CN110050354A - 具有相变断开状态白色材料的发光器件和制造方法 - Google Patents
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Abstract
本文描述了发光器件（LED）。LED包括发光半导体结构、波长转换材料和断开状态白色材料。发光半导体结构包括设置在n层和p层之间的发光有源层。波长转换材料具有与发光半导体结构毗邻的第一表面和与第一表面相对的第二表面。断开状态白色材料与波长转换材料的第二表面直接接触，并且包括设置在光学功能材料中的多个核‑壳颗粒。核‑壳颗粒中的每一个包括包裹在聚合物或无机壳中的核材料。核材料包括相变材料。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年10月4日提交的美国临时专利申请号62/ 403994和2017年10月2日提交的美国非临时专利申请号15/722903的权益，它们通过引用并入，如同在本文中完全阐述一样。
背景技术
发光二极管可以用作各种应用中的白色光源，诸如用于移动电话相机的闪光源和白炽灯。这种LED在本文中可称为白色LED。当LED处于接通状态时，从观察者的角度白色LED可能表现出发射白光。然而，它们实际上可以由发射非白光的发光半导体结构以及使非白光对观察者表现出白色的波长转换结构组成。例如，白色LED可以由被黄色发射磷光体层覆盖的蓝色发光半导体结构形成。由发光半导体结构发射的蓝光的光子可以作为蓝色光子穿过黄色发射磷光体层，或者可以通过黄色发射磷光体层转换成黄色光子。最终从LED发射出的蓝色和黄色光子组合起来，使从LED发射的光对观察者表现出白色。
发明内容
本文描述了发光器件（LED）。LED包括发光半导体结构、波长转换材料和断开状态白色材料。发光半导体结构包括设置在n层和p层之间的发光有源层。波长转换材料具有与发光半导体结构毗邻的第一表面和与第一表面相对的第二表面。断开状态白色材料与波长转换材料的第二表面直接接触，并且包括设置在光学功能材料中的多个核-壳颗粒。核-壳颗粒中的每一个包括包裹在聚合物或无机壳中的核材料。核材料包括相变材料。
附图说明
图1A是包括发光半导体结构和断开状态白色材料的示例发光器件（LED）的示意图；
图1B是可以包括在图1A的LED中的示例发光半导体结构的示意图；
图1C是可以包括在图1A的LED中的断开状态白色材料的示例层的示意图；
图2A是包括断开状态白色材料的示例闪光LED的示意图；
图2B是包括断开状态白色材料的另一示例闪光LED的示意图； 以及
图3是制造具有断开状态白色材料的LED的方法的流程示意图。
具体实施方式
虽然白色LED可能表现出在其接通状态下发射白光，但是这种LED在断开时可能表现出是波长转换材料的颜色。例如，当断开时，诸如当在商店货架上被观察时，包括黄色发射磷光体层的白色LED可能对观察者表现出黄色或绿色。然而，普通消费者可能期望包括白色LED的产品即使在断开状态下也表现出白色。例如，走进商店购买白色灯泡的人通常会期望白色灯泡实际上表现出白色，并且如果灯泡表现出黄色或绿色，则可能认为它是有缺陷的。对于可能期望相机闪光灯表现出白色的移动电话消费者来说情况也是如此。如果LED在断开状态以及接通状态下都表现出白色，则这种产品对于消费者来说将更有销路。
已经使用白色非磷光体惰性材料的颗粒体来为LED提供断开状态的白色外观。这种材料的示例包括二氧化钛（TiOx）和氧化锆（ZrOx）。这些材料的亚微米尺寸的颗粒可以与透明材料（诸如硅树脂）混合，并应用在非白色LED表面之上，以使其在LED断开状态下对观察者表现出更白。然而，当器件接通时，这种白色非磷光体惰性材料的颗粒体保持白色。因此，它们可以提供从LED发射的光的一些散射，从而降低LED的流明输出。
本文描述的实施例提供了白色LED，其在LED接通和断开两种状态下对于观察者可以表现出白色，并且还减少或消除LED接通状态中的散射，使包括这种LED的产品对观察者在美学上更加令人愉悦，而不影响LED本身的质量。这些实施例可以利用应用在非白色LED表面之上的相变材料（PCM），诸如石蜡（paraffin wax）和氘代石蜡类似物（deuteratedparaffin analog）。当LED处于断开状态时，这样的PCM在室温下可以表现出白色，但是当由于LED被接通而被加热时可以发生相变并变得透明或更透明。此外，对于PCM和在断开状态下具有相等的白度的非PCM（诸如ZiOx或ZrOx），PCM的在接通状态下的损耗可能低于其他断开状态白色材料，因为在工作温度下PCM的散射减少了。如果接受相同的损耗，则可以用PCM制作更白的层。
图1A是示例发光器件（LED）100的示意图，其包括发光半导体结构115、波长转换材料110和断开状态白色材料105。接触部120和125可以直接或经由诸如底座的另一种结构耦合到发光半导体结构115，以用于电连接到电路板或其他衬底或器件。在实施例中，接触部120和125可以通过间隙127彼此电绝缘，间隙127可以填充有介电材料。接触部或互连120和125可以是例如焊料、柱形凸块或金层。
发光半导体结构115可以是发射可以经由波长转换材料转换成白光的光的任何发光半导体结构。这种发光半导体结构115的示例是发射蓝光或UV光的III族氮化物发光半导体结构，诸如由镓、铝、铟和氮的二元、三元和四元合金中的一种或多种形成的发光半导体结构。发光半导体结构的其他示例可以包括由III-V族材料、II族磷化物材料、III族砷化物材料、II-VI族材料、氧化锌（ZnO）或硅（Si）基材料形成的发光半导体结构。
图1B是可以包括在图1A的LED 100中的示例发光半导体结构115的示意图。所图示的示例是倒装芯片结构。然而，本领域普通技术人员将理解，本文描述的实施例可以应用于其他类型的LED设计，诸如竖直、横向和多结器件。
在图1B中所图示的示例中，发光半导体结构115包括设置在n型区130和p型区140之间的发光有源区135。接触部145和150设置为与发光半导体结构115的表面接触并且通过间隙155彼此电绝缘，间隙155可以由介电材料（诸如硅的氧化物）填充。在所图示的实施例中，接触部145（也称为p接触部）与p型区140的表面直接接触，并且接触部150（也称为n接触部）与n型区130的表面直接接触。
n型区130可以生长在生长衬底上，并且可以包括一层或多层半导体材料。这样的一层或多层可以包括不同的成分和掺杂剂浓度，包括例如制备层，诸如缓冲层或成核层，和/或设计成便于移除生长衬底的层。这些层可以是n型或非有意掺杂的，或甚至可以是p型器件层。可以针对发光区所期望的特定光学、材料或电性质设计这些层，以有效发射光。与n型区130类似，p型区140可以包括具有不同的成分、厚度和掺杂剂浓度的多个层，包括非有意掺杂的层或n型层。虽然在本文中将层130描述为n型区并且在本文中将层140描述为p型区，但是在不脱离本文描述的实施例的范围的情况下，也可以转换n型和p型区。
发光有源区135可以包括单个厚或薄的发光层。可替代地，发光有源区135可以是多量子阱发光区，其可以包括由势垒层隔开的多个薄或厚发光层。
P接触部145可以形成在p型区140的表面上。p接触部145可以包括多个导电层，诸如反射金属和保护金属，其可以防止或减少反射金属的电迁移。反射金属可以是银或任何其他合适的材料。n接触部150可以形成为在有源区135、n型区140和p接触部145的部分已经被移除以暴露n型区130的至少一部分表面的区中与n型区130的表面接触。
n接触部150和p接触部145不限于图1B中所图示的布置并且可以以任何数量的不同方式布置。在实施例中，可以在发光半导体结构115中形成一个或多个n接触部通孔，以在n接触部150和n型层130之间形成电接触。可替换地，n接触部150和p接触部145可以重新分布以形成具有电介质/金属叠层的焊盘，如本领域已知的。p接触部145和n接触部150可以分别直接或经由诸如底座的另一种结构电连接到图1A的接触部120和125。
波长转换材料110可以是任何发光材料，诸如透明或半透明粘结剂或基质中的磷光体或磷光体颗粒，其吸收一种波长的光并发射不同波长的光。波长转换材料110可以以具有可取决于所使用的波长转换材料的厚度的层应用。例如，波长转换材料110的层的厚度可以为约50μm，而其他波长转换材料可以形成为薄至20μm或厚至100μm的层。在实施例中，波长转换材料110可以预先形成为波长转换元件，并使用粘合剂或本领域已知的任何其他方法或材料附接到发光半导体结构115。
在实施例中，发光半导体结构115发射蓝光。在这样的实施例中，波长转换材料110可以包括，例如，黄色发射波长转换材料或绿色和红色发射波长转换材料，当由各个磷光体发射的光与由发光半导体结构115发射的蓝光组合时，它们将产生白光。在其他实施例中，发光半导体结构115发射UV光。在这样的实施例中，波长转换材料110可以包括例如蓝色和黄色波长转换材料或蓝色、绿色和红色波长转换材料。可以添加发射其他颜色光的波长转换材料以定制从器件100发射的光的光谱。
波长转换材料110可以包括常规磷光体颗粒、有机半导体，II-VI族或III-V族半导体、II-VI族或III-V族量子点或纳米晶体、染料、聚合物或诸如氮化镓（GaN）的发光的材料。可以使用任何合适的磷光体，包括石榴石基磷光体（诸如Y3Al5O12:Ce（YAG）、Lu3Al5O12:Ce（LuAG）、Y3Al5-xGaxO12:Ce（YAlGaG）、（Ba1-xSrx）SiO3:Eu（BOSE）），以及氮化物基磷光体（诸如（Ca,Sr）AlSiN3:Eu和（Ca,Sr,Ba）2Si5N8:Eu）。在波长转换材料是YAG磷光体的实施例中，白光的色温可以主要取决于磷光体中的Ce掺杂以及磷光体层的厚度。
图1C是可以包括在图1A的LED 100中的断开状态白色材料105的示例层的示意图。断开状态白色材料105可以由设置在光学功能材料165中的多个核-壳颗粒160形成，该光学功能材料165可以是例如硅树脂或任何透明或接近透明的材料，或耐温和耐光的基质，诸如硅树脂基质。
在本文所描述的实施例中，可以在断开状态白色材料105中使用各种石蜡，诸如二十二烷、二十三烷、二十六烷或二十八烷，并且石蜡可以包括在核-壳颗粒160的核材料中，如下面更详细描述的。这些石蜡材料在室温下（即，当LED处于断开状态时）可能表现出白色。与当LED处于接通状态时保持白色的其他白色颜料（诸如TiOx）不同，由于LED被接通，石蜡熔化并变得透明或接近透明。作为具体示例，来自处于接通状态的LED的热量导致具有46℃熔点的二十三烷熔化并变得明显更透明，并且因此，与非PCM（诸如TiOx）相比，减少了从发光半导体结构和波长转换材料发射的光的散射量。在断开状态白色材料105中使用石蜡实现的散射减少意味着光与可以吸收发射光的表面相互作用较少，并且因此，与断开状态白色材料105中的TiOx相比，在断开状态白色材料中使用石蜡作为PCM产生提高的效率。
可以基于下面更详细描述的各种因素来选择和调整要使用的具体石蜡。在任何情况下，所选择的石蜡应当在对应于LED的接通状态的器件温度下变得透明或接近透明，使得发光半导体结构115发射的光可以通过，与不包括断开状态白色材料105的LED相比，流明输出减少很少或没有减少。
通过在断开状态白色材料中使用PCM而不是白色颜料（诸如TiOx）来减少光散射所获得的改善可能被材料的退化（degradation）而抹杀，材料的退化当LED接通时可能导致反射率降低并且减少功效，并且当LED断开时也可能降低白度。例如，使用相变材料（PCM）的实验已经呈现出了一问题，即LED的处理和操作条件（例如，高的焊接温度）两者都引起石蜡的退化，这可能显著影响LED的流明输出。例如，在350mA和80℃下的操作不导致含有TiOx的断开状态白色材料的退化，但是具有含有石蜡的断开状态白色材料的LED的LED性能在数十到数百小时后降低。
此外，由于石蜡是有机材料，并且LED在高光通量和温度下操作，因此热退化和光热退化可能是将这些PCM用于LED应用的关注点。更具体地，已经观察到在重复转换之后PCM可能退化并且在白色和透明或者接近透明之间的转换幅度减小，并且甚至可以随时间变黄或变棕。这可能是由光或热诱导的化学改性引起的，改变了石蜡的结晶并导致较慢的转换幅度。石蜡中碳-氢（C-H）键的断裂可能是可以最终导致石蜡转换行为停止的变化的起点。对于硅树脂中的包封石蜡，已观察到转换行为的减少较少，但程度不足，表明C-H键断裂作为石蜡材料退化的第一步的重要性。
通过用碳-氘（C-D）键取代C-H键以创建氘代石蜡类似物，可以显著减轻或消除观察到的石蜡材料随时间的退化。通过在断开状态白色材料115中使用氘代石蜡类似物而不是非氘代石蜡，C-D键将不得不断裂以开始退化过程。然而，由于动力学同位素效应，C-D键比C-H键更强，并且因此，氘代石蜡可以更稳定地用于LED上。更具体地，在室温下，相对于C-H键，破坏C-D键的反应速率是倍数7，使得石蜡和氘代石蜡类似物之间的反应速率差异可达7倍。
取决于氘代石蜡类似物的所期望的转换温度，可以选择不同的链长。例如，可以选择具有足够高熔点的氘代石蜡，使得其在环境温度或接近体温时不熔化，并且具有足够低的熔点，在LED接通时熔化。在实施例中，可以使用熔点为40℃或低于40℃的氘代石蜡。对于大多数应用，可以选择熔点最大值小于100℃的氘代石蜡。对于闪光应用，可以选择具有甚至更高熔点的氘代石蜡，诸如最高熔点为150℃的氘代石蜡。在所有应用中，所选择的石蜡应具有在当LED在相关电流下接通时达到的温度范围内的熔点，并应示出结晶固体到液体的转变。在固态下，所选择的石蜡应该足够散射，以便在环境照明中对观察者表现出白色。鉴于上述石蜡的熔点考虑因素，应该注意的是，熔点较低的石蜡比熔点较高的石蜡将熔化得更快，并且因此将在接通和断开状态之间允许更快的转换时间。然而，具有较高熔点但在接通和断开状态之间转换较慢的石蜡将具有较慢的蒸发速率，并且因此，在断开状态白色材料中使用这样的石蜡作为PCM可能导致较慢蒸发并有助于减少因石蜡随时间的损耗而导致的退化。
在实施例中，可以使用氘代二十三烷。取决于所期望的转换温度，可以适用于LED的其他示例氘代石蜡类似物可以包括具有43℃的转换温度的氘代二十二烷（C22D46）、具有56℃的转换温度的氘代二十六烷、和具有64℃的转换温度的氘代二十八烷。
石蜡和氘代石蜡类似物作为断开状态白色材料可能是特别有用的，因为它们在特定的熔化温度下开始熔化，导致石蜡从白色变为透明或接近透明。然而，由于导致材料透明度的变化的材料的相变（即熔化），需要一机构来容纳石蜡，使得其不扩散出器件（或层105）。光学功能材料165（诸如硅树脂）本身不能防止石蜡或氘代石蜡类似物扩散出来。
在实施例中，石蜡或氘代石蜡类似物可以包封在核-壳颗粒160中。在实施例中，石蜡或氘代石蜡类似物可以与成核剂（例如，硬脂酸）一起包封在核-壳颗粒160中，成核剂用于液-固转变，其可以以1％或约1％的浓度存在。核-壳颗粒160可以分散或嵌入光学功能材料165中以形成断开状态白色材料105。
光学功能材料165可以是聚合物（诸如硅树脂）、耐温和耐光基质（诸如光学级硅树脂基质）、或任何其他合适的材料，诸如溶胶-凝胶材料、有机改性的陶瓷（ormocer）、或基于聚硅氧烷（polysilizane）的基质。颗粒的壳可以是聚合物或无机壳，诸如基于三聚氰胺甲醛的壳或基于二氧化硅的壳。核-壳颗粒可以具有1μm至50μm范围中的直径。在实施例中，核-壳颗粒可以具有1μm至20μm范围中的直径。
壳的可接受的厚度范围可以取决于壳的折射率。如果壳的折射率与石蜡或硅树脂的折射率相同或接近，则壳厚度可能无关紧要。如果壳的折射率高于石蜡或硅树脂，则壳可能是残余散射的原因。在所有情况下，壳应足够厚以在处理和层制备期间容纳石蜡，并且随后在器件操作期间保持石蜡被包裹在壳内。
在图1C中，图示了断开状态白色材料105，包括设置在光学功能材料165中的包封颗粒160。断开状态白色材料105可以直接应用到磷光体材料110或LED的其他暴露表面以使LED对观察者表现出更白。与石蜡的氘化一样，可以通过氘化LED的其他有机成分（诸如成核剂或聚合物壳）来进一步改善LED以具有甚至更高的光热稳定性。
在实施例中，断开状态白色材料105可以形成为具有厚度t的层或膜。可以选择厚度t以优化相变材料的转换速度、断开状态白色材料105在发光半导体结构115中占据的物理空间、以及断开状态白色材料105的整体白度。例如，较厚的层可能更慢地加热，并且因此可能导致相变材料更慢地转换。较厚的层也可以在发光半导体结构115中占据更多的物理空间。然而，存在对可以并入到光学功能材料中的含有核壳颗粒的相变材料的体积分数的限制，并且因此，如果断开状态白色材料105形成为太薄的层，该材料在断开状态下可能不实现最佳白度。在实施例中，断开状态白色材料105的层可以具有50μm的厚度t。然而，该层可以具有厚至例如100μm或200μm的厚度t。
为了能够使用（work with）断开状态白色材料105的薄层，诸如上述50μm厚的示例层，可以使用高体积分数的包封石蜡来使该层在LED断开状态表现出尽可能白色。体积分数的上限可以通过石蜡包封囊的最大堆积来确定。如果超过此数量，该层将包含孔或变得非常粗糙。上限取决于具体样品的尺寸分布。例如，在有序阵列中，相同尺寸的球体的最密堆积将是74％，并且随机堆积将是64％。在实施例中，断开状态白色材料105中的包封石蜡的体积分数可以在5％-40％或50％的范围内。在这些范围内，可以认为20％的体积分数是容易获得的，并且50％可以被认为是非常高的并且不是对于每个样品都可能的。
当LED在其断开和接通状态之间转换时，由于PCM从固体到液体的重复相变，核-壳颗粒160的壳可能经受某些应力。已经观察到，由于光和温度暴露而导致的聚合物壳的氧化与重复的膨胀和收缩相组合可能导致壳的脆化并且可能最终在相变事件期间引起破裂。破裂的壳可能不再能够限制PCM，导致由于蒸发引起的核材料损耗。在实施例中，可以将一定量的不经历相变的材料引入具有石蜡或氘代石蜡类似物材料的核中，以减少壳上的应力，延长材料的寿命，并且改善LED可靠性。在实施例中，可以选择在光和热稳定性方面具有与光学功能材料类似的性质的材料。合适材料的示例可以包括硅树脂聚合物、聚硅氧烷、溶胶-凝胶材料和有机改性陶瓷（ormocer）。在实施例中，可以将是石蜡或氘代石蜡类似物的50％至90％比例的硅树脂引入核中，以最小化由于相变而对壳的应力，同时保持断开状态白色材料的所期望的断开状态白色性质。
还应注意，用于光学转换的PCM的量级（magnitude）可以由每个PCM域的粒度确定。对于聚合物壳中的单个石蜡域，将存在最小的光学散射。增加单个壳中石蜡的随机取向域的数量可以增加每个包封囊在断开状态下的散射能力。在包封囊中使用硅树脂聚合物作为填料可以有助于生成更多的域，并因此增加每单位量石蜡的散射能力。在断开状态下为LED创建更白的外观，这可能是期望的。
还应注意，尽管本文描述了断开状态白色材料用于覆盖波长转换层的非白色外观的优点，但断开状态白色材料105可以同样适用于除了波长转换层110之外期望使表面表现出更白的LED表面。LED的这种表面上的硅树脂或其他光学功能材料也可以保护半导体LED管芯并进一步增加光提取。具有断开状态白色材料105的白色LED可以用于许多不同类型的应用中。一个典型的示例是闪光LED，并且下面参考图2A和2B提供示例。
图2A是包括断开状态白色材料的示例闪光LED 200A的示意图。在图2A所图示的示例中，闪光LED 200A包括图1B的发光半导体结构115，其安装到包括接触部120和125的底座205。发光半导体结构115可以通过在位于发光半导体结构115上的接触部145和150与位于底座205的毗邻表面上的底座电极（在图2A中未示出）之间的电耦合安装到底座205。底座电极可以由通孔（未示出）电连接到底座205的相对表面上的接触部120和125。底座205可以经由接触部120和125安装到印刷电路板（未示出），其在实施例中可以形成用于相机的闪光模块的一部分。电路板上的金属迹线可以将接触部120和125电耦合到电源，使得当期望接通LED时可以将操作电压和电流应用到LED。
底座205可以由任何合适的材料形成，诸如陶瓷、Si或铝。如果底座材料是导电的，则可以在衬底材料之上设置绝缘材料，并且可以在绝缘材料之上形成金属电极图案。底座205可以充当机械支撑部，在位于LED芯片上的精密n和p电极与电源之间提供电接口，并提供散热。
在示例闪光LED 200A中，波长转换材料110在除了将发光半导体结构115电连接到底座205的表面之外的所有表面上完全围绕发光半导体结构115。具有光学功能材料165和核-壳颗粒160的断开状态白色材料105设置为与波长转换材料110直接接触。
图2B是包括断开状态白色材料的另一示例闪光LED 200B的示意图200B。在示例闪光LED 200B中，波长转换材料110沉积在发光半导体结构115上。具有光学功能材料165和核-壳颗粒160的断开状态白色材料105设置为与波长转换材料110直接接触。诸如框架的结构210设置为毗邻由发光半导体结构115、波长转换材料110和断开状态白色材料105形成的叠层的侧表面，并且可以围绕该叠层。整个结构210，但结构210的至少与叠层毗邻的内表面，可以由光反射材料（诸如干涉层或强散射层）形成或涂覆，以进一步最小化任何散射光的吸收。
图3是制造具有断开状态白色材料的LED的方法的流程示意图300。示例方法300包括创建发光半导体结构115（305）。例如，可以通过在生长衬底上生长诸如III族氮化物半导体结构的发光半导体结构来创建发光半导体结构。生长衬底可以是例如蓝宝石或任何其他合适的衬底，诸如SiC、Si、GaN或复合衬底。在实施例中，可以首先生长n型区130。可以在n型区130之上生长发光有源区135。可以在发光有源区135之上生长p型区140。在生长之后，可以在p型区140的表面上形成p接触部145，并且然后可以移除p接触部145的一部分、p型区140的一部分和发光有源区135的一部分以暴露n型区130的表面的至少一部分，可以与暴露的n型区130的表面的至少一部分接触而形成n接触部150。
在实施例中，诸如LED 100用于LED闪光灯的实施例中，诸如图2A或2B所图示，发光半导体结构115可以作为倒装芯片安装在底座（例如，图2A或2B中的底座205）上。与n接触部150和p接触部145毗邻的底座的表面可以包括金属电极，该金属电极可以例如经由焊球焊接或超声焊接到接触部145和150。也可以使用其他类型的结合。如果电极本身可以超声焊接在一起，则可以省略焊球。
底座电极（图2A和图2B中未示出）可以通过通孔电连接到接触部120和125（在该示例中，它们位于底座205的与底座毗邻于接触部145和150的表面相对的表面上），所以底座205可以表面安装到在印刷电路板上的金属焊盘，例如，印刷电路板可以形成用于相机的闪光模块的一部分（例如，如图2A和2B所图示的实施例中那样）。
在实施例中，可以移除生长衬底，例如以创建较低轮廓的LED，这对于用于图2A和2B中图示并参考图2A和2B描述的相机的闪光模块可能是期望的。例如，可以使用化学机械抛光（CMP）或激光剥离来移除生长衬底，其中激光加热发光半导体结构115和生长衬底之间的界面以创建推动生长衬底远离发光半导体结构115的高压气体。在实施例中，可以在将LED阵列安装在底座晶片上之后并且在LED /底座被单体化（例如，通过锯切）之前移除生长衬底。在其他实施例中，生长衬底可以保持附接到发光半导体结构，并且因此可以成为LED的一部分。在这样的实施例中，生长衬底可以是对光透明的或接近透明的。在这样的实施例中，生长发光半导体结构的生长衬底的表面可以在生长之前被图案化、粗糙化或纹理化，这可以改善从LED的光提取。附加地或替代地，生长衬底的与生长表面相对的表面（即，在倒装芯片配置中，提取大部分光的表面）可以在生长之前被图案化、粗糙化或纹理化，这可以改善从LED的光提取。
图3中图示的示例方法300还包括将波长转换材料110应用到发光半导体结构115（310）。在实施例中，波长转换材料110可以是例如喷涂沉积、旋涂或薄膜沉积（例如，通过电泳）的层或膜。可替代地，波长转换材料110可以形成为诸如陶瓷板的元件，并且固定到发光半导体结构115。
图3中图示的示例方法300还包括创建断开状态白色材料105（315）并且将其应用到波长转换材料110或如果不包括波长转换材料则将其应用到发光半导体结构115的表面（320）。这可以使用本领域已知的任何方法完成，诸如混合，然后是一应用技术。
在实施例中，将包括光学功能材料165和核-壳颗粒160的断开状态白色材料105层压到发光半导体结构115或波长转换材料110（如果包括的话）。在实施例中，它可以直接模制在发光半导体结构115和/或波长转换材料110（如果包括的话）之上。如果期望使用断开状态白色材料105作为透镜，则可以使用模具对断开状态白色材料进行成形，以创建断开状态白色的可转换透镜或微透镜。
本文使用术语透明、接近透明和更透明来描述例如断开状态白色材料105以及PCM从断开（或PCM的固态）到接通（或PCM的液态）相变的结果。在这方面，如果诸如石蜡的固体PCM材料熔化，则它变成具有100％透明度的完全透明的液体。然而，当如本文所述的包封PCM材料设置在光学功能材料（诸如硅树脂基质）中时，当PCM材料处于其完全透明状态时将存在一定程度的残余散射。这可能是由于液体石蜡的折射率不同于光学功能材料（诸如硅树脂基质）的折射率，并且也不同于含有石蜡的颗粒的壳的折射率。例如，当在450nm的激光装置上测试含有石蜡的包封囊的样品时，当石蜡熔化时，可以看到约50％的直接透射增加。除直接透射外，还存在难以量化的漫射透射。由于断开状态白色材料105在断开状态下期望非常白（例如，强烈散射），因此断开状态白色材料105的初始直接透射可以是低的，诸如2％透明或更小。
已经详细描述了实施例，本领域技术人员将理解，在给出本说明书的情况下，可以在不脱离本发明构思的精神的情况下对本文描述的实施例进行修改。因此，并不意味着本发明的范围限于所图示和描述的具体实施例。
Claims (15)
1.一种发光器件（LED），包括：
发光半导体结构，包括设置在n层和p层之间的发光有源层；
波长转换材料，具有与所述发光半导体结构毗邻的第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；和
与所述波长转换材料的所述第二表面直接接触的断开状态白色材料，所述断开状态白色材料包括设置在光学功能材料中的多个核-壳颗粒，所述核壳颗粒中的每一个包括核材料，所述核材料包括包裹在聚合物或无机壳中的相变材料。
2.根据权利要求1所述的LED，其中所述相变材料选自由石蜡和氘代石蜡类似物组成的组。
3.根据权利要求1所述的LED，其中所述断开状态白色材料包括占5％至40％之间的体积分数的所述核-壳颗粒。
4.根据权利要求1所述的LED，其中所述核材料还包括硅树脂，所述硅树脂与所述相变材料的重量比为50％至90％。
5.根据权利要求1所述的LED，其中所述聚合物或无机壳是下列中的一种：基于三聚氰胺甲醛或基于二氧化硅。
6.根据权利要求1所述的LED，其中所述壳是聚合物壳并且是氘化的。
7.根据权利要求1所述的LED，其中所述相变材料具有43℃至100℃之间的熔点。
8.根据权利要求1所述的LED，其中所述相变材料是下列中的一种：氘代二十三烷、氘代二十二烷、氘代二十六烷和氘代二十八烷。
9.根据权利要求1所述的LED，其中所述发光半导体结构是蓝色发光半导体结构。
10.根据权利要求9所述的LED，其中所述波长转换材料包括下列中的一种：黄色发射磷光体材料或绿色发射和红色发射磷光体材料。
11.根据权利要求1所述的LED，其中所述多个颗粒中的每一个具有在1μm和50μm之间的直径。
12.根据权利要求1所述的LED，其中所述光学功能材料包括硅树脂，并且所述多个核-壳颗粒分散在所述硅树脂中。
13.根据权利要求1所述的LED，其中所述光学功能材料包括耐温和耐光基质，并且所述多个核-壳颗粒嵌入所述耐温和耐光基质中。
14.根据权利要求1所述的LED，其中所述断开状态白色材料作为层或膜设置在所述波长转换材料上。
15.根据权利要求1所述的LED，其中所述光学功能材料形成透镜。
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