专利名称：发光单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发光单元。
现有技术 由于发光二极管(Light Emitting Diode， LED)具有高亮度及省电等优点，因此，随着发光二极管的技术逐渐成熟，其应用领域也越来越广泛，例如照明设备及液晶显示装置的背光源。 请参照图1所示，一种现有的发光单元1包括一电路基板11以及一发光二极管12。其中，发光二极管12设置于电路基板11上，并利用引线键合(wire bonding)的方式与电路基板11上的电路层(图中未显示)电性连接。 发光二极管12的发光层可向四面八方射出光线。然而，由于现有的电路基板11例如为一印刷电路板，其不透光，因此由发光二极管12背面所射出的光线无法经由电路基板11出射，如此也使得发光二极管12的光线利用率无法进一步提高。另外，由发光二极管12表面出射的光直接往各个方向射出，因此也使得发光单元1所发出的光线有指向性不足的问题。 因此，如何提供一种高指向性、可量产，并且能提高发光二极管光线利用率的发光单元，已成为重要课题之一。
发明内容
有鉴于上述课题，本发明的目的是提供一种高指向性、可量产，并且能提高发光二极管光线利用率的发光单元。 为达到上述目的，根据本发明的一种发光单元包括一基板、一第一反射组件、一发光二极管以及一第二反射组件。基板至少部分透光，发光二极管设置于基板与第一反射组件之间，第二反射组件与第一反射组件分别设置于基板之两侧。 为达到上述目的，根据本发明的一种发光单元包括一基板、一反射组件、一发光二极管以及一透镜组件。基板至少部分透光，发光二极管设置于基板与反射组件之间，透镜组件相对于反射组件设置于基板的一个出光面。 为达到上述目的，根据本发明的一种发光单元包括一基板、一反射组件以及一发光二极管。基板系少部分透光，发光二极管设置于基板与反射组件之间。其中，反射组件的最大口径小于发光二极管的最大长边的5倍。 承上所述，根据本发明的发光单元将发光二极管设置于基板与一反射组件之间，而基板至少部分透光，因此，通过小口径反射组件可将由发光二极管表面出射的光线反射，再穿过基板出射，而小口径反射组件可保持穿过基板的出光集中于较小的出光口径内，以利于后续的反射或聚光设计。发光二极管的背面所发出的光线也可经由基板射出，这样，可以提高发光二极管的光线利用率。另外，再利用设置于基板另一侧的透镜组件或另一反射组件，来对穿过基板的光线的方向进行控制，由此则可增加发光单元所发出的光线的指向性。再者，通过于基板另一侧设置透镜组件或反射组件，可将发光单元分为穿透式或反射 式，由此可增加本发明之发光单元的应用范围。 又，本发明之发光单元系可将复数反射组件及发光二极管设置于同一基板的不同 表面，而通过在同一基板上完成反射组件及发光二极管的组装、制造和\或量测，可使得本 发明的发光单元较易大量生产。
图1是一种现有的发光单元的示意图；图2A是本发明第一实施例的发光单元的示意图；图2B及图2C是本发明第一实施例的发光单元的另一示意图；图3A至图3D是本发明第一实施例的发光单元的不同变化形式的示意4是本发明第二实施例的发光单元的示意图；图5是本发明第三实施例的发光单元的示意图；以及图6是本发明第三实施例的发光单元的另一变化形式示意图。主要组件符号说明1、2、2a 2d、3、4、4a :发光单元11 :电路基板12、23、23a、23b、33、43 :发光二极管21、21a、31、41 :基板22、22a、32 :第一反射组件24、24a、24b、24c、34 :第二反射组件241、341 :反射面242 :反射结构25 :荧光转换材料36 、46 :绝缘层411 :出光面42、42a:反射组件44 :透镜组件Dl :最大口径D2 :最大长边G :胶体L1、L2 :光线
具体实施例方式
以下将参照相关图式，说明根据本发明的发光单元，其中相同组件以相同符号表 示。 第一实施例 请参照图2A所示，本发明第一实施例的一种发光单元2包括基板21、第一反射组 件22、发光二极管23以及第二反射组件24。
5
基板21至少部分透光，其材质包括玻璃、或蓝宝石、或石英、或高分子材料、或塑 料。另外，基板21还可以是电路板(例如，玻璃电路板)。 第一反射组件22例如可以是反射片或反射罩，材质可为金属、金属氧化物或白色 涂料。其中，如果第一反射组件22为反射罩，则其截面形状可以是平面或曲面。在本实施 例中，以第一反射组件22为一曲面反射罩为例作说明，而曲面可具有单一或多个焦点。另 外，第一反射组件22的最大口径D1小于发光二极管23的最大长边D2的5倍。而在实际 应用时，以第一反射组件22的最大口径Dl小于发光二极管23的最大长边D2约2倍为优 选。需注意的是，第一反射组件22的口径可表示第一反射组件22本身或开口的有效光学 直径，如果第一反射组件22本身或开口的形状为不规则形，则最大口径Dl即表示第一反射 组件22本身或开口的最大有效光学直径。 发光二极管23设置于基板21与第一反射组件22之间，发光二极管23例如可以 是发光二极管封装体或发光二极管晶粒。在本实施例中，以发光二极管23为发光二极管晶 粒作说明，然而这不是限制性的。其中，发光二极管23的发射光谱例如为可见光范围或紫 外光范围，如果发光二极管23的发射光谱为可见光范围，则发光二极管23可以是红光发光 二极管、绿光发光二极管、或蓝光发光二极管或其它会发出可见光的发光二极管。在本实施 例中，发光二极管23引线键合于基板21的电路层(图中未显示)。因为第一反射组件22 的口径较小，发光二极管23的导线可伸出至第一反射组件22之外，以与基板21的电路层 电性连接。 或者，请参照图2B所示，第一反射组件22的口径可以再大一些，发光二极管23a 的导线则可在第一反射组件22a之内，并由基板21的电路层(图中未显示)电性连接至外 端的驱动电源。其中，基板21与第一反射组件22a之间还可以充填流体或胶体G，胶体G 例如可以是熔融态的胶体、半固化的胶体、具有弹性的胶体或已固化的胶体；流体则可例如 为气体或液体，气体可为空气或惰性气体，而液体例如为油或溶剂。通过流体或胶体的热对 流，以提高发光二极管23a的散热效果。另外，请参照图2C所示，发光二极管23b还可利用 覆晶接合方式与基板21的电路层(图中未显示)连接。 请再参照图2A所示，第二反射组件24与第一反射组件22分别设置于基板21的 两侧，也就是设置于基板21相对的二个表面。其中，第二反射组件24例如可以是反射罩， 而第二反射组件24的尺寸大于第一反射组件22的尺寸。需注意的是，在次以第一反射组 件22和第二反射组件24的开口大小来表示其尺寸大小。 因此，发光二极管23经由上表面发出的至少一部分光线Ll被第一反射组件22反 射后，穿过基板21出射，而发光二极管23经由下表面所发出的光线L2则可以直接穿过基 板21出射。接着，光线L1、L2会再经由第二反射组件24反射，再穿过基板21射出。换言 之，发光二极管23发出的至少一部分光线Ll、 L2依序经由第一反射组件22和第二反射组 件24反射而穿过基板21。 由于经由发光二极管23上表面和下表面的光线均被利用，因此可提高发光单元2 的光线利用率。另外，通过第二反射组件24的反射面241的曲率或形状(例如为抛物面、 半球面、椭圆球面等等)的不同设计方式，可控制发光单元2所发出的光线L1、L2的出射方 向，例如形成平行光或不平行光，并且垂直或不垂直基板21的出光面射出，并可增加发光 单元2的指向性。
请参照图3A所示，其为本实施例的发光单元2a的另一变化形式的示意图。需注 意的是，为了能够清楚说明和观看方便，图3A中部分的发光二极管23、第一反射组件22及 第二反射组件24a是部分剖面示意图。发光单元2a具有多个第一反射组件22、多个发光 二极管23以及多个第二反射组件24a。各第一反射组件22分别与各发光二极管23对应 设置，各第二反射组件24a则可对应一个或多个发光二极管23设置，在此，以各第二反射组 件24a对应多个发光二极管23设置作说明。其中，所述第一反射组件22和所述发光二极 管23以二维数组方式排列，然而这不是限制性的，第一反射组件22以及发光二极管23也 可以以一维数组方式排列。 第二反射组件24a对应于二维数组排列的多个发光二极管23设置，通过第二反射 组件24a的反射面的曲率或形状设计，可控制该发光二极管23所发出的光线的出射方向， 以由此增加发光单元2a的指向性。另外，值得一提的是，该第二反射组件24a也可以用反 射片或反射层取代，以减少工序的复杂度。 请参照图3B所示，其为本实施例的发光单元2b的又一变化形式示意图。发光单 元2b具有的多个第一反射组件22和多个发光二极管23以特殊的图案排列(例如可排列 为文字图案或几何图案)，各个图案配合第二反射组件24b来控制所述发光二极管23所发 出的光线的出射方向。如此一来，可增加发光单元2b的应用范围，例如应用于广告牌或交 通标志等。 请参照图3C所示，其为本实施例的发光单元2c的再一变化形式示意图。发光单 元2c的这些发光二极管23之间，是通过晶粒对晶粒(dieto die)的方式直接引线键合，以 电性连接。由此，这些发光二极管23可直接通过导线彼此电性连接，因此，可简化基板21a 上的电路层的复杂度以及减少导线材料成本。此外，基板21a上可不需再设置电路层，而直 接将发光单元2c与另一电路板电性连接，由此可更进一步降低发光单元2c的的整体成本， 并提高发光单元2c的制作效率。另外，第二反射组件24c则可具有多个反射结构242，各反 射结构242分别对应于各发光二极管23，并且各反射结构242可具有不同的曲率以及截面 形状设计。 另外，请同时参照图3A、图3B、及图3C所示，发光单元2a 2c可将多个第一反射 组件22、多个发光二极管23以及多个第二反射组件24a 24c设置于同一基板21、21a的 不同表面，而通过在同一基板21、21a上完成第一反射组件22、发光二极管23及第二反射组 件24a 24c的组装、制造和/或量测，可使得发光单元2a 2c较易大量生产。
请参照图3D所示，其为本实施例的发光单元2d的再一变化形式示意图。发光单 元2d还包括荧光转换材料25，其设置于发光二极管23与基板21之间，并与第一反射组件 22的开口对应。其中，荧光转换材料25布设面积大于等于第一反射组件22的开口面积。 在此，以荧光转换材料25的布设面积等于第一反射组件22的开口面积为例，然而这不是限 制性的。 荧光转换材料25至少包括黄色荧光转换材料、红色荧光转换材料、绿色荧光转换 材料、蓝色荧光转换材料或其组合。并且，荧光转换材料25例如可以是荧光转换层或荧光 体胶带(phosphor tape)。在本实施例中，荧光转换材料25以荧光转换层为例作说明，然 而这不用来限制本发明。另外，荧光转换材料25除可设置于发光二极管23与基板21之间 以外，在其它光路径上均可设置，例如，设置于基板21的上表面及或下表面、第一反射组件22及或第二反射组件24的内表面，或掺杂于第一反射组件22与基板21a之间的填充材料 (例如图2B所述的流体或胶体G)之中，或者直接掺杂于发光二极管23与基板21之间的固 晶胶体中。 发光二极管23所发出的光线，会先激发荧光转换材料25，之后才射出发光单元 2d。因此，通过荧光转换材料25可改变发光单元2d的出光颜色，以增加发光单元2d的应 用范围。另外，在将荧光转换材料25设置至基板21之后，可先利用标准光源对荧光转换材 料25进行出光颜色的频谱或色温测量，符合规格后再将发光二极管23设置至荧光转换材 料25上。由此，即可确保发光单元2d的产品可靠度。其中，如果以荧光体胶带取代荧光转 换材料25，则更可减化发光单元2d的工序。
第二实施例 请参照图4所示，其为本发明第二实施例的发光单元3的示意图。发光单元3包 括基板31、第一反射组件32、发光二极管33、第二反射组件34以及封胶体或绝缘层36。其 中，基板31、发光二极管33、第二反射组件34与前述实施例中的基板21、发光二极管23、第 二反射组件24具有相同的技术与功效，于此不再赘述。 在本实施例中，封胶体或绝缘层36至少覆盖部分发光二极管33，并至少部分设置 于第一反射组件32与发光二极管33之间。而第一反射组件32是反射层，其形成于封胶体 或绝缘层36上。 当第一反射组件32的材质为金属时，形成第一反射组件32的方式可以是蒸镀或 溅镀；而当第一反射组件32的材质为反光涂料时，形成第一反射组件32的方式可以是点 胶、喷墨或印刷。由于工序的不同，因此第一反射组件32的形状并非一定有固定的形状。因 此，当第一反射组件32为反射层时，第一反射组件32的最大口径Dl以反射层的内表面所 形成的开口来估算，其小于发光二极管33的最大长边D2的5倍。需强调的是，第一反射组 件32的口径可表示第一反射组件32覆盖范围的开口的有效光学直径。
