本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種紫外光發(fā)光二極管(Ultraviolet light emitting diode,UV-LED)的封裝結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

隨著紫外光發(fā)光二極管的發(fā)光效率提升，相關(guān)的應(yīng)用快速成長，如：水殺菌、空氣類殺菌、食品類殺菌、醫(yī)療器械等專用領(lǐng)域中，均使用到紫外光發(fā)光二極管。

目前的技術(shù)中，紫外光發(fā)光二極管的光輸出功率范圍是1mw到10mw。光輸出功率為1mw的紫外光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，主要是以金屬殼體來進行氣密封裝。隨著紫外光發(fā)光二極管的光輸出功率的不斷提升，如何設(shè)計封裝結(jié)構(gòu)來滿足更高的光輸出功率的需求，是所有研究者亟欲解決的技術(shù)問題。

圖1為以往的紫外光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。請參照圖1，紫外光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)100具有：基板110、紫外光發(fā)光二極管120、第一引線130a、第二引線130b、第一電極140a、第二電極140b、第一引腳150a、第二引腳150b、以及金屬殼體160。

如圖1所示，金屬殼體160具有取光口160a，使紫外光發(fā)光二極管120所發(fā)出的紫外光出射到外界。然而，由于金屬殼體160本身的金屬材料反射率差，且金屬殼體160本身的設(shè)計并不適于將紫外光取出到外界，而有取光效率差及散熱效率不佳的問題。

另外，在利用高分子樹脂來對于紫外光發(fā)光二極管進行封裝的封裝結(jié)構(gòu)中，由于高分子樹脂會吸收紫外光，將導(dǎo)致高分子樹脂的劣化，產(chǎn)生泛黃、破裂等現(xiàn)象。因此，高分子樹脂對于紫外光發(fā)光二極管的保護功能、防水氣功能、取光功能等，將隨著高分子樹脂的劣化而減損。隨著紫外光發(fā)光二極管的光輸出功率不斷的提高，高分子樹脂劣化的問題將更凸顯。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種紫外光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，能夠提升紫外光的光輸出效率、避免封裝材料的劣化，且能利用現(xiàn)有的發(fā)光二極管的封裝制作工藝進行制作。

為達上述目的，本發(fā)明提出一種紫外光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，包括：基板、透光體、至少一紫外光發(fā)光二極管、連接元件以及紫外光遮蔽層。透光體設(shè)置于基板上，透光體的內(nèi)部具有空間。紫外光發(fā)光二極管設(shè)置于基板上、且位于所述空間內(nèi)。連接元件設(shè)置在基板與透光體之間。紫外光遮蔽層設(shè)置在透光體與連接元件之間。

本發(fā)明還提出一種紫外光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，包括：凹槽基板、透光體、至少一紫外光發(fā)光二極管、連接元件以及紫外光遮蔽層。凹槽基板具有一空間。透光體設(shè)置于凹槽基板。紫外光發(fā)光二極管設(shè)置于凹槽基板、且位于所述空間內(nèi)。連接元件設(shè)置于透光體與凹槽基板之間。紫外光遮蔽層設(shè)置于透光體與連接元件之間。

基于上述，本發(fā)明的紫外光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)至少具有以下的優(yōu)點：

利用透光體來進行封裝，可達到氣密性良好，減少水氣與氧氣對于紫外光發(fā)光二極管的損壞；并且，能達到較大的取光角度范圍，能夠提升紫外光的取光效率。另外，利用紫外光遮蔽層，可減低紫外光對于連接材料的損壞，可確保紫外光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)的完整性。此紫外光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)具有簡單的構(gòu)成，能夠利用現(xiàn)有的發(fā)光二極管的封裝制作工藝進行制作。

為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖作詳細說明如下。

附圖說明

圖1為以往的紫外光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖2為本發(fā)明第一實施例的紫外光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖3為本發(fā)明第二實施例的紫外光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖4為本發(fā)明第三實施例的紫外光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖5為本發(fā)明第四實施例的紫外光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖6為本發(fā)明第五實施例的紫外光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖7為不具有封裝結(jié)構(gòu)的紫外光發(fā)光光源的示意圖；

圖8為具有反射器的紫外光發(fā)光光源的示意圖；

圖9為本發(fā)明的實施例的具有透光體的紫外光發(fā)光光源的示意圖。

附圖標(biāo)記說明

100、200、202、300、302、400：紫外光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)

110、210、510：基板

120、230、330、430、530：紫外光發(fā)光二極管

130a：第一引線

130b：第二引線

140a：第一電極

140b：第二電極

150a：第一引腳

150b：第二引腳

160：金屬殼體

160a：取光口

212：凹槽

220、320、420、520：透光體

240、340、440：連接元件

250、350、450：紫外光遮蔽層

260：填充材料

310、410：凹槽基板

360：取光材料

502、504、506：紫外光發(fā)光光源

F：法線方向

S：空間

θ1、θ2：發(fā)光角度范圍

具體實施方式

[第一實施例]

圖2是本發(fā)明第一實施例的紫外光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。請參照圖2，紫外光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)200包括：基板210、透光體220、至少一紫外光發(fā)光二極管230、連接元件240以及紫外光遮蔽層250。透光體220設(shè)置于基板210上，透光體220的內(nèi)部具有空間S。紫外光發(fā)光二極管230設(shè)置于基板210上、且位于空間S內(nèi)。連接元件240設(shè)置在基板210與透光體220之間。紫外光遮蔽層250設(shè)置在透光體220與連接元件240之間。

請參照圖2，基板210可以采用導(dǎo)熱基板，能夠適合高功率(例如大于3mW)的紫外光發(fā)光二極管230，且可適合紫外光發(fā)光二極管230的高密度倒裝封裝，亦即，基板210可承載多個紫外光發(fā)光二極管230，且相鄰的兩個紫外光發(fā)光二極管230之間具有窄間距，仍可保持良好的散熱效率。

透光體220的材料可以是石英玻璃、或是其他適合的材料(如不吸收紫外光的材料)。透光體220可以是利用石英玻璃所制作的蓋體，從圖2可看出，當(dāng)使用透光體220來進行封裝時，可使得紫外光發(fā)光二極管230所發(fā)出的紫外光，能夠在較大的取光角度的范圍內(nèi)穿過透光體220。

詳細而言，紫外光發(fā)光二極管230可提供一紫外光(未繪示)，紫外光可穿透所述透光體220，且紫外光的發(fā)光角度范圍θ1是：相對于紫外光發(fā)光二極管230的正面發(fā)光面的法線方向F，在正負90度的范圍內(nèi)，也就是，紫外光的發(fā)光角度范圍θ1可以是180度。

相較于以往使用金屬殼體160來對于紫外光發(fā)光二極管進行封裝的技術(shù)，本發(fā)明的實施例的透光體220可具有較大的取光角度范圍，有利于將紫外光取出到外界，而提升光輸出效率。

另外，相較于以往使用高分子樹脂來對于紫外光發(fā)光二極管進行封裝的技術(shù)，本發(fā)明的實施例的透光體220并不會吸收紫外光的能量而劣化，因此，能夠避免以往使用高分子樹脂進行封裝，因高分子樹脂劣化所導(dǎo)致的問題。

請再參照圖2，在透光體220的所述空間S內(nèi)可填充有氣體(未繪示)。氣體可以是惰性氣體，使空間S內(nèi)成為非反應(yīng)性(inactive)的環(huán)境，由此，可保護紫外光發(fā)光二極管230，使紫外光發(fā)光二極管230的壽命延長。如圖2所示，雖僅繪示一個紫外光發(fā)光二極管230，但根據(jù)光輸出功率的設(shè)計需要，也可以在基板210上設(shè)置多個紫外光發(fā)光二極管230，以提升光輸出功率。

如圖2所示，連接元件240可為膠材，例如，具有黏性的雙面膠帶、樹脂等，均可用來將透光體220連接到基板210。值得注意的是，由于紫外光遮蔽 層250設(shè)置在透光體220與連接元件240之間，所以，可防止紫外光對于連接元件240造成損壞。所述紫外光遮蔽層250的材料可以是選自于金屬、陶瓷、硼砂玻璃及其組合。當(dāng)紫外光遮蔽層250的材料使用金屬時，可以是金、鋁等。

另外，透光體220的紫外光穿透率，大于紫外光遮蔽層250的紫外光穿透率，例如透光體320的紫外光穿透率為大于80％，紫外光遮蔽層250的紫外光穿透率小于30％。由此，紫外光發(fā)光二極管230所發(fā)出的紫外光，可大幅度地穿透所述透光體220，而不穿透紫外光遮蔽層250。在透光體220與基板210的連接處(即：連接元件240與紫外光遮蔽層250的位置)，連接元件240可受到紫外光遮蔽層250的保護，而可避免連接處的連接元件240的劣化，可確保紫外光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)200的氣密性與防水氧特性。

綜上所述，紫外光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)200至少具有以下的優(yōu)點：基板210可利用高導(dǎo)熱基板，而具有良好的散熱效率；透光體220具有大范圍的取光角度，可提升取光效率；利用紫外光遮蔽層250，可避免連接元件240受到在透光體220中傳導(dǎo)的紫外光的照射而劣化。

[第二實施例]

