专利名称：具有可调节色温的白光电致发光器件的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及固态半导体光源及相关的器件、系统和方法。
背景技术：
已知各种各样的半导体器件及制造半导体器件的方法。这些器件中的一些被设计用于发光，如，可见光或近可见(例如，紫线或近红外)光。实例包括诸如发光二极管(LED) 或激光二极管之类的电致发光器件，其中向所述器件施加电驱动电流或类似的电信号，使得其发光。被设计用于发光的半导体器件的另一个实例是再发光型半导体构造(RSC)。与LED不同，RSC不需要来自外部电路的电驱动电流来发光。相反，RSC通过在 RSC的激活区域吸收第一波长X1的光来产生电子-空穴对。然后，这些电子和空穴在激活区域复合成势阱，以发射不同于第一波长X1的第二波长λ 2的光，并且根据势阱的数量及其设计特征可选择地仍发射其它波长λ3、λ 4等等的光。通常由连接至RSC的蓝、蓝紫或紫外发光LED提供第一波长λ工的初始辐射或“泵浦光”。示例性的RSC器件、构造RSC器件的方法及相关的器件和方法可见于例如美国专利7，402，831 (Miller等人)、美国专利申请公开 US 2007/0284565 (Leatherdale 等人)和 US 2007/0290190 (Haase 等人)、PCT 专利公开WO 2009/048704(Kelley等人)以及2008年6月26日提交的待审的美国专利申请 No. 61/075，918，“Semiconductor Light Converting Construction (半导体光转换构造)”(代理人案卷号No. 64395US002)，这些公开均以引用方式并入本文。当本文参照特定波长的光时，读者应该理解，参照的是其光谱的峰值波长处于特定波长的光。
图1示出组合RSC 108和LED 102的示例性器件100。LED在LED基板106上具有LED半导体层104(有时被称为外延层)的叠堆。半导体层104可以包括ρ型和η型结层、发光层(通常包含量子阱)、缓冲层和覆盖层。可以通过可选的粘合层116将层104附接至LED基板106。LED具有上表面112和下表面，并且上表面带纹理，从而与上表面平坦的情况相比，增加了从LED提取的光。如所示出的，可以在这些上表面和下表面上设置电极118和120。当通过这些电极将LED连接至合适的电源时，LED发射可对应于蓝光或紫外 (UV)光的第一波长λ工的光。这种LED光中的一些进入RSC 108并且在此处被吸收。RSC 108经由粘合层110被附接至LED的上表面112。RSC具有上表面122和下表面124，来自LED的泵浦光透过下表面124进入。RSC还包括量子阱结构114，设计量子阱结构114使得选择此结构的某些部分中的带隙以便吸收LED 102发出的泵浦光的至少一部分。通过吸收泵浦光所产生的电荷载体进入此结构具有更小带隙的其它部分，即量子阱层，在此处载体重新结合并产生更长波长的光。这是在图1中通过源自RSC 108内的并且从RSC射出以提供输出光的第二波长λ 2的重新发射光所描述的。图2示出包括RSC的示例性半导体层叠堆210。在磷化铟(InP)晶圆上使用分子束外延(MBE)生长此叠堆。首先在InP基板上通过MBE生长GaInAs缓冲层，以制备用于 II-VI生长的表面。然后，移动晶圆，使其穿过超高真空转移系统到达另一个MBE室以供用于RSC的II-VI外延层的生长。在图2中示出并在表1中总结了所述RSC生长的细节。表列出了与RSC相关的不同层的厚度、材料组分、带隙和层的描述。RSC包括8个CdZnSe量子阱230，每个CdZnSe量子阱均具有2. 15eV的跃迁能量。每个量子阱230被夹置在具有 2. 48eV的带隙能量的CdMgZnSe吸光层232之间，这些吸光层可以吸收由LED发出的蓝光。 RSC也包括各种窗口、缓冲和渐变层。
权利要求
1.一种固态发光器件，其包括第一发光元件，所述第一发光元件被构造为用于发射具有第一光谱分布的光，所述第一发光元件包括第一电致发光源，所述第一电致发光源发射第一泵浦光，以及第一光转换元件，所述第一光转换元件将所述第一泵浦光中的至少一些转换成第一重发射光分量，以及第二发光元件，所述第二发光元件被构造为用于发射具有第二光谱分布的光，所述第二发光元件包括第二电致发光源，所述第二电致发光源发射第二泵浦光，以及第二光转换元件，所述第二光转换元件将所述第二泵浦光中的至少一些转换成第二重发射光分量；其中所述第一光转换元件和所述第二光转换元件中的至少一者包括含有第一势阱的第一半导体叠堆；其中所述第一和第二发光元件被设置成使得由所述第一和第二发光元件发射的光组合，从而提供器件输出；并且其中所述第一和第二光谱分布能够分别用标准CIE (X，y)色度图上的线段上的第一和第二端点表示，所述线段表示由于所述第一发光元件发射的光和由所述第二发光元件发射的光的相对量不同而导致的可能的器件输出的范围，至少在3000K至5000K的色温范围内， 所述线段的至少一部分也接近普朗克轨迹。
2.根据权利要求1所述的器件，其中在3000K至5000K的色温范围内，在CIE(x，y)平面上，所述线段偏移所述普朗克轨迹的距离小于0. 04。
3.根据权利要求1所述的器件，其中在3000K至5000K的色温范围内，用所述线段表示的可能的器件输出保持至少60的显色指数。
4.根据权利要求3所述的器件，其中在3000K至5000K的色温范围内，用所述线段表示的可能的器件输出保持至少70的显色指数。
5.根据权利要求4所述的器件，其中在3000K至5000K的色温范围内，用所述线段表示的可能的器件输出保持至少80的显色指数。
6.根据权利要求1所述的器件，其中所述第一泵浦光具有第一峰值波长λlp，并且所述第二泵浦光具有第二峰值波长λ 2p，并且其中λ1ρ与λ 2ρ基本相同。
7.根据权利要求1所述的器件，其中所述第一和第二泵浦光均在350nm至500nm范围内呈现峰值波长。
8.根据权利要求1所述的器件，其中所述第一和第二电致发光源包括一体半导体元件的不同部分。
9.根据权利要求1所述的器件，其中所述第一和第二电致发光源包括不同的半导体元件。
10.根据权利要求1所述的器件，其中所述第一光转换元件包括荧光体，并且其中所述第二光转换元件包括含有所述第一势阱的第一半导体叠堆。
11.根据权利要求10所述的器件，其中所述荧光体发射黄光，并且所述第一半导体叠堆发射琥珀色的光。
12.根据权利要求11所述的器件，其中所述第二光谱分布基本由在500nm和600nm之间具有峰值发射的第一发射带和在600nm和700nm之间具有峰值发射的第二发射带构成。
13.根据权利要求12所述的器件，其中所述第一发射带具有不超过50nm的FWHM宽度， 并且所述第二发射带具有不超过50nm的FWHM光谱宽度。
14.根据权利要求13所述的器件，其中在3000K至5000K的色温范围内，用所述线段表示的可能的器件输出保持至少60的显色指数。
15.根据权利要求1所述的器件，其中所述第一光转换元件包括所述第一半导体叠堆， 并且所述第二光转换元件包括含有第二势阱的第二半导体叠堆。
16.根据权利要求15所述的器件，其中所述第一半导体叠堆包括第三势阱，并且所述第二半导体叠堆包括第四势阱，并且其中所述第一、第二、第三和第四势阱能够产生峰值波长彼此相差至少IOnm的重发射光。
17.根据权利要求16所述的器件，其中所述第一光谱分布的特征在于青色，并且所述第二光谱分布的特征在于琥珀色。
18.根据权利要求16所述的器件，其中所述第一光谱分布包括峰值发射在400nm和 500nm之间的第一发射带和峰值发射在500nm和600nm之间的第二发射带。
19.根据权利要求18所述的器件，其中所述第二光谱分布包括峰值发射在500nm和 600nm之间的第三发射带和峰值发射在600nm和700nm之间的第四发射带。
20.根据权利要求19所述的器件，其中所述第一、第二、第三和第四发射带每一个均具有不超过50nm的FWHM光谱宽度，并且其中在3000K至5000K的色温范围内，用所述线段表示的可能的器件输出保持至少60的显色指数。
21.根据权利要求20所述的器件，其中在3000k至5000K的色温范围内，用所述线段表示的可能的器件输出保持至少70的显色指数。
22.根据权利要求21所述的器件，其中在3000k至5000K的色温范围内，用所述线段表示的可能的器件输出保持至少80的显色指数。
23.根据权利要求1所述的器件，其中在3000K至5000K的色温范围内，在CIE(x，y)平面上，所述线段偏离所述普朗克轨迹的距离小于0. 02。
全文摘要
本发明提供了一种固态发光器件，所述固态发光器件包括发射具有第一光谱的光的第一发光元件(612)以及发射具有第二光谱的光的第二发光元件(614)。所述第一发光元件包括发射第一泵浦光的第一电致发光元件(612a)以及将所述第一泵浦光中的至少一些转换成第一重发射光分量的第一光转换元件(612b)。所述第二发光元件包括发射第二泵浦光的第二电致发光元件(614a)以及将所述第二泵浦光中的至少一些转换成第二重发射光分量的第二光转换元件(614b)。所述第一和/或第二光转换元件包括势阱。由所述第一和第二发光元件发射的光组合，从而提供器件输出，其在色温范围内接近普朗克轨迹并且呈现至少60、70或80的显色指数。
文档编号H05B33/08GK102474932SQ201080029543
公开日2012年5月23日 申请日期2010年6月25日 优先权日2009年6月30日
发明者迈克尔·A·哈斯 申请人:3M创新有限公司