半导体光源制造技术

在一个实施方式中，半导体光源(1)包括用于产生初级辐射(P)的半导体激光器(2)以及用于从初级辐射(P)中产生更长波长的可见的次级辐射(S)的转换元件(3)。转换元件(3)为了产生次级辐射(S)具有半导体层序列(30)，所述半导体层序列具有多个量子阱层(31)。量子阱层(31)优选三维成形，使得量子阱层(31)在横截面中观察具有折弯并且至少局部地倾斜于半导体层序列(30)的生长方向(G)取向。

Semiconductor light source

In one embodiment, the semiconductor light source (1) includes a semiconductor laser (2) for generating primary radiation (P) and a conversion element (3) for generating visible secondary radiation (S) with longer wavelength from primary radiation (P). The conversion element (3) has a semiconductor layer sequence (30) with multiple quantum well layers (31) in order to generate secondary radiation (S). The quantum well layer (31) prefers three-dimensional forming so that the quantum well layer (31) is observed to have a bending direction (G) orientation in the cross section and at least partially inclined to the growth direction (30) of the semiconductor layer sequence.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体光源
提出一种半导体光源。
技术实现思路
要实现的目的在于：提出一种半导体光源，所述半导体光源发射可有效地发射到特定的空间区域中的且能设定不同颜色的辐射。所述目的还通过具有权利要求1的特征的半导体光源来实现。优选的改进形式是从属权利要求的主题。根据至少一个实施方式，该半导体光源包括一个或多个用于产生初级辐射的半导体激光器。在此，能够使用多个结构相同的半导体激光器或者也能够使用多个不同的半导体激光器，尤其具有不同的发射光谱的半导体激光器。优选地，半导体光源包括恰好一个半导体激光器。根据至少一个实施方式，由至少一个半导体激光器在运行时产生的初级辐射为紫外辐射或可见光。例如，最大强度的波长在至少250nm或320nm或360nm或400nm或440nm处和/或在最高570nm或535nm或525nm或490nm或420nm处。尤其是，初级辐射的最大强度的波长在375nm或405nm或450nm处，公差分别为最高10nm。根据至少一个实施方式，半导体光源包括一个或多个转换元件。至少一个转换元件配置为用于从初级辐射中产生波长更长的可见的次级辐射。换言之，通过转换元件将初级辐射完全地或部分地转换成次级辐射。次级辐射通常从半导体光源中发射并且由用户察觉。根据至少一个实施方式，用于产生次级辐射的转换元件具有半导体层序列。半导体层序列包含一个或多个量子阱层。在至少一个量子阱层中吸收初级辐射并且经由载流子复合将其转换成次级辐射。换言之，量子阱层通过初级辐射激发以光致发光并进而光学泵浦。根据至少一个实施方式，量子阱层三维地成形。这可以表示：所述量子阱层或所述量子阱层中的至少一个或全部量子阱层，尤其在横截面中观察，具有一个或多个折弯。所述量子阱层或所述量子阱层中的至少一个，在横截面中观察，于是不构成为未被中断的直线。根据至少一个实施方式，所述量子阱层中的至少一个、一些或全部，在横截面中观察，局部地或完全地倾斜于转换元件的半导体层序列的生长方向伸展。换言之，所述量子阱层至少在特定区域中或也在整体中既不平行于也不垂直于生长方向取向。根据至少一个实施方式，所述量子阱层中的至少一个、一些或全部，在横截面中观察，局部地或完全地垂直于转换元件的半导体层序列的生长方向伸展。在此，相关的量子阱层能够限于基础区域并且构成为连贯的层或者仅处于半导体柱之内，或者也同时存在这两种情况。在至少一个实施方式中，半导体光源包括至少一个用于产生初级辐射的半导体激光器以及至少一个用于从初级辐射中产生波长更长的可见的次级辐射的转换元件。所述转换元件为了产生次级辐射具有半导体层序列，所述半导体层序列具有一个或多个量子阱层。量子阱层优选三维成形，使得量子阱层，在横截面中观察，具有折弯和/或至少局部地倾斜于半导体层序列的生长方向取向。在此处描述的半导体光源中，能够使用有效的、产生辐射的半导体激光器作为用于初级辐射的光源。通过使用可不同构成的量子阱层的方式，通过转换元件在用于产生初级辐射的特定的半导体激光器中能够设定发射波长范围。通过在转换元件中使用光致发光的量子阱层，能够实现高的转换效率，并且能够通过设计量子阱层有针对性设定次级辐射的期望的光谱特性。因此，能够实现尤其具有定向的放射特征的、高效的、彩色的和也可缩放其大小的半导体光源。与之相对，具有定向的放射特征的另外的可缩放的光源如竖直发射的半导体激光器、即沿平行于生长方向的方向发射的半导体激光器，具有仅小的效率。具有纳米结构化的和具有发光材料转换层的光源同样具有相对小的转换效率，并且在电接触时和在光耦合输出时随之产生困难。设有发光材料的发射白光的激光二极管在通常情况下需要耗费的光学装置，以便将出自发光材料的光聚焦并且有效地耦合输出。因此，这种替选的解决方案显现出低的器件效率和相对低的转换效率，以及具有如在电接触或光学方面更复杂的结构。根据至少一个实施方式，半导体光源的主放射方向以最高15°或10°或5°的公差平行于转换元件的半导体层序列的生长方向。转换元件的放射角范围具有最高90°或70°的半值宽度，使得与在朗伯辐射器中的情况相比，光放射通过转换元件更加定向地进行。在朗伯辐射器中，对于强度I与角度α相关地和关于最大强度Imax适用：I(α)＝Imaxcosα。在朗伯辐射器中，由此放射特征的半值宽度显著更大。根据至少一个实施方式，半导体激光器和转换元件彼此独立地外延生长。这就是说，半导体激光器和转换元件为两个彼此独立制造的器件，所述器件才拼合成半导体光源。根据至少一个实施方式，转换元件和半导体激光器不接触。这可以表示：在半导体激光器和转换元件之间存在具有另一材料的中间区域。中间区域例如是气体填充的或者抽真空的或者通过波导和透明体部如透明半导体材料跨接。根据至少一个实施方式，初级辐射在在运行中以最高15°或10°或5°或1°的公差垂直于生长方向射入到半导体层序列中。换言之，初级辐射的入射方向能够垂直于转换元件的主放射方向取向。如果例如半导体激光器在横截面中观察具有高斯射束轮廓，那么半导体激光器的放射方向涉及最大强度的方向。这相应地能够适用于初级辐射的另外的放射轮廓。根据至少一个实施方式，初级辐射由半导体激光器线性地或以椭圆的放射特征或椭圆的角度分布或也线性地发射。这能够表示：尤其在光学远场中观察，初级辐射的宽度与长度构成的纵横比至少为2或5或10或50。通过初级辐射的这种谱线轮廓能够实现转换元件的半导体层序列的均匀的照亮。根据至少一个实施方式，半导体激光器设置成，使得半导体激光器的生长方向垂直于半导体层序列的生长方向取向。在此，半导体激光器的生长方向优选平行于如下平面，所述平面通过半导体层序列限定。换言之，半导体激光器的生长方向垂直于半导体层序列的生长方向定向，并进而平行于半导体层序列的生长方向所垂直的平面定向。这尤其分别在公差为最高10°或5°或1°的情况下是适用的。此外，半导体激光器的生长方向优选垂直于半导体激光器的放射方向定向，所述放射方向又能够垂直于转换元件的半导体层序列的生长方向取向。根据至少一个实施方式，半导体激光器为所谓的脊形激光器，英文也称作为ridgelaser。在该情况下，半导体激光器包括至少一个脊部，所述脊部由半导体激光器的半导体层序列制造并且所述脊部用作为用于半导体激光器之内的初级辐射的波导。根据至少一个实施方式，初级辐射在运行中以最高10°或5°或1°的公差平行于转换元件的半导体层序列的生长方向射入到所述半导体层序列中。在该情况下，半导体激光器的放射方向能够平行于转换元件的主放射方向取向。如果从半导体光源中发射初级辐射和次级辐射，那么可行的是：初级辐射的方向在离开半导体激光器之后不改变或不显著地改变。根据至少一个实施方式，转换元件具有基础区域。基础区域优选为转换元件的半导体层序列的连续的、连贯的、无间隙的区域。尤其是，基础区域垂直于半导体层序列的生长方向延伸。可行的是：基础区域没有量子阱层。替选地，量子阱层能够处于基础区域中。根据至少一个实施方式，转换元件包括多个半导体柱。半导体柱优选在平行于半导体层序列的生长方向的方向上延伸远离基础区域。根据至少一个实施方式，半导体层序列、尤其基础区域作用为用于转换元件之内的初级辐射的波导。尤其是，半导体层序列和/或基础区域构成为在垂直于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体光源(1)，其具有：‑至少一个用于产生初级辐射(P)的半导体激光器(2)，和‑至少一个用于从所述初级辐射(P)中产生波长更长的可见的次级辐射(S)的转换元件(3)，其中‑所述转换元件(3)为了产生所述次级辐射(S)而具有半导体层序列(30)，所述半导体层序列具有一个或多个量子阱层(31)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.14 DE 102016104616.71.一种半导体光源(1)，其具有：-至少一个用于产生初级辐射(P)的半导体激光器(2)，和-至少一个用于从所述初级辐射(P)中产生波长更长的可见的次级辐射(S)的转换元件(3)，其中-所述转换元件(3)为了产生所述次级辐射(S)而具有半导体层序列(30)，所述半导体层序列具有一个或多个量子阱层(31)。2.根据上一项权利要求所述的半导体光源(1)，其中所述量子阱层(31)三维成形，使得所述量子阱层(31)在横截面中观察具有折弯并且至少局部地倾斜于所述半导体层序列(30)的生长方向(G)取向。3.根据上述权利要求中任一项所述的半导体光源(1)，所述半导体光源的主放射方向(M)以最高15°的公差平行于所述生长方向(G)取向，并且放射角度范围具有最高90°的半值宽度，使得与在朗伯辐射器中相比，光放射更加定向地进行，其中所述半导体激光器(2)和所述转换元件(3)彼此独立外延地生长并且不接触。4.根据上述权利要求中任一项所述的半导体光源(1)，其中所述初级辐射(P)在运行中以最高15°的公差垂直于所述生长方向(G)射入到所述半导体层序列(30)中。5.根据上述权利要求中任一项所述的半导体光源(1)，其中所述半导体激光器(2)线性地发射所述初级辐射(P)，其中所述半导体激光器(2)设置成，使得所述半导体激光器(2)的生长方向(H)垂直于所述半导体层序列(30)的生长方向(G)取向，并且其中所述初级辐射(P)自由放射地从所述半导体激光器(2)到达至所述半导体层序列(30)。6.根据权利要求1或2所述的半导体光源(1)，其中所述初级辐射(P)在运行中以最高15°的公差平行于所述生长方向(G)射入到所述半导体层序列(30)中，其中所述半导体层序列(30)借助所述初级辐射(P)被均匀地照明。7.根据上述权利要求中任一项所述的半导体光源(1)，其中所述转换元件(3)具有连贯的基础区域(33)和远离所述基础区域(33)延伸的半导体柱(34)，其中所述半导体柱(34)起到用于初级辐射(P)沿着平行...

【专利技术属性】
技术研发人员：贝恩哈德·施托耶茨，艾尔弗雷德·莱尔，克里斯托夫·艾克勒，安德烈亚斯·莱夫勒，
申请(专利权)人：欧司朗光电半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE