发光装置的制作方法

本发明涉及一种发光装置，特别是具有一封装结构的发光装置，其中多个发光单元可设置于两个或更多彼此隔离的凹部中。

背景技术：

相较于白炽光源，发光二极管(LED)具有许多优点，包括较低的能量消耗(更节能)、较长的使用寿命、较佳的物理稳定性、较小的尺寸和较快的开关切换速度。因此，LED被广泛应用于航空照明、汽车大灯、广告、普通照明、交通信号灯、照相机闪光灯、照明壁纸和医疗设备等。发光二极管可安装在各种封装结构上，例如，发光二极管被广泛用作各种消费电子产品(包括移动电话、电视机等)中的平板显示面板(例如TFT LCD面板)的背光照明。在此些应用中，发光二极管的封装通常是以侧视方向被布置在导光板的边缘处，以发射平行于导光板的光。然而，传统的发光二极管仅具有一个凹部，设置于其中的发光二极管电性连接于两个导电支架以发出单色光。

技术实现要素：

就其中一个观点言，本发明提供了一种发光装置，包括：一封装结构，于一横方向上定义多个凹部，以及多个发光单元，设置于凹部内。封装结构具有于横方向上一长型外形，封装结构包括至少三导电支架以及一封装胶体。至少三导电支架于横方向上为依序彼此邻接，以形成底部的主体部位。至少三导电支架中包括至少一共用导电支架，共用导电支架电性连接于设置于两邻接凹部的发光单元。以及多个发光单元，设置于凹部的底部，各发光单元电性连接于邻接的两导电支架。封装胶体固接于至少三导电支架以形成封装结构，封装结构中定义各凹部的多个侧壁。

根据本发明，每个凹部中设置至少一个发光单元。特别地，发光单元设置在凹部的底部，发光单元设置在两个相邻导电支架中的至少一个上。封装胶体具有至少一个在横方向上隔开两个相邻凹部的间隔部。间隔部包覆共用导电支架的一部分，共用导电支架电性连接两个相邻发光单元。

本发明的目的之一，为通过在一横方向上隔开两个相邻凹部的一间隔部，以加强长型封装的发光装置的机械强度，防止长型封装的发光装置变形或破损。本发明的发光装置的另一个目的，是提供两种或更多种色光，每种色光各自独立并可分別地打开和关闭。

另一方面，本发明的发光装置，其中发光单元通过黏着剂固定在凹部的底部上的构造，可提升发光单元的亮度，并降低在发光装置中的湿气。

本发明的其他特征和优点将在下面的描述中阐述，其显而易见于各部分描述中，或者可以通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过书面说明及其权利要求以及附图中特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。

图1为根据本发明一个实施例的发光装置的立体示意图；

图2为根据本发明一个实施例的发光装置的前视角示意图以及局部视图；

图3为根据图2中剖面线A-A的剖面示意图；

图4为根据本发明一个实施例的发光装置图的底视角示意图；

图5为根据本发明一个实施例的发光装置图的底视角示意图，其中导电支架的外部连接端子具有孔；

图6为根据本发明一个实施例中，发光单元通过黏着剂固定在基板表面上的结构示意图；

图7为根据本发明一个实施例中，一个凹部中设置三个发光单元的剖面示意图；

图8为根据本发明的一个实施例中，多个导电支架以分别控制设置在一个凹部与其中多个发光单元的剖面示图。

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，以下配合参考附图和一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本发明的某些具体实施例的详细描述中，所使用的用语以其最广泛且合理的方式来解释。以下描述中强调的技术用语，当以本发明的详细说明为依据，进行相关的解释或定义。

图1为根据本发明一个实施例的发光装置100的示意图。如图1至图3所示，发光装置100包括封装结构10和发光单元12、14。发光装置100和封装结构10具有横向伸长的长型形状(图中左右方向上的长型形状)。其中，横向为图中左右方向。封装结构10定义两个凹部16、18。类似于长型封装结构10，凹部也为于横方向上的长型结构。封装结构10包括三个导电支架20、22、24和一封装胶体30。封装胶体30固接于三个导电支架20、22、24，以形成封装结构10的主体。三个导电支架于横方向上为依序彼此邻接(一实施例中，三个导电支架于横方向上为依序彼此紧邻接，即邻接的导电支架间，无其他导电支架位于其中)，以形成底部的主体部位16a、18a。封装胶体30形成凹部16、18的侧壁16b、18b上。凹部16、18的形状可以是椭圆形、多边形、矩形等。本领域技术人员可根据本发明，选择所需要的凹部的适当形状，以符合其技术应用需要。

发光单元12、14分别容置在凹部16、18中。发光单元12、14实质上可具有朗伯源(Lambertian source)，其有大光束发散度和接近球的光辐射形式。发射的光被凹部的侧壁16b、18b反射，其可以改变或保持其半高宽(Full width at half maximum，FWHM)，以使从两个凹部16、18发射的光彼此重叠至少20％至100％。

更具体地，第一发光单元12至少设置在第一凹部的底部16a的第一导电支架20或第二导电支架22上。换句话说，第一发光单元12可以仅设置在第一导电支架20上，或者仅设置在第二导电支架22上，或者同时设置在第一导电支架20和第二导电支架22上。然后，第一发光单元12通过导电线40电性连接到导电支架20、22。第二发光单元14至少设置在第二导电支架22或位于第二凹部的底部18a的第三导电支架24。第二发光单元14通过导电线42电性连接到导电支架22、24。

第一导电支架20和第三导电支架24之间的第二导电支架22，可作为一共用导电支架，作为共用阴极或共用阳极，其电性连接到第一发光单元12和第二发光单元14。第二导电支架22，大致设置在发光装置100的封装结构中横方向上的中心位置。相对于第二导电支架22，第一和第三导电支架20、24基本上为彼此对称。因此，通过三个导电支架20、22、24，可隔离并独立驱动第一发光单元12和第二发光单元14。其中，两个发光单元12、14可以发出不同色调的相同光线，例如红色、绿色、或蓝色。

两个相互隔离的凹部16、18和至少三个导电支架20、22、24的设计，具有几个好处：首先，因为两个发光单元12、14可并联电性连接，所以如果一个发光单元损坏，另一个发光单元仍然可工作。其次，从这两个发光单元12、14发射的光间的彼此干涉，可有效地降低。因此，每个凹部可以填充不同的波长转换材料以提供各种色光。

一实施例中，发光装置100是侧面发光型(侧视型)。发光装置100的凹部16、18，形成在封装结构10的前表面侧上。封装胶体30的材料可包括白色颜料和填料，并且能过白色颜料而具有光反射效果。如此，发光装置100的发光区域的形状(未考虑到不希望的泄漏光)基本上对应于前表面处的相应凹部16、18的开口的形状。第一发光区域的形状可以与第二发光区域的形状相同或不同。

凹部的底部16a，其表面由封装胶体30的表面的一部分和一对导电支架20、22的表面所形成。形成凹部的底面16a的导电支架20、22的一部分是凹部内的导电支架20a、22a。导电线40将发光单元12、14的接合区，电性连接到相应的凹部内的导电支架20a、22a。如图1和图4所示，三个导电支架20、22、24具有外部连接端子20b、22b、24b，其位于封装胶体30之外。外部连接端子20b、22b、24b沿着封装胶体30的底部表面弯曲。发光装置100通过外部连接端子20b、22b、24b，可焊接到电路板等。因此，发光装置100(封装结构10)的托置侧表面是底部表面。进一步，封装胶体30的底部表面分别在右端，中央和左端部具有阶梯形状以容置外部连接端子20b、22b、24b。右端、中间和左端部分的底部表面相对于底部表面的其余部分具有高度差。封装结构10(封装胶体30)的前部的形状以及凹部的开口的形状，使凹部的中央部分16c、18c，比左右部分(16r、18r、16l、18l)宽。换言之，中央部分16c、18c的纵向宽度大于右侧和左侧部分16r、18r、16l、18l的纵向宽度。其中，纵向为图中上下方向。

如图5所示的一实施例中，弯曲在底部表面下方的三个导电支架中，一个或多个的外部连接端子20b、22b、24b，可分别包括一个或多个孔以增强焊料固接的能力(焊料接触端子的表面积增加)，此孔形状可依需要而为不同的设计。此孔设计可将发光装置100牢固地固定在电路板上，以降低发光装置100的移动和/或旋转的可能性。根据本发明，本领域技术人员可根据本发明，选择适当的发光装置为了提高外部连接端子20b、22b、24b的焊接能力。例如根据外部连接端子的几何形状，以决定洞的形状和尺寸。又例如，第一和第三导电支架的外部连接端子20b、24b具有两个孔，因为它们具有较大的表面积，而第二导电支架的外部连接端子22b仅具有一个孔。

如图2所示，封装胶体30具有间隔部32，用以隔开第一凹部16与第二凹部18。间隔部32部分地包覆第二导电支架22。一实施例中，原始的第二导电支架22(在形成封装胶体之前)具有T型等，其中包括横向延伸部22a(例如矩形的延伸部等)和纵向延伸部22c(例如矩形的延伸部等)。第二导电支架22的横向延伸部22a还包括在第一凹部16中的第一托置部22a1、在第二凹部18中的第二托置部22a2、以及被间隔部32包覆的横向嵌入部22a3。第二导电支架的纵向延伸部，位于封装结构10外的一部分，为外部连接端子22b。第二导电支架的其余部分，包括横向延伸部22a的内部部分和纵向延伸部22c的内部部分，这些内部部分为间隔部32所包覆。

一实施例中，如图2所示，间隔部32包覆第二导电支架22的内部部分，超过内部部分50％的表面，表面包括前表面和后表面。从前方向的视角，间隔部32与第二导电支架22的横向延伸部22a的中心对齐。因此，第一托置部22a1的前表面区域与第二托置部22a2的前表面区域大致相同。在另一实施例中，第二导电支架的前表面区域的大约5％-80％(即，第一托置部22a1与第二托置部22a2的前表面积的总合)，非间隔部32所包覆。在一实施例中，第二导电支架22a的内部部分的前表面，约20％-60％非间隔部32所包覆。间隔部32的最窄部分的横向宽度，大于纵向延伸部的在封装结构内的横向宽度。如图2所示，间隔部32于最顶端的横向宽度，小于间隔部于最底端的横向宽度。

如图2所示，封装胶体30的凹部16、18在纵方向上，具有彼此相对的两个侧壁30b、30c。一实施例中，两个侧壁间的距离L(btw)大于第二导电支架的纵向宽度L(22a)。如此，第二导电支架的纵向延伸部的一部分，被间隔部32所包覆。

几个因素会导致封装结构10的变形，包括外力、回流焊接进行的安装所产生热量引起的温度变化、以及由发光单元12、14和波长转换材料产生的热量。除了分隔两个凹部16、18之外，间隔部32可以有效地增强封装胶体30的结构强度，而减小变形程度。如此，间隔部32具有提高获得期望的光分布、并且促进发光装置100的工作品质稳定。

形成封装胶体之后，发光单元12、14分别设置在凹部的底部16a、18a上。由发光单元12、14发射的光不限于可见光。在一实施例中，由发光单元12、14发射的光可以是不可见光，例如红外光或紫外光。发光单元12、14的材料可包括GaAs，AlAs，InAs，GaP，AlP，InP，ZnO，CdSe，CdTe，ZnTe，GaN，AlN，InN，Si中的任何一种，或其中任一组合、合金，或混合物。发光单元12、14可以是各种类型的设计，例如水平型，垂直型和翻转型。发光单元12、14具有能够装配到凹部16、18中的各种尺寸。在一个实施例中，发光单元12、14可具有非方形的形状。例如，发光单元的横向长度和纵向长度都可以小于500μm，例如大约175μm×250μm，250μm×400μm，250μm×300μm或225μm×175μm。在一实施例中，发光单元至少可以具有大于500μm的横向长度或纵向长度，例如大约1000μm×1000μm，500μm×500μm，250μm×600μm或1500μm×1500μm。在一实施例中，发光单元可以是更大的长度，大约为3000μm。在其他实施例中，发光单元可以是长度通常小于300μm的微型LED。在一些实施例中，发光单元可以是长度通常小于200μm或什至小于100μm的微型LED，例如约225μm×175μm，150μm×100μm，150μm×50μm。在一些实施例中，发光单元可以是其顶部表面积小于50,000μm2或10,000μm2的微型LED。在一些实施例中，发光单元的长度可以相对较大，例如至少1000μm或3000μm，其中发光单元的顶部发光面范围约为凹部发光区域的30％-70％。

