免封裝led結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種免封裝LED結(jié)構(gòu)，主要是在一具電極的基座上，或直或橫的至少設(shè)有一長晶基板，該長晶基板至少于一側(cè)面建置有多個發(fā)光晶元，以微電路互相連結(jié)成為單一個發(fā)光裝置；則在該免封裝LED發(fā)光晶元的所有出光路徑上包覆有一層熒光體，該熒光體是由熒光粉與無機藍光吸收粉共燒結(jié)而成的多孔隙不透明結(jié)構(gòu)體。藍光吸收粉本身不發(fā)光，但可藉由藍光被吸收穿透減少，使發(fā)光色溫變暖色，降低熒光體對昂貴紅熒光粉的需求量，另由于該熒光體燒結(jié)后成為耐高溫的多孔體，孔隙可讓空氣直接與發(fā)光晶元高熱的表面接觸產(chǎn)生冷卻作用，使LED在應(yīng)用上可以大幅減少散熱需求，即使LED發(fā)光裝置的整體都以熒光燒結(jié)體包覆，也不會因過熱產(chǎn)生發(fā)光效率衰退或色調(diào)改變的問題。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型關(guān)于一種免封裝LED結(jié)構(gòu)，特別指一種壽命更長、發(fā)光效率更佳的免 封裝LED結(jié)構(gòu)，不但能應(yīng)用在燈泡的領(lǐng)域，也可以提供大范圍的照明之用。 免封裝LED結(jié)構(gòu)
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的大功率白光LED是由多個藍光LED利用微細金線在電路上相互連結(jié)形成 一個發(fā)光組合，再于該組合的發(fā)光表面覆蓋硅膠或樹脂，硅膠內(nèi)含有藍光受激發(fā)射黃光、紅 光、綠光的熒光粉，LED產(chǎn)生的藍光混合黃熒光粉受激發(fā)產(chǎn)生的黃光成為白光，加上紅、綠熒 光粉產(chǎn)生暖白光。由于白光LED在發(fā)光時會累積高熱，又被含有突光粉的娃膠或樹脂封合， 使得硅膠或樹脂在長時間受熱情況下產(chǎn)生變色劣化，硅膠內(nèi)的紅熒光粉在受熱情況下更可 能短時間內(nèi)就與膠材反應(yīng)產(chǎn)生色調(diào)改變，最后造成LED色光不穩(wěn)發(fā)光效率衰退，甚至變成 無法使用，是現(xiàn)有技術(shù)主要的缺點。
[0003] 其次，新一代高功率晶片LED晶粒密度更高，同時已能將電路微型整合免打線封 裝，雖然在制程上更為節(jié)省且元件亮度更高，但也因此累積了更高的熱量，這使得原有的缺 點更加浮現(xiàn)，即原先覆設(shè)在LED表面的硅膠或樹脂，因新LED晶粒制程改良，接觸面卻需承 受更高的熱量而使熒光粉極易產(chǎn)生劣化，這個問題因此又變得更加彰顯且嚴(yán)重，在生產(chǎn)上， 產(chǎn)品的穩(wěn)定性不足，浪費了許多的材料與成本，這是現(xiàn)有技術(shù)另一個缺點。
[0004] 再其次，LED晶粒密度提高，元件亮度更亮，藍色光強度更強因此需要更厚的熒光 體層才能降低藍光的穿越，大量的藍光使得色溫調(diào)配更為困難，不但熒光粉用量要更大也 需求更高比例的紅粉，造成材料與成本增加。
[0005] 因此，LED的耐熱性是設(shè)計必需要突破的一道防線，主要是現(xiàn)有的將熒光粉摻在封 合膠里，則每當(dāng)晶片能量密度提升時，又產(chǎn)生更大的熱，會破壞了熒光粉的壽命，這使得表 面上晶片制程雖然提升了效能，可是又造成了另一個問題，這樣的LED顯然是有再改良的 空間。
[0006] 又因為硅膠或樹脂需要保持較佳的透光性，每單位體積內(nèi)熒光粉的添加量是有限 的，大功率LED必須搭配更厚的硅膠或樹脂才能提高亮度，但更厚的硅膠或樹脂又造成散 熱與劣化問題更難以解決，如此的因果關(guān)系造成LED產(chǎn)業(yè)難以再突破瓶頸，是現(xiàn)有技術(shù)的 問題所在而極需加以解決。 實用新型內(nèi)容
[0007] 本實用新型的主要目的，在一種免封裝LED發(fā)光體的光源出光路徑上設(shè)有一薄層 的多孔隙不透明燒結(jié)熒光體，該熒光體是由能吸收藍光的無機粉、紅熒光粉、黃熒光粉、及 其他色熒光粉如綠色熒光粉共同燒結(jié)而成的多孔隙不透明結(jié)構(gòu)體，經(jīng)由空氣在多孔隙結(jié)構(gòu) 體內(nèi)的自然對流，即是空氣與LED發(fā)光體高熱表面接觸后，受熱膨脹而離開表面并帶動冷 空氣進入，使LED能夠直接持續(xù)與外界進行熱交換，據(jù)此使熒光粉在使用中能持續(xù)散熱，使 LED發(fā)光元件完全能夠長期忍受LED發(fā)光體所產(chǎn)生的熱，不會產(chǎn)生發(fā)光效率衰退的問題，元 件發(fā)光的亮度與色溫可以長期保持穩(wěn)定。
[0008] 熒光體含吸收藍光的無機粉，這種熒光結(jié)構(gòu)體厚度僅需求數(shù)十微米最多百余 微米，就可以有效的使藍光的穿透降低，容易調(diào)節(jié)色溫與飽合度，相對于現(xiàn)有的厚度為 1000-2000微米甚至更厚達數(shù)千微米的硅膠或樹脂，新型結(jié)構(gòu)更輕更薄更省材料的特性極 為明顯。熒光體微薄化使昂貴熒光粉的用量大幅減少，材料與成本的節(jié)約也是本實用新型 的重要特性。
[0009] 再者，現(xiàn)有硅膠或樹脂與熒光粉形成的有機與無機摻合物是無法回收再利用，本 實用新型的燒結(jié)熒光體整體全部都是無機物，可輕易將無機粉體回收粉碎后再重新燒制于 LED發(fā)光體表面，并可不限次數(shù)重復(fù)回收使用。此資源化的特性也是本實用新型的重要特 點。
[0010] 為達到上述目的，本實用新型可以下列的方式來達成。
[0011] 本實用新型提供一種免封裝LED結(jié)構(gòu)，其包括有：
[0012] 一基座，在表面覆設(shè)有N、P的電極；
[0013] 至少一長晶基板，設(shè)置在基座的具有電極的一側(cè)，該長晶基板至少于一側(cè)面布設(shè) 有多個發(fā)光晶元；
[0014] 一具有熒光粉及無機粉的多孔隙燒結(jié)熒光體，覆設(shè)于發(fā)光晶元的光源出光路徑 上。
[0015] 所述的免封裝LED結(jié)構(gòu)，其中，該長晶基板于一端插入基座而與基座呈垂直設(shè)置， 且發(fā)光晶兀設(shè)于其中一側(cè)面。
[0016] 所述的免封裝LED結(jié)構(gòu)，其中，該長晶基板上的發(fā)光晶元完全被多孔隙燒結(jié)熒光 體所完全包覆。
[0017] 所述的免封裝LED結(jié)構(gòu)，其中，該長晶基板在非具有發(fā)光晶元的側(cè)面上覆設(shè)有燒 結(jié)熒光體。
[0018] 所述的免封裝LED結(jié)構(gòu)，其中，該長晶基板分別在具有發(fā)光晶元的側(cè)面，以及非具 有發(fā)光晶元的側(cè)面，均分別覆設(shè)有燒結(jié)熒光體。
[0019] 所述的免封裝LED結(jié)構(gòu)，其中，該基座設(shè)在一燈泡的燈座上，且在長晶基板的上方 罩設(shè)有玻璃燈罩。
[0020] 所述的免封裝LED結(jié)構(gòu)，其中，該長晶基板為偶數(shù)根。
[0021] 所述的免封裝LED結(jié)構(gòu)，其中，該長晶基板為奇數(shù)根。
[0022] 所述的免封裝LED結(jié)構(gòu)，其中，長晶基板平行于基座而橫置該基座上，的長晶基板 一側(cè)面與基座貼合，在該長晶基板的外側(cè)面布設(shè)有多個發(fā)光晶元，且在該外側(cè)面上覆設(shè)著 燒結(jié)熒光體。
[0023] 所述的免封裝LED結(jié)構(gòu)，其中，燒結(jié)熒光體內(nèi)的孔隙直接或間接穿透燒結(jié)熒光體。
[0024] 該燒結(jié)熒光體至少包含有藍光吸收無機粉、紅熒光粉、黃熒光粉、及其他色熒光粉 如綠熒光粉共同燒結(jié)而成，并且形成多孔隙不透明的結(jié)構(gòu)體。
[0025] 承上述，該長晶基板系或直、或橫的設(shè)置在具電極的基座上，可分別形成燈泡柱狀 發(fā)光燈心的結(jié)構(gòu)，或者大片平行光源發(fā)光體的結(jié)構(gòu)，由于該燒結(jié)熒光體的耐熱特性使LED 在應(yīng)用上可以大幅減少散熱需求，即使LED發(fā)光體雙面都包覆熒光體多孔隙結(jié)構(gòu)，也不會 因過熱產(chǎn)生發(fā)光效率衰退的問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026] 圖1為本實用新型第一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖2為本實用新型燒結(jié)熒光體的微結(jié)構(gòu)圖；
[0028] 圖3為本實用新型第二種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029] 圖3A為第二種實施例的簡易變化結(jié)構(gòu)圖；
[0030] 圖3B為圖3A的剖視結(jié)構(gòu)圖；
[0031] 圖4為本實用新型第四種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032] 圖5為本實用新型以第二種實施例結(jié)構(gòu)說明應(yīng)用在燈泡結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033] 附圖標(biāo)記說明：1〇-基座；20-電極；30-長晶基板；301-側(cè)面；302-側(cè)面；31-長晶 基板；311側(cè)面；32-長晶基板；33-長晶基板；40-發(fā)光晶粒；50-燒結(jié)熒光體；51-無機粉； 52-熒光粉；53-熒光粉；54-熒光粉；55-孔隙；60-燈罩；70-燈座。
【具體實施方式】
[0034] 請參看圖1所示，本實用新型主要包含有：一基座10,可為陶瓷或金屬材質(zhì)，兼具 有散熱的特性；且在該基座10上分別覆設(shè)有N、p的電極20。
[0035] 至少設(shè)有一長晶基板30,設(shè)于基座10的具有電極20的一側(cè)，但圖1的實施例中， 是將長晶基板30 -端插入基座10內(nèi)，最好是與基座10呈垂直設(shè)置，在該長晶基板30至 少一側(cè)面301則布設(shè)有數(shù)個發(fā)光晶兀40 ;該長晶基板30可為監(jiān)寶石嘉晶片，亦可是玻璃基 板。
[0036] 再請配合參看圖1、圖2所不，一層燒結(jié)突光體50,設(shè)于發(fā)光晶兀40的光源出光路 徑上，該燒結(jié)熒光體50是由無機粉51、紅熒光粉52、黃熒光粉53、與其他色熒光粉54燒結(jié) 而成，并且在該無機粉51、紅熒光粉52、黃熒光粉53、或其他色熒光粉54間形成具有多孔 隙55的結(jié)構(gòu)體；上述的無機粉51、紅熒光粉52、黃熒光粉53與其他色熒光粉54均取自現(xiàn) 有的材料（熒光粉）來使用，取得十分便利。
[0037] 上述的燒結(jié)突光體50位于發(fā)光晶兀40的光源出光路徑上的實際實施方式，可以 是直接覆于該發(fā)光晶元40的表層，也可以是覆設(shè)在長晶基板30的非設(shè)有發(fā)光晶元40的側(cè) 面302,當(dāng)然亦可如圖3所示，分別覆設(shè)于長晶基板30 -側(cè)面的發(fā)光晶元40表層，以及另 一非具有發(fā)光晶元40的側(cè)面302上；更可以如圖3A及圖3B所示，將長晶基板30設(shè)為柱狀 體，同時在設(shè)有發(fā)光晶元40的側(cè)面301及非設(shè)有發(fā)光晶元40的側(cè)面302上均覆設(shè)有燒結(jié) 熒光體50,而使發(fā)光晶元40的所有出光路徑均需通過燒結(jié)熒光體50。
[0038] 實際使用時，燒結(jié)熒光體50中的紅熒光粉52可為Eu :CaSiAlN3氮化物熒光粉或 Eu :SrCaSiAlN3系列突光粉的其中之一，或是多種突光粉的組合而形成的紅突光粉52 ;而 黃熒光粉53則可以使用YAG :Ce釔鋁石榴石熒光粉或LaSiN :Ce系列熒光粉的其中之一或 組合來達成；其他色熒光粉54(如綠色）則以色溫與演色性需求而靈活搭配使用；藍光吸 收無機粉51則以一種或多種光學(xué)性質(zhì)恰當(dāng)而化學(xué)性質(zhì)與熒光粉匹配的玻璃粉或玻璃陶瓷 粉來達成，光學(xué)性質(zhì)恰當(dāng)是指對藍色光吸收而對藍色以外的可見光是穿透，化學(xué)性質(zhì)匹配 是指與突光粉不起反應(yīng)。
[0039] 該燒結(jié)熒光體50在藍光吸收無機粉51、紅熒光粉52、黃熒光粉53、與其他（如綠 色）熒光粉54間所形成的孔隙55并非封閉，而能與外部相通，包含直接或間接穿透燒結(jié)熒 光體50,或者由外深入燒結(jié)熒光體50部份或全部的厚度。
[0040] 本實用新型很輕易的可以使用在燈泡的應(yīng)用上，如圖3、3A、圖5所示，本實用新型 可設(shè)置在燈泡的燈座70上，再由一玻璃燈罩60 (如圖3A所示）將基座10、電極20、長晶基 板30、發(fā)光晶元40、玻璃燒結(jié)熒光體50等全罩設(shè)其中，則可形成燈泡結(jié)構(gòu)，得到輻射狀發(fā)光 的光源。
[0041] 請參看圖4所示，為本實用新型的另一實施方式，主要是設(shè)一基座10,可為陶瓷或 金屬材質(zhì)，兼具有散熱的特性；且在該基座10上覆設(shè)有N、P的電極20 ;而至少一長晶基板 30,為平行于基座10而橫置其上，將一側(cè)面與基座10相貼合，在該長晶基板30的外側(cè)面 301布設(shè)有數(shù)個發(fā)光晶元40,且在該外側(cè)面301上覆設(shè)有燒結(jié)熒光體50。
[0042] 本實用新型具有新穎性及實用性，在使用上特別具有如下諸項優(yōu)點：
[0043] 1、于本實用新型的燒結(jié)熒光體，因設(shè)置在免封裝LED發(fā)光體的出光路徑上，不必 設(shè)置導(dǎo)線架與金線，且本實用新型的燒結(jié)熒光體與免封裝LED發(fā)光體表面在燒結(jié)后可以直 接接觸，從而得到最佳的發(fā)光效率。因此舉凡是：制作在免封裝LED發(fā)光體的表面層、包覆 免封裝LED發(fā)光體或封合于免封裝LED座體出光口處形成LED罩殼等場合，皆十分適宜，因 此可廣用在所有高功率的免封裝LED上。
[0044] 2、因本實用新型具有燒結(jié)熒光體，由熒光粉與無機粉燒結(jié)成具孔隙的結(jié)構(gòu)體，其 耐熱特性完全能夠長期忍受LED發(fā)光體（晶片）所產(chǎn)生的熱，使用上可以搭配LED晶片的 全程壽命，也不會產(chǎn)生發(fā)光效率衰退的問題，是本實用新型的另一優(yōu)點。
[0045] 3、承上述，制作免封裝LED時，該長晶基板的材料，包括氧化鋁藍寶石磊晶片、玻 璃片、以及氮化鎵晶片等，皆十分適宜與熒光粉及藍光吸收無機粉共燒結(jié)，故本實用新型的 燒結(jié)熒光體能與其充分的結(jié)合，故亦可廣用在各式高功率LED基板上，是本實用新型的再 一優(yōu)點。
[0046] 4、承上述，由于本實用新型具有燒結(jié)熒光體，燒結(jié)后其耐熱性高，故可使用于高發(fā) 光效率、高演色性的LED裝置，例如在釔鋁石榴石熒光粉或LaSiN :Ce系列熒光粉中，另加入 一種具有高發(fā)光效率、熱穩(wěn)定性佳以及可使用藍光或紫外光激發(fā)的紅色熒光粉，如SiAlON 系列氮氧化物熒光粉，或如Eu :CaSiAlN3氮化物熒光粉或Eu :SrCaSiAlN3系列熒光粉，可以 將演色值提升到至95以上，而使本實用新型LED的發(fā)光品質(zhì)能近似自然陽光的全光譜，是 本實用新型又一優(yōu)點。
[0047] 5、因本實用新型的燒結(jié)熒光體中的熒光粉及無機粉可取用現(xiàn)有的材料來使用，故 本實用新型可以使用現(xiàn)今既有的技術(shù)，材料使用上更為微量化，并節(jié)省成本，是本實用新型 的再一優(yōu)點。
[0048] 6、本實用新型適合用于燈泡上的制作與應(yīng)用，廣用于日常生活的中，是本實用新 型又具有實用性。
[0049] 7、因本實用新型的燒結(jié)熒光體厚度最厚僅有百余微米，元件總厚度相較于現(xiàn)有產(chǎn) 品已經(jīng)大幅度薄化，使本實用新型更適合用于手機光源上的制作與應(yīng)用，在使用上更為輕 薄，并節(jié)省成本，是本實用新型的再一優(yōu)點。
[0050] 8、又因本實用新型的燒結(jié)熒光體可以資源化回收再利用，在節(jié)能減廢的基礎(chǔ)上， 是本實用新型符合環(huán)保制程的再一優(yōu)點。
[0051] 然而，以上所述的結(jié)構(gòu)，僅為本實用新型的較佳實施例而已，并非用以限定本實用 新型實施的范圍；故當(dāng)熟習(xí)此技藝所作出等效或輕易的變化者，在不脫離本實用新型的精 神與范圍下所作的均等變化與修飾，例如將具燒結(jié)熒光體的多個長晶基板作不同方式的排 列組合，或者略為更改材質(zhì)及尺寸大小的變更，皆應(yīng)涵蓋于本實用新型的特征內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種免封裝LED結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括有： 一基座，在表面覆設(shè)有N、P的電極； 至少一長晶基板，設(shè)置在基座的具有電極的一側(cè)，該長晶基板至少于一側(cè)面布設(shè)有多 個發(fā)光晶元； 一具有熒光粉及無機粉的多孔隙燒結(jié)熒光體，覆設(shè)于發(fā)光晶元的光源出光路徑上。
2. 如權(quán)利要求1所述的免封裝LED結(jié)構(gòu)，其特征在于，該長晶基板于一端插入基座而與 基座呈垂直設(shè)置，且發(fā)光晶元設(shè)于其中一側(cè)面。
3. 如權(quán)利要求2所述的免封裝LED結(jié)構(gòu)，其特征在于，該長晶基板上的發(fā)光晶元完全被 多孔隙燒結(jié)熒光體所完全包覆。
4. 如權(quán)利要求2所述的免封裝LED結(jié)構(gòu)，其特征在于，該長晶基板在非具有發(fā)光晶元的 側(cè)面上覆設(shè)有燒結(jié)熒光體。
5. 如權(quán)利要求2所述的免封裝LED結(jié)構(gòu)，其特征在于，該長晶基板分別在具有發(fā)光晶元 的側(cè)面，以及非具有發(fā)光晶元的側(cè)面，均分別覆設(shè)有燒結(jié)熒光體。
6. 如權(quán)利要求2所述的免封裝LED結(jié)構(gòu)，其特征在于，該基座設(shè)在一燈泡的燈座上，且 在長晶基板的上方罩設(shè)有玻璃燈罩。
7. 如權(quán)利要求1所述的免封裝LED結(jié)構(gòu)，其特征在于，該長晶基板為偶數(shù)根。
8. 如權(quán)利要求1所述的免封裝LED結(jié)構(gòu)，其特征在于，該長晶基板為奇數(shù)根。
9. 如權(quán)利要求1所述的免封裝LED結(jié)構(gòu)，其特征在于，長晶基板平行于基座而橫置該基 座上，的長晶基板一側(cè)面與基座貼合，在該長晶基板的外側(cè)面布設(shè)有多個發(fā)光晶元，且在該 外側(cè)面上覆設(shè)著燒結(jié)熒光體。
10. 如權(quán)利要求1所述的免封裝LED結(jié)構(gòu)，其特征在于，燒結(jié)熒光體內(nèi)的孔隙直接或間 接穿透燒結(jié)熒光體。
【文檔編號】H01L33/50GK203883043SQ201420200909
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月23日
【發(fā)明者】謝世豪 申請人:謝世豪, 劉克迅, 楊淑美, 莫?？萍脊煞萦邢薰?br>