TW201334238A - 具有改善光輸出效率之發光陣列 - Google Patents

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Abstract

在一基板上之一發光二極體(LED)陣列中，一反射層佈置於該基板圍繞該等個別LED之區域中。此反射層用以反射自該陣列所共有之光學器件及其他表面內部反射之光。此反射層亦可用作為一底填充物以對該等個別LED之各者提供結構支撐。該反射層亦可經塑形以提供或增強一特定輸出輻射場型。同樣地，可配置該反射表面之一部分以擴散或混合來自該陣列之光。

Description

具有改善光輸出效率之發光陣列
本發明係關於發光裝置之領域，且更特定言之係關於一種減少一發光裝置陣列中之光學損耗之反射底部填充物。
對於照明應用日漸增加地使用固態發光裝置(LED)已產生其中成本及照明效率係主導因素之一高競爭市場。如改良裝置及/或照明總成之光輸出效率之技術，減少裝置成本之技術以及減少後續製造及組裝成本之技術係非常符合需求的。
一般地通常使用發光裝置陣列以提供色彩混合、增加輸出照度或實現以上兩者。圖1A至圖1B圖解說明一例示性照明裝置之視圖，該照明裝置包含一子基板150上之發光裝置110A至110D之一陣列。各發光裝置110A至110D可包含一個別光學透鏡120A至120D，且整個陣列可藉由為該陣列所共有之一透鏡140覆蓋。
基板150包含一圖案化電極層160，該圖案化電極層160可包含用以使該等LED 110A至110D及促進外部電力連接至該陣列之襯墊162A、162B互連之區段165、166、167。在此實例中，LED 110A至110D係串聯耦合在兩個襯墊162A至162B之間，但是更複雜配置亦係常見的。如圖1B中所圖解說明，LED 110A至110D之各者包含接觸件115A至116A、115B至116B以耦合至電極層160之區段。儘管圖1A至 圖1B之實例包含基板上之一電路跡線以使LED耦合至電極層160及使LED彼此耦合，然習知此項技術者將認知可使用其他連接技術，諸如打線接合、基板內繞線等。
視情況，可用一非導電底填充材料130填充在各LED 110A至110D下方之區域，該非導電底部填充材料130在圍繞接觸件115A至116A、115B至116B之區域中對LED 110A至110D提供結構支撐。
儘管一陣列之個別LED 110A至110D之各者可經結構化以提供一最佳輸出照度，然共同透鏡140之存在可導致總光輸出顯著小於個別LED輸出之總和。如圖2中所圖解說明，大部分光輸出210透射215穿過透鏡140。然而，一些光220可能因透鏡140及周圍空氣之界面處之內部反射而自透鏡140反射225，且並未離開透鏡140。
藉由一共有陣列透鏡以改良具有一共同陣列透鏡之一發光裝置陣列之光輸出效率將係有利的。
為更好地解決此等擔憂之一或多者，在本發明之一實施例中，在一基板上之一LED陣列中，一反射層佈置於基板圍繞個別LED之區域中。此反射層用以反射自該陣列所共有之光學器件(例如，透鏡140)及其他表面內部反射之光。此反射層亦可用作為一底部填充物以對個別LED之各者提供結構支撐。反射層亦可經塑形以提供或增強一特定輸出輻射場型。
110‧‧‧發光裝置(LED)
110A‧‧‧發光裝置(LED)
110B‧‧‧發光裝置(LED)
110C‧‧‧發光裝置(LED)
110D‧‧‧發光裝置(LED)
115A‧‧‧接觸件
115B‧‧‧接觸件
116A‧‧‧接觸件
116B‧‧‧接觸件
120‧‧‧透鏡
120A‧‧‧透鏡
120B‧‧‧透鏡
120C‧‧‧透鏡
120D‧‧‧透鏡
130‧‧‧非導電性底填充材料
140‧‧‧共同透鏡
150‧‧‧基板
160‧‧‧電極層
162A‧‧‧襯墊
162B‧‧‧襯墊
165‧‧‧電極層之區段
166‧‧‧電極層之區段
167‧‧‧電極層之區段
210‧‧‧光輸出
215‧‧‧透射光
220‧‧‧光
225‧‧‧反射光
310‧‧‧光
317‧‧‧光輸出
320‧‧‧光
325‧‧‧重反射光
327‧‧‧光
330‧‧‧塗層/反射材料/反射層
335‧‧‧壁
410‧‧‧發光裝置
420‧‧‧透鏡
450‧‧‧生長基板
460‧‧‧材料層
參考隨附圖式進一步詳細且藉由實例說明本發明，其中：圖1A至圖1B圖解說明包括一LED陣列之一例示性先前技術照明裝置，該LED陣列具有為該陣列所共有之一透鏡。
圖2圖解說明來自具有一共同透鏡之一LED陣列之一例示性輻射場型。
圖3A至圖3B圖解說明具有增強來自共同透鏡之光輸出之一反射塗層之例示性LED陣列。
圖4A至圖4E圖解說明用於產生具有增強來自共同透鏡之光輸出之一反射塗層之一LED陣列之一例示性流程。
貫穿圖式，相同參考符號指示類似或對應特徵或功能。該等圖式經包含用於闡釋性目的且並非意欲限制本發明之範疇。
在下文描述中，為說明而非限制目的，闡述具體細節(諸如特定架構、介面、技術等)以提供對本發明之概念之一透徹瞭解。然而，熟習此項技術者應明白本發明可在其他實施例(其脫離此等具體細節)中實踐。同樣地，此描述之文字係關於如圖中所圖解說明之例示性實施例，且並非意欲限制本發明超出申請專利範圍中明確包含之限制。為簡單及清楚之目的，省略熟知裝置、電路及方法之詳細描述以免本發明之描述與不必要細節混淆。
圖3A至圖3B圖解說明具有增強來自共同透鏡140之光輸出之一反射塗層330之例示性LED 110陣列。針對本發明之目的，本文使用術語「陣列」以指示配置成一特定組態以達成一所要光輸出之複數個LED。術語「陣列」並非意欲將該術語限制於基板150上之裝置110之任何特定組態。
塗層330經組態以反射自透鏡140反射之光320，藉此允許重反射光325作為光327離開327透鏡140。其他光離開該陣列而未自塗層330反射。
