CN104121497A

CN104121497A - 照明装置

Info

Publication number: CN104121497A
Application number: CN201310149990.0A
Authority: CN
Inventors: 曹雯
Original assignee: GUANGMING SEMICONDUCTOR (TIANJIN) CO Ltd
Current assignee: GUANGMING SEMICONDUCTOR (TIANJIN) CO Ltd
Priority date: 2013-04-26
Filing date: 2013-04-26
Publication date: 2014-10-29

Abstract

根据本发明各实施例的一种照明装置，包括：多个第一发光模块和第二发光模块；反射部件，用于收容所述多个第一发光模块且上下面敞开；主体部，具有用于安置所述多个第一发光模块和第二发光模块的安置面；其中，所述反射部件包括沿外侧面收容所述多个第二发光模块的多个收容槽，所述多个第一发光模块和第二发光模块包括：第一发光二极管芯片，具有红色波长；第二发光二极管芯片，具有与所述第一发光二极管芯片不同的红色波长；多个第三发光二极管芯片，位于所述第一发光二极管芯片及第二发光二极管芯片周围；并具有类似于太阳光的波长带，因而具有能够实现宽背光特性的同时可以改善显色性的优点。

Description

照明装置

技术领域

本发明涉及一种照明装置，尤其涉及一种具有宽背光特性以及改善的显色性的照明装置。

背景技术

普通的发光元件（Light Emtting Device）是通过电子与空穴在N型半导体层与P型半导体层之间重新结合而实现发光。

所述发光元件在显示装置及照明装置中得到多种多样的应用。

另外，最近在引入高亮度发光元件。普通的发光元件是在蓝色发光芯片上形成黄色荧光体而发出白色光。

然而，由于从普通发光元件产生的光局限于特定波长带，因而导致显色性下降的问题。

虽然为了改善所述显色性而额外使用红色发光二极管，但由于显色性随所述红色发光二极管的排列而变化多端，因而存在难以实现依照客户需求的显色性优异的发光元件的问题。

而且，这种发光元件不仅使用于显示装置，而且还使用于多种多样的照明装置中。然而由于发光元件均为朝一个方向照射光的元件，故利用发光元件的照明装置存在难以满足一般照明装置所需背光特性的问题。

发明内容

本发明所要解决的问题为提供一种具有宽背光特性的照明装置。

并且，本发明所要解决的问题为提供一种显色性得到改善而能够发出与太阳光类似的光的发光模块。

根据本发明各实施例的一种照明装置，包括：多个第一发光模块和第二发光模块；反射部件，用于收容所述多个第一发光模块且上下面被开口；主体部，具有用于安置所述多个第一发光模块和第二发光模块的安置面；其中，所述反射部件包括沿外侧面收容所述多个第二发光模块的多个收容槽，所述多个第一发光模块和第二发光模块包括：第一发光二极管芯片，具有红色波长；第二发光二极管芯片，具有与所述第一发光二极管芯片不同的红色波长；多个第三发光二极管芯片，位于所述第一发光二极管芯片及第二发光二极管芯片周围；并具有类似于太阳光的波长带，因而具有能够实现宽背光特性的同时可以改善显色性的优点。

所述多个收容槽包括由成对的三角面所构成的倾斜的反射面。

包括：上端圆筒部，以所述安置面的直径为基准，圆形横截面的直径逐渐增大；下端圆筒部，以所述安置面的直径为基准，圆形横截面的直径逐渐减小。

所述上端圆筒部从所述安置面延伸，而所述下端圆筒部从所述上端圆筒部延伸。

还包括罩部，用于覆盖所述多个第一发光模块和第二发光模块，并与所述主体部结合。

所述罩部在与所述第二发光模块对应的侧面上还包括波长变换层。

所述罩部包括从侧面朝内侧方向延伸的突起。

所述主体部包括用于插入所述突起的卡接槽。

还包括接触于所述主体部的安置面上的电路基板，而且在所述电路基板的外侧还具有透明基板。

还包括：接触于所述主体部的安置面的电路基板；从所述电路基板的下部面边缘处向外侧方向形成的透明基板。

所述第三发光二极管芯片具有构成为多个阱层与多个势垒层交替层叠的量子阱结构的活性层，且所述多个阱层具有两个以上的不同厚度。

所述第三发光二极管芯片包括：N型半导体层，位于所述活性层的一面上；P型半导体层，位于所述活性层的另一面上；其中，所述多个阱层包括与所述N型半导体层相邻的一个以上的第一阱层以及与所述P型半导体层相邻的一个以上的第二阱层，且所述第二阱层的厚度比所述第一阱层的厚度更厚。

所述多个第二阱层具有互不相同的厚度，而所述多个第一阱层具有均匀的厚度。

所述第一阱层具有410nm的波长，而所述第二阱层具有450nm的波长。

所述阱层具有In_XGa_1-XN(0≤x≤1)的最简式，而所述势垒层具有In_yGa_1-yN(0≤y≤1)的最简式。

所述第一发光二极管芯片具有600～630nm的波长，而所述第二发光二极管芯片具有630～660nm的波长。

还包括用于贴装所述第一发光二极管至第三发光二极管的基板，并在所述基板上包括相互对称的第一导电图案与第二导电图案。

所述第一发光二极管芯片和第二发光二极管芯片是以所述基板的中心部为基准而向两侧分隔设置，所述第一发光二极管芯片与所述第一导电图案连接而所述第二发光二极管芯片与所述第二导电图案连接。

所述多个第三发光二极管芯片与所述基板的边角区域相邻而设置，并从所述第一导电图案和第二导电图案分离而布置，以在垂直、水平、以及对角线方向上对称。

若根据本发明的各实施例，则有如下优点：通过在收容发光模块的一部分的多个收容槽中设置包含一对三角面的倾斜的反射面，向照明装置的外侧及下方反射光，从而可以实现具有宽背光特性的照明装置。

而且，本发明可通过具有不同红色波长带的第一发光二极管芯片、第二发光二极管芯片、以及具有两个以上蓝色波长带的第三发光二极管而改善最终输出波长带的显色性。因此，本发明的发光元件可提供类似于太阳光的光。

并且，本发明的第三发光二极管芯片可通过将与所述P型半导体层相邻的阱层厚度设计为相对其他各阱层更厚，从而发出长波长带的蓝色光而实现半值宽度的加宽。即，本发明通过提供两个以上互不相同的蓝色波长带，从而具有可实现显色性优良的发光元件的优点。

附图说明

图1为表示根据本发明一个实施例的照明装置的分解立体图。

图2为表示图1的照明装置的剖面图。

图3为表示图2所示具有第二发光模块的照明装置的局部的剖面图。

图4为表示根据本发明一个实施例的发光模块的平面图。

图5为表示图1所示第三发光二极管芯片的剖面图。

图6为表示量子阱结构的活性层的剖面图。

图7为表示本发明的第三发光二极管的能带间隙的图。

图8为表示根据本发明另一实施例的照明装置的剖面图。

图9为表示根据本发明又一实施例的照明装置的剖面图。

符号说明：

135：第一发光模块 137：第二发光模块

140：波长变换层 150：反射部件

153：收容槽 155：倾斜的反射面

171：上端圆筒部 173：下端圆筒部

220：第三发光二极管芯片 230a：第一发光二极管芯片

230b：第二发光二极管芯片 330：活性层

331a、331b、331c、331d：第一势垒层～第四势垒层

333a、333b、333c：第一阱层～第三阱层

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的各实施例。下面介绍的各实施例是为了将本发明的思想充分传递给本领域技术人员而作为示例提供的。因此，本发明并不局限于下面说明的各实施例而也可以被具体化为其他形态。并且在各附图中，构成要素的宽度、长度、厚度等也可能为了方便而夸张地进行了表示。在整个说明书中同一附图标记表示同一构成要素。

图1为表示根据本发明一个实施例的照明装置的分解立体图，图2为表示图1的照明装置的剖面图，图3为表示图2所示具有第二发光模块的照明装置的局部的剖面图。

如图1至图3所示，根据本发明一个实施例的照明装置包括：多个发光模块133，包含发射光的发光元件；电路基板131；反射部件150；主体部170；以及罩部110。

所述发光模块133被贴装于所述电路基板131上，且被所述反射部件150分为两个组。即，所述发光模块133包括位于所述反射部件150内侧的多个第一发光模块135和位于所述反射部件150外侧的多个第二发光模块137。

在此，对于所述第一发光模块135和第二发光模块137的详细构成则参照图4至图7进行详细说明。

根据照明装置的结构，所述电路基板131具有扁平的圆形结构。所述电路基板131的形状并不局限于圆形，而是可以根据照明装置的预定结构而加以变更。

所述电路基板131包括与所述第一发光模块135和第二发光模块137电性连接而得到驱动信号供应的导电图案。

所述反射部件150具有上下面被开口的圆筒结构。在此，所述反射部件150的结构可根据照明装置的结构而变更。所述反射部件150位于所述电路基板131的上部面边缘上面，并沿着外侧面151持预定间距包含多个收容槽153。

所述多个收容槽153对应于所述第二发光模块137，并收容所述第二发光模块137。所述反射部件150包括因设置所述收容槽153而形成的倾斜的反射面155。

所述倾斜的反射面155包括多个相互对称的一对三角面。所述倾斜的反射面155可通过多个成对的三角面将来自所述第二发光模块137的光向照明装置的外侧及下方进行反射。

所述反射部件150的材料可以是反射效率高的金属材料或树脂材料。所述树脂材料例如可以在PET树脂、PC树脂、PVC树脂中包含某一种，而所述金属材料可以在银（Ag）、包含银（Ag）的合金、铝（Al）、包含铝（Al）的合金中至少包含某一种。

所述主体部170中具有圆形安置面，在该安置面的上面安置所述电路基板131，并包括圆形横截面的直径以所述安置面的中心轴为基准逐渐增大的上端圆筒部171和圆形横截面的直径以所述安置面的中心轴为基准逐渐减小的下端圆筒部173。

所述上端圆筒部171提供光的路径，以使通过所述倾斜的反射面155反射的光向照明装置的下方传播。即，通过使所述上端圆筒部171具有向上方越来越小的直径，从而可以实现照明装置宽背光特性的极大化。

所述上端圆筒部171从安置面开始延伸。

所述下端圆筒部173从所述上端圆筒部171延伸，且可以在一端配备与外部电源连接的插座。

所述上端圆筒部171及下端圆筒部173可以取散热器（heat sink）的结构。

所述主体部170可由铝之类导热性优良的金属材料制成，以将从发光模块133产生的热量顺畅地放出。

所述主体部170还包括用于与所述罩部110结合的扣槽175。

虽然在说明中限定所述扣槽175位于所述下端圆筒部173，然而并不局限于此，也可以位于上端圆筒部171。

所述罩部110与所述主体部170结合，并覆盖所述发光模块133。所述罩部110的材料并不受特别的限定，可以使用透明的玻璃、塑料、聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚碳酸酯（PC）等。

所述罩部110包含从侧面朝内侧方向延伸的突起115，以使所述罩部110与所述主体部170结合。所述罩部110凭借所述突起115插入到所述扣槽175而结合于所述主体部170。

所述罩部110还在内部面包括波长变换层140。

所述波长变换层140可以沿对应于所述第二发光模块137的所述罩部110的侧面形成。并且，所述波长变换层140可以形成于所述罩部110的外侧或内侧中的某一侧。所述波长变换层140将通过所述倾斜的反射面155反射的光的特性加以变化。即，所述波长变换层140可在发出白色光时向照明装置的外侧及下方提供暖白色光显现等效果。在此，由于所述波长变换层140的存在，所述第二发光模块137的内部可以不包含荧光体。

如上所述，根据本发明一个实施例的照明装置，通过在收容第二发光模块137的多个收容槽153中设置包含一对三角面的反射面155，可以向照明装置的外侧及下方反射光，从而带来可以实现具有宽背光特性的照明装置的优点。

图4为表示根据本发明一个实施例的发光装置的平面图，图5为表示图4所示第三发光二极管芯片的剖面图。

如图4及图5所示，根据本发明一个实施例的第一发光模块135及第二发光模块137包括：基板210；形成于基板210上的第一导电图案240a和第二导电图案240b；贴装于所述基板210上的第一发光二极管芯片230a和第二发光二极管芯片230b；贴装于所述基板210上的多个第三发光二极管芯片220。

所述第一发光二极管芯片230a具有红色波长。具体而言，所述第一发光二极管芯片230a具有600nm～630nm的波长带。

所述第二发光二极管芯片230b具有红色波长。具体而言，所述第二发光二极管230b具有630nm～660nm的波长带。

所述第一发光二极管芯片230a与第二发光二极管芯片230b的峰值波长带彼此不同，所述第一发光二极管芯片230a发出波长带低于所述第二发光二极管芯片230b的红色光。

所述第一发光二极管芯片230a与第二发光二极管芯片230b是以所述基板210的中心部为基准并相隔预定间距而并排地进行布置。即，所述第一发光二极管芯片230a与第二发光二极管芯片230b可以排列为以所述基板210的中心部为基准而左右方向上对称。

所述第三发光二极管芯片220在所述基板210上持预定间距位于与边角区域相邻的区域。即，将所述第三发光二极管芯片220配备为多个，使之与所述基板210的边角区域对应。可将所述第三发光二极管芯片220在所述基板210上排列为在垂直方向、水平方向及对角线方向上彼此对称。

所述第三发光二极管芯片220具有两个以上的蓝色波长带。即，所述第三发光二极管芯片220与一般性的蓝色发光二极管芯片相比，具有半值宽度（FWHM:full width at half maximum）较宽的特征。在此，可将半值宽度（FWHM）定义为约相当于所述第三发光二极管芯片220的峰值波长带的一半的宽度。

本发明的第三发光二极管芯片220可根据量子阱结构的活性层中包含的阱层的新结构而发出半值宽度（FWHM）较宽的蓝色光。

所述第一导电图案240a与第二导电图案240b在所述基板210上被对称地并排分置。即，所述第一导电图案240a与第二导电图案240b可以形成为以所述基板210的中心部为基准而在左右方向上对称。

在所述第一导电图案240a上，所述第一发光二极管芯片230a及所述多个第三发光二极管芯片220的一部分通过键合引线250而被连接，而在所述第二导电图案240b上，所述第二发光二极管芯片230b及所述多个第三发光二极管芯片220的一部分通过键合引线250而被连接。

为了有助于理解，对所述第三发光二极管芯片220进行具体说明。所述第三发光二极管芯片220包括生长基板310、缓冲层311、第一导电型半导体层320、活性层330、第二导电型半导体层340、透明电极层350、第一电极360以及第二电极370。

所述生长基板310可以是蓝宝石（Sapphire）基板、尖晶石（Spinel）基板、氮化镓基板、碳化硅基板、或硅基板之类的用于生长氮化镓系化合物半导体层的生长基板，然而也并非局限于此。

所述活性层330、第一导电型半导体层320、第二导电型半导体层340可由氮化镓系列化合物的半导体物质（例如由Al、In、Ga与N形成的物质）形成。将所述活性层330的组成元素及组成比确定为能够发出所需波长的光（例如紫外线、可见光等）。所述活性层330、第一导电型半导体层320以及第二导电型半导体层340为也可以运用金属有机化合物化学气相沉淀技术（MOCVD）或分子束外延生长技术（MBE）而形成。

所述活性层330具有多量子阱结构，并依靠能带的带隙差异发光。本发明的活性层330具有多个阱层与多个势垒层交替层叠的结构，而所述多个阱层可以具有两个以上的不同厚度。

所述第一导电型半导体层320为N型氮化物半导体层，而所述第二导电型半导体层340为P型氮化物半导体层。所述第一导电型半导体层320及第二导电型半导体层340可以形成为单层或多层。

所述透明电极层350可由氧化铟锡（ITO）之类的透明氧化物或Ni/Au形成，并欧姆接触于所述第二导电型半导体层340。

所述第一电极360形成于所述第一导电型半导体层320上，而所述第二电极370形成于所述第二导电型半导体层340上。

可以使所述第一电极360形成于所述第二导电型半导体层320及活性层330的一部分被蚀刻而裸露的第一导电型半导体层320上。

以上说明的本发明的第一发光模块135及第二发光模块137可通过具有不同红色波长带的所述第一发光二极管芯片230a、第二发光二极管芯片230b，以及具有两个以上蓝色波长带的第三发光二极管芯片220而提高最终输出波长带的显色性。因此，本发明的第一发光模块135和第二发光模块137可提供类似于太阳光的光。

