TWI527275B - Adjustable color temperature of the light emitting diode package structure - Google Patents

Description

可調整色溫之發光二極體封裝結構

本發明係一種發光二極體封裝結構，尤其指具有調整色溫功能之可調整色溫之發光二極體封裝結構。

按，全球近年來因為能源供應壓力逐漸提升，消耗能源所帶來之二氧化碳排放對溫室效應的影響甚為嚴重，故使近年來利發光二極體元件備受矚目。此外，相較於傳統燈泡，發光二極體具有絕對的優勢，例如體積小、壽命長、低電壓/電流驅動、不易破裂、不含水銀(沒有污染問題)以及發光效率佳(省電)等特性，因此發光二極體在日常生活中與產業上的應用非常廣泛，如各種顯示照明、顯示螢幕之背光模組、汽車煞車燈、戶外資訊看板或交通號誌等，在運用為照明光源的角色上受到很大的期待。

色溫(單位：絕對溫度K)，一個光源之色溫被定義為與其具有相同光色之"標準黑體(black body radiator)"本身之絕對溫度值，此溫度可以在色度圖上之普朗克軌跡上找到其對應點。標準黑體之溫度越高，其輻射出之光線光譜中藍色成份越多，紅色成份也就相對的越少。以發出光色為暖白色之普通白熱燈泡為例，其色溫為2700K，而晝光色日光燈之色溫為6000K。一般來說，色溫低的話，會帶有橘色，表示具有暖意的光；隨著色溫變高，就變成如正午太陽一般為帶有白色的光；當再變高時則變成 帶有藍、清爽的光。

目前現有以發光二極體作為發光源的照明裝置，大多僅具有單一照明色溫的光源輸出，換言之，發光源的照明色溫將取決於搭配於照明裝置上的發光二極體，但是，搭配於照明裝置上的發光二極體通常是於製造完成之前即已被加入用以決定發光二極體具有何種照明色溫之光源輸出的螢光物質，因此，除非使用者更換搭配於照明裝置上的發光二極體，否則使用者不能在使用照明裝置的過程中對發光源的照明色溫進行調控，因而造成使用者不便，無法在適當時間或適當地點以調整適當之光線。

然，為了改善上述之情形，現有能調整色溫之方光二極體燈具，該燈具內包含一藍色發光二極體、一紅色發光二極體及一綠色發光二極體，而該些發光二極體分別被對應之電源驅動而產生藍光、紅光及綠光，如此就能產生白光，但是該燈具因藍色發光二極體、該紅色發光二極體及該綠色發光二極體係分別設置，亦即各別為單一封裝結構，且具有一定之距離，故方向光色不一，因此不易混出均勻白光，造成使用者眼睛不適。

例如中華民國專利公開號第200905854號，其係提供一種能調整相關色溫而可實現情緒照明的白色發光二極體(LED)裝置。此白色LED裝置包括一用以容裝光源模組的封裝體；一容裝於封裝體中的第一光源模組，其具有一個或以上的第一LED晶片和一第一螢光體，而可發出具有第一相關色溫(CCT)的白光；一容裝於封裝體中的第二光源模組，其具有一個或以上的第二LED晶片和一第二螢光體，而可發出具有第二相關色溫的白光；以及一電流控制單元，用以改變被供應到第一及第二LED晶片中至少其中 一個的電流，以便調整第一及第二相關色溫。然，如前述所言，由於該第一光源模組與該第二光源模組具有一定之距離，且方向光色不一，因此不易混出均勻白光，而且也降低了光的演色性。

由於現有技術尚無法完善處理此類問題，所以有加以突破、解決之必要。因此，如何提升方便性、實用性與經濟效益，此為業界應努力解決、克服之重點項目。

緣此，本發明人有鑑於習知可調整色溫之發光二極體封裝結構之問題缺失及其結構設計上未臻理想之事實，本案發明人即著手研發其解決方案，希望能開發出一種更具便利性、實用性與高經濟效益之可調整色溫之發光二極體封裝結構，以服務社會大眾及促進此業之發展，遂經多時之構思而有本發明之產生。

本發明之主要目的，在於提供一種可調整色溫之發光二極體封裝結構，其係具有高便利性，使用者可以調整適當之色溫，以符合需求。

本發明之次要目的，在於提供一種可調整色溫之發光二極體封裝結構，其係具有高混光性，可使發光二極體發出的光較為均勻。

為達到上述指稱之各目的與功效，本發明揭示一種可調整色溫之發光二極體封裝結構，其包含：一基座、一螢光粉層、一第一供應電源與一第二供應電源，該基座上包含至少一藍色發光二極體、至少一紅色發光二極體與至少一綠色發光二極體；該螢光粉層係設置於該藍色發光二極體、該紅色發光二極體與該綠色發 光二極體之上方；該第一供應電源係電性連接該藍色發光二極體；該第二供應電源係電性連接該紅色發光二極體與該綠色發光二極體；其中，利用該第一供應電源輸入第一電流至該藍色發光二極體，以及該第二供應電源輸入第二電流至該紅色發光二極體與該綠色發光二極體，以調整該發光二極體封裝結構之色溫。

再者，該藍色發光二極體、該紅色發光二極體與該綠色發光二極體之供電更可獨立供電，以調整該發光二極體封裝結構之色溫。

1‧‧‧發光二極體封裝結構

10‧‧‧基座

102‧‧‧電路板

12‧‧‧藍色發光二極體

14‧‧‧紅色發光二極體

16‧‧‧綠色發光二極體

18‧‧‧容置槽

182‧‧‧槽底

184‧‧‧反射層

20‧‧‧螢光粉層

22‧‧‧螢光粉

24‧‧‧透明膠體

30‧‧‧第一供應電源

40‧‧‧第二供應電源

45‧‧‧第三供應電源

50‧‧‧控制器

I1‧‧‧第一電流

I2‧‧‧第二電流

I3‧‧‧第三電流

V1‧‧‧第一電壓

V2‧‧‧第二電壓

第一圖：其係為本發明一較佳實施例之剖視圖；第二A圖：其係為本發明一較佳實施例之方塊圖；第二B圖：其係為本發明另一較佳實施例之方塊圖；第三圖：其係為本發明另一較佳實施例之剖視圖；第四A圖：其係為本發明另一較佳實施例之方塊圖；第四B圖：其係為本發明另一較佳實施例之方塊圖；第五圖：其係為本發明另一較佳實施例之實驗數據圖；及第六圖：係本發明之另一較佳實施例之方塊圖。

為使 貴審查委員對本發明之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例及配合詳細之說明，說明如後：於先前技術之該些可調整色溫之發光二極體封裝結構，大多無法調整其色溫，剩餘能調整色溫之發光二極體，其混光性不佳，易造成使用者眼睛不適，故本發明針對該些缺失，設計此可調 整色溫之發光二極體封裝結構以達成高方便性及具高混光性之目標。

首先，請參考第一圖與第二A、B圖，係本發明之一較佳實施例之剖視圖與方塊圖。如圖所示，本發明之一發光二極體封裝結構1，其係包含一基座10、一螢光粉層20、一第一供應電源30與一第二供應電源40，且該基座10上包含至少一藍色發光二極體12、至少一紅色發光二極體14與至少一綠色發光二極體16。

其中，該螢光粉層20係設置於該藍色發光二極體12、該紅色發光二極體14與該綠色發光二極體16之上方；該第一供應電源30電性連接該藍色發光二極體12，以供給該藍色發光二極體12能源；該第二供應電源40電性連接該紅色發光二極體14與該綠色發光二極體16，以供給該紅色發光二極體14與該綠色發光二極體16能源；其中，透過該第一供應電源30供應第一電流(I1)至該藍色發光二極12與該第二供應電源40供應第二電流(I2)至該紅色發光二極體14與該綠色發光二極體16，再利用該第一供應電源30與該第二供應電源40輸入不同電流，以調整該藍色發光二極體12、該紅色發光二極體14與該綠色發光二極體16之亮度，進而調整該發光二極體封裝結構1之色溫。其中，如第二A圖所示，該紅色發光二極體14與該綠色發光二極體16係相互並聯，或如第二B圖所示該紅色發光二極體14與該綠色發光二極體16係相互串聯，如此以方便同時供給電壓與電流，以達到控制色溫之目的。

