CN108091738A - 堆叠式图形化的led衬底 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种堆叠式图形化的LED衬底，包括衬底主体以及形成于衬底主体上的多个堆叠式图形，堆叠式图形包括与衬底主体连接的第一图形块以及堆叠于第一图形块上的第二图形块，第一图形块和第二图形块具有至少一个不同角度的光反射面。相对于传统的图形设计，堆叠式图形能提供更多的光反射面，从而可以使光在更多的角度被反射，更加容易逃逸出芯片，提升LED芯片的出光效率。
Description
技术领域
本发明属于LED发光技术领域，具体涉及一种堆叠式图形化的LED衬底。
背景技术
传统白炽灯耗能高、寿命短，在全球资源紧缺的今天，已渐渐被各国政府禁止生产，随之替代产品是电子节能灯，电子节能灯虽然提高了节能效果，但由于使用了诸多污染环境的重金属元素，又有悖于环境保护的大趋势。随着LED技术的高速发展LED照明逐渐成为新型绿色照明的不二之选。LED在发光原理、节能、环保的层面上都远远优于传统照明产品。
众所周知，运用PSS图形化衬底来生长LED外延片，是目前业内公认的提升芯片亮度最有效最直接的方法，也是大功率高亮度外延片的最佳选择。通过在蓝宝石衬底C面上刻蚀出规则排列的圆锥体来实现光在衬底内的多次反射，从而达到芯片外部光的萃取效率的提升。
为满足器件性能的要求，图案的种类已几番更新，从最初的槽形到六角形、锥形、棱台型等，图形化衬底技术的应用效果已受到认可。S.Suihkonen等人的实验证明：具有较大高度的六角形图案增强了对光线的反射、散射作用，并且具有尖锥状凸起结构的锥形图案的倾斜角对LED的出光有较大的影响。
然而，截至目前，图形衬底技术的图案设计一直仅限于单一图案的规则性排布，如圆锥、六棱锥、三棱锥、半球等单一图案的矩形或六角排布，对于LED芯片出光效率的提升遇到了瓶颈。
发明内容
本申请一实施例提供一种堆叠式图形化的LED衬底，其可以大幅提升提高LED芯片的出光效率，该堆叠式图形化的LED衬底包括：
衬底主体以及形成于所述衬底主体上的多个堆叠式图形，所述堆叠式图形包括与所述衬底主体连接的第一图形块以及堆叠于所述第一图形块上的第二图形块，所述第一图形块和所述第二图形块具有至少一个不同角度的光反射面。
一实施例中，所述第一图形块和第二图形块分别包括平板式反射面，且所述第一图形块和第二图形块的平板式反射面具有不同的反射角。
一实施例中，所述第一图形块为平顶多棱锥台状，所述第二图形块为多棱椎体状。
一实施例中，所述第一图形块的底面半径为0.5μm～4.5μm。
一实施例中，所述第一图形块和第二图形块中的一个具有曲面反射面。
一实施例中，所述第一图形块为平顶锥台状，所述第二图形块为半球状。
一实施例中，所述第一图形块的底面半径为0.5μm～4.5μm。
一实施例中，所述第一图形块为平顶半球状，所述第二图形块为椎体状。
一实施例中，所述第一图形块的底面半径为0.5μm～3.5μm。
一实施例中，所述的多个堆叠式图形在所述衬底主体上呈阵列排布，相邻的所述堆叠式图形之间的距离为2μm～7μm。
与现有技术相比，本申请的技术方案具有以下有益效果：
通过在衬底主体上形成多个堆叠式图形，该堆叠式图形包括与衬底主体连接的第一图形块以及堆叠于第一图形块上的第二图形块，第一图形块和第二图形块具有至少一个不同角度的光反射面，相对于传统的图形设计，堆叠式图形能提供更多的光反射面，从而可以使光在更多的角度被反射，更加容易逃逸出芯片，提升LED芯片的出光效率。
附图说明
图1是本申请一实施方式中堆叠式图形化的LED衬底的结构示意图；
图2是本申请一实施方式中堆叠式图形化的LED衬底的结构示意图；
图3是本申请一实施方式中堆叠式图形化的LED衬底的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本申请进行详细描述。但这些实施方式并不限制本申请，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本申请的保护范围内。
参图1，介绍本发明堆叠式图形化的LED衬底100的一具体实施方式。在本实施方式中，该堆叠式图形102化的LED衬底100包括衬底主体101以及形成于衬底主体101上的多个堆叠式图形102。
该堆叠式图形102包括与衬底主体101连接的第一图形块1021以及堆叠于第一图形块1021上的第二图形块1022，第一图形块1021和第二图形块1022具有至少一个不同角度的光反射面。具体地，第一图形块1021和第二图形块1022分别包括平板式反射面，且所述第一图形块1021和第二图形块1022的平板式反射面具有不同的反射角。
一实施例中，所述第一图形块1021为平顶多棱锥台状，所述第二图形块1022为多棱椎体状，第一图形块1021的底面半径为0.5μm～4.5μm。在本实施例中，第一图形块1021和第二图形块1022的棱锥数相同，并且，第一图形块1021和第二图形块1022的棱锥在衬底主体101上的投影一一对应于相同的直线。