图6为表示量子阱结构的活性层的剖面图，图7为表示本发明的第三发光二极管的能带间隙的图。

如图6及图7所示，本发明的活性层330具有多量子阱结构。即，所述活性层330具有第一势垒层331a～第四势垒层331d与第一阱层333a～第三阱层333c交替层叠的结构。

在此，本发明中虽然是以四个势垒层与三个阱层作为一例进行了说明，然而并不局限于此。

所述第一阱层333a～第三阱层333c可由最简式如In_xGa_1-xN(0≤x≤1)的半导体材料所形成。

所述第一势垒层331a～第四势垒层331d可由最简式如In_yGa_1-yN(0≤y≤1)的半导体材料所形成。

将所述第一阱层333a及第一势垒层331a与N型半导体层相邻地设置，而将所述第三阱层333c及第四势垒层331d与P型半导体层相邻地设置。

所述第一势垒层331a～第三势垒层331c中可以掺入N型不纯物，而与所述P型半导体层相邻的所述第四势垒层331d中可以不含有不纯物。

所述第一阱层333a～第三阱层333c可以具有两个以上的不同厚度。在本发明的一个实施例中，所述第一阱层333a和第二阱层333b具有相同的第一厚度t1，而所述第三阱层333c具有比所述第一阱层333a和第二阱层333b更厚的第二厚度t2。

所述第一阱层333a与第二阱层333b具有相同的厚度，以利于生长的稳定性。

将所述第三阱层333c与P型半导体层相邻地设置。因此，本发明的活性层330中可将与P型半导体层相邻的第三阱层333c的厚度形成为较厚。

在此，之所以将与所述P型半导体层相邻的所述第三阱层333c的第二厚度t2设计为相比所述第一阱层333a和第二阱层333b的第一厚度t1更厚，是为了在与所述P型半导体层相邻的区域中形成活跃的再结合。

所述第三阱层333c具有约450nm的波长带，而所述第一阱层333a和第二阱层333b具有410nm的波长带。

因此，本发明的第三发光二极管芯片可通过将与所述P型半导体层相邻的第三阱层333c的厚度设计为相比所述第一阱层333a和第二阱层333b更厚而发出长波长带的蓝色光，从而实现半值宽度加宽。

即，本发明通过提供两个以上互不相同的蓝色波长带，从而具有可实现优良的显色性的发光元件的优点。

图8为表示根据本发明另一实施例的照明装置的剖面图。

如图8所示，根据本发明另一实施例的照明装置除了透明基板132以外的所有构成均与根据图1～图3所示一个实施例的照明装置相同，故标以相同符号而省略详细说明。

所述透明基板132与电路基板131位于同一平面上。所述透明基板132具有从所述电路基板131的外侧面延伸的结构。所述透明基板132具有用于所述电路基板131和主体部170的绝缘的功能。

在此，所述电路基板131具有与所述主体部170的安置面相接触的结构。

根据本发明另一实施例的照明装置因具有从电路基板131的外侧面延伸的透明基板132，因而不仅实现了宽背光特性，同时通过实现所述电路基板131和主体部170的绝缘而能够改善电学特性。

图9为表示根据本发明又一实施例的照明装置的剖面图。

如图9所示，根据本发明又一实施例的照明装置除了透明基板232以外的所有构成均与根据图1～图3所示一个实施例的照明装置相同，故标以相同符号而省略详细说明。

所述透明基板232位于电路基板131的下部面边缘，并向所述电路基板131的外侧方向突出。所述透明基板232具有用于所述电路基板131和主体部170的绝缘的功能。

在此，所述电路基板131具有与所述主体部170的安置面相接触的结构，所述透明基板232的一部分可以与所述主体部170的安置面相接触。

根据本发明又一实施例的照明装置因在电路基板131的下部面边缘处具有透明基板232，因而不仅实现了宽背光特性，同时通过实现所述电路基板131和主体部170的绝缘而能够改善电学特性。

