專利名稱：發光二極管模塊的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種發光二極管模塊，并更具體而言，涉及一種發光二極管模塊，該模塊具有提供改進的發光效率的改進的結構，用于利用發射藍光或紫外光的發光二極管和熒光材料實現白光或彩色光。
背景技術：
發光二極管(LED)由使用諸如GaAs、AlGaN和AlGaAs的化合物半導體的發光源形成以產生各種顏色的光。LED比半導體激光器容易制造和控制，并具有比熒光燈長的壽命，并因此已經代替熒光燈作為下一代顯示器的照明光源。近來，已經推出了使用具有優異的物理和化學特性的氮化物材料實現的藍色發光二極管和紫外發光二極管。此外，當利用藍色或紫外發光二極管和熒光材料一起產生白光和其它顏色時，發光二極管的應用范圍已經被擴大。
根據從藍色或紫外發光二極管發射并入射在熒光材料上的光把能量傳送到熒光材料，并因此發射了具有比入射光長的波長的光的原理，使用熒光材料的LED模塊產生白光或其它顏色的光。例如，在白色發光二極管模塊中，從LED芯片發射的紫外光的光子激發熒光材料，并因此從被激發的熒光材料發射了紅、綠和藍光的組合或黃和藍光的組合。從熒光材料發射的可見光的波長根據熒光材料的成分變化，且這種可見光的組合對人眼顯示為白光。
圖1是常規LED模塊的示意圖。參照圖1，在LED模塊中，發光芯片1設置于在基底6上凹進的凹面中，第一樹脂層3涂在基底6內部，第二樹脂層4和第三樹脂層5依次涂在第一樹脂層3的頂上。
然而，在上述的結構中，光提取效率低。光提取效率指的是在發光芯片1中產生的光的量和LED模塊發射的實際的光的量之比，并直接涉及表示LED模塊照明性能的發光效率。
圖2示出了在圖1的LED模塊結構中的激發的熒光層所發射的光的路徑。參照圖2，激發的熒光材料發射的光超過360°。因此，不完全向外發射的光改為在圖2的向下方向發射，因此算作損耗，結果LED模塊的發光效率降低。
發明內容
本發明提供一種具有高發光效率的結構的發光二極管(LED)模塊。
根據本發明的一方面，提供了一種發光二極管模塊包括發光芯片；由熒光材料形成的熒光層，該熒光材料利用從發光芯片發射的光作為激勵源發射具有長于從發光芯片發射的光的波長的光；和反射板，設置在發光芯片和熒光層之間，并反射從熒光層發射的光。
通過參照附圖詳細描述其具體實施例，本發明的上述及很多其它特性和優點將變得更明顯，其中圖1是常規發光二極管(LED)模塊的剖面圖；圖2是示出從圖1的常規LED模塊中的熒光層發射的光的方向的示意圖；圖3是根據本發明實施例的LED模塊的剖面圖；圖4A到4D是示出根據本發明多種實施例的反射板的透視圖；和圖5是示出從圖3的LED模塊的熒光層發射的光的示意圖。
具體實施例方式
參照其中示出了本發明的具體實施例的附圖，本發明現將更充分地描述。
圖3是根據本發明實施例的LED模塊的剖面圖；圖4A到4D示出根據本發明多種實施例的多個反射板。
參照圖3，LED模塊包括發光芯片22，使用從發光芯片22發射的光作為激勵源并發射比從發光芯片22發射的光的波長長的光的熒光層25，和設置在熒光層25和發光芯片22之間并反射由激發的熒光層25朝圖3的向下方向發射的光的反射板28。
發光芯片22設置在固定在具有杯形內部表面33a的分配組件(dispensing member)33中的下固定架34上。第一引線框架37和第二引線框架40固定在分配組件33的下部中并從分配組件33突出。
第一引線框架37和第二引線框架40分別電連接到發光芯片22的n電極和p電極。
發光芯片22包括p型半導體層和n型半導體層。當通過n電極和p電極之間的第一引線框架和第二引線框架37和40供電時，p型半導體層的空穴和n型半導體層的電子在有源層中結合，并因此產生光。所以光從發光芯片22發射。
根據有源層的材料和結構，并根據將由LED模塊實現的光的波長，確定在發光芯片22中產生的光的波長。
由發光芯片22產生和發射的光通過反射板28透射并入射在由熒光材料形成的熒光層25上。入射光把能量傳送到熒光材料并激發熒光材料，從而改變光的顏色。本質上，白光或其它顏色的單色光可以由在LED模塊中的發光芯片22和熒光層25的適當的組合實現。
例如，在實現白光的一種方法中，發光芯片22產生藍光，熒光層25由黃色熒光材料形成。可選地，發光芯片22產生紫外光，熒光層25由紅色、綠色和藍色熒光材料的混合物形成。
而且，發光芯片22可以產生紫外或藍光，熒光層25可以由單色熒光材料形成，使得可以實現發射具有比發光芯片22中產生的光的波長長的單色光的LED模塊。
反射板28設置在發光芯片22和熒光層25之間，凹凸形圖案形成在面向熒光層25的反射板28的上表面上。
參照圖4A，凹凸形圖案是凹入的矩形空腔。圖4的凹凸形圖案作為例子示出，該圖案可以是凸起的或是具有其它形狀。例如，如圖4B中所示，也可以使用帶有凹入的半球的凹凸形圖案的反射板29。
凹凸形圖案可以形成在反射板28或29面向熒光層的上表面上或反射板28或29面向發光芯片22的下表面上。
第一樹脂層43可以形成在發光芯片22和反射板28或29之間。第一樹脂層43保護發光芯片22并減少發光芯片22的折射率和光從發光芯片22發射進的區域的折射率之間的差別。當第一樹脂層43的折射率接近發光芯片22的折射率時，降低了在發光芯片22的邊界表面22a完全地內部反射的光的量，因此增加發光芯片22發射出的光的量。
第二樹脂層46可以包括在反射板28或29和熒光層25之間。
根據入射角，在沒有形成凹凸形圖案的表面上，一些光可以完全地內部反射，這可以減少從LED模塊發射的光的量，并從而減少發光效率。從而，當凹凸形圖案僅形成在反射板28或29面向熒光層的上表面上且反射板28或29面向發光芯片22的下表面是平面時，第一樹脂層43的折射率可以優選地小于反射板28或29的折射率。
而且，當凹凸形圖案僅形成在反射板28或29面向發光芯片22的下表面上，且反射板28或29面向熒光層的表面是平面時，第二樹脂層46的折射率可以優選地大于反射板28或29的折射率。
參照圖4C，反射板30可以具有面向熒光層25的平坦的上表面和面向發光芯片22的平坦的下表面。在此情形，為了減少由于在反射板30的兩個邊界表面的一些光的完全內部反射導致的發光芯片22發射的光的損耗，第一樹脂層43的折射率可以小于反射板30的折射率，且第二樹脂層46的折射率可以大于反射板30的折射率。而且，因為由反射板30向熒光層25反射回的光的量增加，考慮到從激發的熒光層25發射的光，第二樹脂層46的相對較高的折射率是優選的。
參照圖4D，反射板31可以由多層具有不同折射率的不同材料形成。在此情形，較靠近熒光層25設置的層的折射率可以優選地較大。因此，如上所述，對于從發光芯片22發射并通過反射板31和熒光層透射并從LED模塊發射的光，由于完全的內部反射導致的損耗被最小化，且對于從熒光層25發射的光，向熒光層25反射回的光的量增加了。
圖5是示出從發光芯片22發射的光和從被激發的熒光層25發射的光的示意圖。參照圖5，從發光芯片22發射的光通過反射板28透射并入射在熒光層25上。
入射在熒光層25上的光把能量傳送到熒光材料，并從而發射了具有比入射的光波長長的光。在熒光層25的上面和下面的所有方向發射光。設置在熒光層25和發光芯片22之間的反射板28朝熒光層25反射光，這光不是由熒光層25從LED模塊發射的光，而是返回入射在反射板28上的光，從而提高發光效率。
而且，優選的是，形成在反射板28上的凹凸形圖案有效地發散由熒光層25發射的光使得從LED模塊發射光。形成反射板28的材料，或凹凸形圖案的尺寸和排列周期可以根據從發光芯片22發射的光的波長和從熒光層25發射的光的波長或其它相關特性決定。
可以形成反射板28到31的材料的例子是SiO2、Al2O3、AlN和ZnSe。
表1示出了根據本發明實施例的LED模塊的發光效率和常規LED模塊的發光效率之間的比較。
表1
用于獲得這些結果的LED模塊包括發射約400nm波長的光的發光芯片和由紅色、綠色和藍色熒光材料的混合物形成的熒光層。第一和第二樹脂層由硅樹脂形成，反射板的凹凸形圖案和圖4B的圖案一樣。發光芯片發射的光入射在熒光層上并激發熒光劑以發射用于實現白光的紅色、藍色和綠色光。
發光效率用作表示LED模塊照明性能的指數，其指的是施加每瓦特的功率人眼能感覺的亮度，該亮度以流明(lm)為單位測量。根據本實施例的LED模塊的發光效率是26.6lm/W，常規LED模塊的發光效率是22.7lm/W。因此根據本實施例的LED模塊具有的發光效率比常規LED模塊的發光效率高17％。
在上述根據本發明的LED模塊中，在熒光層和發光芯片之間的反射熒光層發射的光的反射板用來提高LED模塊的發光效率，該LED模塊利用發光芯片和熒光層實現白光或單色光。而且，精細的凹凸形圖案形成在反射板的至少一個表面上以提高發光效率。
雖然已經參照其具體實施例具體示出和描述了本發明，本領域的普通技術人員將會理解的是，不離開所附權利要所限定的本發明的精神和范圍，可以在形式和細節上做出各種改變。
權利要求
1.一種發光二極管模塊，包括發光芯片；由熒光材料形成的熒光層，該熒光材料利用從所述發光芯片發射的光作為激勵源發射具有長于從所述發光芯片發射的光的波長的光；和反射板，設置在所述發光芯片和所述熒光層之間，并反射從所述熒光層發射的光。
2.根據權利要求1所述的發光二極管模塊，其中所述發光芯片發射紫外光，所述熒光層發射可見光。
3.根據權利要求2所述的發光二極管模塊，其中所述熒光層由紅色、綠色和藍色熒光材料的混合物形成。
4.根據權利要求1所述的發光二極管模塊，其中所述發光芯片發射藍光，所述熒光層由黃色熒光材料形成。
5.根據權利要求1所述的發光二極管模塊，其中凹凸形圖案形成在面向所述熒光層的所述反射板表面上。
6.根據權利要求5所述的發光二極管模塊，其中所述凹凸形圖案是半球形陣列或多邊凹形陣列。
7.根據權利要求5所述的發光二極管模塊，還包括折射率小于所述反射板的折射率并形成在所述反射板和所述發光芯片之間的第一樹脂層。
8.根據權利要求5所述的發光二極管模塊，其中所述反射板由從SiO2、Al2O3、AlN和ZnSe構成的組中選出的材料形成。
9.根據權利要求1所述的發光二極管模塊，其中凹凸形圖案形成在面向所述發光芯片的所述反射板表面上。
10.根據權利要求9所述的發光二極管模塊，其中所述凹凸形圖案是半球形陣列或多邊凹形陣列。
11.根據權利要求9所述的發光二極管模塊，還包括折射率大于所述反射板的折射率并形成在所述反射板和所述熒光層之間的第二樹脂層。
12.根據權利要求9所述的發光二極管模塊，其中所述反射板由從SiO2、Al2O3、AlN和ZnSe構成的組中選出的材料形成。
13.根據權利要求1所述的發光二極管模塊，其中反射板面向所述熒光層的表面和反射板面向所述發光芯片的表面都是平面。
14.根據權利要求13所述的發光二極管模塊，還包括第一樹脂層，折射率小于所述反射板的折射率并形成在所述發光芯片和所述反射板之間；和第二樹脂層，折射率大于所述反射板的折射率并形成在所述反射板和所述熒光層之間。
15.根據權利要求13所述的發光二極管模塊，其中所述反射板由具有不同折射率的多個層形成。
16.根據權利要求15所述的發光二極管模塊，其中形成所述反射板的層越靠近所述熒光層，該層的折射率越大。
17.根據權利要求13所述的發光二極管模塊，其中所述反射板由從SiO2、Al2O3、AlN和ZnSe構成的組中選出的材料形成。
全文摘要
本發明提供了一種具有改進的發光效率的發光二極管模塊。所述發光二極管模塊包括發光芯片；由熒光材料形成的熒光層，該熒光材料利用從所述發光芯片發射的光作為激勵源發射具有長于從所述發光芯片發射的光的波長的光；和反射板，設置在所述發光芯片和所述熒光層之間，并反射由所述熒光層發射的光。
文檔編號H01L33/22GK101013734SQ20061012188
公開日2007年8月8日 申請日期2006年8月29日 優先權日2006年2月2日
發明者金維植, 金亨根, 孫哲守, 鄭在旭 申請人:三星電機株式會社