CN2864341Y - 半导体照明光源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种半导体照明光源，包括一由外表面和内表面组成的照明光源外壳及提供与外部电源电气连接装配的基体，外壳内部有一个支撑体，在支撑体上至少安装有一个散热装置，在散热装置的散热片上至少装有一个半导体器件，各半导体器件通过电气连接点互相导通，其合体的正、负极通过电源线对应接基体的正、负极点。所述的照明光源外壳的内表面可以喷涂增强灯光能量的材料层。本实用新型可解决了大功率LED聚集所发出的热量问题，使其亮度可达到40W日光灯的照明亮度；耗电少，且与传统的灯泡接口兼容，可替代传统照明灯泡；使用寿命长，是一般的普通灯泡的100倍；无需维护，不易损坏。

Description

半导体照明光源

技术领域

本实用新型涉及一种半导体照明光源。

背景技术

国外照明应用厂家，如OSRAM在推广他的发光模组，希望能广泛应用于家居照明，家具装饰照明；美国GE公司也推出LED发光广告字条，希望能替代霓虹灯，应用于商店招牌和企业LOGO。英国Colorkenetics的发光二极管(LED)室内灯具主要应用于舞台灯光设计，宾馆酒店的内部装潢。国内照明应用厂家，如上海飞利浦公司利用其照明行业的经验，大力发展LED照明灯具，开发了一系列生产的适合LED发光特性的灯具产品，目前也在开发大功率LED的应用；还有上海来源公司，该公司产品以LED光源为主，在日本、美国等国家申请了专利，已申请了日本S-Mark、CE等安全认证。该公司的LED光源产品出口到日本，主要以交通指示器材，商店招牌字为主，例如日本一些大型连锁店招牌装饰LED广告灯，日本的高速公路上的LED交通指示标志。同时在国内，该公司也为一些国内大型景观亮化工程提供LED灯饰产品。目前LED光效与真正走向主照明尚有距离，照明级LED应该向大功率白光发展，这也是国外厂家与国内厂家的技术差距。国外厂家主要是lumileds和OSRAM公司，国内还有些台湾厂家产品，但在产品的一致性和稳定性与前者存在较大差距。我们目前的绝大多数LED灯饰仅仅是传统灯具+LED发光模块。由于目前LED灯具产品主要应用于景观照明，对于其光学特性、配光曲线均不需要考虑，对于灯具就考虑的更少。而许多国外的厂家从LED发光特性角度出发，为LED光源专门设计不同的灯具。

LED是一种高效的光源，与白炽灯和卤素灯相比，LED耗能较少、散热也少，且使用寿命长，理论上可达10万小时。先前的半导体光源没能成功的、经济的用于照明，LED都是单独的封装在模组里面，因此，亮度不高，达不到照明的要求。但使用多个LED采用堆叠或排列的方法以达到高亮度，就会使灯组体积过大，且散热过多。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种可以取代传统的照明光源的半导体照明光源，它有效解决了高亮度LED共同使用所产生的高发热问题，成为新一代绿色节能照明产品。

为实现上述目的，本实用新型采取以下设计方案：一种半导体照明光源，包括一由外表面和内表面组成的照明光源外壳及提供与外部电源电气连接装配的基体，其外壳内部有一个支撑体，在支撑体上至少安装有一个散热装置，在散热装置的散热片上至少装有一个半导体器件，各半导体器件通过电气连接点互相导通，其合体的正、负极通过电源线对应接基体的正、负极点。

所述的半导体器件合体的正、负极可以是通过设置在散热装置上电气连接点的电源线对应接基体的正、负极点。

所述的照明光源外壳的内表面喷涂增强灯光能量的材料层，该增强灯光能量的材料层为钇铝石榴石、铈的荧光粉层。

所述的半导体器件是发光二极管LED、大功率发光二极管LED、发光二极管LED阵列、垂直腔面发射VCSEL、垂直腔面发射VCSEL阵列封装结构的一种。

在散热片内可安装一层或一系列热电材料TE层。该热电材料层可以有一个带有空气入口、出口的空气层，一组风扇放在空气层内。

所述的散热装置为具有散热功效的基体。

本实用新型的优点是：解决了大功率LED聚集所发出的热量问题，使其亮度可达到40W日光灯的照明亮度。耗电少，且与传统的灯泡接口兼容，可替代传统照明灯泡。使用寿命长，是一般的普通灯泡的100倍。无需维护，不易损坏。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图

