TWI574433B - High-energy non-visible light-emitting diodes with safety instructions - Google Patents

Description

具安全指示之高能量不可見光發光二極體

本發明係有關高能量不可見光之發光結構，尤其關於高能量不可見光之安全指示結構。

請參閱「圖1」所示，為一種習知垂直式發光二極體，其包含組成三明治結構的一第一型半導體層1A、一活性層2A與一第二型半導體層3A，該第二型半導體層3A之下依序形成一基板4A與一第二型電極5A，而該第一型半導體層1A的表面為供設置一第一型電極6A，其中該第一型半導體層1A與該第二型半導體層3A為由P型半導體與N型半導體各選擇一的組合。

據此於該第一型電極6A與該第二型電極5A之間施予順向偏壓之後，該第一型半導體層1A與該第二型半導體層3A分別提供電子與電洞，電子與電洞可以於該活性層2A內結合，進而能階跳躍而產生波長固定的激發光。

請再參閱「圖2」所示，為一種習知水平發光二極體，其同樣包含組成三明治結構的一第一型半導體層1B、一活性層2B與一第二型半導體層3B，且該第一型半導體層1B形成於一基板4B上，並該第二型半導體層3B與該第一型半導體層1B的同一側分別設置一第二型電極5B與一第一型電極6B，據此於該第一型電極6B與該第二型電極5B之間施予電壓之後，電子與電洞可以於該活性層2B內結合而產生激發光。

請再參閱「圖3」所示，為美國專利公告第US7223998號「White,single or multi-color light emitting diodes by recycling guided modes」專利，其亦為 一種光子循環發光二極體，其主要是包含一氮化物發光二極體9，並在該氮化物發光二極體9上依序堆疊一無參雜半導體層9A、一氮化物光激光活性層9B與一無參雜半導體層9A，其中該氮化物發光二極體9所產生的電激光9C會射入該氮化物光激光活性層9B，而產生另一波長的光激光9D，簡言之，氮化物光激光活性層9B的存在在於產生另一波長的光激光，亦即其目地在於讓多種顏色的光進行混合，以產生演色性較佳的白光。

無論是垂直發光二極體、水平發光二極體或是其他型式的發光二極體，可以依據需求選擇適當的材料作為活性層2A、2B，即可發出各種波長的光，其包含各種顏色的可見光以及高能量的不可見光，如紫外線等等。

高能量的不可見光，如紫外線，在公眾環境中應用的相當廣泛，其可有效殺死病毒與細菌或者降低病毒與細菌的活性，可避免大規模的接觸傳染發生。

又由於高能量不可見光，是人眼無法看到的，因此人體很容易不知不覺的暴露於高能量不可見光之中，在累計劑量超標時，其會造成皮膚或眼睛的病變，危及使用者的生命安全與健康。

爰是，本發明的主要目的在於揭露一種高能量不可見光發光二極體的安全指示結構，以在產生高能量不可見光時，將之轉換為可見光，而作為危險之信號警告，以確保使用者之安全。

基於上述目的，本發明為一種具安全指示之高能量不可見光發光二極體，其包含一高能量不可見光發光結構、二電位施加層與一安全指示結構，其中該高能量不可見光發光結構具有受順向偏壓而發出不可見光的一高能量不可見光發光層、分設於該高能量不可見光發光層兩側的一P型半 導體層與一N型半導體層，該二電位施加層分別接觸該P型半導體層與該N型半導體層，而該安全指示結構具有吸收不可見光而發出可見光的一光激光發光層，該安全指示結構並設置於該高能量不可見光發光結構的一出光面上，且該安全指示結構於該出光面上局部裸空形成立體結構。

據此，當該高能量不可見光發光結構(即高能量不可見光發光層)發出不可見光時，可藉由該安全指示結構的光激光發光層吸收不可見光並轉換為可見光，且本案之該安全指示結構為於該出光面上局部裸空形成立體結構，此一結構能有效控制少部分的不可見光來轉換形成可見光，仍可保留大部分的高能量不可見光，以供使用，因此可見光即可作為危險之信號警告，避免人體暴露於高能量不可見光之中，以確保使用者之安全。

習知

1A、1B‧‧‧第一型半導體層

2A、2B‧‧‧活性層

3A、3B‧‧‧第二型半導體層

4A、4B‧‧‧基板

5A、5B‧‧‧第二型電極

6A、6B‧‧‧第一型電極

9‧‧‧氮化物發光二極體

9A‧‧‧無參雜半導體層

9B‧‧‧氮化物光激光活性層

9C‧‧‧電激光

9D‧‧‧光激光

本發明

10‧‧‧高能量不可見光發光結構

11‧‧‧高能量不可見光發光層

12‧‧‧P型半導體層

13‧‧‧N型半導體層

20、21‧‧‧電位施加層

30‧‧‧安全指示結構

31‧‧‧光激光發光層

32‧‧‧半導體層

33‧‧‧半導體層

40‧‧‧不可見光

50‧‧‧可見光

60‧‧‧出光面

圖1為習知垂直式發光二極體結構圖。

圖2為習知水平發光二極體結構圖。

圖3為習知光激發光發光二極體結構圖。

圖4為本發明結構圖。

圖5為本發明光激光發光層的立體結構示意圖。

圖6為本發明另一實施結構圖。

圖7為本發明吸收不可見光轉換為可見光之波長圖。

圖8為本發明又一實施結構圖。

圖9為本發明局部安全性顯示示意圖。

圖10為本發明局部安全性顯示示意圖。

圖11為本發明以數字安全性顯示示意圖。

圖12為本發明以文字安全性顯示示意圖。

茲有關本發明的詳細內容及技術說明，現以實施例來作進一步說明，但應瞭解的是，該等實施例僅為例示說明之用，而不應被解釋為本發明實施之限制。

請參閱「圖4」與「圖5」所示，本發明為一種具安全指示之高能量不可見光發光二極體，其包含一高能量不可見光發光結構10、二電位施加層20、21與一安全指示結構30，其中該高能量不可見光發光結構10具有受順向偏壓而發出不可見光40的一高能量不可見光發光層11、分設於該高能量不可見光發光層11兩側的一P型半導體層12與一N型半導體層13。

該二電位施加層20、21分別接觸該P型半導體層12與該N型半導體層13，而該安全指示結構30具有吸收不可見光40而發出可見光50的一光激光發光層31，該安全指示結構30設置於該高能量不可見光發光結構10的一出光面60上，且該安全指示結構30於該出光面60上局部裸空形成立體結構，並該安全指示結構30的立體結構可以為選自圓柱狀、六角狀、五角狀、四角狀與三角狀的任一種，如「圖5」所示，為繪製三角狀之圖形代表之。

且該出光面60的設計位置，在實際實施上，可以選擇設置於該P型半導體層12或該N型半導體層13的表面，本案為以設置於該N型半導體層13的表面為例說明，且該安全指示結構30可以更包含接觸該N型半導體層13的一半導體層32，而該光激光發光層31設於該半導體層32上，且該半導體層32可以對應選擇N型半導體或是未摻雜半導體(U型半導體)。

又如「圖6」所示，為本發明另一實施例，該光激光發光層31之上更可以設置另一半導體層33，該半導體層33可以設置光折射或粗化的結構而使得亮度提升。

請再一併參閱「圖7」所示，當該高能量不可見光發光結構10(即高能量不可見光發光層11)發出不可見光40時，即可藉由該安全指示結構30的光激光發光層31吸收不可見光40並轉換為可見光50。其中該高能量不可見光發光層11的發光波長可以為200~380奈米(為不可見區段)，而該光激光發光層31的發光波長可以為410~560奈米(為可見區段)。

此外，該光激光發光層31的材料可以為三-五族氮化物，並可以為無參雜結構或是摻雜鎂(Mg)與矽(Si)的任一，以增加發光性能。又為了避免該光激光發光層31吸收過多的不可見光40，該光激光發光層31的厚度較佳者，必須限制為0.1~2微米，或者透過材料或厚度的選擇，控制該光激光發光層31的高能量轉換成低能量部分小於30%。

該安全指示結構30可以為設置於該出光面60的全部區域上，或者如「圖8」與「圖9」所示，該安全指示結構30可以為僅設置於該出光面60的局部區域上，其可最大程度減少不可見光40的吸收量，最大程度的保留高能量不可見光40，以供使用。或者如「圖10」，可以設置於該出光面60的兩邊，可增加亮度，以讓使用者可以清楚的注意到。

又，如「圖11」與「圖12」所示，該安全指示結構30亦可以為僅設置於該出光面60的局部區域上，且以數字、文字或文字搭配數字表示。如其文字可以”UVB”表示其危險性，而數字可以”285”表示其高能量波長，透過具體的表示出其具危險性以及高能量波長，而達到警示之目的。

如上所述，本發明當該高能量不可見光發光結構(即高能量不可見光發光層)發出不可見光時，可藉由該安全指示結構的光激光發光層吸收不可見光並轉換為可見光，且本案之該光激光發光層為於該出光面上局部裸空形成立體結構，因此只會吸收相當少的不可見光來轉換形成可見光，仍可保留大部分的高能量不可見光，以供使用，因此可見光即可作為危險之信號警告，避免人體不知不覺的暴露於高能量不可見光之中，以確保使用者之安全。

10‧‧‧高能量不可見光發光結構

11‧‧‧高能量不可見光發光層

12‧‧‧P型半導體層

13‧‧‧N型半導體層

20、21‧‧‧電位施加層

30‧‧‧安全指示結構

31‧‧‧光激光發光層

32‧‧‧半導體層

40‧‧‧不可見光

50‧‧‧可見光

60‧‧‧出光面

Claims (8)

1. 一種具安全指示之高能量不可見光發光二極體，其包含一高能量不可見光發光結構、二電位施加層與一吸收不可見光而發出可見光的光激光發光層，該高能量不可見光發光結構具有受順向偏壓而發出不可見光的一高能量不可見光發光層、分設於該高能量不可見光發光層兩側的一P型半導體層與一N型半導體層，該高能量不可見光發光層的發光波長為200~380奈米，該二電位施加層分別接觸該P型半導體層與該N型半導體層，該光激光發光層設置於該高能量不可見光發光結構的一出光面上，其特徵在於：該光激光發光層作為一安全指示結構，該安全指示結構於該出光面上局部裸空而形成具有安全指示效果的外形。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具安全指示之高能量不可見光發光二極體，其中該光激光發光層的發光波長為410~560奈米。
3. 如申請專利範圍第1項所述之具安全指示之高能量不可見光發光二極體，其中該光激光發光層的材料為三-五族氮化物。
4. 如申請專利範圍第3項所述之具安全指示之高能量不可見光發光二極體，其中該光激光發光層為無參雜結構或是摻雜鎂(Mg)與矽(Si)的任一。
5. 如申請專利範圍第1項所述之具安全指示之高能量不可見光發光二極體，其中該安全指示結構的安全指示效果的外形為數字、文字或文字搭配數字之任一表示。
6. 如申請專利範圍第1項所述之具安全指示之高能量不可見光發光二極體，其中該光激光發光層的厚度為0.1~2微米。
7. 如申請專利範圍第1項所述之具安全指示之高能量不可見光發光二極體，其中該光激光發光層的高能量轉換成低能量部分小於30%。
8. 如申請專利範圍第1項所述之具安全指示之高能量不可見光發光二極體，其中該出光面設置於該N型半導體層的表面，該安全指示結構更包含接觸該N型半導體層的一半導體層，而該光激光發光層設於該半導體層上。