TWI566437B - 發光裝置及其製造方法 - Google Patents

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Description

發光裝置及其製造方法
本發明涉及一種發光裝置及其製造方法，尤其涉及一種較高出光效率的發光裝置及其製造方法。
發光裝置(直下式背光模組等)一般包括一二次光學元件(導光板、透鏡等)和一LED光源，二次光學元件包括一個入光面以及與入光面相對的出光面，LED光源與入光面相對設置。通常，LED光源與二次光學元件的入光面之間具有間隙，LED光源發出的光先經過空氣再入射至二次光學元件。光線在自LED光源傳導至空氣、進而自空氣傳至二次光學元件的過程中，因為介面折射率的陡變容易發生反射甚至全反射，使得光線損耗較多，進而導致發光裝置出光效率低。故，需進一步改進。
有鑒於此，有必要提供一種較高出光效率的發光裝置及其製造方法。
一種發光裝置，其包括一二次光學元件及一光源模組，所述二次光學元件具有一入光面及與該入光面相對的一出光面，所述光源模組與該二次光學元件的入光面相對設置，所述光源模組包括至少一發光單元，所述發光單元包括一固態發光晶片及覆蓋所述固 態發光晶片的一封裝層，所述封裝層具有一光出射面，所述光出射面與二次光學元件的入光面之間相對並形成間隙，所述間隙中填充一透明體，該發光單元包括圍設該固態發光晶片的反射杯，所述反射杯的上表面與該光出射面齊平，所述透明體完全覆蓋該封裝層的光出射面和該反射杯的上表面。
一種發光裝置的製造方法，包括步驟：設置一光源模組，所述光源模組包括至少一發光單元，所述發光單元包括一固態發光晶片及覆蓋所述固態發光晶片的一封裝層，所述封裝層具有一光出射面，該發光單元包括圍設該固態發光晶片的反射杯，所述反射杯的上表面與該光出射面齊平；在光源模組上設置一二次光學元件，所述二次光學元件具有一入光面，所述二次光學元件的入光面與所述封裝層的光出射面相對並形成間隙；填充一透明體至所述間隙中，所述透明體完全覆蓋該封裝層的光出射面和該反射杯的上表面。
相對於習知技術，所述發光裝置的封裝層的光出射面與二次光學元件的入光面之間填充一透明體，使該封裝層的光出射面及二次光學元件的入光面與該透明體緊密接觸，從而減少了光線傳播過程中在空氣中的損耗。因此，該發光裝置具有較高的出光效率。
下面參照附圖，結合具體實施例對本發明作進一步的描述。
100‧‧‧背光模組
10‧‧‧基板
20‧‧‧光源模組
30‧‧‧導光板
40‧‧‧透明體
11‧‧‧上表面
12‧‧‧下表面
21‧‧‧發光單元
22‧‧‧基座
23‧‧‧電極引腳
24‧‧‧固態發光晶片
25‧‧‧封裝體
221‧‧‧第一表面
222‧‧‧第二表面
231‧‧‧第一引腳
232‧‧‧第二引腳
251‧‧‧反射杯
252‧‧‧封裝層
253‧‧‧光出射面
31‧‧‧入光面
32‧‧‧出光面
50‧‧‧間隙
圖1為本發明一實施方式提供的發光裝置的剖面示意圖。
圖2為圖1中發光裝置與一般發光裝置所得的光譜比較示意圖。
圖3為本發明中封裝層含有多劑螢光粉的發光裝置與封裝層含有 多劑螢光粉的一般發光裝置所得的光譜比較示意圖。
請參閱圖1，為本發明發光裝置的一實施方式，以一背光模組100及其具有的導光板30為例進行說明。在其他的實施方式中，該發光裝置還可以係照明模組並配備例如係透鏡的二次光學元件。
該背光模組100包括一基板10、設置在基板10上的光源模組20和導光板30、及夾置於光源模組20與導光板30之間的一透明體40。
所述基板10呈長方體狀，其包括一上表面11及與該上表面11相對的下表面12。其上表面11為具有傳導線路的平整表面。該基板10可為印刷電路板、金屬基板、矽基板、或陶瓷基板等。本實施例中，所述基板10為印刷電路板。
所述光源模組20包括多個發光單元21，在本實施例中，該發光單元21的數量為兩個。每一發光單元21包括一基座22、設置在基座22上的兩電極引腳23、一固態發光晶片24及一封裝體25。
具體的，該基座22包括一第一表面221及一第二表面222。該基座22為矽基座、塑膠基座或陶瓷基座。該基座22還可由如下材料中的一種或多種製成：砷化鎵(GaAs)、氧化鋅(ZnO)及磷化銦(InP)等。
所述兩電極引腳23貼設於基座22的表面，其包括第一引腳231和第二引腳232，該第一引腳231和第二引腳232均由金屬材料製成，並彎折成U型，所述第一引腳231與第二引腳232相互間隔並均從第一表面221延伸至第二表面222。
