九游娱乐(NineGameSports)官方网站-九游点亮娱乐瞬间

RGBY四色LED舞台灯的制作方法-九游灯光娱乐有限公司
RGBY四色LED舞台灯的制作方法
栏目:行业资讯 发布时间:2024-10-13
   LED舞台灯是舞台灯具的一种,是把LED灯珠做为光源应用到舞台灯光的一种新型灯具,随着LED技术的提高和成本的下降,LED技术将会在舞台灯光行业中发挥越来越重大的作用。LED舞台灯的性能是和LED技术紧密结合在一起,色彩丰富,红,绿,蓝三种颜色可以混合各种不同的色彩。  LED因为色彩丰富、体积小已大量取代传统的舞台灯光源应用于舞台灯光照明,目前常用的LED全彩系列舞台灯光源主要包括两种方

  

RGBY四色LED舞台灯的制作方法

  LED舞台灯是舞台灯具的一种,是把LED灯珠做为光源应用到舞台灯光的一种新型灯具,随着LED技术的提高和成本的下降,LED技术将会在舞台灯光行业中发挥越来越重大的作用。LED舞台灯的性能是和LED技术紧密结合在一起,色彩丰富,红,绿,蓝三种颜色可以混合各种不同的色彩。

  LED因为色彩丰富、体积小已大量取代传统的舞台灯光源应用于舞台灯光照明,目前常用的LED全彩系列舞台灯光源主要包括两种方式,一种是分立式的RGBLED集成光源,另一类是线性封装的COB光源,这两种封装形式的光源都存在一些问题和不足之处。分立式的RGBLED光源,即RGB三基色芯片分别封装在不同的器件中,这种光源虽然可以通过电路分别控制形成不同色光,但这种分立式的RGBLED光源仍属于点光源,它在应用时往往会存在以下问题或不足(1)在高光通量要求的场合,需要较多数量的RGBLED光源才能满足要求,因此光源所占空间体积大,成本高,安装拆卸等操作不方便。(2)每个LED光源均是点光源,灯具内极易出现“点状效应”,即灯具内各个LED光源存在明显的亮点状,而且在进行灯具的二次光学设计时,混色困难,灯具的出光往往出现“多色斑效应”,即灯具的出九游官网app光光斑存在不同颜色的分离。对于RGB三基色芯片线性排列的COB封装光源,该封装结构为了使三种色光独立可控,将R、G、B三基色芯片各排成一列,最终光源出光混光不均匀,混光光斑呈条形彩带分。

  因此,如何提供一种高可靠性,高出光效率、高质量的多色LED舞台灯已经已经成为研究热点问题。

  为了解决现有技术中存在的上述问题,本发明提供了一种RGBY四色LED舞台灯。

  灯壳1和设置于所述灯壳1内的四色LED光源2、散热基板3、聚光杯4、电源5、驱动板6、主板7,其中,

  所述四色LED光源2呈矩阵排布设置于所述散热基板3上且位于所述聚光杯4的杯底中心部位;所述四色LED光源2与所述驱动板6电连接,所述驱动板6和所述主板7电连接;所述电源5分别与四色LED光源2、所述驱动板6、所述主板7电连接。

  在本发明的一个实施例中,所述四色LED单芯片为RGBY四色LED单芯片。

  在本发明的一个实施例中,所述驱动板6包括:蓝光驱动电路、红光驱动电路、绿光驱动电路、黄光驱动电路,所述蓝光驱动电路、所述红光驱动电路、所述绿光驱动电路、所述黄光驱动电路均与所述RGBY四色LED单芯片电连接。

  在本发明的一个实施例中,所述RGBY四色LED单芯片为垂直型LED芯片。

  在本发明的一个实施例中,所述RGBY四色LED包括:蓝色发光材料、红色发光材料、绿色发光材料及黄色发光材料、隔离层、键合层、上电极及下电极。

  在本发明的一个实施例中,所述上电极包括:蓝光上电极、红光上电极、绿光上电极、黄光上九游官网app电极,所述蓝光上电极与所述蓝光驱动电路电连接,所述红光上电极与所述红光驱动电路电连接,所述绿光上电极与所述绿光驱动电路电连接,所述黄光上电极与所述黄光驱动电路电连接。

  本发明实施例的RGBY四色LED舞台灯采用多色单芯片LED光源,且通过对外壳和散热基板的散热设计,使LED舞台灯散热效果增强,电路简单,控制更加灵活。

  图2为本发明实施例提供的一种多色LED舞台灯的LED光源分布结构示意图;

  图3为本发明实施例提供的另一种多色LED舞台灯的LED光源分布结构示意图;

  图4为本发明实施例提供的基于GaN材料的RGBY四色LED的结构示意图;

  图5为本发明实施例提供的一种RGBY四色LED单芯片的蓝色发光材料的结构示意图;

  图6为本发明实施例提供的一种RGBY四色LED单芯片的第一InGaN/GaN多量子阱结构示意图;

  图7为本发明实施例提供的一种RGBY四色LED单芯片的红光凹槽的结构示意图;

  图8为本发明实施例提供的一种RGBY四色LED单芯片的红色发光材料的结构示意图;

  图9为本发明实施例提供的一种RGBY四色LED单芯片的GalnP/A1GaInP多量子阱结构示意图;

  图10为本发明实施例提供的一种RGBY四色LED单芯片的绿光凹槽的结构示意图;

  图11为本发明实施例提供的一种RGBY四色LED单芯片的绿色发光材料的结构示意图;

  图12为本发明实施例提供的一种第二InGaN/GaN多量子阱的结构示意图;

  图13为本发明实施例提供的一种垂直型双色LED芯片的键合层的结构示意图;

  图14为本发明实施例提供的一种RGBY四色LED单芯片的俯视截面结构示意图;

  图15为本发明实施例提供的一种RGBY四色LED单芯片的侧视截面结构示意图。

  下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。

  请参见图1,图1为本发明实施例提供的一种多色LED舞台灯的结构示意图;该LED舞台灯包括:

  灯壳1和设置于所述灯壳1内的四色LED光源2、散热基板3、聚光杯4、电源5、驱动板6、主板7,其中,

  所述四色LED光源2呈矩阵排布设置于所述散热基板3上且位于所述聚光杯4的杯底中心部位;所述四色LED光源2与所述驱动板6电连接,所述驱动板6和所述主板7电连接;所述电源5分别与四色LED光源2、所述驱动板6、所述主板7电连接。

  其中,所述驱动板6包括:蓝光驱动电路、红光驱动电路、绿光驱动电路、黄光驱动电路,所述蓝光驱动电路、所述红光驱动电路、所述绿光驱动电路、所述黄光驱动电路均与所述RGBY四色LED单芯片电连接。

  其中,所述RGBY四色LED包括:蓝色发光材料、红色发光材料、绿色发光材料及黄色发光材料、隔离层、键合层、上电极及下电极。

  其中,所述上电极包括:蓝光上电极、红光上电极、绿光上电极、黄光上电极,所述蓝光上电极与所述蓝光驱动电路电连接,所述红光上电极与所述红光驱动电路电连接,所述绿光上电极与所述绿光驱动电路电连接,所述黄光上电极与所述黄光驱动电路电连接。

  本发明实施例的RGBY四色LED舞台灯采用多色单芯片LED光源,且通过对外壳和散热基板的散热设计,使LED舞台灯散热效果增强,电路简单,控制更加灵活。

  本发明实施例在上述实施例的基础上,具体对该RGBY四色LED舞台灯的详细结构和工作原理进行介绍,请再次参见图1和图4,图4为本发明实施例提供的RGBY四色LED单芯片的结构示意图,该RGBY四色LED舞台灯的RGBY四色LED单芯片包括:

  蓝色发光材料、红色发光材料、绿色发光材料及黄色发光材料、隔离层、键合层、上电极及下电极;其中,

  所述蓝色发光材料、所述红色发光材料、所述绿色发光材料及所述黄色发光材料均包括GaN材料且通过所述隔离层彼此绝缘;

  所述键合层设置于所述蓝色发光材料、所述红色发光材料、所述绿色发光材料及所述黄色发光材料下方,且所述下电极设置于所述键合层下方,所述上电极位于所述蓝色发光材料、所述红色发光材料、所述绿色发光材料及所述黄色发光材料上方。

  其中,所述蓝色发光材料包括依次层叠设置的第一GaN缓冲层、第一GaN稳定层、第一N型GaN层、第一InGaN/GaN多量子阱层、第一P型AlGaN阻挡层及第一P型GaN层。

  其中,所述第一InGaN/GaN多量子阱层包括相互层叠设置第一GaN量子阱层和第一InGaN量子阱层;其中,层叠周期为8~30。

  其中,所述红光材料包括依次层叠设置的第二GaN缓冲层、N型GaAs缓冲层、N型GaAs稳定层、GalnP/A1GaInP多量子阱层、P型A1GaInP阻挡层及P型GaAs层。

  其中,所述GalnP/A1GaInP多量子阱层包括相互层叠设置GalnP量子阱层和A1GaInP量子阱层;其中,层叠周期为8~30。

  其中,所述绿色发光材料包括依次层叠设置的第三GaN缓冲层、第二GaN稳定层、第二N型GaN层、第二InGaN/GaN多量子阱层、第二P型AlGaN阻挡层及第二P型GaN层。

  其中,第二InGaN/GaN多量子阱层包括相互层叠设置第二GaN量子阱层和第二InGaN量子阱层;其中,层叠周期为8~30。

  其中,所述键合层包括依次设置于所述蓝色发光材料、所述红色发光材料、所述绿色发光材料及所述黄色发光材料下方的电极层、第一金属层、第二金属层及金属板材。

  其中,所述黄色发光材料由所述红色发光材料和所述绿色发光材料构成,且所述红色发光材料和所述绿色发光材料之间包括所述隔离层。

  所述驱动板6的蓝光驱动电路、红光驱动电路、绿光驱动电路、黄光驱动电路分别与蓝色发光材料上的蓝光上电极、红光发光材料的红光上电极、绿光发光材料的绿光上电极、黄光发光材料的黄光上电极电连接,驱动板同时与RGBY四色LED单芯片的公用下电极电连接,各颜色的发光材料通过单独的驱动电路进行控制,通过分别改变各色发光材料的电流对色温进行调节,调节色温更加灵活。同时,黄光可以对蓝、红、绿合成的白光进行补强,大大增加色彩的表现力。

  其中,将各色发光材料集成到单一芯片上,芯片面积小因此整体RGBY四色LED舞台灯的体积也更小,并且,单一芯片集成度高,工艺简单,成本低,且可靠性更高。

  因此,本发明实施例的RGBY四色LED舞台灯采用多色单芯片LED光源,且通过对外壳和散热基板的散热设计,使LED舞台灯散热效果增强,电路简单,控制更加灵活。

  请一并参见图5至图15,图5为本发明实施例提供的一种RGBY四色LED单芯片的蓝色发光材料的结构示意图;图6为本发明实施例提供的一种RGBY四色LED单芯片的第一InGaN/GaN多量子阱结构示意图;图7为本发明实施例提供的一种RGBY四色LED单芯片的红光凹槽的结构示意图;图8为本发明实施例提供的一种RGBY四色LED单芯片的红色发光材料的结构示意图;图9为本发明实施例提供的一种RGBY四色LED单芯片的GalnP/A1GaInP多量子阱结构示意图;图10为本发明实施例提供的一种RGBY四色LED单芯片的绿光凹槽的结构示意图;图11为本发明实施例提供的一种RGBY四色LED单芯片的绿色发光材料的结构示意图;图12为本发明实施例提供的一种第二InGaN/GaN多量子阱的结构示意图;图13为本发明实施例提供的一种垂直型双色LED芯片的键合层的结构示意图;图14为本发明实施例提供的一种RGBY四色LED单芯片的俯视截面结构示意图;图15为本发明实施例提供的一种RGBY四色LED单芯片的侧视截面结构示意图。

  本实施例在上述实施例的基础上,重点对RGBY四色LED单芯片的制备工艺进行详细描述。具体地,该制备工艺包括如下步骤:

  S011:选取SiC衬底11,衬底11的材料可以为蓝宝石或者SiC。在衬底11上生长厚度为3000-5000nm的蓝光GaN缓冲层101,生长温度为400-600℃;

  优选地,生长温度为500℃,蓝光GaN缓冲层101的厚度为4000nm。

  优选地,蓝光GaN稳定层102的生长温度为1000℃,生长厚度为1000nm。

  优选地,蓝光InGaN量子阱104b的生长温度为750℃,蓝光GaN势垒104a的生长温度为850℃,蓝光InGaN量子阱104b的厚度为2.8nm,蓝光GaN势垒104a的厚度为5nm,蓝光InGaN/GaN多量子阱周期为20。

  优选地,蓝光p型AlGaN阻挡层105的生长温度为900℃,其厚度为20nm。

  优选地,蓝光p型AlGaN阻挡层105生长温度为900℃,其厚度为200nm。

  S022:在所述第一SiO2层上用湿法刻蚀工艺刻蚀多个红光灯芯窗口,多个红光灯芯窗口之间为依次等间距间隔且设置于同一直线上。

  优选地,所述红光凹槽窗口为矩形,多个红光灯芯窗口之间的间隔距离等于矩形的长;

  S023:用干法刻蚀红光凹槽窗口下材料,一直刻蚀到SiC衬底11以形成绿光凹槽;

  S026:用干法刻蚀表面第二SiO2层,在红光灯芯槽四周形成第一SiO2隔离层12。

  优选地,红光GalnP量子阱厚度为7nm,红光A1GaInP势垒204b的厚度为7nm,Al含量依据光波长定,含量越高光波波长越长,周期20。

  优选地,红光接触层206中,厚度为150nm,掺杂浓度为1×1018cm-3。

  S042:在所述第三SiO2层上用湿法刻蚀工艺刻蚀多个绿光凹槽窗口,绿光凹槽窗口与红光凹槽窗口的大小相同,且位于所述红光凹槽窗口之间。

  优选地,所述绿光凹槽窗口为矩形,多个绿光凹槽窗口之间与所述红光凹槽窗口之间为交错布置;

  S046:用干法刻蚀表面第四SiO2层,在绿光凹槽四周形成第SiO2隔离层12。

  优选地,绿光GaN稳定层302生长温度为1000℃,厚度为1000nm。

  优选地,绿光n型GaN层303的生长温度为1000℃,厚度为400nm,掺杂浓度为1×1019cm-3。

  优选地,绿光InGaN量子阱304b生长温度为750℃,绿光GaN势垒304a生长温度为850℃、绿光InGaN量子阱304b厚度为2.8nm,绿光GaN势垒304a厚度为5nm,In含量依据光波长定,含量越高光波波长越长,量子阱周期为20。

  优选地,绿光p型AlGaN阻挡层305的生长温度为900℃、绿光p型AlGaN阻挡层305的厚度为20nm。

  其中,对于绿光发光材料和红色发光材料,可以选择相邻的两个来制备成黄色发光材料。

  S06:在蓝色发光材料、绿光发光材料、红色发光材料及由绿光发光材料和红色发光材料形成的黄色发光材料上制备键合层。

  S061:在蓝色发光材料、绿光发光材料、红色发光材料及黄色发光材料表面采用溅射或者蒸发的方法制备电极层1020,材料为Ni、或者Au、或者Ni/Au及其与其它金属的合金,形成电极,厚度为100nm-1000nm;

  S062:在所述电极层1020上制备第一金属层1021;在电极层表面,采用溅射或者蒸发的方法制备一层Ni、或者Pb、或者Ni/Pb合金、或者Al(铝)等反光性好的金属或金属合金制备第一金属层1021,厚度为300nm-1500nm;

  S063:选取金属板材1030并在所述金属板材上制备第二金属层1022;选取一个重掺杂Si片、或者铝板、铜板作为金属板材1030,采用溅射或者蒸发的方法制备第二金属层1022,第二金属层1022的材料与第一金属层1021的材料相同,厚度为500nm-2500nm;

  S064:将第一金属层1021与第二金属层1022进行键合形成键合层。将第一金属层1021与第二金属层1022紧贴在一起,在300--500℃的环境中,放置15--120分钟,实现第一金属层1021与第二金属层1022的键合,形成包括电极层1020、第一金属层1021、第二金属层1022、金属板材1030的键合层。

  S071:用准分子激光器去除衬底11,将蓝光GaN缓冲层101、红光GaN缓冲层201、绿光GaN缓冲层301暴露出来;

  S072:在暴露的蓝光GaN缓冲层101、红光GaN缓冲层201、绿光GaN缓冲层301上利用光刻技术进行表面粗化;

  S081:在键合层背面采用溅射或者蒸发的方法制备一层金属Al、或者Ni、或者其它导电性好的第三金属层;

  S082:对第三金属进行刻蚀,形成背面电极即下电极52并进行划片以形成RGBY四色LED单芯片。

  本实施例,RGBY四色LED单芯片包括一个蓝色发光材料、两个绿色发光材料和红色发光材料,隔离层实现蓝色发光材料、绿色发光材料和红色发光材料的完全的电学隔离,每个颜色的光强通过改变电流大小单独控制。因此,本发明实施例LED的制备方法将蓝色发光材料、绿色发光材料和红色发光材料制作在相同衬底之上,通过隔离层实现完全的电学隔离,工艺简单,且制备的双色LED芯片散热型好,可单独控制各颜色的灯芯材料,光强大,颜色调节灵活,集成度高。

  另外,本发明还提供了一种RGBY LED,其可以由上述实施例的制备方法形成,其具有的有益效果与上述实施例的效果类似,此处不再赘述。

  最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。