TW200952153A - Solid state lighting component - Google Patents

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TW200952153A
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led
light
array
color
package
Prior art date
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TW098109589A
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English (en)
Inventor
Thomas Yuan
Bernd Keller
Eric J Tarsa
James Ibbetson
Frederick Morgan
Kevin Dowling
Ihor Lys
Original Assignee
Cree Inc
Koninkl Philips Electronics Nv
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Description

200952153 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 此發明係關於用於固態發光之方法且特定言之係關於包 含多個發光元件之小型單石固態燈。 本申請案係Keller等人於2007年1〇月31日申請之美國專 利申請案第11/982,275號之部分接續申請案並主張對其之 權利’且本申請案係Medendorp等人於2〇〇7年9月27日申請 之美國專利申請案第11/743,324號之部分接續申請案並主 張對其之權利。 【先前技術】 發光一極體（LED)係將電能轉換成光的固態裝置，並一 般包含半導體材料之一或多個活性層夾在相對摻雜的層之 間。Μ心跨該.專掺雜層施加一偏壓時’電洞與電子係注入 至該活性層中，其中其重新組合以產生光。光係自該活性 層並自該LED之所有表面發射。 為了在一電路或其他類似配置中使用一 LED晶片，已知 將一LED晶片封入一封裝中以提供環境及/或機械保護、色 彩選擇、光聚焦及類似者。一 LED封裝亦包括電引線、接 點或跡線，其用於將該LED封裝電連接至一外部電路。在 圖la所說明之一典型LED封裝1〇中，一單一LED晶片^係 藉由一焊料接合或導電環氧樹脂來黏著於一反射杯13上。 一或多個線接合11將該LED晶片12之歐姆接點連接至引線 15A及/或15B，其可附著於該反射杯13或與該反射杯13整 〇。可使用可包含諸如一磷光體之一波長轉換材料的囊封 材料16來填充該反射杯。藉由該LED以一第一波長發射的 139207.doc -4- 200952153 光可藉，該填光體吸收，其可以-第二波長回應地發射 光接著，整個裝配件係囊封於一透明保護樹脂14中，其 可以透鏡的形狀來模製以準直自該LED晶片12發射的 光。雖然該反射杯13可在一向上方向上引導光，但當該光 係反射時可此發生光學損失（即由於實際反射器表面之少 於100%的反射率所致，一些光可能藉由該反射器杯吸 收）。此外，對於諸如圖la所示之封裝10的封裝而言，熱 保留可能係一問題，因為可能難以透過該等引線15A、 15B操取熱。 圖1b中說明之一習知LED封裝20可更適合於可產生更多 熱的高功率操作。在該LED封裝20中，一或多個LED晶片 22係黏著至諸如一印刷電路板（pCB)載體、基板或子基板 23之一載體上。黏著於該子基板23上之一金屬反射器以圍 繞LED晶片22並將藉由該等LED晶片22發射的光自該封裝 20反射開。該反射器24亦為該等LED晶片22提供機械保 護。在該等LED晶片22上之歐姆接點與該子基板23上之電 跡線25A、25B之間製造一或多個線接合連接件丨丨。接 著’該專黏著的LED晶片22係以一囊封物26覆蓋，轉囊封 物可為該等晶片提供環境與機械保護同時亦用作一透鏡。 "亥金屬反射器24通常係藉由一焊料或環氧樹脂接合來附著 於該載體。 針對固態發光應用的典型LED組件嘗試藉由以儘可能高 的電流並以對於個別LED而言典型的低電屢來操作單一 LED晶片而實現高光輸出。對於更高動力操作，可能亦難 以轉移或消散藉由該LED晶片22產生的熱。子基板23可由 I39207.doc 200952153 諸如在導熱方面；ϊ；具效率的陶冑之材料製成。來自該led 晶片的熱通過進入該LED晶片之下的子基板中，但並不有 效地自該LED之下橫向地擴散。此增加的熱可導致該封裝 之減低的壽命或故障。 於系統層級，較高電流操作需要相對較昂貴的驅動器來 為此類組件提供恆定DC電流源。相反，以更低電流與更 高電壓操作SSL組件會提供更低成本的驅動器解決方式及 最終提供更低的系統成本。目前，此係藉由於電路板層級 串聯裝配一適合電流額定值之多個LED組件來實現。個別 組件之較高成本比此類解決方式之更低驅動器成本更重 要。 可將當前LED封裝（例如，Cree公司提供[ED) 限於輸入功率之層級中並且對於一些LED封裝而言該範圍 係〇_5至4瓦特。許多此等習知LED封裝併入一個led晶片 並且更尚光輸出係藉由將數個此等LED封裝黏著至一單一 電路板上來於該裝配件層級實現。圖2顯示包含黏著至一 基板或子基板34以實現更高光通量的複數個LED封裝32之 一此類分散式整合LED陣列30的斷面圖。典型陣列包括許 多LED封裝，為便於理解，其中圖2僅顯示兩個。替代 地’更高通量組件已藉由利用腔之陣列提供，其♦一單一 LED晶片係黏著於該等腔之每一者中。（例如，Lamina公 司提供的TitanTurboTM LED光引擎。） 此等LED陣列解決方式沒有所需要的led陣列解決方式 緊凑’因為其在鄰近LED封裝與腔之間提供延伸的非發光 「死空間」。此死空間提供更大的裝置，並可限制藉由如 139207.doc 200952153 光照明器具之構造。此等在提供併入 一準直透鏡或反射器之一單— 成形為一特定角度分佈的能力 之形狀因數或甚至更小内提供 1000流明及更高範圍内之光通 LED燈結構中提出挑戰。 小型光學元件來使輸出光束 。此使得難以提供在現有燈 弓丨導或準直光輸出的固態發 一較小光源遞送在 量位準之一 led組件的小
