專利名稱：具有高縱橫比的單色光源的制作方法
技術領域：
本發(fā)明整體涉及半導體發(fā)光裝置。本發(fā)明特別適用于單色半導體發(fā)光裝置。
背景技術：
單色發(fā)光二極管(LED)在例如照明之類的光學應用中正變得日益重要。此類應用的一個實例是用在顯示器的背向照明中，例如液晶顯示屏(LCD)的電腦顯示器和電視機。 波長轉換型發(fā)光二極管越來越多地用于這樣的應用中，其中需要的彩色光通常并非由LED 產生、或并非由LED有效地產生。一些已知的發(fā)光裝置包括發(fā)射(例如)藍光的光源(例如LED)以及將藍光轉換為(例如)紅光的光轉換層。然而，在這種已知裝置中，未轉換的藍光中的一些漏出并且與紅光混合，從而導致非單色光。此外，這種已知發(fā)光裝置的光譜特性隨方向而變化。

發(fā)明內容
本發(fā)明整體涉及半導體發(fā)光裝置。在一個實施例中，發(fā)光系統包括發(fā)射第一波長的光的LED。所發(fā)射的第一波長的光的主要部分從LED的最小橫向尺寸為Wmin的頂部表面離開LED。所發(fā)射的第一波長的光的其余部分從LED的最大邊緣厚度為Tmax的一個或多個側面離開LED。Wmin/Tmax之比為至少30。發(fā)光系統還包括具有半導體勢阱的再發(fā)射半導體構造。再發(fā)射半導體構造接收從頂部表面離開LED的第一波長的光，并且將所接收的光的至少一部分轉換為第二波長的光。以第二波長離開發(fā)光系統的所有光的整體發(fā)光強度為以第一波長離開發(fā)光系統的所有光的整體發(fā)光強度的至少4倍。在一些情況下，由發(fā)光系統沿著第一方向發(fā)射的光具有第一組顏色坐標，并且由發(fā)光系統沿著第二方向發(fā)射的光具有與第一組顏色坐標基本上相同的第二組顏色坐標。第一方向和第二方向之間的角度為不小于20度。在一些情況下，第一組顏色坐標為u/和Vl’，第二組顏色坐標為u2’和v2’，并且 U1'和u2’之間以及ν/和v2’之間的差值中的每一個的絕對值為不超過0. 01。在一些情況下，頂部表面為具有長度L和寬度W的矩形，其中寬度為頂部表面的最小橫向尺寸。在一些情況下，再發(fā)射半導體構造將所接收的光的至少20%轉換為第二波長的光。在另一個實施例中，發(fā)光系統包括LED，所述LED發(fā)射第一波長的光并且包括下述圖案，所述圖案增強從LED的頂部表面發(fā)射光并且抑制從LED的一個或多個側面發(fā)射光。發(fā)光系統還包括再發(fā)射半導體構造，所述再發(fā)射半導體構造包括II-VI勢阱，接收離開LED的第一波長的光，并且將所接收的光的至少一部分轉換為第二波長的光。以第二波長離開發(fā)光系統的所有光的整體發(fā)光強度為以第一波長離開發(fā)光系統的所有光的整體發(fā)光強度的至少4倍。在一些情況下，圖案為周期性的。在一些情況下，圖案為非周期性的。在一些情況下，圖案為準周期性的。在一些情況下，LED包括一層或多層，并且圖案包括該層中的一些的厚度圖案。在一些情況下，在LED內的勢阱包括圖案。在一些情況下，離開LED并且由再發(fā)射半導體構造接收的第一波長的光的大部分穿過LED的頂部表面離開LED。在一些情況下，由發(fā)光系統沿著第一方向發(fā)射的光具有第一組顏色坐標，并且由發(fā)光系統沿著第二方向發(fā)射的光具有與第一組顏色坐標基本上相同的第二組顏色坐標。在這種情況下，第一方向和第二方向之間的角度為不小于20度。在一些情況下，第一組顏色坐標為u/和ν/， 第二組顏色坐標為U2’和v2’，其中U1'和u2’之間以及ν/和v2’之間的差值中的每一個的絕對值為不超過0.01。在另一個實施例中，發(fā)光系統包括電致發(fā)光裝置，所述電致發(fā)光裝置發(fā)射第一波長的光并且具有下述形狀，該形狀增強從電致發(fā)光裝置的頂部表面發(fā)射光并且抑制從電致發(fā)光裝置的一個或多個側面發(fā)射光。發(fā)光系統還包括再發(fā)射半導體構造，所述再發(fā)射半導體構造包括II-VI勢阱，接收從頂部表面離開電致發(fā)光裝置的第一波長的光，并且將所接收的光的至少一部分轉換為第二波長的光。以第二波長離開發(fā)光系統的所有光的整體發(fā)光強度為以第一波長離開發(fā)光系統的所有光的整體發(fā)光強度的至少4倍。在一些情況下，電致發(fā)光裝置的形狀為使得在電致發(fā)光裝置內朝電致發(fā)光裝置的側面?zhèn)鞑サ牡谝徊ㄩL的光的大部分朝頂部表面重新導向。在一些情況下，電致發(fā)光裝置具有第一側面和不平行于第一側面的第二側面。在一些情況下，電致發(fā)光裝置在垂直于頂部表面的平面內具有大致梯形的橫截面。在一些情況下，H-VI勢阱含有Cd(Mg)S^e或a^eTe。在另一個實施例中，發(fā)光系統包括電致發(fā)光裝置，所述電致發(fā)光裝置從其頂部表面發(fā)射第一波長的光。發(fā)光系統還包括鄰近電致發(fā)光裝置的側面的構造，所述構造用于阻擋可能以其它方式離開側面的第一波長的光。發(fā)光系統還包括再發(fā)射半導體構造，所述再發(fā)射半導體構造包括II-VI勢阱，接收離開電致發(fā)光裝置的第一波長的光，并且將所接收的光的至少一部分轉換為第二波長的光。以第二波長離開發(fā)光系統的所有光的整體發(fā)光強度為以第一波長離開發(fā)光系統的所有光的整體發(fā)光強度的至少4倍。在一些情況下，鄰近電致發(fā)光裝置的側面的用于阻擋第一波長的光的構造主要通過吸收光來阻擋光。在一些情況下，鄰近電致發(fā)光裝置的側面的用于阻擋第一波長的光的構造主要通過反射光來阻擋光。在一些情況下，鄰近電致發(fā)光裝置的側面的構造阻擋第一波長的光，但不阻擋在電磁波譜的可見光范圍內的其他波長的光。在一些情況下，所述構造為電絕緣的，并且直接接觸電致發(fā)光裝置的至少一個電極。在一些情況下，所述構造也阻擋可能以其它方式離開再發(fā)射半導體構造的側面的第一波長或第二波長的光。在一些情況下，離開電致發(fā)光裝置并且由再發(fā)射半導體構造接收的第一波長的光的大部分穿過電致發(fā)光裝置的頂部表面離開電致發(fā)光裝置。在一些情況下，發(fā)光系統也包括該構造和鄰近該構造的側面之間的中間區(qū)域。在另一個實施例中，發(fā)光系統包括以第一波長X1反射光的光反射器。發(fā)光系統還包括設置在光反射器上并且發(fā)射第一波長的光的電致發(fā)光裝置。電致發(fā)光裝置具有用于以第一波長產生光子的有源區(qū)域。有源區(qū)域和光反射器之間的距離為使得從電致發(fā)光裝置的頂部表面發(fā)射的光得到增強，并且使得從電致發(fā)光裝置的一個或多個側面發(fā)射的光得到抑制。發(fā)光系統還包括再發(fā)射半導體構造，該再發(fā)射半導體構造包括II-VI勢阱，接收從頂部表面離開電致發(fā)光裝置的第一波長的光，并且將所接收的光的至少一部分轉換為第二波長的光。以第二波長離開發(fā)光系統的所有光的整體發(fā)光強度為以第一波長離開發(fā)光系統的所有光的整體發(fā)光強度的至少4倍。在一些情況下，光反射器包括金屬。在一些情況下，光反射器包括布拉格反射器。在一些情況下，光反射器能夠在整個LED上橫向散布電流。在一些情況下，有源區(qū)域和光反射器之間的距離為在約0. 6 λ工至約1. 4 λ工的范圍內。在一些情況下，此距離為在約0. 6 λ工至約0. 8 λ工的范圍內。在一些情況下，此距離為在約1. 2 λ工至約I^X1的范圍內。在一些情況下，由發(fā)光系統沿著第一方向發(fā)射的光具有第一組顏色坐標，并且由發(fā)光系統沿著第二方向發(fā)射的光具有與第一組顏色坐標基本上相同的第二組顏色坐標。在這種情況下，第一方向和第二方向之間的角度為不小于20度。在一些情況下， 第一組顏色坐標為uK第二組顏色坐標為U2，和V2'，并且u/和U2'之間以及V1'和 v2'之間的差值中的每一個的絕對值為不超過0.01。


結合附圖對本發(fā)明的各種實施例所做的以下詳細描述將有利于更完整地理解和體會本發(fā)明，其中圖1為發(fā)光系統的示意性側視圖；圖2為沿不同的示例性方向發(fā)射光的發(fā)光系統的示意性側視圖；圖3為再發(fā)射構造的示意性側視圖；圖4為另一發(fā)光系統的示意性側視圖；圖5為在不同位置處具有圖案的發(fā)光二極管(LED)的示意性側視圖；圖6A和圖6B分別為矩形圖案和三角形圖案的示意性俯視圖；圖7為另一發(fā)光系統的示意性側視圖；圖8為另一發(fā)光系統的示意性側視圖；圖9為另一發(fā)光系統的示意性側視圖；圖10為發(fā)光系統的示意性俯視圖，其中在發(fā)光系統的光阻擋構造和側面之間具有中間區(qū)域；圖11為發(fā)光系統的輸出光譜隨波長變化的圖線；圖12為發(fā)光系統的輸出光百分比隨傳播方向變化的圖線；并且圖13為另一發(fā)光系統的示意性側視圖。多個圖中使用的相同附圖標記指代具有相同或相似性能和功能的相同或相似元件。
具體實施例方式本專利申請公開了半導體發(fā)光裝置，所述半導體發(fā)光裝置包括半導體光源和一個或多個波長轉換器，其中轉換器可為半導體波長轉換器。具體地講，本發(fā)明所公開的裝置為單色的，這意味著所發(fā)射光的光譜分布具有對應于發(fā)射波長的單峰以及小的半峰值全譜寬(FWHM)。在這種情況下，FWHM可為小于約50nm、或小于約10nm、或小于約5nm、或小于約 lnm。在一些情況下，半導體光源的波長A1的范圍可為約350nm至約650nm、或約350nm至約600nm、或約350nm至約550nm、或約350nm至約500nm、或約350nm至約450nm。例如,波長人！可為約365nm或約405nm。一些公開的裝置對于以不同方向發(fā)射的光具有基本上相同的光譜特性。例如，對于沿不同方向離開裝置的光而言，所發(fā)射光的顏色坐標可為基本上相同的。本發(fā)明所公開的單色裝置中的一些采用發(fā)光二極管(LED)和光轉換器(例如，熒光體或半導體光轉換勢阱或量子阱)。本發(fā)明所公開的裝置可顯示隨發(fā)射方向的變化而改善的光譜穩(wěn)定性。本發(fā)明所公開的一些裝置具有來自相同半導體族(例如，III-V半導體族)的光源和光轉換層。在這種情況下，可能可行的是將例如III-V波長轉換器單片地直接生長和制造到III-V光源(例如，III-V LED)上。然而，在一些情況下，能夠以高轉換效率和/或其他理想特性發(fā)射所需波長的光的波長轉換器可以來自不同于LED所屬的半導體族在這種情況下，以高質量將一個元件生長到另一元件上也許不可能或不可行。例如，高效率穩(wěn)定波長轉換器可來自II-VI族，而光源(例如，LED)可來自III-V族。在這種情況下，可采用多種方法以用于將光轉換器附接到光源一些此類方法描述于2007年12月10日提交的美國專利申請序列號61/0U608中，該專利全文以引用方式并入本文。在一些應用中，可能有利的是采用發(fā)射所需的單個波長(例如，綠光波長)的光的光源。然而，在這些應用中，小型且有效的光源可能不可得。在這些應用中，可有利地使用本專利申請中所公開的裝置，其中該裝置可包括發(fā)射不同于(例如小于)所需波長的單個波長的光的單色III-V LED以及用于將所發(fā)射光轉換(例如降頻轉換)成所需單個波長的有效的II-VI勢阱。除了改善的單色性之外，本專利申請中所公開的裝置還可具有其他潛在的優(yōu)點，例如轉換效率高、制造成本低和/或尺寸小。如本文所用，降頻轉換是指被轉換光的光子能量小于未被轉換光或入射光的光子能量。即，被轉換光的波長大于入射光的波長。在一些情況下，本發(fā)明所公開的發(fā)光裝置可通過形成像素大小的光源的陣列而用于制造備像素化顯示器。在這種情況下，所顯示的圖像可具有隨發(fā)射或觀察方向不改變或改變極小的光譜特性。在一些情況下，本專利申請中所公開的發(fā)光裝置的陣列可用在照明系統(例如， 自適應照明系統)中，以用在例如投影系統或其他光學系統中。圖1為示意性的發(fā)光系統100，發(fā)光系統100包括基底105 ；底部電極110，其設置在基底上LED 120，其發(fā)射第一波長A1的光并且與底部電極進行電接觸；再發(fā)射構造140， 其設置在LED上，以用于將由LED以波長為X1發(fā)光的至少一部分轉換為較長波長λ2的光； 可選粘結層130，其用于將再發(fā)射構造附接到LED頂部電極112，其與LED電接觸；和電源 180，其用于向LED供電，該LED連接至具有相應電導線116和114的電極110和112。LED 120基本上為單色LED，該單色LED以第一峰值波長λ 發(fā)射具有小的半峰值全譜寬(FWHM)的光160。例如，FWHM可為小于約50nm、或小于約30nm、或小于約15nm、或小于約10nm、或小于約5nm、或小于約Inm0LED 120具有有源頂部或發(fā)射表面128，有源頂部或發(fā)射表面1 可以具有在應用中期望的和/或可用的任何形狀，其中有源頂部表面是指由LED穿過頂部表面發(fā)出的光基本上覆蓋整個頂部表面。頂部表面1 具有最小橫向尺寸Wmin。例如，發(fā)射表面1 可為方形，在這種情況下，最小橫向尺寸Wmin為等于此方形的寬度。又如，頂部表面可為長度為L、寬度W為小于L的矩形，在這種情況下，頂部表面的最小橫向尺寸Wmin為W。在這種情況下，寬度W的范圍可為約50 μ m至約1000 μ m、或約100 μ m至約600 μ m、或約200 μ m至約500 μ m。在一些情況下，W可為約250 μ m、或約300 μ m、或約350 μ m、或約4000 μ m、或約 4500 μ m。在一些情況下，寬度W的范圍可為約Ιμπι至約50 μ m、或約1 μ m至約40μπκ或 ^lym 30 μ m。長度L的范圍可為約500 μ m至約3000 μ m、或約700 μ m至約2500 μ m、或約900 μ m 至約2000 μ m、或約1000 μ m至約2000 μ m。在一些情況下，L可為約1100 μ m、或約1200 μ m、
7或約1500 μ m、或約1700 μ m、或約1900 μ m。又如，頂部表面可為直徑為D的圓形，在這種情況下，頂部表面的最小橫向尺寸Wmin為D。在一些情況下，可修改LED 120的有源頂部或發(fā)射表面128，以限定新的有源頂部表面。例如，可利用(例如)不透明涂層來選擇性地使LED的有源頂部表面圖案化，以限定新的有源頂部表面。通常，有源頂部表面為LED的主要發(fā)射或離開區(qū)域，所發(fā)射的光線通過該區(qū)域離開LED朝向再發(fā)射構造140。在這種情況下，所發(fā)射的光線從基本上整個頂部表面離開LED。通常，LED發(fā)射的光可沿不同方向傳播。在一些情況下，不同的發(fā)射光線可沿不同方向傳播。在一些情況下，初始沿給定方向傳播的發(fā)射光線可由于(例如)被(例如)LED的內表面反射或從LED的內表面散射而改變方向。在一些情況下，一些光線(例如光線160A、 160B和160C)可以朝再發(fā)射構造140以向上的方向傳播，并且離開頂部表面128。一些其他的光線可以以不同的方向傳播，并且從除頂部表面1 之外的區(qū)域離開LED。例如，光線 160D從LED的第一側面122離開LED，并且光線160E從LED的第二側面IM離開LED。在一些情況下，這些光線不進入再發(fā)射構造140，因此不可能轉換為波長為λ2的光。然而，這種光線最終可作為輸出光束的一部分離開發(fā)光系統100，在這種情況下，輸出光束可具有波長為入工和λ 2兩者的光。在一些情況下，發(fā)光系統100漏出的波長為λ工的任何光沿某些 (但并非所有)方向傳播。在這種情況下，該系統的輸出光沿不同的方向可具有不同的光譜特性，例如不同的顏色。在一些情況下，所發(fā)射的第一波長的光的主要部分朝再發(fā)射構造140作為波長為 λ工的光160從有源頂部表面1 離開LED 120。在這種情況下，離開LED的波長為λ :的光的至少70%、或至少80%、或至少90%、或至少95%朝再發(fā)射構造140穿過頂部表面。所發(fā)射的第一波長的光的其余部分(即，未穿過頂部表面1 離開LED的光)從(例如)LED 的一個或多個側面(例如LED的側面122和124)離開LED。LED的側面(包括例如側面12 限定了具有最大高度Tmax的最大出口或透光孔， 光可以第一波長X1通過所述最大出口或透光孔離開LED。通常，Tmax對應于LED中的在X1 下為至少基本上光學透明的各種層的厚度之和。在一些情況下，Tmax對應于LED中的所有半導體層的厚度之和。在一些情況下，Tmax對應于LED的除去在X1下為不透明的邊緣部分的最大邊緣厚度。在一些情況下，Tmax的范圍為約Iym至約1000 μ m、或約2 μ m至約500 μ m、 或約3 μ m至約400 μ m。在一些情況下，Tmax為約4 μ m、或約10 μ m、或約20 μ m、或約50 μ m、 或約100 μ m、或約200 μ m、或約300 μ m。在一些情況下，Wmin/Tmax之比為足夠大的，以使得離開LED的波長為λ工的光的主要部分穿過頂部表面1 離開，并且較少的其余部分穿過 LED的其他區(qū)域(例如側面)離開例如，在這種情況下，Wmin/Tmax之比為至少約30、或至少約 40、或至少約50、或至少約70、或至少約100、或至少約200、或至少約500。再發(fā)射構造140接收從LED的頂部表面1 離開LED 120的第一波長(λ )的光，并且將所接收光的至少一部分降頻轉換為基本上單色的光170，光170的第二峰值波長為λ 2，并且半峰值全譜寬(FWHM)為小于約50nm、或小于約30nm、或小于約15nm、或小于約 lOnm、或小于約5nm、或小于約lnm。如圖1中示意性地所指出的那樣，再發(fā)射構造將波長為 λ i的光線160A的至少一部分轉換為波長為λ 2的光線170Α，將波長為λ工的光線160B的至少一部分轉換為波長為λ 2的光線170Β，并且將波長為λ工的光線160C的至少一部分轉換為波長為λ2的光線170C，但通常所轉換的光線可沿不同于相應入射光線方向的方向傳播。例如，入射光線160Α可沿如圖1中示意性所示的y軸傳播，并且所轉換的光線170A可沿(例如)x軸或在χ軸和y軸之間某處的方向傳播。在一些情況下，光線(例如光線160B)的一部分可能未被再發(fā)射構造轉換。在這種情況下，波長為λ工的未被轉換光的至少一部分可被再發(fā)射構造140透射穿過該再發(fā)射構造的有源頂部或發(fā)射表面148成為光160B’。在一些情況下，再發(fā)射構造140將其從 LED 120接收的第一波長的光的至少20%、或至少30%、或至少40%、或至少50%、或至少 60%、或至少70%、或至少80%、或至少90%轉換為第二波長的光。在示例性的發(fā)光系統100中，光170從再發(fā)射構造的有源頂部表面離開發(fā)光系統， 但在一些情況下，所轉換的光中的一些可以從除頂部表面148之外的位置處逸出發(fā)光系統。例如，一些所轉換的光線(未明確地示于圖1中)可以從再發(fā)射構造的一個或多個側面離開發(fā)光系統。又如，一些所轉換的光線可以在(例如)從發(fā)光系統的內表面進行一次或多次反射之后穿過LED 120的側面122和IM離開發(fā)光系統。通常，再發(fā)射構造140可包括能夠將至少一部分光160轉換為光170的任何構造或材料。例如，再發(fā)射構造140可包括熒光體、熒光染料、例如聚芴之類的共軛發(fā)光有機材料、或光致發(fā)光半導體層。可以用于再發(fā)射構造140中的示例性熒光體包括硫化鎵酸鍶、摻雜GaN、銅激活硫化鋅和銀激活硫化鋅。其他可用的熒光體包括摻雜YAG、硅酸鹽、 氮氧化硅、氮化硅和基于鋁酸鹽的熒光體。這類熒光體的實例包括Ce:YAG、SrSiONiEu, SrBaSiOiEu,SrSiNiEu 和 BaSrSiNiEu0在一些情況下，再發(fā)射構造140可包括例如Ce:YAG板條之類的板條熒光體。 Ce:YAG板條的制備方式可為(例如)在高溫和高壓下燒結Ce:YAG熒光體粒子來形成基本上光學透明的且不散射的板條，如在(例如)美國專利No. 7，361，938中所描述。在一些情況下，再發(fā)射構造140可包括勢阱、量子阱、量子線、量子點、或多種或多個上述每一種物質。與(例如)有機材料相比，例如無機半導體勢阱和量子阱之類的無機勢阱和量子阱通常具有增強的光轉換效率，并且由于不太易受例如濕度之類的環(huán)境因素的影響而更加可靠。此外，無機勢阱和量子阱往往會具有較窄的輸出光譜，從而導致(例如) 改善的色域。如本文所用，勢阱是指被設計為僅在一個維度上限制載流子的多層半導體結構中的半導體層，其中該半導體層具有低于周圍層的導帶能和/或高于周圍層的價帶能。量子阱通常是指足夠薄，以至于量子化效應增加用于阱中電子-空穴對復合的能量的勢阱。量子阱的厚度通常為約IOOnm或更小、或約IOnm或更小。量子線沿兩個正交的方向提供載流子限制，并且通常沿每一個載流子限制方向的厚度為約IOOnm或更小、或約IOnm或更小。量子點沿三個互相正交的方向提供載流子限制，并且通常最大尺寸為約IOOnm或更小、或約 IOnm或更小。在一些情況下，LED 120具有含一個或多個峰的發(fā)射光譜，且波長λ 為發(fā)射峰值中的一個的波長。在一些情況下，LED 120基本上以單一波長X1發(fā)光，這意味著所發(fā)射的光譜在X1處具有窄峰以及小的半峰值全譜寬(FWHM)。在這種情況下，FWHM可為小于約 50nm、或小于約10nm、或小于約5nm、或小于約lnm。在一些情況下，LED光源可為III-V LED 光源。在一些情況下，LED光源可采用例如III-V激光二極管光源之類的激光二極管光源替換。在一些情況下，泵浦波長X1S介于約350nm和約500nm之間。例如，在這種情況下， λ ！可為約405nmo在一些情況下，離開發(fā)光系統100的光基本為單色的，這意味著離開的光基本上為第二波長λ 2的光，并且包括少量或零量的第一波長的光。在這種情況下，以第二波長入2 離開發(fā)光系統100的所有光的整體或總發(fā)光強度為以第一波長λ i離開發(fā)光系統的所有光的整體或總發(fā)光強度的至少4倍、或至少10倍、或至少20倍、或至少50倍。發(fā)光系統100 的整體發(fā)光強度可通過對該系統在一個或多個波長下在所有發(fā)射角度和方向上(在一些情況下可為4π平方弧度或4π立體弧度)的輸出強度進行積分來確定。在一些情況下，沿不同方向離開發(fā)光系統100的光可具有不同的光譜特性，例如顏色。例如，沿不同方向傳播的光可具有不同比例的第一波長和第二波長的光。例如，圖 2示意性地示出基本上沿著第一方向210 (y軸)發(fā)射光220以及基本上沿不同的第二方向 240發(fā)射光230的發(fā)光系統100。在一些情況下，光220和光230可具有不同的光譜特性。 例如，光220與光230相比可具有較大的第二波長含量。在一些情況下，例如當ffmin/Tmax之比為足夠大時，光220和光230可具有基本上相同的光譜特性。例如，在一些情況下，光220 可具有顏色坐標為X1和Y1的第一顏色C1,并且光230可具有顏色坐標為&和y2的第二顏色C2，其中顏色C1和C2為基本上相同的。在這種情況下，X1和&之間以及yi和y2之間的差值中的每一個的絕對值為不超過約0. 01、或不超過約0. 005、或不超過約0. 002、或不超過約0. 001、或不超過約0. 0005。在一些情況下，第一方向210和第二方向240之間的角度θ分別為不小于約10 度、或不小于約15度、或不小于約20度、或不小于約25度、或不小于約30度、或不小于約 35度、或不小于約40度、或不小于約45度、或不小于約50度、或不小于約55度、或不小于約60度、或不小于約65度、或不小于約70度。通常，LED 120可為能夠發(fā)射所需波長的光的任何LED。例如，在一些情況下，LED 120可為發(fā)射紫外光、紫光或藍光的LED。在一些情況下，LED 120可包括一層或多層ρ型和/或η型半導體層、一個或多個有源層(可以包括一個或多個勢阱和/或量子阱)、緩沖
層、基底層、和覆蓋層。在一些情況下，LED 120可為III-V半導體LED，并且可包括AlfeiInN半導體合金。 例如，LED 120可為基于GaN的LED。在一些情況下，LED 120的發(fā)射光譜(例如色譜)可基本上獨立于由電源180施加給LED的輸入激勵信號的大小或量值。例如，在一些情況下 (例如當LED 120為基于GaN的LED時)，當電源180的激勵信號或輸出從激勵信號的最大額定值的約50%改變至約100%時，由LED 120發(fā)射的波長為λ :的光160的顏色坐標X1 和Y1中的每一個改變不超過約1%、或不超過約0. 5 %、或不超過約0. 1%。在一些情況下(例如當LED 120為基于GaN的LED，并且再發(fā)射構造140包括一個或多個II-VI勢阱時)，當電源180的激勵信號或輸出從激勵信號的最大額定值的約50% 改變至約100%時，波長為λ 2的光170的顏色坐標&和y2中的每一個改變不超過約1%、 或不超過約0.5%、或不超過約0.1%。在一些情況下，通過吸收第一波長的光的至少一部分，并且將所吸收光的至少一部分再發(fā)射為第二波長的光，再發(fā)射構造140將第一波長λ工的入射光160的至少一部分轉換為波長為λ 2的輸出光170，其中第二波長λ 2大于第一波長λ1()例如，在一些情況下，第一波長X1為而、紫色、或藍色，并且第二波長λ 2為藍色、綠色、黃色、琥珀色或紅色。圖3為可包括在類似于再發(fā)射構造140的再發(fā)射構造340中的多種示例性層的示意圖。具體地講，再發(fā)射構造340包括相應的第一窗口 320和第二窗口 360、相應的第一吸光層330和第二吸光層350、以及勢阱370。在一些情況下，勢阱370為躍遷能量Epw小于由LED120發(fā)射的光子的能量E1的 II-VI半導體勢阱。通常，勢阱370的躍遷能量基本上等于由勢阱或量子阱再發(fā)射的光子的
能量E2。在一些情況下，勢阱370可包括以化合物SiSe、CdSejP Mgk作為合金的三種組分的CdMgZr^e合金。在一些情況下，合金中可不存在Cd、Mg、和Si中的一種或多種例如， 勢阱370可包括能夠再發(fā)射紅光的Cda7tlZna3tlSe量子阱、或能夠再發(fā)射綠光的Cda33Znaf^e 量子阱。又如，勢阱370可包括CcUZnje、和任選的Mg的合金，在這種情況下，合金系可由 Cd(Mg)S^e表示。又如，勢阱370可包括Cd、Mg、％、和任選的Si的合金。在一些情況下， 勢阱可包括a^e^Te。在一些情況下，量子阱370的厚度在約Inm至約lOOnm、或約2nm至約 35nm的范圍內。通常，勢阱370可具有任何導帶和/或價帶分布。示例性的分布描述于(例如) 美國專利申請No. 60/893804中，該申請全文以引用方式并入本文。在一些情況下，勢阱370可為η摻雜的或ρ摻雜的，其中摻雜可通過任何合適的方法和通過添加任何合適的摻雜物而實現。在一些情況下，LED 120和再發(fā)射構造340可來自兩個不同的半導體族。例如，在這種情況下，LED 120可為III-V族半導體裝置，并且再發(fā)射構造340可為II-VI族勢阱。在一些情況下，LED 120可包括AWaInN半導體合金，并且再發(fā)射構造340可包括Cd(Mg)S^e半導體合金，其中括號內的材料為可選材料。示例性的再發(fā)射構造340包括一個勢阱。在一些情況下，再發(fā)射構造340可具有多個勢阱。例如，在這種情況下，再發(fā)射構造340可具有至少2個勢阱、或至少5個勢阱、或至少10個勢阱。在一些情況下，再發(fā)射構造340可具有至少兩個勢阱、或至少三個勢阱、或至少四個勢阱，并且勢阱中的至少一些具有不同的躍遷能量。在一些情況下，勢阱370基本上吸收第一波長A1的光。例如，在這種情況下，勢阱370吸收進入該勢阱的第一波長λ工的光的至少30%、或至少40%、或至少50%。在一些情況下，勢阱370在第一波長X1下為具有光傳輸性質的。例如，在這種情況下，勢阱370 透射進入該勢阱的第一波長λ工的光的至少60%、或至少70%、或至少80%、或至少90%。在一些情況下，再發(fā)射構造340包括至少一層II-VI化合物。例如，在這種情況下， 再發(fā)射構造340可包括一個或多個II-VI勢阱，所述勢阱能夠將由LED 120發(fā)射的光(例如，紫外光、紫光、或藍光)的至少一部分轉換為更長波長的光，例如綠光或紅光。第一吸光層330和第二吸光層350靠近勢阱370，以有助于吸收由LED 120發(fā)射的光。在一些情況下，該吸光層包括一種或多種材料，以使得該一種或多種材料內的光生載流子可有效地擴散至勢阱。在一些情況下，吸光層可包括半導體，例如無機半導體(例如 II-VI半導體)。例如，吸光層330和350中的至少一層可包括Cd(Mg)S^e半導體合金。在一些情況下，吸光層具有比由LED 120發(fā)射的光子能量低的帶隙能量。在這些情況下，該光吸收層可強烈地吸收由光源發(fā)射的光。例如，在這種情況下，再發(fā)射構造340 中的吸光層可吸收從LED 120進入再發(fā)射構造340的第一波長λ :的入射光的至少50%、或至少60 %、或至少70 %、或至少80 %、或至少90 %、或至少95 %。在一些情況下，吸光層具有比勢阱370的躍遷能量高的帶隙能量。在這種情況下，吸光層對于由勢阱再發(fā)射的光為基本上光學透明的。例如，在這種情況下，再發(fā)射構造340中的吸光層可透射由勢阱370 發(fā)射的第二波長λ 2的光的至少50 %、或至少60 %、或至少70 %、或至少80 %、或至少90 %、 或至少95%。在一些情況下，吸光層330和350中的至少一層可毗鄰勢阱370，這意味著可在吸光層與勢阱之間設置一層或幾層中間層。在一些情況下，吸光層330和350中的至少一層可緊鄰勢阱370，這意味著在吸光層與勢阱之間沒有設置中間層。示例性的再發(fā)射構造340包括兩層吸光層330和350。通常，光轉換層可具有零層、一層、兩層或更多層吸光層。通常，吸光層足夠靠近勢阱370，以使得吸光層內的光生載流子具有擴散到勢阱的適當機會。在一些情況下，例如當再發(fā)射構造340包括零數量或不足數量的吸光層時，再發(fā)射構造中的勢阱可顯著吸收第一波長X1的光。第一窗口 320和第二窗口 360主要設計用來提供屏障，以使得吸光層中例如電子-空穴對之類的光生載流子沒有機會、或具有很小的機會擴散或者說是遷移到再發(fā)射構造；340的游離表面或外表面，例如表面322。例如，第一窗口 320設計用于至少部分地防止在第一吸光層330中因吸收LED 120發(fā)射的光而產生的載流子擴散到它們可以非輻射方式重新結合的表面322。在一些情況下，窗口 320和360具有比由LED 120發(fā)射的光子能量高的帶隙能量。在這種情況下，窗口 320和360對于由LED 120發(fā)射的光以及由勢阱370 再發(fā)射的光為基本上光學透明的。例如，在這種情況下，窗口 320和360在第一波長入1或第二波長λ 2下的光學透射率為至少60 %、或至少70 %、或至少80 %、或至少90 %、或至少 95%。圖3的示例性再發(fā)射構造340包括兩個窗口。通常，光轉換層可具有零個、一個、兩個或更多個窗口。例如，在一些情況下，再發(fā)射構造340可具有設置在LED 120和勢阱370 之間、或LED 120和吸光層330之間的單個窗口。在一些情況下，再發(fā)射構造340中的兩個相鄰層之間的界面位置可以是明確限定的或明顯的界面。在一些情況下，例如當層內的材料組成隨著沿厚度方向的距離而變化時， 兩個相鄰層之間的界面可能沒有明確限定，并且可能是(例如)漸變界面。例如，在一些情況下，第一吸光層330和第一窗口 320可具有相同的材料組分，但具有不同的材料濃度。在這種情況下，吸光層的材料組成可逐漸變化為窗口層的材料組成，從而導致兩個層之間的漸變界面。例如，在兩層均包括Mg的情況下，Mg的濃度可在從吸光層逐漸過渡到窗口時增加。示例性的再發(fā)射構造340包括位于兩層吸光層330和350之間的單個勢阱370。 通常，再發(fā)射構造340可具有一個或多個勢阱。在一些情況下，再發(fā)射構造340中的勢阱設置在具有較大帶隙能量的兩層之間或與這兩層緊鄰，其中這兩層中的至少一層顯著吸收第一波長X1的光。在一些情況下，再發(fā)射構造340可包括除圖3中明確示出的層之外的層。例如，再發(fā)射構造340可包括應變補償層(例如II-VI應變補償層)，其用于補償或減輕再發(fā)射構造 340中的應變。應變補償層可(例如)設置在勢阱370與第一吸光層330和/或第二吸光層350之間。應變補償層可包括(例如)SiSSe和/或BeZnSe0
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重新參考圖1，基底105可包括可以適用于應用中的任何材料。例如，基底105可包括Si、Ge、GaAs、GaN、InP、蘭寶石、SiC和S^e或可由它們制備。在一些情況下，基底105 可為Si基底、GaN基底、或SiC基底。在一些情況下，基底105可為η摻雜的、ρ摻雜的、絕緣的、或半絕緣的，其中可以通過任何合適的方法和/或通過添加任何合適的摻雜劑而實現摻雜。在一些情況下，LED 120可與再發(fā)射構造140分離。在一些情況下，可能有利的是利用(例如)粘結層130附接這兩者。通常，可利用任何合適的方法將LED120附接或粘結到再發(fā)射構造140，例如通過例如熱熔粘合劑之類的粘合劑、焊接、加壓、加熱、或這種方法的任何組合、或在應用中可能有利的其他方法。合適的熱熔粘合劑的實例包括半晶質聚烯烴，熱塑性聚酯、和丙烯酸類樹脂。其他示例性的粘合材料包括光學透明的聚合物材料，例如光學透明的聚合物粘合劑，包括丙烯酸酯類光學粘合劑，例如Norland 83H(由Norland Products (Cranbury, NJ) 供應)；氰基丙烯酸酯，例如kotch-Weld速干膠(由3M公司(St. Paul, MN)供應)；苯并環(huán)丁烯類化合物，例如Cyclotene (由Dow Chemical公司(Midland, MI)供應)；透明蠟， 例如CrystalBond(Ted Pella Inc. (Redding CA))；基于鋁硅酸鈣的液體、水或水玻璃；以及旋涂玻璃(SOG)。在一些情況下，LED120可通過晶片鍵合技術附接到再發(fā)射構造140，所述晶片鍵合技術在(例如)Q.-Y. Tong 和 U. G5sele的“kmiconductor Wafer Bonding”(半導體晶片鍵合)(John Wiley & Sons, New York, 1999)的第4章和第10章中有所描述。圖4為發(fā)光系統400的示意性側視圖，發(fā)光系統400包括具有有源頂部表面428、 第一側面422和第二側面424的LED 420。該LED能夠發(fā)射第一波長λ :的光460，并且包括內部圖案490 (LED內部)，內部圖案490被設計用來增強LED沿一個或多個預定方向(例如，沿大致y方向)發(fā)射光，并且抑制光沿其他方向(例如，沿大致χ方向和ζ方向)發(fā)射， 其中所述預定方向和其他方向就不同的應用而言可能不同。在示例性的發(fā)光系統400中， 圖案490被設計用來增強或增加光從LED的有源頂部表面428的發(fā)射。圖案490還被設計用來減少或抑制從LED的一個或多個側面發(fā)射的光。例如，圖案490增強沿y軸發(fā)射光線 460A、460B和460C，以使得光線從頂部表面4 離開LED，并且抑制從第一側面422發(fā)射光線460D以及從第二側面似4發(fā)射光線460E。圖案490可為任何下述圖案，該圖案能夠增強光主要沿一個或多個預定方向的發(fā)射，并且抑制光沿一個或多個其他預定方向的發(fā)射。一些示例性的圖案描述于(例如)美國專利No. 5，955，749和No. 6，831，302中，上述兩個專利均以引用方式并入本文。在一些情況下，圖案490可為相位圖案，這意味著該圖案至少主要地為折射率圖案。在這種情況下， 折射率沿一個或多個方向變化，從而導致圖案的形成。在一些情況下，圖案490可至少主要地為層厚或表面浮雕圖案。在這種情況下，一層或多層的厚度沿一個或多個方向變化，從而導致浮雕或厚度圖案的形成。例如，在一些情況下，圖案490可為相柵或厚度光柵，例如正方形或正弦式相柵或厚度光柵。在一些情況下，可通過在一層或多層中蝕刻圖案來形成厚度圖案或浮雕圖案。在一些情況下，蝕刻可穿過一層或多層的一個或多個區(qū)域來完成。在一些情況下，LED 420包括多層，并且圖案490為在LED的一層或多層中的厚度圖案。
在一些情況下，圖案490可為周期性圖案。例如，圖案490可為周期性介電常數圖案。在一些情況下，圖案490可為非周期性的或準周期性的。在一些情況下，圖案490可為一維圖案或線條圖案、二維圖案或表面圖案、或三維圖案或空間圖案、或它們的任何組合。圖案490可位于LED 420內的不同位置，其中LED通常可包括一層或多層ρ型和/ 或η型半導體層、一層或多層有源發(fā)射層(可包括一個或多個勢阱和/或量子阱)、一層或多層緩沖層、以及在應用中期望的任何其他層。例如，圖5為LED 500的示意性側視圖，該 LED包括η摻雜上包層510、量子阱520、和ρ摻雜下包層Μ0。圖5示出單個量子阱(SQW) 結構。在一些情況下，LED 500可包括圖5中未明確示出的y軸(MQW)。在一些情況下，圖案490可完全位于LED中的一層內。例如，圖案530完全位于上包層510內，圖案531完全位于量子阱520內，并且圖案532完全位于下包層MO內。在一些情況下，例如就圖案520 而言，LED內的勢阱或量子阱包括整個圖案。在一些情況下，整個圖案490可包括在兩層或更多層緊鄰的層內，這意味著(例如)一層包括圖案的一部分，而緊鄰的層包括圖案的其余部分。例如，圖案534完全位于緊鄰的層510和520內。又如，圖案533完全位于緊鄰的層 510、520和MO內。在一些情況下，圖案490可在LED內的界面處。例如，圖案535在層520 和540之間的界面525處。在一些情況下，圖案490可形成三角形、正方形、或矩形的陣列。例如，圖6A中的圖案610形成元件615的矩形陣列，并且圖6B中的圖案620形成元件625的三角形陣列。 在一些情況下，圖案490可為兩種或更多種圖案或陣列的疊加。重新參考圖4，再發(fā)射構造140可包括例如Cd(Mg)S^e或S^e1Te勢阱之類的 II-VI勢阱。再發(fā)射構造140接收離開LED 420的波長為λ工的光460，并且將所接收的光的至少一部分轉換為第二波長λ 2的光470。在一些情況下，離開LED 420并且由再發(fā)射構造140接收的第一波長的光的大部分穿過LED的有源頂部表面4 離開LED。例如，在這種情況下，離開LED 420并且由再發(fā)射構造140接收的第一波長的光460的至少50%、或至少 60 %、或至少70 %、或至少80 %、或至少90 %、或至少95 %、或至少98 %穿過LED的有源頂部表面似8離開LED。在一些情況下，離開發(fā)光系統400的光基本為單色的，這意味著離開的光基本上為第二波長λ 2的光，并且包括少量或零量的第一波長X1的光。在這種情況下，離開發(fā)光系統400的第二波長λ 2的所有光的整體或總發(fā)光強度為離開發(fā)光系統400的第一波長λ i 的所有光的整體或總發(fā)光強度的至少4倍、或至少10倍、或至少20倍、或至少50倍。在一些情況下，沿不同方向離開發(fā)光系統400的光可具有不同的光譜特性，例如顏色。例如，沿不同方向傳播的光可具有不同比例的第一波長和第二波長的光。例如，輸出光470可基本上沿著第一方向475 (y軸)傳播，并且輸出光471可基本上沿著第二方向476 傳播。在一些情況下，光470和471可具有不同的光譜特性。例如，光470與光471相比可具有較大的第二波長含量。在一些情況下，例如當圖案490引起主要沿y軸發(fā)射時，光470 和471具有基本上相同的光譜特性。例如，在這種情況下，光470可具有CIE顏色坐標為U1， 和ν/以及顏色坐標為X1和Y1的第一顏色C1,并且光471可具有顏色坐標為U2’和v2’以及顏色坐標為、和J2的第二顏色C2，其中顏色C1和C2基本上相同。在這種情況下，u/和 U2’之間以及 < 和v2’之間的差值中的每一個的絕對值為不超過0. 01、或不超過0. 005、或不超過0. 004、或不超過0. 003、或不超過0. 002、或不超過0. 001、或不超過0. 0005 ；并且顏色C1和C2之間的差值Δ (U’，v’)為不超過0.01、或不超過0.005、或不超過0.004、或不超過0. 003、或不超過0. 002、或不超過0. 001、或不超過0. 0005。在一些情況下，第一方向475和第二方向476之間的角度θ分別為不小于約10 度、或不小于約15度、或不小于約20度、或不小于約25度、或不小于約30度、或不小于約 35度、或不小于約40度、或不小于約45度、或不小于約50度、或不小于約55度、或不小于約60度、或不小于約65度、或不小于約70度。圖8為發(fā)光系統800的示意性側視圖，發(fā)光系統800包括能夠發(fā)射第一波長λ 的光860的電致發(fā)光裝置820，例如LED 820。LED 820具有下述形狀，該形狀用于增強從電致發(fā)光裝置的有源頂部表面擬8發(fā)射第一波長λ工的光，并且抑制從其他方向(例如，電致發(fā)光裝置的一個或多個側面(例如側面822和824))發(fā)射光。在一些情況下，LED 820的形狀為使得在LED 820內朝LED的側面(例如側面 822或824)傳播的第一波長的光的大部分朝有源頂部表面擬8重新導向。例如，圖8中的 LED820在垂直于頂部表面的平面(例如xy平面)內具有大致梯形的橫截面。側面的設計和位置使得朝第一側面822傳播的波長為λ工的光線860A朝頂部表面擬8被側面822重新導向為光線860A，，并且朝第二側面擬4傳播的波長λ工的光線860B朝頂部表面擬8被側面擬4重新導向為光線860B，。在示例性的發(fā)光系統800中，LED 820具有截頭圓錐或棱錐的形狀，其中第一側面 822不平行于第二側面824。通常，LED 820可具有任何下述形狀，該形狀能夠增強從LED 820的有源頂部表面擬8發(fā)射第一波長λ工的光，并且抑制從LED 820的一個或多個側面 (例如側面822和824)發(fā)射光。發(fā)光系統800還包括再發(fā)射構造140，再發(fā)射構造140包括II-VI勢阱(例如 〇(1(1%)&1%或&1%1^勢阱)，接收離開1^0 820的第一波長的光，并且將所接收的光的至少一部分轉換為第二波長λ2的光。例如，再發(fā)射構造140接收離開LED 820的波長為X1 的光860，并且將所接收的光的至少一部分轉換為第二波長λ 2的輸出光870。在一些情況下，離開LED 820并且由再發(fā)射構造140接收的第一波長的光的大部分穿過LED的有源頂部表面擬8離開LED。例如，在這種情況下，離開LED 820并且由再發(fā)射構造140接收的第一波長的光860的至少50%、或至少60%、或至少70%、或至少80%、或至少90%、或至少 95%、或至少98%穿過LED的有源頂部表面828離開LED。在一些情況下，離開發(fā)光系統800的光基本為單色的，這意味著離開的光基本上為第二波長λ 2的光，并且包括少量或零量的第一波長X1的光。在這種情況下，離開發(fā)光系統800的第二波長λ 2的所有光的整體或總發(fā)光強度為離開發(fā)光系統800的第一波長λ i 的所有光的整體或總發(fā)光強度的至少4倍、或至少10倍、或至少20倍、或至少50倍。在一些情況下，沿不同方向離開發(fā)光系統800的光可具有不同的光譜特性，例如顏色。例如，沿不同方向傳播的光可具有不同比例的第一波長和第二波長的光。例如，基本上沿著第一方向874(y軸)傳播的輸出光870和基本上沿著第二方向876傳播的輸出光 872可具有不同的光譜特性。例如，光870與光872相比可具有較大的第二波長含量。在一些情況下，例如當側面822和擬4通過重新導向沿其他方向傳播的光來增強主要沿y軸的發(fā)射時，光870和872具有基本上相同的光譜特性。例如，在這種情況下，光870可具有CIE 顏色坐標為u/和ν/以及顏色坐標為X1和yi的第一顏色C1,并且光872可具有顏色坐標為U2’和v2’以及顏色坐標為&和72的第二顏色C2，其中顏色(^和(2基本上相同。在這種情況下，u/和u2’之間以及ν/和v2’之間的差值中的每一個的絕對值為不超過0.01、 或不超過0. 005、或不超過0. 004、或不超過0. 003、或不超過0. 002、或不超過0. 001、或不超過0. 0005 ；并且顏色C1和C2之間的差值Δ (u’，ν’ )為不超過0. 01、或不超過0. 005、或不超過0. 004、或不超過0. 003、或不超過0. 002、或不超過0. 001、或不超過0. 0005。在一些情況下，第一方向874和第二方向876之間的角度θ分別為不小于約10 度、或不小于約15度、或不小于約20度、或不小于約25度、或不小于約30度、或不小于約 35度、或不小于約40度、或不小于約45度、或不小于約50度、或不小于約55度、或不小于約60度、或不小于約65度、或不小于約70度。圖9為包括電致發(fā)光裝置120 (例如LED 120)的發(fā)光系統900的示意性側視圖， 電致發(fā)光裝置120包括第一側面922、第二側面924、和有源頂部表面928，并且能夠從頂部表面擬8發(fā)射第一波長λ工的光960。發(fā)光系統900還包括靠近或鄰近電致發(fā)光裝置120 的側面的一個或多個光阻擋構造，所述光阻擋構造用于阻擋可能以其它方式離開側面的第一波長X1的光。例如，光阻擋構造910阻擋可能以其它方式離開側面922的第一波長X1 的發(fā)射光960A，并且光阻擋構造920阻擋可能以其它方式離開側面924的第一波長λ :的發(fā)射光960Β。在一些情況下，光阻擋構造910和920可為分立和單獨的構造。在一些情況下，光阻擋構造910和920可為阻擋光離開發(fā)光系統的一個或多個側面的構造的整體部分。再發(fā)射構造140包括II-VI勢阱(例如0(1(1%)&1%或&1%1^勢阱)，接收從有源頂部表面9 離開電致發(fā)光裝置的第一波長的光960，并將所接收的光的至少一部分轉換為第二波長λ 2的光970。光阻擋構造910和920可通過可在應用中期望的和/或可得的任何方式來阻擋側向傳播的光。例如，在一些情況下，光阻擋構造910和920主要通過吸收光來阻擋光。吸光構造的實例包括例如各種光致抗蝕劑之類的聚合物。在一些其他情況下，光阻擋構造910 和920主要通過反射光來阻擋光。光反射構造的實例包括例如銀或鋁之類的金屬。在一些情況下，該構造部分地通過吸收并且部分地通過反射來阻擋光。在一些情況下，光阻擋構造910和920中的一個或多個可阻擋第一波長λ 的光， 但不阻擋在預定波長范圍內的其他波長的光。例如，當第一光960為紫外光、紫光、或藍光并且所轉換的光970為綠光或紅光時，光阻擋構造910和920可阻擋紫外光、紫光、或藍光， 但不阻擋在電磁光譜的可見光范圍內的其他光。在一些情況下，光阻擋構造910和920為電絕緣的并且可直接附接到、或直接接觸電致發(fā)光裝置的至少一個電極。例如，對于電絕緣的光阻擋構造910，該構造可直接接觸底部電極110和頂部電極112(例如，通過構造920)而不會在這兩個電極之間導致短路。在一些情況下，光阻擋構造910和920阻擋離開LED 120的側面的光，但不阻擋離開發(fā)光系統中的其他元件(例如再發(fā)射構造140)的側面的光。在一些情況下，例如在示例性的發(fā)光系統900中，光阻擋構造910向上延伸并且覆蓋再發(fā)射構造140的側面942。在這種情況下，光阻擋構造910可阻擋可能以其它方式離開再發(fā)射半導體構造的側面942的第一波長λ工的光和/或第二波長λ 2的光。在一些情況下，在LED 120的側面和靠近該側面的光阻擋構造之間存在中間區(qū)域。例如，圖10為發(fā)光系統900的示意性俯視圖，發(fā)光系統900包括光阻擋構造910和920與LED 120的四個側面之間的中間區(qū)域1020。在一些情況下，離開發(fā)光系統900的光基本為單色的，這意味著離開的光基本上為第二波長λ 2的光，并且包括少量或零量的第一波長X1的光。在這種情況下，離開發(fā)光系統900的第二波長λ 2的所有光的整體或總發(fā)光強度為離開發(fā)光系統900的第一波長λ i 的所有光的整體或總發(fā)光強度的至少4倍、或至少10倍、或至少20倍、或至少50倍。在一些情況下，沿不同方向離開發(fā)光系統900的光可具有不同的光譜特性，例如顏色。例如，沿不同方向傳播的光可具有不同比例的第一波長和第二波長的光。例如，基本上沿著第一方向974(y軸)傳播的輸出光970和基本上沿著第二方向976傳播的輸出光 972可具有不同的光譜特性。例如，光970與光972相比可具有較大的第二波長含量。在一些情況下，例如當光阻擋構造910和920阻擋光960從電致發(fā)光裝置的側面離開發(fā)光系統時，光970和972具有基本上相同的光譜特性。例如，在一些情況下，光970可具有CIE顏色坐標為u/和ν/以及顏色坐標為X1和yi的第一顏色C1,并且光972可具有顏色坐標為 U2’和v2’以及顏色坐標為&和y2的第二顏色C2，其中顏色C1和C2基本上相同。在這種情況下，u/和u2’之間以及ν/和v2’之間的差值中的每一個的絕對值為不超過0.01、或不超過0. 005、或不超過0. 004、或不超過0. 003、或不超過0. 002、或不超過0. 001、或不超過 0. 0005 ；并且顏色C1和C2之間的差值Δ (u’，ν’ )為不超過0. 01、或不超過0. 005、或不超過0. 004、或不超過0. 003、或不超過0. 002、或不超過0. 001、或不超過0. 0005。在一些情況下，第一方向974和第二方向976之間的角度θ分別為不小于約10 度、或不小于約15度、或不小于約20度、或不小于約25度、或不小于約30度、或不小于約 35度、或不小于約40度、或不小于約45度、或不小于約50度、或不小于約55度、或不小于約60度、或不小于約65度、或不小于約70度。在一些情況下，光阻擋構造也可影響有源發(fā)光表面的大小。例如，在圖7中，光阻擋構造710阻擋光730從LED的側面712離開LED 120,并且光阻擋構造720阻擋光731從 LED的側面714離開LED 120。除了阻擋側面發(fā)射之外，光阻擋構造710和720還沿LED的頂部表面728的一部分延伸，并且以此方式將LED 120的有效發(fā)射表面減小成具有較小橫向尺寸“d”的較小有源頂部表面728。在一些情況下，光阻擋構造710和720可包括例如一種或多種光致抗蝕劑之類的吸光聚合物。本發(fā)明所公開的構造的優(yōu)點中的一些通過下面的實例進一步說明。本實例中列出的特定材料、量和尺寸以及其他條件和細節(jié)不應被解釋為不當地限制本發(fā)明。實例1 制造類似于發(fā)光系統100的發(fā)射琥珀色的發(fā)光系統。能夠發(fā)射λ i = 455nm的光的LED購自Epistar Corporation (Hsin Chu，Taiwan)。LED為粘結到硅晶片的基于外延 AlGaInN的LED。LED晶片的頂部表面的一些部分用金軌跡來金屬化，以散布電流并提供用于引線結合的焊盤。制造類似于再發(fā)射構造140的多層再發(fā)射半導體構造。相對層序列以及材料組成、厚度和整體帶隙能量的估值概述于表I中。首先通過分子束外延(MBE)在InP基底上生長feilnAs緩沖層，以便為隨后的 II-VI生長準備表面。然后通過超高真空轉移系統將涂布的基底移動到另一 MBE室，以用于不同II-VI外延層的生長。再發(fā)射半導體構造包括四個Cda^e量子阱。每一個量子阱類似于勢阱340，并具有約2. 09eV的整體能隙(Eg)。每一個量子阱被置于與吸光層330和 350相似的兩個CdMgZMe吸光層之間。所述吸光層具有約2. 48eV的能隙，并且能夠強力吸收LED發(fā)射的藍光。再發(fā)射半導體構造還包括與窗口 360相似的窗口以及吸光層和窗口層之間的分級層。分級層的材料組成從在吸光側的吸光層的材料組成逐漸變化為在窗口側的窗口的材料組成。 表I 實例1的構造中的多種層的詳細資料
權利要求
1.一種發(fā)光系統，包括LED，所述LED發(fā)射第一波長的光，所發(fā)射的第一波長的光的主要部分從所述LED的最小橫向尺寸為Wmin的頂部表面離開所述LED，所發(fā)射的第一波長的光的其余部分從所述LED 的最大邊緣厚度為Tmax的一個或多個側面離開所述LED，Wmin/Tmax之比為至少30 ；和再發(fā)射半導體構造，所述再發(fā)射半導體構造具有半導體勢阱，并接收從所述頂部表面離開所述LED的所述第一波長的光，并且將所接收的光的至少一部分轉換為第二波長的光，其中離開所述發(fā)光系統的所述第二波長的所有光的整體發(fā)光強度為離開所述發(fā)光系統的所述第一波長的所有光的整體發(fā)光強度的至少4倍。
2.根據權利要求1所述的發(fā)光系統，其中由所述發(fā)光系統沿著第一方向發(fā)射的光具有第一組顏色坐標，由所述發(fā)光系統沿著第二方向發(fā)射的光具有與所述第一組顏色坐標基本上相同的第二組顏色坐標，并且其中所述第一方向和所述第二方向之間的角度為不小于20 度。
3.根據權利要求2所述的發(fā)光系統，其中所述第一方向和所述第二方向之間的角度為不小于30度。
4.根據權利要求2所述的發(fā)光系統，其中所述第一方向和所述第二方向之間的角度為不小于40度。
5.根據權利要求2所述的發(fā)光系統，其中所述第一方向和所述第二方向之間的角度為不小于50度。
6.根據權利要求2所述的發(fā)光系統，其中所述第一組顏色坐標為u/和ν/，所述第二組顏色坐標為U2’和V2’，并且其中U/和U2’之間以及V1'和v2’之間的差值中的每一個的絕對值為不超過0.01。
7.根據權利要求6所述的發(fā)光系統，其中u/和U2'之間以及ν/和V2'之間的差值中的每一個的絕對值為不超過0. 005。
8.根據權利要求6所述的發(fā)光系統，其中u/和U2'之間以及ν/和V2'之間的差值中的每一個的絕對值為不超過0. 001。
9.根據權利要求1所述的發(fā)光系統，其中所述LED為III-VLED。
10.根據權利要求1所述的發(fā)光系統，其中所述頂部表面為具有長度L和寬度W的矩形，所述寬度為所述頂部表面的最小橫向尺寸。
11.根據權利要求1所述的發(fā)光系統，其中所述ffmin/Tmax之比為至少40。
12.根據權利要求1所述的發(fā)光系統，其中所述Wmin/Tmax之比為至少100。
13.根據權利要求1所述的發(fā)光系統，其中所述半導體勢阱含有II-VI材料。
14.根據權利要求13所述的發(fā)光系統，其中所述勢阱含有Cd(Mg)S^e或S^eTe。
15.根據權利要求1所述的發(fā)光系統，其中所述第一波長為藍色，所述第二波長為綠色或紅色。
16.根據權利要求1所述的發(fā)光系統，其中離開所述發(fā)光系統的所述第二波長的所有光的整體發(fā)光強度為離開所述發(fā)光系統的所述第一波長的所有光的整體發(fā)光強度的至少 10倍。
17.根據權利要求1所述的發(fā)光系統，其中離開所述發(fā)光系統的所述第二波長的所有光的整體發(fā)光強度為離開所述發(fā)光系統的所述第一波長的所有光的整體發(fā)光強度的至少20倍。
18.根據權利要求1所述的發(fā)光系統，其中所述再發(fā)射半導體構造將所接收的光的至少20%轉換為所述第二波長的光。
19.根據權利要求1所述的發(fā)光系統，其中所述再發(fā)射半導體構造將所接收的光的至少30%轉換為所述第二波長的光。
20.一種發(fā)光系統，包括電致發(fā)光裝置，所述電致發(fā)光裝置以第一波長發(fā)光，并且具有用于增強從所述電致發(fā)光裝置的頂部表面發(fā)射光并且抑制從所述電致發(fā)光裝置的一個或多個側面發(fā)射光的形狀; 和再發(fā)射半導體構造，所述再發(fā)射半導體構造包括II-VI勢阱，并接收從所述頂部表面離開所述電致發(fā)光裝置的第一波長的光，并且將所接收的光的至少一部分轉換為第二波長的光，其中離開所述發(fā)光系統的所述第二波長的所有光的整體發(fā)光強度為離開所述發(fā)光系統的所述第一波長的所有光的整體發(fā)光強度的至少4倍。
21.根據權利要求20所述的發(fā)光系統，其中所述電致發(fā)光裝置的形狀為使得在所述電致發(fā)光裝置內朝所述電致發(fā)光裝置的側面?zhèn)鞑サ乃龅谝徊ㄩL的光的大部分朝所述頂部表面重新導向。
22.根據權利要求20所述的發(fā)光系統，其中所述電致發(fā)光裝置具有第一側面和不平行于所述第一側面的第二側面。
23.根據權利要求20所述的發(fā)光系統，其中所述電致發(fā)光裝置在垂直于所述頂部表面的平面內具有大致梯形的橫截面。
24.根據權利要求20所述的發(fā)光系統，其中所述電致發(fā)光裝置包括LED。
25.根據權利要求20所述的發(fā)光系統，其中所述II-VI勢阱含有Cd(Mg)S^e或 ZnSeTe0
全文摘要
本發(fā)明公開了發(fā)光系統。所述發(fā)光系統包括發(fā)射第一波長的光的LED。所述發(fā)射的第一波長的光的主要部分從所述LED的最小橫向尺寸為Wmin的頂部表面離開所述LED。所述發(fā)射的第一波長的光的其余部分從所述LED的最大邊緣厚度為Tmax的一個或多個側面(122、124)離開所述LED。所述Wmin/Tmax之比為至少30。所述發(fā)光系統還包括具有半導體勢阱的再發(fā)射半導體構造。所述再發(fā)射半導體構造接收從所述頂部表面離開所述LED的所述第一波長的光，并且將所述接收的光的至少一部分轉換為第二波長的光。離開所述發(fā)光系統的所述第二波長的所有光的整體發(fā)光強度為離開所述發(fā)光系統的所述第一波長的所有光的整體發(fā)光強度的至少4倍。
文檔編號H01L33/20GK102197500SQ200980142460
公開日2011年9月21日 申請日期2009年8月18日 優(yōu)先權日2008年9月4日
發(fā)明者凱瑟琳·A·萊瑟達勒, 托德·A·巴倫, 邁克爾·A·哈斯 申請人:3M創(chuàng)新有限公司