DE102013108782B4 - Light emitting device with multiple light emitting stack layers - Google Patents

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Abstract

Lichtemittierende Vorrichtung (4), mit:- einem Träger (40) mit einem ersten Bereich und einem vom ersten Bereich verschiedenen zweiten Bereich;- einem ersten lichtemittierenden Element (1) auf dem ersten Bereich des Trägers (40), das umfasst:- eine erste MQW-Struktur, die konfiguriert ist, um ein erstes Licht zu emittieren; und- eine zweite MQW-Struktur auf der ersten MQW-Struktur, wobei die zweite MQW-Struktur konfiguriert ist, um ein vom ersten Licht verschiedenes zweites Licht zu emittieren;- einem zweiten lichtemittierenden Element (3) auf dem zweiten Bereich des Trägers (40), umfassend eine lichtemittierende Stapelschicht, die konfiguriert ist, um ein drittes Licht zu emittieren; und- einer Wellenlängenwandelschicht auf dem zweiten lichtemittierenden Element (3).A light emitting device (4), comprising:- a carrier (40) having a first region and a second region different from the first region;- a first light emitting element (1) on the first region of the carrier (40), comprising:- a first MQW structure configured to emit a first light; and- a second MQW structure on the first MQW structure, the second MQW structure being configured to emit a second light different from the first light;- a second light emitting element (3) on the second region of the carrier (40), comprising a light emitting stack layer configured to emit a third light; and- a wavelength conversion layer on the second light emitting element (3).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine lichtemittierende Vorrichtung und insbesondere eine lichtemittierende Vorrichtung mit mehreren lichtemittierenden Stapelschichten.The present invention relates to a light emitting device and, more particularly, to a light emitting device having a plurality of light emitting stack layers.

Eine lichtemittierende Diode (LED) ist ein Festkörper-Halbleiterelement mit einer pn-Schnittstelle, die zwischen einem p-Halbleiter und einem n-Halbleiter ausgebildet ist. Wenn ein bestimmter Wert einer Vorwärtsspannung an den pn-Übergang angelegt wird, kombinieren Löcher von der p-Halbleiterschicht und Elektronen von der n-Halbleiterschicht, um Licht zu erzeugen. Der Bereich, in dem das Licht erzeugt wird, wird allgemein als lichtemittierender Bereich bezeichnet.A light-emitting diode (LED) is a solid-state semiconductor device having a pn interface formed between a p-type semiconductor and an n-type semiconductor. When a certain value of forward voltage is applied to the pn junction, holes from the p-type semiconductor layer and electrons from the n-type semiconductor layer combine to produce light. The region where the light is produced is generally called the light-emitting region.

Die Hauptmerkmale einer LED sind ihre geringe Größe, ein hervorragender CRI, eine hohe Zuverlässigkeit, eine hohe Effizienz, eine hohe Lebenszeit und eine kurze Anfangsbeleuchtungszeit oder eine kurze Ansprechzeit bis die LED normal leuchtet. Die LED hat bei optischen Anzeigevorrichtungen, Verkehrslichtzeiten, Datenspeichervorrichtungen, Kommunikationsvorrichtungen, Beleuchtungsvorrichtungen und medizinischen Apparaten breite Anwendung gefunden. Zusammen mit der Marktreife der Vollfarben-LED hat die LED nach und nach traditionelle Beleuchtungsvorrichtungen ersetzt, wie z.B. Fluoreszenzlampen und Glühlampen.The main characteristics of LED are its small size, excellent CRI, high reliability, high efficiency, long lifetime and short initial lighting time or short response time until the LED lights up normally. The LED has been widely used in optical display devices, traffic light timing devices, data storage devices, communication devices, lighting devices and medical equipment. Along with the commercialization of full-color LED, the LED has gradually replaced traditional lighting devices such as fluorescent lamps and incandescent lamps.

Dabei nimmt der Preis des Substrats einen großen Anteil der Kosten beim Herstellen einer LED ein. Folglich ist die Frage von Bedeutung, wie man die Menge des benötigten Substrats senken kann.The price of the substrate accounts for a large proportion of the costs involved in producing an LED. Consequently, the question of how to reduce the amount of substrate required is important.

JP 2009 - 152 297 A beschreibt eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung, Die lichtemittierende Halbleitervorrichtung umfasst ein Substrat, ein erstes lichtemittierendes Halbleiterelement, das auf dem Substrat angeordnet ist, und eine festsitzende Elektrode, die auf dem ersten lichtemittierenden Halbleiterelement angeordnet ist. Ein zweites lichtemittierendes Halbleiterelement ist auf der festsitzenden Elektrode angeordnet, wobei das Substrat für eine Lichtemissionswellenlänge transparent ist. JP 2009 - 152 297 A describes a semiconductor light emitting device. The semiconductor light emitting device comprises a substrate, a first semiconductor light emitting element disposed on the substrate, and a fixed electrode disposed on the first semiconductor light emitting element. A second semiconductor light emitting element is disposed on the fixed electrode, the substrate being transparent to a light emission wavelength.

US 2007 / 0 069 220 A1 beschreibt eine zusammengesetzte lichtemittierende Halbleitervorrichtung. Die zusammengesetzte lichtemittierende Halbleitervorrichtung umfasst einen ersten Halbleiterelementabschnitt, der aus einem ersten Halbleitermaterial besteht, und einen zweiten Halbleiterelementabschnitt, der aus einem zweiten Halbleitermaterial besteht, das sich vom ersten Halbleitermaterial unterscheidet. Der erste Halbleiterelementabschnitt weist eine erste Halbleiterschichtstruktur auf, und der zweite Halbleiterelementabschnitt weist eine zweite Halbleiterschichtstruktur auf. Der erste Halbleiterelementabschnitt weist mehrere lichtemittierende Bereiche auf, die Licht unterschiedlicher Wellenlängen emittieren. Der zweite Halbleiterelementabschnitt weist mindestens einen lichtemittierenden Bereich auf, der Licht emittiert, dessen Wellenlänge sich von dem von den lichtemittierenden Bereichen des ersten Halbleiterelementabschnitts emittierten Licht unterscheidet. Die lichtemittierenden Bereiche des ersten Halbleiterelementabschnitts und mindestens ein lichtemittierender Bereich des zweiten Halbleiterelementabschnitts sind elektrisch miteinander verbunden.US 2007/0 069 220 A1 describes a composite semiconductor light-emitting device. The composite semiconductor light-emitting device comprises a first semiconductor element section made of a first semiconductor material and a second semiconductor element section made of a second semiconductor material that is different from the first semiconductor material. The first semiconductor element section has a first semiconductor layer structure and the second semiconductor element section has a second semiconductor layer structure. The first semiconductor element section has a plurality of light-emitting regions that emit light of different wavelengths. The second semiconductor element section has at least one light-emitting region that emits light whose wavelength is different from the light emitted by the light-emitting regions of the first semiconductor element section. The light-emitting regions of the first semiconductor element section and at least one light-emitting region of the second semiconductor element section are electrically connected to one another.

US 2004 / 0 217 364 A1 beschreibt eine weißes Licht emittierende Lampe, die einen Festkörper-Ultraviolett-(UV)-Emitter umfasst, der Licht im UV-Wellenlängenspektrum emittiert. Ein Konversionsmaterial ist so angeordnet, dass es zumindest einen Teil des vom UV-Strahler emittierten Lichts absorbiert und Licht mit einer oder mehreren unterschiedlichen Lichtwellenlängen wieder emittiert. Ein oder mehrere komplementäre Festkörperemitter sind enthalten, die bei anderen Lichtwellenlängen emittieren als der UV-Emitter und das Konversionsmaterial. Die Lampe strahlt eine weiße Lichtkombination aus Licht aus, das von den komplementären Emittern und vom Konversionsmaterial emittiert wird, wobei das weiße Licht eine hohe Effizienz und eine gute Farbwiedergabe aufweist. Andere Ausführungsformen der weißen Licht emittierenden Lampe umfassen einen Festkörperlaser anstelle eines UV-Emitters. Eine Ausführungsform einer weiß emittierenden Lampe mit hohem Lichtstrom umfasst eine großflächige Leuchtdiode (LED), die Licht in einem ersten Wellenlängenspektrum emittiert und ein Umwandlungsmaterial enthält. Eine Vielzahl komplementärer Festkörperemitter umgeben die großflächige LED, wobei jeder Emitter Licht in einem Spektrum aussendet, das sich von dem der großflächigen LED und dem Konversionsmaterial unterscheidet, sodass die Lampe ein ausgewogenes weißes Licht emittiert.US 2004/0 217 364 A1 describes a white light emitting lamp comprising a solid-state ultraviolet (UV) emitter that emits light in the UV wavelength spectrum. A conversion material is arranged to absorb at least part of the light emitted by the UV emitter and re-emit light at one or more different light wavelengths. One or more complementary solid-state emitters are included that emit at different light wavelengths than the UV emitter and the conversion material. The lamp emits a white light combination of light emitted by the complementary emitters and the conversion material, the white light having high efficiency and good color rendering. Other embodiments of the white light emitting lamp comprise a solid-state laser instead of a UV emitter. One embodiment of a high lumen output white emitting lamp includes a large area light emitting diode (LED) that emits light in a first wavelength spectrum and includes a conversion material. A plurality of complementary solid state emitters surround the large area LED, each emitter emitting light in a spectrum different from that of the large area LED and the conversion material such that the lamp emits a balanced white light.

KR 10 2005 0 000 456 A beschreibt eine weißes Licht emittierende Vorrichtung. Die weißes Licht emittierende Vorrichtung umfasst ein lichtdurchlässiges leitfähiges Substrat, einen ersten emittierenden Teil, einen zweiten emittierenden Teil und eine erste bis dritte Elektrode. Das Substrat weist eine erste Oberfläche auf, die durch einen ersten und zweiten Bereich und eine zweite Oberfläche definiert ist. Der erste emittierende Teil, der aus einer ersten Mantelschicht, einem ersten aktiven Bereich und einer zweiten Mantelschicht besteht, ist auf dem ersten Bereich des leitfähigen Substrats gebildet. Der zweite emittierende Teil, der aus einer dritten Mantelschicht, einem zweiten aktiven Bereich und einer vierten Mantelschicht besteht, ist auf dem zweiten Bereich des leitenden Substrats gebildet. Weißes Licht wird aus dem ersten und zweiten aktiven Bereich gewonnen. KR 10 2005 0 000 456 A describes a white light emitting device. The white light emitting device comprises a light-transmissive conductive substrate, a first emitting part, a second emitting part and first to third electrodes. The substrate has a first surface defined by first and second regions and a second surface. The first emitting part, which consists of a first cladding layer, a first active region and a second cladding layer, is formed on the first region of the conductive substrate. The second emitting part, which consists of a third cladding layer, a second active region and a fourth cladding layer, is formed on the second region of the conductive substrate. White light is from the first and second active areas.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine verbesserte Lichtemissionseffizienz bereitzustellen.It is an object of the present disclosure to provide improved light emission efficiency.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by the subject matter of the independent claim. Advantageous embodiments are specified in the subclaims.

Eine lichtemittierende Vorrichtung umfasst vorzugsweise: ein erstes lichtemittierendes Element, das erstes Licht mit einer ersten dominanten Wellenlänge emittiert, mit: einer erste MQW-Struktur mit einer erste Anzahl von MQW-Paaren; einer zweite MQW-Struktur auf der ersten MQW-Struktur, die eine zweite Anzahl von MQW-Paaren aufweist; und einer erste Tunnelschicht zwischen der ersten MQW-Struktur und der zweiten MQW-Struktur; und ein zweites lichtemittierendes Element, das drittes Licht mit einer dritten dominanten Wellenlänge emittiert, wobei die erste Anzahl ungleich der zweiten Anzahl ist.A light emitting device preferably comprises: a first light emitting element emitting first light at a first dominant wavelength, comprising: a first MQW structure having a first number of MQW pairs; a second MQW structure on the first MQW structure having a second number of MQW pairs; and a first tunnel layer between the first MQW structure and the second MQW structure; and a second light emitting element emitting third light at a third dominant wavelength, the first number being unequal to the second number.

Ein lichtemittierendes Element umfasst vorzugsweise: eine erste MQW-Struktur mit einer ersten Anzahl von MQW-Paaren; eine zweite MQW-Struktur auf der ersten MQW-Struktur mit einer zweiten Anzahl von MQW-Paaren; und eine erste Tunnelschicht zwischen der ersten MQW-Struktur und der zweiten MQW-Struktur, wobei die erste Anzahl ungleich der zweiten Anzahl ist.A light emitting element preferably comprises: a first MQW structure having a first number of MQW pairs; a second MQW structure on the first MQW structure having a second number of MQW pairs; and a first tunnel layer between the first MQW structure and the second MQW structure, wherein the first number is not equal to the second number.

Die Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der vorliegenden Erfindung darzustellen. In den Zeichnungen zeigen:

  • 1 eine Querschnittsansicht eines lichtemittierenden Elements gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine Querschnittsansicht eines lichtemittierenden Elements gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 3 eine Querschnittsansicht einer lichtemittierenden Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 4 ein Schemadiagramm einer lichterzeugenden Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform ; und
  • 5 ein Schemadiagramm eines Hinterleuchtungsmoduls gemäß einer Ausführungsform
The drawings illustrate embodiments and together with the description serve to explain the principles of the present invention. In the drawings:
  • 1 a cross-sectional view of a light-emitting element according to an embodiment of the present invention;
  • 2 a cross-sectional view of a light-emitting element according to another embodiment of the present invention;
  • 3 a cross-sectional view of a light emitting device according to an embodiment of the present invention;
  • 4 a schematic diagram of a light generating device according to an embodiment; and
  • 5 a schematic diagram of a backlight module according to an embodiment

Zum besseren Verständnis werden dieselben Bezeichnungen und/oder Bezugszeichen in der Beschreibung und den Zeichnungen für einander entsprechende Teile verwendet.For ease of understanding, the same designations and/or reference symbols are used in the description and the drawings for corresponding parts.

Gemäß der 1 umfasst ein erstes lichtemittierendes Element 1 ein Substrat 10, eine auf dem Substrat 10 ausgebildete erste Verbindungsschicht 12, eine auf der ersten Verbindungsschicht 12 ausgebildete erste lichtemittierende Stapelschicht 14, eine auf der ersten lichtemittierenden Stapelschicht 14 ausgebildete erste Tunnelschicht 16, eine auf der ersten Tunnelschicht 16 ausgebildete zweite lichtemittierende Stapelschicht 18 und eine auf der zweiten lichtemittierenden Stapelschicht 18 ausgebildete Kontaktschicht 11. Die erste lichtemittierende Stapelschicht 14 umfasst eine erste Halbleiterschicht 142, eine erste aktive Schicht 144 und eine zweite Halbleiterschicht 146, die zwischen Substrat 10 und der ersten Tunnelschicht 16 ausgebildet sind. Die zweite lichtemittierende Stapelschicht 18 umfasst eine dritte Halbleiterschicht 182, eine zweite aktive Schicht 184 und eine vierte Halbleiterschicht 186, die zwischen der Kontaktschicht 11 und der ersten Tunnelschicht 16 ausgebildet sind. Bei einem herkömmlichen lichtemittierenden Element wird eine lichtemittierende Stapelschicht über einem Substrat ausgebildet. Das erste lichtemittierende Element 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst zwei lichtemittierende Stapelschichten auf dem Substrat. Dies bietet den Vorteil, dass der Lichtstrom in Lumen des ersten lichtemittierenden Elements 1 ungefähr die Summe des Lichtstroms in Lumen von zwei herkömmlichen lichtemittierenden Elementen entspricht, die jeweils nur eine aktive Schicht aufweisen. Darüber hinaus können hierdurch die Produktionskosten gesenkt werden, indem die Menge des benötigten Substrats gesenkt wird, da das erste lichtemittierende Element 1 nur ein Substrat im Vergleich mit den zwei herkömmlichen Lichtelementen verwendet, die zwei Substrate verwenden. Da sowohl der Lichtstrom in Lumen erhöht ist, als auch die Kosten gesenkt sind, steigt auch die Anzahl von Lumen pro Dollar (ImIDollar) an. Die Eingangsleistung des ersten lichtemittierenden Elements 1 gemäß der Ausführungsform ist auch größer als bei der im herkömmlichen lichtemittierenden Element. Da das erste lichtemittierende Element 1 zwei lichtemittierende Stapelschichten aufweist und die Vorwärtsspannung erhöht ist, nimmt die Eingangsleistung bei gleichem Betriebsstrom wie bei einem herkömmlichen lichtemittierenden Element zu, so dass der Lichtstrom in Lumen des ersten lichtemittierenden Elements 1 zunimmt. Darüberhinaus kann der Strom aufgeweitet werden, da der Reihenwiderstand größer als der Plattenwiderstand des ersten lichtemittierenden Elements 1 ist. Der Bereich der ersten lichtemittierenden Stapelschicht 14, durch die der Strom fließt, kann erhöht werden, wodurch die Lichtemissionseffizienz verbessert werden kann.According to the 1 a first light-emitting element 1 comprises a substrate 10, a first connection layer 12 formed on the substrate 10, a first light-emitting stack layer 14 formed on the first connection layer 12, a first tunnel layer 16 formed on the first light-emitting stack layer 14, a second light-emitting stack layer 18 formed on the first tunnel layer 16, and a contact layer 11 formed on the second light-emitting stack layer 18. The first light-emitting stack layer 14 comprises a first semiconductor layer 142, a first active layer 144, and a second semiconductor layer 146 formed between the substrate 10 and the first tunnel layer 16. The second light-emitting stack layer 18 comprises a third semiconductor layer 182, a second active layer 184, and a fourth semiconductor layer 186 formed between the contact layer 11 and the first tunnel layer 16. In a conventional light-emitting element, a light-emitting stack layer is formed over a substrate. The first light-emitting element 1 according to an embodiment of the invention includes two light-emitting stack layers on the substrate. This offers the advantage that the luminous flux in lumens of the first light-emitting element 1 is approximately equal to the sum of the luminous flux in lumens of two conventional light-emitting elements each having only one active layer. In addition, this can reduce production costs by reducing the amount of substrate required since the first light-emitting element 1 uses only one substrate compared with the two conventional light elements that use two substrates. Since both the luminous flux in lumens is increased and the cost is reduced, the number of lumens per dollar (lmIdollar) also increases. The input power of the first light-emitting element 1 according to the embodiment is also larger than that of the conventional light-emitting element. Since the first light-emitting element 1 has two light-emitting stack layers and the forward voltage is increased, the input power increases at the same operating current as that of a conventional light-emitting element, so that the luminous flux in lumens of the first light-emitting element 1 increases. Moreover, since the series resistance is larger than the plate resistance of the first light-emitting element 1, the current can be expanded. The area of the first light-emitting stack layer 14 through which the current flows can be increased, whereby the light emission efficiency can be improved.

Darüber hinaus umfasst die erste aktive Schicht 144 eine erste mehrfach Quantentopf (MQW)-Struktur mit einer ersten Anzahl von MQW-Paaren. Die MQW-Paare weisen einen Topf und eine Barriere auf. Die Barriere umfasst eine Energiebandlücke oberhalb der des Topfs. Die zweite aktive Schicht 184 umfasst eine zweite mehrfach Quantentopf (MQW)-Struktur mit einer zweiten Anzahl von MQW-Paaren. Die erste Anzahl unterscheidet sich von der zweiten Anzahl. Die erste Anzahl kann in einer anderen Ausführungsform größer als die zweite Anzahl sein. Wenn der Betrag der ersten Anzahl und der zweiten Anzahl festgelegt ist, ist die Lichtemissionseffizienz des ersten lichtemittierenden Elements 1 bei dieser Ausführungsform besser als die von anderen herkömmlichen lichtemittierenden Doppelschnittstellen-Elementen, bei der die erste Anzahl und die zweite Anzahl gleich groß sind. Wenn der Gesamtbetrag der ersten Anzahl und der zweiten Anzahl beispielsweise 10 ist, und bei dieser Ausführungsform die erste Anzahl 7 und die zweite Anzahl 3 ist, ist der Lichtstrom in Lumen des Lichts von der ersten MQW-Struktur und der zweiten MQW-Struktur derselbe wie bei dem herkömmlichen lichtemittierenden Doppelschnittstellen-Element, bei der die erste Anzahl und die zweite Anzahl beide 5 sind. Die Lichtemissionseffizienz des ersten lichtemittierenden Elements 1 ist allerdings größer als die des herkömmlichen lichtemittierenden Doppelschnittstellen-Elements, da die zweite Anzahl kleiner als die erste Anzahl ist, und da somit eine geringere Anzahl von MQW-Paaren das Licht von der ersten MQW-Struktur absorbieren können.Furthermore, the first active layer 144 comprises a first multiple quantum well (MQW) structure having a first number of MQW pairs. The MQW pairs comprise a well and a barrier. The barrier includes an energy band gap above that of the well. The second active layer 184 includes a second multiple quantum well (MQW) structure having a second number of MQW pairs. The first number is different from the second number. The first number may be greater than the second number in another embodiment. When the amount of the first number and the second number is fixed, the light emission efficiency of the first light-emitting element 1 in this embodiment is better than that of other conventional dual-interface light-emitting elements in which the first number and the second number are the same. For example, when the total amount of the first number and the second number is 10, and in this embodiment the first number is 7 and the second number is 3, the luminous flux in lumens of the light from the first MQW structure and the second MQW structure is the same as that of the conventional dual-interface light-emitting element in which the first number and the second number are both 5. However, the light emission efficiency of the first light-emitting element 1 is higher than that of the conventional dual-interface light-emitting element because the second number is smaller than the first number and thus a smaller number of MQW pairs can absorb the light from the first MQW structure.

Das Substrat 10 kann dem Aufwachsen und/oder Tragen der lichtemittierenden Strukturen auf diesem dienen. Das Material des Substrats 10 umfasst isolierende Materialien, wie z.B. Saphir, Diamant, Glas, Quarz, Acryl oder AlN, oder leitende Materialien, wie z.B. Cu, Al, diamantartiger Kohlenstoff (DLC), SiC, Metallmatrixverbundwerkstoffe (MMC), Keramikmatrixverbundwerkstoffe (CMC), Si, IP, GaAs, Ge, GaP, GaAsP, ZnSe, ZnO, InP, LiGaO2 oder LiAlO2. Das Material des Substrats 10 zum Aufwachsen der lichtemittierenden Stapelschichten kann beispielsweise Saphir, GaAs oder SiC aufweisen. Wenn das Substrat 10 zum Aufwachsen der lichtemittierenden Stapelschichten verwendet wird, kann die erste Verbindungsschicht 12 gegen eine Pufferschicht zum Aufwachsen der lichtemittierenden Stapelschichten ausgetauscht werden.The substrate 10 can be used to grow and/or support the light-emitting structures thereon. The material of the substrate 10 includes insulating materials such as sapphire, diamond, glass, quartz, acrylic or AlN, or conductive materials such as Cu, Al, diamond-like carbon (DLC), SiC, metal matrix composites (MMC), ceramic matrix composites (CMC), Si, IP, GaAs, Ge, GaP, GaAsP, ZnSe, ZnO, InP, LiGaO 2 or LiAlO 2 . The material of the substrate 10 for growing the light-emitting stack layers can include, for example, sapphire, GaAs or SiC. If the substrate 10 is used to grow the light-emitting stack layers, the first connection layer 12 can be replaced with a buffer layer for growing the light-emitting stack layers.

Die erste Verbindungsschicht 12 kann das Substrat 10 und die erste lichtemittierenden Stapelschicht 14 verbinden und eine Vielzahl von Unterschichten (nicht gezeigt) aufweisen. Ein Material der ersten Verbindungsschicht kann ein leitendes Material sein. Beispielsweise umfasst dieses, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, ITO, InO, SnO, CTO, ATO, AZO, ZTO, GZO, ZnO, YZO, IZO, DLC, Cu, Al, In, Sn, Au, Pt, Zn, Ag, Ti, Ni, Pb, Pd, Ge, Cr, Cd, Co, Mn, Sb, Bi, Ga, W, Ag-Ti, Cu-Sn, Cu-Zn, Cu-Cd, Sn-Pb-Sb, Sn-Sb-Zn, Ni-Sn, Ni-Co und/oder eine Au-Legierung. Das Material der Pufferschicht kann ein Halbleitermaterial sein, das mehr als ein Elemente aus der folgenden Gruppe aufweist: Ga, Al, In, As, P, N, Zn, Cd und Se. Die erste Verbindungsschicht 12 kann ferner eine reflektierende Schicht (nicht gezeigt) umfassen, um das Licht von den lichtemittierenden Stapelschichten zu reflektieren. Ein Material der lichtreflektierenden Schicht kann beispielsweise, ohne darauf beschränkt zu sein, Cu, Al, Sn, Au, Pt, Zn, Ag, Ti, Ni, Pb, Ag-Ti, Cu-Sn, Cu-Zn, Cu-Cd, Sn-Pb-Sb, Sn-Pb-Zn, Ni-Sn, Ni-Co, Ag-Cu und/oder eine Au-Legierung sein.The first interconnect layer 12 may connect the substrate 10 and the first light emitting stack layer 14 and may include a plurality of sublayers (not shown). A material of the first interconnect layer may be a conductive material. For example, this includes, but is not limited to, ITO, InO, SnO, CTO, ATO, AZO, ZTO, GZO, ZnO, YZO, IZO, DLC, Cu, Al, In, Sn, Au, Pt, Zn, Ag, Ti, Ni, Pb, Pd, Ge, Cr, Cd, Co, Mn, Sb, Bi, Ga, W, Ag-Ti, Cu-Sn, Cu-Zn, Cu-Cd, Sn-Pb-Sb, Sn-Sb-Zn, Ni-Sn, Ni-Co, and/or an Au alloy. The material of the buffer layer may be a semiconductor material comprising more than one element from the following group: Ga, Al, In, As, P, N, Zn, Cd, and Se. The first interconnect layer 12 may further include a reflective layer (not shown) to reflect the light from the light emitting stack layers. A material of the light reflective layer may be, for example, but not limited to, Cu, Al, Sn, Au, Pt, Zn, Ag, Ti, Ni, Pb, Ag-Ti, Cu-Sn, Cu-Zn, Cu-Cd, Sn-Pb-Sb, Sn-Pb-Zn, Ni-Sn, Ni-Co, Ag-Cu, and/or an Au alloy.

Die erste lichtemittierende Stapelschicht 14 und/oder die zweite lichtemittierende Stapelschicht kann direkt auf dem Substrat 10 aufgewachsen sein, oder auf dem ersten Substrat 10 über die erste Verbindungsschicht 12 befestigt sein. Das Material der ersten lichtemittierenden Stapelschicht 14 und der zweiten lichtemittierenden Stapelschicht 18 umfasst ein Halbleitermaterial, das mehr als ein Elemente aus der folgenden Gruppe aufweist: Ga, Al, In, As, P, N, Zn, Cd und Se. Die Polaritäten oder der Ladungsträgertyp der ersten Halbleiterschicht 142 und der zweiten Halbleiterschicht 146 unterscheiden sich voneinander. Der Ladungsträgertyp der dritten Halbleiterschicht 182 und der vierten Halbleiterschicht 186 unterscheiden sich ebenfalls. Die erste aktive Schicht 144 und die zweite aktive Schicht 184 können Licht emittieren, wobei die erste aktive Schicht 144 eine erste Bandlücke und die zweite aktive Schicht 184 eine zweite Bandlücke aufweisen. Die erste Bandlücke und die zweite Bandlücke unterscheiden sich bei dieser Ausführungsform voneinander. Der Unterschied zwischen der ersten Bandlücke und der zweiten Bandlücke liegt zwischen 0,3 eV und 0,5 eV. Die erste Bandlücke kann kleiner oder größer als die zweite Bandlücke sein. Beispielsweise beträgt die erste Bandlücke etwa 1,45 eV und die zweite Bandlücke etwa 1,9 eV. Bei einer anderen Ausführungsform ist das von der ersten aktiven Schicht 144 erzeugte Licht für das menschliche Auge unsichtbar. Die Wellenlänge des nicht sichtbaren Lichts ist kleiner als 400 nm oder größer als 780 nm. Insbesondere kann sie bei dieser Ausführungsform zwischen 780 nm und 2.500 nm oder zwischen 300 nm und 400 nm liegen, vorzugsweise zwischen 780 nm und 900 nm. Das von der zweiten aktiven Schicht 34 erzeugte Licht ist für das menschliche Auge sichtbar. Die Wellenlänge des sichtbaren Lichts liegt etwa zwischen 400 nm und 780 nm, vorzugsweise zwischen 560 nm und 750 nm bei dieser Ausführungsform. Bei einer anderen Ausführungsform umfasst das von der ersten aktiven Schicht 144 erzeugte Licht eine erste dominante Wellenlänge und das von der zweiten aktiven Schicht 184 erzeugte Licht umfasst eine zweite dominante Wellenlänge, wobei der Unterschied zwischen der ersten dominanten Wellenlänge und der zweiten dominanten Wellenlänge etwa 150 bis 220 nm beträgt, und die erste dominante Wellenlänge größer oder kleiner als die zweite dominante Wellenlänge sein kann. Diese Ausführungsform kann bei medizinischen Anwendungen oder Behandlungsgeräten Anwendung finden. Einer der Vorteile ist, dass ein einzelnes lichtemittierendes Element unterschiedliche Funktionen aufweisen kann. Beispielsweise kann eine erste dominante Wellenlänge von 815 nm das Heilen einer Wunde fördern und eine zweite dominante Wellenlänge von 633 nm kann Falten entfernen.The first light emitting stack layer 14 and/or the second light emitting stack layer may be grown directly on the substrate 10 or attached to the first substrate 10 via the first interconnect layer 12. The material of the first light emitting stack layer 14 and the second light emitting stack layer 18 comprises a semiconductor material having more than one element from the following group: Ga, Al, In, As, P, N, Zn, Cd and Se. The polarities or charge carrier type of the first semiconductor layer 142 and the second semiconductor layer 146 differ from each other. The charge carrier type of the third semiconductor layer 182 and the fourth semiconductor layer 186 also differ. The first active layer 144 and the second active layer 184 can emit light, wherein the first active layer 144 has a first band gap and the second active layer 184 has a second band gap. The first band gap and the second band gap differ from each other in this embodiment. The difference between the first band gap and the second band gap is between 0.3 eV and 0.5 eV. The first band gap may be smaller or larger than the second band gap. For example, the first band gap is about 1.45 eV and the second band gap is about 1.9 eV. In another embodiment, the light generated by the first active layer 144 is invisible to the human eye. The wavelength of the invisible light is less than 400 nm or greater than 780 nm. In particular, it may be between 780 nm and 2,500 nm or between 300 nm and 400 nm in this embodiment, preferably between 780 nm and 900 nm. The light generated by the second active layer 34 is visible to the human eye. The wavelength of the visible light is approximately between 400 nm and 780 nm, preferably between 560 nm and 750 nm in this embodiment. In another embodiment, the light generated by the first active layer 144 comprises a first dominant wavelength and the light generated by the second active layer 184 comprises a second dominant wavelength, wherein the difference between the first dominant wavelength and the second dominant wavelength is about 150 to 220 nm, and the first dominant wavelength can be larger or smaller than the second dominant wavelength. This embodiment can be used in medical applications or treatment devices. One of the advantages is that a single light-emitting element can have different functions. For example, a first dominant wavelength of 815 nm can promote the healing of a wound and a second dominant wavelength of 633 nm can remove wrinkles.

Bei einer anderen Ausführungsform werden ein erster Quantentopf und ein zweiter Quantentopf abwechselnd gestapelt, um die erste aktive Schicht 144 auszubilden. Der erste Quantentopf umfasst eine erste Quantentopf-Bandlücke und der zweite Quantentopf umfass eine zweite Quantentopf-Bandlücke, wobei die erste Quantentopf-Bandlücke sich von der zweiten Quantentopf-Bandlücke unterscheidet. Der Unterschied zwischen der ersten Quantentopf-Bandlücke und der zweiten Quantentopf-Bandlücke beträgt etwa 0,06 eV bis 0,1 eV, und die erste Quantentopf-Bandlücke kann kleiner oder größer als die zweite Quantentopf-Bandlücke sein. Ein dritter Quantentopf und ein vierter Quantentopf werden abwechselnd gestapelt, um die zweite aktive Schicht 184 auszubilden. Der dritte Quantentopf umfasst eine dritte Quantentopf-Bandlücke und der vierte Quantentopf umfasst eine vierte Quantentopf-Bandlücke, wobei die dritten Quantentopf-Bandlücke sich von der vierten Quantentopf-Bandlücke unterscheidet. Der Unterschied zwischen der dritten Quantentopf-Bandlücke und der vierten Quantentopf-Bandlücke beträgt etwa 0,06 eV bis 0,1 eV, und die dritte Quantentopf-Bandlücke kann kleiner oder größer als die vierte Quantentopf-Bandlücke sein.In another embodiment, a first quantum well and a second quantum well are alternately stacked to form the first active layer 144. The first quantum well includes a first quantum well band gap and the second quantum well includes a second quantum well band gap, the first quantum well band gap being different from the second quantum well band gap. The difference between the first quantum well band gap and the second quantum well band gap is about 0.06 eV to 0.1 eV, and the first quantum well band gap may be smaller or larger than the second quantum well band gap. A third quantum well and a fourth quantum well are alternately stacked to form the second active layer 184. The third quantum well includes a third quantum well band gap and the fourth quantum well includes a fourth quantum well band gap, wherein the third quantum well band gap is different from the fourth quantum well band gap. The difference between the third quantum well band gap and the fourth quantum well band gap is about 0.06 eV to 0.1 eV, and the third quantum well band gap may be smaller or larger than the fourth quantum well band gap.

Die erste Tunnelschicht 16 ist auf der ersten lichtemittierenden Stapelschicht 14 aufgewachsen. Die Dotierungskonzentration der ersten Tunnelschicht 16 ist größer als 8×1018/cm3, so dass die Elektronen diese mittels des Tunneleffekts passieren können oder durch diese hindurch tunneln können. Das Material der ersten Tunnelschicht 16 umfasst ein Halbleitermaterial, das mehr als ein Elemente aus der folgenden Gruppe aufweist: Ga, Al, In, As, P, N, Zn, Cd und Se. Bei einer anderen Ausführungsform kann die erste Tunnelschicht 16 gegen eine zweite Verbindungsschicht ausgetauscht werden, um die erste lichtemittierende Stapelschicht 14 und die zweite lichtemittierende Stapelschicht 18 miteinander zu verbinden. Das Material der zweiten Verbindungsschicht umfasst ein transparentes, leitendes Material, wie z.B. ITO, InO, SnO, CTO, ATO, ZnO, MgO, AlGaAs, GaN, GaP, AZO, ZTO, GZO, IZO oder Ta2O5, oder ein isolierendes Material, wie z.B. Su8, Bezocyklobuten (BCB), Perfluorcyklobutan (PFCB), Epoxid, Acrylharz, cyclische Olefinecopolymere (COC), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polethylenterphthalat (PET), Polyimid (PI), Polycarbonat (PC), Polyetherimid, Fluorkohlenstoffpolymer, Glas, Al2O3, SiO2, Ti2, SiNx, Spin On Glass (SOG) oder Tetraethoxysilane (TEOS). Die Kontaktschicht 11 dient dem Leiten eines Stroms. Das Material der Kontaktschicht 11 umfasst GaP, AlxGa1-xAs (0≤x≤1) oder AlaGabIn1-a-bP (0≤b≤1, 0≤b≤1, 0≤a+b≤1).The first tunnel layer 16 is grown on the first light emitting stack layer 14. The doping concentration of the first tunnel layer 16 is greater than 8×10 18 /cm 3 so that the electrons can pass through it by means of the tunnel effect or can tunnel through it. The material of the first tunnel layer 16 comprises a semiconductor material having more than one element from the following group: Ga, Al, In, As, P, N, Zn, Cd and Se. In another embodiment, the first tunnel layer 16 can be exchanged for a second connection layer to connect the first light emitting stack layer 14 and the second light emitting stack layer 18 to each other. The material of the second connection layer comprises a transparent, conductive material such as ITO, InO, SnO, CTO, ATO, ZnO, MgO, AlGaAs, GaN, GaP, AZO, ZTO, GZO, IZO or Ta 2 O 5 , or an insulating material such as Su8, benzocyclobutene (BCB), perfluorocyclobutane (PFCB), epoxy, acrylic resin, cyclic olefin copolymers (COC), polymethyl methacrylate (PMMA), polyethylene terephthalate (PET), polyimide (PI), polycarbonate (PC), polyetherimide, fluorocarbon polymer, glass, Al 2 O 3 , SiO 2 , Ti 2 , SiN x , spin on glass (SOG) or tetraethoxysilane (TEOS). The contact layer 11 serves to conduct a current. The material of the contact layer 11 comprises GaP, Al x Ga 1-x As (0≤x≤1) or Al a Ga b In 1-ab P (0≤b≤1, 0≤b≤1, 0≤a+b≤1).

Gemäß der 2 umfasst ein erstes lichtemittierendes Element 2 ein Substrat 10, eine auf dem Substrat 10 ausgebildete erste Verbindungsschicht 12, eine auf der ersten Verbindungsschicht 12 ausgebildete erste lichtemittierende Stapelschicht 21, eine auf der ersten lichtemittierenden Stapelschicht 21 ausgebildete erste Tunnelschicht 22, eine auf der ersten Tunnelschicht 22 ausgebildete zweite lichtemittierende Stapelschicht 23, eine auf der zweiten lichtemittierenden Stapelschicht 23 ausgebildete zweite Tunnelschicht 24, eine auf der zweiten Tunnelschicht 24 ausgebildete dritte lichtemittierende Stapelschicht 25 und eine auf der dritten lichtemittierenden Stapelschicht 25 ausgebildete Kontaktschicht 11. Die erste lichtemittierende Stapelschicht 21 umfasst eine erste aktive Schicht 212, die zweite lichtemittierende Stapelschicht 23 umfasst eine zweite aktive Schicht 232 und die dritte lichtemittierende Stapelschicht 25 umfasst eine dritte aktive Schicht 252. Das erste lichtemittierende Element 2 umfasst bei dieser Ausführungsform drei lichtemittierende Stapelschichten auf dem Substrat 10. Dies bietet den Vorteil, dass der Lichtstrom in Lumen des ersten lichtemittierenden Elements 2 ungefähr der Summe des Lichtstroms in Lumen von drei herkömmlichen lichtemittierenden Elementen entspricht. Darüber hinaus können die Produktionskosten gesenkt werden, da die Menge des benötigten Substrats gesenkt werden kann, da das erste lichtemittierende Element 2 nur ein Substrat verwendet, während bei drei herkömmlichen lichtemittierenden Elementen drei Substrate verwendet werden. Der Lichtstrom in Lumen wird erhöht und die Kosten gesenkt, so dass die Lumen pro Dollar (lm/Dollar) auch erhöht werden. Die Eingangsleistung des ersten lichtemittierenden Elements 2 ist ebenfalls größer als bei dem herkömmlichen, lichtemittierenden Element. Da das erste lichtemittierende Element 2 drei lichtemittierende Stapelschichten aufweist und die Vorwärtspannung gesenkt ist, wird die Eingangsleistung bei dem selben Betriebsstrom wie bei dem herkömmlichen lichtemittierenden Element erhöht und der Lichtstrom in Lumen des ersten lichtemittierenden Elements 2 wird erhöht. Darüber hinaus kann der Strom verteilt werden, da der Reihenwiderstand größer als der Flächenwiderstand des ersten lichtemittierenden Elements 2 ist. Der Bereich der ersten lichtemittierenden Stapelstruktur 21, durch die der Strom fließt, kann erhöht werden, so dass die Lichtemissionseffizienz verbessert werden kann.According to the 2 a first light-emitting element 2 comprises a substrate 10, a first connection layer 12 formed on the substrate 10, a first light-emitting stack layer 21 formed on the first connection layer 12, a first tunnel layer 22 formed on the first light-emitting stack layer 21, a second light-emitting stack layer 23 formed on the first tunnel layer 22, a second tunnel layer 24 formed on the second light-emitting stack layer 23, a third light-emitting stack layer 25 formed on the second tunnel layer 24 and a contact layer 11 formed on the third light-emitting stack layer 25. The first light-emitting stack layer 21 comprises a first active layer 212, the second light-emitting stack layer 23 comprises a second active layer 232 and the third light-emitting stack layer 25 comprises a third active layer 252. The first light-emitting element 2 in this embodiment comprises three light-emitting stack layers on the substrate 10. This offers the advantage that the luminous flux in lumens of the first light-emitting element 2 is approximately equal to the sum of the luminous flux in lumens of three conventional light-emitting elements. In addition, the production cost can be reduced because the amount of substrate required can be reduced because the first light-emitting element 2 uses only one substrate, while three conventional light-emitting elements use three substrates. The luminous flux in lumens is increased and the cost is reduced, so that the lumens per dollar (lm/dollar) is also increased. The input power of the first light-emitting element 2 is also larger than that of the conventional light-emitting element. Since the first light-emitting element 2 has three light-emitting stack layers and the forward voltage is lowered, the input power is increased at the same operating current as the conventional light-emitting element and the luminous flux in lumens of the first light-emitting element 2 is increased. In addition, the current can be distributed because the series resistance is larger than the sheet resistance of the first light-emitting element 2. The area of the first light-emitting stack structure 21 through which the current flows can be increased, so that the light emission efficiency can be improved.

Darüber hinaus umfasst die erste aktive Schicht 212 eine erste MQW-Struktur mit einer ersten Anzahl von MQW-Paaren. Die MQW-Paare weisen einen Topf und eine Barriere auf. Die Barriere umfasst eine Energiebandlücke oberhalb der des Topfs. Die zweite aktive Schicht 232 umfasst eine zweite MQW-Struktur mit einer zweiten Anzahl von MQW-Paaren. Die dritte aktive Schicht 252 umfasst eine dritte MQW-Struktur, die ein viertes Licht mit einer vierten dominanten Wellenlänge emittiert und eine dritte Anzahl von MQW-Paaren aufweist. Die erste Anzahl, die zweite Anzahl und die dritte Anzahl unterscheiden sich voneinander. Die erste Anzahl kann größer als die zweite Anzahl und die zweite Anzahl kann größer als die dritte Anzahl bei einer anderen Ausführungsform sein. Wenn der Betrag der ersten Anzahl, der zweiten Anzahl und der dritten Anzahl festgelegt ist, ist die Lichtemissionseffizienz des ersten lichtemittierenden Elements 2 bei dieser Ausführungsform besser als die eines herkömmlichen lichtemittierenden Dreifachschnittstellen-Elements, bei der die erste Anzahl, die zweite Anzahl und die dritte Anzahl gleich groß sind. Wenn der Betrag der ersten Anzahl, der zweiten Anzahl und der dritten Anzahl beispielsweise 15 beträgt, und die erste Anzahl 7, die zweite Anzahl 5 und die dritte Anzahl 3 bei dieser Ausführungsform ist, ist der Lichtstrom in Lumen des Lichts von der ersten MQW-Struktur, der zweiten MQW-Struktur und der dritten MQW-Struktur etwa derselbe wie der von dem herkömmlichen lichtemittierenden Dreifachschnittstellen-Elements bei dem die erste Anzahl, die zweite Anzahl und die dritte Anzahl 5 beträgt. Die Lichtemissionseffizienz des ersten lichtemittierenden Elements 2 ist allerdings größer als die des herkömmlichen lichtemittierenden Dreifachschnittstellen-Elements, da die zweite Anzahl oder die dritte Anzahl kleiner als die erste Anzahl ist und somit nur eine kleinere Anzahl von MQW-Paaren das Licht von der ersten MQW-Struktur absorbieren kann.In addition, the first active layer 212 comprises a first MQW structure having a first th number of MQW pairs. The MQW pairs include a well and a barrier. The barrier includes an energy band gap above that of the well. The second active layer 232 includes a second MQW structure having a second number of MQW pairs. The third active layer 252 includes a third MQW structure emitting a fourth light with a fourth dominant wavelength and having a third number of MQW pairs. The first number, the second number, and the third number are different from each other. The first number may be larger than the second number, and the second number may be larger than the third number in another embodiment. When the amount of the first number, the second number, and the third number is fixed, the light emission efficiency of the first light-emitting element 2 in this embodiment is better than that of a conventional triple-interface light-emitting element in which the first number, the second number, and the third number are the same. For example, when the amount of the first number, the second number, and the third number is 15, and the first number is 7, the second number is 5, and the third number is 3 in this embodiment, the luminous flux in lumens of the light from the first MQW structure, the second MQW structure, and the third MQW structure is approximately the same as that of the conventional triple-interface light-emitting element in which the first number, the second number, and the third number are 5. However, the light emission efficiency of the first light-emitting element 2 is higher than that of the conventional triple-interface light-emitting element because the second number or the third number is smaller than the first number and thus only a smaller number of MQW pairs can absorb the light from the first MQW structure.

