本申请要求2017年1月31日向韩国知识产权局递交的韩国专利申请no.10-2017-0013794的优先权，将其公开通过引用全部合并在此。
本公开涉及一种发光二极管(led)器件和包括led器件的led灯。
背景技术：
通常，白炽灯或荧光灯常用作室内或室外照明设备。然而，存在白炽灯或荧光灯由于寿命相对较短而需要频繁更换的问题。
为了解决这样的问题，已经开发了包括led的照明装置，所述led具有诸如控制性优异、响应速度相对高、光电转换效率相对高、寿命相对长、功耗级别相对低和亮度相对高之类的特性。换句话说，由于led具有相对高的光电转换效率，所以其功耗相对较低。此外，由于led不通过加热发光，因此不需要预热时间，从而导致接通和关断led的相对较高的速度。
此外，led比相关技术的白炽灯和荧光灯更具抗冲击性，并且通过采用稳定的直流接通led的方法来消耗较少的功率。其寿命是半永久的，同时led可以产生各种颜色的照明效果。由于led使用相对小的光源，所以可以将led小型化，从而扩大其在照明工业中的用途。
因此，由于在照明工业中led的用途已经扩大，对于led照明设备的各种需求已经增加。详细地，led可以使用较低的功率级别来提供与相关技术的照明装置相同的光量。此外，也增加了对具有在相关技术的照明设备中无法获得的光分布特性的照明设备的需求。
技术实现要素：
本公开的一个方面可以提供具有降低的光学干涉的发光二极管(led)器件和包括所述led器件的led灯。
根据本公开的一个方面，一种led器件包括：透明衬底，具有棒状形状并且包括第一表面和与其相对的第二表面；多个led芯片，安装在透明衬底的第一表面上并彼此电连接，所述多个led芯片中的每一个包括设置在或表面安装在所述透明衬底上的反射层；第一连接端子和第二连接端子，设置在所述透明衬底的相对端并电连接到所述多个led芯片；接合层，插入在所述多个led芯片和所述透明衬底之间，并且包括金属填料；以及波长转换部分，覆盖所述透明衬底的第一表面和第二表面以及所述多个led芯片。
根据本公开的一个方面，led灯包括：灯泡；基座部分，耦合到灯泡的端部；以及多个led器件，容纳在所述灯泡的内部空间中，并且设置在所述内部空间的中心部分上方。所述多个led器件中的每一个包括：透明衬底，具有条形形状并且包括第一表面和与第一表面相对的第二表面；多个led芯片，安装在透明衬底的第一表面上并彼此电连接，所述多个led芯片中的每一个包括设置在或表面安装在所述透明衬底上的反射层；第一连接端子和第二连接端子，设置在所述透明衬底的相对端并电连接到所述多个led芯片；接合层，插入在所述多个led芯片和所述透明衬底之间，并且包括金属填料；以及波长转换部分，覆盖所述透明衬底的第一表面和第二表面以及所述多个led芯片。第一表面设置为朝向灯泡。
在一个示例实施例中，存在发光二极管(led)器件，包括：透明衬底，具有条形形状并且包括第一表面和与第一表面相对的第二表面；多个led芯片，安装在所述透明衬底的第一表面上，所述多个led芯片中的一个led芯片包括反射层，所述多个led芯片表面安装在所述透明衬底上；第一连接端子和第二连接端子，设置在所述透明衬底的相对端上并电连接到所述多个led芯片；接合层，插入在所述多个led芯片和所述透明衬底之间并且包括金属填料；以及波长转换部分，覆盖所述透明衬底的第一表面、所述透明衬底的第二表面以及所述多个led芯片。
在另一示例实施例中，存在发光二极管(led)灯，包括：灯泡；基座部分，连接到所述灯泡的端部；以及多个led器件，设置在所述灯泡的内部空间中并且设置在所述内部空间的中心部分上方，所述多个led器件中的一个led器件包括：透明衬底，具有条形形状并且包括第一表面和与第一表面相对的第二表面；多个led芯片，安装在所述透明衬底的第一表面上，所述多个led芯片中的一个包括反射层，所述多个led芯片表面安装在所述透明衬底上；第一连接端子和第二连接端子，设置在所述透明衬底的相对端上并电连接到所述多个led芯片；接合层，插入在所述多个led芯片和所述透明衬底之间并且包括金属填料；以及波长转换部分，覆盖所述透明衬底的第一表面、所述透明衬底的第二表面和所述多个led芯片，并且所述第一表面设置为朝向所述灯泡。
在又另一示例实施例中，存在发光二极管(led)灯，包括：灯泡；设置在所述灯泡下方的基座；以及设置在所述灯泡内的多个led器件。所述多个led器件中的一个led器件包括：透明衬底，具有伸长的形状，并且包括沿向外方向向外面向所述灯泡外部的一侧；以及多个led芯片，安装在透明衬底的所述一侧上。所述多个led芯片中的一个led芯片包括：发光结构；以及反射层，设置在所述发光结构和所述透明衬底之间，并且配置为将从所述发光结构发射的沿向内方向朝向所述透明衬底行进的光朝向所述向外方向反射。
附图说明
根据结合附图给出的以下具体描述，将更清楚地理解本公开的上述和其他方面、特征和其它优点，在附图中：
图1是根据本公开的示例实施例的发光二极管(led)灯的透视图；
图2是沿图1的方向i取得的俯视图；
图3是图1的led器件的侧横截面图；
图4a是图3的部分ii的放大图；
图4b是图4a的led芯片的放大图；
图5a是在图3的iii-iii’方向上截取的侧横截面图；
图5b是图5a的led芯片的放大图；
图6a至6d是led器件的修改示例；
图7是比较本公开的示例性示例和比较性示例的光强度的图；以及
图8a和8b示出了根据本公开的示例实施例的led灯。
具体实施方式
图1是根据本公开的示例实施例的发光二极管(led)灯的透视图，而图2是在图1的方向i上取得的俯视图。在示例实施例中，图1中的方向i也表示led灯的中心轴。
参考图1和图2，led灯10可以包括：灯泡200；基座部分600(例如基座耦合到灯泡200的端部，基座设置在灯泡200下方)以及容纳在灯泡200的内部空间中多个led器件100。在示例实施例中，灯泡200的第一中心和基座的第二中心沿着中心轴设置，并且多个led器件100设置在灯泡200的内部并且围绕中心轴设置。
灯泡200可以设置为使用玻璃、硬质玻璃、石英玻璃或透光树脂形成的透明、乳白色、无光泽的彩色灯泡盖。灯泡200可以设置为相关技术的照明装置的灯泡型盖，例如a型、g型、r型、par型、t型、s型、蜡烛型、p型、ps型、br型、er型、brl型照明装置或其他类型。
基座部分600可以耦接到灯泡200以形成led灯10的外部形式，并且可以被配置为具有某些类型，例如e40型、e27型、e26型、e14型、gu型、b22型、bx型、ba型、ep型、ex型、gy型、gx型、gr型、gz型、g型基座部分等，以便可用相关技术的照明装置替换。施加到led灯10的电功率可以通过基座部分600施加到led灯上。电源部分700可以设置在基座部分600的内部空间中，从而将通过基座部分600施加的电功率从交流(ac)转换为直流(dc)或改变要供应至多个led器件100的电压。
在基座部分600的中心部分c1中，为了固定(例如，附接)多个led器件100，支撑件300的设置有框架400的一端可以设置为固定的，例如在其中附接。
支撑件300可以按照灯泡200类似的方式使用玻璃、硬质玻璃、石英玻璃或透光树脂形成，从而透射由多个led器件100发射的光。支撑件300可以以这样的方式形成密封的内部空间，使得支撑件300覆盖灯泡200的开口区域并且通过在相对较高温度下加热来焊接。因此，可以将在灯泡200的内部空间中设置的多个led器件100屏蔽以免受外部湿气等。
框架400可以使用金属形成，以便固定(例如，附接)多个led器件100并向其提供电功率。框架400可以包括将包括led器件100a、led器件100b、led器件100c和led器件100d的多个led器件100彼此相连的连接框架420，并且可以至少包括电极框架以供应电功率，例如第一电极框架410a和第二电极框架410b。
在支撑件300的另一端，可以形成用于固定(例如，附接)连接框架420的安装部分310。第一电极框架410a和第二电极框架410b可以设置为固定(例如，附接)到支撑件300的中间部分，以便支撑焊接到第一电极框架410a和第二电极框架410b的多个led器件100。第一电极框架410a和第二电极框架410b可以分别连接到嵌入在支撑件300中的第一线500a和第二线500b，使得可以向第一电极框架和第二电极框架施加由电源部分700供应的电功率。
多个led器件100可以容纳在灯泡200的内部空间中。由于多个led器件100中的每一个被制造为具有与相关技术的白炽灯的灯丝相似的形式，因此当向多个led器件100中的每一个施加电功率时可以所述多个lde器件的每一个可以按照与灯丝相同的方式发射线性光。因此，多个led器件100中的每一个也称为“led灯丝”。
参考图2，当从led灯10的上方(在方向i上)取得时，多个led器件100可以设置为围绕基座部分600的中心部分c1具有旋转对称性。
图3是图1的多个led器件100中的一个led器件(即led器件100a)的侧横截面图，图4a是图3的部分ii的放大图以及图4b是图4a的一个led芯片(即led芯片120a)的放大图。图5a是在图3的iii-iii′方向上截取的侧横截面图，而图5b是图5a的led芯片120a的放大图。
参考图3至图5b，led器件100a中可以包括串联、并联或串并联电连接的多个led芯片120。
具体地，led器件100a可以包括具有第一表面110a和第二表面110b的透明衬底110、表面安装在第一表面110a上的多个led芯片120、第一连接端子170a、第二连接端子170b和接合层140。多个led器件100可以设置为在围绕支撑件300的同时具有旋转对称性，使得第一表面110a在灯泡200的内部空间中朝向灯泡200向外设置，即第一表面110a设置为面向向外方向。如随后所述，反射层130可以设置在多个led芯片120中的一个led芯片120a的下部，从而增加从led芯片120a向前或向外发射的光的强度。因此，led器件100a可以设置成使得从包括安装在其中的多个led芯片120在内的透明衬底110向前发射的光(以下称为“前向光”)l1的强度可以大于从透明衬底110向后发射的光(以下称为“后向光”)l2的强度。
透明衬底110可以具有第一表面110a和与其相对的第二表面110b，并且可以具有在单一方向上延伸或具有伸长形状的平板形状。透明衬底110可以使用玻璃、硬质玻璃、石英玻璃、透明陶瓷、蓝宝石、塑料等制造。透明衬底110可以透射由led芯片120a发射的横向光，以允许横向光入射到在第二表面110b上设置的波长转换部分160上。因此，由于led芯片120a所发射的光的波长均匀地转换，所以可以提高由led芯片120a发射的光的均匀性。
在透明衬底110的相对端上，可以设置第一连接端子170a和第二连接端子170b，以将led器件100a固定(例如附接)到框架400并且向框架施加电功率。固定槽171可以设置在第一连接端子170a和第二连接端子170b的至少一个表面上，从而指示透明衬底110的第一表面110a的第一方向或第二表面110b的第二方向。在示例实施例中，固定槽171包括设置在第一连接端子170a处的第一固定槽和设置在第二连接端子170b处的第二固定槽。在led器件100a通过连接框架420或第一电极框架410a和第二电极框架410b保持并固定(例如，附接)在其固定槽171处的情况下，led器件100a的第一表面110a可以自然地沿朝向灯泡200的方向设置，并且第二表面110b可以朝向中心部分c1设置。在示例实施例中，第一表面110a是沿向外方向向外面向灯泡200外部的一侧。
参考图3，多个led芯片120中的至少一个可以沿透明衬底110的长度方向设置在透明衬底110上。在设置多个led芯片120的情况下，多个led芯片120可以通过线150串联、并联或串并联连接。多个led芯片120可以无需单独封装按照板上芯片(cob)的形式直接安装在透明衬底110上。
参考图3，led芯片120a可以包括发光结构122，所述发光结构包括顺序设置在光透射衬底121上的第一导电类型半导体层122a、具有多量子阱(mqw)结构的有源层122b和第二导电类型半导体层122c，并且可以包括反射层130。在示例实施例中，发光结构122设置在光透射衬底121的上表面上，并且包括发光层，所述发光层包括具有多量子阱(mqw)结构的有源层122b。
光透射衬底121可以设置为包括诸如蓝宝石、碳化硅(sic)、铝酸镁(mgal2o4)、氧化镁(mgo)、铝酸锂(lialo2)、镓酸锂(ligao2)、氮化镓(gan)等的材料在内的半导体生长衬底。在这种情况下，蓝宝石是具有六角菱形r3c对称性的晶体，分别沿c轴和a轴的方向具有
衬底121可以具有彼此相对的表面，并且可以在其相对表面中的至少一个上形成凹凸结构。所述凹凸结构可以通过蚀刻光透射衬底121的一部分或者通过形成与光透射衬底121不同的异质材料层来提供。
第一导电型半导体层122a可以设置为满足n型alxinygal-x-yn(0≤x＜1，0≤y＜1，0≤x+y＜1)的氮化物半导体，而n型杂质可以设置为硅(si)。第二导电类型半导体层122c可以设置为p型alxinyga1-x-yn(0≤x＜1，0≤y＜1，0≤x+y＜1)，而p型杂质可以设置为镁(mg)。例如，第一导电型半导体层122a可以包括n型gan，而第二导电型半导体层122c可以包括p型gan。此外，第二导电型半导体层122c可以实现为具有单层结构。然而，根据需要，第二导电型半导体层122c可以具有包括不同组分的多层结构。
有源层122b可以具有其中交替地堆叠量子阱层和量子势垒层的mqw结构。具体地，量子阱层和量子势垒层可以包括具有不同组分的alxinyga1-x-yn(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)。在特定示例中，量子阱层可以设置为inxga1-xn(0＜x≤1)，而量子势垒层可以设置为gan或algan。
led芯片120a可以包括设置在第一导电类型半导体层122a上的第一电极124，并且可以包括顺序地设置在第二导电类型半导体层122c上的欧姆接触层123和第二电极125。在示例实施例中，第一电极124和第二电极125没置在led芯片120a的与透明衬底110的第一表面110a相对的一个或多个侧面处，多个led芯片120被表面安装在所述第一表面110a上
第一电极124和欧姆接触层123可以包括诸如银(ag)、镍(ni)、铝(al)、铑(rh)、钯(pd)、铱(ir)、钌(ru)、镁(mg)、锌(zn)、铂(pt)、金(au)等的材料，并且可以被采用以具有单层结构或多层结构，但不限于此。第一电极124可以设置为接触电极层，并且可以包括铬(cr)/au。第一电极124还可以包括在接触电极层上的焊盘电极层。焊盘电极层可以设置为au层、锡(sn)层或au/sn层。
可以根据芯片结构而多样化地实现欧姆接触层123。例如，在欧姆接触层123具有倒装芯片结构的情况下，欧姆接触层123可以包括ag。在欧姆接触层123具有向上外延结构的情况下，欧姆接触层123可以包括透射电极。透射电极可以设置为透明导电氧化物层或氮化物层。例如，透射电极可以设置为选自氧化铟锡(ito)、掺锌的氧化铟锡(zito)、氧化铟锌(zio)、氧化铟镓(gio)、氧化锌锡(zto)、掺氟氧化锡(fto)、掺铝氧化锌(azo)、掺镓氧化锌(gzo)、in4sn3o12和氧化锌镁(zn(1-x)mgxo，0≤x≤1)的至少一个。欧姆接触层123可以根据需要包括石墨烯。第二电极125可以包括au、sn或au/sn。
如图4b和5b所示，反射层130可以形成为覆盖光透射衬底121的下表面，从而沿朝向led芯片120a的上部的方向反射在由有源层122b发射的光当中的沿光透射衬底121的方向发射的光l1b。由于反射层130设置在led芯片120a中，所以基于从透明衬底110的第一表面110a延伸的安装表面p-p′，前向光l1的强度可以大于后向光l2的强度。换句话说，在由有源层122b发射的光当中，除了沿透明衬底110的方向发射的横向光l2a之外的光l1a和光l1b可以从led芯片120a向前发射。在示例实施例中，从有源层122b发射的沿朝向透明衬底110向内方向行进的光l1b朝向向外方向反射，其中向外方向是不朝向中心轴的。
在制造多个led芯片120的工艺期间，反射层130可以在晶片级形成。在基于个别单元切割led芯片120的工艺中，反射层130也可以基于个别单元一起切割。因此，反射层130的侧表面可以与发光结构122的表面基本上共面，而反射层130和发光结构122可以形成为具有基本上相同的宽度w。在示例实施例中，反射层180具有基本上与多个led芯片120的led芯片120a的安装表面p-p′的第二区域相对应的第一区域。
反射层130可以使用诸如ag、al、au、铜(cu)、pt、rh、ru、ni、pd、ir、mg和zn之类的高反射金属中的至少一种来形成，或者可以设置为分布式布拉格反射器(dbr)。此外，作为示例，也可以以这样的方式形成dbr，使得二氧化钛(tio2)膜和二氧化硅(sio2)膜成对，例如在其中堆叠二十四层对或四十八层对的方案中。更详细地，tio2膜和sio2膜中的每一个的厚度为几十纳米(例如，40nm至100nm)，并且在整个24层对的情况下可以为若干微米(例如，2.4μm)。
图4a和4b示出了具有向上外延结构的led芯片120a，但是根据另一示例实施例，通常也可以使用具有发射具有高强度光的倒装芯片结构的led芯片。
接合层140可以将led芯片120a附接到透明衬底110。详细地，可以使用具有相对较高导热性的材料形成接合层140，使得由led芯片120a产生的热量可以快速地传送到透明衬底110。在包括一对二氧化钛(tio2)膜和sio2膜(或多对tio2膜和sio2膜)的反射层的情况下，热分布能力受到限制。因此，为了改善led器件的散热，可以使用包括混合在其中的具有相对较高导热性的材料在内的接合层140。具体地，可以使用诸如具有1.0w/m·k或更大的导热性的不透明硅氧烷粘合剂或含有导热性金属填料的粘合剂之类的不透明粘合剂作为接合层140。也可以使用ag膏。因此，由于led芯片120a的热量被快速消散，所以可以提高led芯片120a的可靠性。可以使用氧化铝填料作为金属填料，但本公开不限于此。
波长转换部分160可以设置成覆盖透明衬底110和led芯片120，从而转换由led芯片120a发射的光的波长。在波长转换部分160的情况下，可以将半固化树脂与荧光体、量子点等混合，并且可以用其涂覆透明衬底110和led芯片120a的表面。波长转换部分160可以设置为半固化(b阶段)复合物，其中将荧光体与包括树脂、固化剂、固化催化剂等在内的聚合物粘结剂混合。
可以使用诸如yag、tag和luag之类的基于石榴石的荧光体、基于硅酸盐的荧光体、基于氮化物的荧光体、基于硫化物的荧光体、基于氧化物的荧光体等作为荧光体。此外，荧光体可以设置为以预定比率混合的单个荧光体或多个荧光体。
可以使用满足高粘结性、高透光性、高耐热性、高光折射率、耐湿性等的要求的环氧树脂或有机硅树脂、无机聚合物作为波长转换部分160中使用的树脂。例如，为了确保高粘结性，可以使用硅烷材料作为添加剂来提高粘合性。
形成波长转换部分160的方法可以变化。例如，包括荧光体的树脂可以通过在其中形成有二极管芯片的透明衬底上的喷嘴排出，从而形成波长转换部分160的前表面160a。此外，包括荧光体的树脂可以通过喷嘴再次排出，从而形成波长转换部分160的后表面160b。
如图5a所示，波长转换部分160的横截面图可以是圆形的，但不限于此。波长转换部分的横截面视图可以进行各种修改，以具有覆盖透明衬底110的第一表面110a和第二表面110b以及led芯片120a的结构。
图6a至6d是波长转换部分160的各种修改示例。将省略对前述组成的描述，以防止重复的描述。
图6a具有这样的特征，其中基于从透明衬底1110的第一表面延伸的平面，波长转换部分1160中朝向灯泡200设置的第一部分的第一部分面积大于波长转换部分1160的第二部分的第二部分面积，并且波长转换部分1160的第二部分的表面朝向中心部分设置。具体地说，从透明衬底1110的第一面延伸的安装面(即，安装面p-p′)设置在穿过波长转换部分1160的中心c2的表面cp-cp′的下方，使得波长转换部分1160的前表面1160a的面积可以设置为大于后表面1160b的面积。随着前表面1160a的面积增加，可以增加从前表面向前发射的光的强度。
图6b具有这样的特征，其中波长变换部分2160包括与led芯片2120和透明衬底2110直接接触的透明层2161(例如，包括波长转换材料的透明树脂层)以及覆盖透明层2161的波长转换层2162。由于透明层2161均匀地涂覆有波长转换层2162，所以可以比上述的示例实施例更精确地控制由led芯片2120发射的光的波长转换。
图6c是图6b的修改示例，并且具有这样的特征，其中可以增加设置在安装表面p-p′前面的波长转换层3162的一部分的厚度，使得波长转换层3162的前表面3160a的面积可以大于后表面3160b的面积。波长转换部分3160可以形成为包括与led芯片3120和透明衬底3110直接接触的透明层3161以及覆盖透明层3161的波长转换层3162，与图6b的示例实施例相同。与上述示例实施例相比，随着前表面3160a的面积增加，可以增加从前表面向前发射的光的强度。
图6d具有这样的特征，其中波长转换部分4160的横截面图形成为三角形，使得前表面4160a的面积可以大于后表面4160b的面积。led芯片4120可以安装在透明衬底4110上，并且波长转换部分4160可以覆盖与图6a的示例实施例相同的透明衬底4110和led芯片4120。与上述示例实施例相比，随着前表面4160a的面积增加，可以增加从前表面向前发射的光的强度。
在具有上述组成的led器件100a的情况下，基于从透明衬底110的第一表面110a延伸的安装表面p-p′，前向光l1的光强度可以大于后向光l2的光强度。例如，基于400nm至800nm的波长带，前向光l1的光强度可以大于后向光l2的光强度约10％至约20％或约20％至约40％。因此，在多个led器件100设置在led灯中的情况下，可以减少由多个led器件100中的每一个发射的后向光l2之间的光学干涉。
在示例实施例中，波长转换部分可以具有不对称的横截面积。具体而言，波长转换部分1160或上述其它示例实施例的波长转换部分(其覆盖透明衬底1110或上述其它示例实施例的透明衬底以及多个led芯片1120或上述其它示例实施例的多个led芯片)具有不对称的横截面积。不对称的横截面积配置为增加朝向向外方向发射的光的强度。此外，不对称的横截面积进一步配置为使得不对称的横截面积中的在透明衬底1110或上述其它示例实施例的透明衬底的一侧上方的向外部分面积大于不对称的横截面积中的在透明衬底1110或上述其他示例实施例的透明衬底的一侧下方的向内部分面积。
图7是比较本公开的示例性示例和比较性示例的光强度的图。
作为根据示例性示例和其中不设置反射层的比较性示例来测量led器件的光强度的结果，可以确认：与比较性示例g2相比，在示例性示例g1的情况下，led器件100a的前向光l1的光强度增加，led器件100a的后向光l2的光强降低。因此，可以减少从多个led器件100向后发射的光彼此干涉，从而改善led灯10的彩色再现性并增加光的强度。
图8a和8b示出了根据本公开的示例实施例的led灯。
参考图8a，根据示例实施例的led灯20具有这样的特征，其中与根据上述示例实施例的led灯相比，灯泡4200形成为具有在单个方向上伸长的条形形状，并且一对基座部分4700a和4700b设置在灯泡4200的相对端上。此外，led灯20具有这样的特征，其中多个led器件4100沿一个方向设置成一列。多个led器件4100可以包括在其相对侧上安装有led芯片的表面，从而增加前向光l1沿相对侧的方向的光强度。灯泡4200和基座部分4700a和4700b可以设置为满足相关技术的荧光灯的标准来代替相关技术的荧光灯。
参考图8b，根据示例实施例的led灯30具有这样的特征，其中与根据上述示例实施例的led灯相比，灯泡5200形成为具有在单个方向上伸长的条形形状，并且多个led器件5100在单个方向上彼此串联连接。
如上所述，根据本公开的示例实施例，led器件和包括其的led灯可以由于led器件之间的光学干涉减小而增加光强度和彩色再现性。
根据本公开的示例实施例，led器件可以以这样的方式减小通过led器件的后表面的光学干涉，使得基于400nm至800nm的波长带，其前表面的光强度比后表面光强度增加约10％至约40％。
虽然以上已经示出并描述了示例实施例，但是本领域技术人员将清楚的是，在不脱离由所附权利要求限定的本公开的范围的情况下，可以进行修改和改变。