專利名稱：照明裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
此處描述的各種實(shí)施例涉及照明裝置，并且更具體地涉及采用發(fā)光二極管(LED) 的照明裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的照明系統(tǒng)或光源已在普通光照設(shè)備和用于裝飾、廣告、警示、指引和娛樂應(yīng) 用的光照設(shè)備中使用多年。這樣的光源采用多種光，包括但不限于白熾、鹵素和熒光的類 型，然而它們都存在許多缺陷。例如，鹵素和白熾光產(chǎn)生不期望的熱并且它們限于僅產(chǎn)生白 光或黃光。此外，這些傳統(tǒng)光源的使用壽命明顯小于幾千小時(shí)，因此其壽命也有限。這樣的 光源還容易在高沖擊和易振動(dòng)的環(huán)境中損壞。近來，發(fā)光二極管(LED)源經(jīng)歷了顯著進(jìn)步，使它們成為傳統(tǒng)光源的成本有效的 替代物。由于對(duì)于給定的光強(qiáng)度LED光源消耗較低的電能同時(shí)表現(xiàn)出長得多的壽命，從而 與傳統(tǒng)光源相比提供了顯著優(yōu)點(diǎn)。LED的其他期望性能包括對(duì)于沖擊或振動(dòng)的高抵抗性、低 熱耗散、非?？焖俚拈_關(guān)響應(yīng)時(shí)間以及較寬的照明顏色選擇。僅僅通過在半導(dǎo)體材料中電子的移動(dòng)可點(diǎn)亮LED。LED包括浸入或摻雜了用以產(chǎn) 生p-n結(jié)的雜質(zhì)的半導(dǎo)體材料的芯片。如在其他二極管中一樣，電流易于從P側(cè)或陽極流 向η側(cè)或陰極。電荷載流子-電子和空穴-從具有不同電壓的電極流入結(jié)中。當(dāng)電子遇到 空穴時(shí)，其降到較低能級(jí)，并以光子的形式(即光)釋放能量。大多數(shù)用于LED產(chǎn)品的材料具有非常高的折射率，使從二極管發(fā)射出的大部分光 在包含二極管的材料表面處被反射回到材料中。反射回來的光隨后被吸收并被轉(zhuǎn)變成附加 的熱。這種低效率的結(jié)果是由于光被反射回到材料/二極管而增加了熱量且使光輸出較 低。在現(xiàn)有的LED技術(shù)下，增加熱量的結(jié)果是必須要單獨(dú)處理每一 LED或一次處理一個(gè)芯 片。例如，LED閃光燈采用了 LED群并且需要單獨(dú)處理該LED群中的每一 LED，如果LED不 被單獨(dú)處理，則LED芯片產(chǎn)生由上述折射率造成的不期望的熱。因此，需要一種照明方法和系統(tǒng)，其克服了傳統(tǒng)照明系統(tǒng)的缺陷并對(duì)由克服這些 缺陷而給出的一些可能性加以利用。

發(fā)明內(nèi)容
為了提供對(duì)一些實(shí)施例的基本理解，以下提供了一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的簡(jiǎn)化的概 要。這個(gè)概要不是對(duì)所有可實(shí)現(xiàn)的實(shí)施例的廣泛概括，并且不旨在確定所有實(shí)施例的關(guān)鍵 或重要部件，或描繪出任何或所有實(shí)施例的范圍。其唯一目的是以簡(jiǎn)化的形式呈現(xiàn)出一個(gè) 或多個(gè)實(shí)施例的一些概念，作為后面提出的更詳細(xì)描述的前序。
根據(jù)一個(gè)特征，提供了具有多個(gè)發(fā)光二極管的照明裝置。每一個(gè)發(fā)光二極管可以 包括多個(gè)半導(dǎo)體層，該多個(gè)半導(dǎo)體層中的至少一個(gè)具有發(fā)光表面。該發(fā)光表面可以包括具 有任意的圖案或預(yù)定的圖案的粗糙表面圖案。當(dāng)使用預(yù)定的圖案時(shí)，該發(fā)光表面可以被分 為一個(gè)或多個(gè)雜質(zhì)區(qū)域，其中每一雜質(zhì)區(qū)域可以具有大約相同的表面積。每一雜質(zhì)區(qū)域可以包括一個(gè)或多個(gè)峰和谷用于引導(dǎo)電流通過發(fā)光表面并且通過 最小化反射進(jìn)該表面中的光(其變?yōu)楦郊拥臒?來最大化該照明裝置的光發(fā)射(即光強(qiáng) 度)。雜質(zhì)區(qū)域可以包括具有第一套峰和谷的第一組和具有第二套峰和谷的第二組，其中第 二套峰和谷垂直于該第一套峰和谷。在一個(gè)方面中，第二套峰和谷具有比第一套峰和谷更多數(shù)量的峰和谷。另外，第二 套峰和谷中峰的高度比第一套峰和谷中峰的高度低，例如為第一套中峰的高度的一半。通過在該發(fā)光表面的第一末端和第二末端之間交替利用該第一組和第二組來將 該多個(gè)雜質(zhì)區(qū)域布置成花紋圖案。施加電壓到該二極管的發(fā)光表面兩端可以使電流從該第 一末端穿過該多個(gè)雜質(zhì)區(qū)域流到該第二末端。當(dāng)電流流過雜質(zhì)區(qū)域時(shí)，移動(dòng)通過該發(fā)光表 面的自由電子陷入到該二極管的P型層中的空的空穴中，從而這些電子以光子，即光的形 式釋放出能量。具有第一套峰和谷的第一組(即，具有較少數(shù)量的峰和谷的那組)便于電 流從發(fā)光表面的第一末端流到第二末端，而具有較多數(shù)量的峰和谷的第二組可以使所發(fā)射 的光被反射遠(yuǎn)離該發(fā)光表面同時(shí)減少進(jìn)入到發(fā)光表面的反射光和來自發(fā)光表面的熱耗散。在一個(gè)方面中，在該第一套峰和谷中的峰被分開45°，而在該第二套峰和谷中的 峰被分開小于45°。


圖1示意了根據(jù)一個(gè)方面的照明裝置的內(nèi)部電路；圖2示意了根據(jù)一個(gè)方面的照明裝置的內(nèi)部電路；圖3示意了根據(jù)一個(gè)方面的二極管發(fā)光表面上的粗糙表面圖案的頂部俯視圖；圖4示意了沿圖3的4-4線截取的二極管發(fā)光表面上的粗糙表面圖案的橫截面 圖；圖5示意了圖3的二極管發(fā)光表面上的粗糙表面圖案的頂部透視圖；圖6示意了根據(jù)一個(gè)方面的被刻蝕進(jìn)二極管發(fā)光表面中的凹槽的頂部俯視圖；圖7示意了沿圖6的7-7線截取的凹槽橫截面圖；圖8示意了圖6的凹槽的頂部透視圖；圖9示意了根據(jù)一個(gè)方面的二極管發(fā)光表面的粗糙表面圖案的頂部俯視圖；圖IOA示意了沿圖9的10A-10A線截取的二極管發(fā)光表面的粗糙表面圖案的橫截 面圖；圖IOB示意了沿圖9的10B-10B線截取的二極管發(fā)光表面的粗糙表面圖案的橫截 面圖；圖11示意了圖9的二極管發(fā)光表面的粗糙表面圖案的頂部透視圖；圖12示意了根據(jù)一個(gè)方面的二極管發(fā)光表面的粗糙表面圖案的頂視圖；圖13示意了沿圖12的13-13線截取的二極管發(fā)光表面的粗糙表面圖案的橫截面 圖14示意了圖12的二極管發(fā)光表面的粗糙表面圖案的頂部透視圖。
具體實(shí)施例方式在以下描述中闡述了多個(gè)具體細(xì)節(jié)來提供對(duì)照明裝置的全面理解。但是本領(lǐng)域內(nèi) 的普通技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到，無需該具體細(xì)節(jié)也可以實(shí)現(xiàn)照明裝置。在其他情況中，公知的 方法、過程和/或部件沒有具體描述，以避免造成對(duì)該照明裝置的各個(gè)方面的不必要的混淆。術(shù)語“照明，，應(yīng)該被理解為表示通過照明源產(chǎn)生頻率輻射的過程。術(shù)語“顏色”應(yīng) 該被理解為表示在光譜中的任意頻率的輻射；即此處所使用的“顏色”應(yīng)該被理解為不僅包 括了可見光譜的頻率，還包括了在光譜的紅外和紫外區(qū)域中的頻率，以及電磁光譜的其他 區(qū)域中的頻率。熱耗散在具有發(fā)光二極管(LED)的芯片中的過量熱可能是過度功率損耗的結(jié)果。如所公 知，所損耗的功率⑵等于電流⑴乘以電壓(V)，即P = IV。在傳統(tǒng)LED中，為了達(dá)到適 當(dāng)?shù)耐邤?shù)，提供給LED的電流可以為高電流強(qiáng)度，而使電壓為低，因?yàn)殡娏饕灾笖?shù)關(guān)系依賴 于電壓-參見肖克利二極管公式(下式)，該式中p-n結(jié)二極管的二極管電流I關(guān)聯(lián)于二極 管電壓VD。其中Is為二極管的飽和電流或標(biāo)定電流(對(duì)于超出幾個(gè)Vt的負(fù)Vd而言流過的電 流的大小一般為I(T12A)。標(biāo)定電流與二極管面積成正比。Vt是熱電壓，η公知為二極管理 想因子(對(duì)于硅二極管η為大約1到2)。換言之，在LED中電壓上的小變化能夠?qū)е码娏魃系拇笞兓虼巳绻^最大 額定電壓一小量，則會(huì)導(dǎo)致超過額定電流一大量，這可能損傷和破壞LED。因此，封裝多個(gè)現(xiàn) 有LED在一個(gè)芯片中將導(dǎo)致芯片過熱并且可能達(dá)到400° F或更高的溫度，這取決于有多少 個(gè)單獨(dú)的二極管正在被使用。