CN204029800U - 白光发光器件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种白光发光器件，其通过垂直结构的三原色，在晶片端直接通过金属键合的方式得到高压串联芯粒，从而三原色混合得到白光的效果。所述白光发光器件，至少包括两个不同发光波长的发光单元，其沿外延叠层的方向堆叠构成垂直结构；所述各个发光单元在外延叠层方向的上、下表面具有反射层以促使其从侧面出光，当向该白光发光器件通入电源时，激发所述各个发光单元同时从各自的侧面出光进行混合形成白光。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种半导体发光器件的结构，属于半导照明领域。
背景技术
随着固态照明应用迅速发展，如何发出白光成为大家研究的重点，而在可见光光谱的波长范围380nm～760nm内，此范围中是没有白色光的光谱。因为白光不是单一波长的光，而是由多种单一波长光合成的复合光，正如太阳光是由七种单色光合成的白色光，而白色光也是由三基色红、绿、蓝合成。由此可知，要使发光器件发出白光，它的光谱特性应包括整个可见的光谱范围。
目前，LED实现白光主要有三种方式：1、利用红、绿、蓝三种发光二极管调整其各自亮度来达到白光，或者只利用红、绿或蓝黄两颗LED调整其各自亮度来发出白光，优点是效率高、色温可控、显色性较好，不足是封装固晶打线较为复杂，且红、绿、蓝三基色芯片所需驱动电压不同，控制电路较复杂、成本较高；2、利用蓝色LED去激发黄色的荧光粉或利用绿色LED去激发红色的荧光粉，日亚化学公司于1996年推出的白色LED即是属于此类，以蓝光激发荧光物质，其发出的光谱即为白光，优点是效率高、制备简单，不足之处是色温随角度变化，黄色荧光粉精准定量控制不易，造成光色偏蓝或偏黄现象；3、利用紫外LED激发红、绿、蓝三色荧光粉来产生白光，优点为显色性好、制备简单，不足在于目前LED 芯片效率较低，且尚无紫外光封装专用的透明树脂，使用寿命与品质都降低不少。
发明内容
本实用新型的目的为提供一种垂直式白光发光器件，其通过垂直结构的三原色，在晶片端直接通过金属键合的方式得到高压串联芯粒，从而三原色混合得到白光的效果。
白光发光器件，至少包括两个不同发光波长的发光单元，其沿外延叠层的方向堆叠构成垂直结构；所述各个发光单元在外延叠层方向的上、下表面具有反射层以促使其从侧面出光，当向该白光发光器件通入电源时，激发所述各个发光单元同时从各自的侧面出光进行混合形成白光。
优选地，所述白光发光器件包括蓝光发光单元、绿光发光单元和红光发光单元，其中红光发光单元或蓝光发光单位位于中间。
优选地，所述白光发光器件包括三个发光单元，其中第一发光单元的发光波长为440nm~ 470nm；第二发光单元的发光波长为610nm~640nm；第三发光单元的发光波长为530nm~ 560nm。
优选地，所述第一发光单元或第二发光单元位于中间。
优选地，所述白光发光器件包括两个发光单元，分别为红光发光单元和绿光发光单元，或者黄光发光单元和蓝光发光单元。
优选地，所述白光发光器件包括两个发光单元，其中第一发光单元的发光波长为610nm~640nm，第二发光单元的发光波长为530nm~560nm。
优选地，所述各个发光单元均具有金属基板，并通过金属键合实现各个发光单元的串联。
优选地，所述各个反射层表面具有粗化反射处理，尽量保证光线可从侧面射出。
优选地，所述各个反射层为金属反射层。
优选地，所述各个反射层为分布式布拉格反射层。
本实用新型至少具备以下有益效果：1）芯片端通过简单的晶片键合得到可发出白光的串联高压芯粒，其避免封装端使用荧光粉，可以简化后段封装工艺白光做业及减少打线固晶工序；2）各发光单元采用散热性良好的金属基板，且为垂直结构，使得器件的散热性能得到大幅提升，解决了LED结温影响发光性能的问题；3）在各发光单元的上、下表面设置反射层促使光线从四周侧面射出进行水平混合，一方面避免了下层的发光单元在垂直方向向上射出时光路径上损耗，且避免了堆叠结构中的多色发光单元之间的相互干扰；4）可以利用三色发光单元不同波长和亮度针对白光色温进行调节。
本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
图1为实施例1之一种白光发光器件的结构示意图。
图2显示了实施例1之白光发光器件的蓝光发光单元的结构示意图。
图3显示了实施例1中各个发光单元的出光模式。
图4显示了图1所示白光发光器件的混光方式。
图中各标号表示：
110：绿光LED单元，120：红光LED单元，130：蓝光LED单元，140：电极；
111：绿光LED单元的金属基板，112、114：绿光LED单元的反射层，113：绿光LED单元的发光外延层；
121：红光LED单元的金属基板，122、124：红光LED单元的反射层，123：红光LED单元的发光外延层；
131：蓝光LED单元的金属基板，132、134：蓝光LED单元的反射层，133：蓝光LED单元的发光外延层；
133a：p-GaN 层，133b：发光区；133c：n-GaN层；
LB：蓝光；LR：红光；LG：绿光。
具体实施方式
下面将结合示意图对本实用新型的白光发光器件结构进行更详细的描述，其中表示了本实用新型的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本实用新型，而仍然实现本实用新型的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本实用新型的限制。
以下各实施例公开了一种垂直式白光发光器件及其制作方法，其通过垂直结构的三原色，在晶片端直接通过金属键合的方式得到高压串联芯粒，从而三原色混合得到白光的效果。可以利用三色发光单元不同波长和亮度针对白光色温进行调节，利于应用产品的优化和设计。
实施例1
本实施例采用蓝光LED单元、红光LED单元和绿光LED单元构成垂直式白光发光器件。其中，蓝光LED单元可选用氮化物半导体材料，其发光波长为440nm~470nm；红光LED单元可选用AlGaInP四元系半导体材料，其发光波长为610nm~640nm；绿光LED单元可选用氮化物半导体材料，其发光波长为530nm~560nm。
请参看图1，白光发光器件，包括垂直堆叠的绿光LED单元110、红光LED单元120和蓝光LED单元130，其通过金属键合连接，其中各个单元的上、下表面均设为反射层，并作粗化处理，使得光线从其侧面射出。
具体的，各个LED单元110、120和130均为垂直结构，以蓝光LED芯片以例，请参看图2，包括金属基板131、下反射层132、发光外延层133和上反射层134。其中，金属基板为散热性良好的材料构成，其一方面用于支撑发光外延层133，同时作为电极与红光LED单元连接；下反射层132和上反射层134采用金属反射材料构成，如Al、Ag等高反射材料；发光外延层133至少包括p-GaN层133a、发光区133b和n-GaN层133c，还可以包括p型电子阻挡层、欧姆接触层等，其出光方式可参看附图3，在上、下反射层及粗化表面的作用下，其光线仅从LED单元的侧面射出。
请参看图4，三个LED单元分别从各自的侧面分别射出蓝光LB 、红光LR、绿光LG，并在器件外部进行混合形成白光，一方面避免了下层的发光单元在垂直方向向上射出时光路径上损耗，另一方面避免了堆叠结构中的多色发光单元之间的相互干扰。
实施例2
本实施例采用蓝光LED单元和黄光LED单元构成垂直式白光发光器件。其中，蓝光LED单元可选用氮化物半导体材料，其发光波长为440nm~470nm；黄光LED单元可选用AlGaInP四元系半导体材料，其发光波长为550nm~595nm。
实施例3
本实施例采用红光LED单元和绿光LED单元构成垂直式白光发光器件。其中，红光LED单元可选用AlGaInP四元系半导体材料，其发光波长为610nm~640nm；绿光LED单元可选用氮化物半导体材料，其发光波长为530nm~560nm。
实施例4
在本实施例，同样采用蓝光LED单元、红光LED单元和绿光LED单元构成垂直式白光发光器件，各个发光单元的上、下反射层采用分布式布拉格反射层，其直接采用半导体材料构成，无需另外在进行反射层的制作。
Claims (10)
1.白光发光器件，至少包括两个不同发光波长的发光单元，其沿外延叠层的方向堆叠构成垂直结构；所述各个发光单元在外延叠层方向的上、下表面具有反射层以促使其从侧面出光，当向该白光发光器件通入电源时，激发所述各个发光单元同时从各自的侧面出光进行混合形成白光。
2.根据权利要求1所述的白光发光器件，其特征在于：所述各个发光单元的电性结构为垂直结构。
3.根据权利要求1所述的白光发光器件，其特征在于：所述各个发光单元均具有金属基板，并通过金属键合实现各个发光单元的串联。
4.根据权利要求1所述的白光发光器件，其特征在于：包括蓝光发光单元、绿光发光单元和红光发光单元，其中红光发光单元或蓝光发光单位位于中间。
5.根据权利要求1所述的白光发光器件，其特征在于：包括三个发光单元，其中第一发光单元的发光波长为440nm~470nm；第二发光单元的发光波长为610nm~640nm；第三发光单元的发光波长为530nm~560nm。
6.根据权利要求5所述的白光发光器件，其特征在于：所述第一发光单元或第二发光单元位于中间。
7.根据权利要求1所述的白光发光器件，其特征在于：包括两个发光单元，分别为红光发光单元和绿光发光单元，或者黄光发光单元和蓝光发光单元。
8.根据权利要求1所述的白光发光器件，其特征在于：所述各个反射层表面具有粗化反射处理。
9.根据权利要求1所述的白光发光器件，其特征在于：所述各个反射层为金属反射层。
10.根据权利要求1所述的白光发光器件，其特征在于：所述各个反射层为分布式布拉格反射层。
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