專利名稱：波長轉(zhuǎn)換發(fā)光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉 發(fā)光器件以相關(guān)部件、系統(tǒng)和方法，更具體而言, 涉及發(fā)光二極管(led)和相關(guān)聯(lián)的波長轉(zhuǎn)換區(qū)。
背景技術(shù)：
發(fā)光器件可包括可吸收來自生光區(qū)(例如LED內(nèi)的半導(dǎo)體區(qū))的光 并發(fā)射波長不同的光的波長轉(zhuǎn)換區(qū)(例如熒光體區(qū))。因此，合并了波長 轉(zhuǎn)換區(qū)的發(fā)光器件可發(fā)射或許不可能使用沒有這種區(qū)的LED來得到的波 長的光。
例如，GaN基LED可發(fā)射藍光，該藍光可由(Y， Gd)(Al， Ga )G:Ce3+ 或"YAG"(釔鋁石榴石)轉(zhuǎn)換成黃光。任何未轉(zhuǎn)換的藍光都可被濾去， 使得發(fā)光器件可以只發(fā)射黃光。在另一個例子中，GaN基LED與YAG 熒光體的組合發(fā)射可生成白光，原因是從該LED發(fā)射的藍光與該熒光體 由于對一部分藍光的轉(zhuǎn)換而生成的黃^目組合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了發(fā)光器件以;M目關(guān)部件、系統(tǒng)和方法。
在一個實施例中，提供了一種發(fā)光器件。該器件包括適于生成光的生 光區(qū)、波長轉(zhuǎn)換區(qū)和導(dǎo)熱區(qū)。波長轉(zhuǎn)換區(qū)能夠吸收生光區(qū)所生成的光并發(fā) 射與生光區(qū)所生成的;3bt目比波長不同的光。導(dǎo)熱區(qū)與波長轉(zhuǎn)換區(qū)相接觸并 且能夠傳導(dǎo)波長轉(zhuǎn)換區(qū)中生成的熱量。導(dǎo)熱區(qū)包含與波長轉(zhuǎn)換區(qū)相比熱導(dǎo) 率較大的材料。該發(fā)光器件適于發(fā)射總功率大于0.5 W的光。
在另一個實施例中，提供了一種發(fā)光器件。該器件包括適于生成光的 生光區(qū)、波長轉(zhuǎn)換區(qū)和導(dǎo)熱區(qū)。該波長轉(zhuǎn)換區(qū)能夠吸收生光區(qū)所生成的總 功率大于0.5 W的光并發(fā)射與生光區(qū)所生成的光相比波長不同的光。導(dǎo)熱 區(qū)與波長轉(zhuǎn)換區(qū)相接觸并且能夠傳導(dǎo)波長轉(zhuǎn)換區(qū)中生成的熱量。導(dǎo)熱區(qū)包 含與波長轉(zhuǎn)換區(qū)相比熱導(dǎo)率較大的材料。
在另一個實施例中，提供了一種操作發(fā)光器件的方法。該方法包括在
LED的生光區(qū)中生成總功率大于0.5 W的光。該方法還包括在波長轉(zhuǎn)換 區(qū)中吸收生光區(qū)所生成的光并發(fā)射與生光區(qū)中生成的光相比波長不同的 光。該方法還包括AUC光器件發(fā)出光。該器件的工作壽命大于2000小時。
在另一個實施例中，提供了一種形成發(fā)光器件的方法。該方法包括形 成適于生成光的生光區(qū)，并且形成能夠吸收生光區(qū)所生成的光并發(fā)射與生 光區(qū)所生成的光相比波長不同的光的波長轉(zhuǎn)換區(qū)。該方法還包括形成與波 長轉(zhuǎn)換區(qū)相接觸并且能夠傳導(dǎo)波長轉(zhuǎn)換區(qū)中生成的熱量的導(dǎo)熱區(qū)，其中導(dǎo) 熱區(qū)包含與波長轉(zhuǎn)換區(qū)相比熱導(dǎo)率較大的材料。該發(fā)光器件適于發(fā)射總功 率大于0.5W的光。
當(dāng)結(jié)合附圖考慮時，本發(fā)明的其它方面、實施例和特征將4發(fā)明的 以下詳細描述中變得明顯。附圖是示意性的而非意圖按比例繪制。在圖中， 各圖中所示的每個相同或非常相似的部件用單個數(shù)字或記號表示。為清晰 起見，并非在每個圖中標(biāo)記每個部件。也并非在不必要進行圖示來使本領(lǐng) 域技術(shù)人員理解本發(fā)明的情況下示出本發(fā)明每個實施例的每個部件。通過 引用合并于此的所有專利申請和專利整體地通過引用進行合并。如有沖 突，包含限定的本說明書將作出調(diào)整。


圖la是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的包括生光區(qū)、波長轉(zhuǎn)換區(qū)和導(dǎo)熱 區(qū)的發(fā)光器件的示意圖。
圖lb是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的包括生光區(qū)、波長轉(zhuǎn)換區(qū)和與熱 沉熱接觸的導(dǎo)熱區(qū)的發(fā)光器件的示意圖。
圖lc是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的可用作圖la和lb中的器件中的 生光區(qū)的一個代表性LED的示意圖。
圖ld《j艮據(jù)本發(fā)明的一個實施例的可用作圖la和lb中的器件中的 生光區(qū)的另一個代表性LED的示意圖。
圖le是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的具有空間變化的且可用于圖lc和 ld中的LED的介電功能的代表性LED發(fā)射面的頂視圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的包括封裝窗和框的發(fā)光器件的示 意圖。
圖3a-3e是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的適用于發(fā)光器件的封裝窗的示 意圖。
圖4a-b是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的其中波長轉(zhuǎn)換區(qū)和導(dǎo)熱區(qū)與生 光區(qū)物理分離的發(fā)光器件的示意圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的其中反射面被配置成將生光區(qū)所 生成的光向一個或多個波長轉(zhuǎn)換區(qū)反射的發(fā)光器件的示意圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的其中光管可包括波長轉(zhuǎn)換區(qū)的發(fā) 光器件的示意圖。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的其中波長轉(zhuǎn)換區(qū)傍靠一個或多個 生光區(qū)的側(cè)壁而布置的發(fā)光器件的示意圖。
圖8a-c是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的圖7中的發(fā)光器件的頂視圖。
圖9是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的包括腔的發(fā)光器件的示意圖。
圖10是根據(jù)本發(fā)明的 一個實施例的包括波長轉(zhuǎn)換區(qū)的多層堆LED的 示意圖。
圖11是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的包括合并到導(dǎo)電和/或?qū)釋又械?波長轉(zhuǎn)換區(qū)的多層堆LED的示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的某些實施例提供了發(fā)光器件以及與這樣的器件相關(guān)聯(lián)的方 法。發(fā)光器件可包括與波長轉(zhuǎn)換區(qū)(例如熒光體區(qū))相接觸的導(dǎo)熱區(qū)。波 長轉(zhuǎn)換區(qū)可吸收該器件的生光區(qū)(例如半導(dǎo)體區(qū))所發(fā)射的光并發(fā)射與被 吸收的;^目比波長不同的光。這樣，發(fā)光器件可發(fā)射或許不能從不包括波 長轉(zhuǎn)換區(qū)的器件獲得的波長(以及因此顏色)的光。如下面進一步描述的 那樣，導(dǎo)熱區(qū)可幫助4^取波長轉(zhuǎn)換區(qū)中的光吸收所產(chǎn)生的熱量，該熱量如 果過多則可能損害器件工作。導(dǎo)熱區(qū)的存在可使得包括波長轉(zhuǎn)換區(qū)的器件 能夠在高功率級(例如生光區(qū)和/或發(fā)光器件所生成的光的總功率大于約 0.5 W)持續(xù)工作長達例如大于2000小時的工作壽命。
圖la圖示了祁^據(jù)一些實施例的包括生光區(qū)110、波長轉(zhuǎn)換區(qū)120和 與波長轉(zhuǎn)換區(qū)120的至少一部分相接觸的導(dǎo)熱區(qū)130的發(fā)光器件100a。 如下面進一步描述的那樣，生光區(qū)可以是包括有源區(qū)(例如量子阱結(jié)構(gòu)) 的LED?？梢允箙^(qū)110工作以生成光101，光101進入波長轉(zhuǎn)換區(qū)120，
在波長轉(zhuǎn)換區(qū)120中，至少一部分光被轉(zhuǎn)換成具有與所生成的光101的波 長不同的一個或多個波長的光102。如圖所示，光IOI的一部分即光IOI， 可穿過波長轉(zhuǎn)換區(qū)而不被轉(zhuǎn)換成不同波長的光(即光102)。然而，應(yīng)當(dāng) 理解，在其它實施例中，基本上所有在區(qū)110中生成的光都在波長轉(zhuǎn)換區(qū) 中被轉(zhuǎn)換。在該說明性實施例中，發(fā)光器件的光發(fā)射包括光101，和光102 的組合。例如，如果光101，具有藍光的波長特性而光102具有黃光的波長 特性，則組合發(fā)射(即光IOI，和102 )可呈現(xiàn)白色。
圖lb圖示了發(fā)光器件100b,其與發(fā)光器件100a相似，但其導(dǎo)熱區(qū) 130與可在其外部的熱沉135熱接觸。
應(yīng)當(dāng)理解，并非所有的圖la和lb所示特征都需要存在于本發(fā)明的所 有實施例中，所示特征可以按別的方式定位在發(fā)光器件內(nèi)。亦可在其它實 施例中存在附加部件。附加實施例在其它圖中示出和/或在下面進一步描 述。
當(dāng)一特征(例如層、區(qū)、襯底、熱沉)被稱為在另一特征"上(on)"、 "上方(over)"或"上面(overlie)"時，該特征可能直接在該另一特征 上，或者亦可能存在中介特征(例如層)。 一特征"直接在"另一特征"上" 或與另一特征"相接觸"意味著不存在中介特征。還應(yīng)理解，當(dāng)一特征被 稱為在另一特征"上(on)"、"上方(over)"、"上面(overlie)"或與另 一特征"相接觸"時，該特征可能覆蓋該另一特征的一部分或全部。與另 一特征"相鄰"的一特征可能直接在該另一特征上、直接在該另一特征下 或直接緊接該另一特征。
生光區(qū)可以是LED或LED的一部分。例如，生光區(qū)110可以是LED 的有源區(qū)(例如半導(dǎo)體區(qū))，然而應(yīng)理解本發(fā)明不限于此。當(dāng)生光區(qū)是LED 的有源區(qū)時，應(yīng)理解LED可以是任何合適的發(fā)光二極管。 一般而言，LED 包括有源區(qū)，該有源區(qū)包含一種或多種半導(dǎo)體材料，包括III-V半導(dǎo)體(例 如砷化鎵、砷化鋁鎵、磷化鎵鋁、磷化鎵、磷化鎵砷、砷化銦鎵、砷化銦、 磷化銦、氮化鎵、氮化銦鎵、磷化銦鎵鋁、氮化鋁鎵以及它們的組合和合 金)、II-VI半導(dǎo)體(例如硒化鋅、硒化鎘、硒化鋅鎘、碲化鋅、硒化鋅碲、 硫化鋅、硒化鋅硫以及它們的組合和合金)和/或其它半導(dǎo)體。
還應(yīng)理解，生光區(qū)可以是包括激光器的其它類型發(fā)光器件或其部分。 還應(yīng)理解，生光區(qū)可以是包括一個以上LED的陣列或其部分。
圖lc圖示了一個代表性LED 110c。該LED包括可設(shè)置在基座(未示出)上的多層堆111。多層堆lll可包括在n摻雜層115和p摻雜層113 之間形成的有源區(qū)114。該多層堆還包括導(dǎo)電層112。 n側(cè)接觸墊116設(shè) 置在層115上，p側(cè)接觸墊117^L置在導(dǎo)電層112上。應(yīng)當(dāng)理解，該LED 不限于圖lc所示構(gòu)造，例如，可以將n摻雜側(cè)和p摻雜側(cè)互換以便形成 具有與接觸墊116相接觸的p摻雜區(qū)以及與接觸墊117相接觸的ii摻雜區(qū) 的LED。如下面進一步描述的那樣，可以向接觸墊施加電勢，這導(dǎo)致在 有源區(qū)114內(nèi)生成光并且至少一部分生成的光射穿發(fā)射面118。
圖ld圖示了另 一代表性LED 110d。 LED 110d與LED 110c在許多 方面相似，只是沒有電極U7。代替之，與層113的電接觸通過附著到導(dǎo) 電層112的導(dǎo)電基座(未圖示)經(jīng)由導(dǎo)電層112實現(xiàn)。應(yīng)當(dāng)理解，可以對 所提供的代表性LED結(jié)構(gòu)作出各種其它修改，且本發(fā)明不限于此。
在一些實施例中，LED的有源區(qū)包括被阻擋層圍繞的一個或多個量 子阱。量子阱結(jié)構(gòu)可由一個半導(dǎo)體材料層(例如在單個量子阱中)或一個 以上半導(dǎo)體材料層(例如在多個量子阱中)限定，半導(dǎo)體材料層具有與阻 擋層相比較小的帶隙。適用于量子阱結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體材料層包括InGaN、 AlGaN、 GaN和這些層的組合(例如交替的InGaN/GaN層，其中GaN 層充當(dāng)阻擋層)。
在一些實施例中，n摻雜層115包括摻珪GaN層(例如厚度約為300 nm)并且/或者p摻雜層113包括摻溪GaN層(例如厚度約為40 nm )。 導(dǎo)電層112可以是銀層(例如厚度約為100 nm )，其亦可充當(dāng)反射層(例 如該>^射層將有源區(qū)114所生成的任何向下傳播的光向上Jl射)。此外， 盡管未示出，其它層亦可包括在該LED中；例如，AlGaN層可以設(shè)置在有源區(qū)114和P摻雜層113之間。
應(yīng)當(dāng)理解，除了這里描述的組合物以外的組合物亦可適用于該LED 的層。
在一些實施例中，該LED的發(fā)射面118具有空間變化的介電功能， 其可改善該LED所生成的光的提取效率并且可實現(xiàn)下面進一步描述的高 功率級。例如，介電功能可根據(jù)圖案來空間變化，該圖案可以是周期性的 (例如具有簡單重復(fù)元胞或者具有復(fù)雜重復(fù)超元胞)、失諧周期性的或非
周期性的。非周期性圖案的例子包括準(zhǔn)晶體圖案，例如具有8重對稱性的 準(zhǔn)晶體圖案。非周期性圖案亦可包括具有所生成光的波長量級的均方根
(rms)粗糙度的隨機面粗糙度圖案。在某些實施例中，發(fā)射面被圖案化 有開口，其可形成光子晶格。在例如提交于2003年11月26日的標(biāo)題為
"Light Emitting Devices with Improved Extraction Efficiency"的美國專 利6,831,302 B2中描述了具有空間變化(例如光子晶格)的介電功能的合 適LED，該專利通過引用整體合并于此。
圖le圖示了具有空間變化的介電功能的代表性LED發(fā)射面118，。在 此例子中，介電功能的空間變化是該LED的發(fā)射面118，中開口的結(jié)果。 如圖le所示，發(fā)射面118，不是平坦的，而是包括開口 119，的經(jīng)修改三角 形圖案。 一般而言，可以為開口 119，的深度、開口 119，的直徑和/或最接 i^目鄰開口 119，之間的間距選擇各種值。該三角形開口圖案可以是失諧 的，使得該圖案中最接近相鄰開口的中心到中心距離值在(a - Aa)到(a + Aa)之間，這里"a，，是理想三角形圖案的晶格常數(shù)，"Aa"是具有長 度量綱的失諧參數(shù)，該失諧可發(fā)生在隨機方向上。在一些實施例中，為了 增強從該LED的光提取，失諧參數(shù)Aa —般是理想晶格常數(shù)a的至少約 1%(例如至少約2%、至少約3%、至少約4%、至少約5%)和/或理想 晶格常數(shù)a的至多約25%(例如至多約20%、至多約15%、至多約10% )。 在一些實施例中，最接近相鄰開口的間距在(a - Aa)到(a + Aa)之間 基本上隨機地變化，使得開口圖案U本上隨機失諧的。對于開口 119， 的經(jīng)修改三角形圖案而言，非零失諧M增強了該LED的提取效率。應(yīng) 當(dāng)理解，可以對LED的發(fā)射面作出許多其它修改，同時仍實現(xiàn)空間變化 的介電功能。
LED 110c (或110d)可按如下生成光。P側(cè)接觸墊117 (或?qū)щ妼?112 )可保持在相對于n側(cè)接觸墊116為正的電勢，這導(dǎo)致電流被注入LED 中。當(dāng)電流穿過有源區(qū)時，來自n摻雜層115的電子可以與來自p摻雜層 113的空穴在有源區(qū)中復(fù)合，這可導(dǎo)致有源區(qū)生成光。有源區(qū)可包含大量 點偶極子輻射源，這些點偶極子輻射源以形成有源區(qū)的材料所特有的波長鐠在有源區(qū)內(nèi)(例如各向同性地)發(fā)射光。對于InGaN/GaN量子阱而言， 生光區(qū)所生成光的波長譜可具有約445納米(nm)的峰值波長和約30 nm 的半高寬(FWHM),其被人眼感知為藍光。
在其它實施例中，生光區(qū)可生成具有對應(yīng)于如下光的峰值波長的光 紫外光(例如具有約370-390nm的峰值波長)、紫光(例如具有約390-430 nm的峰值波長)、藍光(例如具有約430-480 nm的峰值波長)、青光(例 如具有約480-500 nm的峰值波長)、綠光(例如具有約500-550 nm的峰值波長)、黃綠光(例如具有約550-575 nm的峰值波長)、黃光(例如具有約575-595 nm的峰值波長)、琥珀色光(例如具有約595-605 nm的峰值波長)、橙色光(例如具有約605-620 nm的峰值波長)、紅光(例如具有約620-700 nm的峰值波長)和/或紅外光(例如具有約700-1200 nm的峰值波長)。
如上面指出的那樣，在某些實施例中使區(qū)110生成高功率光可能是優(yōu)選的。因此，在其中生光區(qū)是LED的實施例中，LED所發(fā)射的光可具有高功率。例如，區(qū)110所生成的光可具有大于0.5 W、大于1 W、大于5 W 或大于10W的總功率。在一些情況下，所生成光具有小于100W的總功 率，但這不應(yīng)解釋為對本發(fā)明所有實施例的限制。期望功率部分依賴于應(yīng)用?？墒褂门鋫溆泄饧筊的積分球(例如Sphere Optics Lab Systems的 SLM12)來測量所生成光的總功率。