田剛问操作電壓照明器具解決方式於電路板層級將多個 離散LED組件整合為裝配件。為了實現所需光束形狀，將 個別光學透鏡與每—LED組㈣著，或必須制非常大的 反射器（大於現有習知來源的形式）。此等次要光學元件（透 鏡或反射器）係較大且昂責，並且此類單一晶片陣列之延 伸區域進一步提供一更貴的LED照明器具。此外，在該等 封裝與腔中自該等側壁反射的任何光亦可導致額外的光學 損失’使得此等總體LED組件更不具效率。 【發明内容】 依據本發明之一單石發光二極體（LED)封裝之一具體實 施例包含一LED陣列，其於少於3000 κ之一色溫產生具有 大於800流明之一光通量的光。 依據本發明之一封裝的另一具體實施例包含在一單一透 鏡之下以一實質上非矩形布局配置的LED晶片陣列。 依據本發明之一單石LED封裝的另一具體實施例包含以 一不對稱布局配置於一單一透鏡之下中的LED晶片陣列。 依據本發明之一單石（LED)封裝的另一具體實施例包含 一 LED晶片陣列。該等led晶片之每一者以一第一或第二 色彩發射光，其中以該第一色彩發射的LED晶片係關於以 139207.doc 200952153 該第二色彩發射的led晶片而隨機配置。 從以下詳細說明以及藉由範例說明本發明之特徵的附 圖’將明白本發明的此等及其他態樣與優點。 【實施方式】 本發明包含一單石LED組件，其具有黏著至一子基板上 以建立一單一小型光源元件的複數個LED晶片。如本應用 中所使用，單石指其中該等LED晶片係黏著於—個基板或 子基板上的LED組件。在一些具體實施例中，至少—此 LED晶片係以串聯電接點配置，其中不同具體實施例提供 多個串聯連接的LED或串聯/並聯互連配置之組合。本發明 允許L E D組件係以-特定晶片大小與總L E D發射面積來設 計與選擇以實現所需組件大小及以每個別晶片—led最$ 電流密度之所需光輸出。此允許該等LED組件以一特定成 本具備最佳效率。藉由靈活選擇一LED晶片大小，本發明 提供一組件，其針對特定應用驅動器成本解決方式以最佳 電壓與電流來操作。 一般而言，與更高電流與更低電壓相對以一更低電流與 更高電壓提供輸出功率的LED驅動器可併入更低成本電子 組件（例如功率FET)而不減低驅動器效率。取決於特定應 用，可能需要以不同位準（例如24 v、4〇 V、8〇 v或類似 者）來操作不同的LED組件。藉由利用不同大小的Led晶片 (假定該等晶片以相同電流密度操作），可調整該組件之操 作電壓。此外，針對該LED組件上的LED晶片之串聯與並 聯連接的不同組合在該等LED晶片之一者在操作中失靈的 情況下可提供最佳系統電壓並可提供冗餘。亦τ以更低或 139207.doc 200952153 更高電流密度來驅動不同的LED裝置。為了實現相同的光 輸出，針對該等LED晶片之每一者以更低電流密度的操作 會導致一更高LED組件效率，但可導致添加額外裝置的需 要。替代地，一更低LED組件效率與自陣列移除LED裝置 _ 的能力會係以每LED晶片一更高電流密度操作為目標的結 杲，其具有對陣列大小的對應影響。一單一腔内或在一單 一透鏡之下的單石整合LED晶片允許LED組件係以所需光 發射提供，而不實質上增加光源與組件大小。 ^ 藉由提供串聯連接的LED或串聯/並聯連接的LED，可減 低至該LED組件之外部接點的數目。針對每一串聯連接， 對應於針對每一 LED晶片之兩個接點僅需要兩個接點。在 具有一單一串聯連接的LED電路之一 LED組件中，可利用 少至兩個外部接點，而在具有兩個串聯連接的電路之一 LED組件中，可使用少至四個外部接點。與可在每一燈内 需要一 ESD晶片的併入許多LED燈之一系統解決方式相 φ 對，利用串聯連接的LED可能亦允許一減低數目之靜電放 電（ESD)保護晶片，其中一適合钳位電壓之一單一 ESD晶 片提供針對每一串聯連接的電路中之多個LED晶片的保 * 護。針對具有一單一串聯連接的電路之一 LED組件，可能 ^ 會使用一單一ESD晶片。 依據本發明之LED組件可以係設計以於不同光通量操 作。其亦可係設計以於不同色溫發射白光。在其他具體實 施例中，依據本發明之LED組件可於自6000 K向下至大約 2700 K之色溫操作。在一具體實施例中，該單石LED组件 139207.doc 200952153 於一少於3000 K之色溫以產生一大於8〇〇流明的白色光通 量之一多色彩LED晶片陣列來操作。該LED組件包含led 發射極晶片，其可以有利的電流與電流密度予以操作以允 許使用低成本、高功率效率發射極之操作。在一具體實施 例中，該電流可少於150 mA，例如在大致5〇至少於15〇 mA之範圍内。可於此電流範圍使用不同大小的led晶片 並可將各種大小的發射極整合於陣列中。 本文中參考特定具體實施例說明本發明，但應明白本發 明可以許多不同形式來體現而不應視為限於本文中提出的
具體實施例。特定言之，下文關於不同組態的led之陣列 來說明本發明，但應明白本發明可與使用其他固態發射極 的許多其他陣列組態_起使用。除該些所示之外該等組件 可具有不同形狀與大小’並且可在該等陣列中包括不同數 目之LED。s亥等陣列中之一些或所有該等可以一降頻 「、器塗層來塗布，該塗層通常包含一碟光體負載黏結劑 光體/黏結劑塗層」），但應明白可使用本發明來以用
;降頻轉換、保護、光擷取或散射之其他材料來塗布 LED。 亦應明白，該磷光體黏結劑可具有散射或光擷取粒子或 材料，並且該塗層可以係電活性的。此外，可在該等LED 上形成單一或多個塗層及/或層。一塗層可不包括磷光 包括一或多個磷光體、散射粒子及/或其他材料。一 塗層亦可包含提供降頻轉換的諸如一有機染料之一材料。 '夕個塗層及/或層，每一者與其他層及/或塗層相比較 139207.doc • 10- 200952153 可包括不同磷光體、不同散射粒子、π同光學特性(例如 透明度、折射率）及/或不同實體特性。 亦應明白，當稱一元件（例如，一層、區域或基板）在另 元件上」犄，其可直接在該另一元件上或亦可存在插 入兀件。此外，在本文中可使用諸如「内部」、「外部」、 /上部」、「之上」、「下部」、「之下」及「下面」之相對術 語及類似術語來說明一層或另一區域的關係。應明白，此 等術e吾θ在包含除該圖式中所示之方位外之該裝置之不同 方位。 雖然術語第一、第二等在本文中可用以說明各種元件、 ’m區域'層及/或區段’但此等術語不應限制此等元 件、組件、區域、層及/或區段。此等術語係僅用以將— 元件、組件、區域、層或區段與另一區$、層或區段區 刀因而，下面說明之—第一元件、組件、區域、層或區 段可稱為-第二元件、組件、區域、層或區段，而不脫離 本發明之教導。 本發明之具體實施例在本文中係參考斷面圖圖解加以說 月’其係本發明之具體實施例的示意性圖解。如此，該等 層之實際厚度可不同’並可預期該等圖解之形狀因⑽如） 製造技術及/或容限而發生變化。本發明之具體實施例不 應係視為限於本文所說明的特定區域形狀，而應包括因 (例如）製而產生的开）狀偏差。由於正常製造容限所致， 繪不或說明為正方形或矩形之—區域將通常具有圓形或彎 曲特徵。0而’圖中所說明的區域係示意性f，且其形狀 139207.doc 200952153 並不曰在S兑明一裝置之一區域的精確形狀，且亦不旨在限 制本發明之範疇。 圖3顯示依據本發明之一 LED組件40之一具體實施例， 其包含用於固持一 LED晶片陣列之一子基板42，其中該子 基板在其頂部表面上具有晶粒墊44與導電跡線46。包括 LED晶片48,其包含該LED陣列，其中該等lED晶片“之 每一者係黏著至該等晶粒墊44之一各別晶粒墊。線接合5〇 在該等導電跡線46與該等LED晶片48之每一者之間通過， 其中一電k號係透過該LED晶片48之其各別晶粒墊與線接 σ 50施加至该等LED晶片48之每一者。替代地，晶片 48可在該LED之一側（底部側）上包含共面電接點，其中大 部分發光表面係位於與該等電接點相對的LED側（上部側） 上。可藉由將對應於一個電極（分別係陽極或陰極）之接點 黏著至該晶粒墊44上來將此類覆晶LED黏著至該子基板42 上。可將另一 LED電極（分別係陰極或陽極）之接點黏著至 該等跡線46。T包括-選用反射器52，其係圍繞該等哪 晶片48黏著至子基板，不過在其他具體實施例中，該反射 器可配置於不同位置中並可不同地成形。此具體實施例令 的LED晶片48可以一單一色彩發射’或以一降頻轉換磷光 體塗布’其中每一類型之LED係至少連接至一個串聯連接 電路中。替代地，可分別以獨立的串聯電路將多種類型之 LED同時黏著於該子基板42上。在該等Led晶片之上包 括諸如一透鏡之一光學元件54。 該LED組件40係顯示具有三個LED晶片48，但應明白可 139207.doc -12- 200952153 包括更多LED晶片。至少一些該等LED晶片48係串聯互連 以最小化至該LED組件之接點數目並允許使用適合驅動器 以所需驅動電流（例如，在5〇至15〇 mA之範圍内）之操作。 在LED晶片之間的「死空間」係小於先前LED組件並通常 , 係少於0 ·5 0 mm。在一具體實施例中，取決於黏著程序， 間隔係0.15 mm至〇·〇ι mm，從而允許該等LED組件係密集 地配置於子基板42之頂部表面。此允許更小大小的裝置， ❹ 其可具有現有燈之一形狀因數或甚至更小，並可提供使輸 出光束成形為一特定角度分佈的能力。 圖4a至4d顯示依據本發明之一單石led組件60的另—具 體實施例，其包含黏著於一子基板64之表面上的晶片 62之一陣列。至少一些該等lED晶片62係互連於一串聯電 路中，其中所示具體實施例具有互連於一串聯電路中的以 一磷光體轉換器塗布之LED晶片，並且紅色發光lED編合 於一第二串聯電路上。在此具體實施例中，針對該等碟光 φ 體轉換的LED之色彩空間包含藉由座標a(uI=〇13 ; v’=0.42)、B(u’=0.13 ; ν’=0·57)、C(u，= 〇.26 ; v，=0.54)、 D(u' = 0.22 ; v’ = 0.51)及 E(u’ = 0.18 ; ν’ = 〇·42)建立的 uv 1976 CIE色彩空間中之四邊形。對應地，該等紅色LED覆篕藉 • 由座標E(u'=0.29 ; V=0.54)、F(u，= 0.3l ; v，=〇 56)、G(u,= 〇·55 ; V=0.55)及 H(u，=0.53 ; V|=0.47)建立的色彩四邊形。 應明白，依據本發明之不同具體實施例可具有以許多不同 方式配置的各種晶片類型之串聯互連電路，並如下文所說 明可包含串聯/並聯組合互連電路。 139207.doc -13- 200952153 該等LED晶片62較佳的係黏著於該子基板64之一實質上 平面表面上並係配置於一單_光學透鏡元件之下。在所示 具體實施例中，該組件6()以_所需色點與演色性指數作為 來自各種LED的光之組合來發射白光，並同時以高功效發 射所需光通量。 在依據本發明之不同具體實施例中，該等LED晶片62可 具有以不同方式配置的許多不同半導體層並可發射許多不 同色彩。LED結構、特徵及其製造與操作在此項技術中係 一般已知並在本文中僅簡要論述。可使用已知程序來製造 該等LED晶片62之層，其中—適合程序係使用金屬有機化 學汽相沈積（MOCVD)之製造。該等LED晶片之層一般包含 夾在第一與第二相對掺雜的磊晶層之間之一活性層/區 域’其全部係連續形成於一生長基板上。led晶片可形成 於一晶圓上並接著係切割以用於黏著於一封裝中。應明 白，該生長基板可保持為最終切割的LED之部分或可完全 或部分移除該生長基板。 亦應明白’亦可在該等LED晶片62中包括額外層與元 件，包括但不限於緩衝、成核、接觸及電流擴散層以及光 擷取層與元件。該活性區域可包含單量子井、多量 子井（MQW)、雙異質結構或超晶格結構。可自不同材料系 統來製造活性區域與摻雜層’其中較佳的材料系統係第ΠΙ 族氮化物基材料系統。第III族氮化物指在氮與週期表之第 ΙΠ族中的元素（通常係鋁（A1)、鎵（Ga)及銦（ιη))之間形成的 該些半導體化合物。該術語亦指三元與四元化合物，例如 139207.doc •14- 200952153 it化銘嫁（AlGaN)與氛化紹姻嫁（AlInGaN)。在一較佳呈體 實施例中，該等摻雜層係氮化鎵（GaN)而該活性區域係 InGaN。在替代性具體實施例中，該等摻雜層可以係
AlGaN、石申化鋁鎵（AlGaAs)或鱗化砷銦鎵鋁（AiGainAsP)。 . 該生長基板可由諸如藍寶石、碳化矽、氮化鋁（A1N)、 氮化鎵（GaN)之許多材料製成，其中一適合的基板係碳化 矽之一 4H多型體，不過亦可使用其他碳化矽多型體，包括 ❹ 3C、6H&15R多型體。碳化矽具有特定優點，例如比藍寶 石更接近地與第III族氮化物晶格匹配，並導致更高品質的 第III族氮化膜。碳化矽亦具有一非常高的導熱率，使得碳 化矽上之第ΙΠ族氮化物裝置之總輸出功率不受該基板之熱 消散限制（如同可形成於藍寶石上之一些裝置之情況”可 自北卡羅來納州Durham市的Cree Hesearch公司講得Sic基 板，且在科學文獻以及美國專利第Re 34,861、4,946,547 及5,200,022號中提出生產該等基板之方法。 ® 該等⑽晶片62亦可在頂部表面上包含-導電電流擴散 結構與線接合墊，該兩者係由—導電材料製成並係使用已 . 知方法沈積。可用於此等元件的一些材料包括I。、
Ni、In、A1、Ag或其組合及導電氧化物與透明導電氧化 m電流擴散結構可包含配置於該等led晶片62上之一 桃格中的導電指狀物，其中該等指狀物係間隔以增強自該 等墊至該LED的頂部表面内 电擴散。在插作中，一電
#號係透過一線接合施力0至今笑I 3專墊，如下文所說明，並且 該電信號透過該電流擴散結 傅，、6亥頂部表面擴散至該等 139207.doc -15- 200952153 LED晶片62中。電流擴散結構通常係用於其中頂部表面係 P型之LED中，但亦可用於n型材料。 可以一或多個磷光體來塗布該等LED晶片62之每一者， 其中該等構光體吸收至少一些LED光並發射一不同波長之 光’使得該LED發射來自該LED與該填光體的光之一組 合。在依據本發明之—具體實施例中，該白色發光LED晶 片62具有發射在藍色波長光譜内的光之一 LED並且該碟光 體吸收一些藍光與重新發射黃色。該等LED晶片62發射藍 光與黃光之一白光組合。在一具體實施例中，該磷光體包 含市售YAG:Ce ,不過可使用由基於（Gd, Y)3(A1Ga)5〇i2:Ce 系統之磷光體（例如，Y3A15〇i2:Ce(YAG))製成的轉換粒子 進行一完全範圍之較寬黃色光譜發射。可用於白色發光 LED晶片的其他黃色填光體包括：
Tb3_xREx〇12:Ce(TAG)，RE=Y、Gd、La、Lu ;或 Sr2-x_yBaxCaySi〇4:Eu。 發射紅光的LED晶片62可包含LED結構與准許紅光直接 自該活性區域發射的材料。替代地，在其他具體實施例 中’該等紅色發光LED晶片62可包含藉由吸收該LED光並 發射一紅光之一磷光體覆蓋的led。適合於此結構之一些 填光體可包含： 紅色
Lu2〇3 : Eu3 + (Sr2-xLax)(Ce1.xEux)04
Sr2Ce1.xHux〇4 139207.doc -16 - 200952153
Sr2-xEuxCe〇4 SrTi03：Pr3+,Ga3 +
CaAlSiN3:Eu2+
Sr2Si5N8:Eu2+ 可使用許多不同方法以一磷光體來塗布該等LED晶片 62’其中一適合的方法係在兩者標題為「晶圓層級碌光體 塗布方法及利用該方法製造之裝置（Wafer Level Phosphor
Coating Method and Devices Fabricated Utilizing Method)」的美國專利申請案第11/656,759與11/899,790號 中說明，該兩者以引用方式併入本文中。替代地，可使用 諸如電泳沈積（EPD)的其他方法來塗布該等LED，其t 一 適合EPD方法係在標題為「半導體裝置之閉路電泳沈積 (Close Loop Electrophoretic Deposition of Semiconductor Devices)」的美國專利申請案第11/473,〇89號中說明，其亦 以引用方式併入本文中。應明白，依據本發明之led封裝 亦可具有不同色彩之多個LED，其一或多者可係白色發 光。 該子基板64可由許多不 ^ 同材料形成，其中一較佳材料係 電絕緣的（例如，一介電- %件），其中該子基板係在該LED 陣列與該組件背側之間。_ 錄子基板可包含一陶瓷（例如， 氧化鋁、氮化鋁 '碳化妙 )或一聚合材料（例如，聚醯胺與 聚酯）等。在該較佳具懸. 貧施例中，該介電材料具有一高 導熱率，例如氮化紹與碟 欠化矽。在其他具體實施例中，該 子基板64可包含高度反射 W材料（例如，一反射陶瓷或如銀 139207.doc 、17· 200952153 之金屬層）’以增強自該組件之光榻取。在其他具體實施 例中，該子基板64可包含一印刷電路板（PCB)、氧化鋁、 藍寶石或矽或任何其他適合材料，例如可自明尼蘇達州善 。森（Chanhassen)市的 The Bergquist公司購得之T-Clad熱包 覆、邑、彖基板材料。針對PCB具體實施例，可使用不同pcb 類型’例如標準FR·4 PCB、金屬核心PCB或印刷電路板之 任何其他類型。
曰應明白’可使用併入包含複數個子基板的子基板面板或 曰圓之方法來製造依據本發明之LED組件。該等子基板 64之每者可以其本身的LED陣列與光學元件66來形成， 使付可杈跨該子基板面板形成多個LED組件60。接著，可 自。亥，基板面板切割多個LED組件6G。每—子基板64亦可 包含諸如黏著於子基板之—平面表面上的複數個「子基 ，」，裝配件之類的元件之一更複雜組合。如下文更充分說 明’该等子基板裝配件可具有不同功能性，例如為各種 LED晶片提供ESD保護。
LED封裝6〇中的子基板64之大小可取決於諸如㈣之大 小與數目的特定因數而改變。在一具體實施例中，該子基 ^之側可以係大致12麵乘13 mm。進—步應明白該子 土板64可具有其他形狀，包括圓形、印形、矩形、六邊形 或其他多邊形狀。 =考圖5,該子基板“之頂部表面係顯示具有具圖案 導電特徵68之平面表面，該等圖案化導電特⑽可包括 曰曰粒附著塾70與互連導電跡線72。此等特徵^使用已知接 139207.doc -Ιδ · 200952153 觸方法來為至該等LED晶片62(圖4a至4c所示）之電連接提 供導電路徑。可使用已知方法與材料將該等lEd晶片62之 每一者黏著至該等附著墊70之一各別附著墊，其使用可以 或可以不包含一助熔材料的習知悍料材料來黏著。同樣， • 可取決於該等LED晶片62之幾何形狀使用已知表面黏著或 . 線接合方法來將該等LED晶片62黏著與電連接至該等導電 跡線72。替代地，可如上面所說明將覆晶LED黏著於 ❹ 附著墊與導電跡線上。 、μ 該等附著墊70與互連跡線72可包含許多不同材料，例如 金屬或其他導電材料，並且在一具體實施例中其可包含使 诸如電鑛之已知技術所沈積的銅。在一典型沈積程序 中，一欽黏合層與銅晶種層係循序濺鍍至一基板上。接 著，將大致75微米的銅電鍍至該銅晶種層上，不過可使用 不同金屬厚度。接著，可使用標準微影程序來圖案化所沈 積的所得銅層。在其他具體實施例中，可使用-遮罩來濺 Φ 鑛該層以形成所需圖案。 彳 在依據本發明之其他具體實施例中，一些或所有該等特 • 除銅之外可包含其他額外材料。例如，可以額外金屬 或材料來電鑛或塗布該等晶粒附著墊以使其更適合於黏著 亥等LED晶片62之-者。可以黏合或接合材料或反射與阻 障層來電鍍該等附著墊。 ” 如上面所說明，該等LED晶片62係互連於兩個串聯電路 中/亥等串聯電路分別包含磷光體塗布的LED晶片與k色 發光LED晶片。該LED組件包含接合塾，#用於將—各別 139207.doc -19· 200952153 電信號施加至該等白色與紅色發光led。如圖扑所最佳顯 示，第一接合墊74與第二接合墊76係提供於該子基板64之 表面上以用於將一電信號施加至該lED陣列62之串聯紅色 LED晶片。亦提供第三接合墊78與第四接合墊肋以用於將 一電信號施加至該LED陣列62之串聯連接之磷光體塗布的 LED晶片。該LED組件可包括標記以協助進行與針對指定 . 為R1與R2的紅色LED晶片之適當接合墊及針對指定為bi 與B2的白色發光LED之接合墊的正確電連接。該等導電跡 線72提供針對該等紅色與藍色串聯連接的電路之互連方 ❿ 案，並在一具體實施例中，該互連方案提供在一單一層中 的互連’其中少於兩個之跡線在該等led之間延伸。 可藉由提供與該等第一、第二、第三及第四接合墊之外 部電接觸（例如，藉由線或帶接合或諸如引線之焊接、特 殊連接器或將該LED組件黏著至（例如）一 ρ〇Β上之導電路 徑的其他連接方法）來將電信號施加至該LED組件6〇。在所 示具體實施例中，該LED組件60係配置以用於使用表面黏 著技術來黏著。該LED 60包含第一表面安裝墊82、第二表 © 面安裝墊84、第三表面安裝墊86及第四表面安裝墊88(圖 切中所最佳顯示），其可至少部分地與該子基板之前側上 · 的其接合墊74、76、78、80之對應接合墊對準而形成於肖 ， 子基板64之後表面上。透過該子基板64在對應表面黏著與 接合墊之間形成導電導通孔90，使得當一信號係施加至該 等表面安裝墊82、84、86、88時，其係透過其導通孔傳導 至其對應接合墊。