BRPI0719067A2 - Dispositivo emissor de luz. - Google Patents

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BRPI0719067A2
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BRPI0719067-0A
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Gerd O Mueller
Regina B Mueller-Mach
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Koninkl Philips Electronics Nv
Philips Lumileds Lighting Co
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Description

"DISPOSITIVO EMISSOR DE LUZ" A presente invenção refere-se a dispositivos emissores de luz semicondutores de comprimento de onda convertido.
Dispositivos emissores de luz semicondutores incluindo diodos emissores de luz (LEDs), diodos emissores de luz de cavidade ressonante (RCLEDs), diodos a laser de cavidade vertical (VCSEls) e lasers de emissão marginal encontram-se entre as fontes de luz mais eficientes atualmente disponíveis. Entre os sistemas de materiais atualmente de interesse na manufatura de dispositivos emissores de luz de alta luminosidade suscetíveis de operação através do espectro visível se incluem os semicondutores do Grupo III V, particularmente ligas binárias, ternárias e quaternárias de gálio, alumínio, índio e nitrogênio, também conhecidos como materiais de III nitreto. Tipicamente, dispositivos emissores de luz de III nitretos são fabricados crescendo epitaxialmente uma pilha de camadas semicondutoras de diferentes composições e concentrações de dopantes sobre uma safira, carboneto de silício, III-nitreto„ ou outro substrato apropriado por deposição a vapor químico de metal orgânico (MOCVD), epitaxial de feixe molecular (MBE), ou outras técnicas epitaxiais. A pilha com freqüência inclui uma ou mais camadas tipo-n dopadas com, por exemplo, Si, formado sobre o substrato, uma ou mais camadas emissora de Iuzs em uma região ativa formada sobre a camada ou camadas tipo-n, e uma ou mais camadas tipo-p dopadas com, por exemplo, Mg, formado sobre a região ativa. Contatos elétricos são formados sobre as regiões tipo η e tipo p.
Uma vez que a luz emitida pelos dispositivos de III nitreto está genericamente situada na extremidade de comprimento de onda mais curto do espectro visível, a luz gerada pelos dispositivos de III nitreto pode ser facilmente convertida para produzir um comprimento de onda mais longo. E fato bem conhecido da técnica que a luz dotada de um comprimento de onda máximo (a "luz primária") pode ser convertida em luz dotada de um comprimento de onda máximo mais longo (a "luz secundaria") usando um processo conhecido como luminescência/fluorescência. O processo fluorescente envolve a absorção da luz primária por um material conversor de comprimento de onda tal como um fósforo e excitar os centros luminescentes do material de fósforo, que emitem a luz secundária. O comprimento de onda máximo da luz secundária dependerá do material de fósforo. O tipo de material de fósforo pode ser selecionado para produzir luz secundária dotada de um comprimento de onda máximo específico.
Fósforos podem ser dispostos no trajeto de luz emitido por um LED de várias maneiras. A patente US n° 6 351 069 descreve uma matriz de III nitreto coberta por uma camada de uma resina transparente na qual um material conversor de comprimento de onda é misturado. A patente US n° 6 630 691 descreve o crescimento de dispositivos LED sobre substratos luminescentes mono cristalinos. A patente US 6 696 703 descreve o uso de camadas de fósforo de película delgada dispostos sobre LEDs. Várias patentes descrevem a formação de camadas de fósforo conformadas sobre LEDs, por exemplo, por deposição eletroforética como descrito na patente US 6 576 488 ou pelo uso de um estêncil conforme descrito na patente US 6 650 044. Muitas destas camadas são frágeis e difíceis de manuseio, e são intolerantes do ambiente de alta temperatura e alto fluxo criado pelo LED. Além disso, pode ser difícil ou impossível a formação de múltiplas camadas de fósforo por alguns processos.
Uma alternativa para as camadas de fósforo acima descritas é o uso de materiais conversores de comprimento de onda formados em placas de cerâmica, conforme descrito em maior detalhe na publicação de pedido de patente US 2005/0269.582, que é aqui incorporada a título de referência. As placas de cerâmica luminescentes descritas são genericamente camadas auto- sustentadas formadas separadamente do dispositivo semicondutor, então afixadas ao dispositivo semicondutor acabado ou usadas como um substrato de crescimento para o dispositivo semicondutor. As placas de cerâmica luminescentes tendem a ser mais robustas que as camadas de fósforo acima descritas.
De acordo com modalidades da invenção, um corpo de cerâmica compreendendo um material conversor de comprimento de onda é disposto no trajeto de luz emitido pela região emissora de luz de uma estrutura semicondutora disposta entre uma região tipo-n e uma região tipo-p. Uma camada de material transparente é também disposta no trajeto de luz emitido pela região emissora de luz. O material transparente pode conectar o corpo de cerâmica com a estrutura semicondutora. Partículas configuradas para dispersar a luz emitida pela região emissora de luz são dispostas na camada de material adesivo. Em algumas modalidades as partículas são de fósforo; em algumas modalidades as partículas não são constituídas por um material conversor de comprimento de onda. A presença de partículas dispersoras no adesivo podem aperfeiçoar a uniformidade da aparência de luz composta do dispositivo, e podem aperfeiçoar as características de cor da luz composta.
[A fig. 1 ilustra uma cerâmica luminescente disposta sobre uma estrutura semicondutora incluindo uma camada emissora de luz;] A fig. 2 ilustra uma cerâmica luminescente afixada a uma
estrutura semicondutora por um material transparente incluindo partículas dispersoras, de acordo com modalidades da invenção;
A fig. 3 é uma vista explodida de um dispositivo foto emissor
empacotado;
A fig. 4 ilustra um material transparente incluindo partículas
dispersoras formadas sobre uma cerâmica luminescente conectada com uma estrutura semicondutora, de acordo com uma modalidade da invenção.
Camadas de cerâmica luminescentes podem ser produzidas pelo aquecimento de um fósforo em pó convencional sob pressão até a superfície das partículas de fósforo principiarem a amolecer e se fundir. As partículas parcialmente derretidas se conglomeram para formar um aglomerado rígido de partículas. Distintamente de uma película delgada, que se comporta oticamente como uma única grande partícula de fósforo sem descontinuidades ópticas, uma cerâmica luminescente se comporta como partículas de fósforo individuais densamente compactadas, de tal modo que se apresentam pequenas descontinuidades ópticas na interface entre diferentes partículas de fósforo. Uma vez que o material inicial de fósforo em pó é genericamente de composição e dopagem uniforme, a cerâmica luminescente resultante é genericamente transparente, opticamente homogênea, e uniformemente dopada através da totalidade da placa de cerâmica com dopantes ativadores que atuam como centros luminescentes.
Um problema com cerâmicas luminescentes uniformemente dopadas é a espessura mínima de a cerâmica luminescente ser limitada pela sua faculdade para ser fabricada e reproduzida. Muitos fósforos têm uma faixa de dopagem preferencial na qual o fósforo absorve e emite a luz eficientemente. Em esquemas de fósforo tais como aqueles de camadas conformais, em que o pó de fósforo com o nível de dopagem preferencial é depositado na espessura necessária para obter o número desejado de centros luminescentes, que produz o valor desejado de conversão de fósforo e de vazamento de luz não convertida pelo fotodiodo, resultando nas características desejadas da luz composta. Em uma cerâmica luminescente, a espessura requerida para capacidade de fabricação pode forçar ao emprego de um nível de dopagem muito inferior aquele do nível preferencial, se o uso do pó de fósforo ao nível de dopagem preferencial em uma cerâmica à espessura mínima requerida para sua manufatura resultar em demasiados centros luminescentes e, por conseguinte, em demasiada conversão de fósforo.
O problema acima descrito de demasiados centros luminescentes é particularmente agudo para uma cerâmica luminescente emissora de vermelho combinada com um diodo emissor de luz azul e uma cerâmica luminescente emissora de amarelo para produzir luz composta branca, se demasiado fósforo emissor de vermelho é usado, a luz composta apresentará demasiado vermelho. Ao nível de dopagem preferencial de centros luminescentes em um fósforo emissor de vermelho, o número desejado de centros luminescentes necessário para produzir a emissão de vermelho desejada é realizado em uma camada de cerâmica luminescente da espessura de 20 μιτι. Todavia, a espessura manufaturável mínima de uma cerâmica luminescente formada de um fósforo é de 100 μηι. Para realizar o número desejado de centros luminescentes em uma cerâmica luminescente de 100 μιη de espessura, um pó de fósforo com um nível de dopagem muito mais baixo, menos desejável, tem de ser usado para formar a cerâmica luminescente.
Um segundo problema com cerâmicas luminescentes transparentes é ilustrado na figura 1. Uma cerâmica luminescente transparente é conectada com um dispositivo emissor de luz 12. Dois raios de luz 33 e 34 emitidos pela região emissor de luz 31 são ilustrados. Uma vez que o raio de luz 33 é emitido a um ângulo menor em relação à perpendicular à superfície da camada emissora de luz do que o raio 34, o raio 33 "vê" menos do fósforo na cerâmica luminescente 30, e é mais provável o seu escape da cerâmica luminescente 30 sem ser objeto de fósforo convertido. Em contraste, o raio 34 vê muito mais do fósforo na cerâmica luminescente 30, e é mais provável de ser fósforo convertido antes de se escapar da cerâmica luminescente 30. Como resultado, presumindo-se que a região emissora de luz 31 emita luz azul e o fósforo na cerâmica luminescente 30 emita luz amarela, a luz emitida pela superfície superior próximo ao centro do dispositivo apresenta mais azul, ao passo que a luz emitida pela superfície superior próximo às bordas do dispositivo apresenta mais amarelo, resultando em um "halo" amarelado indesejável em torno de um centro de luz mais azulada. O problema de halo amarelo ilustrado na fig. 1 pode ser reduzido ou eliminado aumentando a dispersão pela cerâmica luminescente 30, isto é, tornando a cerâmica luminescente 30 translúcida mais exatamente do transparente, com freqüência incorporando bolsas de ar durante a manufatura da cerâmica, cujas bolsas de ar atuam como centros de dispersão. Um problema com esta abordagem é ser difícil controlar a incorporação de bolsas de ar. A incorporação de demasiadas bolsas de ar pode resultar em demasiada dispersão, que pode reduzir a eficiência de extração da cerâmica luminescente 30.
Em determinadas modalidades da invenção, um material que
produz dispersão, tal como um fósforo, é disposto entre um dispositivo emissor de luz semicondutor e uma cerâmica luminescente, como no dispositivo mostrado em seção transversal na fig. 2. No dispositivo da fíg. 2, uma estrutura semicondutora de III-nitreto incluindo uma região emissora de luz 31 disposta entre uma região tipo-n e uma região tipo-p é crescido sobre um substrato de crescimento (não mostrado). Partes de região tipo-p e da região emissora de luz são causticadas para expor uma parte da região do tipo-n. Contatos ρ e η 39 e 38, com freqüência contatos refletivos, são formados sobre as partes expostas do tipo-p e tipo-n da estrutura semicondutora. A estrutura semicondutora 12 é eletricamente e fisicamente ligada com um suporte 43 através de interligações tipo-p e tipo-n 42 e 41, que podem ser interligações a solda ou ouro.
Um material de enchimento inferior 37 pode ser injetado em quaisquer espaços entre a estrutura semicondutora 12 e o suporte 43, antes, durante ou após a montagem da estrutura semicondutora 12 sobre o suporte 43. O material de enchimento inferior 37. O material de enchimento inferior 37 suporta a estrutura semicondutora 12 para prevenir ou reduzir a formação de fissuras ou de outro dano causado ela remoção do substrato de crescimento. O material de enchimento inferior 37 pode ser formado de tal modo que as paredes laterais 37 se estendam ao longo de e mesmo além das bordas da estrutura semicondutora 12. Após o substrato de crescimento ser removido, a superfície superior 12, de acordo com a orientação mostrada na fig. 2, é exposta. A superfície da estrutura semicondutora 12 pode rugosa ou de outro modo texturada para aperfeiçoar a extração de luz, por exemplo, sendo atacada por via foto eletroquímica.
Uma cerâmica luminescente 30 é afixada à superfície superior da estrutura semicondutora 12. Uma camada de material transparente 36 é interposta entre a estrutura semicondutora 12 e a cerâmica luminescente 30. Embora o material 36 seja aqui descrito como 'transparente' deve ser compreendido que o material 36 dispensa ser completamente transparente, embora na maioria das modalidades de preferência o material 36 não absorva uma quantidade de luz significativa. Em algumas modalidades, o material transparente 36 atua como um adesivo para afixar cerâmica luminescente 30 à estrutura semicondutora 12. As paredes laterais 37 do material de enchimento inferior pode conter a extensão lateral de material transparente 36.
Em algumas modalidades da invenção, o material que produz dispersão é formado sobre uma cerâmica luminescente conectada com um dispositivo emissor de luz semitransparente, como no dispositivo mostrado na vista em seção transversal na fig. 4. Como na fig. 2, no dispositivo da fig. 4, uma cerâmica luminescente é conectada, por exemplo, por uma camada adesiva transparente tal como silicone, epóxi, ou sol gel, ou por ligação por pastilha direta, com uma estrutura semicondutora de III nitreto montada sobre um suporte. O material transparente 36 é formado sobre cerâmica luminescente 30. Em algumas modalidades da invenção, uma camada de material transparente interposta entre a estrutura semicondutora 12 e a cerâmica luminescente 30, como mostrado na fig. 2, pode ser combinada com uma camada de material transparente formada sobre cerâmica luminescente, como mostrado na fig. 4. Dispostas no interior do material transparente 36 da fig. 2 ou fig. 4 existem partículas 45 que atuam como centros de dispersão. O material transparente 36 pode ser carregado com partículas 45 bastantes para causar dispersão suficiente para reduzir ou eliminar o problema de halo amarelo descrito acima. O material transparente 36 pode ter uma espessura entre, por exemplo, 0,5 e 50 μηι, em contraste com a cerâmica luminescente 30, que genericamente tem uma espessura superior a 100 μηι. Em algumas modalidades, as partículas de dispersão 45 não são materiais conversores de comprimento de onda. As partículas de dispersão 45 são selecionadas de tal modo que a diferença em índice de refração entre o material transparente 36 e as partículas de dispersão 45 é a maior possível. Por exemplo, o material transparente 36 pode ter um índice de refração entre 1,8 e 3,4, como é o caso com, por exemplo, Y3Al3O12 ou ZnS. Tanto menor a diferença em índice refrativo, tanto maior o número de partículas de dispersão 45 que tem de ser disposto no material transparente 36 para obter um grau dado de dispersão. Entre exemplos de materiais adequados para a dispersão de partículas 45 se incluem óxidos de ítrio tal como Y3O3, óxidos de titânio, óxidos de estrôncio, e óxidos de rubídio. Em algumas modalidades, as partículas apropriadas têm um diâmetro médio entre 0,5λ e 20 λ, onde λ é o comprimento de onda dentro do dispositivo de luz emitida pela região emissora de luz. Em algumas modalidades, um fator de carga volumétrica da partículas situa-se entre IOe 50% do volume de material transparente 36 e uma densidade em numero adequado de partículas em uma partícula por volume (5 λ)3. Tanto a dimensão de partícula como a densidade de número de partículas pode depender da diferença em índice refrativo entre o material transparente 36 e as partículas 45.
Em algumas modalidades, as partículas 45 de dispersão são partículas de fósforo tais como partículas de fósforo emissoras de vermelho. Entre os fósforos emissores de vermelho apropriados se incluem eCAS, BSSNE, SSONE, assim como (CauxSrx)S:Eu2+ nos quais 0 <x < 1 incluindo, por exemplo, CaS:Eu2+ e SrS :Eu2; e (Sri_x=yBaxCay)2-zSÍ5.aAlaN8.aOa:Euz2+ nos quais 0<a<5,0<x<l,0<y<l,e0<z<l incluindo, por exemplo, Sr2 Si5N8:EuzEu2+. e CAS, que é Ca^xAlSiN3:Eux podem ser sintetizados de 5,436g Ca3 N2 (>98% de pureza), 4,099 g AlN (99%), 4,732 g SiN4 (>98% de pureza) e 0,176 g Eu2O3 (99,99% de pureza). Os pós são misturados por moagem por bilhas planetárias, e cozidos por 4 horas a 1500°C em atmosfera de U2ZN2 (5/95%). BSSNE, que é Ba2=xMxSi5-yAlyN8_yOy:Euz (M = Sr, Ca: Sr, Ca: 0 < χ < 1, 0 < 1, 0 < y < 0< 4, 0,0005 < ζ 4, 0,0005 < ζ < 0,05), pode ser sintetizado por redução carbotérmica, que inclui misturar 60 g BaCO3, 11,22 Ig SrCO3 e 1,672 g (todo da pureza 99,99%) por moagem a bilhas planetárias usando 2-propanol como agente dispersor. Após secagem, a mistura é termicamente tratada em atmosfera de gás formador a 1OOO0C por 4 horas e 10 g do Bao;8Sr0;2 0:Eu (2%) são misturadas com 5,846 g Si3Na4 (>98% pureza), 0,056 g AlN (99% de pureza) e 1,060 g grafita (da qualidade micro cristalina); Os pós são completamente misturados por 20 minutos de moagem a bilhas planetárias e cozidos por 4 horas a 1450°C em uma atmosfera de gás formador para obter um pó de Ba2.x.zMxSÍ5.yAlyN8.yOy::Euz (M = Sr, Ca: 0 < χ < y < 1,0 < y < 4, 0,0005 ζ < 0,05). SSONE pode ser manufaturado misturando 80,36 g SrCO3 (99,99% de pureza), 20,0 g SiN43 (>98% de pureza), 30,0 g SiN4,3 (> 98% de pureza) e 2,28 Eu2O3 (99,99% de pureza) e cozimento a 1200°C durante 4 horas em uma atmosfera de N2/H2 (93/7). As ditas partículas de fósforo emissoras de vermelho podem ter um diâmetro de partícula médio entre 0,5λ e 20λ, onde λ é o comprimento de onda dentro do dispositivo de luz emitida pela região emissora de luz, e uma concentração no material transparente entre 0,1 e 95 volume %, preferencialmente entre 10 e 30 vol.%.
Em uma modalidade, partículas de um fósforo emissor de vermelho são incluídas no material transparente 36 como partículas de dispersão 45. A região emissora de luz 31 da estrutura semicondutora 12 emite luz azul. A cerâmica luminescente inclui um fósforo que emite luz na faixa amarelo/verde. A luz azul não convertida proveniente da região emissora de luz 31 combina-se com a luz amarelo/verde emitida pela cerâmica luminescente 30 e a luz vermelha emitida pelas partículas de fósforo vermelhas 45 para realizar a luz composta que parece branca. A quantidade de partículas de fósforo emissor de vermelho e o nível de dopagem do fósforo vermelho no material transparente 36 pode ser selecionado para produzir o valor desejado de emissão de vermelho e o grau desejado de dispersão. Se a quantidade de fósforo vermelho necessária para o valor desejado de emissão de vermelho não resultar em dispersão suficiente, partículas não conversoras de comprimento de onda tais como as partículas descritas acima podem ser incluídas no material transparente 36 além das partículas de fósforo vermelho de maneira a atingir o grau desejado de dispersão.
Cerâmica luminescente 30 pode ser formada de qualquer fósforo apropriado. Entre os fósforos emissores de amarelo-verde apropriados se incluem os fósforos de alumínio granada com a fórmula genérica (Lui.x.y.a- bYxGdy)3(Al1.zGaz)5012:CeaPrb na qual 0 < χ < 1,0 < y < 1,0 <z < 0,1, Oa <0,2 e 0 < b < 0,1, tal como Lu3Al5O12:Ce3+ e Y3Al5O12ICe3+; SrSi2N2O2:Eu2+; (Sr,_u_ v-xMguCav.Bax)(Ga2.y_zAlyInzS4): Eu2+; e incluindo por exemplo SrGa2S4:Eu2+ e Sr).xBaxSi04:Eu2+. Uma cerâmica Y3Al5O12--Ce3+ apropriada pode ser produzida como segue: 40 g Y2O3 (99,998%), 32 g Al2O3 (99,999%), e 3,44 g CeO2 são moídos com 1,5 kg de bilhas de alumina de alta pureza (2 mm de diâmetro) em isopropanol sobre uma bancada de rolos por 12 horas sob atmosfera de CO. O pó precursor seco é então calcinado a 13 OO0C por duas horas sob atmosfera de CO. O YAG em pó obtido é então desaglomerado em um moinho de bilhas planetárias (bilhas de ágata) sob etanol. A pasta semifluida de cerâmica é então 'fundido com deslizamento' para obter uma massa verde de cerâmica após a secagem. Os corpos verdes são então sinterizados entre placas de grafite a 1700°C por duas horas.
Embora o exemplo de dois fósforos acima inclua um fósforo emissor amarelo/verde convertido em uma cerâmica luminescente e um fósforo emissor de vermelho incluído como partículas de dispersão em um material transparente, os dois fósforos podem ser revertidos. Por exemplo, um dos fósforos emissores de vermelho descritos acima pode ser conformado em uma cerâmica luminescente e combinado com uma camada de material transparente incluindo como partículas de dispersão um dos fósforos emissores de amarelo/verde acima descritos.
O material transparente 36 pode ser, por exemplo, um material orgânico tal como epóxi, acrílico, ou silicone, um ou mais materiais inorgânicos de alto índice, ou um vidro sol-gel. Os ditos materiais podem ser usados como um adesivo para afixar cerâmica luminescente 30 à estrutura semicondutora 12, como no dispositivo mostrado na fig. 2.
Entre os exemplos de materiais de alto índice se incluem vidros ópticos de alto índice tal como vidro Schott SF59, vidro Schott LaSF 3, vidro Schott Nl8, e misturas dos mesmos. Estes vidros são disponíveis da Schott Glass Technologies Incorporated, de Duryea, Pa. Entre exemplos de outros materiais de alto índice se incluem vidro de calcogeneto, tal como (Ge,Sb,Ga) (S,Se), III-V semicondutores inclusive porém sem estar limitados a ZnS, ZnSe, ZnTe, CdSe, e CdTe, semicondutores do grupo IV e compostos inclusive porém ser estar limitados a Si e Ge, semicondutores orgânicos, óxidos metálicos inclusive porem não limitados a óxido de tungstênio, óxido de titânio, óxido de índio estanho, e óxido de cromo, fluoretos metálicos, porém não limitados a fluoreto de magnésio e fluoreto de cálcio, metais inclusive porém não limitados a Zn, In, Mg, e Sn, granada de alumínio ítrio (YAG), compostos de fosfeto, compostos de arsenieto, compostos de nitreto, compostos orgânicos, e misturas ou ligas dos mesmos. A colagem com materiais inorgânicos de alto índice é descrita em maior detalhe no pedido de patente US SN 09/660317 depositado em 12 de setembro de 2000, e 09/880.204, depositado em 12 de junho de 2001, ambos aqui incorporados a título de referência.
Vidros sol-gel são descritos em maior detalhe na patente US 6.642.618 que é aqui incorporada a título de referência. Nas modalidades onde a cerâmica luminescente é afixada ao dispositivo por um vidro sol-gel, um ou mais materiais tais como óxidos de titânio, cério, chumbo, gálio, bismuto, cádmio, zinco, bário, ou alumínio podem ser incluídos no vidro sol- gel de SiO2 para aumentar o índice de refração do vidro de maneira a casar mais estreitamente o índice do vidro com os índices de cerâmica luminescente e a superfície da estrutura semicondutora à qual a cerâmica luminescente é afixada.
As cerâmicas luminescentes descritas aqui podem ser texturadas ou moldadas, moídas, usinadas, estampadas a quente, ou polidas na forma de perfis que são desejáveis, por exemplo, para maior extração de luz. Por exemplo, uma cerâmica luminescente pode ser configurada como uma lente tal como uma lente em domo ou lente de Fresnel, lente rugosa ou texturada com uma estrutura cristalina fotônica, tal como uma retícula periódica de formados na cerâmica. A camada de cerâmica perfilada ode ser menor que, da mesma dimensão que, ou maior que a superfície à qual é afixada.
A fig. 3 é uma vista explodida de um dispositivo emissor de luz acondicionado, como descrito em maior detalhe na patente US 6 274 924. Uma pastilha dissipadora de calor 100 é aplicada em uma armação guia moldada em forma de inserto. A armação guia moldada em forma de inserto é, por exemplo, um material carregado de plástico 105 moldado em torno de uma armação guia 106 que oferece um trajeto elétrico. A pastilha 100 pode incluir um copo refletor opcional 102. A matriz do dispositivo emissor de luz 104, que pode ser qualquer um dos dispositivos descritos nas modalidades acima, é montada direta ou indiretamente através de um suporte termo condutivo 103 na pastilha 100. Uma cobertura 108, que pode ser uma lente óptica pode ser adicionada.
Tendo descrito a invenção em detalhe, aqueles versados na técnica apreciarão que, em vista da presente exposição, modificações podem ser introduzidas na invenção sem se afastar do espírito do conceito inventivo aqui descrito. Por exemplo, embora os exemplos aqui descritos se reportem a diodos emissores de luz de III nitreto, deve ser entendido que as modalidades da invenção podem se estender a outros dispositivos emissores de luz, inclusive dispositivos de outros conjuntos de materiais tal como de III fosfeto e III arsenieto, e outras estruturas tais como LEDs de cavidade ressonante, diodos a laser, e lasers de superfície emissora de cavidade vertical. Por conseguinte, não é proposto que o âmbito da invenção esteja limitado às modalidades específicas ilustradas e descritas.

Claims (22)

1. Dispositivo emissor de luz caracterizado pelo fato de que compreende: uma estrutura semicondutora 13 constando de uma região emissora de luz 31 disposta entre uma região tipo-n e uma região tipo-p; um corpo de cerâmica 30 compreendendo um material conversor de comprimento de onda, o corpo de cerâmica sendo disposto em um trajeto de luz emitido pela região emissora de luz; e uma camada de material transparente 36 disposta em um trajeto de luz emitido pela região emissora de luz, em que uma pluralidade de partículas 45 configuradas para dispersar a luz emitida pela região emissora de luz é disposta na camada de material transparente.
2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material transparente 36 é disposto entre a estrutura semicondutora 12 e o corpo de cerâmica 30 e conecta a estrutura semicondutora com o corpo de cerâmica.
3. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o corpo de cerâmica 30 é disposto entre o material transparente 36 e a estrutura semicondutora 12.
4. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a espessura do material transparente 36 é menor que 50% de uma espessura do corpo de cerâmica 30.
5. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma diferença entre um índice de refração das partículas 45 e um índice de refração do material transparente 36 é de pelo menos 0,4.
6. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as partículas 45 são selecionadas do grupo de óxidos de ítrio, óxidos de titânio, óxidos de estrôncio, e óxidos de rubídio.
7. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as partículas 45 têm um diâmetro médio entre 0,5λ e 20 λ, onde λ é o comprimento de onda de luz emitida pela região emissora de luz .31 no interior da estrutura semicondutora 12.
8. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material transparente é selecionado do grupo de silicone, epóxi e vidro.
9. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a camada de material transparente 36 tem uma espessura entre 0,5 e 50 μιτι.
10. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a estrutura semicondutora 12 compreende uma pluralidade de camadas de nitreto III
11. Dispositivo emissor de luz caracterizado pelo fato de que compreende: uma estrutura semicondutora 12 compreendendo uma região emissora de luz 31 disposta entre uma região tipo-n e uma região tipo-p; um corpo de cerâmica 30 que compreende um material conversor de um primeiro comprimento de onda, o corpo de cerâmica sendo disposto em um trajeto de luz emitido pela região emissora de luz, no qual uma pluralidade de partículas45 de um material conversor de um segundo comprimento de onda é disposta na camada de material transparente.
12. Dispositivo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o material transparente 36 está disposto entre a estrutura semicondutora 12 e o corpo de cerâmica 30 e conectar a estrutura semicondutora com o corpo de cerâmica.
13. Dispositivo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o corpo de cerâmica 30 está disposto entre o material transparente 30 e a estrutura semicondutora 12.
14. Dispositivo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a espessura do material transparente 36 é inferior a 50% da espessura do corpo de cerâmica 30.
15. Dispositivo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a região emissora de luz 31 é configurada para emitir luz azul, o material conversor de primeiro comprimento de onda é configurado para absorver luz azul e emitir luz amarela ou verde, e o material de segundo comprimento de onda é configurado para absorver luz azul e emitir luz vermelha.
16. Dispositivo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o material conversor de primeiro comprimento de onda é selecionado do grupo de (Lu1.x.y.a.bYxGdy)3(Al1.zGaz:CeaPrb em que 0 < χ < 1,0 < y < 1,0 <z < 0,1, 0<a <0,2 e 0 < b < 0,1, tal como Lu3Al5O12ICe3+ e Y3Al5O12ICe3+: Sr1^xMguCavBax) (Ga2.y.zAlyInzS4): Eu2+; SrGa2S4:Eu2+; e SruxBaxSiO4--Eu2+.
17. Dispositivo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o material conversor de segundo comprimento de onda é selecionado do grupo de (Ca1^Srx)S--Eu2+ no qual 0 < χ ≤ 1; CaS:Eu2+;SrS:Eu2+; (Sr1.x.yBaxCay)2.zSi5.aAlaN8.aOa: Euz2+ no qual 0 ≤ a < 5,0 < χ ≤ 5,0 < χ ≤ 1,0 ≤y ≤ 1, e 0 < z ≤ 1; Sr2Si5N8Eu2+; Ca0i99AlSiN3:Eu0,0i;Ba2. x.zMxSi5_yAlyN8.yOy:Eu2 (M= Sr, Ca; 0 ≤ χ ≤ 1,0≤ y ≤4 0.0005 ≤ z < 0,05): e S1-xSi2O2N2--Eu2+.
18. Dispositivo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma pluralidade de partículas não conversoras de comprimento de onda dispostas na camada de material transparente 36.
19. Dispositivo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o material transparente 36 é selecionado do grupo de silicone, epóxi, e vidro.
20. Dispositivo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o material transparente 36 tem uma espessura entre 0,5 e 50 μηι.
21. Dispositivo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a estrutura semicondutora 12 compreende uma pluralidade de camadas de III nitreto.
22. Dispositivo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende ainda contatos n- e p- 38, 39 eletricamente ligados com regiões do tipo-n e tipo-p, e uma cobertura 108 disposta sobre a região emissora de luz.
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