CN201829524U - 具有热辐射散热层的发光二极管 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种具有热辐射散热层的发光二极管，该发光二极管包含蓝宝石基板、第一热辐射散热层、第二热辐射散热层、磊晶发光结构、第一金属接触层以及第二金属接触层，本实用新型的特点主要是在蓝宝石基板的一面或双面形成以金属非金属组合物所构成的热辐射散热层，而将磊晶发光结构及蓝宝石基板中所累积的热透过方向性之热幅射方式迅速传递，而改善了散热效率，而使发光二极管达到更高的发光效率，并延长了发光二极管以及应用发光二极管的产品的生命周期。

Description

具有热辐射散热层的发光二极管
技术领域
本实用新型涉及一种具有热辐射散热层的发光二极管，尤其是在蓝宝石基板的一面或两面形成以金属非金属组合物所构成的热辐射散热层的发光二极管。
背景技术
随着发光二极管技术的进步，加上周边控制电路的成熟，发光二极管具有高流明度、耗电量低、寿命长以及演色度高的特点逐渐受到重视，已经广泛的适用在手机的按键、液晶显示器及液晶电视的背光模块以及一般照明设备上。
另外，发光二极管省电的特性，已被认定为绿能产业的一环，此外，发光二极管不含汞，符合欧盟电机电子产品中有害物质禁限用指令(RoHS)的规范，因此，发光二极管被认为是下一世代的关键产品。
参阅图1，为现有技术发光二极管结构的截面图。如图1所示，发光二极管结构1包含蓝宝石基板10、磊晶发光结构20、铟锡氧化物层30、第一金属接触层41以及第二金属接触层43。磊晶发光结构20形成在蓝宝石基板10之上，包含n型半导体化合物层21、发光层23以及p型半导体化合物层25，其中发光层23以氮化镓或氮化铟镓所构成，藉由电子电洞对的结合而发光。
铟锡氧化物层30，具有透明及导电的特性，形成在磊晶发光结构20之上，并与作为p型的接触层的第二金属接触层43连接，用以将外部供应的电流均匀分布，以避免电流集中产生的能耗。第一金属接触层41与n型半导体化合物层21形成奥姆接触，作为n型的接触层以连接至外部电源的负极，第二金属接触层43连接至外部电源的正极。
随着发光二极管的技术演变，单颗具有高发光功率的照明产品成为主流，然而，随着发光二极管亮度的提升，单颗发光二极管的发光功率的瓦数也大幅度的增加，然而在增加发光功率时，在接口温度也会大幅增加。传统上的发光二极管封装的散热效果较差，容易使发光二极管或使用发光二极管的产品的发光效率及生命周期因为热影响而降低，改善发光二极管的散热问题，是目前最需克服的关键技术。
目前现有上已经有许多增加散热的改善，例如在承载发光二极管的电路板下方连接金属板，以传导的方式增加导热，然而，单以传导方式散热的效率较差，需要进一步改善。
实用新型内容
本实用新型的主要目的是提供一种具有热辐射散热层的发光二极管，该具有热辐射散热层的发光二极管包含蓝宝石基板、第一热辐射散热层、第二热辐射散热层、磊晶发光结构、第一金属接触层以及第二金属接触层。蓝宝石基板具有第一热膨胀系数，并具有电气绝缘性，第一热辐射散热层形成在蓝宝石基板之上，具有第一上部表面及第一下部表面，以第一下部表面与该蓝宝石基板接触，并具有第二热膨胀系数。磊晶发光结构形成在第一热辐射散热层之上，与第一上部表面接触，并包含n型半导体化合物层、发光层以及p型半导体化合物层，藉由电子电洞对的结合而发光。第二热辐射散热层形成在磊晶发光结构之上，具有第二上部表面及第二下部表面，且该第二下部表面与p型半导体化合物层接触，第二热辐射散热层并具有透光性及导电性。第一金属接触层与n型半导体化合物层形成奥姆接触，作为n型的接触层以连接至外部电源的负极，第二金属接触层与第二热辐射散热层的第二上部表面形成奥姆接触，作为p型的接触层以连接至外部电源的正极。
