饱和型磷光体固态发射器制造技术

揭示了一种高效高产率的发射器组件，它在各批之间呈现出有限的波长变化，并在工作中有一致的波长和发射特性。根据本发明专利技术发射器组件的一实施例，包括半导体发射器和变换材料。设置变换材料以基本上吸收全部从半导体发射器发射的光，并以一种或多种不同的光的波长谱重新发射光。还设置该变换材料，使得当所述重新发射的光从所述发射器组件发射时，没有过剩的变换材料阻挡所述重新发射的光，所述发射器组件以所述一种或多种波长谱从所述变换材料发光。半导体发射器较佳为发光二极管（ＬＥＤ）或激光二极管。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请要求享受Keller等人于2002年6月13日提交的序列号为60/388,327的临时申请的权利。
技术介绍
专利
本专利技术涉及固态发射器，具体地说，涉及发射光的波长由一种变换材料变换的发光二极管(LED)激光二极管。
技术介绍
发光二极管(LED)是一种把电能变换成光的固态器件，而且一般来说，它包括夹在两层相反掺杂的半导体层之间的一层半导体材料的有源层。当把偏压施加到掺杂层的两端时，空穴和电子就被注入到该有源层中，它们在有源层中重新接合以产生光。光从有源层和从LED的所有表面全向地发射。最近在LED中的进展(诸如基于III族氮化物的LED)已导致效率超越基于灯丝的光源的高效光源，提供对于输入功率来说相等或更大亮度的光。固态半导体激光二极管以与LED差不多相同的方法把电能变换成光。它们在结构上与LED类似，但在两个相对的表面上包括镜面，其中的一个是部分透射的。在边缘发射激光器的场合下，镜面在侧表面上；该镜面提供光的反馈，以产生受激的发射。这种受激发射提供高度准直/相干的光源。纵向腔体激光器像边缘发射激光器几乎一样地工作，但镜面在顶部和底部。它从其顶部提供类似的准直输出。某些类型的固态激光器在把电流变为光的方面能比LED更为有效。发射绿光的LED可用包括基于III族氮化物的材料系统的不同材料系统来制造，但是，该发射绿光的LED通常通常要遇到低产率，且被认为在一批批的产品中难以制造具有相同发射特性的产品。在一批产品中，LED在整个晶片上也能显示出大的波长变化，并随着诸如驱动电流和温度之类的工作条件能呈现强的波长和发射的变化。磷光体、聚合物和染料已被用来围绕LED，以把LED的光下变换为不同的波长，从而修改由LED发射的光。例如，单一发射蓝光的LED已用黄色的磷光体、聚合物或染料围绕，常用的磷光体为掺铈的钇铝石榴石(Ce:YAG)，。包围着的磷光体材料“下变换(downconvert)”某些LED光的波长，并将其作为不同的波长再发射，使得总的“LED组件”发射两个波长的光。在由黄色磷光体包围着的发蓝光的LED的场合下，某些蓝光在不被变换的情况下通过磷光体，而其余的光被下变换成黄色。在由LED组件发射的光的总色彩中，通过磷光体的蓝光起着主要的作用，它发射组合起来以提供白光的蓝光和黄光。在这些类型的LED组件中，难以用光源(LED)发射均匀光这样的方式来施加下变换的材料。因为变换材料层厚度方面的稍许波动也能改变发射光的颜色，所以重复性和大量生产也会产生问题。Hohn等人的第6,066,861号美国专利揭示了一种浇铸合成物，它围着LED并以稳定的散布包含变换材料，使得来自LED的光显得更均匀。在一实施例中，变换材料(发光物质)是粒子大小＜20μm且平均颗粒直径d50＜5μm的通用分子式A3B5X12:M的磷光体族。类似于具有包围蓝色LED的黄色变换材料的LED组件，设置浇铸合成物，使得LED光相当大的部分通过，而余下的LED光被下变换。这种典型的由黄色下变换材料包围的蓝色LED的另一个缺点在于，得到的白光可具有不能接受的色温和差的色彩重现(rendering)，使得这种LED不适于标准的室内照明。Soules等人的第6,252,254号美国专利揭示了一种用绿色和红色下变换磷光体来覆盖的蓝色LED(或激光二极管)。与由黄色下变换材料包围的蓝色LED类似，该绿/红色磷光体吸收某些蓝色LED的光，并再发射红色和绿色的光，使得LED和磷光体都发射组合成白光的光。Soules等人揭示了，该得到的白光具有改进的色温和改进的色彩重现。具有黄色下变换材料的典型蓝色LED的另一缺点在于，该材料会恶化，导致色调偏离和荧光材料变暗。Shimuzu等人的第5,998,925号美国专利揭示了一种LED，它通过提供一种发光元件(例如LED或激光二极管)以及一种能吸收由发光元件发射的部分光并发射与被吸收的光不同波长的光的磷光体来解决这个缺点。该发光元件包括基于氮化物的半导体，并且该磷光体包含特殊的深红色荧光材料。Shimuzu等人揭示了，该磷光体具有优良的抗光性，从而当在延长的时段上使用时，该荧光特性几乎不会退化。光的提取是常规LED另一个值得关注的问题，它通常具有折射率n约为3.5的有源层和掺杂层。然后把LED封装于折射率n约为1.5的环氧树脂中。应用斯耐尔(shell)定律指出，只有从与环氧树脂界面的法线成约0.443弧度角θ内的有源区发射的光才能从LED的顶部出射。对于较大的角度，全部内反射的光被陷在LED之内，使得只有部分的光(在某些例子中约为9.6％)才对发射光起作用。Vriens等人的第5,813,753号美国专利揭示了一种光的变换和提取得到增强的紫外/蓝色LED磷光体器件。该器件通过反射器和磷光体的合适定位来利用大部分的LED的边缘发射的光。该器件还通过在该器件上采用一个或多个电介质滤光器来影响由紫外/蓝色LED磷光体器件发射的可见光的角度发射和色彩。在一实施例中，把发光器件放于具有反射器的呈杯状的顶部，然后充以具有均质混合的磷光体的透明材料。该器件预先考虑到，并不是所有的光都将被磷光体吸收，而且包括放在该器件上的玻璃板，该玻璃板防止不被磷光体颗粒吸收的紫外/蓝光入射到空气中。在另一实施例中，在邻近玻璃板的地方添加长波通过滤光器(LPW)来将紫外/蓝光反射回磷光体，并透射由磷光体发射的可见光。所有在上面描述的LED组件都具有共同的特性。各个都依赖或预期，使来自LED(或激光两极管)的部分光，在不被吸收的情况下通过变换材料，且在大多数的情况下，该通过的光在由该组件发射的整个色彩中起着重要的作用。
技术实现思路
本专利技术设法提供易于制造的固态发光器组件，并提供高产率，而同时，在一批批的组件之间提供呈现有限波长变化的发光器组件，并在工作的时间中，呈现出一致的波长和发射特性。根据本专利技术的一个饱和型变换材料发光器组件的实施例包括半导体发射器和变换材料。该变换材料被配置成吸收几乎所有从半导体发射器发射的光，并重新发射一种或多种不同波长光谱的光。还把变换材料设置得使当其从发射器组件发射时，没有过剩的变换材料来阻挡该重新发射的光。发射器组件以一种或多种波长谱从变换材料发射光。根据本专利技术的另一个饱和型变换材料发射器组件的实施例包括一个或多个半导体发射器，其中的每个发射器响应偏压发射光。包括一金属杯，在该杯底面设置半导体发射器。多条导电通路被耦连到半导体发射器，用于把偏压施加到发使器，使得它们发光。设置变换材料，使得来自发射器的光通过该变换材料，而该变换材料吸收几乎全部来自发射器的光，并以一种或多种不同的光波长重新发射光。还设置该变换材料，使得当它从发射器组件发射时，基本上不阻挡重新发射的光。该发射器组件以一种或多种波长谱从变换材料发射光。在根据本专利技术的一个发射器组件的实施例中，半导体发射器包括发射紫外蓝光的LED发射器，具有的LED光通过绿色磷光体。磷光体被该光浸透，使得该组件发射在光谱中的绿色部分。该设置相对于常规基于氮化物的绿色LED提供了好几个优点。与绿色LED不一样，绿色磷光体的发射谱基本上由特定的材料固定，并因此不太会遇到波长变化。一般来说，磷光体还可具有在光谱上较宽的发射光谱，这种光谱在某些应用中可能是理想的。根据本专利技术的来自本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发射器组件，包括：　　　　半导体发射器；　　　　变换材料，被设置以基本吸收全部从所述半导体发射器发射的光，并以一种或多种不同的光的波长谱重新发射光，还设置所述变换材料，使得当所述重新发射的光从所述发射器组件发射时没有过剩的变换材料来阻挡该重新发射的光，所述发射器组件主要以所述一种或多种波长谱从所述变换材料发射光。

【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：B科勒，付艳坤，J斯如托，J艾贝森，J巴拉塞，
申请(专利权)人：美商克立股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]