CN110088923A - 具有温度敏感的低折射率颗粒层的白色外观半导体发光器件 - Google Patents
具有温度敏感的低折射率颗粒层的白色外观半导体发光器件 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110088923A CN110088923A CN201780068017.2A CN201780068017A CN110088923A CN 110088923 A CN110088923 A CN 110088923A CN 201780068017 A CN201780068017 A CN 201780068017A CN 110088923 A CN110088923 A CN 110088923A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- refractive index
- temperature
- light
- led
- layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims description 101
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 44
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 75
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 25
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 22
- 239000012782 phase change material Substances 0.000 claims description 17
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 claims description 15
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 15
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 claims description 9
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 claims description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 abstract description 17
- 238000005286 illumination Methods 0.000 abstract description 4
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 abstract description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 3
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 50
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 27
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 238000013461 design Methods 0.000 description 20
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 17
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 17
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 16
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 14
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 13
- 230000008859 change Effects 0.000 description 12
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 11
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 11
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 11
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 10
- 230000004044 response Effects 0.000 description 10
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 7
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 7
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 6
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 6
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 5
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 5
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 5
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 4
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000001993 wax Substances 0.000 description 3
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 2
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 2
- 229910021485 fumed silica Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- -1 melamine compound Chemical class 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 2
- 241000208340 Araliaceae Species 0.000 description 1
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 1
- 235000005035 Panax pseudoginseng ssp. pseudoginseng Nutrition 0.000 description 1
- 235000003140 Panax quinquefolius Nutrition 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 1
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 1
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 description 1
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 description 1
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 238000001548 drop coating Methods 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 235000008434 ginseng Nutrition 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- ORUIBWPALBXDOA-UHFFFAOYSA-L magnesium fluoride Chemical compound [F-].[F-].[Mg+2] ORUIBWPALBXDOA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001635 magnesium fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 1
- 235000013372 meat Nutrition 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N octamethyltrisiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 1
- 230000032696 parturition Effects 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 238000004987 plasma desorption mass spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000011856 silicon-based particle Substances 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 210000000498 stratum granulosum Anatomy 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/10—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a light reflecting structure, e.g. semiconductor Bragg reflector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/44—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/005—Processes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/50—Wavelength conversion elements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/50—Wavelength conversion elements
- H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/50—Wavelength conversion elements
- H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
- H01L33/502—Wavelength conversion materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/50—Wavelength conversion elements
- H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
- H01L33/502—Wavelength conversion materials
- H01L33/504—Elements with two or more wavelength conversion materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/52—Encapsulations
- H01L33/56—Materials, e.g. epoxy or silicone resin
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/58—Optical field-shaping elements
- H01L33/60—Reflective elements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
- H01L2933/0091—Scattering means in or on the semiconductor body or semiconductor body package
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
Abstract
用于LED光照产品的系统。提出了在不降低白光生成效率的情况下实现白色外观LED产品所带来的问题的解决方案。对LED装置设计和制造了包括特别配方的断开状态白色外观层的器件。调节特别配方的断开状态白色外观层的成分以得到接通状态期间的高效率。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年9月1日提交的美国临时专利申请号62/382426、2016年12月13日提交的欧洲专利申请号16203756.8和2017年8月28日提交的美国专利申请号15/688611的优先权。美国临时专利申请号62/382426、欧洲专利申请号16203756.8和美国专利申请号15/688611并入于此。
技术领域
本公开涉及LED光照产品，并且更特别地涉及用于使用温度敏感的低折射率颗粒层的白色外观LED的技术。
背景技术
许多当今的照明需求是使用发光二极管（LED）来满足的。实际上，LED已经变得贯穿范围广泛的应用而无处不在。通常，使用发蓝光的LED，并且发蓝光的LED涂覆有黄色或橙色或红色磷光体，这些磷光体用于将较高能量（例如，近蓝色）光子向下转换为较低能量（例如，近红色）光子。在一些应用中，黄色和/或橙色和/或红色磷光体对于肉眼是可见的，这会损害装饰外观。在某些应用（例如，相机中的闪光灯单元、移动电话闪光灯单元、汽车前照灯等）中，磷光体被有目的地覆盖有另一层，该另一层充分地漫射入射光，使得不期望的磷光体的颜色不可见。在一些情况下，即使附加的漫射层完全覆盖磷光体，黄色/橙色/红色也“透视”。减少透视的一种方法是使漫射层更厚或更密集。在某种情况下，漫射层的厚度或密度产生足够的入射光散射，使得没有黄色或橙色磷光体的可见透视。
不幸的是，使漫射层更厚和/或更密集也降低了LED器件的工作效率。更具体地，足够漫射以减少或消除透视的较厚和/或较密集的漫射结构（例如，散射层厚度、散射颗粒密度等）的传统使用也具有漫射、散射或吸收来自工作中的LED的光的不期望的效果，从而降低了光产生的效率。
需要改进。
发明内容
根据本文公开的某些实施例，公开了白色外观半导体发光器件方法和装置。器件将特别配方的断开状态白色外观层并入到LED装置中。调节断开状态的白色外观层以得到接通状态期间的高效率。本公开提供了用于形成和使用使用温度敏感的低折射率颗粒层的白色外观LED的技术的详细描述。这些技术推进了相关技术，以通过传统方法解决技术问题。
在一个方面，包括半导体发光器件的结构包括设置在由半导体发光器件发射的光的路径中的波长转换层。该结构还包括设置在由半导体发光器件发射的光的路径中的光散射层，其中光散射层包括在第一温度下具有第一折射率的粘合材料和在第一温度下具有第二折射率的一定浓度的散射剂。在一个方面，散射剂在第一温度下的折射率低于粘合材料在相同温度下的折射率。
本文以及以下描述、附图和权利要求中描述了技术实施例的方面、目的和优点的进一步细节。
附图说明
以下描述的附图仅用于说明目的。附图不旨在限制本公开的范围。附图中所示的相同附图标记在各种实施例中指定相同部分。
图1描绘了根据一实施例的依照使用温度敏感的低折射率颗粒层的白色外观LED的设计的发光器件结构。
图2是颗粒浓度与效率的关系的曲线图，其示出了随着颗粒浓度增加发光效率降低。
图3A是根据一实施例的白色外观调节图，其示出了作为折射率失配的函数的增加的散射。
图3B是根据一实施例的白色外观调节图，其示出了作为颗粒浓度的函数的反射率。
图4是根据一实施例的效率折衷调节图，其示出了作为白色外观的函数的降低的效率。
图5是根据一实施例的材料选择图，其示出了在工作温度范围内展现出透明度的材料的选择。
图6A是示出根据一实施例的用于设计使用温度敏感的低折射率颗粒层的白色外观LED的低折射率颗粒选择技术的流程图。
图6B是示出根据一实施例的用于设计使用温度敏感的低折射率颗粒层的白色外观LED的相变材料选择技术的流程图。
图7是描绘根据一实施例的在相机照片闪光灯应用中使用LED的转变图，该应用通过使用温度敏感的低折射率颗粒层具有从白色外观LED到透明LED的功率循环转变。
图8A是示出根据一些实施例的当使用具有温度敏感的低折射率颗粒层的白色外观LED时的LED装置构造技术的流程图。
图8B是示出根据一些实施例的当使用具有温度敏感的低折射率颗粒层的白色外观LED时的半导体发光器件构造技术的流程图。
图9A描绘了根据一实施例的具有由硅树脂混合物中的气相二氧化硅（fumedsilica）颗粒形成的白色外观层的半导体发光器件的性能测量。
图9B描绘了根据一实施例的具有由硅树脂混合物中的相变珠粒形成的白色外观层的半导体发光器件的性能测量。
图9C描绘了根据一实施例的具有由硅树脂混合物中的多孔二氧化硅珠粒形成的白色外观层的半导体发光器件的性能测量。
图10A和图10B描绘了根据一些实施例的依照使用温度敏感的低折射率颗粒层的白色外观LED的设计的发光器件结构。
图11A、图11B和图11C描绘了适合在本公开的实施例的各种配置中使用和/或在本文描述的环境中使用的照明器。
具体实施方式
本公开的一些实施例解决了在不降低白光生成效率的情况下实现白色外观LED产品的问题。一些实施例指向用于将特别配方的断开状态白色外观层添加到LED装置的方法，调节该LED装置以得到接通状态期间的高效率。本文的附图和讨论呈现了用于制造和使用使用温度敏感的低折射率颗粒层的白色外观LED的示例结构、器件、系统和方法。
概述
本文公开了用于形成发光器件的技术，该发光器件在室温下具有白色外观，但不遭受在使用传统技术时观察到的严重效率损失。某些材料组合用于形成漫射或散射层。基于材料的折射率来选择材料。更具体地，基于材料的折射率在一定温度范围内如何变化来选择材料。
通过在从LED的有源区发射的光的路径中设置波长转换层来形成发白光的LED器件（参见图1）。形成覆盖波长转换层的附加层，以便消除透视。某些材料组合可以用在附加层中，因此由于所选材料的散射效应，它在断开状态下表现为白色或接近白色。这样的层可能需要是相对厚的和/或相对密集的，以便消除透视并对于观察者（例如，在室温下对于肉眼）表现为白色。虽然为此附加层增加更大的厚度导致减少透视的期望效果，但是为此层增加更大的厚度也降低LED的光输出和整体效率，这是不期望的效果。在一些情况下，附加层可以是相对薄的并且仍然通过加载具有相对较高浓度的散射颗粒的载体来避免透视。当使用相对薄的层时，随着颗粒浓度增加，LED应用设计必须考虑对光输出效率的一阶效应（参见图2）。当考虑到期望白色外观时，关于此一阶效应而设计LED变得更加复杂。当考虑到LED装置的主观白色外观与其LED效率是反相关时，出现设计折衷，因此呈现了在设计工作温度下具有高效率的白色外观半导体发光器件中所涉及的若干折衷之一。
调节散射与透明度的关系
当光移动通过具有不同折射率的两种或更多种材料时，光被散射。如果两种或更多种材料具有匹配或基本匹配的折射率，则光以更少的散射穿过两种材料。折射率的较大差异产生较大的散射（例如，产生更白的外观）。折射率的较小差异产生较小的散射（更多透明度）。更具体地，两种材料的折射率之间的差异越大，散射效果越大。因此，在许多情况下，进行相对高折射率的颗粒和相对低折射率的硅树脂载体的简单选择，仅仅因为散射效应比选择低折射率颗粒并将其载入相同的硅树脂载体的情况更高（例如，有助于更令人信服的白色外观）（参见图3A）。此外，由于物体为“白色”的人类脑眼确定至少部分地与物体的反射率相关，因此通常进行上述高折射率颗粒的简单选择，仅仅因为反射率高于选择低折射率颗粒的情况（参见图3B）。可以调节上述在可接受或期望的散射效果（例如，断开状态白色外观）与效率目标之间的折衷（参见图4）。
令人惊讶的是，一些实施例使用相对较低折射率的颗粒形成，即使使用较低折射率的颗粒将需要载体中相对较高浓度的颗粒以实现与使用较高折射率的颗粒将实现的相同程度的散射。
折射率随温度变化而变化的现象
一些材料在相对窄的温度变化内（例如，在0℃和250℃之间）它们的折射率展现出大的变化。相反，一些材料在相同温度范围内它们的折射率仅展现出小的变化。在LED应用的情况下，感兴趣的温度范围是从约20℃（接近室温）到约250℃（LED工作温度）。考虑在该温度范围内仅略微变化的第一材料和在该相同温度范围内变化很大的第二材料。如果组合两种材料，那么相应折射率的差异将在该温度范围内变化很大。进一步考虑两种材料的选择，使得在相对低的温度（例如室温）下，折射率差别很大，并且在相对较高的温度（例如，工作温度）下，折射率差别很小。在这样的配置中，组合的材料在室温下表现为白色（由于散射）并且在工作温度下表现为透明。
观察结果
许多材料的折射率在一定温度范围内变化。一些材料在一定温度范围内它们的折射率展现出相对大的变化（例如，基体随着更高的温度膨胀的材料），而一些材料在一定温度范围内它们的折射率展现出相对小的变化。特别感兴趣的是下列观察结果：随着温度升高，许多硅树脂它们的折射率展现出大的降低。进一步的观察结果是，存在许多低折射率颗粒，在感兴趣的温度范围内它们的折射率不展现出显著变化。图5通过示出在整个LED工作温度范围内的透明范围（例如，在硅树脂和低折射率颗粒之间存在小的或零折射率差异的情况下）组合了上述观察结果。图5的进一步检查导致下列观察结果：在室温下，硅树脂和低折射率颗粒之间的折射率存在相对大的差异，因此当入射光从颗粒加载的硅树脂反射时导致散射，诸如在室温下的断开状态中。
存在许多硅树脂和许多低折射率颗粒。图6A呈现了选择技术，其考虑了颗粒和硅树脂载体的许多选择和组合。可以考虑成对材料（例如，硅树脂和散射颗粒）以适用于具有先验已知的工作温度和在断开状态下对于白色外观颜色的相应要求的特定LED应用（参见图6A）。
在前述讨论中，指数匹配的效果在实现工作温度下的透明度方面占主导地位。有效选择材料以便在工作温度下实现颗粒的折射率匹配仅仅是在工作温度下实现透明度和在较低温度下实现反射的一种技术。在工作温度下实现透明度和较低温度下实现反射的另一技术是使用相变材料，当相变材料经历从固体到液体以及返回的相变时，它们的折射率展现出变化。可以执行相变材料的选择（参见图6B）。更具体地，可以考虑成对材料（例如，硅树脂和相变材料）以适用于具有先验已知工作温度和在断开状态下对于白色外观颜色的相应要求的特定LED应用。基于一组给定的设计要求以及在预期的LED应用的寿命和工作条件下实现那些设计要求的关键性来选择材料对。
这里参考附图描述了各种实施例。应当注意，附图不一定按比例绘制，并且贯穿附图有时用相同的附图标记表示相似结构或功能的元件。还应注意的是，附图仅旨在便于对所公开实施例的描述-它们不表示对所有可能实施例的穷尽处理，并且它们不旨在对于权利要求的范围进行任何限制。另外，所示实施例不需要描绘在任何特定环境中使用的所有方面或优点。结合特定实施例描述的方面或优点不一定限于该实施例，并且即使未如此示出也可以在任何其他实施例中实践。贯穿本说明书对“一些实施例”或“其他实施例”的引用是指结合实施例描述的如包括在至少一个实施例中的特定特征、结构、材料或特性。因此，贯穿本说明书在各个地方出现的短语“在一些实施例中”或“在其他实施例中”不一定是指相同的一个或多个实施例。
定义
下面定义本说明书中使用的一些术语以便于参考。所呈现的术语及其各自的定义不严格限于这些定义-术语可以通过在本公开内容中的该术语的使用而被进一步定义。术语“示例性”在本文中用于意指用作示例、实例或说明。本文描述为“示例性”的任何方面或设计不一定被解释为比其他方面或设计更优选或更具优势。相反，词语“示例性”的使用旨在以具体方式呈现概念。如在本申请和所附权利要求中所使用的，术语“或”旨在意指包含性的“或”而非排他性的“或”。也就是说，除非另有说明，或从上下文中明确，“X采用A或B”旨在意指自然的包含性排列中的任一个。也就是说，如果X采用A、X采用B、或者X采用A和B二者，则在前述实例中的任一个下都满足“X采用A或B”。如本文所用，A或B中的至少一个意指A中的至少一个、或B中的至少一个，或A和B二者中的至少一个。换句话说，此短语是分离的。如在本申请和所附权利要求中使用的冠词“一”和“一个”一般应理解为意指“一个或多个”，除非另有说明或从上下文中明确指向单数形式。
现在详细参考某些实施例。所公开的实施例不旨在是权利要求的限制。
示例实施例的描述
图1描绘了根据使用温度敏感的低折射率颗粒层的白色外观LED的设计的发光器件结构100。作为选项，发光器件结构100或其任何方面的一个或多个变型可以在本文描述的实施例的任何环境和/或任何上下文中实现。
发光器件结构包括半导体发光器件120，半导体发光器件120通过在n型半导体材料层104的顶上设置p型半导体材料层106以在其间形成有源区105而形成。有源区可以包括掺杂材料（例如，外延生长的有源区层）。当在p型半导体材料和n型半导体材料之间施加电势时生成光。在许多情况下，生成的光基本上是单色的（例如，红色、蓝色、紫色）。在一些LED应用（例如，光照产品）中，期望光发射的更宽光谱（例如，白光）。因此，一些LED设计在由半导体发光器件发射的光的路径中设置波长转换层118。使用一系列已知的下转换技术（例如，使用磷光体、量子点等）中的任何一种或多种，对从LED的有源区发射的单色光进行下转换。使用这种下转换技术（例如，使用磷光体）的一个效果是可以通过肉眼检测波长转换层118的颜色。在一些应用中，透视颜色的可见性是非常不期望的。因此，诸如对应于发光器件结构100的设计的设计包括白色层102，以便减少或消除透视。
可以使用各种技术（其中一些在本文中讨论）来配置和形成白色层。例如，可以使用诸如硅树脂的粘合剂中的光散射和/或反射颗粒来复合白色层以形成光散射层，其进而设置在由半导体发光器件120发射的光的路径中。如下所讨论的，光散射层可以包括分散在整个粘合材料中的散射剂。当入射光116照射到光散射层时，入射光中的一些作为白色外观的光114被反射回来。在一些情况下，入射光穿过光散射层，在照射到波长层的材料时被下转换，并且然后下转换的光中的一些被反射回到观察者，产生彩色的透视光115。
热和光两者均由半导体发光器件产生
包括半导体发光器件120的上述结构可以生长在基板108上，并且进而基板可以固定到热导体110上，该热导体110用于分散在LED工作期间生成的热中的至少一些。热导体对于从LED发出的光可能是不透明的，因此导致在工作期间从半导体发光器件120的顶部发出大量的光和热。通过LED的工作生成的光子穿过波长转换层。一部分光子，无论是否被下转换，都会逸出透明硅圆顶112之外以产生光。然而，通过LED的工作生成的光子的一部分不穿过有源区周围的结构，而是被捕获在周围结构的成分的基质中，导致热而不是光。当在结构中生成热时，尽管存在热导体110，温度也升高。因此，在LED的工作期间，波长转换层以及白色层的温度升高。当LED处于断开状态时，温度返回到环境温度（例如，室温）。
如前所述，减少透视的一种方法是使漫射层更厚或更密集。在某种情况下，漫射层的厚度或密度产生足够的入射光散射，使得没有对磷光体的实体的颜色的可见透视。随着漫射层（例如，所示白色层102）的厚度或密度增加，光产生效率降低。因此，在接通状态下半导体发光器件的光产生效率与用于在断开状态下产生白色外观的漫射层的厚度或密度之间存在折衷。
图2是颗粒浓度与效率的关系的曲线图200，其示出随着颗粒浓度增加发光效率降低。曲线的形状示出为描绘随着颗粒浓度增加，LED效率降低。仅考虑两个相互关联的变量，即颗粒浓度和所得到的LED效率，在半导体发光器件的光产生效率和用于在断开状态下产生白色外观的漫射层的密度或厚度之间存在折衷。幸运的是，改变漫射层的颗粒密度或厚度只是促进LED器件白色外观的许多技术之一。可用于调节LED器件的白色外观的其他技术包括通过使两种组成材料的折射率不匹配来增加入射光的散射，并通过增加的颗粒加载来增加反射率，其效果中的一些分别在下面的图3A和图3B中呈现。
图3A是白色外观调节图3A00，其示出了作为折射率失配的函数的增加的散射。作为选项，白色外观调节图3A00或其任何方面的一个或多个变型可以在本文描述的实施例的任何环境和/或任何上下文中实现。
图3A中所示的实施例仅是用于说明当混合具有不同折射率的两种组成材料时对散射效果的影响的一个示例。如在曲线302所描绘的情况中给出的，将高折射率材料（例如，以颗粒的形式）加载到硅树脂载体中。如在如由曲线304所描绘的另一情况中给出的，将低折射率材料（例如，以颗粒的形式）加载到硅树脂载体中。其他变量保持相等，与加载到硅树脂中的较低折射率颗粒相比，加载到相同硅树脂中的较高折射率颗粒将导致更高的散射效果。除了增加散射以实现白色外观之外，还可以调节反射率以便促进实现白色外观。如下面进一步讨论的，对这种现象的简单观察导致设计者在形成白色层时选择将较高折射率的颗粒加载到硅树脂中。
图3B是白色外观调节图3B00，其示出了作为颗粒浓度的函数的反射率。如图所示，对于特定的期望的反射率，与选择较低折射率的颗粒相比，可以使用较高折射率的颗粒来选择较低的颗粒浓度（例如，可能导致更有效的光产生）。更具体地，对于特定的期望的反射率309，与沿着曲线308的交叉点312处的选择（其涉及使用较低折射率颗粒来实现相同的反射率）相比，可以使用较高折射率颗粒来选择沿曲线306的在交叉点310处的较低的颗粒浓度。
如下文进一步讨论的，对这种现象的简单观察导致设计者在形成白色层时选择将较高折射率颗粒加载到硅树脂中。
图4是效率折衷调节图400，其示出了作为白色外观的函数的降低的效率。使用任何或所有前述技术来实现LED器件的白色外观，设计者可以构造折衷调节图400，以便促进理解在白色外观和效率之间进行的折衷。在所示的示例中，将高折射率颗粒加载到硅树脂中至足以产生令人信服的白色外观的浓度（参见白色外观阈值404）。然后降低浓度直至调节到可接受的效率损失，该调节可以取决于预期的LED应用。调节区406可以随着若干相互关联的变量（诸如材料的选择、所选材料的相对部分和/或浓度、温度范围等）而变化。
严格地作为示例，一些断开状态的白色外观LED（例如，用于相片闪光灯应用）基于硅树脂基质中的TiO2颗粒。折射率差异与颗粒尺寸分布相组合导致有效散射，至少以便实现上述白色外观（参见白色外观阈值404）。如所测量的，这种配置中的光输出的损失是大约10％（例如，10％的效率损失），然而在断开状态时，磷光体颜色不是完全隐藏的。
许多上述高折射率颗粒的简单选择中的任何或全部，诸如选择高折射率颗粒以实现折射率的较大差异（例如，以改善散射），和/或选择高折射率颗粒以便仅依赖于低浓度的颗粒（例如，以改善效率），不能观察和/或解释（1）在一定温度范围内折射率差异的变化，和（2）在一定温度范围内颗粒的加载密度（例如，浓度）的变化。
在一定温度范围内材料行为的变化
如果代替使用高折射率颗粒（例如，TiO2颗粒），则使用较低折射率的颗粒（例如，低于它们嵌入的硅树脂的折射率），并且因此可以利用硅树脂的折射率随温度的变化来调节散射。在硅树脂中使用较低折射率的颗粒并从中调节导致在断开状态下更令人信服的白色印象和/或在接通状态下光损失的减少之间的折衷，但在工作温度下，较低折射率颗粒和硅树脂基本上是折射率匹配的，导致接近透明，并且从而导致几乎没有效率损失。在本申请中除了对较低折射率材料的反直觉选择之外，还可能使用嵌入硅树脂中的相变材料（例如珠粒）。使用这种珠粒，可以有益地使用在环境温度和工作温度之间的温度下发生的固-液相转变。当经过固-液相转变时，珠粒经历其折射率的变化，从而从展现出相对高的散射（例如，在低于相变材料的熔点的温度下）变为接近透明的状态（例如，在高于相变材料熔点的温度下）。
可以在材料选择图上绘制关于在一定温度范围内硅树脂的折射率变化和关于在一定温度范围内相变珠粒的折射率变化的上面的观察结果。
图5是材料选择图500，其示出了在工作温度范围内展现出透明度的材料的选择。作为选项，材料选择图500或其任何方面的一个或多个变型可以在本文描述的实施例的任何环境和/或任何上下文中实现。
图5中所示的实施例仅是一个示例。如图所示，硅树脂的折射率随温度强烈变化（例如，参见硅树脂响应502）。硅树脂在一定温度范围内的折射率相对大的变化与其在该相同温度范围内的高膨胀系数密切相关。当LED处于工作模式（例如，处于接通状态）时，设置在磷光体顶部的白色层102的温度将增加。如上所述，硅树脂基质的折射率随温度而强烈下降（该效果示出为硅树脂响应502），而嵌入颗粒的折射率将几乎不作为温度的函数而变化（该效果示出为低折射率颗粒响应504）。因此，当具有硅树脂响应502的硅树脂被选择并且被加载有展现出低折射率颗粒响应504的颗粒时，折射率将在工作温度范围510内变得匹配，导致至少在工作温度处于或接近透明范围508的时间期间光输出增加。
相反地，并且如图所示，随着温度从低室温升高到高工作温度，高折射率颗粒与硅树脂的组合在其折射率方面具有大且不断增加的差异。朝向折射率越来越高的差异的趋势导致来自硅树脂中高折射率颗粒的组合的越来越高的散射，这进而导致较低的LED效率。这种趋势通过在高折射率颗粒响应506和硅树脂响应502之间的变宽的间隙来示出。
材料选择图500可以用于半导体发光器件的设计中。具体地，给定设置在由半导体发光器件发射的光的路径中的彩色（例如，红色、黄色或橙色）波长转换层，然后可以根据材料选择图500设计诸如白色层102的光散射层，即，白色层可以设置在由半导体发光器件发射的光的路径中。来自周围环境的入射光被光散射层反射，产生期望的令人信服的白色的断开状态外观。
参考标记为硅树脂响应502的曲线，设计光散射层使得粘合材料（例如，硅树脂）被选择为在室温下具有相对低的折射率并且在工作温度下具有甚至更低的折射率。此外，所示的由低折射率颗粒响应曲线描绘的散射剂在相同的室温下具有低折射率并且在工作温度下具有甚至更低的折射率。具有所选成分的这种结构在约0℃至约45℃的环境温度范围内是白色外观的。此外，当在约100℃至约250℃的温度范围内工作时，具有所选成分的这种结构基本上是透明的。在某些设计中，相变材料以经调节的浓度设置在粘合材料（例如，硅树脂）内，使得粘合材料内的相变材料和相应浓度被选择，以便在室温下具有相对低的折射率并且在工作温度下具有甚至更低的折射率。
以下呈现了硅树脂中低折射率颗粒的选择和调节技术以及硅树脂中相变材料的选择和调节技术。
图6A是示出用于设计使用温度敏感的低折射率颗粒层的白色外观LED的低折射率颗粒选择技术6A00的流程图。作为选项，低折射率颗粒选择技术6A00或其任何方面的一个或多个变型可以在本文描述的实施例的任何环境中和/或在任何上下文中实现。
图6A中所示的实施例仅是用于说明低折射率颗粒调节回路622的一个示例。该流程在接收到一些要求（例如，LED应用要求）时开始，这些要求包括环境温度范围以及工作温度。工作温度可以源自在LED的有源区处或附近进行的温度测量。根据给定的温度，计算环境温度和工作温度之间的温度变化（步骤608）。选择具有硅树脂的折射率变化的高梯度的硅树脂（步骤610），可能使用数据表和/或硅树脂数据库618或其任何组合（例如，https://refractiveindex.info/或诸如来自信越化学（Shin-Etsu Chemical）或道康宁（DowCorning）的供应商数据）。接下来，如图所示，选择低折射率颗粒（步骤612），也可能使用数据表和/或颗粒数据库620或其任何组合。使用来自测试或来自所提供的规格数据的经验数据，进行确定（判定614）在工作温度下折射率是否足够的匹配。如果是，则采用判定614的“是”分支，并且进行确定（判定616）关于在室温下散射是否足够以便赋予期望程度的白色。如果是，则采用判定616的“是”分支，并且所示选择技术6A00结束。
如果采用判定614的“否”分支或判定616的“否”分支，则可以通过重新选择不同的颗粒（参见判定606的“是”分支）和/或通过重新选择不同的硅树脂（参见判定604的“是”分支），或通过两者而着手处理（approach）调节。在一些情况下，可以采用判定604的“否”分支，则这可能使设计者放松给定的要求（步骤602）并且再次进入低折射率颗粒调节回路。
在许多可用的数据库中可以找到许多合适的低折射率颗粒。严格地作为示例，可以使用合适的低折射率无机材料，诸如氟化镁（n = 1.37）和多孔二氧化硅颗粒。这种无机材料在高曝光量下或在诸如焊料回流步骤的制造工艺期间不是非常易受随时间变得光学吸收的影响，并且因此做出好的典范。
在许多可用的数据库中可以找到许多合适的硅树脂。硅树脂的折射率沿着3.5-4*10-4 K-1的梯度变化，而许多无机材料（诸如SiO2）的折射率仅沿0.12*10-4 K-1的梯度变化。
数字示例1
磷光体温度可以从室温升高到120℃或更高，并且因此在工作期间可以预期硅树脂的折射率降低0.04。因此，如果颗粒的折射率被选择为比硅树脂基质的折射率低0.04，则100℃的增加将导致折射率的匹配，并且因此导致层的透明度。与高折射率填料相比，在断开状态下减少的散射可以通过选择在断开状态下展现出相对较大的材料折射率差异的材料组合来补偿（例如，通过使用展现出更陡峭梯度的颗粒），和/或通过选择加载到载体中的较高体积分数的颗粒来补偿。
图6B是示出用于设计使用温度敏感的低折射率颗粒层的白色外观LED的相变材料选择技术6B00的流程图。作为选项，相变材料选择技术6B00或其任何方面的一个或多个变型可以在本文描述的实施例的任何环境中和/或在任何上下文中实现。
图6B中所示的实施例仅是用于说明相变珠粒调节回路630的一个示例。该流程在接收到一些要求（例如，LED应用要求）时开始，这些要求包括环境温度范围以及工作温度。工作温度可以源自在LED的有源区处或附近进行的温度测量。根据给定的温度，计算环境温度和工作温度之间的温度变化（步骤608）。选择相变珠粒（步骤626），可能使用数据表和/或珠粒数据库629或其任何组合。选择可能包括目标浓度。接下来，选择具有硅树脂的折射率变化的高梯度的硅树脂（步骤610），可能使用数据表和/或硅树脂数据库618或其任何组合。使用来自测试或来自所提供的规格数据的经验数据，进行确定（判定614）在工作温度下折射率是否是足够的匹配。如果是，则采用判定614的“是”分支，并且进行确定（判定616）关于在室温下散射是否足够以便赋予所期望程度的白色外观。
如果采用判定614的“否”分支或判定616的“否”分支，则可以通过重新选择不同的硅树脂（判定604）和/或通过重新选择不同的珠粒（判定624），或通过两者而着手处理调节。在一些情况下，可以采用判定624的“否”分支，则这可能使设计者放松给定的要求（步骤602）并再次进入低折射率颗粒调节回路。
数字示例2
相变材料通常包含由聚合物壳包封的蜡以形成珠粒。在其固态物质中，蜡展现出晶体结构并因此展现出散射。然而，而在其液相中，蜡是透明的。石蜡在液态下具有1.47-1.48的折射率。为了实现与嵌入珠粒的硅树脂基质的折射率匹配，必须在此范围内选择硅树脂（在步骤626）。胶囊壳可以由聚合物组成，并且通常使用三聚氰胺化合物，该化合物具有良好的高温稳定性特性。其他聚合物（如硅树脂）或无机材料（如二氧化硅）可以是适用的。
为了用示例说明原理，将具有43℃的熔点的称为“MCPM43D”（MicrotekLaboratories, Inc.）的相变材料嵌入高折射率硅树脂中并滴涂（drop-cast）在玻璃载片上。固化后，在宽温度范围内观察到散射的变化（例如，通过将样品安装在加热台上）。将样品暴露于激光（在约450nm），并使用放置于样品后3cm处的开口直径为1cm的积分球检测透射光。如所测量的，在温度超过相变材料的熔化温度之后，透射光显著增加。如所测量的，透射光随着温度的进一步增加而继续增加，至少由于随着高折射率硅树脂的基质膨胀的硅树脂折射率降低。
低折射率颗粒调节回路622或相变珠粒调节回路630或两者都可以用作用于各种LED应用的材料选择技术，可能涉及跨宽范围的标称工作温度（例如，100℃至> 250℃）。
图7是描绘在相机照片闪光灯应用中使用LED的转变图700，该应用通过使用温度敏感的低折射率颗粒层具有从白色外观LED到透明LED的功率循环转变。
如图所示，相机702容纳闪光灯单元，闪光灯单元进而在室温断开状态704白模式下容纳白色外观LED装置。在工作中（例如，在闪光灯循环期间），相机将功率传送到闪光灯单元，其然后将闪光灯单元功率循环到接通状态705透明模式。
作为选项，相机照片闪光灯应用或其任何方面的一个或多个变型可以在本文描述的实施例的任何环境和/或任何上下文中实现。断开状态白色特征是用于相片闪光灯单元的美学特征。这种展现出接通状态透明度的断开状态白色层可以形成并设置在如图1中描绘的彩色磷光体附近。当LED被切断时，白色层102隐藏磷光体颜色。这种设计具有用来供其他LED应用（诸如用于汽车前灯、其他汽车照明、以及多种灯丝灯或任何光照产品，其中在没有白色层的情况下，不期望的磷光体沉积物的着色可以被用肉眼看到）中使用的附加的潜在适用性。用于相机照片闪光灯应用和/或其他LED应用的LED可以使用任何已知的装置构造技术来构造，这些装置构造技术中的一些在下面的图中示出和讨论。
图8A是示出当使用具有温度敏感的低折射率颗粒层的白色外观LED时的LED装置构造技术8A00的流程图。作为选项，LED装置构造技术8A00或其任何方面的一个或多个变型可以在本文描述的实施例的任何环境和/或任何上下文中实现。
如图所示，提供半导体发光器件（步骤802）。波长转换材料（磷光体、染料、量子点等）设置在半导体发光器件的有源区附近（步骤804）。基于半导体发光器件的特定用途或应用，和/或基于半导体发光器件的预期用途，选择一种或多种低折射率颗粒或珠粒，可能根据前述图6A和图6B的流程（步骤805）。将所选择的一种或多种低折射率颗粒或珠粒与载体材料混合（步骤806）以形成浆料，然后将其沉积在波长转换材料之上（步骤808）。在浆料固化或其他硬化之后，步骤808的沉积物形成散射层，诸如发光器件结构100的白色层102。在一些实施例中，透镜（诸如发光器件结构100的透明硅树脂圆顶112）放置在从有源区发出的光子的光路中（步骤810）。
图8B是示出当使用具有温度敏感的低折射率颗粒层的白色外观LED时半导体发光器件构造技术8B00的流程图。作为选项，半导体发光器件构造技术8B00或其任何方面的一个或多个变型可以在本文描述的实施例的任何环境和/或任何上下文中实现。
所示流程在步骤820开始，以提供半导体发光器件。在许多情况下，LED应用期望白光或至少多色光。因此，步骤830用于将波长转换材料沉积在由半导体发光器件发射的光的路径中。在许多情况下，LED应用期望断开状态的白色外观。因此，包括组840的步骤的执行用于提供可以设置在上述波长转换材料沉积物之上的散射层。更具体地，载体的选择（步骤850）和散射剂的选择（步骤860）可以并列地执行或一前一后地执行，使得由组840中选择的材料形成的散射层可以覆盖（例如，至少部分地）所沉积的波长转换材料（步骤870）。
图9A描绘了具有由硅树脂混合物中的气相二氧化硅（例如，Cab-O-Sil® M5,Cabot Corporation）颗粒形成的白色外观层的半导体发光器件的性能测量9A00。作为选项，性能测量9A00或其任何方面的一个或多个变型可以在本文描述的实施例的任何环境和/或任何上下文中实现。
在用于收集性能测量值的经验设置期间，使用若干材料（包括二氧化硅颗粒）来制备示例白色层。这种二氧化硅颗粒作为以微米级颗粒的球形二氧化硅并且具有高的内部孔隙率而是商业可获得的。将该材料嵌入在高折射率硅树脂（例如，OE-7662，道康宁）中。将层沉积在玻璃载片上并在150℃下固化2小时。在将样品安装在加热台上的设置上测试在一定温度范围内的散射变化。将样品暴露于激光（450nm），并使用放置于样品后3cm处的开口直径为1cm的积分球来检测透射光。作为温度的函数而记录的数据在图9A中给出。对于Cab-O-Sil®，发现在室温和250°C之间透射率增加到约2.5倍。此外，每次渐进的温度升高或温度降低与透射强度的直接相关变化相匹配（如图所示），从而展示了本文公开的技术的工作原理。
当使用相变珠粒时，在前述图9A中展示的工作原理也可以被展示。
图9B描绘了具有由硅树脂混合物中的相变珠粒形成的白色外观层的半导体发光器件的性能测量9B00。作为选项，性能测量9B00或其任何方面的一个或多个变型可以在本文描述的实施例的任何环境和/或任何上下文中实现。
图9B的曲线示出了在不同温度下测量的透射蓝光的变化。如图所示，作为积分强度而测量的光透射作为升高的温度的函数而增加，至少在约50℃至约110℃的范围内。更特别地，在室温到约50℃之间，发生积分强度的显著增加，该增加可以归因于相变。在甚至更高的温度（例如，高于约110℃）下，光透射更进一步增加，主要是由于在升高的温度下硅树脂载体的折射率作为基质膨胀的函数而降低。该过程是可逆的，并且样品装置是耐高温的。具体地，即使在加热至250℃之后，样品在冷却回室温后返回到先前测量的散射水平。
上述二氧化硅颗粒和上述相变珠粒仅仅是示例。某些其他材料对温度变化执行更大的响应，并且某些其他材料在一个LED应用或另一个LED应用中相对更有效或相对不那么有效。
图9C描绘了具有由硅树脂混合物中的Trisoperl®, Sigma-Aldrich颗粒形成的白色外观层的半导体发光器件的性能测量9C00。作为选项，性能测量9C00或其任何方面的一个或多个变型可以在本文描述的实施例的任何环境和/或任何上下文中实现。
此样品白色外观层的断开状态令人信服地为白色。如通过积分强度测量的，当从室温加热至250℃时，透射率增加到30倍。对于其他LED应用，特别是工作温度低于250℃的LED应用，迄今公开的技术促进将硅树脂的折射率调节到较低值（例如，以优化在其他工作温度下的透射）。
严格地作为附加示例，可以从数据表或从数据库或从选择表中选择硅树脂和散射颗粒的组合，该选择表的示例在下面的表1中呈现。
表1：样品组合
| 硅树脂标识 | 硅树脂折射率 | 散射颗粒标识 | 颗粒折射率 |
| OE7662（苯基硅树脂，道康宁） | 1.55 | TiO2颗粒（例如DuPont<sup>TM</sup> Ti-pure®R101） | ~2.4 |
| OE6370（PDMS基硅树脂，道康宁） | 1.42 | SiO2颗粒（例如Davisil ® 二氧化硅凝胶） | ~1.3 |
本公开的附加实施例
附加实际应用示例
图10A描绘了根据使用温度敏感的低折射率颗粒层的白色外观LED的设计的发光器件结构1000。在此实施例中，白色层仅覆盖波长转换层的顶部部分。波长转换层的侧面邻接反射结构（例如，第一反射结构10021和第二反射结构10022）。此实施例仅是一个附加实施例，其涉及设置在波长转换材料附近的白色层以便减弱或消除来自波长转换材料的透视颜色。严格地作为一个这样的示例，波长转换材料可以沉积到有源区的侧面。白色层可以形成为任何形状、和/或可以填充任何腔、和/或可以与任何其他LED结构集成，可能包括通过胶合或以其他方式将硬化的白色层物理固定到波长转换铺瓦来集成。
图10B描绘了发光器件结构1000的变型。此实施例包括小浓度的黑色光吸收颗粒1004，该颗粒用于在接通状态期间加热温度敏感的低折射率颗粒层。由在磷光体层中转换成热的光子生成的热用于将热传导到散射层（诸如温度敏感的低折射率颗粒层）中。如图所示，通过在温度敏感的低折射率颗粒层中包括光吸收颗粒1004，可以改善温度敏感的低折射率颗粒层的加热速率。某些应用在相对短的时间段内在接通状态（例如，在较高温度下）工作，因此温度敏感的低折射率颗粒层需要相对快速地转换成其透明状态。作为具体示例，相片闪光灯应用具有仅约200ms的光脉冲持续时间，在该光脉冲时间期间，白色层102加热到使温度敏感的低折射率颗粒层转变为其透明接通状态的温度。
采用本公开的实施例的附加系统
附加示例
图11A呈现筒灯装置的侧视图。如图所示，筒灯装置1102包括支撑发光器件阵列1106的刚性或半刚性壳体1104。发光器件阵列可以被组织成任何布置，例如并如图所示，组织成设置在印刷线路板模块1108的边界内的线性阵列。一些筒灯可以包括发光器件阵列中的更多（或更少）筒灯发射器1110的实例。
图11B呈现管发光二极管（TLED）装置的侧视图。如图所示，TLED 1122包括被组织以便装配于由TLED管边界1124形成的TLED腔内的TLED发射器1120的实例的线性阵列。刚性或半刚性壳体1126支撑刚性或柔性基板1128，基板1128支撑发光器件阵列1106。刚性或柔性基板1128可以包括印刷线路结构（例如，迹线、通孔、连接器等）或设置在刚性或柔性基板的一侧或两侧上的其他导电结构。
图l1C呈现了暗灯槽装置的正视图。如图所示，暗灯槽装置1142包括支撑发光器件阵列的刚性或半刚性形状的壳体1146。发光器件阵列可以组织成任何布置，例如并如图所示，组织成设置在成形壳体的边界内的印刷线路板模块1108上的布置中。一些暗槽灯可以包括更多（或更少）的发光器件的实例，这些发光器件被安置（populate）于印刷线路板模块上。
已经描述的是通过向LED装置添加特别配方的断开状态白色外观层来实现美学上令人愉悦的LED应用的方法。调节白色外观层以得到接通状态期间的高效率。
已经详细描述了本发明，本领域技术人员将理解，在给出本公开的情况下，可以在不脱离本文描述的发明构思的精神的情况下对本发明进行修改。因此，并不意图将本发明的范围限于所图示出和描述的具体实施例。
Claims (15)
1.一种结构，包括：
半导体发光器件；
波长转换层，其设置在由所述半导体发光器件发射的光的路径中；和
光散射层，其设置在由所述半导体发光器件发射的光的所述路径中，
其中所述光散射层包括在第一温度下具有第一折射率的粘合材料和在所述第一温度下具有第二折射率的一定浓度的散射剂，所述第二折射率低于所述第一折射率。
2.根据权利要求1所述的结构，其中所述第一温度在约0摄氏度至约45摄氏度的第一范围内。
3.根据权利要求1所述的结构，其中所述粘合材料在第二温度下具有第三折射率，所述第三折射率低于所述第一折射率。
4.根据权利要求3所述的结构，其中所述第二温度在约100摄氏度至约250摄氏度的第二范围内。
5.根据权利要求3所述的结构，其中所述散射剂中的至少一些在所述第二温度下具有第四折射率，所述第四折射率低于所述第二折射率。
6.根据权利要求1所述的结构，其中所述光散射层包括一定浓度的相变材料，所述相变材料在所述第一温度下展现出第五折射率，所述第五折射率高于在所述第二温度下的第六折射率。
7.根据权利要求1所述的结构，还包括第一反射结构，所述第一反射结构设置在由所述半导体发光器件发射的光的所述路径中。
8.根据权利要求7所述的结构，还包括第二反射结构，所述第二反射结构设置在由所述半导体发光器件发射的光的所述路径中。
9.根据权利要求1所述的结构，还包括嵌入所述光散射层中的一定浓度的光吸收颗粒。
10.根据权利要求9所述的结构，其中所述光吸收颗粒是黑色颗粒。
11.一种方法，包括：
提供半导体发光器件；
在由所述半导体发光器件发射的光的路径中设置波长转换层；以及
在由所述半导体发光器件发射的光的所述路径中设置光散射层，
其中所述光散射层至少包括在第一温度下具有第一折射率的粘合材料和在所述第一温度下具有第二折射率的一定浓度的散射剂，所述第二折射率低于所述第一折射率。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一温度在约0摄氏度至约45摄氏度的第一范围内。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述粘合材料在第二温度下具有第三折射率，所述第三折射率低于所述第一折射率。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述第二温度在约100摄氏度至约250摄氏度的第二范围内。
15.根据权利要求13所述的方法，其中所述散射剂中的至少一些在所述第二温度下具有第四折射率，所述第四折射率低于所述第二折射率。
Applications Claiming Priority (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201662382426P | 2016-09-01 | 2016-09-01 | |
| US62/382426 | 2016-09-01 | ||
| EP16203756 | 2016-12-13 | ||
| EP16203756.8 | 2016-12-13 | ||
| US15/688,611 US10186645B2 (en) | 2016-09-01 | 2017-08-28 | White-appearing semiconductor light-emitting devices having a temperature sensitive low-index particle layer |
| US15/688611 | 2017-08-28 | ||
| PCT/US2017/049139 WO2018044905A1 (en) | 2016-09-01 | 2017-08-29 | White-appearing semiconductor light-emitting devices having a temperature sensitive low-index particle layer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110088923A true CN110088923A (zh) | 2019-08-02 |
Family
ID=66282363
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201780068017.2A Pending CN110088923A (zh) | 2016-09-01 | 2017-08-29 | 具有温度敏感的低折射率颗粒层的白色外观半导体发光器件 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP3507839B1 (zh) |
| JP (1) | JP6864082B2 (zh) |
| KR (1) | KR102179941B1 (zh) |
| CN (1) | CN110088923A (zh) |
| TW (1) | TWI741022B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114927607A (zh) * | 2022-03-31 | 2022-08-19 | Tcl华星光电技术有限公司 | 背光模组及其制备方法 |
| US12040435B2 (en) | 2018-10-15 | 2024-07-16 | Sony Corporation | Light-emitting device and image display apparatus with reflection film on side surface and layers having different refractive indices |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11189757B2 (en) * | 2019-12-12 | 2021-11-30 | Lumileds Llc | Light emitting diodes with reflective sidewalls comprising porous particles |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103098248A (zh) * | 2010-09-07 | 2013-05-08 | 欧司朗光电半导体有限公司 | 用于制造光电子半导体器件的方法 |
| CN103180977A (zh) * | 2010-08-20 | 2013-06-26 | 欧司朗光电半导体有限公司 | 具有带有导热接触部的转换材料的发射辐射的器件以及其制造方法 |
| CN103534823A (zh) * | 2011-06-30 | 2014-01-22 | 欧司朗有限公司 | 转换件与具有这种转换件的发光二极管装置 |
| CN103635839A (zh) * | 2011-04-28 | 2014-03-12 | L.E.S.S.有限责任公司 | 用于照明系统的波导装置 |
| US20150145406A1 (en) * | 2012-06-28 | 2015-05-28 | Intematix Corporation | Solid-state linear lighting arrangements including light emitting phosphor |
| JP2016500405A (ja) * | 2012-12-21 | 2016-01-12 | クヴァルツヴェルケ ゲーエムベーハー | サーモトロピックポリマー |
| CN105322080A (zh) * | 2014-07-31 | 2016-02-10 | 株式会社东芝 | 电子零件及电子单元 |
| CN107408610A (zh) * | 2015-03-05 | 2017-11-28 | 日亚化学工业株式会社 | 发光器件 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5577271U (zh) * | 1978-11-24 | 1980-05-28 | ||
| JP4066620B2 (ja) * | 2000-07-21 | 2008-03-26 | 日亜化学工業株式会社 | 発光素子、および発光素子を配置した表示装置ならびに表示装置の製造方法 |
| WO2007080803A1 (ja) * | 2006-01-16 | 2007-07-19 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 半導体発光装置 |
| DE102007015474A1 (de) * | 2007-03-30 | 2008-10-02 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Elektromagnetische Strahlung emittierendes optoelektronisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements |
| EP3608984B1 (en) * | 2010-04-08 | 2020-11-11 | Agc Inc. | Organic led element |
| DE102010034915A1 (de) * | 2010-08-20 | 2012-02-23 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelektronisches Halbleiterbauteil und Streukörper |
| US9223157B2 (en) * | 2011-09-21 | 2015-12-29 | Kilolambda Technologies Ltd. | Reflective optical limiter |
| JP5956167B2 (ja) * | 2012-01-23 | 2016-07-27 | スタンレー電気株式会社 | 発光装置、車両用灯具及び発光装置の製造方法 |
| JP2014078691A (ja) * | 2012-07-27 | 2014-05-01 | Mitsubishi Chemicals Corp | 半導体発光装置用の波長変換コンポーネント及び半導体発光装置 |
-
2017
- 2017-08-29 EP EP17758996.7A patent/EP3507839B1/en active Active
- 2017-08-29 JP JP2019511893A patent/JP6864082B2/ja active Active
- 2017-08-29 KR KR1020197009206A patent/KR102179941B1/ko active IP Right Grant
- 2017-08-29 CN CN201780068017.2A patent/CN110088923A/zh active Pending
- 2017-09-01 TW TW106129958A patent/TWI741022B/zh active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103180977A (zh) * | 2010-08-20 | 2013-06-26 | 欧司朗光电半导体有限公司 | 具有带有导热接触部的转换材料的发射辐射的器件以及其制造方法 |
| CN103098248A (zh) * | 2010-09-07 | 2013-05-08 | 欧司朗光电半导体有限公司 | 用于制造光电子半导体器件的方法 |
| CN103635839A (zh) * | 2011-04-28 | 2014-03-12 | L.E.S.S.有限责任公司 | 用于照明系统的波导装置 |
| CN103534823A (zh) * | 2011-06-30 | 2014-01-22 | 欧司朗有限公司 | 转换件与具有这种转换件的发光二极管装置 |
| US20150145406A1 (en) * | 2012-06-28 | 2015-05-28 | Intematix Corporation | Solid-state linear lighting arrangements including light emitting phosphor |
| JP2016500405A (ja) * | 2012-12-21 | 2016-01-12 | クヴァルツヴェルケ ゲーエムベーハー | サーモトロピックポリマー |
| CN105322080A (zh) * | 2014-07-31 | 2016-02-10 | 株式会社东芝 | 电子零件及电子单元 |
| CN107408610A (zh) * | 2015-03-05 | 2017-11-28 | 日亚化学工业株式会社 | 发光器件 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US12040435B2 (en) | 2018-10-15 | 2024-07-16 | Sony Corporation | Light-emitting device and image display apparatus with reflection film on side surface and layers having different refractive indices |
| CN114927607A (zh) * | 2022-03-31 | 2022-08-19 | Tcl华星光电技术有限公司 | 背光模组及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3507839A1 (en) | 2019-07-10 |
| KR102179941B1 (ko) | 2020-11-17 |
| EP3507839B1 (en) | 2021-11-24 |
| KR20190042696A (ko) | 2019-04-24 |
| JP2019530214A (ja) | 2019-10-17 |
| JP6864082B2 (ja) | 2021-04-21 |
| TWI741022B (zh) | 2021-10-01 |
| TW201820661A (zh) | 2018-06-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10186645B2 (en) | White-appearing semiconductor light-emitting devices having a temperature sensitive low-index particle layer | |
| US10288233B2 (en) | Inverse visible spectrum light and broad spectrum light source for enhanced vision | |
| CN103384794B (zh) | 包含量子点的光学元件 | |
| US9551468B2 (en) | Inverse visible spectrum light and broad spectrum light source for enhanced vision | |
| US8573816B2 (en) | Composite lens with diffusion | |
| US11081628B2 (en) | White-appearing semiconductor light-emitting devices having a temperature sensitive low-index particle layer | |
| EP2529421B1 (en) | Light emitting diode device having a wide angular distribution | |
| US7988311B2 (en) | Light emitting device having a phosphor layer | |
| EP2769142B2 (en) | Lighting device with omnidirectional light distribution | |
| CN110088923A (zh) | 具有温度敏感的低折射率颗粒层的白色外观半导体发光器件 | |
| JP2015109462A (ja) | 半透明外囲体内に配置された発光部を有する光源 | |
| EP3025380A1 (en) | Flip-chip side emitting led | |
| CN104879681B (zh) | 光源及其控制方法、背光模组和液晶显示装置 | |
| TW201535018A (zh) | 包括遠端降頻轉換器之光學裝置 | |
| KR20190018405A (ko) | 발광 디바이스의 오프-상태 외관의 제어 | |
| JP5660662B2 (ja) | 照明装置 | |
| JP2010086661A (ja) | 光学部材、面状光源、表示装置及び光学部材の製造方法 | |
| Sun et al. | Optical design for LED solid-state lighting: A guide | |
| CN104681698A (zh) | 一种装饰用led封装结构 | |
| US11614217B2 (en) | Lighting systems generating partially-collimated light emissions | |
| Ma et al. | Effects of volume scattering diffusers on the color variation of white light LEDs | |
| CN207814973U (zh) | 一种光学配光模组及具有其的球泡灯结构 | |
| KR101571152B1 (ko) | 엘이디 조명 장치 | |
| Ashdown | Solid-state lighting: A systems engineering approach | |
| CN109000207B (zh) | 光源组件 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190802 |