發(fā)光元件封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本揭露涉及一種封裝結(jié)構(gòu)，且特別涉及一種發(fā)光元件封裝結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著發(fā)光二極管(Light Emitting D1de, LED)的發(fā)光效率與壽命提升，加上具備低耗能、低污染、高效率、高反應(yīng)速度、體積小、重量輕與可在各種表面設(shè)置等元件特色與優(yōu)勢，發(fā)光二極管目前亦已被積極應(yīng)用于各光學(xué)領(lǐng)域中。以發(fā)光二極管在照明用途上的應(yīng)用為例，目前已有許多將發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)應(yīng)用于燈源(如燈泡、路燈、手電筒等)或是相關(guān)的照明設(shè)備被開發(fā)出來。
[0003]一般而言，發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的工藝需進行兩次光學(xué)設(shè)計，以達到商品應(yīng)用需求。具體而言，目前的發(fā)光二極管于封裝過程中，需先進行一次光學(xué)設(shè)計，以將發(fā)光二極管的出光角度、光通量大小、光強分布、色溫分布范圍最佳化。接著，再通過在發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的發(fā)光路徑上增加光學(xué)透鏡、擴散板或其他光學(xué)元件來進行二次光學(xué)設(shè)計，以改變發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的光學(xué)性能(例如是改變出光角度及增加色彩均勻度)。換言之，一次光學(xué)設(shè)計的目的是盡可能增加發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的光取出效率，而二次光學(xué)設(shè)計的目的則是讓整個燈具系統(tǒng)發(fā)出的光能滿足設(shè)計端的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本揭露的目的在于提供一種發(fā)光元件封裝結(jié)構(gòu)，可以藉由至少一平臺結(jié)構(gòu)及多個光學(xué)微結(jié)構(gòu)的配置，使發(fā)光元件封裝結(jié)構(gòu)經(jīng)一次封裝即可達到高色彩均勻度及高度控制光形的功能，并可有效降低封裝成本及整體體積。
[0005]本揭露的一實施例提供一種發(fā)光元件封裝結(jié)構(gòu)。發(fā)光元件封裝結(jié)構(gòu)包括基板、封裝透鏡、發(fā)光單元以及多個光學(xué)微結(jié)構(gòu)。發(fā)光單元配置于基板上。封裝透鏡配置于基板上且覆蓋發(fā)光單元。封裝透鏡具有下表面，并包括至少一平臺結(jié)構(gòu)。至少一平臺結(jié)構(gòu)具有側(cè)面以及平臺表面。封裝透鏡的下表面與至少一平臺結(jié)構(gòu)的平臺表面經(jīng)由至少一平臺結(jié)構(gòu)的側(cè)面連接。平臺表面背對發(fā)光單元與下表面。光學(xué)微結(jié)構(gòu)位于至少一平臺結(jié)構(gòu)的平臺表面上。
[0006]以下結(jié)合附圖和具體實施例對本揭露進行詳細描述，但不作為對本揭露的限定。
【附圖說明】
[0007]圖1A是本揭露一實施例的一種發(fā)光元件封裝結(jié)構(gòu)的架構(gòu)示意圖；
[0008]圖1B是圖1A的一種封裝透鏡的示意圖；
[0009]圖1C是圖1A的一種封裝透鏡的剖視示意圖；
[0010]圖1D是圖1A的發(fā)光元件封裝結(jié)構(gòu)的光形分布圖；
[0011]圖1E是圖1A的發(fā)光元件封裝結(jié)構(gòu)的發(fā)光強度的光學(xué)模擬數(shù)據(jù)圖；
[0012]圖1F是本揭露一對照實施例的一種發(fā)光元件封裝結(jié)構(gòu)的架構(gòu)示意圖；
[0013]圖1G是圖1F的發(fā)光元件封裝結(jié)構(gòu)的發(fā)光強度的光學(xué)模擬數(shù)據(jù)圖；
[0014]圖2A是本揭露另一實施例的一種發(fā)光元件封裝結(jié)構(gòu)的架構(gòu)示意圖；
[0015]圖2B是本揭露再一實施例的一種發(fā)光元件封裝結(jié)構(gòu)的架構(gòu)示意圖；
[0016]圖2C是本揭露又一實施例的一種發(fā)光元件封裝結(jié)構(gòu)的架構(gòu)示意圖；
[0017]圖3A是本揭露一實施例的另一種封裝透鏡的示意圖；
[0018]圖3B是圖3A的一種封裝透鏡的剖視示意圖；
[0019]圖3C是圖3A的封裝透鏡應(yīng)用在發(fā)光元件封裝結(jié)構(gòu)中時的光形分布圖；
[0020]圖3D是圖3A的封裝透鏡應(yīng)用在發(fā)光元件封裝結(jié)構(gòu)的發(fā)光強度的光學(xué)模擬數(shù)據(jù)圖；
[0021]圖4A是本揭露一實施例的再一種封裝透鏡的示意圖；
[0022]圖4B是圖4A的一種封裝透鏡的剖視示意圖。
[0023]其中，附圖標記
[0024]100、100’、200a、200b、200c:發(fā)光元件封裝結(jié)構(gòu)
