[发明专利]用于增强的光提取效率的成形LED

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

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，在本发明的实施例中，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，并且在本发明的实施例中，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发明，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发明的范围。

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，以便提供对本发明的概念的透彻理解。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发明。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发明。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发明的描述。

在本发明的示例实施例中，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n1和n2确定，并且对于从具有折射率n1的介质行进到具有折射率n2的介质的光而言，等于：