發光二極管模組及使用該發光二極管模組的燈具的制作方法
【專利摘要】本發明實施例公開了一種發光二極管模組及使用該發光二極管模組的燈具。發光二極管模組包括基板及多個發光封裝體，每一發光封裝體包含發光二極管及光波長轉換層，其中發光二極管具有第一出光面、接合面以及多個第二出光面，接合面相對于第一出光面并連接基板，第二出光面介于第一出光面及接合面之間，光波長轉換層覆蓋發光二極管的第一出光面與第二出光面，發光二極管的接合面至第一出光面上的光波長轉換層的頂面之間的距離代表一光源總厚度，相鄰的發光封裝體之間的距離代表一光源間距，其中光源間距與光源總厚度的比值介于1至6.3之間。本發明實施例的技術方案能解決發光二極管模組出光無法集中的問題，能提高發光二極管模組的光學效果。
【專利說明】
發光二極管模組及使用該發光二極管模組的燈具
技術領域
[0001]本發明是關于一種照明技術；特別是有關于一種發光二極管模組及使用該發光二極管模組的燈具。
【背景技術】
[0002]發光二極管(Light-Emitting D1de,LED)因具有壽命長、發光效率高、體積小、污染低等優點，故近來被廣泛應用在照明用途上。
[0003]一種公知的LED照明模組，主要包括基板、多個LED、熒光粉層及不透光結構，其中LED以打線接合(wire bonding)方式連接基板，焚光粉層覆蓋于所述多個LED上，且不透光結構圍繞于所述多個LED設置，以定義且限制熒光粉層的涂布位置。然而，在此LED照明模組中，所述多個LED的分布范圍通常較大，以致出光無法集中，另外不透光結構也會造成出光角度受到限制。因此，在使用此種公知的LED照明模組的燈具時，必須搭配多種不同規格的透鏡，以達到所需的光學效果。
[0004]另一種公知的LED照明模組，主要包括基板以及固定于基板上的多個LED封裝體，其中每一 LED封裝體包括塑膠外殼、LED及熒光粉層，LED設置于塑膠外殼中，且熒光粉層覆蓋于LED上。然而，此LED照明模組往往因為所述多個LED封裝體的高熱阻而造成其光學表現受到影響。另外，在使用此種公知的LED照明模組的燈具時，每一 LED封裝體均需獨立搭配一透鏡，如此也造成制造成本增加，并且透過多組透鏡所產生的光學品味不佳，易有殘影問題。
[0005]因此，如何提供一種可改善上述缺點的發光二極管(照明)模組及使用該發光二極管模組的燈具，實為本領域技術人員的一重要課題。
【發明內容】
[0006]本發明一實施例中提供一種發光二極管模組，包括:一基板；以及多個發光封裝體，每一發光封裝體包含一發光二極管及一光波長轉換層，其中發光二極管具有一第一出光面、一接合面以及多個第二出光面，接合面相對于第一出光面，并透過一覆晶封裝方式連接基板，所述多個第二出光面介于第一出光面及接合面之間，并大致垂直于第一出光面及接合面，光波長轉換層設置于發光二極管上，并覆蓋發光二極管的第一出光面與所述多個第二出光面，發光二極管的接合面至第一出光面上的光波長轉換層的一頂面之間的距離代表一光源總厚度，相鄰的所述多個發光封裝體之間的距離代表一光源間距，其中該光源間距與該光源總厚度的比值介于I至6.3之間。
[0007]于一實施例中，前述光源間距與光源總厚度的比值介于2至3之間。
[0008]于一實施例中，前述發光二極管的接合面設有多個電極，前述基板上設有多個對應于所述多個電極的接合墊，用以電性連接發光二極管與基板。
[0009]于一實施例中，前述發光二極管的其中一電極的一第一面積與前述基板上的一對應的接合墊的一第二面積的比值介于0.5至2之間。
[0010]于一實施例中，前述基板上的其中一接合墊相對于前述發光二極管的一對應電極于一水平方向上的偏移距離小于50微米。
[0011]于一實施例中，前述第一出光面上的光波長轉換層具有一第一厚度，前述第二出光面上的光波長轉換層具有一第二厚度，其中第一厚度與第二厚度的比值介于I至1.33之間。
[0012]于一實施例中，前述發光二極管模組還包括一導光材料層，設置于前述所述多個發光封裝體之間。
[0013]于一實施例中，前述導光材料層的折射率小于前述所述多個光波長轉換層的折射率。
[0014]于一實施例中，前述導光材料層具有一第二頂面以及一底面，底面相對于第二頂面并連接前述基板，第二頂面為一平面、外凸弧面、內凹弧面或鋸齒面。
[0015]本發明另一實施例中也提供一種燈具，包括:一基座；一燈罩，連接該基座，并形成有一容置空間；以及一發光二極管模組，設置于該容置空間內，其中發光二極管模組包括:一基板；以及多個發光封裝體，每一發光封裝體包含一發光二極管及一光波長轉換層，其中發光二極管具有一第一出光面、一接合面以及多個第二出光面，接合面相對于第一出光面，并透過一覆晶封裝方式連接基板，所述多個第二出光面介于第一出光面及接合面之間，并大致垂直于第一出光面及接合面，光波長轉換層設置于發光二極管上，并覆蓋發光二極管的第一出光面與所述多個第二出光面，發光二極管的接合面至第一出光面上的光波長轉換層的一頂面之間的距離代表一光源總厚度，相鄰的所述多個發光封裝體之間的距離代表一光源間距，其中該光源間距與該光源總厚度的比值介于I至6.3之間。
[0016]為讓本發明的上述和其它目的、特征、和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。
【附圖說明】
[0017]圖1表示本發明一實施例中的發光二極管模組的上視示意圖；
[0018]圖2表示沿圖1中A-A’方向的剖視示意圖；
[0019]圖3表示圖2中的發光封裝體與基板的接合部分的放大示意圖；
[0020]圖4表示圖3中的發光二極管的電極與基板上的接合墊的布置關是示意圖；
[0021]圖5表不本發明一實施例中的燈罩的剖視不意圖。
[0022]其中，附圖標記說明如下:
[0023]10?發光二極管模組；
[0024]20?基座；
[0025]30?燈罩；
[0026]100 ?基板；
[0027]102?發光封裝體；
[0028]104?發光二極管；
[0029]104A?第一出光面；
[0030]104B?接合面；
[0031]104C?第二出光面；
[0032]106?光波長轉換層；
[0033]106A ?頂面；
[0034]108?導光材料層；
[0035]108A?頂面/第二頂面；
[0036]108B ?底面；
[0037]Al?第一面積；
[0038]A2?第二面積；
[0039]B?接合墊；
[0040]D?光源間距；
[0041]E?電極；
[0042]S?容置空間；
[0043]T?光源總厚度；
[0044]Tl?第一厚度；
[0045]T2?第二厚度。
【具體實施方式】
[0046]現配合【附圖說明】本發明的較佳實施例。
[0047]在以下所說明的本發明的各種實施例中，所稱的方位“上”、“下”，僅是用來表示相對的位置關系，并非用來限制本發明。當述及一第一元件位于一元件上時，包括第一元件與第二元件直接接觸或間隔有一或更多其他元件的情形。
[0048]在附圖或說明書描述中，相似或相同的部分皆使用相同的符號。在附圖中，實施例的形狀或厚度可擴大，以簡化或是方便標示。此外，在附圖或說明書描述中未示出或描述的元件，為所屬技術領域中具有通常知識者所知的形式。
[0049]請一并參閱圖1、圖2及圖3，其中圖1表示本發明一實施例中的發光二極管模組的上視示意圖，圖2表示沿圖1中A-A’方向的剖視示意圖，圖3表示圖2中的發光封裝體與基板的接合部分的放大示意圖。在第I至3圖中，本實施例的發光二極管(LED)模組10包括一基板100、多個發光封裝體102以及一導光材料層108。
[0050]前述基板100是為一電路板，其上設置有多條線路(圖未示)，用以電性連接前述發光封裝體102，并提供所述多個發光封裝體102發光所需的電能。發光封裝體102設置于基板100上，且每一發光封裝體102包括一發光二極管(LED) 104及一設置于發光二極管104上的光波長轉換層106。于本實施例中，發光封裝體102用以發射白光，其中發光二極管104可為一藍色LED，光波長轉換層106可為一黃色熒光粉層，但并不以此為限。此外，前述導光材料層108設置于相鄰的發光封裝體102之間，具有導光效果，并可避免發光封裝體102之間相互吸光。導光材料層108的導光原理及其他特征、優點會在后面段落再做說明。
[0051]應能了解的是，雖然在圖1中包括四個以矩陣方式排列的發光封裝體102，但于本發明的其他實施例中也可包括兩個、三個或更多個發光封裝體102，以矩陣方式或者其他可選用的方式排列。
[0052]請繼續參閱圖1、圖2及圖3，本實施例的所述多個發光二極管104均為六面體結構，但并不以此為限。其中，每一發光二極管104具有一第一出光面104A、一相對于第一出光面104A的接合面104B、以及四個介于第一出光面104A與接合面104B之間的第二出光面104C。在圖2中，所述多個第二出光面104C大致垂直于第一出光面104A及接合面104B。另外，光波長轉換層106可覆蓋第一出光面104A及四個第二出光面104C，以使得所述多個發光封裝體102具有五個出光面(接合面104B除外)。
[0053]于本實施例中，每一光波長轉換層106可以真空成膜技術(vacuum mouldmembrane technology)單獨地形成于每一發光二極管104上，故相較于公知技術中以點膠方式將熒光粉層涂布于多個發光二極管上，更可準確地掌控熒光粉層的厚度及均勻性，進而改善發光效率。如圖3所示，位于第一出光面104A上的光波長轉換層106具有一第一厚度Tl，而位于所述多個第二出光面104C上的光波長轉換層106具有一第二厚度T2，其中第一厚度Tl與第二厚度T2的比值介于I至1.33之間，以使得本實施例的發光封裝體102可具有較佳的發光效率及色彩均勻性。此外，本實施例的發光二極管模組10可省去公知技術的不透光結構，以避免其出光角度范圍受限。
[0054]如圖3所示，前述發光二極管104的接合面104B上設有多個電極E，而基板100上設有多個對應的接合墊B，其中所述多個電極E與接合墊B可透過金屬共晶接合(MetalEutectic Bonding)的方式連接，但并不以此為限，以使得發光二極管104與基板100電性連接。于本實施例中，發光二極管104透過覆晶封裝方式(flip-chip packaging)連接基板100，如此可大幅降低封裝熱阻，并進而改善整體發光二極管模組10的發光效率。
[0055]請參閱圖4，其表示圖3中的發光二極管104的電極E與基板100上的接合墊B的布置關是示意圖。于本實施例中，發光二極管104的接合面104B上的電極E具有一第一面積Al (本實施例中的多個電極E具有相同的面積，但并不以此為限)，而基板100上對應的接合墊B (在圖4中以虛線表示的)具有一第二面積A2，其中第一面積Al與第二面積A2的比值介于0.5至2之間，以使得發光封裝體102與基板100之間具有較佳的接合強度，及發光封裝體102具有較佳的光學表現。
[0056]具體而言，若第一面積Al與第二面積A2的比值大于2時，發光封裝體102與基板100之間的接合強度可能不足；若第一面積Al與第二面積A2的比值小于0.5時，發光封裝體102所發出的光線則可能被接合墊B所吸收，并使其發光效率受到影響。此外，于一較佳的實施例中，第一面積Al與第二面積A2的比值是為I，且接合墊B相對于對應的電極E于一水平方向(如圖4中的箭頭方向所示)上的偏移距離小于50微米。
[0057]需特別說明的是，相較于公知打線封裝或使用塑膠外殼的封裝方式，本實施例中的發光封裝體102的分布范圍/面積可通過覆晶封裝方式而被有效地縮減，進而有利于彈性地調整所述多個發光封裝體102的間距，以達到所需的光學效果。舉例而言，如圖1及圖2所示，相鄰的發光封裝體102之間的距離(即，相鄰的光波長轉換層106之間的距離)代表一光源間距D (每一發光封裝體102視為一點光源)，而發光封裝體102中的發光二極管104的接合面104B至第一出光面104A上的光波長轉換層106的頂面106A之間的距離代表一光源總厚度T，其中本實施例的光源間距D (大約0.35至2.2毫米)與光源總厚度T (大約0.35毫米)的比值介于I至6.3之間，以使得發光二極管模組10可滿足不同(照明)出光角度的需求。
[0058]本發明另一實施例中也提供一種使用前述發光二極管模組10的燈具。請參閱圖5，本實施例的燈具主要包括一前述發光二極管模組10、一基座20以及一燈罩30，其中基座20與燈罩30可以卡合或鎖合的方式(圖未示)結合，并在兩者之間形成有一容置空間S，而發光二極管模組10設置于容置空間S內，并可由基座20所支撐。值得一提的是，由于本發明重點不在于基座20與燈罩30的設計，故在此不再贅述其結構及選用材料等內容。
[0059]本實施例的燈具的特點在于:當發光二極管模組10的光源間距D與光源總厚度T的比值越小(趨近I)時，發光封裝體102之間會互相吸光，而使得整體光通量(luminousflux)減少，但中心光強(center beam candlepower,CBCP)則會增加；反之，當發光二極管模組10的光源間距D與光源總厚度T的比值越大(趨近6.3)時，整體光通量會增加，但中心光強則會減少，因而可利用點光源(發光封裝體102)的不同間距設計，并僅搭配單一個燈罩30而滿足不同照明或燈具規格的需求。于一較佳的實施例中，發光二極管模組10的光源間距D與光源總厚度T的比值介于2至3之間，此時可同時兼顧光通量與中心光強的光學表現。
[0060]需特別說明的是，通過上述設計，本實施例中的燈具的燈罩的共用性可被提升，如此得有效地降低制造成本，同時由于發光二極管模組10中的多個發光封裝體102所發出的光線通過單一個燈罩30射出，也不會產生光學品味方面的問題。
[0061]請再回到圖1及圖2，本實施例的發光封裝體102之間更可設有一透明導光材料層108，其中導光材料層108的折射率是小于發光封裝體102的光波長轉換層106的折射率，并大于環境(例如容置空間S內的空氣)的折射率。藉此折射率遞減的布置，導光材料層108可有助于將發光封裝體102所發出的光線導引向上并經由燈罩30射出，進而減少發光封裝體102之間相互吸光的機會。因此，可改善整體燈具的發光效率，及當所述多個發光封裝體102之間距較大時所發生的中心暗區的現象(改善出光均勻度)。
[0062]雖然在圖2中的導光材料層108的頂面108A(第二頂面)為一平面，但其也可能為一外凸弧面、內凹弧面或鋸齒面，此可根據實際需求來設計。在圖2中，導光材料層108的與頂面108A相對的底面108B連接于基板100。
[0063]雖然本發明以前述數個較佳實施例公開如上，然其并非用以限定本發明。本發明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范圍內，當可做些許的更動與潤飾。因此本發明的保護范圍當視后附的申請專利范圍所界定者為準。此外，每個申請專利范圍建構成一獨立的實施例，且各種申請專利范圍及實施例的組合皆介于本發明的范圍內。
【主權項】
1.一種發光二極管模組，包括: 一基板；以及 多個發光封裝體，每一該發光封裝體包含一發光二極管及一光波長轉換層，其中該發光二極管具有一第一出光面、一接合面以及多個第二出光面，該接合面相對于該第一出光面，并透過一覆晶封裝方式連接該基板，所述多個第二出光面介于該第一出光面及該接合面之間，并大致垂直于該第一出光面及該接合面，該光波長轉換層設置于該發光二極管上，并覆蓋該發光二極管的該第一出光面與所述多個第二出光面，該發光二極管的該接合面至該第一出光面上的該光波長轉換層的一頂面之間的距離代表一光源總厚度，相鄰的所述多個發光封裝體之間的距離代表一光源間距，其中該光源間距與該光源總厚度的比值介于I至6.3之間。2.如權利要求1項所述的發光二極管模組，其特征在于，該光源間距與該光源總厚度的比值介于2至3之間。3.如權利要求1項所述的發光二極管模組，其特征在于，該發光二極管的該接合面設有多個電極，該基板上設有多個對應于所述多個電極的接合墊，用以電性連接該發光二極管與該基板。4.如權利要求3項所述的發光二極管模組，其特征在于，該發光二極管的其中一電極的一第一面積與該基板上的一對應的接合墊的一第二面積的比值介于0.5至2之間。5.如權利要求3項所述的發光二極管模組，其特征在于，該基板上的其中一接合墊相對于該發光二極管的一對應電極于一水平方向上的偏移距離小于50微米。6.如權利要求1項所述的發光二極管模組，其特征在于，該第一出光面上的該光波長轉換層具有一第一厚度，所述多個第二出光面上的該光波長轉換層具有一第二厚度，其中該第一厚度與該第二厚度的比值介于I至1.33之間。7.如權利要求1項所述的發光二極管模組，其特征在于，該發光二極管模組還包括一導光材料層，該導光材料層設置于所述多個發光封裝體之間。8.如權利要求7項所述的發光二極管模組，其特征在于，該導光材料層的折射率小于所述多個光波長轉換層的折射率。9.如權利要求7項所述的發光二極管模組，其特征在于，該導光材料層具有一第二頂面以及一底面，該底面相對于該第二頂面并連接該基板，該第二頂面為一平面、外凸弧面、內凹弧面或鋸齒面。10.一種燈具，包括: 一基座； 一燈罩，連接該基座，并形成有一容置空間；以及 一發光二極管模組，設置于該容置空間內，包括: 一基板；以及 多個發光封裝體，其中每一該發光封裝體包含一發光二極管及一波長轉換層，該發光二極管具有一第一出光面、一接合面以及多個第二出光面，該接合面相對于該第一出光面，并透過一覆晶封裝方式連接該基板，所述多個第二出光面介于該第一出光面及該接合面之間，并大致垂直于該第一出光面及該接合面，該光波長轉換層設置于該發光二極管上，并覆蓋該發光二極管的該第一出光面與所述多個第二出光面，該發光二極管的該接合面至該第一出光面上的該光波長轉換層的一頂面之間的距離代表一光源總厚度，相鄰的所述多個發光封裝體之間的距離代表一光源間距，其中該光源間距與該光源總厚度的比值介于I至.6.3之間。
【文檔編號】F21Y115/10GK106098895SQ201510341193
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2015年6月18日
【發明人】薛芳昌, 林裕閔, 林志豪, 蔡宗良
【申請人】隆達電子股份有限公司