[發明專利]用于LED的具有包圍LED的全內反射層的襯底

有效

• 申請號: 201480061133.8
• 申請日: 2014-10-22
• 公開（公告）號: CN105684174B
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發明（設計）人: M.M.巴特沃思
• 申請（專利權）人: 亮銳控股有限公司
• 主分類號: H01L33/60
• 分類號: H01L33/60;H01L33/46;H01L33/50;H01L33/58;H01L33/54
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張同慶;景軍平

一種封裝的LED模塊包括安裝在襯底表面的LED管芯。形成在該襯底表面上并且包圍該管芯的是低折射率材料的第一層。更高折射率材料的透鏡在LED管芯和第一層之上成型。依據斯奈爾定律，當LED光以大于臨界角照射時，該透鏡和第一層的分界面通過全內反射（TIR）反射光。第一層可以是低折射率的環氧樹脂、硅樹脂或者其它材料。在另一實施例中，在該棱鏡形成之后，包圍該LED管芯的層被處理以創建用于TIR的空氣/透鏡分界面。該LED管芯可以包括磷光體層，其導致甚至更多的側光從分界面反射出來并且不被襯底表面吸收。

技術領域

本發明涉及安裝在襯底上的發光二極管（LED）并且特別地涉及提高包圍該LED的襯底的反射率以提高光提取效率的技術。

背景技術

圖1闡釋安裝在基板12上的常規的倒裝芯片LED管芯10。在倒裝芯片中，n和p電極兩者都在該LED管芯的底部上形成。

該LED管芯10由半導體外延層形成，該半導體外延層包含生長在諸如藍寶石襯底之類的生長襯底上的n層14、有源層15和p層16。該生長襯底在圖1中已經通過激光剝離、蝕刻、研磨或通過其它技術移除。在一個例子中，該外延層是基于GaN的，并且該有源層15發射藍光。

預制的磷光體片17通過硅樹脂或者其它透明粘合劑（未示出）粘貼在LED管芯10的頂表面之上。對于白光，片17可以由發射黃光的YAG磷光體形成。一些藍色LED光穿過片17漏出并且與該黃光結合。可以添加紅色磷光體層以創建更暖的白光。

金屬電極18電氣接觸p層16，并且金屬電極20電氣接觸n層14。在一個例子中，電極18和20是超聲焊接到陶瓷基板12上的陽極和陰極金屬墊22和23的金墊。基板12具有通向用于結合到與印刷電路板的底部金屬墊26和28的傳導通孔24。

轉讓給當前的受讓人并且通過引用引入于此的美國專利No.8,536,608描述了反射環29（例如R>90%）的使用，該反射環粘貼到基板12的表面并且包圍該LED管芯10。環29由反射材料形成，例如濺射的Al或Ag層。環29反射由磷光體片17和有源層15向下產生的光（例如光線32和33）。基板典型地為陶瓷、硅或者其它光吸收材料，因此環29減少封裝件對光的吸收以提高效率。

然后，LED管芯10、磷光體片17和環29被例如由硅樹脂形成的模塑的透明的半球透鏡34包封，以保護LED管芯10并且提高光提取效率。透鏡34的折射率（例如n=1.5）典型地在空氣的折射率與各種LED層的折射率之間。

盡管環29的反射率相對高，但它并不是100%。因此，仍然有一些通過環29的光吸收。另外，環29材料的外緣必須在透鏡34的邊緣之前終止，以便確保透鏡34與基板表面之間的良好密封。因此，在環29的邊緣與透鏡34的邊緣之間存在一些光散射和吸收。另外，形成金屬環是相對復雜的并且增加了封裝的成本。

需要的是一種反射來自LED管芯和磷光體片的甚至更多向下光的技術。

發明內容

使用的是使用全內反射（TIR）的介電環，而不是由包圍安裝在襯底上的LED管芯的反射材料形成的環。利用TIR，有100%反射。

在一個實施例中，介電材料的光滑薄層在襯底表面上并且圍繞LED管芯形成。該材料具有小于包封透鏡材料的折射率（例如n=1.5）的折射率（例如n<1.4）。該材料對于襯底表面和對于透鏡材料具有非常好的粘合性。該材料可以防潮并且延伸超過透鏡的邊緣。

以大于臨界角照射在透鏡和低折射率材料的分界面上的任何磷光體或者LED光以基本上100%的反射率從該分界面反射出來。低折射率材料比反射金屬沉積更簡單。由于低折射率材料可以延伸超過該透鏡的邊緣，在任何邊緣處都不存在光的散射，并且最大量的光被反射。另外，由于該材料是電介質，不存在關于由于未對準而使電極短路的擔心。