用于增强的光提取效率的成形LED制造技术

发光元件（400；500）的形状被设计成增加能够从发光元件（400；500）的表面逸出的光的量。发光元件（400；500）和周围环境的折射率限定逸出区段，光可以通过该逸出区段通过发光元件（400；500）的表面逸出。在逸出区段外部行进的光在表面处被全内反射（TIR）。通过增加发光元件（400；500）上的表面数目，逸出区段（410a-f，411a-f；510a-h，511a-h）的数目可以增加，光从表面逸出的可能性随之对应增加。相比于包括矩形表面区域的一个，包括具有多于四个边（402a-f；502a-h）的多边形表面区域的发光元件（400；500）展现出更高的光提取效率，并且还允许更均匀的电流注入，并且感受减小的机械应力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及发光设备的领域，并且具体地涉及被成形以增加来自设备的表面的光提取效率的发光设备。
技术介绍
用于照明应用的固态发光设备(LED)的增加的使用已经创建了高度竞争的市场，其中成本和照明效率是主导因素。改进设备和/或照明组件的光输出效率的技术对于从竞争中区分出设备并且增加市场份额是合期望的。用于改进光输出效率的常用技术是将发光设备110围封在反射结构120 (典型地为抛物面)中，其将所发射的光引导在期望的方向上，如图1A中所示。这样的反射体120可以例如用于引导来自相机或诸如手机之类的其它便携式设备中的闪光元件的光。为了最大化由这样的反射体120提供的优点，大多数所发射的光应当被引导朝向反射表面，使得其被重定向成朝向期望的方向130，如由光线140所示。没有撞击反射表面120的光可能在不想要的方向上行进，如由光线150所示。因此，使用抛物面反射体的常规发光设备110通常被配置成在相对于发光元件112的“上”发光表面114的侧向方向上朝向反射表面120发射光。诸如图1B中所示的同心侧反射透镜118通常被用于提供从发光元件112的上表面114发射的光的重定向。以类似方式，半导体发光元件通常被用作用于光照显示屏的背光。通常，侧发射结构邻近位于显示面板下方的光导安置或安置在所述光导内。侧发射光光照光导，其随后光照显示面板。
技术实现思路
将有利的是增加发光设备的光输出效率。还将有利的是改进光输出的均匀性和/或改进发光设备的可靠性。为了更好地解决这些关注点中的一个或多个，在本专利技术的实施例中，发光元件的形状被设计成增加从发光元件的表面逸出的光的量。发光元件和周围环境的折射率限定逸出区段，光可以通过该逸出区段通过发光元件的表面逸出。在逸出区段外部行进的光在表面处被全内反射(TIR)。通过增加发光元件上的表面的数目，逸出区段的数目可以增加，光从表面逸出的可能性随之对应增加。相比于矩形表面，具有多于四个边的多边形表面还提供更均匀的电流注入和减小的机械应力。发光元件包括横截面视图轮廓和顶视图轮廓，并且在本专利技术的实施例中，这些轮廓中的至少一个大大不同于矩形。在示例实施例中，轮廓包括至少五个边的多边形或至少7个平面的多面体。轮廓中所勾勒的一个或多个表面可以是反射的，其将朝向期望的方向重定向光。轮廓中所勾勒的一个或多个表面(平面)可以用于电气接触或电流注入的目的。发光元件可以位于衬底上，并且衬底的顶视图轮廓可以对应于发光元件的顶视图轮廓，或者其可以不同。衬底可以包括促进具有非矩形轮廓的发光元件的创建的特征。LED可以通过其侧面侧向成形(2D)，其中顶视图将看起来具有多边形性质，或者可以在三个方向上(3D)以多面体形状成形。【附图说明】更详细地并且通过示例的方式参照附图来解释本专利技术，其中: 图1A图示了具有抛物面反射体的示例现有技术发光设备，以及 图1B图示了用于与这样的反射体一起使用的示例现有技术侧发射设备。图2A和2B图示了矩形发光元件的侧视图和顶视图。图3A和3B图示了矩形发光元件的示例逸出区段。图4A和4B图示了六边形发光元件的示例逸出区段。图5A和5B图示了来自八边形发光元件的示例逸出区段。图6A-6D图示了用于非矩形发光元件的示例可替换形状。图7A-7E图示了包括非矩形发光元件的示例晶片。图8A-8B图示了具有非矩形横截面轮廓的示例发光元件。贯穿各图，相同参考标记指示类似或对应的特征或功能。出于说明性目的而包括附图并且附图不意图限制本专利技术的范围。【具体实施方式】在以下描述中，出于解释而非限制的目的，阐述具体细节，诸如特定架构、界面、技术等，以便提供对本专利技术的概念的透彻理解。然而，对于本领域技术人员将显而易见的是，可以在脱离这些具体细节的其它实施例中实践本专利技术。以类似方式，该描述的文本针对如图中所示的示例实施例，并且不意图超出权利要求中明确包括的限制之外地限制所要求保护的专利技术。出于简化和清楚的目的，省略众所周知的设备、电路和方法的详细描述以免以非必要的细节混淆本专利技术的描述。在本专利技术的示例实施例中，控制发光元件的形状以减小从设备内的点发射的光将以大于相对于表面法向的临界角撞击表面的可能性。临界角由表面的任一侧上的材料的折射率η I和η2确定，并且对于从具有折射率η I的介质彳丁进到具有折射率η2的介质的光而目，等于: arcsin(n2/nl)(等式 I) 以大于临界角撞击表面的光将被全内反射，并且将不通过表面逸出。术语“逸出区段”被用于限定其内的光将通过表面逸出的角度范围。在理想情形中，来自球体中心处的点源的撞击球体表面的所有光将通过表面逸出，因为从元件中心发射的光将以表面法向的角度撞击球体表面。然而，点源当前是不可行的，并且考虑到光源将消耗球体内的一些空间，并非所有光将从球体的精确中心发射。从偏离中心的点生成的光可能以并非表面法向的角度撞击球体表面，但是光以大于临界角的角度撞击球体表面的可能性大大小于光以大于临界角的角度撞击平面表面的可能性。这是由于以下事实:球体表面上的每一个点具有相对于表面切向的逸出区段；并且相对于球体内的每一个点，这些逸出区段将重叠。类似地，来自柱体表面的侧面的逸出区段也将重叠，从而为弯曲外表面的方向上所发射的光提供高光提取效率。尽管可以通过使用围绕光源的球体或柱体表面来获得效率，但是与形成球体或柱体形状中的发光元件相关联的成本排除了其用于发光元件的商业生产的用途。从多个发光元件的晶片形成这样的形状一般将要求每一个发光元件的铣削、激光切割或机械锯切，这带有由这样的过程产生的每一个发光元件之间的材料的明显浪费。尽管球体或柱体发光设备当前可能不是可行的，但是该范例的原理可以应用于使用改进光直接从发光区内的点逸出的可能性的其它形状。在本专利技术的示例实施例中，例如，多边形状被用于增加逸出区段的数目，从而增加从发光元件内的点生成的光将处于逸出区段内的可能性。优选地，使用多个平面表面形成形状，从而避免对弯曲表面成形的需要；并且如果相邻发光元件的平面表面对准布置在晶片上，则可以使用单个切分操作来提供这些对准的表面。此外，如果平面表面彼此邻接，则在形成个体化(“单个化”)的发光元件中浪费较少材料。例如，规则六边形棋盘布置提供没有六边形之间的空间的六边形图案。尽管这样的设计不提供简单的切割/切分图案，但是随着诸如激光切分之类的技术中的发展，实现六边形切分的成本可以通过消除需要被允许和部署的废料来抵消。图2A和2B图示了矩形发光元件200的侧视图和顶视图。如图2A中所示，来自发光元件200的光的大部分从发光元件的上表面204发射。光210在发光元件200的内部生成，并且撞击表面204。如果光210相对于表面204处于发光元件200的逸出区段内，则其能够作为所发射的光210’通过表面逸出；如果光211不在逸出区段内，则光211将被全内反射(TIR)为光211’ ?除撞击上表面204的光210，211之外，一些光220，221将撞击发光元件200的侧面202或边缘，如图2B中进一步图示的。如果光220相对于侧面202处于逸出区段内，则其将作为光220’发射；如果光221不在逸出区段内，则其将被全内反射为光221’。从表面204，202反射的光211，221最终可以在另一表面的逸出区段内本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光元件，包括：N型层，P型层，位于N型和P型层之间的有源层，其中发光元件包括横截面视图轮廓和平面轮廓，并且这些轮廓中的至少一个包括具有多于四个边的多边形。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：S图科特，S吴，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL