CN201332107Y - 发光二极管的结构改良 - Google Patents
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Abstract
本实用新型发光二极管的结构改良，发光二极管结构组成由上而下至少包含有：一P型半导体层、一发光层、一N型半导体层、一透明基板、至少一光学膜以及一散热装置，其中，该光学膜为金属氧化物光学膜、金属氟化物光学膜或金属氮化物光学膜或其组合，该光学膜不仅可提高反射率，使整体发光二极管的发光效率提升，且不会将热源反射至上方的结构层，而可将热源传送至下方的散热装置，以顺利将热源散去，有效达到散热的效果。
Description
技术领域
本实用新型有关发光二极管的结构改良，旨在提供一种可提高反射率，使整体发光二极管的发光效率提升，且可有效达到散热效果的发光二极管的结构改良。
背景技术
按，第一种习用的发光二极管1(如图1所示)，其由一透明基板11、一N型半导体层12、一发光层13及一P型半导体层14所构成，而其中该N型半导体层12层叠于透明基板11上，而该发光层13层叠于N型半导体层12上，而该P型半导体层14层叠于发光层13上，且该N型半导体层12及P型半导体层14上分别具有一电极，使该电极被定义为N型电极15及P型电极16，如是构成一发光二极管1。
而当该习用的发光二极管1于发光时，该光源有一部分由该N型半导体层12及P型半导体层14的表面射出，而另一部分的光源则由透明基板11的表面射出，而使该N型半导体层12及P型半导体层14的表面仅能射出一部分光源，至于另一部分的光源则由透明基板11表面射出，而使该光源形成散逸的现象，进而导致该发光二极管于使用时的发光效率降低、亮度减弱，故无法提供该发光二极管于发光时所实际发出的光源亮度。
另有第二种习用的发光二极管，如图2A所示，其由一散热装置17、反射层18(或一金属层)、一透明基板11、一N型半导体层12，一发光层13及一P型半导体层14所构成，而其中该N型半导体层12层叠于透明基板11，而该发光层13层叠于N型半导体层12上，而该P型半导体层14层叠于发光层13上，且该N型半导体层12及P型半导体层14上分别具有一N型电极15及一P型电极16，而于透明基板11底面则设有该反射层18，如是构成一发光二极管。而藉由设于透明基板11底面的单一反射层18，使得光源P1透过透明基板11时可再反射一部份的光源P2，然而其虽可减少发光二极管的光源散逸，提升该发光二极管于使用上的亮度，但实际上的光源散逸仍相当严重，故对整体亮度的提升上仍然有限；且该反射层18的结构大多为金属薄膜，例如铝薄膜或银薄膜等，因为该金属薄膜材质的反射层18与透明基板11间的附着性较差，故须于该反射层18与透明基板11间另外再利用一层二氧化硅层181，如图2B所示，使该反射层18与透明基板11可藉由该二氧化硅层181相互黏着固定；惟，该二氧化硅层181的设置会使反射层18的反射率下降，且该二氧化硅层181的热传导系数不高无法将热源传导至下方的散热装置17，且该金属薄膜除可反射光源外，亦会同时将热源H1反射至上方结构层，反而会使反射后的热源H2集中于发光层13，使其温度上升效率下降。
而第三种习有的发光二极管结构，如图3所示，如中国台湾专利公告号第M244587号，专利名称“具化合物反射结构的发光二极管”，其由下至上由叠设的反射层18、一透明基板11、一N型半导体层12，一发光层13及一P型半导体层14所构成，其中，各反射层18为分布式布拉格反射层(Distributed Bragg Reflector，DBR)，藉以形成一反射结构，可藉由上述的结构，用以提供发光二极管于发出光源时，由各反射层18分别反射以各种角度射入的光源，而达到减少发光二极管的光源散逸，提升该发光二极管于使用上的亮度；然而，使用该分布式布拉格反射层(以下称DBR)的材料的选择及结构的设计非常麻烦，举例来说：若希望得到适用于570nm黄绿光发光二极管的DBR，首先必需决定构成DBR的两种材料为何，由于活性层发射的光为570nm，因此在选择DBR材料时要考虑晶格匹配，而且两者能隙皆大于2.175eV者，否则DBR会吸收发光层发射的570nm雷射光；另外，由反射定律可知，当两种材料的折射率相差越大时，接口的反射效果越好，故也要考虑两种材料的折射率，所以因应不同波长的光源，使用的DBR也须有不同的材料选择，亦造成制程上的困难。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型所解决的技术问题即针对发光二极管加以改良，尤提供一种可提高反射率，使整体发光二极管的发光效率提升，且可有效达到散热效果的结构改良。
为达上揭目的，本实用新型的发光二极管结构组成由上而下至少包含有：一P型半导体层、一发光层、一N型半导体层、一透明基板、至少一光学膜以及一散热装置，其中，该光学膜为金属氧化物光学膜、金属氟化物光学膜或金属氮化物光学膜或其组合，该光学膜不仅可提高反射率，使整体发光二极管的发光效率提升，且不会将热源反射至上方的结构层，而可将热源传送至下方的散热装置，以顺利将热源散去，有效达到散热的效果。
本实用新型的有益效果为：
1、利用本实用新型的金属氧化物光学膜、金属氟化物光学膜或金属氮化物光学膜，可提升光源的反射率，可大幅减少发光二极管光源散逸的现象，使整体发光二极管的发光效率提升。
2、不会将发光二极管的热源反射至上方的结构层，而可将热源传送至该光学膜下方的散热装置，以顺利将热源散去，有效达到散热的效果。
3、本实用新型的光学膜可反射的光源波长范围较广，且可利用调整该光学膜的厚度大小，以适用于不同波长的光源。
附图说明
图1为第一种习有发光二极管的结构示意图；
图2A、B为第二种习有发光二极管的结构示意图；
图3为第三种习有发光二极管的结构示意图；
图4为本实用新型中发光二极管第一实施例的结构示意图；
图5为本实用新型中发光二极管第二实施例的结构示意图。
【图号说明】
发光二极管1 透明基板11
N型半导体层12 发光层13
P型半导体层14 N型电极15
P型电极16 散热装置17
反射层18 二氧化硅层181
反射层19 发光二极管2
透明基板21 N型半导体层22
N型电极221 光学膜23
散热装置24 黏合层241
发光层26 P型半导体层27
P型电极271
具体实施方式
本实用新型的特点，可参阅本案图式及实施例的详细说明而获得清楚地了解。
本实用新型的发光二极管的结构改良，如图4的第一实施例所示，该发光二极管2至少包含有：
一透明基板21，该透明基板21上设有一N型半导体层22，而该透明基板21底侧设有一光学膜23，且该透明基板21可以为蓝宝石(SAPPHIRE)透明基板；
一光学膜23，设于该透明基板21底侧，该光学膜23为金属氧化物光学膜、金属氟化物光学膜或金属氮化物光学膜，其中，该金属氧化物光学膜可以为氧化铝光学膜、氧化钛光学膜、氧化锆光学膜、氧化硅光学膜或氧化钽光学膜，而该金属氟化物光学膜可以为氟化镁光学膜，另外该金属氮化物光学膜可以为氮化硅光学膜，而该等光学膜具有黏着性强及反射率强的优点，且在不可见光部份尤其是红外线的穿透性较高；
一散热装置24，该散热装置24设于该光学膜23底侧，该光学膜23与散热装置24间可设有黏合层241(可以为导热胶)；
一N型半导体层22，设于该透明基板21上，该N型半导体层22表面设有N型电极221；
一发光层26，设于该N型半导体层22上；
一P型半导体层27，设于该发光层26上，该P型半导体层27表面设有P型电极271。
本实用新型的光二极管由发光层26发出光源时，该一部分的光源P3由该P型半导体层27的表面射出，而另一部分的光源P4则由透明基板21的表面穿透至该透明基板21的底面，此时，该穿透至透明基板21底面的光源即照射至光学膜23的表面，可将照射至光学膜23表面的光源均匀反射，而使该反射后的光源P5先由该透明基板21的底面穿透过该基板2的表面的后再透过该N型半导体层22及P型半导体层27的底面而由该N型半导体层22及P型半导体层27的表面射出，如此，可大幅减少发光二极管光源散逸的现象，使整体发光二极管的发光效率提升；另外，该光学膜23将红外线的热辐射全部穿透，而该热源不会反射至上方的结构层，且该光学膜23可挑选其热传导系数大于或等于透明基板21，而可将热源H2传送至该光学膜23下方的散热装置24，以顺利将热源散去，有效达到散热的效果。
该发光二极管2的光学膜23亦可叠设有复数层，如图5的第二实施例所示，该光学膜23为金属氧化物光学膜、金属氟化物光学膜或金属氮化物光学膜或其组合，以藉由各光学膜23分别反射由各种角度射入的光源，进而大幅减少发光二极管的光源散逸，提升该发光二极管整体的亮度，而该光学膜23可依所需分别为不同的化合物(金属氧化物、金属氟化物或金属氮化物)的材料所制成，而各光学膜23的厚度亦可搭配调整设置，而使本实用新型的发光二极管得到更好的反射效率且更能符合实际使用状况的需求；且可视所欲反射不同波长的光线，来计算相对应光学膜的厚度，当然该厚度可以为单一光学膜的厚度或各光学膜的总厚度，所以藉由调整本实用新型光学膜的厚度，即可得到不同波长且广波域的高反射区域。
值得一提的是，本实用新型相较于习有具有下列优点：
1、利用本实用新型的金属氧化物光学膜、金属氟化物光学膜或金属氮化物光学膜，可提升光源的反射率，可大幅减少发光二极管光源散逸的现象，使整体发光二极管的发光效率提升。
2、不会将发光二极管的热源反射至上方的结构层，而可将热源传送至该光学膜下方的散热装置，以顺利将热源散去，有效达到散热的效果。
3、本实用新型的光学膜可反射的光源波长范围较广，且可利用调整该光学膜的厚度大小，以适用于不同波长的光源。
纵上所述，本实用新型提供另一较佳可行的发光二极管结构改良，爰依法提呈新型专利的申请；再者，本实用新型的技术内容及技术特点已揭示如上，然而熟悉本项技术的人士仍可能基于本实用新型的揭示而作各种不背离本案实用新型精神的替换及修饰。因此，本实用新型的保护范围应不限于实施例所揭示者，而应包括各种不背离本实用新型的替换及修饰，并为以下的申请专利范围所涵盖。
Claims (10)
1、一种发光二极管的结构改良，其特征在于，其至少包含有：
一透明基板，该透明基板上设有一N型半导体层，而该透明基板底侧设有一光学膜；
光学膜，设于该透明基板底侧，该光学膜为金属氧化物光学膜、金属氟化物光学膜或金属氮化物光学膜或其组合；
一N型半导体层，设于该透明基板上；
一发光层，设于该N型半导体层上；
一P型半导体层，设于该发光层上。
2、如权利要求1所述的发光二极管的结构改良，其特征在于，该透明基板为蓝宝石透明基板。
3、如权利要求1所述的发光二极管的结构改良，其特征在于，该金属氧化物光学膜为氧化钛光学膜、氧化锆光学膜、氧化硅光学膜或氧化钽光学膜。
4、如权利要求1所述的发光二极管的结构改良，其特征在于，该金属氟化物光学膜为氟化镁光学膜。
5、如权利要求1所述的发光二极管的结构改良，其特征在于，该金属氮化物光学膜为氮化硅光学膜。
6、如权利要求1所述的发光二极管的结构改良，其特征在于，该N型半导体层及P型半导体层表面设有电极。
7、如权利要求1所述的发光二极管的结构改良，其特征在于，该光学膜的厚度调整，可得到不同波长范围的高反射区域。
8、如权利要求1所述的发光二极管的结构改良，其特征在于，该发光二极管进一步设有散热装置，该散热装置设于该光学膜底侧。
9、如权利要求8所述的发光二极管的结构改良，其特征在于，该光学膜与散热装置间设有黏合层。
10、如权利要求9所述的发光二极管的结构改良，其特征在于，该黏合层为导热胶。
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