TWI738228B

TWI738228B - Led元件及利用該led元件的照明裝置

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Publication number: TWI738228B
Application number: TW109106289A
Authority: TW
Inventors: 丁肇誠
Original assignee: 丁肇誠
Priority date: 2020-02-26
Filing date: 2020-02-26
Publication date: 2021-09-01
Also published as: TW202133464A

Abstract

本發明主要提出一種LED元件，其主要包括：一LED晶片、一封裝膠體、以及一螢光粉。其中，該封裝膠體包覆該LED晶片，且該螢光粉摻雜於該封裝膠體之內。依據本發明之設計，在該LED晶片所發出的一短波長色光射入該封裝膠體之後，一特殊色光即透過該封裝膠體射出。並且，該特殊色光的基礎組成包含：相對強度為1的一第一色光、相對強度介於0.6至0.8之間的一第二色光、以及相對強度介於0.4至0.6之間的一第三色光。顯然地，本發明能夠做到令單一LED元件發出粉色、桃紅色、等與女性氣質相聯繫的特殊色光。

Description

LED元件及利用該LED元件的照明裝置

本發明係關於發光元件的技術領域，尤指一種LED元件及利用該LED元件的照明裝置。

發光二極體（Light-Emitting Diode, LED）為目前廣泛應用之發光元件，由於其具有體積小、使用壽命長等優點，因而被廣泛地應用於人類的日常生活之中。

白光LED元件的實現方式有兩種。其中一種實現方式係透過封裝技術將紅(R)、綠(G)、藍(B)LED晶片集成單一白光LED元件，這樣的方式具備高可控性以及高顯色性之優點，但缺點是電路設計複雜且生產成本過高。另外一種實現方式係將短波長LED晶片、紅色螢光粉、以及綠色螢光粉集成單一白光LED元件。值得說明的是，此類LED元件亦被稱為螢光轉換LED元件(phosphor-converted LED, PC-LED)。如此設計，螢光粉經短波長色光的激發後會放射出長波長的紅光與綠光，且該紅光與綠光會與所述短波長色光(例如：藍光或者紫外光)混合成白光。

圖1顯示習知的一種白光LED元件的立體圖，且圖2顯示習知的白光LED元件的立體剖視圖。如圖1與圖2所示，習知的白光LED元件1’係於結構上包括：一底座11’、一導線架12’、一主體10’、一LED晶片13’、以及一封裝膠體(colloidal encapsulation)14’。其中該導線架12’埋於該主體10’之中的一第一電極121’與一第二電極122’，且該第一電極121’與該第二電極122’分別具有露出於該主體10’之外的一第一焊接部123’和一第二焊接部124’。並且，該主體10’具有一凹槽101’，且該LED晶片13’位於該凹槽101’內，並設置在該導線架12’的該第二電極122’之後，且電性連接該第一電極121’。

更詳細地說明，該封裝膠體14’內係摻雜有一螢光粉141’，且該螢光粉141’由一紅色螢光粉和一綠色螢光粉依一特定比例混成。如此設置，只要利用電力驅動該LED晶片13’發出一短波長色光激發該螢光粉141’放射出一紅光與一綠光，便可以令所述白光LED元件1’發出由該短波長色光、該紅光和該綠光所混成的一白光。

隨著半導體光電技術的不斷進步，除了能夠發射藍光或紫外光等短波常色光以外，在對應地變更主動層(亦即量子井層)的材料及/或結構的情況下，單一LED晶片13’還是可以發出綠光、黃光、或紅光等不同色光。然而，目前技術仍無法做到令如圖1所示之單一白光LED元件1’能夠發出粉色或桃紅色等與女性氣質相聯繫的特殊色光。

然而，在搭配使用濾光片(或色輪)的情況下，還是可以獲得能夠發出粉色或桃紅色的發光裝置。圖3即顯示能夠發出粉色或桃紅色的一種發光裝置的側剖視圖。如圖3所示，所述發光裝置包含兩個如圖2所示之白光LED元件1’、一個濾光片2’、以及一個混光單元3’。其中，該濾光片2’用以將一個白光LED元件1’所發出的白光轉換成紅光，且令該紅光射入該混光單元3’。另一方面，另一個白光LED元件1’所發出的白光則直接入射該混光單元3’。透過調整白光和紅光的比例(例如光通量比例)，則最終透過該混光單元3’所射出的色光便會帶粉色或桃紅色。

可惜的是，目前市面上仍缺少能夠直接發出粉色光或桃紅色光的單顆LED元件，同時也缺少能夠提供粉色或桃紅色之照明光的照明裝置。有鑑於此，本案之發明人係極力加以研究發明，而終於研發完成本發明之一種LED元件及利用該LED元件的照明裝置。

本發明之主要目的在於提供一種桃紅光LED元件，其主要包括：一LED晶片、一封裝膠體、以及一螢光粉。其中，該封裝膠體包覆該LED晶片，且該螢光粉摻雜於該封裝膠體之內。依據本發明之設計，在該LED晶片所發出的一短波長色光射入該封裝膠體之後，一特殊色光即透過該封裝膠體射出。並且，該特殊色光的基礎組成包含：相對強度為1的一第一色光、相對強度介於0.6至0.8之間的一第二色光、以及相對強度介於0.4至0.6之間的一第三色光。顯然地，本發明能夠做到令單一LED元件發出粉色、桃紅色、等與女性氣質相聯繫的特殊色光。並且，在不同的激發光的照射下，還可發出橘紅、橘黃等特殊色光。

為達成上述目的，本發明提出所述LED元件的一實施例，其包括：一LED晶片，用以發出一短波長色光，且該短波長色光的波長範圍介於380nm至420nm之間；一封裝膠體(colloidal encapsulation)，包覆該LED晶片；以及一螢光粉，摻雜於該封裝膠體之內；其中，在該LED晶片所發出的該短波長色光射入該封裝膠體之後，一色光透過該封裝膠體射出，且該色光包含：相對強度為1的一第一色光、相對強度介於0.6至0.8之間的一第二色光、以及相對強度介於0.4至0.6之間的一第三色光；其中，該第一色光的波長範圍介於625nm至650nm之間，該第二色光的波長範圍介於695nm至710nm之間，且該第三色光的波長範圍介於600nm至625nm之間。

在前述本發明之LED元件的一可行實施例中，該色光還包含相對強度介於0.1至0.2之間的一第四色光，且該第四色光的波長範圍介於585nm至600nm之間。

在前述本發明之LED元件的另一可行實施例中，該色光還包含相對強度介於0.1至0.2之間的一第五色光，且該第五色光的波長範圍介於725nm至750nm之間。

於前述本發明之桃紅光LED元件的實施例中，該螢光粉為下列任一者：硫化物體系紅色螢光粉、氮化物體系紅色螢光粉、硫氧化物體系紅色螢光粉、或氮氧化物體系紅色螢光粉。

在前述本發明之LED元件的一可行實施例中，更包括一電極連接單元，用以供所述LED晶片設置於其上，並具有一第一電連接件和一第二電連接件用以分別電連接該LED晶片的一第一電極和一第二電極。

在前述本發明之LED元件的另一可行實施例中，更包括：一基座；一主體，設於該基座之上，且具有一容置槽；一第一電極，埋於該主體內，且具有一第一電連接部與一第一焊接部，其中該第一電連接部露出於該容置槽之中，且該第一焊接部露出於該主體的外部；以及一第二電極，埋於該主體內，且具有一第二電連接部與一第二焊接部，其中該第二電連接部露出於該容置槽之中，且該第二焊接部露出於該主體的外部；其中，該LED晶片的一第一電極係電連接該第一電連接部，且該LED晶片的一第二電極係電連接該第二電連接部。

於前述本發明之LED元件的實施例中，更包括一透鏡，其設於該主體之上，且遮蓋該容置槽。

並且，本發明同時提供一種照明裝置，其使用如前所述本發明之LED元件作為其所包含之至少一發光元件。

為了能夠更清楚地描述本發明所提出之一種LED元件及利用該LED元件的照明裝置，以下將配合圖示，詳盡說明本發明之較佳實施例。

第一實施例

圖4顯示本發明之一種LED元件的第一實施例之示意性側剖視圖。如圖4所示，本發明之LED元件1主要包括：一LED晶片11、一封裝膠體(colloidal encapsulation)12、一螢光粉13、以及一基板單元14。補充說明的是，一般LED元件之晶粒對角線長度係介於200微米至300微米之間。另一方面，晶粒的對角線長度介於50微米至60微米之間的發光二極體被稱為次毫米發光二極體(Mini LED)，而晶粒的對角線長度小於50微米的發光二極體則被稱作微發光二極體(Micro LED, μLED)。因此，應可理解，圖4所示之本發明之桃紅光LED元件1所包含之LED晶片11為一Mini LED晶片或一Micro LED晶片。

更詳細地說明，該LED晶片11設置於該基板單元14之上。其中，該基板單元14具有一第一電連接件141和一第二電連接件142用以分別電連接該LED晶片11的一第一電極11P和一第二電極11N。依據本發明之設計，該LED晶片11，用以發出一短波長色光，且該短波長色光的波長範圍介於380nm至420nm之間。另一方面，該封裝膠體12包覆該LED晶片11，且該螢光粉13摻雜於該封裝膠體12之內。

圖5顯示本發明之LED元件的光譜圖。依據本發明之設計，在該LED晶片11所發出的該短波長色光射入該封裝膠體12之後，一特殊色光即透過該封裝膠體12射出。圖5即為所述特殊色光的光譜圖。觀察圖5可發現，該特殊色光的基礎組成包含：相對強度為1的一第一色光、相對強度介於0.6至0.8之間的一第二色光、以及相對強度介於0.4至0.6之間的一第三色光。其中，該第一色光的波長範圍介於625nm至650nm之間，該第二色光的波長範圍介於695nm至710nm之間，且該第三色光的波長範圍介於600nm至625nm之間。並且，在更仔細地觀察圖5之後，可發現該特殊色光的組成更包含：相對強度介於0.1至0.2之間的一第四色光以及相對強度介於0.1至0.2之間的一第五色光。其中，該第四色光的波長範圍介於585nm至600nm之間，且該第五色光的波長範圍介於725nm至750nm之間。

更詳細地說明，本發明主要是在所述封裝膠體12摻雜一螢光粉13，且令所述LED晶片11發出波長範圍介於380nm至420nm之間的一短波長色光通過該封裝膠體12，從而獲得一特殊色光，且該特殊色光為一桃紅色光或粉色色光。值得說明的是，在不同的激發光的照射下，還可發出橘紅、橘黃等特殊色光。補充說明的是，圖5之光譜顯示所述特殊色光為桃紅色光，其是利用波長為400nm的色光激發一紅色螢光粉所獲得。本發明不限制所述紅色螢光粉的種類，然而，所述紅色螢光粉較佳地可為下列任一者：硫化物體系紅色螢光粉、氮化物體系紅色螢光粉、硫氧化物體系紅色螢光粉、或氮氧化物體系紅色螢光粉。並且，每一種螢光材料的示範性材料係整理於下表(1)中。表(1)

螢光粉種類	示範性材料
硫化物體系紅色螢光粉	(Ca _1-xSr _xS:Eu ²⁺)、CaS:Eu ²⁺
氮化物體系紅色螢光粉	M ₂Si ₅N ₈:Eu ²⁺, (M=Ca, Sr或, Ba) CaAlSiN ₃:Eu ²⁺、CaSi ₅N ₈:Eu ²⁺、Sr ₂Si ₅N ₈:Eu ²⁺
硫氧化物體系紅色螢光粉	Y ₂O ₂:Eu ³⁺
氮氧化物體	SrSi ₂N ₂O ₂:Eu ²⁺

第二實施例

圖6顯示本發明之LED元件的第二實施例之立體圖，且圖7顯示本發明之LED元件的第二實施例之立體剖視圖。如圖6與圖7所示，本發明之LED元件1的第二實施例係於結構上包括：一LED晶片11、一封裝膠體12、一螢光粉13、一基座1B、一主體1M、以及包含一第一電極單元E1和一第二電極單元E2的一導線架。補充說明的是，常規LED元件之晶粒對角線長度係介於200微米至300微米之間。因此，應可理解，圖7所示之本發明之LED元件1所包含之LED晶片11為一常規LED晶片。

如圖6與圖7所示，該主體1M設於該基座1B之上，且具有一容置槽1M1。另一方面，該第一電極單元E1埋於該主體1M內，且具有一第一電連接部E1C與一第一焊接部E1W，其中該第一電連接部E1C露出於該容置槽1M1之中，且該第一焊接部E1W露出於該主體1M的外部。並且，該第二電極單元E2埋於該主體1M內，且具有一第二電連接部E2C與一第二焊接部E2W，其中該第二電連接部E2C露出於該容置槽1M1之中，且該第二焊接部E2W露出於該主體1M的外部。值得注意的是，於第二實施例中，該LED晶片11的一第一電極11P係電連接該第一電連接部E1C，且該LED晶片11的一第二電極11N係電連接該第二電連接部E2C。

第三實施例

圖8顯示本發明之LED元件的第三實施例之立體圖，且圖9顯示本發明之LED元件的第三實施例之立體剖視圖。如圖8與圖9所示，本發明之LED元件1的第三實施例係於結構上包括：一LED晶片11、一封裝膠體12、一螢光粉13、一基座1B、一主體1M、包含一第一電極單元E1和一第二電極單元E2的一導線架、以及一透鏡15。其中，該透鏡15設於該主體1M之上，且遮蓋該容置槽1M1。

應用例

圖10顯示本發明之LED元件的第一應用例之立體圖，且圖11顯示本發明之LED元件的第二應用例之立體圖。如圖10與圖11所示，本發明之LED元件1的第一應用例為一檯燈A1，且本發明之LED元件1的第二應用例為一吊燈A2。簡單地說，本發明之LED元件1可以應用在時下的檯燈、吊燈、造型燈、桌燈、夜燈、情境燈、照明燈、球泡燈、管燈等任一種照明裝置之中，用以作為所述照明裝置所包含的至少一發光元件。

如此，上述係已完整且清楚地說明本發明之一種LED元件及利用該LED元件的照明裝置的所有實施例及其特徵。必須加以強調的是，前述本案所揭示者乃為較佳實施例，舉凡局部之變更或修飾而源於本案之技術思想而為熟習該項技藝之人所易於推知者，俱不脫本案之專利權範疇。

>本發明> 1: LED元件 11: LED晶片 11P:第一電極 11N:第二電極 12:封裝膠體 13:螢光粉 14:基板單元 141:第一電連接件 142:第二電連接件 15:透鏡 1B:基座 1M:主體 1M1:容置槽 E1:第一電極單元 E1C:第一電連接部 E1W:第一焊接部 E2:第二電極單元 E2C:第二電連接部 E2W:第二焊接部 A1:檯燈 A2:吊燈

>習知> 1’ :白光LED元件 10’:主體 101’:凹槽 11’:底座 12’:導線架 121’:第一電極 122’:第二電極 123’:第一焊接部 124’:第一焊接部 13’:LED晶片 14’:封裝膠體 141’:螢光粉 2’:濾光片 3’:混光單元

圖1顯示習知的一種白光LED元件的立體圖；圖2顯示習知的白光LED元件的立體剖視圖；圖3顯示能夠發出粉色或桃紅色的一種發光裝置的側剖視圖；圖4顯示本發明之一種LED元件的第一實施例之示意性側剖視圖；圖5顯示本發明之LED元件的光譜圖；圖6顯示本發明之LED元件的第二實施例之立體圖；圖7顯示本發明之LED元件的第二實施例之立體剖視圖；圖8顯示本發明之LED元件的第三實施例之立體圖；圖9顯示本發明之LED元件的第三實施例之立體剖視圖；圖10顯示本發明之LED元件的第一應用例之立體圖；以及圖11顯示本發明之LED元件的第二應用例之立體圖。

1: LED元件 11: LED晶片 11P:第一電極 11N:第二電極 12:封裝膠體 13:螢光粉 14:基板單元 141:第一電連接件 142:第二電連接件

Claims

一種LED元件，包括：一LED晶片，用以發出一短波長色光，且該短波長色光的波長範圍介於380nm至420nm之間；一封裝膠體，包覆該LED晶片；以及一螢光粉，摻雜於該封裝膠體之內；其中，在該LED晶片所發出的該短波長色光射入該封裝膠體之後，一色光透過該封裝膠體射出，且該色光包含：相對強度為1的一第一色光、相對強度介於0.6至0.8之間的一第二色光、以及相對強度介於0.4至0.6之間的一第三色光；其中，該第一色光的波長範圍介於625nm至650nm之間，該第二色光的波長範圍介於695nm至710nm之間，且該第三色光的波長範圍介於600nm至625nm之間。
如請求項1所述之LED元件，其中，該LED晶片具有一晶粒對角線長度，且該晶粒對角線長度介於50微米至60微米之間。
如請求項1所述之LED元件，其中，該LED晶片具有一晶粒對角線長度，且該晶粒對角線長度小於50微米。
如請求項1所述之LED元件，其中，該色光更包含相對強度介於0.1至0.2之間的一第四色光，且該第四色光的波長範圍介於585nm至600nm之間。
如請求項4所述之LED元件，其中，該色光更包含相對強度介於0.1至0.2之間的一第五色光，且該第五色光的波長範圍介於725nm至750nm之間。
如請求項1所述之LED元件，其中，該螢光粉為下列任一者：硫化物體系紅色螢光粉、氮化物體系紅色螢光粉、硫氧化物體系紅色螢光粉、或氮氧化物體系紅色螢光粉。
如請求項1所述之LED元件，更包括一基板單元，用以供所述LED晶片設置於其上，並具有一第一電連接件和一第二電連接件用以分別電連接該LED晶片的一第一電極和一第二電極。
如請求項1所述之LED元件，更包括：一基座；一主體，設於該基座之上，且具有一容置槽；一第一電極單元，埋於該主體內，且具有一第一電連接部與一第一焊接部，其中該第一電連接部露出於該容置槽之中，且該第一焊接部露出於該主體的外部；以及一第二電極單元，埋於該主體內，且具有一第二電連接部與一第二焊接部，其中該第二電連接部露出於該容置槽之中，且該第二焊接部露出於該主體的外部；其中，該LED晶片的一第一電極係電連接該第一電連接部，且該LED晶片的一第二電極係電連接該第二電連接部。
如請求項8所述之LED元件，更包括一透鏡，其設於該主體之上，且遮蓋該容置槽。
一種照明裝置，其使用如請求項1至請求項9之任一項所述之LED元件作為其所包含之至少一發光元件。