用以產生白光的發光二極管結構的制作方法

專利名稱：用以產生白光的發光二極管結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用以產生白光的發光二極管結構，特別是涉及一種應用于白光發 光二極管的用以產生白光的發光二極管結構。
背景技術：
發光二極管為一種體積小并且省電的固態光源，又發光二極管為半導體結構，因 此發光二極管的使用壽命長，相當合適應用于各種不同照明光源，例如交通號志、熒幕背 光、廣告燈…等。圖1是現有習知白光發光二極管的頻譜示意圖。由于不同的照明用途需要使用不 同顏色的發光二極管，因此發光二極管的顏色從基本的紅色、綠色與藍色發展至各種顏色， 其中又以白光的應用范圍最廣并且需求量也最大。但如圖1所示，當使用紅色、綠色與藍色 發光二極管混光產生白光時，其中每一色光的頻寬皆相當窄，使得直接使用紅色、綠色與藍 色發光二極管所混光產生的白光并無法呈現全頻譜的特性，以至于無法達到模擬自然光線 的功效。又每一色的發光二極管的發光效率、波長與劣化程度皆不相同，使得亮度、演色性 及色溫控制困難，以及同時使用三個不同顏色的發光二極管亦會導致電路設計的復雜度增 加。如中國臺灣專利第1304273號所揭露的“可調色溫的白光發光裝置”，其是使用熒 光體覆蓋于第一發光元件上，使第一發光元件發出青光之后，再與第二發光元件進行混光 而產生白光，并藉由電流調整裝置調整第二發光元件的電流量，用以控制白光的色溫。然而前案所使用的第一發光元件與第二發光元件為不同顏色的發光元件，因此第 一發光元件與第二發光元件的電阻值并不相同，如此將提高了白光發光裝置的電路設計復 雜度。此外，由于前案僅于第二發光元件上使用電流調整裝置，因此無法精確地控制每一發 光元件的電流量，導致降低了色溫調整的準確度。由此可見，上述現有的用以產生白光的發光二極管結構在結構與使用上，顯然仍 存在有不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。為了解決上述存在的問題，相關廠商莫不費盡 心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的設計被發展完成，而一般產品又沒有適 切結構能夠解決上述問題，此顯然是相關業者急欲解決的問題。因此如何能創設一種新的 用以產生白光的發光二極管結構，實屬當前重要研發課題之一，亦成為當前業界極需改進 的目標。

發明內容
本發明的目的在于，克服現有的用以產生白光的發光二極管結構存在的缺陷，而 提供一種新的用以產生白光的發光二極管結構，所要解決的技術問題是使其藉由使用四個 相同的藍光晶片與熒光體的搭配以混光產生白光，并且四個藍光晶片具有相同的電阻值， 因此發光二極管結構所使用的驅動電路設計可簡易化，非常適于實用。
本發明的另一目的在于，提供一種新的用以產生白光的發光二極管結構，所要解 決的技術問題是使其可準確地控制每一藍光晶片的電流量，因此有利于精確地調整白光的 色溫及獲得更佳的演色性，從而更加適于實用。本發明的再一目的在于，提供一種新的用以產生白光的發光二極管結構，所要解 決的技術問題是使其藉由準確地控制白光色溫，進而可達到擴大應用范圍的功效，從而更 加適于實用。本發明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。依據本發明提出 的一種用以產生白光的發光二極管結構，其包括一基座；一第一藍光晶片，其設置于該基 座上，并激發一紅色熒光體發出一紅光；一第二藍光晶片，其設置于該基座上，并激發一綠 色熒光體發出一綠光；一第三藍光晶片，其設置于該基座上，并激發一第一熒光體發出一第 一色光；以及一第四藍光晶片，其設置于該基座上，并發出一藍光；其中，該藍光、該紅光、 該綠光與該第一色光混光后產生白光。本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。前述的發光二極管結構，其中所述的第一熒光體為一黃色熒光體，且該第一色光
