CN105374915A - 高功率发光装置 - Google Patents

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CN105374915A
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CN
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light
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conductive pattern
phosphor
emitting device
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任昶翼
竹谷元伸
李贞勋
林米歇尔
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Seoul Semiconductor Co Ltd
Seoul Viosys Co Ltd
Original Assignee
Seoul Semiconductor Co Ltd
Seoul Viosys Co Ltd
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Abstract

这里公开了一种发光装置。所述发光装置包括：基底，包括第一引线和第二引线；发光二极管，设置在基底的第一引线之上，包括第二导电类型半导体层、活性层和第一导电类型半导体层，并发射近紫外光；以及波长转换单元，设置在发光二极管之上，并且与发光二极管分隔开，其中，发光结构具有半极性或非极性的特性，波长转换单元具有包括第一磷光体层和第二磷光体层的多层结构，并且发光二极管以等于或大于350mA/mm2的电流密度被驱动。

Description

高功率发光装置
本专利文件要求于2014年8月6日提交的第10-2014-0101156号韩国专利申请的优先权和利益，该韩国专利申请的内容通过引用全部包含于此。
技术领域
本专利文件所公开的内容涉及一种高功率发光装置和一种制造高功率发光装置的方法，所述高功率发光装置能够防止波长转换单元在以高电流密度操作时效率下降和劣化。
背景技术
发光二极管已经应用于各种光源应用。具体地，已经广泛地使用了由氮化物基半导体制成的发光二极管。
近来，随着对高功率发光二极管的需求增长，已经增加了对具有优异的散热效率和高发光效率的垂直发光二极管的需求。垂直发光二极管将生长基底从半导体层分离以增大分离的表面的粗糙度，从而增加了光提取效率。此外，垂直发光二极管将金属基底附于P型半导体层的整个表面之上，以增加散热效率。因此，垂直发光二极管能够应用于以高电流密度驱动的高功率发光二极管。
发明内容
本公开将要提供一种高功率发光装置及其制造方法，其中，所述高功率发光装置在以高密度电流驱动时具有优异的效率、可靠性和发光特性。
根据本公开的一些示例性实施例，发光装置包括：基底，包括第一引线和第二引线；发光二极管，设置在基底的第一引线上，包括第二导电类型半导体层、设置在第二导电类型半导体层上的活性层以及设置在活性层上的第一导电类型半导体层，并发射近紫外光；波长转换单元，设置在发光二极管上，其中，发光二极管具有半极性或非极性的生长表面，波长转换单元具有包括第一磷光体层和设置在第一磷光体层上的第二磷光体层的多层结构，并且发光二极管以等于或大于350mA/mm2的电流密度来驱动。
能够提供一种高功率发光装置，所述高功率发光装可以以高电流密度来驱动，可以具有优异的可靠性，并且可以均匀地发射光以具有优异的发光特性。
第一导电类型半导体层、第二导电类型半导体层和活性层可以包括氮化物基半导体层，所述氮化物基半导体层可以具有m-面、a-面或半极性晶面的生长表面。
发光二极管可以包括：至少一个槽，形成在发光结构的下表面中并且暴露第一导电类型半导体层的一部分；第一电极，被构造为电连接到被所述至少一个槽暴露的第一导电类型半导体层，并且被构造为设置在发光结构的下面；第二电极，设置在第二导电类型半导体层的下表面，并具有被部分暴露的上表面。
发光二极管还可以包括设置在暴露第二电极的区域上的第二电极焊盘。
第一电极可以电连接到第一引线，第二引线可以电连接到第二电极焊盘。
第二电极可以包括反射层和覆盖反射层的覆盖层，第二电极的被部分地暴露的部分可以是覆盖层的部分。
活性层可以发射具有峰值波长在380nm至420nm范围的光。
第一磷光体层可以包括红色磷光体，并且第二磷光体层可以包括青色磷光体。
第一磷光体层可以具有包括多个凸起和多个凹陷的上表面。
波长转换单元还可以包括设置在第二磷光体层上的第三磷光体层，并且第一磷光体层至第三磷光体层均可以包括红色磷光体、绿色磷光体和蓝色磷光体。
第一磷光体层和/或第二磷光体层可以具有形成在其上表面上的多个凸起和多个凹陷。
发光装置还可以包括设置在基底上并且包围发光二极管的侧面的反射器，其中，波长转换单元具有板形状并被反射器支撑。
波长转换单元可以与发光二极管分隔开，并且从发光二极管的上表面到波长转换单元的下表面的分隔距离可以是发光二极管的厚度的0.5至5.0倍。
发光装置还可以包括：包封单元，覆盖发光二极管，其中，波长转换单元设置在包封单元上。
基底还可以包括上绝缘基底和下绝缘基底，第一引线可以包括第一上导电图案、第一中间导电图案、第一下导电图案、第一上通路和第一下通路，第二引线可以包括第二上导电图案、第二中间导电图案、第二下导电图案、第二上通路和第二下通路，第一上导电图案和第二上导电图案可以彼此分隔开地设置在上绝缘基底上，第一中间导电图案和第二中间导电图案可以彼此分隔开地设置在上绝缘基底和下绝缘基底之间，第一下导电图案和第二下导电图案可以设置在下绝缘基底的下表面的下面，第一上通路和第一下通路中均可以分别穿透上绝缘基底和下绝缘基底，以将第一上导电图案、第一中间导电图案和第一下导电图案之间电连接，第二上通路和第二下通路均可以分别穿透上绝缘基底和下绝缘基底，以将第二上导电图案、第二中间导电图案和第二下导电图案之间电连接。
基底还可以包括散热引线，所述散射引线可以包括上散热图案、下散热图案和散热通路，上散热图案可以设置在上绝缘基底和下绝缘基底之间，下散热图案可以设置在下绝缘基底的下表面的下面，散热通路可以穿透下绝缘基底，以将上散热图案和下散热图案之间热连接。
发光装置还可以包括：树脂单元，覆盖发光二极管的侧面。
发光装置还可以包括：透光层，至少部分地覆盖发光二极管，其中，波长转换单元设置在透光层上，以与发光二极管分隔开。
附图说明
图1至图9是用来描述根据本公开的一些示例性实施例的示例性发光二极管和制造其的示例性方法的平面图和剖视图。
图10是用来描述根据本公开的一些示例性实施例的示例性发光装置和制造其的示例性方法的剖视图。
图11是描述根据本公开的一些示例性实施例的示例性发光装置的剖视图。
图12A至图12E是用来描述根据本公开的一些示例性实施例的波长转换单元的放大剖视图。
图13是用来描述根据本公开的一些示例性实施例的示例性发光装置的剖视图。
图14是用来描述根据本公开的一些示例性实施例的示例性发光装置的剖视图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图来详细描述本公开的示例性实施例。提供了下面将要提供的示例性实施例作为示例，使得本公开的理念能够充分地传递给具有本公开所属领域的普通技术的人员。因此，本公开不限于将要在下面描述的示例性实施例，而是可以以其它的形式来实现。在附图中，为了方便起见，可能夸大组件的宽度、长度或厚度等。另外，表示一个组件“在”另一组件“上部”或“在”另一组件“上方”的情况不但意图包括每个部件“直接在”另一部件“上部”或“直接在”另一部件“上方”的情况，而且意图包括其它部件在每个部件和另一部件之间的情况。贯穿本说明书，同样的附图标记指示同样的元件。
一些氮化物基垂直发光二极管是通过在具有C面的生长表面的生长基底上生长来制成的。然而，C面的生长表面具有极性，从而在生长的氮化物基半导体层上产生自发极化和压电极化，使得发光二极管内部的量子效率减小并发生效率下降。为了解决该问题，已经提出利用非极性或半极性的生长基底来制造垂直发光二极管的方法。具有非极性或半极性特性的发光二极管能够以比在C面上制造的现有的发光二极管高的电流来驱动，并具有相对减小的效率下降和热产生。
在驱动由沿着非极性或半极性生长表面生长而制造的发光二极管时，发射的光具有偏振。
然而，当使用其发射具有偏振特性的发光二极管作为光源时，物体的被光入射的表面的反射率根据偏振的种类而不同。例如，物体的被光入射的表面的反射率根据P偏振光和S偏振光而不同。在利用偏振特性的应用中，重要的是改善偏振度，但出于照明的目的，当照明装置具有偏振时，从照明装置发射的光的均匀性劣化，结果，降低了照明装置的性能。具体地，在发光装置出于照明目的而发射高功率光的情况下，由偏振导致的光的不均匀性变得更加显著。
因此，存在对一种发光装置的需要，这种发光装置以高密度电流驱动而具有高输出，并具有优异的效率和均匀的发光特性。
图1至图9是用来描述根据本公开的一些示例性实施例的发光二极管和制造其的方法的平面图和剖视图。
参照图1，在生长基底110上形成发光结构120。
只要生长基底110是发光结构120能够在其上生长的基底，任何基底都可以用作生长基底。例如，生长基底110可以包括蓝宝石基底、碳化硅基底、硅基底以及包括诸如(Al、Ga和In)N的氮化物半导体的氮化物基基底。此外，生长基底110具有非极性或半极性的生长表面。
具体地，根据本公开的示例性实施例，生长基底110可以是具有m面的族面{1-100}中的至少一个或a面的族面{11-20}中的至少一个作为生长表面的氮化物基基底。与此不同，生长基底110可以是具有如(1122)面(然而，不限于此)作为生长表面的半极性氮化物基基底。此外，生长基底110的生长表面也可以与非极性或半极性的晶面成预定的遮光角(off-cutangle)。
然而，根据本公开的示例性实施例的生长基底110不限于前述氮化物基基底，因而可以是像蓝宝石基底那样的异质基底之中的其上能够生长半极性或非极性氮化物基半导体层的基底。例如，生长基底110还可以是r面蓝宝石基底、m面蓝宝石基底或a面蓝宝石基底。
形成发光结构120的步骤可以包括形成第一导电类型半导体层121、活性层123和第二导电类型半导体层125。
可以利用诸如金属有机化学气相沉积(MOCVD)、分子束外延(MBE)和氢化物气相外延(HVPE)的技术在生长基底110上生长第一导电类型半导体层121、活性层123和第二导电类型半导体层125。
第一导电类型半导体层121和第二导电类型半导体层125可以包括III-V族基化合物半导体，并且可以包括例如诸如(Al、Ga、In)N的氮化物基半导体。第一导电类型半导体层121可以包括n型杂质(例如，Si)，第二导电类型半导体层125可以包括p型杂质(例如，Mg)。此外，它们可以相反。此外，第一导电类型半导体层121和/或第二导电类型半导体层125可以是单层，也可以包括多层。例如，第一导电类型半导体层121和/或第二导电类型半导体层125可以包括镀层和接触层，也可以包括超晶格层。
活性层123可以包括诸如(Al、Ga、In)N的氮化物基半导体，活性层123的组成可以根据光的期望峰值波长来确定。此外，活性层123可以包括多量子阱(MQW)结构。根据本公开的示例性实施例，从活性层123发射的光可以包括紫外光或近紫外光，发射的光的峰值波长可以在例如380mm至420mm的范围。