圖3是本發(fā)明第二實施例的紫外光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖3所示的紫外光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)202，類似于如圖2所示的紫外光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)200，相同的元件標(biāo)示以相同的元件符號。

可注意到，基板210具有凹槽212。所述連接元件240、所述紫外光遮蔽層250與部分的所述透光體220被設(shè)置于所述凹槽212內(nèi)。由此，可通過將連接元件240設(shè)置于凹槽212內(nèi)，使得紫外光發(fā)光二極管230所發(fā)出的紫外光不會照射到連接元件240，可更佳地避免連接元件240的劣化，紫外光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)202的氣密性與防水氧特性可進一步得到提升。

另外，請參照圖3，紫外光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)202還可包括：填充材料260，設(shè)置于所述凹槽212內(nèi)。填充材料260可以采用能夠阻擋紫外光的材料，如此一來，可再進一步使紫外光無法入射到連接處，而不會對于連接元件240造成影響。填充材料260還具有：進一步提升連接處的連接強度的效果。

第二實施例的紫外光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)202，除了具有第一實施例的紫外光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)200的技術(shù)效果之外，可更佳地避免連接元 件240的劣化，更進一步地確保了紫外光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)202的氣密性與防水氧特性。

[第三實施例]

圖4是本發(fā)明第三實施例的紫外光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。請參照圖4，紫外光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)300，包括：凹槽基板310、透光體320、至少一紫外光發(fā)光二極管330、連接元件340以及紫外光遮蔽層350。凹槽基板310具有一空間S。透光體320設(shè)置于凹槽基板310。紫外光發(fā)光二極管330設(shè)置于凹槽基板310、且位于所述空間S內(nèi)。連接元件340設(shè)置于透光體320與凹槽基板310之間。紫外光遮蔽層350設(shè)置于透光體320與連接元件340之間。

請參照圖4，凹槽基板310的凹口向上開放，并且，在凹槽基板310的內(nèi)部的底面設(shè)置所述紫外光發(fā)光二極管330。同樣地，凹槽基板310可以采用導(dǎo)熱基板，并且，可以按照設(shè)計需求，以高密度(多個、窄間距)的方式，來設(shè)置多個紫外光發(fā)光二極管330。

透光體320的材料可以是石英玻璃、或其他適合的材料。如圖4所示，透光體320可以是玻璃平板，被承載在凹槽基板310的兩側(cè)的突出部分。并且，在凹槽基板310的突出部分與透光體320之間，設(shè)置了連接元件340與紫外光遮蔽層350。

由于透光體320的紫外光穿透率，大于紫外光遮蔽層350的紫外光穿透率。由此，紫外光發(fā)光二極管330所發(fā)出的紫外光，可大幅度地穿透所述透光體320，而不穿透紫外光遮蔽層350。因此，所述連接元件340可通過紫外光遮蔽層350的保護，而避免受到在透光體320中傳導(dǎo)紫外光的照射，造成連接處的連接元件340的劣化，可確保紫外光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)300的氣密性與防水氧特性。

所述連接元件340可為膠材。所述紫外光遮蔽層350的材料可以是選自于金屬、陶瓷、硼砂玻璃及其組合。當(dāng)紫外光遮蔽層350的材料使用金屬時，可以是金、鋁等。

請再參照圖4，在凹槽基板310的所述空間S內(nèi)可填充有氣體(未繪示)。氣體可以是惰性氣體，使空間S內(nèi)成為非反應(yīng)性(inactive)的環(huán)境，由此，可保護紫外光發(fā)光二極管330，使紫外光發(fā)光二極管330的壽命延長。

如圖4所示，紫外光發(fā)光二極管330可提供一紫外光(未繪示)，所述紫外光可穿透所述透光體320，所述紫外光的發(fā)光角度范圍θ2是：相對于所述紫外光發(fā)光二極管330的正面發(fā)光面的法線方向F，在正負60度的范圍內(nèi)，也就是，紫外光的發(fā)光角度范圍θ2可以是120度。

類似地，紫外光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)300可具有：基板310可利用高導(dǎo)熱基板，而具有良好的散熱效率；透光體320具有大范圍的取光角度，可提升取光效率；利用紫外光遮蔽層350，可避免連接元件340受到在透光體320中傳導(dǎo)的紫外光的照射而劣化等技術(shù)效果。

[第四實施例]

圖5是本發(fā)明第四實施例的紫外光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖5所示的紫外光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)302，類似于如圖4所示的紫外光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)300，相同的元件標(biāo)示以相同的元件符號。

值得注意的是，請參照圖5，紫外光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)302還可包括：取光材料360，設(shè)置于所述凹槽基板310的所述空間S內(nèi)。