為一黃光。前述的發光二極管結構，其中所述的第一熒光體為該紅色熒光體，且該第一色光 為一紅光。前述的發光二極管結構，其中所述的第一藍光晶片、該第二藍光晶片、該第三藍光 晶片及該第四藍光晶片排列成一 2X2矩陣。前述的發光二極管結構，其中所述的第一藍光晶片與該第三藍光晶片設置于該 2X2矩陣的一對角線。前述的發光二極管結構，其進一步具有一驅動電路，且該驅動電路分別電性連接 該第一藍光晶片、該第二藍光晶片、該第三藍光晶片及該第四藍光晶片。前述的發光二極體二極管結構，其中所述的紅色熒光體系為銪金屬活化硅酸鹽化 合物、硫氧釔銪、氧釔釩銪、氧化釔銪、氧化鈦釔銪或氧化鉬鈣銪。前述的發光二極管結構，其中所述的綠色熒光體為氧化金屬鹽類銪、氧化金屬鹽 類錳、銪賦活堿土族、銅及鋁賦活硫化鋅熒光體、商化硅酸鹽、或銪金屬活化硅酸鹽化合 物。前述的發光二極管結構，其中所述的黃色熒光體為氧化鋁釔鈰、氧化鋁釔釓、 錳賦活硫化鋅熒光體、釔鋁石榴石或銪金屬活化硅酸鹽化合物。前述的發光二極管結構，其中所述的第一藍光晶片、該第二藍光晶片、該第三藍光 晶片及該第四藍光晶片的間距小于1厘米。前述的發光二極管結構，其中所述的第一藍光晶片、該第二藍光晶片、該第三藍光 晶片及該第四藍光晶片的每一邊長小于5毫米。前述的發光二極管結構，其中所述的第一藍光晶片與該紅色熒光體、該第二藍光 晶片與該綠色熒光體以及該第三藍光晶片與該第一熒光體的間距小于1厘米。前述的發光二極管結構，其中所述的紅色熒光體是結合于該第一藍光晶片、該綠 色熒光體是結合于該第二藍光晶片與以及該第一熒光體是結合于該第三藍光晶片。前述的發光二極管結構，其中所述的第一藍光晶片、該第二藍光晶片、該第三藍光晶片及該第四藍光晶片的材質為三族氮化物、二六族化合物或為三族氮化物、二六族化合 物、以及有機物所組成的一族群。前述的發光二極管結構，其中所述的第一藍光晶片、該第二藍光晶片、該第三藍光 晶片及該第四藍光晶片為一有機發光二極管。本發明與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。由以上可知，為達到上述 目的，本發明提供了一種用以產生白光的發光二極管結構，其包括一基座；一第一藍光晶 片，其設置于基座上，并激發一紅色熒光體發出一紅光；一第二藍光晶片，其設置于基座上， 并激發一綠色熒光體發出一綠光；一第三藍光晶片，其設置于基座上，并激發一第一熒光 體發出一第一色光；以及一第四藍光晶片，其設置于基座上，并發出一藍光；其中，藍光、紅 光、綠光與第一色光混光后產生白光。借由上述技術方案，本發明用以產生白光的發光二極管結構至少具有下列優點及 有益效果一、利用四個具有相同電阻值的藍光晶片，用以簡化發光二極管結構中驅動電路 的設計，并達到準確控制通過每一藍光晶片電流量的功效。二、由于可準確地控制流經每一藍光晶片的電流量，因此大幅提升了調整白光色 溫時的精確度。綜上所述，本發明是有關于一種用以產生白光的發光二極管結構，其包括基座； 第一藍光晶片；第二藍光晶片；第三藍光晶片；以及第四藍光晶片。而第一、第二及第三藍 光晶片的出光路徑上皆設置有不同種類的熒光體，以使得熒光體分別被第一、第二與第三 藍光晶片激發后發出不同顏色的光線，并可與第四藍光晶片發出的藍光混光后產生白光。 由于發光二極管結構使用了四個相同的藍光晶片，因此可降低驅動電路的設計復雜度，以 達到更準確地控制通過每一藍光晶片電流量的功效。本發明在技術上有顯著的進步，并具 有明顯的積極效果，誠為一新穎、進步、實用的新設計。上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段， 而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本發明的上述和其他目的、特征和優點能夠 更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。


圖1是現有習知白光發光二極管的頻譜圖。圖2是本發明的用以產生白光的發光二極管結構的實施例立體圖一。圖3是本發明的用以產生白光的發光二極管結構的實施例立體圖二。圖4A是沿圖3中A-A剖線的剖視實施例示意圖。圖4B是沿圖3中B-B剖線的剖視實施例示意圖。圖4C是本發明的用以產生白光的發光二極管結構的實施例立體圖三。圖5是本發明的用以產生白光的發光二極管結構的等效電路實施例示意圖。圖6是本發明的用以產生白光的發光二極管結構的頻譜示意圖。圖7是本發明的用以產生白光的發光二極管結構的混光區域示意圖。100 用以產生白光的發光二極管結構10 基座20 第一藍光晶片
21 紅色熒光體31 綠色熒光體41 第一熒光體50:第四藍光晶片70 可變電阻L 邊長
D 距離 d:間距
30 第二藍光晶片 40 第三藍光晶片 42 黃色熒光體 60 膠體
具體實施例方式為更進一步闡述本發明為達成預定發明目的所采取的技術手段及功效，以下結合 附圖及較佳實施例，對依據本發明提出的用以產生白光的發光二極管結構其具體實施方 式、結構、特征及其功效，詳細說明如后。圖2是本發明的用以產生白光的發光二極管結構100的實施例立體圖一。圖3是 本發明的用以產生白光的發光二極管結構100的實施例立體圖二。圖4A是沿圖3中A-A 剖線的剖視實施例示意圖。圖4B是沿圖3中B-B剖線的剖視實施例示意圖。圖4C是本發 明的用以產生白光的發光二極管結構100的實施例立體圖三。圖5是本發明的用以產生白 光的發光二極管結構100的等效電路實施例示意圖。圖6是本發明的用以產生白光的發光 二極管結構100的頻譜示意圖。圖7是本發明的用以產生白光的發光二極管結構100的混 光區域示意圖。如圖2所示，本實施例是用以產生白光的發光二極管結構100，其包括一基座10 ； 一第一藍光晶片20 ；—第二藍光晶片30 ；—第三藍光晶片40 ；以及一第四藍光晶片50。如圖2及圖3所示，基座10，其是用以承載第一藍光晶片20、第二藍光晶片30、第 三藍光晶片40以及第四藍光晶片50，且基座10可使用高導熱系數的材質，以幫助第一藍光 晶片20、第二藍光晶片30、第三藍光晶片40及第四藍光晶片50導熱。如圖2及圖3所示，第一藍光晶片20，其是設置于基座10上，且第一藍光晶片20 可以導熱結合于基座10上，使得第一藍光晶片20的產熱可通過基座10傳導散除。又第一 藍光晶片20的出光路徑上設置有一紅色熒光體(即螢光體，以下均稱為熒光體)21，而紅色 熒光體21可被第一藍光晶片20發出的藍光激發以發出一紅光。又紅色熒光體21可以為銪金屬活化硅酸鹽化合物、硫氧釔銪、氧釔釩銪、氧化 釔銪、氧化鈦釔銪或氧化鉬鈣銪的其中之一，但不以此為限。如圖2及圖3所示，第二藍光晶片30，其是設置于基座10上，且第二藍光晶片30 亦可以導熱結合于基座10上，使得第二藍光晶片30的產熱可通過基座10傳導散除。又第 二藍光晶片30的出光路徑上設置有一綠色熒光體31，而綠色熒光體31受到第二藍光晶片 30發出的藍光激發以發出一綠光。上述的綠色熒光體31是可以選自氧化金屬鹽類銪、氧化金屬鹽類錳、銪賦活堿 土族、銅及鋁賦活硫化鋅熒光體、商化硅酸鹽、或銪金屬活化硅酸鹽化合物其中之一，但不 以此為限。如圖2及圖3所示，第三藍光晶片40，其是設置于基座10上，且第三藍光晶片40 亦可以與基座10導熱結合，使得第三藍光晶片40的產熱可通過基座10傳導散除。第三藍 光晶片40的出光路徑上可設置有一第一熒光體41，并且第一熒光體41可被藍光激發以發出一第一色光。而第一熒光體41可以為一黃色熒光體42，使得受到藍光激發后的第一色光可為 一黃光，又黃色熒光體42是可以為氧化鋁釔鈰、氧化鋁釔釓、錳賦活硫化鋅熒光體、釔鋁 石榴石或銪金屬活化硅酸鹽化合物其中之一，但不以此為限。并且第一熒光體41亦可以為紅色熒光體21，藉此使藍光激發后的第一色光為一 紅光，而紅色熒光體21的種類如前所述。又如圖2及圖3所示，第一藍光晶片20、第二藍光 晶片30、第三藍光晶片40及第四藍光晶片50是可排列成一 2X2矩陣，并且當第一熒光體 41為紅色熒光體21時，第一藍光晶片20與第三藍光晶片40可設置于2X2矩陣的一對角 線(如圖2所示)，以使得混光更均勻。如圖2及圖3所示，第四藍光晶片50，其是設置于基座10上，且第四藍光晶片50 亦可以導熱結合于基座10上，使得第四藍光晶片50的產熱可通過基座10傳導散除。又第 四藍光晶片50的出光路徑上并未設置有任何熒光體，因此第四藍光晶片50是可發出一藍光。基座10上的第一藍光晶片20、第二藍光晶片30及第三藍光晶片40，其分別激發 紅色熒光體21、綠色熒光體31及第一熒光體41所發出以紅光、綠光及第一色光，并與第四 藍光晶片50所發出的藍光混光以產生白光。如圖2所示，第一藍光晶片20、第二藍光晶片30、第三藍光晶片40及第四藍光晶 片50之間的距離D可以小于1厘米(即公分，以下均稱為厘米)，并且第一藍光晶片20、第 二藍光晶片30、第三藍光晶片40及第四藍光晶片50的每一邊長L可小于5毫米(即公厘， 以下均稱為毫米)。而由于每一藍光晶片20、30、40、50的面積很小，因此可有效地縮小混光 距離，并使得發光二極管結構100的體積可以微小化。如圖4A及圖4B所示，第一藍光晶片20與紅色熒光體21、第二藍光晶片30與綠色 熒光體31以及第三藍光晶片40與第一熒光體41間可具有間距d，并且間距d可小于1厘 米。也就是說，熒光體21、31、41、42可以不直接接觸藍光晶片20、30、40，而是可設置于塑膠 支架上(圖未示)，或是以其它技術使熒光體21、31、41、42與藍光晶片20、30、40間保持一 段距離，且使熒光體21、31、41、42與藍光晶片20,30,40間為中空，使得熒光體21、31、41、 42與相對應的藍光晶片20、30、40間形成間距d。又熒光體21、31、41、42與藍光晶片20、 30,40的間距d內可填充透光性佳的膠體60，以避免熒光體21、31、41、42直接接觸藍光晶 片20、30、40而導致高溫衰竭的問題。又如圖4C所示，紅色熒光體21、綠色熒光體31與第一熒光體41亦可分別直接結 合于第一藍光晶片20、第二藍光晶片30以及第三藍光晶片40。而上述的第一藍光晶片20、第二藍光晶片30、第三藍光晶片40及第四藍光晶片50 的材質可以為三族氮化物或二六族化合物，而第一藍光晶片20、第二藍光晶片30、第三藍 光晶片40及第四藍光晶片50亦可以為一有機發光二極管，或者第一藍光晶片20、第二藍光 晶片30、第三藍光晶片40及第四藍光晶片50的材質可以為三族氮化物、二六族化合物、以 及有機物所組成的一族群所組成。又由于發光二極管結構100是使用四個相同的藍光晶片20、30、40、50，因此每一 藍光晶片20、30、40、50具有相同的電阻值，所以可降低發光二極管結構100的驅動電路設 計難度，并且更容易并準確地控制發光二極管結構100中每一藍光晶片20、30、40、50的電流量，進而可準確控制發光二極管結構100發出的白光的色溫，亦可產生演色性佳的白光。如圖5所示，發光二極管結構100可進一步具有一驅動電路，其是可包含有多個可 變電阻70，且驅動電路可分別電性連接第一藍光晶片20、第二藍光晶片30、第三藍光晶片 40及第四藍光晶片50，使得藉由控制驅動電路的可變電阻70以調整通過發光二極管結構 100中每一藍光晶片20、30、40、50的電流量，藉此可改變每一藍光晶片20、30、40、50的出光 亮度，因此混光所產生的白光色溫可被調整，進而達到發光二極管結構100色溫可調的功 效。由于發光二極管結構100是使用熒光體21、31、41、42，因此可藉由調整每一熒光 體21、31、41、42的熒光體濃度或是選用不同種類的紅色熒光體21、綠色熒光體31或黃色熒 光體42，用以激發出不同波長的光線，并且再搭配第四藍光晶片50所發出的藍光。因此發 光二極管結構100所發出的白光可以呈現全頻譜的特性(如圖6所示)，并且涵蓋相當寬廣 的混光區域(如圖7中斜線區域所示)，如此亦使得白光色溫的調整更為容易。以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制，雖 然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人 員，在不脫離本發明技術方案范圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾 為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質 對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方案的范圍內。
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權利要求
一種用以產生白光的發光二極管結構，其特征在于其包括一基座；一第一藍光晶片，其設置于該基座上，并激發一紅色熒光體發出一紅光；一第二藍光晶片，其設置于該基座上，并激發一綠色熒光體發出一綠光；一第三藍光晶片，其設置于該基座上，并激發一第一熒光體發出一第一色光；以及一第四藍光晶片，其設置于該基座上，并發出一藍光；其中，該藍光、該紅光、該綠光與該第一色光混光后產生白光。
2.根據權利要求1所述的發光二極管結構，其特征在于其中所述的第一熒光體為一黃 色熒光體，且該第一色光為一黃光。
3.根據權利要求1所述的發光二極管結構，其特征在于其中所述的第一熒光體為該紅 色熒光體，且該第一色光為一紅光。
4.根據權利要求3所述的發光二極管結構，其特征在于其中所述的第一藍光晶片、該 第二藍光晶片、該第三藍光晶片及該第四藍光晶片排列成一 2X2矩陣。
5.根據權利要求4所述的發光二極管結構，其特征在于其中所述的第一藍光晶片與該 第三藍光晶片設置于該2X2矩陣的一對角線。
6.根據權利要求1所述的發光二極管結構，其特征在于其進一步具有一驅動電路，且 該驅動電路分別電性連接該第一藍光晶片、該第二藍光晶片、該第三藍光晶片及該第四藍 光晶片。
7.根據權利要求1或3所述的發光二極體二極管結構，其特征在于其中所述的紅色熒 光體系為銪金屬活化硅酸鹽化合物、硫氧釔銪、氧釔釩銪、氧化釔銪、氧化鈦釔銪或氧 化鉬鈣銪。
8.根據權利要求1所述的發光二極管結構，其特征在于其中所述的綠色熒光體為氧化 金屬鹽類銪、氧化金屬鹽類錳、銪賦活堿土族、銅及鋁賦活硫化鋅熒光體、商化硅酸鹽、 或銪金屬活化硅酸鹽化合物。
9.根據權利要求2所述的發光二極管結構，其特征在于其中所述的黃色熒光體為氧化 鋁釔鈰、氧化鋁釔釓、錳賦活硫化鋅熒光體、釔鋁石榴石或銪金屬活化硅酸鹽化合物。
10.根據權利要求1所述的發光二極管結構，其特征在于其中所述的第一藍光晶片、該 第二藍光晶片、該第三藍光晶片及該第四藍光晶片的間距小于1厘米。
11.根據權利要求1所述的發光二極管結構，其特征在于其中所述的第一藍光晶片、該 第二藍光晶片、該第三藍光晶片及該第四藍光晶片的每一邊長小于5毫米。
12.根據權利要求1所述的發光二極管結構，其特征在于其中所述的第一藍光晶片與 該紅色熒光體、該第二藍光晶片與該綠色熒光體以及該第三藍光晶片與該第一熒光體的間 距小于1厘米。
13.根據權利要求1所述的發光二極管結構，其特征在于其中所述的紅色熒光體是結 合于該第一藍光晶片、該綠色熒光體是結合于該第二藍光晶片與以及該第一熒光體是結合 于該第三藍光晶片。
14.根據權利要求1所述的發光二極管結構，其特征在于其中所述的第一藍光晶片、該 第二藍光晶片、該第三藍光晶片及該第四藍光晶片的材質為三族氮化物、二六族化合物或 為三族氮化物、二六族化合物、以及有機物所組成的一族群。
15.根據權利要求1所述的發光二極管結構，其特征在于其中所述的第一藍光晶片、該 第二藍光晶片、該第三藍光晶片及該第四藍光晶片為一有機發光二極管。
全文摘要
本發明是有關于一種用以產生白光的發光二極管結構，其包括基座；第一藍光晶片；第二藍光晶片；第三藍光晶片；以及第四藍光晶片。而第一、第二及第三藍光晶片的出光路徑上皆設置有不同種類的熒光體，以使得熒光體分別被第一、第二與第三藍光晶片激發后發出不同顏色的光線，并可與第四藍光晶片發出的藍光混光后產生白光。由于發光二極管結構使用了四個相同的藍光晶片，因此可降低驅動電路的設計復雜度，以達到更準確地控制通過每一藍光晶片電流量的功效。
文檔編號H01L25/04GK101894832SQ200910143010
公開日2010年11月24日 申請日期2009年5月21日 優先權日2009年5月21日
發明者李俊哲, 溫士逸, 潘敬仁, 陳明鴻, 陳景宜 申請人:海立爾股份有限公司