Способ изготовления светодиода



Способ изготовления светодиода
Способ изготовления светодиода
Способ изготовления светодиода
Способ изготовления светодиода

 

H01L33/00 - Полупроводниковые приборы по меньшей мере с одним потенциальным барьером или с поверхностным барьером, предназначенные для светового излучения, например инфракрасного; специальные способы или устройства для изготовления или обработки таких приборов или их частей; конструктивные элементы таких приборов (соединение световодов с оптоэлектронными элементами G02B 6/42; полупроводниковые лазеры H01S 5/00; электролюминесцентные источники H05B 33/00)

Владельцы патента RU 2574424:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") (RU)

Изобретение относится к электронной полупроводниковой промышленности и может быть использовано в производстве светодиодных источников света. Согласно способу изготовления светодиода,полупроводниковый излучатель и прозрачный световыводящий элемент соединяют в единый излучающий элемент, на наружную поверхность световыводящего элемента наносят защитное просветляющее покрытие. Защитное просветляющее покрытие выполняют из материала, показатель преломления которого в n П n Э раз меньше показателя преломления материала световыводящего элемента, где nП - показатель преломления материала защитного просветляющего покрытия, nЭ - показатель преломления материала световыводящего элемента. Толщину hП просветляющего покрытия задают из условия получения максимального коэффициента пропускания световыводящего элемента по формуле

где d0 - оптическая толщина просветляющего покрытия, nП - показатель преломления материала защитного просветляющего покрытия. Технический результат - упрощение технологии изготовления светодиода. 3 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к электронной полупроводниковой промышленности и может быть использовано в производстве светодиодных источников света.

Известен способ изготовления светодиода [Пат. 1819488, Российская Федерация, МПК H01L 33/00, опубл. 20.05.1995 - аналог], включающий формирование на держателе с излучающим кристаллом светопроницаемого отражателя, задняя поверхность которого имеет форму купола, в частности в форме параболической поверхности и с углублением на передней поверхности, дном которого является линза со сферической поверхностью, фокус которой совмещен с фокусом параболоида и кристаллом. При этом на боковую поверхность отражателя нанесено отражающее покрытие, а на его торцевую поверхность и поверхность линзы нанесено просветляющее покрытие.

Хотя эти сложные технологические операции позволяют несколько увеличить силу излучения светодиода, однако, этому способу изготовления изделия присущи существенные недостатки:

- необходимость точного расчета параметров оптической системы светодиода, введение дополнительных операций по формированию прецизионных размеров параболоида и линзы, в частности апертурного угла линзы, который существенно влияет на параметры светодиода;

- необходимость нанесения двух типов покрытий на отлитые по формам оптические детали, в частности на отражатель необходимо нанести отражающее покрытие, которое не должно попасть на линзу, а на торец отражателя и на линзу необходимо нанести просветляющее покрытие, которое не должно попасть на отражатель.

Эти операции существенно увеличивают производственный цикл изготовления светодиода и усложняют его технологию производства.

Известен также способ изготовления светодиода [Пат. 2504867, Российская Федерация, МПК H01L 33/40, опубл. 20.07.2013 - прототип], включающий создание гетероструктуры на основе нитрида галлия, на поверхность которой путем магнетронного распыления с отведением электронной бомбардировки наносится просветляющее покрытие из диоксида кремния с оптической толщиной, равной λ/4. При этом на просветляющем покрытии формируют микрорельефную поверхность упорядоченной структуры в виде наноострий посредством электроннолучевой литографии и последующего травления диоксида кремния. За счет этого повышается квантовая эффективность светодиода.

Недостатком данного способа является то, что наряду с основными операциями технологического производства требуются дополнительные операции, включающие, например, такие тонкие операции как нанесение слоя диоксида кремния в вакууме методом магнетронного распыления с отведением электронной бомбардировки от гетероструктуры и формирование строго упорядоченной структуры в виде наноострий в самом нанесенном слое диоксида кремния.

В результате этого усложняется технология изготовления светодиодного изделия.

Технической задачей изобретения является разработка способа, позволяющего упростить технологию изготовления светодиода, достигая при этом повышения его силы излучения за счет манипулирования коэффициентом пропускания световыводящего элемента.

Технический результат, заключающийся в упрощении технологии изготовления светодиода, достигается тем, что в способе изготовления светодиода, по которому полупроводниковый излучатель и прозрачный световыводящий элемент соединяют в единый излучающий элемент, причем на наружную поверхность световыводящего элемента наносят защитное просветляющее покрытие, согласно настоящему изобретению защитное просветляющее покрытие выполняют из материала, показатель преломления которого в n П n Э раз меньше показателя преломления материала световыводящего элемента, где nП - показатель преломления материала защитного просветляющего покрытия, nЭ - показатель преломления материала световыводящего элемента, при этом толщину hП просветляющего покрытия задают из условия получения максимального коэффициента пропускания световыводящего элемента по формуле

где d0 - оптическая толщина просветляющего покрытия, nП - показатель преломления материала защитного просветляющего покрытия.

Световыводящий элемент может быть выполнен из фианита, при этом отношение n П n Э выбирают соответствующим величине не менее 0,65.

При реализации способа изготовления светодиода на наружную поверхность световыводящего элемента наносят один или более слоев защитного просветляющего покрытия, удовлетворяя требованиям на технические характеристики создаваемого светодиода.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена принципиальная схема светодиода, который изготавливают согласно предлагаемому способу, а на фиг. 2 представлены спектральные характеристики пропускания световыводящего элемента указанного светодиода (I - спектральная характеристика светодиода без покрытия, II - спектральная характеристика светодиода с нанесенным защитным просветляющим покрытием на его наружной поверхности).

Цифрами на чертеже (фиг. 1) обозначены

1 - полупроводниковый излучатель,

2 - контакты для подключения питающего напряжения,

3 - световыводящий (оптический) элемент,

4 - защитное просветляющее покрытие.

Светодиод содержит полупроводниковый излучатель 1, световыводящий оптический элемент 3, а также контакты 2 для подключения питающего напряжения, при этом световыводящий элемент 3 выполнен в виде полусферы, а полупроводниковый излучатель 1 установлен в центре полусферы.

Согласно способу изготовления светодиода полупроводниковый излучатель 1 и прозрачный световыводящий элемент 3 соединяют в единый излучающий элемент, причем на наружную поверхность световыводящего элемента 3 наносят защитное просветляющее покрытие 4.

Предлагаемый способ изготовления светодиода отличается тем, что защитное просветляющее покрытие 4 выполняют из материала, показатель преломления которого в n П n Э раз меньше показателя преломления материала световыводящего элемента 3, где nП - показатель преломления материала защитного просветляющего покрытия 4, nЭ - показатель преломления материала световыводящего элемента 3, при этом толщину hП просветляющего покрытия 4 задают из условия получения максимального коэффициента пропускания световыводящего элемента 3 по формуле

где d0 - оптическая толщина просветляющего покрытия 4, nП - показатель преломления материала защитного просветляющего покрытия 4.

Световыводящий элемент 3 может быть выполнен из фианита, при этом отношение n П n Э выбирают соответствующим величине не менее 0,65.

Защитное просветляющее покрытие 4 наносят как однослойным, так и в несколько слоев в зависимости от технических характеристик, предъявляемых к светодиоду. Посредством манипулирования отношением n П n Э , выбирая различные материалы защитного просветляющего покрытия 4 и световыводящего элемента 3, изменяют коэффициент пропускания световыводящего элемента 3 и тем самым достигают увеличения силы излучения изготавливаемого светодиода.

Пример конкретной реализации способа.

Полупроводниковый излучатель 1 и прозрачный световыводящий элемент 3 соединяют в единый излучающий элемент.

На наружную поверхность световыводящего элемента 3 наносят химическим способом однослойное защитное просветляющее покрытие 4.

Защитное просветляющее покрытие 4 выполняют из фторида магния MgF2, показатель преломления которого nП=1,38.

Световыводящий элемент 3 выполняют из фианита, показатель преломления которого nЭ=2,10, при этом отношение n П n Э соответствует величине 0,65.

Задают толщину hП просветляющего покрытия (при показателе преломления nП=1,38 и оптической толщине d0=0,25 мкм), равную 0,18 мкм.

При этих значениях получают максимальный коэффициент пропускания световыводящего элемента 3 из фианита, равный 0,99, а сила излучения светодиода, изготовленного согласно предлагаемому изобретению, равна 102 мВт/ср.

Прозрачный световыводящий элемент известного светодиода АЛ-107 (без защитного просветляющего покрытия) выполнен из органического стекла, показатель преломления которого равен 1,5, коэффициент пропускания материала равен 0,92, а максимальная сила излучения светодиода АЛ-107 равна 17 мВт/ср.

Полученные данные сведены в таблицу 1.

В таблице 1 данные первого столбца относятся к светодиоду АЛ-107, а второго столбца - к светодиоду из фианита.

Из таблицы 1 следует, что нанесение просветляющего покрытия 4 на световыводящий элемент 3 повышает силу излучения светодиода в 6 раз (102:17=6), при этом коэффициент пропускания световыводящего оптического элемента 3 возрастает в 1,07 раза (0,99:0,92=1,07).

Таким образом, использование предлагаемого изобретения позволит упростить технологию изготовления светодиода, достигая при этом повышения его силы излучения.

1. Способ изготовления светодиода, по которому полупроводниковый излучатель и прозрачный световыводящий элемент соединяют в единый излучающий элемент, причем на наружную поверхность световыводящего элемента наносят защитное просветляющее покрытие, отличающийся тем, что защитное просветляющее покрытие выполняют из материала, показатель преломления которого в раз меньше показателя преломления материала световыводящего элемента, где nП - показатель преломления материала защитного просветляющего покрытия, пЭ - показатель преломления материала световыводящего элемента, при этом толщину hП просветляющего покрытия задают из условия получения максимального коэффициента пропускания световыводящего элемента по формуле:
,
где d0 - оптическая толщина просветляющего покрытия, nП - показатель преломления материала защитного просветляющего покрытия.

2. Способ изготовления светодиода по п.1, отличающийся тем, что световыводящий элемент выполняют из фианита, при этом отношение выбирают соответствующим величине не менее 0,65.

3. Способ изготовления светодиода по п.1, отличающийся тем, что на наружную поверхность световыводящего элемента наносят один слой защитного просветляющего покрытия.

4. Способ изготовления светодиода по п.1, отличающийся тем, что на наружную поверхность световыводящего элемента наносят не менее двух слоев защитного просветляющего покрытия.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам автоматической и полуавтоматической блокировки железнодорожного транспорта. Предназначено для использования в качестве источника света в сигнальных установках (светофорах) железнодорожного транспорта и метрополитена с контролем работоспособности во включенном и выключенном состоянии.

Светодиодная матрица относится к области информационной техники и может быть использована при построении крупногабаритных матричных экранов и иных средств отображения визуальных данных.

Изобретение относится к светотехнике, а именно к светодиодным модулям, используемым в качестве индикаторов или в качестве источников света с различным диапазоном спектра световых волн, и приспособлениям для их монтажа.

Изобретение относится к полупроводниковым приборам, предназначенным для детектирования и испускания инфракрасного (ИК) излучения при комнатной температуре и может быть использовано, например, в устройствах, измеряющих характеристики сред, содержащих газообразные углеводороды, и в волоконно-оптических датчиках, измеряющих состав жидкости по методу исчезающей волны, для которых указанная полоса совпадает с максимумом фундаментального поглощения измеряемого компонента, например спирта или нефтепродуктов.

Предложен способ изготовления светоизлучающего устройства, выполненного с возможностью предотвращения образования неоднородностей цвета и желтого кольца с малыми затратами.

Изобретение относится к области полупроводниковых светоизлучающих приборов, а именно, к светоизлучающим устройствам, содержащим эпитаксиальные структуры на основе нитридных соединений металлов III группы - алюминия, галлия, индия (AIIIN).

Использование: для изготовления твердотельных светоизлучающих диодов. Сущность изобретения заключается в том, что светоизлучающий диод содержит множество слоев, причем первый слой из данного множества слоев содержит наноструктурированную поверхность, которая содержит квазипериодический анизотропный массив удлиненных ребристых элементов, имеющих рисунок волнообразной структуры, причем каждый ребристый элемент имеет волнообразное поперечное сечение и ориентирован по существу в первом направлении.

Изобретение относится к области электронной техники. Техническим результатом является обеспечение высокой эффективности светодиодного источника белого света с удаленным конвертером, обеспечение высокой цветовой однородности, а также возможность задавать диаграмму направленности испускаемого светового потока при малом размере светодиодного источника белого света.

Изобретение относится к светоизлучающим устройствам, которые способны преобразовывать высокоэнергетическое первичное излучение во вторичное излучение с большей длиной волны в видимой области спектра, и могут быть использованы в качестве преобразователей излучения в светоизлучающих устройствах, излучающих цветной или белый свет.

Изобретение относится к области изготовления наноструктурных материалов и может быть использовано в оптоэлектронике для производства светоизлучающих индикаторов.

Изобретение относится к области оптоэлектроники, конкретно к полупроводниковым источникам излучения инфракрасного, видимого и ультрафиолетового диапазонов длин волн.

Изобретение относится к светодиодным осветительным устройствам, а именно к многоэлементным цветным источникам излучения, используемым для решения задач колориметрии в устройствах технического зрения.

Изобретение относится к светоизлучающему устройству, включающему в себя комплект из структуры светоизлучающих диодов (СИД) и светопроницаемого устройства. .

Изобретение относится к источникам белого света на основе полупроводниковых светоизлучающих диодов с удаленными фотолюминофорными конвертерами. .

Изобретение относится к нитридному полупроводниковому светоизлучающему устройству. .

Изобретение относится к осветительным устройствам и устройствам подсветки жидкокристаллических дисплеев на светоизлучающих диодах (СИД). .

Изобретение относится к светодиодным лампам для освещения промышленных, общественных, офисных и бытовых помещений. .

Изобретение относится к области светотехники. Техническим результатом является создание оптимального теплового режима работы светодиодов для получения максимальной светоотдачи, повышение надежности, долговечности и уменьшение габаритов корпуса. Светодиодная лампа содержит полый корпус, на котором закреплены колба и цоколь, а внутри корпуса расположены средство для теплоотвода с оребрением, вентилятор, плата источника питания и плата как минимум с одним источником света. Корпус выполнен состоящим из двух соединенных между собой частей - металлической, соединенной с колбой, и второй части, соединенной с цоколем. Металлическая часть выполнена с внутренним оребрением, ребра которого обращены в сторону полости корпуса, и выполняет функцию средства теплоотвода. Стенки обеих частей корпуса выполнены с выступами, обращенными наружу и совместно образующими внутри корпуса сквозные каналы, открытые в полость корпуса и сообщенные с внешней средой входными и выходными отверстиями. Входные отверстия сквозных каналов расположены со стороны торца металлической части корпуса, а выходные - со стороны противоположного торца на второй части корпуса. На внешнем плоском торце металлической части корпуса закреплена плата по меньшей мере с одним светодиодом. Вентилятор установлен на рамке внутри металлической части корпуса и расположен между платой по меньшей мере с одним светодиодом и платой источника питания, закрепленной во второй части корпуса и соединенной проводами с контактными элементами цоколя и платой по меньшей мере с одним светодиодом. 7 з.п. ф-лы, 10 ил.
Наверх