CN1612365A - 具有宽频谱的氮化铝铟镓发光二极管及固态白光器件 - Google Patents

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Abstract

本发明关于一种具有宽频谱的氮化铝铟镓发光二极管，其包括：一基板、一缓冲层、一N型包覆层、至少一量子点发光层及一P型包覆层。该缓冲层形成于该基板上。该N型包覆层形成于该缓冲层上，用以提供电子。该量子点发光层形成于该N型包覆层上，该量子点发光层具有多个量子点，控制这些量子点的大小及铟含量，使这些量子点的特性分布不均匀，从而增加该量子点发光层的发光波长频谱半高宽。该P型包覆层形成于该量子点发光层之上，用以提供空穴。利用本发明的发光二极管结构，可制作具有宽频谱的氮化铝铟镓黄光发光二极管，其最大光强度的发光波长可落在530nm－600nm范围内，半高宽为20nm～150nm。再与一氮化铝铟镓蓝光发光二极管封装成一固态白光器件，使蓝光与黄光混光，可产生高发光强度兼具调节各种色温的高演色性的白光。

Description

具有宽频谱的氮化铝铟镓发光二极管及固态白光器件
技术领域
本发明是关于一种发光二极管及固态白光器件，详言之，是关于一种具有宽频谱的氮化铝铟镓发光二极管及固态白光器件。
现有技术
近年来，由于氮化物发光器件的快速发展，对于高亮度发光二极管产生了高速成长的需求。例如：利用于手机背光源、指示灯、户外显示看板等。随着发光效率的大幅度提升，因此开始对利用高亮度发光二极管以产生白色光源抱持极大的兴趣和期望。目前利用高亮度发光二极管产生白色光源主要有以下三种结构。
第一种为日亚化学所发明的利用蓝光发光二极管加上黄色荧光粉(YAG-Ce；Y3Al5O12:Ce3+)而产生混色白光(参考美国专利第6,069,440号)，此种结构可制作目前市面上成本最低的白光器件。但由于其具有蓝色光晕现象(Halo effect)，且荧光粉有可靠度衰减与光转化效率低，与仅利用单一发光二极管其发光效率有限的缺点，因而无法得到具有高色彩饱和度、各种色温调节的高强度、高可靠度的白光发光器件。
第二种是近年来为改善前者白光光源的演色性(Color renderingindex-CRI)不佳而提出，此为利用紫外光激发可产生红蓝绿(RGB)三色的荧光粉而产生高演色性的白光光源(参考美国专利第6592780、6580097及6596195号)。此结构的缺点为混合的RGB荧光粉可靠度不佳，加上紫外光为激发光源，不为混色光源，因此光强度更低。此外，其在封装上会有导致封装树脂劣化与紫外光外露的安全疑虑需要克服。
第三种则为制作成本较高的利用多个发光器件结合的构造，以产生高亮度，且极佳演色性的白光光源(参考美国专利第6563139号)。但由于多芯片封装成本高，加上目前市场仅能提供波长大于580nm的高亮度红橘黄光磷化铝铟镓发光二极管与氮化物蓝光发光二极管封装，但这两种材料特性不同，如高温稳定性，驱动电压，材料可靠度，因此面临材料特性不同的高度使用困难。
此外，还有其它人提出利用在单一芯片里生长具有不同波段的多重量子阱(quantum well)而直接产生白光(参考日本专利第2001-028458号)，但其制备与发光效率皆无法符合目前市场所需的白光功能。也有利用氮化铝铟镓蓝光芯片激发磷化铝铟镓产生黄光而混光成白光光源，但此黄光强度过低与频谱太窄而效果不佳。另外也有人使用硒化锌(ZnSe)为发光材料(参考美国专利第6,337,536号)，但其可靠度，色彩饱和度，发光强度远远不如相关氮化铝铟镓的白光器件。
因此，有必要提供一种创新的且具有进步性的发光二极管及固态白光器件，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有宽频谱的氮化铝铟镓发光二极管，其包括：一基板、一缓冲层、一N型包覆层、至少一量子点发光层及一P型包覆层。该缓冲层形成于该基板上。该N型包覆层形成于该缓冲层上，用以提供电子。该量子点发光层形成于该N型包覆层上，该量子点发光层具有多个量子点，这些量子点的特性分布不均匀，从而使该量子点发光层的发光波长频谱半高宽加大。该P型包覆层形成于该量子点发光层之上，用以提供空穴。
利用本发明的发光二极管结构，可制作具有宽频谱的氮化铝铟镓黄光发光二极管，其最大光强度的发光波长可落在530nm-600nm范围内，半高宽为20nm～150nm。再与一氮化铝铟镓蓝光发光二极管封装成一固态白光器件，使蓝光与黄光混光，可产生高发光强度兼具有调节各种色温的高演色性的白光。由于该宽频谱发光波段涵盖人眼最敏感的可见光波段，因而可大大改善白光光强度，再加上宽频谱分布则可进一步提升演色性与各种色温调控。
在封装制备上，由于本发明的固态白光器件所利用的蓝光及黄光两种发光二极管皆为氮化铝铟镓材料，因此其驱动电压，热稳定性，可靠度，ESD阻抗特性皆相仿，因此可大幅降低封装成本与提高封装器件的可靠度。
因此，本发明的固态白光器件将可用来提供或取代目前市场上的白光器件，例如：可利用于携带性电子产品的白光背光源、车灯、造景灯、装潢饰灯、手持灯具等相关白光器件。
附图说明
图1为本发明第一实施例具有宽频谱的氮化铝铟镓发光二极管的结构示意图；
图2为本发明第二实施例具有宽频谱的氮化铝铟镓发光二极管的结构示意图；
图3为本发明第三实施例具有宽频谱的氮化铝铟镓发光二极管的结构示意图；
图4为本发明第四实施例具有宽频谱的氮化铝铟镓发光二极管的结构示意图；
图5为本发明固态白光器件的结构示意图；
图6为本发明固态白光器件的封装后整体结构示意图
图7为本发明固态白光器件的光强度与频谱分布图；
图8为本发明固态白光器件所产生的白光范围示意图；
图9为公知固态白光器件所产生的白光范围示意图。
具体的实施方式
以下，参照附图，说明作为本发明实施例的发光二极管及固态白光器件。在附图中，相同或类似部分采用相同或类似的附图标记、名称。另外，附图仅为示意图，图中的结构尺寸比例可能与实际结构的尺寸比例有所差异。
请参阅图1，其显示本发明第一实施例具有宽频谱的氮化铝铟镓发光二极管10的构造。该具有宽频谱的氮化铝铟镓发光二极管10包括：一基板11、一缓冲层12、一N型包覆层(cladding layer)13、一量子点发光层14及一P型包覆层15。该氮化铝铟镓发光二极管10还包括两电极16、17，以供与外界电源连接。该缓冲层12形成于该基板11上。该N型包覆层13形成于该缓冲层12上，用以提供电子。该P型包覆层15形成于该量子点发光层14之上，用以提供空穴。该缓冲层12、该N型包覆层13及该P型包覆层15均为氮化铝铟镓结构，可表示为Al(1-x-y)InyGaxN。
该量子点发光层14形成于该N型包覆层13上，该量子点发光层14具有多个量子点(quantum dots)141、142及143等，这些量子点的大小尺寸不同，例如：量子点141较大，量子点142中等，量子点143较小，使得这些量子点的特性分布不均匀，从而使该量子点发光层14的发光波长频谱半高宽增加。
该量子点发光层14还包括一第一阻挡层144及一第二阻挡层145。该第一阻挡层144位于所述量子点之下，该第二阻挡层145位于所述量子点之上。第一阻挡层144及第二阻挡层145均为氮化铝铟镓结构，可表示为Al(1-x-y)InyGaxN，并且第一阻挡层144及第二阻挡层145的能隙(Energy Band Gap)均须大于这些量子点的能隙。
在通常情况下，该第一能隙144还被形成于该N型包覆层13上，且该P型包覆层15被形成于第二阻挡层145上。在特别情况下，该第一阻挡层144可与该N型包覆层13为相同结构，而成为该N型包覆层13的一部分。同样地，该第二阻挡层145可与该P型包覆层15为相同结构，而成为该P型包覆层15的一部分。
由于长久以来发光二极管皆为利用量子阱结构来调节波长，且由于氮化铝铟镓为晶体不对称结构，具有C轴方向的不对称而导致效应极大的压电效应(Piezo effect)，因此增加量子阱的铟(In)含量与增加量子阱的厚度虽然可增加波长，但将会大幅度降低其发光效率。因此，应用传统量子阱发光层于氮化铝铟镓材料发光层结构时，当尝试提高发光波段高于540nm时，会因为提高铟含量或提高量子阱宽度而导致发光效率急剧下降的缺点。因此，本发明利用具有量子点的发光层外延结构可用来提高氮化铝铟镓发光二极管在长波长的发光效率。
量子点为利用晶格不匹配所产生的三维空间岛状结构，可提供三维空间载流子限制。由于氮化铝铟镓的理论波长涵盖远紫外光到红光。并且，由于量子点发光层的发光波长频谱半高宽可由量子点大小或铟含量来控制，因此，可以调节量子点的尺寸大小或铟含量的多少，控制量子点特性分布不均匀，以得到具有宽频谱的氮化铝铟镓发光二极管10，若应用到黄光发光二极管，其最大光强度的发光波长可落在530nm-600nm(纳米)范围内，半高宽为20nm～150nm。
参考图7所示，本发明具有宽频谱的氮化铝铟镓发光二极管10可用于产生黄光，且可控制其最大光强度(强度为1)发光波长为585nm，且其半高宽(最大光强度的一半，亦即强度为0.5的波长范围)为90nm(540nm-630nm)，以具有宽频谱的特性。由于，本发明具有宽频谱的氮化铝铟镓发光二极管10可控制量子点的特性分布不均匀，故可调节最大光强度的发光波长，以及半高宽，以具有宽频谱特性。
如上所述，量子点发光层的发光波长频谱半高宽是由量子点大小或铟含量来控制，在第一实施例中是采用单层的量子点发光层结构。但本发明并不限于仅可采用单层的量子点发光层结构。参考图2，其显示本发明第二实施例的具有宽频谱的氮化铝铟镓发光二极管20。在图2中，与第一实施例的结构相同的部分将用相同的附图标记表示，并且若没有特别提及则其具有相同的构造及功能。
本发明第二实施例的具有宽频谱的氮化铝铟镓发光二极管20包括三层量子点发光层21、22、23，每一个量子点发光层具有多个量子点，第一量子点发光层21具有多个量子点211、212；第二量子点发光层22具有多个量子点221、222；第三量子点发光层23具有多个量子点231、232。并且设计同一层的量子点大小相同，不同层的量子点大小不同，亦即：第三量子点发光层23的多个量子点231、232的大小相同，但是，第三量子点发光层23的量子点231、232大于第二量子点发光层22的量子点221、222。
以第一量子点发光层21为例说明，该量子点发光层21还包括一第一阻挡层213及一第二阻挡层214。该第一阻挡层213位于所述量子点211、212之下，该第二阻挡层214位于所述量子点211、212之上。第一阻挡层213及第二阻挡层214均为氮化铝铟镓结构，可表示为Al(1-x-y)InyGaxN，并且第一阻挡层213及第二阻挡层214的能隙均须大于所述量子点211、212的能隙。
第二量子点发光层22亦包括一第一阻挡层223及一第二阻挡层224。该第二量子点发光层22的第一阻挡层223形成于该第一量子点发光层21的第二阻挡层214之上。由于该第二量子点发光层22的第一阻挡层223与该第一量子点发光层21的第二阻挡层214均为类似的氮化铝铟镓结构，因此，可省略该第二量子点发光层22的第一阻挡层223或该第一量子点发光层21的第二阻挡层214二者之一，使该第一量子点发光层21的所述量子点211、212与该第二量子点发光层22的所述量子点221、222之间仅具有一阻挡层。
因此，在多层量子点发光层的结构中，二相邻的量子点发光层之间可具有一阻挡层或两个阻挡层。另外，可控制这些阻挡层的氮化铝铟镓结构的成分比例不同，使得二相邻的量子点发光层之间具有二层以上的阻挡层。只要符合阻挡层的能隙大于这些量子点的能隙的条件限制，二相邻的量子点发光层之间可具有至少一层的阻挡层。
本发明第二实施例的具有宽频谱的氮化铝铟镓发光二极管20利用多层量子点发光层结构，并且不同层的量子点发光层的量子点尺寸不同，使得多层量子点发光层的特性分布不均匀，同样可以达到增加该发光二极管20的发光波长频谱半高宽的效果。
请参阅图3，其显示本发明第三实施例的具有宽频谱的氮化铝铟镓发光二极管30的结构。本发明第三实施例的具有宽频谱的氮化铝铟镓发光二极管30包括三层量子点发光层31、32、33。每一个量子点发光层具有多个量子点，第一量子点发光层31具有多个量子点311、312；第二量子点发光层32具有多个量子点321、322；第三量子点发光层33具有多个量子点331、332。上述的所有量子点其大小相同，但设计每一层的量子点发光层或每一个量子点的铟含量不同。例如：第一量子点发光层31的多个量子点311、312的铟含量为30％，第二量子点发光层32的多个量子点321、322的铟含量为40％，第三量子点发光层33的多个量子点331、332的铟含量为50％。同样地，利用每一层量子点的铟含量不相同，使得多层量子点发光层的特性分布不均匀，同样可以达到增加该发光二极管30的发光波长频谱半高宽的效果。
以第一量子点发光层31为例说明，该量子点发光层31还包括一第一阻挡层313及一第二阻挡层314。该第一阻挡层313位于所述量子点311、312之下，该第二阻挡层314位于所述量子点311、312之上。第一阻挡层313及第二阻挡层314均为氮化铝铟镓结构，可表示为Al(1-x-y)InyGaxN，并且第一阻挡层313及第二阻挡层314的能隙均须大于所述量子点311、312的能隙。
参考图4，其显示本发明第四实施例的具有宽频谱的氮化铝铟镓发光二极管40的结构。本发明第四实施例的具有宽频谱的氮化铝铟镓发光二极管40包括三层量子点发光层41、42、43。每一个量子点发光层具有多个量子点，以第一量子点发光层41为例，第一量子点发光层41具有多个量子点411、412、413等，这些量子点的大小尺寸不同，例如：量子点411大于量子点412，且量子点412大于量子点413。同样地，利用每一层量子点的大小不同，使得多层量子点发光层的特性分布不均匀，以达到增加该发光二极管40的发光波长的效果。
以第一量子点发光层41为例说明，该量子点发光层41还包括一第一阻挡层414及一第二阻挡层415。该第一阻挡层414位于所述量子点411、412、413之下，该第二阻挡层415位于所述量子点411、412、413之上。第一阻挡层414及第二阻挡层415均为氮化铝铟镓结构，可表示为Al(1-x-y)InyGaxN，并且第一阻挡层414及第二阻挡层415的能隙均须大于所述量子点411、412、413的能隙。
在上述第一至第四实施例中，均仅提及利用量子点的大小或其铟含量的多少的变量二者择一，以使得量子点发光层的特性分布不均匀，而达到增加该发光二极管的发光波长的效果。但依据本发明，可在如图1、图2及图4所示的量子点大小不同的情形下，亦使其量子点的铟含量不同。例如：在图2所示的具有不同大小的量子点的情形下，使第一量子点发光层21的多个量子点211、212的铟含量为40％，第二量子点发光层22的多个量子点221、222的铟含量为45％，第三量子点发光层23的多个量子点231、232的铟含量为70％。以同时控制量子点的大小及其铟含量的多少二变量。
本发明的具有宽频谱的氮化铝铟镓发光二极管可应用到黄光发光二极管，其最大光强度的发光波长可落在530nm-600nm范围内，亦可应用到蓝光发光二极管，使其最大光强度的发光波长可落在400nm-500nm范围内。
参考图5，本发明的固态白光器件50包括：一第一电路板51、一第二电路板52、一氮化铝铟镓蓝光发光二极管53及一宽频谱的氮化铝铟镓蓝光互补色发光二极管54。该氮化铝铟镓蓝光发光二极管53及该宽频谱的氮化铝铟镓蓝光互补色发光二极管54设置于该第一电路板51上，并且该第一电路板51提供该氮化铝铟镓蓝光发光二极管53及该宽频谱的氮化铝铟镓蓝光互补色发光二极管54的正电极与外界正电源电连接，该第二电路板52提供该氮化铝铟镓蓝光发光二极管53及该宽频谱的氮化铝铟镓蓝光互补色发光二极管54的负电极与外界负电源电气连接。
将该氮化铝铟镓蓝光发光二极管53及该宽频谱的氮化铝铟镓蓝光互补色发光二极管54封装在一起，使蓝光与蓝光互补色混光，以产生白光。由于该具有宽频谱的氮化铝铟镓蓝光互补色发光二极管54具有如上述第一至第四实施例的结构，以调节量子点的尺寸大小或铟含量的多少，控制量子点特性分布不均匀，以增加其发光波长。故本发明的固态白光器件50可产生高发光强度兼具可调节各种色温的高演色性的白光。
该具有宽频谱的氮化铝铟镓蓝光互补色发光二极管54的最大光强度的发光波长可为落在530nm-600nm范围内的黄光，且其半高宽为20-150nm。由于该宽频谱发光波段涵盖人眼最敏感的可见光波段，且本发明的固态白光器件50具有两个发光二极管53、54因而可大大增加白光的光强度。而且，由于发光二极管54的宽频谱分布则可进一步提升演色性。
在封装制备上，由于本发明的固态白光器件50所利用的该氮化铝铟镓蓝光发光二极管53及该具有宽频谱的氮化铝铟镓蓝光互补色发光二极管54皆为氮化铝铟镓材料，因此其驱动电压、热稳定性、可靠度、ESD阻抗特性皆相仿。故将该氮化铝铟镓蓝光发光二极管53及该具有宽频谱的氮化铝铟镓蓝光互补色发光二极管54封装在一起时，可大幅降低封装成本与提高封装器件的可靠度。
因此，本发明的固态白光器件将可用来取代或提供目前公知的各种色温的白光器件，例如：可用于携带性电子产品的白光背光源、车灯、造景灯、装饰灯等相关白光器件。
参考图7所示，以一实施例说明，其中曲线71为氮化铝铟镓蓝光发光二极管的强度及频谱分布曲线；曲线72为具有宽频谱的氮化铝铟镓蓝光互补色发光二极管的强度及频谱分布曲线。如图所示，该氮化铝铟镓蓝光发光二极管，其最大光强度(强度为0.6)的发光波长为460nm，其半高宽(最大光强度的一半，亦即强度为0.3的波长范围)为20nm(450nm-470nm)。该氮化铝铟镓蓝光发光二极管不具有宽频谱的特性。该具有宽频谱的氮化铝铟镓蓝光色互补色发光二极管用于产生黄光，且可控制其最大光强度(强度为1)的发光波长为585nm，且其半高宽(最大光强度的一半，亦即强度为0.5的波长范围)为90nm(540nm-630nm)，故具有宽频谱的特性。将该氮化铝铟镓蓝光发光二极管及该宽频谱的氮化铝铟镓黄光发光二极管封装在一起，使蓝光与黄光混光，可产生白光。
在图7的实施例中，该氮化铝铟镓蓝光发光二极管的最大光强度(0.6)小于该具有宽频谱的氮化铝铟镓黄光发光二极管的最大光强度(1)，可使得该蓝光与黄光混光所产生的白光为暖色温(warm colortemperature)的白光。因此，通过调整该氮化铝铟镓蓝光发光二极管与该具有宽频谱的氮化铝铟镓黄光发光二极管的最大光强度的大小及比例，可调节出暖色温、冷色温(cold color temperature)或一般日照色温的白光。
再参考图8所示，其中曲线81为国际照明会议(CIE，CommissionInternational de l chairage＝International commission on Illumination)曲线，曲线82为黑体曲线(Black Body Locus)。将蓝光的最大光强度的发光波长460nm与黄光的最大光强度的发光波长585nm连成一直线83，交于该黑体曲线82的2000K至3000K之间，故上述实施例中的固态白光器件属于暖色温的白光。但由于本发明的具有宽频谱的黄光氮化铝铟镓发光二极管的最大光强度的发光波长可落在530nm-600nm范围内，所以，可以根据需要调节得到暖色温或冷色温(其黑体曲线大于10000K)等各种色温的白光。
另外，由于该具有宽频谱的黄光氮化铝铟镓发光二极管的半高宽为90nm(540nm-630nm)，且该氮化铝铟镓蓝光发光二极管的半高宽为20nm(450nm-470nm)。将波长540nm与波长470nm连成一直线84，且将波长630nm与波长450nm连成一直线85，在直线84与直线85的区域内可涵盖相当广阔的白光区域，因此本发明的固态白光器件具有极佳的演色性。
与现有技术叙述中的第一种公知的白光器件结构比较，该第一种公知的白光器件是利用蓝光发光二极管及黄色荧光粉混光而产生白光，并且参考图9所示，其中曲线91为国际照明会议曲线，曲线92为黑体曲线。该公知白光器件的该蓝光发光二极管的最大光强度的发光波长为460nm，而该黄色荧光粉的最大光强度的发光波长为560nm，将之连成一直线93，交于该黑体曲线92的10000K区域附近，故该公知白光器件是属于冷色温的白光，并且受限于上述结构及条件，该公知白光器件也只能产生冷色温的白光，而不能通过调节而得到暖色温的白光。
为达到更佳的白光效果，可使该氮化铝铟镓蓝光发光二极管53具有如上述第一至第四实施例的结构，使该蓝光发光二极管的最大光强度的发光波长在400nm-500nm范围内，且其半高宽为20-100nm。在该氮化铝铟镓蓝光发光二极管53及该宽频谱的氮化铝铟镓蓝光互补色发光二极管54均具有宽频谱的情形下，使本发明的固态白光器件具有较佳的色温调控及高色彩饱和度。
参考图6，其显示本发明的固态白光器件60的示意图。固态白光器件60包括：一氮化铝铟镓蓝光发光二极管61、一宽频谱的氮化铝铟镓蓝光互补色发光二极管62、一第一电极64及一第二电极65。该氮化铝铟镓蓝光发光二极管61及该宽频谱的氮化铝铟镓蓝光互补色发光二极管62封装在第一电极64的电路板上。为增加所产生的白光效果，可在封装时充入荧光粉63，该荧光粉63可为红光荧光粉、绿光荧光粉或者是红光荧光粉与绿光荧光粉混合的荧光粉。使得红光荧光粉或绿光荧光粉与蓝光及蓝光互补色混光产生白光，且由于本发明的固态白光器件60具有两个发光二极管61、62，所以，可以提高发光强度且具有高演色性。
另外，本发明的固态白光器件可利用红、蓝、绿三个发光二极管一起封装，使蓝光、红光与绿光混光以产生白光。该固态白光器件包括：一具有宽频谱的氮化铝铟镓蓝光发光二极管、一具有宽频谱的氮化铝铟镓红光发光二极管及一具有宽频谱的氮化铝铟镓绿光发光二极管。该具有宽频谱的氮化铝铟镓绿、蓝、红光发光二极管具有如上述第一至第四实施例的结构，具有宽频谱的特性。
