本公开涉及包括发光二极管(led)的固态照明装置,并且更具体地,涉及led芯片及相关方法。
背景技术:
1、诸如发光二极管(led)的固态照明装置越来越多地用于消费和商业应用两者中。led技术的进步已经导致具有长使用寿命的高效且机械稳健的光源。因此,现代led已经实现了各种新的显示应用,并且越来越多地用于一般照明应用,通常代替白炽和荧光光源。
2、led是将电能转换为光的固态装置,并且通常包括布置在相对掺杂的n型层与p型层之间的半导体材料(或有源区域)的一个或多个有源层。当跨掺杂层施加偏压时,空穴和电子被注入到一个或多个有源层中,在那里,它们重新组合以产生诸如可见光或紫外线发射的发射。有源区域可以例如由碳化硅、氮化镓、磷化镓、氮化铝和/或砷化镓基材料和/或由有机半导体材料制造。沿所有方向激发由有源区域产生的光子。
3、通常,期望以通过与输出功率相关的发射强度(例如,以每瓦特流明为单位)所测量的最高发光效率操作led。提高发射效率的实际目标是使由有源区域沿光的期望传输方向发射的光的提取最大化。led的光提取和外部量子效率可以受多个因素(包括内反射)的限制。根据斯涅耳定律的公知含义,到达led表面与周围环境之间的表面(界面)的光子将被折射或内反射。如果光子以重复的方式内反射,则这样的光子最终将被吸收,并且不再提供离开led的可见光。为了增加光子离开led的机会,已经发现对led表面与周围环境之间的界面进行图案化、粗糙化或以其他方式纹理化以提供变化的表面是有用的,该变化的表面增加了内反射的折射的概率并且因此增强了光提取。反射表面还可以被设置为反射所生成的光,使得这样的光可以促进来自led芯片的有用发射。已经开发了具有内反射表面或层以反射所生成的光的led。
4、led的量子效率还可以受其他因素(诸如电流如何能够在led内很好地扩散)的限制。为了增加led的电流扩散,并且尤其是对于较大区域的led,已经发现在led的一个或多个外延层上添加高导电性的层是有用的。此外,用于led的电极可以具有更大的表面面积并且可以包括被配置为跨led路由并且更均匀地分配电流的各种电极延伸部或指状物。
5、随着现代led技术的进步,本领域继续寻求具有能够克服与常规照明装置相关联的挑战的期望的照明特性的改进的led和固态照明装置。
技术实现思路
1、本公开涉及包括发光二极管(led)的固态照明装置,并且更具体地,涉及具有互连结构的led芯片。本文所公开的led芯片可以包括电耦接至n型层的第一互连和电连接至p型层的第二互连。第一互连和第二互连的配置被设置为可以通过减少led芯片内的电流拥挤的局部区域来改进电流扩散。在某些实施方式中,第一互连和第二互连共同形成对称图案。在某些实施方式中,第一互连和第二互连中的某些互连的直径可以基于其在led芯片中的相对位置而改变。在某些实施方式中,第二互连的间隔可以基于其距第一互连的距离而改变。鉴于此,公开了具有改进的电流扩散以及更高的流明输出和效率的led芯片。
2、一方面,led芯片包括:有源led结构,其包括n型层、p型层以及布置在n型层与p型层之间的有源层;多个第一互连,电连接至n型层;以及多个第二互连,电连接至p型层,其中,多个第一互连和多个第二互连跨led芯片的区域共同形成对称图案。在某些实施方式中,led芯片可以进一步包括电连接至n型层的n触点,其中,多个第一互连包括电连接在n触点与n型层之间的多个n触点互连。在某些实施方式中,led芯片可以进一步包括在p型层上的反射结构,其中,反射结构包括介电层和金属层,并且多个第二互连包括延伸通过介电层的一部分的多个反射层互连。在某些实施方式中,多个第一互连被布置为跨led芯片的区域以第一图案彼此均匀地间隔开,并且多个第二互连被布置为跨led芯片的区域以第二图案彼此均匀地间隔开。第一图案和第二图案跨led芯片共同形成对称图案。在某些实施方式中,多个第二互连的直径基于每个单独的第二互连与特定的第一互连的相对位置是不同的。在某些实施方式中,被布置为最靠近特定的第一互连的单独的第二互连的直径大于被布置为远离特定的第一互连的另一单独的第二互连的直径。在某些实施方式中,被布置为最靠近特定的第一互连的单独的第二互连的直径小于被布置为远离特定的第一互连的另一单独的第二互连的直径。多个第一互连的直径可以基于跨led芯片的区域的每个单独的第一互连的相对位置是不同的。多个第一互连的直径可以沿从led芯片的周边朝向led芯片的中心的方向逐渐减少。在某些实施方式中,多个第一互连和多个第二互连在led芯片的不同区域中共同形成对称图案。
3、另一方面,led芯片包括:有源led结构,其包括n型层、p型层以及布置在n型层与p型层之间的有源层;多个第一互连,电连接至n型层;以及多个第二互连,电连接至p型层;其中,多个第一互连中的每个第一互连的中心点与多个第二互连中的每个第二互连的中心点跨led芯片形成相等间隔的中心点的阵列。在某些实施方式中,led芯片进一步包括电连接至n型层的n触点,其中,多个第一互连包括电连接在n触点与n型层之间的多个n触点互连。在某些实施方式中,led芯片进一步包括在p型层上的反射结构,其中,反射结构包括介电层和金属层,并且多个第二互连包括延伸通过介电层的一部分的多个反射层互连。在某些实施方式中,多个第一互连中的每个第一互连可以包括在约4微米至约25微米的范围内的相同直径。在其他实施方式中,多个第一互连可以包括在约4微米至约25微米的范围内改变的直径。在某些实施方式中,多个第二互连中的每个第二互连可以包括在约2微米至约15微米的范围内的相同直径。在其他实施方式中,多个第二互连包括在约2微米至约15微米的范围内改变的直径。
4、另一方面,led芯片包括:有源led结构,其包括n型层、p型层以及布置在n型层与p型层之间的有源层;第一互连,电连接至n型层;以及多个第二互连,电连接至p型层;其中,多个第二互连的直径基于每个单独的第二互连与第一互连的相对位置是不同的。多个第二互连的直径可以随着距第一互连的距离的增大而逐渐减少。多个第二互连的直径可以随着距第一互连的距离的增大而逐渐增大。在某些实施方式中,多个第二互连的直径随着距第一互连的距离的增大而逐渐增大和减少。在某些实施方式中,led芯片可以进一步包括被布置为跨led芯片的区域以第一图案彼此均匀地间隔开的多个第一互连和被布置为跨led芯片的区域彼此不均匀地间隔开的多个第二互连。在某些实施方式中,led芯片可以进一步包括多个第一互连,其中,多个第一互连的直径基于跨led芯片的区域的每个单独的第一互连的相对位置是不同的。
5、另一方面,led芯片包括:有源led结构,其包括n型层、p型层以及布置在n型层与p型层之间的有源层;第一互连,电连接至n型层;以及多个第二互连,电连接至p型层;其中,多个第二互连中的相邻第二互连之间的间隔基于每个第二互连与第一互连的相对位置是不同的。在某些实施方式中,led芯片进一步包括在p型层上的反射结构,其中,反射结构包括介电层和金属层,并且多个第二互连包括延伸通过介电层的一部分的多个反射层互连。在某些实施方式中,第一互连是多个第一互连中的一个第一互连。多个第一互连和多个第二互连跨led芯片的区域共同形成对称图案或非对称图案。
6、另一方面,出于额外的优点,可以组合本文所述的任何前述方面和/或各个单独的方面和特征。除非本文有相反指示,否则本文所公开的各个特征和元件中的任何特征和元件可以与一个或多个其他所公开的特征和元件组合。
7、在阅读与所附附图相关联的优选实施方式的以下详细描述之后,本领域技术人员应当认识到本公开的范围并且实现其额外方面。
1.一种发光二极管led芯片,包括:
2.根据权利要求1所述的led芯片,其中,所述多个反射层互连进一步包括:至少一个第三反射层互连,所述至少一个第三反射层互连包括小于所述第二直径的第三直径,并且所述至少一个第三反射层互连被布置为比所述至少一个第二反射层互连更远离所述至少一个n触点互连。
3.根据权利要求1所述的led芯片,其中,所述至少一个n触点互连包括多个n触点互连,并且所述多个n触点互连和所述多个反射层互连跨所述led芯片的区域共同形成对称图案。
4.根据权利要求1所述的led芯片,其中,所述至少一个n触点互连包括多个n触点互连,并且所述多个n触点互连和所述多个反射层互连跨所述led芯片的区域共同形成非对称图案。
5.根据权利要求1所述的led芯片,其中,所述多个反射层互连中的反射层互连被布置为跨所述led芯片的区域彼此不均匀地间隔开。
6.根据权利要求1所述的led芯片,其中,所述第一直径和所述第二直径在从2微米至15微米的范围内。
7.根据权利要求1所述的led芯片,其中,所述至少一个n触点互连包括多个n触点互连,并且所述多个n触点互连中的每个n触点互连包括在从4微米至25微米的范围内的相同直径。
8.根据权利要求1所述的led芯片,其中,所述至少一个n触点互连包括具有不同直径的多个n触点互连,并且所述多个n触点互连中的每个n触点互连包括在从4微米至25微米的范围内的直径。
9.根据权利要求8所述的led芯片,其中,所述多个n触点互连中的最大直径的n触点互连被布置为比所述led芯片的中心更靠近所述led芯片的周边边缘。
10.根据权利要求8所述的led芯片,其中,所述多个n触点互连中的不同n触点互连的直径随着n触点互连的从所述led芯片的周边边缘朝向所述led芯片的中心的距离的增大而逐渐减小。
11.根据权利要求1所述的led芯片,进一步包括:
12.一种发光二极管led芯片,包括:
13.根据权利要求12所述的led芯片,其中,所述多个n触点互连中的不同n触点互连的直径随着n触点互连的从所述led芯片的周边边缘朝向所述led芯片的中心的距离的增大而逐渐减小。
