TWI475725B - 使用預製螢光帽蓋以調整空間色彩均勻度與配光曲線的發光二極體封裝結構 - Google Patents

Description

使用預製螢光帽蓋以調整空間色彩均勻度與配光曲線 的發光二極體封裝結構

本發明係有關於一種發光二極體封裝結構，尤指一種使用預製螢光帽蓋以調整空間色彩均勻度與配光曲線的發光二極體封裝結構。

發光二極體(LED)與傳統光源比較，發光二極體係具有體積小、省電、發光效率佳、壽命長、操作反應速度快、且無熱輻射與水銀等有毒物質的污染等優點，因此近幾年來，發光二極體的應用面已極為廣泛。過去由於發光二極體之亮度還無法取代傳統之照明光源，但隨著技術領域之不斷提升，目前已研發出高照明輝度之高功率發光二極體，其足以取代傳統之照明光源。然而，傳統發光二極體封裝結構所能夠呈現的空間色彩均勻度與配光曲線皆無法達到最佳情況且皆不能隨著不同的需要來進行調整。故，如何藉由結構的設計，來得到所想要的空間色彩均勻度與配光曲線，已成為該項事業人事所欲解決的重要課題。

本發明實施例在於提供一種使用預製螢光帽蓋以調整空間色彩均勻度與配光曲線的發光二極體封裝結構。

本發明其中一實施例所提供的一種使用預製螢光帽蓋以調整空間色彩均勻度與配光曲線的發光二極體封裝結構，其包括：一基板單元、一發光單元、一透明封裝單元、及一螢光蓋體單元。一基板單元，其包括至少一基板本體；發光單元包括至少一設置於基板本體上且電性連接於基板本體的發光元件，其中發光元件所產生的發射光源 呈現一特定的配光曲線。透明封裝單元包括一成形於基板本體上且覆蓋發光元件的透明封裝膠體，其中透明封裝膠體的上表面為一固定弧面，且透明封裝膠體為一厚度固定透明膠體。發光元件所產生的發射光源通過透明封裝膠體以形成一經過光源，且經過光源呈現一特定的配光曲線。螢光蓋體單元包括一成形於基板本體上且覆蓋透明封裝膠體的預製螢光蓋體，且預製螢光蓋體與透明封裝膠體彼此分離一特定距離，以使得預製螢光蓋體與透明封裝膠體之間形成一容置部，其中預製螢光蓋體的上表面為一依據上述發射光源或經過光源所呈現的特定的配光曲線來調整之可調整弧面，且預製螢光蓋體的厚度係依據可調整弧面相對於基板本體的高度來調整，以使得預製螢光蓋體形成一非等厚的預製螢光蓋體。發光元件所產生的發射光源依序通過透明封裝膠體、容置部、與預製螢光蓋體以形成一投射光源，投射光源的空間色彩均勻度與配光曲線係依據上述非等厚的預製螢光蓋體來調整。

綜上所述，本發明實施例所提供的發光二極體封裝結構，其可透過“非等厚的預製螢光蓋體”的設計，以使得本發明的發光二極體封裝結構，除了出光效率能夠被有效提升外，其所呈現的空間色彩均勻度與配光曲線可隨著非等厚的預製螢光蓋體來任意調整。

為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

〔第一實施例〕

請參閱圖1A至圖1D所示，本發明第一實施例提供一種使用預製螢光帽蓋以調整空間色彩均勻度與配光曲線的發光二極體封裝結構Z，其包括：一基板單元1、一發光單元2、一透明封裝單元3、及一螢光蓋體單元4。

首先，基板單元1包括至少一基板本體10。舉例來說，基板本體10可為一電路基板，其上表面具有多個導電線路(圖未示)。

再者，發光單元2包括至少一設置於基板本體10上且電性連接於基板本體10的發光元件20，其中發光元件20所產生的發射光源L1可呈現一特定的配光曲線(此配光曲線可顯示在不同發光角度下所相對應的不同發光強度(lm/sr或candela((燭光))。當然，依據不同的設計需求，本發明的發光單元2亦可包括多個同時設置於基板本體10上且同時電性連接於基板本體10的發光元件20。舉例來說，發光元件20可為一藍色發光二極體裸晶，且發光元件20可透過打線或覆晶的方式以電性連接於基板本體10。

此外，透明封裝單元3包括一成形於基板本體10上且覆蓋發光元件20的透明封裝膠體30(如圖1A所示)，其中透明封裝膠體30的上表面為一固定弧面300A，且透明封裝膠體30為一不需調整厚度的厚度固定透明膠體。依據不同的設計需求，透明封裝膠體30可為一由矽膠30A或環氧樹脂30B所形成之透明膠體。舉例來說，可先透過壓模的方式將液態矽膠或液態環氧樹脂成形於基板本體10上以覆蓋發光元件20，然後再透過烘烤的方式來固化液態矽膠或液態環氧樹脂，最後即可完成上述由矽膠30A 或環氧樹脂30B所形成的透明封裝膠體30。

另外，螢光蓋體單元4包括一成形於基板本體10上且覆蓋透明封裝膠體30的預製螢光蓋體40(如圖1B所示)，且預製螢光蓋體40與透明封裝膠體30彼此分離一特定距離，以使得預製螢光蓋體40與透明封裝膠體30之間形成一容置部R，其中預製螢光蓋體40的上表面為一可依據上述發射光源L1所呈現的一特定的配光曲線來進行調整之可調整弧面400A，且預製螢光蓋體40的厚度係依據可調整弧面400A相對於基板本體10的高度來進行調整，以使得預製螢光蓋體40可形成一非等厚的預製螢光蓋體。舉例來說，依據不同的設計需求，預製螢光蓋體40可為一由矽膠40A及多個螢光顆粒40C相互混合或一由環氧樹脂40B及多個螢光顆粒40C相互混合所形成之螢光罩體。再者，容置部R可為一位於預製螢光蓋體40與透明封裝膠體30之間的空氣層或矽油層，預製螢光蓋體40的折射率可大於或小於透明封裝膠體30的折射率，且空氣層或矽油層的折射率一定小於透明封裝膠體30與預製螢光蓋體40兩者的折射率。

因此，發光元件20所產生的發射光源L1依序通過透明封裝膠體30、容置部R、與預製螢光蓋體40以形成一投射光源L3(如圖1B所示)，且投射光源(light-projecting source)L3的空間色彩均勻度與配光曲線係依據上述非等厚的預製螢光蓋體來進行調整。換言之，當發光元件20所產生的發射光源L1依序通過透明封裝膠體30、容置部R、與預製螢光蓋體40時，即可產生一從預製螢光蓋體40的可調整弧面400A向外投射出去的投射光源L3。此外， 由於預製螢光蓋體40的厚度可依據可調整弧面400A相對於基板本體10的高度來進行調整，所以設計者可依據上述非等厚的預製螢光蓋體來調整投射光源L3的空間色彩均勻度與配光曲線。

舉例來說，首先，設計者可先將發光元件20電性連接於基板本體10。然後，由發光元件20所產生的發射光源L1來取得一特定的配光曲線。接著，將透明封裝膠體30覆蓋發光元件20，且將預製螢光蓋體40覆蓋透明封裝膠體30。緊接著，可依據可調整弧面400A相對於基板本體10的高度來調整預製螢光蓋體40的厚度，以使得預製螢光蓋體40形成一非等厚的預製螢光蓋體。舉例來說，例如圖1B所示，預製螢光蓋體40的可調整弧面400A由下往上漸漸遠離透明封裝膠體30的固定弧面300A，以使得預製螢光蓋體40的厚度由下往上漸漸變厚。最後，依序通過透明封裝膠體30、容置部R、與預製螢光蓋體40時所產生的投射光源L3能夠依據上述非等厚的預製螢光蓋體來呈現設計者所想要的空間色彩均勻度(如圖1C所示)與配光曲線(如圖1D所示)。

當然，如圖1A所示，發光元件20所產生的發射光源L1通過透明封裝膠體20時可形成一“經過光源(light-passing source)”L2，且經過光源L可呈現一特定的配光曲線。因此，如圖1B所示，預製螢光蓋體40的上表面亦可為一依據經過光源L2所呈現的一特定的配光曲線來進行調整之可調整弧面400A，且預製螢光蓋體40的厚度係依據可調整弧面400A相對於基板本體10的高度來進行調整，以使得預製螢光蓋體40形成一非等厚的預製螢 光蓋體。由於預製螢光蓋體40的厚度可依據可調整弧面400A相對於基板本體10的高度來進行調整，所以設計者亦可依據上述非等厚的預製螢光蓋體來調整投射光源L3的空間色彩均勻度與配光曲線。換言之，形成於預製螢光蓋體40上表面的可調整弧面400A可選擇性地依據發射光源L1所呈現的一特定的配光曲線或依據經過光源L2所呈現的一特定的配光曲線來進行調整。

再者，透過“預製螢光蓋體40的折射率大於上述形成空氣層或矽油層的容置部R的折射率”的設計，以使得上述被導引至容置部R的經過光源L2能夠在全反射機率被降低的情況下有效率地穿過預製螢光蓋體40，進而投射出高發光效能的白色光束。換言之，當經過光源L2從折射率小的物質(上述形成空氣層或矽油層的容置部R)傳遞至折射率較大的物質(預製螢光蓋體40)時，大部分的經過光源L2皆能夠有效地穿過預製螢光蓋體40，而不會受到預製螢光蓋體40的反射而折回至容置部R內。藉此，本發明可透過預製預製螢光蓋體40的使用，以有效地提升發光二極體封裝結構Z的出光效率。

〔第二實施例〕

請參閱圖2所示，本發明第二實施例提供一種使用預製螢光帽蓋以調整空間色彩均勻度與配光曲線的發光二極體封裝結構Z。由圖2與圖1的比較可知，第二實施例與第一實施例最大的不同在於：在第二實施例中，發光單元2包括至少兩個設置於基板本體10上且電性連接於基板本體10的發光元件20。預製螢光蓋體40可被分成至少兩個相對稱的螢光層40’，上述至少兩個發光元件20分 別對應地設置於上述至少兩個螢光層40’，上述至少兩個螢光層40’的交接處形成一第一厚度D1，每一個螢光層40’的其中一末端接觸基板本體10以形成一第二厚度D2，且第一厚度D1小於第二厚度D2。因此，由於預製螢光蓋體40的厚度可依據可調整弧面400A相對於基板本體10的高度來進行調整，以使得預製螢光蓋體40可形成一非等厚的預製螢光蓋體，所以設計者亦可依據上述非等厚的預製螢光蓋體來調整投射光源L3的空間色彩均勻度與配光曲線。

〔第三實施例〕

請參閱圖3A及圖3B所示，本發明第三實施例提供一種使用預製螢光帽蓋以調整空間色彩均勻度與配光曲線的發光二極體封裝結構Z。由圖3A與圖1A的比較及圖3B與圖1B的比較可知，第三實施例與第一實施例最大的不同在於：在第三實施例中，發光元件20所產生的發射光源L1通過透明封裝膠體30以形成一經過光源L2，且經過光源L2呈現一特定的配光曲線，其中透明封裝膠體30的上表面為一依據上述經過光源L2所呈現的一特定配光曲線來進行調整之可調整弧面300B，且透明封裝膠體30為一厚度可調整透明膠體。此外，預製螢光蓋體40的上表面為一固定弧面400B，且預製螢光蓋體40的厚度係依據透明封裝膠體30的可調整弧面300B相對於基板本體10的高度來進行調整，以使得預製螢光蓋體40形成一非等厚的預製螢光蓋體。舉例來說，預製螢光蓋體40可被分成至少兩個相對稱的螢光層40’，上述至少兩個螢光層40’的交接處形成一第一厚度D1，每一個螢光層40’的其中一 末端接觸基板本體10以形成一第二厚度D2，且第一厚度D1大於第二厚度D2。

因此，當發光元件20所產生的發射光源L1依序通過透明封裝膠體30、容置部R、與預製螢光蓋體40以形成一投射光源L3時(如圖3B所示)，投射光源L3的空間色彩均勻度與配光曲線可依據上述非等厚的預製螢光蓋體來進行調整。

〔實施例的可能功效〕

綜上所述，本發明實施例所提供的發光二極體封裝結構，其可透過“非等厚的預製螢光蓋體”的設計，以使得本發明的發光二極體封裝結構，除了出光效率能夠被有效提升外，其所呈現的空間色彩均勻度與配光曲線可隨著非等厚的預製螢光蓋體來任意調整。

以上所述僅為本發明之較佳可行實施例，非因此侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之等效技術變化，均包含於本發明之範圍內。

Z‧‧‧發光二極體封裝結構

1‧‧‧基板單元

10‧‧‧基板本體

2‧‧‧發光單元

20‧‧‧發光元件

L1‧‧‧發射光源

L2‧‧‧經過光源

L3‧‧‧投射光源

3‧‧‧透明封裝單元

30‧‧‧透明封裝膠體

300A‧‧‧固定弧面

300B‧‧‧可調整弧面

30A‧‧‧矽膠

30B‧‧‧環氧樹脂

4‧‧‧螢光蓋體單元

40‧‧‧預製螢光蓋體

40’‧‧‧螢光層

400A‧‧‧可調整弧面

400B‧‧‧固定弧面

40A‧‧‧矽膠

40B‧‧‧環氧樹脂

40C‧‧‧螢光顆粒

R‧‧‧容置部

D1‧‧‧第一厚度

D2‧‧‧第二厚度

圖1A為本發明為半成品時的第一實施例的側視剖面示意圖。

圖1B為本發明為成品時的第一實施例的側視剖面示意圖。

圖1C為本發明第一實施例的色空間分佈圖。

圖1D為本發明第一實施例的配光曲線圖。

圖2為本發明第二實施例的側視剖面示意圖。

圖3A為本發明為半成品時的第三實施例的側視剖面示意圖。

圖3B為本發明為成品時的第三實施例的側視剖面示意圖。

Z‧‧‧發光二極體封裝結構

1‧‧‧基板單元

10‧‧‧基板本體

2‧‧‧發光單元

20‧‧‧發光元件

L1‧‧‧發射光源

L2‧‧‧經過光源

L3‧‧‧投射光源

3‧‧‧透明封裝單元

30‧‧‧透明封裝膠體

300A‧‧‧固定弧面

30A‧‧‧矽膠

30B‧‧‧環氧樹脂

4‧‧‧螢光蓋體單元

40‧‧‧預製螢光蓋體

400A‧‧‧可調整弧面

40A‧‧‧矽膠

40B‧‧‧環氧樹脂

40C‧‧‧螢光顆粒

R‧‧‧容置部

Claims (6)

1. 一種使用預製螢光帽蓋以調整空間色彩均勻度與配光曲線的發光二極體封裝結構，其包括：一基板單元，其包括至少一基板本體；一發光單元，其包括至少兩個設置於上述至少一基板本體上且電性連接於上述至少一基板本體的發光元件，其中上述至少兩個發光元件所產生的發射光源呈現一特定的配光曲線；一透明封裝單元，其包括一成形於上述至少一基板本體上且覆蓋上述至少兩個發光元件的透明封裝膠體，其中該透明封裝膠體的上表面為一固定弧面，且該透明封裝膠體為一厚度固定透明膠體；以及一螢光蓋體單元，其包括一成形於上述至少一基板本體上且覆蓋該透明封裝膠體的預製螢光蓋體，且該預製螢光蓋體與該透明封裝膠體彼此分離一特定距離，以使得該預製螢光蓋體與該透明封裝膠體之間形成一容置部，其中該預製螢光蓋體的上表面為一依據上述特定的配光曲線來調整之可調整弧面，且該預製螢光蓋體的厚度係依據該可調整弧面相對於上述至少一基板本體的高度來調整，以使得該預製螢光蓋體形成一非等厚的預製螢光蓋體；其中，該容置部為一位於該預製螢光蓋體與該透明封裝膠體之間的矽油層，該預製螢光蓋體的折射率大於或小於該透明封裝膠體的折射率，且該矽油層的折射率小於該透明封裝膠體與該預製螢光蓋體兩者的折射率； 其中，該預製螢光蓋體被分成至少兩個相對稱的螢光層，上述至少兩個發光元件分別對應地設置於上述至少兩個螢光層，上述至少兩個螢光層的交接處形成一第一厚度，每一個螢光層的其中一末端接觸上述至少一基板本體以形成一第二厚度，且該第一厚度小於該第二厚度；其中，上述至少兩個發光元件所產生的發射光源依序通過該透明封裝膠體、該容置部、與該預製螢光蓋體以形成一投射光源，該投射光源的空間色彩均勻度與配光曲線係依據上述非等厚的預製螢光蓋體來調整。
2. 如申請專利範圍第1項所述之使用預製螢光帽蓋以調整空間色彩均勻度與配光曲線的發光二極體封裝結構，其中該透明封裝膠體為一由矽膠或環氧樹脂所形成之透明膠體。
3. 如申請專利範圍第1項所述之使用預製螢光帽蓋以調整空間色彩均勻度與配光曲線的發光二極體封裝結構，其中該預製螢光蓋體為一由矽膠及多個螢光顆粒相互混合或一由環氧樹脂及多個螢光顆粒相互混合所形成之螢光罩體。
4. 一種使用預製螢光帽蓋以調整空間色彩均勻度與配光曲線的發光二極體封裝結構，其包括：一基板單元，其包括至少一基板本體；一發光單元，其包括至少兩個設置於上述至少一基板本體上且電性連接於上述至少一基板本體的發光元件；一透明封裝單元，其包括一成形於上述至少一基板本體上且覆蓋上述至少兩個發光元件的透明封裝膠體，其 中該透明封裝膠體的上表面為一固定弧面，且該透明封裝膠體為一厚度固定透明膠體，其中上述至少兩個發光元件所產生的發射光源通過該透明封裝膠體以形成一經過光源，且該經過光源呈現一特定的配光曲線；以及一螢光蓋體單元，其包括一成形於上述至少一基板本體上且覆蓋該透明封裝膠體的預製螢光蓋體，且該預製螢光蓋體與該透明封裝膠體彼此分離一特定距離，以使得該預製螢光蓋體與該透明封裝膠體之間形成一容置部，其中該預製螢光蓋體的上表面為一依據上述特定的配光曲線來調整之可調整弧面，且該預製螢光蓋體的厚度係依據該可調整弧面相對於上述至少一基板本體的高度來調整，以使得該預製螢光蓋體形成一非等厚的預製螢光蓋體；其中，該容置部為一位於該預製螢光蓋體與該透明封裝膠體之間的矽油層，該預製螢光蓋體的折射率大於或小於該透明封裝膠體的折射率，且該矽油層的折射率小於該透明封裝膠體與該預製螢光蓋體兩者的折射率；其中，該預製螢光蓋體被分成至少兩個相對稱的螢光層，上述至少兩個發光元件分別對應地設置於上述至少兩個螢光層，上述至少兩個螢光層的交接處形成一第一厚度，每一個螢光層的其中一末端接觸上述至少一基板本體以形成一第二厚度，且該第一厚度小於該第二厚度；其中，上述至少兩個發光元件所產生的發射光源依序通 過該透明封裝膠體、該容置部、與該預製螢光蓋體以形成一投射光源，該投射光源的空間色彩均勻度與配光曲線係依據上述非等厚的預製螢光蓋體來調整。