图2为本实用新型一实施例结构示意图

图3a为半导体器件LED芯片(绝缘衬底)结构示意图

图3b为图3-a所示的半导体器件LED芯片外延结构示意图

图3c为半导体器件LED芯片(导电衬底)结构示意图

图3d为图3-c所示的半导体器件LED芯片外延结构示意图

图3e为半导体器件VCSEL芯片(绝缘衬底)结构示意图

图3f为图3-e所示的半导体器件VCSEL芯片外延结构示意图

图3g为半导体器件VCSEL芯片(导电衬底)结构示意图

图3h为图3-g所示的半导体器件VCSEL芯片外延结构示意图

图4a为LED阵列芯片(底设绝缘层)的俯视图

图4b为LED阵列芯片(底设导电层)的俯视图

图4c为VCSEL阵列(底设绝缘层)的俯视图

图4d为VCSEL阵列芯片(底设导电层)的俯视图

图5a为发白光的半导体芯片系统一实施例结构示意图

图5b为发白光的半导体芯片系统又一实施例结构示意图

图6为本实用新型散热片的结构示意图(剖面)

图7a为芯片表面封装结构示意图(单一芯片或芯片阵列)

图7b为多芯片表面封装结构示意图

图8a为有荧光粉层的单晶片封装一实施例结构示意图

图8b为有荧光粉层的封装另一实施例结构示意图

图9为大功率LED封装结构示意图

图10为本实用新型半导体照明光源一实施例结构示意图

图11为本实用新型的电源模块结构示意图

具体实施方式

如图1所示，本实用新型半导体照明光源100，包括一由外表面和内表面组成的照明光源外壳101及提供与外部电源电气连接装配的基体103，外壳内部有一个支撑体105，在支撑体上至少安装有一个散热装置104，在散热装置的散热片上至少装有一个半导体器件106，各半导体器件通过电气连接点互相导通，其合体的正、负极通过电源线对应接基体103的正、负极点。

所述的半导体照明光源100包含一个传统的灯泡形状的外壳101。101可以是希望的任何形状的外壳，可以是球形、圆柱形、椭圆形、圆顶形、方形、n边形，n可以是整数，也可以不是。外壳可以是任何透明的或半透明的材料，可以是玻璃、塑料、聚碳酸脂或其它任何可透光的材料。

外壳101是由外表面101a和内表面101b组成。外表面101a可以是光滑的、不光滑的、或磨光的、纹理的。外表面可以涂覆任何需要的材料，也可以不涂。内表面101b可以有选择性的适当喷涂一些物质，比如，可以是增强灯的光能量的材料。举例来说，这种材料可以是钇铝石榴石(YAG)荧光粉+铈(Ce)或其它荧光材料。比如，一种发蓝光的发光二极管LED芯片，但希望得到白光来照明，那么，在内表面101b就可以覆盖一层荧光粉，使蓝光转换成白光。任何改变波长的涂覆层都可以使用，在一些其它相关的实用新型产品中，可以将半导体发出的波长在200～700nm光转换成白光。

外壳101内有一个真空空间102，102内也可以有气体，比如普通空气，或是惰性气体氩、氮等。在一些实用新型实物中，在102这个内部空间通常有一种气体，这种气体可以保护散热装置和半导体芯片不会被氧化。

外壳101一般有一个支撑体105，支撑体105可以是独立的部件，也可以集成在基体103上。基体103可以设计成装配体或接插件，比如传统的电灯插座。在这种情况下，基体103就必须有两个电极103a和103b，给灯和电源提供电气连接。

在真空空间102内部至少应当包含一个散热装置104，散热装置104可以是任何想要的形状，完全取决于应用的需要。如图所示，散热装置104是一个普通的平面或者有一个平坦的上表面104a和其它多个面104b、104c、104d、104e、104f、104G、104h、104i等等，其中的每个面都有一个或一组半导体发光装置。散热装置104可以是其它的形状，弯曲的或者圆边的。

如果散热装置104是安装在支撑体105上的，那么支撑体105就必须经过设计，使104可以很好的放置在真空空间102内任何需要的地方，因而装在散热片104上的半导体发出的光就可发散或会聚的从外壳101传播出去。

在散热装置104的散热片上至少安装有一个半导体器件106，半导体器件106可以排列在灯体中，使其发出的光可以射向各个方向(除了基体103方向)，或者是使光向某一特定方向照射。半导体器件可以是任何可以发光的材料，比如LED、LED阵列、VCSEL、VCSEL阵列，使发单色光的芯片发出白光的装置等等。

半导体器件106通过电气连接点107互相导通，108a和108b是电源的正负导线。如大家所希望的，散热装置是作为半导体器件的正极或是负极的。

散热片104应是热的良导体，可以把半导体器件发出的热量散发出去，比较合适的材料有铜、铝、二氧化硅(SiO₂)、硼氮化物或其它已知的高导热系数的材料。

为给半导体提供合适电源，应使用AC/DC转换器(图中没有说明)。这就允许了该项实用新型可以直接由110V或220V市电供电。AC/DC转换器可以安装在基体103上或是其它地方。

在该项实用新型的可选实体当中，每个半导体器件都有各自的散热片，或者是两个或多个共用一个散热片。在此实用新型中，基体也可以充当散热片，就可以省去散热片部分以降低成本。

参考图2，外壳2201中的半导体器件2220可以是大功率LED，大功率LED的光输出功率大于40mW，表面封装LED是直接把LED固定在散热片上，或是其它表面，与普通LED不同，普通LED必须有电极连线，而且两个电极必须空间上分开。大功率LED表面封装结构在本文的后面将会详细介绍。

当使用大功率LED时，所有的元件都和图1相同，但大功率LED 2206除外。由图可以看出，大功率LED 2206和连接器2207电气相连，它们都安装在散热片2204上，2204有多个散热面2210、2211、2212，它们每个都是一个平面，互相之间有一定角度，这样可以使LED发出的光向不同方向照射。散热片之间的角度可以根据需要设定，图中给出的是45度角，这样面2210和2212将互相垂直。图中还给出了标准基体2203。

以下给出的半导体光源和其它一些说明都将用在该项实用新型当中。

图3a描述的是绝缘衬底的LED 201，202也是一种很好的衬底材料，半导体器件就是在此衬底上外延生长起来的，衬底材料可以是蓝宝石、砷化镓、碳化硅、磷化硅、氮化镓等等。这一实用新型实物的衬底202也是绝缘的。半导体材料203将向不同方向发光，如箭头204a、204b、204c、204d所示。芯片的正负极分别是205a和205b，给芯片供电。

图3b是图3a LED芯片外延的结构图，描述的是绝缘衬底的LED 1200。LED芯片具有蓝宝石衬底1201，衬底起到一个载体、电极、平台的作用，LED芯片就是从那上面外延生长起来的。紧挨衬底1201的是缓冲层1202，这一实例中，该层是氮化镓(GaN)，使用缓冲层的目的是为了降低芯片的缺陷，减少由于衬底和晶片外延层材料的性质不同而造成的芯片缺陷。然后是导电金属层1203，可以是n-型氮化镓(n-GaN)，这一层的作用是提供导电负极。接下来是金属层1204，比如n-型铝镓氮(n-AlGaN)，金属层的作用是阻止电子能带跃迁，电能转化为光子发光。发光层1205是p-型铟镓氮(p-InGaN)材料，它使电子发生能带跃迁从而产生光子发光。发光层1205上面又有一层金属层1206，可以是p-型铝镓氮(p-AlGaN)，该金属层的作用也是阻止电子跃迁。接触层1207是p+氮化镓(p+GaN)材料的，它服从欧姆定律，在1207上面有一个正电极1208，这时，正电极1208在接触层1207上有个镍(Ni)安装面，它的电极面为金(Au)。一个类似的负电极在第一个金属层1203上。

图3c是导电衬底的LED 210，半导体芯片就是在导电材料层211上外延生长起来的，芯片可以由砷化镓、碳化硅、磷化镓、氮化镓或其它材料组成。底部212的一部分作为芯片的电极，在这里是负极。半导体材料213将会沿各个方向发光，如箭头214a、214b、214c、214d所示。215为芯片的正极，衬底211上的基体240是芯片的负极，基体240可以用任何导电的材料做成，例如：Au，Au/Ge，Au/Zn或其它的物质。

图3d是图3c LED的外延结构图，LED是从导电衬底1211上生长起来的，这一LED包含一个碳化硅(SiC)导电层1212，它起到一个载体、电极和平台的作用，LED的外延部分是从此建立的，它也作为芯片的负极。在1212上的第一层是缓冲层1213，这一例子中，该层是氮化镓(GaN)。第二层是金属层1214，比如n-型氮化镓(n-GaN)。再上一层是p-型铟镓氮(p-InGaN)层1215，在这一层，电能转换成光能。p-InGaN层1215的上面一层是P-AlGaN层1216，最后是p+-GaN金属层(1217)，在其上面是芯片的正极1218。负极1211在芯片的最底层。

图3e是绝缘衬底的VCSEL芯片220，衬底221可以让半导体材料222固定在上面。223a和223b是芯片的正极，224是芯片的负极，通常芯片的发光方向为箭头225a和225b所示的方向。

图3f是图3e VCSEL芯片的外延结构图。1221为绝缘衬底，可以为蓝宝石材料。在绝缘衬底1221上面是GaN缓冲层1222，再上面是n-GaN包层1223，1223层上有负极1232c，接下来是另一个n-GaInN的金属层1224。1225是AlN/AlGaNMQW反射层，n-AlGaN层1226是反射层1225和GaInN MQW发光层1227的中间层。1227上面是另一个金属层1228、反射层1229。光从发光层发出，在两个反射层之间反射，直到光达到适当的能量级，然后发射出去，成为一束光。第二个反射层1229的上面是p-AlGaN金属层1230和p+-GaN接触层1231。接触层可以是圆形的，有个小窗1233，还有两个电极1232a和1232b。负极是在n-GaN层。

图3g是导电衬底的VCSEL芯片230。半导体232固定在衬底231上面。233a和233b是芯片的正极，芯片的发光方向由箭头235a和235b给出。衬底上的236是芯片的负极。

图3h是图3g导电衬底VCSEL芯片1239的外延结构图。VCSEL芯片1239里包含一个SiC导电层1241，导电层1241下面是电极1240，导电层1241上面是GaN缓冲层1242，再上面是n-GaN金属层1243。在上面依次还有n-GaInN层1244、AlN/AlGaN MQW反射层1245、另一n-AlGaN层1246，位于反射层1245和发光层1247的中间，发光层1247上面是p-AlGaN金属层1248，和第二反射层1249，第二反射层1249上是p-AlGaN金属层1250和p+-GaN接触层1251，接触层可以有一个或多个正极，如图中的1252a和1252b。

图4a是在绝缘层301上的一个芯片的俯视图，这个芯片由LED阵列组成，大小为a×b，a和b都大于300微米。半导体芯片302定位在绝缘衬底(没有表示)上。正极303和负极304分别通过排成行列形式的金属线305和306(图中为8列)使各单个LED芯片通电。使得这个芯片的LED可以发出大功率的光能。

图4b是在导电层310上的一个芯片的俯视图，这个芯片由LED阵列组成，大小为a×b，a和b都大于300微米。半导体材料312定位在导电衬底(没有表示)上。正极313通过金属线315使芯片通电。衬底310则充当负极的作用。

图4c是在绝缘层320上的一个芯片的俯视图，这个芯片由VCSEL阵列组成，大小为a×b，a和b都大于300微米。芯片基于绝缘衬底320(未示出)上，半导体材料332通过嵌板333固定在绝缘衬底320上，嵌板333可以是Au/Ge，Au/Zn或其它材料的合适金属。嵌板333上有很多孔334，以使半导体产生的光传播出去供使用。嵌板333通过金属线394和电极335相连，负极336和金属线337相连，给芯片供电。

