CN103456874A

CN103456874A - 一种可三维出光的led器件及其制作方法

Info

Publication number: CN103456874A
Application number: CN2013103668443A
Authority: CN
Inventors: 张日光; 林胜; 张耀华; 杜元宝
Original assignee: NINGBO SUNPU-OPTO SEMICONDUCTOR Co Ltd
Current assignee: NINGBO SUNPU-OPTO SEMICONDUCTOR Co Ltd
Priority date: 2013-08-21
Filing date: 2013-08-21
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2033-08-21
Also published as: CN103456874B

Abstract

本发明实施例提供的可三维出光的LED器件及制作方法，包括：透明基板，所述透明基板具有镂空区域；位于所述透明基板上的第一电极和第二电极，且所述第一电极和第二电极相对设置在所述镂空区域的两侧；固定在所述镂空区域的LED光源，所述LED光源的一端与所述第一电极电连接，另一端与所述第二电极电连接。由于所述LED光源发出的光不必再经过反射层、反射碗或散热器等的反射，减少了光在反射过程中的损失以及热量的产生，提高了所述LED器件的出光效率、出光均匀性和显色指数，延长了所述LED光源以及所述LED器件的实用寿命。

Description

一种可三维出光的LED器件及其制作方法

技术领域

本发明涉及半导体照明领域，更具体地说，涉及一种可三维出光的LED器件及其制作方法。

背景技术

发光二极管（Light Emitting Diode，简称LED），是一种能够将电能转化为可见光的固态半导体器件，具有寿命长、光效高、辐射低、功耗低、安全环保无毒害等优点。

LED光源的发光部位为PN结，所述PN结为三维发光体，但是，现有的LED器件为了聚光或散热，在所述PN结的背面设置了反射层、反射碗或散热器等，限制了LED器件的发光角度，使得现有的LED器件多为一维或者二维平面出光。

由于所述LED光源的背面设置有反射层、反射碗或散热器等，因此，所述LED光源面向散热器或反射层一侧出射的光，需要经过多次反射才能射出，在此过程中，有一部分光被吸收转换为热量，有一部分光因全反射而射回LED器件的内部，从而造成了一维或者二维平面出光的LED器件出光效率低、寿命短的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种可三维出光的LED器件及其制作方法，以解决现有的一维或者二维平面出光的LED出光效率低、寿命短的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种可三维出光的LED器件，包括：

透明基板，所述透明基板具有镂空区域；

位于所述透明基板上的第一电极和第二电极，且所述第一电极和第二电极相对设置在所述镂空区域的两侧；

固定在所述镂空区域的LED光源，所述LED光源的一端与所述第一电极电连接，另一端与所述第二电极电连接。

优选的，所述透明基板包括：

第一透明基板，所述第一透明基板具有第一镂空区域；

覆盖在所述第一透明基板表面的透明导电层，所述透明导电层包括相对设置在所述镂空区域的两侧的第一透明导电层和第二透明导电层；

覆盖在所述透明导电层表面且具有第二镂空区域的第二透明基板，所述第二镂空区域覆盖所述第一镂空区域、设置所述第一电极和第二电极的区域。

优选的，所述第一透明导电层与所述第一电极电连接，所述第二透明导电层与所述第二电极电连接。

优选的，所述第一透明导电层、第二透明导电层、第一电极和第二电极的材料均为ITO材料。

优选的，所述的LED器件，还包括：

位于所述基板上的第一引出电极和第二引出电极，所述第一引出电极与所述第一电极电连接，所述第二引出电极与所述第二电极电连接。

优选的，所述LED光源，包括：透明衬底、N型半导体层、有源层、P型半导体层、P型电极和N型电极，其中，所述P型电极与所述第一电极电连接，所述N型电极与所述第二电极电连接。

优选的，所述透明基板为U型透明基板。

一种可三维出光的LED器件的制作方法，包括：

提供透明基板，所述透明基板具有镂空区域；

在所述透明基板上设置第一电极和第二电极，所述第一电极和第二电极相对设置在所述镂空区域的两侧；

将LED光源固定在所述镂空区域，使所述LED光源的一端与所述第一电极电连接，另一端与所述第二电极电连接。

优选的，所述透明基板的制作过程，包括：

提供第一透明基板，所述第一透明基板具有第一镂空区域；

在所述第一透明基板的表面形成第一透明导电层和第二透明导电层，使所述第一透明导电层与所述第一电极电连接，所述第二透明导电层与所述第二电极电连接；

在所述第一透明导电层和第二透明导电层的表面覆盖具有第二镂空区域的第二透明基板，其中，所述第二镂空区域覆盖所述第一镂空区域、设置所述第一电极和第二电极的区域。

优选的，所述制作方法，还包括：形成第一引出电极和第二引出电极，使所述第一引出电极与所述第一电极电连接，所述第二引出电极与所述第二电极电连接。

与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：

本发明提供的可三维出光的LED器件及制作方法，所述LED光源固定在所述透明基板的镂空区域，即所述LED光源的背面不再设置反射层、反射碗或散热器等，因此，所述LED器件的正面和背面可直接出光，此外，由于所述基板为透明基板，因此，所述LED器件侧面的出光率也较高，从而可以实现所述LED器件的三维出光，并且，由于所述LED光源发出的光不必再经过反射层、反射碗或散热器等的反射，减少了光在反射过程中的损失以及热量的产生，提高了所述LED器件的出光效率、出光均匀性和显色指数，延长了所述LED光源以及所述LED器件的实用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的可三维出光的LED器件结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的可三维出光的LED器件剖面结构示意图；

图3为本发明实施例一提供的透明导电层和电极的剖面结构示意图；

图4为本发明实施例二提供的可三维出光的LED器件制作方法的流程图。

具体实施方式

正如背景技术所述，现有的一维或者二维平面出光的LED器件，存在出光效率低、寿命短的问题，而造成这种问题的原因主要是，所述LED光源的背面设置有反射层、反射碗或散热器等，使得所述LED光源面向散热器或反射层一侧出射的光，需要经过多次反射才能射出，在此过程中，有一部分光被吸收转换为热量，有一部分光因全反射而射回LED器件的内部，从而造成了一维或者二维平面出光的LED器件出光效率低、寿命短的问题。

基于此，本发明提供了一种可三维出光的LED器件及其制作方法，以克服现有技术存在的上述问题，包括：

透明基板，所述透明基板具有镂空区域；

以上是本发明的核心思想，为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

下面通过几个实施例详细描述。

实施例一

本实施例提供了一种可三维出光的LED器件，如图1所示，包括：透明基板1、第一电极2、第二电极3和LED光源4，其中，

所述透明基板1为具有镂空区域10的透明基板，虚线内的区域即所述镂空区域10，本实施例中，所述透明基板为U型透明基板，在其他实施例中，所述透明基板还可以为口字型或回字型等，本发明对此并不做限定。

所述第一电极2和第二电极3位于所述透明基板1上，且所述第一电极2和第二电极3相对设置在所述镂空区域10的两侧；

所述LED光源4固定在所述镂空区域10，即所述LED光源4的两端固定在所述透明基板1上，所述LED光源4的其他部分位于所述镂空区域10，且所述LED光源4的一端与所述第一电极2电连接，另一端与所述第二电极3电连接。

如图2所示，所述透明基板1，包括：

第一透明基板11，所述第一透明基板11具有第一镂空区域，所述第一镂空区域即所述镂空区域10。

覆盖在所述第一透明基板11表面的透明导电层，所述透明导电层，包括：第一透明导电层121和第二透明导电层122，所述第一透明导电层121和第二透明导电层122相对设置在所述第一镂空区域的两侧。

覆盖在所述第一透明导电层121和第二透明导电层122表面且具有第二镂空区域的第二透明基板13，所述第二镂空区域覆盖所述第一镂空区域、设置所述第一电极2和第二电极3的区域。

本实施例中，如图3所示，多个所述第一电极2设置在所述第一透明导电层121的表面，相应地，多个所述第二电极3设置在所述第二透明导电层122的表面，并且，所述第一透明导电层121与所述第一电极2电连接，所述第二透明导电层122与所述第二电极3电连接。所述第一电极2或第二电极3的间距可以相等或不等，优选为相等。

其中，所述第一透明基板11和第二透明基板13均为U型透明基板，所述第一透明导电层121、第二透明导电层122、第一电极2和第二电极3的材料均为ITO（氧化铟锡）材料，由于ITO是透明导电材料，透射率高达95%以上，因而不会影响所述LED光源的出光效率。

本实施例中，所述LED光源4，包括：透明衬底、N型半导体层、有源层、P型半导体层、P型电极和N型电极，由此可知，所述LED光源4的一端与所述第一电极2电连接，即所述P型电极与所述第一电极2电连接，另一端与所述第二电极3电连接，即所述N型电极与所述第二电极3电连接。

其中，所述P型电极与所述第一电极2之间，以及所述N型电极与所述第二电极3之间，通过金球键合，形成电连接，这是因为金和ITO材料都具有很好的附着性，且肖特基势垒都很低，从而可以使电极之间的接触面形成良好的欧姆接触。由于所述LED光源4不具有反射层，所述透明衬底背离有源层的背面也不具有任何反射材料，因此，所述LED光源4的正面、背面和侧面均可出光，即所述LED光源4为三维发光体。

本实施例中，多个所述LED光源4均匀设置在所述基板上，多个所述LED光源4的PN结的方向相同，即同时面向基板或同时背离基板，且所述多个LED光源4之间为并联，当然，在其他实施例中，所述LED光源4也可以为一个，相应地，第一电极2和第二电极3的个数也为一个。所述多个LED光源4可以是具有相同或者不同发光色的LED光源，例如，可以为蓝光、紫外光或者其他单色光；也可以是红、蓝、绿三基色或者多基色混合，以得到白光或者不同色的混合光，其中，选用不同数量的多种发光色的LED光源4并配合多种荧光粉组合方案可得到高显色指数的白光，这在通用照明时代具有重要应用价值。

本实施例中，所述可三维出光的LED器件，如图1所示，还包括：位于所述透明基板1上的第一引出电极51和第二引出电极52，具体的，所述第一引出电极51和第二引出电极52位于所述第一透明基板11和第二透明基板13之间，且所述第一引出电极51与所述第一电极2电连接，所述第二引出电极52与所述第二电极3电连接。由于所述第一电极2与所述LED光源的P型电极电连接，因此，所述第一引出电极51与所述LED光源的P型电极电连接，同理，所述第二引出电极52与所述LED光源的N型电极电连接，即所述第一引出电极51和第二引出电极52的一端与所述LED光源电连接，另一端与外部电路连接，用于为所述LED光源提供电源。

本实施例提供的可三维出光的LED器件，所述LED光源固定在所述透明基板的镂空区域，即所述LED光源的背面不再设置反射层、反射碗或散热器等，因此，所述LED器件的正面和背面可直接出光，此外，由于所述基板为透明基板，因此，所述LED器件侧面的出光率也较高，从而可以实现所述LED器件的三维出光，并且，由于所述LED光源发出的光不必再经过反射层、反射碗或散热器等的反射，减少了光在反射过程中的损失以及热量的产生，提高了所述LED器件的出光效率、出光均匀性和显色指数，延长了所述LED光源以及所述LED器件的实用寿命。

实施例二

本实施例提供了一种可三维出光的LED器件的制作方法，流程图如图4所示，包括：

S401：提供透明基板，所述透明基板具有镂空区域。

所述透明基板，优选为U型透明基板，由软玻璃、硬玻璃、石英玻璃、透明陶瓷或塑料等材料制成，所述透明基板具有镂空区域，优选的，所述镂空区域位于所述U型基板的中间区域。

S402：在所述透明基板上设置第一电极和第二电极，所述第一电极和第二电极相对设置在所述镂空区域的两侧。

所述第一电极和第二电极优选为ITO电极，相对设置在所述镂空区域的两侧。

S403：将LED光源固定在所述镂空区域，使所述LED光源的一端与所述第一电极电连接，另一端与所述第二电极电连接。

所述LED光源固定在所述镂空区域，即所述LED光源的两端固定在所述透明基板上，所述LED光源的其他部分位于所述镂空区域，其中，可以采用高温胶、塑料、银浆或低熔点的玻璃等，使所述LED光源的两端固定在所述透明基板上，并使所述LED光源的一端与所述第一电极电连接，另一端与所述第二电极电连接，即使所述LED光源的P型电极与所述第一电极电连接，N型电极与所述第二电极电连接。

本实施例中，所述可三维出光的LED器件的制作方法，还包括：

S404：在所述基板上形成第一引出电极和第二引出电极，使所述第一引出电极与所述第一电极电连接，所述第二引出电极与所述第二电极电连接。

由于所述LED光源的P型电极与所述第一电极电连接，N型电极与所述第二电极电连接，因此，所述第一引出电极与所述LED光源的P型电极电连接，所述第二引出电极与所述N型电极电连接，用于将所述LED光源与外部电路电连接。

本实施例中，所述透明基板的制作过程，包括：

S4011：提供第一透明基板，所述第一透明基板具有第一镂空区域。

所述第一透明基板为U型透明基板，所述第一镂空区域即为所述透明基板的镂空区域。

S4012：在所述第一透明基板的表面形成第一透明导电层和第二透明导电层，使所述第一透明导电层与所述第一电极电连接，所述第二透明导电层与所述第二电极电连接。

本实施例中，可以采用蒸镀的方法，也可以采用溅射等方法，在所述第一透明基板的表面形成所述第一透明导电层和第二透明导电层，并使所述第一透明导电层与所述第一电极电连接，所述第二透明导电层与所述第二电极电连接。其中，所述第一透明导电层、第二透明导电层、第一电极和第二电极的材料均为ITO材料，由于ITO是透明导电材料，透射率高达90%以上，因而不会影响所述LED光源的出光效率。

S4013：在所述第一透明导电层和第二透明导电层的表面覆盖具有第二镂空区域的第二透明基板，其中，所述第二镂空区域覆盖所述第一镂空区域、设置所述第一电极和第二电极的区域。

在所述第一透明导电层和第二透明导电层的表面覆盖第二透明基板，通过压合技术将所述第一透明导电层和第二透明导电层压合于所述第一透明基板和第二透明基板之间。所述第二透明基板为具有第二镂空区域的U型透明基板，其中，所述第二镂空区域覆盖所述第一镂空区域、设置所述第一电极和第二电极的区域。

本实施例提供的可三维出光的LED的制作方法，将所述LED光源固定在所述透明基板的镂空区域，即所述LED光源的背面不再设置反射层、反射碗或散热器等，因此，所述LED器件的正面和背面可直接出光，此外，由于所述基板为透明基板，因此，所述LED器件侧面的出光率也较高，从而可以实现所述LED器件的三维出光，并且，由于所述LED光源发出的光不必再经过反射层、反射碗或散热器等的反射，减少了光在反射过程中的损失以及热量的产生，提高了所述LED器件的出光效率、出光均匀性和显色指数，延长了所述LED光源以及所述LED器件的实用寿命。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种可三维出光的LED器件，其特征在于，包括：

透明基板，所述透明基板具有镂空区域；

2.根据权利要求1所述的LED器件，其特征在于，所述透明基板包括：

第一透明基板，所述第一透明基板具有第一镂空区域；

位于所述第一透明基板表面的透明导电层，所述透明导电层包括相对设置在所述镂空区域的两侧的第一透明导电层和第二透明导电层；

3.根据权利要求2所述的LED器件，其特征在于，所述第一电极与所述第一透明导电层电连接，所述第二电极与所述第二透明导电层电连接。

4.根据权利要求3所述的LED器件，其特征在于，所述第一透明导电层、第二透明导电层、第一电极和第二电极的材料均为ITO材料。

5.根据权利要求1或4所述的LED器件，其特征在于，还包括：

6.根据权利要求5所述的LED器件，所述LED光源，包括：透明衬底、N型半导体层、有源层、P型半导体层、P型电极和N型电极，其特征在于，所述P型电极与所述第一电极电连接，所述N型电极与所述第二电极电连接。

7.根据权利要求1所述的LED器件，其特征在于，所述透明基板为U型透明基板。

8.一种可三维出光的LED器件的制作方法，其特征在于，包括：

提供透明基板，所述透明基板具有镂空区域；

将LED光源固定在所述镂空区域，所述LED光源的一端与所述第一电极电连接，另一端与所述第二电极电连接。

9.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于，所述透明基板的制作过程，包括：

提供第一透明基板，所述第一透明基板具有第一镂空区域；

在所述第一透明基板的表面形成第一透明导电层和第二透明导电层；

在所述第一透明导电层和第二透明导电层的表面覆盖具有第二镂空区域的第二透明基板，所述第二镂空区域覆盖所述第一镂空区域、设置所述第一电极和第二电极的区域。

10.根据权利要求8或9所述的制作方法，其特征在于，还包括：形成第一引出电极和第二引出电极，使所述第一引出电极与所述第一电极电连接，所述第二引出电极与所述第二电极电连接。