以大角度发射光的半导体发光器件灯制造技术

本发明专利技术的实施例包括附接至底座的多个半导体发光二极管。多个透镜被布置在多个半导体发光二极管的上方。布置在靠近底座的边缘的半导体发光二极管上方的透镜是旋转非对称的，并且被成形为使得对于该透镜的一部分，以最大强度的一半的强度发射的光是以相对于半导体发光二极管的顶表面的法线至少70°的角度发射的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术的实施例包括附接至底座的多个半导体发光二极管。多个透镜被布置在多个半导体发光二极管的上方。布置在靠近底座的边缘的半导体发光二极管上方的透镜是旋转非对称的，并且被成形为使得对于该透镜的一部分，以最大强度的一半的强度发射的光是以相对于半导体发光二极管的顶表面的法线至少70°的角度发射的。【专利说明】以大角度发射光的半导体发光器件灯
本专利技术涉及具有被配置成以大角度发射光的至少一个透镜的多个半导体发光器件。
技术介绍
包括发光二极管(LED)、谐振腔发光二极管(RCLED)、例如表面发射激光器的垂直腔激光二极管(VCSEL)和边发射激光器的半导体发光器件是当前可获得的最有效的光源之一。在能够跨可见光谱操作的高亮度发光器件的制造中，当前感兴趣的材料系统包括IIIV族半导体，尤其是镓、铝、铟和氮的二元、三元和四元合金，其也被称作III氮化物材料。一般地，利用金属有机化学气相沉积(M0CVD)、分子束外延(MBE)或者其它外延技术在蓝宝石、碳化硅、II1-氮化物或者其它适当的衬底上外延生长具有不同成分和掺杂物浓度的半导体层的叠层来制造III氮化物发光器件。该叠层通常包括形成在衬底上方的掺杂有例如Si的一个或多个η型层、形成在一个或多个η型层上方的有源区中的一个或多个发光层和形成在有源区上方的掺杂有例如Mg的一个或多个P型层。在η型和P型区上形成电接触。图1图示了在US 7，461，948中更加详细地描述的器件，通过引用将其并入本文。该器件包括多个发光二极管(LED)管芯102、104和106，每个发光二极管管芯具有不同类型的二次光学元件(secondary optic)。因而,第一类型的透镜103被安装至LED管芯102,第二类型的透镜105被安装至LED管芯104，并且第三类型的透镜107被安装至LED 106。透镜103、105和107被配置成从它们相应的LED 102、104和106产生不同的光分布图案。LED102、104和106彼此靠近地安装在基座101上，但是以足够区分每个LED管芯的光学中心的距离分隔开。虽然图1中示出了三个LED 102，104和106，但是应当理解，可利用更少的(例如2个)LED,或者附加的(例如4个或者更多)LED。若需要，可利用多个基座。由不同类型的二次光学元件产生的不同光分布图案组合产生具有期望的照明图案的有效光源。例如，第一 LED可包括产生具有中心最大强度的光分布图案的透镜，而第二LED可利用这样的透镜，该透镜产生的光分布图案具有围绕第一 LED所产生的图案的最大强度的最大强度。
技术实现思路
本专利技术的目标是提供包括以大角度发射光的半导体发光二极管的灯。本专利技术的实施例包括附接至底座的多个半导体发光二极管。多个透镜布置在多个半导体发光二极管上方。布置在靠近底座的边缘的半导体发光二极管的上方的透镜是旋转非对称的，并且被成形为使得对于透镜的一部分，以最大强度的一半的强度发射的光是以相对于半导体发光二极管的顶表面的法线至少70°的角度发射的。根据本专利技术的实施例的方法包括在附接至底座的多个半导体发光二极管上方形成多个透镜。形成在第一半导体发光二极管上方的第一透镜具有不同于形成在第二半导体发光二极管上方的第二透镜的形状。第一半导体发光二极管定位成比第二半导体发光二极管更靠近于底座的边缘。第一透镜是旋转非对称的，并且被成形为使得对于第一透镜的一部分，以最大强度的一半的强度发射的光是以相对于第一半导体发光二极管的顶表面的法线至少70°的角度发射的。【专利附图】【附图说明】图1图示了具有产生不同光分布图案的二次光学元件的多个发光二极管。图2图示了来自包括LED的灯的大角度光发射。图3是包括附接至支座的半导体结构的发光器件的简化截面图。图4是附接至底座的图3的器件的阵列的平面图。图5A是形成在图4的阵列中间的器件上方的透镜的截面图。图5B和5C是可形成在图4的阵列边缘处的器件上方的透镜的两个示例的截面图。图6是根据本专利技术的实施例的灯的截面图。图7是根据本专利技术的实施例的替代性的灯的截面图。【具体实施方式】LED是传统白炽灯泡的有吸引力的、高效率的替代物。为了模仿传统白炽灯泡的辐射轮廓，LED灯必须以大角度发射光。例如，如图2中所示，为了满足能量之星称号的要求，LED灯10必须以相对于灯10的主轴线14的高达135°的角度12发射光。在商业上可获得的器件中，二次透镜16被放置在LED阵列(图2中未示出)的上方，以形成期望的大角度发射。这种二次透镜16增加了灯10的成本和复杂性，并且可能降低效率。在本专利技术的实施例中，产生大角度光的透镜形成在用于LED灯中的阵列边缘处的LED上方。虽然下面的示例涉及发射蓝色光或者UV光的II1-氮化物LED，但是在本专利技术的实施例中，可以使用除了 LED之外的半导体发光器件，例如激光二极管，以及由诸如其它II1-V材料、II1-磷化物、II1-砷化物、I1-VI材料、ZnO、或基于Si的材料的其它材料系统制成的半导体发光器件。图3为附接至支座的半导体发光器件(例如LED)的一部分的截面图。为了形成图3的发光器件15，如本领域中已知的那样，首先在生长衬底(图3中未示出)上生长半导体结构20。生长衬底可为任何适当的衬底，例如，蓝宝石、SiC, S1、GaN或者复合衬底。半导体结构20包括夹在η型区和P型区之间的发光或者有源区。η型区可首先被生长并且可包括具有不同成分和掺杂物浓度的多个层，所述多个层例如包括诸如缓冲层或者成核层的制备层，和/或被设计成便于移除生长衬底的层(其可为η型的或者没有刻意掺杂的)，以及针对发光区有效地发射光所期望的特定光学、材料或者电学特性而设计的η型或者甚至P型器件层。在η型区上方生长发光或者有源区。适当的发光区的示例包括单个厚的或薄的发光层，或者包括由阻挡层分隔开的多个薄的或厚的发光层的多量子阱发光区。然后，可在发光区上方生长P型区。与η型区类似，P型区可包括具有不同成分、厚度和掺杂物浓度的多个层，所述多个层包括未刻意掺杂的层或者η型层。在一些实施例中，器件中的所有半导体材料的总厚度小于10 Mm,并且在一些实施例中，小于6 Mm。金属P接触形成在P型区上。如果大部分光通过与P接触相对的表面被引导离开半导体结构，例如在倒装芯片器件中，则P接触可以是反射性的。通过利用标准光刻操作对半导体结构进行图案化并且蚀刻半导体结构以移除P型区的整个厚度的一部分和发光区的整个厚度的一部分从而形成显露出η型区的表面的台面(在该台面上形成金属η接触)，来形成倒装芯片器件。可以以任何适当的方式形成台面以及P和η接触。形成台面以及P和η接触对本领域技术人员而言是熟知的并且在图3中未示出。利用本领域中已知的绝缘层和金属的叠层可重新分布P和η接触以形成至少两个大的电垫片。电垫片中的一个电连接至半导体结构20的P型区，并且电垫片中的另一个电连接至半导体结构20的η型区。电垫片可以为任何适当的导电材料，所述导电材料包括例如铜、金和合金。电垫片通过可以填充有诸如电介质、空气或者其它环境气体的绝缘材料的间隙彼此电隔离。P接触和η接触、用来重新分布接触的金属/电介质叠层以及电垫片是本领域中熟知的，并且在图3中被图示为电连接结构22。半导体结构2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结构，包括：附接至底座的多个半导体发光二极管；和布置在所述多个半导体发光二极管上方的多个透镜，其中，布置在靠近所述底座的边缘的半导体发光二极管上方的透镜是旋转非对称的，并且被成形为使得对于该透镜的一部分，以最大强度的一半的强度发射的光是以相对于所述半导体发光二极管的顶表面的法线至少70°的角度发射的。

【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：SJA比尔休伊曾，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL