[發明專利]用于增強的光提取效率的成形LED

在審

• 申請號: 201380069882.0
• 申請日: 2013-12-17
• 公開（公告）號: CN104885234A
• 公開（公告）日: 2015-09-02
• 發明（設計）人: S.圖科特;S.吳
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/20;H01L33/24;H01L33/30;H01L33/38;H01L33/46;H01L33/56
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 孫之剛;景軍平

技術領域

本發明涉及發光設備的領域，并且具體地涉及被成形以增加來自設備的表面的光提取效率的發光設備。

背景技術

用于照明應用的固態發光設備（LED）的增加的使用已經創建了高度競爭的市場，其中成本和照明效率是主導因素。改進設備和/或照明組件的光輸出效率的技術對于從競爭中區分出設備并且增加市場份額是合期望的。

用于改進光輸出效率的常用技術是將發光設備110圍封在反射結構120（典型地為拋物面）中，其將所發射的光引導在期望的方向上，如圖1A中所示。這樣的反射體120可以例如用于引導來自相機或諸如手機之類的其它便攜式設備中的閃光元件的光。為了最大化由這樣的反射體120提供的優點，大多數所發射的光應當被引導朝向反射表面，使得其被重定向成朝向期望的方向130，如由光線140所示。沒有撞擊反射表面120的光可能在不想要的方向上行進，如由光線150所示。因此，使用拋物面反射體的常規發光設備110通常被配置成在相對于發光元件112的“上”發光表面114的側向方向上朝向反射表面120發射光。諸如圖1B中所示的同心側反射透鏡118通常被用于提供從發光元件112的上表面114發射的光的重定向。

以類似方式，半導體發光元件通常被用作用于光照顯示屏的背光。通常，側發射結構鄰近位于顯示面板下方的光導安置或安置在所述光導內。側發射光光照光導，其隨后光照顯示面板。

發明內容

將有利的是增加發光設備的光輸出效率。還將有利的是改進光輸出的均勻性和/或改進發光設備的可靠性。

為了更好地解決這些關注點中的一個或多個，在本發明的實施例中，發光元件的形狀被設計成增加從發光元件的表面逸出的光的量。發光元件和周圍環境的折射率限定逸出區段，光可以通過該逸出區段通過發光元件的表面逸出。在逸出區段外部行進的光在表面處被全內反射（TIR）。通過增加發光元件上的表面的數目，逸出區段的數目可以增加，光從表面逸出的可能性隨之對應增加。相比于矩形表面，具有多于四個邊的多邊形表面還提供更均勻的電流注入和減小的機械應力。

發光元件包括橫截面視圖輪廓和頂視圖輪廓，并且在本發明的實施例中，這些輪廓中的至少一個大大不同于矩形。在示例實施例中，輪廓包括至少五個邊的多邊形或至少7個平面的多面體。輪廓中所勾勒的一個或多個表面可以是反射的，其將朝向期望的方向重定向光。輪廓中所勾勒的一個或多個表面（平面）可以用于電氣接觸或電流注入的目的。發光元件可以位于襯底上，并且襯底的頂視圖輪廓可以對應于發光元件的頂視圖輪廓，或者其可以不同。襯底可以包括促進具有非矩形輪廓的發光元件的創建的特征。LED可以通過其側面側向成形（2D），其中頂視圖將看起來具有多邊形性質，或者可以在三個方向上（3D）以多面體形狀成形。

附圖說明

更詳細地并且通過示例的方式參照附圖來解釋本發明，其中：

圖1A圖示了具有拋物面反射體的示例現有技術發光設備，以及

圖1B圖示了用于與這樣的反射體一起使用的示例現有技術側發射設備。

圖2A和2B圖示了矩形發光元件的側視圖和頂視圖。

圖3A和3B圖示了矩形發光元件的示例逸出區段。

圖4A和4B圖示了六邊形發光元件的示例逸出區段。

圖5A和5B圖示了來自八邊形發光元件的示例逸出區段。

圖6A-6D圖示了用于非矩形發光元件的示例可替換形狀。

圖7A-7E圖示了包括非矩形發光元件的示例晶片。

圖8A-8B圖示了具有非矩形橫截面輪廓的示例發光元件。

貫穿各圖，相同參考標記指示類似或對應的特征或功能。出于說明性目的而包括附圖并且附圖不意圖限制本發明的范圍。

具體實施方式

在以下描述中，出于解釋而非限制的目的，闡述具體細節，諸如特定架構、界面、技術等，以便提供對本發明的概念的透徹理解。然而，對于本領域技術人員將顯而易見的是，可以在脫離這些具體細節的其它實施例中實踐本發明。以類似方式，該描述的文本針對如圖中所示的示例實施例，并且不意圖超出權利要求中明確包括的限制之外地限制所要求保護的發明。出于簡化和清楚的目的，省略眾所周知的設備、電路和方法的詳細描述以免以非必要的細節混淆本發明的描述。

在本發明的示例實施例中，控制發光元件的形狀以減小從設備內的點發射的光將以大于相對于表面法向的臨界角撞擊表面的可能性。臨界角由表面的任一側上的材料的折射率n1和n2確定，并且對于從具有折射率n1的介質行進到具有折射率n2的介質的光而言，等于：