TWM560128U - 發光裝置 - Google Patents

Abstract

一種發光裝置，包含了LED晶片，螢光粉層設置在LED晶片之上，在螢光粉層上設置反射層，反射層的第一入光面為粗化結構，或者是在螢光粉層上設置透明層，透明層的第四入光面為粗化結構，從而使得LED晶片發出的光線經過該些粗化結構，降低全反射的發生，提高出光效率。

Description

發光裝置

本新型是有關一種發光裝置，尤其係在反射層或透明層的入光面設置粗化結構的發光裝置。

隨著電子科技的進步，LED的應用可謂隨處可見，LED是一種能發光的半導體電子元件，透過三價與五價元素所組成的複合光源。早期只能夠發出低光度的紅光，及後發展出其他單色光的版本，時至今日，能夠發出的光已經遍及可見光、紅外線及紫外線，光度亦提高到相當高的程度。用途由初時的指示燈及顯示板等；隨著白光發光二極體的出現，近年逐漸發展至被普遍用作照明用途。

發光二極體(LED)只能夠往一個方向導通(通電)，叫作順向偏壓，當電流流過時，電子與電洞在其內重合而發出單色光，這叫電致發光效應，而光線的波長、顏色跟其所採用的半導體物料種類與故意摻入的元素雜質有關。具有效率高、壽命長、不易破損、反應速度快、可靠性高等傳統光源不及的優點。白光LED的發光效率近年有所進步；每千流明成本，也因為大量的資金投入使價格下降，但成本仍遠高於其他的傳統照明。雖然如此，近年仍然越來越多被用在照明用途上。

發光二極體是一種特殊的二極體。和普通的二極體一樣，發光二極體由半導體晶片組成，這些半導體材料會預先透過注入或攙雜等工藝以產生p、n架構。與其它二極體一樣，發光二極體中電流可以輕易地從p極(陽極)流向n極(陰極)，而相反方向則不能。兩種不同的載流子：電洞和電子在不同的電極電壓作用下從電極流向p、n架構。當電洞和電子相遇而產生複合，電子會跌落到較低的能階，同時以光子的模式釋放出能量(光子也即是我們常稱呼的光)

LED 是一種藉外加電壓激發電子而放射出光(電能→光)的光電半導體元件，發光現象屬半導體中的直接發光(沒有第三質點的介入)。

LED 是利用電能直接轉化為光能的原理，在半導體內正負極2個端子施加電壓，當電流通過，使電子與電洞相結合時，剩餘能量便以光的形式釋放，依其使用的材料的不同，其能階高低使光子能量產生不同波長的光，人眼所能接受到各種顏色的光，如圖橫座標所示，其波長介於400-780nm，在此區間之外則為不可見光，包括紅外光及紫外光(UV)。

請參閱第一圖，其係為習知技術之LED結構示意圖一。如圖所示，一LED晶片1上面設置了一螢光粉層2，一般的LED的折射率大於外部的折射率，LED所產生的光線大部份都被該螢光粉層2與外部的界面全反射回到半導體內部，全反射的光線則被活性層本身與電極、基板吸收。因此該LED晶片1對外部的取光率遠低於內部的量子效率，以現階段的技術而言LED 的外部取光率頂多祇有30%。

習知技術中，LED晶粒的製作為標準的矩型外觀，因為一般半導體材料折射係數與封裝環氧樹脂(Epoxy)的相差甚多，使得交界面全反射臨界角小，而矩形的四個截面互相平行，光子在交界面離開半導體的機率變小，讓光子只能在內部全反射直到被吸收殆盡，使光轉成熱的形式，造成發光效果更不佳。因此，改變LED chip形狀是一個有效提升發光效率的方法。具體方法如下：

請參閱第二圖，其係為習知技術之LED結構示意圖二。如圖所示，該LED晶片1上設置了該螢光粉層2，其中，該螢光粉層2的一出光面3為粗化結構，該結構可改變原來發生全反射的部分光線，但在該LED晶片1與該螢光粉層2之間仍然會有全反射現象的出現，也就是說，在介質層的入光面，還存在全反射現象，因此，該項技術仍有改進的空間，從而進一步提高出光效率。

