專利名稱：發(fā)光二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換LED，例如發(fā)白色光的二極管，在該發(fā)白色光的二極管中，藍(lán)色光從pn結(jié)接合面發(fā)出，并入射到一熒光體上以提取出黃色光，通過將藍(lán)色光和黃色光混合從而發(fā)出白色光，或可選地，紫外線光從pn結(jié)接合面發(fā)出，并入射到熒光體上從而提取出諸如白色光等中間色的光。
背景技術(shù)：
圖6顯示了作為現(xiàn)有技術(shù)中公知的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換LED的一個(gè)示例的白色LED。
在圖6中，白色LED 1包括具有形成向上開口的反射罩2a的白色反射體2、放置在反射體2的反射罩2a中心附近的LED芯片3、以及填充到反射罩2a中的包含有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料4a的封裝樹脂4。
反射體2具有電極端2b、2c，它們通過夾物模壓(insert molding)或其他等效的方法結(jié)合成一體。
形成LED芯片3，使得其通過結(jié)合InGaN(p型)和SiC(n型)構(gòu)成一藍(lán)色LED芯片，且構(gòu)成其發(fā)光層的pn連接面(junctionsurface)3a位于上邊界附近的擴(kuò)展區(qū)域上。
在LED芯片3中，其n端被電連接至暴露在反射體2的反射罩2a底部的電極端2b，同時(shí)使用例如導(dǎo)電粘合劑固定；而其p端表面上的電極3b通過金屬線3c等連接到暴露在反射罩2a底部的另一電極端2c上。
封裝樹脂4由半透明樹脂構(gòu)成，并包含暴露在藍(lán)色光下時(shí)會(huì)發(fā)射出黃色光的熒光體4a。因?yàn)闊晒怏w4a通常具有比封裝樹脂4更大的比重，因此作為沉降的結(jié)果，封裝樹脂的較低部分包含如圖所示的密度較大的熒光體層4b。
在如上述配置的白色LED1中，當(dāng)通過電極端2b、2c向LED芯片3的n端和p端之間加以驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，從其連接面3a射出藍(lán)色光L1。從LED芯片3發(fā)出的藍(lán)色光L1被引導(dǎo)向反射體2的反射罩2a的開口和底部，并近似均勻地向這兩處入射。
被引導(dǎo)向反射體2的反射罩2a的開口的藍(lán)色光L1原樣向上射出。同時(shí)，被引導(dǎo)向反射體2的反射罩2a的底部的藍(lán)色光L1入射到位于反射罩2a底部的熒光體層4b。相應(yīng)地，熒光體層4b中的熒光體4a吸收藍(lán)色光L1，其激發(fā)的結(jié)果就是以熒光的形式發(fā)出黃色光L2。該黃色光L2與如前所述從開口原樣向上射出的藍(lán)色光混合，總體上就產(chǎn)生了白色光；并且它也是向上射出的。
相比之下，如圖7所示配置的白色LED5在現(xiàn)有技術(shù)中也是公知的。
在圖7中，白色LED5在構(gòu)造上與圖6中的白色LED1的不同之處在于LED芯片3的在垂直方向上的反向的配置；因此，LED芯片3的pn連接面3a朝向底部配置在封裝樹脂4中的熒光體4a的熒光體層4b中。
類似地，在如前述配置的白色LED5中，當(dāng)在LED芯片3的連接面處發(fā)射出的藍(lán)色光的一部分通過熒光體層4b時(shí)，被熒光體4a吸收，并且發(fā)射出黃色光；此外，藍(lán)色光的剩余部分在LED芯片3中透射通過熒光體層4b上面的封裝樹脂4，并且從該封裝樹脂4向上射出。
結(jié)果，如前所述的黃色光和藍(lán)色光被混合，并且向上射出白色光。
在以如上所述的白色LED1、5為特征的配置中出現(xiàn)了下列問題。在白色LED1和5中，部分藍(lán)色光從反射體2的反射罩2a的開口原樣向上射出，而為了獲得白色光，黃色光的光量需要能均衡該過強(qiáng)的藍(lán)色光光量。相應(yīng)地，將藍(lán)色光轉(zhuǎn)換為黃色光的熒光體4a的量必須增加。因?yàn)樗{(lán)色光和黃色光會(huì)被熒光體微粒遮擋，因此，在反射罩的開口處可能提取的光量下降了，并且白色LED1和5的整體發(fā)光效率降低了。
此外，在LED芯片發(fā)射紫外線的情況下，通常使用發(fā)射紅色、綠色和藍(lán)色光的熒光體的混合物。但是，因?yàn)樵谶@種情況下紫外線從芯片的頂部直接向反射罩的開口射出而沒有入射到熒光體上，而該光對(duì)從頂部提取出的可見光的強(qiáng)度沒有貢獻(xiàn)，因而降低了發(fā)光效率。
在其它具有相同配置的、修改熒光體成分或LED芯片從而發(fā)射出單色光、紅外線或者中間色光的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換LED中，也會(huì)發(fā)生相似的問題。
發(fā)明概述因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是通過使用一種簡(jiǎn)單配置提供一種改善發(fā)光效率的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換LED。
該目的可以通過本發(fā)明第一實(shí)施例的LED實(shí)現(xiàn)，該LED包括電極端、一LED芯片、一具有將從LED芯片發(fā)出的光反射到一開口的一反射罩(bowl)的反射體、填充到反射罩中的封裝樹脂和混合到封裝樹脂中的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料，它吸收從LED芯片發(fā)射出的光，并發(fā)射出具有比所吸收光波長(zhǎng)更長(zhǎng)的波長(zhǎng)的光，其特征在于，LED芯片連接到反射罩中的電極端，此外，在LED芯片的頂面上設(shè)置有一導(dǎo)電反射元件，其用于反射從連接面(junction surface)發(fā)射的光，且在基本整個(gè)表面上不透明；混合到封裝樹脂中的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度在LED芯片的連接面以下比在其上更大；和/或在具有反射罩的反射體的內(nèi)部平面上形成一預(yù)定形狀的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層。
在該第一實(shí)施例中，通過導(dǎo)電反射元件將驅(qū)動(dòng)電壓從兩個(gè)電極端加到LED芯片，光從LED芯片的連接面射出，并且被導(dǎo)電反射元件向下反射。
所有的或一部分的被向下引導(dǎo)的光被波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層吸收，并且在那里射出經(jīng)過波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的光。
相應(yīng)地，當(dāng)由LED芯片射出的光的顏色為藍(lán)色時(shí)，沒有被波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層吸收的藍(lán)色光與由波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層射出的黃色光混合，并作為白色光從頂部向外射出。此外，當(dāng)LED芯片發(fā)射紫外光時(shí)，該紫外線被波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層轉(zhuǎn)換，并以白色光向外射出。已經(jīng)考慮了使用波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料和LED芯片的組合發(fā)射非白色光的二極管，例如，通過藍(lán)色LED芯片和發(fā)射紅色光的熒光體的組合發(fā)射紫色光的紫外光發(fā)射二極管、通過紫外線LED芯片和發(fā)射紅外光的熒光體的組合發(fā)射紅外光的LED。但是，根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料或LED芯片類型方面沒有任何區(qū)別。
在這種情況下，被導(dǎo)電反射元件向下反射的光總是被引導(dǎo)至LED底部的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的高密度層，并因此減少了從芯片頂部直接向外射出而未經(jīng)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料轉(zhuǎn)換的光。因此，與現(xiàn)有技術(shù)中，必須在封裝樹脂中包含適當(dāng)量的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料以完全轉(zhuǎn)換向上發(fā)射的光的波長(zhǎng)，從而可以獲得白色光或任何其它期望顏色的光相比，本發(fā)明允許減少熒光體的所需的量。結(jié)果，被過量的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的微粒遮擋而不能到達(dá)外部的光可以在外部獲得，并且對(duì)于發(fā)射到外部的光而言，其提取效率增加了。
根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的LED的特征在于，在根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的LED中，形成LED芯片的連接面的主要一側(cè)的表面，使得它比其次要一側(cè)的表面有更大的面積，并且該芯片的側(cè)表面是傾斜的。
在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，從連接面一側(cè)朝稍微向上的方向前進(jìn)的光被沿著主要表面?zhèn)确较蜓由斓难由觳糠窒蛳路瓷?；因此，從LED芯片直接向上發(fā)射的光可以完全消除。
根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的LED進(jìn)一步的特征在于，在根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例或第二實(shí)施例的LED中，在LED芯片的底面設(shè)置有第二導(dǎo)電反射元件，其用于反射從連接面發(fā)射的光，且在基本整個(gè)表面上不透明。
在本發(fā)明的該第三實(shí)施例中，從LED芯片的連接面向下射出的光在LED芯片的底部被第二導(dǎo)電反射元件向上反射；因此，沒有光從LED芯片的底部向下透過，并且位于其下面的電極端、導(dǎo)電粘合劑等也不吸收光。因此，LED的光輸出的效率和發(fā)光效率得到了改善。
根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的LED包括電極端、位于一導(dǎo)電基底上的氮化物半導(dǎo)體類型LED芯片、一具有將從LED發(fā)射的光反射到一開口的一反射罩的反射體、填充到反射罩中的封裝樹脂和混合到封裝樹脂中的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料，它吸收從LED芯片發(fā)射的光并發(fā)射可見光；其特征在于，LED芯片連接到反射罩內(nèi)部的電極端，此外，在LED芯片的頂面上設(shè)置有一導(dǎo)電反射元件，其用于反射從連接面發(fā)射的光，且在基本整個(gè)表面上不透明；混合到封裝樹脂中的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度在LED芯片結(jié)表面以下比在其上更大；和/或在具有反射罩的反射體的內(nèi)表面形成一預(yù)定形狀的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層。
在該第四實(shí)施例中使用了一導(dǎo)電基底，因?yàn)檫@個(gè)原因，只需要一條線來形成與導(dǎo)電反射層上的電極之間的電連接；因此，降低了因?yàn)榫€遮擋導(dǎo)致外部無法獲得的光的量。而且，因?yàn)槭褂玫锇雽?dǎo)體類型LED芯片進(jìn)行紫外光和藍(lán)色光的發(fā)射，可以結(jié)合寬泛的不同類型的熒光體從而可有效地發(fā)出具有更長(zhǎng)波長(zhǎng)的可見光，因此，可以以高強(qiáng)度水平發(fā)出具有較寬范圍顏色的光。
附圖簡(jiǎn)述通過下面參照附圖的描述，本發(fā)明的這些以及其它優(yōu)點(diǎn)將更為明顯，其中，

圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的白色LED的截面示意圖。
圖2是白色LED中的LED芯片的放大的側(cè)視圖。
圖3是顯示圖1中白色LED的LED芯片的另一種典型配置的透視圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的白色LED中的LED芯片的放大的側(cè)視圖。
圖5是顯示圖1的白色LED的試驗(yàn)樣本中的LED芯片的實(shí)際配置的側(cè)視圖。
圖6是顯示現(xiàn)有技術(shù)中公知的典型白色LED的示意圖的剖視圖。
圖7是顯示現(xiàn)有技術(shù)中公知的另一種白色LED的示意圖的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
在下文中將參照?qǐng)D1到圖5詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
因?yàn)楹竺婷枋龅膶?shí)施例構(gòu)成了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)例，所以應(yīng)用了各種的技術(shù)限制；但是，除非在后面指明，本發(fā)明的范圍并不局限于這些實(shí)施例。
圖1顯示根據(jù)本發(fā)明的白色LED的第一實(shí)施例的示意圖。
在圖1中，白色光二極管10包括具有形成向上開口的反射罩11a的白色反射體11、位于反射體11的反射罩11a的中心附近的LED芯片12、以及包括熒光基底13a并填充到反射罩11a中的封裝樹脂13。
反射體11具有電極端11b和11c，它們利用諸如塑料等不透明材料通過夾物模壓等結(jié)合為一體。
形成LED芯片12，使得其通過結(jié)合例如InGaN(p型)和SiC(n型)成為一藍(lán)色光二極管芯片并向?qū)щ姺瓷潴w擴(kuò)展，而pn連接面12a作為發(fā)光層位于擴(kuò)展區(qū)域中靠近上邊界。
LED芯片形狀為蘑菇形，其中，離pn連接面12a更近的主表面(頂面)具有比另一主表面(底面)更大的面積。蘑菇形傾斜端的角度這樣確定，使得其延長(zhǎng)線12b與反射體11的反射罩11a的邊壁在上邊界以下相交。
雖然LED芯片12使用在導(dǎo)電且半透明的n型SiC基底上的p型InGaN層所構(gòu)成的示例來說明，但是，也可以使用例如在絕緣的藍(lán)寶石基底上的GaN類型的層進(jìn)行生產(chǎn)。
此外，作為本發(fā)明的一個(gè)特征，在LED芯片的頂面上依次形成導(dǎo)電反射層21和電極22，它們構(gòu)成了一個(gè)導(dǎo)電反射元件，如圖2所示。
導(dǎo)電反射層21和電極22擴(kuò)展到LED芯片12的整個(gè)頂面。
導(dǎo)電反射層21由諸如鉑Pt、Ag或Rh等高反射性金屬構(gòu)成。相對(duì)于在現(xiàn)有技術(shù)中使用的Au，這些高反射性的金屬對(duì)于藍(lán)色光具有更高的光視效率(luminous efficiency)，這種藍(lán)光具有與用于激發(fā)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的光相等的波長(zhǎng)。而且，因?yàn)樗鼈兊碾娮杼匦砸哺鼉?yōu)良，所以在本發(fā)明中優(yōu)選使用。此外，優(yōu)選使用的高反射性金屬可根據(jù)LED芯片、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料和其它使用的構(gòu)件適當(dāng)?shù)剡x擇。
導(dǎo)電反射層21在LED芯片的晶片類型(wafer-type)的上部表面上通過汽相淀積等形成預(yù)定的形狀。
此外，電極22使用諸如Au或AuZn等金屬通過汽相淀積等形成預(yù)定的形狀。
如圖3所示，當(dāng)LED芯片使用如前所述的GaN類型的層在藍(lán)寶石基底上形成時(shí)，就應(yīng)該通過照相平版印刷術(shù)等執(zhí)行蝕刻，僅僅將提取電極的區(qū)域21a置于暴露環(huán)境下以暴露n型導(dǎo)電層。然后，使用照相平版印刷術(shù)等結(jié)合掩膜法(masking)使導(dǎo)電反射層21和電極22形成預(yù)定形狀。
LED芯片12的n端被固定并使用例如導(dǎo)電粘合劑或共晶接合(eutectic bonding)電連接到暴露在反射體11的反射罩11a中的電極端11b。此外，LED芯片12的p端表面上的電極22利用金屬線12b等連接到暴露在反射體11的反射罩11a中的另一個(gè)電極端11c。
封裝樹脂13由諸如環(huán)氧樹脂等半透明樹脂構(gòu)成，并且在本發(fā)明的該實(shí)施例中，它包含浮動(dòng)的(floating)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料13a，其被藍(lán)色光照射以后可產(chǎn)生黃色光。
包括浮動(dòng)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料13a的同時(shí)，封裝樹脂13被填充到反射體11的反射罩11a中并通過加熱等方式硬化。
因?yàn)楦?dòng)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料13a通常具有比封裝樹脂13更大的比重，因此在硬化過程中可能發(fā)生自然沉降，并且在底部形成高密度的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層13b，如圖所示。
因此，選定混合到封裝樹脂13中的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料13a的量，以便形成所需厚度的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層13b。
如上所述對(duì)根據(jù)本發(fā)明該實(shí)施例的白色光二極管10進(jìn)行配置，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓從電極端11b和11c分別通過電極22和導(dǎo)電反射層21直接加到LED芯片12的n端和LED芯片12的p端時(shí)，藍(lán)色光L1從其連接面12a發(fā)出。
因?yàn)閷?dǎo)電反射層21形成在LED芯片12的整個(gè)頂面上，因此從pn結(jié)接合面向上引導(dǎo)的藍(lán)色光L1被導(dǎo)電反射層21向下反射。即使此時(shí)藍(lán)色光L1將滲透過導(dǎo)電反射層21，它還是會(huì)被置于其上面的電極22完全反射下來，因此，藍(lán)色光L1不會(huì)從LED芯片12的上表面直接向上射出。
而且，從LED芯片12的側(cè)面向上發(fā)出的藍(lán)色光L1被沿LED芯片12的頂部的導(dǎo)電反射元件方向擴(kuò)展的部分向下反射，因此，光不會(huì)從封裝樹脂13直接向上射出。
所以，從LED芯片12的連接面12a向下引導(dǎo)的藍(lán)色光L1入射在反射體11的反射罩11a的底部。
相應(yīng)地，被朝向反射體11的反射罩11a的底部引導(dǎo)的部分藍(lán)色光L1入射在沉降在反射罩11a底部的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層13b上。結(jié)果，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層13b的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料13a吸收藍(lán)色光L1并通過激發(fā)射出構(gòu)成波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換光的黃色光L2。黃色光L2向上射出。
以這種方式，向上射出的黃色光L2，與由LED芯片12從反射體11的反射罩11a的開口，作為在反射罩2a的側(cè)壁處反射而沒有被熒光體13a吸收而產(chǎn)生的向上射出的藍(lán)色光混合；總體上產(chǎn)生白色光；并且其向上射出。
這里，從連接面12a發(fā)射到LED芯片12外部和直接朝向反射體11的反射罩11a的開口射出的藍(lán)色光L1完全被導(dǎo)電反射層21和電極22遮擋，因此，藍(lán)色光沒有直接泄漏到外部。這樣，因?yàn)闆]有必要增加黃色光L2的量以平衡藍(lán)色光L1的泄漏，所以，不需要大量的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料13a。相應(yīng)地，因?yàn)樯倭康牟ㄩL(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料13a已經(jīng)足夠，所以有可能降低波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料自己遮擋的光的量，使得藍(lán)色光L1的發(fā)光效率得到改善，并且使得整個(gè)白色光L的發(fā)光效率得到提高。
反射體或其它構(gòu)件可以使用高反射系數(shù)金屬涂敷的導(dǎo)引蓋(leadcap)和位于其附近的電極端來改變；此外，LED芯片產(chǎn)生的光的波長(zhǎng)和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料可以自由選擇，從而獲得所需顏色的光。這些修改自然包含在本發(fā)明范圍之內(nèi)。
圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的白色LED的第二實(shí)施例的LED芯片的視圖。這里，LED芯片30的配置與圖1中白色LED10中的LED芯片12的配置相似，區(qū)別僅在于形成有第二導(dǎo)電反射層31和第二電極32，第二導(dǎo)電反射層31和第二電極32以類似于上表面上的導(dǎo)電反射層21和電極22的方式，在其整個(gè)底面上形成預(yù)定的形狀。
根據(jù)使用上述配置的LED芯片30的白色LED，從LED芯片30的連接面12a向上引導(dǎo)的藍(lán)色光L1部分被位于頂面上的導(dǎo)電反射層21和電極22完全向下反射，另外，其被向下引導(dǎo)部分被位于底面上的第二導(dǎo)電反射層31和第二電極32完全向上反射。此外，共晶接合適合于第二反射層31和第二電極32的互相連接。
相應(yīng)地，與圖1中的白色LED10相比，電極端11b、導(dǎo)電粘合劑或任何位于其下面的其它構(gòu)件并不吸收入射在LED芯片30底面上的光。結(jié)果，從LED芯片30進(jìn)入封裝樹脂13的藍(lán)色光L1在量上增加了，因此，白色LED產(chǎn)生白色光L的效率進(jìn)一步提高。
此外，在從LED芯片30的連接面發(fā)射出的光當(dāng)中，被引導(dǎo)向芯片頂部的部分被電極22和/或?qū)щ姺瓷鋵?1向下反射，并且?guī)缀鯖]有光從芯片頂部向上射出。相應(yīng)地，當(dāng)觀察白色LED1時(shí)，直接從較強(qiáng)的LED芯片30射出的光減少了，而從波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料13a射出的光幾乎構(gòu)成了所有可觀察到的光。也就是說，當(dāng)如現(xiàn)有技術(shù)中所公知的出現(xiàn)直接朝向芯片頂部的光時(shí)，由于這種被直接引導(dǎo)向芯片頂部的光比較強(qiáng)，所以，通過波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的光會(huì)被觀察到從LED芯片發(fā)出的光與來自波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的光混合的一種顏色特征；此外，當(dāng)使用藍(lán)色LED并測(cè)量白色LED發(fā)出的光的分布時(shí)，顏色的不一致性在白色LED附近，以在前表面上的藍(lán)色光斑的形式出現(xiàn)。然而，在本發(fā)明中，較強(qiáng)的向上引導(dǎo)的光被反射，因此，減少了光的直接射出，射出的光不會(huì)具有顏色不一致性。
在本發(fā)明中，可適當(dāng)?shù)厥褂萌魏文軌虬l(fā)射可以激發(fā)熒光體的光的LED芯片。氮基化合物半導(dǎo)體發(fā)光元件、基于硒化鋅的化合物半導(dǎo)體發(fā)光元件、基于氧化鋅的化合物半導(dǎo)體發(fā)光元件放置在藍(lán)寶石基底或SiC基底上都是典型的實(shí)例。根據(jù)SiC基底導(dǎo)電并且在相應(yīng)的發(fā)光波長(zhǎng)上透明，以及它因此不吸收pn結(jié)或熒光體發(fā)射的光的事實(shí)，放置在SiC基底上的氮基化合物半導(dǎo)體發(fā)光元件是最優(yōu)選的實(shí)例；此外，因?yàn)闆]有必要在芯片的相同表面上制造電極，所以，導(dǎo)電反射層可以在芯片頂部形成更完整的形狀。
在本發(fā)明中，可以使用任何優(yōu)選的能夠在LED芯片發(fā)光波長(zhǎng)上被激發(fā)并能發(fā)射更長(zhǎng)波長(zhǎng)光的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料。基于YAG的熒光材料、基于SrS的熒光材料、基于YBO2的熒光材料、基于YVO4的熒光材料和基于CaLa2S4的熒光材料，是眾多類型的在上述優(yōu)選LED芯片中優(yōu)選使用的波長(zhǎng)材料中的典型實(shí)例。
在下文中將描述上述白色LED10的實(shí)際試驗(yàn)樣本。在圖5中顯示的是根據(jù)上述的LED芯片12所制造的LED芯片。這里，LED芯片12形成蘑菇狀，以便在所有四邊都具有200μm的總寬度W1、250μm的高度H1、在200μm的高度H2處開始的傾斜延長(zhǎng)、以及在高度250μm處在所有的四邊上的290μm的寬度。在這樣的LED芯片的頂面，導(dǎo)電反射膜21由鉑Pt的汽相淀積所形成，然后通過Au的汽相淀積形成電極22。
在一反射體11的反射罩11a中實(shí)現(xiàn)以這種方式配置的LED芯片12，且在其中填充封裝樹脂13并硬化，形成一白色LED10。
為了提供沒有導(dǎo)電反射層21和電極22的現(xiàn)有技術(shù)的一個(gè)比較樣本，通過在一反射體11的反射罩11a中以垂直翻轉(zhuǎn)狀態(tài)實(shí)現(xiàn)LED芯片12，形成一白色LED。
對(duì)于該試驗(yàn)樣本和該比較樣本，測(cè)量填充封裝樹脂13之前和之后的軸上的光強(qiáng)lv和總的光通量lm。對(duì)于比較樣本，填充前的測(cè)量值為lv＝192 mcd，lm＝0.528，而填充后測(cè)量值為lv＝626mcd，lm＝1.623，而對(duì)于試驗(yàn)樣本，填充前的測(cè)量值為lv＝162mcd，lm＝0.461，而填充后測(cè)量值為lv＝650mcd，lm＝1.689。
在比較樣本中，封裝樹脂的填充(或者換句話說，通過激發(fā)熒光體產(chǎn)生黃色光)導(dǎo)致lv以3.26的系數(shù)增加而lm以3.07的系數(shù)增加，然而在試驗(yàn)樣本中，封裝樹脂的填充導(dǎo)致lv以4.01的系數(shù)增加而lm以3.66的系數(shù)增加；因此，證實(shí)了在根據(jù)本發(fā)明的試驗(yàn)樣本中發(fā)光效率相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的典型比較樣本增加了。
鑒于上述實(shí)施例中的導(dǎo)電反射膜21、31各自由諸如鉑Pt等具有高反射系數(shù)的金屬的單層薄膜構(gòu)成，因此任何其它具有高反射系數(shù)的金屬(例如Ag或Rh等)或任何具有高反射系數(shù)的金屬合金也可以使用，而且，還可以形成包括多個(gè)這些金屬和金屬合金的疊層。此外，發(fā)射光的顏色不局限于白色，并且可以通過不同的LED芯片和熒光體的組合而自由變化。
這樣，在本發(fā)明中，通過將驅(qū)動(dòng)電壓從兩電極端經(jīng)由導(dǎo)電反射元件加到LED芯片上，光從LED芯片的連接面發(fā)出并被導(dǎo)電反射元件向下反射，并且全部的或部分向下引導(dǎo)的光被波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層吸收，且在其中發(fā)出經(jīng)過波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的光。因此，沒有被波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層吸收的例如藍(lán)色光和來自波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的黃色光混合，并以白色光的形式向上射出至外部。
這里，直接從連接面向上發(fā)出的光被導(dǎo)電反射元件向下反射，并總是被引導(dǎo)到LED芯片底部的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的高密度層上；因此，減少了未經(jīng)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料轉(zhuǎn)換直接向外部發(fā)射的光。這樣，與在現(xiàn)有技術(shù)中，必須在封裝材料中包含適當(dāng)量的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料，以便將向上發(fā)出的光轉(zhuǎn)換為足夠強(qiáng)的白色光或其它期望的顏色光相比，本發(fā)明允許減少波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的所必需的量。結(jié)果，被過多的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的微粒遮擋而不能到達(dá)外部的白色光可在外部獲得，并且對(duì)于發(fā)射到外部的白色光而言，提取效率增加了。
因此，根據(jù)本發(fā)明，改善發(fā)光效率的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換LED能夠通過使用簡(jiǎn)單的配置獲得。
雖然已經(jīng)顯示和描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明不局限于此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以做出各種變型和修改而不偏離所附權(quán)利要求闡明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管，包括電極端、一LED芯片、一具有將從所述LED芯片發(fā)出的光反射到一開口的一反射罩的反射體、填充到反射罩中的封裝樹脂、和混合到所述封裝樹脂中的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料，所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料吸收從所述LED芯片發(fā)出的光，并發(fā)出具有比吸收光波長(zhǎng)更長(zhǎng)的波長(zhǎng)的光，其特征在于，所述LED芯片連接到反射罩內(nèi)的電極端，此外，在所述LED芯片的頂面上設(shè)置有一導(dǎo)電反射元件，其用于反射從一連接面發(fā)出的光，且在基本整個(gè)表面上不透光，混合到所述封裝樹脂中的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度在所述LED芯片的連接面下面比在其上面更大；和/或在具有反射罩的反射體的內(nèi)部表面上形成一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層。
2.如權(quán)利要求1的發(fā)光二極管，進(jìn)一步的特征在于，形成所述LED芯片的連接面的主要表面?zhèn)?，使得它具有比其次要表面?zhèn)雀蟮拿娣e，并且所述芯片的側(cè)表面是傾斜的。
3.如權(quán)利要求1或2的發(fā)光二極管，進(jìn)一步的特征在于，在所述LED芯片的底面上設(shè)置有一第二導(dǎo)電反射元件，其用于反射從連接面發(fā)出的光，且在基本整個(gè)表面上不透光。
4.一種發(fā)光二極管，包括電極端、一位于一導(dǎo)電基底上的氮化物半導(dǎo)體類型的LED芯片、一具有將從所述LED芯片發(fā)出的光反射到一開口的一反射罩的反射體、填充到反射罩中的封裝樹脂、和混合到所述封裝樹脂中的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料，所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料吸收從所述LED芯片發(fā)出的光并發(fā)出可見光，其特征在于，所述LED芯片連接到反射罩內(nèi)的電極端，此外，在所述LED芯片的頂面上設(shè)有一導(dǎo)電反射元件，其用于反射從一連接面發(fā)出的光，且在基本整個(gè)表面上不透光，混合到所述封裝樹脂中的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度在所述LED芯片的連接面下面比在其上面更大；和/或在具有反射罩的反射體的內(nèi)部表面上形成一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層。
全文摘要
本發(fā)明的目的之一是提供通過使用一種簡(jiǎn)單配置來提供一種改善發(fā)光效率的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換LED。一種LED包括電極端、一LED芯片、一具有將從LED發(fā)射的光反射到一開口的一反射罩的反射體、填充到反射罩中的封裝樹脂，和混合到封裝樹脂中的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料，該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料吸收從LED芯片發(fā)射的光，并發(fā)射具有比吸收光波長(zhǎng)更長(zhǎng)的波長(zhǎng)的光，該LED的特征在于，LED芯片連接到反射罩內(nèi)的電極端，此外，在LED芯片的頂面具有一導(dǎo)電反射元件，其用于反射從連接面發(fā)射的光且在基本整個(gè)表面上不透光，混合到封裝樹脂中的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度在所述LED芯片的連接面底部比在其頂部更大；和/或在具有反射罩的反射體的內(nèi)部表面上形成一預(yù)定形狀的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層。
文檔編號(hào)H01L33/32GK1495922SQ0315518
公開日2004年5月12日 申請(qǐng)日期2003年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月12日
發(fā)明者中田幸之助, 青木大, 大場(chǎng)勇人, 鍵和田真孝, 人, 真孝 申請(qǐng)人:斯坦雷電氣株式會(huì)社