此外，第一导电类型半导体层121、活性层123和第二导电类型半导体层125可以沿着生长基底110的生长表面的晶面生长，因此可以具有非极性或半极性特性。即，第一导电类型半导体层121、活性层123和第二导电类型半导体层125可以具有a面或m面的生长表面，也可以具有如面(1122)的非极性生长表面。半导体层121、123和125具有非极性或半极性特性，从而改善了发光二极管的内部量子效率，减少了发光二极管的效率下降，并且相对减少了在发光时产生的热。
参照图2，通过部分地去除发光结构120来形成暴露第一导电类型半导体层121的至少一个槽127。图2A是示出发光结构120的上表面的平面图，图2B是与图2A的线A-A对应的部分的剖视图。
可以利用光刻技术将发光结构120图案化来形成至少一个槽127，并且可以在至少一个槽127的内侧暴露第二导电类型半导体层125的侧面、活性层123的侧面和第一导电类型半导体层121的上表面。至少一个槽127的所述内侧可以是倾斜的，并且如图所示，至少一个槽127的所述内侧的倾斜的角度可以是小于90°(由虚线示出)的角度。
如图所示，可以将至少一个槽127形成为复数个，也可以以各种形状在发光结构120中设置至少一个槽127。如图所示，也可以将多个槽127以点的形状形成为具有恒定的节距间隔。与此不同，可以将多个槽127形成为多个条的形状，或者也可以将多个槽127形成为点的形状和条的形状的混合形状。当形成复数个槽127时，可以遍布发光结构120的整个上表面地形成多个槽127。因此，如下面所述，可以在驱动发光二极管的同时改善电流扩散效率或性能。
参照图3，在第二导电类型半导体层125上形成第二电极130。
第二电极130可以至少部分地覆盖第二导电类型半导体层125的上表面，并且可以电连接到第二导电类型半导体层125。具体地，第二电极130可以设置在除了形成有至少一个槽127的区域以外的区域上。
此外，第二电极130可以包括反射层131以及覆盖反射层131的覆盖层133。
反射层131可以用以反射光，并且可以用作电连接到第二导电类型半导体层125的一种电极。因此，反射层131可以包括能够与第二导电类型半导体层125形成欧姆接触同时具有高反射率的金属。例如，反射层131可以包括Ni、Pt、Pd、Rh、W、Ti、Al、Ag和Au中的至少一种。此外，反射金属层131可以包括单层或多层。反射层131可以设置在第二导电类型半导体层125的上表面中的除了形成有至少一个槽127的区域以外的区域上。此外，反射层131可以形成为具有比第二导电类型半导体层125的上表面的面积小的面积。
具体地，反射层131不可以形成在第二导电类型半导体层125的上表面的某些区域上。与所述某些区域对应的部分可以限定为第二电极焊盘180形成区域，这将在下面进行与其相关的详细描述。
覆盖层133可以覆盖反射层131的上表面和侧面。覆盖层133可以防止与反射层131的材料不同的其它材料之间的相互扩散，从而防止其它材料从外部扩散到反射层131而导致反射层131损坏。覆盖层133可以一体地形成在整个发光二极管之上，并且可以包括设置在与至少一个槽127对应的区域上的至少一个开口。
此外，覆盖层133也可以形成在第二导电类型半导体层125的上表面上的没有形成反射层131的某些区域上。可以在与没有形成反射层131而仅形成有覆盖层133的区域对应的部分上形成第二电极焊盘180。这将在下面详细地描述。
覆盖层133可以与反射层131一起电连接到第二导电类型半导体层125，并且可以与反射层131一起用作一种电极。覆盖层133可以包括例如Au、Ni、Ti和Cr中的至少一种，并且也可以包括单层或多层。
如上所述，第二电极130可以包括金属，并且可以通过沉积和/或镀覆金属来形成。当第二电极130包括多层时，逐步地堆叠每个层，从而可以提供具有多层结构的第二电极130。
同时，图2和图3的顺序不受限制，也可以首先形成第二电极130然后形成至少一个槽127。
接下来，参照图4，可以在发光结构120上形成覆盖第二电极130和至少一个槽127的绝缘层140。具体地，绝缘层140可以填充至少一个槽127以覆盖槽127的侧面。
绝缘层140可以包括SiNx、SiO2等，并且可以利用例如电子束蒸镀和其它已知的沉积技术等来形成。绝缘层140可以由例如多层来形成，并且还可以包括分布布拉格反射器，在分布布拉格反射器中堆叠有折射率不同的介电层。当绝缘层140包括分布布拉格反射器时，可以反射朝着没有被第二电极130覆盖的区域的光，从而可以更加改善发光二极管的发光效率。
接下来，参照图5，在发光结构120上设置第一电极150，并将第一电极150电连接到第一导电类型半导体层121。
形成第一电极150的步骤可以包括形成至少一个开口140a以及形成填充所述开口并覆盖绝缘层140的第一电极150，其中，通过部分地去除绝缘层140使得经由所述至少一个开口140a暴露第一导电类型半导体层121的与至少一个槽127对应的区域。在这种情况下，所述至少一个槽127的侧面被绝缘层140覆盖，从而可以防止第一电极150与第二导电类型半导体层125的侧面和活性层123的侧面彼此电连接。
当至少一个槽127形成为复数个并且遍布发光结构120的整个表面地形成中时，第一电极150大体上均匀地接触第一导电类型半导体层121。因此，可以改善发光二极管的电流扩散效率或性能。
同时，第一电极150中的填充绝缘层140的至少一个开口140a的部分和覆盖绝缘层140的上表面的部分可以分别形成，或者可以通过一次工艺而一体地形成。在这种情况下，当可以分别形成第一电极150中的填充至少一个开口140a的部分和覆盖绝缘层140的上表面的部分时，这两部分还可以包括不同的材料。
第一电极150可以包括能够电连接到第一导电类型半导体层121的材料，尤其可以包括能够与第一导电类型半导体层121形成欧姆接触的金属材料。此外，第一电极150可以包括相对于紫外光具有高折射率的金属材料。例如，第一电极150可以包括Ti、Ni、Au、Ag、Al和Cu等。当第一电极150中的填充绝缘层140的至少一个开口140a的部分和覆盖绝缘层140的上表面的部分由不同的材料制成时，填充至少一个开口140a的部分可以包括能够与第一导电类型半导体层121形成欧姆接触的金属材料，覆盖绝缘层140的上表面的部分还可以包括高反射金属材料。
可以通过光刻工艺形成绝缘层140的至少一个开口140a，并且可以利用沉积和剥离技术等形成第一电极150。
参照图6，在发光结构120上形成支撑基底170，并且还可以在支撑基底170和第一电极150之间形成接合层160。
可以将接合层160置于支撑基底170与第一电极150之间来接合，并且接合层160不受限制，只要其可以接合支撑基底170和第一电极150即可。例如，可以使用AuSn执行共晶接合来接合第一电极150和支撑基底170，因此接合层160可以包括AuSn。可以通过以下步骤来执行利用AuSn的共晶接合：在等于或大于AuSn的共晶温度(大约280℃)的温度(例如，大约350℃)下加热AuSn，将加热后的AuSn设置在第一电极150和支撑基底170之间，然后冷却AuSn。
此外，接合层160可以使第一电极150和支撑基底170之间电连接，从而可以使支撑基底170和第一导电类型半导体层121彼此电连接。在这种情况下，支撑基底170可以用作电连接到第一电极150的电极焊盘。当支撑基底170用作电极焊盘时，支撑基底170被接合到额外的从属基底，从而可以将发光二极管安装在单独的从属基底上。在这种情况下，由于支撑基底170形成在发光二极管的整个表面之上，因此能够将在驱动发光二极管时产生的热有效地引导至从属基底。因此，即使以高电流驱动，根据本公开的示例性实施例的发光二极管也能够有效地发热，从而具有优异的可靠性。
然后，参照图7，将生长基底110从发光结构120分离。
可以通过诸如激光剥离、化学剥离和应力剥离的各种方法去除生长基底110。还可以根据用于去除生长基底110的方法，在发光结构120和生长基底110之间设置额外的层。例如，当生长基底110与发光结构120是同一种氮化物基底时，还可以在生长基底110和发光结构120之间设置牺牲层(未示出)。在这种情况下，可以通过化学地去除牺牲层的一部分来使生长基底110从发光结构120分离，也可以通过向牺牲层施加应力而使生长基底110从发光结构120分离。然而，本公开不限于此，还可能有其它实施。
接下来，图8A是示出发光结构120的上表面的平面图，图8B是与图8A的线B-B对应的部分的剖视图。参照图8A和图8B，可以通过部分地去除发光结构120来形成第二电极130的暴露的部分，尤其是，形成暴露覆盖层133的区域120a。此外，还可以执行在通过将生长基底110从发光结构120分离而暴露的表面上形成粗糙度121a的步骤。
可以通过光刻工艺来形成暴露覆盖层133的区域120a。同时，在第一导电类型半导体层121的上表面上形成粗糙度121a的步骤可以包括执行湿蚀刻和/或干蚀刻，并且可以使用例如光增强化学(PEC)蚀刻。
如上所述，在暴露第二电极130的部分中，没有暴露反射层131而仅暴露了覆盖层133。因此，可以防止由于扩散导致的反射层131的反射特性的劣化。
参照图9，在暴露反射金属层130的区域120a上形成第二电极焊盘180。第二电极焊盘180可以利用沉积和剥离技术来形成，并且可以接触反射金属层130以电连接到反射金属层130。通过这样来做，可以提供如图9中所示的发光二极管100。
图10是用来描述根据本公开的一些示例性实施例的发光装置和制造其的方法的剖视图。
可以通过准备发光二极管、将发光二极管100安装在基底210上、然后形成与发光二极管100分隔开的波长转换单元240来提供发光装置。在下文中，将在下面描述每个组件或元件以及制作方法。
发光装置包括基底210、发光二极管100和波长转换单元240。此外，发光装置还可以包括反射器220、包封单元230和引线260。
基底210可以用作其上可以安装发光二极管100的支撑板，并且还可以用以将外部电源连接到发光二极管100。例如，基底210可以包括第一引线211和第二引线213，并且还可以包括设置在第一引线211和第二引线213之间以使它们之间绝缘的绝缘部件215。
第一引线211和第二引线213可以彼此分隔开，并且可以具有不同极性而连接到外部电源。因此，第一引线211和第二引线213可以包括具有导电性和优异的导热性的材料，并且可以包括例如Al、Ag、Cu、Ni等。
反射器220可以设置在基底210上并且还可以包括腔，其中，所述腔沿着基底210的外部边缘设置，以暴露第一引线211和第二引线213中的至少一条引线。反射器220的内侧可以是倾斜的，所述内侧的斜率相对于基底210的上表面可以在30°到60°的范围。
反射器220用以反射从发光二极管100发射的光，以改善发光装置的发光效率，因此反射器220可以包括相对于所发射的光具有高反射率的材料。例如，反射器220可以包括如EMC的高反射聚合物、高反射陶瓷材料以及如Al和Ag的高反射金属材料中的至少一种材料。
同时，可以一体地形成基底210和反射器220。例如，还可以基于壳体方案来形成基底210和反射器220。即，可以按如下形式来提供基底210和反射器220：通过形成壳体来提供由反射器220和基底210形成的基础基底，其中，所述壳体具有腔，所述腔设置在所述壳体的上部，并且通过所述腔暴露第一引线和第二引线。
然而，根据本公开的示例性实施例的基底210和反射器220不限于此，也可以是其它实施方式。
发光二极管100可以是与根据图1至图9的实施例的发光二极管100相同的发光二极管。因此，发光二极管100包括基本覆盖其下表面的第一电极150和设置在其上部的第二电极焊盘180。
发光二极管100安装在基底210上，第一电极150可以电连接到第一引线211，第二电极焊盘180可以电连接到第二引线213。具体地，发光二极管100可以设置在第一引线211上，从而第一电极150和第一引线211可以通过接触而电连接。此外，第二电极焊盘180可以通过引线260电连接到第二引线213。
此外，可以通过接合层250将发光二极管100安装在第一引线150上。只要接合层250能够将发光二极管100和第一引线150之间接合，可以使用任何层作为接合层250。例如，接合层250可以包括焊料、导电粘合剂或共晶接合的AuSn。具体地，当接合层250包括焊料或共晶接合的AuSn时，可以更有效地辐射在驱动发光二极管时产生的热。
如参照图1至图9所述，发光二极管100包括半极性或非极性的发光结构120，并且具有包括至少一个槽127的垂直发光二极管形式。发光二极管100在驱动发光二极管时具有相对减少的效率下降和减少的热产生。此外，根据本公开的示例性实施例，发光二极管100安装在第一引线211上，并且形成在发光二极管100的整个表面之上的第一电极150接触第一引线211，从而在驱动发光二极管时使散热效率优异。因此，即使在高电流下，也可以驱动包括发光二极管100的根据本公开的示例性实施例的发光装置。例如，可以在等于或大于350mA/mm2的电流密度下驱动发光装置。因此，在发光装置发射高功率光的同时，可以防止发光装置由于热产生而引起的缺陷和损坏。
波长转换单元240设置在发光二极管100上，并且与发光二极管100分隔开。此外，波长转换单元240可以包括多层结构。
波长转换单元240可以包括各种磷光体。在下文中，将参照图12A至图12E来描述根据本公开的各个示例性实施例的波长转换单元240。
参照图12A波长转换单元240可以包括红色磷光体R和青色磷光体C。红色磷光体R和青色磷光体C浸于树脂中从而可以不规则地设置。树脂可以包括诸如环氧树脂和丙烯酸树脂的聚合物树脂或者硅树脂，并且可以用作使磷光体分散的基质。红色磷光体R和青色磷光体C可以包括对于本领域技术人员而言众所周知的各种磷光体，并且可以包括石榴石类磷光体、铝酸盐磷光体、硫化物磷光体、氮氧化物磷光体、氮化物磷光体、氟化物基磷光体和硅酸盐磷光体中的至少一种。例如，红色磷光体R可以包括CaAlSiN3:Eu2+，青色磷光体C可以包括M2MgSi2O7:Eu2+(M＝从Ba、Sr和Ca中选择的至少一种)。然而，本公开不限于此。
红色磷光体R和青色磷光体C各自将从发光二极管100发射的紫外光波长转换为红基色光和青基色光，以使发光装置能够发射白光。
除了CaAlSiN3:Eu2+磷光体之外，红色磷光体还可以包括例如SrAlSi4O7:Eu2+、M2Si5N8:Eu2+(M＝从Ba、Sr和Ca中选择的至少一种)、MSiN2:Eu2+(M＝从Ba、Sr和Ca中选择的至少一种)、MSi2O2N2:Yb2+(M＝从Ba、Sr和Ca中选择的至少一种)、Y2O2S:Eu3+Sm3+、La2O2S:Eu3+Sm3+、CaWO4:Li1+Eu3+Sm3+、M2SiS4:Eu2+(M＝从Ba、Sr和Ca中选择的至少一种)、LaCuO2-σ:Eu3+Ba2+等。
除了M2MgSi2O7:Eu2+(M＝从Ba、Sr和Ca中选择的至少一种)之外，青色磷光体还可以使用例如将Eu2+用作发光中心的诸如SrSi5AlO2N7:Eu2+、BaSi2O2N2:Eu2+、BaAl2O4:Eu2+、BaZrSi3O9:Eu2+、M2SiO4:Eu2+(M＝从Ba、Sr和Ca中选择的至少一种)、M2SiS4:Eu2+(M＝从Ba、Sr和Ca中选择的至少一种)的磷光体。此外，青色磷光体可以包括CaSi12-(m+n)Al(m+n)OnN16-n:Ce3+等。
参照图12B，波长转换单元240可以包括包含红色磷光体R的第一磷光体层241以及设置在第一磷光体层241上并且包括青色磷光体C的第二磷光体层242。
在磷光体层241和242中的每个磷光体层中，红色磷光体R和青色磷光体C浸于树脂中从而可以不规则地设置。从发光二极管发射的紫外光被第一磷光体层241转换成红基色光，并且被第二磷光体层242转换成青基色光。红基色光的波长比青基色光的波长要长，从而可以防止被第一磷光体层241转换后的光被第二磷光体层242再次转换。因此，能够防止波长转换单元240内产生不需要的波长转换。
此外，将波长转换单元240形成为具有包括第一磷光体层241和第二磷光体层242的多层，从而解决了由于从发光二极管100发射的光的偏振特性而引起的光的均匀性的问题。详细地描述，从发光二极管100发射的光由于如上所述的发光结构120的半极性或非极性的特性而具有偏振特性。根据本公开的示例性实施例，偏振光首先被第一磷光体层241波长转换，其次被设置在第一磷光体层241上的第二磷光体层242波长转换，从而能够防止根据偏振特性而变化的反射率导致所发射的光不均匀。
参照图12C，波长转换单元240大体上与图12B的情况类似，但与图12B的不同在于第一磷光体层241a包括多个凸起和多个凹陷。第一磷光体层241a包括凸起和凹陷，以防止光在第一磷光体层241a和第二磷光体层242a之间的界面处被散射和反射。因此，可以改善发光装置的发光效率。
参照图12D，波长转换单元240可以包括红色磷光体R、绿色磷光体G和蓝色磷光体B。红色磷光体R、绿色磷光体G和蓝色磷光体B浸于树脂中从而可以不规则地设置。树脂可以包括如环氧树脂或丙烯酸树脂的聚合物树脂或者硅树脂，并且可以用作使磷光体分散的基质。红色磷光体R、绿色磷光体G和蓝色磷光体B可以包括对于本领域技术人员而言众所周知的各种磷光体，并且可以包括例如石榴石类磷光体、铝酸盐磷光体、硫化物磷光体、氮氧化物磷光体、氮化物磷光体、氟化物基磷光体和硅酸盐磷光体中的至少一种。然而，本公开不限于此。
红色磷光体R、绿色磷光体G和蓝色磷光体B各自将从发光二极管100发射的紫外光波长转换为红基色光、绿基色光和蓝基色光，以使发光装置能够发射白光。
参照图12E，波长转换单元240可以包括包含红色磷光体R的第一磷光体层241，包含绿色磷光体G的第三磷光体层243、以及包含蓝色磷光体B的第四磷光体层244。