以上已对多种实施例进行了说明，然而本发明并不局限于特定实施例。并且，在特定实施例中说明的构成要素均能够在不脱离本发明思想的范围内完全或部分性地袭用于其他一些实施例中。

Claims

1.一种照明装置，其特征在于，包括：

多个第一发光模块和第二发光模块；

反射部件，用于收容所述多个第一发光模块且上下面被开口；

主体部，具有用于安置所述多个第一发光模块和第二发光模块的安置面；

其中，所述反射部件包括沿外侧面收容所述多个第二发光模块的多个收容槽，所述多个第一发光模块和第二发光模块包括：

第一发光二极管芯片，具有红色波长；

第二发光二极管芯片，具有与所述第一发光二极管芯片不同的红色波长；

多个第三发光二极管芯片，位于所述第一发光二极管芯片及第二发光二极管芯片周围；

而且，具有类似于太阳光的波长带。

2.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述多个收容槽包括由一对三角面所构成的倾斜的反射面。

3.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，包括：

上端圆筒部，以所述安置面的中心轴为基准，圆形横截面的直径逐渐增大；

下端圆筒部，以所述安置面的中心轴为基准，圆形横截面的直径逐渐减小。

4.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述上端圆筒部从所述安置面延伸，而所述下端圆筒部从所述上端圆筒部延伸。

5.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，还包括罩部，用于覆盖所述多个第一发光模块和第二发光模块，并与所述主体部结合。

6.如权利要求5所述的照明装置，其特征在于，所述罩部在与所述第二发光模块对应的侧面上还包括波长变换层。

7.如权利要求5所述的照明装置，其特征在于，所述罩部包括从侧面朝内侧方向延伸的突起。

8.如权利要求7所述的照明装置，其特征在于，所述主体部包括用于插入所述突起的扣槽。

9.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，还包括接触于所述主体部的安置面上的电路基板，而且在所述电路基板的外侧还具有透明基板。

10.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，还包括：

接触于所述主体部的安置面的电路基板；

从所述电路基板的下部面边缘向外侧方向形成的透明基板。

11.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述多个第三发光二极管芯片具有构成为多个阱层与多个势垒层交替层叠的量子阱结构的活性层，且所述多个阱层具有两种以上的不同厚度。

12.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述第三发光二极管芯片包括：

N型半导体层，位于所述活性层的一面上；

P型半导体层，位于所述活性层的另一面上；

其中，所述多个阱层包括与所述N型半导体层相邻的一个以上的第一阱层以及与所述P型半导体层相邻的一个以上的第二阱层，且所述第二阱层的厚度比所述第一阱层的厚度更厚。

13.如权利要求12所述的照明装置，其特征在于，所述多个第二阱层具有互不相同的厚度。

14.如权利要求12所述的照明装置，其特征在于，所述多个第一阱层具有均匀的厚度。

15.如权利要求12所述的照明装置，其特征在于，所述第一阱层具有410nm的波长。

16.如权利要求12所述的照明装置，其特征在于，所述第二阱层具有450nm的波长。

17.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述阱层具有In_xGa_1-xN(0≤x≤1)的最简式，而所述势垒层具有In_yGa_1-yN(0≤y≤1)的最简式。

18.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述第一发光二极管芯片具有600nm～630nm的波长。

19.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述第二发光二极管芯片具有630nm～660nm的波长。

20.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，还包括用于贴装所述第一发光二极管至第三发光二极管的基板，并在所述基板上包括对称的第一导电图案与第二导电图案。

21.如权利要求20所述的照明装置，其特征在于，所述第一发光二极管芯片和第二发光二极管芯片以所述基板的中心部为基准而向两侧分隔设置，所述第一发光二极管芯片与所述第一导电图案连接而所述第二发光二极管芯片与所述第二导电图案连接。

22.如权利要求20所述的照明装置，其特征在于，所述多个第三发光二极管芯片与所述基板的边角区域相邻地设置，并从所述第一导电图案和第二导电图案分离而布置，以在垂直、水平、以及对角线方向上彼此对称。