CN102651447A - 发光二极管 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发光二极管(“LED”)，其包括：基底；发光单元，位于基底上并且产生光；封装层，覆盖发光单元的整个暴露表面；以及覆层，包括有机材料并且位于封装层上。覆层的折射率大于空气的折射率并且小于封装层的折射率。

Description

发光二极管
技术领域
本发明涉及发光二极管(“LED”)。
背景技术
LED基本上由p型和n型的半导体结制成，并且是使用将与半导体带隙相对应的能量作为光来发射的发光半导体的元件，其中，光是在电压的施加下通过电子和空穴的复合而形成的。与传统灯泡相比，LED具有各种优点，诸如小尺寸和轻重量、更长寿命、更低发热量以及高响应速度，因此被用于各种电气和电子产品。
LED通常包括LED芯片以及保护LED芯片的密封剂。密封剂通常由诸如硅树脂的材料形成，但是其对于耐湿的保护较弱。
此外，用在LED的结构中的材料的折射率比空气的折射率大很多，使得反射的产生较严重，结果降低了发光效率。
在背景技术部分中披露的以上信息仅用于增进对本发明的背景技术的理解，因此，其可以包含不构成在该国对本领域技术人员来说已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明的示例性实施方式提供了一种包括防止反射造成的光损耗并具有耐湿性的覆层的发光二极管(“LED”)。
本发明的示例性实施方式提供了一种LED，包括：基底，位于基底上并且产生光的发光单元，覆盖发光单元的封装层，以及包括有机材料并且位于封装层上的覆层。覆层的折射率大于空气的折射率并且小于封装层的折射率。
覆层可以包括油酸、棕榈酸、二十碳烯酸、芥酸中的至少一种。
封装层在其内可以包括荧光体。
荧光体可以是氧化物基团化合物或氮化物基团化合物。
荧光体可以包括在具有β型氮化硅(Si3N4)晶体结构的晶体中包括铕(Eu)的氮化物晶体或氮氧化物晶体。
荧光体可以包括绿色波长范围的(Ba，Sr，Ca)2SiO4:Eu2+、Ba2MgSi2O7:Eu2+、Ba2ZnSi2O7:Eu2+、BaAl2O4:Eu2+、SrAl2O4:Eu2+、BaMgAl10O17:Eu2+，Mn2+和BaMg2Al16O27:Eu2+中的至少一种。
荧光体可以包括蓝色波长范围的BaMg2Al16O27:Eu2+、Sr4Al14O25:Eu2+、BaAl18O13:Eu2+、(Sr，Mg，Ca，Ba)5(PO4)3Cl:Eu2+和Sr2Si3O8·2SrCl2:Eu2+中的至少一种。
荧光体可以包括红色波长范围的作为氧化物基团的Y2O3:Eu3+，Bi3+··(Sr，Ca，Ba，Mg，Zn)2P2O7:Eu2+，Mn2+··(Ca，Sr，Ba，Mg，Zn)10(PO4)6(F，Cl，Br，OH)2:Eu2+，Mn2+··(Gd，Y，Lu，La)2O3:Eu3+，Bi3+··(Gd，Y，Lu，La)BO3:Eu3+，Bi3+··(Gd，Y，Lu，La)(P，V)O4:Eu3+，Bi3+··(Ba，Sr，Ca)MgP2O7:Eu2+，Mn2+··(Y，Lu)2WO6:Eu3+，Mo6+和(Sr，Ca，Ba，Mg，Zn)2SiO4:Eu2+，Mn2+··以及作为氮化物基团的(Sr，Ca)AlSiN3:Eu2+··(Ba，Sr，Ca)2Si5N8:Eu2+和(Ba，Sr，Ca)2SiO4-xNy:Eu2+中的至少一种。
封装层可以包括环氧树脂或硅树脂。
发光单元所产生的光可顺次穿过封装层和覆层。
覆层可以包括下层以及设置在下层上的上层。上层包括具有比下层的材料更低折射率的材料。
成型框可位于基底的上表面上，发光单元和封装层可位于成型框的内部。
覆层可以从封装层延伸并且覆盖成型框的侧面的一部分。
封装层可以包括具有不同折射率的双层。
封装层可以包括覆盖发光单元的下封装层，以及位于下封装层上的上封装层。上封装层的折射率小于下封装层的折射率。
在本发明的示例性实施方式中，覆层可以包括具有强耐湿性的材料。该覆层降低了LED的折射率与空气的折射率之间的差，从而可靠性和光效率可以同时提高。
附图说明
通过参照附图进一步详细描述其示例性实施方式，本发明的上述及其他特征将变得显而易见，其中：
图1为根据本发明的发光二极管(“LED”)的示例性实施方式的截面图；
图2为根据本发明的LED的另一示例性实施方式的截面图；
图3为根据本发明的LED的另一示例性实施方式的截面图。
具体实施方式
下文将参照附图(其中示出了本发明的示例性实施方式)更充分地描述本发明。然而，应理解，本发明不限于所公开的实施方式，并且相反地，旨在覆盖各种实施方式。如本领域技术人员可理解的，所公开的实施方式可以以各种方式进行修改，均不背离本发明的精神和范围。
在附图中，为了清楚起见，放大了层、膜、板、区域等的厚度。应理解，当诸如层、膜、区域或基底的元件被称为“位于另一元件之上”时，其可以直接位于其他元件上，或也可以存在中间元件。在本申请文件全文中，相似的参考标号表示相似的元件。
应理解，尽管文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不应受这些术语限制。这些术语仅用来区分一个元件、组件、区域、层或部分与另一元件、组件、区域、层或部分。因此，以下所讨论的第一元件、组件、区域、层或部分也可以被称为第二元件、组件、区域、层或部分，而不背离本发明的教导。
文中可能使用诸如“下”、“上”等的空间关系术语以方便地描述图中示出的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。应理解，空间关系术语旨在除了包括图中描绘的方位之外，还包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置翻转，则相对于其他元件或特征被描述为“下”的元件将相对于其他元件或特征朝向“上”。因此，示例性术语“在……之下”可以包含“在……之上”和“在……之下”这两个方位。装置可以处于其他方位(旋转90度或在其他方位)，并且文中所使用的空间关系描述语被相应地解释。
文中使用的术语仅用于描述具体实施方式，并非意在限制本发明。如文中所使用的，单数形式的“一个(a)”、“一个(an)”、“该(the)”意在也包括复数形式，除非上下文明确表示并非如此。进一步可理解，当在本申请文件中使用术语“包括(comprises)”和/或“包括(comprising)”时，指明所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但是不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合的存在或追加。
文中参照作为本发明的理想化实施方式(以及中间结构)的示意图的截面图描述了本发明的实施方式。因此，例如由于制造技术和/或公差造成的与示图中的形状的差异是可以预期的。因此，本发明的实施方式不应被解释为限于文中所示的区域的特定形状，而是可以包括例如由于制造引起的形状的变形。
除非另外限定，文中使用的所有术语(包括科技术语)具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。进一步可理解，诸如那些在常用字典中定义的术语，应被解释为具有与其在相关技术的环境下的含义一致的含义，并且不应被解释为理想化的或过于刻板的含义，除非文中表述了如此定义。
文中描述的所有方法可以以适当的顺序执行，除非文中指出并非如此或者通过上下文来看是明显矛盾的。任意的和所有的实例或示例性语言(例如，“诸如”)的使用仅旨在更好地示出本发明，而不是对本发明的范围的限制，除非另外声明。申请文件中的所有语言均不应被解释为表示任何未声明的元件对于文中所使用的发明的实施是必要的。
下文中，将参照附图详细描述本发明。
图1为根据本发明的发光二极管(“LED”)的示例性实施方式的截面图。
参照图1，根据所示的示例性实施方式的LED 1包括基底100、位于基底100的外部上并且覆盖基底100的外部的成型框120、以及设置在基底100的被成型框120包围的暴露部分上的发光单元140。基底100和成型框120可以一体地形成，从而基底100和成型框120总体上形成单个、同一、不可分割的构件。
包括基底100和成型框120的封装体150用于保护发光单元140免受外部湿气影响。
LED 1包括完全填充成型框120和发光单元140之间的空间的封装层200。封装层200包括散布其中的荧光体180。
尽管未示出，但发光单元140还包括发光芯片和引线图案，并可以包括使发光芯片和引线图案彼此连接的配线。作为电极图案的引线图案用于向发光芯片施加外部电力。
如N型电极和P型电极在同一平面上的水平型发光芯片的发光芯片被安装在引线图案上。也可以使用包括上P型电极和下N型电极的垂直型发光芯片。
封装层200用于通过对发光单元140进行封装来保护发光单元140，并且散布在封装层200内的荧光体180包括混合的绿色荧光体和红色荧光体，从而在光入射至其时相应地发出红色光和绿色光。发光单元140可以是蓝色发光芯片，而蓝色发光芯片发出的蓝色光与红色光、绿色光混合，从而输出白色光。
包括在根据所示的示例性实施方式的LED 1中的荧光体180可以包括氧化物基团化合物或氮化物基团化合物。根据所示的示例性实施方式的荧光体180可以包括在β型氮化硅(Si3N4)的晶体结构中包括铕(Eu)的氮化物或氮氧化物的晶体。
根据所示的示例性实施方式的荧光体180可以包括包含在绿色波长范围内的(Ba，Sr，Ca)2SiO4:Eu2+、Ba2MgSi2O7:Eu2+、Ba2ZnSi2O7:Eu2+、BaAl2O4:Eu2+、SrAl2O4:Eu2+、BaMgAl10O17:Eu2+，Mn2+和BaMg2Al16O27:Eu2+中的至少一种。上述荧光体180的材料可以单独或者作为混合物使用。
根据另一示例性实施方式的荧光体180可以包括包含在蓝色波长范围内的BaMg2Al16O27:Eu2+、Sr4Al14O25:Eu2+、BaAl18O13:Eu2+、(Sr，Mg，Ca，Ba)5(PO4)3Cl:Eu2+和Sr2Si3O8·2SrCl2:Eu2+中的至少一种。
根据另一示例性实施方式的荧光体180可以包括包含在红色波长范围内的氧化物基团中的Y2O3:Eu3+，Bi3+··(Sr，Ca，Ba，Mg，Zn)2P2O7:Eu2+，Mn2+··(Ca，Sr，Ba，Mg，Zn)10(PO4)6(F，Cl，Br，OH)2:Eu2+，Mn2+··(Gd，Y，Lu，La)2O3:Eu3+，Bi3+··(Gd，Y，Lu，La)BO3:Eu3+，Bi3+··(Gd，Y，Lu，La)(P，V)O4:Eu3+，Bi3+··(Ba，Sr，Ca)MgP2O7:Eu2+，Mn2+··(Y，Lu)2WO6:Eu3+，Mo6+和(Sr，Ca，Ba，Mg，Zn)2SiO4:Eu2+，Mn2+··以及氮化物基团中的(Sr，Ca)AlSiN3:Eu2+··(Ba，Sr，Ca)2Si5N8:Eu2+和(Ba，Sr，Ca)2SiO4-xNy:Eu2+中的至少一种。
根据所示的示例性实施方式的包括上述材料的荧光体180具有优良的热稳定性以及与液晶显示器(“LCD”)的滤色器的最优化的光谱匹配，从而实现优良的亮度和彩色再现性能。
根据LED的用途，封装层200可以包括透明的硅树脂或环氧树脂，以及光可在一定程度上通过的不透明树脂。
根据所示的示例性实施方式的LED 1包括直接位于封装层200上的覆层300。覆层300覆盖封装层200和成型框120，尽管未示出，但是覆层300延伸以覆盖封装体150的侧面。LED 1包括由成型框120、发光单元140以及覆层300形成的空间，且封装层200完全填充该空间。
根据所示的示例性实施方式的覆层300可以包括折射率在发光单元140的折射率与空气的折射率之间的有机材料。
根据所示的示例性实施方式的覆层300可以包括油酸、棕榈酸、二十碳烯酸、芥酸中的至少一种，如下表1所示。
表1
Figure BDA0000097549100000071
根据所示的示例性实施方式的覆层300的材料包括多个疏水性官能团，从而可以减少或者有效地防止外部湿气渗透入发光单元140。作为实验结果，未涂覆的LED的亮度是7.90坎德拉(cd)，然而根据所示的示例性实施方式的用油酸涂覆后的LED的亮度为8.24cd，从而比未涂覆的LED提高了约4％。
并且，覆层300的折射率在空气折射率(为1)和包括硅树脂的封装层200的折射率(约1.54)之间，从而在发光单元140所产生的光穿过封装层200并且入射至空气时，可以降低全反射的程度。换言之，发光单元140所产生的光穿过封装层200并且入射至空气的临界角(产生全反射的角)可被增大。
图2为根据本发明的LED的另一示例性实施方式的截面图。
根据图2的示例性实施方式的LED 1基本上具有与根据图1的示例性实施方式的LED相同的构成。因此，将仅描述与根据图1的示例性实施方式的LED不同的部分。其余部分可以应用图1的示例性实施方式的描述。
根据所示的示例性实施方式的覆层300包括下层300a、以及直接位于下层300a上的上层300b。上层300b可以包括折射率比下层300a低的材料。根据所示的示例性实施方式的覆层300不限于包括下层300a和上层300b的双层结构，而是可以包括折射率从封装层200侧向空气侧逐渐降低的多个层。通过该结构可以进一步提高发光效率。
根据所示的示例性实施方式的封装层200包括覆盖发光单元140的全部暴露表面的下封装层200a、以及直接设置在下封装层200a上的上封装层200b。这里，上封装层200b可以具有比下封装层200a低的折射率。包括在发光单元140中的发光芯片可以包括氮化镓(GaN)，从而发光单元140的折射率约为2.32。这里，下封装层200a的折射率可以约为2.0，上封装层200b的折射率可以约为1.7。
根据所示的示例性实施方式的封装层200不限于包括下封装层200a和上封装层200b的双层结构，而是可以包括折射率从发光单元140侧向覆层300侧逐渐降低的多个层。通过该结构可以进一步提高发光效率。
图3为根据本发明的LED的另一示例性实施方式的截面图。
参照图3，覆层300的结构覆盖LED 1的整个上表面以及封装体150的侧表面的一部分。覆层300可以覆盖封装体150的整个侧表面，或者可以仅覆盖侧表面的一部分，如图3所示。相反，根据图1的示例性实施方式的覆层仅覆盖LED 1的整个上表面。覆层300上部和侧部总体上形成单个、同一、不可分割的构件。
尽管已经参照目前被认为是实际的示例性实施方式的内容描述了本发明，但应理解，本发明不限于所公开的实施方式，相反地，本发明旨在覆盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效配置。

Claims (15)

1.一种发光二极管，包括：
基底；
发光单元，位于所述基底上，并且产生光；
封装层，覆盖所述发光单元；以及
覆层，包括有机材料，并且位于所述封装层上，
其中，所述覆层的折射率大于空气的折射率并且小于所述封装层的折射率。
2.根据权利要求1所述的发光二极管，其中，
所述覆层包括油酸、棕榈酸、二十碳烯酸、芥酸中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的发光二极管，其中，
所述封装层在其内包括荧光体。
4.根据权利要求3所述的发光二极管，其中，
所述荧光体是氧化物基团化合物或氮化物基团化合物。
5.根据权利要求4所述的发光二极管，其中，
所述荧光体包括在具有β型氮化硅(Si3N4)晶体结构的晶体中包括铕(Eu)的氮化物晶体或氮氧化物晶体。
6.根据权利要求4所述的发光二极管，其中，
所述荧光体包括绿色波长范围的(Ba，Sr，Ca)2SiO4:Eu2+、Ba2MgSi2O7:Eu2+、Ba2ZnSi2O7:Eu2+、BaAl2O4:Eu2+、SrAl2O4:Eu2+、BaMgAl10O17:Eu2+，Mn2+和BaMg2Al16O27:Eu2+中的至少一种。
7.根据权利要求4所述的发光二极管，其中，
所述荧光体包括蓝色波长范围的BaMg2Al16O27:Eu2+、Sr4Al14O25:Eu2+、BaAl18O13:Eu2+、(Sr，Mg，Ca，Ba)5(PO4)3Cl:Eu2+和Sr2Si3O8·2SrCl2:Eu2+中的至少一种。
8.根据权利要求4所述的发光二极管，其中，
所述荧光体包括红色波长范围的作为氧化物基团的Y2O3:Eu3+，Bi3+··(Sr，Ca，Ba，Mg，Zn)2P2O7:Eu2+，Mn2+··(Ca，Sr，Ba，Mg，Zn)10(PO4)6(F，Cl，Br，OH)2:Eu2+，Mn2+··(Gd，Y，Lu，La)2O3:Eu3+，Bi3+··(Gd，Y，Lu，La)BO3:Eu3+，Bi3+··(Gd，Y，Lu，La)(P，V)O4:Eu3+，Bi3+··(Ba，Sr，Ca)MgP2O7:Eu2+，Mn2+··(Y，Lu)2WO6:Eu3+，Mo6+和(Sr，Ca，Ba，Mg，Zn)2SiO4:Eu2+，Mn2+··以及作为氮化物基团的(Sr，Ca)AlSiN3:Eu2+··(Ba，Sr，Ca)2Si5N8:Eu2+和(Ba，Sr，Ca)2SiO4-xNy:Eu2+中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的发光二极管，其中，
所述封装层包括环氧树脂或硅树脂。
10.根据权利要求9所述的发光二极管，其中，
所述发光单元所产生的光顺次穿过所述封装层和所述覆层。
11.根据权利要求1所述的发光二极管，其中，
所述覆层包括下层以及设置在所述下层上的上层，以及
所述上层包括具有比所述下层的材料更低折射率的材料。
12.根据权利要求1所述的发光二极管，
进一步包括位于所述基底的上表面上的成型框，以及
所述发光单元和所述封装层位于所述成型框的内部。
13.根据权利要求12所述的发光二极管，其中，
所述覆层从所述封装层延伸，并且覆盖所述成型框的侧面的一部分。
14.根据权利要求1所述的发光二极管，其中，
所述封装层包括具有不同折射率的双层。
15.根据权利要求14所述的发光二极管，其中，
所述封装层包括：覆盖所述发光单元的下封装层，以及
位于所述下封装层上的上封装层，并且
所述上封装层的折射率小于所述下封装层的折射率。
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