CN103887401A - Led晶粒、led车灯及led晶粒的制造方法 - Google Patents

Led晶粒、led车灯及led晶粒的制造方法 Download PDF

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Abstract

一种LED晶粒，包括一透明基板，依次形成于所述透明基板一侧表面的第一半导体层、活性层及第二半导体层，所述第一半导体层表面部分外露，所述LED晶粒还包括分别与第二半导体层表面和外露部分的第一半导体层表面电连接的电极结构，所述透明基板的另一侧表面形成具有凹面的光出射面。本发明还提供一种具有该晶粒的LED车灯及该LED晶粒的制造方法。与现有技术相比，具有该LED晶粒的LED车灯无需设置反射罩体，LED晶粒的光出射面经激光激发形成凹面，使得光线集中自该凹面出射，使得具有该晶粒的LED车灯的体积较小，且制造成本相对较低。

Description

LED晶粒、LED车灯及LED晶粒的制造方法
技术领域
本发明是涉及一种LED晶粒、具有该LED晶粒的车灯及该LED晶粒的制造方法。
背景技术
LED（发光二极管）是一种可将电流转换成特定波长范围的光的半导体元件，凭借其发光效率高、体积小、重量轻、环保等优点，已被广泛地应用到当前的各个领域当中。
利用LED作为发光体的车灯结构一般包括一LED光源、反射罩体、遮光部及投射透镜。LED光源的出射光线沿角度分布，且位于不同角度对应出射光线的强度不同，导致LED光源无法直接搭配投射透镜使用，故设置一反射罩体，LED光源发射光线至反射罩体，光线经反射后汇聚经遮光部调整为一预设光型，进而通过投射透镜修正散发至外界。反射罩体的设置增加了车灯结构的体积，也提高了车灯结构的制造成本。故，需进一步改进。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种无反射罩体的LED车灯及其制造方法。
一种LED晶粒，包括一透明基板，依次形成于所述透明基板一侧表面的第一半导体层、活性层及第二半导体层，所述第一半导体层表面部分外露，所述LED晶粒还包括分别与第二半导体层表面和外露部分的第一半导体层表面电连接的电极结构，所述透明基板的另一侧表面形成具有凹面的光出射面。
一种LED车灯，包括光源及投射透镜，所述光源与投射透镜相互间隔，所述光源包括一LED晶粒，所述LED晶粒包括一透明基板，依次形成于所述透明基板一侧表面的第一半导体层、活性层及第二半导体层，所述第一半导体层表面部分外露，所述LED晶粒还包括分别与第二半导体层表面和外露部分的第一半导体层表面电连接的电极结构，所述透明基板的另一侧表面形成具有凹面的光出射面，所述LED晶粒的光出射面朝向所述投射透镜。
一种LED晶粒的制造方法，包括步骤：提供一预成型LED晶粒，包括透明基板，依次形成于所述透明基板一侧表面的第一半导体层、活性层、第二半导体层；利用激光激发所述透明基板的另一侧表面形成具有凹面的光出射面；蚀刻所述活性层和第二半导体层使第一半导体层的表面部分外露；及在该第二半导体层表面和外露部分的第一半导体层表面分别设置相应电连接的电极结构。
与现有技术相比，所述LED车灯无需设置反射罩体，LED晶粒的光出射面经激光激发形成凹面，使得光线集中自该凹面出射，经遮光部调整成预设光型，进而通过投射透镜修正散发至外界。所述LED车灯的体积较小，且制造成本相对较低。
附图说明
图1为本发明一实施例中LED车灯的剖面示意图。
图2为图1所示LED车灯中LED晶粒的剖面示意图，所述LED晶粒包括一光出射面。
图3为图2所示LED晶粒的形成步骤示意图。
图4为图2所示LED车灯中配合激光脉冲对出光面进行激发的光罩的结构示意图。
主要元件符号说明
LED车灯 100
光源 10
遮光部 20
投射透镜 30
电路板 40
焊锡 50
光罩 60
LED晶粒 11，11a
透明基板 12，12a
N型层 13
活性层 14，14a
P型层 15，15a
反射层 16
电极结构 17
第一表面 121
第二表面 122
光出射面 18
凹面 19
N电极 171
P电极 172
第三表面 31
第四表面 32
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
如图1所示为本发明LED车灯100的一个较佳实施例，该LED车灯100包括一光源10、遮光部20及投射透镜30。