图4d是在导电层340上的一个芯片的俯视图，这个芯片由VCSEL阵列组成，大小为a×b，a和b都大于300微米。芯片包含一个导电衬底(未示出)，半导体材料341固定在上，导电嵌板342覆盖在半导体材料341上。嵌板342上有很多孔344，以使半导体产生的光传播出去供使用。衬底340的底部是芯片的负极，正极344与负极匹配给芯片供电。

图5a和图5b是一个可以发白光的半导体芯片系统，在图5a中，是一个GaN衬底的半导芯片2000，它有一个GaN层5001，该层可以发出蓝光在蓝宝石衬底5002之上，它的一般结构在以前的部分已有介绍。AlGaInP光转换层5003紧挨蓝宝石衬底5002，和GaN层5001相对。GaN层的发出的光要穿过蓝宝石衬底层5002，AlGaInP层5003到达芯片层，一些蓝光将会激发AlGaInP发出黄光，另一些蓝光从AlGaInP层穿过，如图箭头5004a，5004b，5004c所示的蓝光和黄光的混合光在人眼看来就是白光。5005和5006是电极。参考图5b(图中未标出芯片2000)，芯片2000的外面光转换层5007可以是荧光粉层，在蓝宝石衬底5002上生长AlGaInP5003发出黄光，紧接着就透过发蓝光GaN层5001，混光后也得到白光。转换成的白光可用作照明光源。将单色光转换成白光的物质可以是YAG/Ce荧光粉，也可以是其它材料。这个层既可以是涂覆层，也可以是流体，还可以是蒸汽层。

图6是实用新型中散热片401的剖面图，如图所示，多个可以发光的半导体芯片或是一个大功率芯片402固定在散热片403上(表面封装)。这些大功率LED芯片是由可导热的粘合剂404固定，或是由铜焊或是其它金属连接。散热片403应有足够的厚度以将芯片402产生的热量散发出去，保持芯片凉爽。在散热片403内，可以安装一层或一系列热电材料405。热电(TE)材料在加电压后温度会降低。所以，可以通过在TE材料上加电压，它的温度就会降低，从而散热片403的温度降低，最终达到芯片402温度降低的目的。TE材料可以有一个空气层406，这个空气层有空气入口406a、出口406b，一组风扇407可以放在空气层406里面或者它的附近，这样就可以使空气408从入口406a进入，通过TE材料405，带着热量的空气从出口406b出去。这个系统可以有效的提高芯片402的散热效率。在散热片的底部，有一个连接器装置，其上面带螺纹409a、电极409b，这两个部分可以使该灯与传统的照明灯相兼容。

图7a描述的是单一芯片或是芯片阵列的表面封装形式501，它包括一个或一组可以发光的半导体芯片502，芯片都固定在散热片504上的凹槽503上，凹槽503为反射面，它可以把芯片发出的光反射出去用于照明，也可以防止热量积聚。可以用粘合剂505、铜焊或机械方法将芯片固定在凹槽503内。导电的粘合剂还可以反射底部发出的光，使其沿509a和509b的方向发射，焊点507和508也在散热片上，起到导通芯片的作用。光线从芯片射出的方向如箭头509a，509b，509c所示。

图7b描述的是一个多芯片520的封装结构实施例，在散热片522上有521a、521b、521c三个凹槽，分别固有芯片523a、523b、523c。524a、524b、524c、524d为焊接点，525a、525b、525c、525d、525f为连接线，焊点和连接线使芯片导通。

图8a描述的是有荧光粉层的芯片封装形式601，包含有散热装置602，芯片604固定在凹槽603内，焊接点605a、605b和连接线606a、606b使芯片导通。一定厚度的荧光粉层607覆盖在芯片604上面，使芯片发出的单色光转换成可以用来照明的白光。图8-b描述的是另一种荧光粉涂覆方式6000。散热装置6001上的凹槽6005用来固定晶片6002，晶片6002并不能完全填满凹槽6005，因此，在晶片上还可以加透明滤光镜6003，透明滤光镜6003可以透射晶片发出的单色光波长。透明的材料(是指透明滤光镜的材料)可以是环氧树脂、塑料或其它材料。在和散热片相对的晶片表面，覆盖物6004完成将单色光转换成白光的任务，荧光粉是首选材料。

图9描述的是实用新型中的大功率LED表面封装结构，大功率LED901包括一个散热装置902，凹槽904用于固定LED、激光或其它半导体晶片，凹槽904的壁905可以将一部分光反射到906a、906b的方向。可以选择的涂覆层907的作用是将单色光转换成白光，半导体芯片903通过粘合剂908固定在904内。粘合剂908必须是热的良导体，它可以将晶片903散发的热量传递到散热片上去，并且可以将光反射到可用的906a、906b方向。凹槽904壁的反射作用和粘合剂的透射作用使光的输出效率都高于其它方式。导线909a，909b和电极910a，910b电气相连，901是一个可以聚焦的圆顶、透镜或其它可透射芯片发出的光的覆盖层。901应该可以聚集芯片发出的光线，这样可以形成可用的光束。

图10是一个光源1001，外壳1003内置LED或激光光源1002。外壳1003可以是任何形状，图中所示为一个灯泡的形状，可以是平的、弓形的、圆形的等其它形状，亦可依具体应用而定。外壳1003可以是玻璃的、塑料的、聚碳酸脂的或其它可以透射所发出的光的材料。外壳1003有个内表面1003a和外表面1003b。外壳的作用是保护光源1002，它也可以设计成可以发散光的形式。内表面1003b可以有一个涂层1004，涂层1004的作用是改变光源1002所发出的光的性质。举例来说，如果光源1002发出的光是单一波长的光，那么，光转换层1004就可以将光转换成白光。也可以根据需要设计涂层1004改变光的性质。

图11是本实用新型中的电源模块701，电源模块701包括连接装置702和电极703、704，这两个电极可以接受传统灯泡的AC电源输入。AC/DC转换器705将普通AC电源转换成半导体芯片可用的DC电源。电源线706a和706b给芯片通电，707a、707b给风扇和TE材料供电。涂层可以在外壳的内表面或外表面，或者两个面都涂。

此项实用新型中的散热片材料可以是铜、铝、碳化硅、硼氮化物的天然宝石、单晶宝石、多晶宝石、多晶宝石复合材料、通过物理沉积蒸发的宝石沉积放射物。任何导热系数足够大的材料都可以使用。

粘合剂可以用导电银胶、其它环氧树脂或者是具有导热能力的其它粘合剂。为了使灯导热良好，粘合剂必须具备以下特性：(1)对被粘合的两种材料有很好的粘合作用；(2)较大的导热系数；(3)根据需要，可以是导电材质，也可以是绝缘材质；(4)预期的反射能力。可反射光的粘合剂可采用导电银胶、导电铝胶。

衬底的材料可以是Si、GaAs、GaN、InP、蓝宝石、SiC、GaSb、InAs等等。这些既可以作导电的衬底，也可以作绝缘的衬底。

实用新型中的热电冷却器的器件可以是已有的结型半导体器件。

半导体光源发光的波长范围在200～700nm，以便用于照明。

本实用新型中的散热片可以设计成各种形状和尺寸大小，可以是图中所示的样式，也可以是其它对光源结构有用的任何样式。

前面所述的(包括其中的组合和其它半导体)材料和部件都可能用在该实用新型的光源中。

本实用新型半导体照明光源的制造方法及其工作原理如下：

制造一个外壳，外壳是完全透明的，可以透射白光，且有一个内部空间，至少有一个散热片固定在外壳内，散热片的形状应很容易的将半导体器件固定在上面，且散热片应该能把半导体器件散发出的热量导走。选择带有极性的可以发光的半导体器件，固定在如上所说的散热片上，加上一层涂层，将半导体发射的单色光转换成白光。在半导体器件和散热片之间的粘合剂是可反射光、可导热的。且粘合剂的用量适当。散热片中有一个空气层，使空气流通，把热量带走。空气层中还有一个TE冷却器或一定数量的TE冷却材料。其中至少有一个半导体器件包括：

衬底：晶片在上面外延生长起来；

缓冲层：固定在衬底上面，用来缓冲衬底和其它外延层材料间性质的差异，第一金属层的作用：限制电子在芯片中的运动，如上的第一金属层紧临缓冲层，发光层：当电子跃迁时产生光子，发光，发光层的上面是第二金属层，因此，发光层位于两个金属层之间，连接层：一个电极固定在上面，用以导通芯片。

1.制造一个半导体光源的主要步骤包括：

有一个可用的外壳，该外壳的材料是完全透明的，可以透射白光，有一个基体，将外壳固定在上面，在外壳里固定一个合适的次散热片，次散热片可以将一个或多个半导体器件散出的热量传导出去，次散热片有很多嵌板在上面，用来定位不同方向的半导体光源。有多个主散热片，多个半导体器件，用可反射光的粘合剂，在主散热片上至少固定一个半导体器件，并把主散热片固定在次散热片上。在外壳内部有一层涂层，可以将半导体发出的单色光转换成白光。散热片中有一个空气空间，有利于空气流通和散热。空气层中有一个TE冷却器。至少固定一个半导体器件：

一个衬底，晶片在上面外延生长起来，衬底上有一层缓冲层，缓冲层的作用是缓冲衬底和其上面的晶片层材质的性质的差异，第一金属层的作用：限制电子在芯片中的运动，如上的第一金属层紧临缓冲层，发光层：当电子跃迁时产生光子，发光，发光层的上面是金属盖层，因此，发光层位于两个金属层之间。

2.制造一个半导体光源包括以下步骤：

有一个可用的外壳，有可以固定在外壳里面的合适的散热片，散热片可以将一个或多个半导体器件发出的热量散发出去，有多个半导体发光器件，将所述的半导体器件用可反射光的粘合剂固定在散热片上。外壳的内部有一个涂层，将芯片发出的单色光转换成白光。空气层中的TE冷却器有助于散热片降温。至少一个半导体器件包括：

一个衬底，晶片在上面外延生长起来，衬底上有一层缓冲层，缓冲层的作用是缓冲衬底和其上面的晶片层材质的性质的差异，第一金属层的作用：限制电子在芯片中的运动，如上的第一金属层紧临缓冲层；发光层：当电子跃迁时产生光子，发光，发光层的上面是第金属盖层，因此，发光层位于两个金属层之间。

3.制造半导体光源的方法包含以下步骤：

一个外壳，在外壳内表面有一涂层，可以将单色光转换成白光，有一个可以合适地固定在外壳内的散热片，散热片可将一个或多个半导体器件所发出的热量散发出去，散热片中有一个空气空间，有利于空气流通和散热，多个可以发光的半导体器件，用可反射光的粘合剂固定发光半导体器件，

4.制造半导体光源的方法包含以下步骤：

一个次散热片，可以合适的固定在外壳内，散热片可以将一个或多个半导体器件散发的热量散发出去，次散热片内部有一个空气层空间，有助于空气流通和散热，多个主散热片，多个半导体器件，用可反射光的粘合剂将发光的半导体器件固定在主散热片上，把主散热片固定在次散热片上，形成一个外壳，在外壳内部有一涂层，涂层将单色光转换成白光，并将次散热片固定在外壳内。

5.可用于照明的半导体光源可以依照以上的过程方法进行制造。

Claims (15)

1、一种半导体照明光源，包括一由外表面和内表面组成的照明光源外壳及提供与外部电源电气连接装配的基体，其特征在于：外壳内部有一个支撑体，在支撑体上至少安装有一个散热装置，在散热装置的散热片上至少装有一个半导体器件，各半导体器件通过电气连接点互相导通，其合体的正、负极通过电源线对应接基体的正、负极点。

2、根据权利要求1所述的半导体照明光源，其特征在于：所述的半导体器件合体的正、负极通过设置在散热装置上电气连接点的电源线对应接基体的正、负极点。

3、根据权利要求1所述的半导体照明光源，其特征在于：所述的照明光源外壳的内表面喷涂增强灯光能量的材料层，该增强灯光能量的材料层为钇铝石榴石、铈的荧光粉层。

4、根据权利要求1所述的半导体照明光源，其特征在于：所述的半导体器件是发光二极管LED、大功率发光二极管LED、发光二极管LED阵列、垂直腔面发射VCSEL、垂直腔面发射VCSEL阵列封装结构的一种。

5、根据权利要求4所述的半导体照明光源，其特征在于：所述的半导体器件是发光二极管及其发光二极管阵列的一种，其中发光二极管为从绝缘衬底层上外延生长起来的发光二极管芯片，包括：紧挨绝缘衬底层的一缓冲层，在缓冲层之上依次设有做为导电负极的导电层、阻止电子跃迁的金属层、产生发光光子的发光层及又一金属层，位于最上层的是带有正电极的接触层。

6、根据权利要求4所述的半导体照明光源，其特征在于：所述的半导体器件是发光二极管及其发光二极管阵列封装结构的一种，其中发光二极管为从导电衬底层上外延生长起来的发光二极管芯片，包括：一做为芯片负极的导电层，依次在导电层上方是缓冲层、化合物层、电能转换成光能层及又一化合物层，位于最上层的是带有正电极的接触层。

7、根据权利要求4所述的半导体照明光源，其特征在于：所述的半导体器件是垂直腔面发射VCSEL、垂直腔面发射VCSEL阵列封装结构的一种，其中垂直腔面发射VCSEL为从绝缘衬底层上外延生长起来的VCSEL芯片，包括：紧挨绝缘衬底层的一GaN缓冲层，再上面依次是带有负极的n-GaN金属层、n-GaN接触层、另一个n-GaInN的层、AlN/AlGaN MQW反射层、n-AlGaN层、GaInN MQW发光层、另一个AlN/AlGaN MQW反射层、p-AlGaN层和p+-GaN接触层，接触层带有小窗及两个电极。

8、根据权利要求4所述的半导体照明光源，其特征在于：所述的半导体器件是垂直腔面发射VCSEL、垂直腔面发射VCSEL阵列封装结构的一种，其中垂直腔面发射VCSEL为从导电衬底层上外延生长起来的VCSEL芯片，包括：一带有电极的SiC导电衬底层，其上面依次是n-GaInN层、AlN/AlGaN MQW反射层、又一n-AlGaN层、GalnN MQW发光层、p-AlGaN层、第二反射层，又一p-AlGaN层和最上的p+-GaN接触层，接触层有一个以上的正极。

9、根据权利要求5所述的半导体照明光源，其特征在于：所述的发光二极管LED阵列大小为a×b，a和b都大于300微米，发光二极管LED阵列的正极和负极分别通过排成行列形式的金属线使各单个LED芯片通电。

10、根据权利要求6所述的半导体照明光源，其特征在于：所述的发光二极管LED阵列大小为a×b，a和b都大于300微米，各单个LED芯片定位在导电衬底上，正极通过金属线使LED芯片通电，导电衬底充当负极。

11、根据权利要求7所述的半导体照明光源，其特征在于：所述的垂直腔面发射VCSEL阵列大小为a×b，a和b都大于300微米，各单个VCSEL芯片的半导体材料通过合适的金属嵌板固定在绝缘衬底上，嵌板上开有供半导体产生的光传播出去的若干孔，嵌板通过金属线和电极相连，负极和金属线相连。

12、根据权利要求8所述的半导体照明光源，其特征在于：所述的垂直腔面发射VCSEL阵列大小为a×b，a和b都大于300微米，各单个垂直腔面发射VCSEL芯片的半导体材料固定在导电衬底上，导电嵌板覆盖在半导体材料上，嵌板上开有供半导体产生的光传播出去的若干孔。

13、根据权利要求1所述的半导体照明光源，其特征在于：在散热片内安装一层或一系列热电材料TE层。

14、根据权利要求13所述的半导体照明光源，其特征在于：所述的热电材料层有一个带有空气入口、出口的空气层，一组风扇放在空气层内。

15、根据权利要求5所述的半导体照明光源，其特征在于：所述的绝缘衬底材料层可以是蓝宝石、砷化镓、碳化硅、磷化硅、氮化镓之一种材料层。

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