CN204927325U - 发光二极管封装结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种发光二极管封装结构，包含发光单元；粘合胶层，其覆盖该发光单元；以及荧光胶层，其覆盖该粘合胶层，其中粘合胶层的折射率大于荧光胶层的折射率。本实用新型提供的发光二极管封装结构具有与发光单元以及与荧光胶层之间粘附性良好的粘合胶层，因而能提升发光二极管封装结构的稳定性。此外，粘合胶层的折射率大于荧光胶层，而能得到更大的出光角度，产生的光源更为均匀。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种发光二极管封装结构，特别是涉及一种封装胶层间折射率不同的发光二极管封装结构。
背景技术
发光二极管(lightemittingdiode，LED)具有耗电量低、元件寿命长、无须暖灯时间以及反应速度快等优点。加上其体积小、耐震动、适合量产，容易配合应用需求而制成极小或阵列式的元件，因此可广泛用于各种应用领域，例如笔记型电脑、监视器、移动电话、电视和液晶显示器所用背光模组的光源。再者，随着技术领域的不断提升，目前已研发出高照明辉度的高功率发光二极管，其发光强度已达到照明的程度。
在实际应用中，需将发光二极管晶片置于封装基板上并进行封装以保护发光二极管晶片，通常是以荧光胶层覆盖住发光二极管晶片。发光二极管晶片产生的光线将激发荧光胶层中的荧光物质，并使荧光物质中的电子跃升至高能阶的激发态。当电子跃迁回低能阶时，能量以光的形式辐射出来。利用互补色光的原理，将发光单元与荧光胶层产生的光混成各种多彩缤纷的光线。
但荧光胶层与发光二极管晶片间的粘附性较差，空气中的水气将影响精密的发光二极管晶片，使CIE色偏值变大。举例来说，水气易进入荧光胶层与发光二极管晶片之间，并在点亮时受热膨胀使荧光胶层剥落，此时发光二极管封装结构的可靠度大幅降低。此外，发光二极管晶片产生的光线较为集中，使被照物体亮度特别明亮。但在发光范围外，则显现出明显的暗区。这种强烈的明暗对比是造成眩光主要的原因，更会让人生理以及心理上感觉不适。又，如何让发光二极管晶片产生的光线，如蓝光，发出的比例变高，也为现阶段研发过程中面临的挑战。
实用新型内容
因此，本实用新型的目的在于公开一种发光二极管封装结构，用来增加荧光胶层与发光二极管晶片间的粘附性，并能增加发光二极管晶片的发光角度。
本实用新型的一个方面是提供一种发光二极管的封装结构，包含发光单元；粘合胶层，其覆盖该发光单元；以及荧光胶层，其覆盖该粘合胶层，其中粘合胶层的折射率大于荧光胶层的折射率。
根据本实用新型一个实施方式，其中荧光胶层与发光单元之间具有多个粘合胶层，这些粘合胶层的折射率互不相同。
根据本实用新型一个实施方式，其中粘合胶层的折射率介于1.5至1.7之间。
根据本实用新型一个实施方式，其中荧光胶层的折射率介于1.4至1.49之间。
根据本实用新型一个实施方式，其中荧光胶层包含硅胶以及荧光粉，荧光粉分散于硅胶中。
根据本实用新型一个实施方式，其中发光单元为发光波段为440nm至475nm的蓝光发光二极管晶片或发光波段为360nm至400nm的紫外光发光二极管晶片，而荧光粉为钇铝石榴石荧光粉(Y3Al5O12:Ce,YAG)。
根据本实用新型一个实施方式，其中荧光胶层具有粗糙化表面。
根据本实用新型一个实施方式，其中粗糙化表面位于荧光胶层的上表面。
根据本实用新型一个实施方式，其中粗糙化表面位于荧光胶层以及粘合胶层之间的接触面上。
根据本实用新型一个实施方式，其中粗糙化表面具有光子晶体结构。
本实用新型提供的发光二极管封装结构具有与发光单元以及与荧光胶层之间粘附性良好的粘合胶层，因而能提升发光二极管封装结构的稳定性。此外，粘合胶层的折射率大于荧光胶层，而能得到更大的出光角度，产生的光源更为均匀。
附图说明
为让本实用新型的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的详细说明如下：
图1为根据本实用新型部分实施方式的一种发光二极管晶片的剖面图。
图2为根据本实用新型部分实施方式的一种发光二极管封装结构的剖面图。
图3为根据本实用新型其他部分实施方式的一种发光二极管封装结构的剖面图。
图4为根据本实用新型其他部分实施方式的一种发光二极管封装结构的剖面图。
图5为根据本实用新型其他部分实施方式的一种发光二极管封装结构的剖面图。
图6为根据本实用新型部分实施方式的一种发光二极管封装结构的制备方法流程图。
具体实施方式
为了使本公开内容的叙述更加详尽与完备，下文将参照附图来描述本实用新型的实施方面与具体实施例；但这并非实施或运用本实用新型具体实施例的唯一形式。以下所公开的各实施例，在有益的情形下可相互组合或取代，也可在一实施例中附加其他的实施例，而无须进一步的记载或说明。
请参阅图1，图1为根据本实用新型部分实施方式的一种发光二极管晶片的剖面图。如图1所示，发光二极管晶片100包含：基板110以及发光二极管磊晶层120位于所述基板110上方，其中基板110为蓝宝石基板、碳化硅基板、氮化镓基板或玻璃基板。
发光二极管磊晶层120由下至上分别为n型半导体层122；发光层124；以及p型半导体层126。加入顺向偏压时，p型半导体层126的多数载子电洞会往n型半导体层122方向移动；n型半导体层122的多数载子电子则往p型半导体层126方向移动。电子与电洞于p-n接面的空乏区复合，此时电子由传导带移转至价电带后丧失能阶，并以光子形式释出能量而产生光。其中，p-n接面即为发光层124。
发光二极管磊晶层120上方有p型电极130以及n型电极140，分别电性连接至p型半导体层126以及n型半导体层122。光反射层150包覆发光层124、p型半导体层126以及p型电极130，其中光反射层150能改变由发光层124产生的光线的行进路线，使光线由基板110处出光。
在本实用新型的部分实施例中，其中光反射层150为全方位反射层，其以两种不同折射率的子反射层交错相叠形成。两种不同折射率的子反射层的材质可为氧化钛/氧化硅、氧化铝/氧化硅或氮化硅/氧化硅。
在本实用新型的其他部分实施例中，其中光反射层为铝层或银层。
两金属凸块160a以及160b则分别电性连接至p型电极130及n型电极140，其在封装时连结至外部元件，令使发光二极管结构100工作。借由光反射层150，发光层124产生的光线由基板110处进入空气中，避免金属凸块160a以及160b遮蔽产生的光损耗。
请继续参阅图2，图2为根据本实用新型部分实施方式的一种发光二极管封装结构的剖面图。如图2所示，发光二极管封装结构200包含发光单元210，发光单元210为图1所示的发光二极管晶片100，其以覆晶方式封装。在本实用新型的其他部分实施例中，发光单元可为非覆晶型发光二极管晶片。粘合胶层220覆盖发光单元210，以及荧光胶层230覆盖粘合胶层220。
由于荧光胶层230与发光单元210间的粘附性不佳，空气中水气会影响精密的发光二极管晶片。在产生光线时，荧光胶层230易因热胀效应而剥落，使发光二极管封装结构200的可靠度大幅降低，并使CIE色偏值变大。据此，选用与发光单元210以及与荧光胶层230之间均具有良好粘附性的粘合胶层220，来提升发光二极管封装结构200的稳定性。
其中，粘合胶层220的折射率大于荧光胶层230的折射率。发光单元210产生的光线在通过粘合胶层220与荧光胶层230的接触面时，会产生折射现象。由于荧光胶层230的折射率小于粘合胶层220，光线在通过接触面时会偏离法线，使得发光角度变大。较大的发光角度表示光线照射越无死角，达到更均匀的照度，更可使光线发出的比例变高，其具有较佳的应用性。
其中，粘合胶层220选用折射率介于1.5至1.7之间的透明材料，如环氧树脂、苯基硅、或其组合。而荧光胶层230的折射率则介于1.4至1.49之间，其中荧光胶层230包含硅胶以及荧光粉分散于硅胶中。
在本实用新型的部分实施例中，发光单元210为蓝光发光二极管晶片(发光波段440nm-475nm)、红光发光二极管晶片(发光波段610nm-660nm)、绿光发光二极管晶片(发光波段500nm-535nm)、琥珀光发光二极管晶片(发光波段580nm-600nm)或紫外光发光二极管晶片(发光波段360nm-400nm)。在本实用新型的部分实施例中，荧光粉为黄光荧光粉、绿光荧光粉、红光荧光粉或其组合。
