[发明专利]发光元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光元件，尤其涉及一种具有凹凸结构的光子晶体及反射片的发光元件。

背景技术

图1例示一常规的发光元件10。所述发光元件10包含一衬底12、一设置于所述衬底12上的发光二极管芯片14、一设置于所述发光二极管芯片14上的荧光物质(折射率约为1.5-1.6)16以及一透明盖板(折射率约为1.5)18。所述光线20(例如紫外光)可激发所述荧光物质(例如红绿蓝荧光物质)16产生红绿蓝激发光线22，而红绿蓝激发光线22混合即形成白光24。所述发光二极管芯片14产生的光线20必须经过所述荧光物质16与所述透明盖板18，再传播至所述发光元件10的外部，例如空气(折射率为1)。

图2(a)及图2(b)例示常规的发光元件10的模拟输出光强度。所述激发光线22射入所述透明盖板18的入射角(θ_i)大于45度时，所述发光元件10的模拟输出光强度相当低，小于0.05。所述激发光线22是由高折射率物质往低折射率物质传播，因此产生内全反射(internal total reflection)及横向波导损失(high index waveguide losses)。内全反射现象使得大于临界角(约45度)的激发光线22均被所述透明盖板18反射回所述发光元件10的内部，而无法传播至所述发光元件10的外部。简单来说，大部分激发光线22在所述发光元件10内部被反射或吸收而严重耗损，导致所述发光元件10的光输出效率相当低。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种发光元件，其通过一凹凸结构的光子晶体避免内全反射现象，并通过一反射片将一发光二极管芯片产生的紫外光线反射至一荧光物质，只让白光输出。

为达到上述目的，本发明提出一种发光元件，其包含一第一衬底、一设置于所述第一衬底上且可产生一光线(例如紫外线)的发光二极管芯片、一设置于所述发光二极管芯片上的荧光物质、一设置于所述荧光物质上方且具有凹凸结构的光子晶体以及一设置于所述光子晶体上方且可将所述紫外光线反射至所述荧光物质的反射片(例如全方位反射片)。优选地，所述第一衬底可为一金属杯，所述发光二极管芯片设置于所述金属杯的杯底。所述发光二极管芯片产生的紫外光线可激发所述荧光物质(例如钇铝石榴石)产生激发光线(例如红、绿及蓝光)。

所述光子晶体包含一第二衬底以及复数个设置于所述第二衬底上的凸部。所述凸部包含一设置于所述第二衬底上的底端以及一尺寸小于所述底端的尺寸的顶端。所述复数个凸部可为三角柱体、半圆柱体、弦波柱体、角锥体或圆锥体。所述复数个凸部可呈四方形排列、三角形排列、六角形排列或随机排列。

所述反射片包含一第三衬底以及复数层以交迭方式设置于所述第三衬底上的第一膜层及第二膜层，其中所述第一膜层的折射率大于所述第二膜层的折射率。第一膜层的材料可选自氧化钛、氧化钽、氧化铌、氧化铈及硫化锌组成的群，而所述第二膜层的材料可选自氧化硅、氮化硅、氧化铝及氟化镁组成的群。

常规技术的发光元件因内全反射现象使得所述荧光物质产生的大部分激发光线在所述发光元件内部即被反射或吸收而严重耗损，导致所述发光元件的光输出效率相当低。本发明通过在所述发光元件的中设置于一具有复数个凸部的光子晶体，其可避免所述荧光物质产生的激发光线发生内全反射现象，因而可增加所述激发光线的取出效率。

附图说明

图1例示一常规的发光元件；

图2(a)及图2(b)例示一常规的发光元件的模拟输出光强度；

图3例示本发明的高光输出效率发光元件；

图4至图9例示本发明的光子晶体；以及

图10(a)及图10(b)例示本发明的高光输出效率发光元件的模拟输出光强度。

具体实施方式

图3例示本发明的高光输出效率发光元件30。所述高光输出效率发光元件30包含一衬底32、至少一设置于所述衬底32上且可产生一紫外光线60的发光二极管芯片34、一设置于所述发光二极管芯片34上的荧光物质36、一设置于所述荧光物质36上方的光子晶体40以及一设置于所述光子晶体40上方且可将所述紫外光线60反射至所述荧光物质36的全方位反射片50。所述光子晶体40与所述全方位反射片50之间具有一空气间隙66，其折射率为1。优选地，所述荧光物质36覆盖所述发光二极管芯片34。