具体的，请参阅图2，所述光源10为一LED封装体，其设置在一电路板40上。该光源10包括一LED晶粒11及覆盖该LED晶粒11的封装结构（图未示）。该LED晶粒11包括一透明基板12，依次设置于该透明基板一侧表面的第一半导体层、活性层14、第二半导体层、反射层16及电极结构17。在本实施例中，该第一半导体层为N型层13，该第二半导体层为P型层15。
所述透明基板12为绝缘基板。请参阅图3，所述透明基板12呈规则的平板状，其包括第一表面121和与该第一表面121相对的第二表面122。该第一表面121为一平面，该第二表面122经激光激发形成一光出射面18，该光出射面具有一凹面19，本实施例中，该凹面19为非球面的弧面结构。本实施例中该透明基板12优选为蓝宝石。
所述N型层13、活性层14、P型层15、反射层16及电极结构17依次设置于该第一表面121。该N型层13优选为N型氮化镓层。该活性层14优选为多重量子阱（muti-quantum well）层。该P型层15优选为P型氮化镓层。所述活性层14和P型层15的一端被蚀刻而外露部分N型层13。该反射层16由金属材料制成，且其表面为一光滑的表面，可增强LED晶粒11的出光效率。所述电极结构17包括一N电极171和一P电极172，所述N电极171设置在该N型层13外露的表面上，所述P电极172设置于反射层16表面远离该N电极171的一端。所述N电极171和P电极172通过焊锡50固定在所述电路板40上并形成电性连接。LED晶粒11发出的光线集中自该凹面19出射，进而自封装结构的出光面（图未示）射出，封装结构增强该LED晶粒11的稳固性且不改变自该光出射面18出射的光线的角度及强度。
所述遮光部20的形状依照车头灯法规规定光型而设计，该遮光部20作为明暗截止线将自光源10出射的光线调整为预设光型。所述遮光部20设于光源10和投射透镜30之间。
所述投射透镜30为一凸透镜，其包括一第三表面31及与该第三表面31相对的第四表面32。该第三表面31与该LED晶粒的光出射面18相对，并与该遮光部20及光源10间隔一适当距离。所述第四表面32为一球面。经遮光部20调整后的光线自第三表面31进入该投射透镜30并经第四表面32散发至外界。可以理解的，该投射透镜30可为一非球面透镜。
工作时，所述反射层16上的P电极172与N型层13上的N电极171分别位于活性层14两侧。当在P电极172和N电极171两端施加正向电压时，P型层15中的空穴和N型层13中的电子将在电场的作用下在活性层14中复合，能量以光线的形式释放并自光出射面18射出。由于LED晶粒11的光出射面18具有一凹面19，使得光线集中自该凹面出射，经遮光部20调整成预设光型，进而通过投射透镜30修正散发至外界。
下面将介绍所述LED车灯100的制造方法，本实施方式提供的所述LED车灯100的制造方法包括以下步骤：
第一步骤：请参阅图3，提供一预成型的LED晶粒11a，该LED晶粒11a包括一透明基板12a、依次设置在该透明基板12a上的N型层13、活性层14a及P型层15a。
所述透明基板12为绝缘基板。所述透明基板12呈规则的平板状，其包括第一表面121和与该第一表面121相对的第二表面122。该第一表面121和第二表面122均为平面。该透明基板12可由蓝宝石(sapphire)、碳化硅(SiC)、硅(Si)或氮化镓(GaN)等材料制成，本实施例中优选为蓝宝石。所述N型层13、活性层14a及P型层15a依次形成于该第一表面121上。
第二步骤：提供激光脉冲（图未示）搭配光罩60多次激发该第二表面122，使该第二表面122形成一光出射面18，该光出射面18具有一凹面19。本实施例中，该凹面19为非球面的弧面结构。具体的，请参阅图4，所述激光光罩60呈方形，其底面蚀刻形成图案结构，所述激光脉冲穿射该光罩60的图案结构射向该第二表面122，激光脉冲穿设光罩60的图案结构配合LED晶粒11所在平台（图未示）的旋转激发该第二表面122，从而形成具有该凹面19的光出射面18。本实施例中，该凹面19为非球面的弧面结构。该激发步骤采用准分子氪氟（KrF）进行激发，激发方式为脉冲激发，其能量较小，适用于精细加工。
第三步骤：蚀刻所述活性层14a及P型层15a的一端形成所述活性层14和P型层15，使得N型层13的部分表面外露。本实施例中，采用黄光微影技术进行蚀刻。
