[發明專利]一種半導體固態白光光源的制備方法

無效

• 申請號: 200710304216.7
• 申請日: 2007-12-26
• 公開（公告）號: CN101471533A
• 公開（公告）日: 2009-07-01
• 發明（設計）人: 徐云;陳良惠;李玉璋;宋國峰;王玉平;張書明
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01S5/00
• 分類號: H01S5/00;H01L33/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 周國城

技術領域

本發明涉及半導體材料與器件，特別是一種半導體固態白光光源的制備方法。

背景技術

人類的電光源照明起始于愛迪生發明的白熾燈，后來又陸續發明了低壓鈉燈、熒光燈、高壓汞燈、金屬鹵化物燈、高壓鈉燈、三基色熒光燈、緊湊型熒光燈和高頻無極燈等電光源。通常光源的評價標準有能效、光通量、顯色指數、色溫等參數，其中光源能效的高低反應了其節電能力，半導體固態白光光源具有高能效、長壽命等特點，被公認為是繼白熾燈、日光燈之后的第三代照明光源。目前在半導體照明領域，多采用發光二極管做激發光源，激發相應的熒光粉獲得固態白光光源。以發光二極管為基礎的白光光源有三個主要方案：第一種是用藍光發光二極管激發黃色熒光粉，熒光粉在藍光的激發下發射黃光，再與透出的部分藍光混合，由補色原理而呈現白光，該方案制備的白光顯色指數比較低且白光參數隨溫度和工作電流變化比較大；第二種是由紅綠藍三基色發光二極管直接混合成白光，由于三個發光二極管的效率、光功率隨注入電流、溫度、時間等參數不同步變化，因此要求比較高的控制電路；第三種是由紫外或近紫外發光二極管激發紅綠藍三基色熒光粉，由于人視覺對紫外或近紫外光不敏感，這種白光的顏色只由熒光粉決定，因此該方案顯色指數高且白光參數比較穩定。在以上這三種方案中，核心器件與熒光粉的發展水平都具有舉足輕重的作用，與白光光源能效和光通量直接相關的是核心器件的電光轉換效率和光輸出功率，紫外或近紫外發光二極管的光功率在高電流注入的情況下趨于飽和，因此高功率高效率的發光二極管是目前最大的技術難點之一。而本發明是采用半導體激光器代替發光二極管來激發熒光粉，獲得白光光源。

半導體激光器與發光二極管都屬于固態半導體光源。但本質上的區別在于：發光二極管是一種自發輻射光源，而半導體激光器是由注入有源區的過剩載流子的受激輻射形成的激光光源。與發光二極管相比，半導體激光器更容易做到高效率高光功率輸出，核心器件電光轉換效率和光輸出功率的提高會直接帶來白光光源能效和光通量的提高；且半導體激光器的輸出光斑易于整形甚至耦合進入光纖輸出，既可以使核心器件單獨制冷，避免高溫帶來核心器件和熒光粉效率的下降，也可以制備具有特殊用途的白光光源。因此本發明采用近紫外光半導體激光器激發紅綠藍三基色熒光粉來制備固態白光光源。

發明內容

本發明的目的是提供一種制備半導體固態白光光源的方法，具有以下優點：所制備的白光光源具有較高能效和較高光通量；可單獨對核心器件進行溫控制冷，避免高溫時器件和熒光粉發生退化；可制備出很小尺寸、具有特殊用途的白光光源。具體制備工藝包含以下步驟：

1)將半導體激光器芯片用焊料燒結在熱沉上，將熱沉燒結到基板上，再將散熱基板，并固定在激光器管殼上；

2)把紅色、綠色、藍色三基色熒光粉均勻混合，通過透明硅膠或環氧樹脂將帶有熒光粉的膠體固化在透明薄片上；

3)將熒光粉的膠體直接與半導體激光器固定，完成半導體固態白光光源的制作。

進一步，在激光器和熒光粉的膠體之間放入非球面透鏡或透鏡組，將激光器的光斑會聚一點后再激發熒光粉，用以制備高亮度的點光源器件。

進一步，在激光器和熒光粉的膠體之間放入非球面透鏡或透鏡組，將激光器的光斑發散后再激發熒光粉，用以制備亮度均勻的面光源。

進一步，在激光器和熒光粉的膠體之間放入非球面透鏡或透鏡組，可通過非球面透鏡或透鏡組將激光器的光斑會聚到光纖的一個端面后，再激發熒光粉，用以制備高亮度高方向性的光源。

進一步，所述半導體激光器芯片為激射波長位于近紫外的半導體激光器。

進一步，所述熒光粉為在半導體激光器的激發下能發出白光的熒光粉，

進一步，所述熒光粉為紅色、綠色、藍色三基色按1～20：1～20：1～20比例混合的熒光粉。

進一步，所述透鏡雙面蒸鍍增透膜。