置，藉由改善透光性層3之形狀，可改善例如發光分布等發光特性。
參照圖16，對本發明之其他實施形態進行說明。其他實施形態中之發光裝置，與圖15所示之發光裝置相同，包含發光元件1、基體2及透光性層3。發光裝置進而包含透鏡4及波長變換構件5。
其他實施形態中之發光裝置，與圖15所示之發光裝置之不同處，係關於基體2之突出部221之構造。本實施形態中，突出部221係副安裝基板。以下，本實施形態中，突出部221係以副安裝基板221表示。
對本實施形態中之發光裝置，藉由包含副安裝基板221，使熱控制獲得改善。更具體而言，對發光裝置，藉由包含熱傳導率比環狀構件213高之副安裝基板221，使熱控制獲得改善。從而，對本實施形態中之發光裝置，發光特性獲得改善。
參照圖17，對本發明之其他實施形態進行說明。其他實施形態中之發光裝置，與圖15所示之發光裝置相同，包含發光元件1、基體2及透光性層3。發光裝置進而包含透鏡4及波長變換構件5。
其他實施形態中之發光裝置，與圖15所示之發光裝置之不同處，係關於基體2之第1部分211之構造。本實施形態中，第1部分211係形成為副基體22之一部分。
對本實施形態之發光裝置，藉由第1部分211形成為副基體22之一部分，得以改善整體性強度。因此，對本實施形態之發光裝置，可改善例如發光分布等發光特性。對本實施形態之發光裝置，藉由第1部分211形成為副基體22之一部分，得以減少零件數。
參照圖18，對本發明之其他實施形態進行說明。其他實施形態中之發光裝置，與圖15所示之發光裝置相同，包含發光元件1、基體2及透光性層3。發光裝置進而包含透鏡4及波長變換構件5。
其他實施形態中之發光裝置，與圖15所示之發光裝置之不同處，係關於基體2之第1部分211及第2部分212之構造。本實施形態中，第1部分211及第2部分212係形成為副基體22之一部分。第1部分211及第2部分212經一體化形成。
對本實施形態之發光裝置，藉由第1部分211及第2部分212形成為副基體22之一部分，得以改善整體性強度。從而，對本實施形態之發光裝置，得以改善例如發光分布等發光特性。對本實施形態之發光裝置，藉由第1部分211及第2部分212形成為副基體22之一部分，得以減少零件數。
本發明，在不脫離其精神及主要特徵之範圍內，可以其他各種各樣之形態進行實施。從而，前述之實施形態在所有意義上不過為單純之例示，本發明之範圍係於申請專利範圍所示者，並不受說明書本文任何拘束。此外，屬於申請專利範圍之變形或變更均在本發明之範圍內。
1．．．發光元件
2．．．基體
3．．．透光性層
4．．．透鏡
5．．．波長變換構件
10．．．第1次光
21．．．上側部分
22．．．副基體
100．．．視線
102．．．視線
211．．．第1部分
212．．．第2部分
213．．．環狀構件
221．．．突出部(副安裝基板)
222．．．電性路徑
223、224．．．導體圖案
401．．．透光性粒子
402．．．微胞
403．．．界面
圖1係表示本發明之概念。
圖2係表示於圖1之視線100之平面圖。
圖3係表示圖1及圖2所示之第2部分之構造。
圖4係表示於本發明之一實施形態之發光裝置。
圖5係表示圖4所示之發光裝置之剖面圖。
圖6係表示圖1及圖2所示之基體2。
圖7係表示圖1至圖3所示之發光元件1之安裝構造。
圖8係表示圖4及圖5所示之發光裝置之例示性製造方法。
圖9A係表示於圖8所示之步驟806所得之構造。
圖9B係表示於圖9A之視線102之平面圖。
圖10A係表示於圖8所示之步驟806所得之構造。
圖10B係表示於圖10A之視線102之平面圖。
圖11係表示於本發明之其他實施形態之發光裝置。
圖12係表示圖11所示之副基座基板221。
圖13係表示於本發明之其他實施形態之發光裝置。
圖14係表示於本發明之其他實施形態之發光裝置。
圖15係表示於本發明之其他實施形態之發光裝置。
圖16係表示於本發明之其他實施形態之發光裝置。
圖17係表示於本發明之其他實施形態之發光裝置。
圖18係表示於本發明之其他實施形態之發光裝置。
1．．．發光元件
2．．．基體
3．．．透光性層
21．．．上側部分
100．．．視線
211．．．第1部分
212．．．第2部分

Claims (10)

  1. 一種發光裝置，其係包含：發光元件；基體，其係具有包含第1部分及第2部分之上側部分；前述第1部分包含前述發光元件之安裝區域且具有第1氣孔率；前述第2部分包圍前述第1部分，包含複數之透光性粒子，且具有比前述第1氣孔率大之第2氣孔率；透光性層，其係將前述發光元件封入，且以自前述第2部分分離之狀態附著於前述第1部分；其中前述第1部分及前述第2部分經一體化形成。
  2. 如請求項1之發光裝置，其中前述基體具備包含具有前述安裝區域之突出部之副基體。
  3. 如請求項1之發光裝置，其中前述基體具有設有前述安裝區域之副安裝基板。
  4. 如請求項3之發光裝置，其中前述副安裝基板包含矽。
  5. 如請求項3之發光裝置，其中前述副安裝基板包含陶瓷。
  6. 如請求項1之發光裝置，其中前述基體具有包含前述第1部分之副基體。
  7. 如請求項1之發光裝置，其中前述第1部分具有自前述安裝區域分離之環狀構件。
  8. 如請求項7之發光裝置，其中前述透光性層進入前述安裝區域及前述環狀構件之間。
  9. 如請求項1之發光裝置，其進而具備覆蓋前述透光性層 且接著於前述第2部分之波長變換構件。
  10. 如請求項1之發光裝置，其中前述第2部分包含陶瓷。
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