TWI570352B - 發光二極體裝置與應用其之發光裝置 - Google Patents

Description

發光二極體裝置與應用其之發光裝置

本發明是有關於一種發光二極體裝置。

發光二極體的封裝係將發光二極體晶片固晶、打線、封膠並接腳出來，使其能焊接於印刷電路板。相較於傳統光源而言，由於發光二極體封裝元件具有耗電量低、高亮度、反應速度快、環保與輕薄短小等優點，因此發光二極體光源佔有一定的市場優勢。有鑑於此，如何設計發光二極體封裝元件，使其之發光效率能夠提高，為目前業界努力發展的重點之一。

本發明之一態樣提供一種發光二極體裝置，包含基板、複數個發光元件與封裝材。基板具有相對之正面與背面。基板包含第一部分與第二部分。第一部分具有複數個透光孔。第二部分與第一部分分離。發光元件置於第一部分之正面上，且毗鄰透光孔設置。封裝材置於基板之正面上，且覆蓋發光元件。

在一或多個實施方式中，基板之背面暴露於封裝材。

在一或多個實施方式中，封裝材置於基板之背面上。

在一或多個實施方式中，基板之第一部分包含第一端部與承載部。發光元件與透光孔皆置於承載部，且第一端部置於第二部分與承載部之間。接觸第一端部之背面的部分封裝材具有第一厚度，且接觸承載部之背面的部分封裝材具有第二厚度，第一厚度大於第二厚度。

在一或多個實施方式中，第一端部具有貫穿孔，且封裝材填滿貫穿孔。

在一或多個實施方式中，第一部分更包含第二端部，承載部置於第一端部與第二端部之間，第二端部具有貫穿孔，且封裝材填滿貫穿孔。

在一或多個實施方式中，第二部分具有貫穿孔，且封裝材填滿貫穿孔。

在一或多個實施方式中，每一貫穿孔於正面之孔徑不同於背面之孔徑。

在一或多個實施方式中，發光元件沿鋸齒狀排列。

在一或多個實施方式中，基板更具有複數個切割孔，沿直線排列。透光孔設置於切割孔之相對兩側。

在一或多個實施方式中，基板為疊層結構。

本發明之另一態樣提供一種發光裝置，包含殼體與如上所述之發光二極體裝置，置於殼體中。

在一或多個實施方式中，殼體為球泡燈殼體或蠟蠋燈殼體。

上述實施方式之發光二極體裝置能夠達成全周光(即雙面出光)。除了發光元件本身能夠向上方發光外，藉由封裝材的內反射，發光元件部分的光可被封裝材反射、穿透透光孔而往下方出光，如此一來即可達成全周光。

100、100’‧‧‧發光二極體裝置

110‧‧‧基板

110a‧‧‧正面

110b‧‧‧背面

112‧‧‧第一部分

114‧‧‧透光孔

116‧‧‧切割孔

124‧‧‧第一端部

125、129、134‧‧‧貫穿孔

128‧‧‧第二端部

132‧‧‧第二部分

140‧‧‧發光元件

170、170a、170b‧‧‧封裝材

180‧‧‧跳接線材

200‧‧‧殼體

3A-3A、3B-3B‧‧‧線段

D1、D2‧‧‧孔徑

T1‧‧‧第一厚度

126‧‧‧承載部

T2‧‧‧第二厚度

第1圖為本發明一實施方式之發光二極體裝置的立體示意圖。

第2圖為第1圖之發光二極體裝置的側視圖。

第3A圖為沿第1圖之線段3A-3A的剖面圖。

第3B圖為沿第1圖之線段3B-3B的剖面圖。

第4圖為本發明另一實施方式之發光二極體裝置的立體示意圖。

第5圖為第4圖之發光二極體裝置的側視圖。

第6圖為本發明再一實施方式之發光二極體裝置的立體示意圖。

第7圖為本發明又一實施方式之發光二極體裝置的側視圖。

第8A圖與第8B圖分別為第7圖之發光二極體裝置的局部剖面圖。

第9圖為本發明一實施方式之發光裝置的示意圖。

以下將以圖式揭露本發明的複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。

第1圖為本發明一實施方式之發光二極體裝置100的立體示意圖，第2圖為第1圖之發光二極體裝置100的側視圖。如圖所示，發光二極體裝置100包含基板110、複數個發光元件140與封裝材170，其中為了清楚起見，在本文之第1圖至第8B圖的封裝材170皆以虛線表示。基板110具有相對之正面110a與背面110b。基板110包含第一部分112與第二部分132。第一部分112具有複數個透光孔114。第二部分132與第一部分112分離。發光元件140置於第一部分112之正面110a上，且毗鄰透光孔114設置。封裝材170置於基板110之正面110a上，例如在本實施方式中，封裝材170置於基板110之正面110a上，且基板110之背面110b暴露於封裝材170。另外封裝材170覆蓋發光元件140，可選擇性地填滿透光孔114。

簡言之，本實施方式之發光二極體裝置100能夠達成全周光。具體而言，除了發光元件140本身能夠向上方發光外，藉由封裝材170與外在環境介質之間形成的全反射，發光元件140部分的光可於封裝材170內進行全反射後穿透透光孔114而往下方出光；另一部分的光則是直接由發光元件140往下方射向透光孔114並穿透透光孔114，如此一來即可達成全周光。相較於傳統的發光二極體裝置，本實施方式之發光二極體裝置100可不被限制於使用透明基板，且基板110之背面110b不覆蓋封裝材170即可達成全周光，因此基板110可選用較透明基板散熱快的材質，提升發光二極體裝置100散熱效率；且因背面110b可不覆蓋封裝材170，可縮小整體厚度，並提高背面110b的出光亮度。

在本實施方式中，發光元件140例如為藍色發光二極體晶片，而封裝材170可為摻有黃色螢光粉體的透明材料，例如矽膠或環氧樹脂。因此發光元件140發出的藍光可激發封裝材170之黃色螢光粉體，進而與之混合產生白光。為了調變白光的色溫，例如暖白光，可以選擇性地加入紅色螢光粉體或綠色螢光粉體。另外黃色螢光粉體在受藍光激發後亦會產生散射，進而改變其光路，增加光線穿透透光孔114的機率，因此背面110b出光量可增加。因白光可自透光孔114而到達背面110b，因此背面110b可不需塗佈封裝材170。

在本實施方式中，基板110的材質可為金屬，例如為金、銀、銅、鐵和錫等材料，其兼具導電與散熱的 功效，而透光孔114可以蝕刻的方式形成於基板110上，其中第1圖之透光孔114的形狀僅為例示，並非用以限制本發明。基板110之第一部分112可為發光二極體裝置100之正極，而第二部分132可為發光二極體裝置100之負極。發光元件140可與第一部分112以及第二部分132電性連接，例如先分別以銀膠等導熱膠材(未繪示)固著於第一部分112的正面110a，接著利用金線或鋁線等可導電的跳接線材180跳接各發光元件140的正、負電極(未繪示)，使其連接成為串聯電路(如第1、2圖所繪示)、或並聯電路、或先串聯後再將各串聯並聯起來的電路、或先並聯後再將各並聯串聯起來的電路，之後將該電路之最前端與最後端的發光元件140的一正電極和一負電極分別跳接至第一部分112與第二部分132，第一部分112與第二部分132再與外部電源相連接，以提供發光元件140發光所需的電能。然而在其他的實施方式中，若基板110的材質為絕緣體，例如陶瓷或矽膠片，則可在第一部分112與第二部分132分別固著金屬板，以供與發光元件140作電性連接，本發明不以此為限。

