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TWI387135B - 發光裝置及其製造方法 - Google Patents

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TWI387135B
TWI387135B TW097139843A TW97139843A TWI387135B TW I387135 B TWI387135 B TW I387135B TW 097139843 A TW097139843 A TW 097139843A TW 97139843 A TW97139843 A TW 97139843A TW I387135 B TWI387135 B TW I387135B
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林明耀
戴光佑
曲昌盛
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財團法人工業技術研究院
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Description

發光裝置及其製造方法
本發明是有關於一種發光裝置，且特別是有關於一種具輝度均勻之發光裝置及其製造方法。
用於居家照明、商業照明、辦公室照明等發光裝置、或是家用電子、車用電子、工業用電子等發光裝置，不外乎為白熾燈、螢光燈、鹵素燈等組合。
近年來，由於發光二極體具備有驅動電壓低、點燈啟動速度快、無汞污染、不放射紫外光、固態封裝不易破碎等優點，發光二極體被視為新一代發光裝置的最佳選擇。再者，發光二極體的體積小，更能夠配合許多輕、薄與小型化應用產品的需求。
然而，大部分種類的發光裝置，包括發光二極體，多屬於點光源。當應用於特定產品作為光源使用時，如何使其光源均勻散佈成為所需考量的重點。
此外，無論何種類型的發光裝置於運作時皆會產生高溫而影響到其週邊的電子元件，如何有效地增加發光裝置的散熱效率亦為所需解決的問題。
目前，由於各家廠商皆希望所製造產品能符合經濟效益，是以如何減少發光裝置的製作成本，而又能夠維持發光裝置的可靠度，更為一值得注意的課題。
本發明係有關於一種可應用於許多電子裝置與場合之發光裝置，係可產生較為均勻且輝度較低的光源以克服傳統發光裝置的高輝度問題。
本發明提出一種發光裝置，其包括一承載支架、一發光單元、一透明封裝體與一螢光膠體層。發光單元設置於承載支架上。透明封裝體覆蓋發光單元，且透明封裝體之外側具有一凹部。透明封裝體於其凹部並具有至少一反射面。螢光膠體層罩於透明封裝體外，且螢光膠體層與透明封裝體之凹部係形成一氣室。其中，透明封裝體之反射面係將發光單元產生之光線導引至螢光膠體層之一側壁。
本發明並提出一種發光裝置之製造方法，包括步驟：先使一發光單元固定於一承載支架上；接著，於發光單元上形成一透明封裝體，且透明封裝體之外側具有一凹部；然後，於透明封裝體外製作一螢光膠體層，此螢光膠體層與透明封裝體之凹部形成一氣室。實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
 實施例一
請參照第1A、1B圖，其各別繪示依照本發明實施例一之具組裝定位功能之發光裝置於不同視角下之示意圖。發光裝置100包括一發光單元102與一承載支架104。承載支架104包括一板體106與至少一定位臂，於本實施 例中，是以承載支架104具有二個定位臂108、110為例做說明。板體106之一端連接發光單元102，二個定位臂108、110則連接板體106之另一端，且定位臂108、110是朝向發光單元102之方向延伸。較佳地，二個定位臂108、110是對稱於板體106設置。
由於定位臂108、110是由板體106下方向上延伸，定位臂108、110二者本身具有類似於彈性卡勾的特性，使承載支架104易於組裝至其他元件上。此外，定位臂108、110與板體106之連接處具有弧度設計，讓定位臂108、110與板體106間的彈性特徵更為明顯，而不會因組裝承載支架104時損害定位臂108、110之結構。
為使承載支架104穩固且牢靠地定位於其他元件上，於定位臂108、110上各設置有定位凹槽108A、110A。定位凹槽108A、110A是各別位於定位臂108、110鄰近於發光單元102之一端，用以與其他元件卡合。
除了藉由定位凹槽108A、110A防止承載支架104朝上、下方向移動外，亦可於定位臂108、110上設計出不同元件以限制承載支架104於其他方向上移動。例如可參照第1C圖，其繪示第1A圖的定位臂上具有凸出結構之示意圖。於定位臂108、110各別之定位凹槽108A、110A二側，係可製作出多個凸出結構108B、110B，這些凸出結構108B、110B用以使部分定位臂108、110之厚度增加。以定位凹槽108A與其鄰近的凸出結構108B為例，當定位臂108貫穿一元件之開口(例如是第2A圖之貫穿開口 150A)且其定位凹槽108A卡合於元件上，二個凸出結構108B可使定位臂108緊密地與開口內的側壁接觸，因而可防止定位臂108因開口餘隙而前後晃動。
