專利名稱：發(fā)光二極管元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管(light-emitting diode，LED)，特別是涉及一種包括三種LED芯片及摻雜于用來覆蓋其中一種LED芯片的膠體(GEL)內(nèi)的波長轉(zhuǎn)換物質(zhì)(wavelength conversion material)的LED元件。
背景技術(shù)：
由于具有低耗電、長壽命(約為傳統(tǒng)日光燈的十倍)、以及最重要的高演色性(color rendering index，CRI)與可產(chǎn)生不會(huì)對藝術(shù)品造成傷害的電磁輻射(visible radiation)等優(yōu)點(diǎn)，發(fā)光二極管(light-emitting diode，LED)元件已漸漸成為一種最受市場、尤其是對演色性有特別要求的高階市場歡迎的照明元件了。
一種最直覺制作一白光LED元件的方法為將三個(gè)分別發(fā)出藍(lán)、紅、及綠光的藍(lán)光、紅光、及綠光LED組合起來、以形成該白光LED元件。如此一來，該白光LED元件便可發(fā)射出由該藍(lán)光、該紅光、及該綠光所混合而成的白光。
然而，由于該等LED的發(fā)光效率不盡相同，具體言之，該藍(lán)光LED的發(fā)光效率較高、而該綠光LED的發(fā)光效率較低，所以，該白光LED元件的演色性不盡理想。
為了解決上述演色性不盡理想的問題，該白光LED元件中的驅(qū)動(dòng)電路調(diào)降用以驅(qū)動(dòng)該藍(lán)光LED發(fā)射出該藍(lán)光的驅(qū)動(dòng)電流(或甚至一并調(diào)降用以驅(qū)動(dòng)該紅光LED發(fā)射出該紅光的驅(qū)動(dòng)電流)、以使該藍(lán)光LED所發(fā)射出的藍(lán)光能配合該綠光LED所發(fā)射出的綠光。簡言之，該白光LED元件以犧牲該藍(lán)光LED所發(fā)射出的部分藍(lán)光為代價(jià)、以換取較佳的演色性。但如此一來，卻也降低了該白光LED元件所發(fā)出的白光的亮度。
另一種針對上述演色性不盡理想的問題的解決方案為于該白光LED元件中設(shè)置多個(gè)符合該等LED間的發(fā)光效率比的LED。舉例來說，若該等LED間的發(fā)光效率比為13(藍(lán))∶11(紅)∶7(綠)，為了具有較佳的演色值，該白光LED元件最好能包括77(11×7)個(gè)藍(lán)光LED、91(13×7)個(gè)紅光LED、以及143(13×11)個(gè)綠光LED，這需要巨多的白光LED元件。雖然，如此的解決方案也能解決演色性不盡理想的問題，然而，在小尺寸封裝越來越受到歡迎的今日，卻顯得非常不切實(shí)際。
發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的主要目的在于提供一種包括波長轉(zhuǎn)換物質(zhì)(wavelengthconversion material)及三種發(fā)光二極管芯片的LED元件，以解決先前技術(shù)的缺點(diǎn)。
本發(fā)明的LED元件包括一基底、一設(shè)置于該基底上用來發(fā)射綠光的綠光LED芯片、一設(shè)置于該基底上用來發(fā)射紅光的紅光LED芯片、一設(shè)置于該基底上用來發(fā)射藍(lán)光的藍(lán)光LED芯片、一覆蓋于該藍(lán)光LED芯片的第一膠體、以及一第一波長轉(zhuǎn)換物質(zhì)，用來吸收該藍(lán)光LED芯片所發(fā)射的藍(lán)光并據(jù)以激發(fā)出波長異于藍(lán)光的光線。
圖1為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中一白光LED元件的示意圖。
圖2為圖1中所顯示的元件沿一切線2-2’的剖面圖。
圖3為圖1中所顯示的元件的側(cè)視圖。
圖4為本發(fā)明的第二實(shí)施例中一白光LED元件的示意圖。
圖5為圖4中所顯示的元件沿一切線5-5’的剖面圖。
圖6為本發(fā)明的第三實(shí)施例中一白光LED元件的示意圖。
圖7為圖6中所顯示的元件沿一切線7-7’的剖面圖。
簡單符號說明10、30、50白光LED元件12基底14基座 16紅光LED芯片18綠光LED芯片20藍(lán)光LED芯片22第一膠體 24第一熒光粉26第二熒光粉 32第二膠體
具體實(shí)施例方式
請參閱第1至圖3，圖1為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中一白光LED元件10的示意圖，圖2為圖1中所顯示的元件10沿一切線2-2’的剖面圖，圖3為元件10的側(cè)視圖，元件10可發(fā)射白光LWH。元件10包括一基底12、一設(shè)置于基底12上的基座14(基底12與基座14共同形成一杯狀殼體)、一用來發(fā)射紅光LR的紅光LED芯片16、一用來發(fā)射綠光LG的綠光LED芯片18、一用來發(fā)射藍(lán)光LB的藍(lán)光LED芯片20、一填充于該杯狀殼體內(nèi)且覆蓋于紅光LED芯片16、綠光LED芯片18、及藍(lán)光LED芯片20的第一膠體(gelmaterial)22、摻雜于第一膠體22內(nèi)的第一熒光粉24、以及亦摻雜于第一膠體22內(nèi)的第二熒光粉26。
第一及第二熒光粉24及26皆為一種波長轉(zhuǎn)換物質(zhì)(wavelengthconversion material)，其可分別吸收藍(lán)光LED芯片20所發(fā)出的藍(lán)光LB中的第一藍(lán)光LB1及第二藍(lán)光LB2、并據(jù)以分別激發(fā)出第一及一第二發(fā)射光LPHO1及LPHO2，其中，第一及第二發(fā)射光LPHO1及LPHO2的波長皆分別相異于第一及第二藍(lán)光LB1及LB2的波長。
如此一來，由于藍(lán)光LED芯片20所發(fā)射的除了第一及第二藍(lán)光LB1及LB2以外的藍(lán)光LB(也就是既未被第一熒光粉24、也未被第二熒光粉26所吸收的藍(lán)光LB)與第一熒光粉24所激發(fā)出的第一發(fā)射光LPHO1、第二熒光粉26所激發(fā)出的第二發(fā)射光LPHO2、紅光LED芯片16所發(fā)射的紅光LR、以及綠光LED芯片18所發(fā)射的綠光LG可混合成白光LWH，所以，等效上，元件10可發(fā)射白光LWH。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，第一膠體22由環(huán)氧樹脂(epoxy resin)所制成；藍(lán)光LED芯片20可包括以藍(lán)寶石(Sapphire)、碳化硅(SiC)、或其它材料作為基板(substrate)的藍(lán)光LED芯片；作為封裝結(jié)構(gòu)的杯狀殼體可選用塑料引線芯片載體(plastic leaded chip carrier，PLCC)、或其它封裝結(jié)構(gòu)來加以實(shí)現(xiàn)；第一及第二熒光粉24及26可選用釔鋁石榴石(yttrium aluminum garnet，YAG)、鋱鋁石榴石(Tb3Al5O12，terbium aluminum garnet，TAG)、或其它可實(shí)現(xiàn)波長轉(zhuǎn)換功能的物質(zhì)所制成，也就是說，該等波長轉(zhuǎn)換物質(zhì)皆可吸收藍(lán)光LED芯片20所發(fā)射的藍(lán)光LB具有特定波長的藍(lán)光、并據(jù)以激發(fā)出其顏色為綠色或黃色的發(fā)射光LPHO。
請參閱圖4至圖7，圖4為本發(fā)明的第二實(shí)施例中一白光LED元件30的示意圖，圖5為圖4中所顯示的元件30沿一切線5-5’的剖面圖，圖6為本發(fā)明的第三實(shí)施例中一白光LED元件50的示意圖，圖7為圖6中所顯示的元件50沿一切線7-7’的剖面圖，元件30及50皆可發(fā)射白光LWH。
除了基底12、基座14、紅光LED芯片16、綠光LED芯片18、藍(lán)光LED芯片20、第一膠體22、第一熒光粉24、以及第二熒光粉26外，元件30及50皆還包括一第二膠體32。在元件30中，第二膠體32填充于該杯狀殼體內(nèi)且覆蓋于第一膠體22，換言之，藍(lán)光LED芯片20(紅光LED芯片16、及綠光LED芯片18亦同)所發(fā)出的藍(lán)光先后通過第一及第二膠體22及32；反之，在元件50中，第二膠體32雖亦填充于該杯狀殼體內(nèi)，但卻設(shè)置于藍(lán)光LED芯片20(當(dāng)然也包括紅光LED芯片16、及綠光LED芯片18)及第一膠體22之間。第二膠體32亦可由環(huán)氧樹脂所制成。
在本發(fā)明的所有實(shí)施例中，白光LED元件10剛好包括三個(gè)LED芯片，然而，本發(fā)明的白光LED元件也可除了該三個(gè)LED芯片外，還包括一個(gè)以上的LED芯片；第一及第二熒光粉24及26皆摻雜于第一膠體22內(nèi)，然而，本發(fā)明的白光LED元件中的第一及第二熒光粉24及26也可分別或同時(shí)摻雜于第一及第二膠體22及32內(nèi)；摻雜有第一及第二熒光粉24及26的第一膠體22覆蓋于所有LED芯片，然而，第一膠體22也可僅覆蓋藍(lán)光LED芯片20，而紅光及綠光LED芯片16及18則可以第二膠體32、或除了第二膠體32以外的另一膠體覆蓋著，無論其內(nèi)有無摻雜任何熒光粉；元件10包括該杯狀殼體，也就是同時(shí)包括基底12和基座14，然而，本發(fā)明的白光LED元件也可僅包括基底12、而不包括基座14。
此外，上述的白光LED元件10、30及50中的熒光粉(包括第一及第二熒光粉24及26)皆摻雜于膠體(包括第一及第二膠體22及32)內(nèi)，然而，本發(fā)明的白光LED元件中的熒光粉也可以其它方式設(shè)置于其內(nèi)的其它位置，舉例來說，該熒光粉尚可以蒸鍍(evaporation)或涂抹(coating)的方式設(shè)置于該等膠體(亦即第一及第二膠體22及32)的下表面或上表面。當(dāng)然，該熒光粉也可直接地設(shè)置于該等LED芯片上、或設(shè)置于該等LED芯片下。
最后，本發(fā)明雖然以皆發(fā)射出白光LWH的白光LED元件10、30及50作為實(shí)施例，然而，任何以本發(fā)明的精神實(shí)現(xiàn)發(fā)射出以白光LWH為主的光線的LED元件，甚或發(fā)出非為以白光為主的光線的LED元件亦屬本發(fā)明的范疇。
相較于先前技術(shù)，本發(fā)明的發(fā)光二極管元件包括一基底、一設(shè)置于該基底上用來發(fā)射綠光的綠光LED芯片、一設(shè)置于該基底上用來發(fā)射紅光的紅光LED芯片、一設(shè)置于該基底上用來發(fā)射藍(lán)光的藍(lán)光LED芯片、一覆蓋于該藍(lán)光LED芯片的第一膠體、以及一第一波長轉(zhuǎn)換物質(zhì)，其可吸收該藍(lán)光LED芯片所發(fā)射的藍(lán)光中的第一藍(lán)光、并據(jù)以激發(fā)出第一發(fā)射光，該第一發(fā)射光的波長不同于該第一藍(lán)光的波長，而該藍(lán)光LED芯片所發(fā)射的除了該第一藍(lán)光以外的藍(lán)光與該第一波長轉(zhuǎn)換物質(zhì)所激發(fā)出的第一發(fā)射光、該紅光LED芯片所發(fā)射的紅光、及該綠光LED芯片所發(fā)射的綠光混合成白光。如此一來，該第一波長轉(zhuǎn)換物質(zhì)的設(shè)置，使得該白光LED元件在具有較佳的演色值的同時(shí)，其所發(fā)射出的白光因該藍(lán)光LED芯片所發(fā)射出的藍(lán)光已被充分利用，也能具有較強(qiáng)的亮度。此外，由于該白光LED元件僅包括三個(gè)LED芯片，所以，其非常適合于小尺寸封裝。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管元件，包括一基底；一綠光LED芯片，設(shè)置于該基底上，用來發(fā)射綠光；一紅光LED芯片，設(shè)置于該基底上，用來發(fā)射紅光；一藍(lán)光LED芯片，設(shè)置于該基底上，用來發(fā)射藍(lán)光；一第一膠體，至少覆蓋于該藍(lán)光LED芯片；以及一第一波長轉(zhuǎn)換物質(zhì)，用來吸收該藍(lán)光LED芯片所發(fā)射的藍(lán)光并據(jù)以激發(fā)出波長異于藍(lán)光的光線。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管元件，其中該第一波長轉(zhuǎn)換物質(zhì)包括鋱鋁石榴石。
3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管元件，其中該第一波長轉(zhuǎn)換物質(zhì)包括釔鋁石榴石。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管元件，其中該第一波長轉(zhuǎn)換物質(zhì)摻雜于該第一膠體內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管元件，其中該第一波長轉(zhuǎn)換物質(zhì)設(shè)置于該第一膠體覆蓋該藍(lán)光LED芯片的下表面上。
6.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管元件，其中該第一波長轉(zhuǎn)換物質(zhì)設(shè)置于相對于該第一膠體覆蓋該藍(lán)光LED芯片的下表面的上表面上。
7.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管元件，其中該第一波長轉(zhuǎn)換物質(zhì)設(shè)置于該藍(lán)光LED芯片下。
8.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管元件，其還包括一第二波長轉(zhuǎn)換物質(zhì)，其為鋱鋁石榴石或釔鋁石榴石。
9.如權(quán)利要求8所述的發(fā)光二極管元件，其還包括一第二膠體，覆蓋于該第一膠體，該第二波長轉(zhuǎn)換物質(zhì)設(shè)置于該第二膠體覆蓋該第一膠體的下表面上。
10.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管元件，其中該綠光LED芯片發(fā)出的綠光、該紅光LED芯片發(fā)出的紅光、該藍(lán)光LED芯片發(fā)出的藍(lán)光、以及該第一波長轉(zhuǎn)換物質(zhì)所激發(fā)出來的光線會(huì)混合成白光。
全文摘要
發(fā)光二極管元件包括一基底、一設(shè)置于該基底上用來發(fā)射綠光的綠光LED芯片、一設(shè)置于該基底上用來發(fā)射紅光的紅光LED芯片、一設(shè)置于該基底上用來發(fā)射藍(lán)光的藍(lán)光LED芯片、一覆蓋于該藍(lán)光LED芯片的第一膠體、以及一波長轉(zhuǎn)換物質(zhì)，用來吸收該藍(lán)光LED芯片所發(fā)射的藍(lán)光并據(jù)以激發(fā)出波長異于藍(lán)光的光線。
文檔編號H01L25/075GK1862842SQ20051007047
公開日2006年11月15日 申請日期2005年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月13日
發(fā)明者吳永富, 李志鋒 申請人:光寶科技股份有限公司