一般而言，當只使用該藍色發光二極體12發出藍光時，該螢光粉層20能吸收該藍光，轉換成一第二色光，最後在與藍光混合後產生一第三色光，而此第三色光通常為一白光。當開始增加該 紅色發光二極體14與該綠色發光二極體16之電流時，該紅色發光二極體14與該綠色發光二極體16之亮度會開始增加。然而，受到紅光與綠光之影響，該發光二極體封裝結構1之色溫開始降低，如此可利用控制電流來達到控制色溫之目的。當使用者需要偏白色之光時(色溫較高)，可減少甚至是關閉該紅色發光二極體14與該綠色發光二極體16之輸入電流；當使用者需要偏黃色之光時(色溫較低)，可提高該紅色發光二極體14或該綠色發光二極體16之輸入電流，故此可以完成一簡單之控制方法。此外，一般習用之該紅色發光二極體14與該綠色發光二極體16之順向偏壓相同，故本發明利用二電源分別供應至藍色發光二極體(第一電壓V1)與供應至紅色與綠色發光二極體(第二電壓V2)，如此避免供應同一電壓時，造成無法啟動或發光二極體燒毀之情形。

然，習知技術之發光二極體作為發光源的照明裝置，大多數僅具有單一照明色溫的光源輸出，也就是說發光源的照明色溫已取決於製造時該照明裝置各個條件，因此，除非使用者更換照明裝置，否則使用者無法在使用照明裝置的過程中對發光源的照明色溫進行調控。但，現有一種可控制色溫之發光二極體燈具，該燈具上具有分開封裝之發光二極體，其為不同顏色之發光二極體分別封裝成各種單色之封裝結構，透過控制該些單色發光二極體封裝結構以達到混光並控制色溫之目的，因該些發光二極體結構具有一間距，亦即各種單色發光二極體分開設置，故其混光效果不佳。而本發明解決上述之缺失，本發明之該藍色發光二極體12、該紅色發光二極體14與該綠色發光二極體16係位於同一封裝結構內，換言之，均在同一螢光粉層20內，故其混光性較佳，所發 出光較為均勻，減少使用者眼睛因混光不佳所造成之負擔。

此外，本發明之該可調整色溫之發光二極體封裝結構，該螢光粉層20包含複數顆螢光粉22與一透明膠體24，該些螢光粉22係參雜於該透明膠體24形成該螢光粉層20。透過該些螢光粉22可以內部發光二極體所發出之第一色光，進而轉換成第二色光，而本實施例之該些螢光粉52可為複數個黃光螢光粉或其他色光之螢光粉。

請參閱第三圖，係本發明之另一較佳實施例之剖視圖。如圖所示，再進一步解釋該發光二極體封裝結構1之細部結構，該基座10之一面包含一容置槽18與一電路板102，該電路板102設於該容置槽18之一槽底182，而該藍色發光二極體12、該紅色發光二極體14與該綠色發光二極體16再設於該電路板102上，以方便承載。此外，容置槽18之側壁更包含一反射層184，如此可增加該發光二極體封裝結構1之光的反射量，以增加亮度。

請參閱第四A、B圖與第五圖，係本發明之另一較佳實施例之方塊圖與實驗數據圖。如圖所示，本發明之一可調整色溫之發光二極體封裝結構，其係更包含一控制器50，該控制器50係電性連接該第一供應電源30與該第二供應電源40，且該第一供應電源30電性連接該藍色發光二極體12，而該第二供應電源40電性連接該紅色發光二極體14與該綠色發光二極體16，如此該控制器50透過控制該第一供應電源30與該第二供應電源40之供應電流，進而控制該藍色發光二極體12、該紅色發光二極體14與該綠色發光二極體16之亮度。

如第五圖所示，舉例來說，本實施例係以調整該紅色發光二極體14與該綠色發光二極體16之電流來做一說明，亦可以調整該藍色發光二極體12之電流以調整色溫，其中，該紅色發光二極體14與該綠色發光二極體16之電流即表示R+G@5mA至R+G@25mA，該藍色發光二極體12之電流即表示B@20mA。當該藍色發光二極體12之電流固定於20mA時，該紅色發光二極體14與該綠色發光二極體16之電流開始從0mA調整至25mA，而該色溫會從約6020K降至3200K，如此，只需調整該控制器50供給該紅色發光二極體14與該綠色發光二極體16之電流，就能改變該紅色發光二極體14與該綠色發光二極體16之亮度，而其所發之光會影響該藍色發光二極體12所發之光，故可得到色溫之調整。其中，如第四A圖所示，該紅色發光二極體14與該綠色發光二極體16係相互並聯，或如第四B圖所示該紅色發光二極體14與該綠色發光二極體16係相互串聯，如此以方便同時供給電壓與電流，以達到控制色溫之目的。