本實施例之發光單元102例如包括一發光二極體晶片(未標示)，且如第1A、1B圖所示，發光單元102之底面設置有二個電極引腳112、114用以將發光單元102電性連接至其他元件。另外，承載支架104更具有一導柱116，設置於板體106之板面上，並鄰近於發光單元102。導柱116係可與板體106一體成型，用以輔助承載支架104之固定。此導柱116亦可為其他形式之結構，請參照第1D、1E圖，第1D圖繪示承載支架具有一對卡勾之示意圖，第1E圖繪示承載支架具有可拆式薄片之示意圖。如第1D圖所示，前述之導柱116可被一對卡勾118所取代，卡勾118鄰近於發光單元102，並位於板體106之二對側，亦可用於輔助承載支架104之固定。如第1E圖所示，前述之二個導柱116也可被結構較為脆弱之二個可拆式薄片120所取代。可拆式薄片120係位於發光單元102下端之板體106二側，於組裝承載支架104之過程中，可拆式薄片120是依情形被破壞或保留於承載支架104上以作為輔助固定承載支架104之元件。
本實施例上述之定位臂108、110雖是藉由定位凹槽108A、110A與其他元件卡合，然並不以此為限定，定位臂108、110亦可具有其他結構設計。請參照第1F圖，其繪示定位臂具有凹折端之示意圖。定位臂108'、110'於鄰 近發光單元102處分別向外凹折以形成凹折端108A'、110A'，使定位臂108'、110'於組裝到其他元件上後具有單方向上的止擋功能。
請參照第1G、1H圖，第1G圖繪示發光裝置具有二個承載支架之示意圖，第1H圖繪示第1G圖發光裝置對應一電路板之示意圖。發光裝置100'之二個承載支架104'分設於其發光單元102'對稱之二側。承載支架104'與前述承載支架104之結構係可相同或不相同。於此例中，承載支架104'是由單一板件製作而成的矩形結構。如第1H圖所示，當發光裝置100'欲裝設到一電路板140上時，發光裝置100'之二個承載支架104'始向下凹折，以插入電路板140之二個貫穿開口140A中。另外，發光裝置100'之電極引腳112'亦在發光裝置100'裝設到電路板140後與電路板140電性連接。
另請參照第1I圖，其繪示發光裝置可裝設到燈座上之示意圖。同樣地，發光裝置100"具有二個承載支架104"，分設於發光單元102"下方之二側。二個承載支架104"所構成之形狀與燈座142之形狀相同，如螺旋狀，使承載支架104"可鎖入燈座142中，以將發光裝置100"固定在燈座142中。
上述各發光裝置具有多種用途，除了可應用在一般照明設備中，例如是家用燈具、路燈等，也可應用於廣告看板、店面招牌中，此外，發光裝置更可應用於背光裝置中作為光源使用。且由於發光裝置具有組裝定位之功能，使 背光裝置之組裝更為簡易且拆卸時更具有彈性，以下附圖說明。
請參照第2A~2D圖，其繪示組裝背光裝置之連續示意圖。並請參照第3圖，其繪示組裝發光裝置與電路板之方法流程圖。如第3圖所示，發光裝置之組裝方法包括步驟S31~S33：首先，使發光裝置之發光單元與承載支架對齊電路板之貫穿開口；接著，使承載支架插入貫穿開口中；然後，持續移動承載支架，直到承載支架之板體穿過貫穿開口並位於電路板之外側，且承載支架之定位臂係卡合於貫穿開口內之側壁，如此以使發光單元固定於電路板上。
如第2A圖所示，背光裝置之電路板150具有一貫穿開口150A，此貫穿開口150A之形狀係實質上搭配發光裝置100之承載支架104之截面形狀。此外，於電路板150上具有二個電極接點152、154，是用以與發光裝置110之電極引腳112、114電性連接。
於步驟S31中，當要將發光裝置100組裝到電路板150上時，必須先將承載支架104對齊貫穿開口150A，且電極引腳112、114之位置也必須對齊電極接點152、154，以確保發光裝置100與電路板150於結合後可電性連接。
接著，如步驟S32及S33所示，將承載支架104插入貫穿開口150A，並持續移動直到承載支架104之定位臂108、110卡合於電路板150上。由於定位臂108、110具有彈性，當組裝時，由於定位臂108、110受到貫穿開口 150A之箝制，具有彈性之定位臂108、110會朝向板體106之方向凹折，使承載支架104順利地置入貫穿開口150A中。當承載支架104移動一段距離使定位臂108、110的定位凹槽108A、110A(見第1A圖)對應於貫穿開口150A時，由於定位臂108、110與電路板150間的箝制頓時消失，因為定位臂108、110本身的彈性作用，定位臂108、110會瞬間向外彈出，使定位凹槽108A、110A卡合於貫穿開口150A內之側壁。如此一來，承載支架104便可將發光單元102定位於電路板150上，如第2B圖所示。
此時，電極引腳112、114是對齊於電極接點152、154。為確實使發光裝置100與電路板150之間產生電性連接，組裝背光裝置時，更可包括焊接的步驟。
較佳地，可先於電極接點152、154處設置銲料，例如是錫、鉛、銅等金屬銲料。於發光裝置100組裝至電路板150後，如第2B圖所示，可將發光裝置100與電路板150設置於一加熱裝置，例如是一錫爐中加熱。由於電極接點152、154之體積非常小，電極接點152、154上的銲料於受熱後將快速融化，之後，電極接點152、154便可確實與電極引腳112、114結合。
值得一提的是，由於發光裝置100組裝於電路板150後，其外露於電路板150外的結構(僅為發光單元102)極少，使製作二次光學元件組裝設計更為容易。此外，由於承載支架104之定位臂108、110具有彈性，於單一發光裝置100失效時，僅需以簡單的按壓動作即可將發光裝 置100從電路板150上拆卸下來以更換新的發光裝置，不論於組裝或拆卸時確實更為便利。
較佳地，背光裝置更具有一散熱座160(見第2C圖)用以將發光裝置100之熱度傳遞出去，藉此以防止發光裝置100產生過熱之情形。散熱座160具有一插槽160A，其中，插槽160A可由二個散熱片162、164所構成。二個散熱片162、164是朝相反方向凹折，例如：散熱片162是朝上凹折，而散熱片164是朝下凹折以構成插槽160A。