[0025]110、210a、210b、210c:發(fā)光單元
[0026]111:發(fā)光元件
[0027]Illa:藍色發(fā)光二極管芯片
[0028]Illb:紅色發(fā)光二極管芯片
[0029]113、213a、213b:波長轉(zhuǎn)換材料
[0030]120、120，、320、420:封裝透鏡
[0031]121:下表面
[0032]123,323a,323b,423a,423b,423c,423d:平臺結(jié)構(gòu)
[0033]130:光學(xué)微結(jié)構(gòu)
[0034]140:基板
[0035]211a:暖白發(fā)光二極管芯片
[0036]211b:冷白發(fā)光二極管芯片
[0037]LF、LF1、LF2、LF3、LF4:側(cè)面
[0038]FS、FS1、FS2、FS3、FS4:平臺表面
[0039]r:半徑
[0040]h、hl、h2、h3、h4:高度
[0041]D1、D2、D3、D4:最大寬度
[0042]dl2、d23、d34:距離
[0043]BR:邊緣
[0044]CR:中心
[0045]O:光軸
[0046]CL、CL 1、CL2、CL3、CL4:截線
[0047]θ、Θ 1、Θ 2、Θ 3、Θ 4:夾角
[0048]s:尺寸
[0049]P:節(jié)距
[0050]w:高度
【具體實施方式】
[0051]下面結(jié)合附圖對本揭露的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作具體的描述:
[0052]圖1A是本揭露一實施例的一種發(fā)光元件封裝結(jié)構(gòu)的架構(gòu)示意圖。請參照圖1A，本實施例的發(fā)光元件封裝結(jié)構(gòu)100包括發(fā)光單元110、封裝透鏡120以及多個光學(xué)微結(jié)構(gòu)130。另一方面，如圖1A所示，發(fā)光元件封裝結(jié)構(gòu)100更包括基板140，封裝透鏡120與發(fā)光單元110配置于基板140上，且封裝透鏡120是覆蓋發(fā)光單元110，而多個光學(xué)微結(jié)構(gòu)130則位于封裝透鏡120上。舉例而言，在本實施例中，基板140可為高導(dǎo)熱基板。此外，在本實施例中，封裝透鏡120的材質(zhì)為硅膠或其他具有高光穿透率、低光吸收率，高耐溫且不易黃化或劣化特性的封裝材料。另一方面，在本實施例中，發(fā)光單元110包括至少一發(fā)光二極管芯片，并可發(fā)出光束。
[0053]更詳細而言，在本實施例中，發(fā)光單元110包括多個發(fā)光元件111，排列于基板140上，在本實施例中，這些發(fā)光元件111的顏色或色溫至少部分不相同。舉例而言，如圖1A所示，在本實施例中，發(fā)光單元110包括多個藍色發(fā)光二極管芯片Illa以及多個紅色發(fā)光二極管芯片111b，且這些藍色發(fā)光二極管芯片Illa以及紅色發(fā)光二極管芯片Illb對稱性地交錯排列在封裝透鏡120內(nèi)，以達到出光對稱性的要求。此外，發(fā)光單元110更包括波長轉(zhuǎn)換材料113，且波長轉(zhuǎn)換材料113配置在藍色發(fā)光二極管芯片Illa上，以將藍光轉(zhuǎn)換為白光。在本實施例中，波長轉(zhuǎn)換材料113可為黃色螢光粉層。此外，紅色發(fā)光二極管芯片Illb的配置亦可提高發(fā)光單元110的演色性。
[0054]進一步而言，在本實施例中，由于封裝透鏡120包覆發(fā)光單元110，光學(xué)微結(jié)構(gòu)130則位于封裝透鏡120上，因此將可藉由改變封裝透鏡120的結(jié)構(gòu)以及光學(xué)微結(jié)構(gòu)130的配置分布情形，來達到控制發(fā)光單元110的光形及色彩均勻度的功能。以下將搭配圖1B進行進一步地解說。
[0055]圖1B是圖1A的一種封裝透鏡的示意圖。圖1C是圖1A的一種封裝透鏡的剖視示意圖。請參照圖1B，在本實施例中，封裝透鏡120具有下表面121，并包括至少一平臺結(jié)構(gòu)123。在本實施例中，平臺結(jié)構(gòu)123具有側(cè)面LF以及平臺表面FS。封裝透鏡120的下表面121與平臺結(jié)構(gòu)123的平臺表面FS經(jīng)由平臺結(jié)構(gòu)123的側(cè)面LF連接。側(cè)面LF為橢球面、非球面或球面，但并不以此為限。更詳細而言，封裝透鏡120的下表面121具有半徑r，且平臺結(jié)構(gòu)123的平臺表面FS至下表面121的垂直距離為高度h。此外，如圖1A所示，平臺結(jié)構(gòu)123的平臺表面FS背對發(fā)光單元110與下表面121，且平臺表面FS與基板140實質(zhì)上平行，亦與發(fā)光單兀I1的出光表面實質(zhì)上平行。
[0056]進一步而言，在本實施例中，封裝透鏡120更包括光軸O。封裝透鏡120的平臺結(jié)構(gòu)123相對于光軸O為軸對稱，且發(fā)光單元110配置鄰近于光軸O上。在本實施例中，發(fā)光單元110是對稱設(shè)置于光軸O上。更詳細而言，如圖1C所示，在本實施例中，平臺結(jié)構(gòu)123的側(cè)面LF通過光軸O切開后的截線CL為曲線，且此截線CL具有曲率R。更進一步而言，在本實施例中，藉由調(diào)整封裝透鏡120的半徑r、高度h及曲率R，將可使發(fā)光單元110所發(fā)出的光束出射封裝透鏡120時具有適合的光形。一般來說，當封裝透鏡