本新型之主要目的，在於提供一種發光裝置，通過在反射層入光面設置粗化結構，進而解決該反射層之入光面存在全反射現象，從而改善提高出光效率低的問題。

本新型之另一主要目的，在於提供一種發光裝置，通過在透明層入光面設置粗化結構，進而解決透明層之入光面存在全反射現象，從而改善提高出光效率低的問題。

為了達到上述之目的，本新型揭示了一種發光裝置，其包含LED晶片，螢光粉層設置在LED晶片之上，反射層設置在螢光粉層之上，反射層的第一入光面為粗化結構。

本新型之一實施例中，其亦揭露包含一襯底層，設置於該LED晶片與該螢光粉層之間，該襯底層之一第二入光面為粗化結構。

本新型之一實施例中，其亦揭露該螢光粉層進一步包覆該LED晶片之側面，該螢光粉層之一第三入光面為粗化結構。

本新型之一實施例中，其亦揭露該螢光粉層之一第三入光面為粗化結構。

本新型之一實施例中，其亦揭露包含一透明層，設置於該螢光粉層與該反射層之間。

本新型之一實施例中，其亦揭露包含一金屬基板，設置於該LED晶片下表面。

為了達到上述之目的，本新型揭示了一種發光裝置，其包含LED晶片，螢光粉層設置在LED晶片之上，透明層設置在螢光粉層之上，透明層的第四入光面為粗化結構。

本新型之一實施例中，其亦揭露包含一襯底層，設置於該LED晶片與該螢光粉層之間，該襯底層之一第五入光面為粗化結構。

本新型之一實施例中，其亦揭露該螢光粉層進一步包覆該LED晶片之側面，該螢光粉層之一第六入光面為粗化結構。

本新型之一實施例中，其亦揭露該螢光粉層之一第六入光面為粗化結構。

本新型之一實施例中，其亦揭露包含一襯底層，設置於該LED晶片與該螢光粉層之間。

本新型之一實施例中，其亦揭露包含一金屬基板，設置於該LED晶片下表面。

為使　貴審查委員對本新型之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例及配合詳細之說明，說明如後：

本新型針對習知技術之發光裝置進行研發，解決了發光裝置出光效率低下的問題。

首先，請參閱第三圖，其係為本新型之第一實施例之結構示意圖，如圖所示，本實施例係一種發光裝置，其包含一LED晶片10、一螢光粉層20、一反射層30，其中，該螢光粉層20設置在該LED晶片10之上，該反射層30設置在該螢光粉層20之上，該反射層30之一第一入光面302表面為粗化結構。

其中，該入光面302的粗化結構可採用習知技術的電漿輔助化學氣相沉積(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; PE-CVD)、濕式蝕刻、激光粗化刻蚀等技術，將該第一入光面302製作為凹凸不平的粗化結構。

該LED晶片10發光的原理主要在於LED晶片的PN接面。一般來說，半導體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導體，其內部設有電洞，另一端是N型半導體，其主要設有電子，當兩種半導體連接時，它們之間就形成一個PN接面。當電流通過導線作用於該LED晶片10時，電子就會被推向P區，在P區裡電子跟電洞複合，進而以光子的形式發出能量，而光的波長也就是光的顏色，是由形成PN接面的材料決定的。該LED晶片10主要由砷(AS)、鋁(AL)、鎵(Ga)、銦(IN)、磷(P)、氮(N)、鍶(Si)等元素中的若干種組成，主要材料為單晶矽，其中LED發光原理為習知技術，故不再贅述。

於本實施例中，該螢光粉層20之厚度為小於0.05mm(毫米)，該反射層30採用矽膠混合TiO2 (二氧化鈦)，該反射層30的厚度為0.01mm至0.5mm(毫米)之間。

實際工作狀態中，該LED晶片10將電能轉化為光，並由該LED晶片10上表面射出，光線經過該螢光粉層20並由該螢光粉層上表面射出，當光線經過該第一入光面302時，由於該第一入光面302為粗化結構，其表面凹凸不平，因此，原本發生全反射的光線，被該入光面302的粗化結構進一步反射、折射後，光線較不易發生全反射現象，更多的光線可以進入該反射層30，或者經由該反射層30反射，使得光線出光更均勻，進而改善習知技術中出光效率不足的問題。

請參閱第四圖，其係為本新型之第二實施例之結構示意圖，如圖所示，本實施例係一種發光裝置，其包含該LED晶片10、該螢光粉層20、該反射層30、一襯底層40，其中，該螢光粉層20設置在該LED晶片10之上，該反射層30設置在該螢光粉層20之上，該反射層30之該第一入光面302表面為粗化結構，該襯底層40設置在該LED晶片10與該螢光粉層20之間，該襯底層40之一第二入光面402表面為粗化結構。其發光原理以及介質層表面粗化原理與第一實施例相同，不同之處在於，該LED晶片10所發出的光線在進入該螢光粉層20之前，會先經過該襯底層40，該襯底層厚度為大於0.1mm(毫米)，由於該襯底層40在入光面設置了該第二入光面402，因此，該LED晶片10發出的光線在該第二入光面402經由反射與折射現象，降低原本因發生全反射而損失的光線，改善了整體的出光效率。

請參閱第五圖，其係為本新型之第三實施例之結構示意圖，如圖所示，本實施例係一種發光裝置，其包含該LED晶片10、該螢光粉層20、該反射層30，其中，該螢光粉層20設置在該LED晶片10之上，並包覆該LED晶片10，該螢光粉層20之一第三入光面202表面為粗化結構。該反射層30設置在該螢光粉層20之上，該反射層30之該第一入光面302表面為粗化結構。其發光原理以及介質層表面粗化原理與第一實施例相同，不同之處在於，該LED晶片10所發出的光線在進入該螢光粉層20之前，會先經過該第三入光面202，由於該第三入光面202表面為粗化結構，以及該螢光粉層包覆該LED晶片10，因此，該LED晶片10發出的光線在該第三入光面202經由反射與折射現象，降低原本因發生全反射而損失的光線，進而改善了整體的出光效率。

請參閱第六圖，其係為本新型之第四實施例之結構示意圖，如圖所示，本實施例係一種發光裝置，其包含該LED晶片10、該螢光粉層20、該反射層30，其中，該螢光粉層20設置在該LED晶片10之上，該螢光粉層20之該第三入光面202表面為粗化結構，該反射層30設置在該螢光粉層20之上，該反射層30之該第一入光面302表面為粗化結構。其發光原理以及介質層表面粗化原理與第一實施例相同，不同之處在於，該LED晶片10所發出的光線在進入該螢光粉層20之前，會先經過該第三入光面202，由於該第三入光面202表面為粗化結構，因此，該LED晶片10發出的光線在該第三入光面202經由反射與折射現象，降低原本因發生全反射而損失的光線，進而改善了整體的出光效率。

請參閱第七圖，其係為本新型之第五實施例之結構示意圖，如圖所示，本實施例係一種發光裝置，其包含該LED晶片10、該螢光粉層20、該反射層30、一透明層50，其中，該螢光粉層20設置在該LED晶片10之上，該反射層30設置在該螢光粉層20之上，該反射層30之該第一入光面302表面為粗化結構，該透明層50設置在該螢光粉層20與該反射層30之間。其發光原理以及介質層表面粗化原理與第一實施例相同，不同之處在於，在該螢光粉層20與該反射層30之間增加了該透明層50，該透明層50成分為矽膠，厚度為0.01mm至0.9mm之間。

請參閱第八圖，其係為本新型之第六實施例之結構示意圖，如圖所示，本實施例係一種發光裝置，其包含該LED晶片10、該螢光粉層20、該反射層30、一金屬基板60，其中，該螢光粉層20設置在該LED晶片10之上，該反射層30設置在該螢光粉層20之上，該反射層30之該第一入光面302表面為粗化結構，該金屬基板60設置在該LED晶片10之下表面。其發光原理以及介質層表面粗化原理與第一實施例相同，不同之處在於，該LED晶片10下表面設置了該金屬基板60，因此，當光線抵達該金屬基板60時，會經由該金屬基板60反射，進而增加出光效率。

請參閱第九圖，其係為本新型之第七實施例之結構示意圖，如圖所示，本實施例係一種發光裝置，其包含該LED晶片10、該螢光粉層20、該透明層50，其中，該螢光粉層20設置在該LED晶片10之上，該透明層50設置在該螢光粉層20之上，該透明層50之一第四入光面502表面為粗化結構。其發光原理以及介質層表面粗化原理與第一實施例相同，不同之處在於，該螢光粉層20之上設置了該透明層50，該透明層50之成分為矽膠，厚度為0.01mm之0.9mm之間，以及該透明層50之該第四入光面502為粗化結構，因此，光線經過該第四入光面502時，較不易發生全反射現象，並通過該透明層50將光線向上射出，增加了出光效率。

請參閱第十圖，其係為本新型之第八實施例之結構示意圖，如圖所示，本實施例係一種發光裝置，其包含該LED晶片10、該螢光粉層20、該透明層50、該襯底層40，其中，該螢光粉層20設置在該LED晶片10之上，該透明層50設置在該螢光粉層20之上，該透明層50之該第四入光面502表面為粗化結構，該襯底層40設置在該LED晶片10與該螢光粉層20之間，該襯底層40之一第五入光面404表面為粗化結構。其發光原理以及介質層表面粗化原理與第一實施例相同，不同之處在於，該LED晶片10所發出的光線在進入該螢光粉層20之前，會先經過該襯底層40，由於該襯底層40在入光面設置了該第五入光面404，因此，該LED晶片10發出的光線在該第五入光面404經由反射與折射現象，降低原本因發生全反射而損失的光線，改善了整體的出光效率。

請參閱第十一圖，其係為本新型之第九實施例之結構示意圖，如圖所示，本實施例係一種發光裝置，其包含該LED晶片10、該螢光粉層20、該透明層50，其中，該螢光粉層20設置在該LED晶片10之上，並包覆該LED晶片10，該螢光粉層20之一第六入光面204表面為粗化結構。該透明層50設置在該螢光粉層20之上，該透明層50之該第四入光面502表面為粗化結構。其發光原理以及介質層表面粗化原理與第一實施例相同，不同之處在於，該LED晶片10所發出的光線在進入該螢光粉層20之前，會先經過該第六入光面204，由於該第六入光面204表面為粗化結構，以及該螢光粉層包覆該LED晶片10，因此，該LED晶片10發出的光線在該第六入光面204經由反射與折射現象，降低原本因發生全反射而損失的光線，進而改善了整體的出光效率。

請參閱第十二圖，其係為本新型之第十實施例之結構示意圖，如圖所示，本實施例係一種發光裝置，其包含該LED晶片10、該螢光粉層20、該透明層50，其中，該螢光粉層20設置在該LED晶片10之上，該螢光粉層20之該第六入光面204表面為粗化結構，該透明層50設置在該螢光粉層20之上，該透明層50之該第四入光面502表面為粗化結構。其發光原理以及介質層表面粗化原理與第一實施例相同，不同之處在於，該LED晶片10所發出的光線在進入該螢光粉層20之前，會先經過該第六入光面204，由於該第六入光面204表面為粗化結構，因此，該LED晶片10發出的光線在該第六入光面204經由反射與折射現象，降低原本因發生全反射而損失的光線，進而改善了整體的出光效率。

請參閱第十三圖，其係為本新型之第十一實施例之結構示意圖，如圖所示，本實施例係一種發光裝置，其包含該LED晶片10、該螢光粉層20、該透明層50、該反射層30，其中，該螢光粉層20設置在該LED晶片10之上，該透明層50設置在該螢光粉層20之上，該透明層50之該第四入光面502表面為粗化結構，該反射層30設置在該透明層50之上。其發光原理以及介質層表面粗化原理與第一實施例相同，不同之處在於，在該透明層50之上設置了該反射層30，光線經由該反射層30反射後再由基板射出，使得出光更加均勻，同時也增加了出光效率。

請參閱第十四圖，其係為本新型之第十二實施例之結構示意圖，如圖所示，本實施例係一種發光裝置，其包含該LED晶片10、該螢光粉層20、該透明層50、該金屬基板60，其中，該螢光粉層20設置在該LED晶片10之上，該透明層50設置在該螢光粉層20之上，該透明層50之該第四入光面502表面為粗化結構，該金屬基板60設置在該LED晶片10之下表面。其發光原理以及介質層表面粗化原理與第一實施例相同，不同之處在於，該LED晶片10下表面設置了該金屬基板60，因此，當光線抵達該金屬基板60時，會經由該金屬基板60反射，進而增加出光效率。

綜上所述，本新型之該發光裝置，藉由將該反射層30之該第一入光面302設置為粗化結構，或者將該透明層50之該第四入光面502設置為粗化結構，以及將該螢光粉層20與該襯底層40的入光面設置為粗化結構，以及增加該金屬基板60，通過以上實施例改善該LED晶片10所發出的光線，減少了全反射現象的發生，提高了整體的出光效率。

惟以上所述者，僅為本新型之較佳實施例而已，並非用來限定本新型實施之範圍，舉凡依本新型申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本新型之申請專利範圍內。

10‧‧‧LED晶片
20‧‧‧螢光粉層
202‧‧‧第三入光面
204‧‧‧第六入光面
30‧‧‧反射層
302‧‧‧第一入光面
40‧‧‧襯底層
402‧‧‧第二入光面
404‧‧‧第五入光面
50‧‧‧透明層
502‧‧‧第四入光面
60‧‧‧金屬基板

第一圖：其係為習知技術之LED結構示意圖； 第二圖：其係為習知技術之LED結構示意圖； 第三圖：其係為本新型之第一實施例之結構示意圖； 第四圖：其係為本新型之第二實施例之結構示意圖； 第五圖：其係為本新型之第三實施例之結構示意圖； 第六圖：其係為本新型之第四實施例之結構示意圖； 第七圖：其係為本新型之第五實施例之結構示意圖； 第八圖：其係為本新型之第六實施例之結構示意圖； 第九圖：其係為本新型之第七實施例之結構示意圖； 第十圖：其係為本新型之第八實施例之結構示意圖； 第十一圖：其係為本新型之第九實施例之結構示意圖； 第十二圖：其係為本新型之第十實施例之結構示意圖； 第十三圖：其係為本新型之第十一實施例之結構示意圖；以及 第十四圖：其係為本新型之第十二實施例之結構示意圖。

Claims (12)

1. 一種發光裝置，其包含： 一LED晶片； 一螢光粉層，設置於該LED晶片之上；以及 一反射層，其係設置於該螢光粉層之上，該反射層之一第一入光面為粗化結構。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，更包含一襯底層，設置於該LED晶片與該螢光粉層之間，該襯底層之一第二入光面為粗化結構。
3. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該螢光粉層進一步包覆該LED晶片之側面，該螢光粉層之一第三入光面為粗化結構。
4. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該螢光粉層之一第三入光面為粗化結構。
5. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，更包含一透明層，設置於該螢光粉層與該反射層之間。
6. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，更包含一金屬基板，設置於該LED晶片下表面。
7. 一種發光裝置，其包含： 一LED晶片； 一螢光粉層，設置於該LED晶片之上；以及 一透明層，其係設置於該螢光粉層之上，該透明層之一第四入光面為粗化結構。
8. 如申請專利範圍第7項所述之發光裝置，更包含一襯底層，設置於該LED晶片與該螢光粉層之間，該襯底層之一第五入光面為粗化結構。
9. 如申請專利範圍第7項所述之發光裝置，其中該螢光粉層進一步包覆該LED晶片之側面，該螢光粉層之一第六入光面為粗化結構。
10. 如申請專利範圍第7項所述之發光裝置，其中該螢光粉層之一第六入光面為粗化結構。
11. 如申請專利範圍第7項所述之發光裝置，更包含一反射層，設置於該透明層之上。
12. 如申請專利範圍第7項所述之發光裝置，更包含一金屬基板，設置於該LED晶片下表面。