[實用新型]一種白光LED芯片

有效

• 申請號: 201220555539.X
• 申請日: 2012-10-24
• 公開（公告）號: CN202996898U
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 曹永革;鄧著光;陳東川;鄧種華;蘭海
• 申請（專利權）人: 中國科學院福建物質結構研究所
• 主分類號: H01L33/50
• 分類號: H01L33/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及LED發光技術領域，尤其涉及一種白光LED芯片結構。?

背景技術

LED作為一種新型光源，由于具有節能、環保、壽命長、啟動速度快、能控制發光光譜和禁止帶幅的大小使色彩度更高等傳統光源無可比擬的優勢而得到了空前的發展。?

一般而言，傳統的白光LED光源的獲得，是通過藍光或紫外LED芯片發出的光激發熒光粉而獲得白光。但對于普通藍光或紫外LED芯片，其光電轉換效率一般低于30%，即使是目前最好的LED芯片，其光電轉換效率也不會高于50%。因此LED在發光時將伴隨產生大量的熱。一般在點亮的芯片周圍，溫度會到達150攝氏度至200攝氏度。這樣的溫度將造成熒光粉的效率下降20-30%，從而產生光源的色溫與色坐標的偏移。同時也影響了LED光源的光效與穩定性。?

實用新型內容

本實用新型旨在解決現有技術的前述問題，而提供一種結構簡單，光效高而且性能可靠的白光LED芯片結構，同是簡化了封裝工序中熒光粉的使用。此白光LED芯片結構，采用藍光或紫外LED芯片發光激發熒光陶瓷，產生白光，所述白光LED芯片由垂直結構藍光或紫外LED芯片與覆蓋于芯片上方的熒光陶瓷構成。?

所述的垂直結構藍光或紫外LED芯片的發射光譜為峰值波長在400-500nm的可見光或峰值波長在250-400nm的紫外光。?

所述熒光陶瓷上開有小孔，小孔與垂直結構LED的電極位置對齊。?

本實用新型將熒光陶瓷材料直接應用于藍光或紫外LED芯片，通過在LED芯片上直接覆蓋熒光陶瓷材料而實現了LED芯片可以直接發射白光。在后續的LED封裝工藝中避免了熒光粉的使用，從而有效的避免了因為高溫造成的熒光粉量子效率下降、光源的色溫，色坐標漂移。通過實驗對比表明同樣COB封裝的5W白光LED光源，應用熒光粉的光源點亮30分鐘后光通量下降為初始值的75%，同時色溫由6021K升高到6572K。而此白光LED芯片光源點亮30分鐘后其光通量為初始值的97%，而色溫基本不發生變化。同時同樣條件下應用熒光粉的光源光效為150lm/W，而應用熒光陶瓷的LED芯片的光源光效可達到215lm/W。通過以上同樣實驗條件下的對比可以體現出應用熒光陶瓷的明顯優勢。同時在LED芯片級實現了白光的發射，簡化了LED封裝工藝中熒光粉的配比工藝，使得生產的LED光源的色溫一致性有了很大的提升。?

附圖說明

圖1為白光LED芯片結構示意圖。?

圖2為實施例1中熒光陶瓷樣品的XRD圖譜。?

圖3為實施例1中的白光LED光譜圖。?

圖4為實施例2中熒光陶瓷樣品的XRD圖譜。?

圖5為實施例2中的白光LED光譜圖。?

圖6為實施例3中熒光陶瓷樣品的XRD圖譜。?

圖7為實施例3中的白光LED光譜圖。?

圖8為實施例4中熒光陶瓷樣品的XRD圖譜。?

圖9為實施例4中的白光LED光譜圖。?

具體實施方式

例1??將0.01wt.%的Ce₂O₃粉末摻入YAG粉末中，通過濕法球磨充分混合，干燥后獲得熒光陶瓷粉體原料。將熒光陶瓷粉體原料通過冷等靜壓成型為直徑略大于4英寸的胚體，同時利用模版在陶瓷胚體上預留出微孔以對準藍光LED芯片的上電極。將胚體放入真空高溫燒結爐中，燒結溫度為1450^oC，燒結時間10小時。圖2為該Ce:YAG熒光陶瓷燒結后的XRD圖譜，圖中的每個峰位均與YAG相的標準峰位相吻合，且沒有雜峰，說明該樣品經過此燒結過程已經完全轉變為YAG相。將燒結完成的樣品經表面拋光并減薄到厚度為0.7mm。將此Ce:YAG熒光陶瓷片對準并覆蓋于臺階制備完成的4英寸垂直結構藍光LED晶元上，并利用光刻膠為掩膜，在覆有熒光陶瓷的LED晶元上利用電子束蒸發以實現芯片的上金屬電極。并將此制備完成的白光LED晶元利用激光切割為LED芯片。如圖1所示，圖1為制備完成的白光LED芯片結構示意圖，圖中20為峰值波長為450nmLED芯片，該芯片結構為在藍寶石沉底25上采用MOCVD方法先后生長n型GaN層24，GaN量子阱23以及P型GaN層22。在LED芯片的P型GaN層22上覆蓋有帶微孔的熒光陶瓷片10，同時在微孔處鍍有P型金屬電極21。該白光LED芯片的光電測試結果為：色溫為Tc=5530K，顯色指數Ra=62.4，光效η=175lm/W。其測試的光譜圖如附圖3所示。?