第四步骤：在P型层15的表面设置一反射层16。所述反射层16的尺寸与该P型层15相同。该反射层16通过等离子体增强化学气相沉积法（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition；PECVD）蒸镀而成。该反射层16表面为一光滑的平面，其可增强LED晶粒11的出光效率。
第五步骤：设置电极结构17。具体的，所述电极结构17包括N电极171和P电极172，将所述N电极171设置在该N型层13外露的表面上，将所述P电极172设置在该反射层16表面且远离该N电极171的一端。
第六步骤：倒置所述LED晶粒11，将该LED晶粒11的P电极172和N电极171通过焊锡50固定至电路板40上并形成电性连接。可以理解的，在倒置该LED晶粒11后，在LED晶粒11上覆盖封装结构（图未示）形成所述光源10，封装结构增强该LED晶粒11的稳固性且不改变自该光出射面18出射的光线的角度及强度。
第七步骤：设置一投射透镜30，使该投射透镜30与光源10间隔一适当距离。该投射透镜30为一凸透镜，其包括一第三表面31及与该第三表面31相对的第四表面32，该第三表面31与该LED晶粒11的光出射面18相对。所述第四表面32为一球面。可以理解的，该投射透镜30可为一非球面透镜。
在该光源10和投射透镜30之间设置一遮光部20。该遮光部20的形状依照车头灯法规规定光型而设计，该遮光部20作为明暗截止线将光源10出射的光线调整为预设光型，进而传至该投射透镜30进行修正散发至外界。
与现有技术相比，本发明的LED车灯100无需设置反射罩体。LED晶粒11的光出射面18经激光激发形成凹面19，使得光线集中自该凹面19出射，经遮光部20调整成预设光型，进而通过投射透镜30修正散发至外界。所述LED车灯100的体积较小，且制造成本相对较低。
可以理解的，所述LED晶粒11可以单独设置，也可利用多个进行排列。然后贴合至电路板（图未示），进而固定在LED车灯100的相关支架结构上。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种LED晶粒，包括一透明基板，依次形成于所述透明基板一侧表面的第一半导体层、活性层及第二半导体层，所述第一半导体层表面部分外露，所述LED晶粒还包括分别与第二半导体层表面和外露部分的第一半导体层表面电连接的电极结构，其特征在于：所述透明基板的另一侧表面形成具有凹面的光出射面。
2.如权利要求1所述的LED晶粒，其特征在于：所述凹面为非球面的弧面结构，所述透明基板为绝缘基板。
3.如权利要求1所述的LED晶粒，其特征在于：还包括一反射层，所述反射层位于所述第二半导体层表面上。
4.如权利要求3所述的LED晶粒，其特征在于：所述第一半导体层为N型层，所述第二半导体层为P型层，所述电极结构包括N电极和P电极，所述N电极设于所述外露部分的N型层表面上，所述P电极设于所述反射层上。
5.一种LED车灯，包括光源及投射透镜，所述光源与投射透镜相互间隔，所述光源包括一LED晶粒，其特征在于：所述LED晶粒为权利要求1至5项中任意一项所述LED晶粒，所述LED晶粒的光出射面朝向所述投射透镜。
6.如权利要求5所述的LED车灯，其特征在于：还包括位于光源与投射透镜之间的遮光部，所述遮光部将LED晶粒出射的光线进一步调整成预设光型。
7.一种LED晶粒的制造方法，包括步骤：
提供一预成型LED晶粒，包括透明基板，依次形成于所述透明基板一侧表面的第一半导体层、活性层、第二半导体层；
利用激光激发所述透明基板的另一侧表面形成具有凹面的光出射面；
蚀刻所述活性层和第二半导体层使第一半导体层的表面部分外露；及
在该第二半导体层表面和外露部分的第一半导体层表面分别设置相应电连接的电极结构。
8.如权利要求7所述的LED晶粒的制造方法，其特征在于：还包括在第二半导体层表面形成反射层的步骤，所述反射层通过等离子体增强化学气相沉积法蒸镀形成。
9.如权利要求8所述的LED晶粒的制造方法，其特征在于：所述第一半导体层为N型层，所述第二半导体层为P型层，所述电极结构包括N电极和P电极，将所述N电极设于所述外露部分的N型层表面，将所述P电极设于所述反射层上。
10.如权利要求7所述的LED晶粒的制造方法，其特征在于：所述凹面为非球面的弧面结构，所述透明基板为绝缘基板。
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