该具有宽频谱的氮化铝铟镓红光发光二极管的最大光强度的发光波长可落在560nm-650nm范围内。该具有宽频谱的氮化铝铟镓绿光发光二极管的最大光强度的发光波长可落在490nm-560nm范围内。该具有宽频谱的氮化铝铟镓蓝光发光二极管的最大光强度的发光波长可落在400nm-490nm范围内。该具有宽频谱的红光发光二极管及该具有宽频谱的氮化铝铟镓绿光发光二极管的半高宽均为20-150nm。该氮化铝铟镓蓝光发光二极管的半高宽为20-100nm。利用上述红、蓝、绿三个发光二极管一起封装以形成固态白光器件，可提高发光强度并可调控色温及其演色性。
本发明的固态白光器件还可利用一紫外光发光二极管、蓝光荧光粉及一具有宽频谱的氮化铝铟镓蓝光互补色发光二极管一起封装，使蓝光荧光粉与蓝光互补色混光以产生白光。由于附加该具有宽频谱的氮化铝铟镓蓝光互补色发光二极管，因此可以提升整体的光强度，改善公知技术中仅有一个紫外光发光二极管而导致光强度不足的缺点。并且，该宽频谱的氮化铝铟镓蓝光互补色发光二极管具有如上述第一至第四实施例的结构，具有宽频谱的特性，故可调控色温及演色性。
在上述结构中，除可加入蓝光荧光粉外，还可加入红光荧光粉、绿光荧光粉或红光荧光粉与绿光荧光粉混合的荧光粉，使得红光荧光粉或绿光荧光粉与蓝光荧光粉及蓝光互补色混光产生白光，从而可进一步调控色温及演色性。
上述实施例仅为说明本发明的原理及其功效，而非限制本发明。因此，习于此技术的人士可在不违背本发明的精神的范围内对上述实施例进行修改及变化。本发明的权利范围应如后述的申请专利范围所列。
附图标记说明：
10：第一实施例具有宽频谱的氮化铝铟镓发光二极管
11：基板
12：缓冲层
13：N型包覆层
14：量子点发光层
141、142、143：量子点
144：第一阻挡层
145：第二阻挡层
15：P型包覆层
16、17：电极
20：第二实施例具有宽频谱的氮化铝铟镓发光二极管
21：第一量子点发光层
213：第一阻挡层
214：第二阻挡层
22：第二量子点发光层
223：第一阻挡层
224：第二阻挡层
23：第三量子点发光层
211、212、221、222、231、232：量子点
30：第三实施例具有宽频谱的氮化铝铟镓发光二极管
31：第一量子点发光层
313：第一阻挡层
314：第二阻挡层
32：第二量子点发光层
33：第三量子点发光层
311、312、321、322、331、332：量子点
40：第四实施例具有宽频谱的氮化铝铟镓发光二极管
41：第一量子点发光层
414：第一阻挡层
415：第二阻挡层
42：第二量子点发光层
43：第三量子点发光层
411、412、413：量子点
50：固态白光器件
51：第一电路板
52：第二电路板
53：氮化铝铟镓蓝光发光二极管
54：具有宽频谱的氮化铝铟镓蓝光互补色发光二极管
60：固态白光器件
61：氮化铝铟镓蓝光发光二极管
62：具有宽频谱的氮化铝铟镓蓝光互补色发光二极管
63：荧光粉
64：第一电极
65：第二电极

Claims (30)

1.一种具有宽频谱的氮化铝铟镓发光二极管，包括：
一基板；
一缓冲层，形成于该基板上；
一N型包覆层，形成于该缓冲层上；
至少一量子点发光层，形成于该N型包覆层上，该量子点发光层具有多个量子点，这些量子点的特性分布不均匀，从而增加该量子点发光层的发光波长频谱半高宽；及
一P型包覆层，形成于该量子点发光层之上。
2.如权利要求1的发光二极管，其中所述量子点的大小不同，从而使所述量子点的特性分布不均匀。
3.如权利要求1或2的发光二极管，其中所述量子点的铟含量不同，从而使所述量子点的特性分布不均匀。
4.如权利要求1的发光二极管，其中该量子点发光层还包括一第一阻挡层及一第二阻挡层，该第一阻挡层位于所述量子点的下，该第二阻挡层形成于所述量子点之上，该第一阻挡层及该第二阻挡层的能隙均大于所述量子点的能隙。
5.如权利要求4的发光二极管，其中该第一阻挡层与该N型包覆层为相同结构，而成为该N型包覆层的一部分，该第二阻挡层与该P型包覆层为相同结构，而成为该P型包覆层的一部分。
6.如权利要求1的发光二极管，包括多个量子点发光层，每一量子点发光层具有多个量子点，所述量子点发光层的特性分布不均匀，从而增加所述量子点发光层的发光波长频谱半高宽。
7.如权利要求6的发光二极管，其中所述量子点发光层的所述量子点的大小不同，从而使所述量子点发光层的特性分布不均匀。
8.如权利要求6或7的发光二极管，其中所述量子点发光层的所述量子点的铟含量不同，从而使所述量子点发光层的特性分布不均匀。
9.如权利要求6的发光二极管，其中每一量子点发光层还包括一第一阻挡层及一第二阻挡层，该第一阻挡层位于所述量子点之下，该第二阻挡层形成于所述量子点之上，该第一阻挡层及该第二阻挡层的能隙均大于所述量子点的能隙。
10.如权利要求9的发光二极管，其中二相邻阻挡层的材料结构相同，以省略二相邻阻挡层中之一，而为一阻挡层。
11.如权利要求9的发光二极管，其中控制该第一阻挡层或该第二阻挡层的结构成分比例，使该第一阻挡层或该第二阻挡层为多个不同成分比例的阻挡层。
12.如权利要求1的发光二极管，其中该发光二极管的最大光强度的发光波长在530nm-600nm范围内。
13.如权利要求1的发光二极管，其中该发光二极管的最大光强度的发光波长在400nm-500nm范围内。
14.一种固态白光器件，包括：
一氮化铝铟镓蓝光发光二极管；及
一具有宽频谱的氮化铝铟镓蓝光互补色发光二极管，其与该氮化铝铟镓蓝光发光二极管封装，使蓝光与蓝光互补色混光以产生白光，该具有宽频谱的氮化铝铟镓蓝光互补色发光二极管包括；
一基板；
一缓冲层，形成于该基板上；
一N型包覆层，形成于该缓冲层上；
至少一量子点发光层，形成于该N型包覆层上，该量子点发光层具有多个量子点，所述量子点的特性分布不均匀，从而增加该量子点发光层的发光波长频谱半高宽；及
一P型包覆层，形成于该量子点发光层之上。
15.如权利要求14的固态白光器件，其中该具有宽频谱的氮化铝铟镓蓝光互补色发光二极管的半高宽为20-150nm。
16.如权利要求14的固态白光器件，其中该具有宽频谱的氮化铝铟镓蓝光互补色发光二极管的最大光强度的发光波长在530nm-600nm范围内。
17.如权利要求14的固态白光器件，其中该氮化铝铟镓蓝光发光二极管包括：
一基板；
一缓冲层，形成于该基板上；
一N型包覆层，形成于该缓冲层上；
至少一量子点发光层，形成于该N型包覆层上，该量子点发光层具有多个量子点，所述量子点的特性分布不均匀，从而增加该量子点发光层的发光波长频谱半高宽；及
一P型包覆层，形成于该量子点发光层之上。
18.如权利要求17的固态白光器件，其中该氮化铝铟镓蓝光发光二极管的最大光强度的发光波长在400nm-500nm范围内。
19.如权利要求17项的固态白光器件，其中该氮化铝铟镓蓝光发光二极管的半高宽为20-100nm。
20.如权利要求14的固态白光器件，还包括红光荧光粉，用以与所述氮化铝铟镓蓝光发光二极管及所述具有宽频谱的氮化铝铟镓蓝光互补色发光二极管一起封装，使红光荧光粉与蓝光及蓝光互补色混光以产生白光。
21.如权利要求14或20的固态白光器件，还包括绿光荧光粉，用以与所述氮化铝铟镓蓝光发光二极管及所述具有宽频谱的氮化铝铟镓蓝光互补色发光二极管一起封装，使绿光荧光粉与蓝光及蓝光互补色混光以产生白光。
22.一种固态白光器件，包括：
一具有宽频谱的氮化铝铟镓蓝光发光二极管；
一具有宽频谱的氮化铝铟镓红光发光二极管；及
一具有宽频谱的氮化铝铟镓绿光发光二极管，其与该具有宽频谱的氮化铝铟镓蓝光发光二极管及该具有宽频谱的氮化铝铟镓红光发光二极管一起封装，使蓝光、红光与绿光混光以产生白光，该具有宽频谱的氮化铝铟镓蓝、绿、红光发光二极管均包括；
一基板；
一缓冲层，形成于该基板上；
一N型包覆层，形成于该缓冲层上；
至少一量子点发光层，形成于该N型包覆层上，该量子点发光层具有多个量子点，所述量子点的特性分布不均匀，从而增加该量子点发光层的发光波长频谱半高宽；及
一P型包覆层，形成于该量子点发光层之上。
23.如权利要求22的固态白光器件，其中所述具有宽频谱的氮化铝铟镓红光发光二极管的最大光强度的发光波长在560nm-670nm范围内。
24.如权利要求22的固态白光器件，其中所述具有宽频谱的氮化铝铟镓绿光发光二极管的最大光强度的发光波长在490nm-560nm范围内。
25.如权利要求22的固态白光器件，其中所述具有宽频谱的氮化铝铟镓蓝光发光二极管的最大光强度的发光波长在400nm-490nm范围内。
26.如权利要求22的固态白光器件，其中所述具有宽频谱的红光发光二极管及所述具有宽频谱的氮化铝铟镓绿光发光二极管的半高宽均为30-150nm。
27.如权利要求22的固态白光器件，其中所述氮化铝铟镓蓝光发光二极管的半高宽为20-100nm。
28.一种固态白光器件，包括：
一紫外光发光二极管；
蓝光荧光粉；
一具有宽频谱的氮化铝铟镓蓝光互补色发光二极管，其与该紫外光发光二极管及蓝光荧光粉一起封装，使蓝光荧光粉与蓝光互补色混光以产生白光，该具有宽频谱的氮化铝铟镓蓝光互补色发光二极管包括；
一基板；
一缓冲层，形成于该基板上；
一N型包覆层，形成于该缓冲层上；
至少一量子点发光层，形成于该N型包覆层上，该量子点发光层具有多个量子点，所述量子点的特性分布不均匀，从而增加该量子点发光层的发光波长频谱半高宽；及
一P型包覆层，形成于该量子点发光层之上。
29.如权利要求28的固态白光器件，还包括绿光荧光粉，用以与所述具有宽频谱的氮化铝铟镓蓝光互补色发光二极管、所述紫外光发光二极管及蓝光荧光粉一起封装，使绿光荧光粉、蓝光荧光粉与蓝光互补色混光以产生白光。
30.如权利要求28或29的固态白光器件，还包括红光荧光粉，用以与所述具有宽频谱的氮化铝铟镓蓝光互补色发光二极管、所述紫外光发光二极管及蓝光荧光粉一起封装，使红光荧光粉、蓝光荧光粉与蓝光互补色混光以产生白光。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100508224C (zh) * 2005-06-13 2009-07-01 新世纪光电股份有限公司 具有发光二极管的白光装置
CN100508223C (zh) * 2005-05-24 2009-07-01 新世纪光电股份有限公司 二极管发光装置
CN102097554A (zh) * 2010-12-21 2011-06-15 天津工业大学 一种GaN基单芯片白光发光二极管及其制备方法
CN102386290A (zh) * 2010-08-30 2012-03-21 展晶科技(深圳)有限公司 发光二极管封装结构
CN103069331A (zh) * 2010-08-16 2013-04-24 Lg伊诺特有限公司 使用量子点的用于背光单元的部件及其制造方法
WO2015089882A1 (zh) * 2013-12-17 2015-06-25 深圳市华星光电技术有限公司 白光发光二极管及背光模块
CN106601880A (zh) * 2016-11-21 2017-04-26 华灿光电（浙江）有限公司 一种氮化镓基发光二极管的外延片及其制备方法
CN111613702A (zh) * 2020-05-22 2020-09-01 开发晶照明（厦门）有限公司 发光二极管及发光模组
CN113614933A (zh) * 2020-03-03 2021-11-05 东莞市中麒光电技术有限公司 发光二极管及其制备方法

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100508223C (zh) * 2005-05-24 2009-07-01 新世纪光电股份有限公司 二极管发光装置
CN100508224C (zh) * 2005-06-13 2009-07-01 新世纪光电股份有限公司 具有发光二极管的白光装置
CN103069331A (zh) * 2010-08-16 2013-04-24 Lg伊诺特有限公司 使用量子点的用于背光单元的部件及其制造方法
CN102386290A (zh) * 2010-08-30 2012-03-21 展晶科技(深圳)有限公司 发光二极管封装结构
CN102097554A (zh) * 2010-12-21 2011-06-15 天津工业大学 一种GaN基单芯片白光发光二极管及其制备方法
WO2015089882A1 (zh) * 2013-12-17 2015-06-25 深圳市华星光电技术有限公司 白光发光二极管及背光模块
CN106601880A (zh) * 2016-11-21 2017-04-26 华灿光电（浙江）有限公司 一种氮化镓基发光二极管的外延片及其制备方法
CN106601880B (zh) * 2016-11-21 2019-06-11 华灿光电（浙江）有限公司 一种氮化镓基发光二极管的外延片及其制备方法
CN113614933A (zh) * 2020-03-03 2021-11-05 东莞市中麒光电技术有限公司 发光二极管及其制备方法
CN111613702A (zh) * 2020-05-22 2020-09-01 开发晶照明（厦门）有限公司 发光二极管及发光模组

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