TWM407494U - LED package structure - Google Patents

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M407494 五、新型說明： 【新型所屬之技術領域】 一種封裝結構，特別是指一種發光二極體封裝 結構。 【先前技術】 發光二極體（Light Emitting Diodes, LED)，其為 利用半導體等固體材料所製作而成之光源系統，有 別於必須於真空或充填少量特殊氣體下操作之熱熾 燈或各種氣體放電燈等傳統光源。白光發光二極體 光源與傳統光源相比較，更具有許多優點，如耗電 量低、體積小、反應速度快、高效率、環保及可平 面封裝等優勢。而於節能方面，其可用的壽命長達 6〇年’是傳統電燈泡之1 00倍，而消耗的能量僅為 傳統電燈泡之1 0 〇/〇。 自從高功率與高亮度發光二極體成功發展以 來’現今白光發光二極體的發光效率已達60〜8〇 lm/W以上’於實驗室内更可高達100 lm/W，與目 别發光效率60 lm/W的白熾燈泡相比，其有過之而 不及。發光二極體仍蓮勃發展中，不斷地研發進步， 當發光效率100 lm/w的白光LED可大量商品化 時’就可以全面取代目前市面上的白熾燈與曰光 燈’而成為下世代照明光源的主流。 就一般照明而言，若欲使用發光二極體來製作 3 M407494 白光LED，就必須應用光色組合之技術，始能達成 獲得白光的目的。目前於各種可行之光色組合技術 中，利用螢光材料來進行光色轉變及混合，是一種 最便捷及節省成本之方法，而此種應用螢光材料所 製作之白光 LED ， 一般又稱為 PC-white-LED(phosphor-converted white LED)。 當LED晶粒製作完成後，將其黏著於導線架 上，經過固晶、固化、打線、樹脂封膠 '烘烤、切 割、測試、包裝等製作流程，經晶粒封裝成各種類 型之LED元件。 而白光發光二極體主要的封裝形式，為波長 450〜460nm藍光發光二極體表面塗上一層黃色勞光 材料（Yttrium Aluminium Garnet,紀銘石權石， YAG)，其為最常見、電源迴路構造最簡單及所需成 本最低之螢光材料。當YAG螢光材料受到激發時， 可產收550〜560nm的波長，吸收450〜47〇nm波長的 光後混色成白光。由於其發光光譜相當廣，對於波 長誤差之忍受程度也相對提高，使封裝業者生產白 光發光二極體時，可藉此提高生產良率，進而降低 成本。 傳統白光發光二極體結構1，是將一藍光發光二 極體11 a又置於一反射杯12之底部，再將γΑ〇榮光 粉13混合光學膠材（如環氧樹脂或矽樹脂）以形成一 光學膠層14。當光學膠層丨4凝固成型後，便大致 4 M407494 疋成封装的製程，如第1圖所示。此種生產方式雖 决速’然而其難以控制混合含螢光粉1 3之光學膠層 14於藍光發光二極體丨〗上之厚度且螢光粉〗3混 膠經一段時間後將產生沉澱效應，造成上層螢光粉 13遠度稀薄、下層螢光粉1 3濃度偏高的情況發生， 不但造成厚薄不均’出光時色暈不均勻，並產生内 白外黃之黃圈光暈。而使用於高功率LED時，由於 • 下層螢光粉濃度偏高，又與LED晶片相接觸，於高 溫高熱下將導致螢光粉散熱不良而快速光衰，發光 效率降低且耗損率增加，導致產品良率下降。 為克服上述問題，雖業界針對傳統白光LED螢 光粉封裝方式之缺點，提出如旋轉塗佈、濺鍍塗佈 或Π字型塗佈等製程方式來解決，但仍有其缺點所 在，如下所述： 1. 旋轉塗佈之製程方式雖可降低螢光粉層厚 •纟’然其有内薄外厚之現象，且由於各螢光粉層之 - 間之影響’無法與基材分離。 2. >賤錄塗佈之製程方式雖可達到螢光粉詹均勾 分散之效果，餘材費用太高，導致製造成本居高 不下，難以競爭。 3. 门子型塗佈之製程方式雖可使螢光粉層厚度 一致’然無法降低榮光粉沉殿情況嚴重之現象。 