CN103843466B - 具有反射表面区域的半导体发光装置 - Google Patents

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Abstract

一种半导体发光装置（11）具有装配有至少一个半导体光源（17）的基片（12），其中基片（12）的至少一个反射表面区域（16a，16b）上涂装有反射光的涂层（15），并且其中该反射光的涂层（15）具有以增强反射的形式涂覆的铝载体。一种用于制造半导体发光装置（11）的方法，其中，该方法至少具有以下步骤：提供基片（12）；利用以增强反射的形式涂覆的铝载体（15）涂覆该基片（12）的至少一个反射表面区域（16a，16b）；以及为该基片（12）装配至少一个半导体光源（17）。

Description

具有反射表面区域的半导体发光装置
技术领域
本发明涉及一种半导体发光装置，其具有装配有至少一个半导体光源的基片，其中，基片的至少一个反射表面区域上涂装有反射光的涂层。本发明也涉及一种用于制造这种半导体发光装置的方法。本发明能够特别有利地用于发光模块、特别是用于一般照明的领域。
背景技术
典型地具有装配有发光二极管的基片的发光模块(特别是所谓的“光引擎LightEngine”)的光输出耦合可能受到基片的欠缺的反射率的限制。为了在这种发光模块中实现较高的光输出耦合等级，基片可以涂覆有反射光的涂层。
因此已公开的是，在装配了发光二极管并与其相接触后，除发光二极管外还利用硅树脂浇铸基片，其中，在硅树脂中存在例如二氧化钛的反射性的填充材料。其中，基于由硅树脂喷射注塑装置和由此造成的光损失对发光二极管的放射上表面造成的污染而通常会产生问题。此外还可能取决于上表面的粗糙度和上表面能量地而出现一定的基片区域未连接成片的情况。也有可能出现、特别是在应用平整的LED-芯片时可能出现一定的区域过强地连接成片并且发光二极管的壁上的和电线(例如焊线)上的硅树脂“缓慢爬升(hochkriechen)”到放射面上的情况。
也公开了将大面积的银涂层用作反射光的涂层，然而必须保护该银涂层不受腐蚀(“失去光泽：Anlaufen”)和离子迁移的损害。
发明内容
本发明的目的在于，至少部分地克服现有技术水平的缺陷并且特别地提出一种具有经过改进的反射光的涂层的发光装置、特别是发光模块。
该目的通过半导体发光装置实现，其具有装配有至少一个半导体光源的基片，其中，基片的至少一个表面区域(在后面称为“反射表面区域)上涂装有反射光的涂层，并且其中，该反射光的涂层具有以增强反射的形式涂覆的铝载体。
以增强反射的形式涂覆的铝载体可以设计为是具有高等级反射率的，并且此外还通过它的至少一个增强反射的涂层(‘Coating’)可靠地保护其不受环境的影响。
该铝载体可以特别是具有高等级反射率的(特别是厚度在0.1mm至0.8mm之间的)铝精细薄片或(特别是厚度小于0.1mm的)铝箔。
以增强反射的形式涂覆的铝载体能够借助于涂层工艺布置在基片上或作为独立的部件来提供并且此后涂在基片上。
这种以增强反射的形式涂覆的铝载体可以例如是安铝公司(Firma Alanod)的、特别是“MIRO”产品系列中的铝载体。即反射表面区域可以特别是基片的MIRO涂覆的或MIRO涂装的区域。
为了实现特别高的光衍射而优选的是，以增强反射的形式涂覆的铝载体具有在铝载体和该至少一个增强反射的涂层之间的银涂层。这种以增强反射的形式涂覆的铝载体可以例如是德国安铝公司的、特别是“MIRO SILVER”产品系列中的铝载体。即反射表面区域可以特别是基片的MIRO SILVER涂覆的或MIRO SILVER涂装的区域。
该至少一个半导体光源优选地具有至少一个发光二极管。当存在多个发光二极管时，这些发光二极管可以以相同的颜色或以不同的颜色发光。颜色可以是单色的(例如红色、绿色、蓝色等)或多色的(例如白色)。由该至少一个发光二极管辐射出的光也可以是红外光(IR-LED)或紫外光(UV-LED)。多个发光二极管可以产生混合光；例如白色的混合光。该至少一个发光二极管可以包含至少一个转换波长的荧光材料(Konversions-LED)。该荧光材料能够可替换地或附加地远离发光二极管布置(“remote phosphor”)。该至少一个发光二极管可以以至少一个单独具有壳体的发光二极管的形式或以至少一个LED-芯片(LED-Chip)的形式存在。多个LED-芯片能够安装在一个共同的基片(基板：“Submount”)上。该至少一个发光二极管能够设有至少一个专用的和/或共同的、用于进行光束引导的透镜，例如设有至少一个菲涅耳-透鏡(Fresnel-Linse)、准直仪等等。一般来说，也能够替代或除了例如氮化铟镓基(InGaN)或磷化铝铟镓基(AlInGaP)的无机发光二极管之外应用有机-LED(OLED，例如聚合物-OLED)。该至少一个半导体光源也能够可替换地具有例如至少一个二极管激光器。
