专利名称：饱和型磷光体固态发射器的制作方法
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。
背景技术：
发明领域本发明涉及固态发射器，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。
背景技术：
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)，[参阅Nichia Corp，白色LED，第NSPW300BS、NSPW312BS等部分；也可参阅Lowery的美国专利第5,959,316号，“磷光体LED器件的多层封装”]。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。
发明内容
本发明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。根据本发明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。
根据本发明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。
在根据本发明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。
根据本发明的来自LED通过饱和变换材料的光会由于磷光体的非单一变换效率和斯托克斯(Stokes)频移而受到损耗。但是，该损耗是可以接受的，因为根据本发明LED组件的较佳实施例包括高效率、高生产率的LED，诸如发射UV和蓝光的基于III族氮化物的LED，它补偿了该损耗，并产生了与常见LED相比较有更高发射效率的LED组件。
这种技术完全适于对固态照明的制造以及其多种灵活产品的开发。根据本发明LED组件的可能的应用情况包括，但并不限于，交通灯、显示器、特种照明设备、信号等。本发明还可用于与蓝光和红光发射器组合以生产发射白光的LED组件，这应适合于几乎任何需要高效率、高色彩重现固态照明的应用情况。这包括户内和户外的商业和住宅建筑的照明、汽车尾灯、显示器、闪光灯和一般的照明。这可节约累积的能量，并减少周围环境的影响。
本领域技术人员将从与附图结合在一起的以下所作的详细描述中明白，本发明的这些和其它另外的特性和优点。
附图简述
图1是根据本发明饱和型变换材料LED组件的一实施例的剖面图；
图2是示出根据本发明饱和型变换材料LED的输出亮度对峰发射波长的曲线图；图3是示出根据本发明饱和型变换材料LED的波长谱图；图4是示出根据本发明饱和型变换材料LED的输出损耗对工作小时的曲线图；图5是根据本发明饱和型变换材料LED组件的另一实施例的剖面图；图6是根据本发明饱和型变换材料半导体激光器组件的一实施例的剖面图；图7是根据本发明具有不同浓度变换材料层的饱和型变换材料发射器组件的一实施例的剖面图；以及图8是根据本发明具有均质浓度变换材料的饱和型变换材料发射器组件的一实施例的剖面图。
本发明的详细描述图1示出根据本发明饱和型变换材料LED组件10的一个实施例。它包括-LED12(虽然可使用一个以上的LED)，一般来说，它包括夹在两层相反掺杂层之间的有源层。该层具有标准的厚度，而当把偏压跨接到相反掺杂层上时，有源层就全向地发光。LED12的层可由许多不同的半导体材料体系统制成，而LED12可以发射许多不同颜色的光。较佳的是，LED12发射蓝光，并可由来自基于III族氮化物的材料系统的半导体材料制成，从而提供高效率的蓝光辐射。III族氮化物指的是那些在氮和元素周期表III族中通常是铝(Al)、镓(Ga)和铟(In)的元素之间形成的半导体化合物。该术语还指诸如AlGaN和AlInGaN之类的三元和第三化合物。
LED12还包括一衬底，在该衬底上堆叠形成LED的有源层和相反掺杂的层。该基底可由诸如兰宝石(Al2O3)、硅(Si)或碳化硅(SiC)之类的许多不同材料形成，而以SiC的4H多聚型为较佳的衬底。还可采用包括3C、6H和15R多聚型在内的其它SiC的多聚型。还可在衬底和其它LED层之间包括缓冲层以提供合适的晶体结构过渡。碳化硅具有比兰宝石更匹配于III族氮化物的晶体结构，并导致了较高质量的III族氮化物膜。碳化硅还具有非常高的热导率，使得III族氮化物器件在碳化硅上的总输出功率不会被衬底的热耗散所限制(这正是在蓝宝石上形成某些器件的情况)。碳化硅衬底的可利用性还提供了器件隔离以及寄生电容被降低的性能，这使得其有可能成为商品器件。SiC衬底可从Durham，North Carolina的Cree Research，Inc.获得，并且用于生产它们的方法在美国专利Nos.Re.34，861；4,946,547；和5,200,022以及科学文献中都有叙述。
采用已知的半导体制造工艺过程，诸如金属有机化学气相沉积(MOCVD)，在衬底上形成LED的有源层和相反掺杂的层。同样，用于III族氮化硅的外延生长技术已在科学文献和第5,210,051；5,393,993；5,523,589；和5,292,501号美国专利中报告过。
LED12还包括第一和第二接触点，设置其中的每一接触点与各自相反掺杂的层欧姆接触。加到接触点的偏压传导至相反掺杂的层，导致电子和空穴被注入到LED的有源区，在该区它们重新结合而使有源层发光。
为了机械稳定，也可把LED12安装在子座(submount)14上。子座14可包括用于控制电流量或加到LED12上的电源或者修改加到LED12上的电信号的电路。子座14还可包含使LED组件10能防止静电震动的部件和电路。把子座14装在“金属杯”18的水平底座16上，一般来说，后者具有第一和第二导电的通路20和22，用于把偏压跨接到LED的接触点，以使LED12发光。或者，可通过子座16和其电路把偏压全部或部分地加到LED(或其接触点)。金属杯18可具有反射从LED12发射的光的反射表面20，从而它对从该组件10发射的总的光线起作用。
把LED12、子座14和导电的通路20、22装入保护层24中，该保护层由诸如硅、树脂、或环氧树脂之类抗辐射且透明的材料制成，而以环氧树脂为较佳的材料。在制造组件10的过程中，把环氧树脂注入并填入杯18的底部，使得LED12、子座16和导电通路20和22被环氧树脂覆盖，然后固化该环氧树脂。
LED12还包括在透明材料24顶上的变换材料层26，而层26也与层24类似，由一种抗辐射且透明的材料制成，且还有分散在整个层中的变换材料28。材料28可以是一种或多种诸如磷光体、荧光染料或光致发光半导体之类的荧光或磷光材料。下面列出可用作变换材料28的磷光体，由随后激发的重新发射的色彩组成一个小组。
红色Y2O2S:Eu3+，Bi3+YVO4:Eu3+，Bi3+SrS:Eu2+SrY2S4:Eu2+CaLa2S4:Ce3+(Ca，Sr)S:Eu2+Y2O3:Eu3+，Bi3+Lu2O3:Eu3+(Sr2-xLax)(Ce1-xEux)O4Sr2Ce1-xEuxO4Sr2-xEuxCeO4Sr2CeO4SrTiO3:Pr3+，Ga3+橙色SrSiO3:Eu，Bi黄色/绿色YBO3:Ce3+，Tb3+BaMgAl10O17:Eu2+，Mn2+(Sr，Ca，Ba)(Al，Ga)2S4:Eu2+ZnS:Cu+，Al3+LaPO4:Ce，TbCa8Mg(SiO4)4Cl2:Eu2+，Mn2+((Gd，Y，Lu，Se，La，Sm)3(Al，Ga，In)5O12:Ce3+((Gd，Y)1-xSmx)3(Al1-yGay)5O12:Ce3+(Y1-p-q-rGdpCeqSmr)3(Al1-yGay)5O12Y3(Al1-sGas)5O12:Ce3+(Y，Ga，La)3Al5O12:Ce3+Gd3In5O12:Ce3+(Gd，Y)3Al5O12:Ce3+，Pr3+
Ba2(Mg，Zn)Si2O7:Eu2+(Y，Ca，Sr)3(Al，Ga，Si)5(O，S)12Gd0.46Sr0.31Al1.23OxF1.38:Eu2+0.06(Ba1-x-ySrxCay)SiO4:EuBa2SiO4:Eu2+蓝色ZnS:Ag，Al组合的黄色/红色Y3Al5O12:Ce3+，Pr3+白色SrS:Eu2+，Ce3+，K+从上面的列表可知，下面的磷光体，凭着具有在蓝色和/或UV发射光谱中的激发，提供理想的峰发射，具有有效的光变换和可接受的斯托克司频移，所以最适于用作在LED组件10中的变换材料红色Lu2O3:Eu3+(Sr2-xLax)(Ce1-xEux)O4Sr2Ce1-xEuxO4Sr2-xEuxCeO4SrTiO3:Pr3+，Ga3+黄色/绿色(Sr，Ca，Ba)(Al，Ga)2S4:Eu2+Ba2(Mg，Zn)Si2O7:Eu2+Gd0.46Sr0.31Al1.23OxF1.38:Eu2+0.06(Ba1-x-ySrxCay)SiO4:EuBa2SiO4:Eu2+在制造过程中，把变换材料层26注入到层24的顶上以填入大部分或全部的杯18中，并固化该变换材料层。材料28中的粒子吸收由UV LED12发射的光，并以一种或多种不同于被吸收波长的波长谱重新发射被吸收的光。变换材料28可包括多于一种类型的材料，其中的每一种材料以不同的波重新发射光，从而变换材料26重新发射多于一种波长的光。在整个变换材料层26中，变换材料28还可有不同的浓度。
由变换材料吸收和重新发射的LED光的量大致上与LED光通过的变换材料的量成正比。但是，如果LED光通过太多的变换材料28，则部分变换材料重新发射的光会被过剩的变换材料28阻挡而不能从LED组件10发射。这会降低组件10总的发光效率。通过改变变换材料28的浓度或改变层26的厚度或者这两者都改变，可改变LED光所通过的变换材料的量。
在LED组件10中，来自LED12的光通过充分数量的变换材料28，从而基本上所有的LED光都被吸收并以一个不同的光波长重新发射。同时，重新发射的光不会通过过量的变换材料28，使得重新发射的光不会被阻挡而不能从组件10发射。通过提供充分数量的变换材料28来提供无阻挡的全部变换，变换材料28处于“饱和”条件下。用于变换材料饱和的变换材料的量取决于LED12(或激光器)的尺寸和光通量。尺寸和光通量越大，所需变换材料28的量就越大。
在变换材料的饱和中，从组件10发射的光主要由变换材料28产生的光子组成。但是，在某些实施例中，为了略为改动最终组件辐射的色品度，让小部分LED光在没有吸收的情况下透射过变换材料28也是需要的。对于LED10来说，在不存在变换材料28的情况下，组件10的大多数实施例发射少于10％的主要辐射的发射功率；即，变换材料28吸收90％或更多来自LED12的光。
如上所描述的，LED12发射蓝光，而合适的变换材料是诸如SrGa2S4:Eu2+(Sr硫代镓酸盐(Thiogallate))或Gd0.46Sr0.31Al1.23OxF1.38:Eu+20.06之类的绿磷光体。Sr硫代镓酸盐具有从400到450mm范围的峰激发波长，并且被Sr硫代镓酸盐吸收并随后作为绿光重新发射的蓝光(或UV光)的百分比估计为74％+/-5％，这使得该磷光体成为在蓝光(或UV)范围内激发中较为有效的一种。采用与磷光体组合的高效蓝光发射器对在蓝光范围内的激发是有效的，由此得到一种有效发射绿光的饱和型变换材料LED组件。
图2-4示出性能研究的结果，这些结果由申请人根据本发明具有带饱和或接近饱和绿色变换材料的蓝色LED的LED组件10所完成的。图2示出了曲线图40，它画出根据本发明的四个不同LED组件在它们以纳米(nm)为单位的峰发射波长处的以流明(Lumen)为单位的发射性能，在每个组件中对LED跨越施加了350mA。采用绿色Sr硫代镓酸盐磷光体作为变换材料，该LED组件在其530nm左右的峰值波长处发射达到58流明的光，这是对典型发射绿光的LED性能的一个显著的改善。
图3示出曲线图50，它画出了以a.u为亮度的发射光谱对从来自LED组件的绿色Sr硫代镓酸盐磷光体重新发射的光的以nm为单位的波长的曲线图。各组件呈现出相似的具有一个峰值(以～530-550nm为中心的～70nm半最大值全宽度(FWHM))的光谱，这接近于通常适应光的人类眼睛响应曲线的峰值。这导致具有高效的绿光发射。申请人还在测试条件下维持各LED组件的工作，且各组件维持这种发射光谱而没有变化达168小时左右，从而说明了这种LED组件在时间上是稳定的。
图4示出曲线图60，它画出在测试条件下四个LED组件10中的三个在工作时间上的光输出损耗。曲线图60说明了，对各个组件来说，在时间上光输出损耗是最小的。这也说明了LED组件10在时间上是稳定的，而且该性能与标准发绿光的LED性能是一致的。
图5示出了根据本发明LED组件70的另一实施例，它具有与图1所示组件10许多类似的特性。它包括安装于子座74上的LED72，然后把子座74装到金属杯78的水平底座76上。提供第一和第二导体80和82以把偏压跨接到LED72上，虽然也可以用如上所述的其它方法来施加偏压。保护层84被包括在LED72、子座74和导电的通路80和82之上，而变换材料层86被包括在保护层84的顶部上且包含变换材料88。
LED72发射UV，并可由许多不同的材料系统制成，而以III族氮化物材料系统为较佳的材料系统。变换材料88可以是在上面列出的任何材料，但以诸如Sr硫代镓酸盐之类的绿色磷光体为较佳。使层86的厚度和Sr硫代镓酸盐的浓度使得变换材料88处于饱和，即，在无阻挡重新发射的绿光发射的过剩变换材料88的情况下，吸收所有的UV光。Sr硫代镓酸盐在吸收UV光和重新发射绿光方面是有效的，而采用该磷光体与高效UV LED72的组合导致一种有效发射绿光的饱和型变换材料LED组件70。
图6示出根据本发明激光二极管组件90的实施例，它具有与如上所述的组件10和70相似的特点，但取代作为光源的LED，组件90具有固体半导体激光二极管92。镜面94和96被包括在激光二极管92两个相对的表面上，其中镜面94是部分透射的。镜面94和96提供光反馈，以产生受激发射，它提供高度准直/相干的光源。可把激光二极管92安装在子座98上，然后将子座98安装到金属杯102的水平底座100上，它具有把偏压加到激光二极管92的导电通路104和106。激光二极管92、子座98和导电通路104和106被覆盖在保护层108中。变换层110被包括在保护层108上，并包括变换材料112，该材料可以是如上所述的任何一种变换材料。
发射不同色彩光的不同激光二极管可用于二极管92，且将变换材料112设置成，使得来自激光二极管92的光通过该变换材料，而LED组件90在变换材料112的饱和状态下工作。所有(或大部分)来自二极管92的光被变换材料112吸收，并作为不同波长的光重新发射，同时把被过剩变换材料112阻挡的重新发射的光的量减到最小。
为改善从组件90发射的光的均匀性，需要当光通过层108和110时，特别是在来自激光二极管92的准直/相干光的情况下，散射该光线。一种散射光的方法是通过采用随意折射光的散射粒子114。为有效地散射光，粒子114的直径应该是大约被散射光的波长的一半。在组件90中，散射粒子114被示于层110中，虽然它们可被包含于层108中或形成于配置在层110上的另外一层中。来自二极管92的光通过粒子114，且当它通过变换材料时被折射以混合和散布该光线。
所示的散射粒子114均匀地分布在整个层100中，但是它们也可以在整个层114中以不同的浓度分布，从而通过匹配通过层114的LED光的模式来最有效地散射该光线。较佳的散射粒子要基本上不吸收激光二极管的光，并基本上要有与该粒子所嵌入的材料(例如，环氧树脂)不同的折射率。散射粒子114应具有尽可能高的折射率。合适的散射粒子可由氧化钛(TiO2)制成，它具有高的折射率(n＝2.6到2.9)并对散射光是有效的。由于对散射“粒子”的主要要求是，它们要具有与其周围材料有不同的折射率，且它们具有特定的尺寸范围，其它诸如小孔洞或细孔的元件也可被用作“散射粒子”。
图7示出发射器组件120的另一实施例，它具有LED或激光二极管的半导体发射器122。与上面的组件10、70和90一样，组件120具有子座124、反射杯126、第一和第二导体128和130、保护层132以及变换材料层134。但是，在组件120中，保护层132包含的变换粒子136的浓度不同于层134中变换粒子138的浓度。粒子136也可以是与粒子138不同的类型，使得层132和134各自重新发射一种不同颜色的光。在两个实施例中，都设置组件120以在变换材料饱和的状态下工作。
图8示出根据本发明发射器组件150的另一实施例，它与图4中的组件120相同，但代替如图4所示的具有保护层132和变换材料层134，组件150中的杯152是用起到保护组件发射器158、子座160和导电通路162及164作用的单一变换层156来填充的，且该杯152含有分布在整层中的变换材料166。可均匀地分布或以不同的浓度来分布该变换材料。与上面一样，组件150在变换材料饱和的状态下工作，使得所有(或大部分)来自发射器158的光被吸收并重新发射，而基本没有变换材料166阻挡该重新发射的光。
虽然已参考其某些较佳的结构来详细地描述了本发明，但也可以有其它的形式。以上所描述的各LED组件的实施例可具有带不同特性的不同部件。上面的各LED组件可具有由不同材料系统制成的发射器，且各自可包括散射粒子。可采用上面所列出的那些材料之外的其它变换材料。所以，本发明的精神实质和范围不应局限于以上所述的本发明较佳形式。
权利要求
1.一种发射器组件，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。
2.根据权利要求1所述的发射器组件，其特征在于，所述半导体发射器由来自基于III族氮化物材料系统的半导体材料制成。
3.根据权利要求1所述的发射器组件，其特征在于，所述半导体发射器是发光二极管(LED)或激光二极管。
4.根据权利要求1所述的发射器组件，其特征在于，所述变换材料是来自由磷光体、荧光染料和光致发光半导体所构成组中的一种或多种材料。
5.根据权利要求1所述的发射器组件，其特征在于，所述变换材料具有在400到450nm范围内的峰激发波长。
6.根据权利要求1所述的发射器组件，其特征在于，所述半导体发射器发射蓝光，且所述变换材料是SrGa2S4:Eu2+或Gd0.46Sr0.31Al1.23OxF1.38:Eu+20.06，所述发射器组件从所述变换材料发射绿光。
7.根据权利要求1所述的发射器组件，其特征在于，所述半导体发射器发射紫外(UV)光，且所述变换材料是Sr:硫代镓酸盐(SrGa2S4:Eu)或(Gd0.46Sr0.31)Al1.23OxF1.38:Eu+20.06，所述发射器组件从所述变换材料发射绿光。
8.根据权利要求1所述的发射器组件，其特征在于，所述变换材料吸收至少90％从所述半导体发射器发射的光。
9.根据权利要求1所述的发射器组件，其特征在于，所述变换材料包括来自由Lu2O3:Eu3+、(Sr2-xLax)(Ce1-xEux)O4、Sr2Ce1-xEuxO4、Sr2-xEuxCeO4、SrTiO3:Pr3+、Ga3+、(Sr，Ca，Ba)(Al，Ga)2S4:Eu2+、Ba2(Mg，Zn)Si2O7Eu2+、Gd0.46Sr0.31Al1.23OxF1.38:Eu2+0.06、(Ba1-x-ySrxCay)SiO4:Eu和Ba2SiO4:Eu2+构成的群体中的一种材料。
10.一种饱和型变换材料发射器组件，包括一个或多个半导体发射器，每个发射器响应偏压发射光；金属杯，所述半导体发射器设置在所述杯的底座上，多个导电通路，耦连到所述半导体发射器，用于把偏压加到所述发射器；以及变换材料，设置其以使来自所述发射器的光通过所述变换材料，所述变换材料基本吸收全部来自所述发射器的光并以一种或多种不同光波长重新发射光，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，所述变换材料基本不阻挡该重新发射的光，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射光。
11.根据权利要求10所述的发射器组件，其特征在于，所述发射器是由来自基于III族氮化物的材料系统的半导体材料制成的发光二极管(LED)或激光二极管。
12.根据权利要求10所述的发射器组件，其特征在于，所述变换材料是来自由磷光体、荧光染料和光致发光半导体构成的群体中的一种或多种材料。
13.根据权利要求10所述的发射器组件，其特征在于，所述变换材料具有在400到450nm范围内的峰激发波长。
14.根据权利要求10所述的发射器组件，其特征在于，所述半导体发射器发射蓝光，且所述变换材料是Sr:硫代镓酸盐(SrGa2S4:Eu)或(Gd0.46Sr0.31)Al1.23OxF1.38:Eu+20.06，所述发射器组件从所述变换材料发射绿光。
15.根据权利要求10所述的发射器组件，其特征在于，所述半导体发光器发射紫外(UV)光，且所述变换材料是Sr:硫代镓酸盐(SrGa2S4:Eu)或(Gd0.46Sr0.31)Al1.23OxF1.38:Eu+20.06，所述发射器组件从所述变换材料发射绿光。
16.根据权利要求10所述的发射器组件，其特征在于，还包括子座，所述LED安装到所述子座上，而所述子座设置在所述LED和所述金属杯的底座之间。
17.根据权利要求10所述的发射器组件，其特征在于，还包括在所述金属杯中并覆盖所述LED和导电通路的保护材料薄层，所述保护材料的层是抗辐射且透明的。
18.根据权利要求17所述的发射器组件，其特征在于，还包括在所述保护层上的变换材料层，所述变换材料分布在整个所述变换材料层中。
19.根据权利要求18所述的发射器组件，其特征在于，所述保护层包含浓度不同于所述变换材料层中所述变换材料的变换材料。
20.根据权利要求10所述的发射器组件，其特征在于，还包括填充所述杯并覆盖所述发射器和导电通路的变换层，所述变换层由整体散布着变换材料的抗辐射保护且透明的材料制成。
21.根据权利要求10所述的发射器组件，其特征在于，所述变换材料吸收至少90％从所述半导体发射器发射的光。
22.根据权利要求10所述的发射器组件，其特征在于，还包括从所述半导体发射器分散光的散射粒子。
23.一种饱和型变换材料发射器组件，包括半导体发射器；变换材料，设置其以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。
24.根据权利要求23所述的发射器组件，其特征在于，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阻挡该重新发射的光。
25.根据权利要求23所述的发射器组件，其特征在于，所述半导体发射器是由来自基于III族氮化物的材料系统的半导体材料制成的发光二极管(LED)或激光二极管。
26.根据权利要求23所述的发射器组件，其特征在于，所述变换材料是一种或多种来自由磷光体、荧光染料和光致发光半导体构成的群体中的材料。
27.根据权利要求23所述的发射器组件，其特征在于，所述变换材料具有在400到450nm范围内的峰激发波长。
28.根据权利要求23所述的发射器组件，其特征在于，所述变换材料是Sr:硫代镓酸盐(SrGa2S4:Eu)或(Gd0.46Sr0.31)Al1.23OxF1.38:Eu+20.06，所述发射器组件从所述变换材料发射绿光。
29.根据权利要求23所述的发射器组件，其特征在于，所述变换材料包括来自由Lu2O3:Eu3+、(Sr2-xLax)(Ce1-xEux)O4、Sr2Ce1-xEuxO4、Sr2-xEuxCeO4、SrTiO3:Pr3+、Ga3+、(Sr，Ca，Ba)(Al，Ga)2S4:Eu2+、Ba2(Mg，Zn)Si2O7:Eu2+、Gd0.46Sr0.31Al1.23OxF1.38:Eu2+0.06、(Ba1-x-ySrxCay)SiO4:Eu和Ba2SiO4:Eu2+构成的群体中的一种材料。
全文摘要
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。
文档编号H01S5/022GK1675781SQ03818711
公开日2005年9月28日 申请日期2003年6月12日 优先权日2002年6月13日
发明者B·科勒, 付艳坤, J·斯如托, J·艾贝森, J·巴拉塞 申请人:美商克立股份有限公司