JP2014524674A - 発光ダイオード装置 - Google Patents
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Abstract
Description
新規反射構造34は、青色光のみを反射することには最適化されず、また黄色光のみを反射することにも最適化されず、むしろ、この新規反射構造の層は、青色光及び黄色光の双方を高い反射性で反射するように構成される。それゆえ、新規反射構造34は、約450nmの青色光及び約580nmの黄色光の双方を反射することに関して実質的に最適化されるDBRを有する。一実施例では、反射構造34は、500nm〜700nmの範囲内の波長を有する第1の光(本明細書では黄色光と称される)に関して、95.5パーセント超の正規化角反射率を有し、また440nm〜470nmの範囲内の波長を有する第2の光(本明細書では青色光と称される)の97.5パーセント超の正規化角反射率も有する。図5の新規LEDアセンブリ20全体のフォトン効率(ルーメン/ワット)は、500nm〜700nmの範囲内の光を反射する際の、反射構造34の改善された反射性により、図1の従来のLEDアセンブリ1全体のフォトン効率と比較して大きく改善される。
Claims (24)
- 基板と、
前記基板の下方に配置される反射構造と、を備え、前記反射構造が、
前記基板の下方に配置される、低屈折率の内部全反射層(TIR)と、
前記TIRの下方に配置される、分布型ブラッグ反射器(DBR)と、
前記DBRの下方に配置される、反射性金属層と、
を備え、
前記DBRは、第1の複数の周期及び第2の複数の周期を有し、
前記第1の複数の周期のそれぞれは、第1の厚さを有する高屈折率の誘電材料の第1層と、第2の厚さを有する低屈折率の誘電材料の第2層と、を含み、
前記第2の複数の周期のそれぞれは、第3の厚さを有する前記高屈折率の誘電材料の第1層と、第4の厚さを有する前記低屈折率の誘電材料の第2層と、を含む発光ダイオード装置。 - 前記高屈折率の誘電材料は、TiO2、ZnSe、Si3N4、Nb205、及びTa205からなる群から選択され、
前記低屈折率の誘電材料は、SiO2、MgF2、及びCaF2からなる群から選択される請求項1記載の発光ダイオード装置。 - 前記反射構造は、前記基板から前記反射構造へと通過する第1の光に関して、90パーセント超の反射率を有し、
前記第1の光が、500nm〜700nmの第1の範囲内の波長を有する請求項1記載の発光ダイオード装置。 - 前記反射構造は、前記基板から前記反射構造へと通過する第2の光に関して、90パーセント超の反射率を有し、
前記第2の光は、440nm〜470nmの第2の範囲内の波長を有する請求項3記載の発光ダイオード装置。 - 前記第1の複数の周期のそれぞれの前記第1層は、厚さ約75nmの二酸化チタンであり、
前記第1の複数の周期のそれぞれの前記第2層は、厚さ約138nmの二酸化珪素であり、
前記第2の複数の周期のそれぞれの前記第1層は、厚さ約46nmの二酸化チタンであり、
前記第2の複数の周期のそれぞれの前記第2層は、厚さ約85nmの二酸化珪素である請求項1記載の発光ダイオード装置。 - 前記DBRの前記第1の複数の周期の二酸化チタン層は、前記TIRと接触する請求項5記載の発光ダイオード装置。
- 前記DBRの前記第2の複数の周期の二酸化チタン層は、前記第1の複数の周期の二酸化珪素層と接触する請求項5記載の発光ダイオード装置。
- 前記TIRは、二酸化珪素の単一層である請求項1記載の発光ダイオード装置。
- 前記TIRは、前記DBRのいずれの二酸化珪素層よりも厚い二酸化珪素の単一層である請求項5記載の発光ダイオード装置。
- 前記反射性金属層は、アルミニウム、銀、ロジウム、白金、及びニッケルからなる群から選択される金属で作製される請求項1記載の発光ダイオード装置。
- 前記基板は、透明基板である請求項1記載の発光ダイオード装置。
- 基板と、
500nm未満の波長の第2の光を放射するように構成され、インジウム及びガリウムを含む、活性層と、
前記基板の前記活性層とは反対側に配置される反射構造と、
を備え、
前記反射構造は、分布型ブラッグ反射器(DBR)を含み、
前記反射構造は、前記基板から前記反射構造へと通過する第1の光に関して、90.0パーセント超の反射率を有し、
前記第1の光は、500nm〜700nmの範囲内の波長を有する発光ダイオード装置。 - 前記DBRは、第1の複数の周期と、第2の複数の周期と、を有し、
前記第1の複数の周期のそれぞれは、第1の厚さの第1の材料の第1層と、第2の厚さの第2の材料の第2層と、を含み、
前記第2の複数の周期のそれぞれは、第3の厚さの前記第1の材料の第1層と、第4の厚さの前記第2の材料の第2層と、を含む請求項12記載の発光ダイオード装置。 - 基板と、
500nm未満の波長の光を放射するように構成され、インジウム及びガリウムを含む、活性層と、
500〜700nmの範囲内の波長を有する光に対して85パーセント超のフォトンリサイクリング効率(PRE)を呈するように、前記基板から前記手段へと通過する光を反射する手段と、
を備えた発光ダイオード装置。 - 前記PREは、500〜700nmの範囲内の波長を有する光で前記発光ダイオード装置を照射した時の、前記発光ダイオードが反射する光の割合である請求項14記載の発光ダイオード装置。
- 前記手段は、金属層と、前記金属層と前記基板の間に配置される分布型ブラッグ反射(DBR)構造と、前記DBRと前記基板の間に配置される低屈折率の内部全反射(TIR)層と、を含む請求項14に記載の発光ダイオード装置。
- 青色LED構造上に反射構造を形成する工程を備え、
前記青色LED構造は、サファイア基板と、活性層と、を有し、
前記活性層は、440〜470nmの波長の第2の光を放射するように構成され、
前記反射構造は、前記サファイア基板から前記反射構造へと通過する第1の光に関して、90.0パーセント超の反射率を有し、
前記第1の光は、約500〜700nmの波長を有する製造方法。 - 前記反射構造を形成する工程は、第1の複数の周期を形成すること、および、第2の複数の周期を形成することを含み、
前記第1の複数の周期のそれぞれは、厚さ約75nmの二酸化チタンの第1層と、厚さ約138nmの二酸化珪素の第2層と、を含み、
前記第2の複数の周期のそれぞれは、厚さ約46nmの二酸化チタンの第1層と、厚さ約85nmの二酸化珪素の第2層を含む請求項17記載の製造方法。 - 前記反射構造を形成する工程は、
前記基板と接触する低屈折率の内部全反射(TIR)層の形成と、
前記TIR層と接触する分布型ブラッグ反射器(DBR)の形成と、
前記DBRと接触する反射性金属層の形成と、を含む請求項17記載の製造方法。 - 基板と、
前記基板の下方に配置される反射構造と、
を備え、
前記反射構造は、
前記基板の下方に配置される低屈折率の内部全反射層(TIR)と、
前記TIRの下方に配置される分布型ブラッグ反射器(DBR)と、
前記DBRの下方に配置される反射性金属層と、
を有し、
前記DBRは、第1の複数の周期及び第2の複数の周期を有し、
前記第1の複数の周期のそれぞれは、第1の厚さを有する第1の高屈折率の誘電材料の第1層と、第2の厚さを有する第1の低屈折率の誘電材料の第2層と、を含み、
前記2の厚さは、前記1の厚さよりも大きく、
前記第2の複数の周期のそれぞれは、第3の厚さを有する第2の高屈折率の誘電材料の第1層と、第4の厚さを有する第2の低屈折率の誘電材料の第2層と、を含み、
前記4の厚さは、前記3の厚さよりも大きい発光ダイオード装置。 - 前記第1の高屈折率の誘電材料は、TiO2、ZnSe、Si3N4、Nb205、及びTa205からなる群から選択され、
前記第2の高屈折率の誘電材料は、TiO2、ZnSe、Si3N4、Nb205、及びTa205からなる群から選択され、
前記第1の低屈折率の誘電材料は、SiO2、MgF2、及びCaF2からなる群から選択され、
前記第2の低屈折率の誘電材料は、SiO2、MgF2、及びCaF2からなる群から選択される請求項20記載の発光ダイオード装置。 - 青色LED構造の基板の裏側上に反射構造を形成する工程を備え、
前記青色LED構造は、約450nmの青色光を放射するように構成された活性層を有し、
前記反射構造は、分布型ブラッグ反射器(DBR)を有し、
前記DBRは、約450nmの青色光及び約580nmの黄色光の双方を反射することに関して実質的に最適化される製造方法。 - 基板と、
前記基板と接触する反射構造と、
を備え、
前記反射構造は、
前記基板と接触する低屈折率の内部全反射層(TIR)と、
前記TIR層と接触する分布型ブラッグ反射器(DBR)と、
前記DBRと接触する反射性金属層と、を有し、
前記反射構造は、前記基板から前記反射構造へと通過する第1の光に関して、90.0パーセント超の反射率を有し、
前記第1の光は、500nm〜700nmの第1の範囲内の波長を有する、発光ダイオード装置。 - 前記DBRは、第1の複数の周期と、第2の複数の周期と、を有し、
前記第1の複数の周期のそれぞれは、第1の厚さの第1の材料の第1層と、第2の厚さの第2の材料の第2層と、を含み、
前記第2の複数の周期のそれぞれは、第3の厚さの前記第1の材料の第1層と、第4の厚さの前記第2の材料の第2層と、を含む請求項23記載の発光ダイオード装置。
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