TWM498276U - 發光裝置 - Google Patents

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TWM498276U
TWM498276U TW103216980U TW103216980U TWM498276U TW M498276 U TWM498276 U TW M498276U TW 103216980 U TW103216980 U TW 103216980U TW 103216980 U TW103216980 U TW 103216980U TW M498276 U TWM498276 U TW M498276U
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light emitting
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Chih-Ping Ho
Chih-Wei Liao
Shyi-Ming Pan
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Formosa Epitaxy Inc
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Description

發光裝置
本創作係提供一種半導體發光元件及相關發光裝置，尤指一種可提供多向性光源的半導體發光元件，及具有半導體發光元件的發光裝置。
發光二極體(light emitting diode,LED)本身所發出來的光是一種指向性的光源，並非如傳統燈泡為一種發散型的光源。因此，發光二極體在應用上會受到限制。舉例而言，傳統發光二極體在一般室內/室外的照明應用無法或難以達到所需要的發光效果。另外，傳統發光二極體的發光裝置僅可單面發光，因此其發光效率(luminance efficiency)較傳統一般室內/室外照明的發光裝置低。
本創作的其中一個目的在於提供一種可發出多向性光源的半導體發光元件，及具有半導體發光元件的發光裝置，以解決上述問題。
本創作之較佳實施例之一揭露一種發光裝置，包含有一承載座、至少二支架以及至少二半導體發光元件。至少二支架設置在該承載座上且彼此耦合。至少二半導體發光元件分別與該些支架耦合。各半導體發光元件包含一透明基板以及一發光二極體結構。該透明基板具有相對設置的一支撐面與一第二主表面。該發光二極體結構設置在該支撐面。其中至少部分由該發光二極體結構發出之光線會進入該透明基板並從該第二主表面出光。
本創作之較佳實施例之一另揭露該透明基板更包含設置在該支架上的一延伸部，一組連接電極係設置在該延伸部，且電連接於該發光二極體結構和該支架，該些支架的至少一個支架更包含一插槽，且該些支架藉由該 插槽彼此耦合。
本創作之較佳實施例之一另揭露該發光裝置更包含一支柱，設置在該承載座上。其中該些支架的至少一個支架耦合於該支柱。該支柱包含一卡槽，且該些支架的至少一個支架藉由該卡槽與該支柱耦合。該支柱更可包含至少二個卡槽，且該些支架分別與該些卡槽結合以環設於該支柱。該支柱更包含一導孔，設置在該支柱的至少一端面。該支柱藉由該導孔與該承載座耦合。該支柱更包含一開槽，設置於該支柱的至少一端面。該開槽延伸連接於該卡槽之一端。
本創作之較佳實施例之一另揭露該支架的形狀可相同或相似於板狀結構，且該支架係由印刷電路板、陶瓷材料、玻璃材料、塑膠材料或其組合製作而成。一般來說，該支架較佳由金屬芯電路板(metal core print circuit board)製作。
本創作之較佳實施例之一另揭露一種發光裝置，包含有一承載座、一支柱、一支架以及一半導體發光元件。該支柱設置於該承載座。該支架耦合於該支柱。該半導體發光元件耦合於該支架。該半導體發光元件包含一透明基板以及一發光二極體結構。該透明基板具有相對設置的一支撐面與一第二主表面。該發光二極體結構設置在該支撐面。其中至少部分由該發光二極體結構發出之光線會進入該透明基板並從該第二主表面出光。
1、310‧‧‧半導體發光元件
1a‧‧‧第一群發光元件
1b‧‧‧第二群發光元件
11、10、10’、50、301、302‧‧‧發光裝置
12M‧‧‧非平面結構
14‧‧‧發光二極體結構
141‧‧‧基底
142‧‧‧N型半導體層
143‧‧‧主動層
144‧‧‧P型半導體層
18‧‧‧第二連接導線
2‧‧‧透明基板
2e‧‧‧延伸部
20‧‧‧第一連接導線
22‧‧‧第二連接導線
210‧‧‧支撐面
21A‧‧‧第一主表面
21B‧‧‧第二主表面
23A‧‧‧連接導線
23B‧‧‧第二連接導線
25、9‧‧‧類鑽碳膜
26‧‧‧承載座
28‧‧‧晶片結合層
28A‧‧‧第一晶片結合層
28B‧‧‧第二晶片結合層
3‧‧‧發光二極體結構
30、32‧‧‧電極
31‧‧‧連接電極
31A、16‧‧‧第一電極
31B、18‧‧‧第二電極
311A‧‧‧第一連接電極
311B‧‧‧第二連接電極
322‧‧‧裝置基座
330‧‧‧缺口
34‧‧‧發光面
341‧‧‧承載座
342‧‧‧條狀部
4‧‧‧波長轉換層
5、26‧‧‧承載座
5a‧‧‧對稱中心
51、62、321‧‧‧支架
621‧‧‧插槽
623‧‧‧支柱
623a‧‧‧卡槽
623b‧‧‧導孔
623c‧‧‧開槽
52、63‧‧‧元件接合層
6‧‧‧電路基板
60‧‧‧承載機構
61‧‧‧插槽
64‧‧‧底座
7‧‧‧燈罩
8‧‧‧濾波器
θ1‧‧‧第一夾角
V+、V-‧‧‧驅動電壓
L‧‧‧光線
P‧‧‧電路圖案
H‧‧‧孔洞
G‧‧‧缺口
第1圖與第2圖為本創作之一較佳實施例之半導體發光元件的結構示意圖。
第3圖、第4圖與第5圖為本創作之一較佳實施例之不同形式的發光二極體結構3與導線之耦接示意圖。
第6圖與第7圖為本創作之一較佳實施例之波長轉換層之配置示意圖。
第8圖為本創作之另一較佳實施例之半導體發光元件的剖面示意圖。
第9圖為本創作之另一較佳實施例之半導體發光元件的剖面示意圖。
第10圖為本創作之另一較佳實施例之半導體發光元件的立體示意圖。
第11圖為本創作之一較佳實施例之承載座之示意圖。
第12圖為本創作之一較佳實施例之電路板之示意圖。
第13圖為本創作之一較佳實施例之反射鏡之示意圖。
第14圖為本創作之一較佳實施例之類鑽碳膜之示意圖。
第15圖為本創作之另一較佳實施例之發光裝置之示意圖。
第16圖為本創作之另一較佳實施例之發光裝置之示意圖。
第17圖為本創作之另一較佳實施例之發光裝置之示意圖。
第18圖、第19圖與第20圖為本創作之一較佳實施例之透明基板插接或接合於承載座之示意圖。
第21圖與第22圖為本創作之一較佳實施例之透明基板接合於具支架的承載座之示意圖。
第23圖為本創作之另一較佳實施例之發光裝置之示意圖。
第24圖為本創作之另一較佳實施例之發光裝置之裝置基座之示意圖。
第25圖為本創作之另一較佳實施例之發光裝置的立體示意圖。
第26圖、第27圖、第28圖與第29圖為本創作之一較佳實施例之透明基板以點對稱或線對稱形式設置於承載機構之示意圖。
第30圖為本創作之另一較佳實施例之發光裝置之示意圖。
第31圖與第32圖為本創作之一較佳實施例之燈罩之示意圖。
第33圖為本創作較佳實施例之半導體發光元件之示意圖。
第34圖為本創作另一較佳實施例之發光裝置之示意圖。
第35圖為本創作較佳實施例之支架之組合示意圖。
第36圖為本創作較佳實施例之搭配燈罩的發光裝置之示意圖。
第37圖為本創作另一較佳實施例之發光裝置之示意圖。
第38圖為本創作較佳實施例之發光裝置之支架與支柱之組合示意圖。
請參考第1圖與第2圖，第1圖與第2圖為本創作之一較佳實施例之半導體發光元件的結構示意圖。如第1圖與第2圖所示，半導體發光元件1係包含一透明基板2、一支撐面210、一第一主表面21A、一第二主表面21B以及至少一多方向出光之發光二極體結構3。平板或薄片狀的透明基板2本身具有兩個主要表面，其中之一為支撐面210，具有發光功能的發光二極體結構3可設置於此支撐面210之上。發光二極體結構3未被透明基板2遮蔽的一發光面34與未設置發光二極體結構3之部分支撐面210共同形成可發光的第一主表面21A。透明基板2未設有發光二極體結構3的另一主要表面則為第二主表面21B。前述佈置方式反之亦可，且亦可於透明基板2的兩個面均設置發光二極體結構3。在本創作之一實施例中，發光二極體結構3可設置於透明基板2之支撐面210，並與設置於第二主表面21B之其它發光二極體結構3相應交錯，使透明基板2的各面上的發光二極體結構3發光時，光線不被透明基板2另一面上的其它發光二極體結構3遮蔽，如此可相應增加半導體發光元件1之發光強度。透明基板2的材料可包含選自於氧化鋁(Al2 O3 )或包含氧化鋁的藍寶石、碳化矽(SiC)、玻璃、塑膠或橡膠等素材之一或這些素材的組合，其中，本創作較佳實施例之一係採用藍寶石基板作為透明基板2，因為藍寶石基板大體上為單晶結構，不但具有較好的透光率，且散熱能力佳，可延長半導體發光元件1的壽命。然而，使用傳統藍寶石基板於本創作中會有易碎裂的問題，故本創作經實驗驗證，本創作之透明基板2較佳係選用厚度大於或等於200微米(um)的藍寶石基板，如此可達成較佳的可靠度，並有較佳的承載以及透光功能。為了使半導體發光元件1有效地發出多向性光線，例如雙向性或全向性光線，本創作之半導體發光元件1至少有一發光二極體結構3較佳可選用出光角度大於180度者。相應地，設置於透明基板2上的發光二極體結構3可從發光面34發出往遠離透明基板2方向行進的光線，且發光二極體結構3亦會發出至少部分進入透明基板2之光線。而進入透明基板2之光線除可從透明基板2的第二主表面21B出光外，亦可 從未設置發光二極體結構3之部分支撐面210或基板2的其他表面出光。如此，半導體發光元件1就可以至少雙面出光、多方向出光或全方向出光。於本創作中，第一主表面21A之面積或第二主表面21B之面積為設置於其表面上的所有發光二極體結構3之一發光面34之總和面積的五倍以上，此係兼顧到發光效率以及散熱等條件而為較佳的配置比例。
另外，本創作之另一較佳實施例是半導體發光元件1之第一主表面21A與第二主表面21B發出之色溫差異等於或小於1500K，使半導體發光元件1有均勻之發光效果。尤其，當透明基板2之厚度如前所述，且發光二極體結構3之發光波長範圍在大於或等於420奈米，或小於或等於470奈米時，透明基板2之光穿透率可大於或等於70%。
本創作並不以上述實施例為限。下文將依序介紹本創作之其它較佳實施例，且為了便於比較各實施例之相異處並簡化說明，在下文之各實施例中使用相同的符號標注相同或近似的元件，且主要針對各實施例之相異處進行說明，而不再對重覆部分進行贅述。
請參考第3圖、第4圖與第5圖，本創作的發光二極體結構3包含第一電極31A與第二電極31B以獲得供電而進行發光。第一電極31A與第二電極31B分別與透明基板2上之第一連接導線23A及第二連接導線23B電性連接。其中，第3圖、第4圖與第5圖分別揭示了不同形式的發光二極體結構3與導線之耦接方式。第3圖為橫式發光二極體結構，其發光二極體結構3係形成於透明基板2之支撐面210上，第一電極31A與第二電極31B係以打線方式分別電性耦接於第一連接導線23A與第二連接導線23B。第4圖為覆晶式發光二極體結構3，係將發光二極體結構3倒置並藉第一電極31A與第二電極31B使發光二極體結構3與透明基板2耦接。第一電極31A與第二電極31B係以焊接或黏接方式分別直接耦接於第一連接導線23A與第二連接導線23B。如第5圖所示，第一電極31A與第二電極31B設置於發光二極體結構3之不同面，發光二極體結構3以垂直方式設置，使第一電極31A與 第二電極31B可以分別與第一連接導線23A以及第二連接導線23B相連接。
請參考第6圖與第7圖，本創作之半導體發光元件1可更包含一波長轉換層4，其係選擇性設置於第一主表面21A或/與第二主表面21B之上，或是直接設置於發光二極體結構3上。波長轉換層4可直接接觸發光二極體結構3，或是與發光二極體結構3相鄰一段距離而不直接接觸。波長轉換層4係含有至少一種螢光粉，例如石榴石系、硫酸鹽系或矽酸鹽系等等無機或有機材質之螢光粉。波長轉換層4用以吸收至少部份發光二極體結構3發出光線並轉換為另一種波長範圍的光線。例如，當發光二極體結構3發出藍光，波長轉換層4可轉換部分藍光為黃光，而使半導體發光元件1在藍光與黃光混合之下最後發出白光。另外，因第一主表面21A的光源主要來自發光二極體結構3直接發出的光線，而第二主表面21B之光源是來自發光二極體結構3的光線穿過透明基板2發出的光，故第一主表面21A之光線強度(照度)會不同於第二主表面21B之光線強度(照度)。因此，本創作之另一較佳實施例之半導體發光元件1，第一主表面21A與第二主表面21B上配置的波長轉換層4之螢光粉含量係相應配置。較佳來說，設置在第一主表面21A上的波長轉換層4之螢光粉含量相對於設置在第二主表面21B上的波長轉換層4之螢光粉含量的比例較佳的可從1比0.5至1比3，但反之亦可。如此，本創作之半導體發光元件1的照度或發光效果可以符合不同的應用需求，且半導體發光元件1之第一主表面21A與第二主表面21B發出之色溫差異可控制在等於或小於1500K，以提升半導體發光元件1之波長轉換效率與發光效果。
請參考第8圖。第8圖繪示了本創作之另一較佳實施例之半導體發光元件的剖面示意圖。如第8圖所示，本實施例之半導體發光元件1包含一透明基板2、與至少一提供多向性出光的發光二極體結構14。透明基板2具有彼此相對設置的一支撐面210與一第二主表面21B。發光二極體結構14設置於透明基板2之支撐面210上。發光二極體結構14包含一第一電極16與一第二電極18，以電性連接其它裝置。發光二極體結構14未被透明基板2 遮蔽的一發光面34與未設置發光二極體結構14之部分支撐面210共同形成一第一主表面21A。
發光二極體結構14可包含一基底141、一N型半導體層142、一主動層143與一P型半導體層144。在此實施例中，發光二極體結構14的基底141可藉晶片結合層28與透明基板2耦接。出光亮度可因為晶片結合層28的材料特性最佳化而提高。舉例來說，晶片結合層28的反射率較佳地係介於基底141的反射率和透明基板2的反射率之間，藉以增加發光二極體結構14的出光亮度。此外，晶片結合層28可為透明黏膠或其它適合的結合材料。第一電極16與第二電極18係設置在發光二極體結構14的另一側與晶片結合層28相對。第一電極16與第二電極18分別電連接P型半導體層144與N型半導體層142(第二電極18和N型半導體層142的連接關係未示於第8圖)。第一電極16之上表面與第二電極18之上表面的水平標準係實質相同。第一電極16與第二電極18可為金屬電極，然不限於此。此外，半導體發光元件1還包含第一連接導線20、第二連接導線22以及波長轉換層4。第一連接導線20與第二連接導線22設置在透明基板2上。第一連接導線20與第二連接導線22可為金屬導線或其它導電圖案，但不限於此。第一電極16與第二電極18以打線或焊接方式分別連接到第一連接導線20與第二連接導線22，但不限於此。波長轉換層4設置在透明基板2上並覆蓋發光二極體結構14。此外，波長轉換層4亦可設置於透明基板2的第二主表面21B上。
除此之外，在此實施例中為了增加光線從透明基板2離開之出光量並使出光的分布均勻，透明基板2之表面還可選擇性地設置非平面結構12M。非平面結構12M可為各式凸出或凹陷的幾何結構，例如金字塔、圓錐體、半球體或三角柱等，並可為規則性排列或隨機性排列。再者，透明基板2之表面也可選擇性設置一類鑽碳(diamond-like carbon,DLC)膜25以增加導熱及散熱效果。
請參考第9圖，第9圖繪示了本創作之另一較佳變化實施例之半 導體發光元件的剖面示意圖。相較於第8圖所示之實施例，在本實施例的半導體發光元件1中，第一電極16、第二電極18與第一晶片結合層28A設置於發光二極體結構14的同一面。第一電極16與第二電極18利用覆晶方式電連接於第一連接導線20與第二連接導線22。其中，第一連接導線20與第二連接導線22可分別從相應的第一電極16與第二電極18的位置向外延伸。第一電極16與第二電極18可藉由一第二晶片結合層28B分別電連接於第一連接導線20與第二連接導線22。第二晶片結合層28B可為導電凸塊，例如金質凸塊或銲料凸塊，也可為導電膠，例如銀膠，亦可為共熔合金層，例如金錫合金層(Au-Sn)或低熔點合金層(In-Bi-Sn)，然不限於此。在此實施例中，第一晶片結合層28A可為空缺或包含波長轉換層4。
請參考第10圖，第10圖繪示了本創作之另一較佳實施例之半導體發光元件的立體示意圖。如第10圖所示，本創作之半導體發光元件310包含透明基板2、至少一發光二極體結構3、一第一連接電極311A、一第二連接電極311B與至少一波長轉換層4。發光二極體結構3係設置於透明基板2之支撐面210上，且形成可發光之一第一主表面21A。在此實施例中，發光二極體結構3之出光角度係大於180度，且發光二極體結構3所發出之至少部分光線會射入透明基板2，而射入光線的至少一部分會從對應第一主表面21A之一第二主表面21B出光，其餘的射入光線則可從透明基板2的其他表面出光，進而使半導體發光元件310可多向出光。第一連接電極311A以及第二連接電極311B係分別設置於透明基板2的不同側或相同側(未示於第10圖)。第一連接電極311A與第二連接電極311B為半導體發光元件310的對外電極，係可分別由透明基板2上之一第一連接導線與一第二連接導線的延伸部形成，故第一連接電極311A與第二連接電極311B係相應地電性連接於發光二極體結構3。波長轉換層4係至少覆蓋發光二極體結構3並暴露至少部分的第一連接電極311A與第二連接電極311B。波長轉換層4係至少部分吸收發光二極體結構3及/或透明基板2所發出之光線，並轉換成另一波長範 圍之光線。被轉換的光線與未被波長轉換層4吸收之光線混光，以增加半導體發光元件310的發光波長範圍，並改善半導體發光元件310的發光效果。由於本實施例之半導體發光元件310具有分別設置於透明基板2的第一連接電極311A與第二連接電極311B，故傳統的發光二極體封裝製程可省略，且半導體發光元件310可獨自完成製作後再與適合之承載座進行結合，因此可達到提升整體製造良率、簡化結構以及增加所配合之承載座的應用範圍等優點。
請參考第11圖，為本創作之一實施例之發光裝置11。發光裝置11包含一承載座5與本創作所述的半導體發光元件。半導體發光元件之透明基板2可立設(或平放)於此承載座5並與此承載座5電性耦接。透明基板2與承載座5之間具有一第一夾角θ1，第一夾角θ1可為固設或根據發光裝置的出光光形需要而變動。第一夾角θ1的範圍較佳地係介於30度至150度之間。
請參考第12圖，本創作之發光裝置11的承載座5還可包含一電路板6，其係電性耦接於一電源供應。電路板6並電性耦接於透明基板2上的第一連接導線以及第二連接導線(未示於第12圖)，而與發光二極體結構3電性連接，使電源供應可透過電路板6提供發光二極體結構3發光所需電力。在本創作之其它較佳實施例中，若無設置此電路板6，發光二極體結構3亦可透過第一連接導線以及第二連接導線(未示於第12圖)直接電性連接於承載座5，使電源供應可經由承載座5對發光二極體結構3供電。
請參考第13圖，本創作之發光裝置11還可包含一反射鏡或一濾波器8，設置於透明基板2的第二主表面21B或支撐面210上。反射鏡或濾波器8可反射該發光二極體結構3所發出的至少部分穿透該透明基板2的光線，而使部份被反射光線改由該第一主表面21A射出。反射鏡8可包含至少一金屬層或一布拉格反射鏡(Bragg reflector)，但不以此為限。布拉格反射鏡可由多層具有不同折射率的介電薄膜堆疊構成，或是由多層具有不同折射率 的介電薄膜與多層金屬氧化物堆疊構成。
請參考第14圖，本創作之發光裝置11還可包含一類鑽碳(diamond-like carbon,DLC)膜9，其中類鑽碳膜9係設置於透明基板2之支撐面210及/或第二主表面21B上，以增加導熱及散熱效果。