在本实用新型的部分实施例中，发光单元210为蓝光发光二极管晶片或紫外光发光二极管晶片，而荧光粉为黄光荧光粉。蓝光或紫外光与荧光粉激发后产生的黄光混成后形成白光，其中黄色荧光粉为钇铝石榴石荧光粉(Y3Al5O12:Ce,YAG)。
在本实用新型的部分实施例中，荧光胶层230与发光单元210之间有多个粘合胶层，且这些粘合胶层的折射率互不相同。
请参阅图3，图3为根据本实用新型其他部分实施方式的一种发光二极管封装结构的剖面图。如图3所示，发光二极管封装结构300包含发光单元310，发光单元310为图1所示的发光二极管晶片100，其以覆晶方式封装。在本实用新型的其他部分实施例中，发光单元可为非覆晶型发光二极管晶片。粘合胶层320覆盖发光单元310，以及荧光胶层330覆盖粘合胶层320。
粘合胶层320因与发光单元310以及荧光胶层330之间均具有良好粘附性，因此能提升发光二极管封装结构300的稳定性。
此外，粘合胶层320与荧光胶层330的折射率不同，发光单元310产生的光线在通过粘合胶层320与荧光胶层330的接触面时，会产生折射现象。由于荧光胶层330的折射率小于粘合胶层320，光线在通过接触面时会偏离法线，使得发光角度变大并达到更均匀的照度。此外，更可使光线，如蓝光，发出的比例变高。
荧光胶层330具有粗糙化表面332，因荧光胶层330与空气间折射率差异大，导致光线由荧光胶层330进入空气时容易产生全反射，大幅降低光萃取率。粗糙化表面332则能破坏并降低光线从荧光胶层330进入空气时产生全反射的机会，引导光线进入空气中以增加光萃取率，进一步使光线发出的比例变高。其中，对荧光胶层330的上表面进行压印或微影蚀刻的方式来得到粗糙化表面332。在本实用新型的部分实施例中，压印可使用热压或冷压方式来形成粗糙化表面332。
请参阅图4，图4为根据本实用新型其他部分实施方式的一种发光二极管封装结构剖视图。如图4所示，发光二极管封装结构400包含发光单元410，发光单元410为图1所示的发光二极管晶片100，其以覆晶方式封装。在本实用新型的其他部分实施例中，发光单元可为非覆晶型发光二极管晶片。粘合胶层420覆盖发光单元410，以及荧光胶层430覆盖粘合胶层420。
荧光胶层430具有粗糙化表面432，此粗糙化表面432具有周期性的凹凸结构，通常又称作光子晶体。光子晶体能修正入射光线的角度，当入射角小于临界角时，光线能由荧光胶层430进入空气中，大幅减少全反射发生的机会，并提升光萃取率，使光线发出的比例变高。其中，对荧光胶层430的上表面进行压印或微影蚀刻的方式来得到粗糙化表面432。在本发明的部分实施例中，压印可使用热压或冷压方式来形成粗糙化表面432。
请继续参阅图5，图5为根据本实用新型其他部分实施方式的一种发光二极管封装结构剖视图。如图5所示，发光二极管封装结构500包含发光单元510，发光单元510为图1所示的发光二极管晶片100，其以覆晶方式封装。在本实用新型的其他部分实施例中，发光单元510可为非覆晶型发光二极管晶片。粘合胶层520覆盖发光单元510，以及荧光胶层530覆盖粘合胶层520。
粘合胶层520与荧光胶层530的接触面具有粗糙化表面522，粗糙化表面522能破坏或降低光从粘合胶层520进入荧光胶层530时产生全反射的机会，而能引导光进入荧光胶层530并增加发光角度，更增加了光线的出光比例。其中，对粘合胶层520的上表面进行压印或微影蚀刻的方式来得到粗糙化表面522。在本发明的部分实施例中，压印可使用热压或冷压方式来形成粗糙化表面522。
在本实用新型的部分实施例中，粗糙化表面522为具有周期性凹凸结构的光子晶体。
在本实用新型的其他部分实施例中，荧光胶层530的上表面也为粗糙化表面，其能引导光由荧光胶层530进入空气中以增加光萃取率。在本实用新型的其他部分实施例中，荧光胶层530的粗糙化表面为具有周期性凹凸结构的光子晶体。
图6为根据本实用新型部分实施方式的发光二极管封装结构200的制备方法流程图。请先参阅步骤610，先提供发光单元210，发光单元210为图1所示的发光二极管晶片100，其以覆晶方式封装。