5 M407494 【新型内容】 本創作之主要目的，旨在提供一種發光二極體 封裝結構，其係以多層摻雜螢光粉之光學膠材封裝 發光二極體晶片，可避免螢光粉過渡接近發光二極 體晶片’藉以避免光衰及沿長使用壽命。 為達上述目的，本創作之發光二極體封裝結 構，其係包含一基座、一發光二極體晶片及一封裝 膠體。該發光二極體晶片設置於該基座内。該封穿 膠體包含一第一光學膠材及至少一第二光學膠材^ 該第一光學膠材包覆該第一發光二極體晶片。該第 二光學膠材設置於該第一光學膠材之一側該第二光 學膠材係摻雜一第二螢光粉。 其中，該第一光學膠材係掺雜一第一螢光粉， 且該第一螢光粉之摻雜濃度係低於該第二螢光粉。 其中，該第一螢光粉之濃度由摻雜至該第—光 學膠材處朝向該發光二極體晶片方向依序呈現出中 濃度-高濃度-低濃度之蠻仆.绝_ 、噠化，該第一螢光粉之濃户 由摻雜至該第二光學膠材處朝向該發光二極體晶= 方向依序呈現出中濃度'高濃度-低濃度之變化。 其中，該發光二極體封裝結構更具有複數個第 二光學勝材，且各續窜 °第一光學膠材所摻雜之該第二 勞光粉之濃度由播雜& & 〃雅至該等第二光學膠材處分別 向該發光二極體晶片方内曾Α ^ 别 丄 向算起’依序呈現出中濃度〜 向濃度-低濃度之變化，二+ c而使該封裝膠體整體之外表 6 M407494 面側朝向該發光二極體晶片方向依序呈現出中濃度 -高濃度-低濃度之循環變化。 其中，當該發光二極體晶片使用約16〇〇小時 候，該發光二極體封裝結構之照度值與未使用時相 比較，約剩9 8 %之照度值。 其中，當該第一光學膠層之厚度為0.3公厘以下 時’ s玄發光一極體封裝結構之亮度約減少3 %。 其中’當該第一光學膠層之厚度為〇·5公厘時， 該發光一極體封裝結構之亮度約減少7〜1 〇 %。 其中，該基座係為一發光二極體反射杯。 其中’該第一螢光粉及該第二螢光粉係為紀鋁 石權石（YAG)螢光粉（Υ3Α15〇ΐ2)及其衍生物。 其中’該第一螢光粉及該第二螢光粉係為铽鋁 石榴石（TAG)螢光粉（TbsAhOu)及其衍生物。

為使貴審查委員能清楚了解本創作之内容，謹 以下列說明搭配圖式，敬請參閱。 睛參閱第2圖所示，其係為本創作發光二極體 封装結構第一實施例之示意圖。圖中，該發光二極 體封裝結構2包含一基座21、一發光二極體晶片22 及一封裝膠體23。 在本實施例中’該基座21係為一發光二極體反 射杯。而該發光二極體晶片22為一藍光發光二極 7 體其文驅動後可發出450〜460nm左右之波長，其 -又置於該基座2!内之底側。該封裝膠體Μ則包含 第一光學膠材231及一第二光學膠材232。該第 一光學膠材231可為環氧樹脂（Epoxy)或矽樹脂，並 包覆於該發光二極體晶片22。該第二光學膠材232 可為％氧樹脂（Ep0xy)或矽樹脂，設於該第一光學膠 材23 1之一侧並填滿該基座21容置空間。該第二光 學膠材232係摻雜一第二螢光粉2321。其中，該第 一光學膠材232所摻雜之該第二螢光粉2321之濃度 分佈方式，由摻雜至該等第二光學膠材232處分別 朝向s亥發光二極體晶片2 2方向，依序呈現出中濃度 '尚濃度-低濃度之變化。而在本實施例中，該第二 螢光粉2321可為釔鋁石榴石（YAG)螢光粉（γ3Αΐ5〇ΐ2) 及其衍生物，或為铽鋁石榴石（TAG)螢光粉 (Tb3Al5012)及其衍生物。 請參照第3圖’其係為本創作發光二極體封裝 結構第一實施例光路示意圖。當驅動該發光二極體 封裝結構而使該發光·一極體晶片22發光時，使該第 二螢光粉2321受到激發而產生約550〜560nm波長 的黃光，而當藍光發光二極體發光晶片22所產生的 藍光與此黃光混光後，便產生白光。由於鄰近該發 光二極體晶片22之該第一光學膠材231未摻雜任何 螢光粉，而可避免習知技術因螢光粉太接近該發光 二極體晶片22’而散熱不良而光衰’導致效率降低 M407494 及產品良率降低之情況，以減少照度衰減率及延長 使用哥命。 月參‘、、' 第4圖，其係為本創作發光二極體封裝 . 結構第二實施例之示意圖。圖中，該發光二極體封 裝、。構3包含一基座31、一發光二極體晶片及 - 一封裝膠體33。該封裝膠體33包含一第一光學膠 材331及—第二光學膠材332。該第二光學膠材332 • 係摻雜一第二螢光粉332卜在本實施例巾’該基座 31、該發光二極體晶片32及該第二光學膠材332之 結構與功能與第一實施例㈣，在此不再贅述。本 實施例與第—實施例之差異在於為提高亮度，於該 第光干膠材331内更摻雜一第一螢光粉3311。為 避免螢光粉因受熱而光衰，該第一螢光粉3311之平 均摻雜濃度係低於該第二螢光粉3321。此外，該第 • 螢光私3311之濃度分佈，由摻雜至該第一光學膠 Φ 材33 1處朝向該發光二極體晶片32方向，依序呈現 出中濃度-高濃度-低濃度之變化。另外，該第一光 予膠材331之厚度可隨設計需求而變化。當厚度越 厚，其亮度減少率越多。當該第一光學膠材33ι之 厚度為0.3公厘以下時，該發光二極體封裝結構3 之亮度約減少3%。而該第一光學膠材331之厚度約 為〇.5公厘時，該發光二極體封裝結構3之亮度約 減少7-10%。 月，閱第5圖，其係為本創作發光二極體封裝 9 M407494 結構第二實施例之示意圖。 洛私 M 圔1Ρβ該發光二極艚封 裝結構4包含—基座ο ^ 1 —發光二極體晶片42及 一封裝膠體43。該封裝跋μ 义封裝膠體43則包含一第—光學 膠材431。在本實施例中， 适基座41、該發光二極 體晶片42及該第一光擧跋 尤子膠材431之結構與功能與第 一實施例相同，在此不再 丹賢迷。本實施例與第一實 施例之差異在於該封奘跋 对衮膠體43更具有複數個第二 光學膠材432。各該第二光 疋予膠材432所摻雜之該 第二螢光粉4321濃度分佈，由摻雜至該等第二光學 膠材432處分別朝向發光二極體晶片42方向，依序 呈現出中濃度-高濃度_低濃度之變化，而使該封裝 膠體43整體之外表面側朝向該發光二極體晶片β 方向，依序呈現出中濃度-高濃度-低濃度之循環變 化。藉此’可使費光粉更能肖勾分布於該封裝膠體 43内，使得出光時色溫分佈能更均勻。 ，為清楚本創作以多層光學膠材封裝發光二極體 所造成之效果，請一並參照第6圖所示其係為習 知技術與本創作發光二極體封裝結構照度_時間之 折線分佈圖。習知技術之白光發光二極體結構，由 其照度-時間分佈折線51觀之，當使用約4〇〇小時、 800小時及900小時以後，照度值與未使用時相比 較約分別剩95%、92%及88%之照度值，其光衰情 況相當嚴重，而無法作為須長時間操作之照明來使 用，而本創作發光二極體封裝結構，由其照度時間 10 分佈折線52觀之，當使用至11 〇〇小時以前，照度 值幾乎沒有明顯之衰減變化，當使用至16〇〇小時 候，與未使用時相比較’仍約剩98%之照度值，而 可大幅提昇使用壽命。 綜上所述，本創作發光二極體封裝結構其功 效在於該發光一極體封裝結構設有複數層光學膠 材，可使鄰近該發光二極體晶片之光學膠材不摻雜 或摻雜較少之螢光粉，可避免螢光粉長時間受熱而 光衰’以延長使用壽命。 本創作發光二極體封裝結構，其在一功效在於 該發光二極體設有複數層光學膠材，而每—光學膠 材均摻雜螢光粉，可使螢光粉能夠均勾分布於光學 膠材内，使出光色溫均勻。 唯，以上所述者，僅為本創作之較佳實施例而 已，並非用以限定本創作實施之範圍，在不脫離本 創作之精神與範圍下所作之均等變化與修飾，皆應 涵蓋於本創作之專利範圍内。 綜上所述，本創作之發光二極體封裝結構，係 具有專利之創作性，及對產業的利用價值；申嘖人 爰依專利法之規定，肖㈣提起新型專利之中:。 M407494 【圖式簡單說明】 第1圖，為習知技術發光二極體封裝結構示意圖。 第2圖，為本創作發光二極體封裝結構第一實施例 示意圖。 第3圖，為本創作發光二極體封裝結構第一實施例 光路示意圖。 第4圖，為本創作發光二極體封裝結構第二實施例 之示意圖。 第5圖，為本創作發光二極體封裝結構第三時實施 例之示意圖。 第6圖，為發光二極體封裝結構照度_時間折線分佈 圖0 【主要元件符號說明】 1 白光發光二極體結構 11 藍光發光二極體 12 反射杯 13 螢光粉 14 光學膠層 2 發光二極體封裝結構 21 基座 22 發光二極體晶片 23 封裝膠體 231 第一光學膠材 12 M407494 232 第二光學膠材 2321第二螢光粉 3 發光二極體封裝結構 3 1 基座 32 發光二極體晶片 33 封裝膠體 331 第一光學膠材 3311第一螢光粉

# 332 第二光學膠材 3321第二螢光粉 4 發光二極體封裝結構 41 基座 42 發光二極體晶片 43 封裝膠體 431 第一光學膠材 432 第二光學膠材 4321第二螢光粉 時間分佈 間分佈折 51 習知技術發光二極體封裝結構照度 折線 52 本創作發光二極體封裝結構照度-H; 線 13

Claims (1)

1. 六、申請專利範圍： ’一種發光二極體封裝結構，包含： 一基座； 一發光二極體晶片，設置於該基座内；及 一封裝膠體，包含： 一第一光學膠材，包覆該第—發光二極體曰 片；及 至少一第二光學膠材，設置於該第一光學膠 材之一侧，該第二光學膠材係摻雜一第二 粉。 光* 2 如申請專利範圍第丨項所述之發光二極體封裝結 構，其中，該第一光學膠材係摻雜一第一螢光粉，且 該第一螢光粉之摻雜濃度係低於該第二螢光粉。 3·如申請專利範圍第2項所述之發光二極體封襞結 構，其中，該第一螢光粉之濃度由摻雜至該第—光^ 膠材處朝向該發光二極體晶片方向依序呈現出中= 度-高濃度-低濃度之變化，該第二螢光粉之濃度由摻 雜至該第二光學膠材處朝向該發光二極體晶片方 依序呈現出中濃度-高濃度·低濃度之變化。 ° 申0月專利範圍帛1項所述之發光二極體封|鈐 構，其中，該發光二極體封裝結構具有複數個第二: 學膠材，且每一該等第二光學膠材所捧雜之該第 光粉之濃度由摻雜至該等第二光學膠材處分別：： 該發光二極體晶片方向依序呈現出中濃度-高渡度 14 M407494 低濃度之變化，而使該封裝膠體整體之外表面側朝向 該發光二極體晶片方向依序呈現出中濃度-高濃度-低濃度之循環變化。 • 5.如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結 構’其中’當該發光二極體晶片使用約1 600小時候， 該發光二極體晶片之照度值與未使用時相比較，約剩 98%之照度值。 参 6 ·如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結 構’其中’當該第一光學膠層之厚度為0.3公厘以下 時’該發光二極體封裝結構之亮度約減少3〇/〇。 7 ·如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結 構’其中’當該第一光學膠層之厚度為0.5公厘時， 該發光二極體封裝結構之亮度約減少7〜丨〇%。 8.如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結 構’其中’該基座係為一發光二極體反射杯。 ^ 9·如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結 • 構，其中，該第一螢光粉及該第二螢光粉係為釔鋁石 榴石（YAG)螢光粉（γ3Α15〇12)及其衍生物。 10.如申請專利範圍第1項所述之發光二極體封裝結 構，其中，該第一螢光粉及該第二螢光粉係為铖鋁石 榴石（TAG)螢光粉（Tb3Al5012)及其衍生物。 15