TWI543662B - 燈具及其可改變輸入電壓的發光二極體裝置 - Google Patents

Description

燈具及其可改變輸入電壓的發光二極體裝置

本發明係有關於一種發光二極體裝置，特別係有關於一種可改變輸入電壓的發光二極體裝置。

習知的發光二極體封裝，其輸入電壓在封裝完成之後，便已固定而不能改變。然而，當客戶端需要使用不同的驅動器，以不同的電壓點亮發光二極體時，發光二極體封裝必需整個改變固晶打線的串並聯設計。對於高客製化特性之發光二極體封裝產品而言，串並聯的重新設計不但耗費時間，並增加了額外的生產成本。

本發明係為了欲解決習知技術之問題而提供之一種可改變輸入電壓的發光二極體裝置，包括一基板。該基板包括一固晶區、一第一打線區、一第二打線區、一第一外部電極接觸墊對(contact pad pairs)、一第二外部電極接觸墊對(contact pad pairs)以及2N個發光二極體燈串，其中N為大於或等於2的自然數。

一第一打線區包括彼此隔離的一第一上電極區以及一第一下電極區，其中該第一下電極區包括一第一下電極，而該 第一上電極區則包括2N+1個電極(bonding electrodes)。其中，此等2N+1個電極是包括1個第一上電極、一第一左橋接電極及一第一右橋接電極分別位在該第一上電極之兩側、(N-1)個第一左短路電極及(N-1)個第一右短路電極分別位在該第一上電極的兩側，且該第一左橋接電極及第一右橋接電極分別與該第一下電極橋接。

一第二打線區包括彼此隔離的一第二上電極區以及一第二下電極區，其中該第二下電極區包括一第二下電極，而該第二上電極區則包括2N+1個電極(bonding electrodes)，包括1個第二上電極、一第二左橋接電極及一第二右橋接電極分別位在該第二上電極之兩側、(N-1)個第二左短路電極及(N-1)個第二右短路電極分別位在該第二上電極的兩側，且該第二左橋接電極及第二右橋接電極分別與該第二下電極橋接(例如，透過介層孔)，其中N為大於或等於2的自然數。

第一外部電極接觸墊對(contact pad pairs)包括一耦接該第一下電極的第一正電極接觸墊，與一耦接該第二上電極的第一負電極接觸墊。

一第二外部電極接觸墊對(contact pad pairs)包括一耦接該第一上電極的第二正電極接觸墊，與一耦接該第二下電極的第二負電極接觸墊。

發光二極體燈串分別設置於該固晶區上，且各該等發光二極體燈串均具有一連接於該第一打線區的第一端以及一連接於該第二打線區第二端，該等發光二極體燈串中的第1串至第N串為第一群，而第(N+1)串至第2N串為第二群。

該第一個發光二極體燈串的第一端連接於該第一左 橋接電極，而該第一發光二極體燈串的第二端則同時連接該第二左橋接電極及第一個該第二左短路電極。

該第N個發光二極體燈串的第一端同時連接該第(N-1)個第一左短路電極及該第一上電極，而該該第N個發光二極體燈串的第二端則連接於該第二上電極。

該第(N+1)個發光二極體燈串的第一端同時連接該第(N-1)個第一右短路電極及該第一上電極，而該第(N+1)個發光二極體燈串的第二端則連接於該第二上電極。

該第2N個發光二極體燈串的第一端連接於該第一右橋接電極，而該第2N發光二極體燈串的第二端則同時連接該第二右橋接電極及第一個該第二右短路電極。

當欲以一第一電壓點亮該等發光二極體燈串時，該等第一左短路電極、第二左短路電極間，該等第一右短路電極、第二右短路電極間，選擇性地同時短路(short circuit)，使得該第一電壓被施加於該第一外部電極接觸墊對130間，以驅動該等發光二極體燈串被點亮。

當欲以一第二電壓點亮該等發光二極體燈串時，該等第一左短路電極、第二左短路電極間，該等第一右短路電極、第二右短路電極間，選擇性地同時開路(open circuit)，使得該第二電壓被施加於該第一外部電極接觸墊對間以及該第二外部電極接觸墊對間，以驅動該等發光二極體燈串被點亮，且該第一電壓不等於該第二電壓。

在一實施例中，本發明亦提供一種燈具，該燈具包含本發明實施例之可改變輸入電壓的發光二極體裝置。

應用本發明實施例之可改變輸入電壓的發光二極體裝置(apparatus)，在封裝完成之後，其輸入電壓仍然可視需要調整，毋須改變固晶打線的串並聯設計。對於高客製化特性之發光二極體封裝產品而言，本發明實施例之可改變輸入電壓的發光二極體裝置節省了重新設計的時間，也同時節省了生產成本。

10、10’‧‧‧基板

101‧‧‧固晶區

110‧‧‧第一打線區

111‧‧‧第一上電極區

112‧‧‧第一下電極區

112A‧‧‧第一下電極

113‧‧‧第一上電極

114‧‧‧第一左橋接電極

115‧‧‧第一右橋接電極

116‧‧‧第一左短路電極

117‧‧‧第一右短路電極

120‧‧‧第二打線區

121‧‧‧第二上電極區

122‧‧‧第二下電極區

122A‧‧‧第二下電極

123‧‧‧第二上電極

124‧‧‧第二左橋接電極

125‧‧‧第二右橋接電極

126‧‧‧第二左短路電極

127‧‧‧第二右短路電極

130‧‧‧第一外部電極接觸墊對

131‧‧‧第一正電極接觸墊

132‧‧‧第一負電極接觸墊

140‧‧‧第二外部電極接觸墊對

141‧‧‧第二正電極接觸墊

142‧‧‧第二負電極接觸墊

150‧‧‧發光二極體燈串

151、152、153、154、155、156‧‧‧發光二極體燈串

161‧‧‧金屬層

162‧‧‧絕緣層

163‧‧‧電路板層

164‧‧‧第一表面

165‧‧‧第二表面

166、167‧‧‧開口

第1A圖係顯示本發明之第一實施例以第一電壓點亮發光二極體燈串時之發光二極體裝置立體圖。

第1B圖係顯示第1A圖之發光二極體裝置的元件爆炸圖。

第1C圖係顯示本發明電路板層之第二表面俯視圖。

第1D圖係顯示本發明之第一實施例以第二電壓點亮發光二極體燈串時之發光二極體裝置立體圖。

第2圖係顯示第1A圖以第一電壓點亮發光二極體燈串時之發光二極體裝置俯視圖。

第3圖係顯示第1C圖以第二電壓點亮發光二極體燈串時之發光二極體裝置俯視圖。

第4A圖係顯示第二實施例以第一電壓點亮發光二極體燈串時之發光二極體裝置俯視圖。

第4B圖係顯示第二實施例以第二電壓點亮發光二極體燈串時之發光二極體裝置俯視圖。

同時參照第1A圖、第1B圖、第2圖，分別是本發明第一實施例以第一電壓點亮發光二極體燈串時之發光二極體裝置立體圖、爆炸圖與俯視圖。本發明之發光二極體裝置包括一基板10，其上設有一固晶區101、一第一打線區110、一第二打線區120、一第一外部電極接觸墊對(contact pad pairs)130、一第二外部電極接觸墊對(contact pad pairs)140以及2N個發光二極體燈串150，其中每一發光二極體燈串包括數顆發光二極體。其中，N為大於或等於2的自然數，在此實施例中，N=2，共有四個發光二極體燈串151~154。

如第1B所示，基板10包括一金屬層161、一絕緣層162以及一電路板層163依序堆疊。絕緣層162位於該金屬層161上，可避免電路板層163的下層電路與金屬層161短路。電路板層163具有相對之一第一表面164與一第二表面165，其中該第一打線區110、第二打線區120是位在該第一表面164，而該第二表面165與該絕緣層162接觸，且第二表面上的電路結構如第1C圖所示。此外，該絕緣層162與該電路板層163具有一露出部分該金屬層之開口(166、167)，以形成該固晶區101。在此實施例中，該基板10可以是一金屬核心電路板(MCPCB)。電路板層163可以包括樹脂材料(例如，雙馬來醯亞胺三嗪(bismaleimide triazine；BT)或FR4材料)。

如第1A圖或第2圖所示，第一打線區110包括彼此隔離的一第一上電極區111以及一第一下電極區112分別位於電路板層163之第一表面164與第二表面165上，其中如第1C圖所示，該 第一下電極區112包括一第一下電極112A，而該第一上電極區111則包括2N+1個電極(bonding electrodes)，包括1個第一上電極113、一第一左橋接電極114及一第一右橋接電極115分別位在該第一上電極113之兩側、(N-1)個第一左短路電極116及(N-1)個第一右短路電極117分別位在該第一上電極113的兩側，且該第一左橋接電極114及第一右橋接電極115分別與該第一下電極112A橋接(例如，透過在電路板層163形成孔洞，並填入金屬導電材料(例如銅)在孔洞中的方式橋接)。在此實施例中，N=2。

如第1A圖或第2圖所示，第二打線區120包括彼此隔離的一第二上電極區121以及一第二下電極區122分別位於電路板層163之第一表面164與第二表面165上。第二上電極區121則包括2N+1個電極(bonding electrodes)，包括1個第二上電極123、一第二左橋接電極124及一第二右橋接電極125分別位在該第二上電極123之兩側、(N-1)個第二左短路電極126及(N-1)個第二右短路電極127分別位在該第二上電極123的兩側，且該第二左橋接電極124及第二右橋接電極125分別與該第二下電極122A橋接(例如，透過在電路板層163形成孔洞，並填入金屬導電材料(例如銅)在孔洞中的方式橋接)，其中N為大於或等於2的自然數。如第1C圖所示，該第二下電極區122包括第二下電極122A。在此實施例中，N=2。

如第1A圖或第2圖所示，第一外部電極接觸墊對(contact pad pairs)130包括一耦接該第一下電極112A的第一正電極接觸墊131，與一耦接該第二上電極123的第一負電極接觸墊132。

如第1A圖或第2圖所示，第二外部電極接觸墊對 (contact pad pairs)140包括一耦接該第一上電極113的第二正電極接觸墊141，與一耦接該第二下電極122A的第二負電極接觸墊142。

如第1A圖或第2圖所示，發光二極體燈串150分別設置於該固晶區101上，且各該等發光二極體燈串150均具有一連接於該第一打線區110的第一端以及一連接於該第二打線區120的第二端，該等發光二極體燈串中的第1串至第N串為第一群，而第(N+1)串至第2N串為第二群。在此實施例中，N=2。

如第1A圖或第2圖所示，該第一個發光二極體燈串151的第一端連接於該第一左橋接電極114，而該第一發光二極體燈串151的第二端則同時連接該第二左橋接電極124及第一個該第二左短路電極126。在此實施例中，N=2。

如第1A圖或第2圖所示，該第N個發光二極體燈串152的第一端同時連接該第(N-1)個第一左短路電極116及該第一上電極113，而該第N個發光二極體燈串152的第二端則連接於該第二上電極123。在此實施例中，N=2。

如第1A圖或第2圖所示，該第(N+1)個發光二極體燈串153的第一端同時連接該第(N-1)個第一右短路電極117及該第一上電極113，而該第(N+1)個發光二極體燈串153的第二端則連接於該第二上電極123。在此實施例中，N=2。

如第1A圖或第2圖所示，該第2N個發光二極體燈串154的第一端連接於該第一右橋接電極115，而該第2N發光二極體燈串154的第二端則同時連接該第二右橋接電極125及第一個該第二右短路電極127。在此實施例中，N=2。

如第2圖所示，當欲以一第一電壓點亮該等發光二極體燈串150時，該等第一左短路電極116、第二左短路電極126間，該等第一右短路電極117、第二右短路電極127間，選擇性地同時短路(short circuit)，使得該第一電壓被施加於該第一外部電極接觸墊對130(第一正電極接觸墊131、第一負電極接觸墊132)間，以驅動該等發光二極體燈串150被點亮。參照第2圖，以左半側的電流路徑為例，此時電流從第一正電極接觸墊131經過第一下電極112A、第一左橋接電極114、發光二極體燈串151、第二左短路電極126、第一左短路電極116、發光二極體燈串152、第二上電極123而至該第一負電極接觸墊132，簡言之即電流從發光二極體燈串151流至發光二極體燈串152，一次使八個發光二極體點亮。同理，右半側的電流路徑是電流從發光二極體燈串154流至發光二極體燈串153，一次使八個發光二極體點亮。在第2圖中，不導通的區域以網點表示。

同時參照第1D圖、第3圖，分別是本發明第一實施例以第二電壓點亮發光二極體燈串時之發光二極體裝置立體圖與俯視圖。當欲以一第二電壓點亮該等發光二極體燈串時，該等第一左短路電極116、第二左短路電極126間，該等第一右短路電極117、第二右短路電極127間，選擇性地同時開路(open circuit)，使得該第二電壓被施加於該第一外部電極接觸墊對130(第一正電極接觸墊131、第一負電極接觸墊132)間以及該第二外部電極接觸墊對140(第二正電極接觸墊141、第二負電極接觸墊142)間，以驅動該等發光二極體燈串150被點亮，且該第一電壓不等於該第二電壓。參照第3圖，以左半側的電流路徑為例：此時電流從第一正電 極接觸墊131經過第一下電極112A、第一左橋接電極114、發光二極體燈串151、第二左橋接電極124、第二下電極122A而至該第二負電極接觸墊142，一次使四個發光二極體點亮；同時，電流從第二正電極接觸墊141經過第一上電極113、發光二極體燈串152、第二上電極123而至該第一負電極接觸墊132。同樣地，以右半側的電流路徑為例：電流從第一正電極接觸墊131經過第一下電極112A、第一右橋接電極115、發光二極體燈串154、第二右橋接電極125、第二下電極122A而至該第二負電極接觸墊142，一次使四個發光二極體點亮；同時，電流從第二正電極接觸墊141經過第一上電極113、發光二極體燈串153、第二上電極123而至該第一負電極接觸墊132。由此可知，四串發光二極體燈串151~154都會被點亮。在第3圖中，不導通的區域以網點表示。

在一實施例中，該第一電壓大於該第二電壓，例如，在第一實施例中，該第一電壓為該第二電壓的兩倍。

在一實施例中，各該等發光二極體燈串的出射光的波長可為相同或相異。

前述第一實施例之發光二極體裝置是適用於四條發光二極體燈串時的設計，底下將揭露應用點亮六串以上的發光二極體燈串時的發光二極體裝置。

第4A圖係顯示第二實施例以第一電壓點亮發光二極體燈串時之發光二極體裝置俯視圖，第4B圖係顯示第二實施例以第二電壓點亮發光二極體燈串時之發光二極體裝置俯視圖。與第一實施例不同之處在於發光二極體燈串在6串以上，N為大於2的自然數，更包括第i個發光二極體燈串155以及第j個發光二極體燈 串156，i為自然數且2≦i≦N-1，j為自然數且(N+2)≦j≦(2N-1)。該第i個發光二極體燈串155的第一端連接於第(i-1)個該第一左短路電極116及該第一上電極113，而該第i個發光二極體燈串155的第二端則連接於該第二左橋接電極124及該第i個該第二左短路電極126。該第j個發光二極體燈串156的第一端連接於第(2N-j)個該第一右短路電極117及該第一上電極113，而該第j個發光二極體燈串的第二端則連接於該第二右橋接電極125及該第(2N-j+1)個該第二右短路電極127。應用本發明第二實施例之設計，發光二極體燈串的數量可以無限擴充，並可適用於不同的輸入電壓設計。

第二實施例是以N為3作為說明，共有六串發光二極體燈串，左側共有兩個第一左短路電極116與兩個第二左短路電極126，右側共有兩個第一右短路電極117與兩個第二右短路電極127。

如第4A圖所示，當欲以一第一電壓點亮該等發光二極體燈串150時，該等第一左短路電極116、第二左短路電極126間，該等第一右短路電極117、第二右短路電極127間，選擇性地同時短路(short circuit)，使得該第一電壓被施加於該第一外部電極接觸墊對130(第一正電極接觸墊131、第一負電極接觸墊132)間，以驅動該等發光二極體燈串150被點亮。以左半側的電流路徑為例，此時電流從第一正電極接觸墊131經過第一下電極112A、第一左橋接電極114、發光二極體燈串151、第二左短路電極126、第一左短路電極116、發光二極體燈串155、第二左短路電極126、第一左短路電極116、發光二極體燈串152、第二上電極123而至該第一負電極接觸墊132，簡言之即電流從發光二極體燈串151經過 發光二極體燈串155流至發光二極體燈串152，一次使三組發光二極體點亮。同理，右半側的電流路徑是電流從發光二極體燈串154經過發光二極體燈串156流至發光二極體燈串153。在第4A圖中，不導通的區域以網點表示。

如第4B圖所示，當欲以一第二電壓點亮該等發光二極體燈串時，該等第一左短路電極116、第二左短路電極126間，該第一右短路電極117、第二右短路電極127間，選擇性地同時開路(open circuit)，使得該第二電壓被施加於該第一外部電極接觸墊對130(第一正電極接觸墊131、第一負電極接觸墊132)間以及該第二外部電極接觸墊對140(第二正電極接觸墊141、第二負電極接觸墊142)間，以驅動該等發光二極體燈串150被點亮。以左半側的電流路徑為例，此時電流從第一正電極接觸墊131經過第一下電極112A、第一左橋接電極114、發光二極體燈串151、第二左橋接電極124、第二下電極122A而至該第二負電極接觸墊142，一次使一組發光二極體點亮。同時，一電流第二正電極接觸墊141經過第一上電極113、發光二極體燈串152、第二上電極123而至該第一負電極接觸墊132。另一電流第二正電極接觸墊141經過第一上電極113、發光二極體燈串155、第二左橋接電極124、第二下電極122A而至該第二負電極接觸墊142。同理，右側的發光二極體燈串153、154、156也會個別導通。在第4B圖中，不導通的區域以網點表示。

應用本發明實施例之可改變輸入電壓的發光二極體裝置(apparatus)，在封裝完成之後，其輸入電壓仍然可視需要調整，毋須改變固晶打線的串並聯設計。對於高客製化特性之發光二極體封裝產品而言，本發明實施例之可改變輸入電壓的發光二 極體裝置節省了重新設計的時間，也同時節省了生產成本。

雖然本發明已以具體之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此項技術者，在不脫離本發明之精神和範圍內，仍可作些許的更動與潤飾，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。

10‧‧‧基板

101‧‧‧固晶區

110‧‧‧第一打線區

111‧‧‧第一上電極區

112‧‧‧第一下電極區

113‧‧‧第一上電極

114‧‧‧第一左橋接電極

115‧‧‧第一右橋接電極

116‧‧‧第一左短路電極

117‧‧‧第一右短路電極

120‧‧‧第二打線區

121‧‧‧第二上電極區

122‧‧‧第二下電極區

123‧‧‧第二上電極

124‧‧‧第二左橋接電極

125‧‧‧第二右橋接電極

126‧‧‧第二左短路電極

127‧‧‧第二右短路電極

130‧‧‧第一外部電極接觸墊對

131‧‧‧第一正電極接觸墊

132‧‧‧第一負電極接觸墊

140‧‧‧第二外部電極接觸墊對

141‧‧‧第二正電極接觸墊

142‧‧‧第二負電極接觸墊

150‧‧‧發光二極體燈串

151、152、153、154‧‧‧發光二極體燈串

161‧‧‧金屬層

162‧‧‧絕緣層

163‧‧‧電路板層

167‧‧‧開口

Claims (7)

1. 一種可改變輸入電壓的發光二極體裝置(apparatus)，包括：一基板，其包括：一固晶區；一第一打線區，包括彼此隔離的一第一上電極區以及一第一下電極區，其中該第一下電極區包括一第一下電極，而該第一上電極區則包括2N+1個電極(bonding electrodes)，包括1個第一上電極、一第一左橋接電極及一第一右橋接電極分別位在該第一上電極之兩側、(N-1)個第一左短路電極及(N-1)個第一右短路電極分別位在該第一上電極的兩側，且該第一左、右橋接電極分別與該第一下電極橋接，其中N為大於或等於2的自然數；一第二打線區，包括彼此隔離的一第二上電極區以及一第二下電極區，其中該第二下電極區包括一第二下電極，而該第二上電極區則包括2N+1個電極(bonding electrodes)，包括1個第二上電極、一第二左橋接電極及一第二右橋接電極分別位在該第二上電極之兩側、(N-1)個第二左短路電極及(N-1)個第二右短路電極分別位在該第二上電極的兩側，且該第二左、右橋接電極分別與該第二下電極橋接，其中N為大於或等於2的自然數；一第一外部電極接觸墊對(contact pad pairs)，包括一 耦接該第一下電極的第一正電極接觸墊，與一耦接該第二上電極的第一負電極接觸墊；一第二外部電極接觸墊對(contact pad pairs)，包括一耦接該第一上電極的第二正電極接觸墊，與一耦接該第二下電極的第二負電極接觸墊；2N個發光二極體燈串，分別設置於該固晶區上，且各該等發光二極體燈串均具有一連接於該第一打線區的第一端以及一連接於該第二打線區的第二端，該等發光二極體燈串中的第1串至第N串為第一群，而第(N+1)串至第2N串為第二群，其中：該第一個發光二極體燈串的第一端連接於該第一左橋接電極，而該第一發光二極體燈串的第二端則同時連接該第二左橋接電極及第一個該第二左短路電極；該第N個發光二極體燈串的第一端同時連接該第(N-1)個第一左短路電極及該第一上電極，而該第N個發光二極體燈串的第二端則連接於該第二上電極；該第(N+1)個發光二極體燈串的第一端同時連接該第(N-1)個第一右短路電極及該第一上電極，而該第(N+1)個發光二極體燈串的第二端則連接於該第二上電極；該第2N個發光二極體燈串的第一端連接於該第一右橋接電極，而該第2N發光二極體燈串的第二端則同時連接該第二右橋接電極及第一個該第二右短路電極； 其中，該等第一、第二左短路電極間，該等第一、第二右短路電極間，選擇性地同時短路(short circuit)，使得一第一電壓被施加於該第一外部電極接觸墊對間，以驅動該等發光二極體燈串被點亮，或者選擇性地同時開路(open circuit)，使得一第二電壓被施加於該第一外部電極接觸墊對間以及該第二外部電極接觸墊對間，以驅動該等發光二極體燈串被點亮，其中該第一電壓不等於該第二電壓。
2. 如申請專利範圍第1項所述的可改變輸入電壓的發光二極體裝置，其中當N為大於2的自然數，該第i個發光二極體燈串的第一端連接於第(i-1)個該第一左短路電極及該第一上電極，而該第i個發光二極體燈串的第二端則連接於該第二左橋接電極及該第i個該第二左短路電極，i為自然數且2≦i≦N-1，且該第j個發光二極體燈串的第一端連接於第(2N-j)個該第一右短路電極及該第一上電極，而該第j個發光二極體燈串的第二端則連接於該第二右橋接電極及該第(2N-j+1)個該第二右短路電極，j為自然數且(N+2)≦j≦(2N-1)。
3. 如申請專利範圍第1項所述的可改變輸入電壓的發光二極體裝置，其中該第一電壓大於該第二電壓。
4. 如申請專利範圍第3項所述的可改變輸入電壓的發光二極體裝置，其中該基板包括：一金屬層；一絕緣層，位於該金屬層上；以及 一電路板層，具有相對之一第一表面與一第二表面，且該第二表面與該絕緣層接觸，其中該第一、第二打線區是位在該第一表面，該第一、第二下電極是位在該第二表面；其中，該絕緣層與該電路板層具有一露出部分該金屬層之開口，以形成該固晶區。
5. 如申請專利範圍第4項所述的可改變輸入電壓的發光二極體裝置，其中該基板是一金屬核心電路板(MCPCB)。
6. 如申請專利範圍第5項所述的可改變輸入電壓的發光二極體裝置，其中各該等發光二極體燈串的出射光的波長可為相同或相異。
7. 一種燈具，包括如申請專利範圍第1至6項中任一項所述的可改變輸入電壓的發光二極體裝置。