[發明專利]用于提供白色光輸出的寬帶發光器件燈

有效

• 申請號: 200980109299.1
• 申請日: 2009-02-13
• 公開（公告）號: CN101999169A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發明（設計）人: G·布蘭迪斯
• 申請（專利權）人: 克里公司
• 主分類號: H01L25/075
• 分類號: H01L25/075
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 金曉

相關申請的交叉引用

本申請要求在2008年2月15日提交的美國臨時專利申請No.61/029,093的優先權，其整體公開內容通過引用并入本文。

技術領域

本發明涉及半導體發光器件，更具體地，涉及包括半導體發光器件的燈。

背景技術

發光二極管和激光二極管是公知的固態發光元件，其在被施加足夠的電流時能夠產生光。發光二極管和激光二極管通常可以被稱為發光器件(LED)。發光器件通常包括在諸如藍寶石、硅、碳化硅、砷化鎵等的襯底上生長的外延層中形成的p-n結。LED產生的光的波長分布通常取決于制造p-n結的材料以及構成器件的有源區的薄外延層的結構。

典型地，LED芯片包括襯底、在襯底上形成的n型外延區和在n型外延區上形成的p型外延區(或者反之亦然)。為了易于將電流施加到器件，可以在器件的p型區(典型地，暴露的p型外延層)上形成陽極接觸并且可以在器件的n型區(諸如襯底或者暴露的n型外延層)上形成陰極接觸。當電位被施加到歐姆接觸時，電子可以從n型層注入到有源區中并且空穴可以從p型層注入到有源區中。有源區中的電子和空穴的輻射復合產生了光。一些LED芯片包括具有n型層和p型層之間或它們的結附近的多個發光區或有源層(也被稱為多量子阱結構)的有源區。

LED可以在發光/照明應用中使用，例如，代替常規的白熾和/或熒光發光。同樣地，常常期望的是提供一種產生具有相對高的顯色指數(CRI)的白色光的光源，從而由光照的物體可以顯現得更自然。光源的顯色指數是光源產生的光準確地照明寬的顏色范圍的能力的客觀度量。顯色指數的范圍是從單色光源的基本上為零到白熾光源的幾乎100。可替選地，所期望的可能是提供如下的光源，其明顯不同于具有高的CRI指數的光源，但是仍需要經調節的光譜。

此外，特定光源的色度可以被稱為光源的“色點”(color?point)。對于白色光源，色度可以被稱為光源的“白點”。白色光源的白點可以沿與加熱到給定溫度的黑體輻射體發射的光的顏色相對應的色度點的軌跡而下降。因此，可以通過光源的相關色溫(CCT)識別白點，相關色溫是被加熱的黑體輻射體與白色光源的顏色或色調匹配的溫度。白色光典型地具有約4000和8000K之間的CCT。具有4000的CCT的白色光具有微黃色的顏色。具有8000K的CCT的白色光在顏色上更偏微藍色，并且可以被稱為“冷白色”。“暖白色”可以用于描述具有約2600K至6000K之間的CCT的白色光，其在顏色上更偏微紅色。

來自單色LED的光可以用于通過使用諸如磷光體的波長轉換材料圍繞LED而提供白色光。術語“磷光體”在這里可以用于表示吸收一個波長范圍內的光并且重新發射不同的波長范圍內的光的任何材料，與吸收和重新發射之間的延遲無關以及與所牽涉的波長無關。光的一小部分也可以穿過磷光體和/或在基本上與入射光相同的波長下從磷光體重新發射，經歷很少的下變換或者沒有下變換。因此，術語“磷光體”在這里可以用于表示有時被稱為熒光和/或磷光的材料。通常，磷光體吸收波長較短的光并且重新發射波長較長的光。同樣地，LED在第一波長下發射的一些或所有光可以被磷光體顆粒吸收，作為響應，磷光體顆粒可以在第二波長下發射光。

例如，單個藍色發光LED可以被諸如摻雜有鈰的釔鋁石榴石(YAG)的黃色磷光體圍繞。得到的光是藍色光和黃色光的組合，對于觀察者可以顯現為白色。更具體地，為了產生黃色光，約2.66電子伏特(eV)的藍色光子可以被黃色磷光體吸收，并且約2.11eV的黃色光子可以被發射。因此，通過非輻射過程可能大概損失了約0.55eV的平均能量。因此，被黃色磷光體圍繞的藍色LED可能通過藍色到黃色的轉換而損失數量上可察覺到的能量。再者，如果包括紅色磷光體以改進顯色，則能量損失甚至可能更大，導致降低得更多的效率。

此外，多個不同顏色的LED發射的光可以被組合以產生白色光的所期望的強度和/或顏色。例如，當紅色、綠色和藍色發光LED被同時加電時，得到的組合光可以取決于紅色、綠色和藍色光源分量的相對強度而顯現為白色或者接近白色。盡管可以通過這些燈實現相當高的發光能效(至少部分地由于缺乏磷光體轉換)，但是由于從每個LED發射的光的有限的光譜分布，顯色可能較差。

發明內容