CN102487062A

CN102487062A - 发光二极管

Info

Publication number: CN102487062A
Application number: CN2010105733316A
Authority: CN
Inventors: 曾坚信
Original assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Current assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Priority date: 2010-12-04
Filing date: 2010-12-04
Publication date: 2012-06-06

Abstract

一种发光二极管，该发光二极管包括至少一发光二极管芯片及至少一色彩感测组件，该发光二极管芯片具有一主出光面及与主出光面相对的次出光面，发光二极管芯片从次出光面发出的光线被色彩感测组件检测该光线的光强，以监控并调节发光二极管的色温。本发明通过设置色彩感测组件并且通过色彩感测组件探测发光二极管芯片的各色彩的光强变化，以稳定发光二极管芯片的色温。

Description

发光二极管

技术领域

本发明涉及一种发光二极管，尤其涉及一种具有稳定色温的发光二极管。

背景技术

发光二极管的发光效率不断提升，除现有应用于指示灯、交通号志灯、LED显示屏、汽车仪表板及车内照明外，目前也已经被广泛应用在液晶平板显示器的背光源，未来进一步提升效率后，将可被广泛应用在一般照明上。

然，对照明应用而言，有其特定的行业规范，例如光场分布、色温，及演色性等，都是重要的光源质量参数，由于发光二极管的发光强度会随使用时间而逐渐衰减，且目前的发光二极管照明应用大多仍需要使用蓝光二极管激发荧光粉，经混光后形成多波长宽带谱的光线来提升演色性，使得色温常因使用时间的增加而改变。因此，如何控制发光二极管的发光强度，使色温保持在一定范围是一个重要的课题。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种具有稳定色温的发光二极管。

一种发光二极管，该发光二极管包括至少一发光二极管芯片及至少一色彩感测组件，该发光二极管芯片具有一主出光面及与主出光面相对的次出光面，发光二极管芯片从次出光面发出的光线被色彩感测组件检测该光线的光强，以监控并调节发光二极管的色温。

本发明发光二极管通过设置色彩感测组件并且通过色彩感测组件探测发光二极管芯片的各色彩的光强变化，以稳定发光二极管芯片的色温。

下面参照附图，结合具体实施例对本发明作进一步的描述。

附图说明

图1为本发明第一实施方式中发光二极管的剖面示意图。

图2为本发明第二实施方式中发光二极管的剖面示意图。

图3为本发明第三实施方式中发光二极管的剖面示意图。

主要元件符号说明

发光二极管 100、200、90

发光二极管芯片 10、20

透明绝缘层 30、70、97

色彩感测组件 40、80、94

基板 11、61

缓冲层 12、62

发光结构 13、63

第一半导体层 131

第二半导体层 132

发光层 133

P型接触层 14、64

透明导电层 15、65

荧光粉层 16、66

第一电极 18、68

第二电极 19、69

第一焊接垫 31

第二焊接垫 32

反射层 37

红色过滤层 33

绿色过滤层 34

蓝色过滤层 35

硅板 42

红色探测器 43、943

绿色探测器 44、944

蓝色探测器 45、945

透镜 50、85

红色发光二极管芯片 91

绿色发光二极管芯片 92

蓝色发光二极管芯片 93

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明作进一步的详细说明。

请参阅图1，所示为本发明第一实施方式的发光二极管100的剖视图。该发光二极管100包括一发光二极管芯片10、色彩感测组件40、及一连接发光二极管芯片10与色彩感测组件40的透明绝缘层30，以使发光二极管芯片10发出的光线经过透明绝缘层30被色彩感测组件40检测。

该发光二极管芯片10在本实施例中为覆晶式发光二极管芯片。该发光二极管芯片10包括一基板11、一发光结构13、一第一电极18、一第二电极19。所述基板11与发光结构13之间生长一缓冲层12，该缓冲层12在本实施例中由氮化镓材料制成。所述发光结构13与该第一电极18之间设置一P型接触层14及一透明导电层15。所述基板11设置在远离色彩感测组件40的一侧，所述发光结构13、P型接触层14、透明导电层15依次自基板11向色彩感测组件40延伸。该发光二极管芯片10具有一主出光面110及相对该主出光面110的次出光面111。在本实施例中所述主出光面110为发光二极管芯片10靠近基板11的端面，所述次出光面为靠近透明导电层15的端面。

所述基板11为透明的平板体用以使光线穿过。该基板11采用高透光率材料制作，例如蓝宝石(Sapphire)、氮化硅(Si3N4)、氮化镓(GaN)、氧化锌(ZnO)等。在本实施例中，该基板11的材料为蓝宝石。

所述发光结构13包括一第一半导体层131、一第二半导体层132及夹设置第一半导体层131与第二半导体层132之间的发光层133。该第一半导体层131为n型氮化镓半导体层；该第二半导体层132为p型氮化镓半导体层。该发光层133为多量子阱层(MQWs层)。在发光二极管芯片10的顶面及侧面设置一层荧光粉层16，在本实施例中该荧光粉层16为黄色荧光粉层。

所述第一电极18与透明导电层15的底部连接，所述第二电极19与所述第一半导体层131接触。该第一电极18及第二电极19均为透明导电电极。

所述透明绝缘层30的材料可以是环氧树脂(Epoxy)、硅(Si)、喷涂玻璃(SOG，spin-on glass)、聚酰亚胺(polyimide)、双苯环丁烯(B-stagedbisbenzocyclobutene，BCB)、或玻璃(glass)。该透明绝缘层30设有一第一焊接垫31以对应连接所述第一电极18，且设有一第二焊接垫32以对应连接所述第二电极19。该第一焊接垫31、第二焊接垫32分别与外部电路电性连接。该第一焊接垫31与第一电极18可以通过共晶连接，该第二焊接垫32与第二电极19可以通过共晶连接。

所述色彩感测组件40包括设置在远离发光二极管芯片10的一侧面的色彩过滤层、反射层37及色彩探测器。所述色彩过滤层在本实施例中为红色过滤层33、绿色过滤层34、蓝色过滤层35。所述红色过滤层33、绿色过滤层34、蓝色过滤层35相互并排设置，均呈“凸”字型，包括嵌入在透明绝缘层30中的容置部(图未标)及凸出透明绝缘层30的侧面的凸出部(图未标)。

所述反射层37设置在透明绝缘层30远离发光二极管芯片10的一侧面，并与色彩过滤层并排设置。该反射层37覆盖透明绝缘层30及红色过滤层33、绿色过滤层34、蓝色过滤层35的容置部，并与色彩过滤层的凸出部平齐。该反射层37由金属材料制成，以阻挡发光二极管芯片10发出的光线穿过除色彩过滤层的凸出部外的其他部分达到色彩感测组件40上。

所述色彩探测器在本实施例为背部照光型(Back side illumination)色彩探测器，包括红色探测器43、绿色探测器44、蓝色探测器45。所述红色探测器43、绿色探测器44、蓝色探测器45设置在远离发光二极管芯片10的一侧面并依据相应颜色对应设置在红色过滤层33、绿色过滤层34、蓝色过滤层35上。所述红色探测器43、绿色探测器44、蓝色探测器45容置于一硅板42内，并在硅板42内设有与外部的驱动电路连接的金属线。所述红色探测器43、绿色探测器44、蓝色探测器45分别侦测发光二极管芯片10发出并分别穿过红色过滤层33、绿色过滤层34、蓝色过滤层35的光线的强度，从而监控发光二极管芯片10发出的红光、蓝光、绿光的光强，传递至驱动电路中进行处理控制。当发光二极管芯片10因为老化或者其它原因造成发出光线的光强及色温变更，所述色彩感测组件40则可以探测发现并通过驱动电路调控改变电性参数，达到稳定发光二极管芯片10的光强及色温的效果。所述红色探测器43、绿色探测器44、蓝色探测器45在本实施例中为光电二极管。

所述透明绝缘层30靠近发光二极管芯片10的一侧面设有若干透镜50，每一透镜50对应设置在红色过滤层33、绿色过滤层34、蓝色过滤层35上以调整进入红色过滤层33、绿色过滤层34、蓝色过滤层35的光线以调节进入红色探测器43、绿色探测器44、蓝色探测器45的光线的光强。在其它实施例中，所述透镜50可以省略。

可以理解地，为避免色彩感测组件40接收到的发光二极管芯片10的光强过强，在色彩感测组件40与色彩过滤层之间设置一层弱化层(图未示)，该弱化层的反射率为90％，穿透率为10％。

可以理解地，当发光二极管芯片10可以是低功率发光二极管、高功率发光二极管、交流电发光二极管(AC LED)、高电压发光二极管(High VoltageLED)、交流电高电压发光二极管(AC/High Voltage LED)或者多晶粒串联或者并联或多晶粒串并联混合电路所形成的晶粒。另外，所述发出的光线可以为单色光，如红色，即发光二极管芯片10为红色发光二极管，该则可以将所述色彩过滤层均设有红色发光二极管，将色彩探测器设为红色探测器。

可以理解地，所述透明绝缘层30在其它实施例中可以省略，其中所述透镜50、色彩过滤层可以直接固定在色彩探测器上，而所述发光二极管芯片10的第一电极18、第二电极19直接固定在色彩感测组件40上。该色彩感测组件40的硅板42上可以设置焊接垫以与第一电极18、第二电极19焊接固定。

请参阅图2，所示为本发明第二实施方式的发光二极管200的剖视图。该发光二极管200包括一发光二极管芯片60、色彩感测组件80、及一连接发光二极管芯片60与色彩感测组件80的透明绝缘层70，以使发光二极管芯片60发出的光线经过透明绝缘层70被色彩感测组件80检测。与第一实施例的发光二极管100不同之处在于，发光二极管200的发光二极管芯片60为一般的水平电极结构的发光二极管芯片，通过导线连接外界电路。

所述发光二极管芯片60与发光二极管芯片10的结构相似，包括连接所述透明绝缘层70的基板61、缓冲层62、发光结构63、P型接触层64、透明导电层65、连接透明导电层75的第一电极68、及连接P型接触层64的第二电极69。所述第一电极68、第二电极69通过导线(图未示)与外界电路连接。在发光二极管芯片60的顶面及侧面设置一层荧光粉层66，在本实施例中该荧光粉层66为黄色荧光粉层。所述色彩感测组件80的结构与第一实施例中的色彩感测组件40相同。所述透明绝缘层70内设有透镜85与色彩感测组件80对应。

当发光二极管200工作时，发光二极管芯片60发出的部分光线向下穿过缓冲层62、基板61、透明绝缘层70及透镜85达到色彩感测组件80，由色彩感测组件80检测出发光二极管芯片60发出的光强及色温，反馈至驱动电路中；当所检测的值超出设定范围值，则通过控制电路调整发光二极管芯片60的光强及色温。

请参阅图3，所示为本发明第三实施方式的发光二极管90的剖视图。该发光二极管90包括一色彩感测组件94、透明绝缘层97、红色发光二极管芯片91、绿色发光二极管芯片92、及蓝色发光二极管芯片93。所述红色发光二极管芯片91、绿色发光二极管芯片92、及蓝色发光二极管芯片93分别间隔并排固定在色彩感测组件94上。所述色彩感测组件94与第二实施方式的色彩感测组件80相同，包括对应所述红色发光二极管芯片91的红色探测器943、对应所述绿色发光二极管芯片92的绿色探测器944、对应所述蓝色发光二极管芯片93的蓝色探测器945。所述红色探测器943、绿色探测器944、蓝色探测器945分别侦测红色发光二极管芯片91、绿色发光二极管芯片92、及蓝色发光二极管芯片93发出的光线的强度，传递至驱动电路中进行处理控制，从而稳定发光二极管90的光强及色温。

可以理解地，所述发光二极管90的红色发光二极管芯片91、绿色发光二极管芯片92、及蓝色发光二极管芯片93可以围绕排列成围成一圈即呈三角状排列；所述红色探测器943、绿色探测器944、蓝色探测器945亦排列成三角形状以分别对应红色发光二极管芯片91、绿色发光二极管芯片92、及蓝色发光二极管芯片93。可以理解地，色彩感测组件中的探测器可以是多个微小探测器所排列而成的结构，其上有对应的色彩过滤层。

可以理解地，在其它实施例中，所述发光二极管90可以是由二组合发出白光的发光二极管芯片组成，如蓝色发光二极管芯片与黄色发光二极管芯片组合发出白光，或涂布绿色荧光粉的蓝色发光二极管芯片与红色发光二极管芯片组合等等。同样地，所述发光二极管90上，可以涂有涂布有荧光粉，以形成白光或多重颜色的光。

综上，本发明发光二极管通过设置色彩感测组件并且通过透明绝缘层将色彩感测组件与发光二极管芯片连接起来，通过色彩感测组件实时探测发光二极管芯片的光强及色温变化，以稳定发光二极管芯片的光强及色温。

可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种像应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims

1.一种发光二极管，其特征在于：该发光二极管包括至少一发光二极管芯片及至少一色彩感测组件，该发光二极管芯片具有一主出光面及与主出光面相对的次出光面，发光二极管芯片从次出光面发出的光线被色彩感测组件检测该光线的光强，以监控并调节发光二极管的色温。

2.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述色彩感测组件包括色彩过滤层及色彩探测器，发光二极管芯片从次出光面发出的光线经过色彩过滤层后被色彩探测器检测。

3.如权利要求2所述的发光二极管，其特征在于：所述色彩感测组件还包括与色彩过滤层并排的反射层。

4.如权利要求2所述的发光二极管，其特征在于：所述色彩过滤层与色彩探测器之间设有弱化层，该弱化层的反射率为90％，穿透率为10％。

5.如权利要求2所述的发光二极管，其特征在于：所述色彩探测器为背部照光型色彩探测器或者光电二极管。

6.如权利要求2所述的发光二极管，其特征在于：所述发光二极管芯片包括红色发光二极管芯片、绿色发光二极管芯片及蓝色发光二极管芯片，所述色彩探测器检测包括对应红色发光二极管芯片的红色探测器、对应该绿色发光二极管芯片的绿色红色探测器、及对应所述蓝色发光二极管芯片的蓝色红色探测器。

7.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述色彩感测组件还包括对应所述色彩探测器的透镜。

8.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：还包括接合所述发光二极管芯片与色彩感测组件的透明绝缘层。

9.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述发光二极管芯片为覆晶型发光二极管芯片。

10.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述发光二极管还包括荧光粉。