CN103053036B - 具有分布式布拉格反射器的发光二极管 - Google Patents
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Abstract
公开了一种具有分布式布拉格反射器的发光二极管。该发光二极管包括布置在基底的第一表面上发光结构,所述发光结构包括第一半导体层、第二半导体层和置于第一层和第二层之间的活性层。第一分布式布拉格反射器(DBR)布置在基底的与第一表面相对的第二表面上,第一DBR用于反射从所述发光结构发射的光。第一DBR对在蓝色范围内的第一波长的光、对在绿色范围内的第二波长的光以及对在红色范围内的第三波长的光具有至少90%的反射率。第一DBR反射器具有层状结构,所述层状结构具有交替堆叠的SiO2层和Nb2O5层。
Description
技术领域
本发明的示例性实施例涉及一种发光二极管,更具体地说,涉及一种具有分布式布拉格反射器的发光二极管。
背景技术
氮化镓(GaN)基蓝或者紫外(UV)发光二极管(LED)可以在宽范围的应用中使用。具体地说,发射混合颜色的光(例如,白光)的各种类型的LED封装件已经应用于背光单元、普通照明装置等。
由于LED封装件的光学功率可取决于LED的发光效率,因此许多研究已经聚焦于开发具有提高的发光效率的LED。例如,金属反射器可以形成在诸如蓝宝石基底的透明基底的下表面上,以提高LED的光提取效率。
图1示出了在其下表面上形成有铝层的蓝宝石基底的反射率。
参照图1,没有铝层的蓝宝石基底展示出大约20%的反射率,而具有铝层的蓝宝石基底在整个可见光谱的范围内展示出大约80%的反射率。
图2示出了具有在其下表面上通过交替地堆叠TiO2/SiO2而形成的分布式布拉格反射器的蓝宝石基底的反射率。
当基底利用分布式布拉格反射器而不是铝层形成时,基底对在蓝波长范围内的光(例如,在400nm到500nm波长范围内并且具有460nm的峰波长的光)展示出接近100%的反射率,如图2所示。
然而,分布式布拉格反射器仅可以在可见光谱的特定区域中增加反射率,并且在其它区域会展示出显著低的反射率。换而言之,如图2中所示,反射率在大约520nm或者更大的波长处快速降低,并且在550nm或更大的波长下低于50%。
因此,当具有分布式布拉格反射器的LED安装在用于发射白光的LED封装件上时,LED的分布式布拉格反射器可以对在从LED发射的蓝光的波长范围内展示出高的反射率,但是对在绿和/或红光的波长范围内的光不会展示出有效的反射特性,由此限制了LED封装件的发光效率的提高。
GaN基半导体具有大约2.4的折射率。因此,在GaN基半导体与外部空气或者成型树脂之间会存在折射率的差异,因此由于在二者之间的界面处的全内反射,在活性层中产生的光会被半导体层捕获并且不会发射到外部。
发明内容
技术问题
本发明的示例性实施例提供一种用于LED封装件的LED,以发射具有混合颜色的光,例如白光。
本发明的示例性实施例提供一种LED,以提高LED封装件的光发射效率。
本发明的示例性实施例提供一种LED,以防止当光从LED外部进入LED时LED内部的光学损失。
本发明的示例性实施例提供一种LED,以防止由全内反射引起的光学损失。
本发明的附加特征将在接下来的描述中部分阐述,部分通过描述将是清楚的,或者可以通过实施本发明而得知。
技术方案
本发明的示例性实施例提供一种包括布置在基底的第一表面上的发光结构的发光二极管,发光结构包括:第一导电类型半导体层;第二导电类型半导体层;活性层,置于第一导电类型半导体层和第二导电类型半导体层之间。发光二极管包括布置在基底的与第一表面相对的第二表面上的第一分布式布拉格反射器,第一分布式布拉格反射器用于反射从所述发光结构发射的光。第一分布式布拉格反射器对在蓝波长范围内的第一波长的光、对在绿波长范围内的第二波长的光以及对在红波长范围内的第三波长的光具有至少90%的反射率。第一分布式布拉格反射器具有层状结构,所述层状结构具有交替堆叠的SiO2层和Nb2O5层。
本发明的示例性实施例还公开了一种包括布置在基底的第一表面上的发光结构的发光二极管,发光结构包括:第一导电类型半导体层;第二导电类型半导体层;活性层,置于第一导电类型半导体层和第二导电类型半导体层之间。发光二极管包括:绝缘层,布置在发光结构上;分布式布拉格反射器,布置在基底的与所述第一表面相对的第二表面上,分布式布拉格反射器用于反射从所述发光结构发射的光;反射金属层,分布式布拉格反射器布置在基底和反射金属层之间。分布式布拉格反射器对在蓝波长范围内的第一波长的光、对在绿波长范围内的第二波长的光以及对在红波长范围内的第三波长的光的具有至少90%的反射率。
本发明的示例性实施例还公开了一种发光二极管,该发光二极管包括基底、布置在基底的第一表面上的光发射器和布置在基底的与第一表面相对的第二表面上的反射器,反射器用于反射从光发射器发射的光。反射器包括彼此交替布置的SiO2层和Ni2O5层。
将理解的是,前面的概括性描述和下面的详细描述均为示例性和解释性的,并意图提供对所要求保护的本发明的进一步解释。
附图说明
附图示出了本发明的实施例,包括附图是为了提供对本发明的进一步理解且附图被包含在说明书中并构成说明书的一部分,附图与描述一起来解释本发明的原理。
图1是示出了蓝宝石基底上的铝的反射率的曲线图;
图2是示出了蓝宝石基底上的分布式布拉格反射器的反射率的曲线图;
图3是根据本发明示例性实施例的具有分布式布拉格反射器的发光二极管(LED)的剖视图;
图4是示出了TiO2和Nb2O5的光学吸收系数的曲线图;
图5是示出了黄色磷光体的发光光谱的曲线图;
图6是示出了第一上分布式布拉格反射器的反射光谱的曲线图;
图7是根据本发明示例性实施例的具有LED的LED封装件的剖视图;
图8是根据本发明示例性实施例的具有分布式布拉格反射器的LED的剖视图;
图9是示出了第二上分布式布拉格反射器的反射光谱的曲线图;
图10是根据本发明示例性实施例的具有分布式布拉格反射器的LED的剖视图;
图11是根据本发明示例性实施例的电子束沉积设备的示意性剖视图;
图12是根据本发明示例性实施例的透明导电层的剖视图。
具体实施方式
在下文中参照附图更充分地描述本发明,在附图中示出了本发明的示例性实施例。然而,本发明可以以许多不同的形式来实施,且不应该解释为局限于在这里所提出的示例性实施例。相反,提供这些示例性实施例使得本公开将是彻底和完全的,并将把本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。在附图中,为了清晰起见,会夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。在附图中,相同的标号指示相同的元件。
将理解的是,当诸如层、膜、区域或者基底的元件被称作“位于(在)”另一元件“上”时,它可以直接位于其它元件上,或者还可以存在中间元件。相反,当元件被称作“直接位于(直接在)”另一元件“上”时,不存在中间元件。
图3是根据本发明示例性实施例的具有分布式布拉格反射器40的发光二极管20的剖视图。
参照图3,发光二极管20可以包括基底21、发光结构30和下分布式布拉格反射器40。此外,LED20可以包括缓冲层23、透明电极31、第一电极焊盘33、第二电极焊盘35、金属层45和第一上分布式布拉格反射器37。
基底21可以从任何透明基底(例如蓝宝石基底或者SiC基底)中选择。基底21在其上表面上可以具有图案,例如,在其上表面上具有图案的图案化的蓝宝石基底(PPS)。基底21的面积可以决定芯片的总面积。基底21可以具有至少90000μm2的面积。例如,基底21可以具有至少1mm2的面积。
发光结构30位于基底21上。发光结构30包括第一导电类型半导体层25、第二导电类型半导体层29以及置于第一导电类型半导体层25和第二导电类型半导体层29之间的活性层27。这里,第一导电类型和第二导电类型指的是相对的导电类型。例如,第一导电类型可以是n型,第二导电类型可以是p型,或者,第一导电类型可以是p型,第二导电类型可以是n型。
第一导电类型半导体层25、活性层27和第二导电类型半导体层29虽然可以由GaN基化合物半导体材料(即,(Al,In,Ga)N)形成,但是不限于此。活性层27由用于发射期望波长的光(例如,UV或者蓝光)的元件组成。如示出的,第一导电类型半导体层25和/或第二导电类型半导体层29具有单层结构或者多层结构。此外,活性层27可以具有单量子阱结构或者多量子阱结构。缓冲层23可以置于基底21和第一导电类型半导体层25之间。
第一导电类型半导体层25和第二导电类型半导体层29以及活性层27可以通过金属有机化学气相沉积(MOVCD)或者分子束外延(MBE)形成,并且可以通过光刻和蚀刻工艺图案化以暴露第一导电类型半导体层25的一些区域。
透明电极层31可以由例如氧化铟锡(ITO)或者Ni/Au在第二导电类型半导体层29上形成。透明电极层31比第二导电类型半导体层29具有更低的比电阻且有助于传导电流。第一电极焊盘33(例如,n电极焊盘)形成在第一导电类型半导体层25上,第二电极焊盘35(例如,p电极焊盘)形成在透明电极层31上。如示出的,p电极焊盘35可以通过透明电极层31电连接到第二导电类型半导体层29。可替代地,p电极焊盘35可以直接接触第二导电类型半导体层29。
下分布式布拉格反射器40位于基底21之下。下分布式布拉格反射器40通过交替堆叠具有不同的折射率的层来形成,并且不仅对例如在活性层27中产生的蓝波长区域的光具有相对高的反射率,还对波长区域为黄光或者波长区域为绿光和/或红光的光也具有相对高的反射率,例如,至少90%的反射率。另外,下分布式布拉格反射器40可以对例如400nm到700nm的范围内的波长具有至少90%的反射率。
下分布式布拉格反射器40在宽波长范围内具有相对高的反射率,并且通过控制一个在另一个上交替堆叠的每个材料层的光学厚度来形成。下分布式布拉格反射器40可以通过交替地堆叠例如由SiO2形成的第一层和由TiO2形成的第二层而形成。下分布式布拉格反射器40可以通过交替地堆叠由SiO2形成的第一层和由Nb2O5形成的第二层来形成,由此形成层状结构。
第12/917,937号美国专利申请公开了一种包括分布式布拉格反射器的发光二极管,该分布式布拉格反射器对在蓝、绿和红光的波长范围内的光具有至少90%的反射率。该申请公开了一种通过交替地堆叠具有不同折射率的层(例如,TiO2/SiO2层)而形成的分布式布拉格反射器,以不仅对于在蓝波长范围内的光的具有高的反射率还对于在绿波长或者红波长范围内的光具有高的反射率。当使涂覆在通过交替地堆叠TiO2/SiO2层(41个层)而形成的分布式布拉格反射器上的Ag环氧糊料(Agepoxypaste)固化时,分布式布拉格反射器的反射率低于在使Ag环氧糊料固化之前的反射器的反射率。分布式反射器的反射率的降低可能是由于组成分布式布拉格反射器的层的数量相对少,这导致了光在分布式布拉格发射器和Ag环氧树脂之间的界面处散射或者通过Ag环氧树脂的光学吸收。为了防止分布式布拉格反射器的折射率降低,组成分布式布拉格反射器的层的数量可以增加。同时,组成分布式布拉格反射器的层的数量的增加会降低由分布式布拉格反射器和Ag环氧树脂之间的界面的条件造成的影响,但是会引起与组成分布式布拉格反射器的每层的光学吸收率相关的光学损失,由此导致反射率降低。
因此,根据本发明的示例性实施例的LED可以通过采用光学吸收率比TiO2的光学吸收率低的Nb2O5形成SiO2/Nb2O5的分布式布拉格反射器来防止与组成分布式布拉格反射器的层的数量的增加相关的光学损失。
由于一个堆叠在另一个之上的第一层和第二层的数量增加,因此能够减小由与下分布式布拉格反射器40的下表面邻接的其它材料层造成的影响。当堆叠少量的层时,在使粘合层(例如Ag环氧糊料)固化之后,下分布式布拉格反射器40的反射率会降低。因此,分布式布拉格反射器40可以由五十个或者更多层(即,25对或更多)组成。
此外,由于一个堆叠在另一个之上的第一层和第二层的数量增加,因此组成下分布式布拉格反射器40的材料层的光学吸收率增加,由此引起反射率的降低。图4示出了TiO2和Nb2O5的吸收系数(K)根据波长的变化。TiO2在600nm或者更大时的吸收常数为0,并且对在活性层27中产生的光(例如,在蓝波长范围内的光)具有大约0.2的吸收系数。相反,Nb2O5在可见光光谱下具有基本上为0的吸收系数。因此,即使在下分布式布拉格反射器40通过交替堆叠TiO2/Nb2O5而形成以具有大量堆叠层时,下分布式布拉格反射器40仍可以防止由光学吸收导致的光学损失。
第一层或第二层不必须具有相同的厚度。第一层的厚度或第二层的厚度设置成不仅对在活性层27中产生的光提供相对高的反射率而且还对在可见光光谱中的具有不同波长的光提供相对高的反射率。此外,下分布式布拉格反射器40可以通过堆叠多个分布式布拉格反射器形成,所述多个分布式布拉格反射器中的每个在特定的波长范围内展示出高的反射率。
例如,对于包括根据示例性实施例的发射白光的LED的LED封装件,具有与从LED发射的光的波长不同的波长的光可以进入LED封装件。在这种情况下,所述不同波长的光可以由下分布式布拉格反射器40反射,从而LED封装件可以具有提高的光提取效率。
同时,下分布式布拉格反射器40的最上层和最下层可以是SiO2层。当SiO2层堆叠成下分布式布拉格反射器40的最上层和最下层时,下分布式布拉格反射器40可以稳定地结合到基底21并且可以由最下面的SiO2层保护。
再次参照图3,金属层45可以位于下分布式布拉格反射器40下方。金属层45可以由诸如以铝为例的金属材料形成。金属层45在LED20的操作期间促进热从LED20消散。因此,金属层45可以加强LED20的散热。
同时,第一上分布式布拉格反射器37可以位于发光结构30之上。如示出的,第一上分布式布拉格反射器37可以覆盖第一导电类型半导体层25的暴露的表面和透明电极层31。
第一上分布式布拉格反射器37允许在活性层27中产生的光穿过上分布式布拉格反射器37,同时反射从外部进入LED20的光,例如,从磷光体发射的光。因此,第一上分布式布拉格反射器37允许在活性层27中产生的光(诸如蓝光或者在UV范围内的光)穿过上分布式布拉格反射器37,并且反射在绿波长到红波长范围内的光,具体地说,反射在黄波长范围内的光。
图5是描绘了用于白光发光二极管封装件的磷光体的发光光谱的曲线图,图6是描绘了用于第一上分布式布拉格反射器37的反射光谱的一个示例的曲线图。如图5中示出的,用于发射白光的LED封装件的磷光体在绿波长到黄波长范围内展示出相对高的发射光谱。因此,如图6中所示,第一上分布式布拉格反射器37可以具有允许从LED发射的光穿过第一上分布式布拉格反射器37而反射从磷光体发射的光(即,在绿波长到黄波长范围内的光)的反射光谱。这种第一上分布式布拉格反射器37可以通过交替地堆叠具有不同折射率的材料层(例如,SiO2层和TiO2层或者Nb2O5层)而形成,从而形成层状结构。此外,第一上分布式布拉格反射器37可以通过设置每层的光学厚度而形成为具有期望的反射光谱。
第一上分布式布拉格反射器37还可以形成为覆盖台面侧壁并且可以通过覆盖除了电极焊盘33和35的上表面之外的LED20的上表面来保护LED20。
图7是根据本发明示例性实施例的其上安装有LED20的LED封装件的剖视图。
参照图7,LED封装件包括封装主体60、引线61a和61b、LED20以及成型构件63。封装主体60可以由塑料树脂形成。
封装主体60具有用于安装LED20的安装面M以及反射面R,从LED20发射的光由反射面R反射。LED20安装在安装面M上,并且经由结合线电连接到引线61a和61b。LED20可以通过粘合剂62结合到安装面M,粘合剂62可以通过使例如Ag环氧糊料固化而形成。
如图3所描述的,LED20可以包括下分布式布拉格反射器40、金属层45和/或第一上分布式布拉格反射器37。
LED封装件发射混合颜色,例如,白光。因此,LED封装件可以包括用于使从LED20发射的光的波长转换的磷光体。磷光体可以包含在成型构件63中,但是不限于此。
由于LED20包括下分布式布拉格反射器40,因此经由通过磷光体波长转换并且穿过LED20向安装面M引导的光由下分布式布拉格反射器40反射以发射到外部。因此,与没有下分布式布拉格反射器的传统的LED封装件相比,根据本示例性实施例的LED封装件具有相对较高的光发射效率。
此外,当LED20包括第一上分布式布拉格反射器37时,从磷光体发射的光可以由第一上分布式布拉格反射器37反射。因此,能够防止从磷光体发射的光进入LED20并且防止因此引起光学损失。
在本示例性实施例中,LED封装件描述成包括LED20和磷光体,以发射白光,但是本发明不限于此。用于发射白光的各种LED封装件在本领域是已知的,并且根据本示例性实施例的LED20可以应用于任何这样的LED封装件。
图8是根据本发明示例性实施例的具有分布式布拉格反射器的LED的剖视图。
参照图8,除了第二上分布式布拉格反射器39a和39b分别形成在电极焊盘33和35上之外,LED20a与参照图3描述的LED20总体上相似。第二上分布式布拉格反射器39a和39b形成在除了用于引线结合(未示出)的区域之外的电极焊盘33和35的上表面上。
第二上分布式布拉格反射器39a和39b反射外部的入射光,特别地,反射波长比在活性层27中产生的光的波长长并且是可见光光谱中的至少一部分的光。第二上分布式布拉格反射器39a和39b可以反射例如经由通过磷光体波长转换的光。
由于电极焊盘33和35可以由吸光金属形成,因此在活性层27中产生的光不通过电极焊盘33和35发射到外部。因此,第二上分布式布拉格反射器39a和39b不必须使在活性层27中产生的光穿过第二上分布式布拉格反射器39a和39b。这种第二上分布式布拉格反射器39a和39b可以通过交替堆叠具有不同折射率的材料层(例如,SiO2层和TiO2层或者Nb2O5层)来形成。此外,第二上分布式布拉格反射器39a和39b可以通过合适地设置每层的光学厚度而形成为具有期望的反射光谱。
图9是描绘了第二上分布式布拉格反射器39a和39b的反射光谱的一个示例的曲线图。
参照图9,第二上分布式布拉格反射器39a和39b对于在绿波长到红波长范围内的光展示出相对高的反射率,并且由于第二上分布式布拉格反射器39a和39b不必须使在蓝波长范围内的光穿过第二上分布式布拉格反射器39a和39b,因此还可以对在蓝波长范围内的光展示出相对高的反射率。
根据本示例性实施例的LED20a可以代替LED20安装在参照图7描述的LED封装件上。
在本示例性实施例中,LED20a还可以包括如参照图3所描述的第一上分布式布拉格反射器37。
图10是根据本发明示例性实施例的具有分布式布拉格反射器40的LED20b的剖视图。
参照图10,LED20b包括基底21、发光结构30、分布式布拉格反射器40、上绝缘层38和反射金属层41。此外,LED20b可以包括缓冲层23、透明电极31、第一电极焊盘33和第二电极焊盘35。
基底21、发光结构30、分布式布拉格反射器40、缓冲层23、透明电极31、第一电极焊盘33和第二电极焊盘35与参照图3描述的LED20的这些元件具有相似的构造,并且将在此省略其详细描述。
反射金属层41位于分布式布拉格反射器40下方。反射金属层41具有高的反射率并且可以是例如铝层或者银(Ag)层。反射金属层41反射具有大的入射角并且穿过分布式布拉格反射器40的入射光。此外,保护层43可以位于反射金属层41下方。保护层43覆盖反射金属层41,以防止由于反射金属层41的氧化或扩散导致反射金属层41变形。保护层43可以由金属或者绝缘材料形成。保护层43可以由金属形成,以提高热从LED的消散。
上绝缘层38可以位于发光结构30上。上绝缘层38覆盖发光结构30,以保护发光结构30不受外部环境因素影响。如示出的,上绝缘层38可以覆盖透明电极层31。此外,上绝缘层38可以覆盖通过台面蚀刻形成的第一导电类型半导体层25的暴露的表面以及台面侧壁。
上绝缘层38可以由透明材料(例如,SiO2)形成,这使得在活性层27中产生的光穿过上绝缘层38。另外,上绝缘层38可以是折射率沿远离发光结构30的方向按照渐变或逐步方式减小的折射率分级层。例如,当使用化学气相沉积(CVD)工艺形成上绝缘层38时,折射率分级层可以通过按照工艺参数(诸如沉积速率、温度、压力、反应气体流量和等离子体功率)的变化顺序地沉积密度相对高的层和密度相对低的层而形成。由于上绝缘层38的折射率沿远离发光结构30的方向朝着外表面逐渐减小,因此能够减小穿过上绝缘层38发射的光的全内反射。
透明电极层31可以由例如氧化铟锡(ITO)或者ZnO形成在第二导电类型半导体层29上形成。透明电极层31可以置于第二导电类型半导体层29和上绝缘层38之间。透明电极层31比第二导电类型半导体层29具有更小的比电阻,从而有助于电流扩展。透明电极层31可以通过热沉积、电子束沉积、离子束辅助沉积或者溅射而形成。这里,透明电极层31可以是具有相对低的折射率的低折射率层或者可以是折射率沿远离第二导电类型半导体层29的方向按照渐变或者逐步的方式减小的折射率分级层。
根据本示例性实施例的LED20b可以代替LED20安装在参照图7描述的LED封装件上。如图10中描述的,LED20b包括分布式布拉格反射器40、反射金属层41和上绝缘层38。另外,当上绝缘层38和/或透明电极层31是反射率分级层时,LED20b可以进一步展示出提高的光提取效率,从而进一步降低LED20b内部的光学损失。此外,与上面参照图8中的第二上分布式布拉格反射器39a和39b所描述的相似,上绝缘层38可以形成在第一电极焊盘33和第二电极焊盘35上。
图11是用于形成具有相对低的折射率的透明导电层(未示出)的电子束沉积设备50的示意性剖视图。
参照图11,电子束沉积设备包括真空室51、基底固定器55、旋转器52、轴53、电子束蒸发器57和源59,其中,真空室51形成有气体入口51a和气体出口51b。
基底10具有第二导电类型半导体层29,第二导电类型半导体层29通过在诸如蓝宝石基底的基底21上生长半导体层形成。基底10设置在基底固定器55上。通常,在基底固定器55上布置多个基底10,每个基底10设置成使得基底的上表面面对源59。换而言之,源59设置在与基底10的表面垂直且延伸到基底10的中心的线上。基底固定器55可以具有凹进的形状,以使得每个基底10相对于源59设置在垂直位置(由虚线表示)。此外,基底固定器55可以通过旋转器52旋转。即,旋转器52使轴53旋转,轴53继而使基底固定器55旋转。由于基底固定器55如上所述地旋转,因此透明电极层可以均匀地沉积在基底10上,具体地说,均匀地沉积在多个基底10上。
在本示例性实施例中,基底10还可以相对于源59以一定角度设置,而不是被设置在垂直位置(由虚线表示)。即,源59偏离与基底10的表面垂直且延伸到基底10的中心的线。当在沉积设备中设置多个基底10时,每个基底10可以相对于源59以相同的角度设置。
当利用电子束通过使源59蒸发而在基底10上沉积透明电极层时,透明电极层沿倾斜的方向沉积在基底10上,而不是垂直于基底10沉积。因此,与透明电极层在垂直位置沉积在基底10上的情况下相比,该透明电极层具有低密度,从而透明电极层的折射率会降低。因此,能够降低与在透明电极层和空气之间或者在透明电极层和上绝缘层38之间的界面处的全内反射相关的光学损失。
另外,在本示例性实施例中,透明电极层可以通过停止基底10的旋转或者改变基底10的旋转条件而不对称地沉积在基底10上,其中,基底10通过旋转器52而旋转。因此,能够沉积具有低折射率的透明电极层。
在本示例性实施例中,已经说明了电子束沉积设备50,以沉积透明电极层。然而,热沉积和离子束辅助沉积还可以在基底10相对于目标以一定角度设置的条件下或者调整基底10的旋转速度的条件下被执行。另外,对于相对于目标以一定角度设置的基底,还可以执行利用溅射沉积具有低折射率的透明电极层。
