本發(fā)明涉及燈具技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種提高光利用率的發(fā)光二極管，以及利用該發(fā)光二極管制作的燈具。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的發(fā)光二極管包括襯底，襯底上依次沉積有n型半導(dǎo)體層、發(fā)光層以及p型半導(dǎo)體層，其中發(fā)光層、p型半導(dǎo)體層設(shè)有用于n型半導(dǎo)體層外露的蝕刻孔，蝕刻孔內(nèi)沉積有n型電極，p型半導(dǎo)體層外沉積有p型電極，當(dāng)發(fā)光二極管處于發(fā)光狀態(tài)時，在p型半導(dǎo)體層和n型半導(dǎo)體層上分別施加正負(fù)電壓，這樣存在于p型半導(dǎo)體層中的空穴和n型半導(dǎo)體內(nèi)的電子在發(fā)光層復(fù)合并產(chǎn)生光子，光子投射到外界。

然而現(xiàn)有的發(fā)光二極管的光取出效率較低，即光子投射到外界的幾率不高；主要原因是：發(fā)光層中形成的光子在經(jīng)歷半導(dǎo)體層進(jìn)入空氣時，由于半導(dǎo)體層的折射率較大，導(dǎo)致部分光子發(fā)生全反射，再次進(jìn)入到半導(dǎo)體內(nèi)部，光子發(fā)生衰減，甚至以熱的形式耗散。這對發(fā)光二極管的應(yīng)用非常不利。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)光二極管的光子在投射過程中，容易發(fā)生全反射的問題，提供一種提高光利用率的發(fā)光二極管，該發(fā)光二極管的光利用率高。

本發(fā)明的另一目的在于，提供一種光利用率高的燈具。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

提高光利用率的發(fā)光二極管，包括襯底，襯底的上端面依次設(shè)有n型半導(dǎo)體層、發(fā)光層以及p型半導(dǎo)體層；所述p型半導(dǎo)體層和發(fā)光層蝕刻有用于n型半導(dǎo)體層外露的蝕刻孔，蝕刻孔內(nèi)設(shè)有與n型半導(dǎo)體層連接的n型電極層，p型半導(dǎo)體層的上端面連接有p型電極層；p型半導(dǎo)體層的上端面設(shè)有多個用于輔助光線射出的凸起，凸起包括一出光斜面，該出光斜面與豎直方向的夾角為a，a為銳角。

進(jìn)一步地，所述凸起呈直角三角形。

進(jìn)一步地，所述凸起呈等腰直角三角形。

進(jìn)一步地，所述蝕刻孔設(shè)置在p型半導(dǎo)體層和發(fā)光層的中部，p型電極層呈環(huán)形設(shè)置在p型半導(dǎo)體層的上方。

再進(jìn)一步地，蝕刻孔設(shè)有環(huán)狀的n型絕緣透明層，n型絕緣透明層覆蓋發(fā)光層、p型半導(dǎo)體層的側(cè)面；n型電極層與n型半導(dǎo)體層之間設(shè)有n型金屬層。

一種燈具，包括：

光源；光源包括pcb板，pcb板設(shè)有至少一個上述的發(fā)光二極管；

底座，其中部設(shè)有用于安裝光源的燈座；

用于盛裝透明介質(zhì)且透明的容器，容器的上端開口，容器的下端呈環(huán)形設(shè)置且中部形成有用于容置光源的容置空間；且容器的內(nèi)側(cè)壁為能夠根據(jù)內(nèi)部壓強(qiáng)調(diào)整伸縮的柔性壁；容器放置于底座；

蓋體，與容器的上端密封連接，且蓋體可相對容器上下移動。優(yōu)選的，蓋體設(shè)有氣閥。

優(yōu)選地，所述蓋體的內(nèi)底面向容器方向延伸出內(nèi)筒，內(nèi)筒套于容器外部或內(nèi)部；且內(nèi)筒與容器的接觸面設(shè)有密封膠圈；蓋體的下端與容器螺紋連接。

蓋體通過內(nèi)筒與容器套接，在連接時，通過密封膠圈進(jìn)行密封；同時蓋體的下端與容器螺紋連接，方便調(diào)整蓋體相對容器的位置。

進(jìn)一步地，pcb板設(shè)有用于控制燈具工作的恒流電路，其包括：

整流電路，用于將市電轉(zhuǎn)為直流電；

pfc電路；pfc電路與整流電路的輸出端信號連接；

負(fù)載輸出電路；

電源電路；

變壓器t1；pfc電路通過變壓器t1分別與負(fù)載輸出電路、電源電路耦合；

電源電路連接有光耦n3的發(fā)光器，光耦n3的受光器設(shè)置于pfc電路中，電源電路通過光耦n3向pfc電路輸出反饋信號；

還包括：線性恒流調(diào)節(jié)電路和電壓控制電路，所述線性恒流調(diào)節(jié)電路設(shè)有功率調(diào)節(jié)管q6，功率調(diào)節(jié)管q6的輸入端與負(fù)載輸出電路連接，功率調(diào)節(jié)管q6的輸出端通過電阻r54接地；電壓控制電路設(shè)有兩個參考輸入端，其中一個參考輸入端與2.5v電源信號連接，另一個參考輸入端連接有第一分壓電路，第一分壓電路與線性恒流調(diào)節(jié)電路并聯(lián)；電壓控制電路的輸出端與發(fā)光器的輸出端信號連接。

進(jìn)一步地，所述線性恒流控制電路包括運(yùn)算放大器q200，運(yùn)算放大器的同相輸入端連接有第二分壓電路，第二分壓電路為運(yùn)算器提供參考電壓v1，運(yùn)算放大器的反相輸入端通過電阻r53與功率調(diào)節(jié)管q6的輸出端信號連接，運(yùn)算放大器q200的輸出端通過電阻r63與功率調(diào)節(jié)q6的控制端信號連接，運(yùn)算放大器q200的輸出端通過電阻r62、電容c12與反相輸入端信號連接；運(yùn)算放大器q200的反相輸入端采集功率調(diào)節(jié)管q6的輸出端電壓v2，運(yùn)算放大器q200向功率調(diào)節(jié)管q6發(fā)出一個運(yùn)算信號，功率調(diào)節(jié)管q6根據(jù)運(yùn)算信號調(diào)節(jié)輸出端的輸出電流。

進(jìn)一步地，功率調(diào)節(jié)管為n型mos管，功率調(diào)節(jié)管q6的d極為輸入端并與負(fù)載輸出電路連接，s極為輸出端并通過電阻r54接地，g極為控制端，g極通過電阻r57與s極信號連接；s極通過電阻r53與運(yùn)算放大器q200的反相輸入端信號連接，運(yùn)算放大器q200的反相輸入端通過電容c34接地。

第一分壓電路包括串聯(lián)的電阻r27和電阻r28，第二分壓電路包括串聯(lián)的電阻r29和電阻r24；所述電壓控制電路的另一個參考輸入端與第一分壓電路的中間連接端信號連接，用于獲取線性恒流調(diào)節(jié)電路的壓降。第二分壓電路的一端與2.5v電源信號連接，另一端接地。

進(jìn)一步地，電源電路設(shè)有電源vcc和上述2.5v電源對外輸出；電壓控制電路包括運(yùn)算放大器q100，運(yùn)算放大器q100的反相輸入端為所述電壓控制電路的另一個參考輸入端，運(yùn)算放大器q100的正相輸入端為所述電壓控制電路的其中一個參考輸入端；運(yùn)算放大器的反相輸入端依次通過電阻r22、電容c6與運(yùn)算放大器q100的輸出端信號連接；運(yùn)算放大器的正相輸入端與2.5v電源連接，電源vcc依次通過電阻r20、電阻r21與運(yùn)算放大器q100的輸出端信號連接，其中光耦n3的發(fā)光器與電子r21并聯(lián)。

進(jìn)一步地，所述負(fù)載輸出電路包括濾波電路，濾波電路與變壓器t1的一個副線圈信號連接。

進(jìn)一步地，所述第一分壓電路的中間連接端連接有穩(wěn)壓管zd2，且與穩(wěn)壓管zd2的正極連接，穩(wěn)壓管zd2的負(fù)極與濾波電路的輸出端連接。

進(jìn)一步地，還包括emc電路。emc電路與市電連接，且輸出端與整流電路連接。

本發(fā)明取得的有益效果：1、本發(fā)明通過在p型半導(dǎo)體層的上端面設(shè)置多個凸起，使得光子在出射時，通過出光斜面可以提高出光率。提高發(fā)光二極管的光利用率。2、容器可以作為調(diào)整形狀的燈罩，可以改變光路，提高光利用率。3、恒流電路提高負(fù)載工作效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的另一種剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明的燈具結(jié)構(gòu)分解示意圖。

圖4為本發(fā)明的恒流電路示意圖。

附圖標(biāo)記：

1——emc電路；2——pfc電路；3——電壓控制電路；4——電源電路；5——第二分壓電路；6——第一分壓電路；7——線性恒流調(diào)節(jié)電路；8——濾波電路；10——蓋體；11——內(nèi)筒；20——容器；21——開口；22——內(nèi)側(cè)壁；40——燈具；30——底座；31——上表面；32——燈座；101——襯底；102——n型半導(dǎo)體層；103——發(fā)光層；104——p型半導(dǎo)體層；105——p型電極層；106——n型電極層；107——n型絕緣透明層；108——n型金屬層。

具體實施方式

實施例1：一種提高光利用率的發(fā)光二極管，包括襯底101，襯底101的上端面依次設(shè)有n型半導(dǎo)體層102、發(fā)光層103以及p型半導(dǎo)體層104；所述p型半導(dǎo)體層104和發(fā)光層103蝕刻有用于n型半導(dǎo)體層102外露的蝕刻孔，蝕刻孔內(nèi)設(shè)有與n型半導(dǎo)體層102連接的n型電極層106，p型半導(dǎo)體層104的上端面連接有p型電極層105；p型半導(dǎo)體層104的上端面設(shè)有多個用于輔助光線射出的凸起，凸起包括一出光斜面。

設(shè)置凸起可以起到輔助光子出射的效果，如當(dāng)光子以小角度投射到出光斜面后，光子直接折射除去；當(dāng)光子以大角度投射到出光斜面后，發(fā)生全反射，全反射后，光子出凸起的另一側(cè)面射出并投射到相鄰的凸起出光面上，此時，光子可以被相鄰的凸起出光面反射，從而進(jìn)入到外界，避免光子在半導(dǎo)體層內(nèi)衰減。

進(jìn)一步地，所述凸起呈直角三角形。

當(dāng)凸起設(shè)置為直角三角形時，凸起的出光面有兩個，一個是出光斜面一個是出光直角面；當(dāng)光子投射到出光直角面時，如果是小角度就直接折射出去；如果是大角度，就全反射到出光斜面，此時的光子方向與出光斜面成小角度，直接被折射出去。光子以大角度投射到出光斜面時，被反射至出光直角面，光子此時從出光直角面直接折射出去，如果碰到相鄰?fù)蛊鸬某龉庑泵?，則以全反射的方式進(jìn)入外界。直角形凸起可以有效提高光子的利用率。

進(jìn)一步地，所述凸起呈等腰直角三角形。出光斜面與豎直方向的夾角為a，a為銳角。a優(yōu)選為20-50度，最好為45度，也可以為25、35、40度。

在實驗過程中，凸起為等腰直角三角形時，其發(fā)光效率較優(yōu)。

進(jìn)一步地，所述蝕刻孔設(shè)置在p型半導(dǎo)體層4和發(fā)光層3的中部，p型電極層5呈環(huán)形設(shè)置在p型半導(dǎo)體層4的上方。

將p型電極層105環(huán)形設(shè)置，使得發(fā)光二極管工作時，電流從p型電極層105流到n型電極層106時，以環(huán)形的方式進(jìn)行；避免局部電流集中，造成局部果然，影響使用壽命。

參見圖2，再進(jìn)一步地，蝕刻孔設(shè)有環(huán)狀的n型絕緣透明層107，n型絕緣透明層107覆蓋發(fā)光層103、p型半導(dǎo)體層104的側(cè)面；n型電極層106與n型半導(dǎo)體層102之間設(shè)有n型金屬層108。

設(shè)置n型絕緣透明層107，可以將n型電極層106與發(fā)光層103、p型半導(dǎo)體層104更好的隔開。

實施例2：一種燈具40，包括：

光源；光源包括pcb板，pcb板設(shè)有至少一個實施例1中的發(fā)光二極管；優(yōu)選的，pcb設(shè)置至少3個發(fā)光二極管，且發(fā)光二極管呈正多邊形設(shè)置。

底座30，其上表面31中部設(shè)有用于安裝光源的燈座32；

用于盛裝透明介質(zhì)且透明的容器20，容器20的上端開口21，容器20的下端呈環(huán)形設(shè)置且中部形成有用于容置光源的容置空間；且容器20的內(nèi)側(cè)壁22為能夠根據(jù)內(nèi)部壓強(qiáng)調(diào)整伸縮的柔性壁；容器20放置于底座30；

蓋體10，與容器20的上端密封連接，且蓋體10可相對容器20上下移動。優(yōu)選地，蓋體10設(shè)有氣閥。設(shè)置氣閥后，可以調(diào)整容器20內(nèi)部的氣壓。

本技術(shù)方案中，將容器20作為透鏡和燈罩的結(jié)合體，且容器20在使用時，可通過調(diào)整蓋體10在容器20的位置，從而調(diào)整容器20內(nèi)部壓強(qiáng)，進(jìn)而改變內(nèi)側(cè)壁22的形狀，從而達(dá)到調(diào)整光線的效果。當(dāng)需要照明時，將容器20從底座30上取出，并在燈座32上安裝光源，然后再裝回容器20；燈具40發(fā)光后，光線透過容器20照射出來；由于光線穿過容器20，光線強(qiáng)度被消弱，光線變得柔和；因此無需安裝燈罩之類。當(dāng)需要改變光線照射方向時，可通過調(diào)節(jié)蓋體10相對容器20的位置，蓋體10在相對容器20上下移動時，改變?nèi)萜?0上方的氣壓，同時也改變了容器20內(nèi)部的水壓，容器20的內(nèi)側(cè)壁22為柔性壁，在水壓改變時，其形狀會發(fā)生改變；如當(dāng)蓋體10相對容器20向上移動時，水壓減小，內(nèi)側(cè)壁22向內(nèi)逐漸凹進(jìn)，可以由外凸形狀變?yōu)閮?nèi)凹形狀；同理，蓋體10相對于容器20向下移動時，內(nèi)側(cè)壁22可以有內(nèi)凹形狀變?yōu)橥馔剐螤?；?nèi)側(cè)壁22的形狀改變，改變了光線的入射角度，改變了光路，對容器20的發(fā)散或聚光角度進(jìn)行了調(diào)節(jié)。改變方式簡單，容易操作；如通過改變增加在蓋體10上的重物重量；或者蓋體10的下端與容器20螺紋連接等。柔性壁可以采用類似于可以具有彈性伸縮的透明橡膠；如透明橡皮筋之類。

此時的光源可以只有：電路板和發(fā)光二極管；外側(cè)的容器20可相當(dāng)于燈罩以及透鏡。對內(nèi)部的發(fā)光二極管進(jìn)行保護(hù)，并改變光路。

優(yōu)選地，所述蓋體10的內(nèi)底面向容器20方向延伸出內(nèi)筒11，內(nèi)筒11套于容器20外部或內(nèi)部；且內(nèi)筒11與容器20的接觸面設(shè)有密封膠圈；蓋體10的下端與容器20螺紋連接。

蓋體10通過內(nèi)筒11與容器20套接，在連接時，通過密封膠圈進(jìn)行密封；同時蓋體10的下端與容器20螺紋連接，方便調(diào)整蓋體10相對容器20的位置。

進(jìn)一步地，pcb板設(shè)有用于控制燈具40工作的恒流電路，包括：

整流電路，用于將市電轉(zhuǎn)為直流電；

pfc電路2；pfc電路2與整流電路的輸出端信號連接；

負(fù)載輸出電路；

電源電路4；

變壓器t1；pfc電路2通過變壓器t1分別與負(fù)載輸出電路、電源電路4耦合；

電源電路4連接有光耦n3的發(fā)光器，光耦n3的受光器設(shè)置于pfc電路2中，電源電路4通過光耦n3向pfc電路2輸出反饋信號；

還包括：線性恒流調(diào)節(jié)電路7和電壓控制電路3，所述線性恒流調(diào)節(jié)電路7設(shè)有功率調(diào)節(jié)管q6，功率調(diào)節(jié)管q6的輸入端與負(fù)載輸出電路連接，功率調(diào)節(jié)管q6的輸出端通過電阻r54接地；電壓控制電路3設(shè)有兩個參考輸入端，其中一個參考輸入端與2.5v電源信號連接，另一個參考輸入端連接有第一分壓電路6，第一分壓電路6與線性恒流調(diào)節(jié)電路7并聯(lián)；電壓控制電路3的輸出端與發(fā)光器的輸出端信號連接。

本技術(shù)方案工作時，pfc電路2通過變壓器t1與負(fù)載輸出電路、電源電路4耦合，負(fù)載輸出電路的輸入端與變壓器的一個副邊線圈連接，pfc電路2通過光耦的反饋，對負(fù)載輸出電路輸出合適的電壓源，以保障負(fù)載輸出電路中的led正常工作；線性恒流調(diào)節(jié)電路7用于調(diào)節(jié)負(fù)載輸出電路的電流，以消除電路中的紋波；電壓控制電路3通過采樣線性恒流調(diào)節(jié)電路7的壓降，與pfc電路2配合控制負(fù)載輸出電壓以及線性恒流調(diào)節(jié)電路7的壓降，使得線性恒流調(diào)節(jié)電路7的壓降最小，這樣可以提高負(fù)載的工作效率；這里的負(fù)載主要包括led以及線性恒流調(diào)節(jié)電路7，而線性恒流調(diào)節(jié)電路7主要由功率調(diào)節(jié)管q6來決定；而功率調(diào)節(jié)管q6的飽和壓降非常小，從而達(dá)到提高將線性恒流調(diào)節(jié)電路7的壓降調(diào)制最小，達(dá)到提高負(fù)載的工作效率。

進(jìn)一步地，所述線性恒流控制電路包括運(yùn)算放大器q200，運(yùn)算放大器的同相輸入端連接有第二分壓電路5，第二分壓電路5為運(yùn)算器提供參考電壓v1，運(yùn)算放大器的反相輸入端通過電阻r53與功率調(diào)節(jié)管q6的輸出端信號連接，運(yùn)算放大器q200的輸出端通過電阻r63與功率調(diào)節(jié)q6的控制端信號連接，運(yùn)算放大器q200的輸出端通過電阻r62、電容c12與反相輸入端信號連接；運(yùn)算放大器q200的反相輸入端采集功率調(diào)節(jié)管q6的輸出端電壓v2，根據(jù)v1和v2，運(yùn)算放大器q200向功率調(diào)節(jié)管q6發(fā)出一個運(yùn)算信號，功率調(diào)節(jié)管q6根據(jù)運(yùn)算信號調(diào)節(jié)輸出端的輸出電流，由于功率調(diào)節(jié)管q6通過電阻r54接地，輸出電流大小影響到運(yùn)算放大器q200的反相輸入端采集的功率調(diào)節(jié)管q6的輸出端電壓v2，從而達(dá)到恒流輸出。

進(jìn)一步地，功率調(diào)節(jié)管為n型mos管。當(dāng)然也可以采用三極管。

具體地，如圖1所示，線性恒流控制電路中，功率調(diào)節(jié)管q6的d極為輸入端并與負(fù)載輸出電路連接，s極為輸出端并通過電阻r54接地，g極為控制端，g極通過電阻r57與s極信號連接；s極通過電阻r53與運(yùn)算放大器q200的反相輸入端信號連接，運(yùn)算放大器q200的反相輸入端通過電容c34接地。

第一分壓電路6包括串聯(lián)的電阻r27和電阻r28，第二分壓電路5包括串聯(lián)的電阻r29和電阻r24；所述電壓控制電路3的另一個參考輸入端與第一分壓電路6的中間連接端信號連接，用于獲取線性恒流調(diào)節(jié)電路7的壓降。第二分壓電路5的一端與2.5v電源信號連接，另一端接地。

進(jìn)一步地，電源電路4設(shè)有電源vcc和2.5v電源對外輸出；電壓控制電路3包括運(yùn)算放大器q100，運(yùn)算放大器q100的反相輸入端為所述電壓控制電路3的另一個參考輸入端，運(yùn)算放大器q100的正相輸入端為所述電壓控制電路3的其中一個參考輸入端；運(yùn)算放大器的反相輸入端依次通過電阻r22、電容c6與運(yùn)算放大器q100的輸出端信號連接；運(yùn)算放大器的正相輸入端與2.5v電源連接，電源vcc依次通過電阻r20、電阻r21與運(yùn)算放大器q100的輸出端信號連接，其中光耦n3的發(fā)光器與電子r21并聯(lián)。

進(jìn)一步地，所述負(fù)載輸出電路包括濾波電路8，濾波電路8與變壓器t1的一個副線圈信號連接。

具體地，濾波電路8包括串聯(lián)的電阻r25、電容c8以及二極管d1和電容c3；二極管d1與電阻r25、電容c8并聯(lián)，電容c3的一端與二極管d1的輸出端連接，另一端與副線圈的輸入端連接。

進(jìn)一步地，所述第一分壓電路6的中間連接端連接有穩(wěn)壓管zd2，且與穩(wěn)壓管zd2的正極連接，穩(wěn)壓管zd2的負(fù)極與濾波電路8的輸出端連接。

設(shè)置穩(wěn)壓管zd2，可以防止線性恒流調(diào)節(jié)電路7因故障出現(xiàn)壓降過大；當(dāng)壓降過大時，穩(wěn)壓管zd2兩端的電壓可超過其穩(wěn)定電壓，被擊穿。電壓控制電路3的運(yùn)算放大器100的反相輸入端信號增強(qiáng)，從而調(diào)節(jié)流經(jīng)光耦n3的發(fā)光器電流減小，pfc電路2對輸出耦合進(jìn)行調(diào)節(jié)，停止對外輸出。

進(jìn)一步地，還包括emc電路1。emc電路1與市電連接，且輸出端與整流電路連接。

emc電路1可以消除電磁干擾，增強(qiáng)電路穩(wěn)定性。

恒流電路在輸出電路中設(shè)計紋波消除電路將紋波消除，其次，設(shè)計限制電路對紋波消除電路的壓降進(jìn)行控制，使得pfc電路2的輸出無紋波且效率高。

以上所述實施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。