14.根据权利要求12所述的led芯片,其中,所述多个n触点互连中的每个n触点互连包括在从4微米至25微米的范围内的直径。
15.根据权利要求12所述的led芯片,其中,所述多个反射层互连包括具有不同直径的反射层互连,并且所述多个反射层互连中的最大直径的反射层互连被布置为比所述多个反射层互连中的其他反射层互连更靠近所述多个n触点互连中的每个n触点互连。
16.根据权利要求12所述的led芯片,其中,所述多个n触点互连和所述多个反射层互连跨所述led芯片的区域共同形成对称图案。
17.根据权利要求12所述的led芯片,其中,所述多个n触点互连和所述多个反射层互连跨所述led芯片的区域共同形成非对称图案。
18.根据权利要求12所述的led芯片,其中,所述多个反射层互连中的反射层互连被布置为跨所述led芯片的区域彼此不均匀地间隔开。
19.根据权利要求12所述的led芯片,其中,所述多个反射层互连包括具有不同直径的反射层互连,并且所述多个反射层互连中的每个反射层互连包括在从2微米至15微米范围内的直径。
20.根据权利要求12所述的led芯片,进一步包括:
21.一种发光二极管led芯片,包括:
22.根据权利要求21所述的led芯片,进一步包括:反射结构,位于所述p型层上,其中,所述多个p触点互连包括延伸通过所述反射结构的多个反射层互连。
23.根据权利要求22所述的led芯片,其中,所述反射结构包括介电层和金属层,并且所述多个反射层互连延伸通过所述介电层的一部分。
24.根据权利要求21所述的led芯片,其中,所述多个n触点互连和所述多个p触点互连跨所述led芯片的区域共同形成对称图案。
25.根据权利要求21所述的led芯片,其中,所述多个n触点互连和所述多个p触点互连跨所述led芯片的区域共同形成非对称图案。
26.根据权利要求21所述的led芯片,其中,所述第一p触点互连被布置为比所述第二p触点互连更靠近所述第一n触点互连。
27.根据权利要求21所述的led芯片,其中,所述第二p触点互连被布置为比所述第一p触点互连更靠近所述第一n触点互连。
28.根据权利要求21所述的led芯片,其中,
29.根据权利要求21所述的led芯片,其中,所述多个n触点互连包括具有不同直径的n触点互连,并且其中,所述多个n触点互连中的最大直径的n触点互连被布置为比所述led芯片的中心更靠近所述led芯片的周边边缘。
30.根据权利要求21所述的led芯片,进一步包括:
31.一种发光二极管led芯片,包括:
32.根据权利要求31所述的led芯片,其中,所述多个反射层互连进一步包括至少一个第三反射层互连,所述至少一个第三反射层互连包括小于所述第二直径并且大于所述第一直径的第三直径,并且所述至少一个第三反射层互连被布置为比所述至少一个第二反射层互连更远离所述至少一个n触点互连。
33.根据权利要求31所述的led芯片,其中,所述多个反射层互连进一步包括至少一个第三反射层互连,所述至少一个第三反射层互连包括大于所述第二直径和所述第一直径两者的第三直径,并且所述至少一个第三反射层互连被布置为比所述至少一个第二反射层互连更远离所述至少一个n触点互连。
34.根据权利要求31所述的led芯片,其中,所述至少一个n触点互连包括多个n触点互连,并且所述多个n触点互连和所述多个反射层互连跨所述led芯片的区域共同形成对称图案。
35.根据权利要求31所述的led芯片,其中,所述至少一个n触点互连包括多个n触点互连,并且所述多个n触点互连和所述多个反射层互连跨所述led芯片的区域共同形成非对称图案。
36.根据权利要求31所述的led芯片,其中,所述多个反射层互连中的反射层互连被布置为跨所述led芯片的区域彼此不均匀地间隔开。
37.根据权利要求31所述的led芯片,其中,所述第一直径和所述第二直径在从2微米至15微米的范围内。
38.根据权利要求31所述的led芯片,其中,所述至少一个n触点互连包括多个n触点互连,并且所述多个n触点互连中的每个n触点互连包括在从4微米至25微米的范围内的相同直径。
39.根据权利要求31所述的led芯片,其中,所述至少一个n触点互连包括具有不同直径的多个n触点互连,并且所述多个n触点互连中的每个n触点互连包括在从4微米至25微米的范围内的直径。
40.根据权利要求31所述的led芯片,其中,所述至少一个n触点互连包括具有不同直径的多个n触点互连,并且其中,所述多个n触点互连中的最大直径的n触点互连被布置为比所述led芯片的中心更靠近所述led芯片的周边边缘。
41.根据权利要求31所述的led芯片,其中,所述至少一个n触点互连包括具有不同直径的多个n触点互连,并且其中,所述多个n触点互连中的不同n触点互连的直径随着n触点互连的从所述led芯片的周边边缘朝向所述led芯片的中心的距离的增大而逐渐减小。
42.根据权利要求31所述的led芯片,进一步包括:
43.一种发光二极管led芯片,包括: