TWI529969B - 發光二極體封裝結構 - Google Patents

Description

發光二極體封裝結構

本發明是有關於一種封裝結構，且特別是有關於一種發光二極體封裝結構。

近年來，由於發光二極體的發光亮度與發光效率持續地提昇，所以逐漸有發光二極體被使用作為照明用途，並開始有將發光二極體封裝結構應用於燈源(如燈泡、路燈、手電筒等)或是相關照明設備被開發出來。

然而，發光二極體屬於正向發光的發光元件，亦即發光二極體所發出的光線朝向其法線方向射出。因此，發光二極體所發出的光線在其法線方向有最大的發光亮度，且其發光亮度從發光二極體的法線方向朝向法線的兩側逐漸降低至零。換言之，發光二極體的外側的光線強度較弱，甚至在發光角度較大的外側區域完全沒有光線，進而限制了發光二極體的應用。因此，如何增加發光二極體的發光角度，也逐漸成為發展發光二極體技術中值得關注的焦點。

本發明提供一種發光二極體封裝結構，其具有較大的發光角度。

本發明的發光二極體封裝結構包括一基板、至少一發光二極體晶片以及一封裝膠體。發光二極體晶片配置於基板上。封裝膠體配置於基板上，並且覆蓋發光二極體晶片。封裝膠體具有多個弧形表面，弧形表面分別具有相對遠離基板的一最高點，且弧形表面之間定義出多個凹陷區。發光二極體晶片於基板上的正投影與最高點的連線所圍成的一區域於基板上的正投影至少部分重疊。每一凹陷區相對鄰近基板的一最低點至基板的垂直距離為T，而每一弧形表面具有與基板相連接的一弧形邊緣，且弧形邊緣的半徑為R，最高點相對於基板的一最大垂直高度為H，T/R=0.2~0.9且H/R=0.1~2，以使發光二極體封裝結構的發光半角大於130度。

在本發明的一實施例中，上述的發光二極體晶片於基板上的正投影與凹陷區於基板上的正投影重疊。

在本發明的一實施例中，上述的每一弧形表面為一曲率連續的弧形表面。

在本發明的一實施例中，上述的弧形表面的曲率半徑相同。

本發明的一實施例中，上述的弧形表面的曲率半徑不同。

在本發明的一實施例中，上述的發光二極體晶片的邊長 為L，而R/L=0.25~20。

在本發明的一實施例中，上述的發光二極體封裝結構更包括至少一螢光膠層，配置於發光二極體晶片的上方，其中螢光膠層位於封裝膠體與發光二極體晶片之間。

在本發明的一實施例中，上述的發光二極體封裝結構更包括一螢光罩，配置於發光二極體晶片的上方，且螢光罩包覆發光二極體晶片與封裝膠體。

在本發明的一實施例中，上述的螢光罩與封裝膠體之間存在有一空氣間隙。

在本發明的一實施例中，上述的T/R=0.565~0.8。

基於上述，本發明的發光二極體封裝結構的封裝膠體具有凹陷區。封裝膠體的最高點相對於基板的最大垂直高度為H，凹陷區相對鄰近基板的一最低點至基板的垂直距離為T，且弧形表面具有與基板相連接的弧形邊緣，弧形邊緣的半徑為R，T/R=0.2~0.9且H/R=0.1~2。上述封裝膠體覆蓋發光二極體晶片，且發光二極體晶片於基板上的正投影與弧形表面的最高點的連線所圍成的一區域於基板上的正投影至少部分重疊，可使發光二極體晶片所發出的光線穿透封裝膠體後的發光半角(half angle)超過130度。據此，本發明的發光二極體封裝結構具有較大的發光角度。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