在圖3A中，反射材料330之一均勻厚度層佔用基板上圍繞各發光裝置110之區域。在一較佳實施例中，材料330經選擇以在各LED下方提供足夠結構支撐，從而避免對一單獨底填充程序之需要。視情況，材料330可包含經著色或以其他方式經處理而具有反射性之一習知底 填充材料。舉例言之，一白粉材料(諸如TiO2)在塗覆之前可與一習知底填充材料混合或當基板上之底填充材料仍係黏性時塗覆為一頂層。亦可使用形成反射層330之其他技術。同樣地，層330未必係厚的，例如可將一薄塗層塗覆至諸如一底填充材料之現有支撐結構。
在圖3B中，反射層330經塑形以形成圍繞LED 110之陣列之一碗狀結構。碗狀結構之壁335在LED 110之位準上方延伸，且用以將命中壁335之光310反射朝向325共同透鏡140，從而增加一所要方向上之光輸出317。如圖3B中所圖解說明，此一結構將藉由重定向原本將自圖3A中之透鏡140之側發射之光輸出而提供更準直之光輸出。
壁335可藉由一習知模製程序形成且可在將材料330放置於圍繞個別LED 110之區域中時形成，或在基板上形成初始材料層330之後形成為一單獨程序。同樣地，壁335可在將LED 110放置在基板150上之前預成形於基板上。在此一配置中，圍繞LED之區域亦可預成形在基板上以產生其中可放置LED 110之腔。或者，可將LED 110放置在基板150上預成形壁335內，接著在圍繞LED之區域中預成形壁335內形成材料330。
在圖3B之實例中，共同透鏡140係圖解說明為在結構之壁335之頂點之間延伸。在此實施例中，壁335將藉由形成將形成透鏡140之側之碗狀物而促進透鏡140之形成。然而，熟習此項技術者將認知透鏡140可呈多種形式之任何者，且可(例如)延伸至塗層330之極端而包圍整個壁335。
根據本揭示熟習此項技術者鑑於本揭示內容將認知可用以形成圍繞一LED陣列之一反射結構之其他技術。同樣地，熟習此項技術者將認知可形成達成一所要輸出輻射場型之其他結構，包含在LED之間之區域內之子結構。
儘管展示一碗結構，然可預期一反射圍繞物(諸如成角度壁、漫 反射表面及光混合表面(單獨或彼此組合或碗形))之其他配置且該等其他配置係包含在本發明之範疇內。
在上述實例中，反射層330係形成在圍繞完全成形發光裝置110之區域中。或者，如圖4A至圖4E所圖解說明，反射層330之形成可包含在用於在基板上形成裝置之一陣列之一整合程序內。需特別注意，藉由將反射層330之形成整合於此程序中，可在形成個別透鏡120之前形成層330以簡化層330之形成。
在一習知「覆晶」程序中，發光裝置係形成/生長在生長基板上，在發光裝置之上表面上具有至該裝置之接觸件。將包括生長基板及發光裝置之晶片(上表面向下)連接至基板，且接著移除生長表面以曝露該裝置之發光表面。
圖4A圖解說明形成在生長基板450上且結合至基板150上之電極層160之區段之發光裝置410。材料330之一層亦圖解說明為覆蓋此等結構410至415，但是材料330可選擇性地塗覆至圍繞每一結構410至450之區域。
在圖4B，材料330經塑形為其所要形態，在此實例中，係塑形為實質上與發光裝置410之上表面之平面重合之一平面。
隨後移除生長基板450。熟習此項技術者將認知材料330之塑形及基板450之移除可係一共同程序之部分。舉例而言，可使用(例如)適應基板450之存在之一模製程序將材料330形成為所要形狀，接著移除生長基板450。若需要，接著可將材料330之表面平坦化至與裝置410之表面相同之一位準。
亦可處理裝置410之發光表面以改良光提取效率，通常粗糙化表面。亦需注意，因為反射材料330使裝置410之側向上延伸至發光層，所以反射材料330亦用以防止光自裝置410之側發射，從而進一步改良光輸出效率。
視情況，在圖4C，可將材料(諸如，波長轉換材料)之一額外層460添加至該等發光裝置410之一或多者以達成來自裝置410之一特定色彩混合。
在圖4D，在發光裝置410上方形成個別透鏡420。儘管圖解說明為各裝置410上方之一半球形圓頂，然透鏡420可具有任何所要形狀且可對不同裝置410應用不同形狀之透鏡以達成來自各裝置410之一所要光輸出型樣。在此實例中，透鏡420延伸超出發光裝置410之區域，且反射材料330亦將用以反射在透鏡420內內部反射之光。
在圖4E，在裝置410之陣列上方形成共同透鏡140。如上所述，因為材料330之表面係反射性的，所以自共同透鏡140內部反射且照射到材料330之表面之光將經反射回朝向共同透鏡140，藉此改良LED410之陣列之光輸出效率。
儘管在圖式及上述描述中已詳細圖解說明及描述本發明，然此圖解及描述應視為闡釋性或例示性且非限制性；本發明不限於所揭示之實施例。
舉例而言，在上述實例中，陣列結構係圖解說明為形成在一單一基板150上。熟習此項技術者將認知本發明之一實施例可應用於隨後分割(「單一化」)成各含有一發光裝置陣列之個別基板150之一較大基板。即，較大基板可包含電極圖案160之多個副本，且一LED陣列可連接至每一副本。反射材料及透鏡可形成在此較大基板上，接著每一副本與經附接陣列、透鏡及反射材料一起可經單一化以形成一個別照明裝置。
自圖式、揭示內容及隨附申請專利範圍之研究，熟習此項技術者在實踐本發明時可瞭解及實現所揭示實施例之其他變動。在申請專利範圍中，字詞「包括」並不排除其他元件或步驟，且不定冠詞「一」或「一個」並不排除複數個。一單一處理器或其他單元可滿足 申請專利範圍中敘述之若干項之功能。某些措施在相互不同的附屬請求項中敘述，但僅就此事實，並不表示此等措施之組合不能利用以獲得好處。不應將申請專利範圍中之任何參考符號理解為限制範疇。
110‧‧‧發光裝置(LED)
120‧‧‧透鏡
140‧‧‧共同透鏡
150‧‧‧基板
320‧‧‧光
325‧‧‧重反射光
327‧‧‧光
330‧‧‧塗層/反射材料/反射層

