本發(fā)明涉及半導(dǎo)體照明，尤其涉及一種通過在led內(nèi)部構(gòu)建光學(xué)微腔結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)高準(zhǔn)直出光的led。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有的led通常發(fā)散角度較大，為了獲得更高的出光準(zhǔn)直性，需要在led芯片制備完成后，額外采用封裝棱鏡或透鏡等光學(xué)元件對(duì)光進(jìn)行校正和準(zhǔn)直。這不僅增加了制備成本和封裝復(fù)雜度，也提高了器件整體體積，難以滿足高集成度、小型化和高效率等應(yīng)用需求。

2、為克服上述不足，一些研究者嘗試在led芯片內(nèi)部通過引入布拉格反射鏡(dbr)或金屬鏡面等高反射結(jié)構(gòu)來改善光學(xué)特性；但大多仍依賴外部棱鏡來進(jìn)一步準(zhǔn)直光束，難以從根本上大幅減小led的出光角度。因此，如何在led芯片內(nèi)部直接形成有效的光學(xué)諧振腔，提升光束準(zhǔn)直性，并同時(shí)兼顧光束質(zhì)量和光提取效率，成為本領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種通過在led芯片內(nèi)部構(gòu)建光學(xué)微腔結(jié)構(gòu)來準(zhǔn)直出光的led及其制作方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中依賴后續(xù)封裝棱鏡才能提高出光準(zhǔn)直性、難以集成化與小型化的問題。

2、為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、一種準(zhǔn)直出光led，其特征在于，包括：

4、透明襯底層，用于支撐所述發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，并允許光穿透；

5、發(fā)光結(jié)構(gòu)，生長于所述襯底之上用于發(fā)射光子；

6、全反射結(jié)構(gòu)，位于所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的上方，用于對(duì)所述發(fā)光結(jié)構(gòu)發(fā)出的光進(jìn)行全反射；

7、半反射結(jié)構(gòu)，位于所述透明襯底層的下方，用于部分反射和部分透射光；

8、光學(xué)諧振腔，形成于所述全反射結(jié)構(gòu)與半反射結(jié)構(gòu)之間，用于實(shí)現(xiàn)光的多次反射與干涉，以得到準(zhǔn)直出光。

9、所述發(fā)光結(jié)構(gòu)，包括n型gan、多量子阱及p型gan。

10、所述發(fā)光結(jié)構(gòu)，還包括設(shè)置于p型gan之上的透明導(dǎo)電層。

11、所述全反射結(jié)構(gòu)為金屬膜，由ag、al、cu或au中的至少一種材料構(gòu)成。

12、或者，所述全反射結(jié)構(gòu)包括：

13、布拉格反射鏡(dbr)，用于實(shí)現(xiàn)光的高效反射；

14、電極層，包括：

15、反射層，由ag、al、cu或au中的至少一種材料構(gòu)成的金屬膜。

16、所述電極層還包括：

17、結(jié)構(gòu)層，由al、ti、ni或cr中的至少一種材料構(gòu)成；

18、導(dǎo)電層，由cu、au、pt、cr、ti或ni中的至少一種材料構(gòu)成。

19、所述半反射結(jié)構(gòu)的反射率范圍為5％～95％，可根據(jù)器件設(shè)計(jì)要求進(jìn)行調(diào)控。

20、所述半反射結(jié)構(gòu)為由ag、al、cu或au中的至少一種材料構(gòu)成的金屬膜，或，所述半反射結(jié)構(gòu)為布拉格反射鏡。

21、所述光學(xué)諧振腔的腔長使得其中λ為led發(fā)光波長，n為全反射結(jié)構(gòu)與半反射結(jié)構(gòu)中間各層材料的折射率，l為該層厚度，n為正整數(shù)。

22、通過以上技術(shù)方案，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了以下技術(shù)效果：

23、在芯片層面獲得高準(zhǔn)直性出光，通過在led中構(gòu)建光學(xué)微腔，減少發(fā)光散射角，無需額外棱鏡即可獲得顯著的準(zhǔn)直效果；

24、簡化工藝與降低成本省略或減少外部光學(xué)整形部件，縮短制造流程并減小器件尺寸，提升集成度與經(jīng)濟(jì)性；

25、兼顧高反射率與適度透過率，通過設(shè)計(jì)合適的半反射結(jié)構(gòu)，在準(zhǔn)直與出光效率之間取得平衡。

技術(shù)特征：

1.一種準(zhǔn)直出光led，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的準(zhǔn)直出光led，其特征在于，所述發(fā)光結(jié)構(gòu)包括n型gan、多量子阱及p型gan。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的準(zhǔn)直出光led，其特征在于，所述發(fā)光結(jié)構(gòu)包括設(shè)置于p型gan之上的透明導(dǎo)電層。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的準(zhǔn)直出光led，其特征在于，所述全反射結(jié)構(gòu)為金屬膜，由ag、al、cu或au中的至少一種材料構(gòu)成。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的準(zhǔn)直出光led，其特征在于，所述全反射結(jié)構(gòu)包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的準(zhǔn)直出光led，其特征在于，所述電極層包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的準(zhǔn)直出光led，其特征在于，所述半反射結(jié)構(gòu)的反射率范圍為5％～95％，可根據(jù)器件設(shè)計(jì)要求進(jìn)行調(diào)控。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的準(zhǔn)直出光led，其特征在于，所述半反射結(jié)構(gòu)為由ag、al、cu或au中的至少一種材料構(gòu)成的金屬膜。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的準(zhǔn)直出光led，其特征在于，所述半反射結(jié)構(gòu)為布拉格反射鏡。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的準(zhǔn)直出光led，其特征在于，所述光學(xué)諧振腔的腔長使得其中λ為led發(fā)光波長，n為全反射結(jié)構(gòu)與半反射結(jié)構(gòu)中間各層材料的折射率，l為該層厚度，n為正整數(shù)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體照明技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種準(zhǔn)直出光LED。該LED通過在芯片內(nèi)部構(gòu)建光學(xué)諧振腔結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)光的多次反射與干涉，以獲得高準(zhǔn)直性出光。光學(xué)諧振腔結(jié)構(gòu)由全反射結(jié)構(gòu)和半反射結(jié)構(gòu)構(gòu)建，全反射結(jié)構(gòu)由金屬膜或布拉格反射鏡(DBR層)構(gòu)成，半反射結(jié)構(gòu)的反射率范圍為5％～95％。光學(xué)諧振腔腔長滿足ΣnL＝Nλ/2關(guān)系。該設(shè)計(jì)無需外部棱鏡即可實(shí)現(xiàn)高效、準(zhǔn)直出光，簡化封裝工藝，降低成本，并滿足小型化與高集成度需求。

技術(shù)研發(fā)人員：趙方方,黃文光,曹玉飛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：聚燦光電科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8