CN101379624B - 发光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的为提供一种发光装置,由于减小了对来自所述发光装置的光的自吸收,所以所述发光装置具有良好的光提取效率。本发明的发光装置包括板、在所述板上可选地通过载体形成的半导体发光元件、密封所述半导体发光元件的帽以及围绕所述帽设置的反射镜,其中所述帽具有平行于所述半导体发光元件的顶表面的顶表面和底表面,并且所述顶表面与所述底表面之间的间隔是所述半导体发光元件的最长的对角线或直径的1-3倍。

Description

发光装置[0001] 相关申请的交叉引用[0002] 本申请是基于35U. S.C. § 111(a)提交的申请,根据35U. S. C. § 119(e)(1),要求根据35U. S. C. § 111(b) T 2006年2月23日提交的临时申请No. 60/775,798的优选权。技术领域[0003] 本发明涉及发光装置,具体而言,涉及具有提高的光提取效率的发光装置。通过减小对来自发光元件的光的自吸收来提高效率,所述自吸收归因于在覆盖发光元件的透镜或密封材料形成的光提取表面处的光的全反射。背景技术[0004] 使用发光元件的公知发光装置的实例包括例如图1中所示的发光装置,该装置具有在引线框架上安装的以树脂密封的灯型发光二极管,并且具有例如图2中所示的发光装置,该发光装置具有板和反射镜、在板上的由板和反射镜形成的凹陷的底部处安装发光元件、在凹陷的内部或整个凹陷之上的树脂密封。在这些图中,2是发光元件,4是板,5是反射镜,6是密封化合物,7是安装侧引线框架,8是供电侧引线框架,9是接合导线,10是ρ-电极以及11是η-电极。在这样的发光装置中,使用具有介于发光元件与空气之间的折射率的材料作为密封材料,以便减小发光元件的全反射,但是沿图1中的A所指示的光束轨迹的发光元件的自吸收还是会发生,因此降低了效率并特别地导致了光提取效率仅仅约为未密封时的光提取效率的1. 2-1. 5倍。[0005] 通常,发光元件的折射率的值为2. 4-2. 7,然而空气的折射率为1. 0。用作密封树脂的树脂通常具有在它们之间的折射率,约1. 5。对于从发光元件发射的离开密封树脂进入到空气中的光,由密封树脂与空气之间的界面与在界面上入射的光形成的角(Θ)必须大于临界角(Θ。),临界角(Θ。)由以下公式表示[0006] θ c = cos-1 (Vn2)[0007](其中Ii1是在入射面上的折射率,而n2是在出射面上的折射率)。[0008] 由密封树脂的折射率计算的临界角(θ。)约48°,并且如果界面与入射光束之间的角(从界面(反射表面)到沿着界面的法线方向测量的)比该值小,则光将不能从密封树脂射出。由于形成发光元件的P-型层、η-型层和有源层通常呈现1 X 10-1 X IOVcm的光吸收率,在密封树脂中的光子的多重反射导致了发光元件中的吸收,从而限制了光提取。[0009] 公知在发光元件中,与常规矩形的发光元件相比,调整几何尺寸,例如上覆盖层相对于有源层的高度以及元件侧面的角度,可以提高光提取效率(例如,参见美国专利 No. 6,229,160 ;美国专利No. 6,323,063 ;以及美国专利No. 6,570,190)。然而,却不公知调整安装了发光元件的发光装置的几何尺寸来提高光提取效率。发明内容[0010] 本发明的目的为提供一种发光装置,由于减小了对来自所述发光装置的光的自吸收,所以所述发光装置具有良好的光提取效率。[0011] 根据本发明,在帽的顶表面与底表面之间的间隔是特定的长度并在所述发光元件与所述帽顶表面之间提供特定的距离,同时还修改了所述帽的形状以减小对来自所述发光元件的光的自吸收并提高光提取效率。