用于增强性能的发光二极管结构制造技术

本发明专利技术涉及发光二极管（LED），以及相关的部件、工艺、系统和方法。在某些实施方案中，描述了当用于光学系统中时提供改进的光效率和热效率的具有非矩形的输入孔（例如圆形的孔）的LED。在一些实施方案中，可对LED的发射表面和/或发射体输出孔成形（例如，成形为非矩形的形状），以使得实现增强的光效率和热效率。另外，在一些实施方案中，描述了为生产这种器件可使用的芯片设计和工艺。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及发光二极管（LED），以及相关的部件、工艺、系统和方法。在某些实施方案中，描述了当用于光学系统中时提供改进的光效率和热效率的具有非矩形的输入孔（例如圆形的孔）的LED。在一些实施方案中，可对LED的发射表面和/或发射体输出孔成形（例如，成形为非矩形的形状），以使得实现增强的光效率和热效率。另外，在一些实施方案中，描述了为生产这种器件可使用的芯片设计和工艺。【专利说明】用于增强性能的发光二极管结构相关申请本申请根据35U.S.C.§ 119(e)要求于2011年6月28日提交的美国临时专利申请序列第 61/502130 号，代理人案号 L0655.70117US00，专利技术名称为 “Light-Emitting DiodeArchitectures for Enhanced Performance”的优先权益,为了各种目的将其全部内容通过引用并入本申请中。
一般性地描述了发光二极管以及相关的部件、工艺、系统和方法。
技术介绍
与白炽光源和/或荧光源相比，发光二极管(LED)通常可以以更高效的方式来提供光。与LED关联的相对高的功率效率导致在各种照明应用中愿意使用LED来代替常规的光源。例如，在某些情况下，使用LED作为交通灯，以及使用LED来照亮手机的键盘和显示器。通常，LED由多层形成，并且这些层中的至少一些层是由不同的材料形成的。一般而言，选择用于层的材料和厚度确定了由LED所发射的光的波长。另外，可以对这些层的化学组成进行选择以尝试将注入电荷载流子隔离到某些区域(通常称为量子阱)中用于相对有效地转换成光能。一般地，在生长量子阱的结的一侧上的层掺杂有导致高的电子浓度的施主原子(这种层通常称为η型层)，而在相对侧上的层掺杂有导致相对高的空穴浓度的受主原子(这种层通常称为P型层)。制备LED的常用方法如下。以晶片的形式制备材料的层。通常，使用例如金属有机化学气相沉积(MOCVD)的外延沉积技术来形成层，其中将初始沉积的层形成在生长衬底上。然后，将所述层暴露于各种蚀刻和金属化技术以形成用于电流注入的接触部，随后将晶片切割成单独的LED芯片。通常，LED芯片是封装的。在使用期间，一般将电能注入到LED中，然后将电能转换成电磁辐射(光)，一些电磁辐射例如经由发射表面从LED中提取出来。
技术实现思路
一般性地描述了发光二极管以及相关的部件、工艺、系统和方法。在一方面，提供了一种发光器件。在某些实施方案中，发光器件包括包含光生成区域和顶表面的发光管芯(l ight-emitting die)，其中将该器件配置为在使用期间选择性地活化光生成区域的一部分以产生非矩形的有源发射区。在一些实施方案中，发光器件包括包含光生成区域和顶表面的发光管芯，以及位于发光管芯的顶表面之上以限定具有非矩形形状的周界的发射区的至少一个电接触部。在某些实施方案中，发光器件包括多个台面,每个台面均具有发射表面；以及由台面的发射表面限定的发射区，其中发射区包括非矩形的周界。在一方面，提供了一种光学系统。在某些实施方案中，光学系统包括:包含有发光管芯的发光器件，该发光管芯包含光生成区域和顶表面；位于发光器件的顶表面之上的基本上为非矩形的发射体输出孔(emitter output aperture),该发射体输出孔配置为使得由发光器件发射的光通过发射体输出孔传输；和布置为接收由光生成区域生成的光的输入孔，其中发射体输出孔的形状基本上对应于输入孔的形状。在一些实施方案中，光学系统包括:包含光生成区域和顶表面的多个发光管芯，发光管芯一起限定总发射区；位于发光管芯的顶表面之上的基本上为非矩形的发射体输出孔，该发射体输出孔配置为使得由发光管芯发射的光通过发射体输出孔传输；和布置为接收由光生成区域生成的光的输入孔。在某些这种实施方案中，发射体输出孔的形状基本上对应于输入孔的形状。本专利技术的优点、新颖特征和目的，将通过结合附图考虑时的本专利技术的以下详细描述变得明显，附图是示意性的并且无意于按比例绘制。当本说明书和通过引用并入的文献包含冲突和/或不一致的内容时，以本说明书为准。在附图中，在各个图中示出的每一相同或近乎相同的部件是用单一的数字表示。为清楚起见，并非每个部件都在每个附图中标出，本专利技术的每个实施方案的每个部件在不必示出之处也不是都显示，以使得本领域的普通技术人员能够理解本专利技术。【专利附图】【附图说明】图1A至图1D是发射表面和输入孔的几何形状的示例性示意图。图1E至图1H是根据一组实施方案的光学系统的透视示意图。图1I是示出了根据一些实施方案的发射表面形状和输入孔形状交叠的示意图。图2是LED的示例性截面示意图。图3A至图3C是根据一些实施方案的用于LED的电极布局的示意图。图4A至图4B是根据一组实施方案的台面的示意图。图5A至图5C是示出了根据一些实施方案的发光台面的各种配置的示意图。图至图5E是根据某些实施方案的包含有多个LED管芯的布置的示意图。图6A至图6C是根据一组实施方案的概述了各个电极配置的示意图。图7A至图7B是根据某些实施方案的临界照明系统的示例性示意图。图7C至图7D是根据一些实施方案的模拟临界照明系统的示意图。图7E至图7P是示出了根据某些实施方案的在模拟临界照明系统中的各个点处的光的强度和形状的示例性模拟图像。图8A至图8B是根据某些实施方案的科勒(kohler)照明系统的示例性示意图。图SC是根据一些实施方案的模拟科勒照明系统的示意图。图8D至图81是示出了根据某些实施方案的在模拟科勒照明系统中的各个点处的光的强度和形状的示例性的模拟图像。【具体实施方式】本专利技术涉及一种发光二极管(LED)，以及相关的部件、工艺、系统和方法。在某些实施方案中，描述了当用于光学系统中时提供改善的光效率和热效率的具有非矩形的输入孔(例如圆形的孔)的LED。在一些实施方案中，可使LED的发射表面和/或发射体输出孔成形(例如，非矩形的形状)，以实现增强的光效率和热效率。另外，在一些实施方案中，描述了为生产这种器件可使用的芯片设计和工艺。本领域的普通技术人员熟知集光率的概念。集光率一般是光学系统(例如，投影仪、聚光灯等)的性能，其表征从系统发射的光在面积和角度上是如何“扩散”的。光源或光学系统集光率可以以孔面积(A)和光发射所对的立体角(Ω )的乘积来计算。光学系统(或光学系统内的元件)不能减小光源的集光率。相反，在最好的情况下(在所生成的图像的集光率与光源的集光率匹配的情况下)光学系统可以保持集光率。许多光学照明系统基本上是具有圆形的输入孔的投影仪。例如，照明系统可以包括在光到达待照明的物体之前先通过圆形的孔将光投射的源。例如剧院聚光灯和建筑或娱乐遮光片投影仪(gobo projector)的这些光学照明系统中的一些可以从根本上受到光学系统集光率的限制。也就是说，光学系统集光率可以限制可由光学器件投影的光的窄光束的程度。如使其光不穿过物理“栅极”的探照灯，战术手电筒以及信号灯塔的均匀窄光束投影仪可受到系统集光率的限制。当光源的集光率与光学系统集光率匹配以及当每集光率的源流明(即，流明/A.Ω )最大时，这种系统一般提供最中心点的光学照度。一般地，包括功率LED的矩形光源未被优化为每集光率的流明以用于具有圆形的输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光器件，包括：包含光生成区域和顶表面的发光管芯，其中所述器件被配置为在使用期间选择性地活化所述光生成区域的一部分以产生非矩形的有源发射区。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：小唐纳德·L·麦克丹尼尔，迈克尔·林，迈克尔·格里戈里·布朗，斯科特·W·邓肯，安德烈·卡茨米尔斯基，保罗·帕纳乔内，
申请(专利权)人：发光装置公司，
类型：发明
国别省市：美国;US