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TWI414585B - 螢光體、製備及使用其之方法、發光裝置封裝件、表面光源設備及使用紅色螢光體之發光設備 - Google Patents

螢光體、製備及使用其之方法、發光裝置封裝件、表面光源設備及使用紅色螢光體之發光設備 Download PDF

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TWI414585B
TWI414585B TW099135688A TW99135688A TWI414585B TW I414585 B TWI414585 B TW I414585B TW 099135688 A TW099135688 A TW 099135688A TW 99135688 A TW99135688 A TW 99135688A TW I414585 B TWI414585 B TW I414585B
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TW
Taiwan
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light
phosphor
emitting device
led
layer
Prior art date
Application number
TW099135688A
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English (en)
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TW201127936A (en
Inventor
Jeong Ho Ryu
Chul Soo Yoon
Hyong Sik Won
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
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Publication date
Application filed by Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
Publication of TW201127936A publication Critical patent/TW201127936A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI414585B publication Critical patent/TWI414585B/zh

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Description

螢光體、製備及使用其之方法、發光裝置封裝件、表面光源設備及使用紅色螢光體之發光設備 [優先權之主張]
本申請案主張於2009年10月23日向韓國智慧財產局所提出之韓國專利申請案第10-2009-0101439號之優先權，該案揭示之內容以參考方式併入本文中。
本發明係關於螢光體、製備及使用其之方法、發光裝置封裝件、表面光源設備及使用紅色螢光體之發光設備。
一般而言，螢光體材料(或螢光體、螢光的材料)被用來將來自各種類型之光源之光之特定的波長轉換成光之所希望波長。尤其是，於各種光源之間，用低功率消耗驅動並且具有良好的光效率之發光二極體(LED)往往使用為液晶顯示器(LCD)之背光，或者作為用於路燈、車輛或汽車、以及住家之發光設備。依照此種趨勢，螢光體就作為用來製造白光LED之核心技術而言，受到很大的注意。而且，螢光體之效率對於驅動顯示器、作為直接關聯於包含顯示器之光源產品之效率之關鍵因素，係不可或缺的。最近，用來執行相似於如定義於CIE色座標中之自然光之白光之技術，係積極地進行被開發與研究製成白光LED。
用來製造白光LED之方法包含用黃色螢光體和綠色螢光體塗佈藍色LED，用紅色螢光體、綠色螢光體、和藍色螢光體塗佈紫外光LED，等等。現在，前一種方法因為其結構簡單、製造容易、並且能夠獲得高發光度的白光，因 此盡力地研究。於此種方法，時常使用基於YAG(Y3 Al5 O12 )或基於TAG之黃色螢光體，但是由於缺少了紅色成分，發射的光為淡藍光，降低顯色性，以及由於經過長時間的使用，當操作溫度增加時，則發生黃變。後一種方法藉由傳輸紫外光透過三種原色螢光的材料而創造三波長白光。此種方法有利於降低黃變，顯色性指數(color rendering index,CRI)良好，以及能夠執行廣泛的顏色分佈。
然而，紅色螢光體相較於綠色或藍色螢光體，則具有低效率，而使其必須以相對大的速率(60重量百分比(wt%)或更高)混合。此種於紅色螢光體之低效率相較於其他螢光體之紫外光帶或藍光帶，係從紅色螢光體相對低的激發光譜於所希望之紫外光帶或藍光帶所導得。於是，需要研發紅色螢光體之組合物，該紅色螢光體可以具有高效率和穩定性並且可以改善於發射白光之LED之顯色性，該發射白光之LED使用藍色LED或紫外光LED作為激發源。
本發明之態樣提供一種紅色螢光體，該紅色螢光體藉由使用藍光和紫外光波長區域作為激發源而發射紅光，並且具有高發光度以及熱和化學穩定度，以及該紅色螢光體之製備方法。
本發明之另一個態樣提供一種發光裝置封裝件、表面光源設備或發光設備，其能夠藉由使用紅色螢光體而發射接近自然光並且具有良好顯色性之白光，該紅色螢光體藉由使用藍光和紫外光波長區域作為激發源而發射紅光。
依照本發明之態樣，提供一種紅色螢光體，包括由實驗式(Sr,M)2 SiO4 -x Ny ：Eu所表示之無機化合物，其中M為金屬元素，0<x<4，和y=2x/3。
紅色螢光體藉由使用藍光和紫外光波長區域作為激發源，而可以具有波長帶範圍為大約600 nm至大約700 nm之發射峰值，而更佳地，紅色螢光體可以具有波長帶範圍從大約600 nm至大約650 nm之發射峰值，又更佳地，從大約600 nm至大約620 nm。於上述公式中，x可以滿足0.15≦x≦3的條件，以及可以是0.43或1.56。
於上述公式中，M可以包含選擇自由Mg、Ca、Sr、和Ba所組成之第二群之元素中之至少一種，或者可以包含選擇自由Li、Na、K、Rb、和Cs所組成之第一群之元素中之至少一種。實驗式中之部分Si可經選擇自由B、Al、Ga、和In所組成之群中之至少一種取代，或者經選擇自由Ti、Zr、Gf、Sn、和Pb所組成之群中之至少一種取代，而該元素取代Si之比率可以是1/10。
紅色螢光體可以進一步包含Mn，並且可以進一步包含不同於無機化合物之一種或多種晶體混合物。無機化合物之含量可以是50 wt%或更多，以及紅色螢光體之晶體結構可以是斜方晶系(orthorhombic system)。
依照本發明之另一個態樣，亦提供一種用來製備紅色螢光體之方法，包含：混合包含含Sr化合物和含M化合物原料之至少其中一種、含Eu化合物、含Si氧化物、和含Si氮化物之原料；以及加熱混合物以獲得由實驗式(Sr, M)2 SiO4 -x Ny ：Eu所表示之無機化合物，其中M為單價和二價元素之至少其中一種，0<x<4，和y=2x/3。
含Eu化合物可以是氧化銪(Eu2 O3 )。於混合原料中，碳酸錳、選擇自由B、Al、Ga、和In所組成之群中之至少一種化合物，或選擇自由Ti、Zr、Gf、Sn、和Pb所組成之群中之至少一種化合物，可以另外與之混合。
含Sr化合物可以是金屬、水溶性金屬鹽、氧化物、氮化物、氧化物鹽、硫酸鹽、或鍶(Sr)之碳酸鹽，而含M化合物可以是金屬、水溶性金屬鹽、氧化物、硝酸鹽、氧化物鹽、硫酸鹽、或M之碳酸鹽，該含Si氧化物可以是氧化矽(SiO2 )，而該含Si氮化物可以是氮化矽(Si3 N4 )。
於混合之原料中，原料可以藉由使用溶劑而濕混合。用來製備紅色螢光體之該方法進一步包含：乾燥透過該濕混合所獲得的混合物。加熱該混合物可以在1000℃至1800℃溫度範圍內實施1至24小時。加熱可以在氮氣環境下實施。
依照本發明之另一個態樣，亦提供一種發光裝置封裝件，包含：發光裝置，以發射激發光；以及波長轉換單元，以吸收該激發光以發射可見光，其中該波長轉換單元包含至少紅色螢光體，該紅色螢光體具有由實驗式(Sr,M)2 SiO4 -x Ny ：Eu所表示之無機化合物，其中M為金屬元素，0<x<4，和y=2x/3。
紅色螢光體可以發射光，該光係由該激發光所激發，具有從大約600 nm至大約700 nm之間，較佳地大約600 nm 至大約650 nm之間，更佳地大約600 nm至大約620 nm間之發射峰值。發光裝置可以是紫外光LED，而發光裝置封裝件可以進一步包含藍色螢光體和綠色螢光體，並且發光裝置封裝件之最後輸出光可以是白光。該波長轉換單元可以包含：第一螢光體層，其形成在該發光裝置上或上方，並且包含紅色螢光體以發射紅光；第二螢光體層，其堆疊在該第一螢光體層上或上方，以發射綠光；以及第三螢光體層，其堆疊在該第二螢光體層上或上方，以發射藍光。而且，該波長轉換單元可以包含：第一螢光體層，其形成在該發光裝置上或上方，包含紅色螢光體以發射紅光；以及第二螢光體層，其堆疊在該第一螢光體層上或上方，以發射綠光和藍光。層之次序可以改變。而且，發光裝置可以是能夠產生紫外光之非LED裝置。
發光裝置可以是藍色LED，以及發光裝置封裝件可以進一步包含綠色螢光體和黃色螢光體，而發光裝置封裝件之最後輸出光可以是白光。該波長轉換單元可以包含：形成在發光裝置上或上方並且包含紅色螢光體以發射紅光之第一螢光體層；以及堆疊在該第一螢光體層上或上方以發射綠光之第二螢光體層。而且，該波長轉換單元可以包含：形成在該發光裝置上或上方且包含紅色螢光體以發射紅光之第一螢光體層；以及堆疊在該第一螢光體層上或上方以發射黃光之第二螢光體層。層之次序可以改變。而且，發光裝置可以是能夠產生藍光之非LED裝置。
該波長轉換單元可以形成為用包含紅色螢光體之樹 脂材料均勻地覆蓋該發光裝置之外表面。波長轉換單元可以僅形成在發光裝置之上表面和側表面。波長轉換單元亦可以形成在離發光裝置遙遠的地方。
波長轉換單元可以進一步包含樹脂包裝單元以封裝發光裝置。紅色包裝單元可以具有分佈於其中之紅色螢光體。波長轉換單元可以進一步包含二種或更多種類型之藍色、綠色和黃色螢光體之螢光體。發光裝置封裝件之最後輸出光為白光或者能夠產生於紅色組合之任何顏色之光。
依照本發明之另一個態樣，亦提供一種具有發光裝置封裝件之表面光源設備，包含：導光板；配置在該導光板之側表面上並且照射光至該導光板之光源，其中該光源包含發射激發光之發光裝置和吸收該激發光以發射可見光之波長轉換單元，其中該波長轉換包含具有由實驗式(Sr,M)2 SiO4 -x Ny ：Eu所表示之無機化合物之至少一種紅色螢光體，其中M為單價和二價元素之至少其中一種，0<x<4，和y=2x/3。
波長轉換單元可以進一步包含二種或更多種類型之藍色、綠色和黃色螢光體之螢光體，以提供白光或者能夠形成於紅色組合中之其他顏色之光。表面光源設備可以進一步包含配置在導光板下方之反射板。表面光源設備可以進一步包含配置在導光板上方之光片。
依照本發明之另一個態樣，亦提供一種發光設備，包含：基板；安裝於該基板上之複數個光源；以及配置在該複數個光源上方和擴散從該光源入射光之擴散片，其中各 該光源包含：發射激發光之發光裝置；以及吸收該激發光以發射可見光之波長轉換單元，其中該波長轉換單元包含具有由實驗式(Sr,M)2 SiO4 -x Ny ：Eu所表示之無機化合物之至少一種紅色螢光體，其中M為單價和二價元素之至少其中一種，0<x<4，和y=2x/3。
該發光裝置可以進一步包含：配置在基板之上表面上並且向上反射發射自發光裝置之反射層，其中該波長轉換單元可以進一步包含二種或更多種類型之藍色、綠色和黃色螢光體之螢光體。發光裝置封裝件之最後輸出光為白光。
依照本發明之另一個態樣，亦提供一種用於車輛之頭燈，包含：發光裝置封裝件，其包含至少一個發光裝置和吸收發射自該發光裝置之光以發射可見光之波長轉換單元，並且包含具有由實驗式(Sr,M)2 SiO4 -x Ny ：Eu(其中M為單價和二價元素之至少其中一種，0<x<4，和y=2x/3)所表示之無機化合物之至少一種紅色螢光體；反射單元，其係設置在該發光裝置封裝件上方，以反射輸出自該發光裝置封裝件之光；以及透鏡單元，以放射於反射自該反射單元之光路徑上之光至外部。
用於車輛之頭燈可以進一步包含：散熱單元，其具有發光裝置封裝件設置在其上並且將產生自該發光裝置封裝件之熱消散。
波長轉換單元可以進一步包含二種或更多種類型之藍色、綠色和黃色螢光體之螢光體，以提供白光或者能夠形成於紅色組合之其他顏色之光。
依照本發明之具體例，提供一種使用紅色螢光體將較短波長光轉換成較長波長光之方法，該紅色螢光體具有由實驗式(Sr,M)2 SiO4 -x Ny ：Eu(其中M為單價和二價元素之至少其中一種，0<x<4，和y=2x/3)所表示之無機化合物。
於本發明之另一個態樣中，提供一種具有實驗式(Sr,M)2 SiO4 -x Ny ：Ln之螢光體。M為金屬元件，較佳地為Be、Mg、Ca、Ba、Li、Na、K、Rb、和Cs之其中一種，Ln為一種或多種鑭材料，較佳地為Ce、Pr、Eu、Tb、Yb、和Lu，更佳地為Eu或Ce，甚至更佳地為Eu。x為大於0而小於4，較佳地為0.15或較大和3或較小，更佳地為0.43或較大和1.86或較小。Sr之量可以是0。
現將參照所附圖式詳細說明本發明之範例實施例。然而，本發明可以於許多不同的形式具體實施，並且應不解釋為對本文中提出之實施例限制。確切地說，提供這些實施例以使得此揭示內容將完全和完整，並對熟悉此項技術者而言將完全表達了本發明之範疇。於圖式中，可將形狀和尺寸予以誇大以清楚顯示，而相同的元件符號將於全文中用來表示相同或相似之組件。
依照本發明之範例實施例，包括具有實驗式(Sr,M)2 SiO4 -x Ny 之無機晶體之紅色螢光體作為母體，且藉由使用Eu作為活化劑以創造紅色能階，能夠發射具有發射峰值範圍從大約600 nm至大約700 nm之長波長之紅光。此處， 構成該母體之主要金屬元件為鍶(Sr)，而可以取代鍶(Sr)之金屬元件M為一種或多種單價和二價元素。因為發射顏色和發光度依照環繞著中心發射元素Eu之電極之狀態改變，因此紅色螢光體之光發射特性和物理性質能夠藉由改變無機晶體母體之組合物而改變。
紅色螢光體包含藉由實驗式(Sr,M)2 SiO4 -x Ny ：Eu表示之無機化合物。於此情況，M為至少一種金屬元素，x選擇為滿足0<x<4之條件之範圍內，並且因為(Sr,M)2 SiO4-x Ny 之總電荷必須是0，因此應該注意的是y將滿足y=2x/3之條件。較佳的情形是，為了獲得高發光度之紅光，y應該滿足0.15≦x≦3之條件。若x小於0.15或者大於3，則其將困難獲得具有所希望之發光度和發射峰值之紅光。
此處，為了調整紅色螢光體之發射峰值，M可以包含選擇自由Li、Na、K、Rb、和Cs所組成之第一群之元素中之至少一種，或者選擇自由Mg、Ca、Sr、和Ba所組成之第二群之元素中之至少一種。而且，為了調整紅色螢光體之發射峰值，於實驗式中之部分Si可以經選擇自由B、Al、Ga、和In所組成之群中之至少一種取代，或者可以經選擇自由Ti、Zr、Gf、Sn、和Pb所組成之群中之至少一種取代，而用該元素取代Si之比率可以是1/10。
也就是說，於本發明之範例實施例中，紅色螢光體使用氮化矽、不同於習知氧化矽之晶體、和氧氮化物作為母體，以及藉由使用此等晶體以形成母體能夠獲得紅光波長 之紅色螢光體，亦即，具有發射峰值範圍從大約600 nm至大約700 nm之長波長。較佳地，能夠獲得具有波長範圍從大約600 nm至大約650 nm，更佳地從大約600 nm至大約620 nm之高發光度的紅色螢光體。
而且，依照本發明之具體例之紅色螢光體相較於相關技術之氧化物螢光體(螢光材料)時，由於氮相對於氧形成共價鍵之本質，具有高光發射特性和良好的熱和化學穩定性。也就是說，本發明之紅色螢光體透過剛性晶體結構能夠具有優越的熱穩定性。為了發射相較於氧化物螢光體之所具者為長波長之光，透過此種剛性氮晶體結構，能夠增加晶體內之鑭元素之能階之分裂。也就是說，因為依照本發明之範例實施例之紅色螢光體能夠具有高光發射特性以及良好的熱和化學穩定性，因此能夠製造具有高輸出和高可靠度之白光LED封裝件。
於製造前述紅色螢光體中，製備含Sr化合物和含M化合物之至少其中一種、含Eu化合物、含Si氧化物、和含Si氮化物作為原料。各自的原料按照所希望之化學計量學秤重。該原料也許藉由濕方法或乾方法混合。
首先，依照濕方法，秤重後之混合物、以及協助原料之混合過程並且擠壓該原料之球體、和溶劑被插入於容器中並且混合。該球體可以由譬如氮化矽(Si3 N4 )或氧化鋯(ZrO2 )材料製成，或者可以使用一般用於混合原料之任何球體。至於溶劑，可以使用D.I.水、包含乙醇等之醇、或者包含n-正己烷等之有機熔劑。於原料、溶劑和球體被插 入於容器中後，密封該容器，然後藉由使用譬如研磨機等均勻地混合該原料經過1至24小時之時間。於完成混合製程之後，分離混合後之原料和球，以及將溶劑於烤箱中透過乾燥製程經過1至48小時之時間後大部分乾燥。於完成乾燥製程後所獲得的粉粒藉由使用金屬或聚合物製成之篩子而均勻分佈為具有100微米或更小大小之粒子。
同時，依照乾方法，將原料插入於容器中且不使用溶劑，然後藉由使用研磨機均勻地混合。於此情況，實施混合製程經過1至24小時之時間，以及於此情況，球體可以與原料添加在一起，以便促進混合製程而因此縮短用於混合操作之時間。相較於該濕方法，乾混合方法不需要溶劑乾燥製程，而使得能夠有利地減少整體處理時間。當完成原料之混合時，完成混合製程所獲得的粉粒藉由使用金屬或聚合物製成之篩子而均勻分佈為具有100微米或更小大小之粒子。
最後，分佈之混合物粉粒被塞滿於氮化硼(BN)鉗鍋中，並且實施燒烤或加熱製程。於此情況，藉由使用加熱爐實施燒烤或加熱製程於1000℃至1800℃經過1至24小時。燒烤或加熱製程實施於包含含有100%氮(N2 )或100%氫之氮氣混合物之環境。藉由使用粉碎混合器或壓碎機均勻地壓碎合成之螢光粉，為了改善螢光體之發光度可以重複實施相似於上述合成製程方式之後熱處理一至三次。
透過此種製程，最終製備包含由實驗式(Sr,M)2 SiO4 -x Ny 所表示之無機化合物之紅色螢光體。此處，M為單價 和二價元素之至少其中一種，0<x<4，和y=2x/3。
為了獲得最佳顆粒大小(粒度)，藉由使用粉碎混合器或壓碎機壓碎最終燒烤後之螢光粉，透過分類過程控制該顆粒大小。於此情況，一般藉由使用具有16微米之篩子獲得具有16微米或較小之均勻大小之紅色螢光體。此處，所獲得的螢光粉可以藉由使用D.I.水、無機酸、有機酸、及/或鹼以去除包含於螢光體中之譬如額外的玻璃體、非反應金屬材料等之雜質而後處理。舉例而言，具有密度0.1%至60%之硝酸可以施加於螢光粉，然後攪伴1至10小時以洗脫和去除額外的雜質。除了硝酸外，硫酸、氫氯酸、氫氟酸、或者這些無機酸之混合溶液可以使用為無機酸。同時，透過酸處理而未被去除之雜質可以藉由使用鹼去除。作為鹼，可以使用譬如氫氧化鈉、氫氧化鉀等、或者這些無機鹼之混合溶液。於酸處理或鹼處理後可以藉由使用D.I.水而洗除於螢光體漿料中殘餘之酸和鹼，然後施行濕分類、過濾、和乾燥，以最終獲得所希望之螢光粉。於此情況，於50℃至150℃之溫度範圍充分地實施乾燥。
於本發明之範例實施例中，含Sr化合物可以是SrCO3 ，含Eu化合物可以是氧化銪(Eu2 O3 )，含Si氧化物可以是氧化矽(SiO2 )和含Si氮化物可以是氮化矽(Si3 N4 )。於此情況，依照本發明之範例實施例之紅色螢光體，藉由添加Euz O3 至SrCO3 -SiO2 -Si3 N4 之組合物中，而具有由實驗式Euz Sr2 -zSiO4 -x Ny 所表示之無機化合物。於此情況，z選擇自滿足0.01≦z≦0.2條件之值。若z值密度大於0.2，則 由於密度猝滅現象(density quenching phenomenon)而造成照明強度減少，以及若z值密度小於0.01，則由於缺少作為中心發射元素之活化劑之密度而造成照明強度減少。
現在將透過本發明之各種範例實施例更詳細說明本發明，但是本發明之技術思想並不意味著由此等實施例限制。
(實施例1)
依照所希望之化學計量，藉由使用球磨機而將作為原料之SrCO3 、SiO2 、Eu2 O3 、Si3 N4 用乙醇系溶劑混合。使用乾燥機揮發原料混合物之乙醇溶劑，以及將乾燥後之原料混合物塞擠入氮化硼坩鍋。將填滿原料混合物之氮化硼坩鍋插入加熱爐中，並且於N2 環境下於1600℃和氣體狀態燒烤10小時，以製備(Sr,M)2 SiO4 -x Ny ：Eu之螢光體。於此情況，(Sr,M)2 SiO4 -x Ny ：Eu之螢光體之基本晶體結構為矽酸鍶(Sr2 SiO4 )，以及於此情況，可以藉由用金屬元素M取代鍶而改變母體之組合物。第1至3圖顯示(Sr,M)2 SiO4 -x Ny ：Eu之螢光體之發射光譜、XRD光譜、和EDX成分分析結果。依照本發明之紅色螢光體藉由使用具有200 nm至500 nm區域範圍波長之光作為激發源而呈現具有613 nm發射峰值之紅光發射特性((1))，並且具有與習知的矽酸鍶(Sr2 SiO4 )螢光體相同的正交晶體結構。依照EDX成分分析結果，應該注意的是包含氧和氮元素之比率為44.91At%：04.58At%，而一些的氧元素經氮元素取代。
具體例2和3
除了改變氮含量之外，以與第一實施例相同的方式製備(Sr,M)2 SiO4 -x Ny ：Eu之螢光體。第4圖顯示藉由使用於200 nm至599 nm波長區域範圍之激發光源測量如此製備之(Sr,M)2 SiO4 -x Ny ：Eu螢光體所獲的之發射光譜。如第4和5圖中所看到的，(2)顯示當氧和氮之At%為56.82：4.58(x=0.43)時(具體例2)之發射光譜，而(3)顯示當氧和氮之At%為42.91：25(x=1.86)時(實施例3)之發射光譜。第5(a)和5(b)圖顯示藉由量測如此製備之(Sr,M)2 SiO4 -x Ny ：Eu螢光體所獲的EDX成分分析結果。當用氮取代氧之x值為0.43時，於實施例2之發射峰值為610 nm(第5(a)圖)，而當用氮取代氧之x值為1.86時，於實施例3之發射峰值為620 nm(第5(b)圖)。應該注意的是依照本發明之一個實施例製備之(Sr,M)2 SiO4 -x Ny ：Eu螢光體之發射峰值當氮之含量增加時具有較長之波長。
具體例4至6
除了藉由以0.1之單位從0.04增加至0.06而改變銪之含量(z)之外，以與實施例1相同的方式製備(Sr,M)2 SiO4 -x Ny ：Eu螢光體。於此情況，紅色螢光體藉由實驗式Euz Sr2 -zSiO4 -x Ny 所表示之，其中銪取代鍶作為中心發射元素。第6圖顯示當使用200 nm至500 nm波長區域範圍作為激發光源時，藉由測量(Sr,M)2 SiO4 -x Ny ：Eu螢光體所獲得之發射光譜。如第6圖中所看到的，(4)顯示當z=0.04時(實施例4)之發射光譜，(5)顯示當z=0.05時(實施例5)之發射光譜，和(6)顯示當z=0.06時(實施例6)之發射光譜。 於實施例4中之發射峰值為610 nm，於實施例5中之發射峰值為612 nm，和於實施例6中之發射峰值為614 nm。依照本發明之一個實施例，當銪之含量增加時，紅色螢光體具有較長之波長。
實施例7和8
除了包含Ba、Ca等二價金屬元素之至少其中一種化合物之外，選擇性地添加以與實施例1相同的方式製備之(Sr,M)2 SiO4 -x Ny ：Eu螢光體。如此一來，能夠用譬如Ba和Ca之二價金屬元素部分地取代鍶(Sr)，以及於此情況，取代程度係使得Sr：(Ba、Ca)之添加比率為9：1。
第7(a)圖顯示藉由使用200 nm至500 nm波長區域範圍之激發光源測量之如此製備之(Sr,M)2 SiO4 -x Ny ：Eu螢光體之發射光譜。如第7(a)圖中所看到的，當鍶(Sr)為100%((1))時，其具有613 nm之發射峰值，當Sr：Ba以90%：10%比率((7))添加時，其具有610 nm之發射峰值，以及當Si：Ca以90%：10%比率((8))添加時，其具有615 nm之發射峰值。
具體例9和10
除了包含Al、Ga等三價金屬元素之至少其中一種化合物之外，選擇性地添加以與實施例1相同的方式製備之(Sr,M)2 SiO4 -x Ny ：Eu螢光體。如此一來，能夠用譬如Al和Ga之三價金屬元素部分地取代鍶(Sr)，以及於此情況，取代程度係使得Si：(Al、Ga)之添加比率為9：1。
第7(b)圖顯示藉由使用200 nm至500 nm波長區域範 圍之激發光源測量之如此製備之(Sr,M)2 SiO4 -x Ny ：Eu螢光體之發射光譜。如第7(b)圖中所看到的，當Si：Ga以90%：10%比率((9))添加時，其具有610 nm之發射峰值，而當Si：Al以90%：10%比率((10))添加時，其具有615 nm之發射峰值。
於是，正如第7至10實施例所提及的，當具有小原子半徑之元素Ca和Al繞著銪元素被取代時，其具有較長的波長，以及當具有大原子半徑之元素Ba和Ga被取代時，其具有較短的波長。
具體例11
除了進一步添加錳(Mn)隨同銪之外，以與實施例1相同的方式製備(Sr,M)2 SiO4 -x Ny ：Eu螢光體。於此情況，銪之含量固定於0.05和錳之含量為0.1。第8圖顯示藉由使用200 nm至500 nm波長區域範圍之激發光源測量之如此製備之(Sr,M)2 SiO4 -x Ny ：Eu螢光體之發射光譜。如第8圖中所看到的，當銪之含量(z)為0.05和未添加Mn(5)時，以及當銪之含量(z)為0.05和Mn之含量為0.1((7))時，二種情況之發射峰值皆為613 nm。然而，應該注意的是相較於((5))其中僅添加銪的情況，於((7))的情況中添加Mn而更改善發射強度。
現在將參照所附圖式說明依照實施例1至11使用紅色螢光體之發光裝置封裝件、表面光源設備、和發光設備。
第9圖為依照本發明之第一個範例形式之發光裝置封裝件之側剖面圖。如第9圖中所示，發光裝置封裝件900 包含封裝件主體910、模製於封裝件主體910並且彼此形成分離之引線框架920、安裝於至少一個引線框架上之發光裝置930、電性連接發光裝置930與引線框架920之焊線940、以及封裝發光裝置930之樹脂包裝單元950。發光裝置封裝件900可以包含根據引線框架之位置形成在封裝件主體910之上部並且具有環繞發光裝置930之凹部之反射杯970。反射杯970以環狀形成在封裝件主體910上，發光裝置930之安裝區域藉由反射杯970之凹部界定，並且至少一個引線框架從凹部之底部暴露以提供安裝區域。而且，為了反射發射自發光裝置930之光於所希望之方向，反射杯970之側壁可以形成為傾斜反射面。此處，封裝件主體910可以與反射杯970整體形成。
可以藉由黏著劑等將發光裝置930黏接於引線框架920上，並且經由焊線940接收來自外部電源之電流以產生具有預定波長之光。發光裝置930可以發射大約200 nm至大約500 nm波長範圍之光。舉例而言，發光裝置930可以是具有發射藍光或紫外線之半導體堆疊結構之藍色LED或紫外光LED。現在將參照第10至19圖說明發光裝置之半導體堆疊結構之各種範例形式。
樹脂包裝單元950被填滿以覆蓋於反射杯內側之發光裝置930、焊線940、和引線框架920。並且，樹脂包裝單元950可以包含螢光體960，該螢光體960將發光裝置之發射波長轉換成不同波長之光。為了發射白光，可以藉由混合紅色螢光體與一個或多個黃色、藍色、和綠色螢光體 而使用螢光體960。藉由適當地混合螢光體混合物並且硬化之透明樹脂(譬如環氧樹脂、矽樹脂、或矽/環氧混合物樹脂)，而使用樹脂包裝單元950。
此處，作為用來輸出白光之紅色螢光體，可以使用依照本發明之第1至第11個實施例所合成之包含由實驗式(Sr,M)2 SiO4 -x Ny ：Eu所表示之無機化合物之氮化物系螢光體，其中M為單價和二價元素之至少其中一種，0<x<4，和y=2x/3。此種氮化物系紅色螢光體相較於硫化物系螢光體，則與各自的外部環境譬如熱、濕度等具有良好可靠性，並且較硫化物系螢光體所具者具有較少變色之可能性。尤其是，氮化物系紅色螢光體於設計在特定的波長範圍(例如，430 nm至465 nm)獲得高顏色重現性之藍色LED晶片之主要波長，具有高螢光體激發效率。
作為藍色螢光體，可以選擇性地使用(Ba,Sr,Ca)5 (PO4 )3 Cl：(Eu2+ ,Mn2+ )或者Y2 O3 ：(Bi2+ ,Eu2+ )。綠色螢光體可以包含矽酸鹽系螢光體、硫化物系螢光體、和氮化物系螢光體。矽酸鹽系綠色螢光體可以包含具有2、1、4組合物之A2 SiO4 矽酸鹽系綠色螢光體、具有3、1、5組合物之A3 SiO5 矽酸鹽系綠色螢光體、具有β-SiAlON之組合物之氮化物系綠色螢光體之其中一種。此處，A可為Sr、Ba、Ca、或Mg，Sr為主要成分，而Ba、Ca、和Mg當需要時可以選擇性地被包含(0≦Ba、Ca、Mg≦1)。氮化物系綠色螢光體可以包含於具有β-型Si3 N4 晶體結構之晶體間使用Eu之氮化物或氧氮化物，並且可以包含由 Si6 -z Alz Oz N8-z ：Euy 、Srx (0.009<x<0.011，0.018<y<0.025，0.23<z<0.35)或者Si6 -z Alz Oz N8-z (0.24≦y≦0.42，以及Eu之含量為0.05at%至0.25at%)。黃色螢光體可以包含石榴石系YAG或TAG螢光體、具有2、1、4組合物之A2 SiO4 矽酸鹽系螢光體、具有3、1、5組合物之A3 SiO5 矽酸鹽系螢光體、或者具有α-SiAlON之組合物之氮化物系螢光體之其中一種(此處，A可為Sr、Ba、Ca、和/或Mg，Sr為主要成分，而Ba、Ca、和Mg當需要時可以選擇性地被包含(0≦Ba、Ca、Mg≦1))。作為氮化物系螢光體，可以選擇性地使用表示為CaXSi12 -(m+2) Al(m+n) On N68-n ：Euy (0.01<y<0.7，0.6<m<3.0，和0≦n<1.5)。
現在將參照第10至19圖說明依照本發明之發光裝置之各種範例形式。
首先，如第10圖中所示，依照本發明之第一個範例實施例之發光裝置100可以具有如下所述之半導體堆疊結構：依序地堆疊由Si-Al合金製成之基板(下文中稱之為「Si-Al合金基板」)101、形成在Si-Al合金基板101之上和下表面之保護層120、於保護層120上之黏接金屬層102、反射金屬層103、p型半導體層104、主動層105、和n型半導體層106。p型和n型半導體層104和106以及主動層105可以由GaN系半導體材料製成，亦即，Alx Gay In(1-x-y) N(0≦x≦1，0≦y≦1，0≦x+y≦1)半導體材料等，並且形成發光結構。
n側電極107形成在n型半導體層106上。插置於黏 接金屬層102與p型半導體層104間之反射金屬層103向上反射從半導體入射之光，藉此增加發光裝置之發光度。反射金屬層103可以由具有高反射率之金屬製成，例如，選擇自由Au、Ag、Al、Rh、和它們的二種或多種合金所組成之群中之金屬製成。然而，若需要時可以不形成反射金屬層103。黏接金屬層102使用來黏接Si-Al合金基板101至發光結構，並且可以由Au等製成。此處，依照本發明之範例實施例之發光裝置100包含黏接金屬層102。然而於此情況，Si-Al合金基板101可以直接黏接至p型半導體層104。因此，依照本發明之範例實施例之發光裝置100使用Si-Al合金基板101作為導電基板。
Si-Al合金在熱擴散係數、熱傳導性、機械可加工性、和成本方面很有利。Si-Al合金基板101之熱擴散係數小於藍寶石基板之熱擴散係數。於是，於藉由使用Si-Al合金基板101製造發光裝置100之情況，為了獲得具有較少瑕疵和高的品質之發光裝置100，當於相關技術中實施黏接由Si製成之導電基板之製程和藉由雷射放射而分離藍寶石基板之製程時，能夠顯著地減少於發光裝置中發生之基板凹陷現象和破裂現象。
而且，Si-Al合金基板101之熱導率為大約120W/m．K至180W/m．K，具有良好的熱釋放特性。此外，因為Si-Al合金基板101能夠藉由於高壓下熔化Si和Al而容易製造，因此能夠於低成本容易獲得Si-Al合金基板101。
尤其是，依照本發明之範例實施例之發光裝置100為 了於清洗製程過程中防止化學滲透入Si-Al合金基板101中而額外地包含形成在Si-Al合金基板101上和下表面之保護層120。此處，保護層120可由金屬、導電電介質等製成。當保護層120由金屬製成時，其可以由Ni、Au、Cu、W、Cr、Mo、Pt、Ru、Rh、Ti、和Ta、或於該金屬群中之二種或多種元素之合金之其中之一者製成。於此情況，可以透過無電電鍍方法、金屬沉積、化學氣相沉積(CVD)等形成保護層120。於此情況，用作為晶種之晶種金屬層110可以額外地形成於Si-Al合金基板101與由金屬製成之保護層120之間。晶種金屬層110可以由Ti/Au等製成。而且，當保護層120由導電電介質製成時，該導電電介質可以由氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化銅銦(CIO)等製成。於此情況，保護層120可以透過沉積、濺鍍方法等形成。較佳地，保護層120形成具有0.01μm至20μm範圍之厚度，而更佳地，保護層120形成具有1μm至10μm範圍之厚度。
現在將參照第11至18圖說明用來製造依照本發明之第一個範例實施例之發光裝置之方法。第11至18圖為依序顯示用來製造依照本發明之第一個範例實施例之發光裝置之方法之製程之剖面圖。
首先，如第11圖中所示，藍寶石基板150被製備為成長基板。其次，如第12圖中所示，n型半導體層106、主動層105、和p型半導體層104依序形成於藍寶石基板150上。然後，如第13圖中所示，藉由使用具有高反射性 之金屬材料，例如，藉由使用Au、Al、Ag、Rh等將反射金屬層103形成在p型半導體層104上。此處，當需要時可以不形成反射金屬層103。其後，如第14圖中所示，保護層120形成在Si-Al合金基板101之表面上。該保護層120可以藉由使用金屬或導電電介質形成。
此處，於保護層120由金屬製成之情況，其可以由Ni、Au、Cu、W、Cr、Mo、Pt、Ru、Rh、Ti、和Ta、或於該金屬群中之二種或多種元素之合金之其中之一製成。保護層120可以依據無電電鍍、濺鍍方法、CVD等形成。於此情況，當由金屬材料製成之保護層120依據無電電鍍方法形成時，在保護層120形成在Si-Al合金基板101之表面上之前，可以先額外地形成於電鍍保護層120之製程期間用作為晶種之晶種金屬層110。
而且，於保護層120由導電電介質製成之情況，保護層120可以由ITO、IZO、CIO等製成，並且可以依照沉積或濺鍍方法形成。較佳地，保護層120形成具有0.01μm至20μm範圍之厚度遍及Si-Al合金基板101之整個表面，而更佳地，保護層120形成具有1μm至10μm範圍之厚度。若保護層120形成具有厚度少於0.01μm，則保護層120不能適當地用來防止HCL、HF、KOH、等等之化學滲透(將作說明)，而若保護層120形成具有厚度大於20μm，則Si-Al合金基板101之熱擴散係數會可能改變。於是，較佳地，保護層120形成具有上述範圍之厚度。
雖然未顯示，但是形成保護層120後，保護層120之 表面可以受到化學機械研磨(CMP製程處理以改善表面粗糙度。
如上述說明，製備在其上形成有保護層120之Si-Al合金基板101之後，具有保護層120形成在其上之Si-Al合金基板101藉由使用黏接金屬層102而黏接至反射金屬層103上，如第15圖中所示。此處，如上述說明，可以藉由使用黏接金屬層102黏接Si-Al合金基板101，或替換性地，具有保護層120形成在其上之Si-Al合金基板101可以直接黏接至反射金屬層103上而沒有使用黏接金屬層102。
接著，如第16圖中所示，依照雷射剝離(laser lift off，LLO)製程，使藍寶石基板150從n型半導體層106脫離。於藍寶石基板150脫離後，可以使用譬如HCL、HF、KOH等之化學製品實施清洗製程。
其後，如第17圖中所示，當藍寶石基板150脫離後，複數個n側電極107形成在暴露之n型半導體層106上。此處，在形成n側電極107之前，為了改善元件之光摘取效率，可以將使用KOH等之粗化製程(texturing process)施行於n型半導體層106之表面上。
接著，如第18圖中所示，n側電極107間之n型半導體層106、主動層105、p型半導體層104、反射金屬層103、黏接金屬層102、保護層120、晶種金屬層110、和Si-Al合金基板101被切割以便由晶片分離。如此一來，能夠獲得依照本發明之第一個範例實施例之發光裝置100。
於依照本發明之第一個範例實施例之發光裝置中，因為譬如Ni之保護層120額外地形成於Si-Al合金基板101之表面，因此Si-Al合金基板101之Al金屬能夠防止被使用於脫離藍寶石基板150後之實施之清洗製程之譬如HCL、HF、KOH等之化學製品蝕刻，或者被施行於n型半導體層106上之表面粗化製程之KOH蝕刻。於是，依照本發明之第一個範例實施例之發光裝置中，能夠防止Si-Al合金基板101具有不規則之部分(亦即，突出和凹陷或者不平坦之部分)，因此防止黏接至Si-Al合金基板101之發光結構脫離或剝離。
而且，使用譬如Ni等金屬作為保護層120之材料有利地改善Si-Al合金基板101之表面粗糙度，造成Si-Al合金基板101與發光結構間之黏接堅固。於先前技術中，為了去除本有的氧化層，使用譬如酸等化學材料，於形成黏接金屬層102之前使Si-Al合金基板101先經受清洗製程，導致於Si-Al合金基板101之表面上之Al金屬被蝕刻，由此獲致形成之具有200 nm至500 nm平均高度之不規則表面。然而，於本發明之第一個範例實施例中，譬如Ni之金屬形成為在Si-Al合金基板101之表面上之保護層120，然後Si-Al合金基板101受到Ni CMP製程處理，藉以將不規則表面減少至5 nm或更少，因此獲得像鏡面之改善之表面粗糙度。
因為改善了Si-Al合金基板101之表面粗糙度，因此能夠堅固地黏結Si-Al合金基板101與發光結構，而因此， 能夠提升黏結產量。
現在將說明依照本發明之第二個範例實施例之發光裝置。如第19圖中所示，依照本發明之第二個範例實施例之發光裝置100與依照本發明之第一個範例實施例之發光裝置具有實際上相同的組構，除了保護層120形成在Si-Al合金基板101之上表面上而非形成在Si-Al合金基板101之整個上和下表面上，使其暴露部分之Si-Al合金基板101、導電層122形成在保護層120上和在由保護層120所暴露之Si-Al合金基板101之上表面上、和接觸金屬層123形成在Si-Al合金基板101之下表面上之外。尤其是，較佳地，保護層120是由絕緣材料製成，而非由金屬或導電電介質。也就是說，於依照本發明之第二個範例實施例之發光裝置中，雖然保護層120是由絕緣材料而非由金屬或導電電介質製成，但是為了可讓在其上形成有保護層120之Si-Al合金基板101與保護層120上方之發光結構電性連接，保護層120形成在Si-Al合金基板101之上表面上以暴露其部分，以及導電層122額外地形成在包含保護層120之Si-Al合金基板101之上表面上。此處，導電層122可以由金屬等製成。
現在將詳細說明製造依照本發明之第二個範例實施例之化合物半導體發光裝置之方法。與本發明之第一個範例實施例之元件相同之本發明之第二個範例實施例之元件將省略其說明，而僅將說明於第二個範例實施例中不同之元件。
首先，回頭參照第11至13圖，n型半導體層106、主動層105、p型半導體層104、和反射金屬層103依序形成在藍寶石基板150上。此處，當需要時可以不形成反射金屬層103。
其次，如第20圖中所示，保護層120形成在Si-Al合金基板101之整個表面上。此處，保護層120可以由絕緣材料製成。由絕緣材料製成之保護層120依照CVD或塗佈方法可以形成具有0.01μm至1μm之厚度範圍。雖然未顯示，但是於形成保護層120後，保護層120之表面可以受到CMP處理。
然後，如第21圖中所示，透過蝕刻方法等去除保護層120之部分，以便暴露Si-Al合金基板101之上表面之部分。其後，如第22圖中所示，導電層122形成在包含保護層120之Si-Al合金基板101之上表面上。接著，如第23圖中所例示，形成在Si-Al合金基板101上之導電層122藉由使用黏接金屬層102而黏接至反射金屬層103。
其後，如第24圖中所示，透過雷射剝離製程，將藍寶石基板150從n型半導體層106脫離。此處，藍寶石基板150脫離後，可以使用譬如HCL、HF、KOH等之化學製品實施清洗製程。於此情況，於依照本發明之第二個範例實施例之發光裝置中，因為保護層120和導電層122形成於Si-Al合金基板101之表面上，因此Si-Al合金基板101之Al金屬能夠防止被使用於清洗製程之化學製品蝕刻。
然後，如第25圖中所示，當藍寶石基板150脫離後， 複數個n側電極107形成在暴露之n型半導體層106上。此處，在形成n側電極107之前，為了改善元件之光摘取效率，可以將使用KOH等之粗化製程施行於n型半導體層106之表面上。於此情況，依照本範例實施例，因為保護層120和導電層122形成於Si-Al合金基板101之表面上，因此Si-Al合金基板101之Al金屬能夠防止被使用於此粗化製程之化學製品蝕刻。
其後，如第26圖中所示，施行研磨製程以去除包含保護層120之Si-Al合金基板101之下表面某一厚度。然後，如第27圖中所示，金屬接觸層123形成在透過研磨製程暴露之Si-Al合金基板101之下表面上。
然後，如第28圖中所示，n側電極107間之n型半導體層106、主動層105、p型半導體層104、反射金屬層103、黏接金屬層102、導電層122、保護層120、Si-Al合金基板101、和接觸金屬層123被切割以便由晶片分離。如此一來，能夠獲得依照本發明之第二個範例實施例之發光裝置100。
同時，不像依照本發明之第一和第二個範例實施例之具有垂直結構之發光裝置，可以改變電極配置結構以完成可用於高電流操作之具有垂直和水平結構之發光裝置。第29和30圖為依照本發明之第三個範例實施例之具有垂直和水平結構之發光裝置之平面和剖面圖。第30圖為沿著第29圖中之線I-I’之剖面圖。
參照第29和30圖，依照本發明之第三個範例實施例 之發光裝置200包含導電基板210、第一電極層220、絕緣層230、第二電極層240、第二半導體層250、主動層260、和第一半導體層270。各自的層被依序堆疊。
導電基板210可以由讓電流從其流過之材料製成。舉例而言，導電基板210可以是包含Au、Ni、Cu、和W其中任何一種之金屬基板，或者可以是包含Si、Ge、和GaAs其中任何一種之半導體基板。第一電極層220堆疊在導電基板210上。因為第一電極層220與導電基板210和主動層260電性連接，因此其可以由能夠將與該導電基板210和主動層260之接觸電阻最小化之材料製成。
第一電極層220堆疊在導電基板210上。如第30圖中所列示，第一電極層220之部分穿透絕緣層230、第二電極層240、第二半導體層250、和主動層260，並且進一步延伸穿過穿透入第一半導體層270之某區域之接觸孔280，以便電性連接第一半導體層270和導電基板210。第一電極層220經由接觸孔280電性連接導電基板210和第一半導體層270。於此情況，亦即，導電基板210和第一半導體層270透過接觸孔280(詳言之，透過接觸面積290)之大小電性連接，第一電極層220與第一半導體層270彼此接觸之面積穿透接觸孔280。
同時，為了讓第一電極層220與非導電基板210和第一半導體層270之層電性絕緣，絕緣層230設置在第一電極層220上。也就是說，絕緣層230設置在第二電極層240、第二半導體層250、和經由接觸孔280暴露之主動層 260之側邊與第一電極層220之間，以及於第一電極層220與第二電極層240之間。此外，較佳地，絕緣層230亦設置在接觸孔280貫穿第一半導體層270之第一半導體層270之某區域之側邊。
第二電極層240設置在絕緣層230上。當然，如上所提及，第二電極層240不存在於接觸孔280貫穿之某些區域上。於此情況，如第30圖中所示，第二電極層240包含至少一個暴露區域245，也就是說，第二半導體層250與第二電極層240間之介面區域之暴露區域。為了連接外部電源至第二電極層240，電極墊部分247d可以形成在暴露區域245上。同時，第二半導體層250、主動層260、和第一半導體層270(將被說明)未設置於暴露區域245上。而且，如第26圖中所示，為了使半導體發光裝置200之光發射面積最大化，較佳地，暴露區域245形成在半導體發光裝置200之角落。較佳地，第二電極層240包含Ag、Al、和Pt其中之一者。這是因為對於第二電極層240而言具有最小化第二半導體層250之接觸電組並且藉由將產生自主動層260之光反射至外側以提升發光度效率之特性將是較有利的，因為第二電極層240與第二半導體層250電性接觸。
第二半導體層250設置在第二電極層240上，主動層260設置在第二半導體層250上，以及第一半導體層270設置在主動層260上。於此情況，較佳地，第一半導體層270為n型氮化物半導體層，第二半導體層250為p型氮 化物半導體層。依照用來形成第一和第二半導體層270和280之材料，主動層260可以由不同的材料製成。也就是說，因為主動層260將導自電子-電洞複合之能量轉變成光以發射，因此較佳地，主動層260由具有較第一和第二半導體層270和250之能帶間隙小之能帶間隙之材料製成。
依照本發明之第四個範例實施例之發光裝置為依照本發明之第三個範例實施例之發光裝置之結構之修改。也就是說，於依照本發明之第四個範例實施例之發光裝置中，暴露了與接觸孔連接之第一電極層。
第31圖為依照本發明之第四個範例實施例之具有垂直和水平結構之發光裝置之剖面圖。依照本發明之第四個範例實施例之發光裝置300包含形成在導電基板310上之第二半導體層350、主動層360、和第一半導體層370。於此情況，第二電極層340可以配置在第二半導體層350與導電基板310之間。然而，不像前者之範例實施例，第二電極層340不是必要的。於本範例實施例中，具有接觸面積390與第一半導體層370接觸之接觸孔380與第一電極層320連接，而第一電極層320暴露以具有電性連接部分345。電極墊部分347可以形成在電性連接部分345上。第一電極層可藉由絕緣層330而與主動層360、第二半導體層350、第二電極層340、和導電基板310電性分離。不像依照本發明之第三個範例實施例之其中接觸孔與導電基板連接之發光裝置200，於依照本發明之第四個範例實施例之發光裝置300中，接觸孔380係與導電基板310電性分 離，而暴露與接觸孔380連接之第一電極層320。如此一來，導電基板310與第二電極層340電性連接，以具有與依照本發明之第三個範例實施例之發光裝置不同的極性。
因此，於垂直和水平發光裝置中，為了確保發射面積在其最大水準，第一電極之部分可以配置在發光表面上，而其餘部分可以配置在主動層360下方。此外，電極係均勻地配置於發光表面上，而使得甚至當高操作電流施加到電極時，能夠均勻地分佈電流，因此減少於高電流操作中之電流集中現像。
依照本發明之第一至第四個範例實施例之發光裝置可以包含覆蓋發光裝置之外表面之波長轉換單元，該波長轉換單元設有晶片塗層之發光裝置。
第32和33圖為顯示依照本發明之第五和第六個範例實施例製造發光裝置之製程方法之連續剖面圖。
首先，參照第32圖，與焊線425電性連接之焊墊402形成在發光裝置410之上表面上。一個或二個焊墊402依照水平或垂直晶片晶粒401之結構而設置。也就是說，待形成之焊墊402之數目取決於晶片晶粒401之結構而變化。當晶片晶粒401具有垂直結構或垂直與水平結構時，於該結構中之P和N極分別形成在晶片晶粒401之上和下表面上，且單獨設置焊墊402以便與形成在晶片晶粒401之上表面上之P極電性連接。
而且，當晶片晶粒401具有水平結構或垂直與水平結構時，於該結構中之P和N極形成在晶片晶粒401之上表 面，且設置二個焊墊而分別與形成在晶片晶粒401之上表面上之P和N極電性連接。藉由混合螢光體於譬如環氧樹脂、矽等之透明樹脂材料中，以覆蓋黏接於次連結404之晶片晶粒401之外表面而形成波長轉換部分403。於此情況，藉由轉印混合螢光體之透明樹脂警如矽、環氧樹脂等而形成具有某厚度之波長轉換部分403。可以形成波長轉換部分403以覆蓋整個晶片晶粒401，並且藉由人為地提供熱或UV光而硬化波長轉換部分403。
此處，波長轉換部分403包含螢光的材料(螢光體)(YAG、TAG其中之一種)、和矽酸鹽系波長轉變機構，該波長轉換機構用來將產生自晶片晶粒401之光轉換成白光。尤其是，紅色螢光體包含於本發明之第一至第十一個範例實施例中所合成之由實驗式(Sr,M)2 SiO4 -x Ny ：Eu所表示之無機化合物，其中M為單價和二價元素之至少其中一種，0<x<4，和y=2x/3。引線框架420與從波長轉換部分403之上表面暴露之至少一個焊墊402藉由焊線425之媒介而電性連接。
其次，參照第33圖，依照本發明之第六個範例實施例之發光裝置包含僅形成於晶片晶粒401’之上表面上之波長轉換部分403’。
如此一來，如第32(f)圖中所示，依照本發明之第二個範例實施例之發光裝置封裝件可以包含整體形成於封裝件主體(未顯示)內側之引線框架421、用樹脂材料注塑之樹脂結構、和具有一端用依照本發明之第五個範例實施例 之發光裝置410之焊墊402導線接合而另一端用引線框架421導線接合之金屬線425。而且，如第33(f)圖所示，依照第三個範例實施例形成發光裝置封裝件，而使得依照本發明之第六個範例實施例之發光裝置410’安裝在具有陰極引線和陽極引線之引線框架421之上表面上，該引線框架421整體設置在用樹脂材料注塑之封裝件主體(未顯示)中，以形成開口於上側之凹部，以及發光裝置410’藉由具有一端接合至焊墊402’之金屬線425之媒介而與引線框架421電性連接。
當具有垂直光結構或垂直和水平結構之發光裝置使用於高輸出發光裝置封裝件時，螢光體層與於垂直發光裝置或垂直和水平結構之發光裝置中之發光表面直接接觸，且由於產生自發光裝置之熱而導致螢光體之劣化。然而，依照本發明之範例實施例之氮化物系紅色螢光體相較於相關技術之硫化物系螢光體係化學穩定的，使得當暴露於譬如熱或潮濕之外部環境條件中時其為高度可靠的，並且較不可能變色。於是，依照本發明之範例實施例之紅色螢光體允許波長轉換部分直接形成在該發光裝置之發光表面，並且因此，能夠製造高輸出/高可靠性之白光發光裝置封裝件。
第34圖為示意地顯示依照本發明之第七個範例實施例之發光裝置之剖面圖。參照第34圖，依照本發明之第七個範例實施例之發光裝置500包含LED晶片501和形成以覆蓋LED晶片501之表面並且轉換發射自LED晶片501之 光之波長之波長轉換部分502。欲達此目的，波長轉換部分502可以使用其中磷(P)分佈於透明的樹脂部分內之結構。當由波長轉換部分502轉換之光和發射自LED晶片501之光混合時，發光元件500能夠發射白光。LED晶片501可以具有其中n型半導體層、發光層、和p型半導體層形成堆疊之結構，而第一和第二電極503a和503b形成在LED晶片501之表面上。
如第34圖中所示，當第一和第二電極503a和503b形成於其上之LED晶片501之表面為第一表面時，該第一表面之相對表面為第二表面，而定位於該第一和第二表面間之表面被定義為側表面，可以形成波長轉換部分502以覆蓋LED晶片501之第一表面(形成電極表面)和側表面。根據第34圖，這是為了讓來自LED晶片501之光發射於向上方向和於側方向。於本發明之第七個範例實施例中，相較於將螢光體注入於封裝件主體之杯之方法，波長轉換部分502組構成沿著LED晶片501之表面以薄層塗佈，能夠獲得整體均勻的光。而且，能夠減少裝置大小，而使得波長轉換部分502直接應用至LED晶片501之表面而不會分離地或附加地形成封裝件主體。
對於LED晶片之電性連接之結構，於本範例實施例中，使用具有電鍍層之第一和第二電力連接部分504a和504b以取代引線框架。詳言之，第一和第二電力連接部分504a和504b形成將與第一和第二電極503a和503b連接，並且分別包含電鍍層。第一和第二電力連接部分504a和504b 暴露穿過波長轉換部分502，並且提供為用於焊線等之面積。於此方式，發光元件500相較於習知的封裝件具有簡化之結構，並且對於譬如板上連接式晶片(chip on board，COB)、封裝件形式等之發光裝置可以變化地使用。
第35圖為示意地顯示於使用本發明之第七個範例實施例之發光裝置之第四個範例形式中之發光裝置封裝件之剖面圖。於第35圖中例示之於第四個範例形式中之發光裝置封裝件能夠執行如上述說明之依照本發明之第七個範例實施例安裝該發光裝置於基板505上。於此情況，於第35圖中省略表示該發光裝置之元件符號。作為基板505，可以使用具有電路圖案形成於絕緣基材上之電路板，以及形成導線(W)以連接該發光裝置和該電路圖案。如上述之說明，因為光發射穿過發光裝置之第一表面和側表面，因此該發光裝置以LED晶片之第二表面面對基板505之方式安裝。雖然此處未特別說明其他的安裝方法，但是發光裝置可以安裝在引線框架上以便用於習知的封裝件中。發光裝置之此種封裝去除所需的將螢光體注入於封裝件主體之杯中，並且就關於整體的發光方向而言獲得均勻的顏色溫度。
第36和37圖為示意地顯示依照本發明之第八和第九個範例實施例之發光裝置之剖面圖。首先，參照第36圖，如於本發明之第七個範例實施例中，依照本發明之第八個範例實施例之發光裝置600包含具有第一和第二電極603a和603b之LED晶片601、波長轉換部分602、和第一和第二電力連接部分604a和604b。發光裝置600與例示於第 34圖中之發光裝置500之結構不同處為設置於LED晶片601側之樹脂部分607為由不具有螢光體之透明樹脂形成而。此是因為發射至LED晶片601之側之光相較於發射至第一表面之光，則具有較低之強度。
如同於本發明之第七個範例實施例，例示於第37圖中之發光裝置700包含具有第一和第二電極703a和703b之LED晶片701、波長轉換部分702、和第一和第二電力連接部分704a和704b。發光裝置700與例示於第34圖中之發光裝置500之結構不同處為定位於LED晶片701之第一表面並且設置在覆蓋第一和第二電極703a和703b之側之面積之底部填充樹脂部分706係由不具有螢光體之透明樹脂形成。
現在將參照第38至41圖說明波長轉換部分之結構，其中依照本發明之各種範例實施例之螢光體層以多層之形式堆疊在UV LED晶片上或在藍色LED晶片上。
首先，第38和39圖為顯示依照本發明之第五和第六個範例之施行於電燈和晶片形式之發光裝置封裝件結構之剖面圖。
如第38圖中所示，於依照本發明之第五個範例實施例之施行於電燈形式之發光裝置封裝件中，具有波長約410 nm或較少之UV LED晶片810可以由包含含有三種類型之螢光體之第一至第三螢光體層821、822、和823之多層螢光體層820所覆蓋，各類型螢光體由紫外線激發以發射不同顏色之光。
如第39圖中所示，於依照本發明之第六個範例實施例之施行於晶片形式之發光裝置封裝件中，UV LED晶片1010安裝在基板1005上之外殼1006之凹部內。包含三種類型之螢光體之第一至第三螢光體層1021、1022、和1023形成在外殼1006之凹部內，其構成多層之螢光體層1020以覆蓋UV LED晶片1010。UV LED晶片1010之n電極和p電極藉由導線1003而與形成在基板1005上之金屬線1007電性連接。
詳言之，第一螢光體層1021形成在UV LED晶片1010上，並且可以藉由混合發射紅光(R)之螢光體與樹脂而形成。作為發射紅光(R)之螢光體，可以使用藉由紫外線激發之螢光體(或螢光的材料)發射具有大約600 nm至大約700 nm發射峰值範圍之光，也就是說，包含依照本發明所合成之由實驗式(Sr,M)2 SiO4 -x Ny ：Eu所表示之無機化合物之螢光體，其中M為單價和二價元素之至少其中一種，0<x<4，和y=2x/3。
第二螢光體層1022堆疊在第一螢光體層1021上，並且可以藉由混合發射綠光(G)之螢光體與樹脂而形成。作為發射綠光(G)之螢光體，可以使用藉由紫外線激發之螢光體發射具有大約500 nm至大約550 nm波長範圍之光。第三螢光體層1023堆疊在第二螢光體層1022上，並且可以藉由混合發射藍光(B)之螢光體與樹脂而形成。作為發射藍光(B)之螢光體，為藉由紫外線激發之螢光體，以發射具有大約420 nm至大約480 nm波長範圍之光。
發射自UV LED晶片之紫外線激發包含於第一至第三螢光體層1021至1023中之螢光體。如此一來，紅光(R)、綠光(G)、和藍光(B)分別從第一至第三螢光體層1021至1023發射，以及三種各別顏色之光束組合形成白光(W)。
尤其是，用來轉換紫外光之螢光體層可以由多層形成，其中發射最長波長光之螢光體層首先堆疊在UV LED晶片上，而額外的螢光體層根據它們的發射光波長從較長之波長依序堆疊至較短之波長。依於需要，多層能被製成二、三、四、或更多層。舉例而言，於此實施例中，使用紅色、綠色、和藍色三種螢光體層，而該三層係以紅色、綠色、和藍色之次序堆疊。於此種方式，因為具有最低光轉換效率之包含發射紅光(R)之第一螢光體層定位最靠近於UV LED晶片，因此於第一螢光體層之光轉換效率能夠相對地增加以導致LED晶片之整體的光轉換效率之提升。
第40和41圖說明依照本發明之第七和第八個範例形式之發光裝置封裝件之部分結構。這些圖式僅例示LED晶片和多層螢光體層之結構，而其他的組構與第38和39圖者相同。也就是說，依照本發明之第七和第八個範例形式之發光裝置封裝件可以以電燈和晶片形式執行。
依照第40圖中所例示之第七個範例形式之發光裝置封裝件1100包含形成以覆蓋具有波長410 nm或較少之UV LED晶片1110之多層螢光體層1120，以及於此情況，多層螢光體層1120形成為二層螢光體層。詳言之，形成於UV LED晶片1110上之螢光體層1121藉由混合發射紅光(R)之 螢光體和樹脂而形成。於此情況，作為發射紅光(R)之螢光體，使用藉由紫外線激發之螢光體(或螢光材料)，以發射具有大約600 nm至大約700 nm發射峰值範圍之光，也就是說，包含依照本發明所合成之由實驗式(Sr,M)2 SiO4 -x Ny ：Eu所表示之無機化合物之螢光體，其中M為單價和二價元素之至少其中一種，0<x<4，和y=2x/3。堆疊於第一螢光體層1121上之第二螢光體層1122藉由一起混合發射綠光(G)之螢光體和發射藍光(B)之螢光體於樹脂中而形成。
透過此種組構，發射自UV LED晶片之紫外線激發包含於第一螢光體層1121中之螢光體以發射紅光(R)，和激發混合於該第二螢光體層1122中之二個類型之螢光體以發射綠光(G)和藍光(B)。當三種各別顏色之光組合時，人的肉眼看到白光。於此種實施例中，用來轉換紫外光之螢光體層由二個層製成，其中發射最長波長光之螢光體被首先堆疊，然後將發射較短波長光之其他螢光體之混合物直接堆疊在該第一層上或上方。用此種多層螢光體層之堆疊結構，能夠獲得改善之光轉換效率。
依照如第41圖中所例示之第八個範例形式之發光裝置封裝件1200具有多層螢光體層1220，多層螢光體層1220由二層製成並且覆蓋發射具有大約420 nm至大約480 nm峰值波長範圍之藍光(B)之LED晶片1210。於此情況，第一螢光體層1221藉由混合發射紅光(R)之螢光體和樹脂於LED晶片1210上而形成。發射紅光(R)之螢光體為藉由藍 光激發之螢光體(或螢光的材料)，以發射具有大約600 nm至大約700 nm發射峰值範圍之光，也就是說，包含依照本發明所合成之由實驗式(Sr,M)2 SiO4 -x Ny ：Eu所表示之無機化合物之螢光體，其中M為單價和二價元素之至少其中一種，0<x<4，和y=2x/3。第二螢光體層1222藉由混合發射綠光(G)之螢光體或黃光(Y)之螢光體於樹脂中而形成，並且堆疊於第一螢光體層1221上。
透過此種組構，發射自LED晶片之藍光(B)激發包含於第一螢光體層1221中之螢光體以發射紅光(R)，並且激發包含於第二螢光體層1222中之螢光體以發射綠光(G)或黃光(Y)。於此種方式，發射自多層螢光體層之紅光(R)和綠光(G)(或者黃光(Y))與產生自LED晶片之藍光(B)組合形成白光(W)。
此處，將更詳細說明依照第41圖中所例示之本發明之第八個範例形式之發射白光之發光裝置封裝件。
第42圖為示意地顯示例示於第41圖之依照本發明之第八個範例形式之發光裝置封裝件之概念圖。參照第42圖，藍光發射自藍光源。藍光源具有從大約420 nm至大約480 nm之發射峰值波長範圍。尤其是，藍光源為具有大約420 nm至大約480 nm之發射峰值波長範圍之藍色LED。綠色和紅色螢光體藉由發射自藍光源之藍光而被激發，以分別發射綠色和紅色可見光。發射之綠色和紅色可見光與已傳輸通過螢光體之藍光(也就是，發射自藍光源之光)混合，以輸出白光。綠色螢光體可以具有大約490 nm至大約 550 nm之發射峰值波長範圍。紅色螢光體為具有大約600 nm至大約700 nm之發射峰值波長範圍之螢光體(或螢光材料)，也就是說，使用包含依照本發明所合成之由實驗式(Sr,M)2 SiO4 -x Ny ：Eu所表示之無機化合物之螢光體，其中M為單價和二價元素之至少其中一種，0<x<4，和y=2x/3。較佳地，於藍光源之特定發射波長，螢光體具有高量子效率。而且，較佳地，經由另一個螢光體所發射之可見光，各螢光體具有相當的半透明性。紅色螢光體藉由由綠色螢光體所發射之光(綠光)激發，以及由藍色光源所發射之藍光激發，以發射紅光。較佳地，紅色螢光體具有大約420 nm至大約500 nm之發射峰值波長範圍，以便被藍光和綠光充分有效地激發。而且，因為藉由包含發射自綠色螢光體以及藍光源之光之廣光譜而激發紅色螢光體(亦即，紅色螢光體被雙倍地激發)，因此能夠改善紅色螢光體之量子產率，導致了整體發光效率、發光度和顯色性指數之改善。此外，從輸出表面之後側發射和釋放之綠光(該綠光於習知的裝置中未予利用)用來激發紅色螢光體，於是能夠進一步增加整體發光效率。由於量子產率之增加，因此改善了白光發射裝置之整體發光度和顯色性指數。
第43圖為詳細說明依照本發明之第八個範例實施例之發光裝置封裝件之操作原理之示意圖。參照第43圖，藉由譬如藍色LED之藍光源1301發射藍光1302，該藍光1302入射於螢光體1330，亦即，第一螢光體1332和第二螢光體1331。較佳地，螢光體1330形成為具有彼此分離之結 構。這是因為使用分離層結構之螢光體相較於使用螢光體混合物，則更適合有效地使用自輸出表面後側發射之光。
發射自藍光源1301之藍光1302可以由肉眼檢測，並且可以具有例如大約420 nm至大約480 nm之波長範圍。較佳地，藍光源1301為具有大約420 nm至大約480 nm之發射峰值波長範圍之藍色LED。於第二螢光體1331吸收藍光1302後，發射具有大約490 nm至大約550 nm之發射峰值波長範圍之綠光1304和1305。第一螢光體1332吸收藍光1302和發射自第二螢光體1331之光(綠光1305)，並且發射具有大約600 nm至大約700 nm之發射峰值範圍之紅光1306和1307。尤其是，當第一螢光體1332具有大約420 nm至大約500 nm之峰值激發波長範圍時，其能夠有效地吸收藍光1302和綠光1305。依照發射自第二螢光體1331之光1305之吸收，藉由第一螢光體1332發射紅光1306。依照發射自藍光源1301之光1302之吸收，藉由第一螢光體1332發射紅光1307。觀察者1309看見綠光1304、藍光1302、和紅光束1306和1307之組合為白光1308。
如上所述，第一螢光體1332被藍光源1301和第二螢光體1331雙倍地激發以發射紅光。因此，改善了紅色螢光體(第一螢光體1332)之量子產率。於是，增加發光裝置之整體發光度並且提升顯色性指數。第二螢光體1331可以是任何的螢光體，只要其能夠對發射自藍光源1301之光1302反應而發射具有大約490 nm至大約550 nm之發射峰值波 長範圍之綠光即可。當具有大約420 nm至大約480 nm之發射峰值波長範圍之藍色LED被用作為藍光源1301時，第二螢光體1331可以是具有經由發射自該藍色LED之光(亦即，具有420 nm至480 nm之發射峰值波長範圍之藍光)之高量子效率之螢光體，而且亦可以使用490 nm至550 nm之發射峰值波長範圍。
第一螢光體1332為對發射自藍光源1301之光1302和發射自第二螢光體1331之光1305反應之具有大約600 nm至大約700 nm之發射峰值範圍之發射光之螢光體。該螢光體包含由依照本發明所合成之實驗式(Sr,M)2 SiO4 -x Ny ：Eu所表示之無機化合物，其中M為單價和二價元素之至少其中一種，0<x<4，和y=2x/3。較佳地，第一螢光體1332可以吸收發射自具有大約490 nm至大約550 nm之發射峰值波長範圍之第二螢光體1331之光，以及發射自具有大約420 nm至大約480 nm之發射峰值波長範圍之藍色LED之光，以發射具有大約600 nm至大約700 nm之發射峰值範圍之紅光。這些螢光體可以由藍光1302和綠光1305雙倍地激發。如此一來，能夠增加紅色螢光體(亦即，第一螢光體1332)之量子產率，並且能夠改善整體的發光效率、發光度、和顯色性指數。
第44圖為顯示使用於本發明之第八個範例形式之發光裝置封裝件之綠色螢光體(第二螢光體)與紅色螢光體(第一螢光體)之間能量轉移的示意圖。參照第44圖，藉由大約460 nm之藍光激發該第二螢光體，以發射大約530 nm 之綠光。而且，第一螢光體吸收發射自第二螢光體之部分之光(綠光)以及大約460 nm之藍光以發射大約620 nm之紅光。於此種方式，第一螢光體被雙倍地激發以便發射紅光。也就是說，第一螢光體層1332配置在藍光源1301(譬如藍色LED或其他藍光源等)之上部，而第二螢光體層1331配置在第一螢光體層1332之上部。具有此種結構，發射自第二螢光體1331後側之光1305很容易被第一螢光體1332吸收以發射紅光1306。如此一來，發射自第一螢光體1332之額外的光1306進一步增加發光裝置之整體發光度，並且進一步改善顯色性指數。而且，能夠由第一螢光體1332有效利用光1305，否則光1305將從後側釋放並且浪費掉。能夠藉由形成分佈了各螢光體之模壓樹脂之層而容易施行層結構之螢光體之配置。
第45圖為顯示依照本發明之第九個範例實施例之發光裝置封裝件之剖面圖。參照第45圖，發光裝置封裝件1400包含封裝件基板1431和安裝在封裝件基板1431上之LED晶片1435。封裝件基板1431可以包含具有二個引線框架1432a和1432b形成於其上之下封裝件基板1431a，和具有凹部之上封裝件基板1431b。LED晶片1435安裝於凹部區。LED晶片1435之陽極(未顯示)藉由導線分別連接至引線框架1432a和1432b之上端。
設置低折射率區1436以覆蓋LED晶片1435。低折射率區1436可以是空的空間，或者可以是用具有相對低之折射率之透明樹脂填滿之區域。當低折射率區1436為空的空 間時，其具有相似於大氣所具之折射率(n=1)。同時，當低折射率區1436用透明樹脂形成時，可以使用一般的環氧樹脂、矽、或它們的混合物。於此種情況，低折射率區1436之折射率會依於所使用之材料而改變，較佳的是大約1.7或較低。然而，若高折射率層具有足夠高的折射率值，則折射率能夠高於1.7。
高折射率層1437形成在低折射率區1436上。高折射率層1437相較於低折射率區1436所具者，則具有至少較高的折射率，並且包含突出和凹入之圖案(亦即，不規則之圖案)1437a形成在其上表面上。包含用來轉換發射自LED1435之光之波長之螢光體1439之波長轉換層1438形成在高折射率層1437上。波長轉換層1438為含螢光體之樹脂層並且具有至少折射率低於高折射率層1437所具者。
波長轉換層1438包含具有依照本發明所合成之由實驗式(Sr,M)2 SiO4 -x Ny ：Eu所表示之無機化合物之至少一種紅色螢光體，其、中M為單價和二價元素之至少其中一種，0<x<4，和y=2x/3，並且吸收發射自該LED晶片之光以發射具有大約600 nm至大約700 nm之發射峰值範圍之光。
使用於本範例實施例中之高折射率層1437可以藉由其本身之具有高折射率之樹脂製成，或者可以以包含高折射率粒子之一般透明樹脂層施行。於此情況，高折射率粒子可以選擇自由GaP、Si、TiO2 、SrTiO3 、SiC、立體的或無定形碳、碳奈米管、AlGaInP、AlGaAs、SiN、SiON、ITO、 SiGe、AlN、GaN、和其混合物組成之群。
高折射率層1437具有高折射率，而使得自螢光體粒子1439擴散之光子能夠由低折射率區1436之介面反射。較佳地，高折射率層1437具有大約1.8或較大之折射率，但是若低折射率區1436由具有特定折射率之樹脂製成，則高折射率層1437可以由具有足以較高之折射率之材料製成，以造成與該特定樹脂所具者在折射率上明顯的差異。
雖然波長轉換層1438之介面具有相對高的光摘取區分角度(threshold angle)，但是能夠藉由形成在高折射率層1437上之突出和凹入之圖案而容易實現光摘取至波長轉換層1438。較佳地，突出和凹入1437a之形成區間範圍可以0.001 μm至500 μm。若高折射率層1437之折射率與波長轉換層1438之折射率間之差異太大，則也許很難藉由突出和凹入之圖案1437a實現充分的光摘取。於是，高折射率層1437之折射率較佳為10或較少。
第46圖為說明例示於第45圖之依照本發明之第九個範例實施例之發光裝置封裝件之光摘取89之示意圖。參照第45和46圖，發射自LED晶片1435之光((1))通過低折射率區1436和高折射率層1437，並且行進至波長轉換層1438。一般而言，低折射率區1436相較於構成LED晶片1435之氮化物，則具有較低折射率。然而，由於存在形成於LED表面上之突出和凹入之圖案，因此產生自LED 1435之光能夠被有效地摘取至低折射率區1436。而且，從低折射率區1436行向高折射率層1437之光用高折射率材料行 進，因此其能夠有效地摘取。波長轉換層1438相較於高折射率層1437，則具有較低的折射率。因此，波長轉換層1438具有受限的光摘取區分角度，但是光能夠憑藉形成在高折射率層1437之上表面上之突出和凹入而有效地萃取。
接著，發射自LED之光((1))於螢光體粒子1439激發，而能夠於所希望之方向(例如，朝向封裝件之上部)萃取激發之光之一部分((2))。同時，激發之光之另一部分((3))可以朝向封裝件之內部，從波長轉換層1438行進至高折射率層1437。因為波長轉換層1438相較於高折射率層1437則具有較低的折射率，因此朝向封裝件內部行進之光能夠進入高折射率層1437如其實質情況而沒受到損失。進入高折射率層1437之光((3))由於高折射率之差異，大部分從低折射率區1436之介面反射。反射之光((4))行進至高折射率層1437之上部，並且通過高折射率層1437與波長轉換層1438間之介面，以便於所希望之方向摘取。如上之說明，高折射率層1437和波長轉換層1438由於在它們的折射率間之差異而在它們介面處具有受限的光摘取區別角度，但是憑藉著形成在高折射率層1437之上表面上之突出和凹入1437a而能夠容易地摘取。
於此種方式，行進至螢光體粒子1439擴散後之封裝件之內部之光((3))能夠藉由具有突出和凹入之圖案1437a形成於其上之高折射率層1437以及低折射率區1436而有效地反射於所希望之向上方向。
於本範例實施例中，因為包含螢光體粒子之波長轉換 層配置在上部以及包含具有突出和凹入形成於其上之高折射率層和低折射率區之光學結構引入於波長轉換層之下部，而能夠重新調整從螢光體粒子擴散於每一個方向之光之行進方向至向上方向，因此改善光摘取效率。
第47至49圖為依照本發明之第十至十二個範例形式之發光裝置封裝件之剖面圖。詳言之，第47圖顯示依照例示於第45圖中之第九個範例實施例之發光裝置封裝件之結構，其中改善了波長轉換層。第48圖顯示封裝件基板之改善結構，而第49圖顯示高折射率層之改善結構，其中藉由使用高折射率層本身形成突出和凹入之圖案之組構而不使用一般的成型製程或蝕刻製程而形成該高折射率層。
首先，例示於第47圖中之發光裝置封裝件1500包含封裝件基板1541和安裝在封裝件基板1541上之LED 1545，發光裝置封裝件1540相似於第45圖中例示之發光裝置封裝件。封裝件基板1541可以包含具有二個引線框架1542a和1542b形成於其上之下封裝件基板1541a和具有凹部之上封裝件基板1541b。LED晶片1545之陽極(未顯示)藉由導線分別連接至引線框架1542a和1542b之上端。
設置低折射率區1546以覆蓋LED晶片1545。低折射率區1546可以是空的空間，或者可以是用譬如環氧樹脂或矽樹脂之具有相對低之折射率之透明樹脂填滿之區域。低折射率區1546可以形成為空的空間區，而由具有低折射率之樹脂製成之透鏡(未顯示)配置於該空的空間區中以覆蓋LED晶片1545。
高折射率層1547形成在低折射率區1546上。高折射率層1547較低折射率區1436具有至少較高的折射率，並且包含突出和凹入之圖案(亦即，不規則之圖案)1547a形成在其上表面上。形成在高折射率層1547上之突出和凹入之圖案1547a能夠促進光摘取至具有相對低之折射率之波長轉換層1548。較佳地，突出和凹入1547a之形成區間範圍可以從0.001μm至500μm，更加地，從0.001μm至300μm。
而且，於本範例實施例中，防反射層1547b可以形成在高折射率層1547之下表面上，也就是說，於高折射率層1547與低折射率區1546間之介面上。防反射層1547b可以由在LED晶片1545之光波長帶具有防反射之材料製成，並且提升產生自LED晶片1545之光之行進至高折射率層1547。
包含螢光體1549用來轉換發射自LED 1545之光的波長轉換層1548形成在高折射率層1547上。波長轉換層1548具有至少低於高折射率層1547之折射率的折射率。
於本範例實施例中，以形成透明樹脂區然後塗佈螢光體1549於該透明樹脂區之上表面上之方式形成波長轉換層1548。而且，於此結構中，包含螢光體粒子1549之層位於包含高折射率層1547和低折射率區1546之光學結構上，而使得能夠充分改善光摘取效率。
高折射率層1547本身可以由具有高折射率之樹脂或包含高折射率粒子之透明樹脂製成。較佳地，高折射率層 1547具有至少1.8或更大之折射率，以讓擴散自螢光體粒子1549之光子(亦即，光量子)將從低折射率區1546之介面反射，但是10或較低之折射率促進光摘取至波長轉換層1548。
依照本範例實施例之製造封裝件之製程並未受到限制，但是當低折射率區1546由譬如環氧樹脂或矽樹脂製成時，高折射率層1547和波長轉換層1548能夠透過連續的塗佈和硬化製程而形成。於此種情況，可以於硬化製程後藉由應用機械或化學蝕刻製程而形成高折射率層1547之突出和凹入1547a，或者可以在硬化製程之前藉由使用成型框架而形成。
例示於第48圖中之發光裝置封裝件1600包含封裝件基板1651和安裝於封裝件基板1651上之LED 1655。封裝件基板1651包含二個引線框架1652a和1652b形成於其上表面上、二個連接墊1654a和1654b形成於其下表面上、和導電通孔1653a和1653b連接引線框架1652a和1652b以及連接墊1654a和1654b；然而封裝件基板1651並不受限於此種情況。
相似於其他的範例實施例，發光裝置封裝件1600包含1656覆蓋LED 1655之半球狀低折射率區、形成於低折射率區1656上之高折射率層1657以及形成於高折射率層1657上之波長轉換層1658。高折射率層1657較低折射率區1656具有至少較高的折射率，並且包含突出和凹入之圖案1657a。波長轉換層1658具有較高折射率層1457所具 者為低之折射率。
於本範例實施例中，當半球狀低折射率區1656形成為透明樹脂層時，能夠藉由使用習知的成型製程譬如轉移成型製程而容易形成。於此情況，亦可以透過相似的成型製程形成其他的層1657和1658。當低折射率區1656提供為空的空間時，可以透過成型製程製造高折射率層1657和/或波長轉換層1658具有所希望之形狀，然後附接至封裝件基板1651。雖然高折射率層1657和波長轉換層1658例示為具有半球的形狀，但是並不受限於此種情況，它們於它們的各個部分能夠製成具有各種其他的形狀，譬如立方體形、角錐形、等等。
能夠類似地採用此等不同的形狀至第47圖之結構。舉例而言，於第47圖之範例形式中，高折射率層1547具有扁平形狀，但是其能夠改變成具有相似於第48圖之半球形狀或其他的形狀。
參照第49圖，相似於例示於第45圖中之範例實施例，如顯示於第49圖中之發光裝置封裝件1700包含封裝件基板1761和安裝於封裝件基板1761上之LED晶片1765。封裝件基板1761可以包含具有二個引線框架1762a和1762b形成於其上之下封裝件基板1761b和具有凹部之上封裝件基板1761a。
LED晶片1765安裝於凹部區。LED晶片1765之陽極(未顯示)藉由導線分別連接至引線框架1762a和1762b之上端。設置低折射率區1766以覆蓋LED 1765。
低折射率區1766可以是空的空間，或者可以是用具有相對低之折射率之透明樹脂填滿之區域。當低折射率區1766為空的空間時，其具有相似於大氣所具之折射率(n=1)。同時，當低折射率區1766用透明樹脂形成時，可以使用一般的環氧樹脂、矽、或其混合物。於此種情況，低折射率區1766之折射率可以是低於以下討論之高折射率層之折射率值之任何值。低折射率區較佳為大約1.7。
高折射率層1767形成在低折射率區1766上。高折射率層1767包含具有較低折射率區1766之折射率更高的折射率。如此一來，於本範例實施例中，突出和凹入之圖案1767a之形成或週期藉由具有高折射率之粒子之顆粒大小或形狀而決定。具有高折射率之粒子可以選擇自由GaP、Si、TiO2 、SrTiO3 、SiC、立體的或無定形碳、碳奈米管、AlGaInP、AlGaAs、SiN、SiON、ITO、SiGe、AlN、GaN、和其混合物組成之群中材料製成。
依照本範例實施例之至少高折射率層1767之上表面可以藉由配置具有高折射率粒子之層於凹部區中而形成，其是藉由分離之製程而形成。不同的情況是，當低折射率區1766由樹脂製成時，高折射率粒子可以濃厚地塗佈於樹脂之上表面上。為了轉換發射自LED 1765之光之波長，包含螢光體1769之波長轉換層1768形成在高折射率層1767上。波長轉換層1768可以具有較高折射率層1767所具者為低之折射率。
形成於高折射率層1767上之突出和凹入之圖案1767a 促進光激發至具有相對低折射率之波長轉換層1768。而且，若高折射率層1767與波長轉換層1768之折射率間之差異太有效，則甚至具有突出和凹入之圖案1767a亦會很難實現充分的光摘取，因此，高折射率層1767之折射率較佳為10或較少。
第50圖為依照本發明之第十三個範例形式之發光裝置封裝件之剖面圖，而第51圖為示意地顯示例示於第50圖中之發光裝置之波長轉換單元和控制器之透視圖。
首先，參照第50和51圖，發光裝置封裝件1800包含主體1810、發光裝置1820、波長轉換部分1830、和控制器1840。主體1810可以由塑料樹脂或陶磁材料製成，並且包含凹部1811，凹部1811具有側開口以讓發光裝置1820(將作說明)容納於其中。凹部1811具有其中為了將產生自發光裝置1820之光擴散而使內圓周表面向前傾斜之結構。當內圓周表面延伸朝向前表面之外側時，其大小逐漸變大。
如此一來，若凹部1811具有圓形或橢圓形水平剖面之圓柱結構，則凹部1811具有圓錐狀，而使得內側之內直徑大於外側所具者。然而，本發明不受限於此種情況，以及凹部1811可以具有四角水平剖面，並且於此情況，凹部1811可以具有其中外剖面大於內剖面之金字塔形之結構。
主體1810可以具有安裝部分1812，安裝部分1812具有步階結構以允許安裝波長轉換部分1830(將作說明)接近凹部之開口。安裝部分1812之步階結構形成在上端接近 主體1810之前表面，而使得能夠安裝波長轉換部分1830。較佳地，安裝部分1812由沿著凹部1811之外圓周形成。
主體1810包含一對主端1814和1815，主端1814和1815具有一端從凹部1811之下表面暴露以便與安裝於主體1810上之發光裝置1820電性連接，以及從主體1810暴露之另一端。發光裝置1820為藉由從外部電源施加之電力發射某波長光之一種類型之半導體裝置，以及依照本發明之第十三個範例實施例之發光裝置封裝件具有單一發光裝置之結構特性，不像習知技術者使用了複數個發光裝置改變諸顏色溫度。發光裝置1820容納在凹部1811內並且安裝在主體1810上，使得其與設置在主體1810內之一對主端1814和1815電性連接。
同時，為了轉換發射自發光裝置1820之光之波長，波長轉換部分1830安裝在主體1810之安裝部分1812上以覆蓋凹部1811。波長轉換部分1830包含配置在發射自發光裝置1820之光之路徑上之流體容納部分1831、引入於流體容納部分1831中之透明流體1832、和分散於透明流體1832中之螢光體(或螢光材料)1833。包含螢光體1833之波長轉換部分1830轉換引入到流體容納部分1831之透明流體1832之容量，藉此調整流體容納部分1831之容積以控制顏色溫度。波長轉換部分1830包含具有依照本發明所合合之由實驗式(Sr,M)2 SiO4 -x Ny ：Eu所表示之無機化合物之紅色螢光體，其中M為單價和二價元素之至少其中一種，0<x<4，和y=2x/3，以及該紅色螢光體藉由吸收 發射自LED晶片之光而發射具有600 nm至700 nm之發射峰值範圍之光。
流體容納部分1831可以由能夠變形(亦即，收縮或擴張)之矽或像膠材料製成，並且具有良好恢復力之彈性。較佳地，流體容納部分1831具有透光性，以便不會影響顏色溫度。可以形成流體容納部分1831，以便具有含某容量之空心管結構以容納引入流體容納部分1831之透明流體1832。於第50圖中，流體容納部分1831具有碟型結構，但是本發明並不受限於此種情況，以及流體容納部分1831依於凹部1811之外剖面之形狀而可以具有多邊形結構，譬如四邊形結構。為了具有流動性，引入到彈性管1831之透明流體1832可以包含水、油、樹脂等，並且包含均勻散佈於其中之螢光體1833。
控制器1840與波長轉換部分1830連接，並且藉由改變透明流體之容量來調整流體容納部分1831之容積而控制光之顏色溫度。控制器1840包含與流體容納部分1831連通以容納透明流體1832之儲槽1841，和與儲槽1841連通以調整包含在流體容納部分1831內之透明流體1832之容量之致動器1842。儲槽1841與流體容納部分1831連通，以容納充滿於流體容納部分1831內之透明流體1832之部分。如此一來，具有流動性之透明流體1832流動於流體容納部分1831與儲槽1841之間，而非單獨固定於流體容納部分1831中，且因此，能夠改變在流體容納部分1831內之透明流體1832之容量。儲槽1841由與流體容納部分 1831所具相同的材料製成，而較佳地，係與流體容納部分1831整體形成。
致動器1842與儲槽1841連通，以調整充滿於流體容納部分1831中之透明流體1832之容量。也就是說，透過致動器1842之擴張和收縮操作，在與致動器1842連通之儲槽1841內之透明流體1832能夠移動至流體容納部分1831，或者可以從流體容納部分1831移動至儲槽1841，因而調整在流體容納部分1831內之透明流體1832之容量。致動器1842可以包含壓電致動器(piezo-actuator，PZT)、MEMS元件等，但是本發明不受限於此種情況。藉由從外部電源施加電力以驅動致動器1842，對於此種情況設置了複數個輔助端子1844和1845。輔助端子對1844和1845之一端與致動器1842電性連接，而其另一端從主體1810暴露。
可以設置電子裝置(未顯示)以控制致動器1842之操作。茲省略用來連接致動器1842與輔助端子1844和1845之詳細結構。於第50圖中，輔助端子1844和1845從主體1810之下表面暴露，但是本發明不受限於此種情況，以及輔助端子1844和1845可以從主體1810之側表面暴露。可以設置儲槽1841和致動器1842為埋置於主體1810之內側，而使得它們鄰近於凹部1811。於此情形，較佳地，用來容納儲槽1841和致動器1842之容納凹部(未顯示)形成於主體1810上。如此一來，儲槽1841和致動器1842能夠插入地安裝於容納凹部中。
依照本發明之第十三個範例形式之發光裝置封裝件，儲槽1841和致動器1842例示為配置平行於沿著主體1810之短軸方向之光軸。然而，不受此種情況限制，儲槽1841和致動器1842可以配置垂直於沿著主體1810之長軸方向之光軸，並且於此情況，能夠減少主體1810之厚度以及能夠更有效地安裝儲槽1841與致動器1842。
流體容納部分1831安裝在安裝部分1812之步階上以覆蓋凹部1811，並且於此情況，可以用透明樹脂填滿主體1810之凹部1811以密封配置在凹部1811內之發光裝置1820。而且，凹部1811可用空氣填滿以覆蓋配置在凹部1811內之發光裝置1820，並且於此情況，發光裝置藉由安裝以覆蓋凹部1811之流體容納部分1831而密封。
現在將參照於第52和53圖說明藉由操作波長轉換部分1830和控制器1840而改變顏色溫度之方法。首先，如第52圖中所列示，當外部電源經由一對輔助端子1844和1845施加至致動器1842而使致動器1842擴張時，與致動器1842連通之儲槽1841藉由致動器1842而收縮以具有較小的容積。於此情況，儲存於儲槽1841中之透明流體1832移動至流體容納部分1831，以增加填滿流體容納部分1831之透明流體1832。如此一來，流體容納部分1831由於增加之透明流體1832而擴張，以及螢光體層之厚度同樣地增加。結果，產生自發光裝置1820之光通過較厚之螢光體流體層，而因此，能夠降低發射光之顏色溫度。
如第53圖中所示，當致動器1842收縮時，與致動器 1842連通之儲槽1841依照致動器1842之收縮而擴張，以便具有增加之容積。於此情況，儲存於流體容納部分1831中之透明流體1832移動入儲槽1841中，而使得填滿流體容納部分1831之透明流體1832之量減少。如此一來，由於已經移動入儲槽1841中之透明流體1832具有減少之容量而使流體容納部分1831收縮，並且螢光體流體層減少如此量之其厚度。結果，產生自發光裝置1820之光通過具有減少厚度之螢光體流體層，而因此，能夠增加發射光之顏色溫度。
於第53圖中，流體容納部分1831用其平坦的前和上表面擴張和收縮，但是本發明不受限於此種情況。流體容納部分1831之前表面可以是凸或凹的圓頂形狀。可以藉由控制致動器1842之電子裝置(未顯示)而更準確調整顏色溫度的變化。因此，不像習知的技術，能夠僅藉由單一發光裝置容易地調整顏色溫度，以及發光裝置或設備因為不需要確保用來混合顏色之距離而能夠製得較小。
現在將說明依照本發明之各種範例實施例之具有發光裝置封裝件之表面光源設備。依照本發明之範例實施例之表面光源設備包含如上述說明之依照本發明之發光裝置封裝件。發光裝置封裝件能夠使用於背光設備，並且亦可以使用於像是一般發光設備、用於車輛之頭鐙、等等之其他應用。
第54圖為示意地顯示依照本發明之範例實施例之表面光源設備之發光模組之配置結構之平面圖，而第55圖顯 示第54圖中之發光模組之旋轉處置方案。
首先，參照第54圖，表面光源設備1900包含第一至第四發光模組1901a至1901d。第一至第四發光模組1901a至1901d包含複數個發光裝置1903和連接器1904a至1904d。複數個發光裝置1903以行和列之二維方式配置以形成發光面積，而尤其是，當表面光源設備1900使用LED時，其能夠使用於背光單元、照明設備、等等。第一至第四發光模組1901a至1901d可以具有相同的形狀如規則的正方形，並且具有其中複數個發光裝置1903和連接器1904a至1904d配置於絕緣基板上之結構。
連接器1904a配置鄰接於第一發光模組1901a之一個凸點。於此情況，第一發光模組1901a之凸點對應於由第一至第四發光模組1901a至1901d所形成之規則的正方形之中心點，也就是說，整個表面光源設備1900之中心點(下文中將稱之為“中心點”)。於此情況，「鄰接」可理解為意味著連接器1904a配置成最接近於第一發光模組1901a之4個凸點中之特定的凸點，而該特定的凸點定位於或接近發光模組之旋轉中心點。
第二至第四發光模組1901b至1901d具有相等於第一發光模組1901a之結構的結構，其藉由使用旋轉中心點作為軸而依序旋轉於90度之角度。舉例而言，當第一發光模組順時鐘旋轉90度時，第二發光模組1901b之複數個發光裝置1903和連接器1904b具有複數個發光裝置1903和第一發光模組1901a之連接器1904a之配置。同樣情況，當 第二發光模組順時鐘旋轉90度時，第三發光模組1901c之複數個發光裝置1903和連接器1904c具有複數個發光裝置1903和第二發光模組1901b之連接器1904b之配置。第四發光模組1901d亦能夠以相同的方式配置。此種旋轉配置方法例示於第55(a)圖中。於第55(b)圖中，顯示反時鐘旋轉方向，而非順時鐘旋轉方向。
如第54圖中所示，分別包含於第一至第四發光模組1901a至1901d中之連接器1904a至1904d配置鄰接於中心點，而且彼此非常靠近。因此，用於電源連接之佈線結構能夠簡單。而且，因為第一至第四發光模組1901a至1901d具有依序的90度旋轉配置結構，依照本範例實施例之表面光源設備1900能夠僅用一種類型之發光模組配置。如果未使用旋轉配置結構，為了讓連接器1904a至1904d配置鄰接於中心點，則第一至第四發光模組1901a至1901d將具有不同的結構，而於是需要四種類型之發光模組。因此，於依照本範例實施例之表面光源設備之情況，因為連接器1904a至1904d之間的距離縮短而使得電佈線結構能夠較簡單，僅需要單一發光模組，以及其製造成本能夠藉此因發光模組之標準化和提高之生產力而減少。
第56圖為示意地顯示依照本發明之另一個範例實施例之表面光源設備之發光模組之配置結構之平面圖。
參照第56圖，依照本發明之第二個範例形式之表面光源設備包含第一至第四發光模組2001a至2001d，其分別包含複數個發光裝置2003和連接器2004a至2004d。於 依照本發明之此範例實施例之表面光源設備之情況，不像例示於第54圖中之其他的範例實施例，連接器2004a至2004d關於發光裝置2003而言係形成於分離之區域。也就是說，第56圖顯示從配置了連接器2004a至2004d之方向觀察表面光源設備2000。連接器2004a至2004d可以形成在第一至第四發光模組2001a至2001d中之發光裝置2003之相對側，並且因此，可以配置發光裝置2003而不受連接器2004a至2004d之限制。
第57圖為示意地顯示依照本發明之第三個範例形式之表面光源設備之發光模組之配置結構之平面圖。
參照第57圖，依照本發明之第三個範例實施例之表面光源設備2100包含第一至第三發光模組2101a至2101c。由第一至第三發光模組2101a至2101c之外邊界線所形成之形狀，也就是說發光區域，係圓形。正如同例示於第54圖之實施例中，當用由第一至第三發光模組2101a至2101c平分之頂點(亦即，旋轉中心點)形成之角度設定於120度(360度/3)時，第一至第三發光模組2101a至2101c具有相同的組構，並且具有扇狀的形狀。包含於第一發光模組2101a中之複數個發光裝置2103以二維的方式配置於第一和第二方向，而該第一和第二方向設定120度之角度。於此情況，第一方向係與第一和第二發光模組2101a和2101b間之邊界線之方相相同的方向，而該第二方向與第一和第三發光模組2101a和2101c間之邊界線之方相相同的方向。
當該第一發光模組順時鐘繞著作為軸之中心點旋轉120度時，第二發光模組2101b之複數個發光裝置2103和連接器2104b具有第一發光模組2101a之複數個發光裝置2103和連接器2104a之配置。同樣情況，當該第二發光模組順時鐘繞著作為軸之中心點旋轉120度時，第三發光模組2101c之複數個發光裝置2103和連接器2104c具有第二發光模組2101b之複數個發光裝置2103和連接器2104b之配置。於本發明之另一個範例實施例中，圓形表面光源設備2100具有3個相等劃分部分之結構，但是本發明不受限於此種情況，以及表面光源設備2100可以具有n角形狀(n為3或更大之自然數)，譬如等邊三角形、規則的五角形等，並且於此情況，n個發光模組可以配置為1/n×360度之旋轉角。
第58圖為示意地顯示依照本發明之第四個範例形式之表面光源設備之發光模組之配置結構之平面圖。
參照第58圖，表面光源設備2200具有與上述參照第54圖說明之表面光源設備1900相似之結構。也就是說，依照本發明之此範例實施例之表面光源設備2200包含第一至第四發光模組2201a至2201d。第一至第四發光模組2201a至2201d分別包含複數個發光裝置2203和連接器2204a至2204d，以及能夠藉由依序旋轉第一發光模組2201a 90度而獲得第二至第四發光模組2201b至2201d。
複數個發光裝置2203配置於列和行，也就是說，於x和y方向，並且於此情況，於x方向之間距(x)和於y方向 之間距(y)不同。於本範例實施例中，通常能使用於y方向之間距(y)係大於於x方向之間距(x)，因此能夠減少整體使用之發光裝置2203之數目。尤其是，於此例子中於x方向之間距(x)為大約26 mm至27 mm，而於y方向之間距(y)為大約29mm至37 mm。雖然於此實施例中於y方向之間距(y)大於於x方向之間距(x)，而於x方向之間距(x)可以大於於y方向之間距(y)。簡言之，於x方向之間距(x)與於y方向之間距(y)僅需不同。同時，使用於本發明中之間距對應於在一個方向分離之鄰接之發光裝置2203之中心間之距離。
於x和y方向的間距不同之發光裝置配製結構之情況，當於y方向之間距增加時，亮度不均勻性能夠降至最小。於第一發光模組2201a中，於y方向之間距(y)大於於x方向之間距(x)，但是第二發光模組2201b具有相反於第一發光模組2201a之間距，而第三發光模組2201c具有相反於第二發光模組2201b之間距。藉由順時鐘方向旋轉第三發光模組2201c 90度形成之第四發光模組2201d具有與第二發光模組2201b相同之間距結構。於此種方式，因為發光模組具有與其鄰接之發光模組相反的配置結構，因此於x和y方向間距不同之情況所引起之亮度不均勻性能夠成為最小。結果，表面光源設備2200可以具有減少數目之發光裝置2203同時維持亮度分佈之均勻性。
於此情況，可以藉由增加注入電流而解決當發光裝置2203之數目減少時所引起之亮度劣化之問題。於此方式， 當決定第一發光模組2201a之配置方法和第一發光模組2201a於整個發光面積中的面積時，可以藉由順時鐘或逆時鐘方向旋轉第一發光模組2201a而決定其他剩餘之發光模組之配置方法，並且於此情況，無論第一發光模組2201a旋轉於哪一個方向，皆能獲得亮度均勻性和減少發光裝置之數目。
於本發明之第一至第四個範例形式中，表面光源設備之全部形狀為四角形或圓形，但是本發明亦可以應用如第59圖中所示之矩形或者任何其他的形狀之表面光源設備。
第59圖為示意地顯示依照本發明之第五個範例形式之表面光源設備之發光模組之配置結構之平面圖。依照本發明之第五個範例形式中，表面光源設備2300具有矩形形狀，並且可以依照例示於第54圖中本發明之第一個範例形式，藉由側面以並排的方式附接4個表面光源設備1900於而形成。依照本發明提供之表面光源設備，可以應用於譬如300*1200、600*1200等之大小，以及於譬如300*300或600*600之大小。此外，具有上述結構之表面光源設備可以使用於LCD面板或其他顯示裝置之從後表面輻射光之背光單元等。
上述之表面光源設備使用依照本發明之發光裝置封裝件，而各發光裝置封裝件包含波長轉換部分包含具有依照本發明所合成之由實驗式(Sr,M)2 SiO4 -x Ny ：Eu所表示之無機化合物之至少一種紅色螢光體，其中M為單價和二價元素之至少其中一種，0<x<4，和y=2x/3，並且吸收 發射自該LED晶片之光以發射具有大約600 nm至大約700 nm之發射峰值範圍之光。
第60圖為依照本發明之第一至第五個範例形式之於第一個範例形式使用表面光源設備之背光單元之剖面圖。
參照第60圖，背光單元2400可以包含具有如上述結構之表面光源設備，並且以下將說明此等表面光源設備之其中一種作為實例。表面光源設備包含配置於基板2401上之複數個發光裝置2402，並且配置成具有不同的間距P1和P2。雖然未詳細顯示，但是表面光源設備之發光面積平均劃分成n個部分，以形成第一至第n個發光模組，而該第二至第n個發光模組藉由依序順時鐘或逆時鐘方向旋轉該第一個發光模組360度/n而形成。雖然未顯示，但是連接器配置鄰接於該第一至第n個發光模組之旋轉中心，由此獲得電佈線之效率。
光片2414配置在表面光源設備之上部。光片2414包含用來均勻地擴散入射光之擴散片或擴散器，以及配置在該擴散片或擴散器上之光收集片等，收集於垂直方向之入射光。光片2414可以額外地包含配置在光收集片上之保護片，以保護下光學結構。於配置有發光裝置2402之方向具有坡面之側壁2413形成在基板2401之上表面之邊緣，以環繞發光裝置2402。為了向上反射發射自發光裝置2402之光，反射層2411可以形成在基板2401上。較佳地，發光裝置2402間之配置空間(間距P1和P2)較短於光學距離(1)。若不符合此條件，則表面光源設備之亮度均勻性也許 惡化，而也許看到熱點。此處，光學距離(1)可以理解為從發光裝置2402之發光表面至光片2414之距離，也就是說，光沿其行進於垂直方向之距離。
第61圖為依照本發明之另一個範例實施例之表面光源設備之透視圖。如第61圖中所示，表面光源設備2500包含下框架2510、發光裝置封裝件2520、導光板2530、和光片2540。於此情況，表面光源設備2500可以連同液晶面板2550使用於液晶顯示(LCD)裝置中，藉由調整透光率而顯示影像。光片2540安裝在導光板2530上，並且可以包含散光器、擴散片、稜鏡片、和/或保護片。
導光板2530劃分成複數個部分，以及該複數個導光板平行配置於下框架2510之收容空間。發光裝置封裝件2520配置在導光板2530之側面。此處，複數個導光板2530可以分離配置，或者可以整體連接或配置。
發光裝置封裝件2520包含波長轉換部分包含具有依照本發明所綜合之由實驗式(Sr,M)2 SiO4 -x Ny ：Eu所表示之無機化合物之至少一種紅色螢光體，其中M為單價和二價元素之至少其中一種，0<x<4，和y=2x/3，藍色螢光體、綠色螢光體、和黃色螢光體適當地混合於樹脂材料中。雖然未顯示，但是在導光板2530之下部可以額外地設置反射板，並且可以依照本範例形式之表面光源設備固定安裝於下框架之內部空間。
第62圖為依照本發明之另一個範例實施例用來說明表面光源設備之示意剖面圖。
如第62(a)圖中所示，表面光源設備為具有n個LED光源和n個扁平型導光板之串列式表面光源設備。於該LED光源中，複數個LED封裝件2601和2604以列方式配置於基板2600和2603上，以及如此形成之n個LED光源彼此平行配置。扁平型導光板2602和2605沿著n個LED光源配置和安裝於一個側面。
而且，為了反射輸出自LED光源之光，表面光源設備包含配置在LED封裝件2601和2604之下部以及於扁平型導光板2602和2605之下部之反射構件(未顯示)。而且，譬如擴散片或稜鏡片之光片形成在扁平型導光板之上部。擴散片將從反射構件反射後輸出朝向液晶面板之光擴散於各種方向，並且從扁平型導光板折射。稜鏡片用來收集已通過擴散片至前視角內側之光。
詳言之，LED光源組構為複數個LED封裝件，於該LED封裝件中，頂視之LED分別安裝。扁平型導光板2602和2605配置在光從LED光源發射之方向，並且由透明材料製成。相較於楔形導光板，扁平型導光板2602和2605具有較簡單之形狀以便容易大量製造，並且亦容易調整導光板於LED光源上之位置。
此外，扁平型導光板2602和2605包含光接收部分，使發射自LED光源之光造成入射至該接收部分；形成為扁平之具有均勻厚度並且具有光輸出面輸出光之光輸出部分，以造成從該LED光源入射朝向液晶面板作為照明光；以及前端部分根據該光輸出部分而形成在光輸入部分之相 對側，並且具有少於光接收部分之厚度。配置扁平型導光板2602之前端部分以覆蓋LED封裝件2604。也就是說，第(n+1)個光源定位於第n個扁平型導光板之前端部分之下部。扁平型導光板2602之前端部分在其下表面具有稜鏡形狀。
如第62(b)圖中所示，來自LED封裝件2604之光不直接輸出至導光板2602，而是由設置於扁平型導光板2602之前端部分之下表面上之稜鏡形狀所擴散。因此，不會於LED光源上方之導光板上產生熱點。
第63圖為用來說明於第62圖中例示之扁平型導光板之示意透視圖。如第63圖中所示，扁平型導光板2700包含光接收部分2701，使發射自包含複數個LED封裝件之LED光源之光入射於光接收部分2701；形成為扁平、具有均勻厚度並且具有光輸出面2704輸出光之光輸出部分，以入射於光接收部分2701，朝向液晶面板作為照明光；以及基於該光輸出部分而形成在光輸入部分2701之相對側之前端部分2702，其具有少於光接收部分2701之入射段所具之厚度。
前端部分2702具有稜鏡形狀2703，以便分佈來自配置於其下端之LED封裝件之部分之光。稜鏡形狀2703可以是能夠分佈和擴散入射光之三角形稜鏡、圓錐形稜鏡、和半球形稜鏡之至少其中一種。而且，前端部分2702之稜鏡形狀可以形成在整個前端部分2702或者僅部分形成在LED封裝件之上部。由於稜鏡形狀，在LED封裝件上方之導光 板上不會產生熱點。
如此一來，於依照本發明之範例實施例之扁平型之導光板因為扁平型導光板2700之前端部分加工成具有稜鏡形狀，因此不需要將為了驅散藉由來自LED封裝件之部分之光於在LED封裝件上方之導光板上產生之熱點而進行加工LED封裝件與導光板間之擴散片和稜鏡片之製程，因此減化製程。
第64圖為依照本發明之第二個範例實施例之背光設備之分解透視圖，而第65圖為堆疊例示於第64圖中之背光單元後沿著線I-I’之剖面圖。
參照第64和65圖，背光設備包含下蓋2810、導光板2820、光源設備2830、和固定單元2840。下蓋2810具有收容空間。舉例而言，可以藉由形成下蓋2810之底表面之板和從該板之邊緣彎曲之側壁形成收容空間。下蓋2810可以包含緊固孔或緊固部分2811，以緊固固定單元2840(將作說明)。此處，緊固孔或緊固部分2811可以是固定單元2840穿過之穿孔部分，或者是固定單元2840插入之凹入部分。
導光板2820可以劃分成複數個部分。該複數個劃分之導光板2820平行配置於下蓋2810之收容空間中。各導光板2820具有貫穿該主體之貫穿孔2821。貫穿孔2821配置在導光板2820之邊緣。然而，於本發明中，貫穿孔2821之位置和數目不受限於此種情況。貫穿孔2821配置對應於緊固部分2811。導光板2820例示具有矩形形狀，但是本 發明不受限於此種情況，並且導光板2820可以具有各種形狀，譬如三角形、六角形等。
為了提供光至導光板2820，複數個光源設備2830配置在各導光板2820之一側。各光源設備2830可以包含光源，也就是說，LED封裝件2831，用來形成光，以及具有複數個電路圖案之基板2832，用來施加LED封裝件2831之驅動電壓。舉例而言，LED封裝件2831可以包含子LED，各執行藍色、綠色、和紅色。於此情況，子LED可以包含藍LED，和用來轉換發射自藍LED之藍光之一部分成為紅色和綠色之螢光體。於此情況，該藍色、紅色、和綠色可以混合以執行白光。此處，紅色螢光體包含依照本發明所合成之由實驗式(Sr,M)2 SiO4 -x Ny ：Eu所表示之無機化合物之一種紅色螢光體，其中M為單價和二價元素之至少其中一種，0<x<4，和y=2x/3。
來自光源設備2830之光入射至導光板2820之側，然後透過在導光板2820內之全反射輸出至上側。為了防止導光板2820移動，固定單元2840用來將導光板2820固定至下蓋2810。固定單元2840插入於導光板2820之貫穿孔2821中，以固定導光板2820至下蓋2810。此外，於通過貫穿孔2821後，固定單元2840可以插入於緊固部分2811，例如，導光板2820之穿孔部分或凹入部分。各固定單元2840包含主體部分2842和從主體部分2842延伸之頭部分2841。
主體部分2842穿過導光板2820之貫穿孔，以便緊固 至緊固部分2811。也就是說，主體部分2842用來耦合導光板2820與下蓋2810，以將導光板2820固定至下蓋2810。頭部分2841具有較主體部分2842所具為大的寬度，藉此防止固定單元2840完全釋放穿過導光板2820之貫穿孔2821。頭部分2841可以具有各種剖面形狀，例如，半圓剖面形狀、半橢圓剖面形狀、四角剖面形狀、和三角剖面形狀之其中一種。此處，當頭部分2841具有三角剖面形狀時，固定單元2840與光學構件2860(將作說明)間之接觸能夠最小，因此由於固定單元2840而最小化黑點之產生。
光學構件2860配置成與導光板2820間隔開，因此輸出自導光板2820之光能夠均勻地提供至光學構件2860上。此處，因為頭部分2841支撐光學構件2860，其用來維持導光板2820與光學構件2860間之空間。此處，可以藉由調整頭部分2841之高度而調整導光板2820與光學構件2860間之空間。為了將對畫面品質之負面影響降至最小，固定單元2840可以由可以讓光傳輸通過之材料製成，也就是說，透明的樹脂。
此外，反射構件2850可以配置在導光板2820之下方。反射構件2850反射光輸出至導光板2820之下部，使其再入射於導光板2820，於是改善背光設備之光效率。反射構件2850可以包含對應於諸貫穿孔2821之穿透部分2851和緊固部分2811。固定單元2840可以藉由貫穿孔2821和穿透部分2851之方式緊固至緊固部分2811。如此一來，當反射構件2850劃分成像導光板2820之複數個部分時， 它們能夠藉由固定單元2840之裝置固定於下蓋2810。
此外，背光設備可以進一步包含光學構件2860。光學構件2860可以包含，例如，配置於導光板2820上之擴散器、擴散片、稜鏡片、和/或保護片。於是，於本範例實施例中，因為背光設備包含複數個劃分之導光板，因此能夠透過部分驅動而進一步改善局部調光效果。此外，因為該複數個劃分之導光板藉由使用固定單元而固定至下蓋，因此當導光板移動時能夠防止或許會引起之局部照明不足。而且，因為導光板與光學構件間之空間藉由固定單元而均勻地維持，因此能夠提供均勻之光至液晶面板。
第66圖為依照本發明之第三個範例形式之LED背光設備之平面圖。第67圖為基板緊固之前，例示於第66圖中之區域「A」之剖面透視圖。第68圖為基板緊固之後，例示於第66圖中之區域「A」之剖面透視圖。第69圖為沿著第68圖中之線II-II’之剖面圖。
如第66至69圖中所示，依照本發明之第三個範例形式之LED背光設備包含具有組構為第一貫穿孔2910a或凹部之緊固孔或緊固部分之下蓋2910；配置在下蓋2910上之複數個導光板2920；設置於各導光板2920之一側且與下蓋2910之底表面呈水平之基板2931，基板2931包含佈線以接受施加之電壓，並且具有對應於第一貫穿孔2910a(或者面對第一貫穿孔2910a)之第二貫穿孔2931a；安裝在設置於導光板2920之一側之基板2931上並且提供光之複數個LED封裝件2932；以及固定單元2940，其緊固於基板 2931之第二貫穿孔2931a和/或於下蓋2910之第一貫穿孔2910a，以按壓導光板2920之一側之邊緣部分。
此處，具有第一貫穿孔2910a(或形成內凹於板之(緊固)凹部)穿透形成收容空間之底表面之板並且具有圓形、矩形、或橢圓形等之下蓋2910由譬如純鐵(Fe)、電解鍍鋅鐵(RGI)等之材料製成，並且構成下框架。下蓋2910可以包含側壁，也就是說，側框架，係從形成該底表面之板之邊緣部分垂直延伸於向上方向而形成。於此情況，下框架之底表面可以劃分成形成列之複數個區域，以便組構分離型之背光設備。於此情況，可以藉由例如形成在一個區域之凹部而劃分該複數個區域。當然，劃分該複數個區域之凹部對應於基板2931之收容凹部(將作說明)。
第一貫穿孔2910a可以具有除了圓形、橢圓形、或矩形外之各種形狀。而且，第一貫穿孔2910a可以具有於長方向之寬度。也就是，詳言之，第一貫穿孔2910a可以包含二個彼此平行之較長側，和形成將與該二個較長側之二端以某弧度連接之二個較短側，，以及於此情況，較佳地，第一貫穿孔2910a形成在下蓋2910上，而使得較長軸方向(Y軸)與光行進方向一致。(緊固)凹部具有相同結構特性。
反射板(未顯示)可以形成在下蓋2910之整個底表面上，或者若下蓋2910包含形成在其底表面之收容凹部(基板291收容於該收容凹部中)，則複數個反射板(未顯示)可以附接到排除收容凹部之外的底表面。作為反射板，使用白色聚脂膜或用金屬(Ag、Al)等塗佈之膜。反射板之可 見光之反射率大約90%至97%，而經塗佈之薄膜愈厚，則反射率愈大。
設置在下蓋2910之底表面上之複數個反射板可以形成以延伸，以便定位於提供光之LED封裝件2932與定位鄰近LED封裝件2932之後表面之導光板2920之間。於此情況，從導光板2920之一側提供後引發之光能夠藉由反射板反射，而不會受配置在導光板2920之另一側之LED封裝件2932干擾，然後提供光朝向設置在上側之光構件(未顯示)，因此增加光之反射效率。
LED光源2930設置在下蓋2910之收容凹部中，或者在導光板2920之一側。LED光源2930包含基板2931，亦即，PCB，例如設置於收容凹部中而使得其與下蓋2910之底表面呈水平，底表面2910包含從外部電源施加電壓之佈線，並且具有對應於下蓋2910之第一貫穿孔2910a之第二貫穿孔2931a，以及LED封裝件2932安裝於基板2931上。
此處，基板2931包含LED封裝件2932和形成於LED封裝件2932間之第二貫穿孔2931a。具有第二貫穿孔2931a之基板2931可以設置在下蓋2910之底表面上，而使得第二貫穿孔2931a對應於(或者對準於)下蓋2910之第一貫穿孔2910a，以及貫穿孔2931a可以具有圓形或橢圓形狀，譬如第一貫穿孔2910a所具者。但是於本發明中，第二貫穿孔2931a包含二個彼此平行之較長側，和形成將與該二個較長側之二端以某弧度連接之二個較短側，以及第二貫穿孔2931a之較長軸方向(X軸)垂直於光行進方向。結果， 基板2931之第二貫穿孔2931a之較長軸方向(X軸)交叉下蓋2910之第一貫穿孔2910a之較長軸方向(Y軸)。
於此情況，形成在基板2931上之第二貫穿孔2931a之大小，詳言之，二個較長側間之空間(或距離)可以相關於具有螺紋之固定單元2940之主體之直徑。此是因為第二貫穿孔2931a之大小可能影響具有導光板2920之空間，提供自LED封裝件2932之光引發入射於導光板2920。此情況將於後文中詳細說明。
而且，LED封裝件2932包含固定於基板2931上之封裝件主體2933，以形成外部框架並且具有收容凹部；安裝於封裝件主體2933之收容凹部中並且提供光之LED晶片2935；以及形成為從該收容凹部暴露之第一和第二電極結構對(未顯示)，其具有安裝於其上之LED晶片2935，並且與基板2931上之佈線電性連接。
於此情況，當LED晶片2935為藍色LED晶片時，LED封裝件2932可以進一步包含形成在收容凹部中之樹脂包裝單元2936。於此情況，樹脂包裝單元2936可以包含紅色和綠色螢光體。舉例而言，可以藉由注入包含紅色和綠色螢光體之凝膠之形式之環氧樹脂或矽樹脂進入封裝件主體2933之收容凹部中，然後就此進行UV(紫外線)硬化或熱固化而形成樹脂包裝單元2936。
當然，此處，本發明並不欲受限於包含藍色LED晶片和黃色螢光體之LED封裝件2932。也就是說，LED封裝件2932可以包含近紫外光之晶片和設置於該近紫外光之晶 片上並且包含紅色、綠色、和藍色螢光體之混合物之樹脂包裝單元，或包含依序堆疊之紅色、綠色、和藍色螢光體之樹脂包裝單元。此處，紅色螢光體包含藉由依照本發明所合成之由實驗式(Sr,M)2 SiO4 -x Ny ：Eu所表示之無機化合物之紅色螢光體，其中M為單價和二價元素之至少其中一種，0<x<4，和y=2x/3。
複數個導光板2920設置在由複數個區域所劃分之下蓋2910之底表面上。較佳地，導光板2920之側邊可以緊緊地附著於封裝件主體2933，而使得提供自安裝在封裝件主體2933之收容凹部中之LED晶片2935之光能夠引入到導光板2920中而不會損失。導光板2920由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料製成，因為PMMA在可見光譜中具有最低程度之光吸收，因此有利地提供了高透明度和光澤。而且，PMMA具有高機械強度，不容易破裂或變形，重量輕且具有強的抗化學性。此外，PMMA具有高達90%至91%之可見光透過率，明顯低程度之內部光損失，譬如拉伸強度、彎曲強度等之機械性質，和強化學抗性和耐受性。
固定單元2940被緊固至導光板2920間的基板2931。固定單元2940係由透明材料所製成之螺釘等，並且藉由穿透基板2931之第二貫穿孔2931a和對應於第二貫穿孔2931a之下蓋2910之第一貫穿孔2910a而緊固在一起；藉以固定鄰接之導光板2920，同時均勻地維持設置在LED封裝件2932之二側導光板2920間之空間，亦即，於光從其輸出之LED封裝件2932之前表面與定位於該前端之相對側 LED封裝件2932之後表面間之空間。於此情況，固定單元可以由透明材料製成，以讓引發自導光板2920內之光提供至配置於上側之光學構件而不受干擾。較佳地，固定單元2940由與導光板2920相同的材料製成。
依照本示範實施例之固定單元2940包含具有各種形狀，實質上譬如圓形或四角形狀之頭部分，以及從該頭部分延伸並且具有圓柱形或圓柱狀形狀之主體部分。固定單元可以透過形成在固定單元2940之主體部分之外表面上之螺紋固定至基板2931之第二貫穿孔2931a和/或下蓋2910之第一貫穿孔2910a。當然，此處，固定單元2940之主體部分可以具有四方柱狀形狀。頭部分之大小設計為覆蓋導光板2920與導光板2920之部分邊緣部分間之空間，因此依照導光板2920間之空間而能夠稍微地改變大小。較佳地，主體部分之直徑相等於基板2931之第二貫穿孔2931a和/或下蓋2910之第一貫穿孔2910a之二個平行較長側間之空間或距離。
固定單元2940之頭部分之大小或主體部分之直徑之長度在如上述之基板2931之第二貫穿孔2931a方面可以稍微地改變。舉例而言，若基板2931之第二貫穿孔2931a之大小為小，則固定單元2940之主體部分之直徑相應地變成較小，其意味著LED封裝件2932與導光板2920間之空間能夠減少。當固定單元2940以螺釘方式緊固於基板2931和/或下蓋2910時，固定單元2940之頭部按壓導光板2920之上角落部分(其配置鄰接於LED封裝件2932固定於其上 之基板2931)，由此能夠防止導光板2920移動，甚至外部衝擊施加至其時亦是如此。於此情況，螺帽可以緊固至從下蓋2910之第一貫穿孔2910a暴露之固定單元2940之部分，強化由此產生的力量。
結果，緊固於基板2931之固定單元2940用作為LED封裝件2932與導光板2920間之間隔器，均勻地維持LED封裝件2932與導光板2920間之空間，因此能夠適當地控制(管理)導光板2920之收縮和/或擴張。當然，固定單元2940不須具有螺紋形式。舉例而言，如上述參照第65圖所提及的，於透過形成在對應於螺釘之頭部分之末端部分之鉤部分通過基板2931之第二貫穿孔2931a和下蓋2910之第一貫穿孔2910a後，可以緊固該固定單元。
為了補足透過導光板2920提供之光之光學特性，光學構件(未顯示)設置在複數個導光板2920之上部。於此情況，光學構件可以包含具有擴散圖案之擴散器，以減少已透過導光板2920傳輸之光之非均勻性，及具有光收集圖案之稜鏡片以增強光之前發光度等。透過此種組構，能夠藉由固定單元2940均勻地維持導光板2920間之空間，於是固定導光板2920，能夠防止由於外部衝擊等所引起之導光板2920之移動，以及能夠適當地應付(管理)導光板2920於垂直於光行進方向之方向(X軸)之收縮。而且，即使基板2931收縮於基板2931之第二貫穿孔2931a之較長軸方向(X軸)，夠適當地管理由於第二貫穿孔2931a而形成具有較長軸方向和較短軸方向。
此外，當導光板2920擴張和/或收縮時，透過具有沿著光進行方向形成之較長軸方向(Y軸)之下蓋2910之第一貫穿孔2910a和緊固於第一貫穿孔2910a之固定單元2940，會使導光板2920、固定單元2940、和/或基板2931可以沿著下蓋2910之第一貫穿孔2910a之較長軸方向(Y軸)一起移動，而使得能夠維持導光板2920與LED封裝件2932間之均勻空間，且相較於習知技術會減少入射之點或貝克線(Becke line)現象。
依照本發明之示範實施例之液晶顯示(LCD)裝置包含依照上述之示範實施例之LED背光設備，並且亦包含設置在光學構件上之液晶面板(未顯示)。於此情況，為了防止LCD對於外部衝擊等之失真，LCD裝置可以額外地包含模具結構作為主要支撐，以及於此情況，背光設備設置在主要支撐之下側和液晶面板裝載在主要支撐之上側。液晶面板藉由黏附薄膜電晶體(TFT)陣列基板和彩色濾光片基板而形成，並且包含注入於二個基板間之液晶層。
形成譬如閘極線、資料線等之訊號佈線於TFT陣列基板上彼此相交，而TFT形成在各相交之資料線和閘極線處。TFT反應於透過該閘極線提供之掃描訊號而切換從資料線傳輸至液晶層之液晶單元之視頻訊號，亦即，紅色(R)、綠色(G)、和藍色(B)之資料訊號。而且，像素電極形成在該資料線與閘極線間之像素區。
於彩色濾光片基板上，配置有黑色矩陣形成對應於TFT陣列基板之閘極線和資料線，彩色濾光片形成在由該 等黑色矩陣所劃分之區域以提供紅色(R)、綠色(G)、和藍色(B)顏色，及共同電極設置在該等黑色矩陣和彩色濾光片上等。
從該資料線延伸之資料墊和從該閘極線延伸之閘極墊形成在TFT陣列基板之邊緣部分上，彩色濾光片基板附接於該TFT陣列基板。為了施加訊號，閘極驅動器和資料驅動器分別連接至資料墊和閘極墊。上蓋設置在液晶面板上，覆蓋該液晶面板之四側之邊緣部分，並且固定至下蓋2910或至主要支撐之側壁。上蓋與下蓋2910由相同的材料製成。
第70圖為示意地顯示依照本發明之第四個範例形式之背光單元3000之平面圖，第71圖為顯示安裝在例示於第70圖中之LED模組上之LED組合之實例之透視圖，以及第72圖為顯示依照正向電壓LED分佈之圖式。
參照第70至72圖，依照本發明之第四個範例形式之背光單元包含複數個LED模組3010，LED模組3010具有複數個LED 3020和用來調整設置在複數個LED模組3010中之複數個LED 3020之亮度之一個或多個驅動器3030。下文中，將說明其中配置LED模組3010以使用為線性光源沿著框架3040之內側面對導光板3050之一側或複數個側之邊緣型背光單元作為參考。然而，本發明不受限於此種情況，並且亦能夠使用直接型背光單元，該直接型背光單元為一種僅僅不同於LED模組之配置之裝置，因此將省略其詳細說明。
包含複數個LED 3020以發射白光之LED模組3010能夠是其本身具有某些面積使用為表面光源或線性光源之單元，並且可以包含譬如基板之子安裝件和安裝其上之複數個LED 3020。此處，較佳地，複數個LED 3020為白光LED，但是本發明不須受限於此種情況。舉例而言，可以執行發射藍光之LED，以及螢光體放置在彩色濾光片基板上。
如第71圖中所示，包含於各LED模組3010中之複數個LED 3020安裝在基板上並且彼此電性連接，以及於此情況，設置在各LED模組中之複數個LED 3020形成具有串聯連接之LED之LED陣列。本發明之特徵在於LED特性被劃分成某些段，該等段結合以形成設置在各LED模組3010中之LED陣列。一般而言，藉由封裝LED晶片所製造之單一LED產品具有對應於特定範圍之段之顏色座標、發光度、正向電壓(Vf)、波長等之特性，以及該等特性之值對於每一個LED單一產品並不相同而是具有稍微的差別而表現色散。也就是說，各單一LED產品之顏色座標之範圍段和正向電壓之範圍段不完全一致，而是於上限值或下限值可以具有差異。於是，於藉由安裝複數個LED 3020而形成LED陣列中，若僅安裝具有僅對應於特定的範圍段之特性之LED，例如，若僅安裝具有高正向電壓(Vf)之LED以形成LED陣列，或者若僅安裝具有低正向電壓(Vf)之LED以形成LED陣列，則將有巨大的電壓差(△V)劣化發光度均勻性而在螢幕上造成模糊。
於是，於本發明之示範實施例中，於LED之特性之間， 複數個LED之正向電壓(Vf)依照LED分佈而被劃分成複數個段，對應於各段具有正向電壓之LED以段之方式交替地安裝以形成LED陣列。此處，正向電壓(Vf)是指施加至連接於前進方向之LED端子之二端之電壓。
第72(a)和72(b)圖為依照正向電壓(Vf)顯示LED分佈之圖式。如第72(a)圖中所示，當LED 3020之正向電壓(Vf)之範圍為窄時，範圍可以根據分佈中心而被劃分成二個段(段A和B)。於此情況，安裝之LED 3020被分類成二種類型：一種類型對應於段A具有正向電壓，而另一種類型對應於段B具有正向電壓，以及它們被交替地安裝以形成LED陣列。第72(a)圖例示其中LED以ABAB…之次序結合之LED陣列，但是本發明不受限於此種情況，且LED亦能夠依照各種其他組合方法譬如AABB、ABBA、等等安裝，以形成LED陣列。
參照第72(b)圖，當LED之正向電壓(Vf)之範圍為寬時，該範圍能夠劃分成三段(段A、B、和C)。於此情況，安裝之LED 3020之類型被分類成對應於段A具有正向電壓之LED 3020之類型、對應於段B具有正向電壓之LED 3020之類型、和對應於段C具有正向電壓之LED 3020之類型，以及LED 3020之這些類型被交替地安裝以形成LED陣列。第72圖顯示其中LED以ABCABC…之次序結合之LED陣列，但是本發明不受限於此種情況，以及LED能夠依照各種其他的結合方案安裝，譬如ABAC、ABBC、等等，以形成LED陣列。而且，於第71和72圖中，正向電壓(Vf)之範圍被 劃分成二或三段，但是本發明不受限於此種情況，而正向電壓(Vf)之範圍可以劃分成各種其他的段。
因為各具有對應於各段之正向電壓(Vf)之LED 3020被交替地安裝，因此能夠估算包含LED 3020之LED模組3010之正向電壓之平均值，並且可以減少發散以設定至具有特定值範圍。而且，因為在模組內串聯連接之LED 3020間之正向電壓(Vf)之偏移減少，因此能夠減少LED模組3010間之電壓差(△V)以獲得整體均勻的發光度。
設置一個或多個驅動器3030以調整設置在各複數個LED模組3010中之複數個LED 3020之亮度，並且與LED模組3010電性連接。雖然未顯示，但是可以設置感測器以感測發射自LED之光，以比較預定的發光度和顏色感測與檢測之發光度和顏色感測，而使得能夠藉由補償差值以調整LED之亮度。而且，可以另外設置控制器與驅動器3030連接以控制該驅動器3030。如所例示，LED模組3010與一個驅動器3030連接，而驅動器3030與二個或多個LED模組3010連接。於此情況，與相同驅動器3030連接之LED模組3010具有正向電壓，該正向電壓之間具有小的電壓差或者相同的正向電壓範圍。此情況能夠藉由依照關於安裝在各LED模組3010上之複數個LED 3020之正向電壓之劃分之段結合LED而調整。如此一來，各LED模組3010具有連接結構，於此結構中一個LED模組3010與另一個與相同的驅動器3030連接之LED模組3010並聯連接。
參照第70圖，具有小電壓差異之第一和第二LED模 組3010a和3010b與第一驅動器3030a連接，形成連接結構。第三和第四LED模組3010c和3010d與第三驅動器3030c連接，形成連接結構。第五和第六LED模組3010e和3010f與第二驅動器3030b連接，形成連接結構。也就是說，具有小電壓差異之二個或更多個LED模組3010能夠藉由單一驅動器3030而被整體驅動。於是，與其中各LED模組具有個別驅動器之相關技術之背光單元比較，於依照本示範實施例中之背光單元中，驅動器之總數減少使得背光單元製得更緊密和小巧，以讓所需用於背光單元之電氣和電子組件之數目減少。而且，因為驅動器之數目減少，因此能夠容易控制用來補償背光單元之光學特性之驅動器，達成改善照片品質之效果。
第73和74圖為顯示LED模組和驅動器之各種連接結構之實例之平面圖。第一驅動器3030a與第一和第五LED模組3010a和3010e連接以形成連接結構，而第二驅動器3030b與第二和第六LED模組3010b和3010f連接以形成連接結構，以及第三驅動器3030c與第三和第四LED模組3010c和3010d連接以形成連接結構。
於例示於第74圖之本發明之示範實施例中，第一和第四LED模組3010a和3010d連接至第一驅動器3030a以形成連接結構，第五和第六LED模組3010e和3010f連接至第二驅動器3030b以形成連接結構，以及第二和第三LED模組3010b和3010c連接至第三驅動器3030c以形成連接結構。然而，本發明不須受限於此種情況，而連接至各自 驅動器3030之LED模組3010可以具有連接結構之各種其他結合。而且，僅僅通常連接至驅動器3030之LED模組彼此電性連接，而連接至不同的驅動器之LED模組並不電性連接。
依照本發明之示範實施例之表面光源設備和背光單元可以包含LED驅動電路，該LED驅動電路能夠直接使用於AC電源而不需要用來將其轉換為DC電源之轉換單元，並且包含依照此種LED驅動電路執行之LED陣列裝置。現在將照參照第75至79圖詳細說明LED驅動電路和LED陣列裝置。
首先，第75圖例示依照本發明之範例形式之LED驅動電路。例示於第75圖中之LED驅動電路包含梯形網路LED電路。也就是說，依照本示範實施例之梯形網路LED電路包含藉由第一和第二接觸點a和b間之第一中間接觸點c1和c2連接之3個第一分支，和藉由第一和第二接觸點a和b間之第二中間接觸點d1和d2連接之3個第二分支。LED驅動電路包含依次連接於第一和第二中間接觸點c1和d1、和c2和d2間之二個中間分支。此處，LED 3108、3109、3110、3111、3112、3113、3114、和3115分別揭示於第一、第二、和中間分支。
LED驅動電路具有二個電流迴路L1和L2。第一電流迴路L1包含串聯連接之LED 3108、3109、3110、3111、和3112，以便於AC電壓之第一個半週期驅動。第二電流迴路L2包含串聯連接之LED 3113、3111、3114、3109、 和3115，以便於AC電壓之第二個半週期驅動。於此種方式，於施加AC電壓狀態電路中，LED 3109和3111能夠於二個方向驅動。
當從第一接觸點(a)開始至第一和第二分支和中間分支之次序被定義為m時，則於梯形網路電路中之LED配置可以說明如下。依照AC電壓之有效驅動週期，LED 3108、3109、3110、3111、3112、3113、3114、和3115可以被劃分成第一和第二LED群。第一LED群包含LED 3108、3109、3110、3111、3112、3113、3114、和3115，屬於奇數第(2m-1)個第一分支、每一個中間分支、和偶數第2m個第二分支，並且彼此串聯連接。第二LED群包含LED 3113、3111、3114、3109和3115，屬於偶數第2m個第一分支、每一個中間分支、和奇數第(2m-1)個第二分支，並且以相反極性方向彼此串聯連接。
如此一來，第一LED群可以形成於AC電壓之第一半週期驅動之第一電流迴路L1，和第二LED群可以形成於AC電壓之第二半週期驅動之第二電流迴路(L2)。依照此驅動方式，定位於中間分支和通常屬於第一和第二LED群之LED 3109和3111能夠在AC電壓之整個週期內連續地操作。
於是，因為二個LED 3110和3114能夠於包含8個LED 3108、3109、3110、3111、3112、3113、3114、和3115之LED驅動電路中於AC電壓之整個週期內驅動，因此能夠確保於實際的梯形網路中連續發光之5個LED(驅動之LED之數相對於使用之LED之數：62.5%)。
依照本發明之示範實施例之LED驅動電路大大地不同於橋式結構，因為LED 3109和3111串聯連接而非並聯連接。也就是說，於依照本發明之示範實施例之LED驅動電路中，LED 3110和3114被插入於LED 3109與3111之間，因此LED 3109和3111串聯連接，在這個意義上，LED配置具有基本上不同於橋式結構之梯形網路結構。
於依照本發明之示範實施例之LED驅動電路中，至於在AC電壓之整個週期中全部驅動(亦即，於二個方向)之LED之連接，LED 3110和3114被插入以連接4個中間接觸點c1、c2、d1、和d2以形成串聯連接，而非並聯連接。就此LED配置連接結構而言，形成單一迴路，而於如上述之實際驅動操作中，各LED之潛在差異在於具有中間接觸點組構之迴路、未形成電流迴路、和LED操作於單一串接形式中。
於本發明之不同的示範實施例中，於例示於第75圖中之梯形網路結構中，當連接第一和第二中間接觸點之迴路為單一堆疊時，能夠藉由連續連接複數個堆疊而設置各種LED驅動電路。也就是說，可以設置三個或更多個但是相同數目之第一和第二中間接觸點，以及可以設置四個或更多個但是相同數目之第一和第二分支。
第76(a)圖例示本發明之另一個示範實施例，顯示包含4個第一和第二中間接觸點(c1、c2、c3、c4、和d1、d2、d3、d4)之LED驅動電路。例示於第76(a)圖中之LED驅動電路包含依次連接第一和第二中間接觸點之4個中間 分支。此驅動電路可以理解為具有3個堆疊之梯形網路電路。於第76(a)圖中，於各分支配置一個LED。於此LED配置中，該等LED配置成具有於AC電壓之不同之半週期驅動之第一和第二電流迴路。也就是說，對應之LED配置為具有於AC電壓之第一半週期沿著A1-C1-B2-C2-A3-C3-B4-C4-A5之第一電流迴路，和對應之LED配置為具有於AC電壓之第二半週期沿著B1-C1-A2-C2-B3-C3-A4-C4-B5之第二電流迴路。
於依照本範例形式之LED驅動電路中，定位於中間分支和通常整合於第一和第二LED電流迴路之4個LED C1、C2、C3、和C4能夠在AC電壓之整個週期內連續地操作。於此種方式，因為包含總共14個LED之LED驅動電路之4個LED C1、C2、C3、和C4在AC電壓之整個週期內驅動，因此能夠確保於實際梯形網路電路中連續發射光之9個LED(LED使用效率：大約64%)。於本範例形式中，相較於前者範例形式，則能夠獲得減少使用LED之數目之較大效果。
於第75和76(a)圖中例示之驅動電路中，第一和第二分支和中間分支分別包含一個LED。然而，替換地，第一和第二分支和中間分支可以分別包含複數個LED。而且，於此情況，屬於相同分支之複數個LED必須串聯連接。尤其是，當中間分支之LED之數目增加時，於二個方向驅動之LED之數目相對地增加，顯著地改善關於所使用之LED之數目之發光效率，結果能夠減少於AC電壓用來獲得所希 望發光度程度之LED之數目。例示於第76(b)圖中之LED驅動電路具有一種使得串聯連接之二個LED配置在例示於第76(a)圖中之LED驅動電路中之各中間分支之形式。對應之LED串聯配置為具有於AC電壓之第一半週期沿著A1-C1-C1’-B2-C2-C2’-A3-C3-C3’-B4-C4-C4’-A5之第一電流迴路，以及對應之LED串聯配置為具有於AC電壓之第二半週期沿著B1-C1-C1’-A2-C2-C2’-B3-C3-C3’-A4-C4-C4’-B5之第二電流迴路。於依照本範例形式之LED驅動電路中，8個LED(C1、C1’、C2、C2’、C3、C3’、C4、C4’)屬於中間分支。也就是說，LED(C1、C1’、C2、C2’、C3、C3’、C4、C4’)通常涉及在第一和第二電流迴路中，以便在AC電壓之整個週期內之連續操作相較於例示於第76(a)圖中之LED驅動電路者為雙倍。因此，因為於包含總共18個LED之LED驅動電路中之8個LED(C1、C1’、C2、C2’、C3、C3’、C4、C4’)於AC電壓之整個週期期間驅動，因此能夠確保於實際梯形網路電路中連續發射光之13個LED(LED使用效率：大約72%)。於此示範實施例中，相較於前示範實施例，則能夠獲得減少使用LED數目之甚至更大效果。
例示於第76(c)圖中之LED驅動電路具有一種使得LED(A1’、B2’、C3’)配置為串聯連接於第76(a)圖中例示之LED驅動電路中之第一分支、第二分支、和第三中間分支之形式。對應之LED串聯配置為具有於AC電壓之第一半週期沿著(A1,A1’)-C1-(B2,B2’)-C2-A3-(C3,C3’)- B4-C4-A5之第一電流迴路，而對應之LED串聯配置為具有於AC電壓之第二半週期沿著B1-C1--A2-C2--B3-(C3,C3’)-A4-C4-C4’-B5之第二電流迴路(於此情況，於括號內表示之LED彼此並聯連接)。定位於中間分支中之LED之數目之增加觸發驅動於二個方向之LED之增加，因此其就改善LED使用效率而言係有利的。然而，若僅增加定位於中間分支LED之數目，則施加至屬於第一和第二分支之LED之反向電壓將增加，因此當各自的LED具有相同的標準時，較佳地，選擇性地定位二個或三個LED於中間分支。
於本發明之特定範例形式中，可以設置複數個梯形網路電路，並且於此情況，一個梯形網路之第二接觸點可以與另一個梯形網路電路之第一接觸點連接，以串聯方式連接該梯形網路電路。此種範例形式顯示於第77圖中。
參照第77圖，LED驅動電路具有其中二個梯形網路電路串聯連接之結構。也就是說，第一梯形網路電路之第二接觸點(b1)與第二梯形網路電路之第一接觸點(a2)連接，而第一梯形網路電路之第一接觸點(a1)與第二梯形網路電路之第二接觸點(b2)連接至AC電源級。而且，於本範例形式中，串聯連接之二個LED配置在該第一、第二、和中間分支。
於例示於第77圖中之LED驅動電路之情況中，對應之LED串聯配置為具有於AC電壓之第一個半週期內沿著A1-A1’-C1-C1’-B2-B2’-C2-C2’-A3-A3’(第一梯形網路電 路)-B4-B4’-C3-C3’-A5-A5’-C4-C4’-B6-B6’(第二梯形網路電路)之第一電流迴路，以及對應之LED串聯配置為具有於AC電壓之第二個半週期內沿著B1-B1’-C1-C1’-A2-A2’-C2-C2’-B3-B3’(第一梯形網路電路)-A4-A4’-C3-C3’-B5-B5’-C4-C4’-A6-A6’(第二梯形網路電路)之第二電流迴路。
於依照本範例形式之LED驅動電路中，8個LED(C1、C1’、C2、C2’、C3、C3’、C4、C4’)屬於中間分支。也就是說，LED(C1、C1’、C2、C2’、C3、C3’、C4、C4’)通常涉及於第一和第二電流迴路中，以便在AC電壓之整個週期內連續操作相較於例示於第76(a)圖中之LED驅動電路者為二倍。於此種方式，用於依照本發明之梯形網路結構中之AC驅動之LED配置可以應用於各種形式。
於本發明之另一個態樣中，於如上述之各種梯形網路結構中，LED驅動電路能夠實施為具有複數個LED之LED陣列裝置。也就是說，於依照本發明之LED陣列裝置中，K(K≧3，其中K為整數)個第一LED並聯連接為具有n個第一中間接觸點，具有相同極性之電極連接至該等第一中間接觸點於第一和第二接觸點之間。L(L≧3，其中L為整數)個第二LED並聯連接為具有n個第二中間接觸點，具有相同極性之電極連接至該等第二中間接觸點於該第一和第二接觸點之間，以及具有與該第一和第二接觸點連接之第一LED之電極之相反極性之電極與該第一和第二接觸點連接。
而且，連接對應於電路之中間分支之M(M≧n，其中M為整數)個第三LED，使得具有與第一和第二LED之電極之相反極性之電極與相同的第m個第一和第二中間接觸點連接(此處，M為定義從第一接觸點開始之n個第一和第二中間接觸點之次序之正整數)。第一和第二LED可以一個接著一個定位於各自的中間接觸點之間。同樣情況，第三LED可以一個接著一個連接於第一和第二中間接觸點之間。
如果需要，複數個第三LED可以連接於至少一個第一和第二中間接觸點之間，而第三LED可以串聯或並聯連接於至少一個第一和第二中間接觸點之間(參看第76(b)或76(c)圖)。
為了解釋依照本發明之梯形網路LED驅動電路減少使用LED之數目之效果，藉由使用相同的LED所需用來滿足特定輸出條件之LED之數目與相關技術之AC驅動型LED電路(雙極電路和橋式網路電路)之數目作比較，以證明上述說明之差異。
第78(a)圖顯示依照相關技術之LED驅動電路之例子，而第78(b)和78(c)圖顯示依照本發明之LED驅動電路之例子。
例示於第78(a)圖中之LED驅動電路為用於一般AC驅動之反向並聯電路，其具有其中以反向並聯方式配置之LED 3130A和3130B串聯連接而具有複數個級(S)之結構。如表1中所示，雖然整體堆疊增加，但是連續驅動LED之數目對於使用之LED之數目(LED使用效率)為50%。
例示於第78(b)圖中之LED驅動電路為橋式電路，其具有在各分支配置一個LED之結構。單一堆疊包含5個LED(3140A、3140B、3140C、3140D、3140E)，以及複數個堆疊能夠連接以具有所希望之輸出。如表1中所示，橋式網路LED電路之使用效率為60%，無關堆疊之數目。此是因為不像反向並聯配置，設置在中間分支之LED 3140E能夠連續驅動於二個方向。
於例示於第78(c)圖中之梯形網路LED驅動電路之情況，如上述參考第76(a)圖之說明，總共8個LED可以使用於具有二個堆疊之梯形網路電路，和連續驅動5個LED，導致62.5%之高使用效率。而且，如表1中所示，當堆疊之數目於梯形網路LED驅動電路中增加時，於二個方向被驅動之LED數目之比率增加，而因此LED使用效率漸漸地增加。
因此，當要求9個LED之輸出時，例示於第78(a)圖 之反向並聯LED電路需要總共18個LED，而橋式網路LED電路藉由連接3個堆疊而需要總共15個LED。相較之下，依照本發明之梯形網路LED電路能夠藉由連接3個堆疊而提供具有總共14個LED之所希望之光量(9個LED)，使得甚至當相較於橋式網路LED電路時亦能夠進一步減少所需要之LED之數目。
此種改善效果進一步增加較大輸出規格。也就是說，當要求63個LED輸出時，反向並聯電路和橋式網路電路分別需要126個LED和105個LED以形成AC驅動電路，但是該梯形網路LED電路僅需要95個LED。相較於相關技術實例，分別減少了31個LED和10個LED。
對於此改善之理由是因為於橋式LED電路之情況，至少二個或更多個LED定位通常驅動於二個方向之LED間之電流迴路中。同時於梯形網路LED電路之情況，最少之一個LED足夠配置在通常使用之LED之間。也就是說，相較於於橋式網路電路中，於梯形網路LED電路中所需常同用於二個方向之LED間之最少數量之LED較少。因此相較於橋式LED電路結構，梯形網路LED電路具有其中能於二個方向常用整體較大數量之LED之結構。
第79(a)圖顯示依照相關技術之LED驅動電路之另一個例子，而第79(b)圖顯示依照本發明之LED驅動電路之另一個例子。
第79(a)和79(b)圖相似於第78(b)和7b(c)圖，但是不同處在於在各中間分支中配置二個串聯連接之LED。也 就是說，增加連續驅動之LED之數目至相同程度。能夠參照第76(b)圖中例示之組構以理解例示於第79(b)圖中之梯形網路LED電路。
因此，當要求16個LED之輸出時，例示於第78(a)圖中之反向並聯LED電路總共需要32個LED，而例示於第79(a)圖中之橋式網路LED電路總共需要34個LED。相較之下，依照本發明之梯形網路LED電路能夠提供具有總共32個LED之所希望之光量(16個LED)，因此甚至當相較於橋式網路LED電路時亦能夠進一步減少使用之LED之數目。
此種改善效果進一步增加較大輸出規格。也就是說，當要求52個LED輸出時，反向並聯電路和橋式網路電路分別需要104個LED和78個LED，以形成AC驅動電路。同時，該梯形網路LED電路僅需要70個LED，且當相較於相關技術實例，則分別減少了34個LED和80個LED。
於此種方式，梯形網路LED驅動電路能夠顯著地減少 用於AC驅動條件下，與使用橋式結構、以及存在之反向並聯結構相同輸出之LED之數目。
現在將說明依照本發明之各種範例形式之能夠藉由自動調整於表面光源設備中之LED之亮度而減少電力消耗之LED自動發光設備，和使用發光裝置封裝件之背光單元。
