TWI239671B - LED applied with omnidirectional reflector - Google Patents

Description

1239671 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種發光二極體，應用於發光裝置，特別 是一種具準全方位反射器之發光二極體。 【先前技術】 所明「白光」通常係指一種多顏色的混合光，以人眼所見 之白色光至少包括二種以上波長之色光所形成，例如·藍色光 加黃色光可得到二波長之白光，藍色光、綠色光、紅色光混合 後可得到三波長之白光。 /白光發光二極體可依照其内部所填充的物質而分為··有機 發光二極體與無機發光二極體。目前市場主要半導體白光光源 ΐίϊ以下參種方式：―、為以紅鮮三色發光二極體晶粒組 成白光發細組，具有高發光效率、高演色性優點，但同時也 因不同顏色晶粒特性使得成本偏高、控制線路複雜且混光不 易。二為以紫外光發光二極體激發透明膠體且均勻混有該色、 發i可得到三波長之白光。三波^ 毛光一極體具有向凟色性優點，但卻有發光效率不 後是日亞化學提出域光發光二極體以激發黃 ^ 白光發光二極體為目前市場域方式。、⑽从產生 社夫ϋΐί，研發出的無機發光二極體，其結構示意圖 3==:，此ί光發光二極體晶片10所發出藍光ί 光線激發黃光螢光粉2〇產生黃色光，啊也會 ::來，此藍色光配合上黃色光即形成藍黃混合之 然而’糊藍光發光二極體“ 1G與黃光螢光2 而成之發光二極體，由於藍光佔發光光譜的大部份，、因此，^ 1239671 尚且光源色控制不易，因此，必須提高藍光盘黃光螢 發光:極;上SC名美，5, ％2, 971號職^

、第2圖」所不，便使用紫外光濾波器（UV 方"^可w 光二極體榮光粉層40光出射面的封裝。此 光^;曰曰yl光粉層4〇的發光均勾度外，並可吸收阻絕發 ί忒^ 之紫外光對人目_害，因此會形成 I卜先的耗扣，而降低發光二極體的發光效率。 在紫f卜ίϋϋ利=5,813,753號所揭露的發光二極體，是 背波哭化凰^光一極體晶片的發光面上鍵上一層短波穿透 j^ra(Sh〇rt wave pass filter)，以增加發光晶片之 -Ϊ面出射/ίί光二鋪發絲之可見封螢光)反射量；另 而r:rs mter)作封裝，以增加可見光的ϊίί: 則國第569479號專利中所揭露之發光二極體，

#=爲=王方位反射片形成—共振腔結構，將紫外光限制在螢 巧層中’以提高發光二極體的發光效率。此全方位反 J 上述之全方位反射片的製作方法有兩種，其中 曰 χ:ϊί:Β:曰體:式設計製作而成，而另-焱方法則是利： =雅溥，豐而成’例如:以二種或是 ； 堆$ ’以職性堆疊成干涉式光學_反射鏡。奶又替 然而，此種利用週期性薄膜堆疊箩 ”然有助於對紫外先產生高反心== 疊的型式’因此’對於可見光的部份並無進行任何52 【發明内容】 馨於以上習知技躺問題，本㈣之目的錄提供—種具 1239671 準全方位反射n之發光二減，制縣學贿的 將其置於螢光粉層上，藉由此廣角度截 片ίΐ夕卜射的現象’以達到f知全方位反射 然其特點在於··此廣肖賴止濾以僅全方位反射且 ί ΐ=線ίΐ巧光發光二極體晶片所發出波^範圍 光），並不會反㈣光之可見光源。因此， 出出!?=高4光的轉換效能。而營光 士之可見絲可牙透出廣角賴域光片，藉由增加可見光之 穿透能力，以實際提昇發光二極體之照明效率。 