CN103078023A - 一种双反射发光二极管 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发光二极管，包括从上到下依次排列的P电极、电流扩展层、P型层和有源层，从所述P电极的下表面到所述有源层的上表面之间的不同高度上分别设有第一光线反射面和第二光线反射面。本发明利用光在两个反射面之间不断反射以及散射，增加了发光二极管的出光效率。

Description

一种双反射发光二极管

技术领域

本发明涉及发光二极管技术领域，特别涉及一种带反射结构的发光二极管。

背景技术

LED芯片结构表面的金属电极能使电流更好地扩展，但是其光子位于光射出的路径上时会被接触的金属吸收或反射，反射回去的光子有被吸收的可能，不利于提高光输出效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种通过设置双反射层来增大出光率的发光二极管。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种发光二极管，包括从上到下依次排列的P电极、电流扩展层、P型层和有源层，从所述P电极的下表面到所述有源层的上表面之间的不同高度上分别设有第一光线反射面和第二光线反射面。

本发明的有益效果是：利用光在两个反射面之间不断反射以及散射，增加出光效率。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步，所述第一光线反射面位于所述P电极的下表面与所述电流扩展层的上表面之间，所述第二光线反射面位于所述电流扩展层的下表面与所述P型层的上表面之间。采用上述进一步方案的有益效果是将第一光线反射面和第二光线反射面设置在该处是本发明的一种优选实施方式，利用电流扩展层实现了双反射，既具有较好的提高出光率的效果，又便于实施。

更进一步，所述第一反射面为布拉格反射层。采用上述进一步方案的有益效果是作为本领域常用的技术手段，本领域技术人员实施起来较容易。

再进一步，所述布拉格反射层的面积大于等于所述P电极的下表面的面积且小于所述电流扩展层的上表面的面积，所述P电极的下表面在所述布拉格反射层上的投影完全落入该布拉格反射层的面积之内。采用上述进一步方案的有益效果是将该布拉格反射层放置于P电极的正下方，且使投影面落入布拉格反射层内，该布拉格反射层的面积不能小于P电极下表面的面积，否则P电极下方未挡住光线会被电极材料所吸收；又因为布拉格反射层的绝缘作用，布拉格反射层的面积不能大到铺满整个层。

更进一步，所述第二反射面为所述P型层的上表面，且所述P型层的上表面为粗糙表面。采用上述进一步方案的有益效果是虽然可能不如在该处新增一层布拉格反射层效果好，但这种方式的优点是非常方便易于实施，实施成本低。

进一步，所述第一光线反射面位于所述电流扩展层的下表面与所述P型层的上表面之间，所述第二光线反射面位于所述P型层的下表面和所述有源层的上表面之间。采用上述进一步方案的有益效果是作为本发明另一种优选实施方式，利用P型层实现了双反射，既具有较好的提高出光率的效果，又便于实施。

更进一步，所述第一反射面为布拉格反射层。采用上述进一步方案的有益效果是作为本领域常用的技术手段，本领域技术人员实施起来较容易。

再进一步，所述布拉格反射层的面积大于等于所述P电极的下表面的面积且小于所述电流扩展层的下表面的面积，所述P电极的下表面在所述布拉格反射层上的投影完全落入该布拉格反射层的面积之内。采用上述进一步方案的有益效果是将该布拉格反射层放置于P电极的正下方，且使投影面落入布拉格反射层内，该布拉格反射层的面积不能小于P电极下表面的面积；又因为布拉格反射层的绝缘作用，布拉格反射层的面积不能大到铺满整个层。

更进一步，所述P型层和所述有源层之间还设有电子阻挡层；所述第二光线反射面为所述电子阻挡层的上表面。采用上述进一步方案的有益效果是由于很多发光二极管是带有电子阻挡层的，而这一电子阻挡层本身都是惨Al的，具备反射效果，那么就可以直接将电子阻挡层的上表面作为第二光线反射面，无需重新制作第二光线反射面，实施容易成本低。

附图说明

图1为一般发光二极管结构示意图；

图2为本发明实施例1的两层光线反射面位置示意图；

图3为本发明实施例2的两层光线反射面位置示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

101、P电极，102、电流扩展层，103、P型层，104、电子阻挡层，105、有源层，106、N型层，107、非掺杂GaN层，108、缓冲层，109、衬底，110、反射层，111、金属层，112、N电极；

201、保护层；

301、第一光线反射面，302、第二光线反射面。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

图1给出了一种常见发光二极管的结构，从上到下依次包括：P电极101、电流扩展层102、P型层103、电子阻挡层104、有源层105、N型层106、非掺杂GaN层107、缓冲层108、衬底109、反射层110、金属层111和位于N型层106上的N电极112；以及位于外部的保护层201。图1列出的发光二极管的各层结构比较全，有的层不是必须要有的，例如有些发光二极管可能省略电子阻挡层104。

本发明的发明点是，从所述P电极101的下表面到所述有源层105的上表面之间分别设有第一光线反射面301和第二光线反射面302。也就是说，从有源层105(即发光层)向上一直到P电极101的下表面这段区域里，设有两个光线反射面，这两个光线反射面分别位于不同的高度上。在这两个光线反射面的共同作用下，光线在第一光线反射面301和第二光线反射面302之间可以不断反射，使出光效率最大化。

本发明的优选实施方式有两种：

实施例1：如图2所示，利用电流扩展层102进行双反射。

第一光线反射面301位于P电极101的下表面与电流扩展层102的上表面之间，第二光线反射面302位于电流扩展层102的下表面与P型层103的上表面之间。

第一光线反射面301的优选实施方式是在P电极101的下表面和电流扩展层102的上表面之间新增加的一层布拉格反射层，即SiO2和TiO2交替组合的多层结构，这样的反射效果最好。或者，第一光线反射面301也可以是全方位反射层、还可以是新增的一层Ag或Al，其反射效果也较好；还或者，第一反射面301还可以本身就具有反射结构和电极的功能，例如P电极101的下表面是具有反射效果的金属，那么也可以直接将P电极101的下表面作为第一光线反射面301。

这里需要进一步说明，如果是第一光线反射面301如果是新增的一层布拉格反射层，要注意如下两点，一是该布拉格反射层的面积要大于等于所述P电极101的下表面的面积且小于所述电流扩展层102的上表面的面积，二是P电极101的下表面在该新增布拉格反射层上的投影完全落入该布拉格反射层的面积之内。其目的是，新增的布拉格反射层必须要挡住P电极101的下表面，防止从P电极101的下表面处漏光；且又因为布拉格反射层是绝缘的，因此又不能铺满整个电流扩展层102的上表面，否则电流将被绝缘而无法流向。因此优选方案是面积稍大于P电极101的下表面面积。

第二光线反射面302优选实施方式是将P型层103的上表面做粗化来得到，使P型层103的上表面变成粗糙表面，只要达到反射的效果就可以，其优点是实施方便且成本较低。当然，第二光线反射面302也可以是单独增加的一层反射层，例如布拉格反射层，但实施起来成本略高。

实施例2：如图3所示，利用P型层103进行双反射。

第一光线反射面301位于电流扩展层102的下表面与P型层103的上表面之间，第二光线反射面302位于P型层103的下表面和有源层105的上表面之间。

第一光线反射面301的优选实施方式也是一层新增的布拉格反射层；如果是这样的话，也进一步优选类似实施例1中的描述方案，即新增的布拉格反射层的面积大于等于P电极101的下表面的面积且小于电流扩展层102的下表面的面积，P电极101的下表面在布拉格反射层上的投影完全落入该布拉格反射层的面积之内。说明同前，不在赘述。

第二光线反射面302当然也可以是一层新增的布拉格反射层，但这里需要提的是第二光线反射面302的一种便于实施的情况，对于本领域技术人员而言，很多的发光二极管在P型层103和有源层105之间还设有电子阻挡层104，这层电子阻挡层104本身大都是掺有Al的，本领域常用的电子阻挡层104一般为铝镓氮层，因此就可以将电子阻挡层104的上表面直接作为第二光线反射面302，无疑这种方式更为简单易行，实施起来成本较低；

上述实施例1、2作为优选实施方式主要利用单独一层内实现了双反射，而从可以实施角度来讲，还可以还选择这样的实施方式：在P电极101的下表面和电流扩展层102的上表面之间增加一层布拉格反射层作为第一光线反射面301，P型层103的下表面和有源层105的上表面之间增加一层布拉格反射层作为第二光线反射面302，这种实施方式利用电流扩展层102和P型层103共同进行双反射。但由于利用了两层，光的行程较长，存在被吸收现象，出光效果不如实施例1、实施例2好；另外还有一种可能，即某层光线反射面设置在现有某一层的中间，例如将一层布拉格反射层设置在P型层中间的高度上作为第二光线反射面302，也就是说第二光线反射面302将P型层分成上半部和下半部，这也是一种实施方式，虽然也能实现双反射提高出光率，但具体实施过程较复杂，成本也比较高，出光效果却不比现有的好，因此一般还是向实施例1、2那样，优选将两个光线反射面设置在现有各层的上下表面上，因此本自然段提到的两种可选实施方式仅作为两种扩展的、可实施的实施例。

还可以将实施例1和实施例2结合起来同时使用，即电流扩展层上下表面具有双反射结构，同时，P型层上下表面也具有双反射结构，可更好的提高出光效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种发光二极管，包括从上到下依次排列的P电极、电流扩展层、P型层和有源层，其特征在于：从所述P电极的下表面到所述有源层的上表面之间的不同高度上分别设有第一光线反射面和第二光线反射面。

2.根据权利要求1所述一种发光二极管，其特征在于：所述第一光线反射面位于所述P电极的下表面与所述电流扩展层的上表面之间，所述第二光线反射面位于所述电流扩展层的下表面与所述P型层的上表面之间。

3.根据权利要求2所述一种发光二极管，其特征在于：所述第一反射面为布拉格反射层。

4.根据权利要求3所述一种发光二极管，其特征在于：所述布拉格反射层的面积大于等于所述P电极的下表面的面积且小于所述电流扩展层的上表面的面积，所述P电极的下表面在所述布拉格反射层上的投影完全落入该布拉格反射层的面积之内。

5.根据权利要求2所述一种发光二极管，其特征在于：所述第二反射面为所述P型层的上表面，且所述P型层的上表面为粗糙表面。

6.根据权利要求1所述一种发光二极管，其特征在于：所述第一光线反射面位于所述电流扩展层的下表面与所述P型层的上表面之间，所述第二光线反射面位于所述P型层的下表面和所述有源层的上表面之间。

7.根据权利要求6所述一种发光二极管，其特征在于：所述第一反射面为布拉格反射层。

8.根据权利要求7所述一种发光二极管，其特征在于：所述布拉格反射层的面积大于等于所述P电极的下表面的面积且小于所述电流扩展层的下表面的面积，所述P电极的下表面在所述布拉格反射层上的投影完全落入该布拉格反射层的面积之内。

9.根据权利要求6所述一种发光二极管，其特征在于：所述P型层和所述有源层之间还设有电子阻挡层；所述第二光线反射面为所述电子阻挡层的上表面。

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