TWI430480B - 發光裝置 - Google Patents

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TWI430480B
TWI430480B TW099129914A TW99129914A TWI430480B TW I430480 B TWI430480 B TW I430480B TW 099129914 A TW099129914 A TW 099129914A TW 99129914 A TW99129914 A TW 99129914A TW I430480 B TWI430480 B TW I430480B
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Toshiki Hikosaka
Takahiro Sato
Iwao Mitsuishi
Shinya Nunoue
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Toshiba Kk
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Description

發光裝置 相關申請案之交互參照

本申請案根據2009年12月22日申請之日本專利申請案第2009-290554號主張優先權,在此以參照方式將其併入。

文中所描述之實施例一般關於發光裝置。

白色發光二極體(LED)發光裝置經由組合螢光劑與諸如藍色LED之半導體發光元件而發射白光,已發展成為具有低電力消耗之小型發光裝置。

JP-A 2001-210874(已公開)討論一種組態,其中包括基板及預先置於基板下部面之螢光劑層的LED晶片安裝於導線架上,並將螢光劑塗佈於LED晶片表面。然而,該等組態之效率無法充分提升。而且,因為螢光劑層與晶粒接合黏著劑位於LED晶片與導線架之間,所以散熱不良;發光效率因熱產生而下降;及可靠性不利地下降。

儘管較高效率之發光裝置的需求增加,但經由習知技藝無法充分提升效率。

通常,依據一實施例,發光裝置包括半導體發光元件 、安裝構件、第一波長轉換層、第二波長轉換層及第一透明層。半導體發光元件發射第一光。半導體發光元件係置於安裝構件上。第一波長轉換層係位於半導體發光元件與安裝構件之間,並接觸安裝構件。第一波長轉換層吸收所發射之第一光,並發射具有較第一光之波長為長之波長的第二光。半導體發光元件係配置於第二波長轉換層的至少一部分與第一波長轉換層之間。第二波長轉換層吸收第一光,並發射具有較第一光之波長為長之波長的第三光。第一透明層係位於半導體發光元件與第二波長轉換層之間。第一光、第二光及第三光可透射第一透明層。

現在將參照圖式詳細描述本發明之示範實施例。

圖式為示意或概念性;各部分厚度及寬度之間的關係、各部分間尺寸比例等,並不必要與其實際值相同。而且,圖式間尺寸及比例可不同地描繪,甚至針對同一部分亦然。

在本申請案之說明書及圖式中,有關上述圖式所描述之類似元件係標示相同編號,並酌情省略詳細描述。

第一實施例

圖1為示意截面圖,描繪依據本發明第一實施例之發光裝置的組態。

圖2為示意截面圖,描繪用於依據本發明第一實施例 之發光裝置的半導體發光元件之組態;

如圖1中所描繪,依據本實施例之發光裝置210包括半導體發光元件10、安裝構件20、第一波長轉換層30、第二波長轉換層80及第一透明層60。

半導體發光元件10係置於安裝構件20上。第一波長轉換層30係位於半導體發光元件10與安裝構件20之間,並接觸安裝構件20。第一波長轉換層30吸收半導體發光元件10發射的第一光,並發射具有較第一光之波長為長之波長的第二光。換言之,第二光之波長帶較第一光之波長帶為長。例如,第二光之波長帶的最短波長較第一光之波長帶的最短波長為長。例如,第二光之波長帶的最長波長較第一光之波長帶的最長波長為長。例如,第二光之波長帶的最短波長較第一光之波長帶的最長波長為長。例如,第二光之峰值波長較第一光之峰值波長為長。

第二波長轉換層80係位於相對於第一波長轉換層30之半導體發光元件10側,吸收第一光。即,半導體發光元件10係配置於第二波長轉換層80的至少一部分與第一波長轉換層30之間。第二波長轉換層80發射具有較第一光之波長為長之波長的第三光。換言之,第三光之波長帶較第一光之波長帶為長。例如,第三光之波長帶的最短波長較第一光之波長帶的最短波長為長。例如,第三光之波長帶的最長波長較第一光之波長帶的最長波長為長。例如,第三光之波長帶的最短波長較第一光之波長帶的最長波長為長。例如,第三光之峰值波長較第一光之峰值波長為長。第三 光可具有實質上與第二光相同或與第二光不同之波長特性。第二波長轉換層80進一步吸收第二光;且因而從第二波長轉換層80發射之第三光具有與第一光及第二光均不同之波長特性。

第一透明層60位於半導體發光元件10與第二波長轉換層80之間,且第一光、第二光及第三光可透射第一透明層60。

如圖2中所描繪,半導體發光元件10包括堆疊結構體,其包括連續堆疊於基板90上之緩衝層101、n型接觸層102、發光層103、p型電子阻擋層104及p型接觸層105。緩衝層101可包括例如多晶GaN;及n型接觸層102可包括例如摻雜Si之GaN。發光層103可包括例如量子井結構,其中障蔽層及井層多重交替堆疊。障蔽層可包括例如GaN;及井層可包括例如InGaN。p型電子阻擋層104可包括例如AlGaN摻雜Mg。p型接觸層105可包括例如GaN摻雜Mg。

在此特定範例之半導體發光元件10的堆疊結構體中,n型接觸層102的一部分和發光層103的一部分、p型電子阻擋層104及p型接觸層105被移除;及n型接觸層102的一部分被暴露。進一步配置n側電極108以連接n型接觸層102;及進一步配置p側電極107以連接p型接觸層105。換言之,p側電極107位於p型半導體層(p型接觸層105)側之半導體發光元件10的第一主表面10a上,接觸p型半導體層(p型接觸層105)。n型半導體層(n型接觸層102)側之半導體發光元件10的第二主表面10b為相對於安裝構件20之側 的面。

半導體發光元件10的每一半導體層可包括氮化物半導體。換言之,半導體發光元件10可包括例如藍光發光二極體(LED)、藍紫光LED、紫光LED、紫外光LED等。然而,本發明之實施例並不侷限於此。任何半導體發光元件10均可使用。

在圖1中所描繪之本特定範例中,p側基板電極107e及n側基板電極108e係位於安裝構件20上。p側基板電極107e及n側基板電極108e分別經由p側互連107w及n側互連108w,而連接至半導體發光元件10之p側電極107及n側電極108。然而,上述描述為一範例;本發明之實施例並不侷限於此。半導體發光元件10及安裝構件20之電性連接的型式及配置的各式修改均是可能的。

在本特定範例中,儘管安裝構件20為具有杯狀組態之構件,其上安裝半導體發光元件10,但安裝構件20足以為其上可安裝半導體發光元件10之元件。安裝構件20之組態是任意的。安裝構件20可包括任何材料,諸如無機材料、有機材料等。

安裝構件20在半導體發光元件10側(第一波長轉換層30側)之面可為具有高反射率之面。例如,由Ag等製成之反射膜(未描繪)可位於半導體發光元件10側之安裝構件20的面上,即在安裝構件20之安裝面上(安裝半導體發光元件10之面)。

第一波長轉換層30可包括分散於第一樹脂32中之第一 波長轉換粒子31,其中第一波長轉換粒子31吸收第一光並發射第二光。

第一波長轉換粒子31可包括例如螢光劑微粒、氮化物半導體微粒等。氮化物半導體可包括AlxGayIn1-x-yN(0x1,0y1,x+y1)。對該等氮化物半導體而言,經由改變上述x及y之值,可改變所發射之光的波長。在上述氮化物半導體中,第三族元素之部分可以B、Tl等取代。而N之部分可以P、As、Sb、Bi等取代。

