CN102214648A - 发光器件封装和照明系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种发光器件封装和照明系统。该发光器件封装包括：主体；主体上的第一引线框架；第一引线框架上的多个发光二极管；以及发光二极管上的制模构件。发光二极管之间的距离包括等于或者小于发光二极管的第一发光二极管的第一侧的长度。

Description

发光器件封装和照明系统
技术领域
本发明涉及一种发光器件封装和照明系统。
背景技术
发光二极管(LED)能够组成光源以通过使用GaAs、AlGaAs、GaN、InGaN以及InGaAlP基化合物半导体材料来产生光。
LED被封装以组成发光器件以表示各种颜色，并且发光器件已经被用作诸如产生各种颜色的照明指示器、字符指示器以及图像指示器的各种领域中的光源。
发明内容
实施例提供一种能够减少发光器件之间的热干扰的发光器件封装。
实施例提高一种能够通过设置在预定范围内的、在一个引线框架上提供的发光器件之间的距离来提高热辐射效率的发光器件封装。
根据实施例，发光器件封装包括：主体；第一引线框架，所述第一引线框架在主体上；多个发光二极管，所述多个发光二极管在第一引线框架上；以及制模构件，所述制模构件在发光二极管上。发光二极管之间的距离包括等于或者小于所述发光二极管的第一发光二极管的侧面的第一侧的长度。
根据实施例，发光器件封装包括：主体，所述主体包括具有开口的上部的腔体；第一和第二引线框架，所述第一和第二引线框架在主体的腔体中；第一发光二极管，所述第一发光二极管在第一引线框架上；第二发光二极管，所述第二发光二极管在第一引线框架上，第二发光二极管以第一距离与第一发光二极管隔开；以及制模构件，所述制模构件覆盖第一和第二发光二极管。所述第一距离等于或者小于所述第一发光二极管的较短侧的长度。
根据实施例，照明系统包括：多个发光器件封装；板，在其上设置发光器件封装；以及光学构件，所述光学构件被设置在发光器件封装的光学路径上。该发光器件封装的至少一个包括：主体；第一引线框架，所述第一引线框架在主体上；多个发光二极管，所述多个发光二极管在第一引线框架上；以及制模构件，所述制模构件在发光二极管上。所述发光二极管之间的距离等于或者小于所述第一发光二极管的至少一侧的长度。
附图说明
图1是示出根据第一实施例的发光器件封装的侧截面图；
图2是图1的平面图；
图3是在图1的第一引线框架上安装的两个发光二极管的距离的视图；
图4示出根据第二实施例的在一个引线框架上布置的三个发光二极管之中的两个发光二极管之间的距离；
图5是示出根据第三实施例的三个发光二极管被安装在两个引线框架上的视图；
图6是示出根据第四实施例的在一个引线框架上安装的具有不同的尺寸的发光二极管之间的距离的视图；
图7是示出根据第五实施例的在一个引线框架上安装的三个发光二极管之中的两个发光二极管之间的距离的视图；
图8是示出根据第六实施例的具有不同的尺寸并且在两个引线框架上安装的发光二极管之间的距离的视图；
图9是示出根据第七实施例的发光器件封装的平面图；
图10A至图14B是示出根据图1的发光器件封装中的发光二极管的操作的引线框架的热分布的视图；
图15是示出图1的发光器件封装中的发光二极管之间的距离和温度分布的图；
图16是示出根据实施例的发光二极管的视图；
图17是示出根据实施例的发光二极管的示例的视图；
图18是示出根据实施例的显示设备的视图；
图19是示出根据实施例的显示设备的另一示例的视图；以及
图20是示出根据实施例的照明设备的视图。
具体实施方式
在实施例的描述中，将会理解的是，当层(或者膜)、区域、图案或结构被称为是在另一基板、另一层(或)膜、另一区域、另一衬垫或者另一图案“上”或者“下”时，它能够“直接地”或者“间接地”在另一基板、层(或)膜、区域、衬垫或者图案上方，或者还可以存在一个或者多个插入层。已经参考附图描述了层的这样的位置。
为了方便或者清楚起见，附图中所示的每个层的厚度和尺寸可以被夸大、省略或者示意性地绘制。另外，元件的尺寸没有完全地反映真实尺寸。
图1是根据第一实施例的发光器件封装的侧截面图，并且图2是图1的平面图。
参考图1和图2，发光器件封装10包括主体12、腔体14、多个引线框架21和23以及多个发光二极管31和33。
主体12可以包括硅材料、陶瓷材料以及树脂材料中的一个。例如，主体12可以包括从由硅、SiC(碳化硅)、AlN(氮化铝)、PPA(聚邻苯二甲酰胺)以及LCP(液晶聚合体)组成的组中选择的至少一个，但是实施例不限于此。主体12可以包括单层结构或者多层结构的基板，并且可以被注射制模，但是实施例不限于此。
主体12包括具有开口的上部的腔体14。腔体14可以具有包含预定曲率的凹陷杯形状或者凹陷管形状。腔体14的表面可以具有圆形形状或者多边形形状，但是实施例不限于此。腔体14的侧部可以是由不同于主体12的材料来形成。
腔体14的外围表面可以相对于与腔体14的底表面相垂直的轴倾斜，但是实施例不限于此。
在腔体14中引线框架21和23的第一部分可以彼此隔开，并且引线框架21和23的第二部分可以被暴露于主体12之外。引线框架21和23的第一部分的下表面可以与主体12的下表面隔开。
引线框架21和23可以具有引线框架型、金属薄膜型或者铜层型的PCB(印制电路板)。在下文中，为了便于解释，将代表性地描述具有引线框架型的引线框架21和23。引线框架21和23的厚度可以处于大约0.1mm至大约0.5mm的范围内。优选地，引线框架21和23的厚度可以处于大约0.1mm至大约0.2mm的范围内。根据热辐射效率和封装类型，引线框架21和23可以具有各种厚度。
发光二极管31和33通过粘合剂被附着到第一引线框架21，并且通过使用引线37被电连接到引线框架21和23。根据另一实施例，通过引线结合方案、管芯结合方案或者倒装结合方案，可以安装发光二极管31和33，但是实施例不限于此。
发光二极管31和33可以并联或者串联连接到引线框架21和23。根据芯片类型、引线框架的数目以及发光二极管31和33的布置，发光二极管31和33的连接方案可以变化。另外，通过使用管芯浆(die paste)，可以将发光二极管31和33安装在第一引线框架21上，并且管芯浆可以包括导电材料。