图12是上面参照图10和图11描述的根据本发明示例性实施例的透明导电层31的示例的剖视图。
参照图12,除了透明电极层31a是折射率分级层之外,本示例性实施例的透明电极层31a与参照图10描述的透明电极层31相似。特别地,透明电极层31a是折射率沿远离第二导电类型半导体层29的方向按照渐变或逐步的方式降低的折射率分级层。
透明电极层31a可以利用热沉积、电子束沉积、离子束辅助沉积或者溅射形成。在这种情况下,透明电极层31a可以通过按照工艺参数(诸如沉积速率、温度、压力、反应气体流量和等离子体功率)的变化顺序地沉积密度相对高的层和密度相对低的层而形成为折射率分级层。由于透明电极层31a的折射率从第二导电类型半导体层29朝着外部逐渐减小,因此能够减小穿过第二导电类型半导体层29发射的光的全内反射。
如此,根据本发明的示例性实施例,LED可以包括对在可见光谱的宽波长范围内的光展示出相对高的反射率的分布式布拉格反射器,由此提高用于发射混合颜色(例如,白光)的LED封装件的光发射效率。另外,LED可以通过交替地堆叠SiO2/Nb2O5以形成分布式布拉格反射器来降低分布式布拉格反射器的光学吸收,因此增加组成分布式布拉格反射器的层的数量,同时在LED封装件中安装LED之后保持高的反射率。此外,LED可以包括在分布式布拉格反射器下方的金属层,由此提高热从LED的消散。此外,LED可以包括位于发光结构上或者位于电极焊盘的上表面上的上分布式布拉格反射器,由此减小从外部进入LED的光的光学损失。此外,LED可以包括位于分布式布拉格反射器的下表面上的保护层和反射金属层,由此防止当LED安装在封装件上时分布式布拉格反射器和反射金属层的变形。另外,上绝缘层和/或透明导电层可以是反射率分级层,由此提高LED的光提取效率。
尽管已经结合附图参照一些示例性实施例说明了本发明,但是本领域技术人员将清楚的是,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,可对本发明做出各种修改和改变。此外,应理解的是,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,特定实施例的一些特征还可以应用于其它实施例。因此,应理解的是,仅通过举例说明的方式提供了实施例,并且给出这些实施例以提供本发明的全部公开且向本领域技术人员提供本发明的完整理解。因此,如果修改和改变落在权利要求及其等同物的范围内,则本发明旨在覆盖这些修改和改变。
Claims (21)
1.一种发光二极管,包括:
发光结构,布置在基底的第一表面上,所述发光结构包括:第一导电类型半导体层;第二导电类型半导体层;活性层,置于第一导电类型半导体层和第二导电类型半导体层之间;
第一分布式布拉格反射器,布置在基底的与第一表面相对的第二表面上,第一分布式布拉格反射器用于反射从所述发光结构发射的光;
第二分布式布拉格反射器,布置在发光结构上,第二分布式布拉格反射器用于使得在活性层中产生的光穿过第二分布式布拉格反射器并且反射外部光,所述外部光包括比在活性层中产生的光的波长长并且位于可见光光谱的至少一部分区域内的光,
其中,第一分布式布拉格反射器对在蓝波长范围内的第一波长的光、在绿波长范围内的第二波长的光以及在红波长范围内的第三波长的光包括至少90%的反射率,
其中,第一分布式布拉格反射器包括层状结构,所述层状结构包括交替堆叠的SiO2层和Nb2O5层,
其中,第二分布式布拉格反射器反射在至少黄光的波长范围内的光,
其中,发光结构包括由第二导电类型半导体层和活性层形成的台面侧壁,台面侧壁设置在第一导电类型半导体层上,
其中,第二分布式布拉格反射器覆盖台面侧壁。
2.如权利要求1所述的发光二极管,其中,第一分布式布拉格反射器包括至少25对SiO2/Nb2O5层。
3.如权利要求2所述的发光二极管,其中,第一分布式布拉格反射器的SiO2层直接接触基底的第二表面。
4.如权利要求3所述的发光二极管,其中,第一分布式布拉格反射器包括作为与直接接触基底的第二表面的SiO2层相对的最下层的SiO2层。
5.如权利要求1所述的发光二极管,所述发光二极管还包括金属层,其中,第一分布式布拉格反射器布置在基底和金属层之间。
6.如权利要求1所述的发光二极管,所述发光二极管还包括:
第一电极焊盘,电连接到第一导电类型半导体层;
第二电极焊盘,电连接到第二导电类型半导体层;
第三分布式布拉格反射器,布置在第一电极焊盘和第二电极焊盘中的至少一个上,第三分布式布拉格反射器反射外部光。
7.如权利要求6所述的发光二极管,其中,第三分布式布拉格反射器用于反射在至少黄光的波长范围内的光。
8.一种发光二极管,包括:
发光结构,布置在基底的第一表面上,所述发光结构包括:第一导电类型半导体层;第二导电类型半导体层;活性层,置于第一导电类型半导体层和第二导电类型半导体层之间;
绝缘层,布置在发光结构上;
第一分布式布拉格反射器,布置在基底的与所述第一表面相对的第二表面上,第一分布式布拉格反射器用于反射从所述发光结构发射的光并且对在蓝波长范围内的第一波长的光、对在绿波长范围内的第二波长的光以及对在红波长范围内的第三波长的光包括至少90%的反射率;
反射金属层,其中,第一分布式布拉格反射器布置在基底和反射金属层之间;以及
第二分布式布拉格反射器,布置在发光结构上,第二分布式布拉格反射器用于使得在活性层中产生的光穿过第二分布式布拉格反射器并且反射外部光,所述外部光包括比在活性层中产生的光的波长长并且位于可见光光谱的至少一部分区域内的光,
其中,第二分布式布拉格反射器反射在至少黄光的波长范围内的光,
其中,发光结构包括由第二导电类型半导体层和活性层形成的台面侧壁,台面侧壁设置在第一导电类型半导体层上,
其中,第二分布式布拉格反射器覆盖台面侧壁。
9.如权利要求8所述的发光二极管,其中,第一分布式布拉格反射器包括层状结构,所述层状结构包括交替堆叠的SiO2层以及TiO2层和Nb2O5层中的至少一层。
10.如权利要求8所述的发光二极管,其中,第一分布式布拉格反射器包括至少25对SiO2/Nb2O5层。
11.如权利要求8所述的发光二极管,其中,第一分布式布拉格反射器的SiO2层直接接触基底的第二表面。
12.如权利要求11所述的发光二极管,其中,第一分布式布拉格反射器包括作为与直接接触基底的第二表面的SiO2层相对的最下层的SiO2层。
13.如权利要求8所述的发光二极管,所述发光二极管还包括保护层,其中,反射金属层布置在第一分布式布拉格反射器和保护层之间。
14.如权利要求8所述的发光二极管,其中,绝缘层包括折射率分级层,所述折射率分级层的折射率沿远离发光结构的方向按照逐渐或逐步的方式减小。
15.如权利要求14所述的发光二极管,其中,绝缘层包括SiO2。
16.如权利要求8所述的发光二极管,所述发光二极管还包括置于第二导电类型半导体层和绝缘层之间的透明导电层。
17.如权利要求16所述的发光二极管,其中,透明导电层包括折射率分级层,所述折射率分级层的折射率沿远离第二导电类型半导体层的方向按照逐渐或逐步的方式减小。
18.如权利要求17所述的发光二极管,其中,透明导电层包括氧化铟锡或ZnO。
19.如权利要求16所述的发光二极管,其中,透明导电层利用包括热沉积、电子束沉积、离子束辅助沉积或溅射的沉积工艺形成在基底上,
其中,在沉积工艺期间,基底相对于源或目标以一定角度设置,在成角度的基底上形成的透明导电层包括比通过在相对于源或目标以垂直位置设置的基底上沉积而形成的透明导电层的折射率低的折射率。
20.一种发光二极管封装件,包括:
安装面;
根据权利要求1的发光二极管,布置在安装面上;
磷光体,转换从发光二极管发射的光的波长。
21.如权利要求20所述的发光二极管封装件,所述发光二极管封装件还包括将发光二极管结合到安装面的Ag环氧树脂。
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