CN100466309C - 发光二极管灯 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种发光二极管灯，至少包括：一对导线端子(2、3)；在一导线端子的前端上凹陷形成内周面呈圆锥形的光反射面(9)的杯状部(8)；发光二极管芯片(4)；和封装两导线端子的前端部分的透明合成树脂(6)。发光二极管灯(4)在其上面具有n电极(4d)或p电极(4e)、在下面具有p电极(4e)或n电极(4d)。在该n电极与p电极之间、以在其之间夹持发光层(4c)的方式而使n半导体层与p半导体层形成为层积状。除发光二极管灯中的n电极与p电极以外的侧面由含有荧光物质粉末的透光性合成树脂(10)所覆盖。这种结构的发光二极管灯以n电极(4d)或p电极(4e)向下、p电极(4e)或n电极(4d)向上的方式与杯状部的内底面芯片连接。

Description

发光二极管灯
技术领域
本发明涉及发光二极管灯，是在金属制导线端子的前端凹陷形成的杯状部的内底面上芯片连接(die bonding)发光二极管芯片，并将上述导线端子的前端部分用透明合成树脂进行封装，或者用透明合成树脂填充上述杯状部内而形成的发光二极管灯，或者是在凹陷形成于绝缘体上的杯状部的内面上形成具有光反射性的电极膜，在上述杯状部内底面芯片连接发光二极管芯片，用透明合成树脂填充上述杯状部内部而形成的发光二极管灯。
背景技术
最近，众所周知，例如开发出由GaN系发出蓝色发光的发光二极管芯片，该蓝色发光的发光二极管芯片表现出较高的亮度。
而且，最近还利用上述蓝色发光的发光二极管芯片所具有的高亮度，用含有荧光物质粉末的透光性合成树脂覆盖该发光二极管芯片的表面，由上述覆盖膜中的荧光物质将上述蓝色发光的波长的一部分变换成黄色，通过这些混合色再变换成高亮度的白色发光。
因此，在作为现有技术的专利文献1的图5中，提出以下方案，即：在两条金属制导线端子中的一个导线端子的前端，形成其内周面为光反射面的凹陷的杯状，在该杯状部的内底面芯片连接有蓝色发光的发光二极管芯片，该发光二极管芯片与另一导线端子之间由细的金属线相连接，另一方面，在由透明合成树脂封装两导线端子的前端部分而形成的发光二极管灯中，在上述杯状部内，通过预先由包含荧光物质粉末的透光性合成树脂、以覆盖上述发光二极管芯片全体的方式而填充，来色调变换成白色发光。
此外，在现有技术的另一发光二极管灯中，具有以下结构，即，在绝缘体的前端面上设置有凹陷形成内周面向外扩展形状的杯状部，在该杯状部的内面上形成具有光反射性的电极膜，将上述杯状部的内底面与蓝色发光二极管芯片进行芯片连接，然后，在上述杯状部内，通过用包含荧光物质粉末的透光性合成树脂以覆盖上述发光二极管芯片全体的方式所填充，来色调变换成白色发光。
专利文献1：日本专利特开平11-40848号公报
发明内容
(发明要解决的问题)
然而，在上述现有技术的发光二极管灯中，是在杯状部的内部芯片连接发光二极管芯片后，在上述杯状部内、在液体状态下用包含荧光物质粉末的透光性合成树脂以覆盖上述发光二极管芯片全体的方式所填充的结构，其中，从上述发光二极管所射出的光，在透过在杯状部内所填充的包含荧光物质粉末的透光性合成树脂的内部的过程中，进行波长的变换以及通过上述杯状部的内面的光反射面而从杯状部射出的方向变换，换句话说，在光反射面的前后通过较长的路径而透过荧光物质分散的透光性合成树脂的内部，由此引起光透过该透光性合成树脂时，其衰减率增大，所以相应地会产生光的亮度下降的问题。
而且，在向上述杯状部内填充透光性合成树脂时，填充量或多或少存在偏差，该偏差会原封不动地造成荧光物质的量的偏差，所以会出现形成色调偏差的问题。
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种在从发光二极管芯片射出的光的色调通过包含荧光物质粉末的透光性合成树脂时会发生变化的发光二极管灯中，不会引起上述问题的技术。
(解决问题的方法)
为了实现本技术的目的，本发明的第一方面的特征在于，上述发光二极管灯至少包括：两根的一对导线端子；在一个导线端子的前端面上凹陷形成有内周面向外扩展形状的光反射面的杯状部；发光二极管芯片；和封装上述两导线端子的前端部分的透明合成树脂、或者将上述发光二极管芯片封装在上述杯状部内而填充的透明合成树脂，其中，上述发光二极管芯片形成为，在透明的n型半导体基板的上面形成有n电极，另一方面在上述n型半导体基板的下面形成有蓝色发光层、p型半导体层和p电极而构成的叠层结构，在该发光二极管芯片周围的各侧面中上述n型半导体基板的部分，设置有从与上述蓝色发光层邻接的部分朝向上述n电极向内的倾斜面，并且，将上述发光二极管芯片用含有荧光物质粉末的透光性合成树脂覆盖其周围的各侧面并构成为长方体，在上述杯状部的内部，以该发光二极管芯片的p电极向下、n电极向上的方式设置，以其向下的p电极与上述杯状部的内底面电气连接的方式来进行芯片连接。
而且，本发明的第二方面的特征在于，上述发光二极管灯至少包括：绝缘体；在该绝缘体上凹陷形成内周面向外扩展形状的的杯状部；以上述杯状部的内面具有光反射性的方式而形成的电极膜；发光二极管芯片；和填充上述杯状部内部来封装上述发光二极管芯片的透明合成树脂，其中，上述发光二极管芯片形成为，在透明的n型半导体基板的上面形成有n电极，另一方面在上述n型半导体基板的下面形成有蓝色发光层、p型半导体层和p电极而构成的叠层结构，在该发光二极管芯片周围的各侧面中上述n型半导体基板的部分，设置有从与上述蓝色发光层邻接的部分朝向上述n电极向内的倾斜面，并且，将上述发光二极管芯片用含有荧光物质粉末的透光性合成树脂覆盖其周围的各侧面并构成为长方体，在上述杯状部的内部，以该发光二极管芯片的p电极向下、n电极向上的方式设置，以其向下的p电极与上述杯状部的内底面的电极膜连接的方式来进行芯片连接。
本发明的第三方面的特征在于，在第一方面所述的发光二极管灯中，上述杯状部在平面视图中形成横向长的长方形，另一方面，由板状的透明合成树脂封装上述两导线端子的全体，使得两导线端子的一部分从该透明合成树脂的一个表面上作为连接用接头而露出。
本发明的第四方面的特征在于，在第二方面所述的发光二极管灯中，上述绝缘体形成板状，上述杯状部在平面视图中形成横向长的长方形。
本发明的第五方面的特征在于，在第一～第四方面中的任一项所述的发光二极管灯中，由含有荧光物质粉末的透光性合成树脂涂敷上述发光二极管芯片中向上的n电极。
(发明效果)
通过使上述发光二极管芯片形成为，在透明的n型半导体基板的上面形成有n电极，另一方面在上述n型半导体基板的下面形成有蓝色发光层、p型半导体层和p电极而构成的叠层结构的长方体，并在该发光二极管芯片周围的各侧面中上述n型半导体基板的部分，设置有从与上述蓝色发光层邻接的部分朝向上述n电极向内的倾斜面，并且，将上述发光二极管芯片周围的各侧面用含有荧光物质粉末的透光性合成树脂覆盖并构成为长方体，由此，由上述发光二极管芯片中的蓝色发光层所发出的光，主要是从上述透明的n型半导体基板周围的侧面，透过覆盖该侧面的透光性合成树脂而横向射出。
因此，通过使如上所述用含有荧光物质粉末的透光性合成树脂覆盖周围的各侧面并构成为长方体的发光二极管芯片的p电极向下、n电极向上，而配置于在导线端子或绝缘体上凹陷形成的杯状部的内部，来芯片连接该向下的p电极，使其与上述杯状部的内底面或内底面上的电极膜电气连接，由此，透过侧面透光性合成树脂而横向射出的光，在透过透光性合成树脂时其波长发生变换，该波长变换后的光通过上述杯状部的内周面的光反射面而朝着从杯状部的内部射出的方向反射。
就是说，不是如在上述现有技术中所述的那样、在透过包含荧光物质粉末的透光性合成树脂的内部的中途发生波长的变换与光的反射，而是最初由包含荧光物质粉末的透光性合成树脂变换其波长，在该波长变换后再进行光的反射，由此，与上述现有技术相比，能够大幅度降低光的衰减率，因此能够显著提高作为发光二极管灯的亮度。
而且，由于不是由包含荧光物质粉末的透光性合成树脂填充上述杯状部内部的全体的结构，由此，与上述现有技术相比，能够将由包含荧光物质粉末的透光性合成树脂引起波长变换的色调偏差抑制到很小的程度。
在本发明第一方面所述的发光二极管灯中，如本发明第三方面所示，上述杯状部在平面视图中形成横向长的长方形，另一方面，由板状的透明合成树脂封装上述两导线端子的全体，使得两导线端子的一部分从该透明合成树脂的一个表面上作为连接用接头而露出。由此，能够将光亮度高、色调偏差小的发光二极管灯构成面安装型。该面安装型的发光二极管灯，作为液晶显示装置等中的背光光源而使用是十分有益的。
在本发明第二方面所述的发光二极管灯中，如本发明第四方面所示，上述绝缘体形成板状，上述杯状部在平面视图中形成横向长的长方形。由此，与上述本发明第三方面的情况相同，能够将光亮度高、色调偏差小的发光二极管灯构成面安装型。特别是在本发明第四方面的情况下，由于全体为板状体，且不使用金属制的导线端子，所以能够构成重量轻的面安装型发光二极管灯。
而且，在本发明第一～第四方面中任一项所述的发光二极管灯中，如果采用本发明第五方面所示的结构，从发光二极管芯片的向上的p电极或n电极所泄漏的光，能够由对该向上的p电极或n电极所涂敷的含有荧光物质粉末的透光性合成树脂，而变换为与发光二极管芯片的侧面的透光性合成树脂同样的色调，而且，通过将含有荧光物质粉末的透光性合成树脂形成于发光二极管芯片的侧面与上面，还可以对色调进行微妙调整。
附图说明
图1是表示第一实施方式中的发光二极管灯的主要部分的放大图。
图2是表示本发明所使用的发光二极管芯片的部分剖面侧视图。
图3是图2的平面图。
图4是表示第二实施方式中的发光二极管灯的主要部分的放大图。
图5是表示第三实施方式中的发光二极管灯的主要部分的放大图。
图6是表示第四实施方式中的发光二极管灯的主要部分的放大图。
图7是表示第五实施方式中的发光二极管灯的纵剖主视图。
图8是沿着图7的VIII-VIII线的截面图。
图9是表示第六实施方式中的发光二极管灯的纵剖面主视图。
图10是图9的X—X线的截面图。
符号说明：
1、11、21、31、41、51   发光二极管灯
2、2′                  一侧的导线端子
3、3′                  另一侧的导线端子
2”                     一侧的电极膜
3”                    另一侧的电极膜
4                      发光二极管芯片
4a                     n型半导体层
4b                     p型半导体层
4c                     发光层
4d                     n电极
4e                     p电极
5、5′、5”            金属线
6、6′、6”            透明合成树脂体
8、8′、8”            杯状部
9                      光反射面
10                     透光性合成树脂
12、32                 透光性合成树脂
52                     绝缘体
具体实施方式
下面，结合附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是表示第一实施方式中的发光二极管灯1。
该发光二极管灯1的结构包括：金属板制成的两根一对的导线端子2、3，在该两根导线端子2、3中的一方的导线端子2的前端面上芯片连接的发光二极管芯片4，引线接合该发光二极管芯片4与上述另一方导线端子3之间的金属线5，以及封装上述两导线端子2、3的前端部分的透明合成树脂制成的模子部(mold)6。
其中，上述模子部6的前端，形成于在上述发光二极管芯片4的场所或者其附近具有焦点的透镜部7上。
而且，在上述一方的前端中的、芯片连接有上述发光二极管芯片4的部分上，凹陷形成有杯状部8，在该杯状部8的内周面上形成有圆锥形的光反射面9。
在这种情况下，当上述两导线端子2、3是不具有光反射性的金属制品时，需要在上述两导线端子2、3的表面中的至少是在上述杯状部8的内面实施具有光反射性的金属电镀，例如镀银。
接着，在图2以及图3中详细表示出上述发光二极管芯片4。
就该发光二极管芯片4而言，构成为下述层积结构：在n型SiC结晶基板等透明且厚度较厚的n型半导体层4a的下面，以在其间夹持有蓝色发光的发光层4c的方式而层积形成p型半导体层4b，并在上述n型半导体层4a的上面形成n电极4d、在上述p型半导体层4b的下面形成p电极4e，即，构成下述层积结构：以在其间夹持有蓝色发光的发光层4c的方式来层积n型半导体层4a和p型半导体层4b，在该层积方向的上面形成有与上述n型半导体层4a连接的n电极4d、在该层积方向的下面形成有与上述p型半导体层4b连接的p电极4e。
其中，在该发光二极管芯片4的周围的侧面中所述n型半导体基板4a的部分，以其上部的宽度尺寸W1比下部宽度尺寸W2小的方式而形成有倾斜面4′。
而且，使上述发光二极管芯片4形成为用含有粉末状态的将蓝色发光色调变换成白色发光的荧光物质的透光性合成树脂10覆盖其周围各侧面而构成的长方体。
这样，对于上述结构的发光二极管芯片4来说，构成为用透光性合成树脂10覆盖其周围各侧面而构成的结构，其以p电极4e向下、n电极4d向上的方式配置在上述一方的导线端子2的杯状部8内，通过导电性粘贴物或者焊锡来使上述p电极4e相对于杯状部8的内底面电气导通地进行芯片连接，接着，对上述发光二极管芯片4中的向上的n电极4d连接来自另一方导线端子3的金属线5。
接着，最后，由前端部具有透镜部的透明合成树脂体6以导线端子2、3的一部分从该透明合成树脂体6的下面向下突出的方式来封装上述两导线端子2、3的前端部分。
在该结构中，通过在两导线端子2、3之间通电而由上述发光二极管芯片4的发光层4c所发出的蓝色发光，当主要是从上述发光二极管芯片4周围的各侧面中的透明的n型半导体基板4a的部分向杯状部8的内周面的反射面9横向射出时，通过透过覆盖上述侧面的透光性合成树脂10，而由该透光性合成树脂10中所包含的荧光物质色调变换成白色发光，接着，通过上述光反射面9向着从上述杯状部8内射出的方向反射。
在这种情况下，上述发光二极管芯片4的发光层4c所发出的蓝色发光中的一部分，从上面的n电极4d向上射出，在这种情况下，该上面的n电极4d也可以是如图4所示的第二实施方式的发光二极管灯11那样，在与上述引线接合的金属线5连接之后，同样通过由包含粉末状荧光物质的透光性合成树脂12所覆盖，而将上述发光二极管芯片4的发光层4c的全部蓝色发光色调变换成白色发光。
而且，本发明并不限于上述第一以及第二实施方式那样的、在上述一方的导线端子2的杯状部8内，以其n电极4d向上、p电极4e向下的方式来芯片连接上述发光二极管芯片4，并且向上的n电极4d与另一方的导线端子3的金属线5连接的情况，也可以是如图5所示的第三实施方式的发光二极管灯21那样的、在上述一方的导线端子2的杯状部8内，以其p电极4e向上、n电极4d向下的方式来芯片连接上述发光二极管芯片4，并且向上的p电极4e与另一方导线端子3的金属线5连接的结构。由此，能够得到与上述第一实施方式同样的效果。
而且，在如上述图5所示结构的情况下，在蓝色发光中的一部分从上面的p电极4e向上射出时，上述p电极4e如图6所示的第四实施方式的发光二极管灯31那样，在与上述引线接合的金属线5连接之后，同样通过由包含粉末状荧光物质的透光性合成树脂32所覆盖，而将上述发光二极管芯片4的发光层4c的全部蓝色发光色调变换成白色发光。
接着，在图7以及图8中表示出第五实施方式的发光二极管灯41。
就该发光二极管灯41而言，在金属板制的两根一对的导线端子2′、3′中的一方的导线端子2′的前端面上凹陷形成有杯状部8′，使其内周面成为向外扩展的光反射面9，通过导电性粘贴物或者焊锡来芯片连接具有上述图2以及图3所示结构的发光二极管芯片4，以其p电极4e向下、n电极4d向上的方式供给在该杯状部8′的内部，使上述p电极4e相对于杯状部8′的内底面电气导通，接着，对上述发光二极管芯片4中的向上的n电极4d连接来自另一方导线端子3′的金属线5′。
接着，最后由板状的透明合成树脂体6′封装上述两导线端子2′、3′的全体，使得形成导线端子2′、3′的一部分从该透明合成树脂体6′的一个表面6a′作为连接用接头2a′、3a′而露出的结构。
根据这样的结构，能够得到与上述各实施方式同样的效果，此外，通过板状体、且在该板状体的一个表面上具有焊锡焊接用的连接用接头2a′、3a′，而能够构成面安装型的发光二极管灯41。
接着，在图9以及图10中表示出第六实施方式的发光二极管灯51。
就该发光二极管灯51而言，在板状的绝缘体52的前端面上凹陷形成内周面向外扩展形状的杯状部8”，在该杯状部8”的内面上，由银等金属形成具有光反射性的电极膜2”，以其p电极4e向下、n电极4d向上的方式而将具有上述图2以及图3所示结构的发光二极管芯片4供给在该杯状部8”的内部，并通过导电性粘贴物或者焊锡来进行芯片接合，使得上述p电极4e相对于杯状部8”内的电极膜2”电气导通，接着，对上述发光二极管芯片4中的向上的n电极4d连接来自在板状绝缘体52上形成的另一方导线端子3”的金属线5”。
接着，最后由透明合成树脂体6”填充上述杯状部8”的内部，形成由该透明合成树脂体6”封装上述发光二极管芯片4以及上述金属线5”的结构。
根据这样的结构，能够得到与上述各实施方式同样的效果，此外，通过采用整体薄型的板状体、且不使用金属制的导线端子，而能够构成重量轻的面安装型的发光二极管灯51。
其中，这些第五以及第六实施方式中的任一种形式，都能够使上述杯状部8′，8”成为横向长的长方形，由此能够构成作为液晶显示装置等中的背景光而使用，但是，这些第五以及第六实施方式中的任一种形式，当然也可以适用于上述图4所示的第二实施方式、图5所示的第三实施方式、以及图6所示的第四实施方式。

Claims (3)

1.一种发光二极管灯，其特征在于，
所述发光二极管灯至少包括：
两根的一对导线端子；
在一个导线端子的前端面上凹陷形成的内周面向外扩展形状的光反射面的杯状部；
发光二极管芯片；和
封装所述两导线端子的前端部分的透明合成树脂、或者将所述发光二极管芯片封装在所述杯状部内而填充的透明合成树脂，其中，
所述发光二极管芯片形成为，在透明的n型半导体基板的上面形成有n电极，另一方面在所述n型半导体基板的下面形成有蓝色发光层、p型半导体层和p电极而构成的叠层结构，在该发光二极管芯片周围的各侧面中所述n型半导体基板的部分，设置有从与所述蓝色发光层邻接的部分朝向所述n电极向内的倾斜面，并且，将所述发光二极管芯片用含有荧光物质粉末的透光性合成树脂覆盖其周围的各侧面并构成为长方体，在所述杯状部的内部，以该发光二极管芯片的p电极向下、n电极向上的方式设置，以其向下的p电极与所述杯状部的内底面电气连接的方式来进行芯片连接。
2.一种发光二极管灯，其特征在于，
所述发光二极管灯至少包括：
绝缘体；
在该绝缘体上凹陷形成的内周面向外扩展形状的的杯状部；
以所述杯状部的内面具有光反射性的方式而形成的电极膜；
发光二极管芯片；和
填充所述杯状部内部来封装所述发光二极管芯片的透明合成树脂，其中，
所述发光二极管芯片形成为，在透明的n型半导体基板的上面形成有n电极，另一方面在所述n型半导体基板的下面形成有蓝色发光层、p型半导体层和p电极而构成的叠层结构，在该发光二极管芯片周围的各侧面中所述n型半导体基板的部分，设置有从与所述蓝色发光层邻接的部分朝向所述n电极向内的倾斜面，并且，将所述发光二极管芯片用含有荧光物质粉末的透光性合成树脂覆盖其周围的各侧面并构成为长方体，在所述杯状部的内部，以该发光二极管芯片的p电极向下、n电极向上的方式设置，以其向下的p电极与所述杯状部的内底面的电极膜连接的方式来进行芯片连接。
3.根据权利要求1或2所述的发光二极管灯，其特征在于：
由含有荧光物质粉末的透光性合成树脂涂覆所述发光二极管芯片中的向上的n电极。
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