具体而言,本发明提供以下各项。[0012] (1) 一种发光装置,包括板、在所述板上可选地通过载体(submoimt)形成的半导体发光元件、密封所述半导体发光元件的帽以及围绕所述帽设置的反射镜,其中所述帽具有平行于所述半导体发光元件的顶表面的顶表面和底表面,并且所述顶表面与所述底表面之间的间隔是所述半导体发光元件的最长的对角线或直径的1-3倍。[0013] (2)根据权利要求1的发光装置,其中所述帽的所述顶表面与所述底表面的面积比率(顶表面/底表面)为4或更大。[0014] (3)根据权利要求1或2的发光装置,其中所述帽的所述顶表面与所述底表面的对应的边的长度或直径之间的比率(顶表面/底表面)为2或更大。[0015] (4)根据权利要求1至3中的任何一项的发光装置,其中在所述帽的所述顶表面与所述帽的侧面之间形成的角为40°或更小。[0016] (5)根据权利要求1的发光装置,其中所述帽的所述顶表面与所述底表面的面积比率(顶表面/底表面)为1/4或更小。[0017] (6)根据权利要求1或5的发光装置,其中所述帽的所述顶表面与所述底表面的对应的边的长度或直径之间的比率(顶表面/底表面)为1/2或更小。[0018] (7)根据权利要求1、5和6中的任何一项的发光装置,其中在所述帽的所述顶表面与所述侧面之间形成的角为140°或更大。[0019] (8) 一种用于制造发光装置的方法,包括下列步骤(1)至:[0020] (1)在板上可选地通过载体安装半导体发光元件的步骤;[0021] (2)在所述板上安装反射镜的步骤;[0022] (3)形成根据权利要求1至7中的任何一项的帽的步骤;以及[0023] (4)使用具有不大于所述帽的折射率的折射率的材料将所述帽接合到所述半导体发光元件上的步骤。[0024] 根据本发明的所述发光装置,将所述帽的所述顶表面与所述底表面之间的间隔 (高度)设定得大于所述发光元件的最长的对角线或直径,由此从密封结构有效地提取从所述发光元件发射的光,并且防止了对来自所述发光元件的光的自吸收,提高了光提取效率。此外,通过在所述帽的所述侧面与所述顶表面之间形成适宜的角,可能进一步提高所述光提取效率。[0025] 此外,以同样可以提高光提取效率的方式密封所述发光元件,并且所述发光元件位于抛物线反射镜的焦点,以提供具有高的正面亮度的发光装置。附图说明[0026] 图1是示出了常规发光装置的实例的示意图;[0027] 图2是示出了常规发光装置的另一实例的示意图;[0028] 图3是根据本发明的帽的实例的截面图;[0029] 图4是根据本发明的帽的实例的平面图;[0030] 图5是根据本发明的帽的另一实例的平面图;[0031] 图6是图4或图5中示出的帽的截面图;[0032] 图7是根据本发明的帽的另一实例的平面图;[0033] 图8是图7中示出的帽的平面图;[0034] 图9是根据本发明的帽的另一实例的平面图;[0035] 图10是根据本发明的帽的另一实例的平面图;[0036] 图11是图9或图10中示出的帽的截面图;[0037] 图12是根据本发明的帽的另一实例的截面图;[0038] 图13是图12中示出的帽的平面图;[0039] 图14是在实例1中制造的发光装置的截面图;[0040] 图15是在实例1中制造的发光装置的平面图;[0041] 图16是在比较实例1中制造的发光装置的截面图;[0042] 图17是在实例2中制造的发光装置的截面图;[0043] 图18是在比较实例2中制造的发光装置的截面图;以及[0044] 图19是在比较实例3中制造的发光装置的截面图。具体实施方式[0045] 图14是本发明的发光装置的实施例的示意图,示出了实例1中制备的发光装置 111的截面图。在该附图中,101是帽,102是半导体发光元件,103是载体,104是散热板, 105是反射镜以及106是密封化合物。[0046] 图3是示出了图14的帽和发光元件的局部截面的示意视图。根据以上的(1)的发明的特征在于通过将帽(1)的顶表面与底表面之间的间隔设定得不小于发光元件(2)的最长的对角线或直径(a),如图3所示,来提高发光元件的光提取,这样当从发光元件的一端发射的光在帽的顶表面(即,在形成帽的树脂与空气之间的界面)处发生全反射时,光子就不能容易地返回到发光元件O)。[0047] 图4和图5是根据本发明的帽⑴的实例的平面图。图6是该帽的实例的截面图。 根据以上(¾和(3)的发明,通过设定帽的顶表面与底表面的面积比率为4 : 1或更大或者边的长度的比率为2 : 1或更大,当帽的顶表面与底表面之间的间隔不小于发光元件的最长的对角线或直径时,则发光元件发射的光在帽的顶表面处的全反射光(A)在侧面处具有超过临界角的入射角,因而如图6所示例的那样被提取出来,从而防止了帽的光吸收和发光元件的吸收,使光提取变得更为有效。[0048] 然而,如图6中的虚线所示,如果帽的顶表面与底表面之间的面积比率为1 : 1或对应的边的长度的比率是1 : 1,对于发光元件发射的光,在帽的顶表面处的大部分的全反射光(B),在侧面具有比临界角小的入射角,以致如附图中的路线B所示例那样在帽的底表面和顶表面处反复反射,由此,多次反射在帽中和发光元件处导致了更多的吸收。[0049] 图7是根据本发明的发光装置的帽(1)的不同的实例的截面视图,而图8是该实例的平面视图。根据以上(4)的发明,在围绕发光元件O)的帽(1)的顶表面处,对于发光元件发射的光,全反射的光以大于临界角的角入射到帽⑴的侧面,如图7示例的,以致可以有效地提取光而不会被发光元件吸收。此外,当发光元件的厚度比其宽度小时,在帽的底表面和侧面处被多次反射朝向帽的底表面的光(B),但却可以从帽的顶表面提取光(B)而不会被发光元件吸收。从而,减小了发光元件的光吸收,因此可以更有效地提取光。在该实例中,帽的顶是削顶倒圆锥,但是使用倒锥体可以获得相同的效果。[0050] 图9和图10是示出了根据本发明的帽(1)的另一实例的平面图。图11是该实例的截面图。根据以上(5)和(6)的发明,通过设定帽的顶表面与底表面的面积比率为1 : 4 或更小或者边的长度的比率为1 : 2或更小,当帽的顶表面与底表面之间的间隔不小于发光元件的最长的对角线或直径时,则对于从发光元件发射的光,朝向帽的侧面的光(A),具有超过临界角的入射角,因而被提取出来,如图11所示,从而防止了帽中的光吸收和发光元件的吸收,使光提取变得更为有效。[0051] 然而,如图11中的虚线所示,如果帽的项表面与底表面之间的面积比为1 : 1或对应的边的长度的比率是1 : 1,沿相同方向发射的大多数的光(B)以比临界角小的入射角入射到帽的顶表面,以致如附图中的路线B所示例的,在帽的侧面、底表面和顶表面处反复反射,由此多次反射在帽中和发光元件处导致更多的吸收。[0052] 图12是根据本发明的发光装置的帽(1)的不同实例的截面图,而图13是该实例的平面图。根据以上的(7)的发明,发光元件(2)发出的朝向帽的顶表面和侧面的光以大于临界角的角入射到每个侧面,如图12中所示,因此可以容易并有效地将光提取到外部。因为发光元件的厚度比它的宽度小,射向帽的底表面的光(A3)以最小的反射数到达侧面。因此,全反射最小,减小了发光元件的光吸收,因此可以更有效地提取光。在该实例中,帽的顶部是削顶圆锥,使用锥体可以达到相同的效果。[0053] 现在将说明本发明的发光装置的每一个构件。[0054] 在其上安装了反射镜和载体的板可以是引线框架、印刷板或散热板。由于流向发光元件的大电流,因此优选散热板。[0055] 在散热板的情况下,通过使用冲模的压力加工,由单个的板模制具有用于发光装置的合理的适宜尺寸的多个散热板。散热板的形状可以是任何希望的形状例如矩形、圆形或多边形。为了完全独立的形状,还可以整个地进行压力加工。然而,优选使用具有形成的隔道(street)的多个连接的矩形框架形状,可以将该矩形框架加载至贴片机上,该隔道可以使邻近的边被容易地切割掉。在散热板的情形下,可以选择这样的冲压方向作为冲压方向,该冲压方向不会导致由于压力加工之后的边缘的回弹所造成的对接合衬底的差的附着。还优选精确冲压,不提倡模具冲压和垂直冲压以避免边缘下垂。[0056] 替代常规绝缘、低热导率的印刷电路板,散热板可以是具有令人满意的热导率的金属基片例如铁、铜或铝,并且在散热板的一侧上涂敷绝缘层(此后称作“导热树脂层”), 该绝缘层包括了包含具有令人满意的热导率的氮化铝填充物的环氧树脂,然后通过蚀刻在绝缘层上形成铜电极电路,如果必要再涂敷导热树脂层作为绝缘保护层,并通过蚀刻形成用于附着反射镜的铜电路。[0057] 该板具有在其中安装半导体发光元件的发光元件装配部分。对于散热板,发光元件装配部分包括在散热板上的用于改善热导率的树脂部分上使用蚀刻技术形成的电路。通过布线接合或者在发光元件的P和η电极上形成的绝缘保护膜将电流自电路供给到发光元件,并进行焊接以有助于向发光元件供电。[0058] 可以在板上直接安装半导体发光元件,或者通过载体安装。[0059] 载体由绝缘材料形成,例如陶瓷材料、玻璃环氧板或附着了绝缘保护膜的Si板, 并且在载体的前表面和后表面上具有电路。从散热的角度来看,优选陶瓷材料。[0060] 例如,公知氮化铝料(green)片是用于具有令人满意的热导率的绝缘构件的陶瓷材料,将氮化铝料片制备为堆叠的层合板。在该片的表面上印刷电路图形,导电圆柱金属构件或“过孔”通过每一层的电路以沿层叠的方向提供电路的连续性。这可以产生在前面和背面上具有不同的电路的载体。当将在隧道炉等等中烧制层叠的片时,为了防止开裂,优选由钨材料构成的电路来丝网印刷该层叠的片,其中该钨材料具有接近氮化铝的热膨胀系数的热膨胀系数。优选地,在各个载体之间提供隔道以允许从单个料片形成多个载体。为了更合适的焊料安装,在表面上可以使用M或Au镀敷用作电路的钨部分。[0061] 优选使用具有良好散热性和可加工性的金属来制造反射镜,例如,例如铜或铝的金属材料或者具有良好散热性的陶瓷材料。用于加工由这样的材料构成的反射镜的方法可以为切割金属或陶瓷用于研磨修整反射镜表面,压力加工金属用于研磨修整反射镜表面, 或者在通过耐热树脂的模具模制形成的反射表面上形成铝气相淀积膜,尽管其内部散热较差。在每个反射镜的接合表面上镀敷的铜以允许在散热板上的焊料安装。[0062] 如上面所解释的,帽具有削顶的倒圆锥或倒锥体的形状,或削顶的圆锥或锥体的形状。同样如上所述,帽的顶表面与底表面之间的间隔或高度优选不小于半导体发光元件的最长的对角线或直径。因为如果太大,会增加光吸收,因此帽的高度优选不大于半导体发光元件的最长的对角线或直径的3倍。[0063] 另外,如上面所解释的,如果帽具有倒圆锥的形状或倒锥体的形状,优选帽的顶表面与底表面的面积比率为至少4 : 1或者优选对应的边或直径之间的比率为至少2 : 1。只要该帽不碰到反射镜,便不特别地限制面积比率或者对应的边或直径之间的比率的上限。 面积比率的上限通常为约25 : 1。在圆锥或锥体形状的情况下,优选帽的顶表面与底表面之间的面积比率为不大于1 : 4或者优选对应的边或直径之间的比率为不大于1 : 2。只要该帽不碰到反射镜,便不特别地限制面积比率或者对应的边或直径之间的比率的下限。 面积比率的下限通常为约1 : 25。[0064] 而且,如上面所解释的,在倒圆锥或倒锥体形状的情况下,该帽的顶表面与侧表面之间形成的角(α)优选不大于40°。只要该帽不碰到反射镜,便不特别地限制该下限,但是通常约30°的下限是可应用的。对于圆锥或锥体形状,该角度优选至少140°。只要该帽不碰到反射镜,并不特别地限制该上限,但是通常约150°的上限是可应用的。[0065] 为了装配到发光装置上,在帽的底表面上形成凹陷,并且将发光元件装配到凹陷的内部。使用还能固定帽的密封化合物密封在帽与发光元件之间的间隙。密封化合物是与帽相同的材料,以便避免折射率改变,但是更优选地是可以减轻对发光元件的震动的密封化合物。形成帽的材料可以是基于环氧的树脂、基于硅酮的树脂等等,但是从模制性的角度来看优选基于环氧的树脂。[0066] 通过使用上述材料的下列方法制造帽。[0067] 首先,制备具有上述尺寸的倒锥形或正锥形模具。模具材料优选工具钢,该工具钢可以精确地批量生产并具有良好的镜面特性。为了将镜面转变成制品,对内表面进行研磨修整。模具包括浇口、浇道(runner)和卷轴(spool),并且被连接到注射模制机器,并将受热和受压的树脂引入到模具中。为了除湿和预干燥,在给料器处安装加热器,其中在给料器处将起始材料加入到注射模制机器。在模具中提供冷却装置,实施该方法,同时使用模具冷却温度来调整制品的透明度。通过树脂流来获得作为连续的系列的模制制品,然后切割模制制品并修整浇口。[0068] 用于本发明的半导体发光元件可以是宽范围的发光元件中的任何一种,例如 AlGaInP基琥珀色发光元件、AlGaAs基红色发光元件、AlGaInP基红-黄色发光元件、GaP基黄-绿色发光元件、GaN基绿色发光元件、GaN基蓝色发光元件等。平面形状通常是四边形的,但可选地还可以是具有五个或更多的边的多边形,或者圆形。电极结构是这样的,电极在元件的底表面和顶表面上或者在相同的表面上。[0069] 现在解释由上述结构构件来装配本发明的发光装置的过程。[0070] 首先,在板或载体上安装发光元件。用于在板或载体上安装发光元件的方法可以是,例如,在发光元件电极上气相淀积AuSn共晶(eutectic)材料然后在板或载体上的发光元件装配部分上回流,或者在板或载体的发光元件装配部分的电路部分上形成Au凸起然后使用超声波压力/热接合发光元件。使用Au材料需要两阶段安装,其中使用具有比Au 基焊料低的熔点的无铅焊料在板上安装反射镜和载体。[0071] 然后在板上安装反射镜并且如果必要也安装载体。过程序如下。[0072] 在载体安装电极部分和散热板的反射镜安装接合部分上,使用丝网印刷机印刷焊料浆糊。使用在盒架中插入了多个板的自动印刷机进行印刷。接下来,为了安装,使用自动传送机依次在散热板上安装安装了发光元件的载体和反射镜,并在回流炉中加热该组合件以熔化焊接剂,之后降低温度。[0073] 最终,安装围绕发光元件的帽。安装过程如下。使用真空或机械获取装置用于在朝上的帽的底面上设置凹陷并使用与帽本身相同类型的树脂或者使用具有比帽更小的折射率的树脂来填充帽,然后在散热板的上述位置处装配帽,在该位置处已经安装了已定位的反射镜、载体和发光元件。对于该操作,为了密封,在足够的真空中提供适宜的量的树脂, 以便填满帽与发光元件和载体之间的间隙。[0074] 根据蓝光发光元件的最新进展,本发明的发光装置可以用于室内和室外的应用, 包括大尺寸彩色显示和交通信号。还可以使用白光LED用于室内和室外照明或汽车头灯, 因此具有非常宽的应用范围。[0075] 实例[0076] 现在将通过实例和比较实例详细地解释本发明,应该理解本发明决不仅仅局限于实例。[0077](实例 1)[0078] 现在将参考附图描述根据本发明的发光装置的第一实例。图14是在该实例中制造的发光装置的截面图,图15是该发光装置的平面图。发光装置111由散热板104、反射镜 105、载体103、半导体发光元件102和帽101构成。标号106代表密封化合物。另外,标号 120代表外部电源连接电极,而121代表热沉安装部分。[0079] 下面描述的所使用的半导体发光元件102是GaN基化合物半导体蓝光发光元件, 具有ImmX Imm的边的方形形状和约90 μ厚度。[0080] 通过AlN缓冲层,在蓝宝石衬底上依次堆叠由具有8μπι的厚度的由未掺杂的GaN 构成的基础层、具有2 μ m的厚度的Ge掺杂的η-型GaN接触层、具有0. 03 μ m的厚度的η-型InaiGEia9N覆盖层、其中5个16nm的厚度的Si掺杂的GaN势垒层与5个3nm的厚度的Ina2G^8N阱层交替堆叠并在最后堆叠了 Si掺杂的GaN垒层的多量子阱结构发光层、具有0. 01 μ m的厚度的Mg掺杂的ρ-型Alatl7GEia93N覆盖层以及具有0. 15 μ m的厚度的Mg掺杂的P-型AlGaN接触层,分别在ρ-型AlGaN接触层和n_型GaN接触层上形成正电极和负电极以制备发光元件。[0081] 为了制造散热板104,在厚度为1. 5mm的20mm直径的盘形的、高热导铝片上,形成厚度为35 μ m的绝缘层,该绝缘层由包含氮化铝填充物而具有令人满意的热导率的环氧基树脂所构成,在其上通过本领域技术人员公知的蚀刻方法形成Cu电路,并在反射镜安装部分上形成环氧基树脂绝缘层作为保护层。[0082] 对于反射镜105,使用压力机将6mm厚的铝薄片切割成单独的15mm直径部分,然后形成具有Y = X2/4. 8 (Y :以mm为单位的高度,mm,X :以mm为单位的半径)截面的抛物线状的凹陷,并且为了对来自发光元件的光产生平行化效果,使用抛光剂研磨修整内表面。将安装在板104上的底表面的一部分被研磨至6mm的直径。[0083] 载体103由氮化铝制造,并且截面是具有1. 2mmX 1. 2mm的边长的方形且高度为 1.3mm。半导体发光元件102和电连接的散热板104构成电路。将GaN基蓝光发光元件设置在载体上,使GaN基蓝光发光元件大致处于反射镜的束焦点位置。[0084] 帽101由环氧树脂构成,并且具有1. Omm底部半径X 2mm顶部半径X 1. 5mm高度的尺寸的削顶倒圆锥形状。因此,顶部/底部面积比为4 : 1,并且高度大于发光元件的最长的对角线。在底表面的中心处形成尺寸能够完美安装发光元件的凹陷。[0085] 这些结构构件用于通过下列过程来装配发光装置111。[0086] 首先,在载体103上安装发光元件102。具体过程如下。使用加热器将载体保持在约200°C的温度,使用凸起接合器设置金凸起。凸起的配置为总共18个金凸起,包括两个0. 12mm方形η电极位置中的每一处的一个凸起,以及在四个0. 7mm长度X0. 14mm宽度的条形P电极位置中的每一处的四个凸起。凸起直径为80 μ m,以便避免在发光元件的接触接合期间的归因于凸起的变形而导致的电路短路。为了安装发光元件,使用真空夹具获取每个发光元件并且在形成了凸起的载体上通过超声接触接合,其间保持300g的负重,条件为 200°C、138KHz 和 IOmS0[0087] 接下来,在散热板104上设置安装了发光元件的载体103和反射镜105。具体过程如下。使用Sn-Ag-Cu基焊料浆糊将载体和反射镜附着到散热板。通过丝网印刷方法,将焊料浆糊涂敷到散热板上。金属掩模厚度为100 μ。施加面积的尺寸由载体侧接合区(land) 和反射镜侧接合区组成,通过在中心处具有分离P-和η-电极的0. 2mm宽的绝缘部分的边长为1. 2mm的方形来限定载体侧的接合区(也就是,间隔为0. 2mm的两个1. 2mmX0. 5mm矩形接合区),并且在外部通过直径为6mm的圆同时在内部通过边长为1. 3mm的方形来限定反射镜侧接合区。使用传送机器人在涂敷了焊料浆糊的散热板上设置安装了发光元件的载体和反射镜。在传送器上将安装了载体和反射镜的散热板提供给回流炉并焊接。在回流炉中,在氮气气氛下进行两个阶段的加热,其中用80秒将温度提高到175°C并保持60秒,之后用30秒将温度提高到235 °C并保持30秒。[0088] 然后安装围绕发光元件102的帽101。具体过程如下。在两溶液环氧树脂中以 1 : 1的重量比率混合基本化合物和固化剂。然后从混合物中彻底去除气体以除去树脂中的空气泡,使用分配器将树脂注入到帽的凹陷内并且以围绕发光元件的方式附着帽。然后在120°C下固化树脂4小时。[0089] 当对获得的发光装置进行电流测试时,发现该实例的发光装置的光提取是裸芯片发光装置的光提取的1.86倍。[0090] 散热板104可以是具有令人满意的热导率的金属基片例如铁、铜或铝,取代常规绝缘、低热导率印刷电路板,并在散热板的一侧上涂敷绝缘层(此后称为“导热树脂层”), 该绝缘层包括包含了增加了具有令人满意的热导率的氮化铝填充物的环氧树脂。通过蚀刻,在绝缘层上形成铜电极电路,如果必要,重新涂敷导热树脂层作为绝缘保护层,并通过蚀刻形成用于反射镜附着的铜电路。[0091] 优选由高散热材料例如铁、铜或铝制造反射镜105,并且反射镜105的内表面是通过抛光加工的镜面,M镀敷底层(ground layer)并通过银镀敷或气相淀积铝来镜面修整底层ο[0092] 通过层压和烧结具有令人满意的散热性的氮化铝来制备在其上安装该发光元件的载体103,并在发光元件与散热板安装面上绘制通过M和银镀敷钨表面形成的电极图形。在内部,在层压期间,通过过孔或导电圆柱销透过表面电极图形,以获得用于三维布线的从前面到后面的导电性。[0093] 使用填充到由树脂模形成的帽101的凹陷中的密封化合物106来密封发光元件 102的顶部。帽101的顶表面是第一光提取表面,其高度大于发光元件的最长的对角线。该形状可以减少来自发光元件的光子返回到元件本身从而减小元件本身的光子吸收。填充的密封化合物保护发光元件、导电布线等,使其免受使用发光元件的环境的影响。密封化合物可以是取代树脂的低熔点玻璃。作为合适的密封化合物的具体实例,其可以为环氧树脂、尿素树脂、硅酮以及其它耐候性树脂或玻璃。另外,通过将分散剂增加到密封化合物,可能缓和元件的发光特性并增加可视角度。[0094] 当将大电流施加到发光元件102时,发光元件中产生的热会损害有源区。因此,如果为了降低热阻而从组合件略去了载体103,则来自发光元件的热流通过散热板104的包含热转移填充物的树脂层传输到散热板的基础金属片和金属反射镜105,从而减小了热阻并改善了发光元件的可靠性。[0095] 由于散热板的基础金属片和载体103的热膨胀系数通常相差约3-4倍,当发光装置经受从低温(_40°C )到高温)的反复加热循环时,载体103和散热板104的焊料接合点倾向于开裂。导热树脂层还具有作为避免开裂的缓冲层的作用。[0096](比较实例1)[0097] 图16示出了该比较实例制造的发光装置的截面图。除了帽101的顶表面与底表面之间的间隔为0. 75mm之外,该间隔小于半导体发元件102的最长对角线,以与实例1相同的方式制造发光装置。当以与实例1相同的方式对获得的发光装置进行电流测试时,光提取约是裸芯片的光提取的1. 6倍。[0098](实例 2)[0099] 图17示出了该实例制造的发光装置的截面图。除了帽的形状是削顶的圆锥形之外,以与实例ι相同的方式来制造发光装置,该削顶圆锥形具有0. 8mm的顶表面半径、1. 6mm 的底表面半径以及1.5mm的高度,使得顶表面与底表面面积比率为1 : 4并且顶表面与底表面的间隔大于发光元件的最长对角线。当以与实例1相同的方式对获得的发光装置经进行电流测试时,光提取约是裸芯片的光提取的1. 87倍。[0100] 当比较实例1的发光装置与实例2的发光装置的正面亮度时,实例1的发光装置的亮度为1,实例2的发光装置的亮度为0. 2。[0101](比较实例2)[0102] 图18示出了该比较实例制造的发光装置的截面图。除了帽101的顶表面与底表面之间的间隔为0. 75mm之外,该间隔小于半导体发元件102的最长对角线,以与实例2相同的方式制造发光装置。当以与实例1相同的方式对获得的发光装置经进行电流测试时, 光提取约是裸芯片的光提取的1. 6倍。[0103](比较实例3)[0104] 除了帽的形状是具有1. Omm的半径的半圆之外,如图19中所示,以与实例1相同的方式制造发光装置。这对应正常锥形帽的侧角是连续变化的情况。当以与实例1相同的方式对获得的发光装置经进行电流测试时,光提取约是裸芯片的光提取的1. 82倍。[0105] 另外,当比较实例1的发光装置与比较实例3的发光装置的正面亮度时,实例1的发光装置的亮度为1,而比较实例3的发光装置的亮度为0. 2。[0106] 工业适用性[0107] 由于本发明的发光装置具有改善的光提取效率和高的光发射输出,因此本发明的发光装置作为室内或室外的照明装置、汽车头灯等是高效的,具有极高的工业价值。

Claims (10)

1. 一种发光装置,包括板、在所述板上形成的半导体发光元件、密封所述半导体发光元件的帽以及围绕所述帽设置的反射镜,其中所述帽具有平行于所述半导体发光元件的顶表面的顶表面和底表面,并且所述帽的所述顶表面与所述底表面之间的间隔是所述半导体发光元件的最长的对角线或直径的1-3倍,其中在所述帽的所述顶表面与所述帽的侧面之间形成的角为40°或更小。
2.根据权利要求1的发光装置,其中所述帽的所述顶表面与所述底表面的面积比率 (顶表面/底表面)为4或更大。
3.根据权利要求1的发光装置,其中所述帽的所述顶表面与所述底表面的对应的边的长度或直径之间的比率(顶表面/底表面)为2或更大。
4.根据权利要求1的发光装置,其中所述半导体发光元件被通过载体形成在所述板上。
5. 一种发光装置,包括板、在所述板上形成的半导体发光元件、密封所述半导体发光元件的帽以及围绕所述帽设置的反射镜,其中所述帽具有平行于所述半导体发光元件的顶表面的顶表面和底表面,并且所述帽的所述顶表面与所述底表面之间的间隔是所述半导体发光元件的最长的对角线或直径的1-3倍,其中在所述帽的所述顶表面与所述帽的侧面之间形成的角为140°或更大。
6.根据权利要求5的发光装置,其中所述帽的所述顶表面与所述底表面的面积比率 (顶表面/底表面)为1/4或更小。
7.根据权利要求5的发光装置,其中所述帽的所述顶表面与所述底表面的对应的边的长度或直径之间的比率(顶表面/底表面)为1/2或更小。
8.根据权利要求1的发光装置,其中所述半导体发光元件被通过载体形成在所述板上。
9. 一种用于制造发光装置方法,包括下列步骤(1)至:(1)在板上安装半导体发光元件的步骤;(2)在所述板上安装反射镜的步骤;(3)形成根据权利要求1至8中的任何一项的帽的步骤;以及(4)使用具有不大于所述帽的折射率的折射率的材料将所述帽接合到所述半导体发光元件上的步骤。
10.根据权利要求9的制造发光装置方法,其中步骤(1)包括:在所述板上通过载体安装所述半导体发光元件。
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