TWI485844B - 發光二極體模組 - Google Patents

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TWI485844B TW102115735A TW102115735A TWI485844B TW I485844 B TWI485844 B TW I485844B TW 102115735 A TW102115735 A TW 102115735A TW 102115735 A TW102115735 A TW 102115735A TW I485844 B TWI485844 B TW I485844B
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Description

發光二極體模組
本發明是一種發光二極體模組，且特別是一種包括至少兩種出射光波長不同且高度互異的發光二極體之模組。
由於發光二極體具體積小、耗電量低、使用壽命長等優點，已逐漸應用在多種照明產品上，例如車頭燈、路燈、交通號誌燈、一般燈具，甚至是特殊的景觀照明與顯示器的背光模組等。
傳統上較成熟地白光發光二極體的製作方式，是以藍光發光二極體搭配黃色螢光粉產生白光，例如以發黃光的釔鋁石榴石(YAG)螢光粉配合藍光晶片來產生白光。然，由於YAG螢光粉於高溫環境下，發光效率會隨溫度增加而降低，且其白光光譜缺乏紅色成份，故有演色性不佳的問題。另一種白光發光二極體製作方式是藍光晶片搭配綠色螢光粉與紅色螢光粉產生綠光與紅光，之後再由藍光晶片剩餘之藍光與螢光粉所產生之綠光和紅光混成白光。此製法主要是將紅色螢光粉與綠色螢光粉一起混合於封裝膠材內，造成紅色螢光粉除了會吸收藍光晶片的藍光外，也會 同時吸收綠色螢光粉受藍光激發後所發出的綠光，並將其轉換為紅光，進而造成綠光減少，影響最後的白光的品質。
由此可見，上述傳統的方式，顯然仍存在缺陷，而有待加以進一步改進。
本發明之目的是在提供一種發光二極體模組，藉由配置兩種不同出射光波長且高度互異的發光二極體，以解決先前技術之問題。
本發明所提供的發光二極體模組包括一承載板、一第一發光二極體以及一第二發光二極體。承載板具有一上表面以及一背對於上表面之下表面。第一發光二極體位於承載板之上表面上，且第一發光二極體包括一第一基材、一第一發光疊層以及一第一波長轉換層，其中第一發光疊層位在第一基材上並用以發出一第一波長光，第一波長轉換層位在第一發光疊層上並吸收部份第一波長光而發射出一第二波長光。第二發光二極體位於承載板之上表面上，且該第二發光二極體包括一第二基材、一第二發光疊層以及第二波長轉換層，其中第二發光疊層位在第二基材上並用以發出一第三波長光，第二波長轉換層位在第二發光疊層上並吸收部份第三波長光而發射出一第四波長光。其中，第一發光二極體與第二發光二極體的高度不同。
根據本發明之一實施例，前述之第二波長光的波長大於第一波長光的波長，第四波長光的波長大於第三波長 光的波長，且第四波長光的波長大於第二波長光的波長。
根據本發明之再一實施例，前述之第一波長光的波長與第三波長光的波長分別是藍光波長及/或紫外光波長，第一波長轉換層與第二波長轉換層可分別被藍光及/或紫外光所激發。
根據本發明之再一實施例，前述之第二波長光的波長與第四波長光的波長分別是綠光波長與紅光波長。
根據本發明之再一實施例，前述之第一基材具有一第一厚度、第二基材具有一第二厚度，且第一厚度大於第二厚度，以使第一波長轉換層之水平位置高於第二波長轉換層之水平位置。
根據本發明之再一實施例，前述之承載板之第一表面上設有一第一置晶區和一第二置晶區。
根據本發明之再一實施例，前述之第一發光二極體與第二發光二極體係設置於第一置晶區內。
根據本發明之再一實施例，前述之第二置晶區是設置有一驅動晶片。
根據本發明之再一實施例，更包括一第一封裝膠體覆蓋第一發光二極體與第二發光二極體。
根據本發明之再一實施例，更包括一第二封裝膠體覆蓋驅動晶片。
根據本發明之再一實施例，前述之第一基材與第二基材為藍寶石基材。
根據本發明之再一實施例，前述之第一基材的第一 厚度為第二基材的第二厚度之2倍以上，且厚度差異大於20微米。
根據本發明之再一實施例，前述之第一發光二極體更包括一第一緩衝層位於第一基材與第一發光疊層之間，第二發光二極體更包括一第二緩衝層位於第二基材與第二發光疊層之間。
100‧‧‧發光二極體照明模組
110‧‧‧承載板
110a‧‧‧上表面
110b‧‧‧下表面
112‧‧‧第一置晶區
113、115‧‧‧邊框
114‧‧‧第二置晶區
116‧‧‧導電焊墊
120‧‧‧第一發光二極體
122‧‧‧第一基材
124‧‧‧第一緩衝層
126‧‧‧第一發光疊層
126a‧‧‧n型半導體層
126b‧‧‧活化層
126c‧‧‧p型半導體層
128‧‧‧第一波長轉換層
129a‧‧‧n型電極
129b‧‧‧p型電極
130‧‧‧第二發光二極體
132‧‧‧第二基材
134‧‧‧第二緩衝層
136‧‧‧第二發光疊層
136a‧‧‧n型半導體層
136b‧‧‧活化層
136c‧‧‧p型半導體層
138‧‧‧第二波長轉換層
139a‧‧‧n型電極
139b‧‧‧p型電極
140‧‧‧驅動晶片
150‧‧‧第一封裝膠體
160‧‧‧第二封裝膠體
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖係根據本發明一實施例繪示發光二極體照明模組立體透視圖；第2圖係根據第1圖繪示發光二極體照明模組俯視圖；第3圖係根據第2圖繪示發光二極體照明模組沿A-A’剖面線方向之發光二極體的剖面圖；第4圖係根據本發明另一實施例繪示發光二極體的剖面圖；第5圖係根據本發明另一實施例繪示發光二極體照明模組立體透視圖；第6圖係根據第1圖之發光二極體照明模組的側視圖；第7圖係根據本發明另一實施例之發光二極體照明模組的側視圖。
下文係舉實施例配合所附圖式作詳細說明，但所提供之實施例並非用以限制本發明所涵蓋的範圍，而結構操作之描述非用以限制其執行之順序，任何由元件重新組合之結構，所產生具有均等功效的裝置，皆為本發明所涵蓋的範圍。此外，圖式僅以說明為目的，並未依照原尺寸作圖。為使便於理解，下述說明中相同元件將以相同之符號標示來說明。
關於本文中所使用之『第一』、『第二』、…等，並非特別指稱次序或順位的意思，亦非用以限定本發明，其僅僅是為了區別以相同技術用語描述的元件或操作而已。
另外，關於本文中所使用之『耦接』或『連接』，均可指二或多個元件相互直接作實體或電性接觸，或是相互間接作實體或電性接觸，亦可指二或多個元件相互操作或動作。
第1圖是根據本發明之一實施例繪示發光二極體照明模組的立體透視圖，第2圖是根據第1圖繪示發光二極體模組的俯視圖。如第1圖與第2圖所示，發光二極體照明模組100包括承載板110，以及第一發光二極體120、第二發光二極體130。承載板110具有一上表面110a以及一背對於上表面110a之下表面110b，在上表面110a用以供第一發光二極體120與第二發光二極體130設置。其中，第一發光二極體120與第二發光二極體130之高度是不同的，以減少第一發光二極體120與第二發光二極體130之間發生吸光干擾。
在一實施例中，承載板110的上表面110a尚設有一第一置晶區112，其中第一置晶區112藉由一環繞的邊框113定義出區域範圍，且在第一置晶區112中設有複數導電焊墊116。第一發光二極體120與第二發光二極體130是位於第一置晶區112中，並以打線方式與導電焊墊116電性連接。
在一實施例中，發光二極體照明模組100尚包括一第一封裝膠體150，用以覆蓋第一發光二極體120與第二發光二極體130。第一封裝膠體150的形狀類似半球狀。
在第1圖中，第一發光二極體120與第二發光二極體130的數目是複數個，但不以此為限，例如第一發光二極體120與第二發光二極體130的數目可為一個。
第3圖是根據第2圖之A-A’剖面線方向所繪示之發光二極體的剖面圖，以進一步揭露第一發光二極體120與第二發光二極體130之結構。如第3圖所示，第一發光二極體120包括一第一基材122、一第一發光疊層126以及一第一波長轉換層128。更詳細地說，第一基材122位在承載板110之上表面110a上，第一發光疊層126位於第一基材122上，第一波長轉換層128位於第一發光疊層126上，且第一發光疊層126乃包括一n型半導體層126a、一活化層126b、一p型半導體層126c依序堆疊。此外，第一發光二極體120尚包括一n型電極129a與一p型電極129b，其中n型電極129a位在n型半導體層126a上、p型電極129b位在p型半導體層126c上。且，第一基材122是藍寶石基 材。n型半導體層126a與p型半導體層126分別為n型摻雜的氮化物半導體層與p型摻雜的氮化物半導體層，而氮化物半導體層可例如為氮化鎵、氮化鎵鋁、氮化銦鎵或氮化鋁銦鎵等材料所構成，而活化層126b是一多量子井(MQW)層結構。第一波長轉換層128具有螢光粉材料。
如第3圖所示，第二發光二極體130包括一第二基材132、一第二發光疊層136以及一第二波長轉換層138。更詳細地說，第二基材132位在承載板110上，第二發光疊層136位於第二基材132上，第二波長轉換層138位於第二發光疊層136上，且第二發光疊層136乃包括一n型半導體層136a、一活化層136b、一p型半導體層136c依序堆疊。此外，第二發光二極體130尚包括一n型電極139a與一p型電極139b，其中n型電極139a位在n型半導體層136a上、p型電極139b位在p型半導體層136c上。且，第二基材132是藍寶石基材。n型半導體層136a與p型半導體層136c分別為n型摻雜的氮化物半導體層與p型摻雜的氮化物半導體層，而氮化物半導體層可例如為氮化鎵、氮化鎵鋁、氮化銦鎵或氮化鋁銦鎵等材料所構成，而活化層136b是一多量子井層結構。第二波長轉換層138具有螢光粉材料。
此外，第一發光二極體120的第一發光疊層126發出一第一波長光，第一波長轉換層128吸收部份的第一波長光而發射出一第二波長光，第二發光二極體130的第二發光疊層136發出一第三波長光，第二波長轉換層138位 在第二發光疊層136上並吸收部份第三波長光而發射出一第四波長光。此外，第二波長光的波長λ 2大於第一波長光的波長λ 1，第四波長光的波長λ 4大於第三波長光的波長λ 3，且第四波長光的波長λ 4大於第二波長光的波長λ 2。
以發光二極體模組100是提供白光照明為例：第一發光疊層126發出的第一波長光的波長λ 1與第二發光疊層136發出的第三波長光的波長λ 3分別是藍光波長。第一發光二極體120的第一波長轉換層128可吸收部份第一發光疊層126所發出的藍光，而發射出綠光(第二波長光)；第二發光二極體130的第二波長轉換層138可吸收部份第二發光疊層136所發出的藍光，而發射出紅光(第四波長光)，使得紅光、綠光與剩下的藍光混合成白光。其中，第一波長轉換層128為綠色螢光粉材料，第二波長轉換層138為紅色螢光粉材料。
再者，如第3圖所示，本發明之一實施例中，第一發光二極體120的高度大於第二發光二極體130的高度，以避免第一發光二極體120所發出的綠光被第二發光二極體130的第二波長轉換層138所吸收。
如第3圖所示，第一發光二極體120的第一基材具有一第一厚度H1，第二發光二極體130的第二基材具有一第二厚度H2，且第一厚度H1大於第二厚度H2，以使第一發光二極體120的高度大於第二發光二極體130的高度。其中，較佳的高度差異態樣是使第一發光二極體120的第一波長轉換層128之水平位置高於第二發光二極體130的 第二波長轉換層138之水平位置。藉此，第一發光二極體120所發出的綠光就可避免被第二發光二極體130的第二波長轉換層138所吸收，並使混合出的白光具有較佳演色性。
在一實施例中，第一厚度H1為第二厚度H2的2倍以上，且厚度差異大於20微米。
第4圖係根據本發明另一實施例繪示發光二極體的剖面圖。如圖所示，第一發光二極體120更包含一第一緩衝層124位於第一基材122和第一發光疊層126之間，第二緩衝層134位於第二基材132與發光疊層136之間。在一實施例中，第一緩衝層124與第二緩衝層134是未摻雜的氮化物半導體層，例如為氮化鎵、氮化鎵鋁、氮化銦鎵或氮化鋁銦鎵等。
第5圖係根據本發明另一實施例繪示發光二極體模組的立體透視圖。如圖所示，發光二極體模組100之承載板表面110a上更設有一第二置晶區114，用以設置一驅動晶片140，其中第二置晶區112藉由一環繞的邊框115定義出區域範圍。驅動晶片140並可受一第二封裝膠體160所覆蓋。在一實施例中，第二封裝膠體160的形狀是類似半圓球狀。
第6圖係根據第1圖之發光二極體照明模組的側視圖，更清楚顯示第一封裝膠體150的形狀是類似半圓球狀。
第7圖係根據本發明另一實施例之發光二極體照明模組的側視圖，顯示第一封裝膠體150之另一形狀是類 似平面式封裝。更詳細地說，第一封裝膠體150填充於第一置晶區112中覆蓋第一發光二極體120與第二發光二極體130，且高度不超過環繞的邊框113。同理，第二封裝膠體160之另一種態樣也可是填充於第二置晶區114中覆蓋驅動晶片140，且高度不超過環繞的邊框113。
在一實施例中，第一封裝膠體150與第二封裝膠體160的材質可由環氧樹脂(epoxy resin)或矽氧樹脂(silicone resin)或混雜樹脂(hybrid resin)等構成。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，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。
100‧‧‧發光二極體模組
110‧‧‧承載板
110a‧‧‧上表面
110b‧‧‧下表面
112‧‧‧第一置晶區
113‧‧‧邊框
116‧‧‧焊墊
120‧‧‧第一發光二極體
130‧‧‧第二發光二極體
150‧‧‧第一封裝體

Claims (13)

  1. 一種發光二極體照明模組，包括：一承載板，具有一上表面以及一背對於該上表面之下表面；一第一發光二極體，位於該承載板之該上表面上，且該第一發光二極體包括一第一基材、一第一發光疊層以及一第一波長轉換層，該第一發光疊層位在該第一基材上並用以發出一第一波長光，該第一波長轉換層位在該第一發光疊層上並吸收部份該第一波長光而發射出一第二波長光；以及一第二發光二極體，位於該承載板之該上表面上，且該第二發光二極體包括一第二基材、一第二發光疊層以及一第二波長轉換層，該第二發光疊層位在該第二基材上並用以發出一第三波長光，該第二波長轉換層位在該第二發光疊層上並吸收部份該第三波長光而發射出一第四波長光；其中，該第一發光二極體與該第二發光二極體的高度不同。
  2. 如請求項1所述之照明模組，其中該第二波長光的波長大於該第一波長光的波長，該第四波長光的波長大於該第三波長光的波長，且該第四波長光的波長大於該第二波長光的波長。
  3. 如請求項2所述之照明模組，其中該第一波長光的波長與該第三波長光的波長分別是藍光波長及/或紫外光波長，該第一波長轉換層與第二波長轉換層可分別被藍光及/或紫外光所激發。
  4. 如請求項3所述之照明模組，其中該第二波長光的波長與該第四波長光的波長分別是綠光波長與紅光波長。
  5. 如請求項3所述之照明模組，其中該第一基材具有一第一厚度，該第二基材具有一第二厚度，且該第一厚度大於該第二厚度，以使該第一波長轉換層之水平位置高於該第二波長轉換層之水平位置。
  6. 如請求項1至5中任一項所述之照明模組，其中該承載板之表面上設有一第一置晶區和一第二置晶區。
  7. 如請求項6所述之照明模組，其中該第一發光二極體與該第二發光二極體係設置於該第一置晶區內。
  8. 如請求項6所述之照明模組，其中該第二置晶區是設置有一驅動晶片。
  9. 如請求項7所述之照明模組，更包括一第一封裝膠體覆蓋該第一發光二極體與該第二發光二極體。
  10. 如請求項8所述之照明模組，更包括一第二封裝膠體覆蓋該驅動晶片。
  11. 如請求項1所述之照明模組，其中該第一基材與該第二基材為藍寶石基材。
  12. 如請求項5所述之照明模組，其中該第一厚度為該第二厚度的2倍以上，且厚度差異大於20微米。
  13. 如請求項1所述之照明模組，其中該第一發光二極體更包括一第一緩衝層位於該第一基材與該第一發光疊層之間，該第二發光二極體更包括一第二緩衝層位於該第二基材與該第二發光疊層之間。
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