接着执行步骤620，点胶使粘合胶覆盖发光单元210，并形成粘合胶层220。粘合胶层220选用折射率介于1.5至1.7之间的透明材料，如环氧树脂、苯基硅、或其组合。
最后执行步骤630，点胶使荧光胶覆盖发光单元210，并形成荧光胶层230，其中荧光胶层230的折射率小于粘合胶层220的折射率。荧光胶层230的折射率则介于1.4至1.49之间，其中荧光胶层230包含硅胶以及荧光粉分散于硅胶中。
在本实用新型的部分实施例中，发光单元210为蓝光发光二极管(发光波段440nm-475nm)、红光发光二极管(发光波段610nm-660nm)、绿光发光二极管(发光波段500nm-535nm)、琥珀光发光二极管晶片(发光波段580nm-600nm)或紫外光发光二极管(发光波段360nm-400nm)。在本实用新型的部分实施例中，荧光粉为黄光荧光粉、绿光荧光粉、红光荧光粉、或其组合。
在本实用新型的部分实施例中，发光单元210为蓝光发光二极管晶片或紫外光发光二极管晶片，而荧光粉为黄色荧光粉。蓝光或紫外光与荧光粉激发后产生的黄光混成后形成白光，其中黄色荧光粉为钇铝石榴石荧光粉(Y3Al5O12:Ce,YAG)。
由上述本实用新型实施例可知，本实用新型具有下列优点。本实用新型所公开的发光二极管封装结构具有粘合胶层，其与发光单元以及与荧光胶层之间的粘附性良好，因而能提升发光二极管封装结构的稳定性，使荧光胶层不易于运作时剥落。此外，粘合胶层的折射率大于荧光胶层。光线由折射率大的介质进入折射率小的介质时产生发散，而能得到更大的出光角度，产生的光源更为均匀。
另一方面，更能对荧光胶层的表面，或荧光胶层与粘合胶层间的接触面进行压印或微影蚀刻来得到粗糙化表面。粗糙化表面能破坏并降低光线进入不同介质时产生全反射的机会，使大部分的光线能由发光二极管封装结构进入空气，大幅增加光萃取率。
虽然本实用新型已以实施例公开如上，然其并非用来限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，可作各种的选择和修改，因此本实用新型的保护范围由权利要求书及其等同形式所限定。
Claims (10)
1.一种发光二极管的封装结构，其特征在于，所述发光二极管的封装结构包含：
发光单元；
粘合胶层，其覆盖所述发光单元；以及
荧光胶层，其覆盖所述粘合胶层，其中所述粘合胶层的折射率大于所述荧光胶层的折射率。
2.如权利要求1所述的发光二极管的封装结构，其特征在于，所述荧光胶层与所述发光单元之间具有多个粘合胶层，所述多个粘合胶层的折射率互不相同。
3.如权利要求1所述的发光二极管的封装结构，其特征在于，所述粘合胶层的折射率介于1.5至1.7之间。
4.如权利要求1所述的发光二极管的封装结构，其特征在于，所述荧光胶层的折射率介于1.4至1.49之间。
5.如权利要求4所述的发光二极管的封装结构，其特征在于，所述荧光胶层包含硅胶以及荧光粉，所述荧光粉分散于所述硅胶中。
6.如权利要求5所述的发光二极管的封装结构，其特征在于，所述发光单元为发光波段为440nm至475nm的蓝光发光二极管晶片或发光波段为360nm至400nm的紫外光发光二极管晶片，而所述荧光粉为钇铝石榴石荧光粉(Y3Al5O12:Ce,YAG)。
7.如权利要求1所述的发光二极管的封装结构，其特征在于，所述荧光胶层具有粗糙化表面。
8.如权利要求7所述的发光二极管的封装结构，其特征在于，所述粗糙化表面位于所述荧光胶层的上表面。
9.如权利要求7所述的发光二极管的封装结构，其特征在于，所述粗糙化表面位于所述荧光胶层以及所述粘合胶层之间的接触面上。
10.如权利要求7所述的发光二极管的封装结构，其特征在于，所述粗糙化表面具有光子晶体结构。
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| GR01 | Patent grant | ||
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