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TWI517452B - 發光晶體之多晶封裝結構 - Google Patents

發光晶體之多晶封裝結構 Download PDF

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TWI517452B TW100106938A TW100106938A TWI517452B TW I517452 B TWI517452 B TW I517452B TW 100106938 A TW100106938 A TW 100106938A TW 100106938 A TW100106938 A TW 100106938A TW I517452 B TWI517452 B TW I517452B
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Description

發光晶體之多晶封裝結構
本發明係有關於一種多晶封裝結構，特別是一種兼具低製造成本及高出光效能的發光晶體之多晶封裝結構。
請參照第1圖所示，其係為一種習用之發光二極體[light emitting diode，LED]的封裝結構之組合剖視圖。該LED封裝結構具有一基板91、數個發光二極體92及一導光件93。該基板91係承載該發光二極體92及導光件93，且可設有用於驅動該發光二極體92的電路；該發光二極體92係供接收電力而產生光線，且該發光二極體92具有一發光面921背向該基板91；該導光件93係包覆該發光二極體92且結合於該基板91，且該導光件93係由透明材料所構成。其中，該導光件93背向該基板91的一側係為一半球面形出光面931，以利用該半球面形出光面931對該發光二極體92之發光面921所產生的光線進行聚光，提高該發光二極體之出光效率。
惟，上述習用的發光二極體之封裝結構顯然具有如下所述之缺點：一、在該發光二極體92之運作過程中，該導光件93形成於該半球面形出光面931與發光面921之間的厚度，係將導致該發光二極體92在運作時所產生的熱量不易排除，在長時間的運作後產生的積熱將嚴重影響該發光二極體92的發光效能，甚至造成該發光二極體92毀損；二、由於該發光二極體92在運作時係產生高溫，因此必須以不易受熱變質的高價透明材料構成該導光件93，然而由於該半球面形出光面931與發光面921之間存在有該厚度，將導致該導光件93之製造成本無法進一步降低。此外，當該發光二極體92的數量增加時，由於所有發光二極體92之發光面921的總面積增加，故須大幅增加該半球面形出光面931的直徑始能完全包覆所有的發光二極體92，而該導光件93因此對應增加的體積將導致前述之缺點所造成的效應更為嚴重。
基於上述原因，有必要進一步改良上述習用之發光晶片的多晶封裝結構，以期能在維持高出光效率的同時，提高排熱效果並降低製造成本。
本發明提供一種發光晶體封裝結構，維持高出光效率的同時，提高排熱效果並降低製造成本，為其主要發明目的。
本發明之一種發光晶體之多晶封裝結構，包含：一基板、數個發光晶體、一反光層及一透明導光件。該基板具有一承載表面；該數個發光晶體設置於該承載表面上；該反光層設置於該基板之承載表面上且鄰近各該發光晶體；該透明導光件包覆該數個發光晶體及該反光層，該透明導光件在背向該承載表面的一側設有一出光表層，且該出光表層具有一聚光微結構，該透明導光件之最大高度不大於任一該發光晶體之高度的20倍。
本發明之一種發光晶體之多晶封裝結構，包含：一 基板、一反光層、數個發光晶體及一透明導光件。該基板具有一承載表面；該反光層設置於該基板之承載表面上且具有數個通孔；該數個發光晶體位於該反光層上且對應於該數個通孔設置；該透明導光件包覆該發光晶體及該反光層，該透明導光件在背向該承載表面的一側設有一出光表層，且該出光表層具有一聚光微結構，該透明導光件之最大高度不大於任一該發光晶體之高度的20倍。
本發明之一種發光晶體之多晶封裝結構，包含：一基板、數個發光晶體及一透明導光件。該基板具有一承載表面；該數個發光晶體設置於該承載表面上；該透明導光件包覆該數個發光晶體，該透明導光件在背向該承載表面的一側設有一出光表層，且該出光表層具有一聚光微結構。其中，該聚光微結構包含數個凸脊，且各該凸脊之峰部的夾角係界於該透明導光件之材質的全反射臨界角正負10度的兩倍之間，該透明導光件之最大高度不大於任一該發光晶體之高度的20倍。
為讓本發明上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明的較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：請參照第2及3圖所示，其係為本發明第一實施例的發光晶體之多晶封裝結構，該發光晶體之多晶封裝結構係包含一基板1、數個發光晶體2及一透明導光件3。其中，該基板1係供承載該發光晶體2及透明導光件3，該 發光晶體2係接收電力並產生光線，該透明導光件3包覆該發光晶體2並結合於該基板1。
請再參照第2及3圖所示，該基板1具有一承載表面11以承載該數個發光晶體2及透明導光件3，且該基板1係可設有電路以便將電力導接至該數個發光晶體2；該發光晶體2具有一發光面21背向該承載表面11，且該發光晶體2可接收電力以便於該發光面21產生光線，其中各該發光晶體2較佳係為一發光二極體；該透明導光件3亦設置於該承載表面11上，且該透明導光件3在背向該承載表面11的一側設有一出光表層31，以供該發光面21產生之光線由該出光表層31射出該透明導光件3，其中該透明導光件3係由高透光性絕緣材質構成，且較佳為矽膠或環氧樹脂。
