[发明专利]LED芯片斜切割方法、LED发光基元及LED照明装置

说明书

技术领域

本发明涉及LED照明技术。具体地说，本发明涉及LED芯片的切割与连接方法、采用这种切割与连接方法制成的LED发光基元以及由该LED发光基元组成的照明装置。

背景技术

LED光子引出方式及其引出效率决定了采用LED作为发光源的照明装置的使用效率和应用前途。现有技术的LED无论是选用毫米(mm)级还是微米(μm)级芯片封装，由于光子从LED有源层逸出到空间的路径十分复杂，在逸出过程中会发生透射、反射和吸收等现象，其传导行程的每一步中都会使光子损失。因此，现在LED虽然内量子效率可以做到100％，理论光效达到360lm/W左右；但是，外量子效率一般仅在25％左右，光效100lm/W上下；其余导入芯片的电能大部分转换成了热量。

面对光子引出和散热这两个LED应用难点，首先需要考虑如何解决光子引出效率，如果能够高效地将尽可能多的光子有效地引出用于发光，就能够相应地降低产生热量的光子无效损耗，从这一点上来说，提高LED的光子的有效引出的比例就是提高LED应用效率最有效的途径，也是最积极的散热措施。

为了提高光子的引出效率，本领域的已有技术已公开例如若干种光子的引出方法，其中比较典型的方法有：开解锥洞法，即通过在LED的6个面上开外大内小的解锥洞(亦即一只芯片最多可以开到6个)来提高光子的引出效率；倒金字塔法，核心在于利用特殊的切片刀具，将LED台面制成平头倒金字塔形状的结构，键合到透明基片上，提高光子引出的外量子效率；衬底剥离法，其中要将LED的GaAs衬底剥离，换成透明衬底，然后粘结在透明的GaP衬底上，使光从下底面出射，所以又被称为透明衬底LED(TS-LED)法；直接侧引法，其中把芯片尺寸尽量设计到最小尺寸，5年前25×25微米芯片贴装技术已经成熟，目前报道最小尺寸为16×16微米，外量子效率＞55％。

上述几种方法以直接侧引出法效率最高，光效可达130lm/w。采用直接侧引出法的LED光引出的专利文件可见中国专利申请CN200810093558.3(发明名称：管型基元LED及管型基元LED组成的照明装置)。该专利文件作为本申请的背景技术全文并入本申请作为参考。

在上述的已有技术中，采用1×1mil(约25×25微米)芯片直接贴装在发光基板上(即近年来流行的COB封装形式)。除去复杂的工艺操作之外，(例如如此众多的芯片(如25×25微米芯片一般要求贴装1600pis/1W)都要在贴装工序要一一固晶、焊线、点荧光粉、点胶，虽然都是高速自动化机械来完成，但复杂程度高且综合成本更高，直接影响LED进入白光普通照明领域)，更为困难的问题是1×1mil(约25×25微米)芯片光子侧引出面积与芯片正面引出面积之比例依然太小(参见上述背景技术专利文件的附图5)，将芯片设计面积进一步减小可以再提高光效，但微晶芯片的厚度3～4微米，对1×1mil(约25×25微米)芯片来说侧面积仅仅350平方微米，只占25×25×2＝1250平方微米的28％；如果考虑进一步提高光子引出效率，必须再减小芯片的尺寸，使得侧引出面积的比例大于正面；但是从工艺成本来说，即便是技术可行成本也是不可行的。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供一种LED芯片斜切割方法。同时本发明还提供了采用所述方法制成的发光面扩展的LED芯片的LED发光基元以及采用该LED发光基元的LED照明装置。

根据本发明的一个方案，一种LED芯片斜切割方法包括步骤：选择n(n是大于1的整数1)片同类型LED芯片并去除每一LED芯片的衬底；通过透明电极将所述已经去除衬底的n片LED芯片的PN结串接并粘合成一个LED芯片的叠层体；按照与叠层平面呈非垂直的预定角度α斜切割所述的LED芯片的叠层体，获得发光面扩展的LED芯片；封装所述的发光面扩展的LED芯片。

在根据本发明上述方法的一个方案中，其中所述预定角度α被优选在0°＜α≤60°之间，切割形成的发光面扩展的LED芯片的厚度在2μm～5μm之间。

在根据本发明上述方法的一个方案中，其中所述封装采用的是COB、SDM或其它适当的封装。

在本发明上述方法技术方案的基础上，本发明进而采用上述形成的发光面扩展的LED芯片来构成发光基元，其中根据应用的要求把适量的发光面扩展的LED芯片进行并联/串联连接，而构成LED发光基元，并且根据所述构成的LED发光基元中的PN结串接的级数来确定供电电源的端电压。