[发明专利]一种紫外发光二极管

说明书

技术领域

本发明属于半导体器件技术领域，具体地说，是涉及一种能发射紫外光线的发光二极管。

背景技术

LED(Light Emitting Diode)即发光二极管，是一种半导体固体发光器件。它是利用固体半导体芯片作为发光材料，在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量，从而直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫色的光，而且可以通过芯片组合或涂敷荧光粉发出混合色光，比如白光。

LED从二十世纪60年代研制出来并逐步走向市场化，其封装技术也在不断改进和发展。LED封装是指发光芯片的封装，相比集成电路封装有较大不同。LED的封装不仅要求能够保护管芯，而且还要能够透光，所以LED的封装对封装材料有特殊的要求。

目前，可见光LED的封装普遍采用图1所示的方式，即将发光芯片4的衬底连接在热沉3上，然后将热沉3连接在底座2上，发光芯片4的键合引线通过底座2上制作的两个接触点与正、负极管脚1相连接。在所述底座2上还安装有透镜5，将所述发光芯片4罩扣在其中，以起到保护发光芯片4、避免其遭受外物损坏的作用。在这种常见的LED封装内部填充有稳定的柔性胶凝体6，在常用温度(-40～120℃)范围内，不会因为温度骤变产生的内应力而使金线与框架断开，并防止环氧树脂透镜变黄，引线框架也不会因氧化而玷污。但是，光程为3毫米以上时，这种可见光LED由于其所使用的环氧树脂透镜6和柔性胶凝体6的透过率在300纳米波段以下基本为零，因此，不适合采用该封装方式来制造紫外发光二极管。即使换用高紫外透过率的胶凝体，也会在长期使用中由于紫外辐射加老化而衰减很快。

为了使发光二极管能够发射紫外光线，外国某企业提出了如图2所示的发光二极管封装方式，即将发射紫外光线的发光芯片4安装在热沉3或导热黏附层上，然后一同装入管壳7内，所述管壳7可以是金属TO管壳，也可以是陶瓷管壳等。在管壳7顶面安装透镜5，从而将发光芯片4和热沉3封装于管壳7和透镜5所形成的腔室中，以避免发光芯片4遭受损坏。所述发光芯片4的正、负极引线穿过管壳7与设置在管壳7底部的电极管脚1相连接。这两种封装方式采用裸芯，即气体(如空气或惰性气体)界面，虽然实现了紫外光线的透射，并可以尽量避免老化问题，但是要以大大降低出光效率为代价。原因是气体的折射率接近1，导致芯片/气体界面的全反射现象，降低了芯片的出光效率。

由于紫外波段小于400纳米，在制作紫外发光二极管时，需要紫外透过率高并且有高紫外波段折射率的封装材料和封装方式。透明度直接影响出光强度，而在紫外波段的折射率也决定了半导体发光二极管的提光效率。此外，可见光LED的灌封用材料光程很长，也导致其在紫外线照射下老化，透明度迅速衰减。因此，目前已经普及的红、蓝等可见光LED封装方式显然不能满足以上要求。而国际上采用的远紫外LED封装方式限于把裸芯覆盖在石英玻璃下，因此光提取效率低下。基于此，目前迫切需要找到适合紫外发光二极管的封装方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种紫外发光二极管，通过采用特殊的封装方式，提高了紫外光线的透过率和提取效率。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种紫外发光二极管，包括发射紫外光线的发光芯片；在所述发光芯片的出光面上黏附有间隔层，所述间隔层的紫外波段折射率大于1.3且在紫外波段有大于50％的透过率；在所述间隔层上黏附有透镜，所述透镜在紫外波段有大于50％的透过率。

其中，所述透镜为非平面透镜，其形状可以是半球体、曲面体、锥体、金字塔形或者不规则体，用于减小与空气界面的全反射现象，优选采用半球体透镜。

优选的，所述透镜采用硬质抗衰老材料制成，其黏附间隔层的底面应大于发光芯片的出光面。为了避免对紫外光线造成衰减，优选采用无机材质的透镜。

进一步的，所述间隔层可以是一层，也可以是多层，且厚度在3毫米以下，优选的封装方式为间隔层整体厚度在0.1毫米以下，以保证该间隔层在紫外波段有大于50％的透过率；当所述间隔层为多层时，每一层间隔层的紫外波段折射率均大于1.3。

作为所述紫外发光二极管的其中一种具体封装方式，可以将所述发光芯片连接在热沉上，将所述热沉安装于底座上，底座上安装透镜罩，所述热沉、发光芯片、间隔层和透镜位于所述底座与透镜罩所形成的腔室内，在所述腔室中可以填充紫外波段透过率大于50％的填充物。

优选的，所述填充物可以是树脂、水、硅胶或者胶凝体等透明介质。