基片可以例如是印制电路板(例如FR4、金属芯印制电路板等)或陶瓷载体。
一种设计方案设计为，该至少一个半导体光源敷设在该至少一个反射表面区域上。由此使制造变得更加简单，这是因为以增强反射的形式涂覆的铝载体具有较大面积并且特别是能够在不具有或不具有常见的凹部的情况下敷设在基片上。
然而，该至少一个半导体光源也能够可替换地敷设在基片上的反射表面区域的凹部上，从而使反射表面区域位于该至少一个半导体光源的侧面。
还有一种设计方案设计为，该至少一个半导体光源具有电绝缘的下侧。这种半导体光源能够在不采取其它措施的情况下和利用简单的装置在原则上任意的位置上敷设在基片的反射表面区域或其它的上表面区域上。特别是不必在半导体光源和反射表面区域之间设有电绝缘的涂层或具有导电性的涂层。例如能够将这种半导体光源通过黏合剂、例如双面胶带、液体胶水或导热胶等黏合在反射表面区域以及其以增强反射的形式涂覆的铝载体上。为了实现电接触，这种半导体光源典型地具有两个上侧的接触位置。
还有一种设计方案设计为，半导体发光装置具有至少一个敷设在基片上的、用于为该至少一个半导体光源供给电信号的供电线路，其中，该至少一个供电线路位于该至少一个反射表面区域的外部。这使得能够在制造技术上简单地和在很大程度上相互独立地实现为基片涂上至少一个以增强反射的形式涂覆的铝载体和(与此分离地)敷设至少一个供电线路。借助于该设计方案特别是能够为半导体光源装配仅位于上侧的接触位置。供电线路可以特别地是导体通路(Leiterbahn)，该导体通路在可能的情况下具有至少一个配属的接触区等。
此外还有一种设计方案设计为，该至少一个半导体光源是体积发射器。在体积发射器中，有源部分显著地在所有方向上延伸(也就是说，是相对较厚的)，其中，典型地仅一部分光(约50％)从上侧的发射面中逸出并且其余的光例如从侧面逸出。体积发射器通常的半导体光源大多具有电绝缘的下侧和上侧的电触电。然而，上表面发射器也可以具有电绝缘的下侧和上侧的电触点。
此外还有一种设计方案设计为，半导体发光装置具有至少一个安装在基片上的、用于为该至少一个半导体光源供给电信号的供电线路，其中，该至少一个供电线路通过绝缘层敷设在该至少一个反射表面区域上。特别是在下侧上(即在其贴合面上)具有第一电触点的半导体光源由此能够以简单的方式电接触。特别是因此也可以不必在以增强反射的形式涂覆的铝载体中布置凹部并且/或者不必敷设多个相对较小的铝载体。然而也能够将(一条或多条)供电线路直接地敷设在基片上，即便当该基片具有电绝缘的上表面、但却不具有专用的绝缘层时亦可如此。
第二电触点典型地位于半导体光源的上侧，然而从原则上来说，它同样可以布置在下侧上。供电线路可以特别地是导体通路，该导体通路在可能的情况下具有至少一个配属的接触区等。
也有一种设计方案设计为，半导体发光装置具有至少一个半导体光源，该半导体光源在其下侧上具有电触点，其中，该电触点紧贴在具有导电性的供电线路上。这种半导体光源可以特别地具有有源部分，在该主动部分中，光的至少大部分(＞80％)典型地从上侧的发射面(“上表面发射器”)中发出。这种半导体光源可以特别是(例如基于所谓的“Thin-GaN”的)薄涂层LED。
还有另一种设计方案设计为，绝缘层在侧面从相应的供电线路中伸出，并且绝缘层的从侧面伸出的部分至少局部地和/或该至少一个供电线路至少部段地被反射性的浇铸料涂盖。因此能够扩大基片的反射面并由此改进光衍射。
此外还有一种设计方案设计为，反射性的浇铸料是聚合物、特别是硅树脂或者是硅树脂的混合物，聚合物具有(漫射)反射性的填充材料、特别是二氧化钛、硫酸钡、氧化锡、氧化锌等的材料的混合物。通过二氧化钛使硅树脂变成白色或带有白色并且随后成为散射性的反射材料。然而也能够应用其它的材料，而且也可以应用镜面反射的填充材料或含有少量杂质的浇铸料等。浇铸料不局限于硅树脂。
还有一种设计方案设计为，基片是片状的基片。片状的基片的基本形状可以在俯视图中例如是圆形的或角形的、例如是正方形的。基片可以单面地或双面地配置。
另一种设计方案设计为，半导体发光装置是发光模块，特别是用于置入灯或灯系统中的发光模块。
本发明的目的也通过用于制造半导体发光装置的方法实现，其中，该方法至少具有以下步骤：提供基片；利用以增强反射的形式涂覆的铝载体涂覆基片的至少一个反射表面区域；和为基片装配至少一个半导体光源。
该方法能够与上述的发光装置类似地设计并且具有相同的优点。
因此，一种设计方案设计为，装配包括将该至少一个半导体光源基本上直接地(即特别是未设有专用的绝缘层和/或供电线路、但在可能的情况下利用黏合剂)放置在反射表面区域上。半导体光源可以特别是体积发射器。
还有一种设计方案设计为，在进行装配之前进行以下步骤：利用绝缘材料涂覆反射表面区域中的一部分和利用能够导电性的材料涂覆绝缘材料以便制造至少一个供电线路。此外还可以存在将至少一个在下侧接触的半导体光源装配到至少一个供电线路上的步骤。半导体光源可以特别是上表面发射器。
方法步骤的顺序不局限于上述的顺序。
附图说明
结合对于参照附图进行了详细说明的实施例的以下示意性的说明，本发明的前述特性、特征和优点以及实现这些特性、特征和优点的方式和方法更加明确易懂。其中，为了明晰起见，相同的或起相同作用的部件具有相同的参考标号。
图1在俯视图中示出根据第一个实施例的半导体发光装置；和
图2在俯视图中示出根据第二个实施例的半导体光源的局部。
具体实施方式
图1在俯视图中示出根据第一个实施例的、LED模块11形式的半导体发光装置。该LED模块11具有圆形的、片状的基片12，例如印制电路板。基片12的示出的上面13上涂覆有两个半圆形的、镜像对称地沿其直面14相对的、反射光的涂层15。反射光的涂层15设计为以增强反射的形式涂覆的铝载体。
反射光的涂层15是相互间隔开的并限定相应的反射表面区域16a，16b。反射表面区域16a，16b在各方面均被空白的基片12覆盖。
在反射表面区域16a，16b中每个反射表面区域上直接黏贴多个发光二极管17形式的半导体光源。发光二极管17分别具有用于发射光线的体积发射器并且在它的下侧上是电绝缘的。发光二极管17的电接触能够通过两个配属的、上侧的接触区18实现。发光二极管17的接触区18能够互相和与一个或多个导体通路19a，19b形式的供电线路通电地连接，特别是通过焊线或类似装置通电地连接(无图)。
导体通路19a，19b用于为发光二极管17供电，在各方面围绕着相应的反射表面区域16a，16b(也就是说，存在于反射表面区域16a，16b的外部)并分别具有接触突起部20。在接触突起部20上能够例如设置电压差，其中，电压或电流例如能够用作指令变量
通过分离地敷设反射光的涂层15和导体通路19a，19b，在基片12的电绝缘的上表面中可以放弃设置专用的绝缘层。此外，反射光的涂层15还能够作为闭合的面敷设在基片12上。
能够进一步浇铸LED模块11，例如浇铸透明的或漫射的浇铸料。
图2在俯视图中示出根据第二个实施例的半导体发光装置21的局部。该半导体发光装置21具有基片12，其上表面13基本在全部面积上均被反射光的、以增强反射的形式涂覆的铝载体(例如MIRO或MIRO SILVER)形式的涂层25覆盖并且因此反射表面区域26至少基本上能够与基片12的整个面相符。基片12的这种涂盖能够特别简单地实施。
半导体光源在这里作为薄涂层技术(例如Thin-GaN)中的发光二极管-芯片(Leuchtdioden-Chips)27存在，其下侧与电接口相符并且其上面与另一电接口相符。为了实现LED-芯片27的电接触，在这里存在两个供电线路29a，29b，这两个供电线路通过电绝缘层31敷设在反射光的涂层25上。绝缘层31在侧面上从相应的供电线路29a，29b中伸出。
供电线路29a，29b在一个端部上延伸直至以用于与外部的电流或电压源电接触的相应的接触区30中。在另一侧上能够通过焊线(无图)和具有导电性的连接线路32(连接线路同样是供电线路)建立与LED-芯片27的连接，LED-芯片能够例如串联。为此，LED-芯片27的下侧紧贴在供电线路29a上或紧贴在连接线路32中的某条连接线路上，供电线路和连接线路设计为导体通路，导体通路能够在LED-芯片27的下部特别地以接触区的形式加以扩展，
供电线路29a，29b以及32典型地是不明显反射的。为了提高光衍射，绝缘层31的在侧面上从供电线路29a，29b以及32中伸出的部分和供电线路29a，29b以及32被反射性的浇铸料33覆盖。浇铸料33可以特别是具有反射性的填充材料、特别是二氧化钛的硅树脂。
虽然通过示出的实施例在细节上对本发明进行了详尽的说明与描述，但本发明不局限于已公开的例子，并且在不脱离本发明的保护范围的前提下，专业技术人员可以从中推导出其它变体。
参考标号表
11 LED模块
12 基片
13 上侧
14 直面
15 反射光的涂层
16a 反射表面区域
16b 反射表面区域
17 发光二极管
18 接触区
19a 导体通路
19b 导体通路
20 接触突起部
21 半导体装置
22 反射光的涂层
23 反射表面区域
24 发光二极管-芯片
29a 供电线路
29b 供电线路
30 接触区
31 绝缘层
32 连接线路
33 浇铸料

Claims (14)

1.一种半导体发光装置(11；21)，具有装配有至少一个半导体光源(17；27)的基片(12)，其中所述基片(12)的至少一个反射表面区域(16a，16b；26)上涂装有反射光的涂层(15；25)，并且其中所述反射光的涂层(15；25)具有以增强反射的形式涂覆的铝载体，所述半导体发光装置还具有至少一个布置在所述基片(12)上的、用于为至少一个所述半导体光源供给电信号的供电线路(29a，29b)，其中至少一个供电线路(29a，29b)通过绝缘层敷设在至少一个所述反射表面区域上。
2.根据权利要求1所述的半导体发光装置，其中至少一个所述半导体光源(17；27)布置在至少一个所述反射表面区域(16a，16b；26)上。
3.根据权利要求1所述的半导体发光装置，其中至少一个所述半导体光源具有电绝缘的下侧。
4.根据权利要求1所述的半导体发光装置，具有至少一个半导体光源，所述半导体光源在其下侧上具有电触点，其中所述电触点安置在具有导电性的供电线路上。
5.根据权利要求1或4所述的半导体发光装置，其中所述绝缘层在侧面上从相应的所述供电线路上伸出并且所述绝缘层的从侧面伸出的部分至少局部地和/或至少一个所述供电线路至少逐段地被反射性的浇铸料(33)涂盖。
6.根据权利要求5所述的半导体发光装置，其中反射性的所述浇铸料(33)是聚合物，所述聚合物具有反射性的填充材料。
7.根据权利要求6所述的半导体发光装置，其中反射性的所述浇铸料(33)是硅树脂，所述反射性的填充材料具有二氧化钛。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的半导体发光装置(11；21)，其中所述基片(12)是片状的基片。
9.根据权利要求7所述的半导体发光装置(11；21)，其中所述基片(12)是片状的基片。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的半导体发光装置(11；21)，其中所述半导体发光装置(11；21)是发光模块。
11.根据权利要求9所述的半导体发光装置(11；21)，其中所述半导体发光装置(11；21)是发光模块。
12.一种用于制造半导体发光装置(11；21)的方法，其中所述方法至少具有以下步骤：
-提供基片(12)；
-利用以增强反射的形式涂覆的铝载体(15；25)涂覆所述基片(12)的至少一个反射表面区域(16a，16b；16)；和
-为所述基片(12)装配至少一个半导体光源(17；27)，
-设置至少一个布置在所述基片(12)上的、用于为至少一个所述半导体光源供给电信号的供电线路(29a，29b)，其中至少一个供电线路(29a，29b)通过绝缘层敷设在至少一个所述反射表面区域上。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述装配包括将所述至少一个半导体光源直接地放置在所述反射表面区域上。
14.根据权利要求12所述的方法，其中在进行所述装配之前进行以下步骤：
-利用绝缘材料涂覆所述反射表面区域中的所述反射表面区域的一部分；
-利用能够导电性的材料涂覆所述绝缘材料以便制造至少一个供电线路。
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