第一波長轉換粒子31並不侷限於一類材料,而是可包括二或更多類材料。

例如,矽氧基樹脂等可用做第一波長轉換層30之第一樹脂32。

第一波長轉換層30可具有將半導體發光元件10接合至安裝構件20之接合功能。換言之,具有接合功能之材料可用做第一樹脂32。因而,半導體發光元件10可固定至安裝構件20而不需配置個別接合劑;可抑制經由個別配置接合劑而造成發光效率之減少;並可簡化程序。

第二波長轉換層80可包括分散於第二樹脂(未描繪)中之第二波長轉換粒子(未描繪),其中第二波長轉換粒子吸收第一光並發射第三光。

第二波長轉換粒子並不侷限於一類材料,而是可包括二或更多類材料。

第二波長轉換粒子可包括例如螢光劑微粒、氮化物半導體微粒等。例如,矽氧基樹脂等可用做第二波長轉換層 80之第二樹脂。

第二波長轉換層80所發射第三光之發光特性(例如發光波長)可依據半導體發光元件10所發射第一光之發光特性(例如發光波長)及第一波長轉換層30所發射第二光之發光特性(例如發光波長)而適當地設定。

第三光之波長不長於第二光之波長。例如,若第一光為藍光,第二光可為黃光及第三光亦可為黃光。而且,例如若第一光為藍光,第二光可為紅光及第三光可為綠光。例如,若第一光為近紫外光,第二光可為黃光及第三光可為藍及綠光。

第一透明層60可包括第一光、第二光及第三光可透射之任何材料。換言之,接近半導體發光元件10之發光波長之波長,及更長之波長區中之波長的光實質上可透射第一透明層60。第一透明層60可包括例如任何有機材料等,諸如矽氧基樹脂。

透明樹脂層例如可配置做為第一透明層60,並具例如具有向上凸出之彎曲組態之外部表面(沿安裝構件20朝向半導體發光元件10之方向),以覆蓋半導體發光元件10。具有向上凸出組態之彎曲表面之截面的曲線可具有任何組態,諸如半圓弧狀組態、拋物線組態等。

在本特定範例中,第一透明層60之端部接觸安裝構件20。因而,經由配置第一透明層60以覆蓋半導體發光元件10,第一透明層60可保護半導體發光元件10;並可提升發光裝置210之可靠性。然而,本發明之實施例並不侷限於 此。在一些狀況下,第一透明層60之端部的至少一部分可配置遠離安裝構件20。

圖3為示意圖,描繪依據本發明之第一實施例的發光裝置作業。

如圖3中所描繪,半導體發光元件10之發光層103所發射的一部分第一光L1朝向p型半導體層側之第一主表面10a(上部面)前進,通過第一透明層60及第二波長轉換層80,並被擷取至發光裝置210外部。

當第一光L1朝向第一主表面10a前進,通過第一透明層60及進入第二波長轉換層80時,第二波長轉換層80吸收一部分第一光L1;發射具有波長較第一光L1之波長為長之波長特性的第三光L3;且第三光L3係發射至發光裝置210之外部。

此時,儘管於第二波長轉換層80發射第三光L3時,第二波長轉換層80中產生熱,但配置第一透明層60以覆蓋半導體發光元件10;且第二波長轉換層80設於其上。因此,儘管熱係由第二波長轉換層80產生,可抑制第二波長轉換層80與半導體發光元件10之間的熱傳導;可抑制半導體發光元件10之溫度上升;及可維持半導體發光元件10的高發光效率值。

第一光L1之一其他部分朝向n型半導體層(n型接觸層102)側之第二主表面10b(下部面)前進,並進入第一波長轉換層30。第一光L1於第一波長轉換層30中被吸收;且具有較第一光L1之波長為長之波長的波長特性之第二光L2 發射。

若未配置第一波長轉換層30,因從半導體發光元件10發射至安裝構件20側之第一光L1被安裝構件20反射,返回至半導體發光元件10內部,並不利地被特別是半導體發光元件10之發光層103再吸收,所以效率降低。

相反地,經由提供第一波長轉換層30,從半導體發光元件10發射至安裝構件20側之第一光L1被轉化為具有較第一光L1之波長為長之波長的第二光L2。因而,因為第二光L2之波長較第一光L1之波長為長,甚至若第二光L2被安裝構件20反射,返回至半導體發光元件10內部,並進入半導體發光元件10(特別是發光層103),第二光L2亦不輕易被半導體發光元件10(特別是發光層103)再吸收。因此,第二光L2輕易地從半導體發光元件10發射至外部;且損耗低。

當第一波長轉換層30發射第二光L2時,第一波長轉換層30中亦產生熱。此時,第一波長轉換層30接觸安裝構件20。因此,第一波長轉換層30之熱被有效地傳導至安裝構件20並被消散。因此,可抑制由於第一波長轉換層30之熱,半導體發光元件10的溫度增加;並可維持半導體發光元件10的高發光效率值。

在發光裝置210中,第一波長轉換層30位於半導體發光元件10之第二主表面10b側;及第二波長轉換層80位於第一主表面10a側。因而,第一波長轉換層30遠離第二波長轉換層80。因此,例如,抑制第二波長轉換層80發射之 第三光L3進入第一波長轉換層30及被再吸收。因而,亦提升發光效率。

因此,依據發光裝置210,可提供具高發光效率之發光裝置。

提供具不長於第二光L2波長之波長的第三光L3,提升了發光效率。換言之,若第二光L2之波長較第三光L3之波長為短,當第二光L2通過第二波長轉換層80時,第二光L2便被第二波長轉換層80吸收;且效率較低。然而,經由提供具不長於第二光L2波長之波長的第三光L3,便抑制第二波長轉換層80中第二光L2的吸收;且效率提升。

第一比較範例

圖4為示意截面圖,描繪第一比較範例之發光裝置組態。

在圖4所描繪之第一比較範例的發光裝置219a中,未配置第一透明層60;且第二波長轉換層80直接位於半導體發光元件10上。矽氧基透明晶粒接合材料層41(晶粒接合黏著劑)位於安裝構件20上;第一波長轉換層30位於其上;及半導體發光元件10進一步位於其上。此組態相應於JP-A 2001-210874(已公開)中討論之組態。

在第一比較範例之發光裝置219a中,因為第二波長轉換層80直接位於半導體發光元件10上,半導體發光元件10之溫度由於第二波長轉換層80產生之熱而上升。而且,因為矽氧基透明晶粒接合材料層41位於第一波長轉換層30與 安裝構件20之間,第二波長轉換層80產生之熱未輕易傳導至安裝構件20,且未輕易消散;此亦造成半導體發光元件10之溫度上升。因此,在第一比較範例之發光裝置219a中,半導體發光元件10之溫度上升;且發光效率降低。

第二比較範例

圖5為示意截面圖,描繪第二比較範例之發光裝置組態。

在圖5所描繪之第二比較範例之發光裝置219b中,矽氧基透明晶粒接合材料層41係位於安裝構件20與依據本實施例之發光裝置210的第一波長轉換層30之間。

儘管第一透明層60位於第二比較範例之發光裝置219b的半導體發光元件10上,以降低第二波長轉換層80產生之熱的效應,矽氧基透明晶粒接合材料層41係位於第一波長轉換層30與安裝構件20之間。因此,第二波長轉換層80產生之熱未輕易地經由安裝構件20而消散;且一如預期,半導體發光元件10之溫度上升。因此,在第二比較範例之同樣發光裝置219b中,半導體發光元件10之溫度上升;且發光效率降低。

第三比較範例

圖6為示意截面圖,描繪第三比較範例之發光裝置組態。

如圖6中所描繪,第一波長轉換層30未配置於第三比 較範例之發光裝置219c中。半導體發光元件10經由矽氧基透明晶粒接合材料層41而接合至安裝構件20。第二波長轉換層80c位於第一透明層60上。

在第三比較範例之發光裝置219c中,第一透明層60位於半導體發光元件10上。因此,第二波長轉換層80c產生之熱的效應降低。然而,由於未配置第一波長轉換層30,從半導體發光元件10發射至安裝構件20側之第一光L1,經安裝構件20反射,返回至半導體發光元件10內部,並由特別是半導體發光元件10之發光層103再吸收;且效率降低。

第四比較範例

圖7為示意截面圖,描繪第四比較範例之發光裝置的組態。

在圖7所描繪之第四比較範例的發光裝置219d中,未配置第一波長轉換層30,同時矽氧基透明晶粒接合材料層41位於半導體發光元件10與安裝構件20之間。亦配置第一透明層60及第二波長轉換層80。內波長轉換層80d位於第一透明層60內側;內透明層60d位於內波長轉換層80d與半導體發光元件10之間。

在具有該等組態之發光裝置219d中,內波長轉換層80d配置鄰近第二波長轉換層80。因此,第二波長轉換層80發射之第三光L3輕易地被內波長轉換層80d吸收。儘管因內波長轉換層80d直接被來自半導體發光元件10之第一 光L1激勵而於內波長轉換層80d中有效率地發射光,外側之第二波長轉換層80可直接被來自半導體發光元件10之第一光L1激勵,並可被內波長轉換層80d反射或散射之第一光L1激勵。因此,第二波長轉換層80之發光效率隨著因內波長轉換層80d反射或散射而發生損失之量而降低。因此,發光效率降低。

此外,若發光裝置219d中未配置第一波長轉換層30。因此,從半導體發光元件10發射朝向安裝構件20之第一光L1,便被安裝構件20反射,再次進入半導體發光元件10,並由於特別是半導體發光元件10之發光層103再吸收而損失;且發光效率降低。

相反地,因為第一波長轉換層30將第一光L1轉化為具有較第一光L1之波長為長之波長的第二光L2,所以發光裝置210可抑制由於光被安裝構件20反射,返回至半導體發光元件10之內部,而被半導體發光元件10之發光層103再吸收之效率降低。而且,因為第一波長轉換層30接觸安裝構件20,所以散熱良好;並可抑制因熱之效率降低。

而且,經由於第二波長轉換層80與半導體發光元件10之間配置第一透明層60,可抑制因第二波長轉換層80之波長轉換期間產生熱之半導體發光元件10的溫度上升;並可抑制因半導體發光元件10的溫度上升之發光效率降低。經由將第一波長轉換層30配置於半導體發光元件10下側,及將第二波長轉換層80配置於半導體發光元件10上側,第一波長轉換層30及第二波長轉換層80彼此遠離。因此,例如 可抑制第二波長轉換層80發射之第三光L3進入第一波長轉換層30及被再吸收。因而,發光效率提升。

而且,經由將第一透明層60配置於第二波長轉換層80與半導體發光元件10之間,可輕易地調整第二波長轉換層80之膜厚度;並可經由最佳地調整膜厚度,而可抑制第二波長轉換層80中第二光L2的再吸收。因而,可獲得具有高發光效率之發光裝置。

可配置第二波長轉換層80之端部,例如用以接觸安裝構件20。因而,可有效率地將第二波長轉換層80產生之熱傳導至安裝構件20;可進一步降低半導體發光元件10之溫度上升;可提升半導體發光元件10之發光效率;及進一步提升發光裝置210之效率。

然而,本發明之實施例並不侷限於此。若第二波長轉換層80產生之熱不多,若半導體發光元件10之溫度不輕易地上升,若當半導體發光元件10之溫度上升時,發光效率並不輕易地降低等,第二波長轉換層80之端部的至少一部分可配置而遠離安裝構件20。

第一透明層60可包括具氣體(包括空氣)之層。因而,第二波長轉換層80產生之熱並不輕易地傳導至半導體發光元件10;且效率提升。若第一透明層60為氣體(包括空氣)層,例如,第二波長轉換層80可使用晶粒等予以形成,使得第二波長轉換層80維持其本身形狀;且所形成之第二波長轉換層80可配置於半導體發光元件10上,以覆蓋半導體發光元件10。

經由多重配置波長轉換層,諸如第一波長轉換層30及第二波長轉換層80,便較易控制發光裝置210發射之光的波長特性;且其較易體現具高色彩還原之所需發光。

如上述,在依據本實施例之發光裝置210中,希望第三光L3之波長帶不比第二光L2之波長帶為長。例如,第三光L3之波長帶的最短波長不比第二光L2之波長帶的最短波長為長。例如,第三光L3之波長帶的最長波長不比第二光L2之波長帶的最長波長為長。例如,第三光L3之波長帶的最長波長可等於或小於第二光L2之波長帶的最短波長。

例如,若從半導體發光元件10發射之第一光L1為具有藍色區之發光峰值的光,第一波長轉換層30便發射黃色第二光L2(例如螢光);且第二波長轉換層80亦發射黃色第三光L3。因而,發光裝置210可發射白光。

而且,若從半導體發光元件10發射之第一光L1為具有藍色區之發光峰值的光,第一波長轉換層30便發射紅色第二光L2(例如螢光);且第二波長轉換層80發射綠色第三光L3。因而,發光裝置210發射紅色、綠色及藍色之三色的光,並可發射白光。

若從半導體發光元件10發射之第一光L1為具有近紫外區之發光峰值的光,第一波長轉換層30便發射紅色第二光L2(例如螢光);且第二波長轉換層80可發射綠色及藍色第三光L3。因而,發光裝置210發射紅色、綠色及藍色之三色的光,並可發射白光。

因此,例如黃色螢光劑可用做第一波長轉換層30之第 一波長轉換粒子31;且黃色螢光劑亦可用於第二波長轉換層80。而且,例如紅色螢光劑可用做第一波長轉換層30之第一波長轉換粒子31;及綠色螢光劑可用做第二波長轉換層80之第二波長轉換粒子。而且,紅色螢光劑可用做第一波長轉換層30之第一波長轉換粒子31;及藍色螢光劑及綠色螢光劑兩類可用做第二波長轉換層80之第二波長轉換粒子。

然而,上述描述為若發光裝置210發射白光之組態範例。第一光L1、第二光L2及第三光L3之發光特性的組合是任意的。第一光L1、第二光L2及第三光L3之發光特性可依據發光裝置發射之光的規格而適當地設定。

例如,在本實施例中,紅色螢光劑層、黃色螢光劑層、綠色螢光劑層及藍色螢光劑層之任一項可用於第一波長轉換層30及第二波長轉換層80。

紅色螢光劑層可發射例如600nm至780nm之波長區的光。黃色螢光劑層可發射例如550nm至590nm之波長區的光。綠色螢光劑層可發射例如475nm至520nm之波長區的光。藍色螢光劑層可發射例如430nm至475nm之波長區的光。

紅色螢光劑層可包含例如CaAlSiN3:Eu之氮化物基螢光劑或賽隆基螢光劑。尤其,若使用賽隆基螢光劑,便有利的使用 (M1-x,Rx)a1AlSib1Oc1Nd1 組成式(1)其中M為至少一類金屬元件,不包括Si及Al,特別希望M 為選自Ca及Sr之至少之一;R為發光中心元素,特別希望R為Eu;而x、a1、b1、c1及d1滿足下列關係:0<x1,0.6<a1<0.95,2<b1<3.9,0.25<c1<0.45及4<d1<5.7。

經由使用組成式(1)之賽隆基螢光劑,可改善波長轉換效率之溫度特性;並可進一步提升高電流密度區中效率。

黃色螢光劑層可包含例如(Sr,Ca,Ba)2SiO4:Eu之矽酸鹽基螢光劑。

綠色螢光劑層可包含例如(Ba,Ca,Mg)10(PO4)6.Cl2:Eu之鹵化磷酸鹽基螢光劑或賽隆基螢光劑。尤其,若使用賽隆基螢光劑,有利的使用(M1-x,Rx)a2AlSib2Oc2Nd2 組成式(2)其中M為至少一類金屬元件,不包括Si及Al,特別希望M為選自Ca及Sr之至少之一;R為發光中心元素,特別希望R為Eu;而x、a2、b2、c2及d2滿足下列關係:0<x1,0.93<a2<1.3,4.0<b2<5.8,0.6<c2<1及6<d2<11。經由使用組成式(2)之賽隆基螢光劑,可改善波長轉換效率之溫度特性;並可進一步提升高電流密度區中效率。

藍色螢光劑層可包含例如BaMgAl10O17:Eu之氧化物基螢光劑。

只要是接近半導體發光元件10所發射第一光L1之發光波長的波長及較其為長之波長區的波長實質上可透射之樹脂,不管任何類型之樹脂均可用做第一波長轉換層30及第二波長轉換層80中所用之樹脂(第一樹脂32及第二樹脂) 。該等樹脂包括例如矽氧樹脂、環氧樹脂、具環氧基之聚二甲矽氧烷衍生物、氧雜環丁烷樹脂、丙烯酸樹脂、環烯樹脂、尿素樹脂、碳氟化合物樹脂、聚醯亞胺樹脂等。

第二波長轉換層80可具有一種組態,其中堆疊具有不同發光波長之螢光劑層。在此狀況下,有利的堆疊多重螢光劑層,使得具有較長波長之螢光劑層經配置較具有較短波長之螢光劑層更朝向半導體發光元件10側。

有利的在第二波長轉換層80之外側(相對於半導體發光元件10之側)進一步提供另一透明層。經由提供另一透明層,擷取至外部之光的比例增加;且效率進一步提升。換言之,由於螢光劑粒子之凹處及凸出,發生於第二波長轉換層80與外部介質(例如空氣)之間交接處的反射及散射被抑制;第二波長轉換層80之再吸收降低;擷取至外部之光的比例增加;及效率降低。而且,經由提供另一透明層,可提升可靠性。

另一透明層可從具有不同折射率之多重層形成。在此狀況下,有利的堆疊各層,使得從第二波長轉換層80側朝向外部之其折射率降低。因此,抑制第二波長轉換層80與外部介質(例如空氣)之間交接處的反射及散射;且效率提升。

希望第一波長轉換粒子31之粒子尺寸不小於1微米(μm)及不大於50μm。若第一波長轉換粒子31之粒子尺寸不小於1μm及不大於50μm,第一波長轉換層30之波長轉換效率提升;且發光效率提升。若第一波長轉換粒子31之 粒子尺寸小於1μm,第一波長轉換層30中第一光L1之吸收指數降低;且發光效率輕易地降低。若第一波長轉換粒子31之粒子尺寸大於50μm,散熱不良;且發光效率降低。在一些狀況下,第一波長轉換層30之接合強度降低;且發光裝置之可靠性惡化。

選自第一波長轉換層30及第二波長轉換層80之至少之一可包括多重層。例如,第二波長轉換層80可包括例如含綠色螢光劑之綠色螢光劑層,及堆疊於綠色螢光劑層上之含藍色螢光劑之藍色螢光劑層。第二波長轉換層80可進一步包括位於上述綠色螢光劑層與上述藍色螢光劑層之間之另一透明層。因而,可進一步提升光學特性及製造容易性。

第一範例

現在將描述相較於比較範例之依據本實施例之第一範例的發光裝置特性。第一範例之發光裝置210a為一範例,其中從半導體發光元件10發射之第一光L1為藍光,而從第一波長轉換層30及第二波長轉換層80發射之光(第二光L2及第三光L3)均為黃光。

第一範例之發光裝置210a具有類似於圖1中所描繪之發光裝置210之組態的組態。發光裝置210a建構如下。

由AIN製成之安裝基板被用做安裝構件20。換言之,經由塑造AIN材料而建構安裝構件20。

另一方面,具有包括InGaN合成半導體之發光層103的 藍色LED晶片被用做半導體發光元件10。半導體發光元件10之發光波長(第一光L1之波長)峰值為450nm(奈米)。

第一波長轉換層30係形成於安裝構件20之安裝面上。具有560nm發光峰值之矽酸鹽基黃色螢光劑(具有(Sr,Ca,Ba)2SiO4:Eu成分)被用做第一波長轉換層30之第一波長轉換粒子31。矽氧基透明晶粒接合材料被用做第一樹脂32。具有約10μm粒子尺寸之第一波長轉換粒子31被分散於具50wt%(重量百分比)濃度的第一樹脂32中,接著被塗布於安裝構件20之安裝面,以形成第一波長轉換層30。

半導體發光元件10被接合至安裝構件20,並經由將半導體發光元件10置於第一波長轉換層30上及乾燥第一波長轉換層30而予固定。其次,安裝構件20之p側基板電極107e及n側基板電極108e經由p側互連107w及n側互連108w,分別電性連接至半導體發光元件10之p側電極107及n側電極108。

接著,形成第一透明層60之矽氧樹脂層係形成於半導體發光元件10上。換言之,分配器係用於塗布矽氧樹脂以覆蓋半導體發光元件10,同時在大氣壓力下於周圍空氣中將安裝構件20加熱至150℃溫度。頂點部分之矽氧樹脂厚度相對於端面厚度之比例實質上為1:1;且矽氧樹脂係塗布於向上凸出之彎曲組態。接著,矽氧樹脂於大氣壓力下以150℃乾燥達60分鐘;並形成第一透明層60。

另一方面,形成第二波長轉換層80之黃色螢光劑色散樹脂係經由將矽酸鹽基黃色螢光劑(具有(Sr,Ca,Ba)2SiO4:Eu之成分)分散於矽氧基透明樹脂而予準備。使用分配器塗布黃色螢光劑色散樹脂以覆蓋整個第一透明層60,同時在大氣壓力下於周圍空氣中將安裝構件20加熱至150℃溫度。黃色螢光劑色散樹脂之膜厚度實質上是均勻的;且黃色螢光劑色散樹脂之組態具有向上凸出之彎曲組態,以符合第一透明層60之組態。其次,黃色螢光劑色散樹脂於大氣壓力下以150℃乾燥達60分鐘;並形成第二波長轉換層80。頂點部分之第二波長轉換層80厚度相對於端面厚度之比例實質上為1:1。

因此,建構第一範例之發光裝置210a。

測量發光裝置210a之發光特性。當以20mA之電流驅動時,發光效率為84.9(lm/W);並獲得高效率。

另一方面,建構圖5中所描繪之第二比較範例的發光裝置219b。換言之,矽氧基透明晶粒接合材料層41位於安裝構件20之安裝面上;第一波長轉換層30形成於其上;及半導體發光元件10被置於其上。當以20mA之電流驅動時,具有該等組態之發光裝置219b的發光效率為83.8(lm/W);且效率低於第一範例之發光裝置210a的效率。

建構圖6中所描繪之第三比較範例的發光裝置219c。換言之,矽氧基透明晶粒接合材料層41位於安裝構件20之安裝面上;半導體發光元件10設於其上;並在實施電性連接之後,形成第一透明層60及第二波長轉換層80c。此時 ,調整發光裝置219c之第二波長轉換層80c的規格,使得發光裝置219c之發光顏色匹配第一範例之發光裝置210a的發光顏色。換言之,發光裝置219c之第二波長轉換層80c的厚度,較第一範例之發光裝置210a之第二波長轉換層80的厚度為厚。當經由20mA之電流驅動時,具有該等組態之發光裝置219c的發光效率為80.7(lm/W);且效率低於第二比較範例之效率。

因此,依據本實施例,可配置具有高發光效率之發光裝置。

第一範例之發光裝置210a,第二比較範例之發光裝置219b及第三比較範例之發光裝置219c之發光顏色的色度座標為(0.34,0.35)。每一該些發光裝置之發光顏色為白光。依據第一範例之發光裝置210a,配置發射白光並具有高效率之發光裝置。

因為圖4中所描繪之第一比較範例的發光裝置219a中未配置第一透明層60,第二波長轉換層80產生之熱造成半導體發光元件10之溫度上升;且半導體發光元件10之發光效率降低。而且,難以調整第二波長轉換層80之膜厚度;第二波長轉換層80中再吸收增加;發光效率降低;並發生亮度波動及不均勻顏色。因此,認為該等組態具有較第二比較範例為低之效率。

第二實施例

圖8為示意截面圖,描繪依據本發明之第二實施例的 發光裝置組態。

如圖8中所描繪,依據第二實施例之發光裝置220進一步包括第二透明層40。第二透明層40位於半導體發光元件10與第一波長轉換層30之間,並接觸半導體發光元件10及第一波長轉換層30。第一光L1及第二光L2可透射第二透明層40。

第二透明層40可包括第一及第二光可透射的任何材料。換言之,接近半導體發光元件10之發光波長之波長,及更長之波長區中之波長的光實質上可透射第二透明層40。第二透明層40可包括例如任何有機材料等,諸如矽氧基樹脂,及任何無機材料,包括諸如SiO2之氧化物、諸如SiN之氮化物及諸如SiON之氮氧化合物。

經由提供依據本實施例之發光裝置220中第二透明層40,安裝構件20反射之光直接從外部發射,而未返回至半導體發光元件10;且光擷取效率進一步提升。

圖9為示意圖,描繪依據本發明之第二實施例的發光裝置作業。

如圖9中所描繪,第一波長轉換層30發射之第二光L2在入射半導體發光元件10之前,進入第二透明層40。接著,第二光L2傳播通過第二透明層40,並從第二透明層40之側面擷取至外部環境。

例如,經由第二透明層40與半導體發光元件10之第二透明層40側的第二主表面10b之間交接處,及第二透明層40與第一波長轉換層30之間交接處反射,或經由第二透明 層40與第二主表面10b之間交接處,及第一波長轉換層30與安裝構件20之間交接處反射,第二光L2傳播通過第二透明層40。

因而,第二光L2實質上未進入半導體發光元件10之內部(特別是發光層103);並抑制因半導體發光元件10之內部(特別是發光層103)吸收第二光L2之損失。因而,效率進一步提升。

從半導體發光元件10發射之第一光L1亦可傳播通過第二透明層40,並從第二透明層40之側面擷取至外部環境。

例如,經由第二透明層40與半導體發光元件10之第二透明層40側的第二主表面10b之間交接處,及第二透明層40與第一波長轉換層30之間交接處反射,或經由第二透明層40與第二主表面10b之間交接處,及第一波長轉換層30與安裝構件20之間交接處反射,第一光L1傳播通過第二透明層40。

因而,第一光L1實質上未從安裝構件20側進入半導體發光元件10之內部(特別是發光層103);並抑制因半導體發光元件10之內部(特別是發光層103)吸收第一光L1之損失。因而,效率提升。

為促進第一光L1及第二光L2傳播通過第二透明層40之內部,希望適當地設定第二透明層40、第一波長轉換層30及半導體發光元件10(特別是第二透明層40側部分)之折射率。

換言之,希望半導體發光元件10接觸第二透明層40之 部分(即第二主表面10b側之部分,及本特定範例中之基板90)的折射率(第一折射率n1),高於第二透明層40之折射率(第二折射率n2)。希望第一波長轉換層30接觸第二透明層40之部分的折射率(第三折射率n3)不高於第二透明層40之折射率(第二折射率n2)。換言之,希望n3n2<n1。

經由設定第一折射率n1高於第二折射率n2,從第二透明層40朝向半導體發光元件10前進之第二光L2可有效率地反射至第二透明層40側。而且,進入第二透明層40之第一光L1可有效率地傳播通過第二透明層40。

經由設定第三折射率n3不高於第二折射率n2,第二光L2有效率地從第一波長轉換層30進入第二透明層40。而且,從第二透明層40朝向第一波長轉換層30前進之第二光L2,可被第二透明層40與第一波長轉換層30之間交接處反射;且第二光L2可有效率地傳播通過第二透明層40。

若第三折射率n3等於第二折射率n2,從第二透明層40朝向第一波長轉換層30前進之第一光L1,無損失地通過第二透明層40與第一波長轉換層30之間交接處;且第一波長轉換層30有效率地發射第二光L2。而且,經由第一波長轉換層30側安裝構件20面反射之第二光L2,可有效率地進入第二透明層40;且第二光L2可有效率地傳播通過第二透明層40。而且,進入第二透明層40之第一光L1可有效率地傳播通過第二透明層40。

例如,在本特定範例中,藍寶石被用做基板90,其為 半導體發光元件10接觸第二透明層40側(第二主表面10b側)之部分。在此狀況下,第一折射率n1為約1.8。若半導體發光元件10接觸第二透明層40側(第二主表面10b側)之部分為n型接觸層102(例如GaN層),第一折射率n1為約2.5。

另一方面,矽氧基樹脂例如可用做第二透明層40;且第二折射率n2可為約1.5。第一波長轉換層30可包括分散於第一樹脂32之第一波長轉換粒子31;矽氧基樹脂可用做第一樹脂32;且第三折射率n3為約1.4。因此,可體現n3n2<n1之關係。

經由設定折射率為該等關係,第一光L1及第二光L2經第二透明層40之半導體發光元件10側的交接處及第二透明層40之第一波長轉換層30側的交接處有效率地反射(例如歷經全內部反射)。因而,第一光L1及第二光L2可有效率地傳播通過第二透明層40;該光可發射至外部而不進入半導體發光元件10;光擷取效率可提升;且效率可提升。

因此,經由控制第一折射率n1、第二折射率n2及第三折射率n3之間相互關係,效率進一步提升。

若為同樣發光裝置220,第一波長轉換層30接觸安裝構件20;且第一波長轉換層30產生之熱有效率地傳導通過安裝構件20並消散。

第二範例

依據第二實施例之第二範例的發光裝置220a具有一組 態,類似於圖8中所描繪之發光裝置220的組態。第二範例之發光裝置220a為一範例,其中從半導體發光元件10發射之第一光L1為藍光,及從第一波長轉換層30及第二波長轉換層80發射之光(第二光L2及第三光L3)均為黃光。發光裝置220a建構如下。

類似於第一範例,以AIN製成之安裝基板被用做安裝構件20,而具有包括InGaN合成半導體(具有450nm發光波長峰值)之發光層103的藍色LED晶片被用做半導體發光元件10。

首先,第二透明層40係形成於半導體發光元件10之下部面(第二主表面10b)上。透明矽氧樹脂被用做第二透明層40。換言之,經由將矽氧樹脂塗布於半導體發光元件10之下部面(第二主表面10b)上,並於大氣壓力下以150℃乾燥矽氧樹脂達10分鐘至90分鐘,而獲得第二透明層40。矽氧樹脂之折射率(第二折射率n2)為1.54,其高於下列描述之第一波長轉換層30的1.41折射率(第三折射率n3),及低於半導體發光元件10之基板90的1.78折射率(第一折射率n1)。

另一方面,類似於第一範例,第一波長轉換層30係形成於安裝構件20的安裝面上。接著,具有第二透明層40並位於其上之半導體發光元件10被置於第一波長轉換層30上;乾燥第一波長轉換層30;且半導體發光元件10被接合至安裝構件20,並經由第一波長轉換層30固定。

其次,類似於第一範例,實施電性連接;形成第一透 明層60及第二波長轉換層80;並建構第二範例之發光裝置220a。

測量發光裝置220a之發光特性。當以20mA電流驅動時,發光效率為87.7(lm/W);且效率高於第一範例之發光裝置210a之效率。

因此,依據本實施例,可配置具有高發光效率之發光裝置。

第二範例之發光裝置220a之發光顏色的色度座標亦為(0.34,0.35);且發光裝置220a之發光顏色為白光。

第三範例

依據第二實施例之第三範例的發光裝置220b具有一組態,類似於圖8中所描繪之發光裝置220的組態。然而,第三範例之發光裝置220b為一範例,其中從半導體發光元件10發射之第一光L1為藍光;從第一波長轉換層30發射之第二光L2為紅光;及從第二波長轉換層80發射之第三光L3為綠光。

發光裝置220b建構如下。

以矽氧樹脂製成之第二透明層40經由類似於第二範例之方法而形成於半導體發光元件10之下部面(第二主表面10b)上。

另一方面,第一波長轉換層30係形成於安裝構件20之安裝面上。賽隆基紅色螢光劑(具有Sr2Si7Al3ON13:Eu2+之成分)具有620nm發光峰值,被用做第一波長轉換層30 之第一波長轉換粒子31;且矽氧基透明晶粒接合材料被用做第一樹脂32。第一波長轉換層30係經由將第一波長轉換粒子31分散於具50wt%(重量百分比)濃度之第一樹脂32,並將第一樹脂32塗布於安裝構件20之安裝面上而予形成。接著,半導體發光元件10被接合至安裝構件20並經由類似於第一範例之方法而被固定;且p側基板電極107e及n側基板電極108e經由p側互連107w及n側互連108w而分別電性連接至半導體發光元件10之p側電極107及n側電極108。

其次,在經由類似於第二範例之方法而於半導體發光元件10上形成第一透明層60之後,於第一透明層60上形成綠色第二波長轉換層80。換言之,用於形成第二波長轉換層80之綠色螢光劑色散樹脂係經由將具有520nm發光峰值之賽隆基綠色螢光劑(具有Sr3Si13Al3O2N21:Eu2+之成分)分散於矽氧基透明樹脂中而予準備。接著,經由類似於第二範例之方法,塗布綠色螢光劑色散樹脂以覆蓋第一透明層60。綠色螢光劑色散樹脂之膜厚度實質上是均勻的;且綠色螢光劑色散樹脂之組態為向上凸出之彎曲組態,以符合第一透明層60之組態。其次,第二波長轉換層80係經由在大氣壓力下以150℃乾燥綠色螢光劑色散樹脂達60分鐘而予形成。在此同樣狀況下,頂點部分之第二波長轉換層80的厚度相對於端面的厚度比例實質上為1:1。

因此,建構第三範例之發光裝置220b。

另一方面,圖7中所描繪之第四比較範例的發光裝置219d建構如下。換言之,於使用矽氧基透明晶粒接合材料 層41將半導體發光元件10安裝於安裝構件20上之後,實施電性連接;經由使用類似於第一透明層60之方法形成透明矽氧樹脂而形成內透明層60d。其次,使用類似於第二波長轉換層80之方法,經由形成包含賽隆基紅色螢光劑(具有Sr2Si7Al3ON13:Eu2+之成分)之紅色螢光劑層而形成內波長轉換層80d,以覆蓋內透明層60d。其次,經由類似於第三範例之方法,形成第一透明層60以覆蓋內波長轉換層80d;並經由形成包含賽隆基綠色螢光劑(具有Sr3Si13Al3O2N21:Eu2+之成分)之綠色螢光劑層而形成第二波長轉換層80,以覆蓋第一透明層60。因此,建構發光裝置219d。

換言之,類似於第三範例之發光裝置220b中第二透明層40之透明矽氧樹脂的透明矽氧樹脂被用做第四比較範例之發光裝置219d的內透明層60d。類似於第三範例之發光裝置220b中第一波長轉換層30之材料的材料被用做第四比較範例之發光裝置219d的內波長轉換層80d;且內波長轉換層80d為包含賽隆基紅色螢光劑(具有Sr2Si7Al3ON13:Eu2+之成分)之紅色螢光劑層。

與第三範例之發光裝置220b中第一透明層60相同材料被用做第四比較範例之發光裝置219d的第一透明層60。類似於第三範例之發光裝置220b之第二波長轉換層80中包含賽隆基綠色螢光劑(具有Sr3Si13Al3O2N21:Eu2+之成分)的綠色螢光劑層,被用做第四比較範例之發光裝置219d的第二波長轉換層80。

評估諸如上述之第三範例的發光裝置220b及第四比較範例的發光裝置219d之光學特性。

發光裝置220b及發光裝置219d之發光顏色的色度座標為(0.34,0.35);且二者發光裝置均發射白光。

當以20mA之電流驅動時,第三範例之發光裝置220b具有69.4(lm/W)之發光效率;並獲得高效率。

另一方面,當以20mA之電流驅動時,第四比較範例之發光裝置219d具有60.1(lm/W)之發光效率;且效率低。

若為第四比較範例之發光裝置219d,便將內波長轉換層80d之紅色螢光劑層配置鄰近第二波長轉換層80之綠色螢光劑層。因此,第二波長轉換層80發射之綠色螢光的第三光L3,輕易地於內波長轉換層80d中被吸收。儘管內波長轉換層80d經由來自半導體發光元件10之第一光L1直接激勵,並可有效率地發光,外側之第二波長轉換層80係由來自半導體發光元件10之第一光L1及內波長轉換層80d反射或散射之第一光L1直接激勵。因此,第二波長轉換層80的發光效率隨著由於內波長轉換層80d反射或散射而發生之損失量而降低。因而,咸信效率降低。而且,若為發光裝置219d,便不配置第一波長轉換層30。因此,從半導體發光元件10朝向安裝構件20發射之第一光L1,被安裝構件20反射,並再次進入半導體發光元件10;因第一光L1被特別是半導體發光元件10之發光層103再吸收而發生損失;且效率降低。

另一方面,在其中配置第二透明層40之第三範例的發光裝置220b中,紅色第一波長轉換層30發射之第二光L2(紅光)並未進入半導體發光元件10內部,傳播通過第二透明層40,並被直接擷取至外部;抑制了因特別是半導體發光元件10之發光層103的再吸收損失;抑制了因再吸收產生之熱;且效率提升。

在第三範例之發光裝置220b中,第一波長轉換層30之紅色螢光劑層位於半導體發光元件10與安裝構件20之間;且第一波長轉換層30配置遠離第二波長轉換層80之綠色螢光劑層。因此,第二波長轉換層80發射之綠色螢光的第三光L3實質上未抵達第一波長轉換層30。因而,第二波長轉換層80發射之綠色第三光L3的較大部分被發射外部,而未於第一波長轉換層30及半導體發光元件10中被吸收;並獲得高效率。

因此,依據本實施例之發光裝置220的形成可應用於第三範例之發光裝置220b,以提供具有高色彩還原並具高效率發射白光之發光裝置。

第三實施例

圖10A、圖10B及圖10C為示意截面圖,描繪依據本發明之第三實施例之發光裝置組態。

在依據圖10A中所描繪之本實施例的發光裝置214中,移除半導體發光元件10之基板90(及緩衝層101);半導體發光元件10之n型半導體層(n型接觸層102)接觸第二 透明層40;且第一波長轉換層30位於第二透明層40與安裝構件20之間。因此,半導體發光元件10充分用於依據本發明之實施例的發光裝置中,而例如具有包括位於n型半導體層(例如n型接觸層102)與p型半導體層(p型接觸層105)之間之發光層103組態;而例如基板90等可視需要省略。

在同樣發光裝置214中,經由提供第二波長轉換層80、第一透明層60及第一波長轉換層30,效率提升。在本特定範例中,經由提供第二透明層40,效率進一步提升。

第二透明層40可從發光裝置214之組態省略。在此狀況下,半導體發光元件10之n型半導體層(n型接觸層102)接觸第一波長轉換層30。

在依據圖10B中所描繪之本實施例的另一發光裝置215中,半導體發光元件10安裝於安裝構件20上,使得半導體發光元件10之p側電極107及n側電極108與安裝構件20相對。換言之,半導體發光元件10之p型半導體層(p型接觸層105)側的第一主表面10a與安裝構件20相對。半導體發光元件10之p側電極107經由p側凸起107b而電性連接至安裝構件20之p側基板電極107e;且半導體發光元件10之n側電極108經由n側凸起108b而電性連接至安裝構件20之n側基板電極108e。

在依據圖10C中所描繪之本實施例的另一發光裝置216中,移除半導體發光元件10之基板90(及緩衝層101),且半導體發光元件10安裝於安裝構件20上,使得半導體發 光元件10之p側電極107及n側電極108與安裝構件20相對。

在同樣發光裝置215及216中,經由提供第二波長轉換層80、第一透明層60及第一波長轉換層30而效率提升。在該些特定範例中,經由提供第二透明層40,效率進一步提升。

優點在於使用覆晶結構的發光裝置215及216,其中因為線路(p側互連107w及n側互連108w)是不必要的,且由於第一透明層60中應力等而發生線路之破損缺陷等並未發生,所以可提升發光裝置之可靠性。

第二透明層40可從發光裝置215及216之結構省略。在此狀況下,半導體發光元件10的p型半導體層(p型接觸層105)及n型半導體層(n型接觸層102)的一部份接觸第一波長轉換層30。若例如透明電極被用做n側電極108,便可使用一種結構,其中n側電極108接觸第一波長轉換層30。

圖11A及圖11B為示意截面圖,描繪依據本發明之第三實施例的其他發光裝置組態。

在依據圖11A中所描繪之本實施例之發光裝置218中,移除半導體發光元件10之基板90(及緩衝層101);且n側電極108位於半導體發光元件10之n型半導體層(n型接觸層102)側的第二主表面10b上。例如透明電極可用做n側電極108。p側電極107位於p型半導體層(p型接觸層105)側的第一主表面10a上。半導體發光元件10之n側電極108經由n側凸起108b而電性連接至安裝構件20之n側基板電極108e;且半導體發光元件10之p側電極107經由p側互連 107w而電性連接至安裝構件20之p側基板電極107e。

第二波長轉換層80位於半導體發光元件10側,與第一波長轉換層30相對;第一透明層60位於半導體發光元件10與第二波長轉換層80之間;及第一波長轉換層30位於半導體發光元件10之第二主表面10b側。在本特定範例中,進一步配置第二透明層40。相對於具有該組態之發光裝置218,效率亦提升。

第二透明層40可從該結構省略。在此狀況下,半導體發光元件10之n型半導體層(n型接觸層102)接觸第一波長轉換層30。若例如透明電極用做n側電極108,可使用一種結構,其中n側電極108接觸第一波長轉換層30。

在依據圖11B中所描繪之本實施例的發光裝置218a中,半導體發光元件10之基板90為導電的;基板90接觸第二透明層40;且第一波長轉換層30位於第二透明層40與安裝構件20之間。例如,SiC基板被用做基板90。n側電極108位於基板90側之第二主表面10b上。p側電極107位於p型半導體層(p型接觸層105)側之第一主表面10a上。半導體發光元件10之n側電極108經由n側凸起108b而電性連接至安裝構件20之n側基板電極108e;且半導體發光元件10之p側電極107經由p側互連107w而電性連接至安裝構件20之p側基板電極107e。

在同樣的狀況下,配置第二波長轉換層80、第一透明層60及第一波長轉換層30;並進一步配置第二透明層40。相對於具有該等組態之發光裝置218a,效率亦提升。

第二透明層40可從該等結構省略。在此狀況下,半導體發光元件10之基板90接觸第一波長轉換層30。例如,若透明電極被用做n側電極108,可使用一種結構,其中n側電極108接觸第一波長轉換層30。

經由於同樣發光裝置218及218a中提供多重波長轉換層(第一波長轉換層30及第二波長轉換層80),可輕易地控制發光裝置發射之光的發光特性;且可更輕易地體現具有高色彩還原的所需發光。

因此,在依據本發明的發光裝置中,由於安裝構件20反射而返回之光被半導體發光元件10之發光層103再吸收之損失,可經由使用位於半導體發光元件10下部面上之第一波長轉換層30予以抑制,而實施從半導體發光元件10發射至安裝構件20側之第一光L1的波長轉換,並產生具有較半導體發光元件10之發光波長(第一光L1之波長)為長之波長的第二光L2。經由第一波長轉換層30接觸安裝構件20,散熱提升;抑制半導體發光元件10的溫度上升;且效率提升。

經由於半導體發光元件10之上部面上提供第一透明層60,抑制了第二波長轉換層80所發射第三光L3之第一波長轉換層30的再吸收;且效率提升。而且,經由於半導體發光元件10與第二波長轉換層80之間提供第一透明層60,第二波長轉換層80與第一波長轉換層30之間的距離增加,進一步抑制上述再吸收;抑制了因第二波長轉換層80產生之熱而半導體發光元件10之溫度上升;且效率提升。

經由於半導體發光元件10與第一波長轉換層30之間提供第二透明層40,安裝構件20反射之光(第一光L1及第二光L2)可直接發射至外部,而未通過半導體發光元件10;且光擷取效率提升。因而,可提供具有高效率之發光裝置。

以上,參照特定範例描述本發明之示範實施例。然而,本發明並不侷限於該些特定範例。例如,本技藝中技術熟練人士經由自已知技藝的適當選擇而可類似實施本發明,包括本技藝中技術熟練人士實施各式修改,關於諸如半導體發光元件、安裝構件、第一波長轉換層、第二波長轉換層、第二透明層、第一透明層、半導體層、發光層、電極、互連等發光發射中所包括之組態、尺寸、材料品質、配置等特定元件組態。該等實施係包括於本發明之範圍至可獲得之類似效應的範圍中。

而且,特定範例之任兩項或更多項元件可在技術可行之範圍內加以組合,並包括於本發明之範圍至本發明主旨所包括的範圍中。

此外,本技藝中技術熟練人士依據本發明之上述實施例的發光裝置,經適當設計修改而可實施的所有發光裝置亦在本發明之範圍至本發明主旨所包括的範圍內。

此外,對本技藝中技術熟練人士而言,本發明之精神內的各式修改及替代均是顯而易見的。所有該等修改及替代因而應視為在本發明之範圍內。

雖然已描述某些實施例,該些實施例僅藉由範例呈現 ,並不希望侷限本發明之範圍。事實上,文中所描述之新穎實施例可以各種其他形式體現;此外,可在不偏離本發明之精神下,進行文中所描述實施例形式的各式省略、替代及改變。申請專利範圍及其等效論述希能涵蓋該等形式或修改而落於本發明之範圍及精神內。

10‧‧‧半導體發光元件

10a‧‧‧第一主表面

10b‧‧‧第二主表面

20‧‧‧安裝構件

30‧‧‧第一波長轉換層

31‧‧‧第一波長轉換粒子

32‧‧‧第一樹脂

40‧‧‧第二透明層

41‧‧‧矽氧基透明晶粒接合材料層

60‧‧‧第一透明層

60d‧‧‧內透明層

80、80c‧‧‧第二波長轉換層

80d‧‧‧內波長轉換層

90‧‧‧基板

101‧‧‧緩衝層

102‧‧‧n型接觸層

103‧‧‧發光層

104‧‧‧p型電子阻擋層

105‧‧‧p型接觸層

107‧‧‧p側電極

107b‧‧‧p側凸起

107e‧‧‧p側基板電極

107w‧‧‧p側互連

108‧‧‧n側電極

108b‧‧‧n側凸起

108e‧‧‧n側基板電極

108w‧‧‧n側互連

210、210a、214、215、216、218、218a、219a、219b、219c、219d、220、220a、220b‧‧‧發光裝置

L1‧‧‧第一光

L2‧‧‧第二光

L3‧‧‧第三光

n1‧‧‧第一折射率

n2‧‧‧第二折射率

n3‧‧‧第三折射率

圖1為示意截面圖,描繪發光裝置;圖2為示意截面圖,描繪用於發光裝置中之半導體發光元件;圖3為示意圖,描繪發光裝置之作業;圖4為示意截面圖,描繪比較範例之發光裝置;圖5為示意截面圖,描繪比較範例之發光裝置;圖6為示意截面圖,描繪比較範例之發光裝置;圖7為示意截面圖,描繪比較範例之發光裝置;圖8為示意截面圖,描繪發光裝置,圖9為示意圖,描繪發光裝置之作業;圖10A、圖10B及圖10C為示意截面圖,描繪發光裝置;及圖11A及圖11B為示意截面圖,描繪發光裝置。

10‧‧‧半導體發光元件

10a‧‧‧第一主表面

10b‧‧‧第二主表面

20‧‧‧安裝構件

30‧‧‧第一波長轉換層

31‧‧‧第一波長轉換粒子

32‧‧‧第一樹脂

60‧‧‧第一透明層

80‧‧‧第二波長轉換層

103‧‧‧發光層

107‧‧‧p側電極

107e‧‧‧p側基板電極

107w‧‧‧p側互連

108‧‧‧n側電極

108e‧‧‧n側基板電極

108w‧‧‧n側互連

210、210a‧‧‧發光裝置

Claims (20)

  1. 一種發光裝置,包含:半導體發光元件,以發射第一光;安裝構件,該半導體發光元件係置於該安裝構件上;第一波長轉換層,位於該半導體發光元件及該安裝構件之間,接觸該安裝構件,該第一波長轉換層吸收該第一光,並發射具有較該第一光之波長為長之波長的第二光;第二波長轉換層,該半導體發光元件係配置於該第二波長轉換層的至少一部分及該第一波長轉換層之間,該第二波長轉換層吸收該第一光,並發射具有較該第一光之波長為長之波長的第三光;及第一透明層,位於該半導體發光元件及該第二波長轉換層之間,該第一光、該第二光及該第三光可透射該第一透明層,該第一透明層將該第二波長轉換層與該第一波長轉換層隔開,以及該第一透明層之端部的至少一部分接觸該安裝構件。
  2. 如申請專利範圍第1項之裝置,其中該第三光之波長並不較該第二光之波長為長。
  3. 如申請專利範圍第1項之裝置,進一步包含第二透明層,位於該半導體發光元件及該第一波長轉換層之間,接觸該半導體發光元件及該第一波長轉換層,該第一光及該第二光可透射該第二透明層。
  4. 如申請專利範圍第3項之裝置,其中與該第二透明 層接觸之該半導體發光元件的部分之折射率高於該第二透明層之折射率;及與該第二透明層接觸之該第一波長轉換層的部分之折射率並不高於該第二透明層之折射率。
  5. 如申請專利範圍第1項之裝置,其中該第一波長轉換層包括分散於樹脂中之第一波長轉換粒子,該第一波長轉換粒子吸收該第一光並發射該第二光,及該第一波長轉換粒子之粒子尺寸不小於1微米且不大於50微米。
  6. 如申請專利範圍第5項之裝置,其中該第一波長轉換粒子包括選自螢光劑微粒及氮化物半導體微粒之至少其中之一。
  7. 如申請專利範圍第5項之裝置,其中具有分散於樹脂中之該第一波長轉換粒子的該樹脂包括矽氧基樹脂。
  8. 如申請專利範圍第1項之裝置,其中該第一波長轉換層將該半導體發光元件的至少一部分接合至該安裝構件的至少一部分。
  9. 如申請專利範圍第1項之裝置,其中該第二波長轉換層包括分散於樹脂中之第二波長轉換粒子,該第二波長轉換粒子吸收該第一光並發射該第三光,且該第二波長轉換粒子包括選自螢光劑微粒及氮化物半導體微粒之至少其中之一。
  10. 如申請專利範圍第9項之裝置,其中具有分散於樹脂中之該第二波長轉換粒子的該樹脂包括矽氧基樹脂。
  11. 如申請專利範圍第1項之裝置,其中該第二波長轉換層之端部的至少一部分接觸該安裝構件。
  12. 如申請專利範圍第1項之裝置,其中該第一透明層覆蓋該半導體發光元件,且該第一透明層之外表面具有彎曲組態,沿自該安裝構件朝向該半導體發光元件之方向凸出。
  13. 如申請專利範圍第1項之裝置,其中該第一透明層包括含氣體層。
  14. 如申請專利範圍第1項之裝置,其中選自該第一波長轉換層及該第二波長轉換層之至少其中之一包括選自下列群組之至少其中之一:矽氧樹脂、環氧樹脂、具環氧基之聚二甲矽氧烷衍生物、氧雜環丁烷樹脂、丙烯酸樹脂、環烯烴樹脂、尿素樹脂、碳氟化合物樹脂及聚醯亞胺樹脂。
  15. 如申請專利範圍第1項之裝置,其中該第二波長轉換層包括:第一螢光劑層;及第二螢光劑層,其與該第一螢光劑層堆疊,該第二螢光劑層設置於該半導體發光元件與該第一螢光劑層之間,該第一螢光劑層所發射之光的波長較該第二螢光劑層所發射之光的波長為短。
  16. 如申請專利範圍第1項之裝置,其中該第一光為藍光,該第二光為黃光,及該第三光為黃光。
  17. 如申請專利範圍第1項之裝置,其中該第一光為藍 光,該第二光為紅光,及該第三光為綠光。
  18. 如申請專利範圍第1項之裝置,其中該第一光為近紫外光,該第二光為紅光,及該第三光為藍及綠光。
  19. 如申請專利範圍第1項之裝置,其中該安裝構件包括位於該半導體發光元件側上之該安裝構件面上之反射膜。
  20. 如申請專利範圍第1項之裝置,進一步包含第三波長轉換層,其設置於該半導體發光元件與該第一波長轉換層之間,該第三波長轉換層吸收該第一光及發射第四光,該第四光的波長較該第一光的波長為長且較該第二光的波長為長。
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