在本實施方式中，發光元件140可沿鋸齒狀排列。詳細而言，在第1圖中，透光孔114可沿著基板110的延伸方向呈一直線排列。相鄰兩發光元件140則分別設置於透光孔114排成之陣列的相對兩側。如此的設置可增加發光元件140之間的距離，使得發光元件140於發光時產生的熱能能夠於基板110中均勻分散，以改善基板110的散熱效率。亦可降低發光元件140彼此之間吸光的機率，提高發光二極 體裝置100的出光效率。然而在其他的實施方式中，發光元件140亦可沿直線排列或不規則狀排列。

接著請一併參照第1圖與第3A圖，其中第3A圖為沿第1圖之線段3A-3A的剖面圖。在本實施方式中，基板110之第一部分112包含第一端部124與承載部126。發光元件140與透光孔114皆置於承載部126，且第一端部124置於第二部分132與承載部126之間。第一端部124具有貫穿孔125，且封裝材170填滿貫穿孔125。藉由填滿貫穿孔125，封裝材170能夠增加發光二極體裝置100的整體結構強度，減少封裝材170脫落的機會。

在本實施方式中，第二部分132亦具有貫穿孔134，且封裝材170填滿貫穿孔134。同樣的，藉由填滿貫穿孔134，封裝材170能夠增加發光二極體裝置100的整體結構強度，減少封裝材170脫落的機會，並且封裝材170可增加第一部分112與第二部分132之間的結合強度。

接著請一併參照第1圖與第3B圖，其中第3B圖為沿第1圖之線段3B-3B的剖面圖。在本實施方式中，第一部分112更包含第二端部128。承載部126置於第一端部124與第二端部128之間，第二端部128具有貫穿孔129，且封裝材170填滿貫穿孔129。同樣的，藉由填滿貫穿孔129，封裝材170能夠增加發光二極體裝置100的整體結構強度，減少封裝材170脫落的機會。更進一步的，因封裝材170填滿第一端部124之貫穿孔125與第二端部128之貫穿孔129，封裝材170能夠更密實地貼合承載部126。

接著請一併參照第3A圖與第3B圖。在本實施方式中，貫穿孔134為柱狀，而貫穿孔125與129於正面110a之孔徑D1可不同於背面110b之孔徑D2，例如孔徑D2大於孔徑D1。如圖所示，每一貫穿孔125與129中皆具有一階梯結構，使得靠近背面110b之部分封裝材170的尺寸大於靠近正面110a之部分封裝材170，增加封裝材170與貫穿孔125、129的接觸面積，強化封裝材170與基板110的結合，因此能夠防止封裝材170自貫穿孔125與129剝離。然而上述之貫穿孔125、129與134的型式僅為例示，並非用以限制本發明。在其他的實施方式中，貫穿孔134可與第3A圖之貫穿孔129同形狀，亦或者貫穿孔125、129與134可皆為柱狀，皆在本發明之範疇中。

接著請一併參照第4圖與第5圖，其中第4圖為本發明另一實施方式之發光二極體裝置100的立體示意圖，第5圖為第4圖之發光二極體裝置100的側視圖。本實施方式與第1、2圖之實施方式的不同處在於封裝材170的結構。在本實施方式中，封裝材170亦置於基板110之背面110b上。接觸第一端部124之背面110b的部分封裝材170a具有第一厚度T1，且接觸承載部126之背面110b的部分封裝材170b具有第二厚度T2，第一厚度T1大於第二厚度T2，其中第二厚度T2可為約0.1毫米。具體而言，封裝材170a用以增加基板110之第一部分112與第二部分132之間的結合強度，藉由增加第一厚度T1而減少第一部分112與第二部分132之間斷裂的機率。封裝材170b用以提供基板110之背 面110b的均勻結構張力，防止基板110彎曲，亦可藉由透光孔114而與上方的部分封裝材170連接，以增加發光二極體裝置100的整體結構強度。其中因封裝材170b位於承載部126下方，也就是位於透光孔114下方，為了避免封裝材170b過厚而降低背面110b的光出量，因此第二厚度T2可選擇小於第一厚度T1。然而若封裝材170b本身的透明度相當高，則亦可選擇第二厚度T2大於或等於第一厚度T1，本發明不以此為限。至於本實施方式的其他細節因與第1、2圖之實施方式相同，因此便不再贅述。

接著請參照第6圖，其為本發明再一實施方式之發光二極體裝置100’的立體示意圖。本實施方式之發光二極體裝置100’係由二個第1圖之發光二極體裝置100組成。發光二極體裝置100’之基板110的第一部分112為一體成型，且第二部分132亦為一體成型。另外封裝材170也是一體成型。發光二極體裝置100’可放置發光元件140的數量為第1圖之發光二極體裝置100的兩倍，因此其發光功率為發光二極體裝置100的兩倍。

在本實施方式中，發光二極體裝置100’之基板110可更具有複數個切割孔116，沿著發光二極體裝置100’之延伸方向直線排列，以分隔出兩個發光二極體裝置100的位置，而透光孔114則設置於切割孔116相對兩側。若要將發光二極體裝置100’製成兩個發光二極體裝置100，只需沿著切割孔116裁切即可。換言之，發光二極體裝置100’即為兩個第1圖之發光二極體裝置100並聯之結構。舉例而言， 於製作過程中，可先製造出由複數個發光二極體裝置100排列而成之發光二極體裝置，其第一部分112、第二部分132與封裝材170皆分別為一體成型。接著再依照需求之發光功率來裁切對應的切割孔116，以製作出符合需求的發光二極體裝置100或100’。如此製作的好處為只需單一模具即可製作出不同發光功率的發光二極體裝置100、100’，可改善生產速度與降低製作成本。至於本實施方式的其他細節因與第1圖之實施方式相同，因此便不再贅述。

接著請一併參照第7圖至第8B圖，其中第7圖為本發明又一實施方式之發光二極體裝置100的側視圖，第8A圖與第8B圖分別為第7圖之發光二極體裝置100的局部剖面圖，第8A圖之剖面位置與第3A圖相同，且第8B圖之剖面位置與第3B圖相同。本實施方式與第2圖的實施方式的不同處在於基板110的結構。在本實施方式中，基板110為疊層結構，其可增加發光二極體裝置100整體之硬度，防止發光二極體裝置100彎曲，且可不必重新製作不同厚度的基板110。另外，基板110之各疊層之間可不需事先以貼合方式結合，只要在製作時將各疊層之透光孔114、貫穿孔125、129與134分別對齊，之後將封裝材170灌入該些孔中即可結合各疊層；也可事先以膠材接合各疊層，膠材例如為絕緣膠或導電膠。至於本實施方式的其他細節因與第1圖之實施方式相同，因此便不再贅述。

本發明之另一態樣提供一種應用上述發光二極體裝置100、100’之發光裝置。請參照第9圖，其為本發明 一實施方式之發光裝置的示意圖。發光裝置包含殼體200與如上所述之發光二極體裝置100’(或第1、4、6圖之發光二極體裝置100)，置於殼體200中。在一或多個實施方式中，殼體200例如為球泡燈殼體(如第9圖所示)或蠟蠋燈殼體，亦即發光二極體裝置100、100’可應用於球泡燈、蠟蠋燈或其他合適之發光裝置中。根據不同的發光功率，可選擇不同的發光二極體裝置100、100’或並聯更多發光二極體裝置100之發光二極體裝置，本發明不以此為限。

綜合上述，本發明各實施方式之發光二極體裝置100、100’能夠達成全周光。發光元件140部分的光可被封裝材170反射、穿透透光孔114而往下方出光，而發光元件140另一部分的光可直接往下方穿透透光孔114，如此一來即可達成全周光。相較於傳統的發光二極體裝置，各實施方式之發光二極體裝置100、100’可選用較透明基板散熱快的材質，且其整體厚度也較小，背面的發光亮度也較高。在多個實施方式中，基板110的材質可為金屬(例如為銅材)，其兼具導電與散熱的功效。在多個實施方式中，發光元件140可沿鋸齒狀排列，以改善基板110的散熱效率。在多個實施方式中，第一端部124、第二端部128與第二部分132皆可具有貫穿孔125、129、134。藉由填滿貫穿孔125、129、134，封裝材170能夠增加發光二極體裝置100、100’的整體結構強度，減少封裝材170脫落的機會。而貫穿孔125、129、134於正面110a之孔徑D1可不同於背面110b之孔徑D2，以防止封裝材170自貫穿孔125、129、134剝 離。在多個實施方式中，封裝材170可置於基板110之背面110b上，以增加發光二極體裝置100、100’的整體結構強度。在多個實施方式中，可以單一模具製作出不同發光功率的發光二極體裝置100、100’，以改善生產速度與降低製作成本。在多個實施方式中，基板110可為疊層結構，以增加發光二極體裝置100、100’整體之硬度。上述之發光二極體裝置100、100’皆可應用於球泡燈與蠟蠋燈，或其他合適之發光裝置。

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‧‧‧發光二極體裝置

110‧‧‧基板

110a‧‧‧正面

110b‧‧‧背面

112‧‧‧第一部分

114‧‧‧透光孔

124‧‧‧第一端部

125、129、134‧‧‧貫穿孔

126‧‧‧承載部

128‧‧‧第二端部

132‧‧‧第二部分

140‧‧‧發光元件

170‧‧‧封裝材

180‧‧‧跳接線材

3A-3A、3B-3B‧‧‧線段

Claims (13)

1. 一種發光二極體裝置，包含：一基板，具有相對之一正面與一背面，該基板包含：一第一部分，具有複數個透光孔；以及一第二部分，與該第一部分分離；複數個發光元件，置於該第一部分之該正面上，且毗鄰該些透光孔設置；以及一封裝材，置於該基板之該正面上，且覆蓋該些發光元件。
2. 如請求項1所述之發光二極體裝置，其中該基板之該背面暴露於該封裝材。
3. 如請求項1所述之發光二極體裝置，其中該封裝材置於該基板之該背面上。
4. 如請求項3所述之發光二極體裝置，其中該基板之該第一部分包含一第一端部與一承載部，該些發光元件與該些透光孔皆置於該承載部，且該第一端部置於該第二部分與該承載部之間，接觸該第一端部之該背面的部分該封裝材具有一第一厚度，且接觸該承載部之該背面的部分該封裝材具有一第二厚度，該第一厚度大於該第二厚度。
5. 如請求項1所述之發光二極體裝置，其中該基板之該第一部分包含一第一端部與一承載部，該些發光元件與該些透光孔皆置於該承載部，且該第一端部置於該第二部分與該承載部之間，該第一端部具有一貫穿孔，且該封裝材填滿該貫穿孔。
6. 如請求項1所述之發光二極體裝置，其中該基板之該第一部分包含一第一端部、一承載部與一第二端部，該第一端部置於該第二部分與該承載部之間，且該承載部置於該第一端部與該第二端部之間，該第二端部具有一貫穿孔，且該封裝材填滿該貫穿孔。
7. 如請求項1所述之發光二極體裝置，其中該第二部分具有一貫穿孔，且該封裝材填滿該貫穿孔。
8. 如請求項5、6或7所述之發光二極體裝置，其中該貫穿孔於該正面之孔徑不同於該背面之孔徑。
9. 如請求項1所述之發光二極體裝置，其中該些發光元件沿鋸齒狀排列。
10. 如請求項1所述之發光二極體裝置，其中該基板更具有複數個切割孔，沿直線排列，該些透光孔設置於該些切割孔之相對兩側。
11. 如請求項1所述之發光二極體裝置，其中該基板為一疊層結構。
12. 一種發光裝置，包含：一殼體；以及如請求項1~11所述之發光二極體裝置，置於該殼體中。
13. 如請求項12所述之發光裝置，其中該殼體為一球泡燈殼體或一蠟蠋燈殼體。