TWI703743B - 發光裝置及發光模組 - Google Patents

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Abstract

本發明提出一種發光裝置，其包括LED晶片、透光封裝體及透光牆體。透光封裝體覆蓋LED晶片的出光側面及出光頂面，而透光牆體圍繞透光封裝體，且覆蓋透光封裝體之側面。此外，透光封裝體的折射率不大於透光牆體的折射率。本發明另提出一種發光模組，其包括電路基板及上述之發光裝置，發光裝置設置於電路基板上。藉此，LED晶片產生的光線由透光封裝體進入至透光牆體時，會往側向偏折，俾以增加發光裝置之發光角度。

Description

發光裝置及發光模組
本發明係關於一種發光裝置及一種發光模組，特別關於能以大角度發光之發光裝置及應用該發光裝置之發光模組。
隨著液晶電視與行動裝置不斷地朝薄型化發展，作為其背光光源之發光裝置亦需微型化才行。而目前背光光源係以發光二極體(Light Emitting Diode,LED)晶片為主，因為其除了尺寸小外，尚具有高效率、高亮度、高可靠度及反應時間快等特點。這些LED晶片經封裝後，構成發光裝置，然後該些發光裝置再被間隔地排列於一基板上。該些發光裝置可射出光線至液晶層等光學元件，然後構成影像供使用者觀看。另外，為提升顯示影像的對比度，會應用局部調光(local dimming)技術，使對應影像黑色部分的發光裝置不發射光線。
在這種背光應用中，發光裝置若具有較大的發光角度時，可減少發光裝置的數量，亦可降低混光所需的光學距離(optical distance)。而目前發光裝置多採用反射杯形式的封裝，因為其製造技術成熟且成本較低，但這種發光裝置的發光角度約只有120度。因此，需進行2次光學設計，使發光角度增加至140~160度；也就是，通過外加的光學透鏡，來使光線發散。然而，對於要求輕薄的顯示器而言，其有限的空間內並不適合再設置光學透鏡，且光學透鏡會增加生產成本。但是不設置光學透鏡時，反而 需大量的發光裝置，增加製造成本。
因此，於發光裝置之技術領域中，尚有若干問題待改善。
本發明之一目的在於提供一種發光裝置及一種發光模組，該發光裝置可具有較大的發光角度，例如可達140度至160度，進而減少構成發光模組所需的數量、或減少所需的光學距離。
為達上述目的，本發明所揭露的發光裝置包括：一LED晶片，包括一出光頂面及複數個出光側面，該出光頂面與該些出光側面相互連接；一透光封裝體，覆蓋該LED晶片的該些出光側面及該出光頂面，且包括相互連接的複數個側面、一頂面及一底面；以及一透光牆體，圍繞該透光封裝體，且覆蓋該透光封裝體之該些側面，其中，該透光封裝體的一折射率不大於該透光牆體的一折射率。
根據本發明的一實施方式，該側面與該底面之間可定義有一夾角，且該夾角介於90度至160度之間。
根據本發明的一實施方式，該透光牆體可包括用以增加結構強度的填充材料，或該透光封裝體可包括光致發光材料。此外，該透光封裝體及該透光牆體之任一者可包括一熱塑型樹脂或一熱固型樹脂。
根據本發明的一實施方式，該透光封裝體的該頂面可為一凹面或一平面。此外，該透光封裝體更可包括一透鏡。該透鏡可包括一凹陷部。
根據本發明的一實施方式，發光裝置可更包括一反射層，該反射層位於該LED晶片的該出光頂面之上方，且於該出光頂面的一法向遮 蔽該出光頂面。此外，該反射層可設置於該透光封裝體的該頂面上、或設置於該LED晶片的該出光頂面上。
根據本發明的一實施方式，該反射層可包括一遮蔽面，該遮蔽面不小於該LED晶片的該出光頂面、或不小於該透光封裝體的該頂面。該遮蔽面可為圓形、橢圓形或多邊形。此外，該遮蔽面可包括複數個透光區。
根據本發明的一實施方式，發光裝置可更包括另一LED晶片，該透光封裝體覆蓋該另一LED晶片的複數個出光側面及一出光頂面。此外，發光裝置可更包括一支架結構或一承載板，該LED晶片設置於該支架結構或承載板上、且與該支架結構或承載板電性連接，而該透光封裝體及該透光牆體則設置於該支架結構上。
為達上述目的，本發明所揭露的發光模組包括：一電路基板；複數個如前述之發光裝置，該些發光裝置設置於該電路基板上，並與該電路基板電性連接。
根據本發明的一實施方式，發光模組可更包括一光擴散板，該光擴散板設置於該些發光裝置的上方。
根據本發明的一實施方式，於該發光裝置的該LED晶片的該出光頂面的一法向，該光擴散板與該電路基板係相距一垂直距離，而於該與法向正交的一側向，該些發光裝置之間係相距一橫向距離；該垂直距離與該橫向距離的比率可介於0.1至0.8之間。
藉此，本發明的發光裝置及模組至少可提供以下有益效果：
1、由於透光封裝體的折射率不大於透光牆體的折射率，LED晶片產生 的光線由透光封裝體進入至透光牆體時，會往側向偏折。如此，光線可橫向地擴展，增加發光角度。
2、透光封裝體包括透鏡時，於法向前進之光線可被透鏡擴散，以更增加發光角度。
3、當有反射層設置於LED晶片之上方時，於法向前進之光線可被反射層阻擋而朝側向前進，以更增加發光角度。
4、透光牆體及透光封裝體的製程可沿用現有的反射杯封裝的製程，而不用特殊的製程，故透光牆體及透光封裝體能有較低的製造成本。
5、由於發光裝置有較大的發光角度，故能以較少數目來構成符合所需的發光模組。或者，這些發光裝置所需要的光學距離(混光距離)能減少，使得發光模組之厚度亦能減少。
為讓上述目的、技術特徵及優點能更明顯易懂，下文是以較佳的實施例配合圖式進行詳細說明。
10‧‧‧發光裝置
11‧‧‧支架結構
11’‧‧‧承載板
12‧‧‧LED晶片、另一LED晶片
121‧‧‧出光頂面
122‧‧‧出光側面
123‧‧‧電極
124‧‧‧底面
13‧‧‧透光封裝體
131‧‧‧頂面
132‧‧‧底面
133‧‧‧側面
134‧‧‧光致發光材料
135‧‧‧透鏡
1351‧‧‧凹陷部
14‧‧‧透光牆體
141‧‧‧內側面
142‧‧‧外側面
143‧‧‧填充材料
15‧‧‧反射層
151‧‧‧遮蔽面
152‧‧‧透光區
20‧‧‧發光模組
21‧‧‧電路基板
22‧‧‧光擴散板
23‧‧‧光學元件
H‧‧‧垂直距離
P‧‧‧橫向距離
D1‧‧‧法向
D2‧‧‧側向
α‧‧‧夾角
L‧‧‧光線
第1A圖及第1B圖為依據本發明的較佳實施例的發光裝置的剖視圖及立體圖；第2A圖及第2B圖為依據本發明的較佳實施例的發光裝置的立體圖；第3A圖及第3B圖為依據本發明的較佳實施例的發光裝置的側視圖；第4圖至第6圖為依據本發明的較佳實施例的發光裝置的剖視圖；第7A圖為依據本發明的較佳實施例的發光裝置的側視圖；第7B圖及第8A為依據本發明的較佳實施例的發光裝置的立體圖； 第8B圖至第8E圖及第8K圖為依據本發明的較佳實施例的發光裝置的剖視圖及側視圖；第8F圖至第8J圖為依據本發明的較佳實施例的發光裝置的立體圖；第9A圖及第9B圖為依據本發明的較佳實施例的發光模組的前視圖；第9C圖及第9D圖為依據本發明的較佳實施例的發光模組的上視圖；第10A圖至第14C圖為依據本發明的較佳實施例的發光裝置的光型圖(角度與相對強度之分佈圖)；第15A圖顯示習知的發光模組於不同光學距離下之混光效果；第15B圖顯示依據本發明的較佳實施例的發光模組於不同光學距離下之混光效果；第16A圖及第16B圖顯示習知的發光裝置的光斑形狀；以及第16C圖及第16D圖顯示依據本發明的較佳實施例的發光裝置的光斑形狀。
以下將具體地描述根據本發明之具體實施例；惟，在不背離本發明之精神下，本發明尚可以多種不同形式之實施例來實踐，不應將本發明保護範圍解釋為限於實施例。本領域中具有通常知識者應當理解，可對各實施例所記載的技術內容進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行實質替換；而這些修改或者替換，並不使脫離本發明的申請專利範圍。
另，上述發明內容中的各技術內容亦可作為實施例的技術內容，或是作為實施例的可能變化。此外，所述方位(如前、後、上、下、 兩側、內、外等)係為相對者，可依據發光裝置或模組的使用狀態而定義，而不是指示或暗示發光裝置或模組須有特定方位、以特定方位構造或操作；所述方位因此不能理解為對本發明的限制。
請參閱第1A圖及第1B圖，其為依據本發明的一較佳實施例的發光裝置10的剖視圖及立體圖。該發光裝置10可作為照明、指示、車用、背光或顯示用之光源，提供大角度(大範圍)之光線照射。照明裝置10可包括一支架結構11、一LED晶片12、一透光封裝體13及一透光牆體14，各元件之技術內容依序地說明如後。
