CN103000652B - 固态光源模块及固态光源阵列 - Google Patents

固态光源模块及固态光源阵列 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种固态光源模块及固态光源阵列,该固态光源阵列包括一透明基板以及N列固态发光元件串。每一列固态发光元件串均包括M个串联的固态发光元件,其中N,M为正整数且N≥1,M≥2。每一固态发光元件均包括一第一型电极垫以及一第二型电极垫,且每一列固态发光元件串的第一个固态发光元件的第一型电极垫均电连接至一位于第一表面边缘的一第一导线,而每一列固态发光元件串的第M个固态发光元件的第二型电极垫均电连接至一位于第一表面边缘的一第二导线,其中第一导线与第二导线是物理性地互相不连接。

Description

固态光源模块及固态光源阵列
技术领域
本发明涉及一种光源模块,且特别是涉及一种固态光源模块及固态光源阵列。
背景技术
发光二极管(Light-EmittingDiode,LED)主要是通过电能转化为光能的方式发光。发光二极管的主要的组成材料是半导体,其中含有带正电的空穴比率较高的称为P型半导体,含有带负电的电子比率较高的称为N型半导体。P型半导体与N型半导体相接处形成PN接面。在发光二极管芯片的正极及负极两端施加电压时,电子将与空穴结合。电子与空穴结合后便以光的形式发出。
然而,传统的发光二极管以平置的方式配置在散热基板上,部分光线被散热基板反射或吸收,只能单面出光,因此无法达到预期的发光效果。此外,传统的发光二极管以金线打线接合至二电极接脚,仅适用于单点光源,若要制作大面积的阵列光源模块,传统的做法因基板的面积有限,无法有效地提高出光面积,有待进一步改善。
发明内容
本发明的目的在于提供一种固态光源模块及固态光源阵列,通过面阵列排列的固态发光元件,以透明基板垂直地插置在散热底座上,来增加出光面积及出光量,进而提高照明的范围,以达到双面出光的效果。
根据本发明的一方面,提出一种固态光源模块,包括一透明基板、N列固态发光元件串以及一散热底座。透明基板具有彼此互相平行且相背对的一第一表面与一第二表面。N列固态发光元件串设置于该第一表面,每一列固态发光元件串均包括M个串联的固态发光元件,其中N,M为正整数且N≥1,M≥2,每一固态发光元件均包括一第一型电极垫以及一第二型电极垫,且每一列固态发光元件串的第一个固态发光元件的第一型电极垫均电连接至一位于第一表面边缘的一第一导线,而每一列固态发光元件串的第M个固态发光元件的第二型电极垫均电连接至一位于第一表面边缘的一第二导线,其中第一导线与第二导线是物理性地互相不连接。散热底座是由互相隔离的一第一散热底座及一第二散热底座所构成,其中第一散热底座以及第二散热底座分别设置有一内部有一第一型电极部的第一插槽与一内部有一第二型电极部的第二插槽,使得透明基板可通过插入第一插槽及第二插槽内而被固定,并且使透明基板的第一表面边缘的第一、第二导线分别与第一型、第二型电极部电连接。
根据本发明的另一方面,提出一种固态光源阵列,包括一透明基板以及N列固态发光元件串。透明基板具有彼此互相平行且相背对的一第一表面与一第二表面。N列固态发光元件串设置于第一表面,每一列固态发光元件串均包括M个串联的固态发光元件,其中N,M为正整数且N≥1,M≥2,每一固态发光元件均包括一第一型电极垫以及一第二型电极垫,且每一列固态发光元件串的第一个固态发光元件的第一型电极垫均电连接至一位于第一表面边缘的一第一导线,而每一列固态发光元件串的第M个固态发光元件的第二型电极垫均电连接至一位于第一表面边缘的一第二导线,其中第一导线与第二导线是物理性地互相不连接。
为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,作详细说明如下:
附图说明
图1A及图1B分别为本发明一实施例的固态光源模块的正面示意图及侧面示意图;
图2A及图2B分别为本发明一实施例的固态光源阵列的示意图以及沿着I-I线的剖面示意图;
图3为本发明的另一实施例的固态光源阵列的示意图。
主要元件符号说明
100:固态光源模块
110、210:固态光源阵列
120、220:透明基板
121、221:第一表面
122:第二表面
125~127、225~227:固态发光元件串
130:散热底座
131:第一散热底座
132:第二散热底座
133:第一插槽
134:第二插槽
135:第一型电极部
136:第二型电极部
141、241:第一导线
142、242:第二导线
143:第三导线
144、145:介电层
150:发光二极管
151:第一型半导体层
152:有源层
153:第二型半导体层
154:未掺杂的半导体层
155:缓冲层
L1:第一侧边
L2:第二侧边
E1:第一型电极垫
E2:第二型电极垫
A1、A2、A3、A4:固态发光元件
具体实施方式
本实施例的光源模块,是以双面出光的固态发光元件所组成的固态光源阵列为光源,固态发光元件例如为发光二极管,其可由IIIA族元素的氮化物所构成的半导体外延结构,依序包括一第二型半导体层、一有源层以及一第一型半导体层,其中部分第二型半导体层裸露出来。固态发光元件的第一型电极垫可形成在第一型半导体层上,第二型电极垫可形成于裸露的第二型半导体层上。透明基板可通过直立地插入散热底座的插槽内而被固定,以使固态发光元件的正反两面均能出光。因此,通过面阵列排列的固态发光元件来增加出光面积及出光量,进而提高照明的范围,以达到双面出光的效果。
以下提出各种实施例进行详细说明,实施例仅用以作为范例说明,并非用以限缩本发明欲保护的范围。
第一实施例
请参照图1A及图1B,其分别绘示依照本发明一实施例的固态光源模块的正面示意图及侧面示意图。固态光源模块100包括一固态光源阵列110以及一散热底座130。散热底座130由互相隔离的一第一散热底座131及一第二散热底座132所构成。第一散热底座131设置有第一插槽133,第二散热底座132设置有第二插槽134。第一插槽133内部有一第一型电极部135,第二插槽134内部有一第二型电极部136。第一型电极部135与第二型电极部136为电性相异的电极部,用以连接外部电源,并提供固态光源阵列110所需的驱动电压而使其发光。
固态光源阵列110包括一透明基板120以及N列固态发光元件串125~127。透明基板120具有彼此互相平行且相背对的一第一表面121与一第二表面122。第一表面121配置N列固态发光元件串,每一列固态发光元件串均包括M个串联的固态发光元件,其中N,M为正整数且N≥1,M≥2,而第二表面122可为具有凹凸结构的粗糙面。粗糙面可减少出射光线在透明基板120的第二表面122发生全反射,进而增加出光效率。
如图1A所示,本发明的一实施例是在第一表面121上配置3列固态发光元件串125~127,每一列固态发光元件串125~127包括2个串联的固态发光元件。
固态发光元件串可为一列或多列,每一列固态发光元件串包括2个或2个以上串联的固态发光元件,本发明不加以限制。
请参照图2A及图2B,其分别绘示依照本发明一实施例的固态光源阵列的示意图以及沿着I-I线的剖面示意图。
在图2B中,固态发光元件例如为发光二极管150,其包括有一第二型半导体层153、一有源层152以及一第一型半导体层151依序形成于透明基板120上。
固态发光元件以阵列方式配置在透明基板120的第一表面121,且每一个固态发光元件均包括一第一型电极垫E1以及一第二型电极垫E2。在图2B中,每一个固态发光元件被图案化后,部分第二型半导体层153裸露出来,而形成一平台状结构。固态发光元件的第一型电极垫E1是形成于第一型半导体层151上,第二型电极垫E2则是形成于裸露的第二型半导体层153上。有源层152位于第一型半导体层151与第二型半导体层153之间,可包括多量子井层。
第一型半导体层151可为添加P型杂质的氮化物半导体层,第二型半导体层153可为添加N型杂质的氮化物半导体层。第一型半导体层151与第二型半导体层153可为电性相异的P型半导体层与N型半导体层,可由周期表IIIA族元素的氮化物所构成,例如为氮化镓、氮化镓铝、氮化铟镓或氮化铝铟镓等。且,第一型电极垫E1为P极,第二型电极垫E2为N极。
此外,发光二极管150还可包括一未掺杂的半导体层154位于第二型半导体层153与透明基板120之间,例如是由周期表IIIA族元素的氮化物所构成的未掺杂的半导体层154。另外,发光二极管150还可包括一缓冲层155位于未掺杂的半导体层154与透明基板120之间。缓冲层155的材质选自氮化铝或氮化镓铝所构成的族群。透明基板120例如是蓝宝石基板,于透明基板120上形成缓冲层155,再依序形成所需的外延层,可获得品质较佳的氮化镓晶体。
在图2A及图2B中,每一列固态发光元件串的第一个固态发光元件的第一型电极垫E1均电连接至一位于第一表面121边缘(邻近第一侧边L1)的一第一导线141,而每一列固态发光元件串的最后一个(第M个,M为大于等于2的正整数)固态发光元件的第二型电极垫E2均电连接至一位于第一表面121边缘(邻近第二侧边L2)的一第二导线142。此外,每一列固态发光元件串的第i-1个(2≤i≤M,i为正整数)固态发光元件的第二型电极垫E2以及第i个固态发光元件的第一型电极垫E1之间,均分别以一第三导线143连接。也就是说,第三导线143可分别使每一列的M个固态发光元件彼此串联。
如图2A所示,固态发光元件串125具有两个固态发光元件A1和A2串联,固态发光元件A1与A2都具有第一型电极垫E1(P极)与第二型电极垫E2(N极)。固态发光元件A1的第一型电极垫E1(P极)电连接第一导线141,固态发光元件A1的第二型电极垫E2(N极)与固态发光元件A2的第一型电极垫E1(P极)电连接,固态发光元件A2的第二型电极垫E2(N极)电连接第二导线142。同理,固态发光元件串126与127与固态发光元件串125相同,遂不再赘述。
在图2B中,第三导线143行经于第一个固态发光元件A1与第二个固态发光元件A2之间时,为了避免短路,除了第一型电极垫E1及第二型电极垫E2位置外,还可形成一介电层144于第三导线143下。此外,第一导线141与第二导线142分别行经第一个固态发光元件A1与最后一个固态发光元件A2时,为了避免短路,也可分别形成一介电层145于第一导线141与第二导线142下。在结构上,第一导线141与第二导线142互相不连接,且分别对应于第一插槽133内部的第一型电极部135以及第二插槽134内部的第二型电极部136,其中第一型电极部135为P极,第二型电极部136为N极。
如图1A所示,当透明基板120直立地插入散热底座130的二插槽133、134内而被固定时,位于透明基板120的第一表面121边缘的第一导线141与第一型电极部135电连接,而第二导线142与第二型电极部136电连接,以使固态发光元件发光时会经由透明基板120的第一表面121与第二表面122出光,达到双面出光的效果。因此,本实施例的固态光源模块100通过面阵列排列的固态发光元件,以透明基板120垂直地插置在散热底座130上,来增加出光面积及出光量,进而提高照明的范围,以达到双面出光的效果。
请参照图3,其绘示依照本发明的另一实施例的固态光源阵列210的示意图。三串固态发光元件串225、226、227位于透明基板220第一表面221上,每一固态发光元件串225~227具有四个固态发光元件A1~A4串联,固态发光元件A1~A4都具有第一型电极垫E1(P极)与第二型电极垫E2(N极)。固态发光元件A1的第一型电极垫E1(P极)电连接第一导线241,固态发光元件A1的第二型电极垫E2(N极)与固态发光元件A2的第一型电极垫E1(P极)电连接,固态发光元件A2的第二型电极垫E2(N极)与固态发光元件A3的第一型电极垫E1(P极)电连接,固态发光元件A3的第二型电极垫E2(N极)与固态发光元件A4的第一型电极垫E1(P极)电连接,固态发光元件A4的第二型电极垫E2(N极)电连接第二导线242。同理,固态发光元件串226与227与固态发光元件串225相同,遂不再赘述。
当透明基板220直立地插入如图1A中的散热底座130的二插槽133、134内而被固定时,位于透明基板220的第一表面221边缘的第一导线241与第一型电极部135电连接,而第二导线242与第二型电极部136电连接,以使固态发光元件发光时会经由透明基板220的正反两面出光。
综上所述,虽然结合以上较佳实施例揭露了本发明,然而其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中熟悉此技术者,在不脱离本发明的精神和范围内,可作各种的更动与润饰。因此,本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。

Claims (10)

1.一种固态光源模块,包括:
透明基板,具有彼此互相平行且相背对的一第一表面与一第二表面;
N列固态发光元件串,设置于该第一表面,各列固态发光元件串均包括M个串联的固态发光元件,其中N,M为正整数且N≧1,M≧2,各该固态发光元件均包括第一型电极垫以及第二型电极垫,且各列固态发光元件串的第一个该固态发光元件的该第一型电极垫均电连接至一位于该第一表面边缘的一第一导线,而各列固态发光元件串的第M个该固态发光元件的该第二型电极垫均电连接至一位于该第一表面边缘的一第二导线,其中该第一导线与该第二导线是物理性地互相不连接(physicallydisconnected);以及
散热底座,其是由互相隔离的一第一散热底座及一第二散热底座所构成,其中该第一散热底座以及该第二散热底座分别设置有一内部有一第一型电极部的第一插槽与一内部有一第二型电极部的第二插槽,使得该透明基板可通过插入该第一插槽及该第二插槽内而被固定,并且使该透明基板的第一表面边缘的第一、第二导线分别与该第一型、第二型电极部电连接。
2.如权利要求1所述的固态光源模块,其中该第二表面具有凹凸结构。
3.如权利要求1~2其中任一项所述的固态光源模块,其中各该固态发光元件是发光二极管。
4.如权利要求3所述的固态光源模块,其中该发光二极管包括有第二型半导体层、有源层以及第一型半导体层,其依序形成于该透明基板上。
5.如权利要求4所述的固态光源模块,其中该发光二极管被图案化成为一裸露出部分该第二型半导体层的平台状(mesa)结构。
6.如权利要求5所述的固态光源模块,其中各该发光二极管的该第一型电极垫是形成于该第一型半导体层上,而该第二型电极垫则是形成于裸露的该第二型半导体层上。
7.如权利要求6所述的固态光源模块,其中各列固态发光元件串的第i-1个该固态发光元件的该第二型电极垫以及第i个该固态发光元件的该第一型电极垫之间,均分别以一第三导线连接,其中i为正整数且2≦i≦M。
8.如权利要求7所述的固态光源模块,其中该第三导线所经之处,除该第一型电极垫及该第二型电极垫位置外,还形成有一介电层于该第三导线下。
9.如权利要求8所述的固态光源模块,其中该发光二极管还包括未掺杂的半导体层,位于该第二型半导体层与该透明基板之间。
10.如权利要求9所述的固态光源模块,其中该发光二极管还包括缓冲层,位于该未掺杂的半导体层与该透明基板之间。
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