CN204118112U - 半导体发光器件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种半导体发光器件，包括透明基材以及安装于所述透明基材上的复数半导体发光芯片，该复数半导体发光芯片之间通过形成于所述透明基材上的导电体串联和/或并联，并且至少在相邻半导体发光芯片之间的透明基材上开设有至少用以使射入所述透明基材的至少部分光线自透明基材中射出的凹槽。所述凹槽优选为V型槽。本实用新型可有效提升半导体发光器件的有效出光面积，大幅提高出光效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种半导体发光器件，特别是涉及一种半导体发光器件。
背景技术
上世纪60年代第一只LED产品在美国诞生，它的出现给人们的生活带来了很多光彩，由于LED具有寿命长、低功耗、绿色环保等优点，与之相关的技术发展得非常迅速。它已经成为“无处不在”的、与人类生活息息相关的光电器件和光源，比如手机的背光，交通信号灯，大屏幕全彩显示屏和景观亮化用灯等等。
随着以GaN( 氮化镓) 材料P 型掺杂的突破为起点的第三代半导体材料的兴起，伴随着以Ⅲ族氮化物为基础的高亮度发光二级管（Light Emitting Diode，LED）的技术突破，用于新一代绿色环保固体照明光源的氮化物LED 正在成为新的研究热点。目前，LED 应用的不断升级以及市场对于LED 的需求，使得LED 正朝着大功率和高亮度的方向发展。其中研究热点之一是高压直流LED 技术，它是采用多颗芯片组成一个总发光二极管形式，即多颗LED串联形成一个LED。
目前高压LED 技术属于新兴技术范畴，其技术存在一些问题：
LED 芯片的出光效率有待提升，理论上用蓝光LED激发黄色荧光粉合成白光的发光效率高达每瓦300多流明，但是现在的实际效率还不到理论值的一半，大概是理论值的三分之一左右，其中一个重要原因是一部分从激活区发出的光无法从LED芯片内部逃逸出来。金属电极，芯片材料本身和基材对光的吸收和遮挡使得LED光效的损失很大。
另外，LED芯片出光效率低的另外一个原因是外延材料的折射率远大于空气折射率，而传统的LED芯片的图形往往采用矩形单元的布局，矩形芯片的侧面光取出角度很小，从而使有源区产生的光由于全内反射不能从LED中有效的发射出去，导致LED的外量子效率较低。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种半导体发光器件，以解决现有半导体发光器件中的前述技术问题，例如LED器件出光效率低的技术问题以及制造成本较高的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种半导体发光器件，包括透明基材以及安装于所述透明基材上的复数半导体发光芯片，该复数半导体发光芯片之间通过形成于所述透明基材上的导电体串联和/或并联，并且至少在相邻半导体发光芯片之间的透明基材上开设有至少用以使射入所述透明基材的至少部分光线自透明基材中射出的凹槽。
优选的，所述凹槽为V型槽。
尤为优选的，所述V型槽相对两侧槽壁之间的夹角为25°~65°。
优选的，所述半导体发光芯片倒装于所述透明基材上。
进一步的，所述半导体发光芯片的外延层的P、N半导体层上的电极区域分别经导电触点与导电体电性连接。
其中，所述透明基材或所述半导体发光芯片的衬底至少可选自玻璃、蓝宝石、碳化硅或有机透明体，且不限于此。
其中，所述导电体至少可选用透明导电层或金属导电体，所述透明导电层的材质至少可选自氧化铟锡、氧化锌、石墨烯或碳纳米管膜，且不限于此。
其中，所述金属导电体，例如金属线的材质至少可选自Cr、Al、Ag、Ni、Au或它们之间的某种组合，且不限于此。
但尤其优选的，所述导电体采用透明导电层。
优选的，所述半导体发光芯片具有三角形横截面和/或梯形纵向截面。
进一步的，所述半导体发光器件还包括至少用以包裹任一半导体发光芯片的封装层，所述封装层内和/或表层分布有荧光粉。
进一步的，所述的半导体发光器件还包括用以整体封装所述半导体发光器件的封装层，所述封装层内和/或表层分布有荧光粉。
与现有技术相比，本实用新型的优点包括：
（1）本实用新型的半导体发光器件中，衬底、基材、导电层均可采用透明材质，避免了电极、基材和衬底对出光的阻挡，实现了空间全角度的出光，提高了出光效率；
（2）LED芯片采用了更有利于侧壁出光的三角形横向截面及梯形纵向截面，显著提升了每个芯片的出光效率；
（3）LED芯片之间的透明基材上开设有凹槽，特别是V型凹槽，可以大幅增加出光面积，进一步提高半导体发光器件的出光效率。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1所示为本实用新型具体实施例中一种半导体发光器件的结构示意图；
图2所示为本实用新型具体实施例中另一种半导体发光器件的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。这些优选实施方式的示例在附图中进行了例示。附图中所示和根据附图描述的本实用新型的实施方式仅仅是示例性的，并且本实用新型并不限于这些实施方式。
在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本实用新型，在附图中仅仅示出了与根据本实用新型的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本实用新型关系不大的其他细节。
参图1所示，半导体发光器件包括透明基材1，透明基材1的材质选自透明玻璃、蓝宝石、碳化硅或有机透明体，有机透明体包括PC（聚碳酸酯）、PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）等的构件。优选的，透明基材1的材质为价格低廉且容易获取的玻璃。
透明基材1上倒装设有多个半导体发光芯片，例如LED芯片3（图中示有2个），LED芯片3包括透明衬底以及形成于透明衬底上的外延层，透明衬底的材质选自蓝宝石、碳化硅、氧化锌或玻璃。
进一步地，每个LED芯片3的横截面设置为三角形，更优选为等腰三角形或正三角形。进一步地，LED芯片3的侧面均为非垂直面，亦即,LED芯片的侧面与衬底底面所在的水平面的夹角为非90°，该夹角可以为锐角也可以为钝角。LED芯片采用了更有利于侧壁出光的三角形，显著提升了每个芯片的出光效率。
LED芯片直接通过串联和/或并联方式倒装在透明基材上，无需另行设置转移基板，且保障半导体发光器件具有正常的工作性能，特别是在串并联组合的情形下，可降低现有半导体发光器件由于焊接金属线（通常称为打线）连接所产生的故障率。而且，在将一个半导体发光器件内的所有LED芯片均并入一电流回路中之后，仅需在器件中设置与该电流回路配合的总电源接入端口，并以该总电源接入端口与电源连接，从而使器件工作，如此可简化半导体发光器件的结构，进一步降低其生产成本，简化其生产工艺，使其易大批量标准化制作，前述总电源端口可采用业界所知的各类形式，例如插接端口。
相邻的LED芯片3之间通过透明导电层2串联和/或并联，以形成一整体的发光器件。透明导电层2形成于透明基材1的表面，LED芯片3的电极4通过粘合等方式与透明导电层2固定。透明导电层2选自氧化铟锡、氧化锌碳纳米管或石墨烯等形成的薄层或膜。
相邻的LED芯片3之间的透明基材上开设有凹槽5，凹槽5优选为V型槽，其底部的夹角优选为25°~65°，更优选为45°。通过V型槽的设置，一方面增加了玻璃基材的出光面积，另一方面，避免了因为全内反射而使得部分光无法从玻璃基材中有效的发射出去，提高了出光效率。
又及，为使相邻LED芯片之间保持良好的电性连接，可采用业界已知的各种方式使透明导电层在相邻LED芯片之间连续分布。例如，可在透明基材上开设前述凹槽，而后在凹槽内填充牺牲材料，例如可用有机溶剂、水或腐蚀性气体、液体溶解或蚀刻去除的材料，并使牺牲材料的顶端面与透明基材表面基本平齐，再在透明基材表面形成连续的透明导电层，之后除去所述牺牲材料，即，在所述凹槽槽口部形成悬空状态的透明导电层。或者，亦可在透明基材上开设前述凹槽，而后采用共形沉积、涂布印刷等方式在透明基材表面及凹槽槽壁上形成连续的透明导电层，其操作更为简便，成本更为低廉。其中图1-图2所示即为其中较为典型的实施案例。
再请参阅图1-图2，该半导体发光器件还可包裹有封装层，封装层可由有机硅胶或环氧树脂7等组成，其中可均匀掺杂、涂覆有荧光粉6等，以实现LED芯片发射光的波长转换，且通过此种封装形式，还可使器件所发射的光具有更佳均匀性。而所述荧光粉的类型可依据实际应用之需求而选取，其获取途径亦可有多种，例如，可来源于市售途径。通过有机硅胶或环氧树脂一方面可以增加LED芯片的出光量，另一方面还可以避免LED芯片或者荧光粉的衰减，增加LED芯片和荧光粉的使用寿命。
综上所述，藉由本实用新型的设计，可以实现半导体发光器件的4π立体角通体发光，光效率高。
最后还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
Claims (10)
1.一种半导体发光器件，其特征在于包括透明基材以及安装于所述透明基材上的复数半导体发光芯片，该复数半导体发光芯片之间通过形成于所述透明基材上的导电体串联和/或并联，并且至少在相邻半导体发光芯片之间的透明基材上开设有至少用以使射入所述透明基材的至少部分光线自透明基材中射出的凹槽。
2.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于所述凹槽为V型槽。
3.根据权利要求2所述的半导体发光器件，其特征在于所述V型槽相对两侧槽壁之间的夹角为25°～65°。
4.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于所述半导体发光芯片倒装于所述透明基材上。
5.根据权利要求4所述的半导体发光器件，其特征在于所述半导体发光芯片的外延层的P、N半导体层上的电极区域分别经导电触点与导电体电性连接。
6.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于所述透明基材或所述半导体发光芯片的衬底至少选自玻璃、蓝宝石、碳化硅或有机透明体。
7.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于所述导电体包括透明导电层或金属导电体，所述透明导电层至少选自氧化铟锡、氧化锌、石墨烯或碳纳米管膜。
8.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于所述半导体发光芯片具有三角形横截面和/或梯形纵向截面。
9.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于所述半导体发光器件还包括至少用以包裹任一半导体发光芯片的封装层，所述封装层的内层和/或表层分布有荧光粉。
10.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于还包括用以整体封装所述半导体发光器件的封装层，所述封装层内和/或表层分布有荧光粉。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105098021A (zh) * | 2014-05-15 | 2015-11-25 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 半导体发光器件 |
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2014
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