CN114664994A - 发光二极管结构 - Google Patents

发光二极管结构 Download PDF

Info

Publication number
CN114664994A
CN114664994A CN202011530160.9A CN202011530160A CN114664994A CN 114664994 A CN114664994 A CN 114664994A CN 202011530160 A CN202011530160 A CN 202011530160A CN 114664994 A CN114664994 A CN 114664994A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
wavelength conversion
conversion layer
refractive index
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011530160.9A
Other languages
English (en)
Inventor
贾树勇
邵桢威
李鹏飞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lite On Opto Technology Changzhou Co Ltd
Original Assignee
Lite On Opto Technology Changzhou Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lite On Opto Technology Changzhou Co Ltd filed Critical Lite On Opto Technology Changzhou Co Ltd
Priority to CN202011530160.9A priority Critical patent/CN114664994A/zh
Priority to US17/523,865 priority patent/US20220199869A1/en
Publication of CN114664994A publication Critical patent/CN114664994A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/507—Wavelength conversion elements the elements being in intimate contact with parts other than the semiconductor body or integrated with parts other than the semiconductor body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • H01L33/502—Wavelength conversion materials
    • H01L33/504—Elements with two or more wavelength conversion materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/52—Encapsulations
    • H01L33/54—Encapsulations having a particular shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
    • H01L25/0753—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00 the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008—Processes
    • H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008—Processes
    • H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages
    • H01L2933/0041—Processes relating to semiconductor body packages relating to wavelength conversion elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/52—Encapsulations
    • H01L33/56—Materials, e.g. epoxy or silicone resin
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/58—Optical field-shaping elements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

本申请公开一种发光二极管结构。发光二极管结构包括一发光单元、一第一光波长转换层与一第二光波长转换层。发光单元包括一蓝光芯片，用以产生一第一光束。第一光波长转换层设置于发光单元上，用以将一部份的第一光束转换成一第二光束。第二光波长转换层设置于第一光波长转换层上，用以将另一部分的第一光束转换成一第三光束。第一光束、第二光束与第三光束叠加后形成一工作光束，工作光束的频谱中包括介于350纳米至660纳米的一第一波段以及介于660纳米至1000纳米的一第二波段，工作光束在第二波段的功率大于工作光束在第一波段的功率。

Description

发光二极管结构
技术领域
本申请涉及红外光照明领域，具体而言，特别是涉及一种发光二极管结构。
背景技术
一般来说，监视摄影机会采用包含有红外光发光二极管的红外光照明设备作为一辅助光源，并搭配特定的夜视镜头，以便于光线不足的情况下可持续录像。由于肉眼无法观察到红外光，故以红外光的方式提供光源，可增加监视摄影机的隐蔽性。
然而，目前市面上的红外光照明设备在近距离观察时，肉眼可观察到暗红色的光，使得监视摄影机的隐密度受到限制。另外，当红外光照明设备用于拍照补光时，即便搭配特定的夜视镜头，所采集到的照片仍无法反应出物体的实际颜色，仅能拍摄获得黑白照片。
因此，当红外光发光二极管应用于红外光照明设备时，仍有许多待改善之处。
发明内容
本申请所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种发光二极管结构。
为了解决上述的技术问题，本申请所采用的其中一技术方案是提供一种发光二极管结构。发光二极管结构包括一发光单元、一第一光波长转换层与一第二光波长转换层。发光单元包括一蓝光芯片，发光单元用以产生一第一光束。第一光波长转换层设置于发光单元上，用以将一部分的第一光束转换成一第二光束。第二光波长转换层设置于第一光波长转换层上，用以将另一部分的第一光束转换成一第三光束。第一光束、第二光束以及第三光束叠加后形成一工作光束，工作光束的频谱中包括介于350纳米至660纳米的一第一波段(wave band)以及介于660纳米至1000纳米的一第二波段，工作光束在第二波段的功率大于工作光束在第一波段的功率。
为了解决上述的技术问题，本申请所采用的另外一技术方案是提供一种发光二极管结构的制法。发光二极管结构的制法包括以下步骤，提供一发光单元，发光单元包括一蓝光芯片，发光单元产生一第一光束。于发光单元上设置一第一光波长转换层与一第二光波长转换层，第一光波长转换层位于发光单元与第二光波长转换层之间。第一光波长转换层用以将一部分的第一光束转换成一第二光束，第二光波长转换层用以将另一部分的第一光束转换成一第三光束。第一光束、第二光束以及第三光束叠加后形成一工作光束，工作光束的频谱中包括介于350纳米至660纳米的一第一波段以及介于660纳米至1000纳米的一第二波段，工作光束在第二波段的功率大于工作光束在第一波段的功率。
根据一些实施例，工作光束于第一波段的功率与工作光束于第二波段的功率比值大于10％。
根据一些实施例，工作光束的色温为2000K至3800K。
根据一些实施例，第一光波长转换层中包括一近红外光荧光粉，近红外光荧光粉是选自于由(Y,Lu,Gd)3(Ga,Al,Sc)5O12:Cr、(Y,Lu,Gd)3(Ga,Al,Sc)5O12:Yb、(Li,Na,K)(B,Ga,Al)5(Mg,Ca,Sr,Ba,Zn)O8:Cr、(Li,Na,K,Rb,Cs,NH4)3(Al,Ga)F6:Cr及(Sc)BO3:Cr所构成的群组。
根据一些实施例，近红外光荧光粉的一荧光发射光谱于700纳米至1800纳米之间具有一波峰。
根据一些实施例，以第一光波长转换层中的一透光树脂总重为100重量份，第一光波长转换层中含有200重量份至400重量份的一近红外光荧光粉。
根据一些实施例，以第一光波长转换层中的透光树脂总重为100重量份，第一光波长转换层中进一步含有1重量份至10重量份的一红光荧光粉。
根据一些实施例，第二光波长转换层中含有一可见光荧光粉，可见光荧光粉是选自于由(Y,Lu,Gd,Tb)3(Ga,Al)5O12:Ce、(La,Y)3Si6N11:Ce、(Sr,Ba,Mg)2SiO4:Eu、(Ba,Ca,Sr)Si2O2N2:Eu、α-SiAlON:Eu、β-SiAlON:Eu、(Sr,Ca)2Si5N8:Eu、NaCa2Al13O22:Eu、K6Ba4B8O19:Eu、Ba5B4O10F2:Eu及(Sr,Ca)AlSiN3:Eu。
根据一些实施例，以第二光波长转换层中的一透光树脂总重为100重量份，第二光波长转换层中含有5重量份至70重量份的一可见光荧光粉。
根据一些实施例，可见光荧光粉包括一红光荧光粉及一黄光荧光粉。
根据一些实施例，以第二光波长转换层中的透光树脂总重为100重量份，第二光波长转换层中含有5重量份至60重量份的黄光荧光粉以及1重量份至10重量份的红光荧光粉。
根据一些实施例，蓝光芯片与第一光波长转换层之间设置有一红光荧光粉层。
根据一些实施例，红光荧光粉层中包括一红光荧光粉，红光荧光粉是选自于由(Sr,Ca)AlSiN3:Eu、(Sr,Ca)2Si5N8:Eu、NaCa2Al13O22:Eu、K6Ba4B8O19:Eu及Ba5B4O10F2:Eu所构成的群组。
根据一些实施例，以红光荧光粉层中一透光树脂的总重为100重量份，红光荧光粉层中含有1重量份至50重量份的一红光荧光粉。
根据一些实施例，发光单元包括一红光芯片，红光芯片的一红光光束与蓝光芯片的一蓝光光束混光后产生第一光束。
根据一些实施例，发光二极管结构进一步包括一透光层，透光层的材料包括：硅系组合物、环氧硅组合物或其混合物。
根据一些实施例，透光层设置于发光单元与第一光波长转换层之间。
根据一些实施例，透光层的折射率大于或等于第一光波长转换层的折射率，第一光波长转换层的折射率大于或等于第二光波长转换层的折射率。
根据一些实施例，透光层设置于第一光波长转换层与第二光波长转换层之间。
根据一些实施例，第一光波长转换层的折射率大于或等于透光层的折射率，透光层的折射率大于或等于第二光波长转换层的折射率。
根据一些实施例，第一光波长转换层的折射率大于或等于第二光波长转换层的折射率。
本申请的其中一有益效果在于，本申请所提供的发光二极管结构，其能通过“第一光波长转换层用以将一部分的第一光束转换成一第二光束”以及“第二光波长转换层用以将另一部分的第一光束转换成一第三光束”的技术方案，以使发光二极管结构具有符合应用需求的特性。
为使能更进一步了解本申请的特征及技术内容，请参阅以下有关本申请的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本申请加以限制。
附图说明
图1为本申请第一实施例的发光二极管结构的侧视剖面图。
图2为本申请第二实施例的发光二极管结构的侧视剖面图。
图3为本申请第三实施例的发光二极管结构的侧视剖面图。
图4为本申请第四实施例的发光二极管结构的侧视剖面图。
图5为本申请第五实施例的发光二极管结构的侧视剖面图。
图6为本申请第六实施例的发光二极管结构的侧视剖面图。
图7为本申请第七实施例的发光二极管结构的侧视剖面图。
图8为本申请第八实施例的发光二极管结构的侧视剖面图。
图9为本申请第九实施例的发光二极管结构的侧视剖面图。
图10为本申请实验例1至9的发光二极管结构的频谱图。
图11为本申请发光二极管结构的制法的流程图。
具体实施方式
以下是通过特定的具体实施例来说明本申请所公开有关“发光二极管结构”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本申请的优点与效果。本申请可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不背离本申请的构思下进行各种修改与变更。另外，本申请的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本申请的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本申请的保护范围。另外，本文中所使用的术语“或”，应视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一个或者多个的组合。
本申请的发光二极管结构可同时产生近红外光及可见光。当发光二极管结构作为照明设备的光源时，不会产生肉眼可明显观察到的红光。并且，在光源不足的情况下，适量的可见光可达到补光的效果，并可真实反应物体实际的颜色。如此一来，当本申请的发光二极管结构应用于监视摄影机或其他使用红外光照明设备的装置时，发光二极管结构可具有符合需求的特性。
请参阅图1所示，本申请提供一种发光二极管结构，发光二极管结构包括：一基板单元1、一发光单元2、一反射单元3、一第一光波长转换层4以及一第二光波长转换层5。
基板单元1具有一承载面11。
发光单元2设置于基板单元1的承载面11上。发光单元2至少包括一蓝光芯片，以使发光二极管结构可具有较佳的出光效果。举例来说，发光单元2可以是单独的蓝光芯片、蓝光芯片与红光芯片的组合或是白光芯片级发光二极管。然而，本申请不以此为限。
发光单元2是用于产生一第一光束。第一光束可以是蓝色光束或是蓝色光束与其他色光的一混色光，以利于后续经第一光波长转换层4以及第二光波长转换层5转换为特定波长的第二光束及第三光束。也就是说，第一光束的一频谱中至少包含一介于400纳米至500纳米的波峰。
反射单元3设置于基板单元1的承载面11上，基板单元1与反射单元3构成一容置空间。发光单元2、第一光波长转换层4以及第二光波长转换层5皆设置于容置空间内。
反射单元3环绕于发光单元2周围，反射单元3可反射发光单元2产生的第一光束，以达到汇聚光线的效果。另外，反射单元3也环绕于第一光波长转换层4与第二光波长转换层5的周围，并与第一光波长转换层4与第二光波长转换层5接触。反射单元3可反射第二光束与第三光束，以达到汇聚光线的效果。
第一光波长转换层4设置于发光单元2上，第一光波长转换层4完整覆盖基板单元1的承载面11以及发光单元2，因此，发光单元2不会裸露于第一光波长转换层4外。第一光波长转换层4是一透光层体，形成第一光波长转换层4的材料包括一透光树脂，例如：硅系树脂、环氧树脂或其组合物。
第一光波长转换层4是用以将一部分的第一光束转换成一第二光束。第一光波长转换层4中至少包含一近红外光荧光粉，当第一光束在通过第一光波长转换层4时，一部分的第一光束会被近红外光荧光粉转换成第二光束。第二光束是近红外光，也就是说，第二光束的一频谱中至少包含一介于660纳米至1000纳米之间的波峰。
