[发明专利]用于侧发射的具有成形的生长衬底的LED

说明书

在相对厚的生长衬底晶片的表面中形成光学特征的阵列。LED层外延生长在生长衬底晶片的相对表面之上。LED层包括朝向生长衬底晶片发射光的有源层。所得LED晶片被单个化以形成具有生长衬底部分的单独的LED管芯，其中每一个生长衬底部分具有至少一个光学特征。光学特征将从有源层发射的光的大部分重定向成通过生长衬底部分的侧壁离开LED管芯。侧发射LED管芯安装在反射杯中并且包封有磷光体材料。LED光因而激发不叠覆LED管芯的磷光体颗粒，因此较少的磷光体光被LED管芯吸收并且效率得以改进。

技术领域

本发明涉及发光二极管（LED），并且具体地涉及用于使LED具有增强的侧发射的技术。

背景技术

从LED管芯发射的所有光的绝大部分是来自与LED的安装表面相对的其顶表面。这本质上创建针点型光，因为顶表面面积在1mm²的量级上。

图1表示针对LED的常见用途，其中LED位于用于在特定方向上引导光的反射杯中，诸如用于智能电话相机中的LED闪光灯。图1是使其阳极接触件12和其阴极接触件14形成在管芯10的底表面上的典型倒装芯片LED管芯10的截面视图。接触件12和14占据LED管芯10的底表面的大面积并且是反射的。管芯10可以可选地安装在具有用于接合到封装20的电极的更鲁棒的金属垫的基板上。

接触件12和14接合到封装20中的电极16和18。封装电极16和18然后可以连接到任何其它端子，诸如印刷电路板上的金属垫、衬底、用于插入到插座中的细长插针等。

LED管芯10位于反射杯22中。反射杯22的反射壁24可以涂敷有反射金属或涂料，或者杯22自身可以由反射金属形成。

LED管芯10可以是基于GaN的并且发射蓝光。杯22填充有包括灌注在硅树脂、环氧树脂或其它包封粘合剂材料25中的磷光体粉末26的材料。磷光体粉末26可以是YAG（发射黄绿光），或者是混合物或红色和绿色磷光体粉末，或者是（多个）磷光体的任何其它类型。一些蓝光逸出，并且所得蓝光和磷光体光的混合物创建白光或任何其它颜色的光，这取决于磷光体的磷光体类型和密度。

LED管芯10在其图1的简化示例中具有n型半导体层28、有源层30和p型半导体层32。在异质结GaN LED中典型地存在许多其它层。LED层外延生长在生长衬底之上。导体34延伸通过p型半导体层32和有源层30以将阴极接触件14连接到n型半导体层28。在图1的示例中，已经移除生长衬底，诸如蓝宝石。

一般地，LED管芯10吸收撞击于其上的可见光的大约15%。在图1的示例中，来自LED管芯10的蓝色光线36激发磷光体粉末26的特定颗粒38，并且从颗粒38发射的光（例如黄光）在所有方向上发射。所发射的射线40之一被示出朝向LED管芯10返回，其中大约15%的光被LED管芯10吸收。

由于LED管芯10所发射的所有光的绝大部分通过其顶表面，并且LED管芯10上方的磷光体所发射的光的几乎一半向下朝向LED管芯10，因此存在被LED管芯10吸收的大量光，这降低了LED模块的效率。

所需要的是用于改进诸如反射杯中的LED管芯之类的LED模块的效率的低廉技术。

发明内容

在一个实施例中，通过掩蔽和蚀刻或任何其它适合的方法图案化透明生长衬底晶片，诸如蓝宝石、SiC、GaN或其它生长衬底晶片，以具有带有成角侧的光学特征，其侧向反射大部分LED光使得大部分LED光从LED的侧壁发射。光学特征与生长衬底相对形成（即在整个LED的外侧上）。由于可能存在生长于单个生长衬底晶片上的数千个LED，因此将存在形成于衬底中的数以千计的光学特征。在一个实施例中，光学特征是近似关于其相关联的LED定中心的具有顶点的凹锥或凹坑。还设想到其它光学特征形状。