[发明专利]包括反射波长转换层的光源

说明书

技术领域

本发明涉及诸如波长转换半导体发光装置的波长转换光源。

背景技术

包括发光二极管(LED)、谐振腔发光二极管(RCLED)、垂直腔激 光二极管(VCSEL)和边发射激光器的半导体发光装置是当前可得的 最高效的光源之一。在能够跨越可见光谱工作的高亮度发光装置的制 造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，也称为是III族氮化物材料。典型地，III 族氮化物发光装置是通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)、分子束 外延(MBE)或其它外延技术在蓝宝石、碳化硅、III族氮化物或其它 合适衬底上外延生长不同成分和掺杂浓度的半导体层的叠层而制作 的。该叠层常包括形成在衬底之上的例如掺Si的一个或多个n型层、 形成在该一个或多个n型层之上的有源区内的一个或多个发光层以 及形成在该有源区之上的例如掺Mg的一个或多个p型层。电接触形 成于n型和p型区上。

由于当前可购得的III族氮化物装置发射的光通常位于可见光谱 的较短波长端，III族氮化物装置产生的光能够容易地转换以产生具 有较长波长的光。在本领域中公知，利用已知为发光/荧光的过程， 具有第一峰值波长的光(″初级光″)能够转换成具有一个或多个较长 峰值波长的光(″次级光″)。荧光过程涉及诸如磷光体的波长转换材料 吸收该初级光以及激发该磷光体材料的发光中心，该发光中心发射次 级光。次级光的峰值波长将依赖于磷光体材料。磷光体材料的类型可 被选择以得到具有特定峰值波长的次级光。

图1说明在美国专利6,351,069中描述的现有技术的磷光体转换 LED 10。LED 10包括III族氮化物管芯12，此管芯在被激励时产生 蓝色初级光。III族氮化物管芯12放置在反射杯引线框14上且电耦 合到引线16和18。引线16和18将电功率传导到III族氮化物管芯 12。III族氮化物管芯12被通常为透明树脂的层20覆盖，该层包括 波长转换材料22。用于形成层20的波长转换材料的类型可以根据荧 光材料22产生的次级光的期望光谱分布而变化。III族氮化物管芯12 和荧光层20通过透镜24封装。透镜24典型地由透明环氧树脂或硅 酮制成。

在工作中，电功率被供应到III族氮化物管芯12以激励管芯。当 被激励时，管芯12发射从管芯的顶面离开的初级光。所发射的初级 光的一部分被层20内的波长转换材料22吸收。波长转换材料22响 应于该初级光的吸收而随后发射次级光，即，具有较长峰值波长的转 换光。所发射的初级光的其余未吸收部分与该次级光一起传播经过波 长转换层。透镜24沿箭头26指示的总体方向引导未吸收的初级光和 该次级光作为输出光。因此，输出光是由管芯12发射的初级光和从 波长转换层20发射的次级光组成的复合光。波长转换材料也可以配 置成使得非常少或者没有初级光从装置逃逸，如同发射紫外初级光的 管芯与发射可见次级光的一种或多种波长转换材料组合的情形。

磷光体转换LED的备选配置包括：如美国专利6,630,691中所述 的生长在单晶发光衬底上的LED装置、如美国专利6,696,703中所述 的形成在LED上的薄膜磷光体层、以及如美国专利6,576,488中所述 通过电泳沉积或者如美国专利6,650,044中所述通过镂花涂装而沉积 在LED上的共形层。

其中在发光装置表面上形成磷光体层的上述装置可具有许多缺 点。当磷光体直接应用到LED的表面时，由于光通过磷光体的路径 的变化和磷光体层厚度的变化，难以实现颜色均匀性。此外，来自 LED的热会不期望地使磷光体的色点偏移或者使磷光体退化。

发明内容

依据本发明的实施例，配置成发射第一光的光源与波长转换层组 合。该波长转换层布置在第一光的路径内，与该光源分隔开，且包括 诸如磷光体的至少一种波长转换材料，该波长转换材料配置成吸收第 一光并发射第二光。该波长转换层布置在反射层和该光源之间。在一 些实施例中，该波长转换层为厚层。

因为该波长转换层厚，与该光源分隔开，且由该反射层来混合， 因此从该系统出射的混合的第一和第二光的色点能够容易地控制。因 为该波长转换层与该光源分隔开，该波长转换层不被该光源加热且能 够有效地由热沉冷却，消除或减小了由于加热该波长转换材料导致的 效率损耗和/或色点偏移。该波长转换层也不昂贵且能够可靠地生产。

附图说明