本發明之發光二極難包含有：―基板、 體3乙，膠與一廣角度截止濾'光片。發光二極體晶 片係攻置·板上’並由其出射面發射出—光線，且係 光發光二極體晶片。螢光膠係由—榮光粉與 合而成， 二極體晶片之外圍’當紫外光發先:二ί體 料’紫外光會激錢光粉產生 廣角度截止濾光片係以光學鍍膜之方式製 光膠上對應於發光二極體晶片之出射面的::由；:ί:; 截止遽光片制用光學賴的方歧行製作 即可依據所需之光學反射效果，而設計 之度枝僅反射特定紫外光發光二極體晶片 之波長，並不會反射螢光之可見光源。 當光線入射於此廣肖度鼓濾、以 渡光片之光學鍵膜=使= 、=生王反射，反之，萄光線之入射角大於上述之特定角度範 產ίίϊΐΐ二者間折射率的差異，此光線同樣會 王身、，使I卜光波長的光線被局限於螢光膠中，以盡量 1239671 。而此特定角度即為 激發出螢光粉，進而提高白光的轉換效能 紫外光之全反射角。 。由於廣角度截止濾光片並不會反射螢光膠所產生螢光之 U光源，因此’勞光之可見光源可穿透廣角度截止遽光片而 ^射出來。且某些特定螢光之可見光波長在經過設計之後，可 控制其透ώ廣肖賴止濾光#的光量，控制發光二極體 所發出光線之色溫與亮度的目的。 當然’本發明並不限於白光發光二極體，其亦可依據使用 不同的需求’而將紫外光發光二極體搭配上不同顏色的營 ,，以發出紅光、黃光、綠光…等不同顏色之光線，以產 多不同的應用。 施例詳細 有關本發明的特徵與實作，茲配合圖示作最佳實 說明如下。 ' 【實施方式】 斤根據本發明所揭露的具準全方位反射器之發光二極體，苴 J-實施靖參考「第3圖」所示，此發光二極體包括有.：： 基板60、一個以上之發光二極體晶片70、一螢光膠8〇、一廣 角度截止濾光片90及側反射板1〇〇。 〃 毛，二極體晶片7。係設置於具可製作功能之基板6〇 之上，藉由外加電流而驅動此發光二極體晶片70發出光線， 此光線係由發光二極體晶片7〇的出射面71發 以 供激發螢光膠80所需之光源。 木用以k 在此圖示中，此發光二極體中包含有五個發光二極 70。然而，在實際應用時，使用者可依不同的亮度需 ^ 入單個或衫個發光二極體晶片7Q，以產生所需之$产。J 光二極體晶片70時，此發光二極體晶片心依； ^發光二極體晶片70係採用紫外光發光二極體晶片，而1 設置方式係在基板6〇上製御成電路，再將發光二極體晶片、 1239671 70固晶=製作好的電路上即可。 光膠80,此營=曰8曰〇片曰外圍，塗佈有用以產生螢光的螢 極體晶片榮光粉触脂混合而成，當發光二 光粉產生二次g光線會激發螢 發光編譜，需針對 才會產生^ 亦需使用相對應其光波長的螢光粉， 止渡光片9〇係利用光學鐘膜的方式進行f作， ^置於螢光膠8G上對應於發光二 ^ 的一，而此光學鍵膜可朝向空氣或是螢光^之出射面71 作，irm截讀^係细絲频財式進行製 90之前，即可依據所需之光學反射J制：2 f先片 2其僅反射特定發光二極趙===二= J光7見光源。此外，此廣角度截讀、光片⑽可^_3 (potiltii高之的 =射角’同的電場極性 (Chemical Vapor Deposition; CVD)...等方式，於一其妃主工 上連續沉積-種以上之高折射率材質及—種以上 材質，使廣角度截止遽光片90全方位反射特 ，，並使螢光之可見絲可穿透廣歧截讀光片⑽^卜 來。 此高折射率材質可採用二氧化鈦（Ti〇2)、 (Ta205)、五氧化二銳(Nb205)、氧化飾(Ce⑹及硫化二& 中任-種或是兩種以上的材質進行薄膜沉積。而此低折射率材 1239671 質係選自由氧化石夕（Si〇2)及氟化鎂（MgF〇二者中任一種或是兩 種材質進行薄膜沉積。 當光線入射於此廣角度截止濾光片之入射角小於一特 疋角度乾圍時，此廣角度截止濾、光片之光學鍵膜設計即會 ，此光線產生全反射；反之，當光線之入射角大於此特定角度 範圍時，由於螢光膠80與空氣二者間折射率的差異，此光線 同樣會產生全反射，使紫外光波長的光線被局限於螢光膠8〇 中，以盡量激發出螢光粉，進而提高白光的轉換效能。而此特 定角度即為紫外光之全反射角。 此側反射板100係設置於螢光膠80之周圍，以將入射於 侧反射板100之光線反射回去。 當發光二極體晶片70發出之紫外光穿過螢光膠8〇時，此

I外光會激發螢光璆80中的螢光粉產生二次可見光源，即發 出螢光。 ’、 X 然而，因為螢光膠80外圍之廣角度截止濾光片9〇與側反 射板100會反射特定波長之光線，因此，會使發光二極體晶片 70發出^光線被侷限於廣角度截止濾光片9〇與側反射板1〇() 之間。藉由此光線在廣角度截止濾光片9〇與側反射板jo。間 反覆且多方向的反射，讓此光線盡量激發螢光粉，使發光二極 體晶片70所發出光線的能量耗盡，以提高白光的轉換效能， 而使發光二極體發出更多的白光。 、 而在廣角度截止濾光片90對應於螢光膠8〇之另一側面， 由於其為發光一極體的光線出射端，因此，可在其表面上製作 繞射光學元件(Diffractive Optical Element; DOE)、半球形 鏡(Dome lens)、微透鏡(Microlens)、可見光穿透濾波哭π wave pass filter)或是防反光膜（Anti—reflec1：im c〇:ting) 等光學元件，以增加發光二極體發出之可見光的亮度。 在此實施例中，其發光二極體晶片70係採用紫^卜光發光 一極體晶片，使用者可依據不同的使用需求，而搭配不同顏色 1239671 =螢:80 ’以激發出不同顏色的光線，例如：紅光、黃、綠 峥# ίΐ專。此外’利用藍光發光二極體晶片搭配上黃光、 =光紅域光膠80亦可分職發出白光、綠光、紅光與其 上是^發二實施例’如「第4圖」所示’其結構大致 3角而其不同之處在於:此基板60上對應 屏fi、i夕^?1波、光片90之一側係製作有一反射層6卜此反射 i外光^係^使，發光二極體内形成—共振腔結構，讓 度截止濾光片90與反射片61間多次的反射，以

Uf粉’使紫外光的能量耗盡，以提高白光的轉換 效二=，層61亦可為另—廣角度截止遽光器。 μΓΪΪ帛5圖」所示’係為本發明之第三實施例，此實 ^ Ϋο二=上係與第二實施例雷同，只是在發光二極體晶 II = 71上多設置—個短波穿透誠器（献t 旦’以增加發光二極體晶片70之光線出射 里，=使勞，，所激發出的可見光反射出去。 圖」所不’係為本發明之第四實施例，此實 大致上係與上述第二實施例雷同，不過，在第二實 Ϊ L之’二，為—板狀結構，而在此實施例中，此基 而ρ伯比目為一碗狀結構’二者間僅是基板60外型之改變 纖i以光線功能。而使用者可依據不同的使用需求而 收膝It 1第7圖」所不，係為本發明之第五實施例，首先， 5口 體晶片70固晶於支架的金屬碗杯110中， 泣—腳丨20係為各自獨立的金屬電極，用以通入電 二80 =曰曰片70的外圍塗佈上螢光膠80，並於螢 此声、二^\光套學賴的方式製作上一廣角度截止濾光片 與角又截止濾光片90之製作方法可參考第一實施例中 所述。 11 1239671 藉由支架的金屬電極通入電流，而驅動發光二極體晶片 70發光’當其所發出的光線穿過螢光謬時，此光線會激發 螢光粉發出螢光。同樣地，當光線入射於此廣角度截止濾光片 90之入射角小於紫外光之全反射角時，此廣角度截止濾光片 卯之光學鍍膜設計即會使此光線產生全反射；反之，當光線之 入射角大於紫外光之全反射角時，由於螢光膠8〇與空氣二者 間折射率的差異，此光線同樣會產生全反射，使紫外光波長的 光線被局限於螢光膠80中。藉由此廣角度截止濾光片9〇會將 光線局限於螢光膠80内，使其在螢光膠80中反覆且多方向的 反射，以提咼白光的轉換效能。藉由控制廣角度截止減 90對於紫外光反射率的不同，即可調整發光二鋪所 線之色溫。 ％ 同樣地，在此實施例中，其發光二極體晶片7〇係採用 外光發光二極體晶片，使用者可依據不同的使用需求，而私配 二同，的螢光膠80，以激發*不同顏色的光線，例二工 ，、白光…等。此外，此外，利用藍光發光二極體 ^搭配上頁光、綠光、紅域光膠8G亦 綠光、紅光與其他色光。 田尤 曰片ίΐΐ月=第例的架構’分別以紫外光發光二極體 濾光片9G上柳蘭销f在廣角^止 紫外光或是藍光之反射效果，及其對於 而此發光二極體係採用382咖之紫 放果。 進行激發，並搭配以可用上述料光波長體” 螢光，可紐料权高分子膠體馳色之 出，穿過廣角度截止濾、光片9〇射出出別發 螢光膠80的折射率為1.48時，卷亦t工;;口此，饭若 時，光即會產生全反射之效應。先線的入射角大於42. 5度 12 1239671 時，光即會產生全反射之效應。 請參閱「巧8圖」，相較於習知之白光發光二極體而言， 本發明之翻藍光發光二極體晶y 7G與黃域光膠8G所組成 的具準全方位反射器之發光二極體具有較高的白光發光效 率’可明歸出可將藍光二次於發光二極體内反射，使得 強度降低，而黃光強度提高。另—方面，請參閱「第9圖^， 利用紫外光發光二極體晶70與黃域光膠8G所組呈 全方位反射H之發光二極體具有較高的白光發光效率。，、 雖然本發_祕之較佳實施_露如上 =本發日月，任何熟習相像技藝者，在不脫離本以 圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者 梅遂乾 【圖式簡單說明】 … ^ ^ ’Λϋ知之無機發光二極體的結構示意圖； ，出射面封裝的結構示意圖； —桎體鸯光粉層 第4圖 弟5圖 第6圖 第7圖 第8、! 第3圖，係為本發明之第一實施例的結構示意圖. 係為本發明之第二實施例的結構示: 係為本發明之第三實施例的結構示: 係為本發明之第四實施例的結構示 ’係為本發明之第五實施例的結構示^ : 色發先㈣應不同顏 【主要元件符號說明】 10 紫外光發光二極體晶片 20 黃光螢光粉 30 紫外光濾波器 40 螢光粉層 13 基板 反射片 發光二極體晶片 出射面 短波穿透濾波器 螢光膠 廣角度截止濾光片 侧反射板 碗杯 接腳 14

Claims (1)

1239671 十、申請專利範圍： 1. 一種具準全方位反射器之發光二極體，1 一基板，具可製作電路之功能；〃、有. w 一 發/^極體⑼’係設胁該具電路功能基 板上先了極體晶片之一出射面發射出一光線； >义土，係由一螢光粉與一樹脂混合而成，並塗佈於 該!X光二極體晶片之外圍，當該發光二極體晶片發出之該光 線穿過該螢光膠時，該光線會激發該榮光粉發出一榮光;及 一廣角度截止濾光片，係以光學鍍膜之方式製作，且設 置於該螢光膠上對應於該發光二極體晶片之該出射面的一 侧’當該發光二極體光線之入射角大於一特定角度範圍時， 由於該螢光膠與空氣二者崎射率的差異，該光線會產生全 反射，使餘騎光財反覆且乡抑的反射，以提高該發 光二極體光線的轉換效能。 2.如申請專利範圍第丨項所述之具準全方位反射器之發光二極 體，其中该發光二極體晶片係為一紫外光發光二極體晶片， 並可搭配不同顏色之該螢光膠，以激發出不同顏色之該光 線0 3·如申請專利範圍第1項所述之具準全方位反射器之發光二極 體，其中該發光二極體晶片係為一藍光發光二極體晶片，而 該螢光膠係為黃光螢光膠，以激發出白光。 4·如申請專利範圍第1項所述之具準全方位反射器之發光二極 ，’其中該發光二極體晶片係為一藍光發光二極體晶片，而 該螢光膠係為紅光螢光膠，以激發出紅光。 5·如申請專利範圍第1項所述之具準全方位反射器之發光二極 ，’其中該發光二極體晶片係為一藍光發光二極體晶片，而 該榮光膠係為綠光螢光膠，以激發出綠光。 6·如申請專利範圍第1項所述之具準全方位反射器之發光二極 體’其中該特定角度係為該紫外光之全反射角。 15 •:申請專利範圍第1項所述之具準全方位反射器之發光二極 ，，其中當該光線入射於該廣角度截止濾光片之入射角小於 4特定角度範圍時，該廣角度截止濾光片之光學鍍膜設計係 使該光線產生全反射。 8·如申請專利範圍第1項所述之具準全方位反射器之發光二極 體，其中忒螢光粉之發光可見光光譜需配合該發光二極體晶 片之發光波長。 9·如申請專利範圍第1項所述之具準全方位反射器之發光二極 體，其中該基板係為一具光線反射功能碗狀結構。 〇·如申請專利範圍第1項所述之具準全方位反射器之發光二 極體，其中該基板係為一板狀結構。 u·如申請專利範圍第1項所述之具準全方位反射器之發光二 極體，其中該基板設置有該發光二極體晶片之一侧係具有一 光線反射層，以搭配該廣角度截止濾光片而形成一使該光線 產生多次反射之共振腔結構。 12·如申請專利範圍第η項所述之具準全方位反射器之發光二 極體，其中該光線反射層係為另一廣角度截止濾光片。 13.如申請專利範圍第1項所述之具準全方位反射器之發光二 極體’其中該發光二極體晶片係為紫外光發光二極體晶片。 14·如申請專利範圍第1項所述之具準全方位反射器之發光二 極體，其中該發光二極體晶片係呈陣列式排列。 15·如申請專利範圍第1項所述之具準全方位反射器之發光二 極體’其中该發光二極體晶片之光線出射面上更包括有一短 波穿透濾波器，以增加該發光二極體晶片之光線出射量。 16·如申請專利範圍第1項所述之具準全方位反射器之發光二 極體’其中該廣角度截止濾光片係反射具有該發光二極體晶 片波長之光線。 17·如申凊專利範圍第1項所述之具準全方位反射器之發光二 極體，其中該廣角度截止濾光片係使該螢光穿透。 16 1239671 18.如申請專利範圍第丨項所述之具準全方位反射器之發光二 極，’其中該廣角度截止遽光片係利用—種以上之高才二射率 材質及一種以上之低折射率材質以光學鍍膜之方式製作而 成。 19·如申請專利範圍第18項所述之具準全方位反射器之發光二 極體，其中該高折射率材質係選自由二氧化鈦(Ti〇2)、氧化 钽(Ta205)、五氧化二銳⑽2〇5)、氧化鈽(Ce〇2)及硫化 所成組合之一。 20·如申請專利範圍第18項所述之具準全方位反射器之發光二 極體，其中该低折射率材質係選自由氧化石夕(&〇2)及氟化糕 (MgF2)所成組合之一。 、 21.如申請專利範圍第丨項所述之具準全方位反射器之發光二 極體，其中該廣角度截止濾光片之製作方式係選自由濺鍍、 電子槍及化學氣相沉積所成組合之一。 22·如申請專利範圍第1項所述之具準全方位反射器之發光二 極體’其中該廣角度截止濾光片對應於該螢光膠之另一側面 包含有一繞射光學元件。 23. 如申請專利範圍第1項所述之具準全方位反射器之發光二 極體’其中該廣角度截止濾光片對應於該螢光膠之另一側面 包含有一半球形鏡。 24. 如申請專利範圍第1項所述之具準全方位反射器之發光二 極體’其中該廣角度截止濾光片對應於該螢光膠之另一側面 包含有一微透鏡。 25. 如申請專利範圍第1項所述之具準全方位反射器之發光二 極體’其中該廣角度截止濾光片對應於該螢光膠之另一側面 包含有一可見光穿透濾波器。 26·如申請專利範圍第1項所述之具準全方位反射器之發光二 ，體’其中該廣角度截止濾光片對應於該螢光膠之另一側面 包含有一抗反射膜。 17 1239671 27杯"；種反射11之發光二減，胁—技的金屬碗 ίΠΐ:=極體晶片’該支架具有兩個獨立的金屬 電極，用以通入電流而驅動該發光二極體晶片發出一 佈有一螢光膠’其係由-螢光粉 螢先膠叶，该先線會激發該螢光粉發出螢光，其特徵在於·· ，螢光膠之表面具有一利用光學鑛膜方式製作而成的 廣角度截止濾光片，當該光線之入射角大於一特定角度範 時，由於該螢光膠與空氣二者間折射率的差異，該光線會產 生全反射，使其在該螢光膠中反覆且多方向的反射，以提高 白光的轉換效能。 28·如申請專利範圍# 27項所述之具準全方位反射器之發光二 極體、’其中忒發光一極體晶片係為一紫外光發光二極體晶 片，並可搭配不同顏色之該螢光膠，以激發出不同顏色之該 光線。 29·如申請專利範圍第27項所述之具準全方位反射器之發光二 極體，其中該特定角度係為該紫外光之全反射角。 30·如申請專利範圍第27項所述之具準全方位反射器之發光二 極體，其中該發光二極體晶片係為一藍光發光二極體晶片， 而該螢光膠係為黃光螢光膠，以激發出白光。 31·如申睛專利範圍第27項所述之具準全方位反射器之發光二 極，，其中該發光二極體晶片係為一藍光發光二極體晶片， 而該螢光膠係為紅光螢光膠，以激發出紅光。 32·如申請專利範圍第27項所述之具準全方位反射器之發光二 極，，其中該發光二極體晶片係為一藍光發光二極體晶片， 而該螢光膠係為綠光螢光膠，以激發出綠光。 33.如申請專利範圍第27項所述之具準全方位反射器之發光二 極體，其中當該光線入射於該廣角度截止濾光片之入射角小 於该特定角度範圍時，該廣角度戴止濾光片之光學鍍膜設計 18 1239671 係使該光線產生全反射。 34·如申請專利範圍第27項所述之具準全方位反射器之發光二 極體，其中該螢光粉之發光可見光光譜需配合該發光二極體 晶片之發光波長。 35·如申請專利範圍第27項所述之具準全方位反射器之發光二 極1，其中該廣角度截止濾光片係利用一種以上之高折射率 材質及一種以上之低折射率材質以光學鍍膜之方式製作而 成。 36·如申请專利範▲圍帛35項所述之具準全方位反射器之發光二 極體，其中该鬲折射率材質係選自由二氧化鈦(Ti〇2)、氧化 氧化二銳(Nb205)、氧化錦(⑽)及硫化鋅(zns) 37·如申請專利範圍第35項所述 電子槍及化學^顧自由麟、 19