Gemäß der 3 umfasst eine lichtemittierende Vorrichtung 4 einen Träger 40, das auf einem Bereich des Trägers 40 ausgebildete erste lichtemittierende Element 1 und ein auf einem anderen Bereich des Trägers 40 ausgebildetes zweites lichtemittierendes Element 3. Das erste lichtemittierende Element 1 umfasst die erste lichtemittierende Stapelschicht 14, die Licht mit einer ersten dominanten Wellenlänge emittiert, und die zweite lichtemittierende Stapelschicht 18, die ein zweites Licht mit der zweiten dominanten Wellenlänge emittiert, wobei die erste dominante Wellenlänge sich von der zweiten dominanten Wellenlänge unterscheidet. Das zweite lichtemittierende Element 3 umfasst eine dritte lichtemittierende Stapelschicht (nicht gezeigt), die ein drittes Licht mit einer dritten dominanten Wellenlänge emittiert. Die dritte dominante Wellenlänge kann sich von der ersten dominanten Wellenlänge und der zweiten dominanten Wellenlänge unterscheiden. Das erste Licht, das zweite Licht und das dritte Licht können vermischt werden, um ein gemischtes Licht zu erzeugen, das einen besseren Farbwiedergabeindex (CRI) aufweist, da das erste Licht, das zweite Licht und das dritte Licht unterschiedliche dominante Wellenlängen aufweisen, die unterschiedlichen Farben entsprechen. Beispielsweise ist das gemischte Licht weiß, das das erste Licht, das zweite Licht und das dritte Licht aufweist, die rot, grün bzw. blau sind. Bei einer anderen Ausführungsform kann das zweite lichtemittierende Element 3 ferner eine Wellenlängenwandelschicht (nicht gezeigt) auf diesem aufweisen, um das dritte Licht zu erzeugen, was ein kaltes, weißes Licht mit einer Farbtemperatur von etwa zwischen 5700 K und 6500 K ist. Das erste lichtemittierende Element 1 kann das erste Licht und das zweite Licht emittieren, bei denen sich die dominanten Wellenlängen unterscheiden. Das erste Licht, das zweite Licht und das dritte Licht können vermischt werden, um das gemischte Licht zu erzeugen, was ein warmes weißes Licht mit einer Farbtemperatur von ungefähr zwischen 2700 K und 3000 K ist, so dass der CRI der lichtemittierenden Vorrichtung 4 besser als bei einer herkömmlichen lichtemittierenden Vorrichtung ist, bei der das erste lichtemittierende Element nur eine dominante Wellenlänge aufweist. Der CRI der lichtemittierenden Vorrichtung 4 kann mindestens 80, vorzugsweise mindestens 90 betragen und der stark Rot-Index R9 beträgt mindestens 50. Das erste Licht und das zweite Licht können dieselbe Farbe, wie z.B. rot, aufweisen. Bei einer Ausführungsform umfasst die erste aktive Schicht 144 eine Mehrfachquantentopfstruktur mit einer Vielzahl von ersten Topfschichten und einer Vielzahl von ersten Barriereschichten, die abwechselnd auflaminiert sind und die zweite aktive Schicht 184 umfasst eine Mehrfachquantentopfstruktur mit einer Vielzahl von zweiten Topfschichten und einer Vielzahl von zweiten Barriereschichten, die abwechselnd auflaminiert sind. Das Material der ersten Topfschicht und der zweiten Topfschicht umfasst ein Material, das allgemein als InxGa1-xP oder InxGa1-xAs mit 0≤x≤1 ausgedrückt wird, und der Anteil an Indium, der als x indiziert ist, ist in der ersten Topfschicht größer als der Indiumanteil in der zweiten Topfschicht. Der Unterschied zwischen dem ersten Indiumanteil und dem zweiten Indiumanteil beträgt etwa 1 bis 6 %, vorzugsweise zwischen 1 bis 5 %. Der Unterschied zwischen der ersten dominanten Wellenlänge und der zweiten dominanten Wellenlänge kann etwa 5 nm bis 30 nm betragen, vorzugsweise zwischen etwa 10 nm und 20 nm. Bei dieser Ausführungsform kann beispielsweise die erste dominante Wellenlänge ungefähr 615 nm bis 623 nm betragen und die zweite dominante Wellenlänge kann ungefähr 605 nm bis 625 nm betragen.According to the 3 a light-emitting device 4 comprises a carrier 40, the first light-emitting element 1 formed on a region of the carrier 40, and a second light-emitting element 3 formed on another region of the carrier 40. The first light-emitting element 1 comprises the first light-emitting stack layer 14 emitting light at a first dominant wavelength and the second light-emitting stack layer 18 emitting a second light at the second dominant wavelength, wherein the first dominant wavelength is different from the second dominant wavelength. The second light-emitting element 3 comprises a third light-emitting stack layer (not shown) emitting a third light at a third dominant wavelength. The third dominant wavelength may be different from the first dominant wavelength and the second dominant wavelength. The first light, the second light, and the third light may be mixed to produce a mixed light having a better color rendering index (CRI) because the first light, the second light, and the third light have different dominant wavelengths corresponding to different colors. For example, the mixed light is white, which includes the first light, the second light, and the third light being red, green, and blue, respectively. In another embodiment, the second light-emitting element 3 may further have a wavelength conversion layer (not shown) thereon to produce the third light, which is a cool white light having a color temperature of approximately between 5700K and 6500K. The first light-emitting element 1 may emit the first light and the second light in which the dominant wavelengths differ. The first light, the second light, and the third light may be mixed to produce the mixed light, which is a warm white light with a color temperature of approximately between 2700 K and 3000 K, so that the CRI of the light emitting device 4 is better than a conventional light emitting device in which the first light emitting element has only one dominant wavelength. The CRI of the light emitting device 4 may be at least 80, preferably at least 90, and the strong red index R9 is at least 50. The first light and the second light may have the same color, such as red. In one embodiment, the first active layer 144 includes a multiple quantum well structure having a plurality of first well layers and a plurality of first barrier layers alternately laminated, and the second active layer 184 includes a multiple quantum well structure having a plurality of second well layers and a plurality of second barrier layers alternately laminated. The material of the first well layer and the second well layer comprises a material generally expressed as In x Ga 1-x P or In x Ga 1-x As with 0≤x≤1, and the proportion of indium indexed as x is greater in the first well layer than the indium proportion in the second well layer. The difference between the first indium proportion and the second indium proportion is about 1 to 6%, preferably between 1 to 5%. The difference between the first dominant wavelength and the second dominant wavelength may be about 5 nm to 30 nm, preferably between about 10 nm and 20 nm. For example, in this embodiment, the first dominant wavelength may be about 615 nm to 623 nm and the second dominant wavelength may be about 605 nm to 625 nm.

Der Träger 40 kann dem Aufwachsen und/oder Tragen der lichtemittierenden Elemente auf diesem dienen. Das Material des Trägers 40 umfasst ein isolierendes Material, wie Saphir, Diamant, Glas, Quarz, Acryl, ZnO oder AlN, oder ein leitendes Material, wie z.B. Cu, Al, diamantartiger Kohlenstoff (DLC), SiC, Metallmatrixverbundwerkstoffe (MMC), Keramikmatrixverbundwerkstoffe (CMC), Si, IP, ZnSe, GaAs, Ge, GaP, GaAsP, InP, LiGaO2 oder LiAlO2. Das Material des Trägers 40 zum Aufwachsen der lichtemittierenden Strukturen kann beispielsweise Saphir, GaAs oder SiC sein.The carrier 40 can serve for growing and/or carrying the light-emitting elements thereon. The material of the carrier 40 comprises an insulating material, such as sapphire, diamond, glass, quartz, acrylic, ZnO or AlN, or a conductive material material, such as Cu, Al, diamond-like carbon (DLC), SiC, metal matrix composites (MMC), ceramic matrix composites (CMC), Si, IP, ZnSe, GaAs, Ge, GaP, GaAsP, InP, LiGaO 2 or LiAlO 2 . The material of the carrier 40 for growing the light-emitting structures can be, for example, sapphire, GaAs or SiC.

Die 4 zeigt ein Schemadiagramm einer lichterzeugenden Vorrichtung 5. Die lichterzeugende Vorrichtung 5 umfasst die lichtemittierende Vorrichtung oder das lichtemittierende Element gemäß einem der vorstehenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die lichterzeugende Vorrichtung 5 kann eine Beleuchtungsvorrichtung sein, wie z.B. ein Straßenlicht, eine Lampe eines Fahrzeugt oder eine für Innenräume verwendete Beleuchtungsquelle. Die lichterzeugende Vorrichtung 5 kann auch eine Ampel oder ein Hinterleuchtungslampe eines Hinterleuchtungsmoduls einer LCD sein. Die lichterzeugende Vorrichtung 5 umfasst eine Lichtquelle 51, die eine der vorstehenden lichtemittierenden Vorrichtungen aufgreift, ein Stromversorgungssystem 52, das einen Strom an die Lichtquelle 51 liefert und ein Steuerelement 53, das das Stromversorgungssystem 52 steuert.The 4 shows a schematic diagram of a light generating device 5. The light generating device 5 comprises the light emitting device or the light emitting element according to any of the above embodiments of the present invention. The light generating device 5 may be a lighting device such as a street light, a lamp of a vehicle or a lighting source used for indoors. The light generating device 5 may also be a traffic light or a backlight lamp of a backlight module of an LCD. The light generating device 5 comprises a light source 51 which takes up one of the above light emitting devices, a power supply system 52 which supplies a power to the light source 51 and a control element 53 which controls the power supply system 52.

Die 5 zeigt ein Schemadiagramm eines Hinterleuchtungsmoduls 6. Das Hinterleuchtungsmodul 6 umfasst die lichterzeugende Vorrichtung 5 gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen und ein optisches Element 61. Das optische Element 61 kann das von der lichterzeugenden Vorrichtung 5 erzeugte Licht für eine LCD-Anwendung verarbeiten, wie z.B. das von der lichterzeugenden Vorrichtung 5 emittierte Licht streuen.The 5 shows a schematic diagram of a backlight module 6. The backlight module 6 comprises the light-generating device 5 according to one of the preceding embodiments and an optical element 61. The optical element 61 can process the light generated by the light-generating device 5 for an LCD application, such as scattering the light emitted by the light-generating device 5.

Claims (9)

Lichtemittierende Vorrichtung (4), mit: - einem Träger (40) mit einem ersten Bereich und einem vom ersten Bereich verschiedenen zweiten Bereich; - einem ersten lichtemittierenden Element (1) auf dem ersten Bereich des Trägers (40), das umfasst: - eine erste MQW-Struktur, die konfiguriert ist, um ein erstes Licht zu emittieren; und - eine zweite MQW-Struktur auf der ersten MQW-Struktur, wobei die zweite MQW-Struktur konfiguriert ist, um ein vom ersten Licht verschiedenes zweites Licht zu emittieren; - einem zweiten lichtemittierenden Element (3) auf dem zweiten Bereich des Trägers (40), umfassend eine lichtemittierende Stapelschicht, die konfiguriert ist, um ein drittes Licht zu emittieren; und - einer Wellenlängenwandelschicht auf dem zweiten lichtemittierenden Element (3).Light emitting device (4), comprising: - a carrier (40) having a first region and a second region different from the first region; - a first light emitting element (1) on the first region of the carrier (40), comprising: - a first MQW structure configured to emit a first light; and - a second MQW structure on the first MQW structure, the second MQW structure configured to emit a second light different from the first light; - a second light emitting element (3) on the second region of the carrier (40), comprising a light emitting stack layer configured to emit a third light; and - a wavelength conversion layer on the second light emitting element (3). Lichtemittierende Vorrichtung (4) nach Anspruch 1, wobei das erste Licht rot ist.Light emitting device (4) according to Claim 1 , with the first light being red. Lichtemittierende Vorrichtung (4) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste MQW-Struktur zwischen der zweiten MQW-Struktur und dem Träger (40) angeordnet ist.Light emitting device (4) according to Claim 1 or 2 , wherein the first MQW structure is arranged between the second MQW structure and the carrier (40). Lichtemittierende Vorrichtung (4) nach Anspruch 1, wobei das dritte Licht blau ist.Light emitting device (4) according to Claim 1 , with the third light being blue. Lichtemittierende Vorrichtung (4) nach Anspruch 1, wobei das erste lichtemittierende Element (1) eine dritte MQW-Struktur auf der zweiten MQW-Struktur aufweist.Light emitting device (4) according to Claim 1 , wherein the first light-emitting element (1) has a third MQW structure on the second MQW structure. Lichtemittierende Vorrichtung (4) nach Anspruch 1, wobei die lichtemittierende Vorrichtung (4) einen Farbwiedergabeindex von mindestens 90 aufweist.Light emitting device (4) according to Claim 1 , wherein the light-emitting device (4) has a color rendering index of at least 90. Lichtemittierende Vorrichtung (4) nach Anspruch 1, weiter mit einer ersten Verbindungsschicht (12) zwischen dem Träger (40) und der ersten MQW-Struktur.Light emitting device (4) according to Claim 1 , further comprising a first connecting layer (12) between the carrier (40) and the first MQW structure. Lichtemittierende Vorrichtung (4) nach Anspruch 1, wobei das erste lichtemittierende Element (1) eine zweite Verbindungsschicht oder eine Tunnelschicht (16) zwischen der ersten MQW-Struktur und der zweiten MQW-Struktur aufweist.Light emitting device (4) according to Claim 1 , wherein the first light-emitting element (1) has a second connection layer or a tunnel layer (16) between the first MQW structure and the second MQW structure. Lichtemittierende Vorrichtung (4) nach Anspruch 5, wobei die dritte MQW-Struktur ein viertes Licht emittiert, das vom ersten Licht und vom zweiten Licht verschieden ist.Light emitting device (4) according to Claim 5 , wherein the third MQW structure emits a fourth light that is different from the first light and the second light.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102593289B (en) * 2011-01-10 2015-05-20 晶元光电股份有限公司 Light-emitting element
US10396240B2 (en) * 2015-10-08 2019-08-27 Ostendo Technologies, Inc. III-nitride semiconductor light emitting device having amber-to-red light emission (>600 nm) and a method for making same
US11056434B2 (en) * 2017-01-26 2021-07-06 Epistar Corporation Semiconductor device having specified p-type dopant concentration profile
DE102017103856A1 (en) * 2017-02-24 2018-08-30 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelectronic semiconductor chip
CN113140657B (en) * 2021-05-13 2022-04-19 西安瑞芯光通信息科技有限公司 Ultraviolet LED epitaxial structure and preparation method thereof

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040217364A1 (en) 2003-05-01 2004-11-04 Cree Lighting Company, Inc. Multiple component solid state white light
KR20050000456A (en) 2003-06-24 2005-01-05 삼성전기주식회사 White light emitting device and method of producing the same
US20070069220A1 (en) 2005-09-27 2007-03-29 Oki Data Corporation Composite semiconductor light-emitting device
JP2008141118A (en) 2006-12-05 2008-06-19 Rohm Co Ltd Semiconductor white light emitting device
JP2009152297A (en) 2007-12-19 2009-07-09 Rohm Co Ltd Semiconductor light-emitting device

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11135838A (en) * 1997-10-20 1999-05-21 Ind Technol Res Inst White-color light-emitting diode and manufacture thereof
JP2000299493A (en) * 1999-04-15 2000-10-24 Daido Steel Co Ltd Semiconductor surface light emitting element
JP4140157B2 (en) * 1999-12-28 2008-08-27 東芝ライテック株式会社 Illumination light source and illumination device using light emitting diode
US6621211B1 (en) * 2000-05-15 2003-09-16 General Electric Company White light emitting phosphor blends for LED devices
JP2002176198A (en) * 2000-12-11 2002-06-21 Mitsubishi Cable Ind Ltd Multi-wavelength light emitting element
DE102004004765A1 (en) * 2004-01-29 2005-09-01 Rwe Space Solar Power Gmbh Active Zones Semiconductor Structure
CN100349306C (en) * 2004-08-27 2007-11-14 中国科学院半导体研究所 Blue light and yellow light quantum sink heap structure white light emitting diode and producing method
DE102004047763A1 (en) * 2004-09-30 2006-04-13 Osram Opto Semiconductors Gmbh Multiple LED array
JP4760082B2 (en) * 2005-03-25 2011-08-31 日亜化学工業株式会社 Light emitting device, phosphor for light emitting element, and method for manufacturing the same
DE102006051745B4 (en) * 2006-09-28 2024-02-08 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung LED semiconductor body and use of an LED semiconductor body
JP2010267571A (en) * 2009-05-18 2010-11-25 Toshiba Lighting & Technology Corp Lighting device
EP2367203A1 (en) * 2010-02-26 2011-09-21 Samsung LED Co., Ltd. Semiconductor light emitting device having multi-cell array and method for manufacturing the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040217364A1 (en) 2003-05-01 2004-11-04 Cree Lighting Company, Inc. Multiple component solid state white light
KR20050000456A (en) 2003-06-24 2005-01-05 삼성전기주식회사 White light emitting device and method of producing the same
US20070069220A1 (en) 2005-09-27 2007-03-29 Oki Data Corporation Composite semiconductor light-emitting device
JP2008141118A (en) 2006-12-05 2008-06-19 Rohm Co Ltd Semiconductor white light emitting device
JP2009152297A (en) 2007-12-19 2009-07-09 Rohm Co Ltd Semiconductor light-emitting device

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