[发明专利]半导体光转换构造

说明书

技术领域

本发明一般地涉及半导体发光装置。本发明尤其适用于具有改善亮度的半导体发光装置。

背景技术

发光装置用于多种不同的应用中，包括投影显示系统、液晶显示器的背光源等等。投影系统通常使用一个或多个白色光源，例如高压汞灯。白色光束通常被分离成三原色(红、绿和蓝)，并且被引导至各自的图像形成空间光调制器，以产生各个原色的图像。所得的原色图像光束被组合并被投影到用于观看的投影屏幕上。

近来，发光二极管(LED)已被视为白色光源的替代光源。LED具有提供可与传统光源媲美的亮度和使用寿命的潜能。然而，目前的LED由于(例如)高折射率区内的光截留而相对地低效率。

发明内容

总体上，本发明涉及半导体发光装置。在一个实施例中，一种半导体光转换构造包括：半导体势阱，用于将第一波长的光的至少一部分转换成更长的第二波长的光；外层，所述外层设置在半导体势阱上并且具有第一折射率；以及结构化层，设置在外层上并且具有小于第一折射率的第二折射率。结构化层包括直接设置在外层上的多个结构体以及露出外层的多个开口。半导体光转换构造还包括结构化外涂层，结构化外涂层直接设置在结构化层的至少一部分以及所述多个开口内的外层的一部分上。外涂层具有大于第二折射率的第三折射率。在一些情况下，结构化外涂层的平均厚度不大于约1000nm、或不大于约700nm。在一些情况下，外涂层的外表面与结构化层的外表面一致。

在另一个实施例中，一种发光系统包括：LED；以及光转换构造，所述光转换构造降频转换由LED发射的光并且具有结构化最外表面。结构化表面具有露出光转换构造内层的多个开口。发光系统还包括形成于结构化最外表面和内层的暴露区域上的结构化外涂层。结构化外涂层可增强从光转换构造中的光提取。外涂层的外表面与结构化最外表面一致。在一些情况下，外涂层的折射率在约1.8至约2.7的范围内。

在另一个实施例中，一种半导体光转换构造包括：第一半导体层，用于吸收第一波长的光的至少一部分；半导体势阱，用于将所吸收的第一波长的光的至少一部分转换成更长的第二波长的光；以及第二半导体层，能够吸收第一波长的光的至少一部分。第一半导体层在第二波长下具有最大第一折射率。第二半导体层在第二波长下具有大于最大第一折射率的第二折射率。在一些情况下，第一半导体层的带隙能量大于第二波长的光子的能量。在一些情况下，第二半导体层的带隙能量大于第二波长的光子的能量。在一些情况下，第二半导体层的带隙能量小于第一半导体层的最小带隙能量。在一些情况下，第一半导体层的带隙能量大于半导体势阱的跃迁能量。在一些情况下，第二半导体层的带隙能量大于半导体势阱的跃迁能量。在一些情况下，当用其光谱中心为第一波长并且包括长于第一波长的波长λ_e的入射光照射时，第一半导体层吸收第一波长的光，但不吸收λ_e的光，而第二半导体层吸收λ_e的光。

在另一个实施例中，一种半导体光转换构造包括：第一半导体层，用于吸收第一波长的光的至少一部分；半导体势阱，用于将所吸收的第一波长的光的至少一部分转换成更长的第二波长的光；以及第二半导体层，能够吸收第一波长的光的至少一部分。第二半导体层具有的带隙能量小于第一半导体层的最小带隙能量。在一些情况下，第一半导体层的带隙能量大于第二波长的光子的能量。在一些情况下，第二半导体层的带隙能量大于第二波长的光子的能量。在一些情况下，第二半导体层在第二波长下的折射率大于第一半导体层在第二波长下的最大折射率。在一些情况下，第一半导体层的带隙能量大于半导体势阱的跃迁能量。在一些情况下，第二半导体层的带隙能量大于半导体势阱的跃迁能量。在一些情况下，所述半导体光转换构造包括多个具有相同跃迁能量的半导体势阱。在一些情况下，所述半导体光转换构造包括多个具有不同跃迁能量的半导体势阱。