以介质磷光粉作光变换的发光二极管制造技术

本发明专利技术公开一种发光二极管（ＬＥＤ），包括发光构件及介质磷光粉（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｈｏｓｐｈｏｒ ｐｏｗｄｅｒ，ＤＰＰ），此介质磷光粉吸收一部分由发光构件所放射的光并放射出波长不同于吸收光的光。根据本发明专利技术优选的实施例，ＬＥＤ包含作为发光构件的晶质半导体晶粒。介质磷光粉由晶质磷光颗粒及能隙大于３ｅＶ的近似球型介质颗粒混合物所制成（其不吸收蓝光）。ＤＰＰ也可以包含磷光颗粒及气泡（或孔隙）以替代介质颗粒。ＤＰＰ的气泡的能隙大于３ｅＶ，其不吸收蓝光。根据本发明专利技术优选实施例所示范的ＬＥＤ结构包括：封胶于环氧树的晶质半导体晶粒；连接至半导体晶片的接线；连接至接线的金属引线架；及覆盖介质磷光粉的环氧树脂封胶。此ＤＰＰ由近似球型的介质颗粒及晶质磷光颗粒混合物嵌埋于环氧树脂所制成。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种发光二极管(LED)，特别是有关于一种利用介质磷光粉(dielectric phosphor powder，DPP)作光波长变换的发光二极管的制造。相关技术说明发光二极管(LED)是熟知的固态发光装置，已广泛应用于指示器、显示器及光源。如同半导体元件，LED的特征在于具有良好的烧毁率(burn-outrate)、耐振性及持久的反覆开关(ON/OFF)操作。传统的LED一般发出光谱中的红光部分。就光波长变换来说，例如使用不同的杂质掺杂于LED以改变所放射出红光的波长。然而，上述利用杂质掺杂于LED的熟知技术无法有效地放射出所有可见光谱范围的光。相对于红光，蓝光属于可见光谱的短波长部分。目前已开发出的技术，从LED产生较大范围的放射光以开发光谱中的蓝光部分。波长较短的蓝光，其容许从蓝色LED的放射光改变成光谱中其他颜色的放射光，包含白光。此可经由荧光或光波长变换来完成，其为吸收波长较短的光并重新放射波长较长的光的过程。附图说明图1a示出了熟知的利用光波长变换的LED。此LED包含半导体晶粒1、接线2及3、引线架4及5、波长变换物质6以及环氧树脂封胶7。当电流经由电性连接至引线架4及5的接线2及3而施加至作为LED的发光构件的半导体晶粒1时，产生一次光(primary light)。含有特定磷光质的波长变换物质6，覆盖发光构件(即半导体晶粒1)并模制于树脂中。半导体晶粒1的n电极及p电极通过接线2及3分别连接至引线架4及5。对于光波长变换而言，LED的有效元件为光波长变换物质6，其从半导体晶粒1部分吸收初始光并产生二次光(secondary light)。从半导体晶粒1产生光的部分(以下称作LED光)激发内含于光变换物质6中的磷光质以产生与LED光不同波长的荧光。由磷光质所放射出的荧光与LED光(其输出没有磷光质的激发)混合并放射输出。因此，LED输出具有与经由发光构件(即半导体晶粒1)放射的LED光不同波长的光。包含于波长变换物质6中的磷光质可以是熟知的荧光材料或熟知中有用的石榴石荧光材料的微晶体。就紫外线(UV)一次光放射而言，波长转换物质6包含稠密的磷光粉。图1b示出了配合图1a中使用稠密磷光粉的熟知具有光波长变换的LED。磷光粉埋置于环氧树脂9中并稠密地沉积成薄的覆盖层于发光构件(即半导体晶粒1)的表面。就蓝色的一次光放射而言，波长转换物质6包含稀释的磷光粉。图1c示出了配合图1a中使用稀释磷光粉的熟知具有光波长变换的LED。磷光粉埋置于环氧树脂9中并以稀释比例沉积于发光构件表面，如同厚的敷层、模糊球面或平面层，或如同镜片模制于半导体晶粒1。就光波长变换而言，熟知的LEDs(例如，公开于图1a、图1b及图1c的LED)在放射光色彩均匀性的控制上有问题。半导体晶粒1所产生的一次光会由于晶粒1的电极而被局部阻隔，使得光的每个方向或角度的放射不均匀而造成特别的放射图案。然而，光波长变换物质6中所含的磷光粉则使光均匀的放射。在放射均一性中的两冲突现象，导致经由放射角度或方向控制光色彩均一性的困难度，其导致无法控制光放射的色彩差异。因此，在此技术中需要一种改善熟知具有光波长变换的改良式LED，特别是可以克服熟知问题的LED。专利技术概述本专利技术提供一种发光二极管(LED)，包括发光构件以放射光和介质磷光粉(DPP)，此DPP吸收一部分通过发光构件所放射的光并放射出波长不同于吸收光的光。在LED中光散射媒介或散布媒介的运用，例如介质颗粒(任何具有能隙大于3eV的颗粒，其不会吸收光谱中的蓝光)，改善了通过LED放射光的光均一性。在本专利技术的优选实施例中，LED包含晶质的半导体晶粒，作为发光构件。介质磷光粉是由近似球型的微介质颗粒与磷光颗粒混合物所制成。此球型介质微颗粒也可以由宽能隙半导体或透明介质所制成。此DPP形成散射光媒介，其折射指数、散射特性及光变换特性是由折射指数及介质颗粒半径所控制的。与没有DPP作光变换的传统LED相比，在LED中使用DPP容许LED发光构件(例如，晶质半导体晶粒)的有效的光引出、有效的光波长变换以及全部放射角的大体均匀的色彩分布和通过具有DPP的LED所产生的较宽的光放射角。此DPP也可以包含磷光颗粒及气泡(或孔隙)以替代介质颗粒。此DPP的气泡能隙大于3eV，其不吸收光谱中的蓝光。此气泡可以是空气气泡、氮气气泡和惰性气体气泡。再者，此DPP也可以为气泡、介质颗粒及磷光颗粒的混合物。根据另一实施例，本专利技术提供一种发光二极管(LED)，包括发光构件(例如，晶质半导体晶粒)，以及介质磷光粉(DPP)，其由晶质磷光颗粒及近似球型的微介质颗粒的混合物所制成。又根据另一实施例，本专利技术提供一种发光二极管(LED)，包括发光构件(例如，一氮化铝铟镓(AlInGaN)晶质半导体晶粒)，封胶于介质磷光粉(DPP)。此DPP由微晶质氮化铝(AlN)的近似球型的微介质颗粒的混合物所制成。根据此实施例的LED也可以是白色的LED。再根据另一实施例，本专利技术提供一种发光二极管(LED)，包括发光构件，例如氮化铟镓(InGaN)半导体晶粒，封胶于介质磷光粉(DPP)。此DPP由半径在50到5000nm之间的非晶质氮化硅(Si3N4)的近似球型的微介质颗粒及半径在1000到10000nm之间的石榴石荧光材料的微晶体的混合物所制成。根据此实施例的LED也可以是白色的LED。根据另外一个实施例，本专利技术提供一种发光二极管(LED)，包括发光构件，例如氮化铟镓(InGaN)半导体晶粒，封胶于介质磷光粉(DPP)。此DPP由半径在50到5000nm之间的非晶质二氧化硅(SiO2)的近似球型的微介质颗粒及半径在1000到10000nm之间的石榴石荧光材料的微晶体的混合物所制成。根据此实施例的LED也可以是白色的LED。又根据另外一个实施例，本专利技术提供一种发光二极管(LED)，包括发光构件，例如氮化铝铟镓(AlInGaN)半导体晶粒，封胶于介质磷光粉(DPP)。此DPP由半径在50到5000nm之间的非晶质氮化镓(GaN)的近似球型的微介质颗粒及半径在1000到10000nm之间的石榴石荧光材料的微晶体的混合物所制成。根据此实施例的LED也可以是白色的LED。根据本专利技术优选实施例所示范的LED结构包括晶质半导体晶粒，封胶于环氧树脂；接线，连接至半导体晶片；金属引线架，连接至接线；以及环氧树脂封胶，覆盖介质磷光粉(DPP)。此DPP由近似球型的介质颗粒及晶质磷光颗粒混合物嵌埋于环氧树脂所制成。附图简述为使上述及本专利技术的其他优点与特征更明显易懂，以下特举优选实施例并参照附图作详细的说明。其中图1a是熟知具有光波长变换的发光二极管的示意图；图1b是配合图1使用稠密磷光粉的熟知具有光波长变换的发光二极管的示意图；图1c是配合图1使用稀释磷光粉的熟知具有光波长变换的发光二极管的示意图。图1d是根据本专利技术的使用介质磷光粉(DPP)的光波长变换的示意图；图2a及图2b是根据本专利技术另一实施例的使用介质磷光粉(DPP)的具有光波长变换的发光二极管的示意图；以及图3a及图3b是根据本专利技术又一实施例的使用介质磷光粉(DPP)的具有光波长变换的发光二极管的示意图。符号说明1、10、31～半导体晶粒；2、3、20、30、32本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极管，包括：发光构件以放射光，以及介质磷光粉，其吸收一部分由上述发光构件所放射的光并放射出波长不同于上述吸收光的光；其中上述的介质磷光粉是由晶质的磷光颗粒及近似球型的微介质颗粒的混合物所制成。

【技术特征摘要】
US 2000-12-29 09/751,4051.一种发光二极管，包括发光构件以放射光，以及介质磷光粉，其吸收一部分由上述发光构件所放射的光并放射出波长不同于上述吸收光的光；其中上述的介质磷光粉是由晶质的磷光颗粒及近似球型的微介质颗粒的混合物所制成。2.权利要求1的发光二极管，其中所述磷光颗粒的浓度为所述介质磷光粉总体积的2％到25％。3.权利要求1的发光二极管，其中所述发光构件选自晶质的半导体晶粒、氮化物半导体晶粒、氮化镓半导体、晶质氮化铟镓半导体晶粒以及晶质氮化铝铟镓半导体晶粒中的一种。4.权利要求1的发光二极管，其中通过所述介质磷光粉所放射的光是白光。5.权利要求1的发光二极管，其中所述介质颗粒的能隙大于3eV。6.权利要求1的发光二极管，其中所述介质颗粒不会吸收蓝光。7.权利要求1的发光二极管，其中所述介质颗粒选自微晶质氮化铝、非晶质氮化硅、非晶质氮化镓及非晶质二氧化硅。8.权利要求1的发光二极管，其中所述介质颗粒选自半径在50到5000nm之间的非晶质氮化硅、半径在50到5000nm之间的非晶质二氧化硅及半径在50到5000nm之间的非晶质氮化镓。9.权利要求1的发光二极管，其中所述磷光颗粒是半径在1000到10000nm之间的石榴石荧光材料的微晶体。10.权利要求1的发光二极管，其中所述磷光颗粒选自钆、钇、铈及钕基磷光质。11.权利要求1的发光二极管，其中所述磷光颗粒包括含有至少一种选自钇、镥、钪、镧、钆及钐元素与至少另一种选自铝、镓及铟元素的被铈活化的石榴石荧光材料。12.权利要求1的发光二极管，其中所述介质磷光粉混合物还包括能隙大于3eV的气泡。13.权利要求12的发光二极管，其中所述介质磷光粉混合物还包括不吸收蓝光的气泡。14.权利要求1的发光二极管，其中所述磷光粉混合物还包括选自空气气泡、氮气气泡及惰性气体气泡的孔隙。15.一种发光二极管，包括发光构件以放射光，以及介质磷光粉，其吸收一部分由所述发光构件所放射的光并放射出波长不同于所述吸收光的光；其中该介质磷光粉是由晶质磷光颗粒及光散射媒介颗粒的混合物所制成，该光散射媒介颗粒的能隙大于3eV。16.权利要求15的发光二极管，其中所述的媒介颗粒不吸收蓝光。17.权利要求15的发光二极管，其中所述的媒介颗粒是介质颗粒。18.权利要求15的发光二极管，其中所述磷光颗粒的浓度为所述介质磷光粉总体积的2％到25％。19.权利要求15的发光二极管，其中所述发光构件选自晶质的半导体晶粒、氮化物半导体晶粒、氮化镓半导体、晶质氮化铟镓半导体晶粒以及晶质氮化铝铟镓半导体晶粒中的一种。20.权利要求15的发光二极管，其中由上述介质磷光粉所放射的光是白光。21.权利要求15的发光二极管，其中所述光散射媒介颗粒选自微晶质氮化铝、非晶质氮化硅、非晶质氮化镓及非晶质二氧化硅。22.权利要求15的发光二极管，其中所述光散射媒介颗粒选自半径在50到5000nm之间的非晶质氮化硅、半径在50到5000nm之间的非晶质二氧化硅及半径在50到5000nm之间的非晶质氮化镓。23.权利要求15的发光二极管，其中所述磷光颗粒是半径在1000到10000nm之间的石榴石荧光材料的微晶体。24.权利要求15的发光二极管，其中所述磷光颗粒选自钆、钇、铈及钕基磷光质。25.权利要求15的发光二极管，其中所述磷光颗粒包括含有至少一种选自钇、镥、钪、镧、钆及钐元素与至少另一种选自铝、镓及铟元素的被铈活化的石榴石荧光材料。26.权利要求15的发光二极管，其中所述介质磷光粉混合物还包括能隙大于3eV的气泡。27.权利要求15的发光二极管，其中所述介质磷光粉混合物还包括不吸收蓝光的气泡。28.权利要求15的发光二极管，其中所述介质磷光粉混合物还包括选自空气气泡、氮气气泡及惰性气体气泡的孔隙。29.权利要求15的发光二极管，其中所述光散射媒介颗粒还包括选自空气气泡、氮气气泡及惰性气体气泡的孔隙。30.权利要求29的发光二极管，其中所述气泡不吸收蓝光。31.权利要求15的发光二极管，还包括晶质半导体晶粒，其中上述晶质磷光颗粒是嵌埋于环氧树脂；接线，连接至所述半导体晶片；金属引线架，连接至所述接线以将电流传输至所述半导体晶粒；以及环氧树脂封胶，覆盖上述介质磷光粉。32.权利要求15的发光二极管，还包括晶质半导体晶粒，封胶于所述介质磷光粉，其中所述晶质磷光颗粒是嵌埋于环氧树脂；接线，连接至所述半导体晶片；金属引线架，连接至所述接线以将电流传输至所述半导体晶粒；以及环氧树脂封胶，覆盖所述介质磷光粉。33.一种发光二极管，包括晶质半导体晶粒；介质磷光粉，由近似球型的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王望南，黄文杰，
申请(专利权)人：华上光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]