專利名稱：波長轉(zhuǎn)換的發(fā)光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種波長轉(zhuǎn)換的半導(dǎo)體發(fā)光器件。
背景技術(shù)：
包括發(fā)光二極管(LED)、共振腔發(fā)光二極管(RCLED)、垂直腔激光二極管(VCSEL)以及邊發(fā)射激光器的半導(dǎo)體發(fā)光器件是當(dāng)前可用的最高效率的光源。當(dāng)前在能夠跨越可見光譜工作的高亮度發(fā)光器件的制造中感興趣的材料系統(tǒng)包括II1-V族半導(dǎo)體，特別是鎵、鋁、銦和氮的二元、三元以及四元合金，同樣被稱為III族氮化物材料。通常，III族氮化物發(fā)光器件通過以金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)、分子束外延(MBE)或其他外延技術(shù)在藍(lán)寶石、碳化硅、III族氮化物或其他適當(dāng)?shù)囊r底外上延地生長不同組分和摻雜劑濃度的半導(dǎo)體層的堆疊來制造。該堆疊常常包括形成在襯底上用例如Si摻雜的一個(gè)或多個(gè)η型層、形成在η型層或多層上的有源區(qū)中的一個(gè)或多個(gè)發(fā)光層、以及形成在有源區(qū)上用例如Mg摻雜的一個(gè)或多個(gè)P型層。電接點(diǎn)形成在η型和P型區(qū)上。
圖1圖示了在US 7，341，878中更詳細(xì)地描述的LED。包括發(fā)光區(qū)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)130通過接觸面56而被附著到陶瓷熒光體52。接點(diǎn)18和20形成在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)130上，所述接點(diǎn)18和20通過金屬接觸面134而被連接到封裝元件132。在一些實(shí)施例中，置于封裝元件132與陶瓷熒光體52之間的所有的層具有小于100微米的厚度。盡管圖1圖示了按照其中兩個(gè)接點(diǎn)18和20形成在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的同一面上的倒裝芯片配置安裝在封裝元件132上的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)130，但是在可替換的實(shí)施例中，可以移除陶瓷熒光體52的一部分使得接點(diǎn)18形成在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)130與接點(diǎn)20的相反面上。
US 7，341，878教導(dǎo)具有熒光體的所希望的屬性的任何發(fā)光材料可以被用來在上文描述的實(shí)施例中有效地產(chǎn)生光，所述希望的屬性諸如由主發(fā)光層所發(fā)射的光的高吸收和聞量子效率。在由發(fā)光區(qū)所發(fā)射的波長處具有大的虛分量的折射率k并且在所轉(zhuǎn)換的波長處具有可忽略的k的波長轉(zhuǎn)換材料，諸如例如一些II1-V和I1-VI族半導(dǎo)體材料可以被用來代替熒光體。特別地，在適當(dāng)?shù)牟牧现?，在由主發(fā)光區(qū)所發(fā)射的波長處，k大于0.01，更優(yōu)選地大于0.1，以及更優(yōu)選地大于I?？梢蕴峁┯糜趶陌l(fā)光材料中提取光的方式，諸如紋理化、粗糙化或整形。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供有效地發(fā)射光的波長轉(zhuǎn)換的半導(dǎo)體發(fā)光器件。
本發(fā)明的實(shí)施例包括能夠發(fā)射具有第一峰值波長的第一光的半導(dǎo)體發(fā)光器件和能夠吸收第一光并且發(fā)射具有第二峰值波長的第二光的半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件。該半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件被附著到支承并且置于由該半導(dǎo)體發(fā)光器件所發(fā)射的光的通路中。該半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件被圖案化以包括半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換材料的至少兩個(gè)第一區(qū)和沒有半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換材料置于該至少兩個(gè)第一區(qū)之間的至少一個(gè)第二區(qū)。
本發(fā)明的實(shí)施例包括能夠發(fā)射具有第一峰值波長的第一光的半導(dǎo)體發(fā)光器件和能夠吸收第一光并且發(fā)射具有第二峰值波長的第二光的半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件。該半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件被置于由該半導(dǎo)體發(fā)光器件所發(fā)射的光的通路中，并且圖案化為包括半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換材料的至少兩個(gè)第一區(qū)和沒有半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換材料置于該至少兩個(gè)第一區(qū)之間的至少一個(gè)第二區(qū)。波長轉(zhuǎn)換元件被置于至少一個(gè)第二區(qū)中，該波長轉(zhuǎn)換元件能夠吸收第一光并且發(fā)射具有第三峰值波長的第三光。
本發(fā)明的實(shí)施例包括能夠發(fā)射具有第一峰值波長的第一光的第一發(fā)光器件、能夠發(fā)射具有第二峰值波長的第二光的第二發(fā)光器件。該第二發(fā)光器件包括能夠發(fā)射具有第三峰值波長的第三光的半導(dǎo)體發(fā)光器件和能夠吸收第三光并且發(fā)射第二光的半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件。
半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件可以提供效率高的且光譜上窄的波長轉(zhuǎn)換，以得到極好的顯色性和高發(fā)光輸出。


圖1圖示包括附著到LED的陶瓷熒光體層的現(xiàn)有技術(shù)器件。
圖2圖示薄膜倒裝芯片半導(dǎo)體發(fā)光器件。
圖3圖示垂直半導(dǎo)體發(fā)光器件。
圖4圖示與半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件、可選的第二波長轉(zhuǎn)換元件以及可選的光提取元件結(jié)合的LED。
圖5圖示半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件的一個(gè)示例。
圖6圖示用于產(chǎn)生白光的光源。
圖7圖示具有圖案化半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件的器件。
圖8圖示具有形成在支承構(gòu)件上的圖案化半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件的器件。
圖9圖示具有形成在圖案中的多波長轉(zhuǎn)換元件的器件。
圖10圖示熒光體和半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件的發(fā)射光譜。
具體實(shí)施方式
在本發(fā)明的實(shí)施例中，半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件與半導(dǎo)體發(fā)光器件結(jié)合。盡管在下面在示例中，半導(dǎo)體發(fā)光器件是發(fā)射藍(lán)光或UV光的III族氮化物L(fēng)ED，但是可以使用除諸如激光二極管之類的LED之外的半導(dǎo)體發(fā)光器件和由諸如其他II1-V族材料、III族磷化物、III族砷化物、H-VI族材料或Si基材料之類的其他材料系統(tǒng)所制成的半導(dǎo)體發(fā)光器件。
可以使用任何適當(dāng)?shù)腖ED。圖2和3圖示了適當(dāng)?shù)腖ED 10的兩個(gè)示例。為了制造圖2和3中所圖示的器件，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)22生長在生長襯底上。半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)22包括夾在η型和P型區(qū)之間的發(fā)光區(qū)或有源區(qū)。η型區(qū)可以首先生長并且可以包括不同組分和摻雜劑濃度的多個(gè)層，包括例如諸如緩沖層或晶核形成層之類的準(zhǔn)備層，其可以是η型或未被有意摻雜，以及針對對于發(fā)光區(qū)有效地發(fā)射光所希望的特定光或電屬性所設(shè)計(jì)的η型或甚至P型器件層。發(fā)光區(qū)或有源區(qū)生長在η型區(qū)上。適當(dāng)?shù)陌l(fā)光區(qū)的示例包括單個(gè)厚或薄的發(fā)光層，或包括被阻擋層分隔的多個(gè)薄或厚的發(fā)光層的多量子阱發(fā)光區(qū)。P型區(qū)然后可以生長在發(fā)光區(qū)上。和η型區(qū)一樣，P型區(qū)可以包括不同組分、厚度以及摻雜劑濃度的多個(gè)層，包括未被有意地?fù)诫s的層或η型層。P接點(diǎn)金屬26被置于P型區(qū)上，然后P型區(qū)和有源區(qū)的部分可以被蝕刻掉以暴露用于金屬化的η型層，如圖2中所圖示的那樣。本實(shí)施例的P接點(diǎn)26和η接點(diǎn)24在器件的同一面上。如圖2中所圖示的那樣，P接點(diǎn)26可以被置于多個(gè)η接點(diǎn)區(qū)24之間，但是這不是必需的。在一些實(shí)施例中，η接點(diǎn)24和ρ接點(diǎn)26任一個(gè)或兩者是反射性的，并且器件被安裝使得光在圖2中所圖示的定向上通過器件的頂部被提取。在一些實(shí)施例中，接點(diǎn)在范圍上可能是有限的或者制成透明的，并且器件可以被安裝使得光通過在其上形成接點(diǎn)的表面來提取。半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)被附著到支架28。生長襯底可以被移除，如圖2中所圖示的那樣，或者它可以留作器件的部分。在一些實(shí)施例中，通過移除生長襯底而暴露的半導(dǎo)體層被圖案化或者粗糙化，這可以改進(jìn)源自器件的光提取。
在圖3中所圖示的垂直注入LED中，η接點(diǎn)形成在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的一面上，而ρ接觸形成在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的另一面上。例如，P接點(diǎn)26可以形成在P型區(qū)上，并且器件可以通過P接點(diǎn)26而被附著到支架28。襯底的全部或一部分可以被移除，并且η接點(diǎn)24可以形成在通過移除襯底的一部分而暴露的η型區(qū)的表面上。η接點(diǎn)的電接點(diǎn)可以用如圖3中圖示的電線結(jié)合或者用任何其他適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)制成。
半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件被置于從LED 10發(fā)射的光的通路中。半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件可能是器件中的唯一波長轉(zhuǎn)換材料，或者可以與諸如熒光體、量子點(diǎn)、其他半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件或染料之類的其他波長轉(zhuǎn)換材料結(jié)合以產(chǎn)生白光或其他顏色的單色光。其他波長轉(zhuǎn)換材料可以是例如被粘結(jié)或者結(jié)合到LED或者與LED隔開的預(yù)制陶瓷熒光體層，或置于無機(jī)或有機(jī)密封劑中的磷粉或量子點(diǎn)，所述密封劑被制版印刷、絲網(wǎng)或噴墨印刷、噴射、沉淀、蒸發(fā)或者以其他的方法分散在LED上。波長轉(zhuǎn)換材料吸收由LED所發(fā)射的光并且發(fā)射不同波長的光。由LED所發(fā)射的光中的全部或僅一部分可以通過波長轉(zhuǎn)換材料轉(zhuǎn)換。未轉(zhuǎn)換的由LED所發(fā)射的光可以是光的最后光譜的部分，盡管不必如此。半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件可以有效地將它吸收的光轉(zhuǎn)換為不同波長的光。由半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件所發(fā)射的光比由常規(guī)熒光體所發(fā)射的光具有較窄的光譜寬度。特別對于發(fā)紅光的半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件來說較窄的光譜寬度可能是有利的，以用于生產(chǎn)發(fā)射具有良好顯色性和高發(fā)光效率的白光的器件。
常見結(jié)合的示例包括與發(fā)黃光的波長轉(zhuǎn)換材料結(jié)合的發(fā)藍(lán)光的LED、與發(fā)綠和紅光的波長轉(zhuǎn)換材料結(jié)合的發(fā)藍(lán)光的LED、與發(fā)藍(lán)和黃光的波長轉(zhuǎn)換材料結(jié)合的發(fā)UV光LED、以及與發(fā)藍(lán)、綠和紅光的波長轉(zhuǎn)換材料結(jié)合的發(fā)UV光LED?？梢蕴砑影l(fā)射其他顏色的光的波長轉(zhuǎn)換材料以定制從器件發(fā)射的光的光譜。適當(dāng)?shù)牟ㄩL轉(zhuǎn)換材料的示例包括(Lu, Y, Gd) 3 (AlGa)5O12: CePr、Lu3Al5O12: Ce3+、Y3Al5012:Ce3+、(Sr, Ca, Ba) SixNyOz:Eu2+(X = 1.5 - 2.5, y = 1.5 - 2.5，z = 1.5 - 2.5)、(Ba, Ca, Sr) 3Si6012N2: Eu2+、(Sr, Ca, Ba)2Si5N8:Eu2+ 以及 SrSi2N2O2:Eu2+。
圖4圖示了包括LED 10和半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件12的本發(fā)明的實(shí)施例。半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件12是至少一個(gè)外延生長的半導(dǎo)體層。不像LED 10的有源區(qū)，其被電力地泵浦，意味著它在通過η和ρ接點(diǎn)正向偏壓時(shí)發(fā)射光,半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件被光學(xué)地泵浦，意味著它吸收第一波長的光(源自LED 10的有源區(qū)的光)并且作為響應(yīng)發(fā)射較長波長的第二光。半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件12是電力地?zé)o源的并且因此不需要被連接到金屬接點(diǎn)?？商鎿Q地，半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件12可以被摻雜，以便它是導(dǎo)電的并且可以是LED 10的η接點(diǎn)或ρ接點(diǎn)的電傳導(dǎo)通路的一部分。
半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件12生長在LED 10上或在單獨(dú)的生長襯底上。在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件12獨(dú)立于LED 10的生長和處理生長在單獨(dú)的生長襯底上。半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件12可以通過可選的結(jié)合層11被結(jié)合到LED 10，或者可以在沒有介入結(jié)合層的情況下被直接地結(jié)合到LED 10。在結(jié)合到LED 10或者到用于機(jī)械支承的另一結(jié)構(gòu)之后，半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件12的生長襯底可以留作器件的部分，或者可以通過諸如蝕刻、研磨或激光溶凝和剝離之類適當(dāng)?shù)募夹g(shù)而被移除。
在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件12是單個(gè)發(fā)光層。圖5圖示了多層半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件12。在圖5中所圖示的結(jié)構(gòu)中，三個(gè)發(fā)光層32被阻擋層34分隔?？梢允褂酶嗟幕蚋俚陌l(fā)光層32。例如，發(fā)光層32和阻擋層34可以形成多量子阱或超晶格結(jié)構(gòu)。發(fā)光層32和阻擋層34被置于兩個(gè)可選的包覆(cladding)或約束層30之間。約束層30可以具有與阻擋層34相同的成分、摻雜和厚度，或者可以是不同的。在一些實(shí)施例中，例如作為雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)或單量子阱異質(zhì)結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件12的發(fā)光區(qū)33是置于兩個(gè)包覆層30之間的單個(gè)發(fā)光層32。
半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件12可以被設(shè)計(jì)為最小化諸如約束層30和阻擋層34之類的非發(fā)光層中的吸收，例如以用最小的損失有效地轉(zhuǎn)換或者透射源自LED 10的光，并且最大化經(jīng)轉(zhuǎn)換的光的輸出。對于總轉(zhuǎn)換而言，由LED 10 (例如UV、藍(lán)、綠/或黃)發(fā)射并且入射在半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件12上的所有光子可以被吸收以產(chǎn)生轉(zhuǎn)換光(例如綠、黃和/或紅)的光子，同時(shí)最小化損失并且最大化轉(zhuǎn)換的效率。
約束層30、阻擋層34以及發(fā)光層32全部能夠吸收源自LED 10的光，但通常僅發(fā)光層發(fā)射光。因此，在一些實(shí)施例中，需要最大化發(fā)光層相對于非發(fā)光約束層和阻擋層的厚度的厚度。半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件的總厚度按比爾定律Isiiw=ItjeIx來影響被波長轉(zhuǎn)換元件所吸收的源自LED 10的光的量，其中X是光吸收材料(半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件)的厚度，并且α是吸收系數(shù)。如果波長轉(zhuǎn)換元件太厚，則沒有源自LED 10的光將通過。在一些實(shí)施例中，發(fā)光層包括作為非輻射復(fù)合中心的缺陷。如果發(fā)光層太厚，則非輻射復(fù)合可以越過輻射復(fù)合而占支配地位，使得半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件的效率變得過低。此外，在一些實(shí)施例中，約束層具有作為用于載流子復(fù)合的槽的表面。如果約束層太薄，則載流子能夠逃離發(fā)光層并且擴(kuò)散到其中它們非輻射地復(fù)合的約束層的表面，降低半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件的效率。
半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件的表面鈍化可以降低表面狀態(tài)的密度并且減少表面復(fù)合。對于可以具有高的表面復(fù)合速度(例如，對于Ina5Ala5P來說約IO6 cm/s)的高Al含量約束層來說，表面鈍化可以是特別 重要的。半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件的表面鈍化可以鈍化半導(dǎo)體表面的懸掛鍵和缺陷，并且可以減少表面復(fù)合。適當(dāng)?shù)谋砻驸g化材料和技術(shù)的示例包括用例如(NH4)2Sx處理所應(yīng)用的硫、氫鈍化、氧鈍化、氮鈍化以及天然氧化物形成。
在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件12中的至少一個(gè)非發(fā)光層(諸如約束層30或阻擋層34)例如是含鋁III族磷化物或III族砷化物材料，諸如AlInGaP、AlInGaAs或AlInP0 AlInGaP或AlInP層的Al含量可能是高的(例如Al彡50%)。阻擋層34和/或包覆層30可以是未被有意地?fù)诫s或者輕度η摻雜(例如，至小于IO18 cm-3的摻雜劑濃度)的AlInGaP或AlInP層。這些阻擋層34和包覆層30優(yōu)選地是薄的，例如在一些實(shí)施例中小于2000 A厚而在一些實(shí)施例中小于1000 A0在一些實(shí)施例中，最靠近LED 10的約束層30小于1000 A厚。與LED 10相對的約束層30可能是較厚的并且例如能夠?yàn)镮 μ m厚或更厚。在一些實(shí)施例中，發(fā)光層32是與GaAs晶格匹配的(AlxGah)a5Ina5P15此類發(fā)光層覆蓋從綠到紅的波長范圍(對于X = I約5300 A或2.33 eV至對于x = O為6600 A或1.89eV)。與GaAs具有4%晶格失配的GaP例如能夠被用作為約束層30、阻擋層34或發(fā)光層32。半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件中的所有發(fā)光層的總厚度在一些實(shí)施例中在10 nm與3 μπι之間，在一些實(shí)施例中在20 nm與I μ m之間，在一些實(shí)施例中至少10 nm,以及在一些實(shí)施例中在50 nm 與 100 nm 之間。
在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件12中的至少一個(gè)發(fā)光層32是I1-VI族化合物半導(dǎo)體，諸如與InP緊密晶格匹配的CdMgZnSe,其覆蓋了從藍(lán)到紅的波長范圍(4600 A至6300 A)。適當(dāng)?shù)陌l(fā)光層32的示例被描述在US 2007/0284565中，其通過引用合并在本文中。在I1-VI實(shí)施例中，如果組分調(diào)節(jié)為對于泵浦波長而言是透明的則約束層30可能是更厚的，例如Cda24Mga43Zna33Se具有2.9eV或4280 A的帶隙。阻擋層34例如能夠精確地調(diào)節(jié)為吸收泵浦，例如，Cda35Mga27Zna38Se具有2.6eV或4800 A的帶隙。發(fā)光層或多層32可以被精確地調(diào)節(jié)以得到所期望的轉(zhuǎn)換波長，例如Cda33Zna67Se在綠色下以2.3eV或5400A發(fā)射到在紅色下以1.9eV或655 nm發(fā)射的Cda7ciZna3tlSet5至于上述II1-V實(shí)施例，I1-VI波長轉(zhuǎn)換器可以具有例如為多量子阱結(jié)構(gòu)、超晶格、單層、雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)或單量子阱異質(zhì)結(jié)構(gòu)的發(fā)光區(qū)。
在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件12包括支承35以將厚度和機(jī)械強(qiáng)度添加到結(jié)構(gòu)。例如能夠使用任何相對透明的、透光的、散射或波長轉(zhuǎn)換材料，諸如藍(lán)寶石、玻璃、SiC, ScAlMgO, ZnS、ZnSe、GaP、陶瓷、陶瓷熒光體、玻璃中的磷或散射材料或聚合物。在此類實(shí)施例中，半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件的總厚度可以是20 ym或更大。在其他實(shí)施例中，半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件12的總厚度是5 μπι或更小。在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件12包括含有陶瓷熒光體的支承35。在一些實(shí)施例中，支承35是諸如透鏡之類的光學(xué)元件。例如，支承35可以是半球形透鏡或菲涅耳透鏡。在一些實(shí)施例中，例如如果支承35是透鏡，則支承35的直徑可以大于LED 10的邊或?qū)蔷€的長度。
例如半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件12可以是被附著到LED 10、支承35或諸如陶瓷熒光體之類的另一層或材料的獨(dú)立式結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件材料還可以被裂解、打斷、成粉末或者磨碎并且添加到諸如硅樹脂、溶膠凝膠之類的黏合劑，或諸如例如在下面列舉的那些之類的結(jié)合材料或?qū)印０雽?dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件12可以是量子點(diǎn)或納米顆粒。
結(jié)合層11可以是任何適當(dāng)?shù)牟牧?，諸如氯化鉛、溴化鉛、氟化鉀、氟化鋅；鋁、銻、鉍、硼、鉛、鋰、磷、鉀、硅、鈉、碲、鉈、鎢或鋅的氧化物；或其任何混合物。結(jié)合層11還可以含有=II1-V族半導(dǎo)體，其包括但不限于砷化鎵、氮化鎵、磷化鎵以及磷化鎵銦；I1-VI族半導(dǎo)體，其包括但不限于硒化鎘、硫化鎘、碲化鎘、硫化鋅、硒化鋅以及碲化鋅；IV族半導(dǎo)體和化合物，其包括但不限于鍺、硅以及碳化硅；有機(jī)半導(dǎo)體、氧化物、金屬氧化物以及稀土氧化物，所述稀土氧化物包括但不限于鋁、銻、砷、鉍、硼、鎘、鈰、鉻、鈷、銅、鎵、鍺、銦、錫化銦、鉛、鋰、鑰、釹、鎳、銀、磷、鉀、娃、鈉、締、銘、鈦、鶴、鋅或錯(cuò)的氧化物；諸如氯氧化秘之類的鹵氧化物；氟化物、氯化物以及溴化物，包括但不限于鈣、鉛、鎂、鉀、鈉以及鋅的氟化物、氯化物以及溴化物；金屬，其包括但不限于銦、鎂、錫以及鋅；釔鋁榴石(YAG)、含磷化合物、砷化物化合物、銻化物化合物、氮化合物、高指數(shù)有機(jī)化合物；及其混合物或合金。結(jié)合層11的折射率在一些實(shí)施例中可以大于1.5,在一些實(shí)施例中大于1.6,在一些實(shí)施例中大于1.7,在一些實(shí)施例中大于1.8,在一些實(shí)施例中大于1.9,在一些實(shí)施例中大于2.0,在一些實(shí)施例中大于2.1,或者在一些實(shí)施例中大于2.2。
結(jié)合層11可能是基本上無諸如環(huán)氧樹脂之類的傳統(tǒng)有機(jī)粘合劑的，因?yàn)榇祟愓澈蟿┶呌诰哂械偷恼凵渎?。結(jié)合層11還可以由低折射率材料即在LED管芯的發(fā)射波長處具有小于約1.5的折射率的材料形成。氟化鎂例如是一個(gè)這樣的結(jié)合材料。低指數(shù)光學(xué)玻璃、環(huán)氧樹脂以及硅同樣可以是適當(dāng)?shù)牡椭笖?shù)結(jié)合材料。
結(jié)合層11 還可以由諸如肖特(Schott)玻璃 LaSFN35、LaFlO、NZK7、NLAF21、LaSFN18、SF59或LaSF3或Ohara玻璃SLAH51或SLAM60或其混合物形成。例如，結(jié)合層11還可以由諸如(Ge，As, Sb, Ga) (S，Se, Te, F，Cl, I, Br)硫族化物之類的高指數(shù)玻璃或硫族鹵化物玻璃形成?？梢允褂幂^低指數(shù)材料，諸如玻璃和聚合物。諸如硅樹脂或硅氧燒之類的高和低指數(shù)樹脂可向諸如日本東京Shin-Etsu Chemical C0., Ltd.之類的制造商購買。可以修改硅氧烷主鏈(backbone)的側(cè)鏈以改變硅樹脂的折射率。
可以通過任何適當(dāng)?shù)姆椒▉響?yīng)用結(jié)合層11，所述任何適當(dāng)?shù)姆椒òㄕ舭l(fā)、濺射、化學(xué)氣相沉積、滴涂、印刷、噴涂、旋涂或刮板涂布。高指數(shù)結(jié)合材料可以以流體形式來沉積，并且可以保持流動直到連接的瞬間，或者可以在連接的瞬間被部分地固化或者膠化，或者可能是一旦加熱就增粘以使得能實(shí)現(xiàn)容易的連接的固體。高指數(shù)結(jié)合材料可以起反應(yīng)以形成固化結(jié)合，所述固化結(jié)合范圍可以從膠化態(tài)到硬樹脂。
在一些實(shí)施例中，可選的第二波長轉(zhuǎn)換元件14被置于半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件12上。可選的第二波長轉(zhuǎn)換元件14可以是上述波長轉(zhuǎn)換材料中的任何一個(gè)。可選的結(jié)合層15可以將第二波長轉(zhuǎn)換元件14附著到半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件12，或者它們可以在沒有介入結(jié)合層的情況下被直接地結(jié)合，或者它們可以彼此隔開。結(jié)合層15可以由材料并且通過針對結(jié)合層11在上文中所描述的方法來形成。結(jié)合層15未必是與結(jié)合層11相同的材料。在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件12和第二波長轉(zhuǎn)換元件14的位置是相反的使得第二波長轉(zhuǎn)換元件14被置于LED 10與半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件12之間。
在一些實(shí)施例中，LED 10發(fā)射藍(lán)光，半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件12吸收該藍(lán)光并且發(fā)射紅光，第二波長轉(zhuǎn)換元件14是吸收藍(lán)光并且發(fā)射黃光或綠光的陶瓷熒光體板。在一些實(shí)施例中，例如通過采用或者不用附加的光刻法或注入步驟進(jìn)行蝕刻，頂部波長轉(zhuǎn)換元件(圖4中所圖示的配置中的第二波長轉(zhuǎn)換元件14)的光出射表面(常常為頂面)被粗糙化或者圖案化以增強(qiáng)光提取。
在一些實(shí)施例中，可選的光提取元件16被置于頂部波長轉(zhuǎn)換元件上。光提取元件16的示例包括具有粗糙化或圖案化頂面和/或底面的塊或板，或諸如透鏡之類的光學(xué)元件。在一些實(shí)施例中，光提取元件16具有與第二波長轉(zhuǎn)換元件14、半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件12或LED 10緊密匹配的折射率?？蛇x的結(jié)合層17可以將光提取元件16附著到頂部波長轉(zhuǎn)換元件，或者它們可以在沒有介入結(jié)合層的情況下被直接地結(jié)合，或者它們可以被隔開。結(jié)合層17可以由材料并且通過針對結(jié)合層11在上文中所描述的方法形成。結(jié)合層17不必是與結(jié)合層11和/或15相同的材料。在一些實(shí)施例中，結(jié)合層17的折射率與第二波長轉(zhuǎn)換元件14或LED 10緊密地匹配。光提取元件16和結(jié)合層17、結(jié)合層11或結(jié)合層15的折射率在一些實(shí)施例中可以大于1.5,在一些實(shí)施例中大于1.6,在一些實(shí)施例中大于1.7,在一些實(shí)施例中大于1.8,在一些實(shí)施例中大于1.9,在一些實(shí)施例中大于2.0,在一些實(shí)施例中大于2.1，或者在一些實(shí)施例中大于2.2。光提取元件16和結(jié)合層17的折射率在一些實(shí)施例中可以等于或小于2.4，或者在一些實(shí)施例中等于或小于3.5。在一些實(shí)施例中，光提取元件16可以比LED 10更大并且可以延伸到LED 10的邊緣之外。例如，如果光提取元件16是透鏡，則透鏡的直徑可以大于LED 10的邊緣或?qū)蔷€的長度。
在一些實(shí)施例中，例如通過機(jī)械拋光、干法蝕刻、光電化學(xué)蝕刻、模塑法、研磨、機(jī)械加工、沖壓、熱沖壓或化學(xué)拋光，LED 10、半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件12以及第二波長轉(zhuǎn)換元件14中的一個(gè)、一些或全部的頂面被粗糙化、紋理化或者圖案化。
在一些實(shí)施例中，結(jié)合層11、15以及17中的一個(gè)或多個(gè)包括將由LED 10的有源區(qū)所發(fā)射的波長的光轉(zhuǎn)換為其他波長的發(fā)光材料。所述發(fā)光材料可以是常規(guī)熒光體顆粒、有機(jī)半導(dǎo)體、I1-VI或II1-V族半導(dǎo)體、I1-VI或II1-V族半導(dǎo)體量子點(diǎn)或納米晶體、染料、聚合物或諸如發(fā)光的GaN之類的材料。如果結(jié)合層包括常規(guī)熒光體顆粒，則結(jié)合層應(yīng)該足夠厚以容納通常具有約5微米至約50微米的尺寸的顆粒。
在一些實(shí)施例中，如圖7、8和9中所圖示的那樣，半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件12被圖案化。例如，半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件12可以被圖案化為包括半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換材料的至少兩個(gè)第一區(qū)和沒有半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換材料置于第一區(qū)之間的至少一個(gè)第二區(qū)。
在圖7中圖示的器件中，半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件12被圖案化以形成波長轉(zhuǎn)換材料的區(qū)46和沒有波長轉(zhuǎn)換材料的區(qū)48。半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件12可以通過例如制版或絲網(wǎng)或噴墨印刷而被選擇性地形成在僅某些區(qū)中，或者形成為通過例如常規(guī)光刻技術(shù)將區(qū)48從其中移除的材料的連續(xù)片材。波長轉(zhuǎn)換的光由區(qū)46來發(fā)射，而源自LED 10的未轉(zhuǎn)換的光在區(qū)48中發(fā)射。在圖7中所圖示的器件的一個(gè)示例中，LED 10發(fā)射藍(lán)光而區(qū)46發(fā)射黃光，使得組合的光出現(xiàn)白色。在圖7中所圖示的器件的另一示例中，LED 10發(fā)射藍(lán)光，區(qū)46發(fā)射黃光或綠光，并且該器件與和圖7的器件隔開的發(fā)紅光的波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件結(jié)合。在圖7中所圖示的器件的另一示例中，LED 10發(fā)射藍(lán)光，區(qū)46發(fā)射紅光，并且該器件與和圖7的器件隔開的發(fā)黃或綠光的波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件結(jié)合。紅光到藍(lán)和黃光或綠光的添加可以提供較暖的白光，并且可以提供比沒有紅光的器件更好的顯色性。
在圖8中所圖示的器件中，圖案化的半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件12形成在可選的支承構(gòu)件51中。圖案化的半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件12包括波長轉(zhuǎn)換材料的區(qū)46和其他材料的區(qū)50。在一些實(shí)施例中，區(qū)50是透明的、透光的或散射材料，諸如填充在區(qū)46之間的間隙中的硅樹脂。在一些實(shí)施例中，區(qū)50是發(fā)射不同顏色的光的另一波長轉(zhuǎn)換材料。區(qū)50可以是另一半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換材料或諸如熒光體之類的另一波長轉(zhuǎn)換材料。例如，區(qū)46可以發(fā)射黃光或綠光而區(qū)50可以發(fā)射紅光，或者反之亦然。支承構(gòu)件可以是例如諸如陶瓷熒光體之類的另一波長轉(zhuǎn)換元件，或諸如如上所述的非波長轉(zhuǎn)換支承構(gòu)件。在圖8中所圖示的器件的一個(gè)示例中，支承構(gòu)件51是發(fā)射黃光或綠光的陶瓷熒光體，而區(qū)46是發(fā)射紅光的半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件。在本示例中，區(qū)50是透明材料，或者被省略，留作區(qū)46之間的間隙。例如，由LED10所發(fā)射的藍(lán)光可以與由陶瓷熒光體所發(fā)射的黃光或綠光和由半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件12所發(fā)射的紅光結(jié)合以形成白光。在另一示例中，由LED 10所發(fā)射的藍(lán)光可以與由半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件12所發(fā)射的黃光或綠光和由陶瓷熒光體51所發(fā)射的紅光結(jié)合以形成白光。在另一不例中，由LED 10所發(fā)射的UV光可以與由陶瓷突光體51所發(fā)射的藍(lán)光和由半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件12所發(fā)射的黃光或綠光結(jié)合以形成白光。如圖8中所示出的那樣支承51可以在LED 10與圖案化的半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件12之間，或者它可以在LED 10對面同時(shí)圖案化的半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件12介于中間。
在圖9中圖示的器件中，圖案化的半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件12包括三個(gè)不同的區(qū)50、52以及54。在一些實(shí)施例中，區(qū)50、52以及54中的全部三個(gè)是不同的波長轉(zhuǎn)換材料，其中的至少一個(gè)是半導(dǎo)體。在一些實(shí)施例中，區(qū)50、52以及54中的兩個(gè)是不同的波長轉(zhuǎn)換元件并且區(qū)50、52以及54中的第三個(gè)是非波長轉(zhuǎn)換透明或透光材料，或是沒有材料在區(qū)50、52以及54中的兩個(gè)之間的間隙。在一些實(shí)施例中，僅包括兩個(gè)不同波長轉(zhuǎn)換材料的兩種類型的區(qū)并且省略第三類型的區(qū)。在圖9中所圖示的器件的一個(gè)示例中，LED 10發(fā)射藍(lán)光，區(qū)52和54中的一個(gè)是半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換材料，區(qū)52是發(fā)射紅光的半導(dǎo)體材料或熒光體，區(qū)54是發(fā)射黃光或綠光的半導(dǎo)體材料或熒光體，而區(qū)50被省略。在圖9中所圖示的器件的另一示例中，LED發(fā)射藍(lán)光，區(qū)52和54中的一個(gè)是半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換材料，區(qū)52是發(fā)射紅光的半導(dǎo)體材料或熒光體，區(qū)54是發(fā)射黃光或綠光的半導(dǎo)體材料或熒光體，并且區(qū)50是透明材料或允許源自LED 10的藍(lán)光未轉(zhuǎn)換地逃逸的間隙。
圖7、8以及9中所圖示的圖案化的半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件可以與本文所述的本發(fā)明的任何其他特征相結(jié)合。圖7、8以及9中所圖示的圖案化的半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件可以與LED 10隔開而不是如圖示的那樣置于LED 10上。
圖6圖示了用于產(chǎn)生白光的光源。產(chǎn)生紅光的器件41與產(chǎn)生綠光的器件42和產(chǎn)生藍(lán)光的器件43結(jié)合。器件41、42以及43中的任何一個(gè)或全部可以是上述器件中的任何一個(gè)，或者可以包括上述特征中的一些或全部。產(chǎn)生綠光和藍(lán)光的器件42和43可以是例如III族氮化物發(fā)光二極管。源自這些二極管的光可以或者可以不被波長轉(zhuǎn)換。例如，產(chǎn)生綠光的器件42可以是與發(fā)綠光的波長轉(zhuǎn)換元件結(jié)合的發(fā)藍(lán)或UV光的LED。產(chǎn)生紅光的器件41包括與發(fā)射紅光的半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件結(jié)合的LED，并且可以是像參考圖4和5在上文中所描述的那樣。LED可以發(fā)射綠光、藍(lán)光或UV光。半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件被配置為使得由LED所發(fā)射的足夠的光被轉(zhuǎn)換源自器件41的光出現(xiàn)紅色。在一些實(shí)施例中，器件41、42以及43中的全部是倒裝芯片。
在圖6的一些實(shí)施例中，省略了器件43。例如，器件41可以發(fā)射與由器件42所發(fā)射的黃光或綠光結(jié)合的藍(lán)光。器件42可以是與發(fā)射黃光或綠光的熒光體、陶瓷熒光體或半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件結(jié)合的發(fā)藍(lán)光的LED。源自LED的藍(lán)光可以或者可以不存在于由器件42所發(fā)射的光的光譜中。在另一示例中，發(fā)射藍(lán)光的器件41和發(fā)射黃光或綠光的器件42與發(fā)紅光的熒光體、陶瓷熒光體或半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件結(jié)合以產(chǎn)生白光源。在另一示例中，發(fā)黃或綠光的器件41與發(fā)紅和藍(lán)光的器件42結(jié)合以產(chǎn)生白光源。發(fā)黃或綠光的器件41可以是通過III族氮化物或III族磷化物發(fā)光層直接地產(chǎn)生黃光或綠光的LED，或者可以是與發(fā)黃或綠光的熒光體、陶瓷熒光體或半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件結(jié)合的發(fā)藍(lán)光的LED。發(fā)紅和藍(lán)光的器件42可以是與發(fā)紅光的熒光體、陶瓷熒光體或半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件結(jié)合的發(fā)藍(lán)光的LED。在另一示例中，發(fā)紅光的器件41與發(fā)黃或綠光和藍(lán)光的器件42結(jié)合以產(chǎn)生白光源。發(fā)紅光的器件41可以是直接地產(chǎn)生紅光的LED，或者可以是與發(fā)紅光的熒光體、陶瓷熒光體或半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件結(jié)合的發(fā)藍(lán)光的LED。發(fā)黃或綠光和藍(lán)光的器件42可以是與發(fā)黃或綠光的熒光體、陶瓷熒光體或半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件結(jié)合的發(fā)藍(lán)光的LED。
發(fā)射紅光的半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件與發(fā)藍(lán)、綠或黃光的LED相結(jié)合地使用可以被用來產(chǎn)生難以用常規(guī)熒光體產(chǎn)生的光譜上窄的紅光。光譜上窄的紅色光源可以被用在為有效率的并且具有良好的顯色性的白光源。圖10示出了紅色熒光體和半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件的光譜。圖10上的粗線是具有約100 nm的半高全寬(FWHM)的紅色硅基氮化物熒光體的發(fā)射光譜。圖10上的細(xì)線是具有約25 nm或更小的FWHM的發(fā)紅光半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件的發(fā)射光譜。
本文所述的半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件和半導(dǎo)體發(fā)光器件的結(jié)合可以有效地發(fā)射具有當(dāng)前熒光體不能夠?qū)崿F(xiàn)的所希望的窄光譜寬度的紅光。由于熒光體在產(chǎn)生紅光方面的局限性，常規(guī)白光源常常將諸如例如用于產(chǎn)生藍(lán)光和綠光的III族氮化物器件之類的不同材料系統(tǒng)的器件與用于產(chǎn)生紅光的III族磷化物或III族砷化物器件結(jié)合。不同材料系統(tǒng)的器件可以根據(jù)電流(下垂)或溫度(熱/冷因素)、正向電壓、正向和反向電流能力、熱耗散以及溫度處理能力具有不同的工作特性和配置，諸如效率。此外，復(fù)雜化可以由將不同尺寸的腳印刷、不同尺寸的芯片以及不同幾何結(jié)構(gòu)的器件(諸如垂直芯片)與倒裝芯片混合在一起而產(chǎn)生。與此相反，在本發(fā)明的實(shí)施例中，白光源可以僅由III族氮化物器件形成。光譜上窄的紅光可以通過與半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件結(jié)合的III族氮化物器件來產(chǎn)生。這樣的光源可以形成具有最佳的顏色、效率以及工作特性。
已經(jīng)對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解的是，如果給出本公開，可以在不背離本文所述的本發(fā)明構(gòu)思的精神的情況下對本發(fā)明進(jìn)行修改。因此，并不意圖將本發(fā)明的范圍限于所圖示和所描述的特定實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種結(jié)構(gòu)，其包括: 半導(dǎo)體發(fā)光器件，其能夠發(fā)射具有第一峰值波長的第一光；以及 半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件，其能夠吸收所述第一光并且發(fā)射具有第二峰值波長的第二光；其中: 所述半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件被附著到支承并且置于由所述半導(dǎo)體發(fā)光器件所發(fā)射的光的通路中；并且 所述半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件被圖案化以包括至少兩個(gè)半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換材料的第一區(qū)和至少一個(gè)沒有半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換材料置于所述至少兩個(gè)第一區(qū)之間的第二區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述第二峰值波長是紅色。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件包括至少一個(gè)發(fā)光層，其中，所述至少一個(gè)發(fā)光層是II1-V族半導(dǎo)體和I1-VI族半導(dǎo)體中的一個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述支承是能夠發(fā)射具有第三峰值波長的第三光的陶瓷突光體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述陶瓷熒光體的表面是被紋理化和被粗糙化的中的一個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述第三峰值波長是綠色和黃色中的一個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述支承是透明的、透光的以及散射中的一個(gè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述支承是透鏡。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述透鏡是半球形透鏡和菲涅耳透鏡中的一個(gè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述透鏡的直徑大于所述半導(dǎo)體發(fā)光器件的對角線。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括光提取元件，其中，所述半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件被置于所述半導(dǎo)體發(fā)光器件與所述光提取元件之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述光提取元件包括具有粗糙表面或圖案化表面的透明板。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件包括置于第一和第二約束層之間的至少一個(gè)發(fā)光層。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件進(jìn)一步包括: 附加的發(fā)光層，其被置于所述第一和第二約束層之間；以及 阻擋層，其被置于所述 至少一個(gè)發(fā)光層與所述附加的發(fā)光層之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括至少一個(gè)結(jié)合層，其中，所述至少一個(gè)結(jié)合層被置于所述半導(dǎo)體發(fā)光器件與所述半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件之間的接觸面和所述半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件與所述支承之間的接觸面中的一個(gè)處。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述結(jié)合層是氧化物。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件的表面是被紋理化和被粗糙化的中的一個(gè)。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件的表面被鈍化。
19.一種結(jié)構(gòu),其包括:半導(dǎo)體發(fā)光器件，其能夠發(fā)射具有第一峰值波長的第一光； 半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件，其能夠吸收所述第一光并且發(fā)射具有第二峰值波長的第二光；其中: 所述半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件被置于由所述半導(dǎo)體發(fā)光器件所發(fā)射的光的通路中；并且 所述半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件被圖案化以包括至少兩個(gè)半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換材料的第一區(qū)和至少一個(gè)沒有半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換材料置于所述至少兩個(gè)第一區(qū)之間的第二區(qū)；以及 置于所述至少一個(gè)第二區(qū)中的波長轉(zhuǎn)換元件，所述波長轉(zhuǎn)換元件能夠吸收所述第一光并且發(fā)射具有第三峰值波長的第三光。
20.—種光源,其包括: 第一發(fā)光器件，其能夠發(fā)射具有第一峰值波長的第一光；和 第二發(fā)光器件，其能夠發(fā)射具有第二峰值波長的第二光，所述第二發(fā)光器件包括: 能夠發(fā)射具有第三峰值波長的第三光的半導(dǎo)體發(fā)光器件；和 能夠吸收所述第三光并且發(fā)射第二光的半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的光源，其進(jìn)一步包括能夠發(fā)射具有第四峰值波長的第四光的第三發(fā)光器件，其中，所述第三發(fā)光器件包括: 能夠發(fā)射具有第五峰值波長的第五光的半導(dǎo)體發(fā)光器件；和 能夠吸收所述第五光并且發(fā)射第四光的波長轉(zhuǎn)換元件。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的光源，其中，所述波長轉(zhuǎn)換元件是陶瓷熒光體。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的光源，其中，所述第一峰值波長是藍(lán)色，所述第二峰值波長是紅色，以及所述第四峰值波長是黃色和綠色中的一個(gè)。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的光源，其中，所述第二峰值波長是紅色，并且所述第二發(fā)光器件發(fā)射具有25 nm或更小的半高全寬的光的光譜。
25.根據(jù)權(quán)利要求2 0所述的光源，其中，所述半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件的表面被鈍化。
全文摘要
本發(fā)明的實(shí)施例包括半導(dǎo)體發(fā)光器件(10)，其能夠發(fā)射具有第一峰值波長的第一光；以及半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件(12)，其能夠吸收所述第一光并且發(fā)射具有第二峰值波長的第二光。所述半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件(12)被附著到支承(51)并且置于由所述半導(dǎo)體發(fā)光器件所發(fā)射的光的通路中。所述半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換元件被圖案化以包括至少兩個(gè)半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換材料的第一區(qū)(46)和至少一個(gè)沒有半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換材料的置于所述至少兩個(gè)第一區(qū)之間的第二區(qū)(48)。
文檔編號H01L33/08GK103155186SQ201180046854
公開日2013年6月12日 申請日期2011年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月29日
發(fā)明者M·D·坎拉斯, O·B·施徹金, R·I·阿達(dá)滋格拉內(nèi)爾, P·N·格里洛特, F·M·斯特蘭卡 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司