CN106257696A - 半导体发光装置 - Google Patents

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Abstract

一种半导体发光装置，包括：发光堆叠件，其包括第一导电类型的半导体层、第二导电类型的半导体层以及布置在第一导电类型的半导体层与第二导电类型的半导体层之间的有源层；波长转换层，其布置在发光堆叠件上，并且被构造为将从有源层发射的具有第一波长的光中的至少一部分转换为具有第二波长的光；以及光控制层，其布置在发光堆叠件与波长转换层之间，并且包括第一绝缘层和第二绝缘层，第一绝缘层的折射率比发光堆叠件的折射率低，并且第二绝缘层的折射率比第一绝缘层的折射率高0.5或更多。

Description

半导体发光装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年6月17日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2015-0086020的优先权，通过引用方式将该韩国专利申请的公开并入本文中。
技术领域
示例实施例提供的设备涉及一种半导体发光装置。
背景技术
半导体发光二极管(LED)是这样的装置，其中材料响应于向其施加的电能而发射光，并且在半导体结中通过电子和空穴的复合而产生能量。LED广泛用作照明设备的光源和/或大型液晶显示器(LCD)的背光设备，因此持续进行LED的开发。
近来，LED的应用范围逐渐变宽以包括大电流和大功率应用中的光源。因此，期望开发出光提取效率提高的发光装置结构。
发明内容
一个或多个示例实施例可提供具有提高的光提取效率的半导体发光装置。
根据示例实施例的一方面，一种半导体发光装置可包括：发光堆叠件，其具有第一导电类型的半导体层、第二导电类型的半导体层和布置在第一导电类型的半导体层与第二导电类型的半导体层之间的有源层；波长转换层，其布置在发光堆叠件上，并且被构造为将从有源层发射的具有第一波长的光中的至少一部分转换为具有第二波长的光；以及光控制层，其布置在发光堆叠件与波长转换层之间，并且被构造为增大从发光堆叠件发射并且朝向波长转换层入射的具有第一波长的光的透射比以及增大从波长转换层发射并且朝向发光堆叠件入射的光的反射比。
在一些示例实施例中，光控制层可包括折射率比发光堆叠件的折射率更低的第一绝缘层和折射率比第一绝缘层的折射率高0.5或更多的第二绝缘层。
在一些示例实施例中，第一绝缘层的折射率可在1.4至1.8的范围内，第二绝缘层的折射率可在2.2至2.5的范围内。
在一些示例实施例中，第一绝缘层布置在发光堆叠件上并且第二绝缘层布置在第一绝缘层上。
在一些示例实施例中，光控制层可具有其中多个第一绝缘层与多个第二绝缘层交替并重复地堆叠的多层结构。
在一些示例实施例中，第一绝缘层可包括SiO2、MgF2和Al2O3中的至少一种，第二绝缘层可包括ZrO2、NbO2、Ta2O3、TiO2、CeO2和Si3N4中的至少一种。
在一些示例实施例中，第一绝缘层的厚度可在1nm至96nm的范围内，第二绝缘层的厚度可在64nm至180nm的范围内。
在一些示例实施例中，第一绝缘层可包括SiO2并且其厚度在2nm至70nm的范围内，并且第二绝缘层可包括TiO2并且其厚度在105nm至135nm的范围内。
在一些示例实施例中，发光堆叠件的发光表面可具有凹凸结构，并且光控制层可布置在所述凹凸结构上。
在一些示例实施例中，半导体发光装置还可包括布置在光控制层与波长转换层之间的微透镜单元，并且微透镜单元包括朝着波长转换层凸出的突起部分。
在一些示例实施例中，微透镜单元的折射率可高于波长转换层的折射率。
在一些示例实施例中，半导体发光装置还可包括布置在第一导电类型的半导体层上的透明电极层。光控制层可布置在透明电极层上。
根据另一示例实施例的一方面，一种半导体发光装置可包括：衬底，其包括第一表面和与第一表面相对的第二表面；发光堆叠件，其布置在衬底的第一表面上；波长转换层，其布置在衬底的第二表面上，并且被构造为将从发光堆叠件发射的具有第一波长的光中的至少一部分转换为具有第二波长的光；以及光控制层，其布置在衬底与波长转换层之间，并且包括折射率比发光堆叠件的折射率更低的第一绝缘层和折射率比第一绝缘层的折射率高0.5或更多的第二绝缘层。
在一些示例实施例中，第一绝缘层可与衬底接触。
在一些示例实施例中，半导体发光装置还可包括微透镜单元，其布置在光控制层与波长转换层之间，并且包括朝着波长转换层凸出的突起部分。
在一些示例实施例中，微透镜单元的折射率可高于波长转换层的折射率。
在一些示例实施例中，发光堆叠件可为其中第一导电类型的半导体纳米芯、有源层和第二导电类型的半导体层按次序堆叠的发光纳米结构。
根据另一示例实施例的一方面，一种半导体发光装置可包括：发光堆叠件，其被构造为发光并且包括凹凸部分；光控制层，其布置在发光堆叠件的凹凸部分上或上方，并且包括第一材料层和第二材料层，第一材料层的折射率与第二材料层的折射率不同。第一材料层的厚度可在1nm至96nm的范围内，并且第二材料层的厚度可在64nm至180nm的范围内。
在一些示例实施例中，第一材料层的折射率可比发光堆叠件的折射率更低，并且第二材料层的折射率可比第一材料层的折射率高0.5或更多。
在一些示例实施例中，半导体发光装置还可包括衬底，发光堆叠件布置在衬底上，其中凹凸部分与衬底接触。
附图说明
通过结合附图来详细描述某些示例实施例，将更容易理解以上和其它方面，其中：
图1是根据示例实施例的半导体发光装置的剖视图；
图2A至图2C示出了根据示例实施例的半导体发光装置的模拟结果；
图3至图8是根据示例实施例的半导体发光装置的剖视图；
图9和图10是根据示例实施例的半导体发光装置的剖视图；
图11和图12是示出包括根据示例实施例的半导体发光装置的半导体发光装置封装件的剖视图；
图13A和图13B是示出采用了根据示例实施例的半导体发光装置封装件的白光源模块的示意图；
图14是为了示出根据示例实施例的半导体发光装置封装件中可用的波长转换材料而提供的CIE 1931色空间色度图；
图15是根据本示例实施例的半导体发光装置封装件中可采用的量子点的剖视图；
图16是采用了根据示例实施例的半导体发光装置封装件的背光单元的透视图；
图17是采用了根据示例实施例的半导体发光装置封装件的直下式背光单元的剖视图；
图18是示出采用了根据示例实施例的半导体发光装置封装件的直下式背光单元的光源的排列方式的剖视图；
图19是采用了根据示例实施例的半导体发光装置封装件的直下式背光单元的剖视图；
图20是采用了根据示例实施例的半导体发光装置封装件的平板照明设备的透视图；
图21是包括根据示例实施例的半导体发光装置封装件和通信模块的灯的分解透视图；
图22是包括根据示例实施例的半导体发光装置封装件和通信模块的灯的分解透视图；
图23是采用了根据示例实施例的半导体发光装置封装件的杆状灯的分解透视图；以及
图24是示出采用了根据示例实施例的半导体发光装置封装件的室内照明控制网络系统的示意图。
具体实施方式
下文中，将参照附图详细描述示例实施例。然而，本发明构思可按照许多不同形式例示，并且不应理解为限于本文阐述的特定实施例。提供这些实施例以使得本公开将是彻底和完整的，并且将把本发明构思的范围完全传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚起见，可夸大元件的形状和尺寸。
应该理解，当元件或层被称作“位于”另一元件或层“上”、“连接至”或“耦接至”另一元件或层时，其可直接位于所述另一元件或层上、连接至或耦接至所述另一元件或层，或者可存在中间元件或层。相反，当元件被称作“直接位于”另一元件或层“上”、“直接连接至”或“直接耦接至”另一元件或层时，不存在中间元件或层。在下面的解释中，相同的附图标记在说明书中始终指代相同的组件。这里，术语“和/或”包括一个或多个指示物的任何和所有组合。
