具有高效率荧光结构的光发射器件制造技术

一种光发射器件包括：光发射管芯（２４），被配置为发射具有第一主波长的光，和折射率匹配波长转换结构（１０，６０），被配置为接收光发射管芯（２４）发射的光。折射率匹配波长转换结构（１０，６０）包括嵌入在基板材料（１２）中的具有第一折射率的波长转换颗粒（１４）。基板材料（１２）具有可以与第一折射率基本上匹配的第二折射率。光发射器件可以包括折射率渐变层（５０），其具有从光发射管芯（２４）附近的折射率渐变层（５０）的第一区域中的第一折射率连续渐变到远离光发射管芯（２４）的折射率渐变层（５０）中的第二折射率的折射率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及固态光发射器件及其制造方法，更具体地，涉及固态光发射器件中使 用的波长转换结构。
技术介绍
光发射二极管和激光二极管是公知的能够在施加足够电压时产生光的固态发光 元件。光发射二极管和激光二极管通常被称为光发射器件(LED)。光发射器件通常包括半 导体芯片或管芯，其包括在衬底(诸如蓝宝石、硅、碳化硅、砷化镓等)上生长的外延层中形 成的p-n结。衬底随后可以被一起薄化，构图或移除。LED产生的光的波长分布通常取决于 制造P-n结的材料以及构成器件有源区的薄外延层的结构。p-n结半导体管芯典型地被包封在封装中。LED封装可以执行许多功能并且提供 许多益处。例如，LED封装可以为半导体管芯提供机械支持和环境保护，以及提供用于将管 芯连接到外部电路的电气引脚，和用于从芯片高效地提取热的散热器。LED封装还可以执行 光学功能。例如，LED封装可以包括光学材料和/或结构，诸如透镜、反射器、光散射层等， 其可以按期望的方式引导半导体芯片输出的光。常常期望的是将荧光体并入固态光发射器件封装中，以增强特定频带中的发射辐 射和/或将至少一些辐射转换为另一频带。术语“荧光体”在这里可以用于表示任何如下材 料，所述材料在一个波长下吸收光并且在不同的波长下重新发射光，而与吸收和重新发射 之间的延迟无关并且与所牵涉的波长无关。因此，术语“荧光体”在这里可以用于表示有时 被称为荧光的和/或磷光的材料。通常，荧光体吸收具有较短波长的光并且重新发射具有 较长波长的光。因此，LED芯片在第一波长下发射的一些或所有光可以由荧光体颗粒吸收， 作为响应这些荧光体颗粒可以在第二波长下发射光。例如，单个蓝色发射LED芯片可以由 诸如掺杂铈的钇铝石榴石(YAG)的黄色荧光体围绕。得到的光是蓝色光和黄色光的组合， 对于观察者可以呈现为白色。尽管许多荧光体是已知的并且为本领域的技术人员所使用，但是仍然需要能够改 进量子效率、减少散射和/或提升包括荧光体的固态光发射器件的制造的荧光体材料和工 艺。
技术实现思路
根据本专利技术的一些实施例的一种光发射器件包括光发射管芯，被配置为发射具 有第一主波长的光，和折射率匹配波长转换结构，被配置为接收光发射管芯发射的光。折射 率匹配波长转换结构可以包括嵌入在基板材料中的多个波长转换颗粒。波长转换颗粒具有6第一折射率并且被配置为接收光发射管芯发射的至少一部分光，并且作为响应发射具有第 二主波长的光，第二主波长可以不同于第一主波长，并且基板材料具有可以与第一折射率 基本上匹配的第二折射率。如这里使用的，两个材料具有“基本上匹配的”折射率的条件是 折射率在彼此的约+/-0. 2的范围内。特别地，基板材料可以包括硅树脂并且可以具有大于 约1. 55的折射率。光发射器件可以进一步包括安装表面。光发射管芯可以位于安装表面上并且可以 位于安装表面和波长转换结构之间。光发射器件可以进一步包括波长转换结构上的透镜。透镜可以被配置为接收光发 射管芯发射的穿过波长转换结构的光。光发射器件可以进一步包括子衬底和透镜。光发射管芯可以位于子衬底上，并且 光发射管芯可以位于子衬底和透镜之间。透镜可以包括光发射器件附近的近端表面、远离 光发射器件的远端表面、以及在近端表面和远端表面之间延伸的侧表面。波长转换结构可 以位于近端表面、远端表面和/或侧表面上。光发射器件可以进一步包括透镜的近端表面、远端表面或侧表面中的至少一个上 的反射层，所述波长转换结构不位于所述反射层所位于的那个表面上。光发射器件可以进一步包括光散射层，其被配置为使光发射管芯发射的光散射。 光散射层可以位于光发射管芯和波长转换结构之间，或者波长转换结构可以位于光发射管 芯和光散射层之间。光发射器件可以进一步包括安装表面，光发射管芯位于该安装表面上。光发射器 件可以进一步包括壳体，其包括延伸远离安装表面的侧壁，安装表面和侧壁限定了光学腔。 波长转换结构可以位于光学腔外部。光发射器件可以进一步包括光学腔上的透镜。透镜可以位于光学腔和波长转换结 构之间。透镜可以包括安装腔上的主透镜和主透镜上的次透镜，波长转换结构可以位于次 透镜上。主透镜可以包括半球形透镜，其具有与光学腔相邻的平坦表面和与平坦表面相对 的半球形表面，并且次透镜可以包括凹入表面，其可以共形地与主透镜的半球形表面配合。光发射器件可以进一步包括光学腔中的密封材料。密封材料可以具有第一折射 率，其低于透镜的第二折射率。折射率渐变层可以位于光学腔和透镜之间，折射率渐变层具 有从光学腔附近的较低折射率连续渐变到透镜附近的较高折射率的折射率。波长转换结构可以位于透镜和光学腔之间。光发射器件可以进一步包括光学腔上 的光散射层。光发射器件可以进一步包括波长转换结构上的折射率渐变层，其中折射率渐变层 具有从波长转换结构附近的较高折射率连续渐变到远离波长转换结构的较低折射率的折 射率。光发射器件可以进一步包括波长转换结构和光发射管芯之间的折射率渐变层，折 射率渐变层具有从光发射管芯附近的较高折射率连续渐变到波长转换结构附近的较低折 射率的折射率。在光发射器件附近折射率渐变层可以具有等于或低于波长转换结构的折射 率的折射率。在一些实施例中，波长转换结构可以包括被安置为与光发射管芯相邻的透镜。光发射器件可以进一步包括子衬底。光发射管芯可以位于子衬底上，并且透镜可7以在光发射管芯之上粘合附着到子衬底。根据一些实施例的一种光发射结构包括二极管层以及粘合接合到二极管层的折 射率匹配波长转换结构。折射率匹配波长转换结构可以包括嵌入在基板材料中的多个波长 转换颗粒。波长转换颗粒具有第一折射率并且被配置为接收光发射管芯发射的至少一部分 光并且作为响应发射具有第二主波长的光，第二主波长不同于第一主波长。基板材料具有 可以与第一折射率基本上匹配的第二折射率。本专利技术的一些实施例提供了一种光发射器件，其包括子衬底；光发射管芯，安装 在子衬底上；折射率匹配波长转换结构，粘合接合到二极管层；以及波长转换结构上的透 镜。折射率匹配波长转换结构可以包括嵌入在基板材料中的多个波长转换颗粒。波长转换 颗粒具有第一折射率并且被配置为接收光发射管芯发射的至少一部分光并且作为响应发 射具有第二主波长的光，第二主波长可以不同于第一主波长，并且基板材料具有可以与第 一折射率基本上匹配的第二折射率。光发射器件可以进一步包括光散射层，其位于透镜和波长转换结构之间并且被配 置为使波长转换结构发射的光散射。光发射器件可以进一步包括透镜上的抗反射涂层。根据本专利技术的另外的实施例的一种光发射结构包括光发射管芯，被配置为发射 具有第一主波长的光；以及折射率渐变层，被配置为接收光发射管芯发射的光。折射率渐变 层具有从光发射管芯附近的折射率渐变层的第一区域中的第一折射率连续渐变到远离光 发射管芯的折射率渐变层中的第二折射率的折射率。第一折射率不同于第二折射率。折射率渐变层可以包括硅树脂基板，其包括嵌入在其中的多个透明颗粒。硅树脂 基板可以具有第一折射率并且透明颗粒具有第二折射率，第二折射率可以高于第一折射 率。硅树脂基板中的透明颗粒的浓度可以从光发射管芯附近的折射率渐变层的第一区域中 的第一浓度连续渐变到远离光发射管芯的折射率渐变层中的第二浓度。光发射器件可以进一步包括光学元件，其具有可以高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光发射器件，包括：光发射管芯，被配置为发射具有第一主波长的光；以及折射率匹配波长转换结构，被配置为接收所述光发射管芯发射的光；其中，所述折射率匹配波长转换结构包括嵌入在基板材料中的多个波长转换颗粒，所述波长转换颗粒具有第一折射率并且被配置为接收所述光发射管芯发射的至少一部分光，并且作为响应发射具有不同于所述第一主波长的第二主波长的光，并且所述基板材料具有与所述第一折射率基本上匹配的第二折射率。

【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：A查克拉博提，B凯勒，
申请(专利权)人：克里公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]