200、200a、200b‧‧‧發光二極體封裝結構

210‧‧‧基板

220‧‧‧發光二極體晶片

230、230a‧‧‧封裝膠體

232、232a‧‧‧弧形表面

234‧‧‧最高點

236‧‧‧凹陷區

236a‧‧‧最低點

238‧‧‧弧形邊緣

240‧‧‧螢光罩

250‧‧‧螢光膠層

B‧‧‧區域

G‧‧‧空氣間隙

H‧‧‧最大垂直高度

L‧‧‧邊長

R‧‧‧半徑

T‧‧‧垂直距離

圖1是本發明一實施例的發光二極體封裝結構的示意圖。

圖2是圖1的發光二極體封裝結構的側視圖。

圖3是圖1的發光二極體封裝結構的俯視圖。

圖4是本發明再一實施例的發光二極體封裝結構的側視圖。

圖5是本發明又一實施例的發光二極體封裝結構的側視圖。

圖1是本發明一實施例的發光二極體封裝結構的示意圖。圖2是圖1的發光二極體封裝結構的側視圖。圖3是圖1的發光二極體封裝結構的俯視圖。為了方便說明起見，圖1與圖3中省略繪示部分構件。請參考圖1至圖3，在本實施例中，發光二極體封裝結構200包括基板210、至少一發光二極體晶片(圖1中示意地繪示四個發光二極體晶片220)以及封裝膠體230。發光二極體晶片220配置於基板210上。封裝膠體230配置於基板210上，並且覆蓋發光二極體晶片220。封裝膠體230具有多個弧形表面232，且每個弧形表面232分別具有相對遠離基板210的一最高點234(如圖2所示)，這些最高點234具有相對於基板210的一最大垂直高度為H。特別是，本實施例的發光二極體晶片220於基板210上的正投影與最高點234的連線所圍成的一區域B於基板210上的正投影至少部分重疊，如圖3所示。弧形表面232之 間定義出多個凹陷區236，亦即每個弧形表面232和與其相鄰的弧形表面232之間都能定義出凹陷區236。凹陷區236可視為弧形表面232之間的交會處，故凹陷區236的凹陷程度取決於弧形表面232各自的尺寸(例如是曲率半徑)與相鄰的弧形表面232之間的距離，各凹陷區236的凹陷程度可相同亦可不同(亦即各弧形表面232的尺寸與距離可相同亦可不同)。再者，凹陷區236具有相對鄰近基板210的一最低點236a，而凹陷區236的最低點236a至基板210的垂直距離為T，而各弧形表面232具有與基板210相連接的一弧形邊緣238，且弧形邊緣238的半徑為R。在本實施例中，較佳地，封裝膠體230符合T/R=0.2~0.9且H/R=0.1~2的設計。

此外，在本實施例中，各弧形表面232為曲率連續的弧形表面(例如是半球狀)，且弧形表面232的曲率半徑相同(例如是半徑相同的半球面)，故弧形表面232的最高點234可視為是呈現半球狀的弧形表面232的頂點，而凹陷區236可視為是位在呈現半球狀的弧形表面232之間。因此，封裝膠體230的弧形表面232在垂直剖面上為兩個對稱且相接的圓弧線。另外，發光二極體晶片220的邊長為L。在本實施例中，較佳地，封裝膠體230符合R/L大於0.25且小於20的條件，原因在於若弧形表面232與基板210相連接的弧形邊緣238的半徑R小於0.25倍的發光二極體晶片220邊長L，則封裝膠體230無法包覆住發光二極體晶片220，造成部分光線未經封裝膠體230的光學作用(如折射、反射)而直接射出，如此不但出光效率不佳，出光角度也狹小。若弧形 邊緣238的半徑R大於20倍的發光二極體晶片220邊長L，則過大的封裝膠體230體積容易造成光線在封裝膠體230內繞射而折損出光效率，還會阻擋散熱，不利於元件的組裝。

在本實施例中，上述的封裝膠體230覆蓋在發光二極體晶片220上，其中本實施例的四個發光二極體晶片220分別對應於封裝膠體230的四個呈現半球狀的弧形表面232，且發光二極體晶片220於基板210上的正投影與弧形表面232的最高點234的連線所圍成的區域B於基板210上的正投影至少部分重疊。詳細而言，在本實施例中，封裝膠體230的弧形表面232的最高點234的連線所圍成的區域B具體化為一矩形，如圖3所示。此時，四個發光二極體晶片220對應於弧形表面232的最高點234，亦即對應於呈現半球狀的弧形表面232的頂點。因此，本實施例的發光二極體晶片220於基板210上的正投影與最高點234的連線所圍成的區域B於基板210上的正投影至少部分重疊，例如是對應於區域B於基板210上的正投影的角落。

然而，在其他未繪示的實施例中，發光二極體晶片220於基板210上的正投影也可以與最高點234的連線所圍成的區域B於基板210上的正投影完全重疊，例如是四個發光二極體晶片220完全位在區域B於基板210上的正投影內。此時，發光二極體晶片220對應設置於具有最低點236a的凹陷區236內。此外，在其他未繪示的實施例中，發光二極體封裝結構200也可僅配置一個發光二極體晶片220，且發光二極體晶片220對應具有最低點236a 凹陷區236配置，此仍屬於本發明可採用的技術方案，不脫離本發明所欲保護的範圍。

此外，本實施例的發光二極體封裝結構200更包括一螢光罩240(螢光罩240繪示於圖2)。具體來說，螢光罩240配置於發光二極體晶片220的上方，且螢光罩240包覆發光二極體晶片220與封裝膠體230，使得封裝膠體230位於螢光罩240與發光二極體晶片220之間。螢光罩240可將發光二極體晶片220所射出的發光波長轉換成介於450~750奈米之間的放射光，較佳地，本發明可以是在發光波長介於300~490奈米之間的發光二極體晶片220上先配置封裝膠體230，再蓋上螢光罩240，螢光罩240可將發光二極體晶片220的發光波長轉換成介於500~570奈米之間的發光波長，而形成出光半角大於130度的白光發光二極體封裝結構。如圖2所示，螢光罩240與封裝膠體230之間存在有空氣間隙G，其中空氣間隙G沒有固定尺寸的間距。然而，在其他實施例中，發光二極體封裝結構200可配置其他種類的螢光罩240，也可省略配置螢光罩240，本發明不限制螢光罩240的配置與否。

在本實施例中，封裝膠體230符合T/R=0.2~0.9且H/R=0.1~2的條件，如此一來，可使發光二極體封裝結構200的發光半角大於130度，較佳地，當T/R=0.565~0.8時，發光二極體晶片220的發光半角可達148度以上，使出射光的出光角度能更廣。在封裝膠體230不符合T/R=0.2~0.9的情況下，例如是垂直距離T大於0.9倍的半徑R，封裝膠體230的弧形表面232之間的距離太 接近，使得封裝膠體230的兩個弧形表面232近似於一個弧形表面，亦即由多個半球狀外型所構成封裝膠體230趨近於由一個半球狀外型所構成。此時，發光二極體晶片220所發出的光線經由封裝膠體230射出後的發光半角約120度。而在封裝膠體230不符合H/R=0.1~2的情況下，若H/R值太小，封裝膠體230外型呈現扁平狀，封裝膠體230對發光二極體晶片220所產生的光線無法進行有效的折射及反射，如此一來，會如同沒有設置封裝膠體230一般，發光半角約為120度；若H/R值太大，封裝膠體230外型呈現尖頭狀，封裝膠體230會因為太厚而造成光線在封裝膠體230內折損，降低出光效率。由上述T/R及H/R的關係式，可以推算出T與H的關係，也就是凹陷區236的最低點236a到基板210的距離與封裝膠體230的最高點234到基板210的距離的關係，較佳地，T/H介於0.1到0.9之間，若T/H大於0.9，封裝膠體230凹陷的效果不明顯，因此對光線進行全反射的效果也不明顯，無法增加出光角度，當T太小時，發光二極體封裝結構200發生疊影(鬼影)的機會大增，對使用者視力將有不良影響，最佳地，T/H介於0.3到0.7之間。如此，由於本實施例的封裝膠體230符合T/R=0.2~0.9且H/R=0.1~2的條件，以及發光二極體晶片220於基板210上的正投影與區域B在基板210上的正投影至少部分重疊，使得發光二極體晶片220所發出的光線經由封裝膠體230射出後的發光半角超過130度。據此，發光二極體封裝結構200可具有較大的發光角度。

圖4是本發明再一實施例的發光二極體封裝結構的側視圖。請參考圖4，在本實施例中，發光二極體封裝結構200a與圖2的發光二極體封裝結構200的主要差異在於，發光二極體封裝結構200a的封裝膠體230a的每一弧形表面232a的曲率半徑皆不相同。換言之，封裝膠體230a的弧形表面232a的半徑不相同，使得封裝膠體230a呈現大小不一的半球狀。由此可知，本發明並不限制弧形表面232a的曲率半徑需相同。此外，本發明也不限制各弧形表面232a為曲率連續的弧形表面，弧形表面232a的形狀可依據需求調整。由於本實施例的封裝膠體230a符合T/R=0.2~0.9且H/R=0.1~2的條件，且發光二極體晶片220於基板210上的正投影與區域B在基板210上的正投影至少部分重疊，使得發光二極體晶片220所發出的光線經由封裝膠體230a射出後的發光半角超過130度。據此，發光二極體封裝結構200a可具有較大的發光角度。

