[发明专利]半导体发光装置

说明书

技术领域

本发明涉及包括多个半导体发光器件的阵列的半导体发光装置。具 体地说，本发明涉及采用颜色转换半导体器件来产生该半导体器件发射 的原初光(primary light)与将该原初光用作激发光由颜色转换荧光体材 料等进行过颜色转换的二次发射光的颜色混合的半导体发光装置。

背景技术

采用半导体发光器件(下文中，称为“LED芯片”或简单称为“芯 片”)的半导体发光装置已经用于各种类型的发光器，如前灯、街灯、背 光灯、显示器，以及普通照明设备。为了产生期望颜色的发射光，如白 光，半导体发光装置通常采用发光器件和用作波长转换材料的荧光体的 组合。针对这种利用颜色转换半导体器件的半导体发光装置，可以采用 下面的方法，将荧光体层设置到发光装置中包括的多个LED芯片的阵列。

如图1A所示，一种方法包括将包含荧光体的悬浊液(suspension) 涂至安装在基板121上的LED芯片122，并且涂至接触电极(未示出)， 干燥该悬浊液，由此在LED芯片122周围以均匀厚度形成荧光体层123。 例如在日本特表No.2003-526212(对应于CN申请No.01806034.X、EP 申请No.2001919164、US申请No.10204576)中公开了这种方法。另一 方法包括利用构图成芯片形状的金属掩模通过丝网印刷形成荧光体层。 这种方法公开于日本特开No.2006-313886中。根据这种方法，如图1B 所示，荧光体层123不仅沉积在芯片122的上表面上而且淀积在各芯片 122之间。如图1C所示，又一方法包括将含荧光体的树脂分散液涂至单 个LED芯片122上，由此，仅在芯片122的上表面上形成荧光体层123。

已经提出了除了上述三种方法以外的另一方法，在该方法中，将荧 光体层与多个LED芯片的阵列分离地形成(参见日本特开No. 2004-288760)。

在这些常规方法中，如上所述，将荧光体层直接形成在LED芯片上。 当使用多个LED芯片的阵列时，如果从上方观察，则在发射面内特别是 在芯片之间有色度和亮度发生变化。

更具体地说，当如图1A所示地单个芯片122涂覆有荧光体层时，发 射光在芯片122之间重复反射，并由此由荧光体进行多次颜色转换。这 导致增更多的向黄色偏移的光分量。因此，当从芯片122的上表面观察 时，与恰好在芯片122上方的色度相对地，在芯片122之间观察到向黄 色偏移。更糟的是，因为在芯片122之间不存在发光部分，所以当从芯 片122的上表面观察时在芯片122之间未发光部分呈现为暗条纹。

在如图1B所示的整个芯片122涂覆有荧光体层123的情况下，存在 于芯片122之间的一部分荧光体会比任何其它部分接收更少量的激发光。 具体来说，在该部分荧光体中越深(越接近于基板121)，到达的激发光 的量更少。因此，与激发光更多的恰好在芯片122的上方相比，可以认 为荧光体在该部分处具有相对更高的浓度。发光装置提供的表观颜色取 决于芯片122发射的光(激发光)的颜色和荧光体发射的光的颜色的颜 色混合。由此，当从芯片122的上表面上方观察时，相对于恰好在芯片 122上方展示的表观颜色，在芯片122之间观察到颜色朝向黄色偏移。

在如图1C所示的仅仅是单个芯片122的上表面涂覆有荧光体层123 的情况下，可以在芯片122的上表面上获得均匀颜色混合。然而，由于 芯片122之间缺乏发射光分量，因而，当从芯片122的上表面上方观察 时，白色发光芯片122之间的那些非发光部分呈现为暗条纹。

当将这种发光装置(LED封装)用作由凸透镜、反射镜以及其它组 件组成的光学系统的光源时，色度和亮度的变化可显著地呈现在通过该 系统投影的图像中。为了减小这些变化，可以在发光部分的顶部上设置 特定层，并且该层包含光漫射剂，如可以使光漫射和散射的精细硅石微 粒。然而，这不足于消除色度和亮度中的那些变化，而是引发了另一个 问题，即光漫射层导致光通量降低。

与此相反，可以在多个LED芯片的上表面上设置荧光体层，并且在 芯片与荧光体层之间具有间隙。在这种情况下，显著抑制了色度和亮度 的前述变化。然而，这种类型的发光装置难于减小其光源尺寸。为了易 于光学设计，期望减小光源尺寸。

发明内容