發光裝置100之承載支架104是貫穿電路板150並部分位於電路板150外，承載支架104接著可插入散熱座160之插槽160A中。較佳地，是使承載支架104與插槽160A以緊配的方式結合，使承載支架104與二個散熱片162、164產生實質上的接觸，如第2D圖所示。如此，發光單元102於運作時所產生的熱能夠直接透過承載支架104被傳遞到散熱座160以向外逸散，而不是傳遞至電路板150上，是以可避免高溫對電路板150之電路造成損害，例如使電路板150上的其他電子元件因高溫而老化。
上述之散熱座160雖是以二個朝相反方向凹折之散熱片162、164作說明，然並不以此為限定，請參照第2E、2F圖，其繪示散熱座之散熱片朝相同方向凹折之剖面視圖。如第2E圖所示，散熱片162、164同時向下凹折以構成插槽160A。或是如第2F圖所示，散熱片162、164同時向上凹折以構成插槽160A。散熱片162、164實質上可藉由同一板件一體成型地製作出來。
並請參照第2G圖，其繪示散熱座與電路板電性連接之示意圖。散熱座160具有一供電端是電性連接電路板150，以供電給發光裝置100。如第2G圖所示，供電端可為一電源插槽166，而電路板150可為一插入型引腳156。於組裝發光裝置100至散熱座160時，可同時將插入型引腳156插置到電源插槽166中，以完成散熱座160與電路板150之電性連接。
另外，請參照第2H圖，其繪示電路板上設置反射罩之示意圖。較佳地，可於電路板150上設置反射罩170，並使反射罩170位於發光裝置100之周圍，以控制發光裝置100之出光方向。
本實施例之發光裝置100由於具有平板式承載支架104，可方便地穿過電路板150並直接插接於電路板150下方的散熱座160中，將散熱系統(包括承載支架104與散熱座160)與電路系統(包括發光單元102與電路板150)有效地隔絕開來，如此是可提高整個裝置之操作使用壽命。此外，承載支架104之定位臂108、110具有彈性特徵以及定位凹槽108A、110A，可在承載支架104插入電路板150後直接與電路板150精確定位，本實施例之發光裝置100具有更為簡單且易於生產製作的封裝結構。再者，在定位之後，更可藉由焊合發光裝置100與電路板150以增加電路的可靠度，如此於應用到中、高功率的電子產品時，亦可確保產品具有足夠之可靠度。
實施例二
請參照第4A圖，其繪示依照本發明實施例二之輝度均勻之發光裝置之示意圖。發光裝置200包括一發光單元202、一承載支架204、一透明封裝體206與一螢光膠體層208。發光單元202設置於承載支架204上。透明封裝體206覆蓋發光單元202，且透明封裝體206之外側具有一凹部。透明封裝體206於其凹部具有至少一反射面206A。螢光膠體層208設置於透明封裝體206外，且螢光膠體層208與透明封裝體206之凹部係形成一氣室210。其中，透明封裝體206之反射面206A用以將發光單元202產生之光線導引至螢光膠體層208之一側壁208A。螢光膠體層208與透明封裝體206可製作成一圓柱體，讓側壁208A呈現一環形發光面。
較佳地，透明封裝體206其凹部之位置是位於發光單元202上方，且凹部呈現一倒錐形，而錐形之頂點是對應於發光單元202。另外，反射面206A較佳是一圓弧面。
並請參照第4B圖，其繪示第4A圖發光裝置於運作時之放大示意圖。如第4B圖所示，由於透明封裝體206與氣室210內的氣體折射率不同，因而可產生全反射的效果。舉例來說，透明封裝體206之折射率例如為1.5，而氣室210內的空氣折射率約為1，當發光單元202所產生的光線傳遞至反射面206A時，由於光是由折射率較大之透明封裝體206傳遞到折射率較小的空氣中，因而會產生全反射的現象。是以，發光單元202產生的光線除了部分 穿透過透明封裝體206而到達螢光膠體層208之頂部208B，大部分是被導引至螢光膠體層208之側壁208A，與螢光膠體層208中的螢光粉作用，產生螢光。另外，亦可直接在反射面206A上設置具有高反射率之材料、薄膜或金屬鍍膜。
螢光膠體層208可為一厚度均勻之膜層。然而，如第4B圖所示，由於發光單元202產生的光會被導引至螢光膠體層208之側壁208A，因此，較佳地，可使螢光膠體層208其側壁208A之厚度大於螢光膠體層208其頂部208B之厚度；或是，使螢光膠體層208其側壁208A之螢光粉濃度大於螢光膠體層208其頂部208B之螢光粉濃度。如此一來，不僅可增強螢光轉換的效率，更能夠精確控制發光單元202產生的光與螢光膠體層208轉換的光之間的混光比例。
本實施例之發光單元202例如是發光二極體晶片，螢光膠體層208之螢光粉材料種類則可根據所要調配之色光顏色決定。舉例來說，若發光裝置200是要製作出白光的效果，則可挑選一藍光發光二極體晶片作為發光單元202，並搭配黃色螢光粉製作的螢光膠體層208，如此一來，當藍光發光二極體晶片產生的藍光導至螢光膠體層208時，藍光會先激發黃色螢光粉以產生黃光，當黃光再與藍光結合後，便可產生出白光的混光效果。另外，亦可利用紫外光之發光單元混合具有紅、綠、藍三波長的螢光粉製作出白光的發光裝置。
發光裝置200亦可有其他之結構設計。請參照第5A、5B圖，其繪示發光裝置具有透明膠體層之示意圖。如第5A圖所示，此透明膠體層220係設置於螢光膠體層208外，可用以保護螢光膠體層208。另外，如第5B圖所示，亦可先將透明膠體層220設置於透明封裝體206外以形成氣室210，再將螢光膠體層208設置於透明膠體層220外。
本實施例之螢光膠體層亦可有其他的結構設計，以下以圖示說明。請先參照第5C圖，其繪示螢光膠體層頂部具有開口之示意圖。由於發光單元202產生的光大多被導引至螢光膠體層208'之側壁，是以，可在螢光膠體層208'之頂部製作出開口208A'，藉此以節省螢光粉材料。開口208A'係對應於透明封裝體206之凹部位置，且較佳地，使開口208A'之大小約等於凹部之大小。另外請參照第5D圖，其繪示第5C圖的螢光膠體層208'未完全包覆住透明封裝體206之示意圖。由於螢光膠體層208'僅覆蓋住透明封裝體206之部分側壁，發光單元202部分光線會直接從透明封裝體206射出，另外部分的光線會激發螢光膠體層208'，以製造出更多不同的混光效果。接著請參照第5E圖，其繪示第5D圖的螢光膠體層僅覆蓋住透明封裝體之示意圖。第5E圖的螢光膠體層208'僅沿著透明封裝體206之部分側壁配置，使螢光膠體層208'之開口範圍大小等於透明封裝體206之凹部範圍大小。並請參照第5F圖，其繪示第5D圖的螢光膠體層亦包蓋住透明封裝體其凹部之示意圖。螢光膠體層208'同樣可直接罩設在透明封裝體 206之上端，以與透明封裝體206之凹部形成一氣室。
為增加裝置之出光效率，可在透明封裝體206上設置反射結構，以下附圖說明。請參照第5G至5I圖，其繪示在發光裝置中設置反射結構之示意圖。如第5G圖所示，於透明封裝體206之反射面上設置有一圓錐狀之反射結構231。由發光單元202產生的光線會直接由反射結構231反射並導引而從透明封裝體206之側壁出光。此外，如第5H、5I圖所示，於發光單元202及透明封裝體206之下端可設置反射結構233，以避免發光單元202的光線從下方散失而造成光源的浪費。
並請參照第5J至5P圖，其繪示反射結構具有其它變化之示意圖。如第5J圖所示，透明封裝體206之上下各設置有反射結構231、235，反射結構235係沿著透明封裝體206下端形成一圓弧狀的反射結構。如第5K圖所示，透明封裝體206之上下各設置有圓弧狀的反射結構237、235，然反射結構237、235係凸點對凸點的配置方式。如第5L圖所示，透明封裝體206之上部設置有平板狀的反射結構239，下部則設置有圓弧狀之反射結構235。如第5M圖所示，透明封裝體206之上部設置有圓弧狀的反射結構241，下部則設置有圓弧狀之反射結構235，而反射結構241、235係凹點對凸點的配置方式。如第5N圖所示，透明封裝體206之上部設置有圓錐狀的反射結構243，下部則設置有圓弧狀之反射結構235。如第5O圖所示，透明封裝體206之上部設置有剖面為鋸齒狀的反射結構 245。如第5P圖所示，透明封裝體206之上部設置有剖面為多個圓弧狀的反射結構247。上述之鋸齒狀或多個圓弧狀反射結構245、247之配置方式請參照第5Q及5R圖。反射結構245、247可為同心圓的排列方式(如第5Q圖所示)，亦可為平行排列方式(如第5R圖所示)。上述各個反射結構係可為金屬材料製作之金屬鍍膜，另外，亦可為高反射率材質製作之薄膜。
以先形成螢光膠體層208之結構，再將螢光膠體層208套設到透明封裝體206為例，由於透明封裝體206與螢光膠體層208之間容易產生間隙而對出光造成影響，因此，如第5S圖所示，可在透明封裝體206與螢光膠體層208之間填補一間隙層材料207，且較佳地，間隙層材料207之填補折射係數是接近透明封裝體206與螢光膠體層208，以避免二者之間的空隙造成全反射。
為增加透明封裝體206其反射面206A導引光線至螢光膠體層208其側面出光的效率，可於反射面206A上設計出粗化結構209，如第5T圖所示。另外，如第5U圖所示，透明封裝體206與螢光膠體層208之交接處也可製作粗化結構209'。粗化結構209'可直接形成在透明封裝體206之結構外表面，或是先形成於螢光膠體層208之內壁，再由螢光膠體層208套設到透明封裝體206上。粗化結構209、209'之設計亦可應用在前述第5D~5G圖、第5J~5P圖中。
以下說明發光裝置200之製作方法。請參照第6圖， 其繪示製造第4A圖發光裝置之方法流程圖。製作發光裝置200之方法包括步驟S61~S63：先使一發光單元固定於一承載支架上；接著，於發光單元上形成一透明封裝體，且透明封裝體之外側具有一凹部；然後，於透明封裝體外製作一螢光膠體層，且此螢光膠體層與透明封裝體之凹部形成一氣室。
並請參照第7A~7D圖，其繪示製作第4A圖發光裝置之連續示意圖。請見第7A圖，於步驟S61中，發光單元202是以固晶打線之方式製作於承載支架204上。
接著，於步驟S62之製作透明封裝體206時，可藉由模穴之輔助使用，以將透明封裝體206之材料定型於發光單元202與承載支架204上。製作時，可先於第一模穴250(見第7B圖)中灌入透明封裝體206之材料，其中，第一模穴250之內穴形狀即為透明封裝體206之外部形狀。接著，使承載支架204連同發光單元202反轉並置入第一模穴250中。然後，進行烘烤以將透明封裝體206之材料定型並與發光單元202及承載支架204結合。接著，將第一模穴250脫去後(如第7C圖所示)便完成步驟S62。
步驟S63之製作螢光膠體層208之方式同樣可循步驟S62完成。於第二模穴260(見第7D圖)中可先置入螢光膠體層208之材料，然後，將第7C圖中之承載支架204、發光單元202連同透明封裝體206一併反轉置入第二模穴260中。此時，透明封裝體206之凹部與螢光膠體層208之材料會自然形成氣室210。再經過烘烤與脫模的過程 後，螢光膠體層208之材料便成型於透明封裝體206外，如第4A圖所示。
另外，也可以先將螢光膠體層208單獨製作完成後，再將螢光膠體層208套到透明封裝體206上。
由於螢光膠體層208可透過模具製作以控制其厚度，因此與透明封裝體206搭配時可有效均勻混光，以提高光色澤均勻性。再者，可適度的增加螢光膠體層208之厚度，亦能達到降低光源輝度的效果。
若是要在發光裝置200中多設置一透明膠體層220(見第5A至5B圖)，則可於步驟S63之製作螢光膠體層208完成後，進一步製作出透明膠體層220。或是可在步驟S62之製作透明封裝體206完成後，先進行透明膠體層220之製作以形成密閉的氣室210，再進入步驟S63。
至於第5C、5D、5E圖中具有開口208A'之螢光膠體層208'之製作，其可透過第二模穴260(見第7D圖)內適當的結構變化達成，例如於第二模穴260底面製作出一突起結構，使螢光膠體層208'之材料不填滿第二模穴260之底面，即可於後續製作出具開口208A'之螢光膠體層208'。
請參照第8A圖，其繪示第4A圖發光裝置裝設有碗狀反射罩之示意圖。當光線由螢光膠體層208之側壁208A出光時，可藉由合適的二次光學元件組合，例如是於發光單元202下方設置一碗狀反射罩270，以調變出所需的光形。另外，請參照第8B圖，其繪示第8A圖的反射罩中填 滿物質之示意圖。於圖示之斜線處可填滿透明膠體或是螢光粉膠體。
以下附圖說明螢光膠體層與透明封裝體之其他結構設計。請參照第8C~8G圖，其繪示螢光膠體層具多層結構之示意圖。如第8C圖所示，螢光膠體層280可由多個螢光層，例如是第一螢光層281、第二螢光層282與第三螢光層283所組成，其中第二螢光層282覆蓋在第一螢光層281外，第三螢光層283覆蓋在第二螢光層282外。這些螢光層之材質例如是紅色螢光粉、綠色螢光粉、藍色螢光粉或是其他顏色之螢光粉。如第8D圖所示，第一螢光層281、第二螢光層282與第三螢光層283之間可設置多個透明間隔層290。如第8E圖所示，第三螢光層283外也可設置一透明間隔層290以保護第三螢光層283。
另外，如第8F圖所示，螢光膠體層280'也可僅設置在透明封裝體206之側面。除了上述由內向外層疊設置的方式，如第8G圖所示，螢光膠體層280'之不同螢光層亦可由上向下(或相反之方向)依序設置在透明封裝體206之側面，不同螢光層之厚度係可相同或不相同。
請參照第8H~8M圖，其繪示透明封裝體具有不同外觀形狀之示意圖。如第8H~8M圖所示，透明封裝體206其截面形狀可為圓形、橢圓形、三角形、正方形、長方形甚或多邊形等。
螢光膠體層與透明封裝體另具有其他設計，請參照第8N至8P圖。如第8N圖所示，螢光膠體層208"之高度可 光單元202的高溫影響所產生的老化問題，有效地提升發光裝置200的使用壽命。
此外，本實施例發光裝置200其承載支架204之設計並不侷限於第4A圖所示之結構，承載支架204亦可為第1A圖之承載支架104所示之結構，以利於發光裝置200之組裝與散熱。且以較佳的實施方式而言，以承載支架104取代承載支架204時，係可適度放大承載支架104之面積以避免發光單元202的光線從下方散失而造成光源的浪費，亦可提升發光裝置200之發光效率。
實施例三
本實施例之堆疊式發光裝置包括一主體支架、至少一散熱支架與至少一發光單元，其中，散熱支架是設置於主體支架之一側面，而發光單元是設置於散熱支架上，並電性連接至主體支架上的一對電極腳。由於主體支架與承載有發光單元之散熱支架是以堆疊之方式組合，各個元件可以在單獨加工後再行組裝，如此不僅可提升結構尺寸之加工精度，且可達到電熱分離的目的。以下舉例說明。
請參照第9A、9B圖，第9A圖繪示依照本發明實施例三之堆疊式發光裝置之示意圖，第9B圖繪示第9A圖堆疊式發光裝置之爆炸圖。堆疊式發光裝置300包括多個發光單元302(為使圖示清晰，僅標示三個發光單元302)、一主體支架304、二散熱支架306、308。於主體支架304上設有一對電極腳310、312。散熱支架306、308分別設 置於主體支架304之二個相對側面。發光單元302則區分為二群以分別設置於散熱支架306、308上，並電性連接至電極腳310、312。此外，散熱支架306、308上之發光單元302是成排設置，且散熱支架306上之每一發光單元302皆對應於散熱支架308上之另一發光單元302設置。
主體支架304上可為一絕緣體不導電材料。主體支架304除了用以固定二個散熱支架306、308之位置，並可使二個電極腳310、312與其他元件絕緣。如第9B圖所示，散熱支架306、308為片狀結構，其係整片抵靠於主體支架304之二個側面上，因而有利於發光單元302之散熱。二個電極腳310、312是由主體支架304之底面向外延伸出來，使整個堆疊式發光裝置300呈現一直立可插接的狀態。另外，於主體支架304上係設計有一排氣槽304A，其係從電極腳310、312之鄰近位置朝主體支架304內的方向延伸，排氣槽304A用以排除製程中不必要之氣體。
散熱支架306、308是分別由主體支架304之二側裝設到主體支架304上，而散熱支架306、308與主體支架304之間可藉由至少一固定元件316結合。此固定元件316可以是任何形式的扣件，例如是鉚釘或螺絲。另外，主體支架304可採用塑膠、橡膠等多分子材料製作，是以，也可藉由熱壓成型方式，使散熱支架306、308與主體支架304結合。
散熱支架306、308與主體支架304之間亦可藉由焊接之方式結合，或是透過其他元件。請參照第9C、9D圖， 其繪示以套框固定之示意圖。當散熱支架306、308組裝到主體支架304上之後，套框318再套設到上述組裝完成之裝置上。套框之材質例如是與散熱支架306、308類似之金屬。另外，請參照第9E、9F圖，其繪示以延伸片固定之示意圖。如第9E圖所示，於散熱支架306、308上設計出二個延伸片320，將延伸片320向主體支架304的方向凹折後，延伸片320便會夾持住主體支架304之二對側(如第9F圖所示)，藉此使散熱支架306、308固定到主體支架304上。
並請參照第9G、9H圖，其繪示堆疊式發光裝置其他變形之示意圖。如第9G圖所示，散熱支架306’、308’邊緣延伸出來的部分可為弧形且將主體支架304之邊緣整個包覆起來。另外，如第9H圖所示，散熱支架306”、308”之邊緣亦可具有折角。
本實施例之發光單元302例如是一發光二極體晶片，其可藉由打線(wire bonding)的方式與電極腳310、312完成電性連接。所使用的打線平台可用兩層疊加的方式形成4或8引腳(pin)，此外，打線點可配置於發光單元302之二側或對外之一側。若要產生不同顏色的色光，可於發光二極體晶片的表面塗佈螢光粉，以製造出所需的混光色彩。
上述之發光單元302雖是以一對一方式設置於散熱支架306、308上，然並不以此為限定，請參照第10圖，其繪示發光單元交錯排列之示意圖。散熱支架306上之發 光單元302與散熱支架308上之發光單元302係交錯設置，且排成一列，如此可減少整個堆疊式發光裝置300之厚度。
請參照第11A、11B圖，第11A圖繪示堆疊式發光裝置係為柱狀結構之示意圖，第11B圖繪示第11A圖堆疊式發光裝置之側視圖。並請參照第12A、12B圖，第12A圖繪示第11A圖的主體支架之示意圖，第12B圖繪示第11A圖的散熱支架之示意圖。堆疊式發光裝置400之二個散熱支架406、408係各為一具有弧度之片狀結構(如第12B圖所示)，從主體支架404(見第12A圖)之二對側將主體支架404夾住，而發光單元402是呈環狀設置在散熱支架406、408之上表面。發光單元402上設置有透明封裝體410，而於透明封裝體410外可設置一螢光膠體層412。
本實施例之堆疊式發光裝置是將主體支架與散熱支架以堆疊之方式組合，且散熱支架位於主體支架之二側，使得電性傳導是於結構中進行，而導熱路徑則位於外側，本實施例之堆疊式發光裝置充分實現電走內、熱走外的目的。另外，電極腳是由主體支架底面向外延伸，使堆疊式發光裝置呈現一直立可插接的狀態，堆疊式發光裝置因而能夠藉由簡易插拔的動作進行與其他元件的組裝步驟。
再者，較高瓦數的發光裝置必須搭配熱載能力較佳的散熱支架(一般為較厚的結構)。本實施例之堆疊式發光裝置300其各元件可先各別加工後再進行組裝，不僅於尺寸調整時更具有彈性，且可以強化結構尺寸精度以利於量 產化所需的精度需求，並可降低其他封裝元件在製造過程中的干涉現象，以應付未來可應用於照明或需集成瓦數高的發光裝置相關應用技術。
綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100、100’、100”‧‧‧具組裝定位功能之發光裝置
102、102’、102”、202、302、402‧‧‧發光單元
104、104’、104”、204‧‧‧承載支架
106‧‧‧板體
108、110、108’、110’‧‧‧定位臂
108A、110A‧‧‧定位凹槽
108B、110B‧‧‧凸出結構
108A’、110A’‧‧‧凹折端
112、112’、114‧‧‧電極引腳
116‧‧‧導柱
118‧‧‧卡勾
120‧‧‧可拆式薄片
140、150‧‧‧電路板
140A、150A‧‧‧貫穿開口
142‧‧‧燈座
152、154‧‧‧電極接點
156‧‧‧插入型引腳
160‧‧‧散熱座
160A‧‧‧插槽
162、164‧‧‧散熱片
166‧‧‧電源插槽
170‧‧‧反射罩
200‧‧‧輝度均勻之發光裝置
206、410‧‧‧透明封裝體
206A‧‧‧反射面
207‧‧‧間隙層材料
208、208’、208”、280、280’、280”、412‧‧‧螢光膠體層
208A‧‧‧側壁
208A’‧‧‧開口
208B‧‧‧頂部
209、209’‧‧‧粗化結構
210‧‧‧氣室
220‧‧‧透明膠體層
231、233、235、237、239、241、243、245、247‧‧‧反射結構
250‧‧‧第一模穴
260‧‧‧第二模穴
270‧‧‧碗狀反射罩
281、281’、281”‧‧‧第一螢光層
282、282’、282”‧‧‧第二螢光層
283、283”‧‧‧第三螢光層
290‧‧‧透明間隔層
291‧‧‧染料膠體層
292、292’‧‧‧染料層
293‧‧‧染料螢光層
294、294’、294”‧‧‧擴散層
300、400‧‧‧堆疊式發光裝置
304、404‧‧‧主體支架
304A‧‧‧排氣槽
306、308、306’、308’、306”、308”、406、408‧‧‧散熱支架
310、312‧‧‧電極腳
316‧‧‧固定元件
318‧‧‧套框
320‧‧‧延伸片
500、600、600’、600”‧‧‧發光裝置
502、602‧‧‧發光單元
504、604‧‧‧承載支架
504A、504B‧‧‧導線架
506、606‧‧‧透明封裝體
506A、606A‧‧‧全反射面
508、608‧‧‧螢光膠體層
510‧‧‧不透光側部元件
512、512’‧‧‧前置收光透鏡
512A’‧‧‧收光介面
604A‧‧‧反射杯
610‧‧‧不透光反射層
612‧‧‧不透光載體
614‧‧‧碗狀反射罩
616‧‧‧透明間隔層
第1A、1B圖各別繪示依照本發明實施例一之具組裝定位功能之發光裝置於不同視角下之示意圖。
第1C圖繪示第1A圖的定位臂上具有凸出結構之示意圖。
第1D圖繪示承載支架具有一對卡勾之示意圖。
第1E圖繪示承載支架具有可拆式薄片之示意圖。
第1F圖繪示定位臂具有凹折端之示意圖。
第1G圖繪示發光裝置具有二個承載支架之示意圖。
第1H圖繪示第1G圖發光裝置與對應一電路板之示意圖。
第1I圖繪示發光裝置可裝設到燈座上之示意圖。
第2A~2D圖繪示組裝背光裝置之連續示意圖。
第2E、2F圖繪示散熱座之散熱片朝相同方向凹折之剖面視圖。
第2G圖繪示散熱座與電路板電性連接之示意圖。
第2H圖繪示電路板上設置反射罩之示意圖。
第3圖繪示組裝發光裝置與電路板之方法流程圖。
第4A圖繪示依照本發明實施例二之輝度均勻之發光裝置之示意圖。
第4B圖繪示第4A圖發光裝置於運作時之放大示意圖。
第5A、5B圖繪示發光裝置具有透明膠體層之示意圖。
第5C圖繪示螢光膠體層頂部具有開口之示意圖。
第5D圖繪示第5C圖的螢光膠體層未完全包覆住透明封裝體之示意圖。
第5E圖繪示第5D圖的螢光膠體層僅覆蓋住透明封裝體之示意圖。
第5F圖繪示第5D圖的螢光膠體層亦包蓋住透明封裝體其凹部之示意圖。
第5G至5I圖繪示在發光裝置中設置反射結構之示意圖。
第5J至5P圖繪示反射結構具有其它變化之示意圖。
第5Q及5R圖分別繪示反射結構為同心圓與平行排列之示意圖。
第5S圖繪示透明封裝體與螢光膠體層之間填補一間隙層材料之示意圖。
第5T圖繪示透明封裝體之反射面上設計出粗化結構之示意圖。
第5U圖繪示透明封裝體與螢光膠體層之交接處具有粗化結構之示意圖。
第6圖繪示製造第4A圖發光裝置之方法流程圖。
第7A~7D圖繪示製作第4A圖發光裝置之連續示意圖。
第8A圖繪示第4A圖發光裝置裝設有碗狀反射罩之示意圖。
第8B圖繪示第8A圖的反射罩中填滿物質之示意圖。
第8C~8G圖繪示螢光膠體層具多層結構之示意圖。
第8H~8M圖繪示透明封裝體具有不同外觀形狀之示意圖。
第8N圖繪示螢光膠體層之高度大於透明封裝體之示意圖。
第8O圖繪示螢光膠體層製作在透明封裝體中之示意圖。
第8P圖繪示透明封裝體形狀改變且螢光膠體層之高度大於透明封裝體之示意圖。
第8Q圖繪示一染料膠體層包覆住發光單元之示意圖。
第8R圖繪示一染料層設置在結構最外層之示意圖。
第8S圖繪示一染料螢光層設置在透明封裝體外部之示意圖。
第8T圖繪示直接將染料層設置在螢光膠體層外側之示意圖。
第8U圖繪示一擴散層設置在透明封裝體外側之示意圖。
第8V、8W圖繪示發光裝置具有擴散層與多層螢光層之示意圖。
第9A圖繪示依照本發明實施例三之堆疊式發光裝置之示意圖。
第9B圖繪示第9A圖堆疊式發光裝置之爆炸圖。
第9C、9D圖繪示以套框固定之示意圖。
第9E、9F圖繪示以延伸片固定之示意圖。
第9G、9H圖繪示堆疊式發光裝置其他變形之示意圖。
第10圖繪示發光單元交錯排列之示意圖。
第11A圖繪示堆疊式發光裝置係為柱狀結構之示意圖。
第11B圖繪示第11A圖堆疊式發光裝置之側視圖。
第12A圖繪示第11A圖的主體支架之示意圖。
第12B圖繪示第11A圖的散熱支架之示意圖。
200‧‧‧發光裝置
204‧‧‧承載支架
206‧‧‧透明封裝體
206A‧‧‧反射面
208‧‧‧螢光膠體層
208A‧‧‧側壁
208B‧‧‧頂部
210‧‧‧氣室

Claims (40)

  1. 一種發光裝置，包括：一承載支架；一發光單元，設置於該承載支架上；一透明封裝體，覆蓋該發光單元，且該透明封裝體之外側具有一凹部，該透明封裝體於該凹部具有至少一反射面；以及一螢光膠體層，罩於該透明封裝體外，且該螢光膠體層與該透明封裝體之該凹部形成一氣室；其中，該透明封裝體之該反射面係將該發光單元產生之光線導引至該螢光膠體層之一側壁。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該凹部之位置係位於該發光單元之上方。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之發光裝置，其中該凹部具有一倒錐形，該倒錐形之頂點係對應於該發光單元。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該反射面係一圓弧面。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該發光裝置更具有一第一反射結構，係設置於該反射面。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該螢光膠體層之該側壁之厚度係實質上大於該螢光膠體層之一頂部之厚度。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該 螢光膠體層之該側壁之螢光粉濃度係實質上大於該螢光膠體層之一頂部之螢光粉濃度。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該發光單元係包括一發光二極體晶片。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，更包括：一碗狀反射罩，係設置於該發光單元之下方，用以調變出光形。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之發光裝置，其中該碗狀反射罩內係填滿一透明膠體或是一螢光粉膠體。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該螢光膠體層之頂部具有一開口，係對應該凹部設置。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之發光裝置，其中該開口之大小係約等於該凹部之大小。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該螢光膠體層係環設於該透明封裝體之外側。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，更包括一透明膠體層，係罩於該螢光膠體層外。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，更包括一透明膠體層，係設置於該透明封裝體與該螢光膠體層之間。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，更包括一間隙層材料，係設置在該透明封裝體與該螢光膠體層之間，其中，該間隙層材料之填補折射係數係約接近於該透明封裝體與該螢光膠體層。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該透明封裝體於該反射面具有一粗化結構。
  18. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該透明封裝體與該螢光膠體層之交接處具有一粗化結構。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之發光裝置，其中該粗化結構係形成在該螢光膠體層之內壁。
  20. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該發光裝置更具有一第二反射結構，設置於透明封裝體之下端。
  21. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該螢光膠體層具有複數個螢光層。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之發光裝置，其中該些螢光層係為不同顏色之螢光層。
  23. 如申請專利範圍第21項所述之發光裝置，其中該些螢光層係由內向外逐層設置在該透明封裝體之側面。
  24. 如申請專利範圍第21項所述之發光裝置，其中該些螢光層係個別設置在該透明封裝體之側面。
  25. 如申請專利範圍第21項所述之發光裝置，其中該些螢光層之厚度係不相同。
  26. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該透明封裝體之截面形狀係為圓形、橢圓形、三角形、正方形、長方形或多邊形。
  27. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該螢光膠體層之高度大於該透明封裝體之高度。
  28. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該透明封裝體具該凹部之該側面具有一不平整之輪廓。
  29. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，更包括一染料層，係包覆該螢光膠體層。
  30. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該螢光膠體層參雜有一染料。
  31. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，更包括一擴散層，係與該螢光膠體層共同包覆該透明封裝體。
  32. 一種發光裝置之製造方法，包括：a.使一發光單元固定於一承載支架上；b.於該發光單元上形成一透明封裝體，且該透明封裝體之外側具有一凹部；以及c.於該透明封裝體外製作一螢光膠體層，該螢光膠體層與該透明封裝體之該凹部形成一氣室。
  33. 如申請專利範圍第32項所述之發光裝置之製造方法，其中於步驟a中，該發光單元係以固晶打線之方式製作於該承載支架上。
  34. 如申請專利範圍第32項所述之發光裝置之製造方法，其中該步驟b包括：於一模穴中灌入該透明封裝體之材料；使該承載支架連同該發光單元反轉並置入該膜穴中；烘烤使該透明封裝體之材料定型並與該發光單元結合；以及脫去該模穴。
  35. 如申請專利範圍第32項所述之發光裝置之製造方法，其中該步驟c包括：於一模穴中灌入該螢光膠體層之材料；使該承載支架連同該發光單元與該透明封裝體反轉並置入該膜穴中；烘烤使該螢光膠體層之材料定型並與該透明封裝體結合；以及脫去該模穴。
  36. 如申請專利範圍第32項所述之發光裝置之製造方法，其中該步驟c包括：單獨製作該螢光膠體層；以及將該螢光膠體層套於該透明封裝體外。
  37. 如申請專利範圍第32項所述之發光裝置之製造方法，其中於該步驟c中，更在該螢光膠體層之頂部形成一開口對應該凹部設置。
  38. 如申請專利範圍第37項所述之發光裝置之製造方法，其中該步驟c更包括：提供一模穴，其中該模穴之內部底側具有一突起結構；將該螢光膠體層之材料置入該模穴中，使該螢光膠體層之材料未填滿該模穴之內部底側；使該承載支架連同該發光單元與該透明封裝體反轉並置入該膜穴中；烘烤使該螢光膠體層之材料定型並與該透明封裝體 結合；以及脫去該模穴。
  39. 如申請專利範圍第32項所述之發光裝置之製造方法，於該步驟c之後更包括步驟：d.製作一透明膠體層以罩於該螢光膠體層外。
  40. 如申請專利範圍第32項所述之發光裝置之製造方法，於該步驟b、c之間更包括步驟：d.製作一透明膠體層以罩於該透明封裝體外。
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