圖5是本發明又一實施例的發光二極體封裝結構的側視圖。請參考圖5，在本實施例中，發光二極體封裝結構200b與圖2的發光二極體封裝結構200的主要差異在於，發光二極體封裝結構200b未配置圖2中的螢光罩240。相對地，發光二極體封裝結構200b包括至少一個螢光膠層250。螢光膠層250分別配置於發光二極體晶片220的上m，且螢光膠層250位於封裝膠體230與發光二極體晶片220之間，螢光膠層250可將發光二極體晶片220所射出的發光波長轉換成介於450~750奈米之間的放射光，較佳 地，本發明可以是在發光波長介於300~490奈米之間的發光二極體晶片220上塗佈螢光膠層250，螢光膠層250可將發光二極體晶片220的發光波長轉換成介於500~570奈米之間的發光波長，之後再配置封裝膠體230於螢光膠層250上，而形成發光半角大於130度的白光發光二極體封裝結構。在其他實施例中，螢光膠層250可以完全包覆發光二極體晶片220，或省略配置螢光膠層250，本發明並不以此為限制。另外，也可以摻雜螢光粒子(未繪示)於具有凹陷區236的封裝膠體230中，毋須配置螢光罩240或螢光膠層250，也可以達到轉換波長且具大發光半角之功效。

綜上所述，本發明的發光二極體封裝結構的封裝膠體具有凹陷區。封裝膠體的最高點相對於基板的最大垂直高度為H，凹陷區相對鄰近基板的一最低點至基板的垂直距離為T，而弧形表面具有與基板相連的弧形邊緣，且弧形邊緣的半徑為R，較佳地，H/R=0.1~2且T/R=0.2~0.9。上述封裝膠體覆蓋發光二極體晶片，且發光二極體晶片於基板上的正投影與弧形表面的最高點的連線所圍成的一區域於基板上的正投影至少部分重疊，可使發光二極體晶片所發出的光線穿透封裝膠體後的發光半角(half angle)超過130度。據此，本發明的發光二極體封裝結構具有較大的發光角度。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍 當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

200‧‧‧發光二極體封裝結構

210‧‧‧基板

220‧‧‧發光二極體晶片

230‧‧‧封裝膠體

232‧‧‧弧形表面

236‧‧‧凹陷區

238‧‧‧弧形邊緣

Claims (10)

1. 一種發光二極體封裝結構，包括：一基板；至少一發光二極體晶片，配置於該基板上；以及一封裝膠體，配置於該基板上，並且覆蓋該發光二極體晶片，其中該封裝膠體具有多個弧形表面，該些弧形表面分別具有相對遠離該基板的一最高點，且該些弧形表面之間定義出多個凹陷區，而該發光二極體晶片於該基板上的正投影與該些最高點的連線所圍成的一區域於該基板上的正投影至少部分重疊，各該凹陷區相對鄰近該基板的一最低點至該基板的垂直距離為T，而各該弧形表面具有與該基板相連接的一弧形邊緣，該弧形邊緣的半徑為R，該些最高點相對於該基板的一最大垂直高度為H，T/R=0.2~0.9且H/R=0.1~2，以使該發光二極體封裝結構的發光半角大於130度，其中該發光二極體晶片的邊長為L，而R/L=0.25~20。
2. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝結構，其中該發光二極體晶片於該基板上的正投影與該凹陷區於該基板上的正投影重疊。
3. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝結構，其中各該弧形表面為一曲率連續的弧形表面。
4. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝結構，其中該些弧形表面的曲率半徑相同。
5. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝結構，其中該些弧形表面的曲率半徑不同。
6. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝結構，更包括：至少一螢光膠層，配置於該發光二極體晶片的上方，其中該螢光膠層位於該封裝膠體與該發光二極體晶片之間。
7. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝結構，更包括：一螢光罩，配置於該發光二極體晶片的上方，且該螢光罩包覆該發光二極體晶片與該封裝膠體。
8. 如申請專利範圍第7項所述的發光二極體封裝結構，其中該螢光罩與該封裝膠體之間存在有一空氣間隙。
9. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝結構，其中T/R=0.565~0.8。
10. 一種發光二極體封裝結構，包括：一基板；至少一發光二極體晶片，配置於該基板上；以及一封裝膠體，配置於該基板上，並且覆蓋該發光二極體晶片，其中該封裝膠體具有多個弧形表面，該些弧形表面分別具有相對遠離該基板的一最高點，且該些弧形表面之間定義出多個凹陷區，而該發光二極體晶片於該基板上的正投影與該些最高點的連線所圍成的一區域於該基板上的正投影至少部分重疊，各該弧形 表面具有與該基板相連接的一弧形邊緣，該弧形邊緣的半徑為R，該些最高點相對於該基板的一最大垂直高度為H，且H/R=0.1~2，以使該發光二極體封裝結構的發光半角大於130度，其中該發光二極體晶片的邊長為L，而R/L=0.25~20。