发光二极管31和33可以包括包含III和V族元素的化合物半导体的LED芯片。例如，发光二极管31和33可以包括包含AlInGaN、InGaN、GaN、GaAs、InGaP、AllnGaP、InP或者InGaAs基半导体的LED芯片。
发光二极管31和33中的至少一个可以包括蓝色LED芯片、黄色LED芯片、绿色LED芯片、红色LED芯片、UV LED芯片、琥珀色LED芯片或者蓝绿LED芯片。在腔体14中提供的发光二极管31和33的数目和类型可以变化。发光二极管31和33可以包括用以发射具有不同颜色波长带的光的LED芯片或者用以发射具有相同颜色波长带的光的LED芯片，但是实施例不限于此。
制模构件16被设置在腔体14中并且覆盖发光二极管31和33。
制模构件16可以包括诸如硅或者环氧的透射树脂。制模构件16的表面可以具有平坦的形状、凹形形状或者凸形形状。制模构件16可以包括至少一种类型的发光材料。发光材料可以包括YAG、TAG、硅酸盐、氮化物以及氮氧化物基材料中的至少一个。
透镜(未示出)可以被形成在制模构件16上。根据功能和光分布，透镜可以选择性地包括凹透镜和/或凸透镜。
发光器件封装10包括发光二极管31和33以提高光强度。发光二极管31和33可以被安装在引线框架21和23的第一引线框架21上。在发光器件封装10中，发光二极管31和33被安装在第一引线框架21上，使得应该有效地执行从发光二极管31和33发射的热辐射。根据实施例，被安装在第一引线框架上的发光二极管31和33之间的距离被最佳化。通过考虑LED芯片的类型和管芯浆，可以设计距离D1。
发光二极管31和33可以彼此相邻，并且发光二极管31和33之间的距离D1可以被设置成通过发光二极管31和33发射的光引起的相互干扰没有施加在发光二极管31和33中的每一个的操作上的程度，或者可以被设置为最小距离以平滑地辐射从发光二极管31和33中的每一个发射的热。通过从发光二极管31和33发射的热，在发光二极管31和33之间的区域R1上产生大多数相互干扰。
根据实施例，发光二极管31和33之间的距离D1可以是处于大约250μm±50μm的范围内。优选地，距离D1可以是处于大约220μm至大约280μm的范围内。发光二极管31和33之间的距离D1允许发光二极管31和33表现与在一个引线框架21上安装的一个发光二极管31基本上相同或者相类似的温度特性。发光二极管31和33之间的距离D1可以是最小距离，所述最小距离被设置为通过从两个相邻的发光二极管31和33发射出的热引起的相互干扰没有施加在发光二极管31和33中的每一个的操作上的程度。通过发光二极管31和33之间的距离D1来减少在发光二极管31和33之间的区域R1中产生的相互干扰。
如果发光二极管31和33之间的距离D1被增加，那么主体12必须被扩大或者腔体14的空间可以被扩大。另外，在其中提供多个发光器件封装的发光模块上色分离会出现或者不规则的亮度。如果发光二极管31和33之间的距离D1比最小距离窄，那么发光二极管31和33的热辐射效率会被劣化，并且发光二极管31和33的操作特性会由于发光二极管31和33之间的热干扰被劣化，从而会劣化用于发光器件封装10的可靠性。
如图2中所示，第一发光二极管31的一侧表面被提供成对应于第二发光二极管33的一侧表面，但是实施例不限于此。根据另一实施例，第一和第二发光二极管31和33的顶点(或者拐角)可以被布置成彼此对应。另外，第一发光二极管31的顶点(或者拐角)会被布置成对应于第二发光二极管33的一侧，或者第二发光二极管33的顶点(或者拐角)可以被布置成对应于第一发光二极管31的一侧。在此布置结构中，第一和第二发光二极管31和33之间的距离可以满足大约250μm±50μm的范围。满足范围条件的距离可以是距离的最小值。
图3是示出在图1的第一引线框架21上安装的两个发光二极管31和33的布置的视图。
参考图3，在第一引线框架21上安装的发光二极管31和33可以具有相同的尺寸或者不同的尺寸。在下文中，将代表性地描述具有相同尺寸的发光二极管31和33。另外，发光二极管31和33可以具有宽度B和长度A，并且宽度B可以与长度A相同或者不同，但是实施例不限于此。
发光二极管31和33之间的距离D1可以小于发光二极管31和33的宽度B和/或长度A的尺寸。例如，如果发光二极管31和33在(长度A)×(宽度B)上具有300μm×300μm，那么距离D1可以至少小于大约300μm。如果发光二极管31和33在(长度A)×(宽度B)上具有500μm×400μm或者500μm×300μm，那么距离D1可以至少小于长度和宽度侧的较短侧的尺寸。如果发光二极管31和33在(长度A)×(宽度B)上具有250μm×300μm，那么距离D1可以不同于长度和宽度侧的较短侧的尺寸，即，可以大于或者小于较短侧的尺寸。
图4示出其中三个发光二极管31、33以及35被布置在第一引线框架21上的情况。三个发光二极管31、33以及35可以布置成两行。第一和第二发光二极管31和33可以被布置在第一方向中，并且第三发光二极管35可以以与第一和第二发光二极管31和33的布置行隔开的行来布置。第一发光二极管31的侧面基本上面向第二发光二极管33的侧面。第三发光二极管35的中心可以被提供在第一和第二发光二极管31和33之间。三个发光二极管31、33以及35可以具有矩形结构，但是实施例不限于此。
三个发光二极管31、33以及35可以具有相同的尺寸，并且可以发射具有相同颜色的波长带的光或者具有不同颜色的波长带的光。
三个发光二极管31、33以及35之中的两个发光二极管之间的距离D1、D2以及D3可以被设置在临界范围内。例如，距离D1、D2以及D3可以被设置在大约250μm±50μm的范围内。在这样的情况下，距离D1可以被设置在第一和第二发光二极管31和33之间，并且距离D2可以被设置在第一和第三发光二极管31和35之间。距离D3可以被设置在第二和第三发光二极管33和35之间。尽管为了便于解释，每个距离被设置在根据实施例的两个发光二极管的侧表面之间，但是实施例不限于此。
三个发光二极管31、33以及35可以在宽度B和长度A上具有相同的尺寸或者不同的尺寸，但是实施例不限于此。发光二极管31、33以及35之中的两个发光二极管之间的距离D1、D2以及D3可以比发光二极管31、33以及35的一侧(A或者B)的长度短。换言之，距离D1、D2以及D3可以至少短于较短侧的长度。距离D2或者D3与根据第一实施例的第一和第二发光二极管31和33之间的距离D1相同或者相类似。优选地，发光二极管31、33以及35之中的两个发光二极管之间的距离D1、D2以及D3彼此相同或者相类似。
图5是示出根据实施例的三个发光二极管被安装在两个引线框架上的视图。参考图5，第一和第二发光二极管31和33被设置在第一引线框架21上，同时与被彼此隔开预定距离D1，并且第三发光二极管34被设置在第二引线框架23上。尽管第三发光二极管34被附加地设置在第二引线框架23上，但是在第一引线框架21上安装的第一和第二发光二极管31和33之间的距离D1可以处于大约250μm±50μm的范围内。
在这样的情况下，第二和第三发光二极管33和34之间的距离可以至少比距离D1宽。
图6是示出根据第四实施例的具有不同尺寸的发光二极管被安装在一个引线框架上的视图。
参考图6，第一和第二发光二极管36和38被安装在第一引线框架21上。第一发光二极管36的宽度A2和长度A1至少比第二发光二极管38的宽度B2和长度B1短1mm。第一发光二极管36的宽度A2可以不同于第一发光二极管36的长度A1。例如，长度A2可以比宽度A1大至少1μm。
第一发光二极管36和第二发光二极管38之间的距离D3可以是两个发光二极管36和38的较小发光二极管的较短侧的长度的至少1/4。距离D3可以被设置在A1/4至A1的范围内。D3可以被设置在使第一和第二发光二极管36和38之间的热干扰最小化或者使对第一和第二发光二极管36和38的操作施加的影响最小化的范围内。在这样的情况下，长度A2可以被设置为至少250μm，并且长度A1可以被设置为小于距离D3的四倍。
图7是示出根据第五实施例的在一个引线框架上安装的三个发光二极管之间的距离的视图。
参考图7，在三个发光二极管36、38A以及38A之中，第一发光二极管36是最小的发光二极管。
第一发光二极管36的长度A2和长度A1分别可以比第二发光二极管38A的长度B2和长度B1至少小于1mm，并且可以比第三发光二极管38的长度C2和长度C1至少小于1mm。第一发光二极管36的长度A2可以不同于第一发光二极管36的长度A1。例如，长度A2可以大于长度A1至少1μm。
第一和第二发光二极管36和38A之间的距离D4可以至少比第一发光二极管36的长度A1小。例如，距离D4可以满足A1/4至A1的范围。
第一至第三发光二极管36、38A以及38B之中的两个发光二极管之间的距离D4可以彼此相同或者彼此不同。优选地，距离D4可以满足A1/4至A1的范围。在这样的情况下，长度A1可以被设置为至少250μm，或者可以被设置为距离D4的至少四倍。
图8是示出根据第六实施例的具有不同尺寸并且被安装在两个引线框架上的发光二极管之间的距离的视图。
参考图8，第一发光二极管36被安装在第一引线框架21上，并且第二发光二极管38C被安装在第二引线框架23上。第一发光二极管36的长度A2和长度A1可以至少比第二发光二极管38C的长度B2和长度B1短。
第一发光二极管36的长度A2可以不同于第一发光二极管36的长度A1。例如，长度A2可以比长度A1大至少1μm。
第一和第二发光二极管36和38C之间的距离D4可以比第一发光二极管36的较短侧(长度A1)的尺寸小。优选地，距离D5可以满足A1/3至A1的范围。在这样的情况下，长度A1可以被设置为至少250μm，或者可以被设置为距离D5的至少三倍。
另外，因为第一和第二发光二极管36和38C分别被安装在不同的引线框架21和23上，所以当第一和第二发光二极管36和38C被安装在一个引线框架上时，两个发光二极管36和38C之间的热干扰可以比两个发光二极管36和38C之间的热干扰低。因此，距离D5可以比图6的距离D3长。
图9是示出根据第七实施例的发光器件封装的平面图。在下文中，将描述第七实施例，同时关注于与第一实施例的不同，并且将不会进一步描述与第一实施例的结构和组件相同的结构和组件。
参考图9，多个发光二极管31A和33A被设置在第一引线框架21A上，并且被串联连接到第一引线框架21A和第二引线框架23A。通过使用引线37，第一发光二极管31A被连接到第一引线框架21A和第二发光二极管33A。通过使用引线37，第二发光二极管33A被连接到第一发光二极管31A和第二引线框架23A。
第一和第二发光二极管31A和33A之间的距离D1是通过考虑两个相邻的发光二极管之间的热特性而设置的最小距离。例如，距离D1可以被设置在250μm±50μm的范围内。
尽管示出并且描述根据实施例的顶视图型发光器件封装，但是能够实现侧视图型发光器件封装以提高热特性。另外，提高具有多个发光二极管的发光器件封装的光强度。此外，当多个发光二极管的多个发光器件封装被布置在板上时，发光器件封装之间的间隔可以比具有发光二极管的发光器件封装的间隔宽。
图10A至图14B是示出图1的发光器件封装的结构中的热特性的视图。图10A、图11A、图12A、图13A以及图14A呈现在引线框架下方测量的热特性，并且图10B、图11B、图12B、图13B以及图14B呈现在引线框架上方测量的热特性。在这些情况下，为了测量热特性数据，发光二极管具有至少300μm×300μm的尺寸，电流是适合于发光二极管的额定电流(例如，至少20mA)，并且主体和引线框架具有图1的结构。
图10A和图10B示出其中发光二极管的距离d1大约100μm的情况。如图10A和图10B中所示，在从一个引线框架上提供的发光二极管31和33发射的热之间出现相互干扰。
图11A和图11B示出引线框架的距离d2大约200μm的情况。如图11A和图11B中所示，在从一个引线框架上提供的发光二极管31和33发射出的热之间出现相互干扰。
图12A和图12B示出其中发光二极管的距离d3是大约250μm的情况。如图12A和图12B中所示，与图10A至图11B的情况相比较，在从一个引线框架上提供的发光二极管31和33发射出的热之间出现的相互干扰被减少。关于发光二极管31和33的热特性，随着温度被增加，在从发光二极管31和33发射出的热之间出现的相互干扰被减少。距离d3被设置为呈现从发光二极管31和33发射出的热的温度特性与从一个发光二极管发射出的热的热特性基本上相同的距离。因此，能够有效地实现发光二极管31和33中的热辐射。与图12A至图12B的情况相比较，通过发光二极管31和33之间的距离d3减少在发光二极管31和33之间的区域中产生的相互干扰。
图13A和图13B示出其中发光二极管的距离d4是大约300μm的情况。如图13A和图13B中所示，随着温度上升，在从一个引线框架上提供的发光二极管31和33发射出的热之间很少出现相互干扰。与图12A至图12B的情况相比较，在从一个引线框架上提供的发光二极管31和33发射出的热之间出现的相互干扰被进一步减少。
图14A和图14B示出其中发光二极管的距离d5是大约500μm的情况。如图14A和图14B中所示，随着温度上升，从一个引线框架上提供的发光二极管31和33发射出的热之间很少出现相互干扰。
图15是示出作为在根据实施例的LED(发光二极管)之间的距离D的函数的温度T的图。
参考图15，在根据实施例的多个发光二极管之间的距离D1被设置在250μm±50μm的范围内，并且通过多个发光二极管之间的距离D1，从发光二极管发射出的热的温度分布(T1)与从引线框架上安装的一个发光二极管发射出的热的温度分布相同或者相类似。
根据实施例，发光二极管31和33之间的距离D1被最优化，使得能够提高针对于从发光二极管31和33发射出的热的发光器件封装的可靠性。
透镜可以被设置在根据实施例的发光器件封装上。透镜可以包括凹透镜、凸透镜、菲涅耳透镜或者凹透镜和凸透镜的选择性组合。发光器件封装可以与透镜集成，或者可以与透镜分离，但是实施例不限于此。
图16是示出根据实施例的图1的LED的视图。将描述实施例，同时关注第一LED，并且为了避免重复将省略其他的LED的描述。
参考图16，第一LED 31包括衬底110、发光结构145、电流扩展层160、第一电极131以及第二电极161。
衬底110可以包括蓝宝石(Al2O3)、Si、GaN、SiC或GaAs，并且衬底110的折射率可以包括具有小于氮化物半导体的折射率(2.4)的折射率的材料。例如，蓝宝石的折射率可以是处于大约1.75至1.76的范围内。衬底110可以包括导电材料或者绝缘材料。凹凸结构可以被形成在衬底110的顶表面上。
多个化合物半导体层可以被形成在衬底110上。化合物半导体层可以包括III-V族化合物半导体。例如，化合物半导体可以包括具有InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，并且0≤x+y≤1)的组成式的化合物半导体材料。
未掺杂的半导体层(未示出)可以被形成在衬底110上。因为未掺杂的半导体层没有被掺杂有导电掺杂剂，所以未掺杂的半导体层具有的导电性显著地低于第一和第二导电半导体层130和150的导电性。例如，未掺杂的半导体层可以包括具有InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)的组成式的半导体材料。例如，未掺杂的半导体层可以包括InAlGaN、GaN、AlGaN、InGaN、AlN、InN或AlInN，但是实施例不限于此。
缓冲层(未示出)可以被附加地形成在未掺杂的半导体层和衬底110之间，以减少两个层之间的晶格常数差。缓冲层(未示出)的晶格常数可以是衬底110的晶格常数和未掺杂的半导体层的晶格常数之间的中间值。另外，缓冲层(未示出)可以包括具有InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)的组成式的半导体材料。例如，缓冲层(未示出)可以包括InAlGaN、GaN、AlGaN、InGaN、AlN、InN或AlInN，但是实施例不限于此。缓冲层(未示出)可以包括II至VI族元素的化合物半导体，但是实施例不限于此。
缓冲层(未示出)和未掺杂的半导体层可以不被形成，或者缓冲层和未掺杂的半导体层中的至少一个可以形成。然而，实施例不限于此。
发光结构145具有其中第一导电半导体层130、有源层140以及第二导电半导体层150被顺序地堆叠的结构。第一电极131可以被设置在第一导电半导体层130上，并且第二电极161可以被设置在第二导电半导体层150上。发光结构145接收来自于第一和第二电极131和161的电力以产生光。发光结构145可以反射蓝、绿或具有可见射线带的蓝光或者可以发射具有UV带的光。
第一导电半导体层130可以被设置在衬底110、缓冲层以及未掺杂的半导体层中的一个上。第一导电半导体层130可以包括被掺杂有第一导电掺杂剂的III-V族化合物半导体。第一导电半导体层130可以包括N型半导体层。N型半导体层可以包括具有InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，并且0≤x+y≤1)的组成式的半导体材料。例如，第一导电半导体层130可以包括InAlGaN、GaN、AlGaN、InGaN、AlN、InN或AlInN。第一导电半导体层130可以被掺杂有诸如Si、Ge、Sn、C、Se或Te的N型掺杂剂。
第一导电半导体层130可以包括具有不同的厚度或者不同的掺杂浓度的至少两个层，但是实施例不限于此。
有源层140被形成在第一导电半导体层130上。有源层140通过经由第一导电半导体层130注入的电子(或者空穴)和经由第二导电半导体层150注入的空穴(或者电子)的复合、根据组成有源层140的材料、基于能带的带隙差来发射光。
有源层140可以具有单量子阱结构、多量子阱(MQW)结构、量子点结构或量子线结构中的至少一个。有源层140可以具有其中多个量子阱层被交替地堆叠有多个量子势垒层的结构。量子阱层和量子势垒层具有不同的能带隙。有源层140可以包括具有InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，并且0≤x+y≤1)的组成式的半导体材料。
被掺杂有N型掺杂剂的包覆层(未示出)可以被设置在有源层140下方，并且被掺杂有P型掺杂剂的包覆层(未示出)可以被设置在有源层140上方。包覆层(未示出)可以包括具有比有源层140的量子势垒层和/或量子阱层的带隙更高的带隙的、诸如AlGaN层或者InAlGaN层的半导体。
第二导电半导体层150可以被形成在有源层140上。第二导电半导体层150可以包括被掺杂有第二导电掺杂剂的III-V族化合物半导体层。例如，第二导电半导体层150可以包括P型半导体层。P型半导体层可以包括具有InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，并且0≤x+y≤1)的组成式的半导体材料。P型半导体层可以包括InAlGaN、GaN、AlGaN、InGaN、AlN、InN或AlInN。P型半导体层可以被掺杂有P型掺杂剂。
同时，第一导电半导体层可以包括P型掺杂剂，并且第二导电半导体层可以包括N型掺杂剂，但是实施例不限于此。另外，具有N型掺杂剂或者P型掺杂剂的第三导电半导体层可以被形成在第二导电半导体层150上。因此，LED可以具有N-P、P-N、N-P-N以及P-N-P结结构中的至少一个。在这样的情况下，在“N-P、P-N、N-P-N以及P-N-P结结构”中措词中，“N”和“P”分别表示N型半导体层和P型半导体，并且“-”表示其中两个层被直接地或者间接地堆叠的结构。
通过第一LED 31的顶表面和侧向表面放出从有源层140产生并且发射的光。尽管未示出，凹凸结构或者粗糙部可以被形成在第一LED 31的顶表面和/或侧向表面上，以便提高光提取效率。
为了提高电流的扩展，电流扩展层160可以被附加地插入在第二电极161和第二导电半导体层150之间。
诸如粗糙部的光提取结构可以被附加地形成在衬底110的顶表面和每个层上，但是实施例不限于此。
实施例提供具有图16中所示的衬底的LED。LED之间的距离是处于大约250μm±50μm的范围内。优选地，LED之间的距离可以是处于大约220μm至大约280μm的范围内。从LED产生的热的温度分布与从一个LED产生的热的温度分布相同或者相类似。根据实施例，LED之间的距离被最优化，使得能够提高针对于从LED产生的热的发光器件封装的可靠性。
图17是示出根据实施例的发光二极管的视图。将描述实施例，同时关注第一LED，并且为了避免重复将省略其他LED的描述。
参考图17，第一LED 31A包括具有多个化合物半导体层210、220以及230的发光结构235、保护层240、多个导电层250、支撑构件260、绝缘层290以及电极211。
第一LED 31A是包括III-V族元素的多个化合物半导体层的LED。LED可以包括发射蓝、红或绿光的具有可视射线的彩色LED或者UVLED。在实施例的技术范围内，LED可以包括各种LED。
发光结构235包括第一导电半导体层210、有源层220以及第二导电半导体层230。
第一导电半导体层210可以包括被掺杂有第一导电类型掺杂剂的III-V族元素的化合物半导体。例如，第一导电半导体层210可以包括GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP或AlGaInP。如果第一导电半导体层210是N型半导体，那么第一导电掺杂剂可以包括诸如Si、Ge、Sn、C、Se或Te的N型掺杂剂。第一导电半导体层210可以具有单层结构或者多层结构，但是实施例不限于此。
第一导电半导体层210在其顶表面上被设置有用于光提取效率的目的的诸如粗糙部和/或图案212的光提取结构或者提供有用于电流扩展和光提取的目的的透明电极层或者绝缘层，但是实施例不限于此。
第一导电半导体层210包括多个半导体层，并且半导体层可以包括不同的掺杂浓度、不同的厚度或不同的组成式。
第一导电半导体层210可以具有超晶格结构(SLS)并且可以包括从由GaN、InN、AlN、InGaN、AlGaN、InAlGaN、SiO2、SiOx、SiN2、SiNx、SiOxNy以及金属材料组成的组中选择的一个。超晶格结构包括其中至少两个层被交替地重复的至少两个堆叠结构。例如，超晶格结构包括InGaN/GaN的堆叠结构。超晶格结构的每一层可以具有至少几个的厚度。
电极211可以被形成在第一导电半导体层210上。电极211可以包括被连接到焊盘的具有分支图案的电极图案或者焊盘，但是实施例不限于此。粗糙图案可以被形成在电极211的顶表面上，但是实施例不限于此。在形成电极211之处的第一导电半导体层210的顶表面的一部分可以是平坦的，但是实施例不限于此。
电极211可以欧姆接触第一导电半导体层210的顶表面，并且可以具有包括从由Cr、Ti、Al、In、Ta、Pd、Co、Ni、Si、Ge、Ag、Cu和Au以及其合金组成的组中选择的一种的单层结构或多层结构。通过考虑到与第一导电半导体层210的欧姆接触、金属层之间的粘合性能、反射特性以及导电特性，电极211可以包括从上述材料中选择的一种。
有源层220可以被形成在第一导电半导体层210和多量子阱结构下方。另外，有源层220可以具有量子线结构或者量子点结构。通过使用III至V族元素的化合物半导体材料，有源层220可以具有阱/势垒层的堆叠结构。例如，有源层220可以具有InGaN阱/GaN势垒层、InGaN阱/AlGaN势垒层或InGaN阱/InGaN势垒层的堆叠结构，但是实施例不限于此。
例如，有源层120可以包括具有InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，并且0≤x+y≤1)的组成式的量子阱层和具有InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，并且0≤x+y≤1)的组成式的势垒层。
导电包覆层可以被形成在有源层220上和/或下方，并且可以包括氮化物基半导体。势垒层的带隙比阱层的带隙更高，并且导电包覆层的带隙可以比势垒层的带隙更高。
第二导电半导体层230被形成在有源层220下方，并且可以包括被掺杂有第二导电掺杂剂的III-V族元素的化合物半导体。例如，第二导电半导体层230可以包括从由GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP以及AlGaInP组成的组中选择的一种。如果第二导电半导体层是P型半导体，那么第二导电掺杂剂包括诸如Mg和Zn的P型掺杂剂。第二导电半导体层230可以具有单层结构或者多层结构，但是实施例不限于此。
发光结构235可以进一步包括第二导电半导体层230下方的第三导电半导体层。第三导电半导体层可以具有与第二导电半导体层的极性相反的极性。另外，第一导电半导体层210包括P型半导体，并且第二导电半导体层210包括N型半导体。因此，发光结构235可以包括N-P结结构、P-N结结构、N-P-N结结构、P-N-P结结构中的至少一个。
保护层240和多个导电层250可以被形成在第二导电半导体层230或者第三导电半导体层下方。在下文中，为了解释的目的，将描述发光结构235的最下层是第二导电半导体层230的情况。
保护层240被设置在作为芯片的外部区域处的沟道区域。沟道区域用作形成芯片的边界的芯片外围区域。保护层240的顶表面的外部可以被暴露在外部或者可以通过例如绝缘层290的另一材料来覆盖。粗糙部或者图案可以被形成在保护层240的顶表面上。保护层240和粗糙部或者图案能够提高沟道区域中的光提取效率。在保护层240的顶表面的外部处，粗糙部或者图案可以包括与保护层240不同的材料或者具有与保护层240的折射率不同的折射率的材料。粗糙部或者图案可以包括III-V族化合物半导体。例如，粗糙部或者图案可以包括从由GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP以及AlGaInP组成的组中选择的一种。通过用于第二导电半导体层的隔离蚀刻工艺，可以形成粗糙部或者图案。
保护层240的顶表面的内部部分通过预定宽度来接触第二导电半导体层230的下表面的外部部分。在这样的情况下，接触宽度是处于几个μm至几十个μm的范围内，并且可以根据芯片尺寸而变化。
在第二导电半导体层230的下表面的外围部处，保护层240可以被形成有回路形状、环形或框架形状。保护层240可以具有连续的图案形状或者非连续的图案形状。
保护层240可以包括具有比III-V族化合物半导体的折射率更低的折射率的材料。例如，保护层240可以包括透射的氧化物材料、透射的氮化物材料、透射的绝缘材料或透射的导电材料。保护层240可以包括从由ITO(铟锡氧化物)、IZO(铟锌氧化物)、IZTO(铟锌锡氧化物)、IAZO(铟铝锌氧化物)、IGZO(铟镓锌氧化物)、IGTO(铟镓锡氧化物)、AZO(铝锌氧化物)、ATO(锑锡氧化物)、GZO(镓锌氧化物)、SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、Al2O3以及TiO2组成的组中选择的一种。
如果保护层240包括SiO2，那么保护层240的折射率是大约2.3。另外，如果保护层240包括ITO或者GaN，那么保护层240的折射率分别是大约2.1或者大约2.4。通过第二导电半导体层230入射到保护层240的光可以被提取到外部，从而能够提高光提取效率。
即使发光结构235的外壁被暴露于湿气，保护层240也保护发光结构235免受短路。因此，能够提高强烈地预防大量湿气的LED。如果保护层240包括透射材料，那么在激光划片工艺中通过保护层240透射激光束。因此，沟道区域防止由于激光束而创建金属碎片。因此，能够防止在发光结构235的侧壁上出现层间短路问题。
保护层240将发光结构235的每个层210、220或230的外壁与第一导电层251隔开。保护层240可以具有处于大约0.02μm至大约5μm的范围内的厚度。保护层240的厚度可以根据芯片尺寸而变化。
导电层250包括第一至第三导电层251、252以及253，并且第一导电层251欧姆接触第二导电半导体层230。第一导电层251可以具有包括从由ITO、IZO(In-ZnO)、GZO(Ga-ZnO)、AZO(Al-ZnO)、AGZO(Al-Ga ZnO)、IGZO(In-Ga ZnO)、IrOx、RuOx、RuOx/ITO、Ni/IrOx/Au以及Ni/IrOx/Au/ITO组成的组中选择的导电氧化物材料的多层结构，或者可以具有IZO/Ni、AZO/Ag、IZO/Ag/Ni或AZO/Ag/Ni的堆叠结构。
第一导电层251可以附加地包括从由SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、Al2O3以及TiO2组成的组中选择的一种。第一导电层251可以被插入在第一导电层251和第二导电半导体层230之间。
第一导电层251可以被设置在第二导电半导体层230的最下面的表面上。另外，第一导电层251可以覆盖保护层240的下表面的一部分。换言之，第一导电层251可以在保护层240的下表面的一部分处具有与保护层240的宽度的至多80％相对应的面积。
第二导电层252被设置在第一导电层251下方。第二导电层252可以延伸到保护层240的下表面。第一导电层251可以包括反射金属和/或种子金属，并且种子金属被用于镀工艺。因此，第一导电层251可以选择性地包括欧姆层、种子层或反射层，但是实施例不限于此。
第二导电层252可以具有包括从由Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au、Hf以及其组合组成的组中选择的一种的单层结构或者多层结构。
第三导电层253被形成在第二导电层252下方。第三导电层253包括阻挡金属或者结合金属。例如，第三导电层253可以包括从由Ti、Au、Sn、Ni、Cr、Ga、In、Bi、Cu、Ag以及Ta组成的组中选择的至少一个。
第三导电层253用作结合层，使得第三导电层253的下表面被结合到支撑构件260。在没有形成第三导电层253的情况下，通过使用薄片(sheet)或者通过镀覆工艺，支撑构件260可以被附着到第二导电层252。
支撑构件260用作基底基板，并且可以包括由铜(Cu)、金(Au)、镍(Ni)、钼(Mo)、铜-钨(Cu-W)以及诸如Si、Ge、GaAs、ZnO、SiC、SiGe以及GaN的载体晶片。
支撑构件260可以被电连接到图1的第一引线框架，并且电极211可以通过引线被电连接到第二引线框架。从支撑构件260传输的热被传输到第一引线框架21A，从而能够提高热辐射效率。因此，能够提高用于发光二极管31A的可靠性。
发光结构235的外表面可以被倾斜并且可以包括绝缘层290。绝缘层290的下端可以部分地接触保护层240的顶表面或者可以覆盖保护层240的顶表面的整个部分。绝缘层290可以包括具有比化合物半导体的折射率更低的折射率(例如，在GaN的情况下为2.4)的材料。例如，绝缘层290可以包括从由SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、Al2O3以及TiO2组成的组中选择的一种。
如图17中所示，实施例提供具有支撑构件的LED。LED之间的距离是处于250μm±50μm的范围内。优选地，通过导电支撑构件，LED之间的距离可以是处于大约200μm至大约250μm的范围内。从在第一引线框架上安装的LED产生的热的温度分布与从在引线框架上安装的一个LED产生的热的温度分布相同或者相类似。根据实施例，LED之间的距离被最优化，使得能够提高针对于从LED产生的热的发光器件封装的可靠性。
<照明系统>
根据实施例的多个发光器件封装可以被排列在板上。组成光学构件的导光板、棱镜片以及扩散片可以被设置在发光器件封装的光的路径上。发光器件封装、板以及光学构件可以组成灯单元。灯单元被实现为顶视图型或者侧视图型并且被设置在便携式终端和膝上型计算机。根据实施例的发光器件或者发光器件封装可以被应用于灯单元。灯单元可以包括其中多个发光器件或者发光器件封装被排列的结构，并且可以包括照明、交通灯、车辆前灯以及电子显示板。
除了照明灯、信号灯、车辆前灯、电子显示器等之外，照明系统可以包括图18和图19中所示的显示设备、图20中所示的照明单元。
图18是根据实施例的显示设备的分解透视图。
参考图18，根据实施例的显示设备1000可以包括：导光面板1041；发光模块1031，该发光模块1031将光提供给导光面板1041；在导光面板1041下方的反射构件1022；在导光面板1041上的光学片1051；在光学片1051上的显示面板1061；以及底盖1011，该底盖1011容纳导光面板1041、发光模块1031以及反射构件1022，但是本公开不限于此。
底盖1011、反射片1022、导光面板1041以及光学片可以被限定为照明单元1041。
导光面板1041用于通过扩散线性光来将线性光转变为平面光。导光面板1041可以由透明材料制成，并且可以包括诸如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的丙烯酸类树脂、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、COC以及聚萘二甲酸乙二酯树脂中的一种。
发光模块1031将光至少提供给导光面板1041的侧表面，并且最后用作显示设备的光源。
发光模块1031可以包括至少一个发光模块，并且从导光面板1041的一个侧表面直接或者间接地提供光。发光模块1031可以包括板1033以及根据上述的实施例的发光器件封装10，并且发光器件封装10可以被布置成在板1033上以预定间隔彼此隔开。
板1033可以是包括电路图案的印制电路板(PCB)(未示出)。板1033可以包括金属核心PCB(MCPCB)、柔性PCB(FPCB)等以及普通PCB，但是本发明不限于此。在发光器件封装10被安装在侧表面或散热板上的情况下，板1033可以被去除。在此，一些散热板可以接触底盖1011的上表面。
多个发光器件封装10可以被安装在板1033上，使得多个发光器件封装10的发光表面与导光面板1041隔开预定距离，但是本公开不限于此。发光器件封装10可以将光直接或者间接地提供给作为导光面板1041的一个侧表面的光入射部分，但是本公开不限于此。
反射构件1022可以被提供在导光面板1041下方。发射构件1022反射从导光面板1041的下表面入射的光，以允许反射光直接导向上方向，由此能够增强照明单元1050的亮度。反射构件1022可以由例如PET、PC、PVC树脂等来形成，但是本公开不限于此。
底盖1011可以容纳导光面板1041、发光模块1031、反射构件1022等。为此，底盖1011可以具有以其顶表面被开口的盒子形状形成的容纳部分1012，但是本公开不限于此。底盖1011可以耦合到顶盖，但是本公开不限于此。
底盖1011可以由金属材料或者树脂材料来形成，并且可以通过使用诸如按压制模或者注射制模的工艺来制造。而且，底盖1011可以包括具有高导热性的金属或者非金属材料，但是本公开不限于此。
例如，显示面板1061是LCD面板，并且包括彼此面对的第一和第二透明基板以及在第一和第二基板之间插入的液晶层。偏振板可以附着在显示面板1061的至少一个表面上，但是本公开不限于此。显示面板1061通过使用经过光学片1051的光来显示信息。显示设备1000可以被应用于各种移动终端、用于笔记本计算机的监控器、用于膝上型计算机的监控器、电视等。
光学片1051被布置在显示面板1061和导光面板1041之间，并且包括至少一个透明片。光学片1051可以包括例如扩散片、水平和/或垂直棱镜片以及增亮片中的至少一个。扩散片扩散入射光，水平和/或垂直棱镜片将入射光聚集在显示区域上，并且增亮片通过重新使用损失的光来增强亮度。而且，保护片可以被设置在显示面板1061上，但是本公开不限于此。在此，显示设备1000可以包括导光面板1041和光学片1051作为设置在发光模块1031的光路径上的光学构件，但是本公开不限于此。
图19是根据实施例的显示设备的横截面图。
参考图19，显示设备1100包括底盖1152；板1120，在其上排列上面所公开的发光器件封装10；光学构件1154以及显示面板1155。
板1120和发光器件封装10可以被限定为发光模块1060。底盖1152、至少一个发光模块1060以及光学构件1154可以被限定为照明单元。
底盖1152可以被提供有容纳部分，但是本公开不限于此。
在此，光学构件1154可以包括透镜、导光面板、扩散片、水平和垂直棱镜片以及增亮片中的至少一个。导光面板可以由聚碳酸酯(PC)或者聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)来形成，并且可以被去除。扩散片扩散入射光，水平和垂直棱镜片将入射光聚集在显示区域上，并且增亮片通过重新使用损失的光来增强亮度。
光学构件1154被设置在发光模块1060上。光学构件1154将从发光模块1060发射出的光变为平面光，并且执行扩散、聚光等。
图20是根据实施例的照明装置的透视图。
参考图20，照明单元1500可以包括外壳1510；发光模块1530，该发光模块1530被装配在外壳1510中；以及连接端子1520，该连接端子1520被装配在外壳1510中并且被提供有来自于外部电源的电力。
外壳1510可以优选地由例如金属材料或者树脂材料的具有良好的热屏蔽特性的材料来形成。
发光模块1530可以包括板1532以及在板1532上安装的根据实施例的至少一个发光器件封装10。发光器件封装10可以包括多个发光器件封装，其以矩阵构造被排列为彼此隔开预定距离。
板1532可以是在其上印制电路图案的绝缘体基板，并且可以包括例如印制电路板(PCB)、金属核心PCB、柔性PCB、陶瓷PCB、FR-4基板等。
而且，板1532可以由有效反射光的材料来形成，并且其表面可以以例如白色或银色的、能够有效反射光的颜色来形成。
至少一个发光器件封装10可以安装在板1532上。发光器件封装10中的每一个可以包括至少一个发光二极管(LED)芯片。LED芯片可以包括发射红、绿、蓝或者白色光的彩色LED，和发射紫外线(UV)的UV LED。
发光模块1530可以具有各种发光器件封装的组合，以便获得想要的颜色和亮度。例如，发光模块1530可以具有白色LED、红色LED以及绿色LED的组合，以便获得高显色指数(CRI)。
连接端子1520可以电连接到发光模块1530以提供电力。连接端子1520可以旋拧耦合到插座类型的外部电源，但是本公开不限于此。例如，连接端子1520可以是插头型并且被插入到外部电源中，或者可以通过电源线被连接到外部电源。
根据实施例，能够提高具有LED的发光器件封装中的热辐射特性。根据实施例，能够提高用于具有多个LED的封装的可靠性。
在本说明书中对于“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等的引用意味着结合实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。在说明书中，在各处出现的这类短语不必都表示相同的实施例。此外，当结合任何实施例描述特定特征、结构或特性时，都认为结合实施例中的其他实施例中的另外一些实施例实现这样的特征、结构或特性也是本领域技术人员所能够想到的。
虽然已经参照本发明的多个示例性实施例描述了实施例，但是应该理解，本领域的技术人员可以想到多个其他修改和实施例，这将落入本发明原理的精神和范围内。更加具体地，在本说明书、附图和所附权利要求的范围内的主要内容组合布置的组成部件和/或布置中，各种变化和修改都是可能的。除了组成部件和/或布置中的变化和修改之外，对于本领域的技术人员来说，替代使用也将是显而易见的。

Claims (15)

1.一种发光器件封装，包括：
主体；
第一引线框架，所述第一引线框架在所述主体上；
多个发光二极管，所述多个发光二极管在所述第一引线框架上；以及
制模构件，所述制模构件在所述发光二极管上，
其中，所述发光二极管之间的距离包括等于或者小于所述发光二极管的第一发光二极管的第一侧的长度。
2.根据权利要求1所述的发光器件封装，其中，
所述发光二极管之间的距离包括大约250μm±50μm的范围。
3.根据权利要求1所述的发光器件封装，其中，
所述发光二极管的侧面彼此面对。
4.根据权利要求1所述的发光器件封装，其中，
至少三个发光二极管被设置在所述第一引线框架上，以及
所述三个发光二极管之中的在所述两个发光二极管之间的距离彼此相同。
5.根据权利要求4所述的发光器件封装，其中，
所述三个发光二极管之中的所述两个发光二极管的距离包括大约250μm±50μm的范围。
6.根据权利要求1所述的发光器件封装，进一步包括：
第二引线框架，所述第二引线框架在所述主体上与所述第一引线框架隔开。
7.根据权利要求6所述的发光器件封装，进一步包括：
至少一个第三发光二极管，所述至少一个第三发光二极管在所述第二引线框架上。
8.根据权利要求7所述的发光器件封装，其中，
在所述第一引线框架上设置的所述发光二极管之间的距离窄于所述第一和第二引线框架上的相面对的所述发光二极管之间的距离。
9.根据权利要求1所述的发光器件封装，其中，所述第一发光二极管比另一发光二极管小。
10.根据权利要求9所述的发光器件封装，其中，所述发光二极管之间的距离对应于所述第一发光二极管的较短侧的长度的至少1/4。
11.根据权利要求1所述的发光器件封装，其中，所述主体包括上部，所述上部具有包含开口的上部的腔体，并且所述第一引线框架、所述发光二极管以及所述制模构件被设置在所述腔体上。
12.根据权利要求1所述的发光器件，其中，
所述第一发光二极管的一侧具有至少250μm的长度。
13.根据权利要求11所述的发光器件，进一步包括：第二引线框架，所述第二引线框架在所述腔体中与所述第一引线框架隔开，以及第二发光二极管，所述第二发光二极管在所述腔体内以所述距离与所述第一发光二极管隔开，
其中，所述第一和第二发光二极管被设置在所述第一引线框架上。
14.根据权利要求13所述的发光器件封装，其中，所述第一侧是所述第一发光二极管的所述侧的较短侧，所述第一和第二发光二极管之间的距离处于大约200μm至大约300μm的范围内。
15.一种照明系统，包括：
多个发光器件封装；
板，在所述板上设置所述发光器件封装；以及
光学构件，所述光学构件被设置在所述发光器件封装的光学路径上，
其中，所述发光器件封装是根据权利要求1至14中的一项所述的发光器件封装。
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