大角度出光光源及面光源模组制造技术

本实用新型专利技术涉及一种大角度出光光源、面光源模组及出光光源的制备方法，大角度出光光源包括LED芯片，LED芯片为倒装结构，LED芯片包括自下而上依次设置的P‑GaN层、发光层、N‑GaN层和衬底，且在LED芯片的底面设置下反射层，在LED芯片的顶面及侧面设置有蓝光复激发层，蓝光复激发层的顶面设置上反射层，蓝光复激发层的四个侧面为全出光区，上反射层顶面为全反射或部分反射区。本实用新型专利技术的优点在于：本实用新型专利技术中，将反射层直接设置在倒装LED芯片的顶部和底部，LED芯片发出的光被上反射层和下反射层反射，使得光线从LED芯片的四个侧面射出，实现大角度发光；此外，由于本实用新型专利技术的大角度出光光源为单独的单体，而非整体在基板上制作反射层，因此，可以贴用于不同的基板。

Large angle light source and surface light source module

The utility model relates to a preparation method of a large angle light source, a surface light source module and a light source. The large angle light source comprises an LED chip, which is a flip structure. The LED chip comprises a p \u2011 GaN layer, a light-emitting layer, an n \u2011 GaN layer and a substrate arranged successively from bottom to top, and a lower reflection layer is arranged on the bottom of the LED chip, and a blue light recovery is arranged on the top and side of the LED chip The top surface of the excitation layer and the blue light compound excitation layer is provided with an upper reflection layer. The four sides of the blue light compound excitation layer are the total light area, and the top surface of the upper reflection layer is the total reflection or partial reflection area. The utility model has the advantages that: in the utility model, the reflective layer is directly set at the top and bottom of the inverted LED chip, the light emitted by the LED chip is reflected by the upper reflective layer and the lower reflective layer, so that the light is emitted from the four sides of the LED chip, realizing large angle light emission; in addition, because the large angle light source of the utility model is a single body, rather than a whole on the substrate The reflective layer is made so that it can be pasted on different substrates.

【技术实现步骤摘要】
大角度出光光源及面光源模组
本技术涉及一种大角度出光光源，还涉及一种采用该大角度出光光源的面光源模组。
技术介绍
传统带反射镜结构的正装LED，如图1所示，包括自下而上依次设置的反射层11、衬底12、N-GaN层13和P-GaN层14；传统带反射镜结构的倒装LED，如图2所示，包括自下而上依次设置的反射层21、P-GaN层22、发光层23、N-GaN层24和衬底25；传统正装与倒装LED芯片如果应用反射层，其均为5面出光，且反射层均是设置在靠近基板一侧的，即LED芯片的底面上。目前带反射镜结构的LED芯片封装后形成的光源结构中，其出光角度只有120°左右，在背光显示和照明行业的面光源应用中，使用受到一定的限制。例如：在传统直下式面出光模组主要有3种方式：(1)采用常规LED芯片组成的光源阵列，在LED光源阵列的上方一定距离设置扩散板，利用扩散板来将点光源变成面光源；(2)采用常规LED芯片组成的光源阵列，在各LED芯片上紧贴安装透镜，使LED灯珠发出的光经透镜后，光经过透镜与扩散板之间的空气层传导，进行一定程度上的光强叠加后再照射到扩散板上，进而将点光源变成面光源；(3)采用常规LED芯片光源阵列，在LED光源阵列的表面直接涂覆硅胶加荧光粉形成导光介质层，使得点光源向面光源转变。上述方式均存在一定的缺点或局限性：(1)对于第一种方式：如图3、4所示，常规LED光源的出光角度最大达到120°左右，LED光源91与扩散板92之间必须间隔较大的距离才能达到较为均匀的混光效果，整个面出光模组通常很厚，一般只能应用于照明行业，例如面板灯，应用非常局限。(2)对于第二种方式：如图5、6所示，常规LED光源91上叠加透镜3后的出光角度能够达到135°，其虽然增加了发光角度，且顶面出光大为减少，能够在相对更短的距离内达到较均匀的混光效果，由于需要使用二次光学透镜，扩散板92与二次光学透镜93之间也必须间隔一定的距离，虽然相较第一种方式厚度有所减小，但面出光模组无法达到超薄的效果。(3)对于第三种方式，如图8所示，其在若干LED芯片91'构成的光源阵列表面涂覆了荧光粉层94，略微增加了白光的横向传播与混光；但由光学理论，我们可以发现，当蓝光在含有荧光粉的波导中传输时，作为激发光的蓝光强度会因为荧光粉的吸收及不规则散射而快速降低。如图9所示，以点光源为例，其光强在含有荧光粉的波导中传输时，强度在数值上与距离的立方成反比；如图10所示，线光源，其光强在含有荧光粉的波导中传输时，强度在数值上与距离的平方成反比；如图11所示，面光源，其光强在含有荧光粉的波导中传输时，强度在数值上与距离成反比。采用第一、二种方式的面光源，由于LED芯片出光角度的限制，不仅易形成暗区、混光均匀性差，整个直下式面出光模组还较厚，若要减小整个面出光模组的厚度，只能通过缩小相邻LED芯片间距来实现(参见图7)，但是所需LED芯片数量成平方的增加，成本大幅提高。采用第三种方式的面光源，虽然解决模组厚度的问题，但一来，LED芯片的出光角度限制，使得LED芯片发出的光不利于在荧光粉层内的横向传播，横向传播效果有限；二来，由于蓝光激发荧光粉混合得到的白光在导光介质传播过程中衰减严重，激发荧光粉的蓝光衰减，因此，蓝光强度降低，沿波导方向的横向传播强度降低；芯片出光亮度不均匀，混光效果差，导致面光源中整面亮度的也不太均匀。因此，芯片排列比较密集，整体限制了更大间距的LED芯片排布方式。综上所述，我们需要研发一种增大出光角度的光源芯片，以及能够提高混光效果、避免亮度不均且可降低整体厚度的面光源模组。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种增大出光就角度的大角度出光光源，还提供了一种能够提高混光效果、避免亮度不均且可降低整体厚度的面光源模组。为解决上述技术问题，本技术的技术方案为：一种大角度出光光源，其特征在于：包括LED芯片，所述LED芯片为倒装结构，LED芯片包括自下而上依次设置的P-GaN层、发光层、N-GaN层和衬底，且在LED芯片的底面设置下反射层，在LED芯片的顶面及侧面设置有蓝光复激发层，蓝光复激发层的顶面设置上反射层，所述蓝光复激发层的四个侧面为全出光区，上反射层顶面为全反射或部分反射区。进一步的，所述LED芯片的顶面设置中反射层，且所述中反射层为部分出光部分反射结构。进一步的，所述蓝光复激发层的顶面和侧面设置有一层第一介质透明层，所述上反射层位于第一介质透明层的上表面。还提供一种大角度出光光源的面光源模组，其创新点在于：所述面光源模组包括基板、高折射率透明波导层和大角度出光光源，所述基板上设置有若干大角度出光光源，在基板上设置覆盖住所有大角度出光光源的高折射率透明波导层，所述高折射率透明波导层的高度等于或高于大角度出光光源的顶面高度；所述高折射率透明波导层同时满足以下条件：(1)所述高折射率透明波导层为单一介质且均匀分布的介质层；(2)限定高折射率透明波导层中远离基板的一个表面为上波导分界面，位于上波导分界面两侧中远离基板的一侧媒质为外媒质层，高折射率透明波导层的折射率记作n2，外媒质层的折射率记作n3，n2＞n3；(3)限定高折射率透明波导层中靠近基板的另一个表面为下波导分界面，在下波导分界面与基板之间设置有波导反射层。进一步的，所述高折射率透明波导层的上波导分界面上方还设置有扩散膜层，且扩散膜层与高折射率透明波导层之间存在空气层或空气隙，所述空气层或空气隙作为外媒质层。进一步的，所述扩散膜层与高折射率透明波导层之间存在空气隙时，所述扩散膜层的下表面具有凹凸不平的微结构，且所述微结构占所述扩散膜层总面积的10～100％；所述扩散膜层下表面微结构紧贴高折射率透明波导层上波导分界面形成空气隙。进一步的，所述基板与高折射率透明波导层之间或者高折射率透明波导层与扩散膜层之间增设局部散射微结构。进一步的，所述基板为多个间隔设置的非连续式条状基板，且所述大角度出光光源对应设置在条状基板上。本技术的优点在于：(1)为了实现芯片的大角度出光，理论上只需要在LED芯片上表面再增加一层反射层，即可通过该反射层将部分向上的光反射至芯片的侧部，但是，如图12所示的蓝光LED激发的荧光发光光谱，绿光、黄光、红光等长波段的光在LED芯片内的吸收率较低，而LED芯片本身发出的蓝光波长较短，吸收率最高，其吸收是最严重的，因此，若采用该种方式，其蓝光会在上、下反射层之间多次反射、吸收，能够顺利从四面射出的光大幅度减少。本技术中，将反射层直接设置在倒装LED芯片的顶部和底部，当LED芯片发出的光在被上反射层和下反射层不断反射时，由于蓝光复激发层的存在，对于常规蓝光LED芯片，可以将反射回来的蓝光，再经过蓝光复激发层(即荧光粉层)，进一步激发，再进一步混合得到白光；蓝光LED激发的荧光发光光谱中，绿光、黄光、红光等长波段的光在LED芯片内的吸收率较低，而本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大角度出光光源，其特征在于：包括LED芯片，所述LED芯片为倒装结构，LED芯片包括自下而上依次设置的P-GaN层、发光层、N-GaN层和衬底，且在LED芯片的底面设置下反射层，在LED芯片的顶面及侧面设置有蓝光复激发层，蓝光复激发层的顶面设置上反射层，所述蓝光复激发层的四个侧面为全出光区，上反射层顶面为全反射或部分反射区。/n

【技术特征摘要】
20180914 CN 201811074813X;20181109 CN 2018113308151.一种大角度出光光源，其特征在于：包括LED芯片，所述LED芯片为倒装结构，LED芯片包括自下而上依次设置的P-GaN层、发光层、N-GaN层和衬底，且在LED芯片的底面设置下反射层，在LED芯片的顶面及侧面设置有蓝光复激发层，蓝光复激发层的顶面设置上反射层，所述蓝光复激发层的四个侧面为全出光区，上反射层顶面为全反射或部分反射区。


2.根据权利要求1所述的大角度出光光源，其特征在于：所述LED芯片的顶面设置中反射层，且所述中反射层为部分出光部分反射结构。


3.根据权利要求1或2所述的大角度出光光源，其特征在于：所述蓝光复激发层的顶面和侧面设置有一层第一介质透明层，所述上反射层位于第一介质透明层的上表面。


4.一种采用权利要求1所述大角度出光光源的面光源模组，其特征在于：所述面光源模组包括基板、高折射率透明波导层和大角度出光光源，
所述基板上设置有若干大角度出光光源，在基板上设置覆盖住所有大角度出光光源的高折射率透明波导层，所述高折射率透明波导层的高度等于或高于大角度出光光源的顶面高度；
所述高折射率透明波导层同时满...

【专利技术属性】
技术研发人员：王书昶，陈帅，孙智江，
申请(专利权)人：海迪科南通光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32