該等表面安裝墊82、84、86、88允許該 139207.doc -20· 200952153 LED封裝60之表面黏著，其中待施加至該led組件的電信 號係施加至該等表面安裝墊。該等導通孔90與表面安裝墊 82、84、86、88可由使用不同技術所沈積的許多不同材料 製成，例如用於附著與接合墊之該些材料。 . 應明白，該等表面安裝墊82、84、86、88與導通孔90可 . 以許多不同方式來配置並可具有許多不同形狀與大小。其 他具體實施例可使用除導通孔以外的結構，包括在安裝墊 φ 與接觸墊之間的子基板之表面上的一或多個導電跡線，例 如沿該子基板之側表面。 亦可在該子基板的頂部或底部表面上包括一焊料遮罩從 而至少部分地覆蓋該等導電跡線72、其他導電特徵之部分 或陶瓷表面之部分。通常不覆蓋接合墊與晶粒附著墊，其 中該焊料遮罩在隨後處理步驟期間保護該等導電跡線7 2及 其他覆蓋的特徵並尤其將該等LED晶片62黏著至該等晶粒 附著墊70。在此等步驟期間，可存在焊料或其他材料沈積 e 於不合需要的區域中之危險，其可導致對該等區域的損壞 或導致電短路。該焊料遮罩用作一絕緣與保護材料，其可 減低或防止此等風險。 • 該LED組件6〇亦可包含用以免受來自靜電放電（ESD)之 * 損壞的元件’並可以係在或不在該子基板64上。可使用不 同元件’例如各種垂直矽（Si)齊納（Zener)二極體、並聯配 置並與該等LED晶片62反向偏壓的不同led、表面黏著變 阻器及橫向Si二極體。在使用一齊納二極體的具體實施例 中’可使用已知黏著技術來將其黏著至分離附著塾。該二 139207.doc •21- 200952153 極體係相對較小，使得其不覆蓋該子基板64之表面上的過 多區域’並且當利用串聯耦合的LED之群組時，針對每— 串聯群組僅需要一個ESD元件。 需要具有密集地配置於該子基板64上的LED晶片62以最 小化該子基板64之大小與該組件之佔用區並在具有發射不 同色彩之光的LED晶片62之該些具體實施例中增強色彩現 合。然而，對於彼此接近的LED晶片62而言，來自該等 LED晶片62的熱可擴散至鄰近LED晶片62或可累積於子基 板64在該等LED晶片62之下的集中區域中。為了在操作期 間增強藉由該等LED晶片62產生的熱量之消散，該LED組 件60可包含用以增強熱消散的整合特徵。用以增強在該子 基板64之前側上的熱消散之一方式係具有導熱並超出該等 led晶片之邊緣在該子基板64之前表面上延伸的晶粒附著 墊。來自該等LED晶片之每一者的熱可擴散至其晶粒附著 墊中並超出該等延伸的晶粒墊之寬度從而提供一更大的表 面面積以消散熱。然而，更大的晶粒墊可以係該等led能 彼此接近之一限制因素。 在一些具體實施例中，該等]LED晶片可保持密集地配置 並可藉由具有由一導電與導熱材料製成之晶粒附著墊70與 互連跡線72來增強自組件6〇中的LED晶片62之熱消散。在 及組件之操作期間，可透過附著墊7〇與跡線Μ來施加電信 號且熱可同樣自led晶片擴散至附著墊70與跡線72中， 其中其可透過該子基板消散或係^可使料多不同的 導電與導熱材料’其中—較佳材料係諸如銅之一金屬。 139207.doc 200952153
現參考圖4d，為了進—步增強熱消散，LED組件6〇可進 一步包含在該子基板64之後表面上之一中性金屬化墊92。 關於金屬化墊92，中性指該墊92不係電連接至LED晶片或 该等特徵68。該金屬化墊％較佳的係由一導熱材料製成並 較佳的係與該等LED晶片62至少部分垂直對準。可將不透 過附著墊70與跡線72擴散的來自LED晶片之熱傳導至直接 在該等LED曰曰片62之下與周圍的子基板64_。該金屬化塾 92可藉由允許在該等LED晶片62之下與周圍之此熱自其可 消散之處擴散至該金屬化墊％中或更容易傳導至適合的散 熱片來協助熱消散。該墊92係顯示為矩形，但應明白，其 可具有序多不同形狀與大小並可包含具有不同形狀與大小 的複數個塾。熱亦可自該子基板64之頂部表面透過該等導 通孔90傳導，#中該熱可擴散至其中其亦可消散的第一及 第一安裝墊82、84、86、88中。 可在該等LEDW 62之上在料基板64之頂部表面上形 成—光學元件或透鏡66,以提供環境及/或機械保護與光 束成形兩者’同時辅助自該等咖62之光操取與光束之成 形。該透鏡66可處於該子基板64上的不同位置中其㈣ 透鏡66係如所示與大致處於該透鏡基底之中心的led晶片/ 陣列，中心對準而定位。在一些具體實施例中，該透㈣ 係與4等LEDW 62及該頂部表面64直接接觸形成。在立 他具體實施例中’在該等LED晶片62該透鏡66之間可存^ 一介入材料或層，例如-波導或空氣間隙。與該等咖晶 片62直接接觸提供㈣優點，例如改良的光操取與易於製 139207.doc -23- 200952153 造。 在一具體實施例中’可使用不同模製技術來在該子基板 64與LED晶片62上被覆成形該透鏡66，並且該透鏡66可取 決於光輸出之所需形狀而係許多不同形狀。一適合的形狀 如所不係半球形，其中替代形狀之一些範例係橢圓子彈 形、平坦形、六邊形及正方形。半球形透鏡可提供具有 120度FWH1V[之一本質上朗伯（lambenian)發射，而其他光
學透鏡可具有其他形狀以提供以不同角度的不同發射圖 案。 對於半球形具體實施例，可使用許多不同的透鏡大小 其中典型半球形透鏡係在直徑上大於5 其中一具體 施例係大於大致U mm。較佳的LED陣列大小與透鏡直 比應少於大致0.6，並較佳的係少於〇 4。對於此類半球 透鏡，該透鏡之焦點應與該等LED晶片之發射區域本質 處於相同水平平面。
在其他具體實施例中，該透鏡可具有大約等於或大於; 跨該LED陣列之距離或該LED陣列之寬度的較大直徑。^ 於圓形LED陣列而言，該透鏡之直徑可大致等於或大於言 7陣列之直徑。針對此類透鏡之焦點較佳的係在藉由衾 晶片之發㈣域建立的水平平面m類透^ 優^用以在更大立體發射角上擴散光的能力並因此允約 一更寬廣的照明區域。 可將許多不同材料用於該透鏡66，例如聚石夕氧、塑勝、 環氧樹腊或玻璃，丨中—適合的材料可與模製程序相容。 139207.doc •24· 200952153 聚♦乳適合於模製並提供適合的光學透射特性。其亦可耐 受後續回焊程序且不顯著隨時間劣化。應明白，亦可以抗 反射塗層來紋理化或塗布該透鏡66以改良光掏取或可包含 諸如磷光體或散射粒子之材料。 • 在-具體實施例中，使用-模製程序，其同時在一子基 板面板上在許多LED陣列之上形成透鏡66。一此類模製程 序係稱為壓縮模製’其中提供一模具，其具有複數個腔， φ 忒等腔之每一者具有該透鏡之一倒轉形狀。每一腔係配置 以與該子基板面板上的L E D陣列之一各別L E D陣列對準。 該模具係載有填充該等腔的液體形式之一透鏡材料，其中 較佳材料係液體可固化聚矽氧。可將該子基板面板移向該 腔，其中該等LED之每一者係嵌入於該等腔之一各別腔内 的液體聚矽氧中。