微量分配过程(Micro dispensing process)常用于将发光单元12、14分别布置在凹部的底部16a、18a上。微量点胶用于将小于1微升体积的液体介质剂量(如黏着剂、胶水或油脂)，置于基材表面上的技术，其中的剂量设置过程中，可在较短的循环时间进行可靠与准确的操作。在一实施例中，用于固定发光单元的黏着材料包括Ag浆料、矽树脂、环氧树脂、聚合物、焊膏和焊剂。在黏着剂准确地滴落到基板表面的预定位置之后，发光单元被设置在黏着剂的顶部，然后被压在发光单元下面并向外流动。基板可以是电路板、凹部16a、18a的导电支架20a、22a、24a、和/或底部。根据滴落在表面上的黏着剂的量，在发光单元被黏着贴附在基板上之后，黏着剂的构造可以改变并且影响发光单元的亮度(例如，从发光单元发射的光量)。如图6所示，黏着剂具有包覆发光单元下面的表面积A(黏着剂)并且从发光单元的底部平均地包覆发光单元至高度H(黏着剂)。包覆发光单元的黏着剂可能阻挡从发光单元的侧表面发射的光的一部分并导致侧向出光损失。另外，基板表面上的较大粘合区域可导致更多的水分在封装后残留在发光装置100内部。相反地，黏着剂量不足，可能导致发光单元从基板移动或脱离。一实施例中，为了平衡上述因素并实现发光单元的最佳亮度，黏着剂表面积A(黏着剂)为发光单元底部表面积A(单元)的100％至140％，黏着高度H(黏着剂)的范围是发光单元的高度的0％至35％。具有此黏着剂设置的发光单元的亮度范围，相较于黏着剂表面积为发光单元底部表面积A(单元)约121％至140％、以及黏着高度在发光单元的高度的0％至35％的发光单元，所产生的亮度为后者的100％至120％。较佳地，黏着剂表面积A(黏着剂)为发光单元A(单元)的底部表面积的100％至120％，黏着剂高度H(黏着剂)为0％到发光单元H(单元)的高度的35％。如此的黏着剂设置可增加亮度到110％-120％。

如图1、图2、图3所示，发光装置100包括导电线40、42。导电线40将第一发光单元12电性连接到第一导电支架20和第二导电支架22；导电线42将第二发光单元14电性连接到第二导电支架22和第三导电支架24。导电线40容置在第一凹部16中，并由封胶部50密封。导电线42容置在第二凹部18中，并由封胶部52密封。导电线40、42较佳地包括银成分以改善光反射效果。也就是说，至少导电线40、42的表面较佳地由银或银合金制成，或者导电线40、42由银或银合金制成。然而，由于封胶部50、52的膨胀和收缩，导电线40、42可能会变形，这可能导致导电线40、42的断裂。间隔部32可以提高封装胶体30的机械强度，以减小封胶部50、52的膨胀和收缩所造成的影响。因此，导电线40、42较不会变形或甚至破裂。

如图3所示，发光装置100包括分别填充在凹部16、18中的封胶部50、52。封装之后，第一封胶部的前表面50a与第二封胶部的前表面52a大致相同。一实施例中，第一封胶部前表面50a和第二封胶部前表面52a之间的差异，可控制在为不超过凹部16、18的深度(从凹部的底部到封胶部的前表面)的20％。如此，发光装置100能够提供稳定的出光形状。

封胶部50、52分别包括波长转换物质54、56，将发光单元12、14发射的光转换为不同波长的光。波长转换物质54、56可以包括多种荧光材料的组合。例如，当发光单元12、14发射蓝光时，波长转换物质54、56可以包括发射绿光至黄光的第一荧光材料60以及发射红光的第二荧光材料62。这样的配置可具有的较佳颜色再现性或良好的颜色混成效果。然而，由于使用的波长转换材料60、62的量增加，因斯托克斯损失(Stokes'loss)引起的发热也增加。这样的热量可能会使封装结构的封装胶体30和/或封胶部50,52变形，其中间隔部32可以有效地防止此变形。

封装胶体30的基材可以是陶瓷材料或树脂材料，也可以应用环氧树脂于此。陶瓷材料优选可以是二氧化铈。树脂材料较佳地包括有苯基的矽基树脂。矽基树脂是热固性树脂，具有良好的耐热性和耐光性，并且包括苯基可进一步增强耐热性。含有苯基的矽基树脂，在矽基树脂中具有较高的气体阻隔性，因此能够容易地降低由锰活化氟化物荧光体的水分导致的劣化。用锰活化氟化物荧光材料能够减少由湿气和热引起的劣化。相较于前侧部分，锰活化氟化物荧光材料布置在封胶部30的后侧部分为较佳。如此，用锰活化氟化物荧光材料在凹部10a的底部附近配置得更多。

荧光材料可选自下列材料：(Sr,Ba)Si2(O,Cl)2N2:Eu²⁺；Sr5(PO4)3Cl:Eu²⁺；(Sr,Ba)MgAl10O17:Eu²⁺；(Sr,Ba)3MgSi2O8:Eu²⁺；SrAl2O4:Eu²⁺；SrBaSiO4:Eu²⁺；CdS:In；CaS:Ce³⁺；(Y,Lu,Gd)3(Al,Ga)5O12:Ce³⁺；Ca3Sc2Si3O12:Ce³⁺；SrSiON:Eu²⁺；ZnS:Al³⁺,Cu⁺；CaS:Sn²⁺；CaS:Sn²⁺,F；CaSO4:Ce³⁺,Mn²⁺；LiAlO2:Mn²⁺；BaMgAl10O17:Eu²⁺,Mn²⁺；ZnS:Cu⁺,Cl^-；Ca3WO6:U；Ca3SiO4Cl2:Eu²⁺；SrxBayClzAl2O4-z/2:Ce³⁺,Mn²⁺(X:0.2；Y:0.7；Z:1.1)；Ba2MgSi2O7:Eu²⁺；Ba2SiO4:Eu²⁺；Ba2Li2Si2O7:Eu²⁺；ZnO:S；ZnO:Zn；Ca2Ba3(PO4)3Cl:Eu²⁺；BaAl2O4:Eu²⁺；SrGa2S4:Eu²⁺；ZnS:Eu²⁺；Ba5(PO4)3Cl:U；Sr3WO6:U；CaGa2S4:Eu²⁺；SrSO4:Eu²⁺,Mn²⁺；ZnS:P；ZnS:P^3-,Cl^-；ZnS:Mn²⁺；CaS:Yb²⁺,Cl；Gd3Ga4O12:Cr³⁺；CaGa2S4:Mn²⁺；Na(Mg,Mn)2LiSi4O10F2:Mn；ZnS:Sn²⁺；Y3Al5O12:Cr³⁺；SrB8O13:Sm²⁺；MgSr3Si2O8:Eu²⁺,Mn²⁺；α-SrO·3B2O3:Sm²⁺；ZnS-CdS；ZnSe:Cu⁺,Cl；ZnGa2S4:Mn²⁺；ZnO:Bi³⁺；BaS:Au,K；ZnS:Pb²⁺；ZnS:Sn²⁺,Li⁺；ZnS:Pb,Cu；CaTiO3:Pr³⁺；CaTiO3:Eu³⁺；Y2O3:Eu³⁺；(Y,Gd)2O3:Eu³⁺；CaS:Pb²⁺,Mn²⁺；YPO4:Eu³⁺；Ca2MgSi2O7:Eu²⁺,Mn²⁺；Y(P,V)O4:Eu³⁺；Y2O2S:Eu³⁺；SrAl4O7:Eu³⁺；CaYAlO4:Eu³⁺；LaO2S:Eu³⁺；LiW2O8:Eu³⁺,Sm³⁺；(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO4)6Cl2:Eu²⁺,Mn²⁺；Ba3MgSi2O8:Eu²⁺,Mn²⁺；ZnS:Mn²⁺,Te²⁺；Mg2TiO4:Mn⁴⁺；K2SiF6:Mn⁴⁺；SrS:Eu²⁺；Na1.23K0.42Eu0.12TiSi4O11；Na1.23K0.42Eu0.12TiSi5O13:Eu³⁺；CdS:In,Te；(Sr,Ca)AlSiN3:Eu²⁺；CaSiN3:Eu²⁺；(Ca,Sr)2Si5N8:Eu²⁺；以及Eu2W2O7。一些荧光材料对水蒸气的耐受性差，因此为了提高发光装置100的可靠性，荧光材料较佳地以具有低于10.5g/m²/24hr的水蒸气透过率和低于382cm³/m²/24hr以改善其抗水解和降解程度。

在另一实施例中，如图7所示，多个发光单元可以设置在至少第一凹部16或第二凹部18中。例如，在第二凹部18a的底部的至少第二导电支架22或第三导电支架24上设置三个发光单元14a、14b、14c。三个发光单元14a-14c以串联方式电性连接到第二导电支架22和第三导电支架24。此实施例中，所有三个发光单元14a-14c必须被同时驱动。在一实施例中，三个发光单元14a-14c分别发出红光，绿光和蓝光，可混成后以提供白光。然而，三个发光单元14a-14c可独立于第一发光单元12，而分别驱动发光。

另一实施例中，如图8所示，在第一凹部的底部18a上，为分离地驱动至少设置在第二导电支架22或第三导电支架24上的三个发光单元14a-14c，两个附加导电支架23a、23b可设置在第二导电支架22和第三导电支架24之间。一实施例中，第二导电支架22、第一附加导电支架23a、第二附加导电支架23b、和第三导电支架24之间的横向宽度可以大致相同。第一附加导电支架23a是由发光单元14a和14b共用的导电支架(阴极或阳极)。第二附加导电支架23b是由发光单元14b和14c共用的导电支架(阴极或阳极)。

以上所述，仅是本发明较佳实施例，为使本领域技术人员易于了解本发明的内容而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是在不偏离本发明的真实范围的情况下，本发明可以以其它具体形式实施，基于本发明的技术实质教导对以上实例所作的任何细微修改，等同变化与修饰，对于本领域技术人员来说，许多变化和修改将是显而易见的，均仍属于本发明技术方案的范围内。