波长转换发光器件的制作方法

专利名称：波长转换发光器件的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉 发光器件以相关部件、系统和方法，更具体而言, 涉及发光二极管(led)和相关联的波长转换区。
背景技术：
发光器件可包括可吸收来自生光区(例如LED内的半导体区)的光 并发射波长不同的光的波长转换区(例如荧光体区)。因此，合并了波长 转换区的发光器件可发射或许不可能使用没有这种区的LED来得到的波 长的光。
例如，GaN基LED可发射蓝光，该蓝光可由(Y， Gd)(Al， Ga )G:Ce3+ 或"YAG"(钇铝石榴石)转换成黄光。任何未转换的蓝光都可被滤去， 使得发光器件可以只发射黄光。在另一个例子中，GaN基LED与YAG 荧光体的组合发射可生成白光，原因是从该LED发射的蓝光与该荧光体 由于对一部分蓝光的转换而生成的黄^目組合。

发明内容
本发明提供了发光器件以;M目关部件、系统和方法。
在一个实施例中，提供了一种发光器件。该器件包括适于生成光的生 光区、波长转换区和导热区。波长转换区能够吸收生光区所生成的光并发 射与生光区所生成的;3bt目比波长不同的光。导热区与波长转换区相接触并 且能够传导波长转换区中生成的热量。导热区包含与波长转换区相比热导 率较大的材料。该发光器件适于发射总功率大于0.5 W的光。
在另一个实施例中，提供了一种发光器件。该器件包括适于生成光的 生光区、波长转换区和导热区。该波长转换区能够吸收生光区所生成的总 功率大于0.5 W的光并发射与生光区所生成的光相比波长不同的光。导热 区与波长转换区相接触并且能够传导波长转换区中生成的热量。导热区包 含与波长转换区相比热导率较大的材料。
在另一个实施例中，提供了一种操作发光器件的方法。该方法包括在
LED的生光区中生成总功率大于0.5 W的光。该方法还包括在波长转换 区中吸收生光区所生成的光并发射与生光区中生成的光相比波长不同的 光。该方法还包括AUC光器件发出光。该器件的工作寿命大于2000小时。
在另一个实施例中，提供了一种形成发光器件的方法。该方法包括形 成适于生成光的生光区，并且形成能够吸收生光区所生成的光并发射与生 光区所生成的光相比波长不同的光的波长转换区。该方法还包括形成与波 长转换区相接触并且能够传导波长转换区中生成的热量的导热区，其中导 热区包含与波长转换区相比热导率较大的材料。该发光器件适于发射总功 率大于0.5W的光。
当结合附图考虑时，本发明的其它方面、实施例和特征将4发明的 以下详细描述中变得明显。附图是示意性的而非意图按比例绘制。在图中， 各图中所示的每个相同或非常相似的部件用单个数字或记号表示。为清晰 起见，并非在每个图中标记每个部件。也并非在不必要进行图示来使本领 域技术人员理解本发明的情况下示出本发明每个实施例的每个部件。通过 引用合并于此的所有专利申请和专利整体地通过引用进行合并。如有冲 突，包含限定的本说明书将作出调整。


图la是根据本发明的一个实施例的包括生光区、波长转换区和导热 区的发光器件的示意图。
图lb是根据本发明的一个实施例的包括生光区、波长转换区和与热 沉热接触的导热区的发光器件的示意图。
图lc是根据本发明的一个实施例的可用作图la和lb中的器件中的 生光区的一个代表性LED的示意图。
图ld《j艮据本发明的一个实施例的可用作图la和lb中的器件中的 生光区的另一个代表性LED的示意图。
图le是根据本发明的一个实施例的具有空间变化的且可用于图lc和 ld中的LED的介电功能的代表性LED发射面的顶视图。
图2是根据本发明的一个实施例的包括封装窗和框的发光器件的示 意图。
图3a-3e是根据本发明的一些实施例的适用于发光器件的封装窗的示 意图。
图4a-b是根据本发明的一些实施例的其中波长转换区和导热区与生 光区物理分离的发光器件的示意图。
图5是根据本发明的一个实施例的其中反射面被配置成将生光区所 生成的光向一个或多个波长转换区反射的发光器件的示意图。
图6是根据本发明的一个实施例的其中光管可包括波长转换区的发 光器件的示意图。
图7是根据本发明的一个实施例的其中波长转换区傍靠一个或多个 生光区的侧壁而布置的发光器件的示意图。
图8a-c是根据本发明的一些实施例的图7中的发光器件的顶视图。
图9是根据本发明的一个实施例的包括腔的发光器件的示意图。
图10是根据本发明的 一个实施例的包括波长转换区的多层堆LED的 示意图。
图11是根据本发明的一个实施例的包括合并到导电和/或导热层中的 波长转换区的多层堆LED的示意图。
具体实施例方式
本发明的某些实施例提供了发光器件以及与这样的器件相关联的方 法。发光器件可包括与波长转换区(例如荧光体区)相接触的导热区。波 长转换区可吸收该器件的生光区(例如半导体区)所发射的光并发射与被 吸收的;^目比波长不同的光。这样，发光器件可发射或许不能从不包括波 长转换区的器件获得的波长(以及因此颜色)的光。如下面进一步描述的 那样，导热区可帮助4^取波长转换区中的光吸收所产生的热量，该热量如 果过多则可能损害器件工作。导热区的存在可使得包括波长转换区的器件 能够在高功率级(例如生光区和/或发光器件所生成的光的总功率大于约 0.5 W)持续工作长达例如大于2000小时的工作寿命。
图la图示了祁^据一些实施例的包括生光区110、波长转换区120和 与波长转换区120的至少一部分相接触的导热区130的发光器件100a。 如下面进一步描述的那样，生光区可以是包括有源区(例如量子阱结构) 的LED。可以使区110工作以生成光101，光101进入波长转换区120，
在波长转换区120中，至少一部分光被转换成具有与所生成的光101的波 长不同的一个或多个波长的光102。如图所示，光IOI的一部分即光IOI， 可穿过波长转换区而不被转换成不同波长的光(即光102)。然而，应当 理解，在其它实施例中，基本上所有在区110中生成的光都在波长转换区 中被转换。在该说明性实施例中，发光器件的光发射包括光101，和光102 的组合。例如，如果光101，具有蓝光的波长特性而光102具有黄光的波长 特性，则组合发射(即光IOI，和102 )可呈现白色。
图lb图示了发光器件100b,其与发光器件100a相似，但其导热区 130与可在其外部的热沉135热接触。
应当理解，并非所有的图la和lb所示特征都需要存在于本发明的所 有实施例中，所示特征可以按别的方式定位在发光器件内。亦可在其它实 施例中存在附加部件。附加实施例在其它图中示出和/或在下面进一步描 述。
当一特征(例如层、区、衬底、热沉)被称为在另一特征"上(on)"、 "上方(over)"或"上面(overlie)"时，该特征可能直接在该另一特征 上，或者亦可能存在中介特征(例如层)。 一特征"直接在"另一特征"上" 或与另一特征"相接触"意味着不存在中介特征。还应理解，当一特征被 称为在另一特征"上(on)"、"上方(over)"、"上面(overlie)"或与另 一特征"相接触"时，该特征可能覆盖该另一特征的一部分或全部。与另 一特征"相邻"的一特征可能直接在该另一特征上、直接在该另一特征下 或直接紧接该另一特征。
生光区可以是LED或LED的一部分。例如，生光区110可以是LED 的有源区(例如半导体区)，然而应理解本发明不限于此。当生光区是LED 的有源区时，应理解LED可以是任何合适的发光二极管。 一般而言，LED 包括有源区，该有源区包含一种或多种半导体材料，包括III-V半导体(例 如砷化镓、砷化铝镓、磷化镓铝、磷化镓、磷化镓砷、砷化铟镓、砷化铟、 磷化铟、氮化镓、氮化铟镓、磷化铟镓铝、氮化铝镓以及它们的组合和合 金)、II-VI半导体(例如硒化锌、硒化镉、硒化锌镉、碲化锌、硒化锌碲、 硫化锌、硒化锌硫以及它们的组合和合金)和/或其它半导体。
还应理解，生光区可以是包括激光器的其它类型发光器件或其部分。 还应理解，生光区可以是包括一个以上LED的阵列或其部分。
图lc图示了一个代表性LED 110c。该LED包括可设置在基座(未示出)上的多层堆111。多层堆lll可包括在n掺杂层115和p掺杂层113 之间形成的有源区114。该多层堆还包括导电层112。 n侧接触垫116设 置在层115上，p侧接触垫117^L置在导电层112上。应当理解，该LED 不限于图lc所示构造，例如，可以将n掺杂侧和p掺杂侧互换以便形成 具有与接触垫116相接触的p掺杂区以及与接触垫117相接触的ii掺杂区 的LED。如下面进一步描述的那样，可以向接触垫施加电势，这导致在 有源区114内生成光并且至少一部分生成的光射穿发射面118。
图ld图示了另 一代表性LED 110d。 LED 110d与LED 110c在许多 方面相似，只是没有电极U7。代替之，与层113的电接触通过附着到导 电层112的导电基座(未图示)经由导电层112实现。应当理解，可以对 所提供的代表性LED结构作出各种其它修改，且本发明不限于此。
在一些实施例中，LED的有源区包括被阻挡层围绕的一个或多个量 子阱。量子阱结构可由一个半导体材料层(例如在单个量子阱中)或一个 以上半导体材料层(例如在多个量子阱中)限定，半导体材料层具有与阻 挡层相比较小的带隙。适用于量子阱结构的半导体材料层包括InGaN、 AlGaN、 GaN和这些层的组合(例如交替的InGaN/GaN层，其中GaN 层充当阻挡层)。
在一些实施例中，n掺杂层115包括掺珪GaN层(例如厚度约为300 nm)并且/或者p掺杂层113包括掺溪GaN层(例如厚度约为40 nm )。 导电层112可以是银层(例如厚度约为100 nm )，其亦可充当反射层(例 如该>^射层将有源区114所生成的任何向下传播的光向上Jl射)。此外， 尽管未示出，其它层亦可包括在该LED中；例如，AlGaN层可以设置在有源区114和P掺杂层113之间。
应当理解，除了这里描述的组合物以外的组合物亦可适用于该LED 的层。
在一些实施例中，该LED的发射面118具有空间变化的介电功能， 其可改善该LED所生成的光的提取效率并且可实现下面进一步描述的高 功率级。例如，介电功能可根据图案来空间变化，该图案可以是周期性的 (例如具有简单重复元胞或者具有复杂重复超元胞)、失谐周期性的或非
周期性的。非周期性图案的例子包括准晶体图案，例如具有8重对称性的 准晶体图案。非周期性图案亦可包括具有所生成光的波长量级的均方根
(rms)粗糙度的随机面粗糙度图案。在某些实施例中，发射面被图案化 有开口，其可形成光子晶格。在例如提交于2003年11月26日的标题为
"Light Emitting Devices with Improved Extraction Efficiency"的美国专 利6,831,302 B2中描述了具有空间变化(例如光子晶格)的介电功能的合 适LED，该专利通过引用整体合并于此。
图le图示了具有空间变化的介电功能的代表性LED发射面118，。在 此例子中，介电功能的空间变化是该LED的发射面118，中开口的结果。 如图le所示，发射面118，不是平坦的，而是包括开口 119，的经修改三角 形图案。 一般而言，可以为开口 119，的深度、开口 119，的直径和/或最接 i^目邻开口 119，之间的间距选择各种值。该三角形开口图案可以是失谐 的，使得该图案中最接近相邻开口的中心到中心距离值在(a - Aa)到(a + Aa)之间，这里"a，，是理想三角形图案的晶格常数，"Aa"是具有长 度量纲的失谐参数，该失谐可发生在随机方向上。在一些实施例中，为了 增强从该LED的光提取，失谐参数Aa —般是理想晶格常数a的至少约 1%(例如至少约2%、至少约3%、至少约4%、至少约5%)和/或理想 晶格常数a的至多约25%(例如至多约20%、至多约15%、至多约10% )。 在一些实施例中，最接近相邻开口的间距在(a - Aa)到(a + Aa)之间 基本上随机地变化，使得开口图案U本上随机失谐的。对于开口 119， 的经修改三角形图案而言，非零失谐M增强了该LED的提取效率。应 当理解，可以对LED的发射面作出许多其它修改，同时仍实现空间变化 的介电功能。
LED 110c (或110d)可按如下生成光。P侧接触垫117 (或导电层 112 )可保持在相对于n侧接触垫116为正的电势，这导致电流被注入LED 中。当电流穿过有源区时，来自n掺杂层115的电子可以与来自p掺杂层 113的空穴在有源区中复合，这可导致有源区生成光。有源区可包含大量 点偶极子辐射源，这些点偶极子辐射源以形成有源区的材料所特有的波长镨在有源区内(例如各向同性地)发射光。对于InGaN/GaN量子阱而言， 生光区所生成光的波长谱可具有约445纳米(nm)的峰值波长和约30 nm 的半高宽(FWHM),其被人眼感知为蓝光。
在其它实施例中，生光区可生成具有对应于如下光的峰值波长的光 紫外光(例如具有约370-390nm的峰值波长)、紫光(例如具有约390-430 nm的峰值波长)、蓝光(例如具有约430-480 nm的峰值波长)、青光(例 如具有约480-500 nm的峰值波长)、绿光(例如具有约500-550 nm的峰值波长)、黄绿光(例如具有约550-575 nm的峰值波长)、黄光(例如具有约575-595 nm的峰值波长)、琥珀色光(例如具有约595-605 nm的峰值波长)、橙色光(例如具有约605-620 nm的峰值波长)、红光(例如具有约620-700 nm的峰值波长)和/或红外光(例如具有约700-1200 nm的峰值波长)。
如上面指出的那样，在某些实施例中使区110生成高功率光可能是优选的。因此，在其中生光区是LED的实施例中，LED所发射的光可具有高功率。例如，区110所生成的光可具有大于0.5 W、大于1 W、大于5 W 或大于10W的总功率。在一些情况下，所生成光具有小于100W的总功 率，但这不应解释为对本发明所有实施例的限制。期望功率部分依赖于应用。可使用配备有光脊R的积分球(例如Sphere Optics Lab Systems的 SLM12)来测量所生成光的总功率。
区11O所生成的光亦可具有高的总功率通量。如这里所4吏用的，术语 "总功率通量"指的是总功率除以发射面积。在一些实施例中，总功率通量大于0.03 W/mm2、大于0.05 W/mm2、大于0.1 W/mm2或大于0.2 W/mm2。
波长转换区120是可包括一种或多种波长转换材料的区，波长转换材料可转换被吸收光的波长。波长转换材料可通过吸收具有第一波长的光并发射具有笫二波长(例如更长波长)的光来起作用。
在一些优选实施例中，波长转换区包含荧光材料。荧光材料可以以颗粒状存在。颗粒可散布在第二材料(例如密封剂或粘合剂，如环氧树脂)中以形成复合结构。
可使用胃合适的荧光材料。在一些实施例中，荧光材料可以是黄荧光材料(例如(Y，Gd)(Al，Ga)G:Ce3+，有时称为"YAG"(钇铝石榴石)荧 光体)、红荧光材料(例如L202S:Eu3+ )、绿荧光材料(例如ZnS:Cu，Al，Mn ) 和/或蓝荧光材料(例如(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO4)6C1:Eu2- )。
在一些实施例中，波长转换区可包括纳米点(亦称为"量子点"或"半 导体纳米晶体")。纳米点可散布在第二材料(例如密封剂或粘合剂，如环氧树脂，或绝缘体，如玻璃)中以形成复合结构。例如，半导体纳米点可 由IV族半导体(例如珪、锗)、III-V半导体、II-VI半导体和它们的组合 形成，但本发明不限于此。
纳米点可包括由合适材料形成的芯区和一个或多个壳层。纳米点的光 发射波长可依赖于形成纳米点的材料和/或纳米点的直径。这些因素可影 响纳米点内的载体(例如电子、空穴)的能级并因此确定吸收和/或发射 波长。例如，具有CdSe芯的直径在约1.9 nm到约6.7 nm之间的纳米点 可发射波长在约465 nm到640 nm之间的光；具有CdSe芯和ZnS壳的 直径在约2.9 nm到约6.1 nm之间的纳米点可发射波长在490 nm到620 nm之间的光；具有CdTe芯和CdS壳的直径在约3.7 nm到约4.8 nm之 间的纳米点可发射波长在620 nm到680 nm之间的光；具有PbS芯的直 径在约2.3 nm到约2.9 nm之间的纳米点可发射波长在850 nm到950 nm 之间的光；具有PbSe芯的直径在约3.5 nm到约9 nm之间的纳米点可发 射波长在1200 nm到2340 nm之间的光。
如下面进一步描述的那样，波长转换区可采取发光器件100a或100b 内一个或多个表面(例如封装窗的表面、LED的表面等)上的涂层的形 式。波长转换区可具有包含不同波长转换材料的多个层，其可堆叠设置。
尽管图la和lb示出波长转换区为设置在生光区上方并且与导热区沿 着顶面接触的层，但应理解其它配置也是可能的。如下面进一步描述的那 样，波长转换区可以按帮助转换生光区所发射光的部分或全部的任何方式 配置。
如上面指出的那样，区110所生成光中的一部分或基本上全部可由波 长转换区120转换成不同波长的光。如果需要，未被波长转换区120转换 的来自区110的光的任何部分可以从发光器件100a或100b的发射中(例 如在光发射IOI，和102的路径中使用滤光器)滤去，从而导致发射光仅具 有波长转换区所生成的波长。在一些实施例中，滤光器可^Jt未转换的光 使之返回经过波长转换区，使得其可被转换。在另外的实施例中，可以在 波长转换区下设置滤光器，其可允许来自LED的光通过而反射在波长转 换区中生成的光。
在其它实施例中，可能期望将波长转换区120所转换的光与来自区 110的未转换的;^目组合以便产生组合发射光镨。在这样的实施例中，不 必使用滤光器来滤去光波长。如下面描述的那样，可使用此方法来生成白 光。在另外的实施例中，可使用抗反射涂层来增强从波长转换区向外的发 射。
在一些实施例中，可能期望使发光器件发射基本上白色的光。在这样 的实施例中，波长转换区例如(Y，Gd)(Al，Ga)G:Ce"荧光体可发射黄光。当 由生光区(例如GaNLED)所生成的蓝光泵浦时，波长转换区可被激活 并以中心在黄波长(例如约575-595 nm)的宽光镨(例如各向同性地) 发射光。从发光器件100a或100b出现的总光镨的观察者看见来自波长转 换区的黄宽发射光语和来自生光区(例如来自GaNLED)的蓝窄发射光 镨并通常混合这两个光谱以感知出白色。
在其它实施例中，生光区IIO所生成的光可具有中心在紫外(或紫、 或蓝)波长范围的光镨，且波长转换区120可发射具有多种波长(包括红、 绿和蓝波长)的光。例如，波长转换区可包含红荧光材料(例如L202S: Eu3+)、绿荧光材料(例如ZnS:Cu，Al，Mn )和蓝荧光材料(例如 (Sr，Ca，Ba,Mg)1()(P04)6Cl:Eu2+)。在其它例子中，波长转换区可包括可发 射具有多种波长(包括红、绿和蓝波长)的光的纳米点。从发光器件出现 的总光镨的观察者看见来自組合波长转换区发射(包括红色、绿色和蓝色 发射)的发射光镨并混合这些光镨以感知出白光。
在一些实施例中，可能期望波长转换区吸收区110所生成的具有如上
所述的高总功率值(以及功率通量和功率密度)的光。亦可能期望使波长 转换区发射具有相同的高总功率值的光。波长转换区可发射总功率大于
0.5 W、大于1W、大于5W或大于10 W的光。在一些情况下，波长转 换区所发射的光的总功率小于100 W，然而这不应解释为对本发明所有实 施例的限制。期望功率部分依赖于应用。
应当理解，从波长转换区发出的光的总功率可以等于从该器件发出的 光的总功率。
还应理解，由于波长转换区内的吸收，波长转换区可发射与生光区所 生成的ibN比功率较低的光。例如，波长转换区所发射光的功率可以是生 光区所生成光的功率的约50% (或50%到100%之间)。然而，在这些情 况下，波长转换区(和器件)所发射的光仍可具有高功率。
应当理解，从波长转换区向外的功率通量依赖于波长转换区的发射面 积。这样，由于波长转换区的发射面积可大于生光区的发射面积，所以从 波长转换区向外的功率通量可小于从生光区向外的功率通量。例如，生光 区的面积可以是约10 mm2，而波长转换区的发射面积可以是约100 mm2。 在一些实施例中，波长转换区发射的光的总功率通量可大于3 mW/mm2、 大于5mW/mm2、大于10 mW/mm2或大于20 mW/mm2。除了功率通量 以外，还可通过将从波长转换区向外发射的光的总功率除以波长转换区的 体积来确定从波长转换区向外的发射的总功率密度。例如，根据100mm2 的发射面积和10 mm的厚度，波长转换区可具有100mmS的体积。在一 些实施例中，波长转换区的总功率密度可大于0.5 mW/mm3、大于1 mW/mm3 、大于5 mW/mm3或大于约10 mW/mm3 。
这样高的功率可在波长转换区中生成相当多的热量，这可能妨碍发光 器件的正常工作。例如，这样的功率级可导致器件过早失效、围绕波长转 换材料(例如荧光体颗粒、纳米点)的基材褪色、发射光镨波长偏移、波 长转换材料的转换效率降级和/或城失效如分层。
导热区130可帮助从波长转换区提取热量，这可以实现在所生成光这样高的功率和/或高的亮度下工作。
导热区130可包括将热量传导出波长转换区的一种或多种结构(其可 包括空隙)。导热区通常与波长转换区直接接触，以使得能够提取热量并 将热量传导出波长转换区。在一些实施例中，导热区仅有一部分与波长转 换区相接触。在其它实施例中，导热区的基本上全部面积与波长转换区相 接触。例如，导热区可被波长转换区围绕。导热区可包括单个材料层、多 个材料层或一层的一部分。
在一些实施例中，导热区130可包括可使流体(例如气体，如空气， 和/或液体，如水)在其中流过以便帮助热提取和/或传导的通道。
导热区可由与波长转换区相比热导率较大的一种或多种材料形成。在 一些实施例中，导热区可由一种或多种金属(例如^l艮、铜、钨、钼、铝、 金、賴、钯等)、金属氧化物(例如氧化铟锡)、陶瓷(例如氮化铝陶瓷) 和/或具有合适热导率的其它材料形成。在一些实施例中，导热区可包括 金刚石或纳米管形式的碳。在其它实施例中，导热区可包含两种或更多种 不同材料的组合物，如铜钨、铜钼、铝珪和/或碳化铝硅。
在一些实施例中，导热区可对波长转换区所发射的光进行反射。在这 些实施例中，例如，导热区可由包括如上所述金属的合适金属形成。导热 区既可充当帮助从波长转换区提取热量的区，也可充当根据发光器件工作 需要而反射光的区。
在其它实施例中，导热区对荧光体区120和/或发光器件100a或100b 所发射的光基本上透明。例如，导热区可由氧化铟锡形成，氧化铟锡可对 波长大于约350 nm的光基本上透明(例如透射率大于约80% )。
在一些实施例中，导热区可包括一薄层金属(例如金)。在另一实施 例中，导热区可形成合并到发光器件窗中的任何滤光器的部分或全部。在 又一实施例中，其上沉积了波长转换区的透明基质衬底(例如蓝宝石或金 刚石衬底)可充当导热区。导热区可将热量从波长转换区传导到热沉(例 如在发光器件外部和/或内部)。
尽管图la和lb示出导热区130在波长转换区120的顶面上，但应理 解其它配置也是可能的。如下面进一步描述的那样，导热区可与波长转换 区的顶面相接触或与波长转换区的侧壁相接触；导热区可"波长转换区 中并且/或者可与波长转换区以任何其它方式相接触，但本发明不限于此。 此外，导热区可用于多种目的。例如，导热区可包括发光器件的封絮_框的 全部或一部分。
在一些实施例中，导热区本身亦可充当热沉。在这样的实施例中，导 热区的热质量大到足以使热量能在热沉内被耗散。
如图lb所示，导热区可连接到热沉。应当理解，任何在这里描述的 其它实施例都可包括连接到导热区的热沉。
热沉可以按帮助从导热区130提取热量的任何合适配置来与发光器 件100b相组合。例如，热沉可连接到发光器件100b的背面，且导热区 130可包括一个或多个暴露于发光器件背面的表面。可替选地，或除了发 光器件外部的热沉以外，还可以将热沉合并在发光器件内，但本发明不限 于此。
热沉可由一种或多种金属(例如银、铜、钨、钼、铝、金、铂、钯等)、 陶瓷和/或具有合适热导率和热容量的其它材料形成。在一些实施例中， 热沉可包括氮化铝陶瓷和/或碳。在其它实施例中，热沉可包含两种或更 多种不同材料的组合物，如铜鵠、铜钼、铝珪和/或>^化铝硅。
热沉可包括无源和/或有源热交换机构，但本发明不限于此。无源热 沉可包括由一种或多种材料形成的结构，所述材料由于结构的温度差异而 传导热量。无源热沉亦可包括突起(例如片、梳、刺突等)，其可增大与 周围空气的表面接触面积并因此增大与空气热交换的速率。例如，无源热 沉可包括铜棒芯，其提供可将热能传导到周围的从该铜棒向外辐射的铝片 的导热材料。在又一实施例中，无源热沉亦可包括可使流体(例如液体和 /或气体)在其中流过以便帮助通过流体内的对流提取热量的通道。
有源热沉可包括一种或多种可进一步帮助提取热量的合适装置。这样
的有源热沉可包括机械的、电的、化学的和/或帮助热交换的任何其它合 适装置。在一个实施例中，有源热沉可包括用来循环空气并因此冷却热沉 的风扇。在另一实施例中，可使用泵在热沉中的通道内循环流体(例如液 体和/或气体)。在另外的实施例中，热沉可连接到可进一步帮助从热沉提 取热量的热电冷却器。在其它实施例中，热沉可包括热电冷却器，或者可 仅由热电冷却器构成。
应当理解，本发明的发光器件可以是任何发射光的器件，而决不受图la和lb所示说明性发光器件的限制。在一个例子中，发光器件可以是包 括多个元件(例如LED (例如如图lc和Id所示)、波长转换区和导热区) 的封装LED。此外，发光器件可包括元件的任何配置，而不限于说明性 发光器件100a和100b的配置。而且，发光器件的元件无需在结构上相连 接。例如，发光器件的一个或多个元件可以不在结构上连接到其它元件(例 如，波长转换区可以不在结构上连接到生光区)。
图2图示了根据本发明的一些实施例的发光器件200。发光器件200 包拾没置在封装衬底170上方的生光区110 (例如一个或多个LED )，其 可包括导电部分、电隔离部分和/或导热部分。区110所生成的光可穿过 区140和窗150，并可随后从器件200发出。区140可包括密封剂(例如 环氧树脂)、气体(例如空气、氮气)或真空。波长转换区(未示出)可 在密封剂(当区140包括密封剂时)和/或该窗中形成。该封装的窗框160 可充当与该窗和/或密封剂(当区140包括密封剂时)中的波长转换区的 至少一部分相接触的导热区。这样，波长转换区内生成的热量可经由窗框 从该区传导出。
在此实施例中，框160由合适的导热材料制成。如图所示，该框亦可 与封装衬底170相接触。在一些实施例中，该框亦可包括使流体(例如液 体和/或气体)能够流动的冷却通道，所述冷却通道可用来进一步帮助提 取和传导热量。在这样的实施例中，泵机构可合并到窗框中以帮助流体流 过该框中的通道。在一些实施例中，窗框充当可从波长转换区提取热量的 导热区。在其它实施例中，发光器件200和/或框160可与外部热沉(未示出)热接触。
当波长转换区形成为该窗的一部分时，可使用包括薄层沉积、旋涂和 注入成型的各种技术向该窗施加波长转换材料。例如，波长转换材料可添 加到旋涂玻璃溶液并旋涂到窗顶和/或底面上，从而形成一个或多个波长 转换层。可替选地或另外地， 一个或多个波长转换层可夹在两个或更多窗 层之间。另外地或可替选地，可以均匀遍布该窗或部分该窗地合并波长转 换材料。例如，波长转换材料(例如荧光体颗粒、纳米点)可合并到形成 该窗的材料(例如玻璃)中。如下面详细讨论的那样，该窗可包括多个层和/或结构。
当波长转换区在区140的密封剂(对于区140包括密封剂的实施例而言)中形成时，波长转换材料可^t在密封剂材料内或者可层叠在密封剂材料上方。
在一些实施例中，该窗亦可包括导热区。通过整合导热材料和/或通过增大该窗的表面积，可在该窗中设计导热和/或散热机构。在该框和该 窗都包括导热区的实施例中，这些导热区可以热耦合。例如，该窗的导热区能够帮助将热量输送出该窗和该框，从而帮助冷却该窗。
在一个实施例中，LED和包含荧光体的窗如图2那样布置。包含荧 光体的窗可具有与LED的发射区域相匹配的纵横比。该纵横比可设计成 与共同拥有的Luminus专利申请7>布号2005-0127375中描述的期望收集 光学装置的或微显示器(即16:9、 4:3)的纵横比相匹配，该专利申请通 过引用合并于此并且基于在2004年6月18日提交的美国专利申请序列号 10/872,355。在一个实施例中，LED的至少一个边的长度大于1 mm。在 另一实施例中，包含荧光体的窗与LED的发射区域尺寸相同。
图3a-3e图示了适用于本发明的发光器件的封装窗的不同实施例。
图3a图示了发光器件的封装窗150a的一个实施例，其中该窗包括导热层。该窗包括衬底151 (例如玻璃)、波长转换区120以及与波长转换区热接触并充当导热区的导热层155a。该导热层亦可与发光器件(例如
发光器件200)的窗框(例如框160)热接触。在其它实施例中，多个导 热层可夹在波长转换层之间并JL/或者多个导热层可堆叠设置。
导热层通常对发光器件的期望发射波长透明，且可包含与波长转换区 相比热导率较大的合适材料。例如，导热层可包括薄金属膜(例如银、金 等)、金属氧化物膜(例如氧化铟锡)和/或金刚石涂层。
图3b图示了根据本发明的发光器件的封装窗150b的一个实施例。 该窗包括波长转换区120上的充当导热区的图案化导热层155b。该图案 可以是可沿着该窗伸展并且可与发光器件(例如发光器件200 )的窗框(例 如框160)热接触的一维或二维栅格。
尽管图3b示出图案化层在波长转换区120的表面上，但应理解，图 案化层可嵌入波长转换层中、衬底中和/或波长转换层与衬底的分界面处。
在一些实施例中，据i^为，与具有连续导热层的窗相比，导热层155b 的图案化可改善窗150b的光透射。这样的实施例可便利于使用较厚的导 热层，这又可导致热传递增强。
图3c图示了其中导热区被嵌入波长转换区内的发光器件封装窗150c 的一个实施例。在一些实施例中，导热区可包括导热结构155c如线、纤 维和/或管(例如碳纳米管)。尽管图3c示出结构155c被嵌入波长转换区 内，但应理解，所述结构亦可位于波长转换区上和/或波长转换层与衬底 的分界面处。
图3d图示了其中导热区包括配置成使流体(例如液体和/或气体)流 过的通道的发光器件封装窗150d的一个实施例。通道156可以在波长转 换层(或窗衬底151)中形成。液体(例如水)和/或气体(例如空气)可 流过通道156,提供与周围波长转换区120的热交换，并由此帮助冷却波 长转换区。
图3e图示了其中封装窗上增大的表面积增强了热量提取的发光器件 封装窗150e的一个实施例。增大该窗的表面积可以使冷却增强。如图3e 所示，将一个或多个表面图案化是一种增大表面积并由此增强从波长转换
区的热量提取的方法。不希望受理论的束绰，据认为，在一些实施例中， 该窗上的图案化发射面亦可增强从封装窗向外的光提取。
在任何以上实施例中，窗衬底和/或波长转换区可包括导热颗粒(例 如银颗粒、金颗粒、氧化铟锡颗粒等)。在另一个例子中，窗衬底可包括 可对发光器件(例如金刚石、蓝宝石等)的期望M射波长透明的导热材 料层。
在一些实施例中，所述窗可包括可增大或最大化该窗对生光区所生成光的透射的抗反射涂层(ARC)。任选地，该窗可包括可保护发光器件中 的波长转换区不受潮的环境保护层。
应当理解，在其它实施例中，抗>^射涂层可以不是该窗的一部分，而 可以另外地合并在发光器件中。
在某些实施例中，所述窗可包括一个或多个滤光器。例如，滤光器可 设置在波长转换区下，这允许从生光区(例如LED)发出的光(例如UV、 蓝)透射，但反射从波长转换区发出的转换光，以将期望发射引出发光器 件而非向内引导期望发射。
在一些实施例中，滤光器可设置在波长转换区上以使从波长转换区发 出的转换光透射，但反射未转换的光使之回到波长转换区中并因此增强光 转换。例如，当生光区生成紫外光时，这样的滤光器可能^l:有利的。当生 光区生成蓝光而期望从发光器件发出白光时，部分滤光器(例如线栅偏振 滤光器)可增强波长转换区光转换但允许部分蓝光透射。在偏振滤光器的 情况下，偏振光可能对于某些应用(例如LCD、全息投影)是有用的。
应当理解，在其它实施例中，滤光器可以不是该窗的一部分，而可以 另外地合并在发光器件中。
应当理解，上述层(例如ARC、滤光器等)可由拥有导热能力的材 料制成。这样，在一些实施例中，层可用于多个功能(例如宽带ARC可 充当滤光器和ARC)。
应当理解，图3a-3e的窗可具有其它配置。例如，尽管所述窗被图示为平面的，但应理解它们可具有任何非平面形状(例如凹面形或凸面形)。
图4a图示了根据本发明的另一实施例的发光器件400a。在此实施例 中，波长转换区120与导热区130组成的组件与生光区IIO物理分离。导 热区130包含反射材料(例如银、铝、金、铂)并因此亦可充当反射面。 来自区110的光可进入波长转换区并被热沉130反射。在此过程中，来自 区110的光的一部分或全部被波长转换区转换。远离导热区传播的转换光 从波长转换区130射出；而朝着导热区传播的转换光^L^射然后也从波长 转换区向外传播。在此实施例中，光不透射过导热区，因此可采用鲁棒的 导热区。
图4b图示了根据本发明的另一实施例的发光器件400b。在此实施例 中，波长转换区和导热区可成形为使得发射光是准直的和/或聚焦的。在 这种实施例中，波长转换区120和反射性导热区130是非平面的。例如， 如图4b所示，波长转换区与导热区组成的组件具有抛物面形状，但应理 解可以使用任何其它合适形状。生光区110可配置为生成投射到波长转换 区上的光。 一部分光可被波长转换区转换，且朝着反射性导热区传播的转 换光和任何未转换的光都可被反射并被引出发光器件400b。
导热区130的非平面反射面可用来对发射光进行准直和/或聚焦.例 如，准直和/或聚焦可通过使用抛物面反射面来增强。此外，生光区110 可位于抛物面反射面的焦点，因此发光器件发射的光可以是高度准直的和 /或聚焦的。
在其它实施例中，收集光学装置(未示出)可置于抛物面镜的焦点附 近，且可帮助在发光器件发射之前光的聚焦和/或准直。收集光学装置可 包括可帮助准直和/或聚焦的任何合适光学部件；例如，收集光学装置可 包括任何合适透镜或透镜组。
图5图示了根据本发明的另 一实施例的发光器件500。在此实施例中， 反射面180被配置成将生光区110所生成的光朝着一个或多个波长转换区 120反射。在一些实施例中，如图5所示，生光区和波长转换区可与可设 置在支撑件175上方的公共导热区130相接触。该支撑件可包括生长衬底、基座、封装衬底和/或支撑导热区130的任何其它合适结构。该支撑件亦 可以是导热的并且可以进一步布置成与热沉(未示出)相接触，从而使得 能够将区120和/或110中生成的热量传导到导热区130，然后经过支撑件 175传导到热沉中。
在其它实施例中，生光区和波长转换区无需共享同一个导热区，而是 可以与单独的导热区热接触。导热区130可帮助从生光区和/或波长转换 区拔^取热量。此外，导热区130亦可包括可对生光区所生成的和/或波长 转换区所发射的光进行反射的反射面，
图6图示了根据本发明的另一实施例的发光器件600。在该图示实施 例中，光管125可包括可局限于光管内特定区或者可贯穿光管的波长转换 区。在另一实施例中，波长转换区可沿着光管125的发射面设置；例如， 波长转换层可位于光管的发射面上。生光区IIO可配置成生成传播到光管 中的光。反射性导热区130可与光管的一个或多个侧壁部分或完全接触。 另外，光管亦可包括4吏流体能够流动的冷却通道。
在发光器件600工作期间，区110所生成的光可在光管内传播并M 射性导热区130>^射。来自区110的光亦可由位于光管内或光管上的波长 转换区转换，从而发射转换光。
在一个实施例中，反射性导热区可完全围绕光管的侧壁并由此确保全 部光都在光管的侧126发射。在这样的配置中，区110所生成的光穿越光 管的整个长度，并因此可具有充足的机会被光管内的波长转换区转换。光 管长度可定制成转换生光区所发射光的期望部分，使得发光器件600所发 射的转换光和未转换光的组合拥有期望的波长镨。
在其它实施例中，光管125可拥有一长度(例如大于约l cm、大于 约3cm、大于约5cm或大于约10cm)，使得无需使用导热区，光管的表 面区域可通过与周围空气的接触来提供相当大的冷却。在这样的情况下， 反射面仍可存在于光管的一个或多个侧面上，但该反射面必须是导热区的 一部分。在其它实施例中，波长转换区^L合并到具有任何其它形状的物体 中。例如，波长转换区可被合并在光漫射板或球内和/或上。
图7图示了其中波长转换区120的侧壁傍靠一个或多个生光区110的 侧壁而布置的发光器件700的另一实施例。在此说明性实施例中，生光区 110是包括有源区114的LED。在一些实施例中，绝缘层186可以使LED 的一个或多个侧面绝缘。^^射层185在LED的顶面和外侧壁上形成，而 LED的内侧壁面向波长转换区。Jl射层可由导电材料形成，因此亦可充 当LED顶面上的接触垫；在这种情况下，绝缘层186确保了 LED侧壁与 导电反射层185电绝缘。导热区130可布置成与LED和波长转换区热接 触，且导热区可设置在支撑件175上方。此外，导热区亦可包括可反射入 射光的反射面。
在LED工作期间，有源区114所生成的未直接射入波长转换区120 的任何光可以由反射层185和/或导热区130的反射面反射入波长转换区。 当在波长转换区内时， 一部分或全部光可被波长转换材料转换，因此波长 转换区的表面121发射的光可包括转换光和未转换光。波长转换区和/或 LED所生成的热量可被导热区提取，从而帮助在高功率级工作。导热区 又可与热沉(未示出)热接触。另外地或可替选地，支撑件175亦可以是 导热的，且可以布置成与热沉(未示出)相接触，从而使波长转换区120 和/或LED 110中生成的热量能够传导到导热区130，然后经过支撑件175 传导到热沉中。
图8a-c图示了发光器件700的各种实施例的顶视图。在图8a中，波 长转换区120被生光区110围绕。在图8b中，生光区在波长转换区的两 个或更多侧面上形成但不围绕整个生光区。在图8c中，多个波长转换区 和生光区构成波长转换区和生光区的交替阵列。
图9图示了根据本发明的另一实施例的发光器件卯0。在此实施例中， 带有开口 191的腔由腔壁l卯形成，该腔可部分或完全由波长转换区120 填充。 一个或多个生光区110 (例如LED)布置成向该腔中发射光。生光 区定位于腔壁内、腔壁外部和/或嵌入腔壁内。导热区130围绕该腔，使 得波长转换区和生光区的至少一部分与导热区热接触。在其它实施例中， 亦可用嵌入波长转换区内的导杆和/或导管从波长转换区提取和/或传导热
量。
在发光器件900工作期间，生光区110向波长转换区120中发射光。 生成的光可被波长转换区转换，转换光可从腔壁190反射。腔壁可配置成 允许未转换光透射，但^Jt转换光(例如二向色壁)。光可经由开口 191 从该腔射出.由于导热区130围绕该腔并且与生光区和波长转换区热接 触，所以可实现高发射光功率和亮度下的热管理和工作。另外地或可替选 地，导热区包括用于流体流动的通道。在另外的实施例中，可以在波长转 换区内合并导热材料(例如金属棒、碳纳米管)。
在另一实施例中，波长转换区被设计成最小化对转换光的再吸收。例
分层来实现。例如，多层波长转换区可包括若干波长转换层，每层都以不 同波长发射光。为了优化多层结构，从底部到顶部的层顺序可选择成4吏得 低层发射的光不被高层大量再吸收。在其它实施例中，可以在波长转换区 中合并光通道。例如，不包含波长转换材料的一个或多个光通道可形成为 从开口 191延伸到波长转换区120中。光通道可以是空的，或者可以用具 有适合折射率的材料填充。
在一些实施例中，波长转换区不填充于该腔中，而是位于该腔的开口 处。例如，波长转换区可合并到位于该腔开口处的窗中。
在一些实施例中，该腔的侧面M锥形的或图案化的，以将光引出腔 开口。还应理解，该腔可具有任何形状，还可包括一个以上的开口，但本 发明不限于此。
图10图示了包括波长转换区的多层堆LED 1010的一个实施例。在 一些实施例中，波长转换区120可被合并于在支撑件175上方形成的反射 层112和有源区114之间。>11射层112亦可以是导电的，并因此可充当 LED的电触点。此外，反射层112可充当导热区，并因此帮助从波长转 换区提取热量。另外，支撑件175亦可以是导热的，且可布置成与热沉(未 示出)相接触，从而使波长转换区120中生成的热量能够经过反射层112、 然后经过支撑件175传导到热沉中。
波长转换区可被图案化，以使得能够经过传导区112，向LED多层堆注入电流(和传导热量).LED可另外地或可替选地包括在LED多层堆的掺杂层113和波长转换区的分界面处或附近的电流扩布层(例如透明金 属或金属氧化物)。
在LED 1010工作期间，来自有源区的未转换光可经由发射面118逃逸出多层堆。另外，来自有源区的光亦可被波长转换区吸收并转换成另一波长的光。反射层112可帮助将转换光引向发射面118，并且亦可充当与波长转换区和/或LED多层堆的剩余部分(经由传导区112，)热接触的导热区。
图11图示了根据本发明的实施例的LED 1010的一个实施例。在此实施例中，波长转换区被合并到LED多层堆的导电和/或导热层中。如图11所示，波长转换材料被合并到设置在掺杂层113和支撑件175之间的导电和/或导热层112中。层112可由其内合并有波长转换材料(例如荧 光体颗粒、纳米点)的导电银环氧树脂形成，但应理解，这只是内含波长转换区的导电和/或导热层的一个例子，其它实施例也是可能的。
层112可用于多个功能，包括通过其内存在的波长转换材料转换有源层114发射的光。此外，层112亦可充当使电流能被注入LED的掺杂层113中的导电区.此外，层112亦可充当其内波长转换材料和/或LED多层堆的剩余部分的导热区。
在本发明的一些实施例中，可通过将波长转换材料与多孔材料(例如 基于泡沫的材料、多孔硅石、气凝胶)相混合来将波长转换材料合并到更大物体(例如板、三维物体)中.波长转换材料可使用入射光(例如使用LED或激光器)远程激发或者由嵌入式生光区(例如LED或激光器)内部激发。当在高亮度下工作时，可提供自冷却的上述材料的多孔性质可帮助提取热量。与非多孔性材料相比，此冷却过程是多孔材料和周围空气之 间相当大的表面积的结果。在非多孔大面积波长转换结构的情况下，可采用与所述结构热接触的热沉来帮助在高的发射光功率和亮度下工作.
应当理解，以上实施例中描述的发光器件和结构可使用任何合适处理技术的组合来制造。这样的工艺可包括薄膜沉积技术，如化学汽相沉积， 用于沉积包括半导体、绝缘体和金属的各种材料。可利用蒸发和喷涂来沉 积金属。可利用图案化工艺如光刻术和纳米压印技术来形成图案^^模。可 利用蚀刻工艺如干蚀刻(例如>^应离子蚀刻)和湿蚀刻来4吏层图案化。可 利用涂覆和旋涂来沉积密封剂和波长转换区，如悬浮在次级材料(例如环 氧树脂)中的波长转换材料(例如荧光体颗粒、纳米点)。可替选地或另 外地，亦可利用注入成型来形成波长转换区。可利用晶片掩^工艺来转移 结构和器件。此外，可利用封装工艺来封装上述发光器件和结构。
在工作期间，导热区可将热量传导出波长转换区(在一些情况下还有 生光区)。这使发光器件能在高功率级工作。例如，发光器件可发射总功
率大于O.SW、大于1W、大于5W或大于10W的光。在一些情况下， 发光器件发射的光的总功率小于100 W,但这不应解释为对本发明所有实 施例的限制。期望功率部分依赖于应用。部分归因于导热区将热量传导出 波长转换区，可以在长的工作寿命内维持这些高功率。如这里所使用的，
"工作寿命"指的是器件^射可维持于器件初始itiL射的总功率的至少
50%的时间长度。在一些实施例中，工作寿命可大于2000小时(例如大 于5000小时、大于10000小时和大于20000小时)。
由此描述了本发明的至少一个实施例的若干方面，应当理解，本领域 的技术人员应容易想到各种更改、修改和改进。意图使这样的更改、修改 和改进成为本公开的一部分并落入本发明的精神和范围内。因此，前面的 描述和附图只是举例来说的。
权利要求
1.一种发光器件，包括生光区，适于生成光；波长转换区，能够吸收所述生光区所生成的光并发射与所述生光区所生成的所述光相比波长不同的光；以及导热区，与所述波长转换区相接触并且能够传导所述波长转换区中生成的热量，所述导热区包含与所述波长转换区相比热导率较大的材料，其中所述发光器件适于发射总功率大于0.5W的光。
2. 根据权利要求l的器件，其中所述导热区与热沉相接触。
3. 根据权利要求2的器件，其中所述热沉在所逸义光器件外部。
4. 根据权利要求l的器件，其中所述导热区包括热沉。
5. 根据权利要求l的器件，还包括包含窗的封装，所述窗包括所述 波长转换区。
6. 根据权利要求5的器件，其中所述封装包括围绕所述窗的一部分 的框，所述框包括所述导热区。
7. 根据权利要求5的器件，其中所述窗包括所述导热区。
8. 根据权利要求l的器件，其中所述导热区包括与所述波长转换区 相邻的层。
9. 根据权利要求l的器件，其中所述导热区包括与所述波长转换区 相邻的层，所述层能相当大程度地反射从所述波长转换区发出的光。
10. 根据权利要求l的器件，其中所述导热区包括与所述波长转换区 相邻的图案化区。
11. 根据权利要求l的器件，其中所述导热区被嵌入所述波长转换区内。
12. 根据权利要求ll的器件，其中所述导热区包括嵌入所述波长转 换区内的细长结构。
13. 根据权利要求l的器件，还包括构造和布置成允许具有至少一种 所选波长的光通过并反射具有至少 一种非所选波长的光的滤光器。
14. 根据权利要求l的器件，其中所述波长转换区和所述生光区是第一结构的部分。
15. 根据权利要求1的器件，其中所述波长转换区是第一结构的一 部分，且所述生光区是与所述第一结构物理分离的第二结构的一部分。
16. 根据权利要求15的器件，其中所述波长转换区在反射区上形成。
17. 根据权利要求l的器件，还包括构造和布置成将所述生光区所生 成的光引向所述波长转换区的^J时区。
18. 根据权利要求17的器件，其中所述生光区在支撑件的第一部分 上方形成，且所述波长转换区在所述支撑件的第二部分上方形成。
19. 根据权利要求18的器件，其中所述导热区包括在所述支撑件上 形成的层并且与所述生光区和所述波长转换区相接触。
20. 根据权利要求l的器件，还包括光管，其中所述光管包括所述波 长转换区。
21. 根据权利要求l的器件，还包括光管，其中所述波长转换区在所 述光管上形成。
22. 根据权利要求l的器件，其中所述波长转换区的至少一侧壁与所 述生光区相接触。
23. 根据权利要求l的器件，其中所述生光区围绕所述波长转换区的 侧壁。
24. 根据权利要求l的器件，其中所述器件还包括适于发射光的第二 生光区。
25. 根据权利要求24的器件，其中所述生光区是第一 LED的一部分， 且所述第二生光区是第二LED的一部分。
26. 根据权利要求25的器件，其中所述器件包括至少包含所述第一 LED和所述第二 LED的LED阵列，其中所述第一 LED和所述第二 LED 适于发射光，JU^所述第一 LED和所述笫二 LED中的每一种LED发出 的光的总功率都大于0.5 W。
27. 根据权利要求l的器件，其中所述生光区是第一LED的一部分， 且所述第一 LED适于发射总功率大于0.5 W的光。
28. 根据权利要求l的器件，还包括限定腔的结构，其中所述波长转 换区在所述腔中形成，且所述生光区适于向所述腔中发射光。
29. 根据权利要求28的器件，其中所述生光区在限定所述腔的所述 结构的壁上形成，且所述壁包括所述导热区。
30. 根据权利要求l的器件，其中所述生光区包括半导体区。
31. 根据权利要求30的器件，其中所述半导体区包含III-V化合物。
32. 根据权利要求l的器件，其中所述生光区是LED。
33. 根据权利要求l的器件，其中所述波长转换区包括^t在第二材 料中的荧光材料颗粒。
34. 根据权利要求l的器件，其中所述波长转换区包括纳米点。
35. 根据权利要求l的器件，其中所述波长转换区所发射的光的总功 率通量大于3 mW/mm2。
36. 根据权利要求l的器件，其中所述波长转换区所发射的光的总功 率密度大于1.5 mW/mm3，其中所述总功率密度是所述波长转换区的单位 厚度的总功率通量。
37. 根据权利要求l的器件，其中所U光器件所发射的光的总功率 大于1W。
38. 根据权利要求l的器件，其中所^JL光器件所发射的光的总功率 大于5W。
39.
40. 根据权利要求l的器件，其中所述发光器件所发射的光的总功率 在(K5W到20W之间。
41. 根据权利要求l的器件，其中适于发射光的所述区包括具有空间 变4t的介电功能的发射面。
42. 根据权利要求41的器件，其中所述介电功能根据图案来空间变化。
43. 根据权利要求42的器件，其中所述图案是周期性的。
44. 根据权利要求43的器件，其中所述图案是复杂周期性的。
45. 根据权利要求42的器件，其中所述图案是非周期性的。
46. 根据权利要求42的器件，其中所述图案是准晶体图案。
47. —种发光器件，包括 生光区，适于生成光；波长转换区，能够吸收所述生光区所生成的总功率大于0.5 W的光并发射与所述生光区所生成的所述i^目比波长不同的光；以及导热区，与所述波长转换区相接触并且能够传导所述波长转换区中生 成的热量，所述导热区包含与所述波长转换区相比热导率较大的材料。
48. 根据权利要求47的器件，其中所述导热区与热沉相接触。
49. 根据权利要求47的器件，其中半导体区是LED的一部分。
50. 根据权利要求49的器件，其中所述LED所发射的光的总功率通 量大于0.03 W/mm2。
51. 根据权利要求47的器件，其中半导体区包括具有空间变化的介 电功能的发射面。
52. 根据权利要求47的器件，其中所述器件还包括适于发射光的第 二生光区。
53. 根据权利要求52的器件，其中所述生光区是第一 LED的一部分， 且所述第二生光区是第二LED的一部分。
54. 根据权利要求53的器件，其中所述器件包括至少包含所述第一 LED和所述第二 LED的LED阵列，其中所述第一 LED和所述第二 LED 适于发射光，所述第一 LED和所述第二 LED中的每一种LED发出的光 的总功率都大于0.5 W。
55. 根据权利要求47的器件，其中所述波长转换区包括g在第二 材料中的荧光材料颗粒。
56. —种使发光器件工作的方法，包括在LED的生光区中生成总功率大于0.5 W的光；在波长转换区中吸收所述生光区所生成的光并发射与所述生光区中 生成的ibf曰比波长不同的光；并且从所a光器件发出光，其中所述器件的工作寿命大于2000小时。
57. 根据权利要求56的方法，还包括在导热区中传导所述波长转换 区中生成的热量，所述导热区包含与所述波长转换区相比热导率较大的材 料。
58. 根据权利要求56的方法，其中所述器件的工作寿命大于10000小时。
59. 根据权利要求52的方法，其中所述LED发射的总功率通量大于 0.03 W/m㎡。
60. —种形成发光器件的方法，所述方法包括 形成适于生成光的生光区；形成能够吸收所述生光区所生成的光并发射与所述生光区所生成的 所述光相比波长不同的光的波长转换区；并且形成与所述波长转换区相接触并且能够传导所述波长转换区中生成 的热量的导热区，所述导热区包含与所述波长转换区相比热导率较大的材 料，其中所述发光器件适于发射总功率大于0.5 W的光。
61. 根据权利要求60的方法，还包括提供可与所述导热区连接的热沉。
全文摘要
提供了一种发光器件。该器件可包括与波长转换区(例如荧光体区)相接触的导热区。导热区可帮助提取波长转换区中的光吸收所产生的热量，该热量如果过多则可能损害器件工作。导热区的存在可使得包括波长转换区的器件能够在高功率级(例如生光区和/或发光器件所生成的光的总功率大于0.5W)持续工作长达例如大于2000小时的工作寿命。
文档编号H01L21/00GK101346818SQ200680044750
公开日2009年1月14日 申请日期2006年4月28日 优先权日2005年9月29日
发明者埃莱夫泰里奥斯·利多里基斯, 小罗伯特·F·卡尔利切克, 约·A·韦内齐亚, 迈克尔·林, 迈克尔·格里戈里·布朗, 阿列克谢·A·埃尔查克 申请人:发光装置公司