因此，如果第一反射组件32的开口形状为不规则形，则最大口径Dl即表示第一反 射组件32的开口的最大有效光学直径。而第二反射组件34的尺寸大于第一反射组件32 的尺寸。需注意的是，在此分别以第一反射组件32的覆盖面积以及第二反射组件34的开 口大小来表示其尺寸大小。 封胶体或绝缘层36的材质可以是透光材质，并且可利用点胶工序来形成。通过封 胶体或绝缘层36，除了可避免第一反射组件32直接与发光二极管33接触，致使发光二极管 33表面发出的光线Ll无法射出之外，还可避免第一反射组件32 (例如可为金属材质)与发 光二极管33接触而产生短路。 此外，封胶体或绝缘层36的材质可以是介电材料或环氧树脂，其结构可以是单层 折射率材料或多层折射率材料结构，多层折射率材料结构的材料折射率的特性可随着与发 光二极管33的距离由近到远，而将材料的折射率由大至小排列。因此，通过封胶体多层折 射率材料结构的特性，可增加发光二极管33的出光效率。 同样地，经由发光二极管33上表面发出的光线Ll被第一反射组件32反射，穿过 基板31出射，而经由发光二极管33的下表面所发出的光线L2则可直接穿过基板31出射。 接着，光线Ll、 L2会再经由第二反射组件34的反射面341反射，再穿过基板31射出。
值得一提的是，本实施例的第一反射组件32也可取代前述图3A至图3D的第一反
8射组件22结构，由于所述结构的特征与功效已在前述实施例中详述，于此不再赘述。另外， 需注意的是，在应用于图3D的结构时，荧光转换材料25的布设面积大于等于本实施的第一 反射组件32的覆盖面积，并且荧光转换材料25页可混合于本实施例的封胶体或绝缘层36 内。 第三实施例 请参照图5所示，其为本发明第三实施例的发光单元4的示意图。发光单元包括 基板41、反射组件42、发光二极管43以及透镜组件44。其中，基板41、反射组件42以及发 光二极管43的技术特征，与第一实施例中的基板21、第一反射组件22和发光二极管23相 同，在此不再赘述。 透镜组件44相对于反射组件42设置于基板41的一个出光面411。换言之，反射 组件42与透镜组件44分别设置于基板41的两侧。透镜组件44的结构例如为凸透镜、微 透镜(Micorlens)或菲涅尔透镜(Fresnellens)等结构，在本实施例中，透镜组件44的结 构以凸透镜为例做说明。另外，透镜组件44可与基板41 一体成型，在本实施例中，则以透 镜组件44贴合于基板41为例作说明。 经由发光二极管43上表面发出的至少一部分光线Ll被反射组件42反射，并穿过 基板41再穿出透镜组件44射出。而经由发光二极管43的下表面所发出的光线L2则可直 接穿过基板41以及透镜组件44射出。因此，通过透镜组件44的曲率或形状的不同设计方 式，可控制发光单元4所发出的光线Ll、 L2的出射方向，以增加发光单元4的指向性。
请参照图6所示，其为本实施例的发光单元4a的另一变化形式示意图。与图5的 发光单元4不同之处在于，反射组件42a是反射层，其形成于绝缘层46上。其中，反射组件 42a与绝缘层46与前述实施例中的反射组件32和绝缘层36具有相同的技术特征，于此不 再赘述。 同样地，经由发光二极管43上表面发出的光线Ll被反射组件42a反射，并穿过基 板41再穿出透镜组件44射出。而经由发光二极管43的下表面所发出的光线L2则可直接 穿过基板41以及透镜组件44射出。 值得一提的是，本实施例的发光单元4、4a也可具有多个发光二极管43而应用如 图3A至图3D的结构，例如以一维数组、二维数组或特殊图形方式排列，或者在这些发光二 极管43之间，以晶粒对晶粒方式直接引线键合，或者发光单元4、4a还包括荧光转换材料， 其设置于发光二极管43与基板41之间。另外，需注意的是，在发光单元4、4a应用如图3D 的结构时，荧光转换材料的布设面积需大于等于本实施的反射组件42a的覆盖面积，并且 荧光转换材料也可设置于本实施例的封胶体或绝缘层46内。 综上所述，根据本发明的发光单元是将发光二极管设置于基板与反射组件之间， 而基板至少部分透光。因此，通过小口径反射组件可将由发光二极管表面出射的光线反射， 再穿过基板出射，而小口径反射组件可保持穿过基板的出光集中于较小的出光口径内，以 利于后续的反射或聚光设计。发光二极管的背面所发出的光线页可经由基板射出，由此，可 提高发光二极管的光线利用率。另外，再利用设置于基板另一侧的透镜组件或另一反射组 件，来对穿过基板的光线的方向进行控制，由此则可增加发光单元所发出的光线的指向性。 再者，通过在基板另一侧设置透镜组件或反射组件，可将发光单元分为穿透式或反射式，由 此可增加本发明的发光单元的应用范围。
另外，通过多个发光二极管以一维数组、二维数组或特殊图形方式排列，则可增加 本发明的发光单元的应用范围。另外，如果通过晶粒对晶粒方式电性连接这些发光二极管， 则可简化基板上的电路层的复杂度以及减少导线材料成本。此外，在基板上可不需要再设 置电路层，发光单元可直接与另一电路板电性连接，由此可更进一步降低发光单元的整体 成本，并提高发光单元的制作效率。 另外，本发明的发光单元可将多个反射组件和发光二极管设置于同一基板的不同 表面，而通过在同一基板上完成反射组件和发光二极管的组装、制造和/或量测，可使得本 发明的发光单元较易大量生产。 以上所述仅为举例性，而非为限制性。任何未脱离本发明的精神与范畴而对其进 行的等效修改，均应包括在后附的权利要求书的范围内。
权利要求
一种发光单元，包括一基板，其至少部分透光；一第一反射组件；一发光二极管，其设置于所述基板与所述第一反射组件之间；以及一第二反射组件，其与所述第一反射组件分别设置于所述基板的两侧。
2. 如权利要求1所述的发光单元，其中所述第二反射组件的尺寸大于所述第一反射组件的尺寸。
3. 如权利要求1所述的发光单元，其中所述发光二极管发出的至少一部分光线依序经由所述第一反射组件和所述第二反射组件反射而穿过所述基板。
4. 如权利要求1所述的发光单元，其中所述第一反射组件的最大口径小于所述发光二极管的最大长边的5倍。
5. 如权利要求1所述的发光单元，其中所述第一反射组件是一反射层、一反射片或一反射罩。
6. 如权利要求1所述的发光单元，其中所述基板是一电路基板。
7. 如权利要求1所述的发光单元，还包括一封胶体或一绝缘层，其至少覆盖部分所述发光二极管，并至少部分设置于所述第一反射组件与所述发光二极管之间。
8. 如权利要求7所述的发光单元，还包括一荧光转换材料，其设置于所述封胶体或所述绝缘层内。
9. 如权利要求l所述的发光单元，还包括一荧光转换材料，其设置于所述发光二极管与所述基板之间。
10. —种发光单元，包括一基板，其至少部分透光；一反射组件；一发光二极管，其设置于所述基板与所述反射组件之间；以及一透镜组件，其相对于所述反射组件设置于所述基板的一出光面。
11. 如权利要求io所述的发光单元，其中所述发光二极管发出的至少一部分光线经由所述反射组件反射，并穿出所述透镜组件。
12. 如权利要求IO所述的发光单元，其中该反射组件的最大口径小于所述发光二极管的最大长边的5倍。
13. 如权利要求10所述的发光单元，其中所述反射组件是一反射层、一反射片或一反射罩。
14. 如权利要求IO所述的发光单元，其中所述基板是一电路基板。
15. 如权利要求10所述的发光单元，还包括一封胶体或一绝缘层，其至少覆盖部分所述发光二极管，并至少部分设置于所述反射组件与所述发光二极管之间。
16. 如权利要求15所述的发光单元，还包括一荧光转换材料，其设置于所述封胶体或所述绝缘层内。
17. 如权利要求10所述的发光单元，还包括一荧光转换材料，其设置于所述发光二极管与所述基板之间。
18. 如权利要求10所述的发光单元，其中所述透镜组件与所述基板一体成型。
19. 一种发光单元，包括一基板，其至少部分透光；一反射组件；以及 一发光二极管，其设置于所述基板与所述反射组件之间，其中，所述反射组件的最大口径小于所述发光二极管的最大长边的5倍。
20. 如权利要求19所述的发光单元，还包括一封胶体或一绝缘层，其至少覆盖部分所述发光二极管，并至少部分设置于所述反射组件与所述发光二极管之间。
21. 如权利要求20所述的发光单元，还包括一荧光转换材料，其设置于所述封胶体或所述绝缘层内。
22. 如权利要求20所述的发光单元，还包括一荧光转换材料，其设置于所述发光二极管与所述基板之间。
全文摘要
一种发光单元包括一基板、一第一反射组件、一发光二极管以及一第二反射组件。基板至少部分地透光，发光二极管设置于基板与第一反射组件之间，第二反射组件与第一反射组件分别设置于基板的两侧。
文档编号H01L33/00GK101740670SQ20081017366
公开日2010年6月16日 申请日期2008年11月5日 优先权日2008年11月5日
发明者陈国祚, 陈国禔 申请人:启耀光电股份有限公司