所述取光材料360可以是選自于氣體、硅油、硅膠、甲基硅氧烷及其組合。取光材料360的折射率可以大于1.4，而紫外光的穿透度可大于70％。

利用被填充在所述空間S內(nèi)的取光材料360，而可提升將紫外光取出到外界的效率；并且，取光材料360也可達成保護紫外光發(fā)光二極管330的效果，可避免水氣、氧氣進入空間S內(nèi)對紫外光發(fā)光二極管330造成損壞。

第四實施例的紫外光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)302，除了具有第三實施例的紫外光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)300的技術(shù)效果之外，可更佳地利用取光材料360來提升紫外光的取出效率，并可更好地避免紫外光發(fā)光二極管330受到水氣與氧氣的影響。

[第五實施例]

圖6是本發(fā)明第五實施例的紫外光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。請參照圖6，紫外光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)400，包括：凹槽基板410、透光體420、至少一紫外光發(fā)光二極管430、連接元件440以及紫外光遮蔽層450。凹槽基板410具有一空間S。透光體420設(shè)置于凹槽基板410。紫外光發(fā)光二極管430設(shè)置于凹槽基板410、且位于所述空間S內(nèi)。連接元件440設(shè)置于透光體420與凹槽基板410之間。紫外光遮蔽層450設(shè)置于透光體420與連接元件440之間。

請參照圖6，可注意到，凹槽基板410具有斜面、且凹槽基板410為不透光，透光體420嵌入凹槽基板410的空間S內(nèi)。由于透光體420嵌入凹槽基板410的空間S內(nèi)，所以，可減少紫外光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)400的整體厚度。

另外，類似地，紫外光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)400至少可具有以下的優(yōu)點：基板410可利用高導(dǎo)熱基板，而具有良好的散熱效率；透光體420具有大范圍的取光角度，可提升取光效率；利用紫外光遮蔽層450，可避免連接元件440受到在透光體420中傳導(dǎo)的紫外光的照射而劣化。

以上所述的第一實施例～第五實施例的紫外光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)200、202、300、302、400，均可應(yīng)用于高功率(>3mW)的紫外光發(fā)光二極管。以往的高功率紫外光發(fā)光二極管所導(dǎo)致的散熱問題、材料劣化導(dǎo)致封裝缺陷問題、取光角度范圍不足等問題，均可由本發(fā)明的實施例的技術(shù)方案而得到解決，進而得到以下的本發(fā)明的實施例的特有的技術(shù)效果，即：良好的散熱效率、封裝結(jié)構(gòu)更為完整(氣密性、防水氧特性)、以及取光角度范圍較大(取光效率提升)等。

[利用光學(xué)模擬，對于不同的封裝結(jié)構(gòu)的取光效率的說明]

圖7為不具有封裝結(jié)構(gòu)的紫外光發(fā)光光源的示意圖。圖8為具有反射器的紫外光發(fā)光光源的示意圖。圖9為本發(fā)明的實施例的具有透光體的紫外光發(fā)光光源的示意圖。在圖9中省略了連接元件與紫外光遮蔽層的繪示。

請同時參照圖7～圖9，如圖7所示的紫外光發(fā)光光源502具有：基板510與紫外光發(fā)光二極管530。由于紫外光發(fā)光光源502不具有封裝結(jié)構(gòu)，以光學(xué)模擬來計算紫外光發(fā)光光源502的取光效率，可知為100％。

如圖8所示的紫外光發(fā)光光源504具有：基板510(即反射器)、透光體520(即透光基板)與紫外光發(fā)光二極管530。由于紫外光的發(fā)光角度范圍θ2有限，所以，以光學(xué)模擬封裝結(jié)果來計算紫外光發(fā)光光源504的取光效率，可知為73％。

如圖9所示的紫外光發(fā)光光源506具有：基板510、透光體520、以及紫外光發(fā)光二極管530。由于紫外光的發(fā)光角度范圍θ1為180度的大角度范圍，所以，以光學(xué)模擬來計算紫外光發(fā)光光源506的取光效率，可知為84％。相較于以往的利用反射器或使用金屬殼體160(如圖1所示)的紫外光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)100，本發(fā)明的實施例可提升取光效率。

綜上所述，本發(fā)明的紫外光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)至少具有以下的優(yōu) 點：

利用透光體(如石英玻璃所制作的蓋體)來進行封裝，可達到氣密性良好，減少水氣與氧氣對于紫外光發(fā)光二極管的損壞；并且，能達到較大的取光角度范圍，能夠提升紫外光的取光效率。另外，利用紫外光遮蔽層，可減低紫外光對于連接材料的損壞，可確保紫外光發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)的完整性。

最后應(yīng)說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。