5. 一種使用預製螢光帽蓋以調整空間色彩均勻度與配光曲線的發光二極體封裝結構，其包括：一基板單元，其包括至少一基板本體；一發光單元，其包括至少兩個設置於上述至少一基板本體上且電性連接於上述至少一基板本體的發光元件；一透明封裝單元，其包括一成形於上述至少一基板本體上且覆蓋上述至少兩個發光元件的透明封裝膠體，其中上述至少兩個發光元件所產生的發射光源通過該透明封裝膠體以形成一經過光源，且該經過光源呈現一特定的配光曲線，其中該透明封裝膠體的上表面為一依據上述特定的配光曲線來調整之可調整弧面，且該透明封裝膠體為一厚度可調整透明膠體；以及一螢光蓋體單元，其包括一成形於上述至少一基板本體上且覆蓋該透明封裝膠體的預製螢光蓋體，且該預製螢光蓋體與該透明封裝膠體彼此分離一特定距離，以使得該預製螢光蓋體與該透明封裝膠體之間形成一容置部，其中該預製螢光蓋體的上表面為一依據上述特定的配光曲線來調整之可調整弧面，且該預製螢光蓋體的厚度係依據該可調整弧面相對於上述至少一基板本體的高度來調整，以使得該預製螢光蓋體形成一非等厚的預製螢光蓋體；其中，上述至少兩個發光元件所產生的發射光源依序通過該透明封裝膠體、該容置部、與該預製螢光蓋體以 形成一投射光源，該投射光源的空間色彩均勻度與配光曲線係依據上述非等厚的預製螢光蓋體來調整；其中該預製螢光蓋體被分成至少兩個相對稱的螢光層，上述至少兩個發光元件分別對應地設置於上述至少兩個螢光層，上述至少兩個螢光層的交接處形成一第一厚度，每一個螢光層的其中一末端接觸上述至少一基板本體以形成一第二厚度，且該第一厚度小於該第二厚度。
6. 一種使用預製螢光帽蓋以調整空間色彩均勻度與配光曲線的發光二極體封裝結構，其包括：一基板單元，其包括至少一基板本體；一發光單元，其包括至少一設置於上述至少一基板本體上且電性連接於上述至少一基板本體的發光元件；一透明封裝單元，其包括一成形於上述至少一基板本體上且覆蓋上述至少一發光元件的透明封裝膠體，其中上述至少一發光元件所產生的發射光源通過該透明封裝膠體以形成一經過光源，且該經過光源呈現一特定的配光曲線，其中該透明封裝膠體的上表面為一依據上述特定的配光曲線來調整之可調整弧面，且該透明封裝膠體為一厚度可調整透明膠體；以及一螢光蓋體單元，其包括一成形於上述至少一基板本體上且覆蓋該透明封裝膠體的預製螢光蓋體，且該預製螢光蓋體與該透明封裝膠體彼此分離一特定距離，以使得該預製螢光蓋體與該透明封裝膠體之間形成一容置部，其中該預製螢光蓋體的上表面為一固定弧面，且該預製螢光蓋體的厚度係依據該透明封裝膠體的可 調整弧面相對於上述至少一基板本體的高度來調整，以使得該預製螢光蓋體形成一非等厚的預製螢光蓋體；其中，該容置部為一位於該預製螢光蓋體與該透明封裝膠體之間的矽油層，該預製螢光蓋體的折射率大於或小於該透明封裝膠體的折射率，且該矽油層的折射率小於該透明封裝膠體與該預製螢光蓋體兩者的折射率；其中，該預製螢光蓋體被分成至少兩個相對稱的螢光層，上述至少兩個螢光層的交接處形成一第一厚度，每一個螢光層的其中一末端接觸上述至少一基板本體以形成一第二厚度，且該第一厚度大於該第二厚度；其中，上述至少一發光元件所產生的發射光源依序通過該透明封裝膠體、該容置部、與該預製螢光蓋體以形成一投射光源，該投射光源的空間色彩均勻度與配光曲線係依據上述非等厚的預製螢光蓋體來調整。