區(qū)11O所生成的光亦可具有高的總功率通量。如這里所4吏用的，術(shù)語 "總功率通量"指的是總功率除以發(fā)射面積。在一些實施例中，總功率通量大于0.03 W/mm2、大于0.05 W/mm2、大于0.1 W/mm2或大于0.2 W/mm2。
波長轉(zhuǎn)換區(qū)120是可包括一種或多種波長轉(zhuǎn)換材料的區(qū)，波長轉(zhuǎn)換材料可轉(zhuǎn)換被吸收光的波長。波長轉(zhuǎn)換材料可通過吸收具有第一波長的光并發(fā)射具有笫二波長(例如更長波長)的光來起作用。
在一些優(yōu)選實施例中，波長轉(zhuǎn)換區(qū)包含熒光材料。熒光材料可以以顆粒狀存在。顆?？缮⒉荚诘诙牧?例如密封劑或粘合劑，如環(huán)氧樹脂)中以形成復(fù)合結(jié)構(gòu)。
可使用胃合適的熒光材料。在一些實施例中，熒光材料可以是黃熒光材料(例如(Y，Gd)(Al，Ga)G:Ce3+，有時稱為"YAG"(釔鋁石榴石)熒 光體)、紅熒光材料(例如L202S:Eu3+ )、綠熒光材料(例如ZnS:Cu，Al，Mn ) 和/或藍熒光材料(例如(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO4)6C1:Eu2- )。
在一些實施例中，波長轉(zhuǎn)換區(qū)可包括納米點(亦稱為"量子點"或"半 導(dǎo)體納米晶體")。納米點可散布在第二材料(例如密封劑或粘合劑，如環(huán)氧樹脂，或絕緣體，如玻璃)中以形成復(fù)合結(jié)構(gòu)。例如，半導(dǎo)體納米點可 由IV族半導(dǎo)體(例如珪、鍺)、III-V半導(dǎo)體、II-VI半導(dǎo)體和它們的組合 形成，但本發(fā)明不限于此。
納米點可包括由合適材料形成的芯區(qū)和一個或多個殼層。納米點的光 發(fā)射波長可依賴于形成納米點的材料和/或納米點的直徑。這些因素可影 響納米點內(nèi)的載體(例如電子、空穴)的能級并因此確定吸收和/或發(fā)射 波長。例如，具有CdSe芯的直徑在約1.9 nm到約6.7 nm之間的納米點 可發(fā)射波長在約465 nm到640 nm之間的光；具有CdSe芯和ZnS殼的 直徑在約2.9 nm到約6.1 nm之間的納米點可發(fā)射波長在490 nm到620 nm之間的光；具有CdTe芯和CdS殼的直徑在約3.7 nm到約4.8 nm之 間的納米點可發(fā)射波長在620 nm到680 nm之間的光；具有PbS芯的直 徑在約2.3 nm到約2.9 nm之間的納米點可發(fā)射波長在850 nm到950 nm 之間的光；具有PbSe芯的直徑在約3.5 nm到約9 nm之間的納米點可發(fā) 射波長在1200 nm到2340 nm之間的光。
如下面進一步描述的那樣，波長轉(zhuǎn)換區(qū)可采取發(fā)光器件100a或100b 內(nèi)一個或多個表面(例如封裝窗的表面、LED的表面等)上的涂層的形 式。波長轉(zhuǎn)換區(qū)可具有包含不同波長轉(zhuǎn)換材料的多個層，其可堆疊設(shè)置。
盡管圖la和lb示出波長轉(zhuǎn)換區(qū)為設(shè)置在生光區(qū)上方并且與導(dǎo)熱區(qū)沿 著頂面接觸的層，但應(yīng)理解其它配置也是可能的。如下面進一步描述的那 樣，波長轉(zhuǎn)換區(qū)可以按幫助轉(zhuǎn)換生光區(qū)所發(fā)射光的部分或全部的任何方式 配置。
如上面指出的那樣，區(qū)110所生成光中的一部分或基本上全部可由波 長轉(zhuǎn)換區(qū)120轉(zhuǎn)換成不同波長的光。如果需要，未被波長轉(zhuǎn)換區(qū)120轉(zhuǎn)換 的來自區(qū)110的光的任何部分可以從發(fā)光器件100a或100b的發(fā)射中(例 如在光發(fā)射IOI，和102的路徑中使用濾光器)濾去，從而導(dǎo)致發(fā)射光僅具 有波長轉(zhuǎn)換區(qū)所生成的波長。在一些實施例中，濾光器可^Jt未轉(zhuǎn)換的光 使之返回經(jīng)過波長轉(zhuǎn)換區(qū)，使得其可被轉(zhuǎn)換。在另外的實施例中，可以在 波長轉(zhuǎn)換區(qū)下設(shè)置濾光器，其可允許來自LED的光通過而反射在波長轉(zhuǎn) 換區(qū)中生成的光。
在其它實施例中，可能期望將波長轉(zhuǎn)換區(qū)120所轉(zhuǎn)換的光與來自區(qū) 110的未轉(zhuǎn)換的;^目組合以便產(chǎn)生組合發(fā)射光鐠。在這樣的實施例中，不 必使用濾光器來濾去光波長。如下面描述的那樣，可使用此方法來生成白 光。在另外的實施例中，可使用抗反射涂層來增強從波長轉(zhuǎn)換區(qū)向外的發(fā) 射。
在一些實施例中，可能期望使發(fā)光器件發(fā)射基本上白色的光。在這樣 的實施例中，波長轉(zhuǎn)換區(qū)例如(Y，Gd)(Al，Ga)G:Ce"熒光體可發(fā)射黃光。當(dāng) 由生光區(qū)(例如GaNLED)所生成的藍光泵浦時，波長轉(zhuǎn)換區(qū)可被激活 并以中心在黃波長(例如約575-595 nm)的寬光鐠(例如各向同性地) 發(fā)射光。從發(fā)光器件100a或100b出現(xiàn)的總光鐠的觀察者看見來自波長轉(zhuǎn) 換區(qū)的黃寬發(fā)射光語和來自生光區(qū)(例如來自GaNLED)的藍窄發(fā)射光 鐠并通?；旌线@兩個光譜以感知出白色。
在其它實施例中，生光區(qū)IIO所生成的光可具有中心在紫外(或紫、 或藍)波長范圍的光鐠，且波長轉(zhuǎn)換區(qū)120可發(fā)射具有多種波長(包括紅、 綠和藍波長)的光。例如，波長轉(zhuǎn)換區(qū)可包含紅熒光材料(例如L202S: Eu3+)、綠熒光材料(例如ZnS:Cu，Al，Mn )和藍熒光材料(例如 (Sr，Ca，Ba,Mg)1()(P04)6Cl:Eu2+)。在其它例子中，波長轉(zhuǎn)換區(qū)可包括可發(fā) 射具有多種波長(包括紅、綠和藍波長)的光的納米點。從發(fā)光器件出現(xiàn) 的總光鐠的觀察者看見來自組合波長轉(zhuǎn)換區(qū)發(fā)射(包括紅色、綠色和藍色 發(fā)射)的發(fā)射光鐠并混合這些光鐠以感知出白光。
在一些實施例中，可能期望波長轉(zhuǎn)換區(qū)吸收區(qū)110所生成的具有如上
所述的高總功率值(以及功率通量和功率密度)的光。亦可能期望使波長 轉(zhuǎn)換區(qū)發(fā)射具有相同的高總功率值的光。波長轉(zhuǎn)換區(qū)可發(fā)射總功率大于
0.5 W、大于1W、大于5W或大于10 W的光。在一些情況下，波長轉(zhuǎn) 換區(qū)所發(fā)射的光的總功率小于100 W，然而這不應(yīng)解釋為對本發(fā)明所有實 施例的限制。期望功率部分依賴于應(yīng)用。
應(yīng)當(dāng)理解，從波長轉(zhuǎn)換區(qū)發(fā)出的光的總功率可以等于從該器件發(fā)出的 光的總功率。
還應(yīng)理解，由于波長轉(zhuǎn)換區(qū)內(nèi)的吸收，波長轉(zhuǎn)換區(qū)可發(fā)射與生光區(qū)所 生成的ibN比功率較低的光。例如，波長轉(zhuǎn)換區(qū)所發(fā)射光的功率可以是生 光區(qū)所生成光的功率的約50% (或50%到100%之間)。然而，在這些情 況下，波長轉(zhuǎn)換區(qū)(和器件)所發(fā)射的光仍可具有高功率。
應(yīng)當(dāng)理解，從波長轉(zhuǎn)換區(qū)向外的功率通量依賴于波長轉(zhuǎn)換區(qū)的發(fā)射面 積。這樣，由于波長轉(zhuǎn)換區(qū)的發(fā)射面積可大于生光區(qū)的發(fā)射面積，所以從 波長轉(zhuǎn)換區(qū)向外的功率通量可小于從生光區(qū)向外的功率通量。例如，生光 區(qū)的面積可以是約10 mm2，而波長轉(zhuǎn)換區(qū)的發(fā)射面積可以是約100 mm2。 在一些實施例中，波長轉(zhuǎn)換區(qū)發(fā)射的光的總功率通量可大于3 mW/mm2、 大于5mW/mm2、大于10 mW/mm2或大于20 mW/mm2。除了功率通量 以外，還可通過將從波長轉(zhuǎn)換區(qū)向外發(fā)射的光的總功率除以波長轉(zhuǎn)換區(qū)的 體積來確定從波長轉(zhuǎn)換區(qū)向外的發(fā)射的總功率密度。例如，根據(jù)100mm2 的發(fā)射面積和10 mm的厚度，波長轉(zhuǎn)換區(qū)可具有100mmS的體積。在一 些實施例中，波長轉(zhuǎn)換區(qū)的總功率密度可大于0.5 mW/mm3、大于1 mW/mm3 、大于5 mW/mm3或大于約10 mW/mm3 。
這樣高的功率可在波長轉(zhuǎn)換區(qū)中生成相當(dāng)多的熱量，這可能妨礙發(fā)光 器件的正常工作。例如，這樣的功率級可導(dǎo)致器件過早失效、圍繞波長轉(zhuǎn) 換材料(例如熒光體顆粒、納米點)的基材褪色、發(fā)射光鐠波長偏移、波 長轉(zhuǎn)換材料的轉(zhuǎn)換效率降級和/或城失效如分層。
導(dǎo)熱區(qū)130可幫助從波長轉(zhuǎn)換區(qū)提取熱量，這可以實現(xiàn)在所生成光這樣高的功率和/或高的亮度下工作。
導(dǎo)熱區(qū)130可包括將熱量傳導(dǎo)出波長轉(zhuǎn)換區(qū)的一種或多種結(jié)構(gòu)(其可 包括空隙)。導(dǎo)熱區(qū)通常與波長轉(zhuǎn)換區(qū)直接接觸，以使得能夠提取熱量并 將熱量傳導(dǎo)出波長轉(zhuǎn)換區(qū)。在一些實施例中，導(dǎo)熱區(qū)僅有一部分與波長轉(zhuǎn) 換區(qū)相接觸。在其它實施例中，導(dǎo)熱區(qū)的基本上全部面積與波長轉(zhuǎn)換區(qū)相 接觸。例如，導(dǎo)熱區(qū)可被波長轉(zhuǎn)換區(qū)圍繞。導(dǎo)熱區(qū)可包括單個材料層、多 個材料層或一層的一部分。
在一些實施例中，導(dǎo)熱區(qū)130可包括可使流體(例如氣體，如空氣， 和/或液體，如水)在其中流過以便幫助熱提取和/或傳導(dǎo)的通道。
導(dǎo)熱區(qū)可由與波長轉(zhuǎn)換區(qū)相比熱導(dǎo)率較大的一種或多種材料形成。在 一些實施例中，導(dǎo)熱區(qū)可由一種或多種金屬(例如^l艮、銅、鎢、鉬、鋁、 金、賴、鈀等)、金屬氧化物(例如氧化銦錫)、陶瓷(例如氮化鋁陶瓷) 和/或具有合適熱導(dǎo)率的其它材料形成。在一些實施例中，導(dǎo)熱區(qū)可包括 金剛石或納米管形式的碳。在其它實施例中，導(dǎo)熱區(qū)可包含兩種或更多種 不同材料的組合物，如銅鎢、銅鉬、鋁珪和/或碳化鋁硅。
在一些實施例中，導(dǎo)熱區(qū)可對波長轉(zhuǎn)換區(qū)所發(fā)射的光進行反射。在這 些實施例中，例如，導(dǎo)熱區(qū)可由包括如上所述金屬的合適金屬形成。導(dǎo)熱 區(qū)既可充當(dāng)幫助從波長轉(zhuǎn)換區(qū)提取熱量的區(qū)，也可充當(dāng)根據(jù)發(fā)光器件工作 需要而反射光的區(qū)。
在其它實施例中，導(dǎo)熱區(qū)對熒光體區(qū)120和/或發(fā)光器件100a或100b 所發(fā)射的光基本上透明。例如，導(dǎo)熱區(qū)可由氧化銦錫形成，氧化銦錫可對 波長大于約350 nm的光基本上透明(例如透射率大于約80% )。
在一些實施例中，導(dǎo)熱區(qū)可包括一薄層金屬(例如金)。在另一實施 例中，導(dǎo)熱區(qū)可形成合并到發(fā)光器件窗中的任何濾光器的部分或全部。在 又一實施例中，其上沉積了波長轉(zhuǎn)換區(qū)的透明基質(zhì)襯底(例如藍寶石或金 剛石襯底)可充當(dāng)導(dǎo)熱區(qū)。導(dǎo)熱區(qū)可將熱量從波長轉(zhuǎn)換區(qū)傳導(dǎo)到熱沉(例 如在發(fā)光器件外部和/或內(nèi)部)。
盡管圖la和lb示出導(dǎo)熱區(qū)130在波長轉(zhuǎn)換區(qū)120的頂面上，但應(yīng)理 解其它配置也是可能的。如下面進一步描述的那樣，導(dǎo)熱區(qū)可與波長轉(zhuǎn)換 區(qū)的頂面相接觸或與波長轉(zhuǎn)換區(qū)的側(cè)壁相接觸；導(dǎo)熱區(qū)可"波長轉(zhuǎn)換區(qū) 中并且/或者可與波長轉(zhuǎn)換區(qū)以任何其它方式相接觸，但本發(fā)明不限于此。 此外，導(dǎo)熱區(qū)可用于多種目的。例如，導(dǎo)熱區(qū)可包括發(fā)光器件的封絮_框的 全部或一部分。
在一些實施例中，導(dǎo)熱區(qū)本身亦可充當(dāng)熱沉。在這樣的實施例中，導(dǎo) 熱區(qū)的熱質(zhì)量大到足以使熱量能在熱沉內(nèi)被耗散。
如圖lb所示，導(dǎo)熱區(qū)可連接到熱沉。應(yīng)當(dāng)理解，任何在這里描述的 其它實施例都可包括連接到導(dǎo)熱區(qū)的熱沉。
熱沉可以按幫助從導(dǎo)熱區(qū)130提取熱量的任何合適配置來與發(fā)光器 件100b相組合。例如，熱沉可連接到發(fā)光器件100b的背面，且導(dǎo)熱區(qū) 130可包括一個或多個暴露于發(fā)光器件背面的表面。可替選地，或除了發(fā) 光器件外部的熱沉以外，還可以將熱沉合并在發(fā)光器件內(nèi)，但本發(fā)明不限 于此。
熱沉可由一種或多種金屬(例如銀、銅、鎢、鉬、鋁、金、鉑、鈀等)、 陶瓷和/或具有合適熱導(dǎo)率和熱容量的其它材料形成。在一些實施例中， 熱沉可包括氮化鋁陶瓷和/或碳。在其它實施例中，熱沉可包含兩種或更 多種不同材料的組合物，如銅鵠、銅鉬、鋁珪和/或>^化鋁硅。
熱沉可包括無源和/或有源熱交換機構(gòu)，但本發(fā)明不限于此。無源熱 沉可包括由一種或多種材料形成的結(jié)構(gòu)，所述材料由于結(jié)構(gòu)的溫度差異而 傳導(dǎo)熱量。無源熱沉亦可包括突起(例如片、梳、刺突等)，其可增大與 周圍空氣的表面接觸面積并因此增大與空氣熱交換的速率。例如，無源熱 沉可包括銅棒芯，其提供可將熱能傳導(dǎo)到周圍的從該銅棒向外輻射的鋁片 的導(dǎo)熱材料。在又一實施例中，無源熱沉亦可包括可使流體(例如液體和 /或氣體)在其中流過以便幫助通過流體內(nèi)的對流提取熱量的通道。
有源熱沉可包括一種或多種可進一步幫助提取熱量的合適裝置。這樣
的有源熱沉可包括機械的、電的、化學(xué)的和/或幫助熱交換的任何其它合 適裝置。在一個實施例中，有源熱沉可包括用來循環(huán)空氣并因此冷卻熱沉 的風(fēng)扇。在另一實施例中，可使用泵在熱沉中的通道內(nèi)循環(huán)流體(例如液 體和/或氣體)。在另外的實施例中，熱沉可連接到可進一步幫助從熱沉提 取熱量的熱電冷卻器。在其它實施例中，熱沉可包括熱電冷卻器，或者可 僅由熱電冷卻器構(gòu)成。
應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的發(fā)光器件可以是任何發(fā)射光的器件，而決不受圖la和lb所示說明性發(fā)光器件的限制。在一個例子中，發(fā)光器件可以是包 括多個元件(例如LED (例如如圖lc和Id所示)、波長轉(zhuǎn)換區(qū)和導(dǎo)熱區(qū)) 的封裝LED。此外，發(fā)光器件可包括元件的任何配置，而不限于說明性 發(fā)光器件100a和100b的配置。而且，發(fā)光器件的元件無需在結(jié)構(gòu)上相連 接。例如，發(fā)光器件的一個或多個元件可以不在結(jié)構(gòu)上連接到其它元件(例 如，波長轉(zhuǎn)換區(qū)可以不在結(jié)構(gòu)上連接到生光區(qū))。
圖2圖示了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的發(fā)光器件200。發(fā)光器件200 包拾沒置在封裝襯底170上方的生光區(qū)110 (例如一個或多個LED )，其 可包括導(dǎo)電部分、電隔離部分和/或?qū)岵糠帧^(qū)110所生成的光可穿過 區(qū)140和窗150，并可隨后從器件200發(fā)出。區(qū)140可包括密封劑(例如 環(huán)氧樹脂)、氣體(例如空氣、氮氣)或真空。波長轉(zhuǎn)換區(qū)(未示出)可 在密封劑(當(dāng)區(qū)140包括密封劑時)和/或該窗中形成。該封裝的窗框160 可充當(dāng)與該窗和/或密封劑(當(dāng)區(qū)140包括密封劑時)中的波長轉(zhuǎn)換區(qū)的 至少一部分相接觸的導(dǎo)熱區(qū)。這樣，波長轉(zhuǎn)換區(qū)內(nèi)生成的熱量可經(jīng)由窗框 從該區(qū)傳導(dǎo)出。
在此實施例中，框160由合適的導(dǎo)熱材料制成。如圖所示，該框亦可 與封裝襯底170相接觸。在一些實施例中，該框亦可包括使流體(例如液 體和/或氣體)能夠流動的冷卻通道，所述冷卻通道可用來進一步幫助提 取和傳導(dǎo)熱量。在這樣的實施例中，泵機構(gòu)可合并到窗框中以幫助流體流 過該框中的通道。在一些實施例中，窗框充當(dāng)可從波長轉(zhuǎn)換區(qū)提取熱量的 導(dǎo)熱區(qū)。在其它實施例中，發(fā)光器件200和/或框160可與外部熱沉(未示出)熱接觸。
當(dāng)波長轉(zhuǎn)換區(qū)形成為該窗的一部分時，可使用包括薄層沉積、旋涂和 注入成型的各種技術(shù)向該窗施加波長轉(zhuǎn)換材料。例如，波長轉(zhuǎn)換材料可添 加到旋涂玻璃溶液并旋涂到窗頂和/或底面上，從而形成一個或多個波長 轉(zhuǎn)換層?？商孢x地或另外地， 一個或多個波長轉(zhuǎn)換層可夾在兩個或更多窗 層之間。另外地或可替選地，可以均勻遍布該窗或部分該窗地合并波長轉(zhuǎn) 換材料。例如，波長轉(zhuǎn)換材料(例如熒光體顆粒、納米點)可合并到形成 該窗的材料(例如玻璃)中。如下面詳細討論的那樣，該窗可包括多個層和/或結(jié)構(gòu)。
當(dāng)波長轉(zhuǎn)換區(qū)在區(qū)140的密封劑(對于區(qū)140包括密封劑的實施例而言)中形成時，波長轉(zhuǎn)換材料可^t在密封劑材料內(nèi)或者可層疊在密封劑材料上方。
在一些實施例中，該窗亦可包括導(dǎo)熱區(qū)。通過整合導(dǎo)熱材料和/或通過增大該窗的表面積，可在該窗中設(shè)計導(dǎo)熱和/或散熱機構(gòu)。在該框和該 窗都包括導(dǎo)熱區(qū)的實施例中，這些導(dǎo)熱區(qū)可以熱耦合。例如，該窗的導(dǎo)熱區(qū)能夠幫助將熱量輸送出該窗和該框，從而幫助冷卻該窗。
在一個實施例中，LED和包含熒光體的窗如圖2那樣布置。包含熒 光體的窗可具有與LED的發(fā)射區(qū)域相匹配的縱橫比。該縱橫比可設(shè)計成 與共同擁有的Luminus專利申請7>布號2005-0127375中描述的期望收集 光學(xué)裝置的或微顯示器(即16:9、 4:3)的縱橫比相匹配，該專利申請通 過引用合并于此并且基于在2004年6月18日提交的美國專利申請序列號 10/872,355。在一個實施例中，LED的至少一個邊的長度大于1 mm。在 另一實施例中，包含熒光體的窗與LED的發(fā)射區(qū)域尺寸相同。
圖3a-3e圖示了適用于本發(fā)明的發(fā)光器件的封裝窗的不同實施例。
圖3a圖示了發(fā)光器件的封裝窗150a的一個實施例，其中該窗包括導(dǎo)熱層。該窗包括襯底151 (例如玻璃)、波長轉(zhuǎn)換區(qū)120以及與波長轉(zhuǎn)換區(qū)熱接觸并充當(dāng)導(dǎo)熱區(qū)的導(dǎo)熱層155a。該導(dǎo)熱層亦可與發(fā)光器件(例如
發(fā)光器件200)的窗框(例如框160)熱接觸。在其它實施例中，多個導(dǎo) 熱層可夾在波長轉(zhuǎn)換層之間并JL/或者多個導(dǎo)熱層可堆疊設(shè)置。
導(dǎo)熱層通常對發(fā)光器件的期望發(fā)射波長透明，且可包含與波長轉(zhuǎn)換區(qū) 相比熱導(dǎo)率較大的合適材料。例如，導(dǎo)熱層可包括薄金屬膜(例如銀、金 等)、金屬氧化物膜(例如氧化銦錫)和/或金剛石涂層。
圖3b圖示了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光器件的封裝窗150b的一個實施例。 該窗包括波長轉(zhuǎn)換區(qū)120上的充當(dāng)導(dǎo)熱區(qū)的圖案化導(dǎo)熱層155b。該圖案 可以是可沿著該窗伸展并且可與發(fā)光器件(例如發(fā)光器件200 )的窗框(例 如框160)熱接觸的一維或二維柵格。
盡管圖3b示出圖案化層在波長轉(zhuǎn)換區(qū)120的表面上，但應(yīng)理解，圖 案化層可嵌入波長轉(zhuǎn)換層中、襯底中和/或波長轉(zhuǎn)換層與襯底的分界面處。
在一些實施例中，據(jù)i^為，與具有連續(xù)導(dǎo)熱層的窗相比，導(dǎo)熱層155b 的圖案化可改善窗150b的光透射。這樣的實施例可便利于使用較厚的導(dǎo) 熱層，這又可導(dǎo)致熱傳遞增強。
圖3c圖示了其中導(dǎo)熱區(qū)被嵌入波長轉(zhuǎn)換區(qū)內(nèi)的發(fā)光器件封裝窗150c 的一個實施例。在一些實施例中，導(dǎo)熱區(qū)可包括導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)155c如線、纖 維和/或管(例如碳納米管)。盡管圖3c示出結(jié)構(gòu)155c被嵌入波長轉(zhuǎn)換區(qū) 內(nèi)，但應(yīng)理解，所述結(jié)構(gòu)亦可位于波長轉(zhuǎn)換區(qū)上和/或波長轉(zhuǎn)換層與襯底 的分界面處。
圖3d圖示了其中導(dǎo)熱區(qū)包括配置成使流體(例如液體和/或氣體)流 過的通道的發(fā)光器件封裝窗150d的一個實施例。通道156可以在波長轉(zhuǎn) 換層(或窗襯底151)中形成。液體(例如水)和/或氣體(例如空氣)可 流過通道156,提供與周圍波長轉(zhuǎn)換區(qū)120的熱交換，并由此幫助冷卻波 長轉(zhuǎn)換區(qū)。
圖3e圖示了其中封裝窗上增大的表面積增強了熱量提取的發(fā)光器件 封裝窗150e的一個實施例。增大該窗的表面積可以使冷卻增強。如圖3e 所示，將一個或多個表面圖案化是一種增大表面積并由此增強從波長轉(zhuǎn)換
區(qū)的熱量提取的方法。不希望受理論的束綽，據(jù)認為，在一些實施例中， 該窗上的圖案化發(fā)射面亦可增強從封裝窗向外的光提取。
在任何以上實施例中，窗襯底和/或波長轉(zhuǎn)換區(qū)可包括導(dǎo)熱顆粒(例 如銀顆粒、金顆粒、氧化銦錫顆粒等)。在另一個例子中，窗襯底可包括 可對發(fā)光器件(例如金剛石、藍寶石等)的期望M射波長透明的導(dǎo)熱材 料層。
在一些實施例中，所述窗可包括可增大或最大化該窗對生光區(qū)所生成光的透射的抗反射涂層(ARC)。任選地，該窗可包括可保護發(fā)光器件中 的波長轉(zhuǎn)換區(qū)不受潮的環(huán)境保護層。
應(yīng)當(dāng)理解，在其它實施例中，抗>^射涂層可以不是該窗的一部分，而 可以另外地合并在發(fā)光器件中。
在某些實施例中，所述窗可包括一個或多個濾光器。例如，濾光器可 設(shè)置在波長轉(zhuǎn)換區(qū)下，這允許從生光區(qū)(例如LED)發(fā)出的光(例如UV、 藍)透射，但反射從波長轉(zhuǎn)換區(qū)發(fā)出的轉(zhuǎn)換光，以將期望發(fā)射引出發(fā)光器 件而非向內(nèi)引導(dǎo)期望發(fā)射。
在一些實施例中，濾光器可設(shè)置在波長轉(zhuǎn)換區(qū)上以使從波長轉(zhuǎn)換區(qū)發(fā) 出的轉(zhuǎn)換光透射，但反射未轉(zhuǎn)換的光使之回到波長轉(zhuǎn)換區(qū)中并因此增強光 轉(zhuǎn)換。例如，當(dāng)生光區(qū)生成紫外光時，這樣的濾光器可能^l:有利的。當(dāng)生 光區(qū)生成藍光而期望從發(fā)光器件發(fā)出白光時，部分濾光器(例如線柵偏振 濾光器)可增強波長轉(zhuǎn)換區(qū)光轉(zhuǎn)換但允許部分藍光透射。在偏振濾光器的 情況下，偏振光可能對于某些應(yīng)用(例如LCD、全息投影)是有用的。
應(yīng)當(dāng)理解，在其它實施例中，濾光器可以不是該窗的一部分，而可以 另外地合并在發(fā)光器件中。
應(yīng)當(dāng)理解，上述層(例如ARC、濾光器等)可由擁有導(dǎo)熱能力的材 料制成。這樣，在一些實施例中，層可用于多個功能(例如寬帶ARC可 充當(dāng)濾光器和ARC)。
應(yīng)當(dāng)理解，圖3a-3e的窗可具有其它配置。例如，盡管所述窗被圖示為平面的，但應(yīng)理解它們可具有任何非平面形狀(例如凹面形或凸面形)。
圖4a圖示了根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的發(fā)光器件400a。在此實施例 中，波長轉(zhuǎn)換區(qū)120與導(dǎo)熱區(qū)130組成的組件與生光區(qū)IIO物理分離。導(dǎo) 熱區(qū)130包含反射材料(例如銀、鋁、金、鉑)并因此亦可充當(dāng)反射面。 來自區(qū)110的光可進入波長轉(zhuǎn)換區(qū)并被熱沉130反射。在此過程中，來自 區(qū)110的光的一部分或全部被波長轉(zhuǎn)換區(qū)轉(zhuǎn)換。遠離導(dǎo)熱區(qū)傳播的轉(zhuǎn)換光 從波長轉(zhuǎn)換區(qū)130射出；而朝著導(dǎo)熱區(qū)傳播的轉(zhuǎn)換光^L^射然后也從波長 轉(zhuǎn)換區(qū)向外傳播。在此實施例中，光不透射過導(dǎo)熱區(qū)，因此可采用魯棒的 導(dǎo)熱區(qū)。
圖4b圖示了根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的發(fā)光器件400b。在此實施例 中，波長轉(zhuǎn)換區(qū)和導(dǎo)熱區(qū)可成形為使得發(fā)射光是準(zhǔn)直的和/或聚焦的。在 這種實施例中，波長轉(zhuǎn)換區(qū)120和反射性導(dǎo)熱區(qū)130是非平面的。例如， 如圖4b所示，波長轉(zhuǎn)換區(qū)與導(dǎo)熱區(qū)組成的組件具有拋物面形狀，但應(yīng)理 解可以使用任何其它合適形狀。生光區(qū)110可配置為生成投射到波長轉(zhuǎn)換 區(qū)上的光。 一部分光可被波長轉(zhuǎn)換區(qū)轉(zhuǎn)換，且朝著反射性導(dǎo)熱區(qū)傳播的轉(zhuǎn) 換光和任何未轉(zhuǎn)換的光都可被反射并被引出發(fā)光器件400b。
導(dǎo)熱區(qū)130的非平面反射面可用來對發(fā)射光進行準(zhǔn)直和/或聚焦.例 如，準(zhǔn)直和/或聚焦可通過使用拋物面反射面來增強。此外，生光區(qū)110 可位于拋物面反射面的焦點，因此發(fā)光器件發(fā)射的光可以是高度準(zhǔn)直的和 /或聚焦的。
在其它實施例中，收集光學(xué)裝置(未示出)可置于拋物面鏡的焦點附 近，且可幫助在發(fā)光器件發(fā)射之前光的聚焦和/或準(zhǔn)直。收集光學(xué)裝置可 包括可幫助準(zhǔn)直和/或聚焦的任何合適光學(xué)部件；例如，收集光學(xué)裝置可 包括任何合適透鏡或透鏡組。
圖5圖示了根據(jù)本發(fā)明的另 一實施例的發(fā)光器件500。在此實施例中， 反射面180被配置成將生光區(qū)110所生成的光朝著一個或多個波長轉(zhuǎn)換區(qū) 120反射。在一些實施例中，如圖5所示，生光區(qū)和波長轉(zhuǎn)換區(qū)可與可設(shè) 置在支撐件175上方的公共導(dǎo)熱區(qū)130相接觸。該支撐件可包括生長襯底、基座、封裝襯底和/或支撐導(dǎo)熱區(qū)130的任何其它合適結(jié)構(gòu)。該支撐件亦 可以是導(dǎo)熱的并且可以進一步布置成與熱沉(未示出)相接觸，從而使得 能夠?qū)^(qū)120和/或110中生成的熱量傳導(dǎo)到導(dǎo)熱區(qū)130，然后經(jīng)過支撐件 175傳導(dǎo)到熱沉中。
在其它實施例中，生光區(qū)和波長轉(zhuǎn)換區(qū)無需共享同一個導(dǎo)熱區(qū)，而是 可以與單獨的導(dǎo)熱區(qū)熱接觸。導(dǎo)熱區(qū)130可幫助從生光區(qū)和/或波長轉(zhuǎn)換 區(qū)拔^取熱量。此外，導(dǎo)熱區(qū)130亦可包括可對生光區(qū)所生成的和/或波長 轉(zhuǎn)換區(qū)所發(fā)射的光進行反射的反射面，
圖6圖示了根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的發(fā)光器件600。在該圖示實施 例中，光管125可包括可局限于光管內(nèi)特定區(qū)或者可貫穿光管的波長轉(zhuǎn)換 區(qū)。在另一實施例中，波長轉(zhuǎn)換區(qū)可沿著光管125的發(fā)射面設(shè)置；例如， 波長轉(zhuǎn)換層可位于光管的發(fā)射面上。生光區(qū)IIO可配置成生成傳播到光管 中的光。反射性導(dǎo)熱區(qū)130可與光管的一個或多個側(cè)壁部分或完全接觸。 另外，光管亦可包括4吏流體能夠流動的冷卻通道。
在發(fā)光器件600工作期間，區(qū)110所生成的光可在光管內(nèi)傳播并M 射性導(dǎo)熱區(qū)130>^射。來自區(qū)110的光亦可由位于光管內(nèi)或光管上的波長 轉(zhuǎn)換區(qū)轉(zhuǎn)換，從而發(fā)射轉(zhuǎn)換光。
在一個實施例中，反射性導(dǎo)熱區(qū)可完全圍繞光管的側(cè)壁并由此確保全 部光都在光管的側(cè)126發(fā)射。在這樣的配置中，區(qū)110所生成的光穿越光 管的整個長度，并因此可具有充足的機會被光管內(nèi)的波長轉(zhuǎn)換區(qū)轉(zhuǎn)換。光 管長度可定制成轉(zhuǎn)換生光區(qū)所發(fā)射光的期望部分，使得發(fā)光器件600所發(fā) 射的轉(zhuǎn)換光和未轉(zhuǎn)換光的組合擁有期望的波長鐠。
在其它實施例中，光管125可擁有一長度(例如大于約l cm、大于 約3cm、大于約5cm或大于約10cm)，使得無需使用導(dǎo)熱區(qū)，光管的表 面區(qū)域可通過與周圍空氣的接觸來提供相當(dāng)大的冷卻。在這樣的情況下， 反射面仍可存在于光管的一個或多個側(cè)面上，但該反射面必須是導(dǎo)熱區(qū)的 一部分。在其它實施例中，波長轉(zhuǎn)換區(qū)^L合并到具有任何其它形狀的物體 中。例如，波長轉(zhuǎn)換區(qū)可被合并在光漫射板或球內(nèi)和/或上。
圖7圖示了其中波長轉(zhuǎn)換區(qū)120的側(cè)壁傍靠一個或多個生光區(qū)110的 側(cè)壁而布置的發(fā)光器件700的另一實施例。在此說明性實施例中，生光區(qū) 110是包括有源區(qū)114的LED。在一些實施例中，絕緣層186可以使LED 的一個或多個側(cè)面絕緣。^^射層185在LED的頂面和外側(cè)壁上形成，而 LED的內(nèi)側(cè)壁面向波長轉(zhuǎn)換區(qū)。Jl射層可由導(dǎo)電材料形成，因此亦可充 當(dāng)LED頂面上的接觸墊；在這種情況下，絕緣層186確保了 LED側(cè)壁與 導(dǎo)電反射層185電絕緣。導(dǎo)熱區(qū)130可布置成與LED和波長轉(zhuǎn)換區(qū)熱接 觸，且導(dǎo)熱區(qū)可設(shè)置在支撐件175上方。此外，導(dǎo)熱區(qū)亦可包括可反射入 射光的反射面。
在LED工作期間，有源區(qū)114所生成的未直接射入波長轉(zhuǎn)換區(qū)120 的任何光可以由反射層185和/或?qū)釁^(qū)130的反射面反射入波長轉(zhuǎn)換區(qū)。 當(dāng)在波長轉(zhuǎn)換區(qū)內(nèi)時， 一部分或全部光可被波長轉(zhuǎn)換材料轉(zhuǎn)換，因此波長 轉(zhuǎn)換區(qū)的表面121發(fā)射的光可包括轉(zhuǎn)換光和未轉(zhuǎn)換光。波長轉(zhuǎn)換區(qū)和/或 LED所生成的熱量可被導(dǎo)熱區(qū)提取，從而幫助在高功率級工作。導(dǎo)熱區(qū) 又可與熱沉(未示出)熱接觸。另外地或可替選地，支撐件175亦可以是 導(dǎo)熱的，且可以布置成與熱沉(未示出)相接觸，從而使波長轉(zhuǎn)換區(qū)120 和/或LED 110中生成的熱量能夠傳導(dǎo)到導(dǎo)熱區(qū)130，然后經(jīng)過支撐件175 傳導(dǎo)到熱沉中。
圖8a-c圖示了發(fā)光器件700的各種實施例的頂視圖。在圖8a中，波 長轉(zhuǎn)換區(qū)120被生光區(qū)110圍繞。在圖8b中，生光區(qū)在波長轉(zhuǎn)換區(qū)的兩 個或更多側(cè)面上形成但不圍繞整個生光區(qū)。在圖8c中，多個波長轉(zhuǎn)換區(qū) 和生光區(qū)構(gòu)成波長轉(zhuǎn)換區(qū)和生光區(qū)的交替陣列。
圖9圖示了根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的發(fā)光器件卯0。在此實施例中， 帶有開口 191的腔由腔壁l卯形成，該腔可部分或完全由波長轉(zhuǎn)換區(qū)120 填充。 一個或多個生光區(qū)110 (例如LED)布置成向該腔中發(fā)射光。生光 區(qū)定位于腔壁內(nèi)、腔壁外部和/或嵌入腔壁內(nèi)。導(dǎo)熱區(qū)130圍繞該腔，使 得波長轉(zhuǎn)換區(qū)和生光區(qū)的至少一部分與導(dǎo)熱區(qū)熱接觸。在其它實施例中， 亦可用嵌入波長轉(zhuǎn)換區(qū)內(nèi)的導(dǎo)桿和/或?qū)Ч軓牟ㄩL轉(zhuǎn)換區(qū)提取和/或傳導(dǎo)熱
量。
在發(fā)光器件900工作期間，生光區(qū)110向波長轉(zhuǎn)換區(qū)120中發(fā)射光。 生成的光可被波長轉(zhuǎn)換區(qū)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換光可從腔壁190反射。腔壁可配置成 允許未轉(zhuǎn)換光透射，但^Jt轉(zhuǎn)換光(例如二向色壁)。光可經(jīng)由開口 191 從該腔射出.由于導(dǎo)熱區(qū)130圍繞該腔并且與生光區(qū)和波長轉(zhuǎn)換區(qū)熱接 觸，所以可實現(xiàn)高發(fā)射光功率和亮度下的熱管理和工作。另外地或可替選 地，導(dǎo)熱區(qū)包括用于流體流動的通道。在另外的實施例中，可以在波長轉(zhuǎn) 換區(qū)內(nèi)合并導(dǎo)熱材料(例如金屬棒、碳納米管)。
在另一實施例中，波長轉(zhuǎn)換區(qū)被設(shè)計成最小化對轉(zhuǎn)換光的再吸收。例
分層來實現(xiàn)。例如，多層波長轉(zhuǎn)換區(qū)可包括若干波長轉(zhuǎn)換層，每層都以不 同波長發(fā)射光。為了優(yōu)化多層結(jié)構(gòu)，從底部到頂部的層順序可選擇成4吏得 低層發(fā)射的光不被高層大量再吸收。在其它實施例中，可以在波長轉(zhuǎn)換區(qū) 中合并光通道。例如，不包含波長轉(zhuǎn)換材料的一個或多個光通道可形成為 從開口 191延伸到波長轉(zhuǎn)換區(qū)120中。光通道可以是空的，或者可以用具 有適合折射率的材料填充。
在一些實施例中，波長轉(zhuǎn)換區(qū)不填充于該腔中，而是位于該腔的開口 處。例如，波長轉(zhuǎn)換區(qū)可合并到位于該腔開口處的窗中。
在一些實施例中，該腔的側(cè)面M錐形的或圖案化的，以將光引出腔 開口。還應(yīng)理解，該腔可具有任何形狀，還可包括一個以上的開口，但本 發(fā)明不限于此。
圖10圖示了包括波長轉(zhuǎn)換區(qū)的多層堆LED 1010的一個實施例。在 一些實施例中，波長轉(zhuǎn)換區(qū)120可被合并于在支撐件175上方形成的反射 層112和有源區(qū)114之間。>11射層112亦可以是導(dǎo)電的，并因此可充當(dāng) LED的電觸點。此外，反射層112可充當(dāng)導(dǎo)熱區(qū)，并因此幫助從波長轉(zhuǎn) 換區(qū)提取熱量。另外，支撐件175亦可以是導(dǎo)熱的，且可布置成與熱沉(未 示出)相接觸，從而使波長轉(zhuǎn)換區(qū)120中生成的熱量能夠經(jīng)過反射層112、 然后經(jīng)過支撐件175傳導(dǎo)到熱沉中。
波長轉(zhuǎn)換區(qū)可被圖案化，以使得能夠經(jīng)過傳導(dǎo)區(qū)112，向LED多層堆注入電流(和傳導(dǎo)熱量).LED可另外地或可替選地包括在LED多層堆的摻雜層113和波長轉(zhuǎn)換區(qū)的分界面處或附近的電流擴布層(例如透明金 屬或金屬氧化物)。
在LED 1010工作期間，來自有源區(qū)的未轉(zhuǎn)換光可經(jīng)由發(fā)射面118逃逸出多層堆。另外，來自有源區(qū)的光亦可被波長轉(zhuǎn)換區(qū)吸收并轉(zhuǎn)換成另一波長的光。反射層112可幫助將轉(zhuǎn)換光引向發(fā)射面118，并且亦可充當(dāng)與波長轉(zhuǎn)換區(qū)和/或LED多層堆的剩余部分(經(jīng)由傳導(dǎo)區(qū)112，)熱接觸的導(dǎo)熱區(qū)。
圖11圖示了根據(jù)本發(fā)明的實施例的LED 1010的一個實施例。在此實施例中，波長轉(zhuǎn)換區(qū)被合并到LED多層堆的導(dǎo)電和/或?qū)釋又?。如圖11所示，波長轉(zhuǎn)換材料被合并到設(shè)置在摻雜層113和支撐件175之間的導(dǎo)電和/或?qū)釋?12中。層112可由其內(nèi)合并有波長轉(zhuǎn)換材料(例如熒 光體顆粒、納米點)的導(dǎo)電銀環(huán)氧樹脂形成，但應(yīng)理解，這只是內(nèi)含波長轉(zhuǎn)換區(qū)的導(dǎo)電和/或?qū)釋拥囊粋€例子，其它實施例也是可能的。
層112可用于多個功能，包括通過其內(nèi)存在的波長轉(zhuǎn)換材料轉(zhuǎn)換有源層114發(fā)射的光。此外，層112亦可充當(dāng)使電流能被注入LED的摻雜層113中的導(dǎo)電區(qū).此外，層112亦可充當(dāng)其內(nèi)波長轉(zhuǎn)換材料和/或LED多層堆的剩余部分的導(dǎo)熱區(qū)。
在本發(fā)明的一些實施例中，可通過將波長轉(zhuǎn)換材料與多孔材料(例如 基于泡沫的材料、多孔硅石、氣凝膠)相混合來將波長轉(zhuǎn)換材料合并到更大物體(例如板、三維物體)中.波長轉(zhuǎn)換材料可使用入射光(例如使用LED或激光器)遠程激發(fā)或者由嵌入式生光區(qū)(例如LED或激光器)內(nèi)部激發(fā)。當(dāng)在高亮度下工作時，可提供自冷卻的上述材料的多孔性質(zhì)可幫助提取熱量。與非多孔性材料相比，此冷卻過程是多孔材料和周圍空氣之 間相當(dāng)大的表面積的結(jié)果。在非多孔大面積波長轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的情況下，可采用與所述結(jié)構(gòu)熱接觸的熱沉來幫助在高的發(fā)射光功率和亮度下工作.
應(yīng)當(dāng)理解，以上實施例中描述的發(fā)光器件和結(jié)構(gòu)可使用任何合適處理技術(shù)的組合來制造。這樣的工藝可包括薄膜沉積技術(shù)，如化學(xué)汽相沉積， 用于沉積包括半導(dǎo)體、絕緣體和金屬的各種材料?？衫谜舭l(fā)和噴涂來沉 積金屬。可利用圖案化工藝如光刻術(shù)和納米壓印技術(shù)來形成圖案^^模?？?利用蝕刻工藝如干蝕刻(例如>^應(yīng)離子蝕刻)和濕蝕刻來4吏層圖案化。可 利用涂覆和旋涂來沉積密封劑和波長轉(zhuǎn)換區(qū)，如懸浮在次級材料(例如環(huán) 氧樹脂)中的波長轉(zhuǎn)換材料(例如熒光體顆粒、納米點)?？商孢x地或另 外地，亦可利用注入成型來形成波長轉(zhuǎn)換區(qū)?？衫镁赹工藝來轉(zhuǎn)移 結(jié)構(gòu)和器件。此外，可利用封裝工藝來封裝上述發(fā)光器件和結(jié)構(gòu)。
在工作期間，導(dǎo)熱區(qū)可將熱量傳導(dǎo)出波長轉(zhuǎn)換區(qū)(在一些情況下還有 生光區(qū))。這使發(fā)光器件能在高功率級工作。例如，發(fā)光器件可發(fā)射總功
率大于O.SW、大于1W、大于5W或大于10W的光。在一些情況下， 發(fā)光器件發(fā)射的光的總功率小于100 W,但這不應(yīng)解釋為對本發(fā)明所有實 施例的限制。期望功率部分依賴于應(yīng)用。部分歸因于導(dǎo)熱區(qū)將熱量傳導(dǎo)出 波長轉(zhuǎn)換區(qū)，可以在長的工作壽命內(nèi)維持這些高功率。如這里所使用的，
"工作壽命"指的是器件^射可維持于器件初始itiL射的總功率的至少
50%的時間長度。在一些實施例中，工作壽命可大于2000小時(例如大 于5000小時、大于10000小時和大于20000小時)。
由此描述了本發(fā)明的至少一個實施例的若干方面，應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域 的技術(shù)人員應(yīng)容易想到各種更改、修改和改進。意圖使這樣的更改、修改 和改進成為本公開的一部分并落入本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。因此，前面的 描述和附圖只是舉例來說的。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光器件，包括生光區(qū)，適于生成光；波長轉(zhuǎn)換區(qū)，能夠吸收所述生光區(qū)所生成的光并發(fā)射與所述生光區(qū)所生成的所述光相比波長不同的光；以及導(dǎo)熱區(qū)，與所述波長轉(zhuǎn)換區(qū)相接觸并且能夠傳導(dǎo)所述波長轉(zhuǎn)換區(qū)中生成的熱量，所述導(dǎo)熱區(qū)包含與所述波長轉(zhuǎn)換區(qū)相比熱導(dǎo)率較大的材料，其中所述發(fā)光器件適于發(fā)射總功率大于0.5W的光。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的器件，其中所述導(dǎo)熱區(qū)與熱沉相接觸。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的器件，其中所述熱沉在所逸義光器件外部。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l的器件，其中所述導(dǎo)熱區(qū)包括熱沉。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l的器件，還包括包含窗的封裝，所述窗包括所述 波長轉(zhuǎn)換區(qū)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的器件，其中所述封裝包括圍繞所述窗的一部分 的框，所述框包括所述導(dǎo)熱區(qū)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5的器件，其中所述窗包括所述導(dǎo)熱區(qū)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l的器件，其中所述導(dǎo)熱區(qū)包括與所述波長轉(zhuǎn)換區(qū) 相鄰的層。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l的器件，其中所述導(dǎo)熱區(qū)包括與所述波長轉(zhuǎn)換區(qū) 相鄰的層，所述層能相當(dāng)大程度地反射從所述波長轉(zhuǎn)換區(qū)發(fā)出的光。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l的器件，其中所述導(dǎo)熱區(qū)包括與所述波長轉(zhuǎn)換區(qū) 相鄰的圖案化區(qū)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l的器件，其中所述導(dǎo)熱區(qū)被嵌入所述波長轉(zhuǎn)換區(qū)內(nèi)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll的器件，其中所述導(dǎo)熱區(qū)包括嵌入所述波長轉(zhuǎn) 換區(qū)內(nèi)的細長結(jié)構(gòu)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求l的器件，還包括構(gòu)造和布置成允許具有至少一種 所選波長的光通過并反射具有至少 一種非所選波長的光的濾光器。
14. 根據(jù)權(quán)利要求l的器件，其中所述波長轉(zhuǎn)換區(qū)和所述生光區(qū)是第一結(jié)構(gòu)的部分。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1的器件，其中所述波長轉(zhuǎn)換區(qū)是第一結(jié)構(gòu)的一 部分，且所述生光區(qū)是與所述第一結(jié)構(gòu)物理分離的第二結(jié)構(gòu)的一部分。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15的器件，其中所述波長轉(zhuǎn)換區(qū)在反射區(qū)上形成。
17. 根據(jù)權(quán)利要求l的器件，還包括構(gòu)造和布置成將所述生光區(qū)所生 成的光引向所述波長轉(zhuǎn)換區(qū)的^J時區(qū)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17的器件，其中所述生光區(qū)在支撐件的第一部分 上方形成，且所述波長轉(zhuǎn)換區(qū)在所述支撐件的第二部分上方形成。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18的器件，其中所述導(dǎo)熱區(qū)包括在所述支撐件上 形成的層并且與所述生光區(qū)和所述波長轉(zhuǎn)換區(qū)相接觸。
20. 根據(jù)權(quán)利要求l的器件，還包括光管，其中所述光管包括所述波 長轉(zhuǎn)換區(qū)。
21. 根據(jù)權(quán)利要求l的器件，還包括光管，其中所述波長轉(zhuǎn)換區(qū)在所 述光管上形成。
22. 根據(jù)權(quán)利要求l的器件，其中所述波長轉(zhuǎn)換區(qū)的至少一側(cè)壁與所 述生光區(qū)相接觸。
23. 根據(jù)權(quán)利要求l的器件，其中所述生光區(qū)圍繞所述波長轉(zhuǎn)換區(qū)的 側(cè)壁。
24. 根據(jù)權(quán)利要求l的器件，其中所述器件還包括適于發(fā)射光的第二 生光區(qū)。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24的器件，其中所述生光區(qū)是第一 LED的一部分， 且所述第二生光區(qū)是第二LED的一部分。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25的器件，其中所述器件包括至少包含所述第一 LED和所述第二 LED的LED陣列，其中所述第一 LED和所述第二 LED 適于發(fā)射光，JU^所述第一 LED和所述笫二 LED中的每一種LED發(fā)出 的光的總功率都大于0.5 W。
27. 根據(jù)權(quán)利要求l的器件，其中所述生光區(qū)是第一LED的一部分， 且所述第一 LED適于發(fā)射總功率大于0.5 W的光。
28. 根據(jù)權(quán)利要求l的器件，還包括限定腔的結(jié)構(gòu)，其中所述波長轉(zhuǎn) 換區(qū)在所述腔中形成，且所述生光區(qū)適于向所述腔中發(fā)射光。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28的器件，其中所述生光區(qū)在限定所述腔的所述 結(jié)構(gòu)的壁上形成，且所述壁包括所述導(dǎo)熱區(qū)。
30. 根據(jù)權(quán)利要求l的器件，其中所述生光區(qū)包括半導(dǎo)體區(qū)。
31. 根據(jù)權(quán)利要求30的器件，其中所述半導(dǎo)體區(qū)包含III-V化合物。
32. 根據(jù)權(quán)利要求l的器件，其中所述生光區(qū)是LED。
33. 根據(jù)權(quán)利要求l的器件，其中所述波長轉(zhuǎn)換區(qū)包括^t在第二材 料中的熒光材料顆粒。
34. 根據(jù)權(quán)利要求l的器件，其中所述波長轉(zhuǎn)換區(qū)包括納米點。
35. 根據(jù)權(quán)利要求l的器件，其中所述波長轉(zhuǎn)換區(qū)所發(fā)射的光的總功 率通量大于3 mW/mm2。
36. 根據(jù)權(quán)利要求l的器件，其中所述波長轉(zhuǎn)換區(qū)所發(fā)射的光的總功 率密度大于1.5 mW/mm3，其中所述總功率密度是所述波長轉(zhuǎn)換區(qū)的單位 厚度的總功率通量。
37. 根據(jù)權(quán)利要求l的器件，其中所U光器件所發(fā)射的光的總功率 大于1W。
38. 根據(jù)權(quán)利要求l的器件，其中所^JL光器件所發(fā)射的光的總功率 大于5W。
39.
40. 根據(jù)權(quán)利要求l的器件，其中所述發(fā)光器件所發(fā)射的光的總功率 在(K5W到20W之間。
41. 根據(jù)權(quán)利要求l的器件，其中適于發(fā)射光的所述區(qū)包括具有空間 變4t的介電功能的發(fā)射面。
42. 根據(jù)權(quán)利要求41的器件，其中所述介電功能根據(jù)圖案來空間變化。
43. 根據(jù)權(quán)利要求42的器件，其中所述圖案是周期性的。
44. 根據(jù)權(quán)利要求43的器件，其中所述圖案是復(fù)雜周期性的。
45. 根據(jù)權(quán)利要求42的器件，其中所述圖案是非周期性的。
46. 根據(jù)權(quán)利要求42的器件，其中所述圖案是準(zhǔn)晶體圖案。
47. —種發(fā)光器件，包括 生光區(qū)，適于生成光；波長轉(zhuǎn)換區(qū)，能夠吸收所述生光區(qū)所生成的總功率大于0.5 W的光并發(fā)射與所述生光區(qū)所生成的所述i^目比波長不同的光；以及導(dǎo)熱區(qū)，與所述波長轉(zhuǎn)換區(qū)相接觸并且能夠傳導(dǎo)所述波長轉(zhuǎn)換區(qū)中生 成的熱量，所述導(dǎo)熱區(qū)包含與所述波長轉(zhuǎn)換區(qū)相比熱導(dǎo)率較大的材料。
48. 根據(jù)權(quán)利要求47的器件，其中所述導(dǎo)熱區(qū)與熱沉相接觸。
49. 根據(jù)權(quán)利要求47的器件，其中半導(dǎo)體區(qū)是LED的一部分。
50. 根據(jù)權(quán)利要求49的器件，其中所述LED所發(fā)射的光的總功率通 量大于0.03 W/mm2。
51. 根據(jù)權(quán)利要求47的器件，其中半導(dǎo)體區(qū)包括具有空間變化的介 電功能的發(fā)射面。
52. 根據(jù)權(quán)利要求47的器件，其中所述器件還包括適于發(fā)射光的第 二生光區(qū)。
53. 根據(jù)權(quán)利要求52的器件，其中所述生光區(qū)是第一 LED的一部分， 且所述第二生光區(qū)是第二LED的一部分。
54. 根據(jù)權(quán)利要求53的器件，其中所述器件包括至少包含所述第一 LED和所述第二 LED的LED陣列，其中所述第一 LED和所述第二 LED 適于發(fā)射光，所述第一 LED和所述第二 LED中的每一種LED發(fā)出的光 的總功率都大于0.5 W。
55. 根據(jù)權(quán)利要求47的器件，其中所述波長轉(zhuǎn)換區(qū)包括g在第二 材料中的熒光材料顆粒。
56. —種使發(fā)光器件工作的方法，包括在LED的生光區(qū)中生成總功率大于0.5 W的光；在波長轉(zhuǎn)換區(qū)中吸收所述生光區(qū)所生成的光并發(fā)射與所述生光區(qū)中 生成的ibf曰比波長不同的光；并且從所a光器件發(fā)出光，其中所述器件的工作壽命大于2000小時。
57. 根據(jù)權(quán)利要求56的方法，還包括在導(dǎo)熱區(qū)中傳導(dǎo)所述波長轉(zhuǎn)換 區(qū)中生成的熱量，所述導(dǎo)熱區(qū)包含與所述波長轉(zhuǎn)換區(qū)相比熱導(dǎo)率較大的材 料。
58. 根據(jù)權(quán)利要求56的方法，其中所述器件的工作壽命大于10000小時。
59. 根據(jù)權(quán)利要求52的方法，其中所述LED發(fā)射的總功率通量大于 0.03 W/m㎡。
60. —種形成發(fā)光器件的方法，所述方法包括 形成適于生成光的生光區(qū)；形成能夠吸收所述生光區(qū)所生成的光并發(fā)射與所述生光區(qū)所生成的 所述光相比波長不同的光的波長轉(zhuǎn)換區(qū)；并且形成與所述波長轉(zhuǎn)換區(qū)相接觸并且能夠傳導(dǎo)所述波長轉(zhuǎn)換區(qū)中生成 的熱量的導(dǎo)熱區(qū)，所述導(dǎo)熱區(qū)包含與所述波長轉(zhuǎn)換區(qū)相比熱導(dǎo)率較大的材 料，其中所述發(fā)光器件適于發(fā)射總功率大于0.5 W的光。
61. 根據(jù)權(quán)利要求60的方法，還包括提供可與所述導(dǎo)熱區(qū)連接的熱沉。
全文摘要
提供了一種發(fā)光器件。該器件可包括與波長轉(zhuǎn)換區(qū)(例如熒光體區(qū))相接觸的導(dǎo)熱區(qū)。導(dǎo)熱區(qū)可幫助提取波長轉(zhuǎn)換區(qū)中的光吸收所產(chǎn)生的熱量，該熱量如果過多則可能損害器件工作。導(dǎo)熱區(qū)的存在可使得包括波長轉(zhuǎn)換區(qū)的器件能夠在高功率級(例如生光區(qū)和/或發(fā)光器件所生成的光的總功率大于0.5W)持續(xù)工作長達例如大于2000小時的工作壽命。
文檔編號H01L21/00GK101346818SQ200680044750
公開日2009年1月14日 申請日期2006年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月29日
發(fā)明者埃萊夫泰里奧斯·利多里基斯, 小羅伯特·F·卡爾利切克, 約·A·韋內(nèi)齊亞, 邁克爾·林, 邁克爾·格里戈里·布朗, 阿列克謝·A·埃爾查克 申請人:發(fā)光裝置公司