具体来说，近红外光荧光粉可以是选自于由(Y,Lu,Gd)3(Ga,Al,Sc)5O12:Cr、(Y,Lu,Gd)3(Ga,Al,Sc)5O12:Yb、(Li,Na,K)(B,Ga,Al)5(Mg,Ca,Sr,Ba,Zn)O8:Cr、(Li,Na,K,Rb,Cs,NH4)3(Al,Ga)F6:Cr及(Sc)BO3:Cr所构成的群组。然而，本申请不限于此。于一些较佳实施例中，近红外光荧光粉为Y3Al5O12:Cr，其荧光发射光谱(fluorescence emissionspectrum)于700纳米至1800纳米之间具有一波峰。以第一光波长转换层4中的透光树脂总重为100重量份，第一光波长转换层4中含有200重量份至400重量份的近红外光荧光粉。
第二光波长转换层5设置于第一光波长转换层4上，第二光波长转换层5完整覆盖第一光波长转换层4。第二光波长转换层5的一顶端可与反射单元3的一顶端齐平，亦可为凹状或凸状。第二光波长转换层5是一透光层体，形成第二光波长转换层5的材料包括一透光树脂，例如：硅系树脂、环氧树脂或其组合物。
第二光波长转换层5是用以将另一部分的第一光束转换成一第三光束。第二光波长转换层5中至少包含一可见光荧光粉，当第一光束在通过第二光波长转换层5时，一部分的第一光束会被可见光荧光粉转换成第三光束。第三光束是可见光，也就是说，第三光束的一频谱中至少包含一介于350纳米至660纳米之间的波峰。
具体来说，可见光荧光粉是选自于由(Y,Lu,Gd,Tb)3(Ga,Al)5O12:Ce、(La,Y)3Si6N11:Ce、(Sr,Ba,Mg)2SiO4:Eu、(Ba,Ca,Sr)Si2O2N2:Eu、α-SiAlON:Eu、β-SiAlON:Eu、(Sr,Ca)2Si5N8:Eu、NaCa2Al13O22:Eu、K6Ba4B8O19:Eu、Ba5B4O10F2:Eu及(Sr,Ca)AlSiN3:Eu所构成的群组。然而，本申请不限于此。
于一些实施例中，以第二光波长转换层5中透光树脂的总重为100重量份，第二光波长转换层5中含有5重量份至70重量份的可见光荧光粉。于一些较佳实施例中，可见光荧光粉可仅包括一黄光荧光粉，或是同时包含黄光荧光粉及一红光荧光粉。又在一些较佳实施态样中，以第二光波长转换层5中透光树脂的总重为100重量份，第二光波长转换层5中包含5重量份至60重量份的黄光荧光粉，以及1重量份至10重量份的红光荧光粉。
第一光束在通过第一光波长转换层4与第二光波长转换层5之后，会产生第二光束与第三光束，而未被转换的第一光束以及转换后形成的第二光束与第三光束会叠加形成一工作光束。此工作光束即为发光二极管结构实际发出至外界的光束。
值得注意的是，第一光波长转换层4以及第二光波长转换层5中可包含不只一种荧光粉。也就是说，除了近红外光荧光粉之外，第一光波长转换层4还可包括可见光荧光粉，例如，红光荧光粉。举例来说，红光荧光粉是选自于由(Sr,Ca)AlSiN3:Eu、(Sr,Ca)2Si5N8:Eu、NaCa2Al13O22:Eu、K6Ba4B8O19:Eu及Ba5B4O10F2:Eu所构成的群组。然而，本申请不以此为限。以第一光波长转换层4中透光树脂的总重为100重量份，第一光波长转换层4中可含有1重量份至10重量份的红光荧光粉。
类似的，除了可见光荧光粉之外，第二光波长转换层5中还可包含近红外光荧光粉，如此一来，除了一部分的第一光束会被第二光波长转换层5转换成第三光束之外，一部分的第二光束也可能会被第二光波长转换层5转换成第三光束。然而，上述所举的例子只是其中一可行的实施例而并非用以限定本申请。
于一些实施例中，第一光波长转换层4的一折射率与第二光波长转换层5的一折射率皆大于或等于空气的折射率。第一光波长转换层4的折射率可以与第二光波长转换层5的折射率相同或不同。当第一光波长转换层4的折射率与第二光波长转换层5的折射率不同时，于一些较佳实施例中，第一光波长转换层4的折射率大于第二光波长转换层5的折射率。
[第一实施例]
请参阅图1所示，第一实施例的发光二极管结构包括：基板单元1、发光单元2、反射单元3、第一光波长转换层4以及第二光波长转换层5。
在第一实施例中，发光单元2包括一蓝光芯片。发光单元2是用于产生第一光束，因此，第一光束中包括一蓝色光束。第一光波长转换层4中包括近红外光荧光粉，第二光波长转换层5中包括黄光荧光粉以及红光荧光粉。一部分的第一光束经第一光波长转换层4转换为第二光束，又一部分的第一光束经第二光波长转换层5转换为第三光束。最后，第一光束、第二光束与第三光束叠合形成工作光束。
[第二实施例]
请参阅图2所示，第二实施例的发光二极管结构与第一实施例的发光二极管结构相似，其差异在于：发光二极管结构进一步包括一透光层6。
透光层6设置于第一光波长转换层4与第二光波长转换层5之间，透光层6具有汇聚光线的作用，以增加第一光束与第二光束的出光效率。具体来说，透光层6的材料包括：硅系组合物、环氧硅组合物或其混合物。
透光层6的一折射率可以与第一光波长转换层4的折射率或第二光波长转换层5的折射率相同或不同。于一些实施例中，第一光波长转换层4的折射率大于或等于透光层6的折射率，且透光层6的折射率大于或等于第二光波长转换层5的折射率。
[第三实施例]
请参阅图3所示，第三实施例的发光二极管结构与第二实施例的发光二极管结构相似，其差异在于：透光层6设置于发光单元2与第一光波长转换层4之间，且透光层6完整包覆发光单元2。透光层6具有汇聚光线的作用，以增加第一光束的出光效率。
于一些实施例中，透光层6的折射率大于或等于第一光波长转换层4的折射率，且第一光波长转换层4的折射率大于或等于第二光波长转换层5的折射率。
于另一些实施例中，发光二极管结构可包括一第一透光层与一第二透光层。第一透光层设置于发光单元2与第一光波长转换层4之间，第一透光层完整包覆发光单元2。第二透光层设置于第一光波长转换层4与第二光波长转换层5之间。并且，第一透光层的一折射率大于或等于第一光波长转换层4的折射率，第一光波长转换层4的折射率大于或等于第二透光层的一折射率，第二透光层的折射率大于或等于第二光波长转换层5的折射率。然而，上述所举的例子只是其中一可行的实施例而并非用以限定本申请。
[第四实施例]
请参阅图4所示，第四实施例的发光二极管结构与第一实施例的发光二极管结构相似，其差异在于：发光二极管结构进一步包括一红光荧光粉层7，且第二光波长转换层5中仅包括黄光荧光粉。
红光荧光粉层7是一透光层体。红光荧光粉层7是以一透光树脂为主成分，例如：硅系树脂、环氧树脂或其组合物。红光荧光粉层7设置于发光单元2与第一光波长转换层4之间，红光荧光粉层7覆盖于发光单元2的一出光面。红光荧光粉层7中至少包含一红光荧光粉。当第一光束通过红光荧光粉层7时，一部分的第一光束会被转换成一红色光束，红色光束的一频谱中至少包含介于550纳米至750纳米的一波峰。
具体来说，红光荧光粉是选自于由(Sr,Ca)AlSiN3:Eu、(Sr,Ca)2Si5N8:Eu、NaCa2Al13O22:Eu、K6Ba4B8O19:Eu及Ba5B4O10F2:Eu所构成的群组。以红光荧光粉层7中透光树脂的总重为100重量份，红光荧光粉层7中含有1重量份至50重量份的红光荧光粉。
在第四实施例中，红光荧光粉层7可先将一部份的第一光束转换为红色光束。当红色光束通过第一光波长转换层4时，一部分的红色光束可被转换成第二光束。相对于蓝色光束，红色光束对第一光波长转换层4具有较高的光转换效率。并且，另一部分未被转换的红色光束，可直接贡献于可见光中的红光，以提升发光二极管的可见光出光效率。
于一些实施例中，红光荧光粉层7的一折射率大于或等于第一光波长转换层4的折射率，且第一光波长转换层4的折射率大于或等于第二光波长转换层5的折射率。
[第五实施例]
请参阅图5所示，第五实施例的发光二极管结构与第四实施例的发光二极管结构相似，其差异在于：发光二极管结构进一步包括透光层6。
在第五实施例中的透光层6与第二实施例中的透光层6相似，透光层6设置于第一光波长转换层4与第二光波长转换层5之间，故于此不再赘述。
于一些实施例中，红光荧光粉层7的一折射率大于或等于第一光波长转换层4的折射率，第一光波长转换层4的折射率大于或等于透光层6的折射率，且透光层6的折射率大于或等于第二光波长转换层5的折射率。
于另一些实施例中，透光层6也可设置于发光单元2与第一光波长转换层4之间。并且，红光荧光粉层7的折射率大于或等于透光层6的折射率，透光层6的折射率大于或等于第一光波长转换层4的折射率，且第一光波长转换层4的折射率大于或等于第二光波长转换层5的折射率。
[第六实施例]
请参阅图6所示，第六实施例的发光二极管结构与第一实施例的发光二极管结构相似，其差异在于：第一光波长转换层4进一步包括红光荧光粉，且第二光波长转换层5中仅包括黄光荧光粉。
在第六实施例中，第一光波长转换层4中包含近红外光荧光粉与红光荧光粉。当第一光束通过第一光波长转换层4时，一部分的第一光束可被转换成第二光束，另一部分的第一光束可被转换成红色光束。并且，红色光束在通过第一光波长转换层4时，一部分的红色光束可再被转换成第二光束。另一部分未被转换的红色光束，可直接贡献于可见光中的红光，以提升发光二极管的可见光出光效率。
近红外光荧光粉与红光荧光粉的种类如前所述，于此不再赘述。于一些实施例中，第一光波长转换层4可含有200重量份至400重量份的近红外光荧光粉以及1重量份至10重量份的红光荧光粉。
[第七实施例]
请参阅图7所示，第七实施例的发光二极管结构与第一实施例的发光二极管结构相似，其差异在于：发光单元2进一步包括一红光芯片22。
红光芯片22与蓝光芯片21并排设置于承载面11上，蓝光芯片21与红光芯片22各自用以产生一蓝色光束及一红色光束，而蓝色光束与红色光束叠加后形成第一光束。
在第七实施例中，蓝色光束在通过第一光波长转换层4时，一部分的蓝色光束可被转换成第二光束。蓝色光束在通过第二光波长转换层5时，另一部分的蓝色光束可被转换成第三光束。红色光束在通过第一光波长转换层4时，一部分的红色光束可被转换成第二光束。相对于蓝色光束，红色光束对第一光波长转换层4具有较高的光转换效率。并且，另一部分未被转换的红色光束，可直接贡献于可见光中的红光，以提升发光二极管的可见光出光效率。
[第八实施例]
请参阅图8所示，第八实施例的发光二极管结构与第七实施例的发光二极管结构相似，其差异在于：发光二极管结构进一步包括透光层6。
第八实施例的透光层6与第二实施例中的透光层6相似，透光层6设置于第一光波长转换层4与第二光波长转换层5之间，故于此不再赘述。
[第九实施例]
请参阅图9所示，第九实施例的发光二极管结构与第七实施例的发光二极管结构相似，其差异在于：发光二极管结构进一步包括透光层6。
第九实施例的透光层6与第三实施例中的透光层6相似，透光层6设置于发光单元2与第一光波长转换层4之间，且透光层6完整包覆发光单元2，故于此不再赘述。
[发光二极管结构的出光效率测试]
为证实本申请的发光二极管结构可同时产生近红外光及可见光，本申请制备了实验例1至9的发光二极管结构。实验例1至9中的发光二极管结构依序对应于上述第一实施例至第九实施例的发光二极管结构。形成实验例1至9中第一光波长转换层、第二光波长转换层、透光层以及红光荧光粉层各自使用的材料配比列于表1中。在表1中，若无特别说明，则是以重量份为单位。
形成第一光波长转换层的一透光材料中包括透光树脂、近红外光荧光粉(NIR粉)及红光荧光粉(R粉)。近红外光荧光粉及红光荧光粉的添加量，是相对于第一光波长转换层中透光树脂的总重为100重量份。待配制完透光材料后，取适量的透光材料以点胶方式设置于基板单元上，透光材料的取量克数列于表1中。
形成第二光波长转换层的一透光材料中包括透光树脂、黄光荧光粉(Y粉)及红光荧光粉。黄光荧光粉及红光荧光粉的添加量，是相对于第二光波长转换层中透光树脂的总重为100重量份。待配制完透光材料后，取适量的透光材料以点胶方式设置于基板单元上，透光材料的取量克数列于表1中。
形成透光层的一透光材料中包括透光树脂，透光树脂的取量克数列于表1中。
形成红光荧光粉层的一透光材料中包括透光树脂及红光荧光粉。红光荧光粉的添加量，是相对于红光荧光粉层中透光树脂的总重为100重量份。待配制完透光材料后，取适量的透光材料以点胶方式设置于基板单元上，透光材料的取量克数列于表1中。
表1
Figure BDA0002851818660000121
并且，对实验例1至9中的发光二极管结构产生的工作光束进行各种特性分析，特性结果如表2所示。
在表2中，第一波段(wave band)对应于可见光波段，具体波长范围是350纳米至660纳米。第二波段对应于近红外光波段，具体波长范围是660纳米至1000纳米。因此，“第一波段的光通量”是指工作光束于可见光波段的总光通量，“第二波段的光通量”是指工作光束于近红外光波段的总光通量。“第一波段的功率”是指工作光束于可见光波段的功率，“第二波段的功率”是指工作光束于近红外光波段的功率。另外，“功率比值”是指“第一波段的功率”相对于“第二波段的功率”的比值。
表2
Figure BDA0002851818660000122
Figure BDA0002851818660000131
根据表2的结果，发光二极管结构可产生色温为2000K至3800K的工作光束。较佳的，发光二极管结构可产生色温为2500K至3700K的工作光束。也就是说，本申请的发光二极管结构可产生暖白色的工作光束。
根据表2的结果，工作光束在第二波段的功率大于工作光束在第一波段的功率，具体来说，工作光束中可见光与近红外光的功率比值可大于或等于10％。较佳的，工作光束中可见光与近红外光的功率比值为11％至25％。也就是说，本申请的发光二极管结构可产生大量的近红外光作为红外光光源，并产生微弱的可见光，可作为指示或者定位的用途。
根据实验例1至3的结果，工作光束的色温可以是2900K至3500K，工作光束中可见光与近红外光的功率比值可大于或等于11％。
根据实验例4至6的结果，工作光束的色温可以是3500K至3800K，工作光束中可见光与近红外光的功率比值可大于或等于20％。与实验例1至3相比，红色荧光粉层的设置(实验例4至6)可大幅提升工作光束中可见光的功率。
根据实验例7至9的结果，工作光束的色温可以是2500K至2700K，工作光束中可见光与近红外光的功率比值可大于或等于13％。实验例1至3相比，红色芯片的设置(实验例7至9)可提升工作光束中可见光相较于近红外光的功率比值。
另外，图10为上述实验例1至9的发光二极管结构的频谱图。由图10可得知，本申请的发光二极管结构可同时产生可见光与近红外光。使用者可根据不同使用需求，选用不同结构配置的发光二极管结构(第一实施例至第九实施例)。
[发光二极管结构的制法]
请参图11所示，本申请的发光二极管结构的制法包括以下步骤。提供基板单元(步骤S1)。于基板单元上设置反射单元(步骤S2)。提供发光单元，将发光单元设置于基板单元上(步骤S3)。发光单元包括一蓝光芯片，发光单元用以产生第一光束。于发光单元上设置第一光波长转换层与第二光波长转换层，第一光波长转换层位于发光单元与第二光波长转换层之间(步骤S4)。第一光波长转换层用以将一部分的第一光束转换成第二光束，第二光波长转换层用以将另一部分的第一光束转换成第三光束。
[实施例的有益效果]
本申请的其中一有益效果在于，本申请所提供的发光二极管结构，其能通过“第一光波长转换层用以将一部分的第一光束转换成一第二光束”以及“第二光波长转换层用以将另一部分的第一光束转换成一第三光束”的技术方案，以使发光二极管结构具有符合应用需求的特性。
以上所公开的内容仅为本申请的可选可行实施例，并非因此局限本申请的权利要求书的保护范围，所以凡是运用本申请说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本申请的权利要求书的保护范围内。

Claims (23)

1.一种发光二极管结构，其特征在于，所述发光二极管结构包括：
一发光单元，所述发光单元包括一蓝光芯片，所述发光单元用以产生一第一光束；
一第一光波长转换层，其设置于所述发光单元上，用以将一部分的所述第一光束转换成一第二光束；以及
一第二光波长转换层，其设置于所述第一光波长转换层上，用以将另一部分的第一光束转换成一第三光束；
其中，所述第一光束、所述第二光束以及所述第三光束叠加后形成一工作光束，所述工作光束的频谱中包括介于350纳米至660纳米的一第一波段以及介于660纳米至1000纳米的一第二波段，所述工作光束于所述第二波段的功率大于所述工作光束于所述第一波段的功率。
2.根据权利要求1所述的发光二极管结构，其特征在于，所述工作光束于所述第一波段的功率与所述工作光束于所述第二波段的功率比值大于10％。
3.根据权利要求1所述的发光二极管结构，其特征在于，所述工作光束的色温为2000K至3800K。
4.根据权利要求1所述的发光二极管结构，其特征在于，所述第一光波长转换层中包括一近红外光荧光粉，所述近红外光荧光粉是选自于由(Y,Lu,Gd)3(Ga,Al,Sc)5O12:Cr、(Y,Lu,Gd)3(Ga,Al,Sc)5O12:Yb、Li,Na,K)(B,Ga,Al)5(Mg,Ca,Sr,Ba,Zn)O8:Cr、(Li,Na,K,Rb,Cs,NH4)3(Al,Ga)F6:Cr及(Sc)BO3:Cr所构成的群组。
5.根据权利要求4所述的发光二极管结构，其特征在于，所述近红外光荧光粉的一荧光发射光谱于700纳米至1800纳米之间具有一波峰。
6.根据权利要求1所述的发光二极管结构，其特征在于，以所述第一光波长转换层中的一透光树脂总重为100重量份，所述第一光波长转换层中含有200重量份至400重量份的一近红外光荧光粉。
7.根据权利要求6所述的发光二极管结构，其特征在于，以所述第一光波长转换层中的所述透光树脂总重为100重量份，所述第一光波长转换层中进一步含有1重量份至10重量份的一红光荧光粉。
8.根据权利要求1所述的发光二极管结构，其特征在于，所述第二光波长转换层中含有一可见光荧光粉，所述可见光荧光粉是选自于由(Y,Lu,Gd,Tb)3(Ga,Al)5O12:Ce、(La,Y)3Si6N11:Ce、(Sr,Ba,Mg)2SiO4:Eu、(Ba,Ca,Sr)Si2O2N2:Eu、α-SiAlON:Eu、β-SiAlON:Eu、(Sr,Ca)2Si5N8:Eu、NaCa2Al13O22:Eu、K6Ba4B8O19:Eu、Ba5B4O10F2:Eu及(Sr,Ca)AlSiN3:Eu。
9.根据权利要求1所述的发光二极管结构，其特征在于，以所述第二光波长转换层中的一透光树脂总重为100重量份，所述第二光波长转换层中含有5重量份至70重量份的一可见光荧光粉。
10.根据权利要求9所述的发光二极管结构，其特征在于，所述可见光荧光粉包括一红光荧光粉及一黄光荧光粉。
11.根据权利要求10所述的发光二极管结构，其特征在于，以所述第二光波长转换层中的所述透光树脂总重为100重量份，所述第二光波长转换层中含有5重量份至60重量份的所述黄光荧光粉以及1重量份至10重量份的所述红光荧光粉。
12.根据权利要求1所述的发光二极管结构，其特征在于，所述蓝光芯片与所述第一光波长转换层之间设置有一红光荧光粉层。
13.根据权利要求12所述的发光二极管结构，其特征在于，所述红光荧光粉层中包括一红光荧光粉，所述红光荧光粉是选自于由(Sr,Ca)AlSiN3:Eu、(Sr,Ca)2Si5N8:Eu、NaCa2Al13O22:Eu、K6Ba4B8O19:Eu及Ba5B4O10F2:Eu所构成的群组。
14.根据权利要求12所述的发光二极管结构，其特征在于，以所述红光荧光粉层中一透光树脂的总重为100重量份，所述红光荧光粉层中含有1重量份至50重量份的一红光荧光粉。
15.根据权利要求1所述的发光二极管结构，其特征在于，所述发光单元包括一红光芯片，所述红光芯片的一红光光束与所述蓝光芯片的一蓝光光束混光后产生所述第一光束。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的发光二极管结构，其特征在于，所述发光二极管结构进一步包括一透光层，所述透光层的材料包括：硅系组合物、环氧硅组合物或其混合物。
17.根据权利要求16所述的发光二极管结构，其特征在于，所述透光层设置于所述发光单元与所述第一光波长转换层之间。
18.根据权利要求17所述的发光二极管结构，其特征在于，所述透光层的折射率大于或等于所述第一光波长转换层的折射率，所述第一光波长转换层的折射率大于或等于所述第二光波长转换层的折射率。
19.根据权利要求18所述的发光二极管结构，其特征在于，所述透光层的折射率大于所述第一光波长转换层的折射率，所述第一光波长转换层的折射率大于所述第二光波长转换层的折射率。
20.根据权利要求16所述的发光二极管结构，其特征在于，所述透光层设置于所述第一光波长转换层与所述第二光波长转换层之间。
21.根据权利要求20所述的发光二极管结构，其特征在于，所述第一光波长转换层的折射率大于或等于所述透光层的折射率，所述透光层的折射率大于或等于所述第二光波长转换层的折射率。
22.根据权利要求21所述的发光二极管结构，其特征在于，所述第一光波长转换层的折射率大于所述透光层的折射率，所述透光层的折射率大于所述第二光波长转换层的折射率。
23.根据权利要求1所述的发光二极管结构，其特征在于，所述第一光波长转换层的折射率大于或等于所述第二光波长转换层的折射率。
CN202011530160.9A 2020-12-22 2020-12-22 发光二极管结构 Pending CN114664994A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011530160.9A CN114664994A (zh) 2020-12-22 2020-12-22 发光二极管结构
US17/523,865 US20220199869A1 (en) 2020-12-22 2021-11-10 Light emitting diode structure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011530160.9A CN114664994A (zh) 2020-12-22 2020-12-22 发光二极管结构

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114664994A true CN114664994A (zh) 2022-06-24

Family

ID=82022617

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011530160.9A Pending CN114664994A (zh) 2020-12-22 2020-12-22 发光二极管结构

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20220199869A1 (zh)
CN (1) CN114664994A (zh)

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007077869A1 (ja) * 2006-01-04 2007-07-12 Rohm Co., Ltd. 薄型発光ダイオードランプとその製造方法
US8916890B2 (en) * 2008-03-19 2014-12-23 Cree, Inc. Light emitting diodes with light filters
EP2335295B1 (en) * 2008-09-25 2021-01-20 Lumileds LLC Coated light emitting device and method of coating thereof
KR101577300B1 (ko) * 2008-10-28 2015-12-15 삼성디스플레이 주식회사 양자점을 이용한 백색광 발광다이오드 구조 및 이를 포함하는 백라이트 어셈블리
KR101739576B1 (ko) * 2011-10-28 2017-05-25 삼성전자주식회사 반도체 나노결정-고분자 미분 복합체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 광전자 소자
US8957429B2 (en) * 2012-02-07 2015-02-17 Epistar Corporation Light emitting diode with wavelength conversion layer
KR101941450B1 (ko) * 2012-08-02 2019-01-23 엘지디스플레이 주식회사 발광 다이오드 패키지
KR101426448B1 (ko) * 2012-11-09 2014-08-05 주식회사 엘엠에스 나노 복합체, 이를 포함하는 광학 부재 및 백라이트 유닛
KR20180095919A (ko) * 2015-12-25 2018-08-28 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 화합물, 발광 소자, 표시 장치, 전자 기기, 및 조명 장치
KR102488916B1 (ko) * 2016-05-06 2023-01-18 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광 소자, 표시 장치, 전자 기기, 및 조명 장치
US10606121B2 (en) * 2016-09-12 2020-03-31 Seoul Semiconductor Co., Ltd. Display apparatus
US10330993B2 (en) * 2016-12-23 2019-06-25 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device
KR102673595B1 (ko) * 2017-02-14 2024-06-12 삼성전자주식회사 Led 장치 및 그 제조 방법
CN109411590B (zh) * 2017-08-17 2020-01-07 光宝光电(常州)有限公司 发光二极管结构及发光单元
CN107611232B (zh) * 2017-08-21 2019-02-05 天津三安光电有限公司 发光二极管及其制作方法
CN113178437B (zh) * 2017-12-21 2023-08-11 厦门市三安光电科技有限公司 一种白光led封装结构以及白光源***
CN109148429B (zh) * 2018-08-28 2020-09-22 开发晶照明（厦门）有限公司 发光二极管封装结构
CN110875345A (zh) * 2018-08-31 2020-03-10 昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司 Led显示器件及其制造方法、led显示面板
TW202017209A (zh) * 2018-10-22 2020-05-01 隆達電子股份有限公司 具提升量子點信賴性的發光二極體封裝
CN116154082A (zh) * 2019-08-13 2023-05-23 光宝光电(常州)有限公司 发光装置
CN113823723A (zh) * 2020-06-18 2021-12-21 光宝光电(常州)有限公司 发光二极管封装结构

Also Published As

Publication number Publication date
US20220199869A1 (en) 2022-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106796935B (zh) 光电子半导体构件和闪光灯
EP2834842B1 (en) White light emitting module
TWI392112B (zh) 含發光磷光體之發光二極體（ｌｅｄ）照明配置
CN101216150B (zh) 白光发射装置及使用其的用于液晶显示器背光的光源模块
KR100654287B1 (ko) 발광 디바이스 및 차량용 등기구
CN101473453B (zh) 通过在空间上隔开荧光片转换固态光发射器内的光谱内容
KR101639788B1 (ko) 컬러 조절 장치
JP2021536118A (ja) フルスペクトル白色発光デバイス
US7737457B2 (en) Phosphor down converting element for an LED package and fabrication method
CN104221172B (zh) 光转换组件、灯和灯具
US9885813B2 (en) Projection apparatus
US20070023762A1 (en) White light emitting LED-powered lamp
CN104737311A (zh) 发光半导体器件
JP6706448B2 (ja) ネオジム・フッ素材料を用いたｌｅｄ装置
WO2010102576A1 (zh) 具有萤光体层的发光二极管的发光装置
JP6769449B2 (ja) 照明装置
CN109723984A (zh) 具有白色灯丝外观的led白炽灯
TW201706394A (zh) 具藍色顏料之藍色發光磷光體轉換發光二極體
JP6835000B2 (ja) 発光装置及び光源
EP3730979A1 (en) Light-emitting apparatus
CN108369983B (zh) 采用使用多种钕和氟化合物的可调滤色的led设备
CN114664994A (zh) 发光二极管结构
US9608176B2 (en) Light-emitting device
CN205911309U (zh) 发光模块以及照明装置
CN105789474A (zh) 一种照明光源

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination