專利名稱：發(fā)光半導體器件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光半導體器件，具體涉及一種使用藍色發(fā)光二極管(LED)和發(fā)射黃色光的熒光材料的組合來發(fā)射白色光的發(fā)光半導體器件。

背景技術：
把藍色發(fā)光器件由包含熒光材料的透明樹脂進行密封所得到的白色光源已經(jīng)得以使用。該白色光源通過把藍色發(fā)光器件發(fā)射的藍色光與藍色光進入的熒光材料所發(fā)射的黃色光相結(jié)合而發(fā)射白色光。對于具有該結(jié)構的白色光源，藍色發(fā)光器件和熒光材料表現(xiàn)出高的光吸收的特征，而且白色光的發(fā)射效率較低。這是因為藍色發(fā)光器件發(fā)射的光中相當一部分被熒光材料反射，并返回該藍色發(fā)光器件。在藍色發(fā)光器件中，由于高的折射率，僅有很少的光會再次向外發(fā)射，而且多數(shù)光在藍色發(fā)光器件中被吸收。另一方面，進入熒光材料層的光中相當一部分在熒光材料層中被吸收，因此，經(jīng)過熒光材料層向外發(fā)射的白色光的發(fā)射效率較低。
當前使用的發(fā)射白色光的多數(shù)半導體器件采用這樣的方法通過把藍色LED和發(fā)射黃色光的熒光材料相結(jié)合以獲得白色光。
用于把發(fā)光器件和熒光材料相結(jié)合的方法包括 1)一種方法是，直接把熒光材料施加到切成小塊的(diced)發(fā)光器件的表面； 2)一種方法是，利用包含分散的熒光材料的樹脂來覆蓋管芯鍵合的發(fā)光器件；以及 3)一種方法是，把包含分散的熒光材料的薄層放置在與發(fā)光器件分離的位置處。
日本專利待審公開No.2003-124521公開了一種半導體發(fā)光體，其中提供了圍繞襯底上的LED芯片的反射殼，而且該反射殼中圍繞該LED芯片的空間被填充有透光性樹脂，而且反射殼和透光性樹脂包含熒光劑。
日本專利待審公開No.2003-298117公開了一種發(fā)光二極管，其中構成由具有高反射率的反射面所形成的側(cè)壁的反射構件被固定到襯底的外圍，該側(cè)壁的內(nèi)側(cè)面是具有高反射率的反射面，把透光性環(huán)氧樹脂密封在側(cè)壁所圍繞的空間中，在面對發(fā)光器件的發(fā)光面的透光性環(huán)氧樹脂的中心處放置相對的反射鏡，這個相對的反射鏡具有被施加有包含熒光材料的樹脂的反射面。
日本專利待審公開No.2006-49814公開了一種發(fā)光體，其中設置有形成反射面的第一反射構件以圍繞襯底上的發(fā)光器件，設置有第二反射構件以圍繞襯底上的第一反射構件，并且在發(fā)光器件之上設有波長轉(zhuǎn)換層。
接下來，描述相關技術領域中的問題。
通常，取決于發(fā)射方向，發(fā)光器件的光強有所不同。圖1A和1B示意性地示出了發(fā)光半導體器件中發(fā)光區(qū)域中的光強的不同。圖1A是發(fā)光半導體器件的俯視圖，而圖1B是其側(cè)視圖。
發(fā)光半導體器件1包括具有截平的圓錐凹面的封裝2、位于封裝2的中心處的發(fā)光器件3、以及設置在封裝2的開口上的透射熒光材料層5，未示出的導體或?qū)Ь€與發(fā)光器件3相連。
在發(fā)光半導體器件1中，發(fā)光器件3在如圖1B所示的發(fā)光半導體器件1的中心處前向地發(fā)射具有高強度的光。對于該發(fā)光器件3，來自發(fā)光器件3的藍色光經(jīng)過透射熒光材料層5，在高強度發(fā)光區(qū)域11中實質(zhì)上變?yōu)樗{色，同時在低強度發(fā)光區(qū)域12中，藍色光變?yōu)槠谕陌咨?。因此，發(fā)光半導體器件1在中心和該中心周圍的區(qū)域處具有不同的顏色，導致顏色不均勻。
日本專利待審公開No.2003-124521、日本專利待審公開No.2003-298117和日本專利待審公開No.2006-49814中公開的器件具有與圖1A和圖1B類似的結(jié)構，但是不包括對用于解決該顏色不均勻的方法的描述。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有簡單結(jié)構的發(fā)光半導體器件，該器件能夠防止由于從發(fā)光器件發(fā)射的光的強度不同的方向性而引起的顏色不均勻。
根據(jù)本發(fā)明的方面的發(fā)光半導體器件包括封裝；發(fā)光器件；反射構件；以及透光性熒光材料層。封裝具有碗狀凹進部分，而發(fā)光器件位于凹進部分的中心。反射構件被設置在圍繞發(fā)光器件的封裝的斜面上，并具有熒光材料層。透光性熒光材料層相應地被設置到斜面內(nèi)的發(fā)光器件的高強度發(fā)光區(qū)域。
根據(jù)下文參考示出本發(fā)明示例的附圖的描述，本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點將會變得明顯。



圖1A是示出了發(fā)光半導體器件中發(fā)光區(qū)域中的光強的不同的示意性俯視圖； 圖1B是示出了發(fā)光半導體器件中發(fā)光區(qū)域中的光強的不同的示意性側(cè)視圖； 圖2是根據(jù)本發(fā)明典型實施例的發(fā)光半導體器件的示意性剖面圖；以及 圖3是根據(jù)本發(fā)明典型實施例的發(fā)光半導體器件的示意性透視圖。

具體實施例方式 在圖2和3中，附圖標記1表示發(fā)光半導體器件，附圖標記2表示封裝，附圖標記3表示發(fā)光器件，附圖標記4表示側(cè)面的反射熒光材料層，附圖標記5表示頂部的透射熒光材料層，附圖標記6表示透光性材料，附圖標記11表示高強度發(fā)光區(qū)域，附圖標記12表示低強度發(fā)光區(qū)域，附圖標記21表示第一發(fā)光區(qū)域，而且附圖標記22表示第二發(fā)光區(qū)域。
一種用于向熒光材料施加激勵光并通過波長轉(zhuǎn)換來獲得可見光的方法包括在激勵源和觀看者之間設置熒光材料層以進行“透射”的方法，以及使激勵源和觀看者的熒光材料層彼此面對以進行“反射”的方法。
對于“透射”，當發(fā)光器件發(fā)射的激勵光經(jīng)過熒光材料層時，一部分光經(jīng)過熒光材料粒子之間的間隙而反復地反射，而一部分光經(jīng)過熒光材料粒子。光反復地反射并衰減，而且在透射中也會衰減。因此，在激勵光由熒光材料在透射中進行波長轉(zhuǎn)換的過程中，出現(xiàn)高衰減。
另一方面，對于“反射”，光不會反復地反射或不會經(jīng)過熒光材料層，從而允許有效的波長轉(zhuǎn)換。
在本發(fā)明中，使用“透射”和“反射”之間的效率的不同。激勵光經(jīng)過熒光材料層期間的發(fā)光強度分布被分為兩個部分，在高強度發(fā)光區(qū)域11中使用“透射”，而在低強度發(fā)光區(qū)域12中使用“反射”，由此降低了所討論的顏色不均勻。
參考圖2和3，發(fā)光器件3位于具有碗狀(截平的圓錐)凹面的封裝2的底面的中心。這里，完整地形成封裝2。然而在本發(fā)明中，可以把形成截平的圓錐空間的側(cè)壁接合到其中心處安裝有發(fā)光器件3的襯底上。截平的圓錐空間可以由截平的棱錐空間來取代，以形成矩形的發(fā)射開口。
這里，發(fā)光器件3是藍色發(fā)光器件，而且通常是藍色發(fā)光二極管。用于供電的不可見的引線與發(fā)光器件3相連。
透光性材料6被密封到封裝2中的截平的圓錐空間中。通常，把透明環(huán)氧樹脂用作透光性材料6。如果可以把頂部的透射熒光材料層5保持在面對發(fā)光器件3的位置處，則可以省略透光性材料6。
透射熒光材料層5形成于面對高強度發(fā)光區(qū)域11中的發(fā)光器件3的透光性材料6的頂面上。通常使用的透射熒光材料層5是包含黃顏色熒光材料并且被熱固以形成薄層形狀的透明材料。備選地，透射熒光材料層5可以由包含黃顏色熒光材料的透光性材料6的頂面形成。透射熒光材料層5吸收具有發(fā)射波長以及從發(fā)光器件3發(fā)射的可見光或紫外光，在其中反復地反射，然后將光轉(zhuǎn)換為具有期望顏色(該示例中為白色)的光并向外發(fā)射。
另一方面，在封裝2的截平的圓錐凹面上放置反射熒光材料層4，而且這個熒光材料是包含黃顏色熒光材料的透明材料，用于反射來自發(fā)光器件3的光。反射熒光材料層4把具有低強度發(fā)光區(qū)域12的發(fā)射波長并且從發(fā)光器件3發(fā)射的可見光或紫外光轉(zhuǎn)換為具有期望顏色(該示例中為白色)的光并反射這個光。轉(zhuǎn)換后的光經(jīng)過透射熒光材料層5之外的透光性材料并向外發(fā)射，而且已經(jīng)進入透射熒光材料層5的光的大部分在其中反射的同時也向外發(fā)射。
因此，從高強度發(fā)光區(qū)域11所轉(zhuǎn)換的第一發(fā)光區(qū)域21中的光在透射熒光材料層5中反復地反射，由此被衰減并發(fā)射。因此，在激勵光由熒光材料所進行的波長轉(zhuǎn)換的過程中，出現(xiàn)高衰減，而且來自發(fā)光器件3的藍色光不會經(jīng)過透射熒光材料層5以變?yōu)閷嵸|(zhì)上的藍色，而是按照期望的那樣以白色光而發(fā)射。此外，從低強度發(fā)光區(qū)域12所轉(zhuǎn)換的第二發(fā)光區(qū)域22中的光不會反復地發(fā)射或者不會經(jīng)過熒光材料層，因此有效地進行波長轉(zhuǎn)換，并按照期望的那樣以白色光而發(fā)射。
調(diào)整熒光材料層的厚度或熒光材料的摻合比允許在使用透射熒光材料層5的第一發(fā)光區(qū)域21和使用反射熒光材料層4的第二發(fā)光區(qū)域22之間進行平衡，由此實現(xiàn)不會出現(xiàn)顏色不均勻的發(fā)光半導體器件1。
在典型實施例中，如上所述，使用藍色發(fā)光二極管和黃顏色熒光材料的結(jié)合來獲得白色光，但是不限于這個結(jié)合，可以使用能夠獲得白色光的包括發(fā)光體和彩色發(fā)光熒光材料的任意結(jié)合。
能夠獲得白色光的包括發(fā)光體和顏色發(fā)光熒光材料的結(jié)合包括發(fā)光二極管和多個熒光材料的結(jié)合，例如藍色發(fā)光二極管以及黃色和紅色發(fā)光熒光材料的結(jié)合，藍色發(fā)光二極管以及綠色和橙色發(fā)光熒光材料的結(jié)合，近紫外發(fā)光二極管以及藍色、綠色和紅色發(fā)光熒光材料的結(jié)合，或近紫外發(fā)光二極管以及藍色、綠色和橙色發(fā)光熒光材料的結(jié)合。
作為本發(fā)明的發(fā)光半導體器件的另一方面，可以在反射構件的斜面內(nèi)設置對發(fā)光器件進行密封的透光性構件。熒光材料層和透光性熒光材料層可以包含吸收從發(fā)光器件發(fā)射的顏色光的部分或全部、并且發(fā)射具有與上述顏色光不同波長的顏色光的熒光材料。
如上文參考典型實施例所述，本發(fā)明使用在發(fā)光器件的高強度發(fā)光區(qū)域中具有高衰減的透光性熒光材料層，并使用在低強度發(fā)光區(qū)域中具有低衰減的反射熒光材料層，從而允許發(fā)射波長轉(zhuǎn)換后的光而不會出現(xiàn)顏色不均勻。此外，可以有效地使用用作發(fā)光器件的熒光材料，以提高光輸出。
雖然已經(jīng)使用特定術語描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，然而可以理解，該描述只是示意性的，在不背離所附權利要求的精神或范圍的前提下，可以進行改變和變化。
權利要求
1、一種發(fā)光半導體器件，包括
封裝，具有碗狀凹進部分；
發(fā)光器件，位于所述凹進部分的中心；
反射構件，被設置在圍繞所述發(fā)光器件的所述封裝的斜面上，具有熒光材料層；以及
透光性熒光材料層，被設置為面對所述斜面內(nèi)的所述發(fā)光器件。
2、根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光半導體器件，還包括透光性構件，被設置在所述斜面內(nèi)并且對所述發(fā)光器件進行密封。
3、根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光半導體器件，其中，所述熒光材料層和所述透光性熒光材料層包含吸收從所述發(fā)光器件發(fā)射的顏色光的部分或全部、并且發(fā)射具有與所述顏色光不同波長的顏色光的熒光材料。
4、根據(jù)權利要求3所述的發(fā)光半導體器件，其中，所述發(fā)光器件是藍色發(fā)光器件，所述熒光材料是發(fā)射黃色光的熒光材料，而且所述發(fā)光半導體器件發(fā)射白色光。
5、根據(jù)權利要求4所述的發(fā)光半導體器件，其中，所述藍色發(fā)光器件是藍色發(fā)光二極管。
全文摘要
一種發(fā)光半導體器件包括封裝；發(fā)光器件；反射構件；以及透光性熒光材料層。封裝具有碗狀凹進部分，而發(fā)光器件位于凹進部分的中心。反射構件被設置在圍繞發(fā)光器件的封裝的斜面上，并具有熒光材料層。透光性熒光材料層被設置為面對斜面內(nèi)的發(fā)光器件。
文檔編號H01L33/60GK101252160SQ200810005738
公開日2008年8月27日 申請日期2008年2月4日 優(yōu)先權日2007年2月20日
發(fā)明者沖村克行 申請人:Nec照明株式會社