TWI677116B - 半導體發光模組及其半導體發光二極體晶片 - Google Patents
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Abstract
本發明公開一種半導體發光模組及其半導體發光二極體晶片。半導體發光二極體晶片包括一半導體發光結構、一導光結構層以及一反光結構層。半導體發光結構包括一用於產生一投射光源的發光層。導光結構層連接於半導體發光結構。反光結構層連接於導光結構層。發光層所產生的投射光源投向導光結構層與反光結構層。藉此,投向導光結構層與反光結構層的投射光源能通過導光結構層與反光結構層的配合,以形成一從導光結構層的一外表面投射而出的廣角光源。
Description
本發明涉及一種發光模組及其發光二極體晶片,特別是涉及一種半導體發光模組及其半導體發光二極體晶片。
發光二極體(LED)在各種電子產品與工業上的應用日益普及,發光二極體所需的能源成本遠低於傳統的白熱燈或螢光燈,這是傳統光源所無法能及的。發光二極體為一固態冷光源,通常會以晶片的型式存在,發光二極體晶片經過封裝之後的尺寸仍然非常輕巧,因此在電子產品體積日益輕薄短小的趨勢之下,發光二極體的需求也與日俱增。然而,傳統的發光二極體晶片無法提供發光角度較大或者發光範圍涵蓋較廣的廣角光源。
本發明所要解決的技術問題在於,針對現有技術的不足提供一種半導體發光模組及其半導體發光二極體晶片。
為了解決上述的技術問題,本發明所採用的其中一技術方案是,提供一種半導體發光二極體晶片,其包括:一半導體發光結構、一導光結構層以及一反光結構層。所述半導體發光結構包括多個依序堆疊的半導體材料層,其中,多個所述半導體材料層之中的其中四層分別為一基底層、一n型導電層、一發光層以及一p型導電層。所述導光結構層連接於所述基底層。所述反光結構層連接於所述導光結構層。其中,所述發光層連接於所述n型導電層與所述p型導電層之間,以用於產生一投射光源,且所述導光結構層連接於所述基底層與所述反光結構層之間,以用於接收所述投射光源。其中,所述發光層所產生的所述投射光源投向所述導光結構層與所述反光結構層,且投向所述導光結構層與所述反光結構層的所述投射光源通過所述導光結構層與所述反光結構層的配合,以形成一從所述導光結構層的一外表面投射而出的廣角光源。
為了解決上述的技術問題,本發明所採用的另外一技術方案是,提供一種半導體發光模組,其包括:一電路基板以及一半導體發光二極體晶片。所述半導體發光二極體晶片設置在所述電路基板上,其中,所述半導體發光二極體晶片包括:一半導體發光結構、一導光結構層以及一反光結構層。所述半導體發光結構包括多個依序堆疊的半導體材料層,其中,多個所述半導體材料層之中的其中四層分別為一基底層、一n型導電層、一發光層以及一p型導電層。所述導光結構層連接於所述基底層。所述反光結構層連接於所述導光結構層。其中,所述n型導電層的外側端具有一第一晶片焊墊,且所述n型導電層的所述第一晶片焊墊通過一第一導電單元以電性連接於所述電路基板的一第一基板焊墊。其中,所述p型導電層的外側端具有一第二晶片焊墊,且所述p型導電層的所述第二晶片焊墊通過一第二導電單元以電性連接於所述電路基板的一第二基板焊墊。其中,所述發光層連接於所述n型導電層與所述p型導電層之間,以用於產生一投射光源,且所述導光結構層連接於所述基底層與所述反光結構層之間,以用於接收所述投射光源。其中,所述發光層所產生的所述投射光源投向所述導光結構層與所述反光結構層,且投向所述導光結構層與所述反光結構層的所述投射光源通過所述導光結構層與所述反光結構層的配合,以形成一從所述導光結構層的一外表面投射而出的廣角光源。
為了解決上述的技術問題,本發明所採用的另外再一技術方案是,提供一種半導體發光二極體晶片,其包括:一半導體發光結構、一導光結構層以及一反光結構層。所述半導體發光結構包括一用於產生一投射光源的發光層。所述導光結構層連接於所述半導體發光結構。所述反光結構層連接於所述導光結構層。其中,所述發光層所產生的所述投射光源投向所述導光結構層與所述反光結構層,且投向所述導光結構層與所述反光結構層的所述投射光源通過所述導光結構層與所述反光結構層的配合,以形成一從所述導光結構層的一外表面投射而出的廣角光源。
本發明的其中一有益效果在於,本發明所提供的半導體發光模組及其半導體發光二極體晶片,其能通過“所述導光結構層連接於所述半導體發光結構,且所述反光結構層連接於所述導光結構層”以及“所述發光層所產生的所述投射光源投向所述導光結構層與所述反光結構層”的技術方案,使得投向所述導光結構層與所述反光結構層的所述投射光源能通過所述導光結構層與所述反光結構層的配合,以形成一從所述導光結構層的一外表面投射而出的廣角光源。
為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容,請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式,然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明,並非用來對本發明加以限制。
M‧‧‧半導體發光模組
S‧‧‧電路基板
S1‧‧‧第一基板焊墊
S2‧‧‧第二基板焊墊
C‧‧‧半導體發光二極體晶片
1‧‧‧半導體發光結構
10‧‧‧基底層
11‧‧‧n型導電層
110‧‧‧第一晶片焊墊
12‧‧‧發光層
13‧‧‧p型導電層
130‧‧‧第二晶片焊墊
L1‧‧‧投射光源
L2‧‧‧廣角光源
2‧‧‧導光結構層
201‧‧‧入光面
202‧‧‧圍繞狀出光面
3‧‧‧反光結構層
B1、W1‧‧‧第一導電單元
B2、W2‧‧‧第二導電單元
圖1為本發明第一實施例的半導體發光二極體晶片的示意圖。
圖2為本發明第二實施例的半導體發光模組的示意圖。
圖3為本發明第三實施例的半導體發光二極體晶片的示意圖。
圖4為本發明第四實施例的半導體發光模組的示意圖。
圖5為本發明第五實施例的半導體發光二極體晶片的示意圖。
圖6為本發明第六實施例的半導體發光模組的示意圖。
以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“半導體發光模組及其半導體發光二極體晶片”的實施方式,本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用,本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用,在不悖離本發明的精神下進行各種修飾與變更。另外,本發明的附圖僅為簡單示意說明,並非依實際尺寸的描繪,事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容,但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。
[第一實施例]
以下請參閱圖1所示,本發明第一實施例提供一種半導體發光二極體晶片C,其包括:一半導體發光結構1、一導光結構層2以及一反光結構層3。
首先,半導體發光結構1包括多個依序堆疊的半導體材料層。更進一步來說,多個半導體材料層之中的其中四層分別可為一基底層10、一n型導電層11、一發光層12以及一p型導電層13,並且發光層12會連接於n型導電層11與p型導電層13之間,以用於產生一投射光源L1。另外,n型導電層11的外側端具有一第一晶片焊墊110,並且p型導電層13的外側端具有一第二晶片焊墊130。
舉例來說,基底層10、n型導電層11、發光層12以及p型導電層13會依序堆疊。另外,基底層10可為一藍寶石(sapphire)材料層,n型導電層11可為一n型氮化鎵(n-GaN)材料層,p型導電層13可為一p型氮化鎵(p-GaN)材料層,並且發光層12可為一多量子井(Multiple Quantum Well,MQW)結構層。然而,本發明不以上述所舉的例子為限。
再者,導光結構層2連接於基底層10,並且反光結構層3連
接於導光結構層2。更進一步來說,導光結構層2連接於半導體發光結構1的基底層10,以使得基底層10比n型導電層11更靠近導光結構層2。另外,導光結構層2連接於基底層10與反光結構層3之間,以用於接收投射光源L1。藉此,發光層12所產生的投射光源L1會投向導光結構層2與反光結構層3,並且投向導光結構層2與反光結構層3的投射光源L1會通過導光結構層2與反光結構層3的配合,以形成一從導光結構層2的一外表面投射而出的廣角光源L2。
更進一步來說,導光結構層2具有一入光面201以及一連接於入光面201的圍繞狀出光面202。另外,入光面201連接於基底層10,並且圍繞狀出光面202連接於基底層10與反光結構層3之間。藉此,發光層12所產生的投射光源L1會穿過入光面201以進入導光結構層2內,並且進入導光結構層2內的投射光源L1會穿過圍繞狀出光面202以離開導光結構層2而形成廣角光源L2。
值得一提的是,導光結構層2的厚度可介於0.4mm至0.8mm之間,藉此本發明使用導光結構層2所能夠提供的出光效率比沒有設置導光結構層2時的出光效率約提升10%~20%。也就是說,本發明半導體發光二極體晶片C有額外設置導光結構層2(而不是直接將反光結構層3連接於基底層10),所以“有設置導光結構層2”的半導體發光二極體晶片C的出光效率就會比“沒有設置導光結構層2”的半導體發光二極體晶片C的出光效率約提升10%~20%。
[第二實施例]
以下請參閱圖2所示,本發明第二實施例提供一種半導體發光模組。半導體發光模組M包括一電路基板S以及一設置在電路基板S上的半導體發光二極體晶片C,並且半導體發光二極體晶片C包括一半導體發光結構1、一導光結構層2以及一反光結構
層3。由圖2與圖1的比較可知,本發明第二實施例與第一實施例最大的差別在於:第二實施例的半導體發光二極體晶片C可以設置在電路基板S上且以覆晶(flip-chip)的方式電性連接於電路基板S。
更進一步來說,n型導電層11的外側端具有一第一晶片焊墊110,並且n型導電層11的第一晶片焊墊110可通過一第一導電單元B1(例如錫球或者鍚膏)以電性連接於電路基板S的一第一基板焊墊S1。另外,p型導電層13的外側端具有一第二晶片焊墊130,並且p型導電層13的第二晶片焊墊130可通過一第二導電單元B2(例如錫球或者鍚膏)以電性連接於電路基板S的一第二基板焊墊S2。也就是說,半導體發光二極體晶片C的第一晶片焊墊110與第二晶片焊墊130可以分別通過第一導電單元B1與第二導電單元B2的使用,以分別電性連接於電路基板S的第一基板焊墊S1與第二基板焊墊S2,藉此以將半導體發光二極體晶片C電性連接於電路基板S。
[第三實施例]
以下請參閱圖3所示,本發明第三實施例提供一種半導體發光二極體晶片C,其包括一半導體發光結構1、一導光結構層2以及一反光結構層3。半導體發光結構1包括一用於產生一投射光源L1的發光層12,導光結構層2連接於半導體發光結構1,並且反光結構層3連接於導光結構層2。藉此,發光層12所產生的投射光源L1會投向導光結構層2與反光結構層3,並且投向導光結構層2與反光結構層3的投射光源L1會通過導光結構層2與反光結構層3的配合,以形成一從導光結構層2的一外表面投射而出的廣角光源L2。
更進一步來說,半導體發光結構1包括一n型導電層11以及一p型導電層13。另外,導光結構層2連接於半導體發光結構1
的n型導電層11,以使得n型導電層11比p型導電層13更靠近導光結構層2。
更進一步來說,導光結構層2具有一入光面201以及一連接於入光面201的圍繞狀出光面202。另外,入光面201連接於n型導電層11,並且圍繞狀出光面202連接於n型導電層11與反光結構層3之間。藉此,發光層12所產生的投射光源L1會穿過入光面201以進入導光結構層2內,並且進入導光結構層2內的投射光源L1會穿過圍繞狀出光面202以離開導光結構層2而形成廣角光源L2。
值得一提的是,導光結構層2的厚度可介於0.4mm至0.8mm之間,藉此本發明使用導光結構層2所能夠提供的出光效率比沒有設置導光結構層2時的出光效率約提升10%~20%。也就是說,本發明半導體發光二極體晶片C有額外設置導光結構層2(而不是直接將反光結構層3連接於基底層10),所以“有設置導光結構層2”的半導體發光二極體晶片C的出光效率就會比“沒有設置導光結構層2”的半導體發光二極體晶片C的出光效率約提升10%~20%。
[第四實施例]
以下請參閱圖4所示,本發明第四實施例提供一種半導體發光模組。半導體發光模組M包括一電路基板S以及一設置在電路基板S上的半導體發光二極體晶片C,並且半導體發光二極體晶片C包括一半導體發光結構1、一導光結構層2以及一反光結構層3。由圖4與圖3的比較可知,本發明第四實施例與第三實施例最大的差別在於:第四實施例的半導體發光二極體晶片C可以設置在電路基板S上且以覆晶(flip-chip)的方式電性連接於電路基板S。
更進一步來說,n型導電層11的外側端具有一第一晶片焊墊
110,並且n型導電層11的第一晶片焊墊110可通過一第一導電單元B1(例如錫球或者鍚膏)以電性連接於電路基板S的一第一基板焊墊S1。另外,p型導電層13的外側端具有一第二晶片焊墊130,並且p型導電層13的第二晶片焊墊130可通過一第二導電單元B2(例如錫球或者鍚膏)以電性連接於電路基板S的一第二基板焊墊S2。也就是說,半導體發光二極體晶片C的第一晶片焊墊110與第二晶片焊墊130可以分別通過第一導電單元B1與第二導電單元B2的使用,以分別電性連接於電路基板S的第一基板焊墊S1與第二基板焊墊S2,藉此以將半導體發光二極體晶片C電性連接於電路基板S。
[第五實施例]
以下請參閱圖5所示,本發明第五實施例提供一種半導體發光二極體晶片C,其包括一半導體發光結構1、一導光結構層2以及一反光結構層3。半導體發光結構1包括一用於產生一投射光源L1的發光層12,導光結構層2連接於半導體發光結構1,並且反光結構層3連接於導光結構層2。藉此,發光層12所產生的投射光源L1會投向導光結構層2與反光結構層3,並且投向導光結構層2與反光結構層3的投射光源L1會通過導光結構層2與反光結構層3的配合,以形成一從導光結構層2的一外表面投射而出的廣角光源L2。
更進一步來說,半導體發光結構1包括一n型導電層11以及一p型導電層13。另外,導光結構層2連接於半導體發光結構1的p型導電層13,以使得p型導電層13比發光層12更靠近導光結構層2。
更進一步來說,導光結構層2具有一入光面(未標號)以及一連接於入光面的圍繞狀出光面202。另外,入光面(未標號)連接於p型導電層13,並且圍繞狀出光面202連接於p型導電層13與反光
結構層3之間。藉此,發光層12所產生的投射光源L1會穿過入光面(未標號)以進入導光結構層2內,並且進入導光結構層2內的投射光源L1會穿過圍繞狀出光面202以離開導光結構層2而形成廣角光源L2。
值得一提的是,導光結構層2的厚度可介於0.4mm至0.8mm之間,藉此本發明使用導光結構層2所能夠提供的出光效率比沒有設置導光結構層2時的出光效率約提升10%~20%。也就是說,本發明半導體發光二極體晶片C有額外設置導光結構層2(而不是直接將反光結構層3連接於基底層10),所以“有設置導光結構層2”的半導體發光二極體晶片C的出光效率就會比“沒有設置導光結構層2”的半導體發光二極體晶片C的出光效率約提升10%~20%。
[第六實施例]
以下請參閱圖6所示,本發明第六實施例提供一種半導體發光模組。半導體發光模組M包括一電路基板S以及一設置在電路基板S上的半導體發光二極體晶片C,並且半導體發光二極體晶片C包括一半導體發光結構1、一導光結構層2以及一反光結構層3。由圖6與圖5的比較可知,本發明第六實施例與第五實施例最大的差別在於:第六實施例的半導體發光二極體晶片C可以設置在電路基板S上且以覆晶(flip-chip)的方式電性連接於電路基板S。
更進一步來說,n型導電層11的外側端具有一第一晶片焊墊110,並且n型導電層11的第一晶片焊墊110可通過一第一導電單元W1(例如導電線)以電性連接於電路基板S的一第一基板焊墊S1。另外,p型導電層13的外側端具有一第二晶片焊墊130,並且p型導電層13的第二晶片焊墊130可通過一第二導電單元W2(例如導電線)以電性連接於電路基板S的一第二基板焊墊
S2。也就是說,半導體發光二極體晶片C的第一晶片焊墊110與第二晶片焊墊130可以分別通過第一導電單元W1與第二導電單元W2的使用,以分別電性連接於電路基板S的第一基板焊墊S1與第二基板焊墊S2,藉此以將半導體發光二極體晶片C電性連接於電路基板S。
[實施例的有益效果]
本發明的其中一有益效果在於,本發明所提供的半導體發光模組M及其半導體發光二極體晶片C,其能通過“導光結構層2連接於半導體發光結構1,且反光結構層2連接於導光結構層3”以及“發光層12所產生的投射光源L1投向導光結構層2與反光結構層3”的技術方案,使得投向導光結構層2與反光結構層3的投射光源L1能通過導光結構層2與反光結構層3的配合,以形成一從導光結構層2的一外表面投射而出的廣角光源L2。
以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例,並非因此侷限本發明的申請專利範圍,所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化,均包含於本發明的申請專利範圍內。
Claims (7)
- 一種半導體發光二極體晶片,其包括:一半導體發光結構,所述半導體發光結構包括依序堆疊的一基底層、一n型導電層、一發光層以及一p型導電層;一導光結構層,所述導光結構層連接於所述p型導電層,以使得所述p型導電層比所述發光層更靠近所述導光結構層,其中所述導光結構層的厚度為0.4mm;以及一反光結構層,所述反光結構層連接於所述導光結構層;其中,所述導光結構層其有一入光面以及一連接於所述入光面的圍繞狀出光面,所述入光面連接於所述p型導電層,且所述圍繞狀出光面連接於所述p型導電層與所述反光結構層之間;其中,所述發光層用於產生一投射光源投向所述導光結構層與所述反光結構層,且投向所述導光結構層與所述反光結構層的所述投射光源通過所述導光結構層與所述反光結構層的配合,以形成一從所述導光結構層的所述圍繞狀出光面投射而出的廣角光源。
- 如請求項1所述的半導體發光二極體晶片,其中,所述基底層為一藍寶石材料層,所述n型導電層為一n型氮化鎵材料層,且所述p型導電層為一p型氮化鎵材料層。
- 如請求項1所述的半導體發光二極體晶片,其中,所述發光層所產生的所述投射光源穿過所述入光面以進入所述導光結構層內,且進入所述導光結構層內的所述投射光源穿過所述圍繞狀出光面以離開所述導光結構層而形成所述廣角光源。
- 一種半導體發光模組,其包括:一電路基板;以及一半導體發光二極體晶片,所述半導體發光二極體晶片設置在所述電路基板上,其中,所述半導體發光二極體晶片包括:一半導體發光結構,所述半導體發光結構包括依序堆疊的一基底層、一n型導電層、一發光層以及一p型導電層;一導光結構層,所述導光結構層連接於所述p型導電層,以使得所述p型導電層比所述發光層更靠近所述導光結構層,其中所述導光結構層的厚度為0.4mm;以及一反光結構層,所述反光結構層連接於所述導光結構層;其中,所述n型導電層的外側端具有一第一晶片焊墊,且所述n型導電層的所述第一晶片焊墊通過一第一導電單元以電性連接於所述電路基板的一第一基板焊墊;其中,所述p型導電層的外側端具有一第二晶片焊墊,且所述p型導電層的所述第二晶片焊墊通過一第二導電單元以電性連接於所述電路基板的一第二基板焊墊;其中,所述導光結構層具有一入光面以及一連接於所述入光面的圍繞狀出光面,所述入光面連接於所述p型導電層,且所述圍繞狀出光面連接於所述p型導電層與所述反光結構層之間;其中,所述發光層用於產生一投射光源投向所述導光結構層與所述反光結構層,且投向所述導光結構層與所述反光結構層的所述投射光源通過所述導光結構層與所述反光結構層的配合,以形成一從所述導光結構層的所述圍繞狀出光面投射而出的廣角光源。
- 如請求項4所述的半導體發光模組,其中,所述基底層為一藍寶石材料層,所述n型導電層為一n型氮化鎵材料層,且所述p型導電層為一p型氮化鎵材料層。
- 如請求項4所述的半導體發光模組,其中,所述發光層所產生的所述投射光源穿過所述入光面以進入所述導光結構層內,且進入所述導光結構層內的所述投射光源穿過所述圍繞狀出光面以離開所述導光結構層而形成所述廣角光源。
- 一種半導體發光二極體晶片,其包括:一半導體發光結構,所述半導體發光結構包括依序堆疊的一基底層、一n型導電層、一發光層以及一p型導電層;一導光結構層,所述導光結構層連接於所述基底層,以使得所述基底層比所述n型導電層更靠近所述導光結構層,其中所述導光結構層的厚度為0.4mm;以及一反光結構層,所述反光結構層連接於所述導光結構層;其中,所述導光結構層具有一入光面以及一連接於所述入光面的圍繞狀出光面,所述入光面連接於所述基底層,且所述圍繞狀出光面連接於所述基底層與所述反光結構層之間;其中,所述發光層用於產生一投射光源投向所述導光結構層與所述反光結構層,且投向所述導光結構層與所述反光結構層的所述投射光源通過所述導光結構層與所述反光結構層的配合,以形成一從所述導光結構層的所述圍繞狀出光面投射而出的廣角光源。
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