[发明专利]发光装置、混光装置及发光装置的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光装置，特别是涉及一种具有高光取出效率(LightExtraction Efficiency)的发光装置。

背景技术

近年来，由于能源问题逐渐受到重视，因而发展出许多新式的节能照明工具。其中，发光二极管(Light Emitting Diode，LED)具有发光效率高、耗电量少、无汞及使用寿命长等优点，成为极被看好的下一代照明工具。

就照明用的白光LED而言，已知技术已披露多种制作方法。其中包括将LED芯片与荧光粉搭配运用的做法，例如，利用蓝光LED芯片所产生的蓝光，激发YAG(Yttrium Aluminium Garnet，Y₃Al₅O₁₂)黄色荧光粉产生黄光，再将二者混合而形成白光。

荧光粉涂布的方法，常见的技术包括敷型涂布(Conformal Coating)及分离式荧光粉(Remote Phosphor)二种做法。敷型涂布，如图1所示，是将荧光粉103直接涂布于每一个LED芯片102上。由于是直接涂布于LED芯片102之上，此种做法具有厚度较均匀的优点。但是由于LED芯片102及载板101都会吸收荧光粉103所发出的光，因此整体发光效率便会降低。另外，由于荧光粉103是与LED芯片102直接接触，在当LED芯片102于操作时产生100℃至150℃的高温的情形下，荧光粉层会因此逐渐变质退化，而影响其发光效率。

分离式荧光粉的做法，就是为了解决上述敷型涂布的问题。图2为分离式荧光粉的LED发光装置。此发光装置20包括载板201、LED芯片202、半球型封装树脂204以及涂布于其上的荧光粉层203。如图2所示，由于荧光粉层203是与LED芯片202分开，因此，可以尽量避免荧光粉层203所发出的光直接被LED芯片202吸收。也由于荧光粉层203是以远离LED芯片202的方式设置，荧光粉层203中的荧光粉较不易因LED芯片202操作时的高温而退化。

然而，分离式荧光粉的结构其发光效率通常易受树脂影响，如图3A所示的LED芯片所发出的光的行进路线图。由于LED芯片302本身的折射率n＝2.4，而封装树脂304的折射率n＝1.5，因此，根据斯涅尔定律(Snell’sLaw)，当LED光入射至封装树脂304表面的角度小于临界角θc时，如路径A，光线会产生折射，并且进入封装树脂304内部。但是当LED光入射至封装树脂304表面的角度大于临界角θc时，如路径B，则光会在LED芯片内部产生全反射(Total Internal Reflection)而被LED芯片302吸收。因此，当LED芯片与其外的封装材料的折射率差异过大时，LED芯片的发光效率，就会受到很大的影响。

此外，请参见图3B。图3B显示荧光粉粒子本身的散射效应。荧光粉粒子330a接收来自LED芯片的光后，会受到激发并产生另一种颜色的光。然而，荧光粉粒子303a所产生的光线，乃是朝向所有方向。因此，部分荧光粉粒子303a所发出的光会入射至封装树脂304的表面，也就是产生向内传递的光线，而非向外部传递的光线，因此降低发光效率。

发明内容

根据本发明的实施例，此发光装置包括载板、设置于此载板上的发光元件、包覆此发光元件并设置于此载板上的第一导光层、包覆此第一导光层及此发光元件并设置于此载板上的波长转换暨导光层，以及设置于此第一导光层与此波长转换暨导光层间的低折射率层。其中，此第一导光层包括渐变折射率，而此波长转换暨导光层用以转换此发光元件所发出光线的波长及传递光线并具有圆顶型的形状，以及此低折射率层用以反射来自此波长转换暨导光层的光线。

附图说明

图1为已知技术使用敷型涂布荧光粉的白光发光装置的示意图。

图2为已知技术使用分离式荧光粉的白光发光装置的示意图；

图3A为LED芯片所发出的光的行进路线图。

图3B为荧光粉粒子本身的散射效应的示意图。

图4为本发明优选实施例的发光装置的示意图。

图5A为本发明第一实施例的第一导光层于基板上的投影式意图。

图5B为本发明第一实施例的第一导光层于基板上的另一投影式意图。

图6为本发明另一实施例的发光装置的示意图。

图7为本发明第一实施例的第一导光层的示意图。

图8为本发明第一实施例的白光产生方式示意图。

图9为本发明第二实施例的发光装置的示意图。