在現(xiàn)有技術(shù)的典型方法中，以驅(qū)動(dòng)器的形式調(diào)制到LED的功率，該驅(qū)動(dòng)器向LED提 供脈沖調(diào)制以引起LED的激發(fā)，即光發(fā)射。通過調(diào)制脈沖序列，脈沖調(diào)制方案可以將模擬低 通信道上的窄帶模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為兩級(jí)量化信號(hào)。然而如以下描述，在本申請(qǐng)中無需驅(qū)動(dòng)器， 因?yàn)殡娏骺杀徽{(diào)節(jié)為防止由電流過量弓I起的LED過熱。與典型或常規(guī)的方法不同，本申請(qǐng)的LED芯片配以恒定功率而非能量的猝發(fā)。換 言之，功率可以是連續(xù)的，而對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的、現(xiàn)有的LED使用的是脈沖調(diào)制。按照在本申請(qǐng)中 的方式通過不斷調(diào)節(jié)電流和電壓可控制LED芯片的溫度。為了控制施加到LED的電流和電壓，可以使用下面較具體描述的電流調(diào)節(jié)器。為 了實(shí)現(xiàn)光照或照明裝置所期望的瓦數(shù)，可以將高電壓與較低電流相組合。例如，對(duì)于5瓦特 的LED，通過引入14. 29V的電壓和350mA的電流來獲得5瓦特，從而可以控制來自LED的熱 耗散。因此，功率，即熱，可以被分散在芯片內(nèi)的所有LED之中。如果芯片包括被封裝在一 起的多個(gè)LED，例如9個(gè)，則所有熱可以被分散在所有9個(gè)LED之中。另外，由于能夠采用9 個(gè)LED，光強(qiáng)度可以達(dá)到每瓦特190流明或更高。因此，在65-70%的功率下運(yùn)行該封裝物，將實(shí)現(xiàn)每瓦特約158流明的產(chǎn)出，所發(fā)出的熱結(jié)溫度為約50°C左右。內(nèi)部電路如以上所討論，為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的過熱問題，提供給LED的電流和電壓可以 被用以控制，即降低來自LED的熱發(fā)射。圖1示意了具有4個(gè)單獨(dú)LED的照明裝置的內(nèi)部 電路100。在運(yùn)行時(shí)，將交流(AC)電壓施加到用于轉(zhuǎn)換諸如90V-340V的AC電壓至DC電壓 的交流(AC)至直流(DC)轉(zhuǎn)換器102。隨后將DC電壓輸入到或使其流過電流調(diào)節(jié)器104。 經(jīng)過調(diào)節(jié)后的電流可以隨后被輸入到具有多個(gè)LED的二極管模塊106中，引起LED照明。在一個(gè)方面，二極管模塊106中的多個(gè)LED可以串聯(lián)連接或布置，即將第一 LED的 負(fù)極端連接到第二 LED的正極端，將第二 LED的負(fù)極端連接到第四LED的正極端，等等。如以上所描述的二極管模塊106可以是芯片或具有多個(gè)半導(dǎo)體層的封裝物的形 式，其中至少一個(gè)半導(dǎo)體層具有發(fā)光表面。在一個(gè)方面，該發(fā)光表面可以由碳化硅制成?？?以通過本領(lǐng)域公知的任意方法將二極管模塊106的發(fā)光表面上的多個(gè)LED相互連接，這些 方法包括但不限于穿過硅基底的刻蝕和采用串行地從第一 LED到第二 LED到第三LED等的 跡線相互線焊在一起。如圖1中所示，二極管模塊106可以包括4個(gè)串聯(lián)的單獨(dú)LED?？梢?以任一格局將這些單獨(dú)的LED串聯(lián)鏈接在一起，這些格局包括但不限于方形、矩形、圓形和 三角形。圖2示意了具有9個(gè)單獨(dú)LED的照明裝置的內(nèi)部電路200。如以上所述，在運(yùn)行 時(shí)，將AC電壓輸入到用于轉(zhuǎn)換諸如90V-340V的AC電壓至DC電壓的AC至DC轉(zhuǎn)換器202。 隨后將DC電壓輸入到電流調(diào)節(jié)器204，使經(jīng)過調(diào)節(jié)后的電流隨后被輸入到具有串聯(lián)連接的 9個(gè)單獨(dú)LED的二極管模塊106中。圖1和圖2中所示意的單獨(dú)LED的數(shù)量?jī)H僅作為示例，并且可以采用更多或更少 的 LED。在一個(gè)方面，發(fā)光二極管(LED)可以位于用作熱沉的陶瓷和銅基底上，然而這僅 僅作為示例，并且該基底可以用本領(lǐng)域公知的任意材料來形成，包括但不限于氮化鋁、氧化 鋁和硅。粗糙表面圖案-峰和谷如之前所描述，LED可以包括具有多個(gè)半導(dǎo)體材料的芯片，該半導(dǎo)體材料中至少之 一為發(fā)光表面。該發(fā)光表面可以被浸入或摻雜有雜質(zhì)用以產(chǎn)生p-n結(jié)。電流可以從LED的 P側(cè)或陽極流向η側(cè)或陰極。電荷載流子_電子和空穴_從具有不同電壓的電極流入結(jié)中。 當(dāng)電子遇到空穴時(shí)，其降到較低能級(jí)，并以光子的形式(即光)釋放能量。然而，用于LED 產(chǎn)品的材料具有非常高的折射率，使從二極管發(fā)射出的大部分光將在該材料表面/ 二極管 處被反射回到該材料中。這種回到材料表面/二極管中的光反射產(chǎn)生了不期望的熱。本申請(qǐng)通過減少使所發(fā)射的光限制在內(nèi)部的來自發(fā)光表面的內(nèi)反射來克服不期 望的熱。為了減少該內(nèi)反射，發(fā)光表面可以包括用以降低其反射狀態(tài)的粗糙的表面圖案。采 用納米光刻或本領(lǐng)域公知的任意其他方法可制造出該粗糙表面圖案。圖3示意了根據(jù)一個(gè)方面的二極管發(fā)光表面上的粗糙表面圖案的頂部俯視圖。該 二極管的發(fā)光表面300上的粗糙表面圖案可以無規(guī)則化地形成或可以為預(yù)定的圖案。LED可以為p-n 二極管，以使當(dāng)施加電壓到發(fā)光表面時(shí)，電流(I)可以流過雜質(zhì)區(qū) 域使移動(dòng)通過該二極管表面的自由電子陷入到來自P型層的空的空穴中，從而導(dǎo)致這些電子以光子即光的形式釋放出能量。在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)光表面300可以包括多個(gè)雜質(zhì)區(qū)域302a_302h，其中每一雜質(zhì) 區(qū)域可以包括一個(gè)或多個(gè)峰304和谷306，其可以引導(dǎo)電流的流動(dòng)和/或使所發(fā)出的光向外 反射并且不反射進(jìn)入到二極管的表面300內(nèi)導(dǎo)致不期望的熱。(參見圖4和圖5)該多個(gè) 雜質(zhì)區(qū)域302a-302h可以這樣布置以通過交替改變?cè)诿恳粎^(qū)域中峰和谷的方向來形成花 紋圖案或構(gòu)造。結(jié)果是在第一雜質(zhì)區(qū)域302a中的峰和谷以與任一直接鄰近的雜質(zhì)區(qū)域中 峰和谷相垂直的方向延伸。例如位于第一雜質(zhì)區(qū)域302a中的峰和谷可以垂直于位于第二 雜質(zhì)區(qū)域302b中的峰和谷和垂直于位于第三雜質(zhì)區(qū)域302c中的峰和谷的方向延伸。換言 之，峰和谷的方向可以在鄰近區(qū)域內(nèi)交替變化。(參見圖5)在一個(gè)方面，多個(gè)雜質(zhì)區(qū)域可以 為大約相同的尺寸?？梢詫⒍鄠€(gè)雜質(zhì)區(qū)域302a_302h分成兩組，第一組具有第一套峰和谷以及第二組 具有第二套峰和谷。在一個(gè)方面，第二套中的峰和谷的數(shù)量可以比第一套中的峰和谷的數(shù) 量多。另外，第二套中峰的高度可以比第一套中峰的高度低。例如，第二套中峰的高度為第 一套中峰的高度的一半(1/2)，然而，這僅僅作為示例。如以上所述，交替的雜質(zhì)區(qū)域可以包括比相鄰雜質(zhì)區(qū)域更多的峰和谷。例如，第二 組，即雜質(zhì)區(qū)域302b，302c, 302f和302g中的第二套峰和谷可以包括比在第一組，即雜質(zhì)區(qū) 域302a，302d，302e和302h中的第一套峰和谷中更多的峰和谷。另外，第一組中峰的高度 可以大于第二組中峰的高度。在一個(gè)方面，第一組中峰和谷之間的角度Q1可以為45°， 然而這僅僅作為示例，并且該θ工可以是便于電流流過雜質(zhì)區(qū)域的任一角度。(圖5)第二 組中峰和谷之間的角度92可以小于45°，然而這僅僅作為示例，并且該θ2可以是任一角 度，其便于最大化向外發(fā)射的光同時(shí)最小化反射進(jìn)發(fā)光表面中的光并且結(jié)果將所產(chǎn)生的熱 最小化。施加電壓到二極管的發(fā)光表面300可以使電流(I)從第一末端301流到第二末端 303。電流經(jīng)第一組(即雜質(zhì)區(qū)域302a，302d，302e和302h)中的第一套峰和谷流過發(fā)光表 面300，而從第二組(即雜質(zhì)區(qū)域302b，302C，302f^P 302g)中的第二套峰和谷中發(fā)射出光。 第二套中數(shù)量較多的峰和谷，以及高度較低的峰可以增加從表面向外反射的所發(fā)出的光， 同時(shí)減少(或最小化)向內(nèi)反射、或反彈回到發(fā)光表面中的光。因?yàn)橄騼?nèi)反射的光較少，因 此由照明裝置所產(chǎn)生的熱較少。圖4示意了沿圖3的4-4線截取的二極管發(fā)光表面300上的粗糙表面圖案的橫截 面圖。圖5示意了圖3的二極管發(fā)光表面上的粗糙表面圖案的頂部透視圖。預(yù)定的表面結(jié)構(gòu)還可以為以下形式，包括但不限于蛋品紙盒形狀或聲場(chǎng)吸收?qǐng)D案。多邊形表面圖案根據(jù)另一個(gè)方面，雜質(zhì)區(qū)域可以包括刻蝕進(jìn)二極管發(fā)光表面中的多個(gè)凹槽。圖6 示意了被刻蝕進(jìn)二極管發(fā)光表面中的凹槽600的頂視圖。該凹槽可以包括在該凹槽的較低 內(nèi)部部分的8個(gè)側(cè)部或面，而該凹槽的較高內(nèi)部部分可以包括16個(gè)較小的側(cè)部或面。(圖 6和圖8)在一個(gè)方面中，這些面類似于理想比例的圓形鉆石切割。較高內(nèi)表面的16個(gè)面可以以范圍在90°和98.5°之間的角度向內(nèi)傾斜，該角度 可以提供使向外反射的光增加同時(shí)可以最小化反射或反彈回到二極管表面中的光的最佳折射角度。然而，90°和98. 5°的范圍僅僅作為示例并且可以采用便于向外引導(dǎo)光同時(shí)最 小化被反射進(jìn)二極管表面中的光的其他角度。凹槽600可以包括整體地連接到多個(gè)向內(nèi)伸出側(cè)邊緣604的多個(gè)外側(cè)邊緣602， 形成外表面周界。多個(gè)向內(nèi)伸出側(cè)邊緣604的接合或交叉可以形成用于幫助或引導(dǎo)電流通 過二極管的發(fā)光表面的上部接觸點(diǎn)605。多個(gè)外側(cè)邊緣602可以被整體連接到向內(nèi)伸出的 第一多個(gè)向下傾斜側(cè)壁(或面)606。在一個(gè)方面中，該第一多個(gè)向下傾斜側(cè)壁606可以以 45°部分地向下延伸進(jìn)入到凹槽直至中心接觸點(diǎn)610，形成三角形表面區(qū)域(圖8)。多個(gè)向內(nèi)伸出側(cè)邊緣604可以整體地被連接到多個(gè)垂直側(cè)壁608，其中多個(gè)垂直 側(cè)壁608以90°向下延伸到凹槽中并且匯聚到中心接觸點(diǎn)610，該中心接觸點(diǎn)大約在垂直 側(cè)壁的頂邊緣和底部接觸點(diǎn)616之間的一半處，以使每一垂直側(cè)壁可以形成等邊三角形。具有形成在外側(cè)邊緣602和向內(nèi)伸出側(cè)邊緣604的接合處的第一末端614的第二 多個(gè)向下傾斜側(cè)壁612可以以45°向下延伸進(jìn)入到凹槽中并且在凹槽600的底部接觸點(diǎn) 616處匯聚(圖6和圖7)。第二多個(gè)向下傾斜側(cè)壁612的匯聚可以產(chǎn)生α角度。在一個(gè) 方面中，α可以是98. 5° ；然而這僅僅作為示例并且α可以為提供用于最大化要遠(yuǎn)離于發(fā) 光表面向外反射的光的任一其他角度，由此提高LED的光強(qiáng)度并且減少熱輸出。如以下更 具體描述的，上接觸點(diǎn)605、中心接觸點(diǎn)610和底部接觸點(diǎn)616可以用于引導(dǎo)電流流過二極 管的發(fā)光表面。圖7示意了沿圖6的7-7線截取的凹槽的發(fā)光表面的粗糙表面圖案的橫截面圖。 圖8示意了圖6的凹槽的頂部透視圖。圖9示意了根據(jù)一個(gè)方面的二極管發(fā)光表面900的粗糙表面圖案的頂部俯視圖。 該二極管900可以包括多個(gè)雜質(zhì)區(qū)域902a-9021，其中每一雜質(zhì)區(qū)域可以包括凹槽。如所 示，將多個(gè)雜質(zhì)區(qū)域和相應(yīng)的凹槽構(gòu)成在發(fā)光表面900的第一末端901和第二末端903之 間的包括行和列的陣列。該陣列的行和列被對(duì)準(zhǔn)以使每一行包括相同數(shù)量的凹槽并且每一 列包括相同數(shù)量的凹槽。例如一行可以包含三個(gè)雜質(zhì)區(qū)域，每一雜質(zhì)區(qū)域具有一個(gè)完整的 (即非部分的)凹槽，并且一列可以包含四個(gè)雜質(zhì)區(qū)域，每一雜質(zhì)區(qū)域具有一個(gè)完整的(即 非部分的)凹槽。以上所述的行和列中凹槽的數(shù)量?jī)H僅為作為示例，并且可以采用更多或 更少的凹槽。通過空隙可將每一凹槽中的中心和底部接觸點(diǎn)與相鄰凹槽中的中心和底部接觸 點(diǎn)分離開來。例如通過空隙可將第一凹槽902a中的中心接觸點(diǎn)906a和底部接觸點(diǎn)904a與 第四凹槽902d中的中心接觸點(diǎn)906d和底部接觸點(diǎn)904d分離開來，其中中心空隙為相鄰凹 槽中的中心接觸點(diǎn)之間的距離，以及底部空隙為相鄰凹槽中的底部接觸點(diǎn)之間的距離(在 行或列上相鄰的)。施加電壓(V)到二極管的發(fā)光表面900的兩端可以使電流(I)從二極管的第一末 端901穿過雜質(zhì)區(qū)域流到二極管第二末端903。流過雜質(zhì)區(qū)域的電流可以使移動(dòng)通過二極 管的發(fā)光表面的自由電子陷入到二極管P型層的空的空穴中，從而導(dǎo)致電子以光子即光的 形式釋放出能量。如以上所述，中心接觸點(diǎn)906和底部接觸點(diǎn)904可以起到串聯(lián)連接的電 極的作用，以使產(chǎn)生在相鄰凹槽中接觸點(diǎn)之間的空隙充當(dāng)用于使得電流從二極管的第一末 端901流到第二末端903的火花隙。例如在第一凹槽902a中的第一底部接觸點(diǎn)904a和第 二凹槽902b中的第二底部接觸點(diǎn)904b之間的距離、以及和第四凹槽902d中的第四底部接觸點(diǎn)904d之間的距離可以形成火花隙，以使流過第一凹槽902a的電流可以經(jīng)底部接觸點(diǎn) 904a、904b、904d躍至第二凹槽902b和/或第四凹槽902d。另外，電流可以經(jīng)中心接觸點(diǎn)906流過二極管發(fā)光表面900中的多個(gè)凹槽。例如， 在第一凹槽902a中的一個(gè)或多個(gè)中心接觸點(diǎn)906a和第四凹槽902d中的一個(gè)或多個(gè)中心 接觸點(diǎn)906d和/或第二凹槽902b中的一個(gè)或多個(gè)中心接觸點(diǎn)906b之間的距離也可以形 成火花隙，以使流過第一凹槽902a的電流可以經(jīng)中心接觸點(diǎn)906躍至第二凹槽902b和/ 或第四凹槽902d。雖然沒有具體標(biāo)出，但所有凹槽都可以包括中心接觸點(diǎn)906。圖IOA示意了沿圖9的10A-10A線截取的二極管發(fā)光表面900的粗糙表面圖案的 橫截面圖。圖IOB示意了沿圖9的10B-10B線截取的二極管發(fā)光表面900的粗糙表面圖案 的橫截面圖。圖11示意了圖9的二極管發(fā)光表面900的粗糙表面圖案的頂部透視圖。圖12示意了根據(jù)一個(gè)方面的二極管發(fā)光表面1200的粗糙表面圖案的頂部俯視 圖。二極管發(fā)光表面1200可以包括多個(gè)雜質(zhì)區(qū)域1202a-1202n，其中每一雜質(zhì)區(qū)域包括一 個(gè)凹槽。在一個(gè)方面中，將多個(gè)雜質(zhì)區(qū)域構(gòu)成一個(gè)行的陣列，其中該陣列中的交替的行之 間可以存在偏移。該偏移可以是半個(gè)雜質(zhì)區(qū)域或半個(gè)凹槽的距離，然而這僅僅作為示例，并 且交替的行可以是以不同距離偏移的，例如雜質(zhì)區(qū)域或凹槽的3/4。如圖12所示，雜質(zhì)區(qū)域的第二行(包括雜質(zhì)區(qū)域1202d，1202e, 1202f, 1202g，其中 1202d和1202g中的每一個(gè)為包含半個(gè)凹槽的半個(gè)雜質(zhì)區(qū)域)和雜質(zhì)區(qū)域的第四行(包括 雜質(zhì)區(qū)域1202k，12021，1202m, 1202η,其中1202k和1202η中的每一個(gè)為包含半個(gè)凹槽的半 個(gè)雜質(zhì)區(qū)域)可以從雜質(zhì)區(qū)域的第一行(包括雜質(zhì)區(qū)域1202a，1202b，1202c)和雜質(zhì)區(qū)域 的第三行(包括雜質(zhì)區(qū)域1202h，1202 , 1202J)偏移開一段特定距離，例如雜質(zhì)區(qū)域長度的 一半或雜質(zhì)區(qū)域長度的3/4。通過使陣列中雜質(zhì)區(qū)域的交替行發(fā)生偏移，如上所述，在中心接觸點(diǎn)1206和底部 接觸點(diǎn)(1204a-1204n)之間形成的火花隙可以更近的在一起，即更小的空隙，進(jìn)而可以提 高發(fā)光表面的效率，這是因?yàn)楫?dāng)電流持續(xù)不斷地從發(fā)光表面1200的第一末端1201向第二 末端1203流動(dòng)并且不僅僅在雜質(zhì)區(qū)域之間跳躍時(shí)，損失的能量較少。盡管沒有具體地標(biāo) 出，但是所有凹槽均可包括中心點(diǎn)1206。換言之，通過使這些行偏移，可以縮短在中心接觸點(diǎn)1206和底部接觸點(diǎn)1204之間 形成的火花隙距離，進(jìn)而便于電流持續(xù)不斷地流過發(fā)光表面。電流持續(xù)不斷地流過發(fā)光表 面的結(jié)果是，電流能夠流過發(fā)光表面的較大表面積，從而便于產(chǎn)生和發(fā)射更多的光。換言 之，可以引導(dǎo)電流從第一末端1201穿過發(fā)光表面到達(dá)第二末端1203。由于較多光向外發(fā) 射，較少光向內(nèi)反射，進(jìn)而減少了耗散的熱。圖13示意了沿圖12的13-13線截取的二極管發(fā)光表面的粗糙表面圖案的橫截面 圖。圖14示意了圖12的二極管發(fā)光表面的頂部透視圖。在不脫離本申請(qǐng)的情況下，可以將附圖中所示意的一個(gè)或多個(gè)部件和功能重新布 置和/或組合為單個(gè)部件或在數(shù)個(gè)部件中實(shí)現(xiàn)。在不脫離本申請(qǐng)的情況下，還可以添加其 他元件或部件。附圖中所示意的設(shè)備、裝置、和/或部件可構(gòu)造成用以執(zhí)行圖1至圖14中 所示的方法、特征或步驟。盡管一些示例性的實(shí)施例已經(jīng)描述并示意在附圖中，但應(yīng)該理解到，這樣的實(shí)施例僅為示意性的而非限制本申請(qǐng)，并且本申請(qǐng)也并不受限于所示意和所描述的特定結(jié)構(gòu)和 布置，因?yàn)槠渌煌淖兓彩强赡艿?。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解到，在不脫離本發(fā) 明的精神和范圍內(nèi)可以對(duì)前述優(yōu)選的實(shí)施例構(gòu)造出不同的修改或改進(jìn)。因此，可以理解，在 附屬的權(quán)利要求的范圍內(nèi)，本發(fā)明可以以不同于此處所詳細(xì)描述方式來實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
一種發(fā)光二極管，包括多個(gè)半導(dǎo)體層，該多個(gè)半導(dǎo)體層中的至少一個(gè)具有發(fā)光表面，該發(fā)光表面包括多個(gè)雜質(zhì)區(qū)域，包括具有第一套峰和谷的第一組；和具有第二套峰和谷的第二組，該第二套峰和谷垂直于該第一套峰和谷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其中該第二套峰和谷具有比該第一套峰和谷更 多數(shù)量的峰和谷。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管，其中該第二套峰和谷中的第二峰高比該第一套 峰和谷中的第一峰高低。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管，其中該第二套峰和谷中的第二峰高是該第一套 峰和谷中的第一峰高的一半。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其中通過在該發(fā)光表面的第一末端和第二末端 之間交替利用該第一組和第二組來將該多個(gè)雜質(zhì)區(qū)域布置成花紋圖案。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其中在該第一套峰和谷中的峰以45°角分開。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其中在該第二套峰和谷中的峰以小于45°的角 分開。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其中該第一和第二套峰和谷被刻蝕到該發(fā)光表 面中。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管，其中施加電壓到該發(fā)光表面，使電流從該發(fā)光 表面的第一末端穿過該多個(gè)雜質(zhì)區(qū)域流到發(fā)光表面的第二末端，使移動(dòng)通過該發(fā)光表面的 自由電子陷入到該發(fā)光表面的P型層中的空的空穴中，從而以光的形式釋放出能量。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)光二極管，其中該第一組具有第一套峰和谷，便于電流從 該發(fā)光表面的該第一末端流到該發(fā)光表面的該第二末端。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)光二極管，其中該第二套峰和谷中的較多數(shù)量的峰和谷 使所發(fā)射的光被反射遠(yuǎn)離該發(fā)光表面同時(shí)減少進(jìn)入到該發(fā)光表面的光反射和來自該發(fā)光 表面的熱耗散。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其中該發(fā)光表面包括碳化硅。
13.一種照明裝置，包括具有多個(gè)發(fā)光二極管的二極管模塊，該發(fā)光二極管的每一個(gè)包括多個(gè)半導(dǎo)體層，該多個(gè)半導(dǎo)體層中的至少一個(gè)具有發(fā)光表面，該發(fā)光表面包括多個(gè)雜質(zhì)區(qū)域，包括具有第一套峰和谷的第一組；和具有第二套峰和谷的第二組，該第二套峰和谷垂直于該第一套峰和谷，該第二套峰和 谷具有比該第一套峰和谷更多數(shù)量的峰和谷，用于給二極管模塊中的多個(gè)發(fā)光二極管供電的電源。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的照明裝置，其中該第二套峰和谷中的第二峰高比該第一套 峰和谷中的第一峰高低。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的照明裝置，其中該第二套峰和谷中的第二峰高是該第一套 峰和谷中的第一峰高的一半。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的照明裝置，其中通過在該發(fā)光表面的第一末端和第二末端 之間交替利用該第一組和第二組將該多個(gè)雜質(zhì)區(qū)域布置成花紋圖案。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的照明裝置，其中在該第二套峰和谷中的峰以小于45°的角 分開。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的照明裝置，其中該第一組具有第一套峰和谷，便于電流從 該發(fā)光表面的該第一末端流到該發(fā)光表面的該第二末端。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的照明裝置，其中該第二套峰和谷中的較多數(shù)量的峰和谷使 所發(fā)射的光被反射遠(yuǎn)離該發(fā)光表面同時(shí)減少進(jìn)入到該發(fā)光表面的光反射和來自該發(fā)光表 面的熱耗散。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的照明裝置，其中該發(fā)光表面包括碳化硅。
全文摘要
提供一種具有多個(gè)發(fā)光二極管的照明裝置。該發(fā)光二極管可以包括多個(gè)半導(dǎo)體層，該多個(gè)半導(dǎo)體層中的至少一個(gè)具有發(fā)光表面，該發(fā)光表面可以包括具有預(yù)定的圖案的粗糙表面圖案。該預(yù)定的圖案可以包括一個(gè)或多個(gè)雜質(zhì)區(qū)域，每一區(qū)域具有多個(gè)峰和谷，其用于引導(dǎo)電流的流動(dòng)并且使從發(fā)光表面向外反射的光的發(fā)射提高，同時(shí)減少被反射進(jìn)入發(fā)光表面的光，并且結(jié)果是降低了熱耗散。布置該多個(gè)雜質(zhì)區(qū)域以便通過交替每一區(qū)域中峰和谷的方向來形成花紋圖案或構(gòu)造。
文檔編號(hào)H01L33/22GK101924172SQ20101011234
公開日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2010年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月24日
發(fā)明者A·洛克 申請(qǐng)人:世紀(jì)環(huán)?？萍加邢薰?br>