[发明专利]发光二极管装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光二极管装置，特别是涉及一种具有堆栈发光二极管单元的发光二极管装置。

背景技术

内部量子效率(internal quantum efficiency，IQE)是度量发光二极管(LED)发光效率常用的一种指针，单位通常以％表示，用来表示所转换输出的光子与输入的电子/电洞(或电流)的比例。一般发光二极管于低电流密度(1-10A/cm²)会对应一内部量子效率的峰值，代表最高效率点。然而，随着电流密度持续升高，效率会随之下降(droop)。

考虑到芯片面积的节省与成本的降低，且为了达到高亮度发光，传统发光二极管装置并非操作在最高效率点，而是操作在高电流密度30-50A/cm²区间范围。由于在高电流密度区间的电转光效率不高，因此许多电能被转换为热能，不但浪费了能源，缩短发光二极管的使用寿命，更造成散热的问题，因此必须额外使用其它散热机制，因而增加整体成本且增加整体装置的体积。

鉴于内部量子效率于高电流密度会有下降(droop)问题，因此有文献提出改进的发光二极管结构以改善此问题。如美国专利第7,843,060号，题为“不会下降效率的高输出发光装置及其制造与操作方法(Droop-free high output light emitting devices and methods of fabricating and operating same)”。然而，此类改良的发光二极管往往造成结构复杂(例如磊晶层数的增加)，因而使得工艺时间及成本也跟着增加。

因此，亟需提出一种结构简单、工艺简化且成本低的发光二极管装置，以避免内部量子效率的下降(droop)缺失。

发明内容

鉴于上述，本发明实施例提出一种具有堆栈发光二极管单元的发光二极管装置，用来提高发光效率或/且降低成本。

根据本发明实施例，发光二极管装置包含至少一堆栈发光二极管单元，且堆栈发光二极管单元包含复数个多个磊晶结构及至少一穿隧接面。上述每一磊晶结构包含n侧氮化物半导体层、主动层与p侧氮化物半导体层。每一穿隧接面位于相邻磊晶结构之间，用以用来堆栈复数个多个磊晶结构以形成堆栈发光二极管单元。当电流密度大于一预设电流密度值时，磊晶结构之的量子效率会下降(droop)，且小于预设电流密度值时，磊晶结构具有一量子效率峰值。根据实施例的特征之一，对于某一给定的预设输入功率，堆栈之的复数多个磊晶结构的总电压大于每一一磊晶结构的操作电压，使得堆栈发光二极管单元的操作电流密度降低而趋近量子效率峰值。根据实施例的另一特征，对于某一给定的预设输入功率，堆栈发光二极管单元操作于量子效率峰值之的20％降幅以内所对应的电流密度区间。

附图说明

图1显示本发明实施例的堆栈发光二极管单元的剖面图。

图2显示本发明实施例的内部量子效率(IQE)曲线。

图3例示本发明实施例的内部量子效率曲线及其操作电流密度区间。

图4显示本发明实施例的发光二极管装置的立体示意图。

主要组件符号说明

100    堆栈发光二极管单元

11     磊晶结构

111         n侧氮化物半导体层

112         主动层

113         p侧氮化物半导体层

12          穿隧接面

13          第一电极

14          第二电极

21～22      内部量子效率曲线

221～223    发光二极管的操作点

22          内部量子效率曲线

24          基板

29          电源供应器

31          操作电流密度区间

具体实施方式