支架結構11包括至少二個相分隔導電支架，形狀可為板狀、且可具有些凹槽或貫穿孔等，通常係由導電率佳之金屬材料、金屬合金或金屬鍍層所製成。LED晶片12可為水平式、垂直式或覆晶式的LED晶片、或高壓LED晶片、或AC串並聯晶片，而本實施例先以水平式為例。外觀上，LED晶片12包括一出光頂面121及複數個出光側面122，兩者相互連接，也就是，出光側面122分別連接於出光頂面121之至少一側邊，例如是四側邊(若出光頂面121為矩形，而出光側面122為四個)。出光頂面121定義有一法向D1及垂直於法向D1之一側向D2，而出光側面122可與側向D2相互垂直。LED晶片12內之半導體材料所發射之光線L能由出光頂面121及出光側面122射出，LED晶片12為多面發光之型態，例如是五面發光(5-surface emitting)之型態。
LED晶片12設置於支架結構11上、且兩者相電性連接(LED晶片12之第一、二電極可分別與支架結構11之第一、二導電支架相互連接，例如藉由打線方式電性連接)。透光封裝體13與支架結構11一起用以封裝、 保護LED晶片12，避免或減少環境中水氣等接觸至LED晶片12等；因此，透光封裝體13設置、形成於支架結構11上，且覆蓋LED晶片12的出光頂面121及出光側面122；透光封裝體13可直接地接觸出光頂面121及出光側面122。外觀上，透光封裝體13包括一頂面131、一底面132及複數個側面133；於法向D1上，頂面131與底面132相平行，且與出光頂面121亦為相平行，而該些側面133則沿著頂面131與底面132之邊緣與其相互連接。若頂面131及底面132為矩形(如第1B圖所示)，則側面133可為平面；若頂面131或底面132為圓形或橢圓形(如第2A圖或第2B圖所示)，則側面133為曲面，在此態樣中，側面133為一個。另，頂面131可為平面、凸面(如第3A圖所示)或凹面(如第3B圖所示)。
此外，頂面131大於或等於底面132，使得側面133相對於底面132為垂直或傾斜。換言之，側面133與底面132之間定義有一夾角α，而此夾角α可介於90度至160度之間；該夾角α係主要與後述的發光角度有關。
透光牆體14亦設置、形成於支架結構11上，用於使光線L往側向D2偏折。透光牆體14圍繞透光封裝體13，還覆蓋透光封裝體13之側面133。另，透光封裝體13及透光牆體14可部分地包覆支架結構11，以增加與支架結構11之間的結合性。製程上，透光牆體14可先固化、形成於支架結構11上而形成一凹槽，接著於凹槽內進行LED晶片12之固晶與打線步驟，然後透光封裝體13再形成於透光牆體14所圍繞而成之凹槽中以覆蓋LED晶片及打線；因此，透光牆體14之傾斜之內側面141係對應於透光封裝體13之側面133。透光牆體14之外側面142可為傾斜或垂直之平面(如第1A圖或第2A圖所示)，或為曲面(如第2B圖所示)，即透光牆體14為一圓管體。另外， 若透光封裝體13之頂面131為凸面(如第3A圖所示)，頂面131可高於透光牆體14之頂面約0.1至1.0mm，較佳地為0.2至0.7mm。
透光封裝體13整體的折射率(n1)不大於透光牆體14整體的折射率(n2)，即n1小於或等於n2(n1≦n2)。因此，根據折射定律，光線L從透光封裝體13入射到透光牆體14時，光線L會朝介面之法線偏折，從而使光線L更往側向D2前進。如此，於法向D1上射出發光裝置10之光線L將會變少、而於側向D2射出發光裝置10之光線L將會變多。若以光型的半峰全寬(Full Width at Half Maximum,FWHM)來定義發光角度，比起無透光牆體14(或透光牆體14之折射率小於透光封裝體13)的情況而言，發光裝置10能有較大之發光角度。
較佳地，折射率n1小於折射率n2，例如折射率n1為1.4至1.5，而折射率n2為1.4至1.6，更佳地，折射率n1為1.45，而折射率n2為1.55，以使光線L之擴散效果更佳。透光封裝體13及/或透光牆體14可選用熱塑型樹脂或熱固型樹脂來製成，例如苯丙醇胺(Phenylpropanolamine,PPA)、聚對苯二甲酸環己烷二甲醇酯(Polycyclohexylenedimethylene terephthalate,PCT)、矽膠模壓複合材料(Sheet moulding compound,SMC)、環氧模壓複合材料(Epoxy Molding Compound,EMC)、不飽和聚酯材料(Unsaturated Polyester,UP)、聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)、聚乙烯(polyethylene,PE)、聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,PET)、環烯烴共聚物(Cyclic olefin copolymers,COC)等。
較佳地，透光牆體14可與透光封裝體13等高，或是略高於透光封裝體13，俾以完整覆蓋透光封裝體13之側面133，使通過側面133每一 處之光線L皆往側向D2偏折；由於製程的變數或公差，略高的透光牆體14可能覆蓋透光封裝體13之頂面131之外緣。此外，透光牆體14僅覆蓋側面133之下半部，亦可增加發光角度(圖未示)。除了藉由透光牆體14與透光封裝體13之間的折射率差異或傾斜角度來調整發光角度，透光封裝體13之頂面131為凸面或凹面時(如第3A圖及第3B圖所示)，亦可調整發光角度；換言之，透光封裝體13之頂面131可構成一凹透鏡或凸透鏡，即透光封裝體13包括與其他部分為一體成型的一透鏡。此外，透光封裝體13之頂面131還可具有紋路，以使光線L偏折而增加發光角度。在一實施例中，透光牆體14可以略低於透光封裝體13，亦可達到增加發光角度的效果。
以下將說明依據本發明的其他較佳實施例，各實施例的技術內容的相同部分將省略或簡化描述，而不同部分應可沿用至其他的實施例中(除非技術上明顯相衝突或不相容)。
於第4圖所示的實施例中，發光裝置10包括另一LED晶片12，即發光裝置10包括複數個LED晶片12。另一LED晶片12設置於支架結構11上，且其出光頂面121及出光側面122亦被透光封裝體13覆蓋。由於包括較多的LED晶片12，發光裝置10的發光強度應可較大。另，該些LED晶片12為覆晶式晶片，亦可以是水平式或垂直式或覆晶式的LED晶片、或高壓LED晶片、或AC串並聯晶片。
此外，為了增加透光牆體14的結構強度，透光牆體14可更包括填充材料143，其混合於透光牆體14的樹脂材料中。填充材料143可為透明或半透明者，亦可為粉體、球體等粒徑微小者，故不會阻礙光通過(不會使透光牆體14變成反射牆體)；填充材料143亦可為玻璃纖維或氧化物(例 如是二氧化矽(SiO2)或二氧化鈦(TiO2))等。填充材料143亦能用以調整透光牆體14整體之折射率。
於第5圖所示的實施例中，發光裝置10包括一承載板11’，以取代上述實施例的支架結構11。更具體而言，承載板11’為塑膠、陶瓷或金屬製成之基板，其上具有絕緣層及電路層等(圖未示)，而LED晶片12、透光封裝體13及透光牆體14可設置於承載板11’上，且LED晶片12的正、負電極還與承載板11’(第一、二電路層)電性連接。另，承載板11’可為大尺寸者，俾以其上可設置複數個「LED晶片12、透光封裝體13及透光牆體14」之總成，以構成類似後述第9A圖至第9D圖所示的發光模組。另一方面，透光封裝體13可包括光致發光材料134，例如顏料、染料、螢光粉、量子點螢光粉等，混合於透光封裝體13的樹脂材料中。光致發光材料134被LED晶片12之光線L照射時可產生另一種波長(顏色)之光線。若LED晶片12為藍光晶片且可以發出藍光，而光致發光材料134可吸收部份之藍光而產生黃光時，則發光裝置10能產生白光(剩餘未被光致發光材料吸收之藍光與光致發光材料所發出之黃光相混合而產生白光)。另，光致發光材料134亦能調整透光封裝體13整體之折射率。
於第6圖所示的實施例中，發光裝置10可不包括支架結構11或承載板11’，即發光裝置10為無支架之晶片級封裝(chip-scale package,CSP)，其內之LED晶片12的電極123(例如是正、負電極)可露出於透光封裝體13外，而LED晶片12的底面124亦可露出於透光封裝體13外；底面124與出光頂面121相對、且與出光側面122相連。
於第7A圖及第7B圖所示的實施例中，發光裝置10之透光封 裝體13可包括一透鏡135，透鏡135高於透光牆體14，故未有被透光牆體14圍繞、遮蔽；透鏡135可選擇地延伸至透光牆體14之頂面上。透光封裝體13之頂面131為透鏡135之頂面。透鏡135還包括一凹陷部1351，其係從頂面131朝LED晶片12下凹，構成一錐狀凹槽。凹陷部1351的尖點(端點)可位於透鏡135的光軸上，且可對應LED晶片12之出光頂面121之中心。凹陷部1351上係有空氣或者低折射率之材料(即低於透光封裝體13的折射率)，使得LED晶片12之光線在通過凹陷部1351時會往側向D2偏折、再射出透鏡135外，以減少於法向D1上之光線射出。藉此，發光裝置10能有更大之發光角度或是特殊之光型(如後述之第13A圖及第13B圖所示)。
於第8A圖及第8B圖所示的實施例中，發光裝置10更包括一反射層15，其位於LED晶片12之出光頂面121之上方，且於法向D1上遮蔽出光頂面121。類似凹陷部1351，反射層15用以減少於法向D1上之光線射出，但反射層15係阻擋光線，致使光線難以向上射出。反射層15可由金屬或非金屬材料來形成，其對LED晶片12之光線的反射率較佳地大於70%，更佳地為85~98%(例如銀、鋁等)。
反射層15可直接地設置於透光封裝體13之頂面131上，且可佈滿頂面131，亦可進一步地佈滿透光牆體14之頂面。此設置下，反射層15所包括的遮蔽面151大於或等於(不小於)透光封裝體13之頂面131，使得所有(或大部分)於法向D1上之光線被反射層15反射而從透光牆體14之外側面142射出。
如第8C圖及第8D圖所示，反射層15亦可直接設置於LED晶片12之出光頂面121上，且其遮蔽面151大於或等於出光頂面121。如此，光 線僅能從LED晶片12之出光側面122射出至透光封裝體13；然後，從出光側面122射出的部分光線仍可能從透光封裝體13之頂面131射出。如第8K圖所示，反射層15之遮蔽面151亦可能小於出光頂面121，故光線仍可以從出光頂面121之未遮蔽部分射出。
製程上，反射層15先形成於LED晶片12，之後再形成於透光封裝體13來覆蓋反射層15及LED晶片12；透光封裝體13未直接地接觸LED晶片12之出光頂面121。又如第8E圖所示，若透光封裝體13包括透鏡135，反射層15可設置於透鏡135上，呈拱頂狀(domed)。另一方面，相對於透光封裝體13或LED晶片12而言，反射層15有較小之厚度，故呈膜狀或箔狀。反射層15也可藉由點膠、印刷或噴塗製程等，直接地形成於透光封裝體13或LED晶片12上：例如，將非金屬材料(氮化硼(BN)、二氧化鈦(TiO2)、二氧化矽(SiO2)或金屬材料等(散射或反射材料)混合至樹脂中，然後藉由上述製程來形成於透光封裝體13或LED晶片12上，待樹脂固化後即形成出反射層15。
如第8F圖至第8I圖所示，反射層15之遮蔽面151可為圓形、橢圓形或多邊形(三角形、矩形、梯形等)，且可小於透光封裝體13之頂面131。此外，如第8J圖所示，遮蔽面151可包括複數個透光區152，該些透光區152可為圓環狀、圓孔狀等形狀、且可有多種排列方式。光線可穿過透光區152，不被反射。
藉由反射層15，發光裝置10能有更大之發光角度或是特殊之光型(如後述之第14A圖至第14C圖所示)，且調整反射層15之遮蔽面151之尺寸、位置、形狀、透光區152等設計參數後，可得到不同之發光角度或光 型。
請參閱第9A圖至第9D圖所示，於本發明之另一較佳實施例中，一發光模組20被提出，其包括一電路基板21以及複數個發光裝置10，該些發光裝置10設置於電路基板21上，且兩者相電性連接。具體而言，電路基板21類似第4圖所示之承載板11’，但尺寸較大，且其驅動電路能使該些發光裝置10個別地點亮，而這些發光裝置10可為上述實施例中的任一者。
若發光模組20作為顯示器之背光光源時，可再包括一光擴散板(optical diffuser plate)22，該光擴散板22位於該些發光裝置10的上方，用以使發光裝置10之光線再為擴散，使光線均勻地照射於顯示面板。另，視應用情況，光擴散板22上可再設置一或多個光學元件23，例如稜鏡片(prism sheet)、反射式增亮膜(Dual Brightness Enhancement Film,DBEF)等。
於法向D1上，光擴散板22之底面與電路基板21之頂面之間係相距一垂直距離H，而於側向D2，該些發光裝置10之間係相距一橫向距離P，該橫向距離P係為兩相鄰發光裝置10的中心線距離。垂直距離H對應混光所需的光學距離(optical distance,OD)，而橫向距離P對應發光裝置10之密集度。由於發光裝置10能有較大之發光角度，故垂直距離H可較小，而橫向距離P可較大。比較第9A圖及第9B圖所示者，當垂直距離H縮減時，發光模組20之整體厚度亦能縮減；而比較第9C圖及第9D圖所示者，當橫向距離P增加時，發光模組20所需的發光裝置10的數量亦可減少。
垂直距離H與橫向距離P的比率(H/P)可介於0.1至0.8之間，優於習知發光裝置的比率(其H/P通常大於1.0)。換言之，比起習知而言， 發光模組20可更薄或具有更少數目之發光裝置10，而達成同樣的混光需求。
下表為各種型式之發光裝置之發光角度之量測結果，從中可理解到透明牆體能使發光裝置之發光角度達150度以上，而反射層之設置更使發光角度達到160度以上。由於發光角度達150度以上，發光模組的垂直距離H與橫向距離P的比率(H/P)縮減至0.47或0.31。
Figure 108119761-A0101-12-0014-1
另透過軟體之模擬，亦可理解到各種型態之發光裝置的發光角度及光型；模擬所用之LED晶片與上述量測所用之LED晶片係為不同型號等緣故，兩者所得之發光角度不會完全相同。請參閱第10A圖第10B圖，係以下列參數來模擬：支架結構之尺寸為3mm乘3mm乘0.25mm；透光封裝體及透光牆體之厚度為0.55mm；透光封裝體之折射率為1.4~1.5，透光牆體之折射率為1.4~1.6；透光封裝體之頂面為平面(類似第1A圖之發光裝置)。當發光裝置具有單一LED晶片(單晶)時，其視角(X軸/Y軸)為142/144度，光型如第10A圖所示；發光裝置具有二LED晶片(雙晶)時，其視角(X軸/Y軸)為143/142度，光型如第10B圖所示。
若透光封裝體及透光牆體之厚度減少至0.35mm，其餘參數同上，則單晶情況的視角(X軸/Y軸)為139/138度，光型如第11A圖所示；雙晶情況的視角(X軸/Y軸)為138/139度，光型如第11B圖所示。可知，透光封裝體之厚度減少時，光型較接近蝠翼形(batwing)。
若透光封裝體之頂面為凸面(類似第3A圖之發光裝置)，透 光封裝體之厚度為0.6mm，透光牆體之厚度為0.55mm，其餘參數同上，則單晶情況的視角(X軸/Y軸)為148/144度，光型如第12A圖所示；雙晶情況的視角(X軸/Y軸)為149/147度，光型如第12B圖所示。
若透光封裝體具有透鏡及凹陷部(類似第7A圖之發光裝置)，透光封裝體之厚度為0.99mm，透光牆體之厚度為0.55mm，其餘參數同上，則單晶情況的視角(X軸/Y軸)為175/177度，光型如第13A圖所示；雙晶情況的視角(X軸/Y軸)為130/127度，光型如第13B圖所示。光型最為接近蝠翼形(batwing)。另說明的是，於單晶情況時，由於凹陷部的尖點可對應LED晶片之出光頂面之中心，LED晶片的光線能夠被凹陷部有效地向外擴散；於雙晶情況時，由於凹陷部的尖點對應兩個晶片之間的間隙，故LED晶片的光線的擴散程度較少，但擴散後的光線角度仍大於原始的光線角度(約128度增加)。
若有反射層，透光封裝體及透光牆體之厚度為0.6mm，透光封裝體之頂面為平面(類似第8A圖之發光裝置)，其餘參數同上，則遮蔽面為0.205乘0.125mm情況的視角(X軸/Y軸)為138/144度，光型如第14A圖所示；遮蔽面為0.41乘0.25mm情況的視角(X軸/Y軸)為145/144度，光型如第14B圖所示；遮蔽面為0.82乘0.5mm情況的視角(X軸/Y軸)為144/150度，光型如第14C圖所示。可知，反射層之遮蔽面越大，視角亦越大，而光型更接近蝠翼形。
各種型式之發光裝置之發光角度之量測結果係彙整於下表。
Figure 108119761-A0101-12-0015-2
Figure 108119761-A0101-12-0016-3
上述之發光角度係依據光型的半峰全寬(Full Width at Half Maximum,FWHM)來定義，以第10A圖為例，所示之光型的最大強度於X軸上為0.17，而最大強度之半值為0.875，於X軸上該半值對應之最大角度約為負70度及72度，故可得X軸之發光角度為142度。同理，可以獲得第10A~14C圖的X軸及Y軸上發光角度。
接著請參閱第15A圖及第15B圖，習知的發光裝置及本發明之發光裝置皆以橫向距離為8.5mm排列於電路基板，並分別測試不同垂直距離的混光效果(由左至右依序為10mm、8mm、6mm、4mm、3mm及2mm的混光效果)。如第15A圖所示，於垂直距離為6mm時，已可看出習知的發光裝置的輪廓，表示光線未有均勻地混合；而如第15B圖所示，垂直距離為 3mm時，才可看出本發明之發光裝置的輪廓。可知，本發明之發光裝置構成發光模組時，能以較少的垂直距離達到均勻的混光效果。
再請參閱第16A圖至第16D圖，習知的發光裝置的光斑的形狀係對應反射杯的輪廓(第16A圖、第16B圖)，而本發明的發光裝置的光斑有特殊的形狀，可觀察出呈放射狀之箭頭(第16C圖、第16D圖)。可知，本發明的發光裝置除了提供具較大發光角度之照明外，亦能提供具特殊光斑形狀之照明。
在一實施例中，LED晶片所發出的光線可以是紫外光(例如是UVC,UVB,UVA)、藍光或藍綠光。在一實施例中，LED晶片包括一N型半導體層、一活性層及一P型半導體層，活性層被夾設於N型半導體層及P型半導體層之間，活性層可以多重量子井層。在一實施例中，LED晶片可以被更換為雷射二極體(laser diode)晶片，雷射二極體所發出光線可以是紫外光(例如是UVC,UVB,UVA)、藍光或藍綠光。在一實施例中，雷射二極體晶片包括一N型半導體層、一活性層及一P型半導體層，活性層被夾設於N型半導體層及P型半導體層之間，活性層可以多重量子井層。
在一實施例中，透光封裝體可以包括第一光致發光材料，第一光致發光材料可以吸收LED晶片之光線而發出一具有第一波長之光線，但透光牆體不包括任何光致發光材料。第一光致發光材料的濃度可以是均勻分佈，或者是第一光致發光材料的濃度由透光封裝體之頂面往LED晶片之頂面的方向逐漸減少或增加。
在一實施例中，透光牆體可以包括第一光致發光材料，第一光致發光材料可以吸收LED晶片之光線而發出一具有一第一波長之光線， 但透光封裝置不包括任何光致發光材料。第一光致發光材料的濃度可以是均勻分佈，或者是第一光致發光材料的濃度由透光牆體之外側表面往LED晶片的方向逐漸減少或增加。
在一實施例中，透光封裝體可以包括第一光致發光材料及一第二光致發光材料，第一光致發光材料可以吸收LED晶片之光線而發出一具有第一波長之光線。透光牆體可以包括第二光致發光材料，第二光致發光材料可以吸收LED晶片之光線而發出一具有一第二波長之光線。第一光致發光材料的濃度可以是均勻分佈，或者是第一光致發光材料的濃度由透光封裝體之頂面往LED晶片之頂面的方向逐漸減少或增加。第二光致發光材料的濃度可以是均勻分佈，或者是第二光致發光材料的濃度由透光牆體之外側表面往LED晶片的方向逐漸減少或增加。
在一實施例中，透光封裝體可以包括第一光致發光材料及第二光致發光材料，但透光擋牆不包括任何光致發光材料。第一光致發光材料可以分佈於LED晶片之上方，第二光致發光材料可以分佈於LED晶片之側面外圍。第一、二光致發光材料的濃度可以是均勻分佈，或者是第一、二光致發光材料的濃度由透光封裝體之頂面往LED晶片之頂面的方向逐漸減少或增加。
在一實施例中，透光擋牆可以包括第一光致發光材料及第二光致發光材料，但透光封裝體不包括任何光致發光材料。第一、二光致發光材料的濃度可以是均勻分佈，或者是第一、二光致發光材料的濃度由透光牆體之外側表面往LED晶片的方向逐漸減少或增加。
其中，第一波長及第二波長可以相同或相異。第一波長可以 小於或大於第二波長。第一光致發光材料及第二光致發光材料可以是黃色螢光粉、綠色螢光粉及紅色螢光粉之任意搭配組合。黃色螢光粉可以是Y3Al5O12：Ce3+(簡稱YAG)與(Sr,Ba)2SiO4：Eu2+(Sr2+含量較高，簡稱Silicate)，綠色螢光粉可以是Si6-zAlzOzN8-z：Eu2+(簡稱β-SiAlON)與Lu3Al5O12：Ce3+(簡稱LuAG)，紅色螢光粉可以是CaAlSiN3：Eu2+(簡稱CASN或1113)、Sr2Si5N8：Eu2+(簡稱258)與K2SiF6：Mn4+(簡稱KSF)。
上述之實施例僅用來例舉本發明之實施態樣，以及闡釋本發明之技術特徵，並非用來限制本發明之保護範疇。任何熟悉此技術者可輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍，本發明之權利保護範圍應以申請專利範圍為準。
10‧‧‧發光裝置
11‧‧‧支架結構
12‧‧‧LED晶片
121‧‧‧出光頂面
122‧‧‧出光側面
13‧‧‧透光封裝體
131‧‧‧頂面
132‧‧‧底面
133‧‧‧側面
14‧‧‧透光牆體
141‧‧‧內側面
142‧‧‧外側面
D1‧‧‧法向
D2‧‧‧側向
α‧‧‧夾角
L‧‧‧光線

Claims (18)

  1. 一種發光裝置，包括：一LED晶片，包括一出光頂面及複數個出光側面，該出光頂面與該些出光側面相互連接；一透光封裝體，覆蓋該LED晶片的該些出光側面及該出光頂面，且包括相互連接的複數個側面、一頂面及一底面；以及一透光牆體，圍繞該透光封裝體，且覆蓋該透光封裝體之該些側面，其中，該透光封裝體的一折射率不大於該透光牆體的一折射率。
  2. 如請求項1所述之發光裝置，其中，該側面與該底面之間定義有一夾角，且該夾角介於90度至160度之間。
  3. 如請求項1所述之發光裝置，其中，該透光牆體包括用以增加結構強度的填充材料。
  4. 如請求項1所述之發光裝置，其中，該透光封裝體包括光致發光材料。
  5. 如請求項1所述之發光裝置，其中，該透光封裝體的該頂面係選自一平面、一凹面、一凸面及其組合的其中之一者。
  6. 如請求項1所述之發光裝置，其中，該透光封裝體更包括一透鏡，而該透鏡包括一凹陷部。
  7. 如請求項1所述之發光裝置，更包括一反射層，其中，該反射層位於該LED晶片的該出光頂面之上方，且於該出光頂面的一法向遮蔽該出光頂面。
  8. 如請求項7所述之發光裝置，其中，該反射層設置於該透光封裝體的該頂面上、或設置於該LED晶片的該出光頂面上。
  9. 如請求項7所述之發光裝置，其中，該反射層包括一遮蔽面，該遮蔽面 不小於該LED晶片的該出光頂面、或不小於該透光封裝體的該頂面。
  10. 如請求項9所述之發光裝置，其中，該遮蔽面為圓形、橢圓形或多邊形。
  11. 如請求項9所述之發光裝置，其中，該遮蔽面包括複數個透光區。
  12. 如請求項1所述之發光裝置，更包括另一LED晶片，其中，該透光封裝體覆蓋該另一LED晶片的複數個出光側面及一出光頂面。
  13. 如請求項1至12任一項所述之發光裝置，更包括一支架結構，其中，該LED晶片設置於該支架結構上、且與該支架結構電性連接，而該透光封裝體及該透光牆體則設置於該支架結構上。
  14. 如請求項1至12任一項所述之發光裝置，更包括一承載板，其中，該LED晶片設置於該承載板、且與該承載板電性連接，而該透光封裝體及該透光牆體則設置於該承載板上。
  15. 如請求項1至12任一項所述之發光裝置，其中，該透光封裝體及該透光牆體之任一者包括一熱塑型樹脂或一熱固型樹脂。
  16. 一種發光模組，包括：一電路基板；複數個如請求項1至12任一項所述之發光裝置，該些發光裝置設置於該電路基板上，並與該電路基板電性連接。
  17. 如請求項16所述之發光模組，更包括一光擴散板，其中，該光擴散板設置於該些發光裝置的上方。
  18. 如請求項17所述之發光模組，其中，於該發光裝置的該LED晶片的該出光頂面的一法向，該光擴散板與該電路基板之間係相距一垂直距離，而於該與法向正交的一側向，該些發光裝置之間係相距一橫向距離；該垂直距離與該橫向距離的比率介於0.1至0.8之間。
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