在一具體實施例中，一聚矽氧層亦可保 持於相鄰透鏡之間’其提供在該子基板之頂部表面之上的 一保護層。接著，可使用已知固化程序來固化該液體聚矽 〇 氧。接著，可自該模具移除該面板，並且該面板可包含複 數個透鏡’其每一者係在該等LED陣列62之一各別LED透 鏡之上。接著’可使用已知技術來從該子基板面板分離或 切割該等個別LED組件。 ’ 依據本發明之其他具體實施例可包含用以增強熱消散的 不同特徵。圖6a至6c顯示依據本發明之一 LED組件100的 另一具體實施例’其包含黏著至一子基板1〇4之一 LED陣 列102 ’其中一光學元件或透鏡1〇6係在該LED陣列102之 上’全部類似於上面圖4a至4d中說明的LED組件60中之對 139207.doc -25- 200952153 應疋件。包括導電導通孔108，其通過該子基板1〇4以提供 該等接合墊110與表面安裝墊112之間的電連接。此允許該 led组件之表面黏著，但應明白，可包括其他特徵以允許 其他黏著技術。該led組件100進一步包含中性金屬化墊 114以協助熱消散，如上面所說明。 為了進一步協助LED組件100中的熱消散，該子基板1〇4 可包括併入該子基板内的額外熱特徵。此等特徵可用於由 許夕不同材料製成的子基板中，但尤其適用於陶瓷子基 板該等額外特徵可包含在該子基板104内部之一熱擴散 ◎ 層116,但較佳的係不電連接至該等導通孔1〇8。該層h6 較佳的係配置於該LED陣列1〇2之下，使得來自該陣列丨 之熱擴散至該層116中。該層116可由許多不同的導熱材料 袭成，包括但不限於銅、銀或其一組合。該LED紐件亦可 la郤刀熱導通孔118，其在該熱擴散層116與該中性金屬 化墊114之間延伸。在所示具體實施例中，該等部分熱導 通孔118不突出通過該層116至該子基板1〇4之頂部表面以 針對該LED陣列102及其對應安裝墊維持一平坦黏著表 © 面。然而應明白，在一些具體實施例中，該等導通孔可至 邛分地突出於該熱擴散層 116之上。 可使用不同方法來將該層116與部分導通孔118形成於該 子基板内，其中一適合方法利用高或低溫共燒陶瓷技術或 多層厚膜後燒技術。在其中該層116係由銅或銀製成之該 些具體實施例由於此等材料之高導熱性質所致可使用 厚膜共燒或後燒程序，以產生所需組態。用以形成該擴散 139207.doc •26- 200952153 層116與導通孔118之其他製程可以係透過產業中一般所知 的多層印刷電路板與撓性電路板技術。 圖7與8顯示具有一不同形狀透鏡的依據本發明之單石 LED組件的額外具體實施例。圖6中的led組件140包含以 ' 陣列方式黏著至一子基板144的LED晶片142，其中一平 坦光學透鏡覆蓋該等LED晶片。圖7中的LED組件150包含 以一陣列方式黏著於一子基板154上的LED晶片152，其中 φ 一聚集光學透鏡156係在該等LED晶片152之上。該聚集透 鏡156包括複數個凸面光學特徵，其用以控制自該LED陣 列之光擷取與將發射光成形為特定光束形狀與發射角度。 在其他具體實施例中’該聚集透鏡可包括凹面光學特徵或 凸面與凹面特徵之一組合’例如一菲埋爾（Fresnei)透鏡。 依據本發明之其他單石LED組件可併入若干不同特徵， 例如一光纖、鏡、反射器、散射表面或透鏡，或其组合。 此等特徵可用以引導或以其他方式修改來自該組件之光的 φ 分佈。該LED組件60之透鏡配置亦係容易地調適以與次要 透鏡或光學元件一起使用，終端使用者可將該次要透鏡或 光學元件包括於該透鏡之上以促進光束成形。此等次要透 • 鏡在此項技術中一般為人所知，其中許多次要透鏡係市售 ' 的。 如上所述，該LED陣列中的LED晶片較佳的係使用該等 互連電跡線以在該子基板上提供發射極之密集封裝之一方 式來配置，其中該等LED發射極之間的非發射空間係最小 化。該空間可在不同具體實施例中改變並可在一具體實施 139207.doc -27- 200952153 例中在LED晶片之間改變。該等LED晶片之間的距離之範 圍可以係自5微米或更少至500微米或更多。在一具體實施 例中，該空間係1 50微米或更少。 在一些具體實施例中，該等發射極係以一實質上對稱的 二維布局以一陣列方式配置於該子基板表面上。在此等具 體實施例之一者中，該陣列中的LED係密集地配置成實質 上球形。對於具有以不同色彩之光發射的LED之群組的 LED陣列而言，一對稱圖案尤其適用於該LED陣列中的更 小LED，其中不同色彩可在該陣列中係互混以實現所需色 彩混合。對於具有更大LED之陣列而言，一不對稱陣列可 增強色彩混合。 在其他具體實施例中，可相對於以其他色彩之光發射的 LED按一系統幾何順序來配置以一特定色彩之光發射的 LED。在一此類具體實施例中，可將不同色彩之光的LED 配置成針對每一色彩群組大致相同的内接區域之實質上圓 形陣列，並且LED之群組可相對於彼此徑向偏移。 該LED組件60之不同具體實施例可具有不同大小的LED 及不同數目的LED之LED陣列，其中特定因數可適用於決 定針對兩者的所需配置。對於更大的LED大小而言，可以 更少的LED提供所需光通量，但在利用發射不同色彩之光 的LED之LED組件中，更大的LED可導致無效的色彩混 合。為了改良色彩混合，可使用更大數目之更小LED。然 而，此可導致更複雜的互連方案。 該等LED陣列亦可具有實質上相同大小的LED。在一具 139207.doc • 28· 200952153 體實施例中，該LED晶片大小區域係少於500微米，而在 其他具體實施例中，該晶片大小區域係大於500微米，例 如大致700微米之一晶片大小。該等LED發射極之邊緣可 以係不同長度，其中一具體實施例具有大致〇.4至〇.7 mm - 之長度。可將許多不同數目之LED晶片包括於該陣列中， . 並且在一些具體實施例中，LED晶片的數目係大於20,但 亦可使用更少的LED晶片。該LED組件60包含26個LED晶 片，20個係白色發光LED晶片而6個係紅色發光LED晶片。 如上面所說明’至少一些led發射極係串聯電連接以提 供至少一串聯電路，其中該led陣列組件能夠發射多個色 彩之光’包括白光。在存在具有發射不同色彩之光（例如 白色與紅色）的LED群組之陣列的一些具體實施例中，每一 色彩之LED係串聯電連接。如上面所說明，該LED組件6〇 可提供至此等串聯電路之各別電連接以分離地針對每一電 路控制操作電壓與電流。可將此類電連接墊提供於前側、 Φ 後側或兩者上。後側電極在PCB板上提供SMT黏著能力。 圖9顯示可用於圖4a至4d所示的LED晶片之陣列的兩個 串聯連接LED電路之一具體實施例的示意圖。該第一争聯 電路160包含二十（20)個磷光體塗布LED晶片162(僅顯示8 - 個），其可包含以一或多個磷光體塗布的串聯連接藍色發 光LED ^該組合LED與磷光體發射將藍色轉換成綠色及/或 黃色光譜範圍，其中該LED發射來自該LED與磷光體的光 之一混合光組合。該第二串聯j 7〇包含6個串聯連接紅色發 光LED晶片172。