詳言之，該透明導光件3之出光表層31係設有一聚光微結構311，以供對該發光晶體2之發光面21所產生的光線產生聚光的作用，且該聚光微結構311較佳係呈數個凸脊之型態，且更佳係如第2圖所示，為數個不同半徑之環狀凸脊排列形成的凹凸表面結構。此外，如第3圖所示，各該凸脊之峰部a的夾角θ較佳係界於該透明導光件3之材質的全反射臨界角正負10度的兩倍之間，更佳係即為該種材質之全反射臨界角的兩倍，以期能避免光線在該出光表層31的聚光微結構311之處產生全反射現象。例如：該聚光微結構311之峰部a的夾角θ較佳係為60至100度，且若該透明導光件3之材質的折射率為1.42，該夾角θ較佳係為90度，而若該透明導光件3之材質的 折射率為1.5，則該夾角θ較佳係為78度。此外，該透明導光件3之最大高度H係不大於任一該發光晶體2之高度d的20倍，以維持該出光表層31呈現一薄層型態。
藉由上述結構，由於本發明之透明導光件3不需要形成半球面形出光面，而是僅在該發光晶體2之發光面21的上方設置呈現該薄層型態之出光表層31，因此可有效縮小該透明導光件3之體積；且更由於在該出光表層31設有該聚光微結構311，故即使未在該出光表層31之處設置用於聚光之半球面形出光面，本發明之發光晶體封裝結構仍可維持良好的出光效能。需注意的是，即使大幅增加該發光晶體2的數量，由於不需要維持出光面呈現半球面形，故該透明導光件3不會對應於其數量增加過多的體積。因此，在該透明導光件3位於該發光面21之上方的體積係可大幅降低，不僅能夠提高本發明之多晶封裝結構的散熱效果，且亦可同時降低其製造成本。
請參照第4及5圖所示，其係為本發明第二實施例的發光晶體之多晶封裝結構，該發光晶體之多晶封裝結構除了具有前述第一實施例之基板1、發光晶體2及透明導光件3，更設有一反光層4。相較於第一實施例，本發明之第二實施例的基板1係承載該發光晶體2、透明導光件3及反光層4，該透明導光件3包覆該發光晶體2及反光層4並結合於該基板1，而該反光層4係供反射光線以增加本發明之封裝結構的出光效率。詳言之，該反光層4係設置於該承載表面11上並鄰近各該發光晶體2，且較佳係環繞各該發光晶體2，以便將因為全反射而由該出光表 層31朝該承載表面11投射之光線再次反射至該出光表層31。
請再參照第5圖所示，藉由本發明第二實施例的發光晶體之多晶封裝結構，在該發光晶體2運作時，該發光面21所產生的光線固可在照射至該出光表層31之後，直接透過該聚光微結構311射出該透明導光件〔如光線L1所示〕，且由於該反光層4設置於該承載表面11上並包覆於該透明導光件3內，因此即使少數由該發光面21朝該出光表層31射出之光線因全反射而反向朝該承載表面11照射，也可受該反光層4反射而再次照射至該出光表層31〔如光線L2所示〕。因此，即使因該聚光微結構311存在製造公差而可能產生全反射，藉由設置包覆於該透明導光件3內的反光層4，仍可避免光線因受到全反射影響而被該承載表面11吸收，故可增加光線由該出光表層31射出之機率，有效提高本發明發光晶體之多晶封裝結構的出光效率。
請參照第6圖所示，其係為本發明第三實施例之發光晶體封裝結構，其係包含該基板1、發光晶體2、透明導光件3及一反光層4’。相較於前述之第二實施例，本發明之第三實施例之差異處在於：該反光層4’係沿該承載表面11擴大延伸至該透明導光件3之外，該透明導光件3係包覆該發光晶體2，且該透明導光件3係部份包覆並結合於該反光層4’，而未直接結合於該基板1。藉此，可確保在該透明導光件3中受全反射影響而朝該承載表面11照射的光線，均會受該反光層4’反射而由該出光表層 31射出該透明導光件3。因此，可更進一步提高出光效率。
請參照第7圖所示，其係為本發明第四實施例之發光晶體封裝結構，其係包含該基板1、發光晶體2、透明導光件3及一反光層4”。相較於前述之第二實施例，本發明之第四實施例之差異處在於：各該發光晶體2均設置於該反光層4”上，且該反光層4”對應於該數個發光晶體2設有數個通孔41，以供該發光晶體2之電源線路通過。藉此，可利用層疊方式在該承載表面11上依序設置該反光層4”、發光晶體2及透明導光件3，降低製造工序之複雜度。
綜上所述，藉由設置位於該出光表層31的聚光微結構311，甚至另包含該透明導光件3內的反光層4、4’、4”，本發明發光晶體之多晶封裝結構可在維持高出光效率的同時，具有提高排熱效果並降低製造成本之功效。
雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明的精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護的技術範疇，因此本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
〔本發明〕
1‧‧‧基板
11‧‧‧承載表面
2‧‧‧發光晶體
21‧‧‧發光面
3‧‧‧透明導光件
31‧‧‧出光表層
311‧‧‧聚光微結構
4‧‧‧反光層
4’‧‧‧反光層
4”‧‧‧反光層
a‧‧‧峰部
θ‧‧‧夾角
〔先前技術〕
91‧‧‧基板
92‧‧‧發光二極體
921‧‧‧發光面
93‧‧‧導光件
931‧‧‧半球面形出光面
第1圖：習用之發光二極體封裝結構的組合剖視圖。
第2圖：本發明第一實施例之發光晶體封裝結構的組 合立體圖。
第3圖：本發明第一實施例之發光晶體封裝結構的組合剖視圖。
第4圖：本發明第二實施例之發光晶體封裝結構的組合立體圖。
第5圖：本發明第二實施例之發光晶體封裝結構的組合剖視圖。
第6圖：本發明第三實施例之發光晶體封裝結構的組合剖視圖。
第7圖：本發明第四實施例之發光晶體封裝結構的組合剖視圖。
1．．．基板
11．．．承載表面
2．．．發光晶體
21．．．發光面
3．．．透明導光件
31．．．出光表層
311．．．聚光微結構
a．．．峰部

Claims (14)

  1. 一種發光晶體之多晶封裝結構，係包含：一基板，具有一承載表面；數個發光晶體，設置於該承載表面上；一反光層，設置於該基板之承載表面上且鄰近各該發光晶體；一透明導光件，包覆該數個發光晶體及該反光層，該透明導光件在背向該承載表面的一側設有一出光表層，且該出光表層具有一聚光微結構；其中，該聚光微結構包含數個凸脊，各該凸脊之峰部的夾角係界於該透明導光件之材質的全反射臨界角正負10度的兩倍之間，該透明導光件之最大高度不大於任一該發光晶體之高度的20倍。
  2. 依申請專利範圍第1項所述之發光晶體之多晶封裝結構，其中該透明導光件完全包覆該反光層且結合於該基板之承載表面。
  3. 依申請專利範圍第1項所述之發光晶體之多晶封裝結構，其中該透明導光件部份包覆該反光層，該反光層沿該承載表面延伸至該透明導光件之外。
  4. 依申請專利範圍第1項所述之發光晶體之多晶封裝結構，其中該透明導光件之材質的折射率為1.42，該凸脊之峰部的夾角為90度。
  5. 依申請專利範圍第1項所述之發光晶體之多晶封裝結構，其中該透明導光件之材質的折射率為1.5，該凸 脊之峰部的夾角為78度。
  6. 一種發光晶體之多晶封裝結構，係包含：一基板，具有一承載表面；一反光層，設置於該基板之承載表面上且具有數個通孔；數個發光晶體，位於該反光層上且對應設置於該數個通孔；一透明導光件，包覆該發光晶體及該反光層，該透明導光件在背向該承載表面的一側設有一出光表層，且該出光表層具有一聚光微結構；其中，該聚光微結構包含數個凸脊，各該凸脊之峰部的夾角係界於該透明導光件之材質的全反射臨界角正負10度的兩倍之間，該透明導光件之最大高度不大於任一該發光晶體之高度的20倍。
  7. 依申請專利範圍第6項所述之發光晶體之多晶封裝結構，其中該透明導光件完全包覆該反光層且結合於該基板之承載表面。
  8. 依申請專利範圍第6項所述之發光晶體之多晶封裝結構，其中該透明導光件部份包覆該反光層，該反光層沿該承載表面延伸至該透明導光件之外。
  9. 依申請專利範圍第6項所述之發光晶體之多晶封裝結構，其中該透明導光件之材質的折射率為1.42，該凸脊之峰部的夾角為90度。
  10. 依申請專利範圍第6項所述之發光晶體之多晶封裝結構，其中該透明導光件之材質的折射率為1.5，該凸 脊之峰部的夾角為78度。
  11. 一種發光晶體之多晶封裝結構，係包含：一基板，具有一承載表面；數個發光晶體，設置於該承載表面上；一透明導光件，包覆該數個發光晶體，該透明導光件在背向該承載表面的一側設有一出光表層，且該出光表層具有一聚光微結構；其中該聚光微結構包含數個凸脊，各該凸脊之峰部的夾角係界於該透明導光件之材質的全反射臨界角正負10度的兩倍之間，該透明導光件之最大高度不大於任一該發光晶體之高度的20倍。
  12. 依申請專利範圍第11項所述之發光晶體之多晶封裝結構，其中各該凸脊之峰部的夾角為該透明導光件之材質的全反射臨界角的兩倍。
  13. 依申請專利範圍第11項所述之發光晶體之多晶封裝結構，其中該透明導光件之材質的折射率為1.42，該凸脊之峰部的夾角為90度。
  14. 依申請專利範圍第11項所述之發光晶體之多晶封裝結構，其中該透明導光件之材質的折射率為1.5，該凸脊之峰部的夾角為78度。
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