[發(fā)明專利]具有嵌入的微晶的波長轉(zhuǎn)換層

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200580045950.5
• 申請日: 2005-12-19
• 公開（公告）號: CN101111801A
• 公開（公告）日: 2008-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: H·蒙克;G·休斯勒
• 申請（專利權(quán)）人: 皇家飛利浦電子股份有限公司
• 主分類號: G02F1/35
• 分類號: G02F1/35
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 李靜嵐;譚祐祥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有嵌入的微晶的波長轉(zhuǎn)換層、包含所述波長轉(zhuǎn)換層的半導(dǎo)體光源以及包含至少一個所述半導(dǎo)體光源的系統(tǒng)。

背景技術(shù)

波長轉(zhuǎn)換是一種重要的技術(shù)，例如從半導(dǎo)體光源產(chǎn)生白光。這樣的例子有藍-紫光LED與微晶磷光體的結(jié)合或紅外激光輻射在稀土摻雜的氟化物微晶和玻璃中的上轉(zhuǎn)換(up-converstion)，以實現(xiàn)在可見光范圍內(nèi)的激光。發(fā)射可見光的磷光體層是現(xiàn)有技術(shù)中公知的且通常用在熒光燈或陰極射線電視管中。這種已知的發(fā)射可見光的磷光體層也用于將InGaN?LED的藍或紫光轉(zhuǎn)換為其他波長的可見光輻射，如綠色的或黃色的。

通常，發(fā)射可見光的磷光體層包含稀土摻雜的微晶，這些微晶是燒結(jié)的或通過其他晶體生長過程得到。這樣的一層散射因在所述結(jié)晶材料內(nèi)部和外部的許多躍遷而產(chǎn)生的光。因此，現(xiàn)有技術(shù)的磷光體層的光發(fā)射模式是各向同性的。另外，熒光性輻射的能量密度要比用于激發(fā)的能量密度低得多。因此，所述的現(xiàn)有技術(shù)磷光體層不可能適用于高要求的光學(xué)應(yīng)用。進一步說，所述的現(xiàn)有技術(shù)磷光體層不可能適用于激光。因而，一方面磷光體粉末可以相對容易的制備，但另一方面它不具有想要的光學(xué)性能。還有，磷光體粉末的燒結(jié)或晶體生長過程是復(fù)雜的、耗時的和/或耗能的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的這些和其他方面將會參照下文中描述的實施例得以顯示和闡明。

本發(fā)明的目的是提供包含通過既不復(fù)雜也不耗時或耗能的過程所得到的磷光體微晶粉末的層，因此所述層可以適用于極高要求的光學(xué)應(yīng)用。

本發(fā)明的目的是通過具有由基質(zhì)層的波長轉(zhuǎn)換層實現(xiàn)的，所述基質(zhì)層包含嵌入的稀土離子摻雜的微晶和/或稀土離子摻雜非晶微粒，其中所述的稀土離子摻雜的微晶和/或稀土離子摻雜的非晶微粒摻雜有鑭系元素的至少一種，其中所述的稀土離子摻雜的微晶或/或摻雜的非晶微粒具有10nm到500μm的平均直徑d₅₀，其中基質(zhì)層是透明的，因而對在400nm-1200nm范圍內(nèi)的至少一個波長，所述的稀土離子摻雜的微晶和/或所述的稀土離子摻雜的非晶微粒的折射率與基質(zhì)層的折射率匹配，Δn≥0且Δn≤0.1.

厚度d的層包括具有折射率n1且具有稍稍不同折射率n2的嵌入的晶體的基質(zhì)材料，該厚度d的層可以通過折射率的差值Δn來定義。測量折射率Δn的方法在下邊描述。

然而，最優(yōu)選的是，所述微晶被嵌入在折射率完全相同的材料中，以使微晶“不可見”，即避免在界面上的任何光散射。對在所有空間方向上完美折射率匹配的要求，使得來自這些微晶不顯示任何雙折射現(xiàn)象是優(yōu)選的。因此，選擇具有立方對稱結(jié)構(gòu)的晶體是有利的。

可以適當(dāng)?shù)厥褂脫诫s的非晶材料的小微粒代替所述摻雜的微晶，如鉺摻雜的氟化物玻璃。還有，微晶和摻雜的非晶微粒的混合可以適當(dāng)?shù)乇挥脕砬度敫鶕?jù)本發(fā)明的基質(zhì)層中。

具有嵌入的稀土離子摻雜的微晶和/或稀土離子摻雜的非晶微粒的基質(zhì)層的上外表面可以是平坦、光滑或粗糙的。此外，由于制作的方法的原因，至少嵌入在基質(zhì)中的稀土離子摻雜的微晶和/或稀土離子摻雜的非晶微粒的一部分可以擴展到基質(zhì)層之外而進入中間層。因而，中間層可以是最優(yōu)選地用于完全覆蓋微晶，所述微晶可以伸出基質(zhì)層。

本發(fā)明的一個優(yōu)點是可以實現(xiàn)高亮度以及利用根據(jù)本發(fā)明的至少一個波長轉(zhuǎn)換層可以提供激光器。本發(fā)明的另一個優(yōu)點是它允許轉(zhuǎn)換介質(zhì)具有非常柔韌的形狀，特別是對波導(dǎo)層。此外，根據(jù)本發(fā)明的波長轉(zhuǎn)換層允許無散射的波長轉(zhuǎn)換。

根據(jù)本發(fā)明的波長轉(zhuǎn)換層可以允許將600nm至1200nm范圍的輻射的波長轉(zhuǎn)換到400nm至650nm(從紅外到可見光的上轉(zhuǎn)換)。也可以允許將350nm至500nm范圍的輻射的波長轉(zhuǎn)換到400nm至650nm(從紫外/藍光到可見光的下轉(zhuǎn)換)。

根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選使用稀土摻雜微晶嵌入到玻璃和/或聚合物的基質(zhì)材料中的稀土摻雜微晶。另外，波長轉(zhuǎn)換層可以很容易制造成差不多任意形狀。

本發(fā)明尤其涉及微晶和/或摻雜的非晶微粒，其中所述的稀土摻雜微晶和/或摻雜的非晶微粒具有的平均直徑d₅₀為50nm到500μm，優(yōu)先地平均直徑d₅₀為100nm到30μm，進一步優(yōu)選地平均直徑d₅₀為1μm到10μm。

在本發(fā)明中使用的特征d₅₀具有的含義是微晶的至少50％落在定義的直徑范圍內(nèi)。