[实用新型]一种高显色性白光LED结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及LED芯片技术领域，尤其是一种高显色性白光LED结构。 

背景技术

由于白光LED具有低电压驱动、全固态、低功耗、长效可靠等优点，白光LED器件在照明相关领域的应用研究都受到了学术和产业界的高度重视。白光是由多种色光混合而成，一般有两种方法可以得到白光：一是由蓝光与黄光混合，另外一种是由红绿蓝三基色混合而成。根据产生白光的途径，可以分成三种方法： 

1、多芯片组合型：利用多个半导体芯片分别发射红、绿、蓝光，组合成白光。此法显色指数(Color Rendering Index，CRI)很高(>95)。但是由于使用的芯片较多，生产成本高，而且由于三种颜色的LED量子效率不同，随着温度和驱动电流的变化不一致，随着时间的衰减速率也不相同，会造成颜色的不稳定，为此需要对三种颜色分别加反馈电路进行补偿，导致电路复杂，同时会带来10~15%的效率损失。 

2、荧光转换型(phosphor-converted)：在低压直流电的激发下，半导体芯片发射的光激发涂敷在芯片上的荧光粉发出长波长的可见光，并组合成白光。根据芯片的不同可分为两类：

(1)蓝光激发型：以蓝光LED芯片为基础光源，激发黄色无机荧光粉或黄色有机荧光染料发射黄光，两者组合得到白光。这种方法的优点是结构简单，制作工艺要求相对低些，而且黄光荧光粉YAG在荧光灯领域应用多年，制作工艺比较成熟。缺点主要在于缺少红光部分显色指数一般也不高。

(2)紫外光激发型：以高亮度的近紫外LED激发红、绿、蓝三色荧光粉，产生三基色光，组合得到白光。由于颜色仅仅由荧光粉的配比决定，这种方法容易得到颜色一致的白光，显色指数也很高。缺点主要在于高功率的近紫外LED不容易制作，封装材料在紫外光的照射下容易老化，寿命缩短；存在紫外线泄露的安全隐患。  

3、单芯片多量子阱型：同一半导体芯片内部存在多个禁带能级，电激发时同时发射多种颜色的可见光并组合成白光。目前这种方法还处于实验阶段。 这可以看出，目前和今后一段时间内，荧光转换型的白光LED为市场发展的主流。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种高显色性白光LED结构，能有效提高白光LED的显色指数，增强芯片的发光效率并延长白光LED使用寿命。 

本实用新型的技术方案为：一种高显色性白光LED结构，包括通过胶粘合的蓝光LED芯片和红光LED芯片，所述蓝光芯片包括衬底、在衬底上依次生长的缓冲层、DBR层、n型半导体材料层、发光层、电子阻挡层、p型半导体材料层和透明电极层，蓝光芯片中的透明电极层上涂覆有黄色荧光粉； 

优选地，所述蓝光芯片中的透明电极层上涂覆有硅胶和钇铝石榴石（yttrium aluminum garnet，简称YAG）的混合体。

所述蓝光芯片中，p型半导体材料层上设有阳极，n型半导体材料层上设有阴极，阴、阳极均设有焊线，阴、阳极材料均为Ti、Ni、Au、Ag、Pt、Cr和Wu中的一种或多种，焊线材料为Cu、Al和Ag中的一种或多种； 

所述DBR层由2-15个周期材料层组成，每一周期材料层由AlGaN、InGaN和GaN中的两种材料层组成，每一种材料层的厚度为蓝光波长的1/4、1/8或1/16除以材料的折射率，蓝光芯片中的DBR层具有使蓝光不能往下发射而红光却能透出并从顶部发射的效果。

所述红光芯片包括衬底、在衬底上依次生长的n型半导体材料层、发光层、p型半导体材料层和透明电极层；透明电极层上设有反射层，反射层为金属反射层和/或DBR结构，DBR结构材料为AlGaN、InGaN和GaN中的两种，红光芯片发射的光能被位于底部的该反射层射回而从顶部发射； 

所述红光芯片中，p型半导体材料层上设有阳极，n型半导体材料层上设有阴极，阴、阳极均设有焊线，阴、阳极材料均为Ti、Ni、Au、Ag、Pt、Cr和Wu中的一种或多种，焊线材料为Cu、Al和Ag中的一种或多种；

所述红光芯片的尺寸等于蓝光芯片的尺寸，通过胶粘合到一起，而实现白光的发射，胶的材料可为有机硅胶、银浆、导热胶、合金焊中的一种或多种，胶的厚度优选为100nm-100 um，以减少红光的吸收。

优选地，蓝光芯片和红光芯片中的衬底均为原始衬底、减薄衬底或表面粗化衬底。 

所述红光芯片与蓝光芯片的阴、阳极分别位于整个芯片结构的左、右两侧，以减少了电极对光的吸收。