CN102144294A - 使用非极性或半极性的含镓材料和磷光体的白光器件 - Google Patents

使用非极性或半极性的含镓材料和磷光体的白光器件 Download PDF

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詹姆斯·W·拉林
埃里克·M·霍尔
马克·P·德伊夫林
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Abstract

本发明提供了一种封装的发光器件，所述发光器件包括：包括表面区域的衬底构件和一个或更多个覆盖所述表面区域的发光二极管器件。在一个特定的实施方案中，至少一个所述发光二极管器件制造于半极性或非极性的含GaN的衬底上。所述一个或更多个制造于所述半极性或非极性的含GaN的衬底上的发光二极管器件发射一个或更多个第一波长的显著偏振的发射。至少一个所述发光二极管器件包括量子阱区域，所述量子阱区域特征在于电子波函数和空穴波函数。在一个特定的实施方案中，所述电子波函数和空穴波函数在所述量子阱区域的预定空间区域内显著交叠。

Description

使用非极性或半极性的含镓材料和磷光体的白光器件
相关申请的交叉引用
本申请要求2008年8月4日提交的共同受让的美国临时申请61/086,139(代理人案号027364-001300US)的优先权，通过引用将其全部内容并入本文。
关于联邦政府资助的研究或开发所取得的发明的权利声明
不适用
光盘上提交的“序列表”、表格或计算机程序清单附件的参考
不适用
发明背景
总体而言，本发明涉及照明技术。更具体而言，本发明的实施方案涉及组合一种或更多种制造于块状半极性或非极性材料上的彩色(如紫光、蓝光、蓝黄或蓝绿)LED器件与发光的实体如磷光体的使用的技术。举例来说，本发明可适用于应用如白色照明、多色照明、一般照明、装饰照明、机动车和飞机灯、街灯、植物生长照明、指示灯、平板显示照明、其它光电器件等。
十九世纪后期，托马斯·爱迪生发明了灯泡。常规的灯泡(常称“爱迪生灯泡”)已使用超过一百年。常规的灯泡使用钨丝，钨丝封装在玻璃泡中，玻璃泡密封在基座中，基座旋入插座中。插座连接至AC电源或DC电源。常规灯泡在住宅、建筑物和户外照明及其它需要光的区域中常可见到。不幸的是，常规的爱迪生灯泡存在缺点。即，常规的灯泡耗散许多热能。常规灯泡所用能量的90％以上作为热能耗散掉。此外，常规的灯泡常因灯丝元件的热膨胀和收缩而故障。
为克服常规灯泡的一些缺点，已经开发了荧光照明。荧光照明采用填充卤素气体的光学透明管结构，其通常也含汞。一对电极在卤素气体间连接并通过镇流器连接到交流电源。一旦气体被激发，其将放电而发光。通常，光学透明管涂布有磷光体，磷光体受光激发。许多建筑结构使用荧光照明，新近，荧光灯已被安装到连接于标准插座中的基础结构上。
也已使用固态照明技术。固态照明依靠半导体材料以制造发光二极管(常称LED)。最初是红光LED被论证和引入商业中。红光LED使用磷化铝铟镓或AlInGaP半导体材料。新近，Shuji Nakamura率先使用了InGaN材料来制造发射蓝光LED的蓝光范围内的光的LED。蓝光LED带来了创新如固态白色照明、蓝光激光二极管，其继而使Blu-RayTM (Blu-Ray Disc Association的商标)DVD播放器及其它发展成为可能。也已提出了其它颜色的LED。
已提出GaN基高强度UV、蓝光和绿光LED并甚至取得了一些成功。效率通常是UV-紫光最高，并随发射波长增至蓝光或绿光而降低。不幸的是，获得高强度、高效率的GaN基绿光LED特别成问题。制造于常规c面GaN上的光电器件的性能因强大的内偏振场而遭受损失，所述内偏振场将在空间上分离电子和空穴波函数而导致辐射复合效率差。由于随着针对较长发射波长而增高的铟含量，该现象在InGaN层中变得越发明显，故拓展GaN基UV或蓝光LED的性能至蓝-绿或绿光LED是困难的。此外，由于铟含量较高的膜常需要较低的生长温度，故InGaN膜的结晶质量将降低。获得高强度绿光LED的困难已使科学家和工程师用术语“绿光缺口(green gap)”来描述这类绿光LED的不可利用性。此外，在如一般照明应用所需的较高电流密度下，典型的GaN基LED的发光效率将显著降低，该现象称为“翻转(roll-over)”。使用c面GaN的蓝光LED存在其它限制。这些限制包括产率差、效率低及可靠性问题。虽然高度成功，但固态照明技术必需改进以完全开发其潜能。这些及其它限制可见于整个本说明书、更特别是下文中。
从上面可以看出，改进光器件的技术是高度需要的。
发明内容
根据本发明，总体提供了用于光照的技术。更具体而言，本发明的实施方案涉及组合一种或更多种制造于块状半极性或非极性材料上的彩色(如紫光、蓝光、蓝黄或蓝绿)LED器件与发光的实体如磷光体的使用的技术。举例来说，本发明可适用于应用如白色照明、多色照明、一般照明、装饰照明、机动车和飞机灯、街灯、植物生长照明、指示灯、平板显示照明、其它光电器件等。
在一个特定的实施方案中，本发明提供了一种封装的发光器件。所述封装器件包括含表面区域的衬底构件。一个或更多个发光二极管器件覆盖在所述表面区域上。至少一个所述发光二极管器件制造于半极性或非极性的含镓和氮(例如GaN)的衬底上。所述一个或更多个制造于半极性或非极性的含镓和氮(例如GaN)的衬底上的发光二极管器件发射一个或更多个第一波长的显著偏振的发射。在一个特定的实施方案中，所述器件还包括连接至所述一个或更多个发光二极管器件的光学透明构件。在所述一个或更多个发光二极管器件与所述光学透明构件之间提供了光路。在一个特定的实施方案中，一定厚度的一种或更多种实体在所述光学透明构件的邻近内或形成为覆盖所述光学透明构件。或者，一种或更多种实体形成在所述光学透明构件内或光学透明构件下或这些结构的任意组合。所述一种或更多种实体受所述显著偏振的发射(其为直接发射或反射发射或其组合)激发而发射一个或更多个第二波长的电磁辐射。
在一个特定的实施方案中，本发明涉及对于一定厚度的所述一种或更多种实体而言具有不同空间位置的器件结构。在一个特定的实施方案中，所述厚度的所述一种或更多种实体形成在所述光学透明构件内。或者，根据一个特定的实施方案，所述厚度的所述一种或更多种实体形成在所述光学透明构件下面。在又一替代的特定实施方案中，所述厚度的所述一种或更多种实体形成在所述一个或更多个发光二极管器件与所述光学透明构件之间的光路的空间区域内。本发明的器件还可具有这些结构的任意组合及其它。当然，可以有变化、改变和替代方案。
在又一替代的特定实施方案中，本发明提供了一种封装的发光器件。所述器件包括含表面区域的衬底构件以及一个或更多个覆盖所述表面区域的发光二极管器件。在一个特定的实施方案中，至少一个所述发光二极管器件制造于半极性或非极性的含镓和氮(例如GaN)的衬底上。所述一个或更多个制造于半极性或非极性的含镓和氮(例如GaN)的衬底上的发光二极管器件发射一个或更多个第一波长的显著偏振的发射。至少一个所述发光二极管器件包括量子阱区域，所述量子阱区域特征在于电子波函数和空穴波函数。在一个特定的实施方案中，所述电子波函数和空穴波函数在所述量子阱区域的预定空间区域内显著交叠。在一个特定的实施方案中，所述器件具有形成为覆盖所述一个或更多个发光二极管器件的一定厚度的一种或更多种实体。所述一种或更多种实体受所述显著偏振的发射激发而发射一个或更多个第二波长的电磁辐射。
本发明还提供了一种封装的发光器件。所述器件包括含表面区域的衬底构件。根据一个特定的实施方案，所述器件包括一个或更多个覆盖所述表面区域的发光二极管器件。至少一个所述发光二极管器件制造于半极性或非极性的含镓和氮(例如GaN)的衬底上。在一个特定的实施方案中，所述一个或更多个制造于半极性或非极性的含镓和氮(例如GaN)的衬底上的发光二极管器件发射一个或更多个第一波长的显著偏振的发射。根据一个特定的实施方案，所述器件的至少一个发光二极管器件还包括量子阱区域，所述量子阱区域特征在于电子波函数和空穴波函数。所述电子波函数和空穴波函数在所述量子阱区域的预定空间区域内显著交叠。所述器件还具有操作性连接至所述一个或更多个发光二极管器件的一定厚度的一种或更多种实体。在一个特定的实施方案中，所述一种或更多种实体受所述显著偏振的发射激发而发射一个或更多个第二波长的电磁辐射。取决于实施方案，所述一种或更多种实体形成为覆盖所述一个或更多个发光二极管器件、在所述一个或更多个发光器件的邻近内和/或与所述一个或更多个发光器件空间分离。在一个或更多个实施方案中，所述电磁辐射特征在于反射发射、直接发射或反射和直接发射的组合。当然，可以有变化、改变和替代方案。
在又一替代的实施方案中，本发明提供了一种组装发光器件的方法。根据一个特定的实施方案，所述方法包括提供包括表面区域的衬底构件。所述方法还包括将一个或更多个覆盖所述表面区域的发光二极管器件连接。至少一个所述发光二极管器件制造于半极性或非极性的含镓和氮的衬底上。根据一个特定的实施方案，所述一个或更多个制造于半极性或非极性的含镓和氮的衬底上的发光二极管器件发射一个或更多个第一波长的显著偏振的发射。至少一个所述发光二极管器件包括量子阱区域，所述量子阱区域特征在于电子波函数和空穴波函数。根据一个特定的实施方案，所述电子波函数和空穴波函数在所述量子阱区域的预定空间区域内显著交叠。所述方法包括将一定厚度的一种或更多种实体连接至所述一个或更多个发光二极管器件。根据一个特定的实施方案，所述一种或更多种实体受所述显著偏振的发射激发而发射一个或更多个第二波长的电磁辐射。
此外，本发明提供了一种组装发光器件的方法。根据一个特定的实施方案，所述方法包括提供包括表面区域的衬底构件。所述方法包括连接一个或更多个覆盖所述表面区域的发光二极管器件。至少一个所述发光二极管器件制造于半极性或非极性的含GaN的衬底上。所述至少一个或更多个制造于所述半极性或非极性的含GaN的衬底上的发光二极管器件发射一个或更多个第一波长的显著偏振的发射。所述方法包括连接光学透明构件与所述一个或更多个发光二极管器件。所述一个或更多个发光二极管器件和所述光学透明构件包括提供在所述一个或更多个发光二极管器件和所述光学透明构件之间的光路。所述方法还包括连接所述光学透明构件的邻近内的一定厚度的一种或更多种实体。所述一种或更多种实体受所述显著偏振的发射激发而发射一个或更多个第二波长的电磁辐射。
使用一个或更多个特定实施方案可获得一个或更多个益处。举例来说，本发明的器件和方法提供了具有改进的效率的改进的照明技术。在其它实施方案中，本发明和所得结构更易于用常规技术实施。在一些实施方案中，本发明的器件和方法提供了偏振和非偏振光的混合，这在显示器中及与偏振透射滤波器结合中有用。在一个特定的实施方案中，蓝光LED器件能够发射约450纳米到约495纳米的波长范围的电磁辐射，黄绿光LED器件能够发射约495纳米到约590纳米的波长范围的电磁辐射，但也可以有一些变化。取决于实施方案，可获得这些益处中的一个或更多个。这些及其它益处还将在整个本说明书、更特别是下文中描述。
本发明在已知工艺技术的背景下获得这些及其它益处。但通过参考说明书的后续部分及附图可进一步理解本发明的性质和优势。
附图说明
图1为根据本发明一个实施方案采用凹进结构的封装的发光器件的简图；
图1A为根据本发明的一个实施方案的电子/空穴波函数的实例；
图2到5示意了根据本发明一个实施方案组装图1发光器件的简化方法；
图6为根据本发明一个实施方案采用多个器件的另一封装的发光器件的简图；
图7到10示意了根据本发明一个实施方案组装图6发光器件的简化方法；
图11为根据本发明一个实施方案采用到平面区域的光路的又一封装的发光器件的简图；
图12到15示意了根据本发明一个实施方案组装图11发光器件的简化方法；
图16为根据本发明一个实施方案采用到平面区域的光路和填料材料的又一封装的发光器件的简图；
图17到20示意了根据本发明一个实施方案组装图16发光器件的简化方法；
图21为根据本发明一个实施方案采用到平面区域的光路的另一封装的发光器件的简图；和
图22为根据本发明一个实施方案采用到平面区域的光路的又一封装的发光器件的简图。
具体实施方式
根据本发明，总体而言，提供了照明技术。更具体而言，本发明的实施方案涉及组合一种或更多种制造于块状半极性或非极性材料上的彩色(如紫光、蓝光、蓝黄或蓝绿)LED器件与发光的实体如磷光体的使用的技术。举例来说，本发明可适用于应用如白色照明、多色照明、一般照明、装饰照明、机动车和飞机灯、街灯、植物生长照明、指示灯、平板显示照明、其它光电器件等。
我们已发现，基于GaN的光电子领域中最近的突破已证实了制造于块状非极性和半极性GaN衬底上的器件具有巨大潜力。困扰c面GaN上的常规器件的强极化诱导电场的缺乏使发光InGaN层中辐射复合效率大幅提高。此外，电子带结构和各向异性平面应变的性质导致高度偏振的发光，这将在应用如显示器背光中提供若干益处。
对于照明领域而言特别重要的是制造于非极性和半极性GaN衬底上的发光二极管(LED)的进展。这类利用InGaN发光层的器件已在延伸的工作波长(紫光区域(390-430nm)、蓝光区域(430-490nm)、绿光区域(490-560nm)和黄光区域(500-600nm))下表现出创记录的输出功率。例如，近来在m面(1-100)GaN衬底上制造了峰值发射波长为402nm的紫光LED，其表现出超过45％的外量子效率(尽管没有光提取增强特征)，并在高电流密度下具有优异的性能，翻转现象极微[K.-C.Kim，M.C.Schmidt，H.Sato，F.Wu，N.Fellows，M.Saito，K.Fujito，J.S.Speck，S.Nakamura和S.P.DenBaars，“Improved electroluminescence on nonpolar m-plane InGaN/GaN quantum well LEDs”，Phys.Stat.Sol.(RRL)1，No.3，125(2007)]。与之类似，峰值发射波长为468nm的蓝光LED在高功率密度下表现出优异的效率，且翻转现象比c面LED通常所观察到的显著较微[K.Iso，H.Yamada，H.Hirasawa，N.Fellows，M.Saito，K.Fujito，S.P.DenBaars，J.S.Speck和S.Nakamura，“High brightness blue InGaN/GaN light emitting diode on nonpolar m-plane bulk GaN substrate”，Japanese Journal of Applied Physics 46，L960(2007)]。两个有前景的半极性晶向为(10-1-1)和(11-22)面。这些面相对于c面分别倾斜62.0度和58.4度。加利福尼亚大学圣芭芭拉分校(UCSB)已为发蓝光器件在(10-1-1)GaN上制造出高效的LED，其在100mA下的输出功率高于65mW[H.Zhong，A.Tyagi，N.Fellows，F.Wu，R.B.Chung，M.Saito，K.Fujito，J.S.Speck，S.P.DenBaars和S.Nakamura，“High power and high efficiency blue light emitting diode on freestanding semipolar(1011)bulk GaN substrate”，Applied Physics Letters 90，233504(2007)]，为发蓝绿光器件在(11-22)GaN上制造出高效的LED，其在100mA下的输出功率高于35mW[H.Zhong，A.Tyagi，N.N.Fellows，R.B.Chung，M.Saito，K.Fujito，J.S.Speck，S.P.DenBaars和S.Nakamura，Electronics Lett.43，825(2007)]，为发绿光器件制造出高效的LED，其在100mA下的功率高于15mW[H.Sato，A.Tyagi，H.Zhong，N.Fellows，R.B.Chung，M.Saito，K.Fujito，J.S.Speck，S.P.DenBaars和S.Nakamura，“High power and high efficiency green light emitting diode on free-standing semipolar(1122)bulk GaN substrate”，Physical Status Solidi-Rapid Research Letters 1，162(2007)]，并为发黄光器件制造出高效的LED，其在100mA下的功率高于15mW[H.Sato，R.B.Chung，H.Hirasawa，N.Fellows，H.Masui，F.Wu，M.Saito，K.Fujito，J.S.Speck，S.P.DenBaars和S.Nakamura，“Optical properties of yellow light-emitting diodes grown on semipolar(1122)bulk GaN substrates”，Applied Physics Letters 92，221110(2008)]。UCSB研究组已证明，在半极性(11-22)GaN上引入铟与c面GaN相当或超过c面GaN，这为获得高结晶质量、延伸波长发射InGaN层提供了进一步的前景。
利用高性能单色非极性和半极性LED，数种类型的白光源即成为可能。在一个实施方案中，非极性或半极性紫光LED与至少一种磷光体封装在一起。在一个优选的实施方案中，所述磷光体包括发蓝光、绿光和红光的三种磷光体的混合。在另一实施方案中，非极性或半极性蓝光LED与至少一种磷光体封装在一起。在一个优选的实施方案中，所述磷光体包括发绿光和红光的两种磷光体的混合。在又一实施方案中，非极性或半极性绿光或黄光LED与蓝光LED和至少一种磷光体封装在一起。在一个优选的实施方案中，所述磷光体发红光。在一个优选的实施方案中，所述蓝光LED为非极性或半极性蓝光LED。
非极性或半极性LED可制造于块状氮化镓衬底上。所述氮化镓衬底可切割自按本领域熟知的方法通过氢化物气相外延或氨热地生长的晶棒。在一个特定的实施方案中，氮化镓衬底通过氢化物气相外延和氨热生长的组合制造，这在共同受让的美国专利申请61/078704中有公开，通过引用将该专利申请并入本文。所述晶棒可在单晶晶种上沿c向、m向、a向或沿半极性方向生长。半极性面可由(hkil)密勒指数指定，其中i＝-(h+k)，l非零且h和k中的至少一个非零。氮化镓衬底可经切割、研磨、抛光和化学-机械抛光。氮化镓衬底取向可在{1-100}m面、{11-20}a面、{11-22}面、{20-2±1}面、{1-10±1}面、{1-10-±2}面或{1-10±3}面的±5度、±2度、±1度或±0.5度内。氮化镓衬底在大表面积面中的位错密度可低于106cm-2、低于105cm-2、低于104cm-2或低于103cm-2。氮化镓衬底在c面中的位错密度可低于106cm-2、低于105cm-2、低于104cm-2或低于103cm-2。
按本领域熟知的方法在氮化镓衬底上制造同质外延非极性或半极性LED，例如按美国专利7,053,413中公开的方法，通过引用将该专利全文并入本文。在所述衬底上沉积至少一个AlxInyGa1-x-yN层(其中0≤x≤1、0≤y≤1、0≤x+y≤1)，例如按美国专利7,338,828和7,220,324中公开的方法，通过引用这些专利全文并入本文。所述至少一个AlxInyGa1-x-yN层可通过金属-有机化学气相沉积、通过分子束外延、通过氢化物气相外延或通过其组合沉积。在一个实施方案中，AlxInyGa1-x-yN层包括在电流通过其时优先发射光的有源层。在一个特定的实施方案中，所述有源层包括厚度在约0.5nm到约40nm之间的单量子阱。在一个特定的实施方案中，所述有源层包括厚度在约1nm到约5nm之间的单量子阱。在其它实施方案中，所述有源层包括厚度在约5nm到约10nm之间、约10nm到约15nm之间、约15nm到约20nm之间、约20nm到约25nm之间、约25nm到约30nm之间、约30nm到约35nm之间或约35nm到约40nm之间的单量子阱。在另一组实施方案中，有源区包括厚度在约40nm到约500nm之间的双异质结构。在一个特定的实施方案中，所述有源层包括InyGa1-yN层，其中0≤y≤1。
在一个特定的实施方案中，本发明提供了在衬底上布置了至少一个非极性或至少一个半极性同质外延LED的新型封装和器件。根据一个特定的实施方案，本发明的封装和器件与磷光体实体组合以放出白光。本发明的封装和方法的其它细节可在整个本说明书、更特别是下文中找到。
图1为根据本发明一个实施方案采用凹进结构的封装的发光器件100的简图。该图仅是说明性的，不应不适当地限制本文中权利要求的范围。本领域技术人员可想到其它变化、改变和替代方案。在一个特定的实施方案中，本发明提供了封装的发光器件100。如图所示，所述器件具有包括表面区域的衬底构件。在一个特定的实施方案中，衬底由合适的材料如金属(包括但不限于合金42、铜)及塑料、电介质等制成。在一个特定的实施方案中，衬底大体来自引线框构件如金属合金，但可以是其它的。
在一个特定的实施方案中，支撑LED的本发明衬底可具有各种形状、尺寸和结构。在一个特定的实施方案中，衬底101的表面区域是杯状的。或者，根据一个特定的实施方案，表面区域101是凹进的。此外，表面区域通常包括光滑表面、镀层或涂层。这类镀层或涂层可以是金、银、铂、铝或任何适于与上覆半导体材料接合的纯净或合金材料，但可以是其它的。当然，可以有其它变化、改变和替代方案。
再参考图1，所述器件具有一个或更多个覆盖所述表面区域的发光二极管器件。至少一个发光二极管器件103制造于半极性或非极性的含GaN的衬底上。在一个特定的实施方案中，所述器件发射偏振电磁辐射105。如图所示，所述发光器件连接至第一电位和第二电位109，所述第一电位与衬底相连，所述第二电位109连接至和发光二极管接合的导线或引线111。当然，可以有其它变化、改变和替代方案。
在一个特定的实施方案中，所述器件具有至少一个包括量子阱区域的发光二极管器件。在一个特定的实施方案中，所述量子阱区域特征在于电子波函数和空穴波函数。根据一个特定的实施方案，所述电子波函数和空穴波函数在所述量子阱区域的预定空间区域内显著交叠。图1A提供了电子波函数和空穴波函数的一个实例，但可以是其它的。当然，可以有其它变化、改变和替代方案。
在一个优选的实施方案中，所述一个或更多个发光二极管器件包括至少蓝光LED器件。在一个特定的实施方案中，所述显著偏振的发射为蓝光。所述一个或更多个发光二极管器件包括至少能够发射约430纳米到约490纳米范围的电磁辐射的蓝光LED器件，所述显著偏振的发射为蓝光。在一个特定的实施方案中，为非极性蓝光LED提供了{1-100}m面块状衬底。在另一特定的实施方案中，为半极性蓝光LED提供了{10-1-1}半极性块状衬底。所述衬底具有平整表面，均方根(RMS)粗糙度为约0.1nm，螺旋位错密度低于5×106cm-2，载流子浓度为约1×1017cm-3。外延层通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)于大气压力下沉积在衬底上。生长过程中，V族前体(氨)的流量与III族前体(三甲基镓、三甲基铟、三甲基铝)的流量之比介于约3000到约12000之间。首先，在衬底上沉积n-型(硅掺杂)GaN的接触层，厚度为约5微米，掺杂水平为约2×1018cm-3。接下来，沉积未掺杂InGaN/GaN多量子阱(MQW)作为有源层。MQW超晶格具有六个周期，包括8nm的InGaN和37.5nm的GaN的交替层作为势垒层。接下来，沉积10nm的未掺杂AlGaN电子阻挡层。最后，沉积p-型GaN接触层，厚度为约200nm，空穴浓度为约7×1017cm-3。氧化铟锡(ITO)通过电子束蒸发到p-型接触层上作为p-型接触并快速热退火。通过使用基于氯的感应耦合等离子体(ICP)技术的干蚀刻和光刻形成尺寸为约300×300μm2的LED台面。Ti/Al/Ni/Au通过电子束蒸发到暴露的n-GaN层上以形成n-型接触，Ti/Au通过电子束蒸发到ITO层的一部分上以形成p-接触垫，并将晶片切成分开的LED芯片。电接触通过常规的引线键合形成。当然，可以有其它变化、改变和替代方案。
在一个特定的实施方案中，本发明的器件具有形成为覆盖所述一个或更多个发光二极管器件的一定厚度的一种或更多种实体115。在一个特定的实施方案中，所述一种或更多种实体受所述显著偏振的发射激发而发射一个或更多个第二波长的电磁辐射。在一个优选的实施方案中，所述多个实体能通过与显著偏振的蓝光发射的相互作用而发射基本黄色的光。在一个特定的实施方案中，所述多个实体(为磷光体实体)的厚度为约五微米以下。当然，可以有其它变化、改变和替代方案。
在一个特定的实施方案中，所述一种或更多种实体包括选自(Y，Gd，Tb，Sc，Lu，La)3(Al，Ga，In)5O12:Ce3+、SrGa2S4:Eu2+、SrS:Eu2+和包含CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdSe或CdTe的胶体量子点薄膜中的一种或更多种的磷光体或磷光体混合物。在其它实施方案中，所述器件可包括能够发射基本红色光的磷光体。这类磷光体选自如下中的一种或更多种：(Gd，Y，Lu，La)2O3:Eu3+，Bi3+；(Gd，Y，Lu，La)2O2S:Eu3+，Bi3+；(Gd，Y，Lu，La)VO4:Eu3+，Bi3+；Y2(O，S)3:Eu3+；Ca1-xMo1-ySiyO4，其中0.05≤x≤0.5，0≤y≤0.1；(Li，Na，K)5Eu(W，Mo)O4；(Ca，Sr)S:Eu2+；SrY2S4:Eu2+；CaLa2S4:Ce3+；(Ca，Sr)S:Eu2+；3.5MgO*0.5MgF2*GeO2:Mn4+(MFG)；(Ba，Sr，Ca)MgxP2O7:Eu2+，Mn2+；(Y，Lu)2WO6:Eu3+，Mo6+；(Ba，Sr，Ca)3MgxSi2O8:Eu2+，Mn2+，其中1＜x≤2；(RE1-yCey)Mg2-xLixSi3-xPxO12，其中RE为Sc、Lu、Gd、Y和Tb中的至少一种，0.0001＜x＜0.1且0.001＜y＜0.1；(Y，Gd，Lu，La)2-xEuxW1-yMoyO6，其中0.5≤x≤1.0，0.01≤y≤1.0；(SrCa)1-xEuxSi5N8，其中0.01≤x≤0.3；SrZnO2:Sm+3；MmOnX，其中M选自Sc、Y、镧系元素、碱土金属及其混合物，X为卤素，1≤m≤3，1≤n≤4，且其中镧系元素掺杂水平可在0.1到40％谱权重范围内；和Eu3+激发的磷酸盐或硼酸盐磷光体；及其混合物。当然，可以有其它变化、改变和替代方案。
在一个特定的实施方案中，所述一个或更多个发光二极管器件至少包括能够发射约380纳米到约440纳米范围的电磁辐射的紫光LED器件及一个或更多个能够发射基本白色的光的实体，所述显著偏振的发射为紫光。在一个特定的实施方案中，为非极性紫光LED提供了(1-100)m面块状衬底。所述衬底具有平整表面，均方根(RMS)粗糙度为约0.1nm，螺旋位错密度低于5×106cm-2，载流子浓度为约1×1017cm-3。外延层通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)于大气压力下沉积在衬底上。生长过程中，V族前体(氨)的流量与III族前体(三甲基镓、三甲基铟、三甲基铝)的流量之比介于约3000到约12000之间。首先，衬底上沉积n-型(硅掺杂)GaN的接触层，厚度为约5微米，掺杂水平为约2×1018cm-3。接下来，沉积未掺杂InGaN/GaN多量子阱(MQW)作为有源层。所述MQW超晶格具有六个周期，包括16nm的InGaN和18nm的GaN的交替层作为势垒层。接下来，沉积10nm的未掺杂AlGaN电子阻挡层。最后，沉积p-型GaN接触层，厚度为约160nm，空穴浓度为约7×1017cm-3。氧化铟锡(ITO)通过电子束蒸发到p-型接触层上作为p-型接触并快速热退火。通过光刻和干蚀刻形成尺寸为约300×300μm2的LED台面。Ti/Al/Ni/Au通过电子束蒸发到暴露的n-GaN层上以形成n-型接触，Ti/Au通过电子束蒸发到ITO层的一部分上以形成接触垫，并将晶片切成分开的LED芯片。电接触通过常规的引线键合形成。根据一个特定的实施方案，也可使用其它颜色的LED或组合其它颜色的LED。当然，可以有其它变化、改变和替代方案。
在一个特定的实施方案中，为半极性绿光LED提供了(11-22)块状衬底。所述衬底具有平整表面，均方根(RMS)粗糙度为约0.1nm，螺旋位错密度低于5×106cm-2，载流子浓度为约1×1017cm-3。外延层通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)于大气压力下沉积在衬底上。生长过程中，V族前体(氨)的流量与III族前体(三甲基镓、三甲基铟、三甲基铝)的流量之比介于约3000到约12000之间。首先，衬底上沉积n-型(硅掺杂)GaN的接触层，厚度为约1微米，掺杂水平为约2×1018cm-3。接下来，沉积InGaN/GaN多量子阱(MQW)作为有源层。所述MQW超晶格具有六个周期，包括4nm的InGaN和20nm的Si-掺杂GaN的交替层作为势垒层，并以未掺杂的16nm GaN势垒层和10nm的未掺杂Al0.15Ga0.85N电子阻挡层结束。最后，沉积p-型GaN接触层，厚度为约200nm，空穴浓度为约7×1017cm-3。氧化铟锡(ITO)通过电子束蒸发到p-型接触层上作为p-型接触并快速热退火。通过光刻和干蚀刻形成尺寸为约200×550μm2的LED台面。Ti/Al/Ni/Au通过电子束蒸发到暴露的n-GaN层上以形成n-型接触，Ti/Au通过电子束蒸发到ITO层的一部分上以形成接触垫，并将晶片切成分开的LED芯片。电接触通过常规的引线键合形成。
在另一特定的实施方案中，为半极性黄光LED提供了(11-22)块状衬底。所述衬底具有平整表面，均方根(RMS)粗糙度为约0.1nm，螺旋位错密度低于5×106cm-2，载流子浓度为约1×1017cm-3。外延层通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)于大气压力下沉积在衬底上。生长过程中，V族前体(氨)的流量与III族前体(三甲基镓、三甲基铟、三甲基铝)的流量之比介于约3000到约12000之间。首先，衬底上沉积n-型(硅掺杂)GaN的接触层，厚度为约2微米，掺杂水平为约2×1018cm-3。接下来，沉积单量子阱(SQW)作为有源层。所述SQW包括3.5nm的InGaN层并由未掺杂的16nm GaN势垒层和7nm的未掺杂Al0.15Ga0.85N电子阻挡层结束。最后，沉积Mg-掺杂的p-型GaN接触层，厚度为约200nm，空穴浓度为约7×1017cm-3。氧化铟锡(ITO)通过电子束蒸发到p-型接触层上作为p-型接触并快速热退火。通过光刻和干蚀刻形成尺寸为约600×450μm2的LED台面。Ti/Al/Ni/Au通过电子束蒸发到暴露的n-GaN层上以形成n-型接触，Ti/Au通过电子束蒸发到ITO层的一部分上以形成接触垫，并将晶片切成分开的LED芯片。电接触通过常规的引线键合形成。
在一个特定的实施方案中，所述一种或更多种实体包括能够发射基本蓝色的光、基本绿色的光和基本红色的光的磷光体的混合物。举例来说，发蓝光磷光体选自(Ba，Sr，Ca)5(PO4)3(Cl，F，Br，OH):Eu2+，Mn2+；Sb3+，(Ba，Sr，Ca)MgAl10O17:Eu2+，Mn2+；(Ba，Sr，Ca)BPO5:Eu2+，Mn2+；(Sr，Ca)10(PO4)6*nB2O3:Eu2+；2SrO*0.84P2O5*0.16B2O3:Eu2+；Sr2Si3O8*2SrCl2:Eu2+；(Ba，Sr，Ca)MgxP2O7:Eu2+，Mn2+；Sr4Al14O25:Eu2+(SAE)；BaAl8O13:Eu2+；及其混合物。举例来说，绿光磷光体选自(Ba，Sr，Ca)MgAl10O17:Eu2+，Mn2+(BAMn)；(Ba，Sr，Ca)Al2O4:Eu2+；(Y，Gd，Lu，Sc，La)BO3:Ce3+，Tb3+；Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu2+，Mn2+；(Ba，Sr，Ca)2SiO4:Eu2+；(Ba，Sr，Ca)2(Mg，Zn)Si2O7:Eu2+；(Sr，Ca，Ba)(Al，Ga，In)2S4:Eu2+；(Y，Gd，Tb，La，Sm，Pr，Lu)3(Al，Ga)5O12:Ce3+；(Ca，Sr)8(Mg，Zn)(SiO4)4C12:Eu2+，Mn2+(CASI)；Na2Gd2B2O7:Ce3+，Tb3+；(Ba，Sr)2(Ca，Mg，Zn)B2O6:K，Ce，Tb；及其混合物。举例来说，红光磷光体选自(Gd，Y，Lu，La)2O3:Eu3+，Bi3+；(Gd，Y，Lu，La)2O2S:Eu3+，Bi3+；(Gd，Y，Lu，La)VO4:Eu3+，Bi3+；Y2(O，S)3:Eu3+；Ca1-xMo1-ySiyO4，其中0.05≤x≤0.5，0≤y≤0.1；(Li，Na，K)5Eu(W，Mo)O4；(Ca，Sr)S:Eu2+；SrY2S4:Eu2+；CaLa2S4:Ce3+；(Ca，Sr)S:Eu2+；3.5MgO*0.5MgF2*GeO2:Mn4+(MFG)；(Ba，Sr，Ca)MgxP2O7:Eu2+，Mn2+；(Y，Lu)2WO6:Eu3+，Mo6+；(Ba，Sr，Ca)3MgxSi2O8:Eu2+，Mn2+，其中1＜x≤2；(RE1-yCey)Mg2-xLixSi3-xPxO12，其中RE为Sc、Lu、Gd、Y和Tb中的至少一种，0.0001＜x＜0.1，0.001＜y＜0.1；(Y，Gd，Lu，La)2-xEuxW1-yMoyO6，其中0.5≤x≤1.0，0.01≤y≤1.0；(SrCa)1-xEuxSi5N8，其中0.01≤x≤0.3；SrZnO2:Sm+3；MmOnX，其中M选自Sc、Y、镧系元素、碱土金属及其混合物，X为卤素，1≤m≤3，1≤n≤4，且其中镧系元素掺杂水平可在0.1到40％谱权重范围内；和Eu3+激发的磷酸盐或硼酸盐磷光体；及其混合物。
在一个特定的实施方案中，上述内容大体用的是可为一种或更多种磷光体材料或磷光体样材料的一种或更多种实体来描述的，但应认识，也可使用其它“能量转换发光材料”，其可包括磷光体、半导体、半导体纳米颗粒(“量子点”)、有机发光材料等及其组合。在一个或更多个优选的实施方案中，所述能量转换发光材料可大体为一种和/或多种波长转换材料。当然，可以有其它变化、改变和替代方案。
在一个特定的实施方案中，本发明的封装器件包括外壳117。所述外壳可由合适的材料如光学透明塑料、玻璃或其它材料制成。还如图所示，根据一个特定的实施方案，所述外壳具有合适的形状119。所述形状可以是环形、圆形、卵形、梯形或这些形状的任意组合。取决于实施方案，具有合适形状和材料的外壳构造为促进和甚至优化来自带涂层的LED器件的电磁辐射透射通过外壳的表面区域。当然，可以有其它变化、改变和替代方案。
图2到5示意了根据本发明一个实施方案组装图1发光器件的简化方法。这些图仅是说明性的，不应不适当地限制本文中权利要求的范围。本领域技术人员可想到其它变化、改变和替代方案。图中所示为根据本发明一个实施方案组装LED器件的方法。所述方法包括提供包括表面区域的衬底构件101。在一个特定的实施方案中，衬底由合适的材料如金属(包括但不限于合金42、铜)、电介质、塑料等制成。在一个特定的实施方案中，衬底大体来自引线框构件如金属合金，但可以是其它的。
在一个特定的实施方案中，支撑LED的本发明衬底可具有各种形状、尺寸和结构。在一个特定的实施方案中，衬底101的表面区域是杯状的。或者，根据一个特定的实施方案，表面区域101是凹进的。此外，表面区域通常包括光滑表面、镀层或涂层。这类镀层或涂层可以是金、银、铂、铝或任何适于与上覆半导体材料接合的纯净或合金材料，但可以是其它的。当然，可以有其它变化、改变和替代方案。
在一个特定的实施方案中，所述方法包括提供一个或更多个覆盖所述表面区域的发光二极管器件。至少一个发光二极管器件103制造于半极性或非极性的含GaN的衬底上。在一个特定的实施方案中，所述器件发射偏振电磁辐射105。如图所示，所述发光器件连接至第一电位和第二电位109，所述第一电位与衬底相连，所述第二电位109连接至和发光二极管接合的导线或引线111。当然，可以有其它变化、改变和替代方案。
在一个优选的实施方案中，所述一个或更多个发光二极管器件至少包括蓝光LED器件。在一个特定的实施方案中，所述显著偏振的发射为蓝光。所述一个或更多个发光二极管器件至少包括能够发射约430纳米到约490纳米范围的电磁辐射的蓝光LED器件，所述显著偏振的发射为蓝光。
在一个特定的实施方案中，LED器件接合到衬底的表面区域上。所述连接通过银浆料、共晶、金共晶或其它合适的技术进行。在一个优选的实施方案中，LED器件用芯片粘接方法如金属如金、银或铂等的共晶接合粘接。当然，可以有其它变化、改变和替代方案。
现在参考图3，本发明的方法包括将来自引线109的导线115与LED器件上的接合垫接合。在一个特定的实施方案中，导线为合适的材料如金、铝等。在一个特定的实施方案中，引线键合采用技术如超声、兆声等技术。当然，可以有其它变化、改变和替代方案。
现在参考图4，所述方法包括提供形成为覆盖所述一个或更多个发光二极管器件的一定厚度的一种或更多种实体115。在一个特定的实施方案中，所述一种或更多种实体受所述显著偏振的发射激发而发射一个或更多个第二波长的电磁辐射。在一个优选的实施方案中，所述多个实体能通过与显著偏振的蓝光发射的相互作用而发射基本黄色的光。在一个特定的实施方案中，所述多个实体(为磷光体实体)的厚度为约五微米以下。当然，可以有其它变化、改变和替代方案。
在一个特定的实施方案中，所述一种或更多种实体包括选自(Y，Gd，Tb，Sc，Lu，La)3(Al，Ga，In)5O12:Ce3+、SrGa2S4:Eu2+、SrS:Eu2+和包含CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdSe或CdTe的胶体量子点薄膜中的一种或更多种的磷光体或磷光体混合物。在其它实施方案中，所述器件可包括能够发射基本红色的光的磷光体。这类磷光体选自(Gd，Y，Lu，La)2O3:Eu3+，Bi3+；(Gd，Y，Lu，La)2O2S:Eu3+，Bi3+；(Gd，Y，Lu，La)VO4:Eu3+，Bi3+；Y2(O，S)3:Eu3+；Ca1-xMo1-ySiyO4，其中0.05≤x≤0.5，0≤y≤0.1；(Li，Na，K)5Eu(W，Mo)O4；(Ca，Sr)S:Eu2+；SrY2S4:Eu2+；CaLa2S4:Ce3+；(Ca，Sr)S:Eu2+；3.5MgO*0.5MgF2*GeO2:Mn4+(MFG)；(Ba，Sr，Ca)MgxP2O7:Eu2+，Mn2+；(Y，Lu)2WO6:Eu3+，Mo6+；(Ba，Sr，Ca)3MgxSi2O8:Eu2+，Mn2+，其中1＜x≤2；(RE1-yCey)Mg2-xLixSi3-xPxO12，其中RE为Sc、Lu、Gd、Y和Tb中的至少一种，0.0001＜x＜0.1且0.001＜y＜0.1；(Y，Gd，Lu，La)2-xEuxW1-yMoyO6，其中0.5≤x≤1.0，0.01≤y≤1.0；(SrCa)1-xEuxSi5N8，其中0.01≤x≤0.3；SrZnO2:Sm+3；MmOnX，其中M选自Sc、Y、镧系元素、碱土金属及其混合物，X为卤素，1≤m≤3，1≤n≤4，且其中镧系元素掺杂水平可在0.1到40％谱权重范围内；和Eu3+激发的磷酸盐或硼酸盐磷光体；及其混合物。当然，可以有其它变化、改变和替代方案。
在一个特定的实施方案中，所述一种或更多种实体包括能够发射基本蓝色的光、基本绿色的光和基本红色的光的磷光体的混合物。举例来说，发蓝光磷光体选自(Ba，Sr，Ca)5(PO4)3(Cl，F，Br，OH):Eu2+，Mn2+；Sb3+，(Ba，Sr，Ca)MgAl10O17:Eu2+，Mn2+；(Ba，Sr，Ca)BPO5:Eu2+，Mn2+；(Sr，Ca)10(PO4)6*nB2O3:Eu2+；2SrO*0.84P2O5*0.16B2O3:Eu2+；Sr2Si3O8*2SrCl2:Eu2+；(Ba，Sr，Ca)MgxP2O7:Eu2+，Mn2+；Sr4Al14O25:Eu2+(SAE)；BaAl8O13:Eu2+；及其混合物。举例来说，绿光磷光体选自(Ba，Sr，Ca)MgAl10O17:Eu2+，Mn2+(BAMn)；(Ba，Sr，Ca)Al2O4:Eu2+；(Y，Gd，Lu，Sc，La)BO3:Ce3+，Tb3+；Ca8Mg(SiO4)4:C12Eu2+，Mn2+；(Ba，Sr，Ca)2SiO4:Eu2+；(Ba，Sr，Ca)2(Mg，Zn)Si2O7:Eu2+；(Sr，Ca，Ba)(Al，Ga，In)2S4:Eu2+；(Y，Gd，Tb，La，Sm，Pr，Lu)3(Al，Ga)5O12:Ce3+；(Ca，Sr)8(Mg，Zn)(SiO4)4C12:Eu2+，Mn2+(CASI)；Na2Gd2B2O7:Ce3+，Tb3+；(Ba，Sr)2(Ca，Mg，Zn)B2O6:K，Ce，Tb；及其混合物。举例来说，红光磷光体选自(Gd，Y，Lu，La)2O3:Eu3+，Bi3+；(Gd，Y，Lu，La)2O2S:Eu3+，Bi3+；(Gd，Y，Lu，La)VO4:Eu3+，Bi3+；Y2(O，S)3:Eu3+；Ca1-xMo1-ySiyO4，其中0.05≤x≤0.5，0≤y≤0.1；(Li，Na，K)5Eu(W，Mo)O4；(Ca，Sr)S:Eu2+；SrY2S4:Eu2+；CaLa2S4:Ce3+；(Ca，Sr)S:Eu2+；3.5MgO*0.5MgF2*GeO2:Mn4+(MFG)；(Ba，Sr，Ca)MgxP2O7:Eu2+，Mn2+；(Y，Lu)2WO6:Eu3+，Mo6+；(Ba，Sr，Ca)3MgxSi2O8:Eu2+，Mn2+，其中1＜x≤2；(RE1-yCey)Mg2-xLixSi3-xPxO12，其中RE为Sc、Lu、Gd、Y和Tb中的至少一种，0.0001＜x＜0.1，0.001＜y＜0.1；(Y，Gd，Lu，La)2-xEuxW1-yMoyO6，其中0.5≤x≤1.0，0.01≤y≤1.0；(SrCa)1-xEuxSi5N8，其中0.01≤x≤0.3；SrZnO2:Sm+3；MmOnX，其中M选自Sc、Y、镧系元素、碱土金属及其混合物，X为卤素，1≤m≤3，1≤n≤4，且其中镧系元素掺杂水平可在0.1到40％谱权重范围内；和Eu3+激发的磷酸盐或硼酸盐磷光体；及其混合物。
在一个特定的实施方案中，所述实体用合适的技术涂布到LED器件的表面区域上。这类技术可包括沉积、喷涂、镀、涂布、旋涂、电泳沉积、溅射、浸涂、点胶(dispensing)、沉降、喷墨印刷和丝网印刷。在一个特定的实施方案中，沉积可以是静电技术以提供均匀性和高质量涂层。在一个特定的实施方案中，实体的均匀性为约10％到约0.1％。在一些实施方案中，实体在LED器件从晶片分为分开的芯片之前涂布到LED器件的表面区域上。
在一个特定的实施方案中，本发明的方法包括提供覆盖已安装、接合和涂布的LED器件的外壳117。所述外壳可由合适的材料如光学透明塑料、玻璃或其它材料制成。还如图所示，根据一个特定的实施方案，所述外壳具有合适的形状119。所述形状可以是环形、圆形、卵形、梯形或这些形状的任意组合。取决于实施方案，具有合适形状和材料的外壳构造为促进和甚至优化来自带涂层的LED器件的电磁辐射透射通过外壳的表面区域。当然，可以有其它变化、改变和替代方案。
图6为根据本发明一个实施方案采用多个器件的另一封装的发光器件600的简图。该图仅是说明性的，不应不适当地限制本文中权利要求的范围。本领域技术人员可想到其它变化、改变和替代方案。在一个特定的实施方案中，本发明提供了封装的发光器件600。如图所示，所述器件具有包括表面区域的衬底构件。在一个特定的实施方案中，衬底由合适的材料如金属(包括但不限于合金42、铜)等(包括电介质和甚至塑料)制成。在一个特定的实施方案中，衬底大体来自引线框构件如金属合金，但可以是其它的。
在一个特定的实施方案中，支撑LED的本发明衬底可具有各种形状、尺寸和结构。在一个特定的实施方案中，衬底601的表面区域是杯状的。或者，根据一个特定的实施方案，表面区域601是凹进的。此外，表面区域通常包括光滑表面、镀层或涂层。这类镀层或涂层可以是金、银、铂、铝或任何适于与上覆半导体材料接合的纯净或合金材料，但可以是其它的。当然，可以有其它变化、改变和替代方案。
再参考图6，所述器件具有一个或更多个覆盖所述表面区域的发光二极管器件。至少一个发光二极管器件103制造于半极性或非极性的含GaN的衬底上。在一个特定的实施方案中，所述器件发射偏振电磁辐射。如图所示，所述发光器件连接至第一电位和第二电位610，所述第一电位与衬底相连，所述第二电位610连接至和发光二极管接合的导线或引线611。当然，可以有其它变化、改变和替代方案。
在一个特定的实施方案中，所述器件具有至少一个包括量子阱区域的发光二极管器件。在一个特定的实施方案中，所述量子阱区域特征在于电子波函数和空穴波函数。根据一个特定的实施方案，所述电子波函数和空穴波函数在所述量子阱区域的预定空间区域内显著交叠。当然，可以有其它变化、改变和替代方案。
在一个优选的实施方案中，所述一个或更多个发光二极管器件至少包括蓝光LED器件。在一个特定的实施方案中，所述显著偏振的发射为蓝光。所述一个或更多个发光二极管器件至少包括能够发射约430纳米到约490纳米范围的电磁辐射的蓝光LED器件，所述显著偏振的发射为蓝光。
在一个特定的实施方案中，本发明的器件具有形成为覆盖所述一个或更多个发光二极管器件的一定厚度的一种或更多种实体115。在一个特定的实施方案中，所述一种或更多种实体受所述显著偏振的发射激发而发射一个或更多个第二波长的电磁辐射。在一个优选的实施方案中，所述多个实体能通过与显著偏振的蓝光发射的相互作用而发射基本黄色的光。在一个特定的实施方案中，所述多个实体(为磷光体实体)的厚度为约五微米以下。当然，可以有其它变化、改变和替代方案。
在一个特定的实施方案中，所述一种或更多种实体包括选自(Y，Gd，Tb，Sc，Lu，La)3(Al，Ga，In)5O12:Ce3+、SrGa2S4:Eu2+、SrS:Eu2+和包含CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdSe或CdTe的胶体量子点薄膜中的一种或更多种的磷光体或磷光体混合物。在其它实施方案中，所述器件可包括能够发射基本红色的光的磷光体。这类磷光体选自(Gd，Y，Lu，La)2O3:Eu3+，Bi3+；(Gd，Y，Lu，La)2O2S:Eu3+，Bi3+；(Gd，Y，Lu，La)VO4:Eu3+，Bi3+；Y2(O，S)3:Eu3+；Ca1-xMo1-ySiyO4，其中0.05≤x≤0.5，0≤y≤0.1；(Li，Na，K)5Eu(W，Mo)O4；(Ca，Sr)S:Eu2+；SrY2S4:Eu2+；CaLa2S4:Ce3+；(Ca，Sr)S:Eu2+；3.5MgO*0.5MgF2*GeO2:Mn4+(MFG)；(Ba，Sr，Ca)MgxP2O7:Eu2+，Mn2+；(Y，Lu)2WO6:Eu3+，Mo6+；(Ba，Sr，Ca)3MgxSi2O8:Eu2+，Mn2+，其中1＜x≤2；(RE1-yCey)Mg2-xLixSi3-xPxO12，其中RE为Sc、Lu、Gd、Y和Tb中的至少一种，0.0001＜x＜0.1且0.001＜y＜0.1；(Y，Gd，Lu，La)2-xEuxW1-yMoyO6，其中0.5≤x≤1.0，0.01≤y≤1.0；(SrCa)1-xEuxSi5N8，其中0.01≤x≤0.3；SrZnO2:Sm+3；MmOnX，其中M选自Sc、Y、镧系元素、碱土金属及其混合物，X为卤素，1≤m≤3，1≤n≤4，且其中镧系元素掺杂水平可在0.1到40％谱权重范围内；和Eu3+激发的磷酸盐或硼酸盐磷光体；及其混合物。当然，可以有其它变化、改变和替代方案。
在一个特定的实施方案中，所述一个或更多个发光二极管器件至少包括能够发射约380纳米到约440纳米范围的电磁辐射的紫光LED器件及一个或更多个能够发射基本白色的光的实体，所述显著偏振的发射为紫光。根据一个特定的实施方案，也可使用其它颜色的LED或组合其它颜色的LED。当然，可以有其它变化、改变和替代方案。
在一个特定的实施方案中，所述一种或更多种实体包括能够发射基本蓝色的光、基本绿色的光和基本红色的光的磷光体的混合物。举例来说，发蓝光磷光体选自(Ba，Sr，Ca)5(PO4)3(Cl，F，Br，OH):Eu2+，Mn2+；Sb3+，(Ba，Sr，Ca)MgAl10O17:Eu2+，Mn2+；(Ba，Sr，Ca)BPO5:Eu2+，Mn2+；(Sr，Ca)10(PO4)6*nB2O3:Eu2+；2SrO*0.84P2O5*0.16B2O3:Eu2+；Sr2Si3O8*2SrCl2:Eu2+；(Ba，Sr，Ca)MgxP2O7:Eu2+，Mn2+；Sr4Al14O25:Eu2+(SAE)；BaAl8O13:Eu2+；及其混合物。举例来说，绿光磷光体选自(Ba，Sr，Ca)MgAl10O17:Eu2+，Mn2+(BAMn)；(Ba，Sr，Ca)Al2O4:Eu2+；(Y，Gd，Lu，Sc，La)BO3:Ce3+，Tb3+；Ca8Mg(SiO4)4C12:Eu2+，Mn2+；(Ba，Sr，Ca)2SiO4:Eu2+；(Ba，Sr，Ca)2(Mg，Zn)Si2O7:Eu2+；(Sr，Ca，Ba)(Al，Ga，In)2S4:Eu2+；(Y，Gd，Tb，La，Sm，Pr，Lu)3(Al，Ga)5O12:Ce3+；(Ca，Sr)8(Mg，Zn)(SiO4)4Cl2:Eu2+，Mn2+(CASI)；Na2Gd2B2O7:Ce3+，Tb3+；(Ba，Sr)2(Ca，Mg，Zn)B2O6:K，Ce，Tb；及其混合物。举例来说，红光磷光体选自(Gd，Y，Lu，La)2O3:Eu3+，Bi3+；(Gd，Y，Lu，La)2O2S:Eu3+，Bi3+；(Gd，Y，Lu，La)VO4:Eu3+，Bi3+；Y2(O，S)3:Eu3+；Ca1-xMo1-ySiyO4，其中0.05≤x≤0.5，0≤y≤0.1；(Li，Na，K)5Eu(W，Mo)O4；(Ca，Sr)S:Eu2+；SrY2S4:Eu2+；CaLa2S4:Ce3+；(Ca，Sr)S:Eu2+；3.5MgO*0.5MgF2*GeO2:Mn4+(MFG)；(Ba，Sr，Ca)MgxP2O7:Eu2+，Mn2+；(Y，Lu)2WO6:Eu3+，Mo6+；(Ba，Sr，Ca)3MgxSi2O8:Eu2+，Mn2+，其中1＜x≤2；(RE1-yCey)Mg2-xLixSi3-xPxO12，其中RE为Sc、Lu、Gd、Y和Tb中的至少一种，0.0001＜x＜0.1，0.001＜y＜0.1；(Y，Gd，Lu，La)2-xEuxW1-yMoyO6，其中0.5≤x≤1.0，0.01≤y≤1.0；(SrCa)1-xEuxSi5N8，其中0.01≤x≤0.3；SrZnO2:Sm+3；MmOnX，其中M选自Sc、Y、镧系元素、碱土金属及其混合物，X为卤素，1≤m≤3，1≤n≤4，且其中镧系元素掺杂水平可在0.1到40％谱权重范围内；和Eu3+激发的磷酸盐或硼酸盐磷光体；及其混合物。
在一个特定的实施方案中，本发明的封装器件包括第二LED器件603或可能的多个器件。如图所示，第二LED器件连接至第一电位和第二电位609，所述第一电位与衬底相连，所述第二电位609连接至和第二LED器件接合的导线或引线111。在一个特定的实施方案中，所述第二LED器件可涂布有磷光体或未涂布615。在一个特定的实施方案中，LED器件可以是多种颜色中的一种，包括但不限于红色、蓝色、绿色、黄色、紫色、琥珀色、青色及在可见电磁辐射范围包括紫外区内的其它颜色。在一个特定的实施方案中，LED器件可以制造于含氮化镓的极性、非极性或半极性材料上。或者，根据其它实施方案，LED可以制造于AlInGaP或类似材料上。当然，可以有其它变化、改变和替代方案。
在其它实施方案中，所述封装器件可含一个或更多个其它类型的光学和/或电子器件。举例来说，光学器件可以是有机发光二极管(OLED)、激光二极管、纳米颗粒光学器件等。在其它实施方案中，电子器件可包括集成电路、晶体管、整流器、传感器、微加工电子机械系统或这些的任意组合等。当然，可以有其它变化、改变和替代方案。
在一个特定的实施方案中，本发明的封装器件包括外壳617。所述外壳可由合适的材料如光学透明塑料、玻璃或其它材料制成。还如图所示，根据一个特定的实施方案，所述外壳具有合适的形状619。所述形状可以是环形、圆形、卵形、梯形或这些形状的任意组合。取决于实施方案，具有合适形状和材料的外壳构造为促进和甚至优化来自带涂层的LED器件的电磁辐射透射通过外壳的表面区域。当然，可以有其它变化、改变和替代方案。
图7到10说明了根据本发明一个实施方案组装图6发光器件的简化方法。当然，可以有其它变化、改变和替代方案。
图11为根据本发明一个实施方案采用到平面区域的光路的又一封装的发光器件的简图。该图仅是说明性的，不应不适当地限制本文中权利要求的范围。本领域技术人员可想到其它变化、改变和替代方案。在一个特定的实施方案中，本发明提供了封装的发光器件1100。如图所示，所述器件具有包括表面区域的衬底构件。在一个特定的实施方案中，衬底由合适的材料如金属(包括但不限于合金42、铜)、电介质或塑料等制成。在一个特定的实施方案中，衬底大体来自引线框构件如金属合金，但可以是其它的。
在一个特定的实施方案中，支撑LED的本发明衬底可具有各种形状、尺寸和结构。在一个特定的实施方案中，衬底1101的表面区域是杯状的。或者，根据一个特定的实施方案，表面区域1101是凹进的。此外，表面区域通常包括光滑表面、镀层或涂层。这类镀层或涂层可以是金、银、铂、铝或任何适于与上覆半导体材料接合的纯净或合金材料，但可以是其它的。当然，可以有其它变化、改变和替代方案。
再参考图11，所述器件具有一个或更多个覆盖所述表面区域的发光二极管器件。至少一个发光二极管器件1103制造于半极性或非极性的含GaN的衬底上。在一个特定的实施方案中，所述器件发射偏振电磁辐射1105。如图所示，所述发光器件连接至第一电位和第二电位1109，所述第一电位与衬底相连，所述第二电位1109连接至和发光二极管接合的导线或引线1111。当然，可以有其它变化、改变和替代方案。
在一个特定的实施方案中，所述器件至少具有一个包括量子阱区域的发光二极管器件。在一个特定的实施方案中，所述量子阱区域特征在于电子波函数和空穴波函数。根据一个特定的实施方案，所述电子波函数和空穴波函数在所述量子阱区域的预定空间区域内显著交叠。当然，可以有其它变化、改变和替代方案。
在一个优选的实施方案中，所述一个或更多个发光二极管器件至少包括蓝光LED器件。在一个特定的实施方案中，所述显著偏振的发射为蓝光。所述一个或更多个发光二极管器件至少包括能够发射约430纳米到约490纳米范围的电磁辐射的蓝光LED器件，所述显著偏振的发射为蓝光。
在一个特定的实施方案中，本发明的器件包括外壳1117。所述外壳可由合适的材料如光学透明塑料、玻璃或其它材料制成。还如图所示，根据一个特定的实施方案，所述外壳具有合适的形状1119。所述形状可以是环形、圆形、卵形、梯形或这些形状的任意组合。取决于实施方案，具有合适形状和材料的外壳构造为促进和甚至优化来自LED器件的电磁辐射透射通过外壳的表面区域。在一个特定的实施方案中，所述外壳包括内部区域和外部区域，所述内部区域内限定一个容积。所述容积是开口的并充满惰性气体或空气以在一个或更多个LED器件和外壳的表面区域之间提供光路。在一个特定的实施方案中，所述外壳也具有厚度并与衬底的基区适配。当然，可以有其它变化、改变和替代方案。
在一个特定的实施方案中，本发明的封装器件还具有形成为覆盖所述外壳的一定厚度的一种或更多种实体1115以与来自所述一个或更多个发光二极管器件的光相互作用。在一个特定的实施方案中，所述一种或更多种实体受所述显著偏振的发射激发而发射一个或更多个第二波长的电磁辐射。在一个优选的实施方案中，所述多个实体能通过与显著偏振的蓝光发射的相互作用而发射基本黄色的光。在一个特定的实施方案中，所述多个实体(为磷光体实体)的厚度为约五微米以下。当然，可以有其它变化、改变和替代方案。
在一个特定的实施方案中，所述一种或更多种实体包括选自(Y，Gd，Tb，Sc，Lu，La)3(Al，Ga，In)5O12:Ce3+、SrGa2S4:Eu2+、SrS:Eu2+和包含CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdSe或CdTe的胶体量子点薄膜中的一种或更多种的磷光体或磷光体混合物。在其它实施方案中，所述器件可包括能够发射基本红色的光的磷光体。这类磷光体选自(Gd，Y，Lu，La)2O3:Eu3+，Bi3+；(Gd，Y，Lu，La)2O2S:Eu3+，Bi3+；(Gd，Y，Lu，La)VO4:Eu3+，Bi3+；Y2(O，S)3:Eu3+；Ca1-xMo1-ySiyO4，其中0.05≤x≤0.5，0≤y≤0.1；(Li，Na，K)5Eu(W，Mo)O4；(Ca，Sr)S:Eu2+；SrY2S4:Eu2+；CaLa2S4:Ce3+；(Ca，Sr)S:Eu2+；3.5MgO*0.5MgF2*GeO2:Mn4+(MFG)；(Ba，Sr，Ca)MgxP2O7:Eu2+，Mn2+；(Y，Lu)2WO6:Eu3+，Mo6+；(Ba，Sr，Ca)3MgxSi2O8:Eu2+，Mn2+，其中1＜x≤2；(RE1-yCey)Mg2-xLixSi3-xPxO12，其中RE为Sc、Lu、Gd、Y和Tb中的至少一种，0.0001＜x＜0.1且0.001＜y＜0.1；(Y，Gd，Lu，La)2-xEuxW1-yMoyO6，其中0.5≤x≤1.0，0.01≤y≤1.0；(SrCa)1-xEuxSi5N8，其中0.01≤x≤0.3；SrZnO2:Sm+3；MmOnX，其中M选自Sc、Y、镧系元素、碱土金属及其混合物，X为卤素，1≤m≤3，1≤n≤4，且其中镧系元素掺杂水平可在0.1到40％谱权重范围内；和Eu3+激发的磷酸盐或硼酸盐磷光体；及其混合物。当然，可以有其它变化、改变和替代方案。
在一个特定的实施方案中，所述一个或更多个发光二极管器件至少包括能够发射约380纳米到约440纳米范围的电磁辐射的紫光LED器件及一个或更多个能够发射基本白色的光的实体，所述显著偏振的发射为紫光。根据一个特定的实施方案，也可使用其它颜色的LED或组合其它颜色的LED。当然，可以有其它变化、改变和替代方案。
在一个特定的实施方案中，所述一种或更多种实体包括能够发射基本蓝色的光、基本绿色的光和基本红色的光的磷光体的混合。举例来说，发蓝光磷光体选自(Ba，Sr，Ca)5(PO4)3(Cl，F，Br，OH):Eu2+，Mn2+；Sb3+，(Ba，Sr，Ca)MgAl10O17:Eu2+，Mn2+；(Ba，Sr，Ca)BPO5:Eu2+，Mn2+；(Sr，Ca)10(PO4)6*nB2O3:Eu2+；2SrO*0.84P2O5*0.16B2O3:Eu2+；Sr2Si3O8*2SrCl2:Eu2+；(Ba，Sr，Ca)MgxP2O7:Eu2+，Mn2+；Sr4Al14O25:Eu2+(SAE)；BaAl8O13:Eu2+；及其混合物。举例来说，绿光磷光体选自(Ba，Sr，Ca)MgAl10O17:Eu2+，Mn2+(BAMn)；(Ba，Sr，Ca)Al2O4:Eu2+；(Y，Gd，Lu，Sc，La)BO3:Ce3+，Tb3+；Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu2+，Mn2+；(Ba，Sr，Ca)2SiO4:Eu2+；(Ba，Sr，Ca)2(Mg，Zn)Si2O7:Eu2+；(Sr，Ca，Ba)(Al，Ga，In)2S4:Eu2+；(Y，Gd，Tb，La，Sm，Pr，Lu)3(Al，Ga)5O12:Ce3+；(Ca，Sr)8(Mg，Zn)(SiO4)4Cl2:Eu2+，Mn2+(CASI)；Na2Gd2B2O7:Ce3+，Tb3+；(Ba，Sr)2(Ca，Mg，Zn)B2O6:K，Ce，Tb；及其混合物。举例来说，红光磷光体选自(Gd，Y，Lu，La)2O3:Eu3+，Bi3+；(Gd，Y，Lu，La)2O2S:Eu3+，Bi3+；(Gd，Y，Lu，La)VO4:Eu3+，Bi3+；Y2(O，S)3:Eu3+；Ca1-xMo1-ySiyO4，其中0.05≤x≤0.5，0≤y≤0.1；(Li，Na，K)5Eu(W，Mo)O4；(Ca，Sr)S:Eu2+；SrY2S4:Eu2+；CaLa2S4:Ce3+；(Ca，Sr)S:Eu2+；3.5MgO*0.5MgF2*GeO2:Mn4+(MFG)；(Ba，Sr，Ca)MgxP2O7:Eu2+，Mn2+；(Y，Lu)2WO6:Eu3+，Mo6+；(Ba，Sr，Ca)3MgxSi2O8:Eu2+，Mn2+，其中1＜x≤2；(RE1-yCey)Mg2-xLixSi3-xPxO12，其中RE为Sc、Lu、Gd、Y和Tb中的至少一种，0.0001＜x＜0.1，0.001＜y＜0.1；(Y，Gd，Lu，La)2-xEuxW1-yMoyO6，其中0.5≤x≤1.0，0.01≤y≤1.0；(SrCa)1-xEuxSi5N8，其中0.01≤x≤0.3；SrZnO2:Sm+3；MmOnX，其中M选自Sc、Y、镧系元素、碱土金属及其混合物，X为卤素，1≤m≤3，1≤n≤4，且其中镧系元素掺杂水平可在0.1到40％谱权重范围内；和Eu3+激发的磷酸盐或硼酸盐磷光体；及其混合物。
图12到15示意了根据本发明一个实施方案组装图11发光器件的简化方法。
图16为根据本发明一个实施方案采用到平面区域的光路和填料材料的又一封装的发光器件1600的简图。该图仅是说明性的，不应不适当地限制本文中权利要求的范围。本领域技术人员可想到其它变化、改变和替代方案。在一个特定的实施方案中，本发明提供了封装的发光器件1600。如图所示，所述器件具有包括表面区域的衬底构件。在一个特定的实施方案中，衬底由合适的材料如金属(包括但不限于合金42、铜)、电介质或甚至塑料等制成。在一个特定的实施方案中，衬底大体来自引线框构件如金属合金，但可以是其它的。
在一个特定的实施方案中，支撑LED的本发明衬底可具有各种形状、尺寸和结构。在一个特定的实施方案中，衬底1601的表面区域是杯状的。或者，根据一个特定的实施方案，表面区域1601是凹进的。此外，表面区域通常包括光滑表面和镀层或涂层。这类镀层或涂层可以是金、银、铂、铝或任何适于与上覆半导体材料接合的纯净或合金材料，但可以是其它的。当然，可以有其它变化、改变和替代方案。
再参考图1，所述器件具有一个或更多个覆盖所述表面区域的发光二极管器件。各个发光二极管器件1603制造于半极性或非极性的含GaN的衬底上。在一个特定的实施方案中，所述器件发射偏振电磁辐射。如图所示，所述发光器件连接至第一电位和第二电位1609，所述第一电位与衬底相连，所述第二电位1609连接至和发光二极管接合的导线或引线1611。当然，可以有其它变化、改变和替代方案。
在一个特定的实施方案中，所述器件具有至少一个包括量子阱区域的发光二极管器件。在一个特定的实施方案中，所述量子阱区域特征在于电子波函数和空穴波函数。根据一个特定的实施方案，所述电子波函数和空穴波函数在所述量子阱区域的预定空间区域内显著交叠。当然，可以有其它变化、改变和替代方案。
在一个优选的实施方案中，所述一个或更多个发光二极管器件至少包括蓝光LED器件。在一个特定的实施方案中，所述显著偏振的发射为蓝光。所述一个或更多个发光二极管器件至少包括能够发射约480纳米到约570纳米范围的电磁辐射的蓝光LED器件，所述显著偏振的发射为蓝光。
在一个特定的实施方案中，本发明的器件具有形成为覆盖所述一个或更多个发光二极管器件并在外壳1617内部区域内的一定厚度的一种或更多种实体1615。在一个特定的实施方案中，所述一种或更多种实体受所述显著偏振的发射激发而发射一个或更多个第二波长的电磁辐射。在一个优选的实施方案中，所述多个实体能通过与显著偏振的蓝光发射的相互作用而发射基本黄色的光。在一个特定的实施方案中，所述多个实体(为磷光体实体)的厚度为约五微米以下。当然，可以有其它变化、改变和替代方案。
在一个特定的实施方案中，所述一种或更多种实体包括选自(Y，Gd，Tb，Sc，Lu，La)3(Al，Ga，In)5O12:Ce3+、SrGa2S4:Eu2+、SrS:Eu2+和包含CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdSe或CdTe的胶体量子点薄膜中的一种或更多种的磷光体或磷光体混合物。在其它实施方案中，所述器件可包括能够发射基本红色的光的磷光体。这类磷光体选自如下中的一种或更多种:(Gd，Y，Lu，La)2O3:Eu3+，Bi3+；(Gd，Y，Lu，La)2O2S:Eu3+，Bi3+；(Gd，Y，Lu，La)VO4:Eu3+，Bi3+；Y2(O，S)3:Eu3+；Ca1-xMo1-ySiyO4，其中0.05≤x≤0.5，0≤y≤0.1；(Li，Na，K)5Eu(W，Mo)O4；(Ca，Sr)S:Eu2+；SrY2S4:Eu2+；CaLa2S4:Ce3+；(Ca，Sr)S:Eu2+；3.5MgO*0.5MgF2*GeO2:Mn4+(MFG)；(Ba，Sr，Ca)MgxP2O7:Eu2+，Mn2+；(Y，Lu)2WO6:Eu3+，Mo6+；(Ba，Sr，Ca)3MgxSi2O8:Eu2+，Mn2+，其中1＜x≤2；(RE1-yCey)Mg2-xLixSi3-xPxO12，其中RE为Sc、Lu、Gd、Y和Tb中的至少一种，0.0001＜x＜0.1且0.001＜y＜0.1；(Y，Gd，Lu，La)2-xEuxW1-yMoyO6，其中0.5≤x≤1.0，0.01≤y≤1.0；(SrCa)1-xEuxSi5N8，其中0.01≤x≤0.3；SrZnO2:Sm+3；MmOnX，其中M选自Sc、Y、镧系元素、碱土金属及其混合物，X为卤素，1≤m≤3，1≤n≤4，且其中镧系元素掺杂水平可在0.1到40％谱权重范围内；和Eu3+激发的磷酸盐或硼酸盐磷光体；及其混合物。当然，可以有其它变化、改变和替代方案。
在一个特定的实施方案中，所述一个或更多个发光二极管器件至少包括能够发射约380纳米到约440纳米范围的电磁辐射的紫光LED器件及一个或更多个能够发射基本白色的光的实体，所述显著偏振的发射为紫光。根据一个特定的实施方案，也可使用其它颜色的LED或组合其它颜色的LED。当然，可以有其它变化、改变和替代方案。
在一个特定的实施方案中，所述一种或更多种实体包括能够发射基本蓝色的光、基本绿色的光和基本红色的光的磷光体的混合。举例来说，发蓝光磷光体选自(Ba，Sr，Ca)5(PO4)3(Cl，F，Br，OH):Eu2+，Mn2+；Sb3+，(Ba，Sr，Ca)MgAl10O17:Eu2+，Mn2+；(Ba，Sr，Ca)BPO5:Eu2+，Mn2+；(Sr，Ca)10(PO4)6*nB2O3:Eu2+；2SrO*0.84P2O5*0.16B2O3:Eu2+；Sr2Si3O8*2SrCl2:Eu2+；(Ba，Sr，Ca)MgxP2O7:Eu2+，Mn2+；Sr4Al14O25:Eu2+(SAE)；BaAl8O13:Eu2+；及其混合物。举例来说，绿光磷光体选自(Ba，Sr，Ca)MgAl10O17:Eu2+，Mn2+(BAMn)；(Ba，Sr，Ca)Al2O4:Eu2+；(Y，Gd，Lu，Sc，La)BO3:Ce3+，Tb3+；Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu2+，Mn2+；(Ba，Sr，Ca)2SiO4:Eu2+；(Ba，Sr，Ca)2(Mg，Zn)Si2O7:Eu2+；(Sr，Ca，Ba)(Al，Ga，In)2S4:Eu2+；(Y，Gd，Tb，La，Sm，Pr，Lu)3(Al，Ga)5O12:Ce3+；(Ca，Sr)8(Mg，Zn)(SiO4)4Cl2:Eu2+，Mn2+(CASI)；Na2Gd2B2O7:Ce3+，Tb3+；(Ba，Sr)2(Ca，Mg，Zn)B2O6:K，Ce，Tb；及其混合物。举例来说，红光磷光体选自(Gd，Y，Lu，La)2O3:Eu3+，Bi3+；(Gd，Y，Lu，La)2O2S:Eu3+，Bi3+；(Gd，Y，Lu，La)VO4:Eu3+，Bi3+；Y2(O，S)3:Eu3+；Ca1-xMo1-ySiyO4，其中0.05≤x≤0.5，0≤y≤0.1；(Li，Na，K)5Eu(W，Mo)O4；(Ca，Sr)S:Eu2+；SrY2S4:Eu2+；CaLa2S4:Ce3+；(Ca，Sr)S:Eu2+；3.5MgO*0.5MgF2*GeO2:Mn4+(MFG)；(Ba，Sr，Ca)MgxP2O7:Eu2+，Mn2+；(Y，Lu)2WO6:Eu3+，Mo6+；(Ba，Sr，Ca)3MgxSi2O8:Eu2+，Mn2+，其中1＜x≤2；(RE1-yCey)Mg2-xLixSi3-xPxO12，其中RE为Sc、Lu、Gd、Y和Tb中的至少一种，0.0001＜x＜0.1，0.001＜y＜0.1；(Y，Gd，Lu，La)2-xEuxW1-yMoyO6，其中0.5≤x≤1.0，0.01≤y≤1.0；(SrCa)1-xEuxSi5N8，其中0.01≤x≤0.3；SrZnO2:Sm+3；MmOnX，其中M选自Sc、Y、镧系元素、碱土金属及其混合物，X为卤素，1≤m≤3，1≤n≤4，且其中镧系元素掺杂水平可在0.1到40％谱权重范围内；和Eu3+激发的磷酸盐或硼酸盐磷光体；及其混合物。
在一个特定的实施方案中，本发明的封装器件包括外壳1617。所述外壳可由合适的材料如光学透明塑料、玻璃或其它材料制成。还如图所示，根据一个特定的实施方案，所述外壳具有合适的形状1619。所述形状可以是环形、圆形、卵形、梯形或这些形状的任意组合。取决于实施方案，具有合适形状和材料的外壳构造为促进和甚至优化来自LED器件的电磁辐射透射通过外壳的表面区域。在一个特定的实施方案中，所述外壳包括内部区域和外部区域，所述内部区域内限定一个容积。所述容积是开口的并充满惰性气体或空气以在一个或更多个LED器件和外壳的表面区域之间提供光路。在一个特定的实施方案中，所述外壳也具有一定的厚度并与衬底的基区适配。当然，可以有其它变化、改变和替代方案。
在一个特定的实施方案中，所述多个实体悬浮在合适的介质中。这样的介质的实例可以是聚硅氧烷、玻璃、旋涂玻璃、塑料、掺杂的聚合物、金属或半导体材料，包括层状材料和/或复合材料等。取决于实施方案，介质(包括聚合物)开始为流态，其填充外壳的内部区域。在一个特定的实施方案中，介质填充并可密封一个或更多个LED器件。根据一个特定的实施方案，介质然后固化并以充分稳定的状态填充。根据一个特定的实施方案，介质优选光学透明的或者也可以是选择性透明和/或半透明的。此外，根据一个特定的实施方案，介质固化后是基本惰性的。在一个优选的实施方案中，介质具有低吸收能力以允许LED器件产生的相当大部分的电磁辐射穿过介质并通过外壳输出。在其它实施方案中，介质可以经掺杂或处理以选择性地过滤、分散或影响光的一个或更多个选定波长。举例来说，介质可用金属、金属氧化物、电介质或半导体材料和/或这些材料的组合等处理。当然，可以有其它变化、改变和替代方案。
图17到20示意了根据本发明一个实施方案组装图16发光器件的简化方法。
图21为根据本发明一个实施方案采用到平面区域的光路的另一封装的发光器件的简图。如图所示，所述封装的发光器件包括一个或更多个形成在外壳2117内部区域内的实体。如图所示，所述一种或更多种实体可在所述内部区域内面向发光二极管器件沉积。
图22为根据本发明一个实施方案采用到平面区域的光路的又一封装的发光器件的简图。如图所示，所述封装的发光器件包括一个或更多个形成在外壳2217厚度内的实体。如图所示，根据一个特定的实施方案，所述一种或更多种实体可以形成在一定厚度内和形成在外壳内。
虽然上面结合特定封装的实施方案进行了描述，但可以有许多变化、替代方案和改变。举例来说，LED器件可以构造在各种封装中，例如柱体、表面安装、电源、灯、倒装焊芯片、星形体、阵列、条带或依赖于透镜(聚硅氧烷、玻璃)或辅助座(陶瓷、硅、金属、复合材料)的几何形状。或者，所述封装可以是这些封装的任何变体。当然，可以有其它变化、改变和替代方案。
在其它实施方案中，所述封装器件可包括一个或更多个其它类型的光学和/或电子器件。举例来说，光学器件可以是OLED、激光器、纳米颗粒光学器件等。在其它实施方案中，电子器件可包括集成电路、传感器、微加工电子机械系统或这些的任意组合等。当然，可以有其它变化、改变和替代方案。
在一个特定的实施方案中，所述封装器件可连接至整流器以将交流电转变为适合所述封装器件的直流电。整流器可连接至合适的基座，例如爱迪生螺旋灯座如E27或E14、双插头灯座如MR16或GU5.3、或卡口座如GU10等。在其它实施方案中，整流器可以与所述封装器件空间分开。当然，可以有其它变化、改变和替代方案。
此外，本发明的封装器件可用于多种应用中。在一个优选的实施方案中，所述应用为一般照明，其包括办公楼、住宅、户外照明、体育场照明等。或者，所述应用可以是用于显示器，例如计算应用、电视、平板显示器、微显示器等所用的那些。此外，所述应用可包括机动车、游戏品等。当然，可以有其它变化、改变和替代方案。
在一个特定的实施方案中，本发明的器件构造为实现空间均匀性。也就是说，可向封装物加上扩散体以取得空间均匀性。取决于实施方案，扩散体可包括TiO2、CaF2、SiO2、CaCO3、BaSO4等，其是光学透明的并具有与封装物不同的指数，从而使光反射、折射和散射而使得远场图案更均匀。当然，可以有其它变化、改变和替代方案。
本文中用到的术语GaN衬底与用作起始材料的基于III族氮化物的材料(包括GaN、InGaN、AlGaN)或含其它III族的合金或组合物相关。这类起始材料包括极性GaN衬底(即其中最大面积的表面标称为其中h＝k＝0、l为非零的(h k l)面的衬底)、非极性GaN衬底(即其中最大面积的表面与上面描述的极性方向以约80到100度的角朝向其中l＝0、h和k中的至少一者为非零的(h k l)面取向的衬底材料)或半极性GaN衬底(即其中最大面积的表面与上面描述的极性方向以约+0.1到80度或110到179.9度的角朝向其中l＝0、h和k中的至少一者为非零的(h k l)面取向的衬底材料)。当然，可以有其它变化、改变和替代方案。
虽然上文完整描述了特定的实施方案，但可使用各种改变、替代结构和等价物。举例来说，所述封装器件可含上述要素以及本说明书之外的要素的任意组合。此外，上述内容大体用的是可为一种或更多种磷光体材料或磷光体样材料的一种或更多种实体来描述的，但应认识，也可使用其它“能量转换发光材料”，其可包括一种或更多种磷光体、半导体、半导体纳米颗粒(“量子点”)、有机发光材料等及其组合。在一个或更多个优选的实施方案中，所述能量转换发光材料可大体为一种或更多种波长转换材料或其层。此外，上述内容大体用的是直接发射并与波长转换材料相互作用的电磁辐射来描述的，但应认识，所述电磁辐射可经反射并然后与波长转换材料相互作用或反射与直接入射辐射组合。在其它实施方案中，本说明书描述了一种或更多种特定的含镓和氮的表面取向，但应认识，可以使用多个面取向族中的任何一个。当然，可以有其它变化、改变和替代方案。因此，上面的描述和说明不应视为限制本发明的范围，本发明的范围由附随的权利要求书限定。

Claims (38)

1.一种发光器件，包括：
包括表面区域的衬底构件；
一个或更多个覆盖所述表面区域的发光二极管器件，至少一个所述发光二极管器件制造于半极性或非极性的含GaN的衬底上，所述至少一个或更多个制造于所述半极性或非极性的含GaN的衬底上的发光二极管器件发射一个或更多个第一波长的显著偏振的发射；
与所述一个或更多个发光二极管器件连接的光学透明构件；
提供于所述一个或更多个发光二极管器件和所述光学透明构件之间的光路；和
形成在所述光学透明构件的邻近内的一定厚度的一种或更多种实体，所述一种或更多种实体受所述显著偏振的发射激发而发射一个或更多个第二波长的电磁辐射。
2.权利要求1的器件，其中至少一个所述发光二极管器件包括量子阱区域，所述量子阱区域特征在于电子波函数和空穴波函数，所述电子波函数和所述空穴波函数在所述量子阱区域的预定空间区域内显著交叠。
3.权利要求1的器件，其中所述一种或更多种实体的厚度形成为覆盖所述光学透明构件的第一侧，所述第一侧朝向所述一个或更多个发光二极管。
4.权利要求1的器件，其中所述一个或更多个发光二极管器件至少包括蓝光LED器件，所述显著偏振的发射为蓝光。
5.权利要求1的器件，其中所述一个或更多个发光二极管器件至少包括能够发射波长为约430纳米～约490纳米的电磁辐射的蓝光LED器件，所述显著偏振的发射为蓝光。
6.权利要求1的器件，其中所述一个或更多个发光二极管器件至少包括能够发射约430纳米～约490纳米的电磁辐射的蓝光LED器件，所述一种或更多种实体能够发射基本黄色的光，所述显著偏振的发射为蓝光。
7.权利要求6的器件，其中所述一种或更多种实体包括选自(Y，Gd，Tb，Sc，Lu，La)3(Al，Ga，In)5O12:Ce3+、SrGa2S4:Eu2+、SrS:Eu2+以及包含CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdSe或CdTe的胶体量子点薄膜中的一种或更多种的磷光体或磷光体混合物。
8.权利要求6的器件，还包括能够发射基本红色的光的磷光体，所述磷光体选自如下中的一种或更多种：(Gd，Y，Lu，La)2O3:Eu3+，Bi3+；(Gd，Y，Lu，La)2O2S:Eu3+，Bi3+；(Gd，Y，Lu，La)VO4:Eu3+，Bi3+；Y2(O，S)3:Eu3+；Ca1-xMo1-ySiyO4，其中0.05≤x≤0.5，0≤y≤0.1；(Li，Na，K)5Eu(W，Mo)O4；(Ca，Sr)S:Eu2+；SrY2S4:Eu2+；CaLa2S4:Ce3+；(Ca，Sr)S:Eu2+；3.5MgO*0.5MgF2*GeO2:Mn4+(MFG)；(Ba，Sr，Ca)MgxP2O7:Eu2+，Mn2+；(Y，Lu)2WO6:Eu3+，Mo6+；(Ba，Sr，Ca)3MgxSi2O8:Eu2+，Mn2+，其中1＜x≤2；(RE1-yCey)Mg2-xLixSi3-xPxO12，其中RE为Sc、Lu、Gd、Y和Tb中的至少一种，0.0001＜x＜0.1且0.001＜y＜0.1；(Y，Gd，Lu，La)2-xEuxW1-yMoyO6，其中0.5≤x≤1.0，0.01≤y≤1.0；(SrCa)1-xEuxSi5N8，其中0.01≤x≤0.3；SrZnO2:Sm+3；MmOnX，其中M选自Sc、Y、镧系元素、碱土金属及其混合物，X为卤素，1≤m≤3，1≤n≤4，且其中镧系元素掺杂水平可为0.1～40％谱权重；和Eu3+激发的磷酸盐或硼酸盐磷光体；及其混合物。
9.权利要求1的器件，其中所述一个或更多个发光二极管器件至少包括能够发射约380纳米～约440纳米的电磁辐射的紫光LED器件及一个或更多个能够发射基本白色的光的实体，所述显著偏振的发射为紫光。
10.权利要求9的器件，其中所述一种或更多种实体包括能够发射基本蓝色的光、基本绿色的光和基本红色的光的磷光体的混合物。
11.权利要求10的器件，其中所述发蓝光磷光体选自(Ba，Sr，Ca)5(PO4)3(Cl，F，Br，OH):Eu2+，Mn2+；Sb3+，(Ba，Sr，Ca)MgAl10O17:Eu2+，Mn2+；(Ba，Sr，Ca)BPO5:Eu2+，Mn2+；(Sr，Ca)10(PO4)6*nB2O3:Eu2+；2SrO*0.84P2O5*0.16B2O3:Eu2+；Sr2Si3O8*2SrCl2:Eu2+；(Ba，Sr，Ca)MgxP2O7:Eu2+，Mn2+；Sr4Al14O25:Eu2+(SAE)；BaAl8O13:Eu2+；及其混合物。
12.权利要求10的器件，其中所述绿光磷光体选自(Ba，Sr，Ca)MgAl10O17:Eu2+，Mn2+(BAMn)；(Ba，Sr，Ca)Al2O4:Eu2+；(Y，Gd，Lu，Sc，La)BO3:Ce3+，Tb3+；Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu2+，Mn2+；(Ba，Sr，Ca)2SiO4:Eu2+；(Ba，Sr，Ca)2(Mg，Zn)Si2O7:Eu2+；(Sr，Ca，Ba)(Al，Ga，In)2S4:Eu2+；(Y，Gd，Tb，La，Sm，Pr，Lu)3(Al，Ga)5O12:Ce3+；(Ca，Sr)8(Mg，Zn)(SiO4)4Cl2:Eu2+，Mn2+(CASI)；Na2Gd2B2O7:Ce3+，Tb3+；(Ba，Sr)2(Ca，Mg，Zn)B2O6:K，Ce，Tb；及其混合物。
13.权利要求10的器件，其中所述红光磷光体选自(Gd，Y，Lu，La)2O3:Eu3+，Bi3+；(Gd，Y，Lu，La)2O2S:Eu3+，Bi3+；(Gd，Y，Lu，La)VO4:Eu3+，Bi3+；Y2(O，S)3:Eu3+；Ca1-xMo1-ySiyO4，其中0.05≤x≤0.5，0≤y≤0.1；(Li，Na，K)5Eu(W，Mo)O4；(Ca，Sr)S:Eu2+；SrY2S4:Eu2+；CaLa2S4:Ce3+；(Ca，Sr)S:Eu2+；3.5MgO*0.5MgF2*GeO2:Mn4+(MFG)；(Ba，Sr，Ca)MgxP2O7:Eu2+，Mn2+；(Y，Lu)2WO6:Eu3+，Mo6+；(Ba，Sr，Ca)3MgxSi2O8:Eu2+，Mn2+，其中1＜x≤2；(RE1-yCey)Mg2-xLixSi3-xPxO12，其中RE为Sc、Lu、Gd、Y和Tb中的至少一种，0.0001＜x＜0.1，0.001＜y＜0.1；(Y，Gd，Lu，La)2-xEuxW1-yMoyO6，其中0.5≤x≤1.0，0.01≤y≤1.0；(SrCa)1-xEuxSi5N8，其中0.01≤x≤0.3；SrZnO2:Sm+3；MmOnX，其中M选自Sc、Y、镧系元素、碱土金属及其混合物，X为卤素，1≤m≤3，1≤n≤4，且其中镧系元素掺杂水平可为0.1～40％谱权重；和Eu3+激发的磷酸盐或硼酸盐磷光体；及其混合物。
14.权利要求1的器件，其中所述量子阱区域包括一个或更多个量子阱区域。
15.权利要求1的器件，其中作为多种磷光体实体的所述一种或更多种实体选自红光磷光体、绿光磷光体、蓝光磷光体和黄光磷光体。
16.权利要求15的器件，其中所述多种磷光体实体的厚度为约五微米以下。
17.权利要求16的器件，其中所述厚度的多种磷光体实体通过电泳沉积、镀敷、溅射、喷涂、浸涂和点胶提供。
18.权利要求1的器件，其中所述一个或更多个发光二极管器件包括两个发光器件。
19.权利要求18的器件，其中所述发光器件中的一个发射蓝光，第二个发射黄绿光。
20.权利要求19的器件，其中所述蓝光LED器件能够发射波长为约450纳米～约495纳米的电磁辐射，所述黄绿光LED器件能够发射波长为约495纳米～约590纳米的电磁辐射。
21.权利要求20的器件，其中所述一种或更多种实体能够发射波长为约620纳米～约750纳米的基本红色的光。
22.权利要求21的器件，其中所述一种或更多种实体包括红光磷光体，所述红光磷光体选自如下中的一种或更多种：(Gd，Y，Lu，La)2O3:Eu3+，Bi3+；(Gd，Y，Lu，La)2O2S:Eu3+，Bi3+；(Gd，Y，Lu，La)VO4:Eu3+，Bi3+；Y2(O，S)3:Eu3+；Ca1-xMo1-ySiyO4，其中0.05≤x≤0.5，0≤y≤0.1；(Li，Na，K)5Eu(W，Mo)O4；(Ca，Sr)S:Eu2+；SrY2S4:Eu2+；CaLa2S4:Ce3+；(Ca，Sr)S:Eu2+；3.5MgO*0.5MgF2*GeO2:Mn4+(MFG)；(Ba，Sr，Ca)MgxP2O7:Eu2+，Mn2+；(Y，Lu)2WO6:Eu3+，Mo6+；(Ba，Sr，Ca)3MgxSi2O8:Eu2+，Mn2+，其中1＜x≤2；(RE1-yCey)Mg2-xLixSi3-xPxO12，其中RE为Sc、Lu、Gd、Y和Tb中的至少一种，0.0001＜x＜0.1，0.001＜y＜0.1；(Y，Gd，Lu，La)2-xEuxW1-yMoyO6，其中0.5≤x≤1.0，0.01≤y≤1.0；(SrCa)1-xEuxSi5N8，其中0.01≤x≤0.3；SrZnO2:Sm+3；MmOnX，其中M选自Sc、Y、镧系元素、碱土金属及其混合物，X为卤素，1≤m≤3，1≤n≤4，且其中镧系元素掺杂水平可为0.1～40％谱权重；和Eu3+激发的磷酸盐或硼酸盐磷光体；及其混合物。
23.一种发光器件，包括：
包括表面区域的衬底构件；
一个或更多个覆盖所述表面区域的发光二极管器件，至少一个所述发光二极管器件制造于半极性或非极性的含镓和氮的衬底上，所述一个或更多个制造于所述半极性或非极性的含镓和氮的衬底上的发光二极管器件发射一个或更多个第一波长的显著偏振的发射；
至少一个所述发光二极管器件包括量子阱区域，所述量子阱区域特征在于电子波函数和空穴波函数，所述电子波函数和所述空穴波函数在所述量子阱区域的预定空间区域内显著交叠；和
在所述一个或更多个发光二极管器件的邻近内的一定厚度的一种或更多种实体，所述一种或更多种实体受所述显著偏振的发射激发而发射一个或更多个第二波长的电磁辐射。
24.权利要求23的器件，其中所述一个或更多个发光二极管器件至少包括蓝光LED器件，所述显著偏振的发射为蓝光。
25.权利要求23的器件，其中所述一个或更多个发光二极管器件至少包括能够发射约430纳米～约490纳米的电磁辐射的蓝光LED器件，所述显著偏振的发射为蓝光。
26.权利要求23的器件，其中所述一个或更多个发光二极管器件至少包括能够发射约430纳米～约490纳米的电磁辐射的蓝光LED器件，所述多种磷光体实体能够发射基本黄色的光，所述显著偏振的发射为蓝光。
27.权利要求23的器件，其中所述量子阱区域包括一个或更多个量子阱区域。
28.权利要求23的器件，其中所述多种磷光体实体的厚度为约五微米以下。
29.权利要求23的器件，其中所述厚度的所述多种磷光体实体通过电泳沉积、镀敷、溅射、喷涂、浸涂或点胶提供。
30.权利要求23的器件，其中所述表面区域是杯状的。
31.权利要求23的器件，其中所述表面区域是凹进的。
32.权利要求23的器件，其中所述表面区域包括在一个或更多个各自的凹进区域中的所述一个或更多个LED器件。
33.一种发光器件，包括：
包括表面区域的衬底构件；
一个或更多个覆盖所述表面区域的发光二极管器件，至少一个所述发光二极管器件制造于半极性或非极性的含镓和氮的衬底上，所述一个或更多个制造于所述半极性或非极性的含镓和氮的衬底上的发光二极管器件发射一个或更多个第一波长的显著偏振的发射；
至少一个所述发光二极管器件包括量子阱区域，所述量子阱区域特征在于电子波函数和空穴波函数，所述电子波函数和所述空穴波函数在所述量子阱区域的预定空间区域内显著交叠；
与所述一个或更多个发光二极管器件操作性连接的一定厚度的一种或更多种实体，所述一种或更多种实体受所述显著偏振的发射激发而发射一个或更多个第二波长的电磁辐射。
34.权利要求33的器件，其中所述厚度的所述一种或更多种实体的特征在于波长转换材料，所述波长转换材料形成为覆盖所述一个或更多个发光二极管。
35.权利要求33的器件，其中所述厚度的所述一种或更多种实体的特征在于波长转换材料，所述波长转换材料形成在所述一个或更多个发光二极管的邻近内。
36.权利要求35的器件，其中所述显著偏振的发射的特征在于反射的电磁辐射、直接的电磁辐射、或反射的电磁辐射与直接的电磁辐射的组合。
37.一种组装发光器件的方法，包括：
提供包括表面区域的衬底构件；
连接一个或更多个覆盖所述表面区域的发光二极管器件，至少一个所述发光二极管器件制造于半极性或非极性的含镓和氮的衬底上，所述一个或更多个制造于半极性或非极性的含镓和氮的衬底上的发光二极管器件发射一个或更多个第一波长的显著偏振的发射，至少一个所述发光二极管器件包括量子阱区域，所述量子阱区域特征在于电子波函数和空穴波函数，所述电子波函数和所述空穴波函数在所述量子阱区域的预定空间区域内显著交叠；和
将一定厚度的一种或更多种实体连接至所述一个或更多个发光二极管器件，所述一种或更多种实体受所述显著偏振的发射激发而发射一个或更多个第二波长的电磁辐射。
38.一种组装发光器件的方法，包括：
提供包括表面区域的衬底构件；
连接一个或更多个覆盖所述表面区域的发光二极管器件，至少一个所述发光二极管器件制造于半极性或非极性的含GaN的衬底上，所述至少一个或更多个制造于所述半极性或非极性的含GaN的衬底上的发光二极管器件发射一个或更多个第一波长的显著偏振的发射；
将光学透明构件连接至所述一个或更多个发光二极管器件，所述一个或更多个发光二极管器件和所述光学透明构件包括提供于所述一个或更多个发光二极管器件和所述光学透明构件之间的光路；和
连接所述光学透明构件的邻近内的一定厚度的一种或更多种实体，所述一种或更多种实体受所述显著偏振的发射激发而发射一个或更多个第二波长的电磁辐射。
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