所述固態發光晶片24為一個可發藍光的LED晶片，其設置在所述 第一引腳231靠近第二引腳232的一側。該固態發光晶片24的兩個電極藉由金線分別連接至第一引腳231和第二引腳232，以實現電性導通。在其他實施例中，固態發光晶片24也可以以覆晶的方式與第一引腳231和第二引腳232形成電連接。另外，固態發光晶片24也可以係多個LED晶片。
所述封裝體25包括一反射杯251以及填充於反射杯251內的一封裝層252。該反射杯251部分包覆該兩電極引腳23相互遠離的兩側、且環繞所述固態發光晶片24設置。該反射杯251的內表面為一個反射面。該封裝層252充分填充該反射杯251並覆蓋該固態發光晶片24。該封裝層252具有一個光出射面253，該光出射面253為平面，且與反射杯251的上表面相齊平。該封裝層252的材料可為樹脂(resin)、矽樹脂(silicone)、環氧樹脂(epoxy resin)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，或玻璃等。該封裝層252包含有螢光粉，該螢光粉包含石榴石基螢光粉、矽酸鹽基螢光粉、原矽酸鹽基螢光粉、硫化物基螢光粉、硫代鎵酸鹽基螢光粉、氮氧化物基螢光粉和氮化物基螢光粉中的一種或多種。螢光粉可受固態發光晶片24發出的光的激發，發出波長改變的光，並與固態發光晶片24發出的光合成為白光。
該導光板30包括一入光面31及與該入光面31相對的一出光面32。在本實施例中，該入光面31與該出光面32相互平行，即該背光模組100為一直下式背光模組。由於導光板30通常係與電子元件(圖未示)的殼體或係其他元件連接固定，導光板30的入光面31與光源模組20封裝體25的光出射面253之間會因為安裝誤差形成一間隙50。該間隙50大小一般為幾個毫米，甚至小於一個毫米。
所述間隙50中填充一透明體40，即該透明體40夾置於導光板30的入光面31與光源模組20的光出射面253之間。該透明體40的折射率與封裝層252及導光板30的折射率大致相同。本實施例中，該透明體40為透明材料製成的膠體，如矽樹脂、環氧樹脂等，該透明體的折射率為1.4至1.5不等。可以理解的，該透明體40還可由非固化的高黏稠度透明流體製成，由於該透明體40處於非固化狀態，連接緊密、透明度高，同時方便去除重工而不會損壞所述背光模組100。可以理解的，其他實施方式中，所述封裝體25的光出射面253與導光板30的入光面31也可設置成至少一面為柔軟表面，以便於緊密連接。
由於封裝體25的光出射面253與導光板30的入光面31之間填充夾置一透明體40，且三者的光折射率大致相同，使該封裝層252的光出射面253及導光板30的入光面31與該透明體40緊密接觸。固態發光晶片24射出的光線在經過兩臨界面時不會因為折射率陡變而發生反射甚至全反射，從而減少光的反射損失。請參閱圖2，虛線為一般背光模組(即發光模組與導光板之間具有安裝間隙)的光譜示意圖，實線為本發明背光模組100的光譜示意圖。由於該間隙50被透明體40填充，使得波長較短、原本容易發生反射或全反射損失掉的光線，經過透明體40進入導光板30後出射，從而提高背光模組100的光輸出功率。相較一般的背光模組，本發明自封裝體25發出的較短波長光線的輸出效率增加5%至10%左右。 同時，由於減少了反射或全反射的光線，該部分光線原本可經封裝體25中的螢光粉作用再次合成白光，也就係說，該部分光線的減少，使得自導光板30出射的光線中白光的比重相對降低，導致出射光線的色溫發生變化。故在封裝層中增加螢光粉的含量，促 使波長較短、原本損失掉的光線更多地被螢光粉激發轉換並合成白光，從而維持與一般背光模組出射光線具有相同的色溫。本實施例中，螢光粉的比重約佔封裝層252比重的20%至30%。
此外，請參閱圖3，本發明背光模組100的封裝層252中填充多劑螢光粉時，相較採用多劑劑螢光粉的一般背光模組(即發光模組與導光板之間具有安裝間隙)，所得波長較長段光線的光譜比例有所降低，此時由於不同波長螢光粉間發生交叉吸收，即出射光線的色溫有所變化。故，本發明在採用多劑螢光粉時，該封裝層252內的螢光粉比重相較單劑螢光粉比重增加5%至15%，以維持與一般背光模組產生的出射光線具有相同色溫，此時多劑螢光粉轉換光的效率增加3%至10%，該光源模組20整體的出光功率增加10%至20%。
本發明還提供一種該發光裝置的製造方法，以該背光模組及其具有的導光板為例進行說明，包括以下步驟：設置一基板10。該基板10包括一上表面11和與該上表面11相對的下表面12，本實施例中，該基板10為一印刷電路板。
在基板10的上表面設置一光源模組20。所述光源模組20包括至少一個發光單元21，每一發光單元21包括一固態發光晶片24及覆蓋固態發光晶片24的一封裝層252，該封裝層252具有一光出射面253。
在光源模組20上設置一導光板30，該導光板30具有一入光面31及與該入光面31相對的一出光面32，所述導光板30的入光面31與該封裝層252的光出射面253相對並形成間隙50。
填充一透明體40至所述間隙50中。
相較一般背光模組100的製造方法，本發明採取使光源模組20與導光板30定位後，再朝該間隙50中填充一透明體40。從而使該封裝層252的光出射面253及導光板30的入光面31與該透明體40緊密接觸，從而保證兩臨界面緊密連接的連貫性。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限製本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士爰依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
100‧‧‧背光模組
10‧‧‧基板
20‧‧‧光源模組
30‧‧‧導光板
40‧‧‧透明體
11‧‧‧上表面
12‧‧‧下表面
21‧‧‧發光單元
22‧‧‧基座
23‧‧‧電極引腳
24‧‧‧固態發光晶片
25‧‧‧封裝體
221‧‧‧第一表面
222‧‧‧第二表面
231‧‧‧第一引腳
232‧‧‧第二引腳
251‧‧‧反射杯
252‧‧‧封裝層
253‧‧‧光出射面
31‧‧‧入光面
32‧‧‧出光面
50‧‧‧間隙

Claims (8)

  1. 一種發光裝置，其包括一二次光學元件及一光源模組，所述二次光學元件具有一入光面及與該入光面相對的一出光面，所述光源模組與該二次光學元件的入光面相對設置，其改良在於：所述光源模組包括至少一發光單元，所述發光單元包括一固態發光晶片及覆蓋所述固態發光晶片的一封裝層，所述封裝層具有一光出射面，所述光出射面與二次光學元件的入光面之間相對並形成間隙，所述間隙中填充一透明體，該透明體的折射率在1.4-1.5之間，該發光單元包括圍設該固態發光晶片的反射杯，所述反射杯的上表面與該光出射面齊平，所述透明體完全覆蓋該封裝層的光出射面和該反射杯的上表面，所述封裝層中含有單劑螢光粉，螢光粉的比重佔封裝層比重的20%至30%，所述封裝層中含有多劑螢光粉，所述封裝層內的螢光粉比重相較單劑螢光粉比重增加5%至15%。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的發光裝置，其中，所述透明體的折射率與封裝層及二次光學元件的折射率相同。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的發光裝置，其中，所述透明體為透明膠體，或者由非固化的高黏稠度流體製成的透明體。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的發光裝置，其中，所述封裝層的光出射面與二次光學元件的入光面至少有一面為柔軟表面。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的發光裝置，其中，所述發光裝置為一直下式背光模組，所述二次光學元件為一導光板，所述二次光學元件的入光面與出光面相互平行。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的發光裝置，其中，所述背光模組還包括一基板，所述基板包括一上表面，所述上表面為具有傳導線路的平整表面， 所述光源模組設置在所述基板的上表面上。
  7. 一種發光裝置的製造方法，包括步驟：設置一光源模組，所述光源模組包括至少一發光單元，所述發光單元包括一固態發光晶片及覆蓋所述固態發光晶片的一封裝層，所述封裝層具有一光出射面，該發光單元包括圍設該固態發光晶片的反射杯，所述反射杯的上表面與該光出射面齊平；在光源模組上設置一二次光學元件，所述二次光學元件具有一入光面，所述二次光學元件的入光面與所述封裝層的光出射面相對並形成間隙；填充一透明體至所述間隙中，所述透明體完全覆蓋該封裝層的光出射面和該反射杯的上表面，該透明體的折射率為1.4-1.5之間。
  8. 如申請專利範圍第7項所述發光裝置的製造方法，其中，所述透明體的折射率與封裝層及二次光學元件的折射率相同。
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