可將各別電信號施加至該第一電路16〇與 139207.doc -29· 200952153 該第二電路170，使得每一者可藉由一不同驅動電流來驅 動。 該等紅色LED晶片可提供直接發射而不使用一轉換器材 料。為了便於理解，磷光體塗布LED晶片162與紅色LED晶 片172在該示意圖中係顯示為實體分離，但當實體置放於 該陣列中時可隨機混合紅色與白色LED晶片。來自該等第 一與第二串聯連接電路之混合發射可以係冷或暖白光。該 發射可具有不同演色性，其中一具體實施例具有一大於8 5 之演色性指數。 允許各別電信號係施加至該陣列内的構光體塗布與紅色 LED晶片允許不同LED色彩群組之獨立電控制。特定言 之’此可允許至不同群組的獨立驅動電流。在一具體實施 例中’與該等鱗光體塗布LED晶片相比較，該等紅色led 晶片可具有一不同溫度敏感度，並且隨著溫度上升，可有 必要增加至該等紅色LED晶片之驅動電流以分別維持所需 光通量或減低透過該等磷光體塗布LED之驅動電流。亦可 藉由隨溫度改變驅動電流來補償該等磷光體塗布led晶片 之任何溫度敏感度。此允許該LED陣列透過不同溫度於或 接近所需色點發射。在其他具體實施例中，可知道針對該 等LED組件之可能溫度範圍。接著，可針對該範圍來設計 該等LED組件，使得該等驅動條件係存在。 在其他具體實施例中，可使用磷光體塗布與紅色發光 LED之不同組合來實現所需演色性指數。在具有⑼個墙光 體塗布發光LED晶片與6個紅色發光LED晶片的具體實施例 J39207.doc •30· 200952153 中，該等磷光體塗布LED晶片較佳的係以一磷光體塗布， 該磷光體具有對應於1976 CIE色彩座標系統中的大約0.220 之u'與大約0·560之ν'的發射特性。來自該LED組件的對應 混合白光發射具有一大約2800 K之色溫與一 >85之演色性 指數。對於以具有對應於大約0.206之u'與大約0.560之ν'的 發射之一磷光體塗布的磷光體塗布LED晶片而言，可將18 個白色LED晶片與8個紅色發光LED晶片組合以達到所需色 溫與演色性指數。此對應於更接近CIE曲線上之黑體轨跡 (BBL·)發射的磷光體塗布LED晶片需要更少紅色發光 LED，而相反，更遠離該BBL發射的磷光體塗布LED晶片 可能需要一更大的紅色光通量或一更大數目之紅色發光 LED以達到在該黑體軌跡上之一白色發射。應明白，亦可 使用磷光體塗布LED晶片與紅色LED晶片之其他比率與色 點來以不同白色發射特性作為目標。 如上面所論述，不同數目之串聯連接led晶片電路可影 0 響依據本發明之LED組件的操作電壓與電流。圖10顯示比 較針對Cree公司提供的市售EZ700與EZ1000 EZBright™ LED晶片之不同1〇〇〇流明[ED組件配置的圖表。在一單一 串聯連接電路中使用具有二十四（24)個晶片之EZ700，可 • 使用〇.175安培之操作電流與76.8伏特之電壓。此提供最低 成本驅動器解決方式。隨著串聯連接電路的數目增加，所 需要的驅動器電流亦增加同時該驅動器電壓減小。此通常 增加該等驅動器之成本，但額外串聯連接電路允許對該 LED組件中之LED晶片的更大控制。電壓或電流需求對發 139207.doc 200952153 射控制之類似取捨適用於具有十二（12)個EX 1000 LED晶片 之LED組件。 依據本發明之LED陣列亦可包含以一串聯/並聯互連配置 的LED晶片之陣列。圖11顯示包含配置成三乘六串聯/並聯 互連的十八（18)個白色LED晶片182的一串聯/並聯互連180 之一具體實施例，其包含串聯連接的三組六個LED晶片 · 182。接著’並聯耦合該三組。此串聯/並聯配置可降低驅 動該LED所必需的電壓’同時仍允許減低的驅動電流。該 互連180亦可包含接續器184或互連節點，其係置放在一或 © 多個串聯連接LED之群組之後與該等LED之間。該等接續 器184允許該電信號係施加至該等[ED以旁通一失靈LED。 例如’若LED晶片1 82失靈’則會中斷施加至串聯跟隨的 LED之電信號。藉由包括旁通接續器184，該電信號可透 過（例如）接續器1 84來旁通失靈LED晶片1 82，使得該電信 號可傳遞至自該失靈LED晶片1 82串聯跟隨的LED晶片。 圖12顯示具有串聯耦合的兩組九個[ED晶片192的一串 聯/並聯互連190之另一具體實施例，其中該兩組係並聯耦 ® 合。包括接續器194以旁通失靈LED晶片。不同串聯/並聯 互連可具有不同配置’包括具有相同或不同數目之led晶 - 片的不同串聯輛合LED晶片。例如，所示十八（18)個LED 晶片可具有五、六及七個之串聯LED電路，其中該等串聯 電路之每一者係並聯耦合。 在其他具體實施例中，可提供LED之色彩子群組，其組 合以實現會以其他方式藉由一單一色彩群組提供的特定色 139207.doc -32- 200952153
彩。例如，若需要提供來自該第—色彩群組之一特定色彩 發射，則該群組可包含於特定所需色線發射的磷光體塗布 讓。包含紅色發光LED之—第二色彩群組可具備來自處 於或接近該CIE曲線之黑體線上之所需發射的第一與第二 群組之所得組合發射。在特定情況下，可能需要包括兩個 或兩個以上之串聯連接子群組以實現來自該等第一或第二 群組之一者的所需色彩。藉由範例，可利用兩種色彩子群 組來提供該第-色彩群組之發射。若來自該第—群組的所 需發射處於—特定色線，則該第—子群組可發射在該色線 之下的光而該第二子群組可發射在該色線之上的光。來自 該等子群組的光之組合可提供會以其他方式藉由該第一群 組提供的所需光。 可串聯耦合該等子群組，使得可獨立控制每一者以提供 所需光通量與色彩混合，並補償發射無效率。在其中該等 子=組之通量係使得相同電信號之施加導致所需色點^具 體實施例中，可將相同信號施加至該等子群組之每一者。 本發明係關於許多不同LED晶片配置，其中該等個別 LED晶片係藉由一轉換磷光體塗布或自其活性區域直接發 射光。在-替代具體實施例中’單一或複數個串聯連接 led晶片電路可包含LED晶片，其中所有led晶片係以一 單一降頻轉換材料塗布。來自該LED與該降頻轉換材料之 混合發射可以係冷或暖光。在一具體實施例中，所有該等 LED晶片發射極皆係以磷光體覆蓋的藍色LED。 應明白，可將該等陣列中之LED晶片配置為—或多個多 139207.doc -33- 200952153 晶片LED燈，如標題為「用於提供高演色性指數暖白光之 多晶片發光裝置及包括其之燈具（Multi_Chip Light Emiuing
Device for Providing High-CRI Warm White Light and Light Fixtures Including the Same)」的美國專利公開案第2〇〇7/ 0223219號中所說明，其揭示内容以引用方式併入。 另一具體實施例可包含單一或複數個串聯連接LED電 - 路，其中包含LED的所有該等LED晶片係以諸如一磷光體 . 的兩個或兩個以上之降頻轉換材料塗布。該組合的led與 磷光體發射可覆蓋不同光譜範圍，例如藍色、綠色、黃色 〇 及紅色光譜範圍。該混合發射可以係冷或暖白光，其中在 該黑體軌跡上或在其一 8段差Mac Adam橢圓内之一色點具 有大於85之高演色性指數。該磷光體組成物可以係（例如） 選自上面論述的材料。 在其他具體實施例中，依據本發明之一 LED組件可包含 複數個串聯連接電路，其分別包含自其活性區域直接發射 光的LED晶片’其中至少一串聯電路提供紅色、綠色及藍 色發光LED。在其他具體實施例中，亦可添加串聯連接 〇 LED電路，其發射青色、黃色及/或琥Μ。該LED組件較 佳的係發射具有_大於85之高演色性指數的來自串聯電％ 的光之一白光組合。 其他具體實施例可包含不同LED晶片，其中㈣於不肖 · 波長處發射。例如，在上面其中結合—或多個構光體發射 ，的該等發射極之至少—者包含—較短波長發射極的LED 晶片組態之任—者巾，可使用一紫外線發光㈣作為該 139207.doc -34- 200952153 LED。此導致該等LED晶片之主要發射成分來自塗布該紫 外線LED的磷光體。以下磷光體之每一者展現在該UV發射 光譜中之激發，提供一所需峰值發射，具有有效光轉換並 具有可接受斯托克斯（Stokes)偏移： . 黃色/綠色 (Sr，Ca，Ba)(Al，Ga)2S4:Eu2+
Ba2(Mg,Zn)Si207:Eu2+ ❿ GdowSro.nAlusOxFuiEi^+o.oe. (Bai-x-ySrxCay)Si04 ： Eu Ba2Si04：Eu2+ 尤其適用於整合的依據本發明之LED組件係固態發光照 明器具，並提供該等照明器具中的表面黏著或線接合黏 者由於如上面所說明之減低的裝配件需求與照明器乍之 佔用區連同減低的驅動器成本所致，該等LED組件提供每 成本提供之流明的改良。 © 雖然已參考其特定較佳組態詳細說明本發明，但其他版 本亦可行。因此，本發明之精神與範疇不應限於上面說明 的版本。 【圖式簡單說明】 . 圖1&顯示一先前技術LED燈之一具體實施例的斷面圖； 圖lb顯示一先前技術LED燈之另一具體實施例 圖； 圖2顯示一先前技術LED組件之—具體實施例的斷面 圖； 139207.doc -35- 200952153 圖3顯示依據本發明之一 LED組件之一具體實施例的斷 面圖； 圖4a係依據本發明之一 LED組件之另一具體實施例的斷 面圖； 圖4b係圖4a所示之LED組件的透視圖； 圖4c係圖4a所示之LED組件的俯視圖； 圖4d係圖4a所示之LED組件的仰視圖；
圖5係針對依據本發明之一 LED組件的晶粒附著墊與導 電跡線之一具體實施例的俯視圖； 圖6a係依據本發明之一 LED組件之另一具體實施例的斷 面圖； 圖6b係圖6a所示之LED組件的子基板之—部分的詳 面圖； 圖6c係圖6a所示之led組件的仰視圖； 圖7係具有一平坦透鏡的依據本發明之一 L· E D組件之另 一具體實施例的斷面圖；
圖8係具有一聚集光學透鏡的依據本發明之一 組 之另一具體實施例的斷面圖； 圖9係針對依據本發明之_ LE〇組件之一具體實施例 一LED晶片互連之示意圖； 圖1〇係顯不針對本發明之不同具體實施例的不同電流 電壓操作需求的圖表； 圖η係針對依據本發明之一LED組件之另一具體實施 的-LED晶片互連之示意圖；以及 139207.doc • 36 - 200952153 圖12係針對依據本發明之一LED組件之另一具體實施例 的一 LED晶片互連之示意圖。 【主要元件符號說明】 10 LED封裝 , 11 線接合/線接合連接件 12 LED晶片 13 反射杯 14 〇 透明保護樹脂 15A 引線 15B 引線 16 囊封材料 20 LED封裝 22 LED晶片 23 子基板 24 金屬反射器 Q 25A 電跡線 25B 電跡線 26 囊封物 * 30 分散式整合LED陣列 ' 32 LED封裝 34 子基板 40 LED組件 42 子基板 44 晶粒塾 139207.doc -37- 200952153 46 導電跡線 48 LED晶片 50 線接合 52 選用反射器 54 光學元件 60 單石LED組件 62 LED晶片/LED陣列 64 子基板 66 光學元件/透鏡 68 圖案化導電特徵 70 晶粒附著墊 72 互連導電跡線/互連跡線 74 第一接合墊 76 第二接合墊 78 第三接合墊 80 第四接合墊 82 第一表面安裝墊 84 第二表面安裝墊 86 第三表面安裝墊 88 第四表面安裝墊 90 導電導通孔 92 中性金屬化墊 100 LED組件 102 LED陣列 139207.doc ·38· 200952153 ❹ ❹ 104 子基板 106 光學元件或透鏡 108 導電導通孔 110 接合墊 112 表面安裝墊 114 中性金屬化塾 116 熱擴散層 118 部分熱導通孔 140 LED組件 142 LED晶片 144 子基板 150 LED組件 152 LED晶片 154 子基板 156 聚集光學透鏡 160 第一串聯電路 162 磷光體塗布LED晶片 170 第二串聯電路 172 串聯連接紅色發光LED晶片 180 串聯/並聯互連 182 白色LED晶片 184 接續器 190 串聯/並聯互連 192 LED晶片 139207.doc 39· 200952153 194 接續器 B1 白色發光LED B2 白色發光LED R1 紅色LED晶片 R2 紅色LED晶片 139207.doc - 40 -

Claims (1)

  1. 200952153 七、申請專利範圍： 1. 一種單石發光二極體（LED)封裝，其包含一 LED陣列， 該LED陣列於少於3000 K之一色溫產生具有大於800流明 之一光通量的光。 2. 一種單石發光二極體（LED)封裝，其包含一LED陣列， 該LED陣列能夠發射光同時係藉由少於大致1 50毫安培之 ' 一電流驅動。 3. 如請求項2之LED封裝，其中該LED陣列能夠係藉由在大 ® 致50毫安培至少於大致150毫安培之範圍内之一電流驅 動。 4. 一種單石發光二極體（LED)封裝，其包含以一實質上為 矩形或非矩形布局配置於一單一透鏡之下的LED晶片之 一陣列。 5. 如請求項4之LED封裝，其中該等LED晶片具有少於500 微米之一大小。 6. 如請求項4之LED封裝，其中該透鏡係平坦的。 ❿ 7. 如請求項4之LED封裝，其中該等LED晶片係黏著於包含 FR4板之一基板上。 • 8. —種單石發光二極體（LED)封裝，其包含以一不對稱布 . 局配置於一單一透鏡之下的LED晶片之一陣列。 9. 一種單石發光二極體（LED)封裝，其包含LED晶片之一 陣列，其中該等LED晶片之每一者以一第一或第二色彩 發射光，以該第一色彩發射之該等LED晶片係關於以該 第二色彩發射之該等LED晶片而隨機配置。 139207.doc
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