[发明专利]具有远程纳米结构磷光体的发光设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体发光设备，例如与纳米结构磷光体结合的发光二极管。

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）和边缘发射激光器的半导体发光设备是目前可用的最高效的光源之一。能够跨可见光谱操作的高亮度发光设备的制造中目前感兴趣的材料系统包括III-V族半导体，尤其是也称为III族氮化物材料的镓、铝、铟和氮的二元、三元和四元合金。典型地，III族氮化物发光设备通过经由金属有机化学气相沉积（MOCVD）、分子束外延（MBE）或者其他外延技术在蓝宝石、碳化硅、III族氮化物或者其他适当的衬底上外延生长不同成分和掺杂浓度的半导体层叠层而制造。该叠层经常包括跨衬底形成的掺杂有例如Si的一个或多个n型层、跨所述一个或多个n型层形成的有源区中的一个或多个发光层以及跨有源区形成的掺杂有例如Mg的一个或多个p型层。电接触在n和p型区上形成。

如本领域中所知的，III族氮化物设备可以与诸如磷光体之类的波长转换材料结合以便形成白色光或者其他颜色的光。波长转换材料吸收III族氮化物设备的发光区发射的光，并且发射不同的、更长波长的光。波长转换的III族氮化物设备可以用于许多应用，例如一般照明、用于显示器的背光源、汽车照明以及照相机或者其他闪光灯。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效的波长转换的发光设备。

本发明的实施例包括发光设备、第一波长转换材料以及第二波长转换材料。第一波长转换材料包括纳米结构波长转换材料。纳米结构波长转换材料包括具有至少一个长度不超过100nm的维度的颗粒。第一波长转换材料与发光设备隔开。

附图说明

图1图示出红色发射磷光体和红色发射纳米结构磷光体的强度与波长的函数关系。

图2图示出包括LED、波长转换层以及与LED隔开的纳米结构波长转换材料的结构。

图3A和图3B图示出可以用在纳米结构波长转换材料中以便散热的导线模式。

图4图示出包括LED、跨LED侧面延伸的波长转换层以及与LED隔开的纳米结构波长转换材料的结构。

图5图示出包括均与LED隔开的波长转换层和纳米结构波长转换层的结构。

图6图示出包括LED和单个波长转换区的结构。

图7图示出包括密封的纳米结构波长转换层的结构。

图8图示出反射器和纳米结构波长转换层的部分。

具体实施方式

当在本文中使用时，“泵浦光”指的是由诸如LED之类的半导体发光设备发射的光。“转换光”指的是由波长转换材料吸收并且在不同波长下重新发射的泵浦光。

诸如与一种或多种波长转换材料结合的LED之类的光源的效率出于至少两个原因而可能低于最佳。

首先，发射白色光的设备经常包括诸如磷光体之类的发射红色光的波长转换材料。一些红色发射磷光体至少在人眼响应曲线之外的波长下发射一些光。该光对于大多数应用而言实际上被丢失。此外，用于人眼响应曲线的色域范围从大约380nm至大约780nm，最大峰值在555nm处。人眼在不同的波长下具有不同的敏感度。例如，人眼在555nm波长下可以检测仅仅10光子/s的通量，但是在450nm下需要214光子/s并且在650nm下需要126光子/s。由于人眼对于红色（650nm）光不是非常敏感，因而希望的是红色发射波长转换材料发射非常窄波长带内的光。该希望的红色发射波长转换材料行为在图1上通过峰1图示出，图1是红色发射磷光体的发射强度与波长的函数关系的曲线图。峰1为图1中虚线3所示完全处于人眼响应曲线内的陡峭窄峰。许多常见的红色发射波长转换材料表现出图1中的峰2所示的不太高效的行为。这些材料跨更宽的波长范围发射光。

引入太多散射的第二波长转换材料可能降低设备的效率。