[发明专利]磷光体转换IR LED

说明书

相关申请

本申请要求目前待决的2009年6月19日提交的美国临时申请序号61/218531的权益，其被整体地通过引用结合到本文中。

技术领域

本技术涉及发光器件。更特别地，本技术涉及涂有一个或多个红外发光磷光体的发光半导体结构。

背景技术

发光二极管（LED）是将电能输入流转换成电磁辐射输出流的p-n结器件。LED在电磁波谱的紫外线、可见或红外区域中发射电磁辐射，其中，发射波长通常取决于用来制造LED的二极管半导体芯片材料。例如，在被电能激励时，已知由包含半导体芯片材料的铝镓砷形成的LED发射红色可见光，已知由包含半导体芯片材料的铝镓磷形成的LED发射绿色可见光且已知由包含半导体芯片材料的铟镓氮形成的LED发射蓝绿光。

除辐射发射波长之外，许多LED还在亮度方面改变。在许多应用中，诸如对于照明广告牌显示器或舞台照明应用而言，期望高亮度的可见发光二极管，同时较低亮度的LED对于器械上的状态指示灯而言可能是足够的。高亮度对于采用“白光”LED的诸如手电筒和灯笼的应用而言也是期望的，所述“白光”LED即为发射具有人眼将其解释为白光的波长的光的LED。通常通过一种色彩的LED与不同色彩的磷光体涂层耦合来产生白光LED以产生白光。最常见的，涂有黄色发射磷光体（诸如掺铈钇铝石榴石）的蓝色LED（诸如由铟镓氮半导体制成的LED）将一起产生具有表示白光发射的CIE图的光。参见例如美国专利No. 5,998,925，其讲授了白色磷光体基LED的此常见形成。此类“基于磷光体的LED”技术允许制造具有不同程度的质量和亮度的具有精确动态色彩控制的LED。

还已知能够发射不可见辐射（诸如红外（IR）辐射）的发光二极管。红外发光二极管被用于各种应用，从电视遥控至诸如短波红外（SWIR）照相机的夜视设备，并且常常在电信行业中采用。通常市售的IR LED在高达1.55微米的几个离散波长值是可用的，并且按照惯例已通过使用包括P和N型砷化镓（GaAs）外延层的外延晶片（通常是用诸如硅的两性杂质掺杂的GaAs外延晶片）来产生。参见例如Sharp公司所有的美国专利No. 3,757,174，还参见Hitachi有限公司所有的美国专利No. 4,008,485，其讲授了用锡、硒、碲或硫掺杂的基于GaAs的LED。Mitsubishi Monsanto Chemical公司所有的美国专利No.4,575,742也讲授了此类改进的红外LED，其还在红外发光二极管衬底上结合了混合结晶层以改善此类常规IR LED的效率。美国专利No. 5,831,268讲授了一种利用红外LED来检测反射液体的存在的装置。

与可见发光LED相比，此类常规红外发光LED产生明显不那么强的红外光，其由于不能产生有效的带隙结构而每个LED半导体芯片仅发射约1毫瓦。因此，在现有技术中需要各种波长下的更强IR发射LED。本技术提供了本领域中的此需要的解决方案。另外，还已发现可以使用IR磷光体下转换技术来产生其它波长的光，该技术使用现有LED初级（primary）光发射作为用于激励在其它次级（secondary）光波长下发射的掺杂剂（例如稀土离子）的泵。

发明内容

本文公开了涂有一个或多个红外发光磷光体的发光半导体结构。

在一方面，提供了一种斯托克斯辐射发射器件，包括a）光源和b）光源上的能量下转换磷光体材料。该磷光体材料可以包括至少一个红外辐射发射磷光体，其吸收从所述光源发射的光能并响应于所述吸收的光能发射红外辐射。

在另一方面，提供了一种斯托克斯辐射发射发光二极管组件，包括a）安装引线，其包括凹陷杯和引线，b）发光二极管半导体芯片，其被安装在安装引线的凹陷杯中，以及c）发光二极管半导体芯片上的磷光体材料。所述凹陷杯可选地包括能够反射紫外线至红外辐射的反射金属。该发光二极管半导体芯片可以具有被电连接到安装引线的电极，并且该发光二极管半导体芯片可以包括在被电能激励时发射具有在从电磁波谱的紫外线至近红外区范围内的波长的光的材料。该磷光体材料可以包括至少一个红外辐射发射磷光体，其从所述发光二极管半导体芯片吸收光能并响应于所述吸收的光能发射红外辐射。

附图说明

图1是发光二极管组件的一个实施例的示意性剖视图。

图2是举例说明具有直接涂覆在半导体芯片上的磷光体材料的凹陷杯中的发光二极管半导体芯片的一个实施例的示意性剖视图。