[發(fā)明專利]一種光轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)及其制造方法及發(fā)光二級管器件

有效

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• 申請日: 2012-07-20
• 公開（公告）號: CN102751428A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉宗源;余彬海;李程;蔡連章;吳建國;陳海文
• 申請（專利權(quán)）人: 佛山市國星光電股份有限公司
• 主分類號: H01L33/50
• 分類號: H01L33/50
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 曹志霞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管器件結(jié)構(gòu)及其制造方法，尤其涉及一種光轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)及其制造方法，以及設(shè)有此光轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管器件。

背景技術(shù)

基于發(fā)光二極管(LED)的半導(dǎo)體照明技術(shù)是近年來發(fā)展十分迅速的一種新光源技術(shù)，以高亮度LED為代表的半導(dǎo)體照明產(chǎn)品正在各個領(lǐng)域獲得應(yīng)用，包括室外的景觀照明、建筑照明和道路照明，以及室內(nèi)的辦公照明、工廠照明以及家居照明。在半導(dǎo)體照明技術(shù)中，利用短波長的紫外或藍(lán)光LED激發(fā)長波長的光轉(zhuǎn)換材料，獲得白光等各種顏色的光源，是目前最常見的LED照明技術(shù)。該種技術(shù)具有成本低廉、生產(chǎn)方便、操作靈活的特性，可以滿足各種層次的照明需求。以最常見的白光LED照明技術(shù)為例，一般采用GaN基的藍(lán)光LED芯片和長波長熒光粉合成白光，所采用的制造方法一般為：將熒光粉與透明聚合物膠水混合形成熒光膠，再將熒光膠A涂覆在LED芯片上，如圖1所示，從而使LED芯片發(fā)出的藍(lán)光被熒光粉吸收并轉(zhuǎn)換為長波長的發(fā)射光，最終合成得到白光。但該制造方法所存在的一個顯著問題是，由于熒光粉的比重遠(yuǎn)高于膠水的比重，因此熒光粉會逐漸地沉淀，進(jìn)而導(dǎo)致熒光粉在LED芯片表面分布的厚度和濃度不均勻。一般而言，LED芯片四周的熒光膠會多于LED芯片正面的熒光膠，所以就會存在不同區(qū)域的熒光膠對于藍(lán)光吸收強(qiáng)度不同的問題，由此所導(dǎo)致的一種典型結(jié)果是，在白光LED芯片的中心區(qū)域的色溫會高于邊緣角度區(qū)域的色溫，即中心偏藍(lán)白、邊緣偏黃綠。這種白光不均勻的特性，導(dǎo)致人眼從不同角度觀察LED光源時，會有不同的顏色感受。反映在被照射物體上時，人眼會看到不同的照明區(qū)域有著不同的色彩表征。因此，LED芯片發(fā)出的白光的不均勻性，一方面會導(dǎo)致人肉眼觀察周圍環(huán)境時的不舒適感，另一方面會導(dǎo)致物體顏色失真，從而不利于展現(xiàn)真實(shí)的照明效果。

為應(yīng)對白光LED芯片的白光不均勻性問題，一種改進(jìn)的制造方法是將一層熒光粉B均勻地涂覆在LED芯片表面，如圖2所示，使LED芯片表面各個區(qū)域的熒光粉厚度和濃度一樣并且均勻分布。這樣，從LED芯片表面各個區(qū)域所發(fā)出的光線，在熒光粉層中將有著相近的光程，因而整個熒光粉層對于LED芯片表面藍(lán)光的吸收是相近的，從而克服了前述第一種制造方法的缺點(diǎn)。但是，改進(jìn)的制造方法仍然沒有能夠克服并解決白光不均勻性的問題，只是對白光的不均勻性有了明顯的改善。藍(lán)光LED芯片所發(fā)出的藍(lán)光分布是朗伯形，經(jīng)過熒光粉層時，受熒光粉層的吸收及散射影響，藍(lán)光分布將會出現(xiàn)改變，呈現(xiàn)出類橢圓形分布，即中心光強(qiáng)與邊緣角度光強(qiáng)的差別增大。與之相應(yīng)，熒光粉的自發(fā)射光是各向均勻的，整個熒光粉層所表現(xiàn)出的發(fā)射光分布將是標(biāo)準(zhǔn)的朗伯形分布。因此，由于兩者空間輻射分布的不一致，第二種制造方法仍然難以得到均勻度很高的白光。

為進(jìn)一步改善白光LED的白光均勻性，業(yè)內(nèi)圍繞第二種制造方法提出了多種改進(jìn)的方法，包括：采用粒徑更小的熒光粉、降低熒光粉層的濃度獲得厚度較厚的熒光粉層。但是，這些方法會引起其他方面的問題。例如，制備粒徑更小的熒光粉對于熒光粉的生產(chǎn)廠家意味著成品率的嚴(yán)重下降，同時，粒徑小的熒光粉的光轉(zhuǎn)換效率偏低，導(dǎo)致LED器件的亮度會隨之降低。低濃度和厚熒光粉層同樣會引起LED器件亮度降低的問題，并且這種方式只能適用于器件尺寸較大的情況。如果器件尺寸偏小時，這種方式將不能達(dá)到改善白光均勻性的目的。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明的目的在于，提供一種光轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，通過調(diào)整垂直方向的光轉(zhuǎn)換材料濃度分布，使采用該光轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管器件能夠得到較均勻的顏色分布。基于此，本發(fā)明還提供了光轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的制造方法以及設(shè)置此光轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的發(fā)光二級管器件。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種光轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，包括主體，所述主體中含有光轉(zhuǎn)換材料，從主體中心到外側(cè)，主體垂直方向上的光轉(zhuǎn)換材料的含量呈階梯狀降低趨勢。

優(yōu)選地，主體中某處光轉(zhuǎn)換材料的含量滿足以下關(guān)系式：