請參閱第六圖，係本發明之另一較佳實施例之方塊流程圖。如圖所示，本發明之一可調整色溫之發光二極體封裝結構，其係更包含一控制器50，該控制器50係電性連接該第一供應電源30、該第二供應電源40及一第三供一電源45，且該第一供應電源30電性連接該藍色發光二極體12，而該第二供應電源40電性連接該紅色發光二極體14，該第三供應電源45電性連接該綠色發光二極體16，如此該控制器50透過控制該第一供應電源30、該第二供應電源40與該第三供應電源45之供應三種電流，即第一電流I1、第一電流I2與第一電流I3分別輸入至該藍色發光二極體12、該紅色發光二極體14與該綠色發光二極體16，進而控制該藍色發光二極體 12、該紅色發光二極體14與該綠色發光二極體16之亮度，進而調整色溫。

此外，該第一供應電源30可連接不同封裝結構裡的藍色發光二極體，而該第二供應電源40可連接不同封裝結構裡的紅色發光二極體與綠色發光二極體，以達到多組控制，形成一可控制色溫之發光二極體燈具。然而，本發明係位於每一封裝結構裡混光，解決習知利用控制不同顏色之發光二極體封裝結構所造成之混光不佳，進而帶給使用者更方便且更舒適之發光二極體光線。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

本發明係實為一具有新穎性、進步性及可供產業利用者，應符合我國專利法所規定之專利申請要件無疑，爰依法提出發明專利申請，祈 鈞局早日賜准專利，至感為禱。

1‧‧‧發光二極體封裝結構

10‧‧‧基座

12‧‧‧藍色發光二極體

14‧‧‧紅色發光二極體

16‧‧‧綠色發光二極體

20‧‧‧螢光粉層

Claims (8)

1. 一種可調整色溫之發光二極體封裝結構，其包含：一基座，該基座上包含至少一藍色發光二極體、至少一紅色發光二極體與至少一綠色發光二極體，該紅色發光二極體以及該綠色發光二極體係為串聯，該藍色發光二極體係與該紅色發光二極體以及該綠色發光二極體為並聯；一螢光粉層，其係設置於該藍色發光二極體、該紅色發光二極體與該綠色發光二極體之上方；一第一供應電源，其係電性連接該藍色發光二極體；及一第二供應電源，其係電性連接該紅色發光二極體與該綠色發光二極體；其中，利用該第一供應電源輸入第一電流至該藍色發光二極體，該第二供應電源輸入第二電流至該紅色發光二極體與該綠色發光二極體，以調整色溫。
2. 如申請專利範圍第1項所述之可調整色溫之發光二極體封裝結構，其中該螢光粉層包含複數顆螢光粉與一透明膠體，該些螢光粉係參雜於該透明膠體形成該螢光粉層。
3. 如申請專利範圍第1項所述之可調整色溫之發光二極體封裝結構，其中該基座之一面包含一容置槽。
4. 如申請專利範圍第3項所述之可調整色溫之發光二極體封裝結構，其中該容置槽之側壁更包含一反射層。
5. 如申請專利範圍第3項所述之可調整色溫之發光二極體封裝結構 ，其中該基座包含一電路板，該電路板設於該容置槽之一槽底。
6. 如申請專利範圍第5項所述之可調整色溫之發光二極體封裝結構，其中該藍色發光二極體、該紅色發光二極體與該綠色發光二極體設置於該電路板上。
7. 如申請專利範圍第1項所述之可調整色溫之發光二極體封裝結構，更包含一控制器，該控制器電信連接該第一供應電源與該第二供應電源。
8. 如申請專利範圍第1項所述之可調整色溫之發光二極體封裝結構，其中該第一供應電源與該第二供應電源更提供不同電壓至該藍色發光二極體、該紅色發光二極體與該綠色發光二極體。