TWI431813B - Light emitting diode components - Google Patents

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Description

發光二極體元件
本發明係有關發光二極體元件，特別是有關於控制半導體發光晶粒發光波長波段之發光二極體元件。
目前，所知有關於提高及均勻化發光二極體發光率之技術，可細分為：1.基材的設計(包含取光與散熱)2.晶片的選擇與排列方式3.固晶之方式4.金線線型與粗細5.螢光體種類與塗佈結構6.光學鏡體的曲率與折射率。如上所述，每一道關鍵製程皆對發光二極體的散熱性能、光通量、發光效率、相對溫色(CCT)、演色性(CRI)、光色的均勻性及壽命等特性影響甚深。故，欲將發光二極體發光率發揮至淋漓盡致，則必須著重於每一個細節。準此，本發明遂提供一種發光二極體元件，藉由控制發光晶粒發光波長之範圍，俾使發光二極體元件之發光均勻化，同時更可消化生產線上多餘的庫存發光晶粒。
首先陳明，為均勻化發光二極體元件之發光亮度，本發明提供一種發光二極體元件，其特性在於此元件包含複數個發光主波長在控制範圍內之半導體發光晶粒。
準此，根據本發明之目的，發明人提出一種發光二極體元件，其 包含一基板以及複數個發光主波長介於440奈米至490奈米之間的半導體發光晶粒。其中，該些半導體發光晶粒係設置於該基板上，同時與基板電性連接。再者，該些半導體發光晶粒之最大發光主波長與最小發光主波長間的波長差係至少10奈米。
進步言之，藉由上述半導體發光晶粒發光主波長之均勻配置，可使平均發光主波長介於450奈米至470奈米之間，更精確的來說，該些半導體發光晶粒之平均發光主波長較佳係介於453奈米至460奈米。爰此，藉由如上之配置，不僅可使本發明之發光二極體元件之發光均勻化，更能夠消化生產線上多餘的庫存半導體發光晶粒。換句話說，首先可預設中心半導體發光晶粒為最佳之發光主波長，另外只要符合發光主波長波段之範圍、最大與最小發光主波長間的波長差及平均發光主波長等條件，其餘的半導體發光晶粒即可隨機配置。再者，本發明之發光二極體元件可進一步包含其他波段的半導體發光晶粒，例如發光主波長介於620奈米至770奈米之紅光半導體發光晶粒以及發光主波長介於490奈米至580奈米之綠光半導體發光晶粒，將各色光均勻地混光後，藉此獲得一白光發光二極體元件。
除此之外，本發明之發光二極體元件亦可包含一封裝結構，該封裝結構係覆蓋所有半導體發光晶粒。在此強調，所謂的封裝結構有多種不同之結構配置，第一種封裝結構即為遠端螢光體結構(Remote Phosphor)之雙層結構，此封裝結構包含一螢光層與一封裝層，螢光層係由混合黃色螢光粉之透明膠材所組成，封裝層係由矽膠或樹脂膠所組成。第二種封裝結構為均勻塗佈結構( Uniform Distribution)，此封裝結構充填著螢光粉，第三種封裝結構為共型塗佈結構(Conformal Distribution)，此封裝結構之螢光粉貼附著半導體發光晶粒而設置。總而言之，半導體發光晶粒所發出的光激發該螢光層，螢光層並因此被激發而發出主波長係介於520奈米至660奈米之間的光，俾藉以達成調整色溫及最佳化照明亮度。
依前揭說明，依本發明之發光二極體元件，其可具有一或多個下述特色及優點：
(1)本發明之發光二極體元件，藉由控制半導體發光晶粒發光主波長波段在440奈米至490奈米之間、最大與最小發光主波長間的波長差至少10奈米及平均發光主波長在450奈米至470奈米之間，俾使發光二極體元件之發光均勻化，同時消化生產線上多餘的庫存半導體發光晶粒。
(2)本發明之發光二極體元件，參雜有螢光粉之封裝結構具有高度的色彩控制能力。
(3)本發明之發光二極體元件，由矽膠所組成之封裝結構具有高折射率、高耐溫性、絕緣性、化學穩定性及高透光性等特性。
100‧‧‧基板
210‧‧‧第一半導體發光晶粒
220‧‧‧第二半導體發光晶粒
230‧‧‧第三半導體發光晶粒
300‧‧‧封裝結構
310‧‧‧封裝層
320‧‧‧螢光層
321‧‧‧螢光粉
400‧‧‧第四半導體發光晶粒
410‧‧‧第五半導體發光晶粒
第1圖係為本發明之發光二極體元件之第一實施例之示意圖。
第2圖係為本發明之發光二極體元件之第二實施例之示意圖。
第3圖係為本發明之發光二極體元件之第三實施例之示意圖。
第4圖係為本發明之發光二極體元件之第四實施例之示意圖。
第5圖係為本發明之發光二極體元件之第五實施例之示意圖。
以下將參照相關圖式，說明依本發明之種發光二極體元件之實施例，為使便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明之。
首先，懇請鈞審參閱第1圖，其係分別為本發明之發光二極體元件之第一實施例之示意圖。衡酌第1圖中的第一實施例，所述之發光二極體元件係包含一基板100以及複數個半導體發光晶粒210-230。其中，所有半導體發光晶粒210-230係設置於該基板100上，同時半導體發光晶粒210-230與基板100電性連接。詳言之，該些半導體發光晶粒210-230可發出顏色近似的可見光，在此第一實施例中舉例可為藍光，其發光主波長係介於440奈米至490奈米之間，再者當中半導體發光晶粒210-230之最大發光主波長與最小發光主波長間的波長差係至少10奈米。具體而言，第1圖中的第一半導體發光晶粒210之發光主波長為445奈米，第二半導體發光晶粒220之發光主波長為455奈米，第三半導體發光晶粒230之發光主波長為465奈米，複數個半導體發光晶粒210-230之發光主波長皆位於440奈米至490奈米之間，即所謂的藍光波段。除此之外，第三半導體發光晶粒230之發光波長(最大發光波長)與第一半導體發光晶粒210之發光波長(最小發光波長)之間的差距為20奈米，其大於10奈米。
進一步論述，藉由上述半導體發光晶粒210-230發光波長之均勻配置，可使平均發光波長介於A50奈米至470奈米之間，如上述第 一實施例之平均發光波長為455奈米。更精確的來說，該些半導體發光晶粒210-230之平均發光主波長較佳係介於453奈米至460奈米之間。藉由如上之配置，不僅可使本發明之發光二極體元件之發光均勻化，更能夠消化生產線上多餘的庫存半導體發光晶粒210-230。換言之，首先可預設中心半導體發光晶粒220為最佳之發光波長，另外只要符合發光波長波段之範圍、最大與最小發光主波長間的波長差及平均發光波長等條件，其餘的半導體發光晶粒210、230即可隨機配置。同時，藉由符合上述條件之多種半導體發光晶粒210-230之配置，俾使所有半導體發光晶粒210-230之平均發光主波長接近該最佳之發光波長。
復次，本發明之發光二極體元件更包含一封裝結構300，該封裝結構300係覆蓋所有半導體發光晶粒210-230。在此強調，所謂的封裝結構300有多種不同之結構配置，第一實施例中的封裝結構300包含一螢光層320與一封裝層310，螢光層320係由混合黃色螢光粉321之透明膠材所組成，封裝層310係由矽膠或樹脂膠所組成。在此，吾人定義此封裝結構300為遠端螢光體結構(Remote Phosphor)之雙層結構。其中，該些半導體發光晶粒210-230可發光激發該螢光層320，螢光層320並因被激發而發出主波長係介於520奈米至660奈米之間的光，俾藉以達成調整色溫及最佳化照明亮度。
補充說明，大致上來說本發明之半導體發光晶粒210-230之個數為2至5個，且各該些半導體發光晶粒210-230間係以並聯方式電性連接。
請接續參閱第2圖及第3圖，其係分別為本發明之發光二極體元件之第二實施例之示意圖及本發明之發光二極體元件之第三實施例之示意圖。基本上，第二實施例及第三實施例除了封裝結構300之設置不同，其餘皆與第一實施例並無二致。承上所述，所謂的封裝結構300有多種不同之結構配置，在第二實施例中的封裝結構300充填著螢光粉321，此種封裝結構300在傳統上定義為均勻塗佈結構(Uniform Distribution)。此外，在第三實施例中的封裝結構300之螢光粉321貼附著半導體發光晶粒210-230而設置，此種封裝結構300一般來說定義為共型塗佈結構(Conformal Distribution)，其功效係著重改善發光顏色均勻性。
總而言之，本發明之發光二極體元件主要目的為使發光波長均勻化，另一衍生之目的為消化多餘庫存之半導體發光晶粒210-230。倘若選定好第二半導體發光晶粒220(中心半導體發光晶粒)，其具有一預設之發光波長，其餘的半導體發光晶粒210、230只要能夠符合以上所言波段之範圍、波長差及平均發光波長等條件，即可以該第二半導體發光晶粒220為中心而環繞配置，並藉以達如上之目的，合此述明。
此外，請參閱第4圖，第4圖係為本發明之發光二極體元件之第四實施例之示意圖。在第4圖中，本發明之半導體發光晶粒210、230之個數為2個，其中封裝結構300之螢光粉321貼附著半導體發光晶粒210、230而設置，詳言之，即便只有半導體發光晶粒210、230，半導體發光晶粒210、230只要能夠符合以上所言波段之範圍、波長差及平均發光波長等條件其平均發光主波長，亦可達 到本發明之發光二極體元件目的，也就是為使發光波長均勻化。
另外，請參閱第5圖，第5圖係為本發明之發光二極體元件之第五實施例之示意圖。在第5圖中，在封裝結構300內具有4個半導體發光晶粒210、230、400、410，其中半導體發光晶粒210、230之發光主波長介於440奈米至490奈米之間，而半導體發光晶粒400之發光主波長介於620奈米至770奈米之間，半導體發光晶粒410之發光主波長介於490奈米至580奈米之間。其中，半導體發光晶粒210、230會發出藍光，半導體發光晶粒400會發出紅光，以及半導體發光晶粒410會發出綠光，將各色光均勻地混光後，藉此獲得一白光發光二極體元件。
綜合所述，依據本發明之主要技術特徵之實施樣態不僅只在於此五個實施例，以上所述僅為最佳實施例的揭示，而非用以限定本發明。任何未脫離本發明之精神與範疇，而進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。
100‧‧‧基板
210‧‧‧第一半導體發光晶粒
220‧‧‧第二半導體發光晶粒
230‧‧‧第三半導體發光晶粒
300‧‧‧封裝結構
310‧‧‧封裝層
320‧‧‧螢光層
321‧‧‧螢光粉

Claims (10)

  1. 一種發光二極體元件，包含：一基板；以及複數個發光主波長介於440奈米至490奈米之間的半導體發光晶粒，該些半導體發光晶粒係設置於該基板上，且與該基板電性連接，其中該些半導體發光晶粒之最大發光主波長與最小發主光波長間的波長差係至少10奈米，該複數個半導體發光晶粒之平均發光主波長介於453奈米至460奈米之間，並令其中一該半導體發光晶粒為一中心半導體發光晶粒，而其餘該複數個半導體發光晶粒係以該中心半導體發光晶粒為中心圍繞配置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體元件，更包含一封裝結構，該封裝結構係覆蓋該些半導體發光晶粒。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之發光二極體元件，其中該封裝結構更包含一螢光層與一封裝層。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之發光二極體元件，其中該些半導體發光晶粒發光激發該螢光層，該螢光層並藉以發光，該螢光層之發光波長係介於520奈米至660奈米之間。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之發光二極體元件，其中該螢光層係由混合黃色螢光粉之透明膠材所組成。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體元件，其中該些半導體發光晶粒之平均發光主波長係介於450奈米至470奈米之間。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體元件，其中該些半導體 發光晶粒之平均發光主波長係介於453奈米至460奈米之間。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體元件，其中各該些半導體發光晶粒間係以並聯方式電性連接。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體元件，其中該些半導體發光晶粒之個數為2至5個。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體元件，更包含設置於該基板上且與該基板電性連接之一發光主波長介於620奈米至770奈米之間的半導體發光晶粒以及一發光主波長介於490奈米至580奈米之間的半導體發光晶粒。
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