TWI577919B - Light emitting device - Google Patents

Description

發光裝置

本發明係一種發光裝置，尤指一種將具半導體發光單元之透明基板而形成的發光板/發光片以立設的方式，透過黏接或插接而耦接於承載結構的發光裝置。

在照明技術的領域中，近代對於光源多以兼顧成本、環保以及節電等方向進行發展，以訴求在耗費較少能源的條件下獲得較佳的照明效益，這使得發光二極體在此發展歷程中扮演著重要的角色。

發光二極體除了耗電低、不含汞、壽命長以及二氧化碳排放量低等優勢外，其已普遍應用於3C產品指示器與顯示裝置之上；而再隨著發光二極體生產良率的提高，單位製造成本也已大幅降低，因此發光二極體的需求持續增加。

而若要將發光二極體或類似的發光單元實際應用於照明燈具，則仍有許多發展的空間。過去在利用發光二極體做為光源時，大多為將數個發光二極體晶片或是發光二極體排列佈置於一平面且為單方向出光，或是更進一步在晶片底部設置光學反射層，以提高單個發光二極體本身的出光效率。

然而，這種佈置方式對於製作大照明角度的燈具並不是很有利，因為發光二極體本身所產生的光當中，僅有部份得以往照明的方向行進，另一部份的光能則被吸收於燈具底座或是在反射的 過程中損失，因此需要設置更多的發光二極體來做彌補。

再者，過往的發光二極體燈具多是以平面的基板作為承載發光二極體的底座，因此侷限了在佈置發光二極體於其上的靈活性。若其將基板製作非為平面時，平躺於基板表面的發光二極體所產生的光將會因基板不平整的結構而受到些許遮蔽或是阻礙，這對於減少耗能和降低成本都有不利的影響。因此，發光二極體在做為照明燈具的應用上，仍然有改進的空間存在。

本發明之主要目的，係提供一種發光裝置，其係將承載有多方向出光之半導體發光單元的透明基板做為發光板，並將之立設於基板、電路板等承載結構之上，以做為一種具照明功能的發光裝置。

本發明之另一目的，係提供一種發光裝置，其係在插接承載有多方向出光之半導體發光單元的透明基板於承載結構之上時，可依需求而採用單插式或雙插式結構，具有靈活性。

本發明之再一目的，係提供一種發光裝置，其承載結構可為非為平面而具有翹曲之結構，使承載有多方向出光之半導體發光單元的透明基板設置於承載結構之上時，可依翹曲之程度而直接使透明基板以及承載結構非翹曲部分之間具有特定之夾角。

為了達成目的，本發明揭示了一種發光裝置，其係包含：一承載結構，其具有至少一接合區；至少一透明基板，與該些接合區相耦接；以及至少一多方向出光之半導體發光單元，設置於該透明基板之一發光面，其所發出之光線至少部分穿透該透明基板中相對應該發光面之一透光面；其中，該透明基板與該接合區相 耦接之方式係選自於黏接以及插接所組成之群組其中之一者。如此架構之下，發光裝置在製作方法上的靈活度高、製程簡單且可靠度高，還同時兼具了發光效果佳、低耗電量以及出光均勻等優點。

1‧‧‧發光裝置

11‧‧‧承載結構

110‧‧‧接合區

111‧‧‧插孔

112‧‧‧翹曲體

12‧‧‧透明基板

121‧‧‧發光面

122‧‧‧透光面

123‧‧‧導電觸片

13‧‧‧半導體發光單元

131‧‧‧發光表面

14‧‧‧黏接物

15‧‧‧散熱層

2‧‧‧底座

3‧‧‧導線

θ‧‧‧夾角

第一圖：其係為本發明之一較佳實施例之發光裝置結構示意圖；第二A圖：其係為本發明之一較佳實施例之單孔插接式透明基板結構示意圖；第二B圖：其係為本發明之一較佳實施例之單孔插接透明基板於承載結構示意圖；第三A圖：其係為本發明之一較佳實施例之雙孔插接式透明基板結構示意圖；第三B圖：其係為本發明之一較佳實施例之雙孔插接透明基板於承載結構示意圖；第四A圖：其係為本發明之一較佳實施例之黏接式透明基板結構示意圖；第四B圖：其係為本發明之一較佳實施例之黏接透明基板於承載結構示意圖；第五圖：其係為本發明之一較佳實施例之發光面與發光表面之示意圖；第六圖：其係為本發明之一較佳實施例之斜向黏接透明基板於承載結構示意圖；第七圖：其係為本發明之一較佳實施例之斜向插接透明基板於承載結構示意圖； 第八圖：其係為本發明之一較佳實施例之散熱層示意圖；第九A圖：其係為本發明之再一較佳實施例之具翹曲體位於側邊之承載結構示意圖；第九B圖：其係為本發明之另一較佳實施例之具翹曲體位於側邊之承載結構示意圖；第九C圖：其係為本發明之再一較佳實施例之具翹曲體位於表面之承載結構示意圖；以及第十圖：其係為本發明之再一較佳實施例之導線以及底座示意圖。

本發明之特徵及所達成之功效以較佳之實施例及配合詳細之說明，說明如後：首先，請參考第一圖，此圖是本發明之發光裝置的結構示意；如圖所示，發光裝置1係包含：一承載結構11；至少一透明基板12；至少一發光面121；至少一透光面122；至少一多方向出光之半導體發光單元13以及至少一接合區110。

其中，呈薄片狀的透明基板12具有一定厚度並係立設於承載結構11，且兩者之間具有夾角θ，此夾角θ係介於30°~150°，使得透明基板12並非平躺於承載結構11之上。而發光面121和透光面122係指透明基板12本身相互對應的兩面，且發光面121上設置了該半導體發光單元13。透明基板12係耦接於承載結構11的接合區110，耦接的方式則可為黏接/焊接或是插接。

於本發明中，承載結構11是用以兼具承載、供電以及散熱等功能的基座，其材質可選用鋁製基板、金屬基印刷電路板、玻璃 纖維板，或是氮化鋁基板、氧化鋁基板等，而外形也不限定為第一圖中所示之矩形，其亦可為圓形、多邊形，甚至為具有中空之圓形、多邊形等，只要能讓透明基板12立於其上即可。

於本發明中，透明基板12係設計為厚度大於200微米(μm)以有最佳化之可靠度與成本效益，同時設計該基板於該發光單元之光線波長範圍大於或等於420奈米(nm)，以及光線波長範圍小於或等於470奈米(nm)時，透光率大於或等於70%，如此可使本發明之發光裝置有最均勻之發光效果；另外本發明中之透明基板的材質係可選擇自氧化鋁、玻璃、塑膠或橡膠等半透明或全透明材料。

半導體發光單元13是一種多方向出光之發光二極體，係設置於透明基板12的其中一面，使該面形成一個發光面121，同時因為從該發光單元所發出之部分的光可以穿透過透明基板12，使基板12相對應發光面的另一面成為透光面122。

於本發明中，透明基板12係設置於承載結構11的接合區110，而此接合區110具有與該半導體發光單元13電性耦接，而使外部電源對之供電的功能，其可包含有一個以上的插孔111。請參考第二A以及第二B圖，其係為透過單孔式插接透明基板12於承載結構11上之結構示意圖。此時透明基板12上的發光單元13為了要與承載結構11電性耦接，因此透明基板12的表面具有線路與該發光單元電性連接，並於基板邊緣形成具有複數個導電觸片123的金手指結構，也就是電性連接埠。而接合區110的插孔111則具有電極，讓透明基板12插入後使該電極與該導電觸片123電性耦接，再透過基板線路使得該發光單元13可透過該承載結構11接收供電，同時透明基板12也被固定於承載結構11的接合區110。

接著，請參考第三A以及第三B圖，其係為透過雙孔式插接透明基板12於承載結構11上之結構示意圖。此時透明基板12具有雙插腳結構，使電性連接於發光單元13之線路之一端分別設置，其中一個插腳為正極，另一個則為負極，兩處皆為具有導電觸片123作為連接埠。而相對應地，在承載結構11的接合區110則具有兩個與插腳大小相等的插孔111，使得透明基板12可以順利接合於承載結構11之上，並讓發光單元13獲得供電。

請參考第四A以及第四B圖，其係改以黏接或焊接的方式將透明基板12直接接合於承載結構11的接合區110。在黏接的過程中，可以透過金、錫、銦、鉍、銀等金屬材料做焊接輔助而接合，或是使用具導電性的矽膠輔助固定透明基板12。

另外，請參考第五圖，位於透明基板12上的複數個半導體發光單元13分別具有一發光表面131，此些發光表面131係指在發光單元13的結構中，與透明基板12的發光面121大體上呈平行且暴露出的一面。於本發明中，透明基板12的發光面121之面積係為該些發光表面131之總面積的五倍以上，此係兼顧到發光效率以及散熱等條件而為較佳的配置比例。

如前所述，於本發明中，呈薄片狀的透明基板12與承載結構11之間具有夾角θ，使得透明基板12並非平躺於承載結構11之上。緣此，透明基板12在黏接或是插接於承載結構11的接合區110時，請分別參考第六圖以及第七圖，在黏接的場合中，係將透明基板12與承載結構11調整至適當的夾角θ後，利用金、錫、銦、鉍、銀或是導電矽膠等黏接物14的固化而使透明基板12固定住；而在插接的場合中，則是將接合區110的插孔111預設為與承載結構11之間具有夾角θ，使得插接於插孔111的透明基板12可直接 與承載結構11具有夾角θ。

由於發光單元13的發光過程中會產生熱量，因此除了承載結構11本身的散熱功能之外，請參考第八圖，本發明之發光裝置1還可進一步於承載結構11的表面設置散熱層15，以提升散熱的功能。此散熱層15的是由高散熱材質所製成。

請參考第九A、第九B以及第九C圖，本發明中的承載結構11亦可設計為非平面結構，其可具有至少一翹曲體112，係位於承載結構的表面或是側邊，而此時接合區110則係位於翹曲體112的位置上。由於承載結構11具有翹曲體112，因此增加了在應用時的靈活性，有利於針對不同場合的需求而推出具有變化性的發光裝置1。當承載結構11具有翹曲體112時，透明基板12係可透過黏接的方式與翹曲體112相耦接，也就是藉由黏接物14的輔助而將透明基板12固定於承載結構11，並與承載結構11非翹曲的部分的表面維持具有夾角θ；另外，透明基板12亦可透過插接的方式與翹曲體112相耦接，也就是藉由連接器(圖未示)的輔助而將透明基板12固定於承載結構11，而與承載結構11非翹曲的部分的表面維持具有夾角θ。

最後，請參考第十圖，其係揭示本發明的導電路徑中，除了透過前述基於承載結構11的接合區110來與發光單元13做電性耦接以外，也可透過導線3直接電性耦接於該發光單元，並經過承載結構11後再匯集至下方的底座2，而與外部電源相耦接，使得發光單元13得以獲得電能而發光。此底座2即為一般尋常之燈泡底座，讓本發明可以輕易地和此些燈泡底座搭配而為安裝與拆卸，在替換和升級上具有便利性。

藉由本發明所揭示之發光裝置的結構，將多方向出光之半導 體發光單元設置於透明基板上而形成的發光板/發光片可獲致有效且充分的靈活運用；並且透明基板的兩個主要面方向皆可出光，因此能在最少的供電之下獲得最大的出光效率，並且藉著透明基板與承載結構之間不同的耦接方式，也增加了在設計和應用上的靈活性，無論是在應用於燈泡、燈管、廣告看板等領域，皆可展現其發光效果佳、低耗電量以及出光均勻等優點，為具經濟和實用價值的發光裝置。

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。

1‧‧‧發光裝置

11‧‧‧承載結構

110‧‧‧接合區

12‧‧‧透明基板

121‧‧‧發光面

122‧‧‧透光面

13‧‧‧半導體發光單元

θ‧‧‧夾角

Claims (16)

1. 一種發光裝置，其係包含：一承載結構，其具有至少一接合區；至少一透明基板，與該接合區相耦接，並立設於該承載結構；以及至少一多方向出光之半導體發光單元，設置於該透明基板之一發光面；其中，該發光單元所發出之光線至少部分穿透該透明基板，而從相對應該發光面之一透光面出光。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該接合區係包含至少一插孔。
3. 如申請專利範圍第2項所述之發光裝置，其中該透明基板係以單孔式或雙孔式插接於該插孔。
4. 如申請專利範圍第2項或第3項所述之發光裝置，其中該透明基板係具有複數個導電觸片，以與該插孔之電極耦接。
5. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該半導體發光單元係透過該透明基板與該接合區之耦接而獲得供電。
6. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該半導體發光單元係透過至少一導線，經由一底座與外部電源電性耦接而獲得供電。
7. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該承載結構具有至少一翹曲體，該接合區係位於該翹曲體。
8. 如申請專利範圍第7項所述之發光裝置，其中該透明基板係黏接於該翹曲體。
9. 如申請專利範圍第8項所述之發光裝置，其中該透明基板與該翹曲體之間，更包含了一黏接物，該黏接物係包含選自於金、錫、銦、鉍、銀以及矽膠所組成之群組中其中之一者。
10. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該透明基板與該承載結構之間具有一夾角，該夾角係介於30°~150°。
11. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該透明基板於光線波長範圍大於或等於420奈米(nm)，以及光線波長範圍小於或等於470奈米(nm)時，該透明基板之透光率係大於或等於70%。
12. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該承載結構係選自於鋁基板、金屬基印刷電路板、玻璃纖維板、氮化鋁基板以及氧化鋁基板所組成之群組其中之一者。
13. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該發光單元係為全方向出光之發光二極體。
14. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該發光單元具有一發光表面，該發光表面係暴露於該發光面之上，且該發光面之面積係為該發光表面之總面積之5倍以上。
15. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該透明基板其厚度係大於200微米(μm)。
16. 如申請專利範圍第7項所述之發光裝置，其中該透明基板係插接於該翹曲體。