在磷光体层241、243和244中的每个磷光体层中，磷光体R、G和B浸于树脂中从而可以不规则地设置。从发光二极管发射的紫外光被第一磷光体层241转换为红基色光，被第三磷光体层243转换为绿基色光，并被第四磷光体层244转换为蓝基色光。红基色光的波长比绿基色光的波长要长，绿基色光的波长比蓝基色光的波长要长，从而能够防止被第一磷光体层241转换后的光被第三磷光体层243和/或第四磷光体层244再次转换，并能够防止被第三磷光体层243转换后的光被第四磷光体层244再次转换。因此，能够防止波长转换单元240内产生不需要的波长转换。
此外，将波长转换单元240形成为具有包括第一磷光体层241、第三磷光体层243和第四磷光体层244的多层结构，从而解决了根据从发光二极管100发射的光的偏振特性的光的均匀性的问题。
同时，第一磷光体层241和第三磷光体层243也可以均包括形成在它们的上表面上的多个凸起和多个凹陷(未示出)。在这种情况下，能够防止在磷光体层之间的界面处产生的光被反射。
本公开的示例性实施例包括前述的各种类型的波长转换单元240，从而改善了发光装置的光均匀性。因此，当将发光装置应用于照明目的时，可以提供具有优异的发光特性的发光装置。
返回参照图10，波长转换单元240可以与发光二极管100分隔开。波长转换单元240和发光二极管100彼此分隔开预定距离，从而能够防止波长转换单元240由于驱动发光二极管100时产生的热而受到损坏。具体地，因为根据本公开的示例性实施例的发光二极管100以等于或大于350mA/mm2的高电流密度来驱动并具有很大程度的热生成，所以将波长转换单元240与发光二极管100分隔开，以有效防止波长转换单元240由于热而损坏。
在这种情况下，发光二极管100与波长转换单元240之间的分隔距离D可以是发光二极管100的厚度T的0.5至5.0倍。即，可以建立D＝(0.5～5.0)×T的关系。
同时，也可以通过成型方法来形成波长转换单元240，并且也可以通过在发光二极管100上设置具有诸如陶瓷板或磷光体片的预置板形状的波长转换单元240来提供波长转换单元240。
当通过成型方案来形成波长转换单元240时，在形成波长转换单元240之前，可以另外地形成包封发光二极管100的包封单元230。包封单元230具有高透光率，并且可以利用成型或点胶的方法形成为包封发光二极管100。波长转换单元240可以形成在包封单元230上，并且可以通过已知的成型方法来形成。此外，可以通过多个成型工艺来形成波长转换单元240。在这种情况下，可以提供具有多层结构的波长转换单元240。例如，可以通过所述多个成型工艺来提供具有图12B、图12C和图12E中所示的结构的波长转换单元240。
在发光二极管100上设置具有板形状的波长转换单元240的步骤可以包括在包封单元230上设置波长转换单元240。在这种情况下，还可以在包封单元230与波长转换单元240之间设置粘合剂。在这种情况下，与发光装置分开制作波长转换单元240。
与此不同，如图11中所示，可以将波长转换单元240设置为位于反射器220中。
参照图11，波长转换单元240a具有板形状，并且在被反射器220支撑的同时与发光二极管100分隔开。在这种情况下，反射器220还可以包括形成在其侧面上的台阶部分221，以稳定地支撑波长转换单元240a。在如图11中所示的发光装置的情况下，也可以省略包封单元230。
图13是用来描述根据本公开的一些示例性实施例的发光装置的剖视图。
可以通过以下步骤来提供发光装置：准备发光二极管100；将发光二极管100安装在基底300上；形成覆盖发光二极管100的侧面的树脂部350；形成与发光二极管100分隔开的波长转换单元370。在下文中，将在下面详细地描述各个组件或元件以及制作方法。
发光装置包括基底300、发光二极管100和波长转换单元370。此外，发光装置还可以包括树脂部350、包封单元390、接合层355和引线380。
基底300可以包括绝缘基底310、第一引线320和第二引线330，并且还可以包括散热引线340。绝缘基底310可以包括上绝缘基底311和下绝缘基底313。第一引线320可以包括第一上导电图案321、第一上通路322、第一中间导电图案323、第一下通路324和第一下导电图案325，与此类似，第二引线330可以包括第二上导电图案331、第二上通路332、第二中间导电图案333、第二下通路334和第二下导电图案335。散热引线340可以包括上散热图案341、散热通路342和下散热图案343。在下文中，将参照图来详细描述基底300的组件和结构。
参照多幅附图，上绝缘基底311和下绝缘基底313可以以垂直堆叠的形式来设置。上绝缘基底311和下绝缘基底313可以包括绝缘材料，并且可以包括具有高热导率的材料。例如，上绝缘基底311和下绝缘基底313可以包括高热导率的聚合物材料和/或陶瓷材料。
第一上导电图案321和第二上导电图案331可以彼此分隔开地设置在上绝缘基底311上。第一上导电图案321可以提供安装发光二极管100的区域，并且可以电连接到发光二极管100的第一电极150。第二上导电图案331可以通过引线380电连接到发光二极管100的第二电极焊盘180。同时，还可以在第一上导电图案321和第二上导电图案331之间的分隔区域中形成绝缘材料。
第一中间导电图案323和第二中间导电图案333可以设置在上绝缘基底311的下面，从而可以置于上绝缘基底311和下绝缘基底313之间。第一中间导电图案323和第二中间导电图案333各自通过穿透上绝缘基底311的第一上通路322和第二上通路332而电连接到第一上导电图案321和第二上导电图案331。
上散热图案341可以设置在上绝缘基底311和下绝缘基底313之间。上散热图案341可以与第一中间导电图案323和第二中间导电图案333分隔开而电绝缘。此外，还可以在上散热图案341、第一中间导电图案323和第二中间导电图案333彼此分隔开的区域中形成绝缘材料。此外，上散热图案341可以设置在第一中间导电图案323和第二中间导电图案333之间。
具体地，上散热图案341可以设置在发光二极管100的下面，因而使操作发光二极管100时产生的热有效地传递至上散热图案341，从而改善发光二极管100的热散逸效率。
第一下导电图案325和第二下导电图案335可以设置在下绝缘基底313的下面。第一下导电图案325和第二下导电图案335各自通过穿透下绝缘基底313的第一下通路324和第二下通路334电连接到第一中间导电图案323和第二中间导电图案333。
因此，第一下导电图案325和第二下导电图案335各自电连接到第一上导电图案321和第二上导电图案331。例如，当将发光装置安装在另外的基底(例如，印刷电路板)上时，第一下导电图案325和第二下导电图案335可以电连接到外部电源，以用来向发光二极管100提供电力。
下散热图案343可以设置在下绝缘基底313的下表面的下面。下散热图案343可以与第一下导电图案325和第二下导电图案335分隔开而电绝缘。此外，下散热图案343可以通过散热通路342连接到上散热图案341，从而可以将传递至上散热图案341的热通过散热通路342传递至下散热图案343。具体地，散热通路342被设置为垂直地穿透下绝缘基底313，下散热图案343可以设置在上散热图案341的下面。此外，下散热图案343可以设置在第一下导电图案325和第二下导电图案335之间。
散热引线340可以起到类似于热沉的作用，以有效地辐射在操作发光二极管100时产生的热。例如，当将发光装置安装在另外的基底(例如，印刷电路板)上时，散热引线340(尤其是，下散热图案343)可以连接到另外的基底的散热构件。
第一引线320和第二引线330可以包括具有优异的电导率的材料，并且例如可以通过沉积和/或电镀诸如Ni、Pt、Pd、Rh、W、Ti、Al、Ag、Au和Cu的金属材料来形成。具体地，第一上导电图案321和第二上导电图案331可以包括除了电导率还高反射光的材料，并且可以包括例如Au、Al、Ag等。散热引线340可以包括具有优异的热导率的材料，例如诸如W和Au的金属材料。然而，本公开不限于此。
发光二极管100可以与根据图1至图9的实施例的发光二极管100为相同的发光二极管。因此，发光二极管100包括覆盖几乎其整个下表面的第一电极150以及设置在其上部上的第二电极焊盘180。
发光二极管100可以安装在第一引线320上，第一电极150可以电连接到第一上导电图案321，第二电极焊盘180可以电连接到第二上导电图案331。
此外，发光二极管100可以通过接合层355安装在第一引线320上。只要接合层355可以将发光二极管100和第一引线320之间接合，可以使用任何层作为接合层355。例如，接合层355可以包括焊锡、导电粘合剂、共晶接合的AuSn。具体地，当接合层355包括焊锡或共晶接合的AuSn时，可以更有效地发射在驱动发光二极管时产生的热。
树脂部350可以覆盖发光二极管100的侧面的至少一部分。
树脂部350可以包括诸如环氧树脂、丙烯酸树脂或亚胺树脂的聚合物树脂和硅树脂中的至少一种，并且还可以具有透光性质、半透光性质或反光性质。此外，树脂部350还可以包括扩散器等以散射光。可以通过将树脂涂敷在发光二极管100的侧面上并使树脂硬化来提供树脂部350，也可以利用掩模以在期望的位置处形成树脂部350。
当树脂部350具有透光性质时，树脂部350可以包括扩散器，并且树脂部350的折射率可以比氮化物半导体层的折射率低。能够降低光从发光二极管的外表面到发光二极管中的全反射的概率。此外，当树脂部350由包括扩散器的透光材料制成时，可以增加朝着侧面发射的光子的比率，从而可以拓宽发光装置的方向分布。同时，当具有高反射性质时，树脂部350可以用以反射从发光二极管100朝上发射的光。因此，可以考虑到通过发光装置获得的方向特性等来控制树脂部350的特性。
此外，树脂部350的外侧可以是如图所示的翘起的。然而，树脂部350的侧面可以是倾斜的，以有效地反射从包封单元390至外部界面中的全反射光，从而改善发光装置的发光效率。
然而，本公开的形成树脂部350的材料和树脂部350的形状不限于此。
波长转换单元370设置在发光二极管100上，并且与发光二极管100分隔开。在这种情况下，还可以在发光二极管100和波长转换单元370之间设置透光层360，使得波长转换单元370与发光二极管100分隔开。
波长转换单元370与参照图10描述的波长转换单元240基本相似，因此将省略其的详细描述。
透光层360可以包括这样的材料，该材料具有透光性质，并且具有比氮化物半导体层的折射率低的折射率以及比波长转换单元370的折射率高的折射率。如此，透光层360在波长转换单元370和发光二极管100之间执行与折射率分级层的作用相似的作用，并且可以降低光在各界面处被全反射的概率。例如，透光层360可以包括诸如SiO2和SiNx的材料，还可以包括扩散器等。
如此，发光二极管100和波长转换单元370可以通过透光层360以预定的距离彼此分隔开，从而透光层360的厚度与发光二极管100和波长转换单元370之间的分隔距离对应。在这种情况下，透光层360的厚度(发光二极管100与波长转换单元370之间的分隔距离)可以是发光二极管100的厚度的0.5到5.0倍。
本公开的示例性实施例描述了波长转换单元370和透光层360设置在第一导电类型半导体层121上，但不限于此。图14是用来描述根据本公开的一些示例性实施例的发光装置的剖视图。如图14中所示，波长转换单元371和透光层361也可以形成为覆盖在几乎整个发光二极管100上。参照图14，透光层361可以覆盖发光二极管100并且还可以覆盖树脂部350。可以在透光层361上形成波长转换单元371。
透光层361形成为覆盖在几乎整个发光二极管100上，以保护发光二极管免受外部损害。此外，波长转换单元371形成在透光层361上，以使从发光二极管100发射的大部分光被入射在波长转换单元371上。因此，可以防止从发光二极管100发射的紫外光在没有被波长转换单元371波长转换的情况下发射到外部，并且大部分紫外光透过波长转换单元371以增加从发光装置发射的可见光线的量。
返回参照图13，包封单元390可以形成在基底300上以包封发光二极管100。可以通过将聚合物树脂或硅树脂成型或点胶来形成包封单元390。
根据本公开的示例性实施例，提供了一种发光装置，所述发光装置应用包括具有半极性或非极性特性的发光结构的发光二极管。根据本公开的示例性实施例，能够提供一种发光装置，所述发光装置通过改善发光二极管的效率下降和热产生而以等于或大于350mA/mm2的电流密度来驱动，所述发光装置通过有效防止波长转换单元和发光二极管的损坏而具有优异的可靠性，并且所述发光装置通过均匀地发射白色光而具有优异的发光特性。
根据本公开的示例性实施例，能够提供一种发光装置，所述发光装置通过改善发光二极管的效率下降和热产生而以高电流密度来驱动，所述发光装置通过有效防止波长转换单元和发光二极管的损坏而具有优异的可靠性，并且所述发光装置通过均匀地发射白色光而具有优异的发光特性。
在上文中，描述了本公开的各个示例性实施例，但是本公开不限于前述示例性实施例和特征，并且在不脱离由本公开的权利要求所限定的技术精神的情况下，可以对本公开做各种修改和变化。

Claims (17)

1.一种发光装置，所述发光装置包括：
基底，包括第一引线和第二引线；
发光二极管，设置在基底的第一引线之上，发光二极管包括第二导电类型半导体层、设置在第二导电类型半导体层之上的活性层、以及设置在活性层之上第一导电类型半导体层，并被构造为发射近紫外光；以及
波长转换单元，设置在发光二极管之上，
其中，发光二极管包括：
至少一个槽，被构造为形成在发光结构的下表面中，并且暴露第一导电类型半导体层的一部分；
第一电极，被构造为电连接到被所述至少一个槽暴露的第一导电类型半导体层并且设置在发光结构的下面；
第二电极，设置在第二导电类型半导体层的下表面的下面，并具有被部分地暴露的上表面，
其中，发光二极管具有半极性或非极性生长表面，
波长转换单元包括包含第一磷光体层和设置在第一磷光体层上的第二磷光体层的多层结构，
发光二极管被构造为以等于或大于350mA/mm2的电流密度来驱动。
2.如权利要求1所述的发光装置，其中，第一导电类型半导体层、第二导电类型半导体层和活性层包括氮化物基半导体层，所述氮化物基半导体层具有m-面、a-面或半极性晶面的生长表面。
3.如权利要求1所述的发光装置，其中，发光二极管还包括设置在暴露第二电极的区域上的第二电极焊盘。
4.如权利要求3所述的发光装置，其中，第一电极电连接到第一引线，第二引线电连接到第二电极焊盘。
5.如权利要求1所述的发光装置，其中，第二电极包括反射层和覆盖反射层的覆盖层，
第二电极的被部分地暴露的部分是覆盖层的部分。
6.如权利要求1所述的发光装置，其中，发光二极管被构造为发射具有峰值波长在380nm至420nm范围的光。
7.如权利要求1所述的发光装置，其中，第一磷光体层包括红色磷光体，第二磷光体层包括青色磷光体。
8.如权利要求7所述的发光装置，其中，第一磷光体层具有包括多个凸起和多个凹陷的上表面。
9.如权利要求1所述的发光装置，其中，波长转换单元还包括设置在第二磷光体层上的第三磷光体层，
第一磷光体层、第二磷光体层和第三磷光体层中的每个磷光体层分别包括红色磷光体、绿色磷光体和蓝色磷光体。
10.如权利要求9所述的发光装置，其中，第一磷光体层和/或第二磷光体层包括形成在其上表面上的多个凸起和多个凹陷。
11.如权利要求1所述的发光装置，其中，所述发光装置还包括：
反射器，设置在基底上并包围发光二极管的侧面，
其中，波长转换单元具有板形状并被反射器支撑。
12.如权利要求1所述的发光装置，其中，波长转换单元与发光二极管分隔开，
从发光二极管的上表面到波长转换单元的下表面的分隔距离是发光二极管的厚度的0.5至5.0倍。
13.如权利要求1所述的发光装置，其中，所述发光装置还包括：
包封单元，覆盖发光二极管，
其中，波长转换单元设置在包封单元上。
14.如权利要求1所述的发光装置，其中，基底还包括上绝缘基底和下绝缘基底，
第一引线包括第一上导电图案、第一中间导电图案、第一下导电图案、第一上通路和第一下通路，
第二引线包括第二上导电图案、第二中间导电图案、第二下导电图案、第二上通路和第二下通路，
第一上导电图案和第二上导电图案设置在上绝缘基底上并且彼此分隔开，第一中间导电图案和第二中间导电图案设置在上绝缘基底和下绝缘基底之间并且彼此分隔开，第一下导电图案和第二下导电图案设置在下绝缘基底的下表面的下面，
第一上通路和第一下通路中的每个分别穿透上绝缘基底和下绝缘基底，以将第一上导电图案、第一中间导电图案和第一下导电图案之间电连接，
第二上通路和第二下通路中的每个分别穿透上绝缘基底和下绝缘基底以将第二上导电图案、第二中间导电图案和第二下导电图案之间电连接。
15.如权利要求14所述的发光装置，其中，基底还包括散热引线，
散射引线包括上散热图案、下散热图案和散热通路，
上散热图案设置在上绝缘基底和下绝缘基底之间，下散热图案设置在下绝缘基底的下表面的下面，散热通路穿透下绝缘基底以将上散热图案和下散热图案之间热连接。
16.如权利要求14所述的发光装置，其中，所述发光装置还包括：
树脂单元，覆盖发光二极管的侧面。
17.如权利要求14所述的发光装置，其中，所述发光装置还包括：
透光层，至少部分地覆盖发光二极管，
其中，波长转换单元设置在透光层之上，以与发光二极管分隔开。
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