具有远程纳米结构磷光体的发光设备制造技术

本发明专利技术的实施例包括发光设备（LED10）、第一波长转换材料（13，在基质14中以形成层12）以及第二波长转换材料（形成层16）。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（13）与发光设备（10）隔开。

【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发光设备（LED10）、第一波长转换材料（13，在基质14中以形成层12）以及第二波长转换材料（形成层16）。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（13）与发光设备（10）隔开。【专利说明】具有远程纳米结构磷光体的发光设备
本专利技术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。
技术介绍
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（M0CVD)、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η型层、跨所述一 个或多个η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η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。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高效的波长转换的发光设备。 本专利技术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。 【专利附图】【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侦彳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。 在本专利技术的实施例中，诸如LED之类的波长转换半导体设备包括吸收泵浦光并且 发射转换光的纳米结构发光材料。纳米结构材料是诸如例如杆、锥、球、管之类的各种不同 的形状或者任何其他适当的形状的纳米尺寸的半导体颗粒，其在至少一个维度上是纳米长 度尺度。量子阱是在一个维度上的尺度为纳米长度的颗粒；量子线为在两个维度上的尺度 为纳米长度的颗粒，并且量子点为在所有3个维度上的尺度为纳米长度的颗粒。纳米结构 材料在一些实施例中可以具有至少6 X 105 cm 1的表面积-体积比，并且在一些实施例中 具有不超过1.5 X 107 cnT1的表面积-体积比。在一些实施例中，纳米结构材料的至少一 个维度短于纳米结构材料的电子波函数或者玻尔原子半径。这将诸如半导体带隙之类的体 积性质修改成现在随着纳米结构材料的相关维度的长度而变化的介观或者量子性质。在一 些实施例中，纳米结构材料可以是红色发射纳米结构磷光体或者发射不同颜色的光的纳米 结构磷光体。纳米结构磷光体在本文中可以称为"量子点"或者"Q点"。适当材料的实例包 括 CdSe、CdS、InP、InAs、CdTe、HgTe、ZnS、ZnSe、CuInS2、CuInSe2、Si、Ge 以及具有与可见光 的带隙接近的带隙任何半导体材料，即在一些实施例中具有不超过2. OeV的带隙的任何半 导体材料。在一些实施例中，纳米结构材料可以是掺杂有过渡金属离子和/或稀土金属离 子的发光纳米结构材料，也可以发射窄波长范围内的适当的红色光。这些材料在本文中可 以称为"掺杂点"或者"D点"。适当材料的实例包括上面列出的量子点材料中的任何材料， 包括掺杂剂、掺杂Cu的ZnSe、掺杂Μη的ZnSe、掺杂Cu的CdS以及掺杂Μη的CdS。 纳米结构材料颗粒在一些实施例中可以具有至少2nm的平均直径，在一些实施例 中具有不超过20nm的平均直径，在一些实施例中具有不超过50nm的平均直径，并且在一些 实施例中具有不超过l〇〇nm的平均直径。在一些实施例中，纳米结构材料的颗粒在一些实 施例中具有至少5%的尺寸分布并且在一些实施例中具有超过30%的尺寸分布。例如，颗粒 的直径在一些实施例中可以在平均直径的+/-5%之间变化，并且在一些实施例中可以在平 均直径的+/-30%之间变化。形成对照的是，常规粉末磷光体经常具有lMffl或者更多的颗粒 尺寸。大多数磷光体颗粒，例如大于99%的磷光体颗粒，具有大于20nm的直径。此外，在纳 米结构材料中，诸如吸收和发射波长之类的光学性质可以随着颗粒尺寸而变化。在粉末磷 光体中，相同材料的具有不同尺寸的两个颗粒典型地具有相同的吸收和发射波长。 诸如量子点之类的纳米结构材料颗粒典型地附接到促进处理的配体(例如，在没 有该配体的情况下，所述颗粒可能彼此融合以形成大质量)。配体可以是任何适当的材料。 适当配体的实例包括羧酸和基于磷化氢功能化烷烃的分子，例如油酸或者三辛基膦。 在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结构，包括：发光设备；第一波长转换材料，其中第一波长转换材料包括纳米结构波长转换材料，该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；以及第二波长转换材料；其中第一波长转换材料与发光设备隔开。

【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：D贝拉，MM布特沃思，OB斯彻金，
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