n型半导体化合物层以n型氮化镓所构成，发光层以氮化镓或氮化铟镓所构成，且p型半导体化合物层以p型氮化镓所构成。第一热膨胀系数与第二热膨胀系数之差小于1％。第一热辐射散热层以及第二热辐射散热层由金属非金属组合物所构成，该金属非金属组合物包括金属组合物及非金属组合物，该金属组合物可包括银、铜、锡、铝、钛、铁及锑的至少其中之一，或可包括银、铜、锡、铝、钛、铁及锑的至少其中之一的合金，或可包括银、铜、锡、铝、钛、铁及锑的至少其中之一的氧化物或卤化物，且该非金属组合物可包括至少硼、碳的其中之一的氧化物或氮化物或无机酸机化合物。
第一热辐射散热层的第一上部表面具有多个结晶体的第一表面显微结构，藉由热辐射方式从该第一上部表面朝向该第一下部表面的方向进行热传播，而该第二上部表面具有多个结晶体的一第二表面显微结构，藉由热辐射方式从该第二上部表面朝向该第二下部表面的方向进行热传播。结晶体为2纳米至1微米之间独球状结晶体或例如三角锥八面体结晶体的多面体结晶体。此外，该第一热辐射散热层具有与该n型半导体接触层匹配的晶格结构或形成奥姆接触，且该第二热辐射散热层具有与p型半导体接触层匹配的晶格结构或形成奥姆接触。
本实用新型的另一目的是提供另一种具有热辐射散热层的发光二极管，进一步在蓝宝石结构的下表面形成了第三热辐射散热层，该第三热辐射散热层，形成在蓝宝石基板之下，且具有第三上部表面以及第三下部表面。第三热辐射散热层由与第一热辐射散热层及第二热辐射散热层相同的金属非金属组合物所构成，并具有第三热膨胀系数。第三热膨胀系数与第一热膨胀系数之差小于1％。第三热辐射散热层的第三下部表面具有多个结晶体的第三表面显微结构，以加强散热。
本实用新型具有热辐射散热层的发光二极管的特点是在蓝宝石基板之上形成第一热辐射散热层，并以与现有技术上的光电特性相似的第二热辐射散热层取代铟锡氧化物层。藉由热辐射散热层的表面显微结构，加强热辐射的特性，而将磊晶发光结构所产生的热以方向性的热幅射方式迅速传递，而改善了散热效率。
本实用新型具有热辐射散热层的发光二极管的另一特点在于，将蓝宝石基板的两侧都形成热辐射散热层，而改善散热效率，使得发光二极管达到更佳的发光效率，并延长了发光二极管以及任何应用发光二极管的产品的生命周期。
附图说明
图1为现有技术发光二极管结构的截面图。
图2为本实用新型具有热辐射散热层的发光二极管第一实施例的截面图。
图3为本实用新型具有热辐射散热层的发光二极管第二实施例的截面图。
具体实施方式
以下配合说明书附图对本实用新型的实施方式做更详细的说明，以使本领域技术人员在研读本说明书后能据以实施。
参阅图2，为本实用新型具有热辐射散热层的发光二极管第一实施例的截面图。如图2所示，本实用新型第一实施例具有热辐射散热层的发光二极管2包含蓝宝石基板50、第一热辐射散热层61、第二热辐射散热层63、磊晶发光结构70、第一金属接触层81以及第二金属接触层83。蓝宝石基板10具有第一热膨胀系数，并具有电气绝缘性，第一热辐射散热层61形成在蓝宝石基板10之上，具有第一上部表面及第一下部表面，且第一热辐射散热层61具有第二热膨胀系数。磊晶发光结构70形成在第一热辐射散热层61之上，与第一上部表面接触，并包含n型半导体化合物层71、发光层73以及p型半导体化合物层75，藉由电子电洞对的结合而发光。第二热辐射散热层63形成在磊晶发光结构70之上，具有第二上部表面及第二下部表面，其中第二下部表面与p型半导体化合物层75接触，且第二热辐射散热层63具有透光性及导电性。第一金属接触层81与n型半导体化合物层71形成奥姆接触，作为n型的接触层以连接至外部电源的负极，第二金属接触层83与第二热辐射散热层63的第二上部表面形成奥姆接触，作为p型的接触层以连接至外部电源的正极。
n型半导体化合物层71以n型氮化镓所构成，发光层73以氮化镓或氮化铟镓所构成，且p型半导体化合物层71以p型氮化镓所构成。第一热膨胀系数与第二热膨胀系数之差小于0.1％。第一热辐射散热层61以及第二热辐射散热层63由金属非金属组合物所构成，该金属非金属组合物包括金属组合物及非金属组合物，该金属组合物可包括银、铜、锡、铝、钛、铁及锑的至少其中之一，或可包括银、铜、锡、铝、钛、铁及锑的至少其中之一的合金，或可包括银、铜、锡、铝、钛、铁及锑的至少其中之一的氧化物或卤化物，且该非金属组合物可包括至少硼、碳的其中之一的氧化物或氮化物或无机酸机化合物。
第一热辐射散热层61的第一上部表面具有多个结晶体的一第一表面显微结构，藉由热辐射方式从该第一上部表面朝向该第一下部表面的方向进行热传播，而第二热辐射散热层63的该第二上部表面具有多个结晶体的一第二表面显微结构，藉由热辐射方式从该第二上部表面朝向该第二下部表面的方向以加强热传播。结晶体为2纳米至1微米之间独球状结晶体或例如三角锥八面体结晶体的多面体结晶体。此外，该第一热辐射散热层61具有与该n型半导体接触层71匹配的晶格结构或形成奥姆接触，且该第二热辐射散热层63具有与该p型半导体接触层75匹配的晶格结构或形成奥姆接触。
参阅图3，为本实用新型具有热辐射散热层的发光二极管第二实施例的截面图。如图3所示，本实用新型第二实施例具有热辐射散热层的发光二极管3，唯在蓝宝石基板10的下表面形成第三热辐射散热层65，大部分的结构与功能与第一实施例具有热辐射散热层的发光二极管2相同，在此不再赘述。
第三热辐射散热层65形成于蓝宝石基板10之下，具有第三上部表面以及第三下部表面，第三热辐射散热层65由与第一热辐射散热层61及第二热辐射散热层63相同的金属非金属组合物所构成，并具有第三热膨胀系数。第三热膨胀系数与第一热膨胀系数之差小于0.1％。第三热辐射散热层65的第三下部表面具有多个结晶体的第三表面显微结构，以加强散热。
本实用新型具有热辐射散热层的发光二极管2进一步包含一封装层，以封装第二热辐射散热层63、磊晶发光结构70、第一金属接触层81以及第二金属接触层83，更进一步提供调整色温的功能。
本实用新型具有热辐射散热层的发光二极管的特点是在蓝宝石基板10之上形成第一热辐射散热层61，并以与现有技术上的光电特性相似的第二热辐射散热层63取代铟锡氧化物层。藉由热辐射散热层63的表面显微结构，加强热辐射的特性，而将磊晶发光结构20所产生的热以方向性的热幅射方式迅速传递，而改善了散热效率。
本实用新型具有热辐射散热层的发光二极管的另一特点在于，将蓝宝石基板10的两侧都形成热辐射散热层，而改善散热效率，使得发光二极管达到更佳的发光效率，并延长了发光二极管以及任何应用发光二极管的产品的生命周期。
以上所述仅为用以解释本实用新型的较佳实施例，并非企图据以对本实用新型做任何形式上的限制，因此，凡有在相同的实用新型精神下所作有关本实用新型的任何修饰或变更，皆仍应包括在本实用新型意图保护的范畴。

Claims (12)

1.一种具有热辐射散热层的发光二极管，其特征在于，包含：
一蓝宝石基板，具有一第一热膨胀系数，并具有电气绝缘性；
一第一热辐射散热层，形成在该蓝宝石基板上，具有一第一上部表面及一第一下部表面，该第一上部表面具有多个结晶体的一第一表面显微结构，且该第一热辐射散热层具有一第二热膨胀系数；
一磊晶发光结构，形成在该第一热辐射散热层之上，并与该第一上部表面接触，包含一n型半导体化合物层、一发光层以及一p型半导体化合物层，用以发光；
一第二热辐射散热层，形成在该磊晶发光结构上，具有一第二上部表面及一第二下部表面，该第二下部表面与该p型半导体化合物层接触，而该第二热辐射散热层的该第二上部表面具有多个结晶体的一第二表面显微结构，且该第二热辐射散热层具有透光性及导电性；
一第一金属接触层，与该n型半导体化合物层形成奥姆接触，以连接至一外部电源的一负极；以及
一第二金属接触层，与该第二热辐射散热层的该第二上部表面形成奥姆接触，以连接至该外部电源的一正极。
2.如权利要求1所述具有热辐射散热层的发光二极管，其特征在于，该第一热膨胀系数与该第二热膨胀系数之差小于0.1％，该第一表面显微结构使该磊晶发光结构所产生的热以热辐射方式从该第一上部表面朝向该第一下部表面的方向进行热传播，而该第二表面显微结构使该磊晶发光结构以热辐射方式从该第二上部表面朝向该第二下部表面的方向进行热传播。
3.如权利要求1所述具有热辐射散热层的发光二极管，其特征在于，该n型半导体氧化物层由n型氮化镓所构成，该发光层以氮化镓或氮化铟镓所构成，该p型半导体氧化物层由p型氮化镓所构成。
4.如权利要求1所述具有热辐射散热层的发光二极管，其特征在于，该第一热辐射散热层具有与该n型半导体接触层匹配的晶格结构或形成奥姆接触，且该第二热辐射散热层具有与该p型半导体接触层匹配的晶 格结构或形成奥姆接触。
5.如权利要求1所述具有热辐射散热层的发光二极管，其特征在于，所述结晶体为球状结晶体或多面体结晶体，且所述结晶体的尺寸在2纳米至1微米之间的范围内。
6.如权利要求5所述具有热辐射散热层的发光二极管，其特征在于，该多面体结晶体包含三角锥八面体结晶体。
7.一种具有热辐射散热层的发光二极管，其特征在于，包含：
一蓝宝石基板，具有一第一热膨胀系数，并具有电气绝缘性；  
一第一热辐射散热层，形成在该蓝宝石基板上，具有一第一上部表面及一第一下部表面，该第一热辐射散热层的该第一上部表面具有多个结晶体的一第一表面显微结构，且该第一热辐射散热层具有一第二热膨胀系数；
一磊晶发光结构，形成在该第一热辐射散热层之上，并与该第一上部表面接触，包含一n型半导体化合物层、一发光层以及一p型半导体化合物层，用以发光；
一第二热辐射散热层，形成在该磊晶发光结构上，具有一第二上部表面及一第二下部表面，该第二下部表面与该p型半导体化合物层接触，该第二热辐射散热层的该第二上部表面具有多个结晶体的一第二表面显微结构，且该第二热辐射散热层具有透光性及导电性；
一第三热辐射散热层，形成于该蓝宝石基板之下，具有一第三上部表面及一第三下部表面，该第三热辐射散热层的第三上部表面具有多个结晶体的一第三表面显微结构，且该第三热辐射散热层具有一第三热膨胀系数；
一第一金属接触层，与该n型半导体化合物层形成奥姆接触，以连接至一外部电源的一负极；以及
一第二金属接触层，与该第二热辐射散热层形成奥姆接触，以连接至该外部电源的一正极。
8.如权利要求7所述具有热辐射散热层的发光二极管，其特征在于，该第一热膨胀系数与该第二热膨胀系数之差小于0.1％，且该第一热膨胀系数与该第三热膨胀系数之差小于0.1％，该第一表面显微结构使该磊晶 发光结构所产生的热以热辐射方式从该第一上部表面朝向该第一下部表面的方向进行热传播，而该第二表面显微结构使该磊晶发光结构以热辐射方式从该第二上部表面朝向该第二下部表面的方向进行热传播。
9.如权利要求7所述具有热辐射散热层的发光二极管，其特征在于，该n型半导体氧化物层由n型氮化镓所构成，该发光层以氮化镓或氮化铟镓所构成，该p型半导体氧化物层由p型氮化镓所构成。
10.如权利要求7所述具有热辐射散热层的发光二极管，其特征在于，该第一热辐射散热层具有与该n型半导体接触层匹配的晶格结构或形成奥姆接触，且该第二热辐射散热层具有与该p型半导体接触层匹配的晶格结构或形成奥姆接触。
11.如权利要求7所述具有热辐射散热层的发光二极管，其特征在于，所述结晶体为球状结晶体或多面体结晶体，且所述结晶体的尺寸在2纳米至1微米之间的范围内。
12.如权利要求11所述具有热辐射散热层的发光二极管，其特征在于，该多面体结晶体包含三角锥八面体结晶体。 
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