采用光学分析软件TracePro对本实施例的堆叠式图形102化的LED衬底100做模拟测试，模拟测试过程如下：
(1)衬底构建：衬底尺寸为120μm×120μm×100μm，呈长方体状。
(2)堆叠式图案制作：第一图形块的底面半径为2μm，相邻堆叠式图形的距离为4μm，第一图形块和第二图形块的棱锥数为4，第一图形块高度为1μm，第二图形块高度为1μm。
(3)外延层构建：制作常规模式的GaN基底的LED器件，并设定材料层参数。
(4)利用软件附带的扫光系统，对上述构建的LED芯片模型进行光线追踪，分别获取顶部、底部、侧面的光通量数据。
测试结果如下：
顶部光通量为2155.8a.u.，底部光通量为2268.2a.u.，侧面光通量为3223.75a.u.，总光通量为7647.75a.u.。与同等参数的普通三棱锥图案衬底相比，弧形三棱锥图案衬底LED芯片的顶部、底部及侧面光通量分别提升了2.90％、9.98％及4.63％，其总光通量提升了5.83％。
参图2，介绍本发明堆叠式图形化的LED衬底200的又一具体实施方式。在本实施方式中，该堆叠式图形202化的LED衬底200包括衬底主体201以及形成于衬底主体201上的多个堆叠式图形202。
该堆叠式图形202包括与衬底主体201连接的第一图形块2021以及堆叠于第一图形块2021上的第二图形块2022，第一图形块2021和第二图形块2022具有至少一个不同角度的光反射面。具体地，第一图形块2021和第二图形块2022中的一个具有曲面反射面。
参图2，一实施例中，所述第一图形块2021为平顶锥台状，所述第二图形块2022为半球状，第一图形块2021的底面半径为0.5μm～4.5μm。在本实施例中第一图形块2021的顶面与第二图形块2022的底面完全重叠。
参图3，又一实施例中，堆叠式图形化的LED衬底300包括衬底主体301及形成于衬底主体301上的多个堆叠式图形302。该堆叠式图形302上的第一图形块3021为平顶半球状，第二图形块3022为椎体状，第一图形块3021的底面半径为0.5μm～3.5μm。在本实施例中第一图形块的顶面与第二图形块的底面完全重叠。
在上述实施方式中，所述的多个堆叠式图形102、202、302分别在所述衬底101、201、301主体上呈阵列排布，相邻的所述堆叠式图形102、202、302之间的距离为2μm～7μm。
本发明通过上述实施方式，具有以下有益效果：
通过在衬底主体上形成多个堆叠式图形，该堆叠式图形包括与衬底主体连接的第一图形块以及堆叠于第一图形块上的第二图形块，第一图形块和第二图形块具有至少一个不同角度的光反射面，相对于传统的图形设计，堆叠式图形能提供更多的光反射面，从而可以使光在更多的角度被反射，更加容易逃逸出芯片，提升LED芯片的出光效率。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本申请的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本申请的保护范围，凡未脱离本申请技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种堆叠式图形化的LED衬底，其特征在于，包括衬底主体以及形成于所述衬底主体上的多个堆叠式图形，所述堆叠式图形包括与所述衬底主体连接的第一图形块以及堆叠于所述第一图形块上的第二图形块，所述第一图形块和所述第二图形块具有至少一个不同角度的光反射面。
2.根据权利要求1所述的堆叠式图形化的LED衬底，其特征在于，所述第一图形块和第二图形块分别包括平板式反射面，且所述第一图形块和第二图形块的平板式反射面具有不同的反射角。
3.根据权利要求2所述的堆叠式图形化的LED衬底，其特征在于，所述第一图形块为平顶多棱锥台状，所述第二图形块为多棱椎体状。
4.根据权利要求3所述的堆叠式图形化的LED衬底，其特征在于，所述第一图形块的底面半径为0.5μm～4.5μm。
5.根据权利要求1所述的堆叠式图形化的LED衬底，其特征在于，所述第一图形块和第二图形块中的一个具有曲面反射面。
6.根据权利要求5所述的堆叠式图形化的LED衬底，其特征在于，所述第一图形块为平顶锥台状，所述第二图形块为半球状。
7.根据权利要求6所述的堆叠式图形化的LED衬底，其特征在于，所述第一图形块的底面半径为0.5μm～4.5μm。
8.根据权利要求5所述的堆叠式图形化的LED衬底，其特征在于，所述第一图形块为平顶半球状，所述第二图形块为椎体状。
9.根据权利要求8所述的堆叠式图形化的LED衬底，其特征在于，所述第一图形块的底面半径为0.5μm～3.5μm。
10.根据权利要求1所述的堆叠式图形化的LED衬底，其特征在于，所述的多个堆叠式图形在所述衬底主体上呈阵列排布，相邻的所述堆叠式图形之间的距离为2μm～7μm。
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