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、非常快速的開關(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。該照明裝置包括交流到 直流轉(zhuǎn)換器，其用于轉(zhuǎn)換AC電壓至DC電壓。隨后在輸入到包含多個(gè)發(fā)光二極管的二極管 模塊前將DC電壓輸入到電流調(diào)節(jié)器，從而向該發(fā)光二極管施加恒定的調(diào)節(jié)后電流。將一個(gè) 或多個(gè)發(fā)光二極管串聯(lián)連接并且每一發(fā)光二極管包括發(fā)光表面，該發(fā)光表面具有用于最大 化發(fā)光二極管的光強(qiáng)度同時(shí)最小化來自發(fā)光二極管的熱耗散的粗糙表面圖案。該發(fā)光表面可以包括具有無規(guī)則化圖案或預(yù)定圖案的粗糙表面圖案。當(dāng)使用預(yù)定 圖案時(shí)，可以將發(fā)光表面分成一個(gè)或多個(gè)雜質(zhì)區(qū)域，其中每一雜質(zhì)區(qū)域具有大約相同的表 面積。 在一個(gè)方面中，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。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。在另一個(gè)方面，凹槽可被包括在每一雜質(zhì)區(qū)域內(nèi)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)表面中的光(其變?yōu)楦郊拥臒?來最大化照明裝置的光發(fā)射(即光強(qiáng) 度)。每一凹槽可以包括在底部表面上具有底部接觸點(diǎn)的較低內(nèi)部部分和通過多個(gè)中心接 觸點(diǎn)整體連接到該較低內(nèi)部部分的較高內(nèi)部部分。另外，每一凹槽可以包括多個(gè)外側(cè)邊緣和整體連接到該多個(gè)外側(cè)邊緣的多個(gè)向內(nèi) 伸出側(cè)邊緣，形成外表面周界。將第一多個(gè)向下傾斜側(cè)壁整體連接到該多個(gè)外側(cè)邊緣，該第 一多個(gè)向下傾斜側(cè)壁向內(nèi)伸出到該多個(gè)中心接觸點(diǎn)。多個(gè)垂直側(cè)壁可以從外表面周界以向 下的方向延伸并且可以被整體連接到該多個(gè)向內(nèi)伸出側(cè)邊緣。在一個(gè)方面中，多個(gè)垂直側(cè) 壁以90°向下延伸，匯聚到多個(gè)中心接觸點(diǎn)。另外，每一垂直側(cè)壁可以形成等邊三角形。凹槽還可以包括第二多個(gè)向下傾斜側(cè)壁，其中第二多個(gè)向下傾斜側(cè)壁中的每一個(gè) 側(cè)壁可以包括形成在外側(cè)邊緣和多個(gè)向內(nèi)伸出側(cè)邊緣的接合處的第一末端以及形成在底 部接觸點(diǎn)處的第二末端。在一個(gè)方面中，第二多個(gè)向下傾斜側(cè)壁可以從外表面周界以45° 向下延伸并且在底部接觸點(diǎn)處匯聚。施加電壓到該二極管發(fā)光表面的兩端上可以使電流從該第一末端穿過多個(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。中心和底 部接觸點(diǎn)可以起到串聯(lián)連接的電極的作用，以使產(chǎn)生在相鄰凹槽中的接觸點(diǎn)之間的空隙充 當(dāng)火花隙，該火花隙便于電流從二極管的第一末端流向第二末端。
可以將該多個(gè)雜質(zhì)區(qū)域和相應(yīng)的凹槽構(gòu)成在發(fā)光表面的第一末端和第二末端之 間的一個(gè)行和列的陣列。該陣列的行和列被對(duì)準(zhǔn)成使得每一行包括相同數(shù)量的凹槽并且每 一列包括相同數(shù)量的凹槽?？商娲?，可以將多個(gè)雜質(zhì)區(qū)域和相應(yīng)的凹槽構(gòu)成一個(gè)行的陣列，其中該陣列的 交替的行之間可以存在偏移，例如偏移半個(gè)凹槽的距離。通過使得該雜質(zhì)區(qū)域的交替的行 彼此偏移，在中心接觸點(diǎn)和底部接觸點(diǎn)之間形成的火花隙可以更加靠近地在一起，即更小 的空隙，進(jìn)而這可以提高發(fā)光表面的效率，這是因?yàn)楫?dāng)電流持續(xù)不斷地從發(fā)光表面的第一 末端向第二末端流動(dòng)時(shí)導(dǎo)致更多向外發(fā)射的光，因而損失的能量較少。


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；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。I^Is(eVDl{nVT)-\)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?，因此如果超過最大 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。可以通過本領(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。可以 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)量僅僅作為示例，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)量僅僅為作為示例，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，1202i，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彩强赡艿摹１绢I(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
一種照明裝置，包括交流到直流轉(zhuǎn)換器，電流調(diào)節(jié)器，該電流調(diào)節(jié)器用于接收該交流到直流轉(zhuǎn)換器的輸出，和具有一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管的光源，用于接收來自該電流調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)后的電流，該調(diào)節(jié)后的電流使該一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管照明。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中該一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管為串聯(lián)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中該光源包括硅基底并且其中該一個(gè)或多個(gè)發(fā) 光二極管位于該硅基底上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中該調(diào)節(jié)后的電流為恒定的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中該一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管的每一個(gè)具有發(fā)光 表面，并且其中該發(fā)光表面具有粗糙表面圖案。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的照明裝置，其中該發(fā)光表面具有多個(gè)雜質(zhì)區(qū)域。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的照明裝置，其中該多個(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。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的照明裝置，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。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的照明裝置，其中該第二套峰和谷中峰的高度比該第一套峰和 谷中峰的高度低。
10.根據(jù)權(quán)利要求7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來將該多個(gè)雜質(zhì)區(qū)域布置成花紋圖案。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的照明裝置，其中該多個(gè)雜質(zhì)區(qū)域的每一個(gè)包括 用于發(fā)射光并且引導(dǎo)電流通過該發(fā)光表面的凹槽，該凹槽包括在底部表面上具有底部接觸點(diǎn)的較低內(nèi)部部分；和通過多個(gè)中心接觸點(diǎn)整體連接到該較低內(nèi)部部分的較高內(nèi)部部分。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的照明裝置，其中該凹槽還包括 多個(gè)外側(cè)邊緣；整體連接到該多個(gè)外側(cè)邊緣的多個(gè)向內(nèi)伸出側(cè)邊緣，形成外表面周界；和 整體連接到該多個(gè)外側(cè)邊緣的第一多個(gè)向下傾斜側(cè)壁，該第一多個(gè)向下傾斜側(cè)壁向內(nèi) 伸出到該多個(gè)中心接觸點(diǎn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的照明裝置，其中該多個(gè)中心接觸點(diǎn)和底部接觸點(diǎn)起到串聯(lián) 連接的電極的作用，以便相鄰凹槽中的接觸點(diǎn)形成火花隙，使該電流流過該多個(gè)凹槽的每 一個(gè)并且以光的形式釋放出能量。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的照明裝置，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)域流到該發(fā)光表面的第二末端，使得移動(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。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的照明裝置，其中將該一個(gè)或多個(gè)雜質(zhì)區(qū)域中的凹槽構(gòu)成在 該發(fā)光表面的該第一和第二末端之間的包括行和列的陣列。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的照明裝置，其中該行和列為對(duì)準(zhǔn)的。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的照明裝置，其中該陣列中的交替的行存在偏移，用于減少 第一凹槽中的第一多個(gè)中心接觸點(diǎn)和第二凹槽中的第二多個(gè)中心接觸點(diǎn)之間的距離，該距 離產(chǎn)生火花隙。
18.一種照明裝置，包括交流到直流轉(zhuǎn)換器，電流調(diào)節(jié)器，該電流調(diào)節(jié)器用于接收該交流到直流轉(zhuǎn)換器的輸出，和具有串聯(lián)連接的一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管的光源，用于接收來自該電流調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)后 的電流，該調(diào)節(jié)后的電流使該一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管照明，該一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管的每 一個(gè)具有發(fā)光表面，該發(fā)光表面具有預(yù)定的粗糙表面圖案。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的照明裝置，其中該調(diào)節(jié)后的電流為恒定的。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的照明裝置，其中該預(yù)定的粗糙表面圖案具有多個(gè)雜質(zhì)區(qū) 域，該多個(gè)雜質(zhì)區(qū)域中的每一個(gè)雜質(zhì)區(qū)域包括凹槽，用于發(fā)射光并且引導(dǎo)電流通過該發(fā)光 表面，該凹槽包括在底部表面上具有底部接觸點(diǎn)的較低內(nèi)部部分；和通過多個(gè)中心接觸點(diǎn)整體連接到該較低內(nèi)部部分的較高內(nèi)部部分。
全文摘要
提供一種具有一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管的照明裝置。該照明裝置包括交流到直流轉(zhuǎn)換器，用于接收該交流到直流轉(zhuǎn)換器的輸出的電流調(diào)節(jié)器，和光源，所述光源包含一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管，用于接收來自該電流調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)后的電流。將該調(diào)節(jié)后的電流施加到一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管，使發(fā)光二極管照明。將一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管串聯(lián)連接并且每一發(fā)光二極管包括發(fā)光表面，該發(fā)光表面具有用于最大化發(fā)光二極管的光強(qiáng)度，同時(shí)最小化來自發(fā)光二極管的熱耗散的粗糙表面圖案。
文檔編號(hào)F21Y101/02GK101922623SQ201010112349
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>