[发明专利]一种提高荧光利用率的LED芯片

说明书

一种提高荧光利用率的LED芯片，其特征在于，包括：安装在封装基板上的LED发光单元、附着于LED发光单元出光面上方的荧光反射薄膜和覆盖在荧光反射薄膜表面的荧光粉；所述荧光反射薄膜是由两种折射率不同的透明材料交替叠加、周期性排列组成的多层膜；所述两种透明材料，高折射率材料和低折射率材料的折射率之比大于1.2并小于2；所述荧光反射薄膜对LED发光单元发出的光有高透过率和低反射率，对荧光粉发出的光有低透过率和高反射率。

技术领域

本发明涉及LED芯片领域，尤其涉及荧光粉混光的LED芯片。

背景技术

发光二极管(LED)是一种重要的固体照明器件。主流的LED器件根据其材料体系划分，可分为GaAs、GaP体系的红外、红黄光LED，和GaN、AlGaN体系的蓝绿、紫外光LED。

LED芯片的其中一个重要的应用模式是：LED芯片发出的短波长光激发荧光发出长波长的光，然后两种光混合出光。特别是蓝光LED芯片与红、黄荧光粉组合，可以混合出射白光；该结构在照明领域有着广泛的应用。荧光粉涂敷工艺可以根据其涂敷相对于芯片的位置分为贴近式涂敷和远离式两种工艺。其中贴近式涂敷工艺是指荧光粉直接覆盖在芯片上方，常见的方法有点胶涂敷法、保型涂敷法、晶圆级封装涂覆法等。贴近式涂覆法的其中一个问题是：而荧光粉受激发射的光会向各个方向传播，由于荧光粉离芯片很近，向芯片方向发射的那部分荧光会进入芯片的内部，纵被芯片吸收而损失掉。该现象制约荧光的萃取率提高，同时还会使芯片的温度上升。远离式荧光粉涂敷使荧光粉与LED芯片间隔开一段距离，从而减少荧光进入芯片，从而一定程度上减少了芯片对荧光吸收，改善出光，但又引入了封装体积无法做小这个问题。

本发明在解决LED芯片的荧光吸收损失这个问题上，与通过改版封装结构设计的思路不同，另一种思路是通过芯片结构上的设计来实现。例如，有一专利(申请公开号02738330A)提及，在LED正装芯片衬底上制作一个由多个不同中心波长DBR(分布式布拉格反射结构)组合形成的宽谱反射镜，以及另一专利(申请公开号CN 103441198A)提及，在LED倒装芯片的透明导电薄膜层上方制备宽谱DBR反射镜；两种方法的工作原理均是将进入芯片的荧光经过宽波段反射镜会重新反射出芯片，从而降低芯片对荧光的吸收。然而进入LED芯片的黄光只有部分可以最终反射出芯片，其余部分会在芯片内部经过多次反射最终被吸收。在第二个专利中，制备宽谱DBR后还需要在其上方制备与DBR下方电极联通的另一组电极，由于宽谱DBR的厚度胶厚，一般超过3μm，这将导致电极制备的工艺难度有所增加。

发明内容

本发明解决LED芯片的荧光吸收损失这一问题的思路也是芯片结构设计。不同于利用宽谱DBR反射进入芯片的荧光这一结构设计，本发明的芯片结构设计是：在芯片出光面上方制备一层选择性反射薄膜，具体的技术方案如下：

一种提高荧光利用率的LED芯片，包括：安装在封装基板上的LED发光单元、附着于LED发光单元出光面上方的荧光反射薄膜和覆盖在荧光反射薄膜表面的荧光粉；所述荧光反射薄膜是由两种折射率不同的透明材料交替叠加、周期性排列组成的多层膜；所述两种透明材料，高折射率材料和低折射率材料的折射率之比大于1.2并小于2；所述荧光反射薄膜对LED发光单元发出的光有高透过率和低反射率，对荧光粉发出的光有低透过率和高反射率。

所述LED发光单元为外延顶部出光的正装结构芯片、衬底方向出光的倒装结构芯片或电极两面分布的垂直结构芯片中的一种。

所述荧光反射薄膜包括一组分布式布拉格反射结构；所述分布式布拉格反射结构以荧光粉发出的光为设定的反射中心波长，并以反射波长长度的1/4为设定高折射率材料和低折射率材料的光学厚度，进而设定高折射率材料和低折射率材料的几何厚度；所述分布式布拉格反射结构的叠加次数大于等于4。

所述荧光反射薄膜包括多组反射中心波长不同的分布式布拉格反射结构，在设定的反射中心波长附近波段的光有高反射率和低透过率，其他波段有低反射率和高透过率。