[发明专利]波长转换发光装置

说明书

在依据本发明实施例的方法中，对于由发光二极管产生且由含有包含基质材料和掺杂剂的磷光体的磷光体层转换的预定量的光线，以及对于在增加的激发强度时磷光体的效率的预定最大降低（即，最大允许下降），选择该磷光体层的最大掺杂剂浓度。

技术领域

本发明涉及波长转换发光装置，诸如发光二极管。

背景技术

包含发光二极管（LED）、谐振腔发光二极管（RCLED）、垂直腔激光二极管（VCSEL）及边发射激光器的半导体发光装置是目前可用的最高效的光源。在制造能够跨过可见光光谱范围工作的高亮度发光装置中当前感兴趣的材料体系包含III-V族半导体，具体地为镓、铝、铟以及氮的二元、三元及四元合金，这些也被称为III族氮化物材料。典型地，III族氮化物发光装置是通过在蓝宝石、碳化硅、III族氮化物或者其他合适基底上，利用金属有机物化学气相沉积（MOCVD）、分子束外延（MBE）或者其他外延技术，外延生长不同组成及掺杂剂浓度的半导体层的堆叠来制造的。该堆叠经常包含在基底上形成的一个或者多个例如硅掺杂的n型层，在该一个或多个n型层上形成的位于有源区中的一个或多个发光层，以及在该有源区上形成的一个或多个例如镁掺杂的p型层。电接触在n型区域和p型区域上形成。

为了产生白光固态光源，来自LED或激光的蓝光照射黄-绿磷光体，例如YAG:Ce磷光体，或者红和绿磷光体的组合，使得由磷光体产生的光与泄露穿过的蓝光的组合产生白光。在由高功率蓝光光源产生的非常亮的蓝光（例如高于100W/cm²）下，一些磷光体淬灭或者饱和。淬灭或者饱和会导致不期望的颜色偏移和降低的光产出。

发明内容

本发明一目的是提供一种含有即使在高激发强度下是高效的波长转换材料的波长转换发光装置。

本发明一目的是避免或者最小化随着磷光体转换光源(尤其是两种或者更多种磷光体被用于产生例如暖白光,这会要求全部所使用的磷光体具有恒定转化效率)中的亮度增加的颜色偏移。

在依据本发明实施例的一种方法中，对于由光源产生且由包含基质材料和掺杂剂的磷光体层转换的预定量的光线，以及对于在增加激发强度时磷光体的效率的预定最大降低，选择该磷光体层的最大掺杂剂浓度。

依据本发明实施例的一种结构包含发射具有第一峰值波长的光的发光二极管以及放置在由该发光二极管发射的光的路径中的磷光体。该磷光体吸收由该发光二极管发射的光并且发射具有第二峰值波长的光。该磷光体包含基质材料和掺杂剂。掺杂剂的浓度以及掺杂剂的排布被选择，使得在来自发光二极管的预定的光发射下，该磷光体的效率的预定最大降低不被超过。

依据本发明实施例的一种结构包含发射具有第一峰值波长的光的发光二极管以及放置在由该发光二极管发射的光的路径中的磷光体。该磷光体吸收由该发光二极管发射的光并且发射具有第二峰值波长的光。一种材料被放置于该发光二极管和该磷光体之间。该材料被选择以减少从发光二极管到达磷光体的光的量，使得该磷光体的效率的预定最大降低不被超过。

附图说明

图1为对于两种具有相同基质(Ba_0.1Sr_0.9)₂Si₅N₈和不同浓度的掺杂剂Eu²⁺的磷光体，作为辐照度的函数的量子效率的曲线图。

图2为包含光源和波长转换结构的装置的截面图；

图3示出对于两种材料，作为激发强度的函数的功率发射/入射功率的曲线图，一种材料在给定激发强度下表现出下降（即，在增加的激发强度，磷光体的效率降低），一种材料在该给定的激发强度诸如例如0.2W/mm²下没有表现出下降。

图4示出磷光体颗粒的表面的一部分。

图5为一种阶梯式梯度的波长转换结构的截面图。