应该理解，虽然本文中可使用术语第一、第二等来描述多个元件、组件、区、层和/或部分，但是这些元件、组件、区、层和/或部分不应被这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件、组件、区、层或部分与另一元件、组件、区、层或部分区分开。因此，下面讨论的第一元件、组件、区、层或部分可被称作第二元件、组件、区、层或部分，而不脱离本公开的教导。
为了方便描述，本文中可使用诸如“在……下方”、“在……之下”、“下”、“在……之上”、“上”等的空间相对术语，以描述附图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应该理解，空间相对术语旨在涵盖使用或操作中的装置的除图中所示的取向之外的不同取向。例如，如果图中的装置颠倒，则被描述为“在其它元件或特征之下”或“在其它元件或特征下方”的元件将因此被取向为“在其它元件或特征之上”。因此，示例性术语“在……之下”可涵盖在……之上和在……之下这两个取向。装置可按照其它方式取向(旋转90度或位于其它取向)，并且本文所用的空间相对描述语将相应地解释。
本文所用的术语仅是为了描述特定实施例，并且不旨在限制本公开。如本文所用，除非上下文清楚地指明了不是这样，否则单数形式“一个”、“一”和“该”也旨在包括复数形式。还应该理解，术语“包含”、“包含……的”、“包括”和/或“包括……的”当用于本申请中时，指明存在所列特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。如本文所用，术语“和/或”包括涉及的项中的至少一个的各个和所有的组合。
本文参照作为理想实施例的示意图的剖视图、平面图和框图来描述示例实施例。这样，作为例如制造技术和/或公差的结果，可以预见图中的形状的变化。因此，实施例不应理解为限于本文示出的区的具体形状，而是包括例如由制造工艺导致的形状的偏差。
下文中描述的半导体发光装置可具有各种构造，并且仅描述某些组件。然而，示例实施例不限于此。
图1是根据示例实施例的半导体发光装置的剖视图。
图1所示的半导体发光装置10可包括导电支承衬底140、键合层130、发光堆叠件S、光控制层120和波长转换层155。半导体发光装置10还可包括透明电极层134和第一电极150。
发光堆叠件S可包括按次序堆叠在导电支承衬底140上的第二导电类型的半导体层104、有源层103和第一导电类型的半导体层102。
第一导电类型的半导体层102可为满足n型InxAlyGa1-x-yN(0≤x＜1，0≤y＜1，并且0≤x+y＜1)的氮化物半导体，并且n型杂质可为Si。第二导电类型的半导体层104可为满足p型InxAlyGa1-x-yN(0≤x＜1，0≤y＜1，并且0≤x+y＜1)的氮化物半导体层，并且p型杂质可为Mg。有源层103可具有其中量子阱层与量子势垒层交替地堆叠的多量子阱(MQW)结构。例如，量子阱层和量子势垒层可为具有不同组成的InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，并且0≤x+y≤1)层。在一些示例实施例中，量子阱层可为InxGa1-xN(0＜x≤1)，而量子势垒层可为GaN或AlGaN。
键合层130可介于导电支承衬底140与第二导电类型的半导体层104之间。键合层130可包括共晶温度为约200℃或更高的合金。例如，键合层130可包括AuSn合金(共晶温度：约280℃)、AuGe合金(共晶温度：约350℃)、AuSi合金(共晶温度：约380℃)或类似合金。
导电支承衬底140可包括Si、SiAl、SiC、GaP、InP、AlN和石墨之一。
光控制层120可布置在发光堆叠件S上。在示例实施例中，可将第一导电类型的半导体层102的一个表面设为主发光表面，并且该发光表面可包括凹凸结构P。例如，凹凸结构P可具有棱锥形、圆锥形或者半球形。光控制层120可布置在第一导电类型的半导体层102的凹凸结构P上。另外，将从有源层103发射的光中的至少一些转换为具有不同波长的光的波长转换层155可布置在发光堆叠件S上。根据示例实施例的波长转换层155可包括诸如磷光体或者量子点之类的波长转换材料。稍后将详细描述波长转换材料。
形成在发光表面上的凹凸结构P可减少全内反射和有效地提取从有源层103向外发射的光L11。然而，由于扩大的表面区域，通过波长转换层155中的磷光体或量子点转换的光L21可再入射至发光堆叠件S的内侧，并且在发光堆叠件S中消散。因此，期望增大通过发光堆叠件S的发光表面向外发射的光的透射比以及增大从波长转换层155再入射的光的反射比。
根据示例实施例，光控制层120可布置在发光堆叠件S与波长转换层155之间，并且可增大具有第一波长(例如，峰值波长为450nm的蓝光)并且从发光堆叠件S发射(也就是说，从有源层103发射并入射至波长转换层155)的光的透射比，以及增大具有大于第一波长的第二波长(例如，波长为500nm或更大的绿光、黄光、橙光或红光)并且从波长转换层155发射并入射至发光堆叠件S的光的反射比。
光控制层120可包括折射率比发光堆叠件S的折射率更低的第一绝缘层120a以及折射率比第一绝缘层120a的折射率高0.5或更多的第二绝缘层120b。第一绝缘层120a的折射率可在1.4至1.8的范围内，而第二绝缘层120b的折射率可在2.2至2.5的范围内。
光控制层120可具有其中第一绝缘层120a布置在发光堆叠件S上并且第二绝缘层120b布置在第一绝缘层120a上的双层结构。在一些实施例中，光控制层120可具有其中第一绝缘层120a布置在发光堆叠件S上然后第一绝缘层120a与第二绝缘层120b交替并重复地堆叠的多层结构。
第一绝缘层120a可包括SiO2、MgF2或Al2O3，并且第二绝缘层120b可包括ZrO2、NbO2、Ta2O3、TiO2、CeO2或Si3N4。然而，第一绝缘层120a和第二绝缘层120b不限于上面列出的材料，并且可使用任何材料，只要满足所述折射率条件和透光比特性即可。
第一绝缘层120a的厚度可在1nm至96nm的范围内，并且第二绝缘层120b的厚度可在64nm至180nm的范围内。
在一些示例实施例中，第一绝缘层120a可包括SiO2，并且第二绝缘层120b可包括TiO2。在这种情况下，第一绝缘层120a的厚度可在2nm至70nm的范围内，并且第二绝缘层120b的厚度可在105nm至135nm的范围内。
例如，可利用模拟来设计第一绝缘层120a和第二绝缘层120b的厚度范围。
图2A至图2C示出了根据示例实施例的半导体发光装置的模拟结果。与在发光堆叠件S上不包括具有SiO2/TiO2双层结构的光控制层120的半导体发光装置相比，对于包括具有SiO2/TiO2双层结构的光控制层120的半导体发光装置执行对蓝光(峰值波长为450nm)的透射比和对绿光(峰值波长为535nm或更大)的反射比的模拟。
图2A示出了根据SiO2和TiO2的厚度，具有高透射比的区H1和具有低透射比的区L1。图2B示出了根据SiO2和TiO2的厚度，具有高反射比的区H2和具有低反射比的区L2。图2C示出了具有高透射比和高反射比二者的区H3，也就是说，图2A的区H1和图2B的区H2的重叠区，以及示出了不包括区H3在内的区L3。如图2A至图2C所示，与不包括具有SiO2/TiO2双层结构的光控制层120的半导体发光装置相比，当SiO2层的厚度在2nm至70nm的范围内并且TiO2层的厚度在105nm至135nm的范围内时，包括具有SiO2/TiO2双层结构的光控制层120的半导体发光装置可具有更高的透射比和更高的反射比。
通过上述模拟，可按照与不具有光控制层120的半导体发光装置相比包括光控制层120的半导体发光装置具有更高的透射比和更高的反射比的方式确定第一绝缘层120a和第二绝缘层120b的厚度范围。考虑到满足所述折射率条件的不同材料的组合，第一绝缘层120a的厚度可在1nm至96nm的范围内，并且第二绝缘层120b的厚度可在64nm至180nm的范围内。
在图1所示的半导体发光装置10中，还可在光控制层120与发光堆叠件S之间(更具体地说，在光控制层120与第一导电类型的半导体层102之间)包括透明电极层134。根据示例实施例，可选择性地包括透明电极层134。透明电极层134可与第一导电类型的半导体层102形成欧姆接触，并且透射从发光堆叠件S发射的光。透明电极层134可包括与第一导电类型的半导体层102形成欧姆接触的欧姆接触材料。欧姆接触材料可包括Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt和Au中的至少一个，并且可具有单层结构或多层结构。另外，透明电极层134可为透明导电材料层和氮化物层中的至少一种。例如，透明电极层134可为选自铟锡氧化物(ITO)、掺有锌的铟锡氧化物(ZITO)、锌铟氧化物(ZIO)、镓铟氧化物(GIO)、锌锡氧化物(ZTO)、掺有氟的氧化锡(FTO)、掺有铝的氧化锌(AZO)、掺有镓的氧化锌(GZO)、In4Sn3O12和锌镁氧化物(Zn(1-x)MgxO，0≤x≤1)组成的组中的至少一个。在示例实施例中，透明电极层134可包括石墨烯。
布置在透明电极层134上的第一电极150可包括Ag、Ni、Al、Cr、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au或类似材料，并且可具有单层结构或多层结构。
光控制层120可应用于根据示例实施例的各种半导体发光装置的芯片结构。
图3是根据示例实施例的半导体发光装置的剖视图。
图3所示的半导体发光装置20可包括生长衬底201、发光堆叠件S、光控制层220和波长转换层255。半导体发光装置20可包括透明电极层234、第一电极250和第二电极240。
生长衬底201可为蓝宝石、SiC、Si、MgAl2O4、MgO、LiAlO2、LiGaO2或GaN。可在生长衬底201的上表面上形成凹凸图案Ps。凹凸图案Ps可用于提高光提取效率和提高将在其上生长的单晶的质量。
发光堆叠件S可包括按次序布置在生长衬底201上的第一导电类型的半导体层202、有源层203和第二导电类型的半导体层204。缓冲层可布置在生长衬底201与第一导电类型的半导体层202之间。
缓冲层可为InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1并且0≤y≤1)。例如，缓冲层可在500℃至600℃范围的低温下形成，并且可为非故意掺杂的GaN、AlN、AlGaN或InGaN。在示例实施例中，缓冲层可通过组合多个层来形成或者可具有分级组成。
第一导电类型的半导体层202可为满足n型InxAlyGa1-x-yN(0≤x＜1，0≤y＜1，并且0≤x+y＜1)的氮化物半导体，并且n型杂质可为Si。第二导电类型的半导体层204可为满足p型InxAlyGa1-x-yN(0≤x＜1，0≤y＜1，并且0≤x+y＜1)的氮化物半导体层，并且p型杂质可为Mg。有源层203可具有其中量子阱层与量子势垒层交替地堆叠的MQW结构。例如，量子阱层和量子势垒层可为具有不同组成的InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，并且0≤x+y≤1)层。在一些示例实施例中，量子阱层可为InxGa1-xN(0＜x≤1)，并且量子势垒层可为GaN或AlGaN。
第一电极250和第二电极240可分别布置在第一导电类型的半导体层202的台面蚀刻区域和第二导电类型的半导体层204上，以位于相同侧。例如，第一电极250可包括Ag、Ni、Al、Cr、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt或Au，并且可具有单层结构或多层结构。第二电极240可包括Al、Au、Cr、Ni、Ti和Sn中的至少一个。
光控制层220可介于波长转换层255与第二导电类型的半导体层204之间。根据示例实施例，可在第二导电类型的半导体层204的上表面上选择性地形成凹凸结构P。在一些示例实施例中，可不在第二导电类型的半导体层204的上表面上形成凹凸结构P。透明电极层234可布置在第二导电类型的半导体层204与光控制层220之间。
光控制层220和透明电极层234可分别包括与参照图1描述的光控制层120和透明电极层134的材料相同的材料。
图4是根据另一示例实施例的半导体发光装置的剖视图。
图4所示的半导体发光装置30可包括透光衬底201、发光堆叠件S、光控制层220'和波长转换层255'。半导体发光装置30可包括第一电极250和第二电极240。
透光衬底201可提供主光提取表面。透光衬底201可为诸如蓝宝石之类的绝缘衬底，但不限于此。例如，透光衬底201还可为具有透光特性的导电衬底或者半导电衬底。可在衬底201上形成凹凸图案Ps。凹凸图案Ps可用于提高光提取效率和提高将在其上生长的单晶的质量。
发光堆叠件S可包括按次序布置在透光衬底201上的第一导电类型的半导体层202、有源层203和第二导电类型的半导体层204。缓冲层可布置在透光衬底201与第一导电类型的半导体层202之间。
与图3所示的光控制层220不同，光控制层220'可布置在透光衬底201与波长转换层255'之间。光控制层220'可包括与参照图1描述的光控制层120的材料相同的材料。
第一电极250可包括Ag、Ni、Al、Cr、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au或类似材料，并且可具有单层结构或多层结构。
第二电极240可具有反射电极结构。第二电极240可包括Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au、Sn或类似材料，并且可具有诸如Ni/Ag、Zn/Ag、Ni/Al、Zn/Al、Pd/Ag、Pd/Al、Ir/Ag、Ir/Au、Pt/Ag、Pt/Al、Ni/Ag/Pt或类似结构的多层结构。
图5是根据另一示例实施例的半导体发光装置的剖视图。
参照图5，根据示例实施例的半导体发光装置40可包括其中按次序堆叠有第一导电类型的半导体层302、有源层303和第二导电类型的半导体层304的发光堆叠件S和形成在第一导电类型的半导体层302的提供主发光表面的表面上的凹凸结构P。半导体发光装置40还可包括布置在凹凸结构P上的光控制层320和波长转换层355。光控制层320可包括与参照图1描述的光控制层120的材料相同的材料。
另外，半导体发光装置40还可包括连接至第一导电类型的半导体层302的第一电极317和连接至第二导电类型的半导体层304的第二电极318。
发光堆叠件S可包括III族氮化物半导体。第一导电类型的半导体层302可为满足n型AlxInyGa1-x-yN(0≤x＜1，0≤y＜1，并且0≤x+y＜1)的氮化物半导体，并且n型杂质可为Si。例如，第一导电类型的半导体层302可为n型GaN。有源层303可通过电子与空穴的复合而发射具有预定波长的光，并且可具有其中量子阱层与量子势垒层交替地堆叠的MQW结构。例如，有源层303可具有GaN/InGaN结构。可替代地，有源层303可具有单量子阱(SQW)结构。第二导电类型的半导体层304可为满足p型AlxInyGa1-x-yN(0≤x＜1，0≤y＜1，并且0≤x+y＜1)的氮化物半导体层，并且p型杂质可为Mg。例如，第二导电类型的半导体层304可为p型GaN。
为了减少溢出进入第二导电类型的半导体层304中的电子，可在有源层303与第二导电类型的半导体层304之间布置电子阻挡层。电子阻挡层的能带隙可大于有源层303的最后一个量子势垒层的能带隙。例如，电子阻挡层可包括AlrGa1-rN(0＜r≤1)。
第一电极317可穿过第二导电类型的半导体层304和有源层303，以连接至第一导电类型的半导体层302，并且第一电极317可具有由穿过第二导电类型的半导体层304和有源层303并且暴露出第一导电类型的半导体层302的一部分的至少一个孔提供的至少一个第一接触区域。第一接触区域可指其中第一导电类型的半导体层302与第一接触电极311接触的区域。第一电极317可包括布置在第一接触区域中的第一接触电极311和连接至第一接触电极311的第一焊盘电极315。可布置多个第一接触电极311以降低与第一导电类型的半导体层302的接触电阻以及散布发光装置的电流。第一接触电极311的数量不限于此。
第二电极318可包括布置在第二导电类型的半导体层304的第二接触区域中的第二接触电极313和连接至第二接触电极313的第二焊盘电极316。第二接触区域可指其中第二导电类型的半导体层304与第二接触电极313接触的区域。第二接触电极313可包括一个连接的导电层。
第一接触电极311可包括与第一导电类型的半导体层302形成欧姆接触的材料。第一接触电极311可包括(但不限于)Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt或Au，并且可具有单层结构或多层结构。例如，第一接触电极311可包括Cr/Au或者Cr/Au/Pt。在一个示例实施例中，可在第一接触电极311上额外形成阻挡层。第二接触电极313可包括与第二导电类型的半导体层304形成欧姆接触的材料。例如，第二接触电极313可包括Ag或者Ag/Ni。在一个示例实施例中，可在第二接触电极313上额外形成阻挡层。阻挡层可为选自Ni、Al、Cu、Cr、Ti和它们的组合所组成的组中的至少一个。第一焊盘电极315和第二焊盘电极316可包括Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt或Au，并且可具有单层结构或多层结构。
第一电极317和第二电极318可通过钝化层306彼此电分离。钝化层306可包括第一绝缘层和第二绝缘层，并且第一绝缘层和第二绝缘层可包括SiO2、SiN或者SiON。
图6是根据另一示例实施例的半导体发光装置的剖视图。
图6所示的半导体发光装置50可包括透光衬底301、发光堆叠件S、光控制层320'和波长转换层355'。半导体发光装置50可包括第一电极317和第二电极318。
透光衬底301可提供主光提取层。透光衬底301可为诸如蓝宝石之类的绝缘衬底，但不限于此。例如，透光衬底301还可为具有透光特性的导电衬底或者半导电衬底。可在透光衬底301上形成凹凸图案Ps。凹凸图案Ps可用于提高光提取效率，以及同时提高将在其上生长的发光堆叠件S的晶体质量。
发光堆叠件S可包括按次序布置在透光衬底301上的第一导电类型的半导体层302、有源层303和第二导电类型的半导体层304。可在透光衬底301与第一导电类型的半导体层302之间布置缓冲层。
第一电极317穿过第二导电类型的半导体层304和有源层303以连接至第一导电类型的半导体层302，并且第二电极318连接至第二导电类型的半导体层304。
与参照图5描述的光控制层320不同的是，光控制层320'可布置在透光衬底301与波长转换层355'之间。光控制层320'可包括参照图1描述的光控制层120。
图7是根据另一示例实施例的半导体发光装置的剖视图。
参照图7，根据示例实施例的半导体发光装置60可包括其中按次序堆叠有第一导电类型的半导体层402、有源层403和第二导电类型的半导体层404的发光堆叠件S和形成在第一导电类型的半导体层402的提供主发光表面的表面上的凹凸结构P。半导体发光装置60还可包括布置在凹凸结构P上的光控制层420和波长转换层455。光控制层420和波长转换层455可覆盖发光堆叠件S的侧表面。光控制层420可包括与参照图1描述的光控制层120的材料相同的材料。
另外，根据示例实施例的半导体发光装置60还可包括连接至第一导电类型的半导体层402的第一电极416、连接至第一电极416的支承衬底441、连接至第二导电类型的半导体层404的第二电极417和连接至第二电极417的键合电极438。
发光堆叠件S可包括III族氮化物半导体。第一导电类型的半导体层402可为满足n型AlxInyGa1-x-yN(0≤x＜1，0≤y＜1，并且0≤x+y＜1)的氮化物半导体，并且n型杂质可为Si。例如，第一导电类型的半导体层402可为n型GaN。有源层403可通过电子和空穴的复合而发射具有预定波长的光，并且可具有其中量子阱层与量子势垒层交替地堆叠的MQW结构。例如，有源层403可具有GaN/InGaN结构。可替换地，有源层403可具有SQW结构。第二导电类型的半导体层404可为满足p型AlxInyGa1-x-yN(0≤x＜1，0≤y＜1，并且0≤x+y＜1)的氮化物半导体层，并且p型杂质可为Mg。例如，第二导电类型的半导体层404可为p型GaN。
为了减少溢出进入第二导电类型的半导体层404中的电子，可在有源层403与第二导电类型的半导体层404之间布置电子阻挡层。电子阻挡层的能带隙可大于有源层403的最后一个量子势垒层的能带隙。例如，电子阻挡层可包括AlrGa1-rN(0＜r≤1)。
第一电极416可穿过第二导电类型的半导体层404和有源层403以连接至第一导电类型的半导体层402，并且第一电极416可具有由穿过第二导电类型的半导体层404和有源层403并且暴露出第一导电类型的半导体层402的一部分的至少一个孔提供的至少一个第一接触区域。第一接触区域可指其中第一导电类型的半导体层402与第一接触电极416a接触的区域。第一电极416可包括布置在第一接触区域中的第一接触电极416a和连接至第一接触电极416a的第一连接电极416b。可布置多个第一接触电极416a以降低与第一导电类型的半导体层402的接触电阻以及散布发光装置的电流。第一接触电极416a的数量不限于此。
第二电极417可包括布置在第二导电类型的半导体层404的第二接触区域中的第二接触电极417a和连接至第二接触电极417a的第二连接电极417b。第二接触区域可指其中第二导电类型的半导体层404与第二接触电极417a接触的区域。第二接触电极417a可包括一个连接的导电层。
第一接触电极416a可包括与第一导电类型的半导体层402形成欧姆接触的材料。第一接触电极416a可包括(但不限于)Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt或Au，并且可具有单层结构或多层结构。例如，第一接触电极416a可包括Cr/Au或者Cr/Au/Pt。在示例实施例中，可在第一接触电极416a上额外形成阻挡层。第二接触电极417a可包括与第二导电类型的半导体层404形成欧姆接触的材料。例如，第二接触电极417a可包括Ag或者Ag/Ni。在示例实施例中，可在第二接触电极417a上额外形成阻挡层。阻挡层可为选自Ni、Al、Cu、Cr、Ti和它们的组合所组成的组中的至少一个。第一连接电极416b和第二连接电极417b可包括Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt或Au，并且可具有单层结构或多层结构。
第一电极416和第二电极417可通过钝化层415彼此电分离。钝化层415可包括第一绝缘层415a和第二绝缘层415b，并且第一绝缘层415a和第二绝缘层415b可包括SiO2、SiN或SiON。
连接至第一电极416的支承衬底441可为导电衬底，并且可通过键合金属层键合至第一电极416(或布置在第一电极416上)。支承衬底441可包括Au、Ni、Al、Cu、W、Si、SiAl和GaAs之一。
图8是根据另一示例实施例的半导体发光装置的剖视图。
图8所示的半导体发光装置70可包括透光衬底501、形成在透光衬底501的第一表面上的第一导电类型的半导体基层511和形成在第一导电类型的半导体基层511上的多个发光纳米结构S'。另外，半导体发光装置70可包括形成在透光衬底501的设为发光表面的第二表面上的光控制层520和布置在光控制层520上的波长转换层555。光控制层520可包括与参照图1描述的光控制层120的材料相同的材料。
另外，半导体发光装置70还可包括绝缘层502、填充层503、第一电极507和第二电极508。
透光衬底501可提供主光提取表面。透光衬底501可为诸如蓝宝石之类的绝缘衬底，但不限于此。例如，透光衬底501还可为具有透光特性的导电衬底或者半导电衬底。
发光纳米结构S'可包括第一导电类型的半导体纳米芯504以及在纳米芯504的表面上按次序形成作为皮层的有源层505和第二导电类型的半导体层506。
在图8的示例实施例中，例如，发光纳米结构S'可具有杆状芯-皮结构，但不限于此。例如，发光纳米结构S'可具有诸如棱锥形的另一结构。第一导电类型的半导体基层511可为提供用于生长第一导电类型的半导体纳米芯504的晶体表面的一层。绝缘层502可提供用于生长第一导电类型的半导体纳米芯504的敞开区域，并且可为诸如SiO2或SiNx的电介质材料。
填充层503可用于在结构上保护发光纳米结构S'，并且透射或者反射光。当填充层503包括透光材料时，填充层503可包括诸如SiO2、SiNx、硅树脂、环氧树脂、聚合物或塑料之类的透明材料。在示例实施例中，当填充层503包括反射材料时，填充层503可包括诸如聚邻苯二甲酰胺(PPA)之类的其中散布有具有高反射比的金属粉末或陶瓷粉末的聚合物材料。可使用选自TiO2、Al2O3、Nb2O5、Al2O3和ZnO所组成的组中的至少一个作为具有高反射比的陶瓷粉末。可使用诸如Al粉末或Ag粉末之类的金属粉末作为具有高反射比的金属粉末。
第一电极507和第二电极508可布置在发光纳米结构S'的下表面上。第一电极507可布置在第一导电类型的半导体基层511的暴露的下表面上，并且第二电极508可包括形成在发光纳米结构S'和填充层503下方的反射性欧姆接触层508a和电极焊盘508b。
图9和图10是根据示例实施例的半导体发光装置的剖视图。
参照图9，半导体发光装置80还可包括按照与图5所示的半导体发光装置40的不同方式布置在光控制层320与波长转换层355之间的微透镜单元330。
布置在光控制层320上的微透镜单元330可包括具有朝着波长转换层355凸出的凸曲率的突起部分ML。突起部分ML可布置在微透镜单元330的表面上，同时形成按照间隔排列的阵列。可将形成阵列的突起部分ML称作微透镜阵列。由于突起部分ML具有凸曲率，因此入射至波长转换层355的内部的光的量可增加。突起部分ML可形成为几um的大小。为了通过折射率之间的差减少全反射，微透镜单元330的折射率可低于发光堆叠件S的折射率并且可高于波长转换层355的折射率。
在示例实施例中采用的微透镜单元330可提高通过发光堆叠件S发射的光的提取效率。
参照图10，半导体发光装置90还可包括按照与图6所示的半导体发光装置50的不同方式布置在光控制层320'与波长转换层355'之间的微透镜单元330'。
布置在光控制层320'上的微透镜单元330'可包括具有朝着波长转换层355'凸出的凸曲率的突起部分ML。突起部分ML可布置在微透镜单元330'的表面上，同时形成按照间隔排列的阵列。可将形成阵列的突起部分ML称作微透镜阵列。由于突起部分ML具有凸曲率，因此入射至波长转换层355'的内部的光的量可增加。突起部分ML可形成为几um的大小。为了通过折射率之间的差减少全反射，微透镜部分330'的折射率可低于发光堆叠件S的折射率并且可高于波长转换层355'的折射率。
在示例实施例中采用的微透镜单元330'可提高从发光堆叠件S发射的光的提取效率。
在图9和图10中采用的微透镜单元330和330'也可用于图1、图3、图4和图7的其它示例实施例中。
图11是示出包括根据示例实施例的半导体发光装置的半导体发光装置封装件的剖视图。
在图11所示的半导体发光装置封装件中，安装了半导体发光装置20'。半导体发光装置20'具有与图3所示的半导体发光装置20的结构相同的结构，不同的是在半导体发光装置20'中未设置波长转换层255。在一些示例实施例中，与图11不同，可不在第二导电类型的半导体层204的上表面上形成凹凸结构。
参照图11，半导体发光装置20'可安装在引线框270上，并且其各个电极可通过导线W电连接至引线框270。在示例实施例中，半导体发光装置20'可安装在半导体发光装置封装件的除引线框270之外的另一部分上，例如，安装在封装件体260上。另外，封装件体260可具有用于提高光反射效率的杯形凹槽，并且包括透光材料的包封件265可形成在所述凹槽上，以包封半导体发光装置20'和导线W。包封件265可包括诸如磷光体和/或量子点之类的波长转换材料。稍后将进一步详细描述波长转换材料。
光控制层220可用于提高从发光堆叠件S发射的光的透射比，以及提高其波长通过包封件265中的磷光体转换并且再入射至发光堆叠件S的光的反射比。
在示例实施例中，还可在光控制层220上布置以上参照图9描述的微透镜单元330。
图12是示出包括根据示例实施例的倒装芯片式半导体发光装置的半导体发光装置封装件的剖视图。
图12所示的封装件包括电路板331和安装在电路板331上的半导体发光装置40'。半导体发光装置40'可具有与图5所示的半导体发光装置40的结构相同的结构，不同的是在半导体发光装置40'中未设置波长转换层355。
电路板331可包括第一互连电极335a和第二互连电极335b。第一互连电极335a和第二互连电极335b可分别包括布置在电路板331的上表面上的第一上电极332a和第二上电极332b、布置在电路板331的下表面上的第一下电极334a和第二下电极334b、将第一上电极332a连接至第一下电极334a的第一穿通电极333a和将第二上电极332b连接至第二下电极334b的第二穿通电极333b。在示例实施例中描述的电路板331仅是示出性的，并且可按照各种形式应用。例如，电路板331可为印刷电路板(PCB)衬底，诸如金属芯PCB(MCPCB)衬底、金属基PCB(MPCB)衬底或者柔性PCB(FPCB)衬底，或者为诸如AlN和Al2O3之类的陶瓷衬底，并且可设为其上固定有引线框的衬底。
半导体发光装置40'可按照倒装芯片键合方法安装在电路板331上。也就是说，半导体发光装置40'可按照第一焊盘电极315和第二焊盘电极316面对电路板331的方式安装在电路板331上。第一焊盘电极315和第二焊盘电极316可包括在其上的诸如共晶金属层之类的键合层，并且可利用键合层键合至第一上电极332a和第二上电极332b(或布置在第一上电极332a和第二上电极332b上)。可替换地，可使用诸如共晶金属层或导电环氧树脂之类的额外键合层将第一焊盘电极315和第二焊盘电极316分别与第一上电极332a和第二上电极332b键合。
如图12所示，可在半导体发光装置40'的表面上布置用于将从有源层303发射的光的波长转换为不同波长的波长转换层365。在示例实施例中采用的波长转换层365可为包括诸如磷光体或量子点之类的波长转换材料的树脂层。稍后将详细描述波长转换材料。
光控制层320可用于提高从发光堆叠件S发射的光的透射比，并且提高其波长通过波长转换层365中的磷光体转换并且再入射至发光堆叠件S的光的反射比。
在示例实施例中，还可在光控制层320上布置上面参照图9描述的微透镜单元330。
图13A和图13B是示出采用了根据示例实施例的半导体发光装置封装件的白光源模块的示意图。
参照图13A和图13B，光源模块可包括多个发光装置封装件，每个发光装置封装件安装在电路板上。安装在单个光源模块上的所述多个发光装置封装件可通过产生相同波长的光的相同类型的封装件来构造，或者如示例实施例所示的那样，可通过产生不同波长的光的不同类型的封装件来构造。
参照图13A，可通过将色温为4000K的白光发射装置封装件与色温为3000K的红光发射装置封装件组合来形成白光源模块。白光源模块可提供色温被控制在3000K至4000K的范围内并且显色指数Ra在85至100的范围内的白光。
参照图13B，白光源模块可通过白光发射装置封装件形成，一些白光发射装置封装件可发射具有不同色温的白光。例如，通过将色温为2700K的白光发射装置封装件与色温为5000K的白光发射装置封装件组合，可提供色温被控制在2700K至5000K的范围内并且显色指数Ra在85至99的范围内的白光。
这里，例如，可根据默认色温的设定值改变具有特定色温的发光装置封装件的数量。例如，当照明设备的默认色温的设定值为约4000K时，对应于4000K的色温的发光装置封装件的数量可大于对应于3000K的色温的发光装置封装件的数量或者红光发射装置封装件的数量。
按照这种方式，可通过以下步骤来控制白光的色温和显色指数(下文中称为CRI)，所述步骤即，构造异构发光装置封装件，该异构发光装置封装件包括发射白光的发光装置，其中该白光通过将黄色磷光体、绿色磷光体、红色磷光体或橙色磷光体与蓝光发射装置以及紫光发射装置、蓝光发射装置、绿光发射装置、红光发射装置和红外光发射装置中的至少一个组合而发射。
上述白光源模块可用作灯泡式照明设备的光源模块4240(参照图22或图23)。
在单个发光装置封装件中，可根据LED芯片(也就是说，发光装置)的波长和磷光体的类型和混合比来确定期望的颜色的光。另外，可控制白光的色温和CRI。
例如，当LED芯片发射蓝光时，包括黄色磷光体、绿色磷光体和红色磷光体中的至少一个的发光装置封装件可根据磷光体的混合比而发射具有多种色温的白光。可替换地，包括蓝色LED芯片以及绿色磷光体和红色磷光体的发光装置封装件可发射绿光或红光。按照这种方式，可通过将发射白光的发光装置封装件与发射绿光或红光的发光装置封装件组合来控制白光的色温和CRI。另外，发光装置封装件可被构造为包括发射紫光、蓝光、绿光、红光或红外光的至少一个发光装置。
在这种情况下，可控制照明设备以具有从钠(Na)灯的等级至日光等级的范围内的CRI，并且照明设备可产生具有1500K至20000K的范围内的多种等级的色温的白光。另外，由于照明设备可发射紫色、蓝色、绿色、红色或橙色的可见光或者红外光，因此可根据环境或心情来控制照明设备的颜色。另外，照明设备可发射特定波长的光以刺激植物生长。
图14是为了示出可用于根据示例实施例的半导体发光装置或者半导体发光装置封装件中的波长转换材料而提供的CIE 1931色空间色度图。
参照图14所示的CIE 1931色空间色度图，通过UV或者蓝色LED与黄色磷光体、绿色磷光体和红色磷光体和/或绿色LED和红色LED的组合形成的白光可具有两个或更多个峰值波长，并且可位于CIE1931色空间色度图中的连接(x，y)坐标(0.4476，0.4074)、(0.3484，0.3516)、(0.3101，0.3162)、(0.3128，0.3292)、(0.3333，0.3333)的线上。另外，白光可位于由所述线和黑体辐射光谱包围的区中。白光的色温可对应于2000K至20000K。
作为用于转换从半导体发光装置发射的光的波长的材料，可使用诸如磷光体和/或量子点之类的各种材料。在图14中，位于黑体辐射光谱下方的坐标E(0.3333，0.3333)周围的白光可为其中基于黄色的光的组分相对弱的光，并且可用作向裸眼提供更加生动或新鲜的感觉的照明光源。因此，利用位于黑体辐射光谱下方的坐标E(0.3333，0.3333)周围的白光的照明产品可有效地用作售卖杂货、衣物等的商店的照明。
作为用于转换从半导体发光装置发射的光的波长的材料，可使用诸如磷光体和/或量子点的各种材料。
磷光体可具有以下组成式和颜色。
*氧化物组：黄色和绿色Y3Al5O12:Ce、Tb3Al5O12:Ce、Lu3Al5O12:Ce
*硅酸盐组：黄色和绿色(Ba,Sr)2SiO4:Eu、黄色和橙色(Ba,Sr)3SiO5:Ce
*氮化物组：绿色β-SiAlON:Eu、黄色La3Si6N11:Ce、橙色α-SiAlON:Eu、红色CaAlSiN3:Eu、Sr2Si5N8:Eu、SrSiAl4N7:Eu、SrLiAl3N4:Eu、Ln4-x(EuzM1-z)xSi12-yAlyO3+x+yN18-x-y(0.5≤x≤3，0＜z＜0.3，并且0＜y≤4)---式(1)
(在式(1)中，Ln为选自IIIa族元素和稀土元素所组成的组中的至少一个元素，M为选自Ca、Ba、Sr和Mg所组成的组中的至少一个元素)
*氟化物组：基于KSF的红色K2SiF6:Mn4+、K2TiF6:Mn4+、NaYF4:Mn4+、NaGdF4:Mn4+
基本上，磷光体的组成可符合化学计算法，并且各个元素可由周期表上的对应族中的另一元素置换。例如，锶(Sr)可由碱土(II)族的Ba、Ca、Mg或其它元素置换，并且Y可由镧系族的Tb、Lu、Sc、Gd或其它元素置换。另外，根据期望的能级，作为活化剂的Eu等可由Ce、Tb、Pr、Er、Yb或其它元素置换。可单独使用活化剂，或者可额外包括共活化剂来改变磷光体的特征。
具体地说，基于氟化物的红色磷光体可涂布有不含Mn的氟化物，或者可将不含Mn的红色磷光体的表面或氟化物的表面进一步涂布有机材料，以提高高温/高湿度环境下的可靠性。与其它磷光体不同，基于氟化物的红色磷光体可实现40nm或更小的窄的半最大值全宽度(FWHM)，因此可用于诸如超高清(UHD)TV之类的高清TV中。
下表1示出了通过应用列出的利用蓝色LED芯片(具有440nm至460nm的波长)或者UV LED芯片(具有380nm至440nm的波长)的白光发射装置的各种磷光体。
[表1]
另外，波长转换层可为包括诸如量子点(QD)之类的波长转换材料，以替代磷光体或者与磷光体混合。
图15是可在根据示例实施例的半导体发光装置或半导体发光装置封装件中采用的量子点的剖视图。
参照图15，量子点(QD)可具有由II-VI族或III-V族化合物半导体形成的核-壳结构。例如，量子点可包括诸如CdSe或InP之类的核以及诸如ZnS或ZnSe之类的壳。另外，量子点还可包括用于稳定核以及壳的配体。例如，核的直径可在1nm至30nm的范围内，并且优选地但不限于为3nm至10nm。壳的厚度可在0.1nm至20nm的范围内，并且优选地但不限于为0.5nm至2nm。
量子点可根据其大小实现各种颜色。具体地说，当使用量子点作为磷光体的替代材料时，量子点可用作红色磷光体或绿色磷光体。当使用量子点时，可实现FWHM(例如约35nm)。
波长转换材料可被设置为包括在包封件中。可替换地，可预先将波长转换材料制备为膜，以附于LED芯片或诸如导光板之类的光学结构的表面。在这种情况下，波长转换材料可具有将被容易地应用于目标区域的均匀厚度。
图16是采用了根据示例实施例的半导体发光装置封装件的背光单元的透视图。
参照图16，背光单元2000可包括导光板2040和布置在导光板2040的各个侧部上的光源模块2010。另外，背光单元2000还可包括布置在导光板2040下方的反射器2020。根据示例实施例的背光单元2000可为侧光式背光单元。
在一些示例实施例中，光源模块2010可仅设置在导光板2040的一侧上，或者可额外设置在导光板2040的另一侧上。光源模块2010可包括印刷电路板(PCB)2001和安装在PCB2001上的多个光源2005。这里，所述多个光源2005可包括根据示例实施例的半导体发光装置。
图17是采用了根据示例实施例的半导体发光装置封装件的直下式背光单元的剖视图。
参照图17，背光单元2100可包括光漫射板2140和布置在光漫射板2140下方的光源模块2110。另外，背光单元2100还可包括布置在光漫射板2140下方并且容纳光源模块2110的底部外壳2160。根据示例实施例的背光单元2100可为直下式背光单元。
光源模块2110可包括PCB 2101和安装在PCB 2101上的多个光源2105。这里，所述多个光源2105可包括根据示例实施例的半导体发光装置。
图18是示出采用了根据示例实施例的半导体发光装置封装件的直下式背光单元的光源的排列方式的剖视图。
根据示例实施例的直下式背光单元2200可包括排列在衬底2201上的多个光源2205。这里，光源2205可包括根据示例实施例的半导体发光装置。
光源2205可具有按照多行多列排列的矩阵结构，其中所述行和列中的每一个具有z字图案。也就是说，第二矩阵可具有与第一矩阵的结构相同的结构，并且按照直线排列为多行和多列的多个光源2205中的每一个可布置在第一矩阵的光源的各行和各列之间。可以这样理解，将属于第二矩阵的光源2205布置在由属于第一矩阵的四个邻近光源2205限定的区域之内。
然而，第一矩阵和第二矩阵可按照不同结构和以不同间隔排列，以提高直下式背光单元中的亮度均匀性和光效率。除了调节所述多个光源的排列结构之外，可确定邻近的光源之间的距离S1和S2，以确保亮度均匀性。
按照这种方式，光源2205的多行多列可按照z字形的方式排列，因此，相对于相同的发光面积，光源2205的数量可减少约15％至约25％。
图19是采用了根据示例实施例的半导体发光装置封装件的直下式背光单元的剖视图。
参照图19，背光单元2400可包括安装在电路板2401上的光源2405和布置在光源2405上方的一个或多个光学片材2406。光源2405可包括根据示例实施例的半导体发光装置。
在示例实施例中采用的电路板2401可包括：第一平面部分2401a，其对应于电路板2401的主要部分；倾斜部分2401b，其至少一部分成一定角度设置，布置在第一平面部分2401a周围；以及第二平面部分2401c，其布置在电路板2401的拐角中，也就是说，布置在倾斜部分2401b以外。光源2405在第一平面部分2401a上可按照第一距离d1排列，并且一个或多个光源2405在倾斜部分2401b上还可按照第二距离d2排列。第一距离d1可与第二距离d2相等。倾斜部分2401b的宽度(或者剖视图中的长度)可比第一平面部分2401a的宽度更窄，并且大于第二平面部分2401c的宽度。另外，可根据实施例在第二平面部分2401c上排列至少一个光源2405。
倾斜部分2401b相对于第一平面部分2401a的斜度可大于0°且小于90°。通过具有该结构，电路板2401即使在光学片材2406的边缘附近也可保持实质上均匀的亮度。
图20是采用了根据示例实施例的半导体发光装置封装件的平板照明设备的透视图。
参照图20，平板照明设备4100可包括光源模块4110、电源4120和壳体4130。根据示例实施例，光源模块4110可包括作为光源的发光装置阵列，并且电源4120可包括发光装置驱动器。
光源模块4110可包括发光装置阵列，并且具有整体平面形状。根据示例实施例，发光装置阵列可包括发光装置和存储发光装置的驱动信息的控制器。发光装置可为根据示例实施例的半导体发光装置。
电源4120可被构造为向光源模块4110供电。壳体4130可包括用于容纳光源模块4110和电源4120的容纳空间。另外，壳体4130可形成为具有一侧敞开的六面体形状，但不限于此。光源模块4110可布置为发射光以通过壳体4130的敞开侧。
图21是包括根据示例实施例的半导体发光装置封装件和通信模块的灯的分解透视图。
参照图21，照明设备4200可包括插孔4210、电源4220、散热器4230、光源模块4240和光学单元4250。根据示例实施例，光源模块4240可包括发光装置阵列，并且电源4220可包括发光装置驱动器。
插孔4210可通过正常照明设备代替。向照明设备4200供应的功率可通过插孔4210施加。如图21所示，电源4220可分为第一电源4221和第二电源4222。散热器4230可包括内部散热器4231和外部散热器4232。内部散热器4231可直接连接至光源模块4240和/或电源4220，并且可将热传输至外部散热器4232。光学单元4250可包括内部光学单元(未示出)和外部光学单元(未示出)，并且可被构造为均匀地分布从光源模块4240发射的光。
光源模块4240可从电源4220接收功率并且将光发射至光学单元4250。光源模块4240可包括一个或多个发光装置4241、电路板4242和控制器4243。控制器4243可存储发光装置4241的驱动信息。发光装置4241可为根据示例实施例的半导体发光装置。
图22是包括根据示例实施例的半导体发光装置封装件和通信模块的灯的分解透视图。
参照图22，与图21所示的照明设备4200相比，根据示例实施例的照明设备4300可包括在光源模块4240上的反射器4310。反射器4310可用于将来自光源的光沿着横向和/或向后的方向均匀地分布以减少眩光。
通信模块4320可安装在反射器4310上，并且可通过通信模块4320执行家庭网络通信。例如，通信模块4320可为利用无线保真(Wi-Fi)或光保真(Li-Fi)的无线通信模块。通信模块4320可通过利用智能电话或无线控制器来控制诸如内部灯和/或外部灯的通电/断电或亮度调整之类的功能。另外，通信模块4320可利用安装在家中和/或周围的照明设备的可见光波长通过利用Li-Fi通信模块来控制家中和周围的诸如电视机(TV)、冰箱、空调、门锁或车辆之类的电器和车辆系统。
反射器4310和通信模块4320可由盖子4330覆盖。
图23是采用了根据示例实施例的半导体发光装置封装件的杆状灯的分解透视图。
参照图23，照明设备4400可包括散热构件4410、盖子4441、光源模块4450、第一插孔4460和第二插孔4470。多个散热片4420和4431可布置在脊状的散热构件4410的内表面和/或外表面上，并且可将散热片4420和4431设计为具有各种形状和在它们之间具有各种距离。悬挂式支承件4432可形成在散热构件4410的内侧。光源模块4450可紧固在支承件4432上。紧固突起4433可形成在散热构件4410的各个端部。
紧固凹槽4442可形成在盖子4441上，并且散热构件4410的紧固突起4433可按照钩耦合方式与紧固凹槽4442耦合。紧固凹槽4442和紧固突起4433的位置可互换。
光源模块4450可包括发光装置阵列。光源模块4450可包括PCB4451、光源4452和控制器4453。如上所述，控制器4453可存储光源4452的驱动信息。可在PCB 4451上形成用于操作光源4452的电路互连部分。另外，PCB 4451还可包括其它组件以操作光源4452。光源4452可包括根据示例实施例的半导体发光装置。
第一插孔4460和第二插孔4470可为一对插孔，并且可具有与包括散热构件4410和盖子4441在内的圆筒形盖单元的两端部分结合的结构。例如，第一插孔4460可包括电极端子4461和电源装置4462，第二插孔4470可包括伪端子4471。另外，可将光学传感器和/或通信模块嵌入第一插孔4460和第二插孔4470之一中。例如，可将光学传感器和/或通信模块嵌入包括伪端子4471的第二插孔4470中。作为另一示例，可将光学传感器和/或通信模块嵌入包括电极端子4461的第一插孔4460中。
图24是示出采用了根据本示例实施例的半导体发光装置封装件的室内照明控制网络系统的示意图。
根据示例实施例的网络系统5000可为其中将利用诸如LED之类的发光装置的照明技术与物联网(IoT)技术、无线通信技术或类似技术相结合的复合智能光网络系统。网络系统5000可利用各种照明设备和有线/无线通信设备实现。网络系统5000可通过传感器、控制器、通信装置、用于网络控制和维护的软件或类似组件来实现。
网络系统5000可在诸如公园或街道之类的敞开区域以及诸如限定在建筑中的家或办公室之类的封闭空间中应用。可基于IoT环境实现网络系统5000，以收集和/或处理各种信息和向用户提供所述信息。这里，包括在网络系统5000中的LED灯5200不仅可通过从网关5100接收关于周围环境的信息来控制照明功能，而且还基于例如LED灯5200的可见光通信功能来控制属于IoT环境的其它设备5300至5800的操作。
参照图24，网络系统5000可包括：网关5100，其处理根据不同通信协议发送和接收的数据；LED灯5200，其连接至网关5100以实现通信并且包括发光装置；以及多个设备5300至5800，它们根据各种无线通信系统连接至网关5100以实现通信。为了实现基于IoT环境的网络系统5000，LED灯5200和设备5300至5800中的每一个可包括至少一个通信模块。在一些示例实施例中，LED灯5200可通过诸如Wi-Fi、或Li-Fi之类的无线通信协议连接至网关5100以实现通信。这样，LED灯5200可包括至少一个灯通信模块5210。LED灯5200可包括根据示例实施例的半导体发光装置。
如上所述，网络系统5000可用于诸如公园或街道之类的敞开区域中以及诸如限定在建筑中的家或办公室之类的封闭空间中。当网络系统5000用于家中时，所述多个设备5300至5800可包括家用电器5300(包括电视5310或冰箱5320)、数字门锁5400、车库门锁5500、壁装照明开关5600、用于无线网络中继的路由器5700或者诸如智能电话、平板或笔记本计算机之类的移动设备5800，并且所述多个设备5300至5800可连接至网关5100以执行基于IoT技术的通信。
在网络系统5000中，LED灯5200可通过利用无线通信网络(例如，Wi-Fi、或Li-Fi)来检查多个设备5300至5800的操作状态，或者可根据周围环境和/或条件自动地控制LED灯5200的强度。另外，LED灯5200可利用从LED灯5200发射的可见光通过利用Li-Fi通信来控制属于网络系统5000的设备5300至5800。
例如，LED灯5200可基于通过灯通信模块5210从网关5100发送或者从安装在LED灯5200中的传感器收集的关于周围环境的信息，来自动地控制其强度。例如，可根据在电视5310上播送的节目类型或者屏幕亮度来自动地控制LED灯5200的强度。为此，LED灯5200可从连接至网关5100的灯通信模块5210接收电视5310的操作信息。灯通信模块5210可与包括在LED灯5200中的传感器和/或控制器一体化和模块化。
例如，当在电视5310上播送的节目是戏剧时，LED灯5200的色温可根据预设值降至12000K或更低(例如，6000K)，并且可调整LED灯5200的色调以创造舒适气氛。另一方面，当广播节目是喜剧时，网络系统5000可被构造为根据预设值将LED灯5200的色温增至6000K或更高，并且调整LED灯5200以发射基于蓝色的白光。
另外，当在没人在家时锁上数字门锁5400之后过去一时间段时，可将所有点亮的LED灯5200关闭来防止浪费电。另外，在通过移动装置5800设置安全模式并且在没人在家的情况下锁上数字门锁5400时，LED灯5200可保持打开状态。
可根据通过连接至网络系统5000的各个传感器收集的周围环境来控制LED灯5200的操作。例如，当在建筑中实现网络系统5000时，可将建筑中的灯、位置传感器和通信模块组合，可通过收集关于建筑中的人的位置的信息来打开或关闭灯，或者可实时提供收集的信息，以能够进行有效设备管理或者有效利用闲置空间。正常情况下，诸如LED灯5200的照明设备可布置在建筑的每一层的所有空间中，可通过与LED灯5200集成的传感器收集各种信息，并且收集的信息可用于设备管理或闲置空间的利用。
LED灯5200可与图像传感器、存储装置、灯通信模块5210或类似组件组合以用作维持建筑安全或检测并应对紧急情况的设备。例如，当将烟或温度传感器附着于LED灯5200时，可迅速检测火灾的发生，以最小化损失。另外，可通过考虑室外天气或日光来调整灯的亮度以节能和提供舒适的照明环境。
如上所述，根据示例实施例的半导体发光装置可通过在其主发光表面上引入光控制层而增加从半导体发光装置发射的光的透射比，以及增加从波长转换层再入射至半导体发光装置的光的反射比。因此，半导体发光装置的光提取效率可提高。
虽然只示出并描述了少量的实施例，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离本公开的原理和精神的情况下，可对上述示例实施例进行修改，并且本公开的范围由所附权利要求及其等同物来限定。

Claims (20)

1.一种半导体发光装置，包括：
发光堆叠件，其包括第一导电类型的半导体层、第二导电类型的半导体层和布置在第一导电类型的半导体层与第二导电类型的半导体层之间的有源层；
波长转换层，其布置在发光堆叠件上，并且被构造为将从有源层发射的具有第一波长的光中的至少一部分转换为具有第二波长的光；以及
光控制层，其布置在发光堆叠件与波长转换层之间，并且包括第一绝缘层和第二绝缘层，第一绝缘层的折射率比发光堆叠件的折射率低，并且第二绝缘层的折射率比第一绝缘层的折射率高0.5或更多。
2.根据权利要求1所述的半导体发光装置，其中，第一绝缘层的折射率在1.4至1.8的范围内，并且第二绝缘层的折射率在2.2至2.5的范围内。
3.根据权利要求1所述的半导体发光装置，其中，第一绝缘层布置在发光堆叠件上，并且第二绝缘层布置在第一绝缘层上。
4.根据权利要求1所述的半导体发光装置，其中，光控制层具有其中多个第一绝缘层与多个第二绝缘层交替并重复地堆叠的多层结构。
5.根据权利要求1所述的半导体发光装置，其中，第一绝缘层包括SiO2、MgF2和Al2O3中的至少一种，并且第二绝缘层包括ZrO2、NbO2、Ta2O3、TiO2、CeO2和Si3N4中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的半导体发光装置，其中，第一绝缘层的厚度在1nm至96nm的范围内，并且第二绝缘层的厚度在64nm至180nm的范围内。
7.根据权利要求1所述的半导体发光装置，其中，第一绝缘层包括SiO2，并且第二绝缘层包括TiO2。
8.根据权利要求7所述的半导体发光装置，其中，第一绝缘层的厚度在2nm至70nm的范围内，并且第二绝缘层的厚度在105nm至135nm的范围内。
9.根据权利要求1所述的半导体发光装置，其中，发光堆叠件的发光表面包括凹凸结构，并且光控制层布置在该凹凸结构上。
10.根据权利要求1所述的半导体发光装置，还包括布置在光控制层与波长转换层之间的微透镜单元，并且微透镜单元包括朝着波长转换层凸出的突起部分。
11.根据权利要求10所述的半导体发光装置，其中，微透镜单元的折射率高于波长转换层的折射率。
12.根据权利要求1所述的半导体发光装置，还包括布置在第一导电类型的半导体层上的透明电极层，
其中光控制层布置在透明电极层上。
13.一种半导体发光装置，包括：
衬底，其包括第一表面和与第一表面相对的第二表面；
发光堆叠件，其布置在衬底的第一表面上；
波长转换层，其布置在衬底的第二表面上，并且被构造为将从发光堆叠件发射的具有第一波长的光中的至少一部分转换为具有第二波长的光；以及
光控制层，其布置在衬底与波长转换层之间，并且包括第一绝缘层和第二绝缘层，第一绝缘层的折射率比发光堆叠件的折射率低，并且第二绝缘层的折射率比第一绝缘层的折射率高0.5或更多。
14.根据权利要求13所述的半导体发光装置，其中，第一绝缘层与衬底接触。
15.根据权利要求13所述的半导体发光装置，还包括微透镜单元，该微透镜单元布置在光控制层与波长转换层之间，并且包括朝着波长转换层凸出的突起部分。
16.根据权利要求15所述的半导体发光装置，其中，微透镜单元的折射率高于波长转换层的折射率。
17.根据权利要求13所述的半导体发光装置，其中，发光堆叠件包括发光纳米结构，在该发光纳米结构中，第一导电类型的半导体纳米芯、有源层和第二导电类型的半导体层按次序堆叠。
18.一种半导体发光装置，包括：
发光堆叠件，其被构造为发光并且包括凹凸部分；以及
光控制层，其布置在发光堆叠件的凹凸部分上或上方，并且包括第一材料层和第二材料层，第一材料层的折射率与第二材料层的折射率不同，
其中，第一材料层的厚度在1nm至96nm的范围内，并且第二材料层的厚度在64nm至180nm的范围内。
19.根据权利要求18所述的半导体发光装置，其中，第一材料层的折射率比发光堆叠件的折射率低，并且第二材料层的折射率比第一材料层的折射率高0.5或更多。
20.根据权利要求18所述的半导体发光装置，还包括衬底，发光堆叠件布置在衬底上，其中凹凸部分与衬底接触。
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