第80圖為依照本發明之示範實施例之LED自動發光設備之示意方塊圖。參照第80圖，依照本發明之示範實施例之LED自動發光裝置包含：周圍亮度檢測單元3200，以檢測周圍亮度；發光控制器3300，以依照根據由周圍亮度檢測單元3200之檢測所產生之檢測電壓Vd之大小控制驅動；以及發光驅動單元3400，以依照發光控制器3300之驅動之控制產生LED驅動電流。而且，LED自動發光設備包含複數個LED，並且可以包含依照來自發光驅動單元3400之驅動電流驅動之LED單元3500。
周圍亮度檢測單元3200包含：靈敏度設定單元3210，以設定用來檢測周圍亮度之檢測靈敏度；以及光感測器單元3220，以接收外部的光並且用由靈敏度設定單元3210設定之檢測靈敏度檢測周圍亮度。光感測器單元3220可以包含光電晶體PT，該光電晶體PT具有連接至電源級且從該電源級接收操作電力Vcc之集極，用來接收外部光之基極，和連接至靈敏度設定單元3210之射極。靈敏度設定單元3210可以與光電晶體PT之射極連接，並且包含能夠由使用者調整之可變電阻器和與該可變電阻器串聯連接之電阻器。
周圍亮度檢測單元3200檢測周圍亮度，並且輸出檢測電壓Vd至發光控制器3300。舉例而言，當周圍亮度檢測單元3200包含靈敏度設定單元3210和光感測器單元3220時，靈敏度設定單元3210可以設定檢測靈敏度，用來檢測關於光感測器單元3220之周圍亮度。光感測器單元3220可以接收外部光，並且用由靈敏度設定單元3210設定之檢測靈敏度檢測周圍亮度。於此情況，光感測器單元3220可以包含光電晶體PT，該光電晶體PT具有連接至電源級且從該電源級接收操作電力Vcc之集極、用來接收外部光之基極、和連接至靈敏度設定單元3210之射極。亦於此情況，當光電晶體PT接收外部光時，其連接為使電流(I)從操作電源Vcc流至光電晶體PT和靈敏度設定單元3210。也就是說，藉由靈敏度設定單元3210檢測電流(I)作為檢測電壓Vd，以及於此情況，當靈敏度設定單元3210與光電晶體PT之射極連接並且包含能夠由使用者調整之可變電阻器和電阻器時，可以藉由依照該可變電阻器之電阻值流動之電流(I)改變檢測電壓Vd之傾斜。
發光控制器3300可以包含A/D轉換器3310，以將依照由周圍亮度檢測單元3200之檢測所產生之類比檢測電壓Vd轉換成數位檢測電壓；和微電腦3320，以依照來自A/D轉換器3310之數位檢測電壓Vd之大小控制驅動。若轉移自A/D轉換器3310之數位檢測電壓Vd低於預先設定之第一參考電壓，則微電腦3320依照第一參考電壓與數位檢測電壓Vd間之電壓差大小產生預先設定之驅動電流。同 時，若轉換自A/D轉換器3310之數位檢測電壓Vd不低於預先設定之第一參考電壓，則微電腦3320可以停止發光驅動。
發光控制器3300依照由周圍亮度檢測單元3200檢測為依據而產生之檢測電壓Vd之大小控制發光驅動單元3400之驅動。舉例而言，當發光控制器3300包含A/D轉換器3310和微電腦3320時，A/D轉換器3310將依照由周圍亮度檢測單元3200檢測所產生之類比檢測電壓Vd轉換成數位檢測電壓，並且輸出該電壓至微電腦3320。微電腦3320可以依照轉移自A/D轉換器3310之數位檢測電壓Vd之大小控制驅動。
發光驅動單元3400依照由發光控制器3300驅動之控制產生LED驅動電流，並且供應該產生之LED驅動電流至LED單元3500。結果，當有許多外部光量(亦即，光數量或輻射強度)時，藉由發光驅動單元3400而產生小驅動電流。同時，當有少量光量時，藉由發光驅動單元3400而產生大驅動電流。如此一來，LED單元3500可以包含複數個LED，而該複數個LED依照傳送自發光驅動單元3400之驅動電流而驅動。於如上所述之本發明之示範實施例中，能夠依照外部光量調整LED亮度，並且減少電力消耗。
第81圖為例示於第80圖中之LED自動發光裝置之操作流程圖。於第81圖中，於步驟S1，接收檢測電壓Vd。於步驟S2，比較數位檢測電壓Vd與預先設定之第一參考電壓。於步驟S3，當數位檢測電壓Vd小於預先設定之第 一參考電壓時，依照該第一參考電壓與該數位檢測電壓Vd間之電壓差之大小，產生預先設定之驅動電流，以控制發光之亮度。於步驟S4。當數位檢測電壓Vd不低於預先設定之第一參考電壓時，則可以停止發光驅動。於步驟S5，決定是否停止操作。若不停止操作，則重複實施步驟S1至步驟S3，而當停止操作時，則終止整個過程。
參照第80和第81圖，微電腦3320接收來自A/D轉換器3310之數位檢測電壓Vd(S1)，並且比較數位檢測電壓Vd與預先設定之第一參考電壓(S2)。若來自A/D轉換器3310之數位檢測電壓Vd低於預先設定之第一參考電壓，則依照該第一參考電壓與該數位檢測電壓Vd間之電壓差之大小產生預先設定之驅動電流，以控制發光之亮度(S3)。若來自A/D轉換器3310之該數位檢測電壓Vd不低於預先設定之第一參考電壓，則微電腦3320可以停止發光驅動(S4)。同時，微電腦3320決定是否停止操作，而若不停止操作，則微電腦3320重複實施步驟S1至步驟S3，而若停止操作，則微電腦3320終止整個過程(S5)。
第82圖為顯示依照本發明之示範實施例之照明之外部強度-檢測電壓關係之圖。第82圖為顯示依照本發明之示範實施例之照明之外部強度-檢測電壓關係之圖，用來說明周圍亮度檢測單元3200之操作。照明之外部強度-檢測電壓之圖顯示當照明之外部強度變成較高時，檢測電壓增加。參考例示於第82圖中之照明之外部強度-檢測電壓關係，應該注意的是當照明之外部強度增加時，檢測電壓由 周圍亮度檢測單元3200檢測為高。
第83圖為顯示依照靈敏度設定之各種照明之外部強度-檢測電壓關係之圖。第83圖顯示照明之外部強度-檢測電壓關係之傾斜係依照由本發明之示範實施例之周圍亮度檢測單元3200之靈敏度設定單元3210設定之靈敏度為依據而改變。於第83圖中，G1為具有中等傾斜之照明之外部強度-檢測電壓關係圖，G2為具有最大傾斜之照明之外部強度-檢測電壓關係圖，而G3為具有最小傾斜之照明之外部強度-檢測電壓關係圖。
參照第83圖，當周圍亮度檢測單元3200之靈敏度設定單元3210藉由調整可變電阻而不同地設定靈敏度時，照明檢測之外部強度-電壓關係圖之傾斜改變為譬如G1、G2、和G3。舉例而言，於一般的情況，可以設定對應於圖G1之靈敏度。當外部光量大並且激烈改變時，可以設定對應於圖G2之靈敏度。當外部光量小並且較少改變時，可以設定對應於圖G3之靈敏度。
現在將參照第84至89圖說明包含發光裝置用於車輛之頭燈和具有該發光裝置用作為光源之發光裝置封裝件。
第84圖為依照本發明之示範實施例的用於車輛之頭燈之分解透視圖，而第85圖為顯示例示於第84圖中用於車輛之頭燈之組合結構之剖面圖。
如第84圖中所示，依照本發明之示範實施例之用於車輛之頭燈3600包含發光裝置封裝件3610(3610-1、3610-2、3610-3)、反射單元3620、透鏡單元3630、和熱 釋放單元3640。發光裝置封裝件3610安裝在熱釋放單元3640之上部，以及當發光裝置封裝件3610與外部電源(未顯示)電性連接時，其用作為用來發射光之光源。
現在將詳細說明發光裝置封裝件3610(3610-1、3610-2、3610-3)之各種結構。首先，將參照第86至88圖說明具有樹脂層包含螢光體之結構之發光裝置封裝件如下。
第86(a)圖為依照本發明之一個示範實施例之發光裝置封裝件之平面圖，第86(b)圖為第86(a)圖中之發光裝置封裝件之剖面圖，而第86(c)圖和第86(d)圖為顯示其中發光裝置晶片安裝於第86(a)圖中之發光裝置封裝件中之修改狀態之平面圖。
第87(a)圖為依照本發明之另一個示範實施例之發光裝置封裝件之平面圖，第87(b)圖為第87(a)圖中之發光裝置封裝件之剖面圖，而第87(c)圖和第87(d)圖為顯示其中發光裝置晶片安裝於第87(a)圖中之發光裝置封裝件中之修改狀態之平面圖。
如第86和87圖中所示，發光裝置封裝件3610和3610-1包含一個或多個發光裝置晶片3612、具有發光裝置晶片3612安裝於其上並且具有一個或多個連接端子3613之基板3611、以及包含螢光體並且密封覆蓋發光裝置晶片3612和連接端子3613之樹脂層3614。發光裝置晶片3612為一種安裝於基板3611之上表面上之半導體裝置，並且藉由從外部電源施加電力而輸出某種波長之光。如第 86(a)、86(b)、87(a)和87(b)圖中所示，複數個發光裝置晶片3612可以設置於基板3611之中央部分。於此情況，較佳地，發光裝置晶片3612排成藍色LED、紅色LED、和綠色LED之組合之陣列，以輸出白光。然而，本發明不受限於此種情況，以及如第86(c)和87(c)圖中所示，單一發光裝置晶片3612’可以設置於基板3611之中央部分。於此情況，較佳地，發光裝置晶片3612’為藍色LED或UV LED，並且透過樹脂層之螢光體輸出白光(將作說明)。
而且，如第86(d)和87(d)圖中所示，根據較長之發光裝置晶片3612”，較短之發光裝置晶片3612可以以對稱方式設置在設置在基板3611之中央部分之較長之發光裝置晶片3612”之二側。於此情況，設置在基板3611之中央部分之較長之發光裝置晶片3612”可以具有較設置在其二側之發光裝置晶片3612長1.5倍至2倍之長度。較佳地，發光裝置晶片3612”為綠色LED，但是不受限於此種情況。發光裝置晶片3612與圖案化於基板3611之上表面上之連接端子3613依照透過金屬線3619之引線結合方法電性連接。
如例示依照本發明之一個示範實施例例示之發光裝置封裝件3600之第86(a)和86(b)圖所示，基板3611包含凹部3618，發光裝置晶片3612和連接端子3613安裝於凹部3618中。凹部3618沿著向下斜向發光裝置晶片3612和連接端子3613之內周圍表面形成反射面3616。可以藉由透過雷射去除製程或者蝕刻而壓陷基板3611之上表面 具有某尺寸而形成凹部3618，或者藉由以突出方式沿著基板3611之上表面之邊緣模製具有某高度之樹脂3617以形成反射面3616而形成凹部3618。較佳地，為了有效地執行反射面3616，具有高反射率之反射膜可以設置在反射面3616之表面上。
凹部3618以包含螢光體之樹脂層3614填滿，以整體地密封基板3611連同發光裝置晶片3612、金屬線3619、和連接端子3613之上表面，由此保護配置在凹部3618內之發光裝置晶片3612。於此情況，於發光裝置封裝件3600中，發光裝置晶片3612之上表面和側表面以及發光裝置晶片3612間之空間藉由樹脂層3614而密封。
如此一來，能夠解決相關技術之其中螢光體僅被塗佈於連續配置之發光裝置晶片之上表面上之發光裝置封裝件造成照射光看似不連續地分離而非連續的之問題。
同時，如第87(a)和87(b)圖中所示，依照本發明之另一個示範實施例例示之發光裝置封裝件3610-1，於基板3611之平坦上表面上模製具有某大小和高度之樹脂層3614，以整體地密封發光裝置晶片3612和連接端子3613。而且，於此情況，於發光裝置封裝件3610-1中，發光裝置晶片3612之上表面和側表面以及發光裝置晶片3612間之空間藉由樹脂層3614而密封。
現在將參照第88和89圖說明為了轉換發射自發光裝置晶片之光之波長，具有螢光體包含於樹脂層之上表面中之結構之發光裝置封裝件。第88(a)圖例示於第86(a)圖中 之另一個範例發光裝置封裝件之平面圖，第88(b)圖為第88(a)圖中之發光裝置封裝件之剖面圖，而第88(c)圖為顯示第88(b)圖之修改之剖面圖。
例示於第88圖中之發光裝置封裝件3610-2除了包含螢光體之螢光體層設置在樹脂層之上部分之外，其他具有與第86圖中者實質相同的配置。於是，現在將省略與第86圖之實施例者同樣部分之說明，並且將僅說明與第88圖之實施例中不同的組構。
如第88圖中所示，填滿凹部3618並且整體密封基板3611連同發光裝置晶片3612、金屬線3619、和連接端子3613之上表面之樹脂層3614不包含螢光體，但是樹脂層3614具有與螢光體相同的功能。這在於樹脂層3614像第86圖之實施例般整體密封發光裝置晶片3612連同連接端子3613之上表面、側表面和發光裝置晶片3612間之空間。包含螢光體之螢光體層3615形成在樹脂層3614上，並且轉換發射自發光裝置晶片3612之光之波長。設置在樹脂層3614上之螢光體層3615可以塗佈在樹脂層3614之外表面上，或者可以以層形式附接於樹脂層3614之外表面上。於此情況，螢光體層3615較佳包含一個或多個堆疊層。
如第88(b)圖中所示，為了轉換光之波長，螢光體分散地包含於螢光體層3615中。螢光體層可以以混合的方式包含一種或多種之藍色、綠色、紅色、和黃色螢光體。而且，如第88(c)圖中所示，當螢光體層堆疊為多層結構時(第88(c)圖顯示堆疊了三層結構，但是本發明不受限於此 種情況)，堆疊之螢光體層3615於各層中可以包含所有相同的螢光體或不同的螢光體。較佳地，螢光體層3615依照波長之長度依序堆疊，而使得較短波長之螢光體層定位在上端，而較長波長之螢光體層定位在下端。
舉例而言，當發光裝置晶片3612為UV發光裝置晶片時，可以藉由混合發射紅光(R)之螢光體與樹脂而形成第一螢光體層3615’-1於發光裝置晶片3612上。作為發射紅光(R)之螢光體，可以使用由紫外線激發時發射具有600 nm至700 nm之發射峰值範圍之光之螢光體(或螢光的材料)。第二螢光體層3615’-2堆疊於第一螢光體層3615’-1上，並且可以藉由混合發射綠光(G)之螢光體與樹脂而形成。作為發射綠光(G)之螢光體，可以使用由紫外線激發時發射具有500 nm至550 nm之波長範圍之光之螢光體(或螢光的材料)。第三螢光體層3615’-3堆疊於第二螢光體層3615’-2上，並且可以藉由混合發射藍光(B)之螢光體與樹脂而形成。作為發射藍光(B)之螢光體，可以使用在紫外線激發時發射具有420 nm至480 nm之波長範圍之光之螢光體(或螢光的材料)。
發射自UV LED晶片之紫外線透過上述組構激發於第一螢光體層3615’-1、第二螢光體層3615’-2、和第三螢光體層3615’-3中之不同類型之螢光體。如此一來，自螢光體層分別發射出紅光(R)、綠光(G)、和藍光(B)，以及結合三種顏色之光束形成白光(W)。尤其是，用來轉換紫外線之螢光體層形成為多層(亦即，三層)，而於此情況，發射 最長波長(亦即，紅光(R))之第一螢光體層3615’-1為堆疊於UV發光裝置晶片3612上之第一層，而各發射較短波長之光(亦即，綠光(G)和藍光(B))之第二和第三螢光體層3615’-2和3615’-3被依序形成在第一螢光體層3615’-1之頂端上。
於此種方式，因為包含發射紅光(R)具有最低光轉換效率之螢光體之第一螢光體層3615’-1定位於最靠近UV LED晶片3612，於第一螢光體層之光轉換效率能夠變成相對地高，因此能夠改善LED晶片3612之整體光轉換效率。
LED晶片3612為發射具有420 nm至480 nm之波長範圍作為激發光之藍光(B)之LED晶片，則形成在LED晶片3612上之第一螢光體層3615’-1藉由混合發射紅光(R)之螢光體與樹脂而形成，而堆疊在第一螢光體層3615’-1上之第二和第三螢光體層3615’-2和3615’-3藉由混合發射綠光(G)或黃光(Y)之螢光體於樹脂中而形成。
透過此種配置，發射自LED晶片3612之藍光(B)激發包含於第一螢光體層3615’-1中之螢光體以發射紅光(R)，並且激發包含於第二和第三螢光體層3615’-2和第3615’-3中之螢光體以發射綠光(G)或黃光(Y)。於此種方式，發射自多層螢光體層之紅光(R)和綠光(G)(或黃光(Y))與產生自LED晶片3612之藍光(B)結合以形成白光(W)。
第89(a)圖為顯示例示於第87(a)圖中之發光裝置封裝件之另一個實例之平面圖，第89(b)圖為例示於第89(a)圖中之發光裝置封裝件之剖面圖，而第89(c)圖為顯示第 89(b)圖之修改之剖面圖。
例示於第89圖中之發光裝置封裝件3610-3除了包含螢光體之螢光體層設置在樹脂層之外表面之外，其餘具有與例示於第87圖中之實施例實質相同之組構。因此，將省略與第87圖之實施例者相同部分之說明，而僅將說明與第89圖之實施例不同之組構。
如第89圖中所示，設置在基板3611之平坦上表面上之樹脂層3614整體密封基板3611之上表面連同發光裝置晶片3612、金屬線3619，以及連接端子3613不包含螢光體。例示於第89圖中之實施例相同於第75圖中者在於設置在樹脂層3614之上表面之螢光體層3615包含螢光體。
也就是說，如第89(b)圖中所示，包含於螢光體層3615中之螢光體能夠以混合的方式包含一個或多個藍色、綠色、紅色和黃色螢光體。而且，如第89(c)圖中所示，當螢光體層堆疊為多層結構(第89(c)圖顯示堆疊了三層，但是本發明不受限於此種情況)時，堆疊之螢光體層3615對於各層可以包含所有相同的螢光體或不同的螢光體。
螢光體層3615可以依照波長之長度被依序堆疊，而使得較短波長之螢光體層定位在上端，而較長波長之螢光體層被定位在下端。螢光體層3615之詳細結構相同於第88(b)圖和第88(c)圖中之螢光體層3615，因此省略其詳細說明。
熱釋放單元3640包含散熱器3641和冷卻風扇3642，並且形成在發光裝置封裝件3610、3610-1、3610-2、和 3610-3之上部分，以釋放產生自發光裝置封裝件3610、3610-1、3610-2、和3610-3之熱。
詳言之，散熱器3641具有安裝在其上之發光裝置封裝件3610(3610-1、3610-2、和3610-3)，並且釋放產生自發光裝置封裝件3610(3610-1、3610-2、和3610-3)之高溫度之熱。為了具有較大的表面積，散熱器3641可以包含形成在其下表面上之複數個凹部。冷卻風扇3642可以安裝在散熱器3641之下側，以增加散熱器3641之熱釋放效率。
反射單元3620設置在發光裝置封裝件3610(3610-1、3610-2、3610-3)和熱釋放單元3640之上側，以引發和反射輸出自發光裝置封裝件3610(3610-1、3610-2、3610-3)之光。如第84和85圖中所示，反射單元3620於其剖面具有圓頂狀，以導引發射自發光裝置晶片3612之光朝向車輛之前側，並且具有開口前側以讓反射光輸出至外部。
依照本發明之示範實施例之用於車輛之頭燈3600進一步包含外殼3650用來固定地支撐熱釋放單元3640和反射單元3620。詳言之，外殼3650包含形成在其一個表面上之中央孔3653以讓熱釋放單元3640結合和安裝於其中，以及形成在另一表面上之前孔3652，該另一表面與該一個表面整體連接並且彎曲成直角以讓反射單元3620被固定地定位於發光裝置封裝件3610(3610-1、3610-2、3610-3)之上側。
如此一來，因為反射單元3620固定至外殼3650，而使得反射單元3620之開口前側對應於前孔3652，使反射 自反射單元3620之光穿過前孔3652以便向外部輸出。
包含空心導引件3632和透鏡3631之透鏡單元3630於從反射單元3620反射光後外部消散光輸出。詳言之，導引件3632沿著外殼3650之前孔3652安裝，並且於從反射單元3620反射後光導引其通過前孔3652至前側。導引件3632具有中空圓柱狀結構以容裝透鏡3631在其中，並且為透過注射成型之塑料注塑之產品。
透鏡3631安裝在導引件3632之前面，以折射和散射光朝向車輛之前側。較佳地，透鏡單元3630由透明材料製成。
依照本發明之各種範例形式之譬如背光單元、用於車輛之頭燈等之發光裝置使用依照本發明之第一至第十三個示範實施例之發光裝置封裝件，而各發光裝置封裝件包含波長轉換單元或樹脂包裝單元，該波長轉換單元或樹脂包裝單元包含依照本發明所合成之由實驗式(Sr,M)2 SiO4 -x Ny ：Eu所表示之無機化合物之至少一種紅色螢光體，其中M為單價和二價元素之至少其中一種，0<x<4，和y=2x/3，並且吸收發射自LED晶片之光，以發射具有大約600 nm至大約700 nm之發射峰值波長範圍之光。
如上述所提出之說明，依照本發明之示範實施例，因為紅色螢光體包含由實驗式(Sr,M)2 SiO4 -x Ny ：Eu所表示之無機化合物，因此其能夠發射具有高發光特性和良好的熱和化學穩定性之長波長之紅光。
雖然本發明已經顯示和說明本發明之示範實施例，但 是可以作修飾和改變而仍不偏離由所附申請專利範圍所定義之本發明之精神和範疇對於熟悉此項技術者將是明顯的。
100、200、300、410、410’、500、600、700、930、1820、1903、2003、2103、2203、2402‧‧‧發光裝置(發光元件)
101‧‧‧Si-Al合金基板
102‧‧‧黏接金屬層
103‧‧‧反射金屬層
104‧‧‧p型半導體層
105、260、360‧‧‧主動層
106‧‧‧n型半導體層
107‧‧‧n側電極
110‧‧‧晶種金屬層
120‧‧‧保護層
122‧‧‧導電層
123‧‧‧接觸層
150‧‧‧藍寶石基板
210、310‧‧‧導電基板
220、320‧‧‧第一電極層
230、330‧‧‧絕緣層
240、340‧‧‧第二電極層
245‧‧‧暴露區域
247、347‧‧‧電極墊部分
250、350‧‧‧第二半導體層
270、370‧‧‧第一半導體層
280、380‧‧‧接觸孔
290、390‧‧‧接觸面積
345‧‧‧電性連接部分
401、401’‧‧‧晶片晶粒
402、402’‧‧‧焊墊
403、403’、502、602、702、1830‧‧‧波長轉換部分
420、421、920、1432a、1432b、1542a、1542b、1652a、1652b、1762a、1762b‧‧‧引線框架
425、940、1007、3619‧‧‧焊線(金屬線)
501、601、701、1435、1545、1655、1765、2935‧‧‧LED晶片
503a、603a、703a‧‧‧第一電極
503b、603b、703b‧‧‧第二電極
504a、604a、704a‧‧‧第一電力連接部分
504b、604b、704b‧‧‧第二電力連接部分
505、1005、2401、2600、2603、2832、2931、3611‧‧‧基板
607、706‧‧‧樹脂部分
810、1010、1110、1210‧‧‧UV LED晶片
820、1020、1120、1220‧‧‧多層螢光體層
821、1021、1121、1221‧‧‧第一螢光體層
822、1022、1122、1222‧‧‧第二螢光體層
823、1023‧‧‧第三螢光體層
900、1100、1200、1400、1540、1600、1700、1801、2520‧‧‧發光裝置封裝件
910、1810‧‧‧封裝件主體
950、2936‧‧‧樹脂包裝單元
960、1330、1549‧‧‧螢光體
970‧‧‧反射杯
1003‧‧‧導線
1006、3650‧‧‧外殼
1301‧‧‧藍光源
1302‧‧‧藍光
1304、1305‧‧‧綠光
1306、1307‧‧‧紅光
1308‧‧‧白光
1309‧‧‧觀察者
1331‧‧‧第二螢光體(第二螢光體層)
1332‧‧‧第一螢光體(第一螢光體層)
1431、1541、1651、1761‧‧‧封裝件基板
1431a、1541a、1761b‧‧‧下封裝件基板
1431b、1541b、1761a‧‧‧上封裝件基板
1436、1546、1656、1766‧‧‧低折射率區
1437、1547、1657、1767‧‧‧高折射率層
1437a、1547a、1657a、1767a‧‧‧突出和凹入之圖案(不規則之圖案)
1438、1548、1658、1768‧‧‧波長轉換層
1439、1549、1769、1833‧‧‧螢光體(螢光體粒子)
1547b‧‧‧防反射層
1653a、1653b‧‧‧導電通孔
1654a、1654b‧‧‧連接墊
1811、3618‧‧‧凹部
1840‧‧‧控制器
1812‧‧‧安裝部分
1814、1815‧‧‧主端
1831‧‧‧流體容納部分(彈性管)
1832‧‧‧透明流體
1841‧‧‧儲槽
1842‧‧‧致動器
1844、1845‧‧‧輔助端子
1900、2000、2100、2200、2300、2500‧‧‧表面光源設備
1901a至1901d、2001a至2001d、2101a至2101c、2201a 至2201d‧‧‧發光模組
1904a至1904d、2004a至2004d、2104a至2104c、2204a至2204d‧‧‧連接器
2400、3000‧‧‧背光單元
2411‧‧‧反射層
2413‧‧‧側壁
2414、2540‧‧‧光片
2510‧‧‧下框架
2530、2820、2920、3050‧‧‧導光板
2550‧‧‧液晶面板
2601、2604、2831、2932‧‧‧LED封裝件
2602、2605、2700‧‧‧扁平型導光板
2701‧‧‧光接收部分
2702‧‧‧前端部分
2703‧‧‧稜鏡形狀
2704‧‧‧光輸出面
2810、2910‧‧‧下蓋
2811‧‧‧緊固部分
2821‧‧‧貫穿孔
2830‧‧‧光源設備
2840、2940‧‧‧固定單元
2841‧‧‧頭部分
2842‧‧‧主體部分
2850‧‧‧反射構件
2851‧‧‧穿透部分
2860‧‧‧光學構件
2910a‧‧‧第一貫穿孔
2930‧‧‧LED光源
2931a‧‧‧第二貫穿孔
2933‧‧‧封裝件主體
3010、3010a至3010f‧‧‧LED模組
3020、3108、3109、3110、3111、3112、3113、3114、3115、3130A、3130B、3140A、3140B、3140C、3140D、3140E‧‧‧LED
3030、3030a至3030c‧‧‧驅動器
3040‧‧‧框架
3200‧‧‧周圍亮度檢測單元
3210‧‧‧靈敏度設定單元
3220‧‧‧光感測器單元
3300‧‧‧發光控制器
3310‧‧‧A/D轉換器
3320‧‧‧微電腦
3400‧‧‧發光驅動單元
3500‧‧‧LED單元
3600‧‧‧頭燈(發光裝置封裝件)
3600-1、3600-2、3600-3、3610(3610-1、3610-2、3610-3)‧‧‧發光裝置封裝件
3612、3612’‧‧‧發光裝置晶片
3612”‧‧‧較長發光裝置晶片
3613‧‧‧連接端子
3614‧‧‧樹脂層
3615‧‧‧螢光體層
3615’-1‧‧‧第一螢光體層
3615’-2‧‧‧第二螢光體層
3615’-3‧‧‧第三螢光體層
3616‧‧‧反射面
3617‧‧‧樹脂
3620‧‧‧反射單元
3630‧‧‧透鏡單元
3631‧‧‧透鏡
3632‧‧‧導引
3640‧‧‧熱釋放單元
3641‧‧‧散熱器
3642‧‧‧冷卻風扇
3652‧‧‧前孔
3653‧‧‧中央孔
a、b‧‧‧第一和第二接觸點
c1、c2、c3、c4、d1、d2、d3、d4‧‧‧中間接觸點
I‧‧‧電流
L1、L2‧‧‧電流迴路
PT‧‧‧光電晶體
Vd‧‧‧電壓
由以下詳細說明，配合所附圖式，將更清楚了解本發明之上述和其他態樣、特徵和其他優點，其中：
第1至3圖為顯示依照本發明之第一個示範實施例之(Sr,M)2 SiO4 -x Ny 螢光體之發射光譜、XRD光譜、和EDX成分分析結果之圖式。
第4圖為依照本發明之第二和第三個示範實施例之(Sr,M)2 SiO4 -x Ny 螢光體之發射光譜。
第5(a)和5(b)圖分別為依照本發明之第二和第三個示範實施例之(Sr,M)2 SiO4 -x Ny 螢光體之EDX成分分析結果之圖式。
第6圖為顯示依照本發明之第四至第六個示範實施例之(Sr,M)2 SiO4 -x Ny 螢光體之發射光譜之圖式。
第7(a)、7(b)和7(c)圖分別為顯示依照本發明之第一、第七、第八、第九、和第十個示範實施例之(Sr,M)2 SiO4 -x Ny 螢光體之發射光譜之圖式。
第8圖為顯示依照本發明之第五和第七個示範實施例之(Sr,M)2 SiO4 -x Ny 螢光體之發射光譜之圖式。
第9圖為依照本發明之第一個範例形式之發光裝置封裝件之側剖面圖。
第10至28圖為依照本發明之第一和第二個示範實施 例之發光裝置之側剖面圖。
第29和30圖為依照本發明之第三個示範實施例之具有垂直和水平結構之發光裝置之平面和剖面圖。
第31圖為依照本發明之第四個示範實施例之具有垂直和水平結構之發光裝置之剖面圖。
第32(a)至32(g)為顯示依照本發明之第五個示範實施例製造發光裝置之製程方法之連續剖面圖。
第33(a)至33(f)圖為顯示依照本發明之第六個示範實施例製造發光裝置之製程方法之連續剖面圖。
第34圖為示意地顯示依照本發明之第七個示範實施例之發光裝置之剖面圖。
第35圖為示意地顯示於使用本發明之第七個示範實施例之發光裝置之第四個範例形式中之發光裝置封裝件之剖面圖。
第36和37圖為示意地顯示依照本發明之第八和第九個示範實施例之發光裝置之剖面圖。
第38和39圖為顯示依照本發明之第五和第六個範例形式施行於電燈和晶片形式之發光裝置封裝件之剖面圖。
第40和41圖說明依照本發明之第七和第八個範例形式之發光裝置封裝件之部分結構。
第42圖為示意地說明例示於第41圖之依照本發明之第八個範例形式之發光裝置封裝件之概念圖。
第43圖為詳細地說明依照本發明之第八個示範實施例之發光裝置封裝件之操作原理之示意圖。
第44圖為顯示使用於本發明之第八個範例形式之發光裝置封裝件之綠色螢光體(第二螢光體)與紅色螢光體(第一螢光體)之間能量轉移之示意圖。
第45圖為顯示依照本發明之第九個範例形式之發光裝置封裝件之剖面圖。
第46圖為說明例示於第45圖之依照本發明之第九個示範實施例之發光裝置封裝件之光摘取機制之示意圖。
第47至49圖為依照本發明之第十至十二個範例形式之發光裝置封裝件之剖面圖。
第50圖為依照本發明之第十三個範例形式之發光裝置封裝件之剖面圖。
第51圖為示意地顯示例示於第50圖中之發光裝置之波長轉換單元和控制器之透視圖。
第52和53圖為說明藉由操作例示於第50圖中之波長轉換單元和控制器而改變顏色溫度之方法之剖面圖。
第54圖為示意地顯示依照本發明之第一個範例形式之表面光源設備之發光模組之配置結構之平面圖。
第55(a)和55(b)圖繪示用於說明第54圖之發光模組之旋轉處置方案的示意圖。
第56圖為示意地顯示依照本發明之第二個範例形式之表面光源設備之發光模組之配置結構之平面圖。
第57圖為示意地顯示依照本發明之第三個範例形式之表面光源設備之發光模組之配置結構之平面圖。
第58圖為示意地顯示依照本發明之第四個範例形式 之表面光源設備之發光模組之配置結構之平面圖。
第59圖為示意地顯示依照本發明之第五個範例形式之表面光源設備之發光模組之配置結構之平面圖。第60圖為依照本發明之第一至第五個範例形式於第一個範例形式中使用表面光源設備之背光單元之剖面圖。
第61圖為依照本發明之第六個範例形式之表面光源設備之透視圖。
第62(a)和62(b)圖為用來說明依照本發明之第七個範例形式之表面光源設備之示意剖面圖。
第63圖為用來說明於第62圖中例示之扁平型導光板之示意透視圖。
第64圖為依照本發明之第二個例示性具體示範實施例之背光設備之分解透視圖。
第65圖為堆疊例示於第64圖中之背光設備後沿著線I-I’之剖面圖。
第66圖為依照本發明之第三個範例形式之LED背光設備之平面圖。
第67圖為基板被固定之前，例示於第66圖中之區域‘A’之剖面透視圖。
第68圖為基板被固定之後，例示於第66圖中之區域‘A’之剖面透視圖。
第69圖為沿著第68圖中線II-II’之剖面圖。
第70圖為示意地顯示依照本發明之第四個範例形式之背光單元之平面圖。
第71(a)和71(b)圖為顯示安裝在例示於第70圖中之LED模組上之LED組合之實例之透視圖。
第72(a)和72(b)圖為顯示依照正向電壓LED分佈之圖式。
第73和74圖為顯示例示於第70圖中之背光單元之LED模組和驅動器之各種連接結構之實例之平面圖。
第75至79圖為顯示依照本發明之各種範例形式之發光裝置驅動電路之示意圖。
第80圖為依照本發明之示範實施例之LED自動發光裝置之示意方塊圖。
第81圖為例示於第80圖中之LED自動發光裝置之操作流程圖。
第82圖為顯示例示於第80圖中之LED自動發光裝置之照明之外部強度與檢測電壓之關係之圖式。
第83圖為顯示依照用來自動發光例示於第80圖中之發光裝置之設備中設定之靈敏度，照明之各種外部強度與檢測電壓之關係之圖式。
第84圖為依照本發明之示範實施例之用於車輛之頭燈之分解透視圖。
第85圖為顯示例示於第84圖中用於車輛之頭燈之組合結構之剖面圖。
第86(a)至86(d)為用來說明具有其中使用於例示於第84圖中車輛之頭燈之樹脂層包含螢光體之結構之發光裝置封裝件的第一實例之圖式。
第87(a)至87(d)為用來說明具有其中使用於例示於第84圖中車輛之頭燈之樹脂層包含螢光體之結構之發光裝置封裝件的第二實例之圖式。
第88(a)至88(C)為用來說明具有其中使用於例示於第84圖中車輛之頭燈之樹脂層包含螢光體之結構之發光裝置封裝件的第三實例之圖式。
第89(a)圖為顯示例示於第87(a)圖中之發光裝置封裝件之另一個實例之平面圖。
第89(b)圖為例示於第89(a)圖中之發光裝置封裝件之剖面圖。
第89(c)圖為顯示第89(b)圖之修改之剖面圖。
900‧‧‧發光裝置封裝件
910‧‧‧封裝件主體
920‧‧‧引線框架
930‧‧‧發光裝置(發光元件)
940‧‧‧焊線(金屬線)
950‧‧‧樹脂包裝單元
960‧‧‧螢光體
970‧‧‧反射杯

Claims (60)

  1. 一種螢光體，包括由實驗式(Sr,M)2 SiO4 -x Ny ：Eu所表示之無機化合物，其中，M為金屬元素，0<x<4，和y=2x/3，M為從Be、Mg、Ca、Ba、Li、Na、K、Rb和Cs選出的至少一者，且M的含量不為零。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之螢光體，其中，該螢光體藉由使用藍光或紫外光波長區域作為激發源，而具有波長帶範圍為600 nm至700 nm之發射峰值。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之螢光體，其中，該螢光體藉由使用藍光或紫外光波長區域作為激發源，而具有波長帶範圍為600 nm至650 nm之發射峰值。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之螢光體，其中，該螢光體藉由使用藍光或紫外光波長區域作為激發源，而具有波長帶範圍為600 nm至620 nm之發射峰值。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之螢光體，其中，x滿足0.15≦x≦3之條件。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之螢光體，其中，x滿足0.15≦x≦1.86之條件。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之螢光體，其中，x滿足0.43≦x≦1.86之條件。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之螢光體，其中，用M取代Sr之百分比為90%或較少。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之螢光體，其中，該百分比為50%或較少。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之螢光體，其中，該百分比為30%或較少。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之螢光體，其中，該百分比為10%或較少。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之螢光體，其中，於該實驗式中之部分Si用選自由B、Al、Ga、In、Ti、Zr、Hf、Sn和Pb所組成之群組中之至少一種取代。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之螢光體，其中，Si用元素取代之比率為1/10或更少。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之螢光體，其中，該螢光體進一步包括Mn。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之螢光體，其中，Mn之量為0.1或更多。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之螢光體，其中，該螢光體進一步包括不同於該無機化合物之晶體混合物，而該無機化合物之含量為50 wt%或更多。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之螢光體，其中，該無機化合物之含量為90 wt%或更多。
  18. 如申請專利範圍第1項所述之螢光體，其中，該無機化合物具有正交系統之晶體結構。
  19. 一種用來製備紅色螢光體之方法，包含下列步驟：混合包含含Sr化合物和含M化合物之至少其中一種、含Eu化合物、含Si氧化物、和含Si氮化物之原料；以及 加熱混合物以獲得由實驗式(Sr,M)2 SiO4 -x Ny ：Eu所表示之無機化合物，其中，M為單價和二價元素之至少其中一種，0<x<4，和y=2x/3，M為從Be、Mg、Ca、Ba、Li、Na、K、Rb和Cs選出的至少一者，且M的含量不為零。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之方法，其中，該含Eu化合物可以是氧化銪(Eu2 O3 )。
  21. 如申請專利範圍第19項所述之方法，其中，該原料進一步包含碳酸錳。
  22. 如申請專利範圍第19項所述之方法，其中，該原料進一步包含選擇自由B、Al、Ga、和In所組成之群組中之至少一種之化合物。
  23. 如申請專利範圍第19項所述之方法，其中，該原料進一步包含選擇自由Ti、Zr、Hf、Sn、和Pb所組成之群組中之至少一種之化合物另外混合於其中。
  24. 如申請專利範圍第19項所述之方法，其中，該含Sr化合物是金屬、水溶性金屬鹽、氧化物、硝酸鹽、氧化物鹽、硫酸鹽、或鍶(Sr)之碳酸鹽或其混合物。
  25. 如申請專利範圍第19項所述之方法，其中，該含M之化合物是金屬、水溶性金屬鹽、氧化物、硝酸鹽、氧化物鹽、硫酸鹽、或M之碳酸鹽或其混合物。
  26. 如申請專利範圍第19項所述之方法，其中，該含Si氧化物可以是氧化矽(SiO2 )，而該含Si氮化物可以是氮化矽(Si3 N4 )。
  27. 如申請專利範圍第19項所述之方法，其中，該方法進一步包括添加溶劑於原料中。
  28. 如申請專利範圍第27項所述之方法，其中，該方法進一步包括：於混合後乾燥該混合物。
  29. 如申請專利範圍第19項所述之方法，其中，該加熱在1000℃至1800℃之溫度範圍內實施經過1至24小時。
  30. 如申請專利範圍第19項所述之方法，其中，該加熱在氮氣環境下實施。
  31. 一種用來將較短波長光轉換成較長波長光之方法，包括下列步驟：提供能夠發射紫外光或藍光之發光裝置，以及於發射光之通路上提供包含由實驗式(Sr,M)2 SiO4 -x Ny ：Eu所表示之無機化合物之螢光體，其中，M為單價和二價元素之至少其中一種，0<x<4，和y=2x/3，M為從Be、Mg、Ca、Ba、Li、Na、K、Rb和Cs選出的至少一者，且M的含量不為零。
  32. 一種用來產生白光之方法，包括下列步驟：提供能夠發射紫外光或藍光之發光裝置；於發射光之通路上提供包含由實驗式(Sr,M)2 SiO4 -x Ny ：Eu所表示之無機化合物之螢光體，其中，M為單價和二價元素之至少其中一種，0<x<4，和y=2x/3；以及混合發射自該螢光體之光與一種或多種不同顏色 之光，以形成白光，M為從Be、Mg、Ca、Ba、Li、Na、K、Rb和Cs選出的至少一者，且M的含量不為零。
  33. 一種發光裝置封裝件，包括：發光裝置，以發射激發光；以及波長轉換單元，以吸收該激發光以發射可見光，其中，該波長轉換單元包含至少一種螢光體，該螢光體具有由實驗式(Sr,M)2 SiO4 -x Ny ：Eu所表示之無機化合物，其中，M為單價和二價元素之至少其中一種，0<x<4，和y=2x/3，M為從Be、Mg、Ca、Ba、Li、Na、K、Rb和Cs選出的至少一者，且M的含量不為零。
  34. 如申請專利範圍第33項所述之發光裝置封裝件，其中，該螢光體在由該激發光激發時，發射具有600 nm至700 nm之發射峰值。
  35. 如申請專利範圍第33項所述之發光裝置封裝件，其中，該發光裝置是紫外光LED，該發光裝置封裝件進一步包含藍色螢光體和綠色螢光體，並且該發光裝置封裝件之最後輸出光是白光。
  36. 如申請專利範圍第35項所述之發光裝置封裝件，其中，該波長轉換單元包括：第一螢光體層，係形成在該發光裝置上，並且包含紅色螢光體以發射紅光；第二螢光體層，係堆疊在該第一螢光體層上，並且發射綠光；以及第三螢光體層，係堆疊在該第二螢光體層上，並且 發射藍光。
  37. 如申請專利範圍第35項所述之發光裝置封裝件，其中，該波長轉換單元包括：第一螢光體層，係形成在該發光裝置上，並且包含紅色螢光體以發射紅光；以及第二螢光體層，係堆疊在該第一螢光體層上，並且發射綠光和藍光。
  38. 如申請專利範圍第33項所述之發光裝置封裝件，其中該發光裝置是藍光LED，該發光裝置封裝件更包括綠色螢光體和黃色螢光體，且該發光裝置封裝件的最終輸出光是白光。
  39. 如申請專利範圍第37項所述之發光裝置封裝件，其中，該波長轉換單元包括：第一螢光體層，係形成在該發光裝置上，並且包含該紅色螢光體以發射紅光；以及第二螢光體層，係堆疊在該第一螢光體層上，並且發射黃光。
  40. 如申請專利範圍第33項所述之發光裝置封裝件，其中，該波長轉換單元形成用包含紅色螢光體之樹脂材料均勻地覆蓋該發光裝置之外表面。
  41. 如申請專利範圍第40項所述之發光裝置封裝件，其中，該波長轉換單元僅形成在該發光裝置之上表面上。
  42. 如申請專利範圍第40項所述之發光裝置封裝件，其中，該波長轉換單元形成在該發光裝置之上表面和側表 面上。
  43. 如申請專利範圍第33項所述之發光裝置封裝件，其中，該波長轉換單元進一步包含樹脂包裝單元以封裝該發光裝置，以及紅色包裝單元具有分佈於其中之紅色螢光體。
  44. 如申請專利範圍第43項所述之發光裝置封裝件，其中，該波長轉換單元進一步包含二種或更多種類型之藍色、綠和黃色螢光體之螢光體，以及該發光裝置封裝件之最後輸出光為白光。
  45. 一種具有發光裝置封裝件之表面光源設備，該設備包括：導光板；以及光源，係配置在該導光板之側表面，並且照射光至該導光板，其中，該光源包括：發光裝置，以發射激發光；以及波長轉換單元，以吸收該激發光以發射可見光之，其中，波長轉換包括具有由實驗式(Sr,M)2 SiO4 -x Ny ：Eu所表示之無機化合物之至少一種螢光體，其中，M為單價和二價元素之至少其中一種，0<x<4，和y=2x/3，M為從Be、Mg、Ca、Ba、Li、Na、K、Rb和Cs選出的至少一者，且M的含量不為零。
  46. 如申請專利範圍第45項所述之表面光源設備，其中，該波長轉換單元進一步包括二種或更多種類型之藍色、 綠色和黃色螢光體之螢光體，並且該發光裝置封裝件之最後輸出之光為白光。
  47. 如申請專利範圍第45項所述之表面光源設備，進一步包括：配置在導光板下方之反射板。
  48. 如申請專利範圍第45項所述之表面光源設備，進一步包括：配置在該導光板上方之光片。
  49. 一種發光設備，包括：基板；複數個光源，係安裝於該基板上；以及擴散片，係配置在該複數個光源上方，並且均勻地擴散從該光源入射之光，其中各該光源包括：發光裝置，以發射激發光；以及波長轉換單元，以吸收該激發光以發射可見光，其中，該波長轉換單元包括具有由實驗式(Sr,M)2 SiO4 -x Ny ：Eu所表示之無機化合物之至少一種螢光體，其中，M為單價和二價元素之至少其中一種，0<x<4，和y=2x/3，M為從Be、Mg、Ca、Ba、Li、Na、K、Rb和Cs選出的至少一者，且M的含量不為零。
  50. 如申請專利範圍第49項所述之發光設備，進一步包括：配置在該基板之上表面上，並且將發射自該發光裝置之光向上反射之反射層。
  51. 如申請專利範圍第49項所述之發光設備，其中，該波長轉換單元進一步包括二種或更多種類型之藍色、綠色和黃色螢光體之螢光體，並且該發光裝置封裝件之最後輸出光為白光。
  52. 一種用於車輛之頭燈，包括：發光裝置封裝件，係包括至少一個發光裝置和波長轉換單元，該波長轉換單元吸收發射自該發光裝置之光以發射可見光，並且包括具有由實驗式(Sr,M)2 SiO4 -x Ny ：Eu(M為單價和二價元素之至少其中一種，0<x<4，和y=2x/3)所表示之無機化合物之至少一種螢光體，M為從Be、Mg、Ca、Ba、Li、Na、K、Rb和Cs選出的至少一者，且M的含量不為零；反射單元，係設置在該發光裝置封裝件上方，以反射輸出自該發光裝置封裝件之光；以及透鏡單元，係輻射於反射自該反射單元之光之路徑上之光至外部。
  53. 如申請專利範圍第52項所述之頭燈，進一步包括：散熱單元，係具有該發光裝置封裝件設置在其上，並且將產生自該發光裝置封裝件之熱消散。
  54. 如申請專利範圍第52項所述之頭燈，其中，該波長轉換單元可以進一步包括二種或更多種類型之藍色、綠色和黃色螢光體之螢光體，並且該發光裝置封裝件之最後輸出之光為白光。
  55. 一種顯示設備，包括： 基板；複數個光源，係安裝於該基板上；以及其中，各該光源包括：發光裝置，以發射激發光；以及波長轉換單元，以吸收該激發光以發射可見光，其中，該波長轉換單元包括具有由實驗式(Sr,M)2 SiO4 -x Ny ：Eu所表示之無機化合物之至少一種螢光體，其中，M為單價和二價元素之至少其中一種，0<x<4，和y=2x/3，M為從Be、Mg、Ca、Ba、Li、Na、K、Rb和Cs選出的至少一者，且M的含量不為零。
  56. 一種螢光體，包括由實驗式(Sr,M)2 SiO4 -x Ny ：Ln所表示之無機化合物，其中，M為金屬元素，0<x<4，和y=2x/3，而Ln為一種或多種鑭金屬，M為從Be、Mg、Ca、Ba、Li、Na、K、Rb和Cs選出的至少一者，且M的含量不為零。
  57. 如申請專利範圍第56項所述之螢光體，其中，Ln為選擇自Ce、Pr、Eu、Tb、Yb、和Lu之至少一種。
  58. 如申請專利範圍第57項所述之螢光體，其中，Ln為Eu或Ce。
  59. 如申請專利範圍第56項所述之螢光體，其中，x滿足0.15≦x≦3之條件。
  60. 如申請專利範圍第56項所述之螢光體，其中，Sr之量為0。
TW099135688A 2009-10-23 2010-10-20 螢光體、製備及使用其之方法、發光裝置封裝件、表面光源設備及使用紅色螢光體之發光設備 TWI414585B (zh)

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