Claims (17)

  1. 一種照明裝置，其包括：一基板，其包含一電極層；一發光裝置陣列，其等耦合至該基板上之該電極層；一透鏡，其為該發光裝置陣列所共有；及一塗層，其佔用該基板上圍繞各發光裝置之區域且包含用以使光反射朝向該透鏡之一反射表面。
  2. 如請求項1之裝置，其中該塗層包含在各發光裝置下方延伸且用以支撐該發光裝置之一材料。
  3. 如請求項1之裝置，其中該電極層包含促進該陣列耦合至一外部電源之一或多個襯墊。
  4. 如請求項1之裝置，其中該反射表面係在實質上與該發光裝置陣列之發光表面重合之一平面處。
  5. 如請求項1之裝置，其中該反射表面之至少一部分在該發光裝置陣列之發光表面之一平面上方延伸。
  6. 如請求項1之裝置，其中該塗層包含圍繞該陣列且在該發光裝置陣列之發光表面之一平面上方延伸之一壁。
  7. 如請求項1之裝置，其包含一波長轉換材料，該波長轉換材料經組態以將來自該等發光裝置之至少一者之一第一波長之光轉換為一第二波長之光。
  8. 一種方法，其包括：提供具有一電極層之一基板；將一發光裝置陣列之各發光裝置連接至該基板上之該電極層；塗覆一塗層至該基板以佔用圍繞該等發光裝置之各者之區 域，該塗層在該陣列之該等發光裝置之間提供一反射表面；及形成包圍該發光裝置陣列之一透鏡。
  9. 如請求項8之方法，其包括針對該陣列之該等發光裝置之各者形成一個別透鏡。
  10. 如請求項8之方法，其中該塗層延伸於各發光裝置下方且用以支撐該發光裝置。
  11. 如請求項8之方法，其中該電極層包含促進該陣列耦合至一外部電源之一或多個襯墊。
  12. 如請求項8之方法，其中該反射表面係在實質上與該發光裝置陣列之發光表面重合之一平面處。
  13. 如請求項8之方法，其中該反射表面在該發光裝置陣列之發光表面之一平面上方延伸。
  14. 如請求項8之方法，其中該塗層包含圍繞該陣列且在該發光裝置陣列之發光表面之一平面上方延伸之一壁。
  15. 如請求項8之方法，其包含塗覆一波長轉換材料，該波長轉換材料經組態以將來自該等發光裝置之至少一者之一第一波長之光轉換為一第二波長之光。
  16. 如請求項8之方法，其中塗覆該塗層包含：模製該塗層。
  17. 如請求項8之方法，其中塗覆該塗層係在將該等發光裝置連接至該電極層之前執行。
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