請參考第15圖。第15圖繪示了本創作之另一較佳實施例之發光裝置之示意圖。如第15圖所示，本實施例之發光裝置10包含一承載座26與本創作所述的半導體發光元件。半導體發光元件包含透明基板2與至少一發光二極體結構14。半導體發光元件可至少部份嵌入承載座26內。承載座26之電極30、32電性連接半導體發光元件的連接導線，使一電源可透過電極30、32相應地提供驅動電壓V+,V-以驅動發光二極體結構14發出光線L。發光二極體結構14包含一第一電極16與一第二電極18，以打線方式分別電性連接第一連接導線20與第二連接導線22，然電性連接的方式不限於此。另外，發光二極體結構14之出光角係大於180度或具有多個發光面，使得發光裝置10可從第一主表面21A及第二主表面21B出光。再者，因部分光線會由發光二極體結構14及/或由透明基板2的四個側壁直接射出，故發光裝置10可具有多面發光、六面發光或全方向出光的特性。
本創作之半導體發光元件更包含選擇性設置於發光二極體結構14、第一主表面21A或第二主表面21B上的波長轉換層4。波長轉換層4可吸收發光二極體結構14所發出之至少部份光線並轉換為另一波長範圍的光，以使發光裝置10發出特定光色或波長範圍較寬的光線。舉例來說，當發光二極體結構14產生藍光，部分的藍光可被波長轉換層4轉換成為黃光，而發光裝置10即可發出由藍光與黃光混合成的白光。此外，透明基板2可以平行方式或非平行方式直接地或非直接固設在承載座26。舉例來說，藉由將透明基板2之一側壁與承載座26直接接合，透明基板2可直立地固設於承載座26、或是將透明基板2可水平地設置於承載座26上，然不限於此。透明基板2較佳包含熱傳導性高的材料，藉此發光二極體結構14產生之熱量可經由透 明基板2散逸到承載座26，故高功率的發光二極體結構可適用在本創作之發光裝置。無論如何，在本創作之較佳實施例之一中，在發光裝置具有同樣的消耗功率的條件下，用多個較小功率的發光二極體結構散布創作在透明基板12上能充分利用透明基板12的熱傳導特性，例如本實施例之各發光二極體結構14之功率可等於或小於0.2瓦特，但不以此為限。
請參考第16圖。第16圖繪示了本創作之另一較佳實施例之發光裝置之示意圖。相比於第15圖所示的發光裝置，本實施例的發光裝置10’包含複數個發光二極體結構14，且至少一部份的發光二極體結構14以串聯方式彼此電性連接。各發光二極體結構14包含第一電極16與第二電極18。其中一個發光二極體結構14的第一電極16係設置在串聯之一端並電性連接於第一連接導線20，且另一個發光二極體結構14的第二電極18係設置在串聯之另一端並電性連接於第二連接導線22，然不限於此。複數個發光二極體結構14可以串聯或並聯方式彼此電性連接。複數個發光二極體結構14可發出相同色光，例如都是藍光二極體；或是複數個發光二極體結構14分別發出不同色光，以符合不同應用需求。本創作之發光裝置10’還可藉由波長轉換層4發出更多種不同的色光。
請參考第17圖。第17圖繪示了本創作之另一較佳實施例之發光裝置之示意圖。相比於第15圖與第16圖所示的發光裝置，本實施例之發光裝置50更包含一支架51，用以連結本創作之半導體發光元件與承載座26。半導體發光元件之透明基板2係藉由一元件接合層52固設於支架51之一側，而支架51之另一側可設置於或***承載座26。另外，支架51具有彈性而可在透明基板2與承載座26之間形成一夾角，且夾角介於30-150度之間。支架51的材料可包含選自於鋁、銅、複合式金屬、電線、陶瓷、印刷電路板或其他適合的材料。
請參考第18圖、第19圖與第20圖，當本創作中的透明基板2設置於承載座5之上時，較佳實施例之一是可透過插接或是接合的方式來達 成透明基板2與承載座5的結合。
如第18圖所示，當透明基板2設置於承載座5之上時，透明基板2係插接於承載座5的單一插槽61，而使半導體發光元件透過連接導線電性耦接於插槽61。透明基板2上的發光二極體結構(未示於第18圖)係透過承載座5電性耦接於電源供應，且透明基板2上的至少部份導電圖案或連接導線延伸連接至透明基板2的邊緣，並整合為具有複數個導電觸片的金手指結構或電性連接埠，例如電性連接埠可為前述的連接電極311A和連接電極311B(未示於第18圖)。當透明基板2插接於插槽61，發光二極體結構(未示於第18圖)可藉由承載座5獲得供電，且透明基板2可相應固設於承載座5的插槽61。
請參考第19圖，第19圖為透明基板2插接於承載座5之複數個插槽之結構示意圖。在此實施例中，透明基板2具有一雙插腳結構，其中一個插腳可為半導體發光元件的正極，另一個插腳則可為半導體發光元件的負極。兩個插腳皆具有至少一導電觸片以分別作為連接埠。對應地，在承載座5則具有與插腳***面尺寸與外型相符的至少兩個插槽61，使透明基板2可順利***承載座5，並讓發光二極體結構獲得供電。
請參考第20圖。透明基板2藉由元件接合層接合於承載座5。在接合的過程中，可以透過使用金、錫、銦、鉍、銀等金屬材料將透明基板2與承載座5結合或焊接在一起。或者，也可使用具導電性的矽膠或是環氧樹脂將透明基板2固設於承載座5上。如此，半導體發光元件之導電圖案或連接導線即可透過元件接合層電性連接於承載座。
請參考第21圖與第22圖。本創作之發光裝置11之承載座5可為一基板，基板材料可包含選自於鋁、銅、含鋁的複合金屬、電線、陶瓷或印刷電路板等的素材之一。承載座5的表面或是側邊具有至少一支架62。支架62為與承載座5可為相互分離的兩機構件，或是一體化之機構件。半導體發光元件可透過接合的方式與支架62電性耦接，元件接合層63則用以將透明 基板2固設於承載座5。承載座5與透明基板2之間具有如前述之第一夾角θ1。承載座5無支架的表面亦可設置半導體發光元件，以提昇發光裝置11之發光效果。另外，半導體發光元件亦可透過插接方式連接支架62(未示於第21圖與第22圖)，也就是藉由使用連接器來連接半導體發光元件與支架(及/或支架與承載座)，以將透明基板2固設於承載座5。因為承載座5與支架62是可彎折機構件，因此增加了本創作在應用時的靈活性；同時亦可透過使用不同發光波長之半導體發光元件組合出不同光色，使發光裝置11出光具有變化性以滿足不同需求。
請參考第23圖。如第23圖所示，本實施例之發光裝置包含至少一半導體發光元件1及一承載座5。承載座5包含至少一支架62以及至少一電路圖案P。半導體發光元件1之透明基板之一端與支架62電性耦接，以避免或減少支架62對半導體發光元件1出光的遮蔽效果。承載座5可選自於金屬如鋁、銅、含鋁複合式金屬、電線、陶瓷或印刷電路板等的素材。支架62可為從承載座5之一部分加以切割並彎折一角度(如第21圖與第22圖所示之第一夾角θ1)而成。電路圖案P係設置於承載座5上，電路圖案P並具有至少一組電性端點以電性連接一電源供應。電路圖案P另有一部分延伸於支架62上以電性連接半導體發光元件1，使半導體發光元件1可透過承載座5之電路圖案P電性連接於電源供應。此外，承載座5可更包含至少一孔洞H或至少一缺口G，使固定件如螺絲、釘子或插銷等等可透過該孔洞H或缺口G將承載座5與其他組件依發光裝置應用情形作進一步構裝或安裝。同時，孔洞H或缺口G的設置亦增加承載座5之散熱面積，提昇發光裝置之散熱效果。
請參考第24圖。第24圖繪示了本創作之另一較佳實施例之發光裝置之裝置基座的立體示意圖。如第24圖所示，本實施例之裝置基座322包含一承載座5以及至少一支架62。相較於第23圖之實施例，本實施例之支架62包含至少一條狀部342與一缺口330。電極30、32係分別設置於缺口330的兩側，條狀部342至少構成缺口330的一邊牆。本創作的半導體發光 元件係對應設置於缺口330而與支架62電性耦接。半導體發光元件的連接導線係電性連接於電極30、32，使一電源供應可透過支架62及承載座5上的電路圖案驅動半導體發光元件。缺口330的尺寸可不小於半導體發光元件之一主要發光面，使半導體發光元件的出光不會被支架62遮蔽。支架62與承載座5之間的連接處可為一可活動設計，使支架62與承載座5之間夾角可視需要進行調整。
請參考第24圖與第25圖。第25圖繪示了本創作之另一較佳實施例之發光裝置的立體示意圖。相比於第24圖之實施例，第25圖所示之發光裝置302更包含具有複數個缺口330的至少一支架62。複數個缺口330係分別設置於支架62的兩相對邊，且條狀部342至少構成各缺口330的一邊牆。複數個半導體發光元件310係與複數個缺口330對應設置，且各半導體發光元件310之電路圖案或連接電極(未示於第25圖)係分別對應設置並電性連結於電極30以及電極32。本實施例之發光裝置302可更進一步包含複數個支架62，支架62設置於半導體發光元件1與承載座5之間。支架62之長度可實質介於5.8-20毫米(mm)。每個設置有半導體發光元件之支架62與承載座5之間的夾角可視需要各自進行調整。換句話說，承載座5與至少一個支架62之間的夾角可不同於承載座5與其它個支架62之間的夾角，以達到所需之發光效果，但並不以此為限。另外，亦可在相同支架或不同支架設置具有不同發光波長範圍之半導體發光元件的組合，使發光裝置之色彩效果更豐富。
為了提高亮度與改善發光效果，本創作之另一較佳實施例的發光裝置係將複數個具有透明基板的半導體發光元件佈置於諸如前述實施例之承載座或其他承載機構之上，此時可採點對稱或線對稱排列方式佈置，即多個具有透明基板的半導體發光元件以點對稱或線對稱的形式設置於承載機構之上。請參考第26圖、第27圖、第28圖與第29圖，各實施例的發光裝置係在各種不同形狀的承載機構上設置複數個半導體發光元件。因為是以點對稱或線對稱的形式配置，使本創作之發光裝置11的出光能夠均勻(發光二極體 結構省略示意)。發光裝置11的出光效果還可藉由改變上述之第一夾角的大小而再做進一步的調整與改善。如第26圖所示，半導體發光元件之間係以點對稱方式彼此夾90度角排列，此時至少二個半導體發光元件可正對發光裝置11的四面中的任一面。如第27圖所示，發光裝置11的半導體發光元件之間夾角係小於90度。如第28圖所示，發光裝置11的半導體發光元件係延承載機構60的邊緣設置。如第29圖所示，發光裝置的半導體發光元件之間夾角係大於90度。在本創作之另一較佳實施例(未示於圖中)，多個半導體發光元件可以非對稱佈置方式，且多個半導體發光元件的至少一部分會集中或分散設置，以達成發光裝置11於不同應用時的光形需要。
請參考第30圖。第30圖繪示了本創作之另一較佳實施例之發光裝置的剖面示意圖。如第30圖所示，發光裝置301包含一半導體發光元件310以及一支架321。支架321包含一缺口330，且半導體發光元件310係與缺口330對應設置。本實施例中，支架321之對外部亦可當作插腳或彎折成表面焊接所需接墊，以固設並電性連接於其他電路元件。半導體發光元件310之一發光面係設置於缺口330內，故不論支架321是否為透光材料，發光裝置301皆可保有多面或六面發光的發光效果。
請參考第31圖，為本創作具體實施例之一發光裝置。發光裝置包含一管形燈罩7、至少一半導體發光元件1以及一承載機構60。半導體發光元件1設置於承載機構60上，且至少一部分的半導體發光元件1位於管形燈罩7所形成之空間內。請再參考第32圖的剖面示意。當多個半導體發光元件1設置於燈罩7之內時，各半導體發光元件1的第一主表面21A之間是以不互相平行的方式分開排列。另外，多個半導體發光元件1的至少一部分會設置於燈罩7所形成之空間內，且不緊貼燈罩7的內壁。較佳的實施例為，半導體發光元件1與燈罩7之間的距離D可相等或大於500微米(μm)；但亦可以灌膠方式形成燈罩7，並使燈罩7至少部分包覆並直接接觸於半導體發光元件1。
請參考第33圖，第33圖為本創作較佳實施例之半導體發光元件1之示意圖。相較於第10圖所示實施例，本實施例的半導體發光元件1包含透明基板2與至少一個發光二極體結構3，其中透明基板2具有延伸部2e，用以設置一組連接電極31，發光二極體結構3設置在透明基板2上與連接電極31相對的位置。該組連接電極31可包含第一連接電極311A與第二連接電極311B，其係位於半導體發光元件1的同側面，且用以電連接發光二極體結構3與電源。第一連接電極311A和第二連接電極311B分別可為正電極與負電極，用以電連接本創作各實施例所述之支架62或承載座/承載機構上的對應電極。因此，發光二極體結構3和覆蓋在發光二極體結構3上的波長轉換層4可伸出支架62或承載座的一側。且如先前本創作實施例所述，發光二極體結構3所發出的光係藉由透明基板2而能達成多方向或全方向的照明。
請參考第34圖至第36圖。第34圖為本創作較佳實施例之發光裝置11之示意圖，第35圖為本創作較佳實施例之支架62之組合示意圖，第36圖為本創作較佳實施例之搭配燈罩7的發光裝置11之示意圖。如第34圖所示，發光裝置11包含承載座5、至少兩個支架62設置在承載座5上且彼此耦合、及至少兩個半導體發光元件1與對應的支架62耦合。該些支架62的至少一個可具有插槽621，且另一個支架62可***插槽621，故使兩個支架62能夠藉插槽621彼此耦合。另外，如第35圖所示，兩個支架62也可各自具有插槽621，使兩個支架62能透過兩個插槽621相互嵌合而耦合在一起。其中一個支架62的頂端和底端可分別對齊於另一個支架62的頂端和底端，使兩個支架62可對稱且規則地設置在承載座5上。
該些支架62的至少一個支架的形狀可相同或相似於板狀或片狀結構，且可包含兩個相互平行且平坦的表面，其中其表面面積不小於半導體發光元件1的面積。根據此實施例，支架62的表面面積較佳可大於半導體發光元件1的面積三倍以上，以使發光裝置11能夠具有較佳的散熱效率和 發光效能。複數個半導體發光元件1可以對稱方式或非對稱方式設置在對應的支架62上。如第34圖所示實施例，設置在其中一個支架62上的半導體發光元件1係對齊於設置在另一個支架62上的半導體發光元件1。但根據本創作其它實施例，設置在其中一個支架62上的半導體發光元件1也可不對齊於設置在另一個支架62上的半導體發光元件1，或相對於另一個支架62上的半導體發光元件1交錯設置，亦即設置在不同支架62上的多個半導體發光元件1也可以任意地交錯排列，以補償發光時因某些結構單元遮蔽光路徑而造成的陰影。如第36圖所示，發光裝置11可包含底座64以及燈罩7。承載座5設置在底座64上。燈罩7可為球形或燭形，用來覆蓋承載作5並連接於底座64。如第36圖所示實施例，複數個半導體發光元件1係分散排列在多個支架62上，且每一個支架62各自指往不同方向，故具有燈罩7的發光裝置11能夠均勻地提供全向性發光照明功能。發光裝置11的光強度可藉由增加或減少半導體發光元件1的數量來改變和調整。支架62可由散熱材質組成，用來散逸半導體發光元件1產生的熱量。該些支架62的至少一個支架的材料係選自於印刷電路板、陶瓷、玻璃、塑膠等素材之一或其組合。不過，支架62的材料較佳為金屬芯電路板(metal core print circuit board)。
請參閱第37圖與第38圖，第37圖為本創作另一較佳實施例之發光裝置11之示意圖，第38圖為本創作較佳實施例之支架62與支柱623之組合示意圖。相較於第34圖所示實施例，第37圖所示實施例的發光裝置11還包含支柱623，且至少一個支架62可耦合於支柱623。如圖所示，支柱623可包含至少一個卡槽623a，使支架62能藉由***支柱623的卡槽623a而與支柱623耦合。在此實施例中，複數個支架62可分別***對應的卡槽623a並以對稱方式或非對稱方式環設於支柱623，如此發光裝置11可均勻地提供多向性發光功能。
支柱623的形狀可相同或相似於一導管，即具有設置在支柱623的至少一個端面的一導孔623b。本創作可將固定元件突設在承載座5上，並 將固定元件***支柱623的導孔623b，而使支柱623與承載座5耦合。依此結構設計，支柱623係以可拆卸方式與承載座5耦合，支柱623可透過移除固定元件而輕易從承載座5拆卸分離。固定元件可為連接器、管件、釘子、閂扣件、螺釘或螺拴等等，然不限於此。具有導孔623b的支柱623可用來散逸半導體發光元件1產生的熱量，以提高發光裝置11的操作性能。根據本創作某些實施例，還可在支柱623的導孔623b存放或流通氣體或液體型態的材料以傳導更多熱量，而提高發光裝置11的使用年限。
如第38圖所示，支柱623還可包含至少一個開槽623c，設置在支柱623的至少一端面。開槽623c延伸連接於卡槽623a之一端，藉以形成供支架62插設的開放空間。支架62可沿著支柱623的徑向方向移動以卡合到支柱623的卡槽623a內，或是沿著支柱623的軸向方向移動，以經由開槽623c移入卡槽623a。因此，本創作的發光裝置11能夠以簡單快速的組裝方式更換損壞的支架62、或替換具有失效半導體發光元件1的支架62。
1‧‧‧半導體發光元件
11‧‧‧發光裝置
2‧‧‧透明基板
3‧‧‧發光二極體結構
311A‧‧‧第一連接電極
311B‧‧‧第二連接電極
4‧‧‧波長轉換層
5‧‧‧承載座
7‧‧‧燈罩
62‧‧‧支架
64‧‧‧底座

Claims (20)

  1. 一種發光裝置，包含有：一承載座；至少二支架，設置在該承載座上且彼此耦合；以及至少二半導體發光元件，分別與該些支架耦合，各半導體發光元件包含：一透明基板，具有相對設置的一支撐面與一第二主表面；以及一發光二極體結構，設置在該支撐面，其中至少部分由該發光二極體結構發出之光線會進入該透明基板並從該第二主表面出光。
  2. 如請求項1所述之發光裝置，其中該透明基板更包含一延伸部，設置在該支架上。
  3. 如請求項2所述之發光裝置，其中一組連接電極係設置在該延伸部，且該組連接電極電連接於該發光二極體結構和該支架。
  4. 如請求項1所述之發光裝置，其中該些支架的至少一個支架更包含一插槽，且該些支架係藉由該插槽彼此耦合。
  5. 如請求項1所述之發光裝置，其更包含一支柱，設置在該承載座上，其中該些支架的至少一個支架與該支柱耦合。
  6. 如請求項5所述之發光裝置，其中該支柱包含一卡槽，且該些支架的至少一個支架係藉由該卡槽與該支柱耦合。
  7. 如請求項6所述之發光裝置，其中該支柱係包含至少二個卡槽，且該些支架分別與該些卡槽結合以環設於該支柱。
  8. 如請求項5所述之發光裝置，其中該支柱更包含一導孔，設置在該支柱的至少一端面。
  9. 如請求項8所述之發光裝置，其中該支柱係藉由該導孔與該承載座耦合。
  10. 如請求項6所述之發光裝置，其中該支柱更包含一開槽，設置於該支柱的至少一端面，該開槽延伸連接於該卡槽之一端。
  11. 如請求項1所述之發光裝置，其中該些支架的至少一個支架之一面積不小於該半導體發光元件之一面積。
  12. 如請求項11所述之發光裝置，其中該支架之該面積係三倍大於該半導體發光元件之該面積。
  13. 如請求項1所述之發光裝置，其中該些支架的至少一個支架以金屬芯電路板(metal core print circuit board)材質製作。
  14. 如請求項1所述之發光裝置，更包含：一底座，用來承載該承載座；以及一燈罩，設置於該底座以覆蓋該承載座、該些支架以及該些半導體發光元件。
  15. 一種發光裝置，包含有：一承載座；一支柱，設置於該承載座；一支架，耦合於該支柱；以及一半導體發光元件，耦合於該支架，該半導體發光元件包含：一透明基板，具有相對設置的一支撐面與一第二主表面；以及一發光二極體結構，設置在該支撐面，其中至少部分由該發光二極體結構發出之光線會進入該透明基板並從該第二主表面出光。
  16. 如請求項15所述之發光裝置，其中該透明基板更包含設置在該支架上的一延伸部。
  17. 如請求項16所述之發光裝置，其中一組連接電極係設置在該延伸部，且電連接於該發光二極體結構和該支架。
  18. 如請求項15所述之發光裝置，其中該支柱包含一卡槽，且該支架係藉由該卡槽與該支柱耦合。
  19. 如請求項15所述之發光裝置，其中該支柱更包含一導孔，設置在該支柱的至少一端面。
  20. 如請求項18所述之發光裝置，其中該支柱更包含一開槽，設置於該支柱的至少一端面，該開槽延伸連接於該卡槽之一端。
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