[发明专利]包括滤光器的发光装置

说明书

技术领域

本发明涉及包括滤光器的半导体发光装置。

背景技术

诸如发光二极管(LED)的半导体发光装置是目前可获得的最高效光源之一。当前在能够跨过可见光谱工作的高亮度LED制作中感兴趣的材料体系包括III-V族半导体，特别是镓、铝、铟和氮的二元、三元和四元合金，也称为III族氮化物材料；以及镓、铝、铟、砷和磷的二元、三元和四元合金。通常，通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)、分子束外延(MBE)或其它外延技术，III族氮化物装置外延生长在蓝宝石、碳化硅或III族氮化物衬底上，并且III族磷化物装置外延生长在砷化镓上。通常，n型区域沉积在衬底上，随后有源区沉积在该n型区域上，随后p型区域沉积在该有源区上。这些层的顺序可以颠倒，使得p型区域毗邻衬底。

从诸如发光二极管的半导体发光装置芯片发射的光的颜色可以通过将波长转换材料置于光从芯片出射的路径内而改变。该波长转换材料例如可以是磷光体。磷光体为发光材料，这种发光材料可以吸收激励能量(通常为辐射能量)并存储这一能量一段时间。所存储的能量随后作为能量不同于初始激励能量的辐射而发射。例如，“降频转换”是指发射的辐射具有比初始激励辐射少的量子能量的情形。能量波长有效地增加，使光的颜色朝红色偏移。

制作发射白光的发光装置的通常方法是将诸如Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺的发射黄光的磷光体与发射蓝光的蓝光LED芯片组合。黄色的经磷光体转换的光和泄漏穿过该磷光体层的未转换的蓝光的组合看上去是白色。通过仅选择发射特定波长蓝光的LED，并且通过改变磷光体层的厚度以控制蓝光泄漏数量和磷光体转换的数量，由此控制组合光的颜色特性。该方法是低效的，因为在期望范围以外的波长发射蓝光的大量LED是不可用的，并且因为难以精确地控制蓝光泄漏和磷光体转换的数量，导致光的相关色温(CCT)的大的变动。目前有售的磷光体转换LED的CCT可从5500K变化到8500K。可识别的颜色差异依赖于组合光的CCT。在6500K，小至300K的差异对于观察者而言是明显的。部件之间CCT的大的变动对于许多应用是无法接受的。

发明内容

依据本发明的实施例，提供了包括布置在n型区域和p型区域之间的发光区域的半导体结构。该发光区域配置成发射第一光，在一些实施例中为蓝光。波长转换材料配置成吸收部分该第一光并发射第二光，在一些实施例中为黄光，该波长转换材料布置在该第一光的路径内。滤光器布置在该第一光和第二光的路径内。在一些实施例中，该滤光器在大于预定强度的强度吸收或反射部分该第一光。在一些实施例中，该滤光器吸收或反射部分该第二光。在一些实施例中，一定数量的滤料(filter material)布置在该第一光和第二光的路径内，随后穿过该滤光器的第一光和第二光的CCT被探测。可以增加更多的滤料或者可以除去滤料以将所探测的CCT校正到预定CCT。

本发明实施例的滤光器可用于校正通过将蓝光半导体发光装置和黄光磷光体组合而形成的白光的CCT。

附图说明

图1为对于将蓝光LED与黄光磷光体组合的装置中发射的蓝光和黄光，强度及CCT与磷光体厚度的函数的曲线。

图2为对于本发明实施例的滤料，输出流量(fluence)与输入流量的函数的曲线。

图3示出布置在倒装芯片安装的薄膜半导体发光装置上方的共形波长转换层和共形滤光层。

图4示出布置在倒装芯片安装的薄膜半导体发光装置上方的陶瓷波长转换层和滤光层。

图5示出布置在透镜上方的滤光层，该透镜布置在磷光体转换半导体发光装置上方。

图6示出布置在密封剂内的滤料，该密封剂布置在磷光体转换半导体发光装置上方。

具体实施方式

依据本发明的实施例，发光装置包括用于从由该装置发射的光谱滤掉任何不期望光的滤光器。使用滤光器可提供优于由磷光体转换半导体发光装置发射的组合光的CCT的改进控制。

由蓝光发光装置和黄光磷光体组合而发射的组合光的CCT可以通过改变由该装置发射的蓝光的波长、该组合光内蓝光的数量以及该组合光内黄光的数量来改变。