DE102007058720A1

DE102007058720A1 - Reflexive Montagesubstrate für LEDs

Info

Publication number: DE102007058720A1
Application number: DE102007058720A
Authority: DE
Inventors: John A. Edmond; Hua-Shuang Kong
Original assignee: Cree Inc
Current assignee: CreeLED Inc
Priority date: 2006-12-15
Filing date: 2007-12-06
Publication date: 2008-06-26
Anticipated expiration: 2027-12-07
Also published as: JP5763913B2; JP2008153669A; DE102007058720B4; JP2011055013A; JP2012054606A; JP2011249822A; JP5620359B2; US9178121B2; US20080142820A1

Abstract

Es wird eine LED angegeben, die eine Licht emittierende aktive Struktur, die aus einem Nitrid-Materialsystem der Gruppe III ausgebildet ist, eine Bonding-Struktur zum Halten der aktiven Nitrid-Struktur der Gruppe III und ein Montagesubstrat zum Halten der Bonding-Struktur umfasst. Das Montagesubstrat umfasst ein Material, das wenigstens 50 Prozent des Lichts mit den Frequenzen reflektiert, die durch die aktive Struktur emittiert wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung der externen Lichtextraktion aus LEDs und insbesondere eine Verbesserung der externen Lichtextraktion von weißes Licht emittierenden LEDs, die aus einem Nitrid-Materialsystem der Gruppe III ausgebildet sind.
Eine LED ist eine photonisches Element, das Licht emittiert, wenn ein Strom angelegt wird. Der Strom bewegt Träger (Elektronen oder Löcher) über einen p-n-Übergang (oder eine funktionell äquivalente Struktur). Wenn die injizierten Träger (mit den Löchern oder Elektronen) rekombinieren, können sie Licht emittieren, um die Energie aus den Rekombinationsereignissen abzugeben.
Gemäß der Quantentheorie wird die Energie des Rekombinationsereignisses im wesentlichen durch die Bandlücke des Halbleitermaterials bestimmt. Dementsprechend kann die Energie der Rekombination die Bandlücke nicht überschreiten, auch wenn in einige Fällen in Abhängigkeit von einer Dotierung oder anderen Eigenschaften die Energie etwas geringer als die Bandlücke sein kann.
Das Licht innerhalb des sichtbaren Spektrums weist Wellenlängen zwischen ungefähr 390 und 770 Nanometer (nm) auf. Bei einer Umwandlung zu Energieäquivalenten unter Verwendung von wohlbekannten Beziehungen kann das sichtbare Licht also durch Rekombinationsereignisse in Halbleitermaterialien erzeugt werden, die Bandlücken von wenigstens 1,8 Elektrovolt (eV) aufweisen. Daraus resultiert, dass die Dioden aus einigen weit verbreiteten Halbleitermaterialien wie etwa Silicium (1,1 eV) kein sichtbares Licht erzeugen können.
LEDs bieten viele der vorteilhaften Eigenschaften von anderen Festkörperelementen. Sie sind zuverlässig und physikalisch robust, weisen eine lange Lebenserwartung auf und können relativ kostengünstig in großen Mengen produziert werden. Dementsprechend sind LEDs im Alltag weit verbreitet, insbesondere als Anzeigeleuchten oder in anderen Anwendungen, die nur eine geringe Helligkeit erfordern.
In der letzten Zeit werden LEDs vermehrt zur Beleuchtung und nicht nur für Anzeigezwecke verwendet. Für die Beleuchtung ist jedoch ein weißes Licht erforderlich. Viele üblicherweise für LEDs verwendete Materialien (wie etwa Galliumphosphid, Indiumphosphid, Galliumarsenid) weisen jedoch Bandlücken auf, die nur gelbes oder rotes Licht mit geringerer Energie erzeugen können.
Aus dem Gebiet der Optik und der Farbwahrnehmung ist bekannt, dass weißes Licht nicht aus einer einzigen Frequenz oder einem schmalen Frequenzband besteht. Statt dessen ist weißes Licht eine Kombination aus Frequenzen, die zusammen das weiße Licht für das menschliche Auge erzeugen.
Dementsprechend werden gewöhnlich zwei Ansätze verwendet, um weißes Licht emittierende LEDs zu erzeugen. In dem ersten Ansatz werden einzelne rot emittierende, grün emittierende und blau emittierende Dioden in nächster Nähe zueinander kombiniert, um weißes Licht aus der Kombination von roten, grünen und blauen Frequenzen zu erzeugen. In dem zweiten Ansatz wird eine blaues Licht emittierende Diode in Kombination mit einem Leuchtstoff (einem gelb emittierenden Leuchtstoff) verwendet, der in Reaktion auf eine Erregung von der blauen LED emittiert. Die Kombination der blauen und gelben Frequenzen kann weißes Licht erzeugen.
Dementsprechend erfordern beide Ansätze blaues Licht emittierende LEDs. Weil die Wellenlängen (Frequenzen), die das menschliche Auge als Blau wahrnimmt, in den Bereich zwischen 455 und 492 Nanometer fallen, können nur Halbleitermaterialien mit entsprechenden Bandlücken von wenigstens ungefähr 2,4 eV das blaue Licht erzeugen. Dementsprechend sind die typischen Kandidatenmaterialien für blaues Licht emittierende Dioden (und damit für weißes Licht emittierende Dioden) Siliciumkarbid (Sic) und Nitride der Gruppe III.
Von diesen beiden Materialsystemen weisen die Nitride der Gruppe III den Nachteil auf, das sie direkte Emitter sind (während Siliciumkarbid ein indirekter Emitter ist). In einem direkten Emitter wird der Großteil der Energie aus der Rekombination in der Form von Photonen emittiert. In einem indirekten Emitter wird ein Teil der Energie als Photonen emittiert, wobei jedoch der Großteil als Vibrationsenergie emittiert wird. Wenn also alle anderen Faktoren gleich sind, erzeugt ein direkter Emitter das Licht effizienter als ein indirekter Emitter, sodass die Nitride der Gruppe III dem Siliciumkarbid für blaues Licht emittierende Dioden vorzuziehen sind.
Aus verschiedenen bekannten Gründen ist bei der Verwendung von Nitriden der Gruppe III für die Erzeugung einer LED der Grundaufbau ein p-n-Übergang zwischen entsprechenden p- und n-Schichten des Nitridmaterials der Gruppe III. Allgemein können Epitaxieschichten mit einer hohen Qualität in gut gesteuerten Systemen wachsen.
Epitaxieschichten müssen jedoch auf einem Substratkristall wachsen. Entsprechend große Kristalle von Nitriden der Gruppe III sind jedoch schlecht zu erhalten und schwierig als Substrat für Epitaxieschichten von Nitriden der Gruppe III zu verwenden. Dementsprechend werden meistens Saphir und Siliciumkarbid als Substrate für das Wachstum von Nitriden der Gruppe III verwendet.
Saphir (Al₂O₃) ist transparent, was wie weiter unten erläutert, vorteilhaft für die Leistung der Diode sein kann. Trotzdem ist Saphir isolierend und kann nicht leitend dotiert werden.
Siliciumkarbid weist eine besserte Gitterübereinstimmung mit den Nitriden der Gruppe III auf als Saphir, wodurch Schwierigkeiten beim Kristallwachstum und daraus resultierende Spannungen in den Epitaxieschichten reduziert werden. Siliciumkarbid kann auch leitend dotiert werden, sodass es vielseitiger eingesetzt werden kann als Saphir. Farbloses Siliciumkarbid ist jedoch schwieriger zu bekommen als farbloser Saphir.
Wenn alle andere Faktoren gleich sind, lassen sich dennoch Epitaxieschichten mit höherer Qualität aus Nitriden der Gruppe III und damit Übergänge und Dioden mit höherer Qualität auf Siliciumkarbidsubstraten als auf Saphirsubstraten ausbilden.
LEDs werden jedoch in konkreten Umgebungen verwendet. Wie zuvor gesagt, besteht in vielen Fällen eine weißes Licht emittierende LED aus einer blaues Licht emittierenden Diode, die mit einem Leuchtstoff kombiniert ist. Weil ein Leuchtstoff gewöhnlich ein Partikelmaterial ist, wird es gewöhnlich in einer Polymerlinse dispergiert, die den blaues Licht emittierenden LED-Chip bedeckt und packt. Der Aufbau, die Zusammensetzung und die Ausrichtung der Linse und des Leuchtmittels beeinflussen also die Gesamtleistung der gepackten LED.
Weiterhin wurden kürzlich bessere Helligkeitsergebnisse bei Epitaxieschicht-Übergängen aus Nitriden der Gruppe III erhalten, die zuerst auf einem Wachstumssubstrat aus Siliciumkarbid wachsen gelassen werden und dann unter Verwendung eines Metallbondingsystems mit einem Montagesubstrat (häufig aus einem anderen Material als SiC) verbunden werden. Das ursprüngliche SiC-Wachstumssubstrat wird dann entfernt, um eine Diodenstruktur mit Epitaxieschichten aus Nitriden der Gruppe III auf dem Metall-Bondingsystem zu bilden, das wiederum auf dem Montagesubstrat vorgesehen ist.
Zum Beispiel werden die EZBRIGHT^TM-Dioden von Cree, Inc., Durham, NC, USA, d. h. dem Anmelder der vorliegenden Anmeldung, durch Epitaxieschichten aus Nitriden der Gruppe III gebildet, die auf einer Metall-Bondingstruktur montiert sind, die wiederum mit einem Siliciumsubstrat verbunden ist. Silicium wird als Montagesubstrat verwendet, weil es wohlbekannt ist und relativ kostengünstig erhältlich ist.
Silicium neigt jedoch dazu, Licht mit den Frequenzen zu absorbieren, die durch die emittierenden Strukturen der Nitride der Gruppe III erzeugt werden. Dementsprechend werden einige der durch die LED erzeugten Photonen durch die Silicium-Montagestruktur absorbiert. Jedes derart absorbierte Photon reduziert die externe Quanteneffizienz der Diode.
Grundsätzlich hängt die Effizienz einer Diode, d. h. die von ihr erzeugte Lichtmenge auf der Basis der angelegten Strommenge, von zwei Grundfaktoren ab: erstens von der Effizienz, mit der die Diode Photonen aus einer bestimmten Strommenge erzeugt, und zweitens von der Effizienz, mit der die erzeugten Photonen die Diode und die Packung verlassen und dementsprechend wahrgenommen werden können.
Einige Diodenstrukturen aus Nitriden der Gruppe III auf Silicium-Montagestrukturen neigen zu einer geringeren Helligkeit als andere ähnliche Dioden auf Saphir. Dennoch sind die auf Siliciumkarbid gewachsenen Nitridschichten der Gruppe III, wenn alle anderen Faktoren gleich sind, häufig besser als auf Saphir gewachsene.
Dementsprechend werden die durch Nitridschichten der Gruppe III mit höherer Qualität auf Siliciumkarbid-Substraten gegebenen Vorteile aufgehoben, wenn diese Schichten auf bestimmten Licht absorbierenden Montagestrukturen platziert und in LED-Leuchten integriert werden, die Leuchtstoffe zum Erzeugen von weißem Licht verwenden.
Deshalb besteht ein Bedarf für LED-Strukturen, die die ursprünglichen Vorteile von Nitridschichten der Gruppe III auf Siliciumkarbid-Substraten erhalten, nachdem das Wachstumssubstrat entfernt wurde und die Schichten auf einer Montagestruktur positioniert wurden und nachdem die Struktur zu einer Leuchte mit einer Linse und einem Leuchtstoff ausgebildet wurde.
Gemäß einem Aspekt gibt die Erfindung eine LED an, die eine Licht emittierende aktive Struktur aus einem Nitrid-Materialsystem der Gruppe III, eine Bonding-Struktur zum Halten der Licht emittierenden aktiven Struktur aus einem Nitrid-Materialsystem der Gruppe III und ein Montagesubstrat zum Halten der Bonding-Struktur umfasst. Das Montagesubstrat umfasst ein Material, das kein Nitrid der Gruppe III ist und wenigstens 50 Prozent des Lichts mit den Frequenzen reflektiert, die durch die aktive Struktur emittiert werden.
Gemäß einem anderen Aspekt gibt die Erfindung ein Verfahren zum Ausbilden einer LED an, die eine höhere externe Quanteneffizienz aufweist als ähnliche Strukturen. Das Verfahren umfasst Schritte zum Ausbilden einer aktiven Struktur aus dem Nitrid-Materialsystem der Gruppe III auf einem Wachstumssubstrat, zum Bonden der aktiven Struktur aus dem Nitrid der Gruppe III auf einem Montagewafermaterial, das wenigstens 50 Prozent des Lichts mit den Frequenzen reflektiert, die durch die aktive Struktur emittiert werden, zum Entfernen des Wachstumssubstrats von den Epitaxieschichten der aktiven Struktur aus dem Nitrid der Gruppe III und zum Hinzufügen von Ohmschen Kontakten zu entsprechenden p- und n-Teilen der aktiven Struktur aus dem Nitrid der Gruppe III.
Gemäß einem weiteren Aspekt gibt die Erfindung eine LED-Leuchte mit einer höheren externen Quanteneffizienz als bei anderen ansonsten ähnlichen Strukturen an. Die Leuchte umfasst einen Rahmen und eine LED an dem Rahmen, die eine Licht emittierende Halbleiterstruktur, ein Bonding-System und ein Montagesubstrat umfasst. Das Montagesubstrat umfasst ein anderes Material als der Halbleiter in der Licht emittierenden Struktur und reflektiert wenigstens 50 Prozent des Lichts mit den Frequenzen, die durch die aktive Struktur emittiert werden, eine Linse, die die Diode an dem Rahmen einschließt, und einen Leuchtstoff, der in der Linse verteilt ist, um das durch die Diode emittierte Licht zu einer zweiten Farbe zu wandeln, die in Kombination mit der durch die Diode emittierten Farbe weißes Licht erzeugt.
Gemäß einem weiteren Aspekt gibt die Erfindung eine LED an, die eine Licht emittierende aktive Struktur aus einem Nitrid-Materialsystem der Gruppe III, ein Bonding-System, das die aktive Struktur hält, wobei die Bonding-Struktur eine reflexive Fläche, die die aktive Struktur hält, und eine reflexive Fläche gegenüber der aktiven Struktur aufweist, und ein im wesentlichen transparentes Substrat umfasst.
Vorstehende und andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung und die Art und Weise der Realisierung derselben werden durch die folgende ausführliche Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht.
1 ist eine schematische Querschnittansicht einer Ausführungsform einer Diode gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine schematische Querschnittansicht einer zweiten Ausführungsform einer Diode gemäß der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine schematische Querschnittansicht einer LED-Leuchte, die eine Diode gemäß der vorliegenden Erfindung enthält.
4 ist eine Sidelooker-Leuchte einschließlich einer LED gemäß der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine schematische Querschnittansicht einer dritten Ausführungsform einer Diode gemäß der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine teilweise schematische Ansicht eines Displays, das Dioden gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst.
Die Beschaffenheit von LEDs, Nitriden der Gruppe III und Saphir- bzw. Siliciumkarbidsubstraten ist allgemein bekannt und muss hier nicht im Detail erläutert werden. Als Referenzen seien hier genannt: Sze, Physics of Semiconductor Devices, 2d Edition (1981); Schubert, Light-Emitting Diodes, Cambridge University Press (2003); und Zetterling, Process Technology for Silicon Carbide Devices, Electronic Materials Information Service (2002).
1 ist eine schematische Querschnittansicht einer LED 20 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Diode 20 umfasst eine Licht emittierende aktive Struktur, die durch die geklammerten Pfeile 21 angegeben wird. In beispielhaften Ausführungsformen ist die aktive Struktur 21 aus einem Nitrid-Materialsystem der Gruppe III ausgebildet. 1 zeigt die aktive Struktur als Epitaxieschichten 22 und 23, die jeweils vom n- und dem p-Typ sind.
Der Aufbau von 1 ist beispielhaft und nicht einschränkend aufzufassen und zeigt eine von mehreren möglichen Ausrichtungen der Diode 20. Es ist weiterhin zu beachten, dass die verschiedenen Komponenten wie etwa die Dioden, Epitaxieschichten, Rahmen, Linsen usw. in den Figuren schematisch und nicht maßstabsgetreu gezeigt sind.
Die Diode 20 umfasst eine Ohmsche Schicht 28 und ein Bonding-System, die als eine einzelne Schicht 24 gezeigt ist. 1 zeigt das Bonding-System 24 der Einfachheit halber als eine einzelne Metallschicht, wobei die Bonding-Struktur jedoch in beispielhaften Ausführungsformen aus einer Vielzahl von Schichten aus entsprechenden Metallen oder deren Legierungen und sogar aus nicht-Metallen bestehen kann, wenn diese ansonsten die strukturellen und funktionellen Anforderungen der Diode erfüllen. Beispielhafte Kombinationen von Metallen sind in den gleichzeitig anhängigen Anmeldungen desselben Anmelders mit der Seriennummer 11/428,158 vom 30. Juni 2006 und dem Titel „Nickel-Tin Bonding System for Semiconductor Wafers and Devices" und mit der Seriennummer 11/534,317 vom 22. September 2006 und dem Titel „Modified Gold-Tin System with Increased Melting Temperature for Wafer Bonding" beschrieben. Der Inhalt dieser Anmeldungen ist hier vollständig unter Bezugnahme eingeschlossen. In einigen Ausführungsformen kann die Bonding-Struktur eine relativ stark reflektierende Metallschicht in Nachbarschaft zu der emittierende Struktur 21 sein, die als Spiegel zum Verstärken der Lichtextraktion und der externen Quanteneffizienz dient.
Die Bonding-Struktur 24 befestigt die Epitaxieschichten 22 und 23 und die Ohmsche Schicht 28 an dem Montagesubstrat 25 von 1. Wie mit Bezug auf das Verfahren der Erfindung erläutert und wie allgemein aus dem Stand der Technik bekannt, wachsen die Epitaxieschichten 22 und 23 auf einem Wachstumssubstrat (nicht gezeigt) wie etwa Siliciumkarbid. Diese vorläufige Struktur wird dann unter Verwendung der Metallstruktur 24 an dem Montagesubstrat 25 gebondet. Das Wachstumssubstrat wird dann entfernt, um die Epitaxieschichten (oder eine andere aktive Struktur) 22 und 23 als emittierende Fläche der Diode 20 zu lassen.
Das Montagesubstrat 25 hält die Bonding-Struktur 24 und ist aus einem anderen Material als einem Nitrid der Gruppe III ausgebildet und reflektiert von seinen frei liegenden Flächen wenigstens 50 Prozent des Lichts mit den Frequenzen, die durch die aktive Struktur 21 emittiert werden. Allgemein kann gesagt werden, dass das Montagesubstrat 25 Licht mit den Frequenzen, die durch die aktive Struktur emittiert werden, besser als eine äquivalente Siliciumstruktur reflektiert.
Weil außerdem die hier beschriebenen Ausführungsformen insbesondere in Verbindung mit einem Leuchtstoff nützlich sind, reflektiert das Montagesubstrat vorzugsweise einen wesentlichen Teil und in den meisten Fällen 50 Prozent oder mehr des durch den Leuchtstoff emittierten Lichts nach der Wandlung.
Das Montagesubstrat 25 wird primär hinsichtlich seiner Lichtreflexionseigenschaften gewählt. Es muss aber natürlich auch alle anderen Qualifikationen für die Verwendung in einer entsprechenden LED erfüllen. Dementsprechend sollte das Montagesubstrat 25 aus einem Material ausgebildet sein, das chemisch stabil ist, den LED-Herstellungstemperaturen standhält (gewöhnlich wenigsten 300°C), mechanisch mindestens so stark wie Silicium ist, eine hohe Bruchfestigkeit aufweist, eine hohe Härte aufweist, eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, starr ist, mit dem Bonding-System verbunden werden kann und im wesentlichen nicht toxisch in dem Kontext der LED-Herstellung ist.
Dementsprechend wird in beispielhaften Ausführungsformen das Montagesubstrat aus der Gruppe gewählt, die Aluminiumoxid, Bornitrid, Magnesiumnitrid, Titandioxid, Aluminium, andere Metalle, Porzellane und andere Keramiken umfasst.
1 zeigt eine Ausführungsform, in der das Montagesubstrat 25 leitend ist. Dementsprechend kann der Ohmsche Kontakt 26 auf der Rückseite des Montagesubstrats 25 platziert werden, um einen elektrischen Kontakt zu dem Rahmen 27 herzustellen. Ein anderer Ohmscher Kontakt 30 wird dann zu der aktiven Struktur 21 und in 1 zu der n-Epitaxieschicht 22 hergestellt.
Das Nitrid-Materialsystem der Gruppe III ist allgemein aus dem Stand der Technik bekannt und wird hier nicht im Detail beschrieben. Die Epitaxieschichten 22 und 23 sind gewöhnlich als Galliumnitrid, Aluminiumgalliumnitrid, Indiumgalliumnitrid oder in einigen Fällen aus Indiumaluminiumgalliumnitrid ausgebildet. Diese Verbindungen werden allgemein durch die Formeln GaN, Al_xGa_1-xN, In_xGa_1-xN und In_xAl_yGa_1-x-yN wiedergegeben, wobei x und y für den Atomanteil des angegebenen Elements steht. Wie aus dem Stand der Technik bekannt ist, können die vorherrschenden Wellenlängen der aktiven Struktur bis zu einem gewissen Grad kontrolliert werden, indem der Atomanteil der Elemente (insbesondere von Indium) in dem Nitrid der Gruppe III kontrolliert wird. Dies wird zum Teil durch eine größere Stabilität von Verbindungen mit kleineren Atomanteilen von Indium ausgeglichen.
Obwohl also die aktive Struktur 21 mit den Epitaxieschichten 22 und 23 gezeigt ist, sollte deutlich sein, dass die Struktur auch ein Homoübergang, ein Heteroübergang, ein einfacher Quantentopf, ein mehrfacher Quantentopf und ein Supergitter sein kann.
2 zeigt eine Ausführungsform einer Diode 32, in der das Montagesubstrat 33 isolierend und nicht leitend ist. Die aktive Struktur 21 umfasst die n-Epitaxieschicht 22, die p-Epitaxieschicht 23, das Bonding-System 24 und die Ohmsche Schicht 28. Weil das Montagesubstrat 33 jedoch isolierend ist, sieht eine Bondingstelle 34 einen Kontakt zu der Ohmschen Schicht 28 und damit zu der p-Schicht 23 vor. In der Ausführungsform von 2 wird der Ohmsche Kontakt zu der n-Schicht durch das Bezugszeichen 30 wiedergegeben.
Die relevanten Materialien für die Ohmschen Kontakte zu den p- und n-Nitriden der Gruppe III sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden hier nicht im Detail beschrieben.
Die Ohmsche Kontaktschicht 28 ist in 2 der Einfachheit halber als einzelne Schicht gezeigt. Tatsächlich kann die Ohmsche Schicht aber auch komplexer aufgebaut sein. Gewöhnlich umfasst eine derartige Schicht einen Ohmschen Kontakt auf der p-Gruppe-III-Nitridschicht 23 (und ist unter der Schicht 23 mit der in 2 gezeigten Ausrichtung angeordnet). Dieser Ohmsche Kontakt wird durch einen Spiegel, der gewöhnlich aus Silber (Ag) ausgebildet ist, verstärkt, um die Lichtextraktion zu vergrößern. Weil Silber dazu neigt, in Elementen dieses Typs und insbesondere während zusätzlicher Herstellungsschritte zu migrieren, ist der Rest der Schicht aus einem Grenzmetallsystem ausgebildet, das gewöhnlich eine Titan-Wolfram-Legierung ist.
Eine derartige Kombination von Metallschichten ist zum Beispiel in der gleichzeitig anhängigen Patentanmeldung desselben Anmelders mit der Seriennummer 11/037,965 vom 18. Januar 2005 und der Veröffentlichungsnummer 20060060879 beschrieben, die hier vollständig unter Bezugnahme eingeschlossen ist.
1 und 2 zeigen, dass in beispielhaften Ausführungsformen die Diode 20 oder 32 mit den Epitaxieschichten 22 und 23 auf dem Substrat 25 oder 33 und mit dem Substrat auf dem Rahmen 27 ausgerichtet ist. In dieser Ausrichtung bildet die aktive Struktur 21 die emittierende Fläche der entsprechenden Dioden 20 und 32. Die Erfindung ist in diesem Kontext nützlich, weil das Substrat ansonsten die externe Produktion des Lichts von der aktiven Struktur 21 stört. Diese Ausrichtung verhindert zwar, dass das Substrat 25 oder 33 physikalisch das aus der aktiven Struktur 21 austretende Licht blockiert, wobei das Substrat jedoch das von dem Rahmen 27, der Linse, dem Leuchtstoff (3) oder einer Kombination dieser Komponenten reflektierte Licht absorbieren kann.
In einer anderen Ausführungsform und wie durch die Strichlinie von 2 angegeben, kann das Substrat 33, das inhärent reflexiv sein kann oder nicht, mit einem reflexiven Material 29 beschichtet werden. Das reflexive Material 29 erfüllt dieselben Qualifikationen wie etwa das reflexive Substrat und kann aus derselben Gruppe von Materialien gewählt werden. Unter bestimmten Umständen sollte die Beschichtung aus einem Material gewählt werden, das die Kriterien für bestimmte Zielsetzungen erfüllt, wobei es jedoch nicht notwendigerweise die Anforderungen für ein gesamtes Substrat erfüllen muss. In einigen Ausführungsformen kann das Substrat aus einem weniger reflexiven Material ausgebildet sein und die Strukturanforderungen für das Substrat erfüllen, während die Beschichtung aus einem reflexiven Material ausgebildet wird, das die Reflexionsaufgabe erfüllt.
3 zeigt die Erfindung im Kontext einer LED-Leuchte, die allgemein durch das Bezugszeichen 35 angegeben wird. Wie 1 und 2 ist auch 3 schematisch, wobei bestimmte Komponenten unter Umständen nicht maßstabsgetreu gezeigt sind. Insbesondere ist in einer LED-Leuchte der Dioden-Chip 20 oder 21 kleiner als die Linse 36. Die Linse 36 schließt die Diode 20 oder 21 auf dem Rahmen 27 ein, wobei in Abhängigkeit davon, ob das Substrat leitend oder isolierend ist, ein oder mehrere Drähte 37 verwendet werden können, um den Ohmschen Kontakt 30 mit den externen Leitungen 40 und 41 zu verbinden.
Die Diode 20 oder 32 ist gewöhnlich an dem Rahmen 27 in dem Lampenkontext unter Verwendung von Lot oder Kleber montiert, was jedoch in 3 der Einfachheit halber nicht gezeigt ist.
In den beispielhaften Ausführungsformen umfasst die Lampe 35 einen schematisch durch den gepunktete Bereich 42 wiedergegebenen Leuchtstoff. Wie mit Bezug auf den Stand der Technik erläutert, ist der Leuchtstoff gewöhnlich ein Partikelmaterial, das in Reaktion auf eine Lichterregung leuchtet. Für weißes Licht emittierende Dioden auf der Basis des Nitrid-Materialsystems der Gruppe III wird ein Leuchtstoff 42 gewählt, der vorwiegend in den roten und gelben Frequenzen zu emittiert und dadurch die aus der Diode 20 oder 32 emittierten blauen Frequenzen ergänzt, sodass ein weißes Licht erzeugt wird. Ein üblicher Leuchtstoff hierfür ist Yttriumaluminiumgranat (Y₃Al₅O₁₂), das gewöhnlich als „YAG" bezeichnet wird, oder eine analoge Zusammensetzung. Der Leuchtstoff 42 wird gewöhnlich in die Linse gegossen, die gewöhnlich aus einem Polymer ist, aber auch aus einem Glas oder einem anderen transparenten Material sein kann. Weil Polymere organische Moleküle sind und in vielen Fällen auf Licht in den blauen und ultravioletten Frequenzen reagieren, ist die Linse 36 vorzugsweise aus einem Polymer ausgebildet das weniger oder im wesentlichen gar nicht durch die Emission von blauem oder gelbem Licht beeinträchtigt wird. Insbesondere sind Siloxan-basierte Polymere geeignet, die häufig auch als „Silicone" bezeichnet werden.
3 und 4 zeigen den Leuchtstoff 42 und 51, der jeweils in der Polymerlinse über der Diode 20, 32 dispergiert ist, wobei zu beachten ist, dass die Position des Leuchtstoffes nicht auf diese Positionen beschränkt ist. Der Leuchtstoff kann unter Umständen direkt auf dem Chip 20, 32, am Rand (auf der Innenfläche) der Linse (z. B. 36) oder an einer anderen Position und in einem anderen Muster positioniert werden, um eine gewünschte Zielsetzung zu erfüllen. Anders gesagt, bietet das reflexive Montagesubstrat Vorteile in Verbindung mit vielen verschiedenen Platzierungsmöglichkeiten des Leuchtstoffs 42, 51.
4 zeigt die Erfindung im Kontext einer „Sidelooker"-Diodenstruktur 45. Unter einem Sidelooker ist allgemein eine Diode 20 oder 32 gemäß der Erfindung zu versehen, die in einer bestimmten Packungsumgebung angeordnet ist. Eine Sidelooker-Diode umfasst gewöhnlich eine reflexive Packung 46, die gewöhnlich aus einem weißen Polymerharz ausgebildet ist und in welcher die Diode 20 oder 32 unterhalb einer Polymerlinse ausgebildet ist, die ein konkaves Profil in Bezug auf das Gehäuse 46 und die Diode 20 oder 32 aufweist. Dabei handelt es sich um eine übliche Ausrichtung, wobei die konkave Linse 47 gestattet, dass die obere Fläche 50 der Sidelooker-Diode 45 bündig gegen ein zu beleuchtendes Objekt wie etwa eine Streuscheibe eines flachen Displays gehalten wird (6).
Weil Sidelooker-Dioden wie etwa die Diode 45 häufig zur Hintergrundbeleuchtung von Vollfarben-Displays verwendet werden, umfassen sie gewöhnlich ein Feld aus Leuchtstoff 51, das das Licht aus der Diode 20 oder 21 zu einem gelben Licht wandelt, das wie weiter oben erläutert mit dem durch die Diode 20, 21 emittierten blauen Licht kombiniert wird, um ein weißes Licht auszugeben. Wie weiter oben mit Bezug auf die vorausgehende Ausführungsform genannt, ist die gezeigte Position des Leuchtstoffs 51 beispielhaft und nicht einschränkend aufzufassen.
Die Sidelooker-Packung 45 umfasst weiterhin entsprechende Packungskontakte 48, 49, Bonding-Stellen und Drähte (z. B. 58) von der Diode 20 oder 32 zu den Packungskontakten. Diese sind in 4 vereinfacht dargestellt und allgemein aus dem Stand der Technik bekannt.
Das reflexive Substrat gemäß der Erfindung bietet bestimmte Vorteile in Bezug auf eine Sidelooker-Diode. Weil eine Sidelooker-Diode gewöhnlich eine konkave Linse enthält, ist die Wahrscheinlichkeit einer internen Reflexion größer als bei einer üblichen Leuchtenpackung mit einer konvexen Linse. Wegen der größeren Tendenz zu einer internen Reflexion in der herkömmlichen Sidelooker-Diode ist die Erfindung darin vorteilhaft, dass das reflexive Substrat die externe Quanteneffizienz der Diode erhöht, indem sie die Anzahl der durch das Substrat absorbierten Photonen minimiert.
Die Linse und die Leuchtstoffstrukturen von 3 und 4 verstärken bestimmte Vorteile der Erfindung. Wie mit Bezug auf den Stand der Technik beschrieben, gibt die externe Quanteneffizienz einer Diode die durch die Packung erzeugte Lichtmenge gewöhnlich im Verhältnis zu dem angelegten Strom an. Tatsächlich treffen einige der Photonen (d. h. der durch die Diode emittierten Photonen und der durch den Leuchtstoff emittierten Photonen) auf die Kante der Linse und werden in die Packung zurück reflektiert (auf der Grundlage des Snell-Gesetzes und in Abhängigkeit von dem Einfallswinkel und dem entsprechenden Brechungsindex). Wenn derartige reflektierte Photonen auf das reflexive Substrat (25 oder 33) der Erfindung treffen, werden sie zurück reflektiert und treten mit einer statistisch größeren Wahrscheinlichkeit aus der Lampe 35 oder 45 aus.
Dieselben Vorteile gelten auch in Bezug auf den Leuchtstoff (42 in 3 und 51 in 4). Weil einige, aber nicht alle der auf den Leuchtstoff treffenden Photonen eine Wandlung erzeugen, werden einige der Photonen durch die Leuchtstoffpartikeln zurück zu dem Substrat 25 oder 33 reflektiert. Weil die Erfindung ein reflexives Substrat vorsieht, wird die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass die reflektierten Photonen schließlich aus der Packung austreten und die externe Ausgabe und damit die Effizienz der Lampe 35 oder 45 erhöhen.
5 zeigt schematisch eine andere Ausführungsform der Erfindung in der Form einer Diode 54, die ein transparentes Substrat 55 umfasst. Einer der Vorteile der zuvor beschriebenen Ausführungsformen besteht darin, dass die Reflexionseigenschaften der Montagesubstrate die Absorption von Licht durch das Substrat minimieren oder beseitigen. In der Diode 54 von 5 absorbiert das transparente Substrat 55 eine bestimmte Anzahl von Photonen. In dieser Ausführungsform umfasst das Bonding-Metallsystem 56 eine reflexive Fläche 57, die die aktive Struktur 21 hält (entsprechende Komponenten werden durch gleiche Bezugszeichen wie in den vorausgehenden Ausführungsformen angegeben), und eine andere reflexive Fläche 60 gegenüber der aktiven Struktur 21, die direkt durch das Substrat 55 gehalten wird. Es sind also zwei reflexive Flächen 60 und 57 vorgesehen, sodass einige der Photonen, die in das transparente Substrat 55 eintreten, wieder durch die dem Substrat 55 zugewandte reflexive Fläche 60 nach außen reflektiert werden können.
In einigen Ausführungsformen kann der Rahmen 27 eine reflexive Fläche umfassen, die durch den gepunkteten Bereich 61 wiedergegeben wird. Die reflexive Fläche 61 auf dem Rahmen 27 kann anstelle von oder in Verbindung mit der reflexiven Fläche 60 auf der Bonding-Struktur 56 verwendet werden. Zusätzlich ist es in einigen Fällen vorteilhaft, wenn die reflexiven Flächen „rau" sind, d. h. aus einer Vielzahl von kleinen reflexiven Strukturen auf einer planen reflexiven ausgebildet sind.
5 zeigt eine Ausführungsform, in der das transparente Substrat 55 isolierend und nicht leitend ist. Dementsprechend werden analog zu 2 die Ohmschen Kontakte 30 und 59 zu den Epitaxieschichten 22 und 23 in der aktiven Schicht 21 und nicht zu dem Substrat 55 vorgesehen. Die Metall-Bondingstelle 34 sieht einen externen Kontakt zu der Ohmschen Schicht 59 und der p-Schicht 23 vor. Es ist jedoch zu beachten, dass ein transparentes Substrat mit den reflexiven Flächen 57 und 60 auf dem Metall-Bondingsystem 56 auch mit einem leitenden Substrat vorgesehen werden kann, wobei ein derartiger Aufbau analog zu 1 wäre. Allgemein wird durch das Hinzufügen von Dotierungsmitteln jedoch die Transparenz eines bestimmten Kristallmaterials reduziert, weshalb transparente Substrat stärker isolieren.
Es ist weiterhin zu beachten, dass der Aufbau der Metallschicht 59 komplexer als in 5 gezeigt sein kann. Insbesondere kann die Kombination aus einem Ohmschen Kontakt, einer Spiegelschicht und einer Grenzschicht von 2 auch in der Ausführungsform von 5 verwendet werden.
6 ist eine Teilexplosionsansicht eines Displays 62, das Dioden und Leuchten gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst. 6 zeigt schematisch eine Hintergrundbeleuchtung für Geräte wie etwa Mobiltelefone, PDAs, Laptop-Computer und andere Farbdisplays in anderen Anwendungen (z. B. Flachbildschirmfernsehgeräte, Computermonitore und GPS-Systeme). Der Fachmann auf diesem Gebiet weiß, dass viele zusätzliche Komponenten wie Schutzfilme, Masken, Gehäuse, Reflektoren und Lichtfilterfilme vorgesehen sein können. Weil diese Komponenten alle aus dem Stand der Technik bekannt sind und für die vorliegende Erfindung nicht relevant sind, wird hier auf eine detaillierte Beschreibung dieser Komponenten verzichtet.
Das Display 62 umfasst Farbbildpunkte 63 in einer Bildfläche, die in einem Halterahmen 64 und auf einer Basis 65 gehalten wird. Eine Lichtführung 66 ist in Nachbarschaft zu den Farbbildpunkten 63 angeordnet. In beispielhaften Ausführungsformen bilden die Farbbildpunkte eine Flüssigkristallanzeige des allgemein aus dem Stand der Technik bekannten Typs und werden deshalb hier nicht näher beschrieben.
Die Lichtführung 66 ist gewöhnlich aus einem entsprechenden Polymer mit einem Brechungsindex ausgebildet, der für eine hervorragende Lichtdurchlässigkeit sorgt.
Das Display 62 umfasst wenigstens eine LED 67 und vorzugsweise eine Vielzahl von derartigen Dioden je nach der Ausführungsform der Erfindung, wobei es sich insbesondere um die mit Bezug auf 4 beschriebene Sidelooker-Diode handeln kann. Wie in 6 gezeigt, definiert das Display 62 allgemein einen plane Bildfläche, wobei die Lichtführung 66 allgemein (oder präzise) parallel zu der planen Bildfläche ausgerichtet ist. Die LEDs 67 sind derart positioniert, dass sie das Licht normal zu der Bildfläche richten, d. h. sie sind um den Rand der Lichtführung 66 herum angeordnet.
Es wurde eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben und gezeigt, wobei die Beschreibung und die Figuren beispielhaft aufzufassen sind und den durch die Ansprüche definierten Erfindungsumfang nicht einschränken.

Claims

LED, die umfasst: eine Licht emittierende aktive Struktur (21), die aus einem Nitrid-Materialsystem der Gruppe III ausgebildet ist, eine Bonding-Struktur (24), die die aktive Nitrid-Struktur der Gruppe III hält, und ein Montagesubstrat (25), das die Bonding-Struktur hält, wobei das Montagesubstrat ein Material umfasst, das einen wesentlichen Teil des Lichts mit den Frequenzen reflektiert, die durch die aktive Struktur (21) emittiert werden.
LED nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bonding-Struktur (24) eine Bonding-Metallstruktur ist.
LED nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Montagesubstrat (25) ein anderes Material als ein Nitrid der Gruppe III umfasst.
LED nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Montagesubstrat (25) wenigstens 50 Prozent des Lichts mit den Frequenzen reflektiert, die durch die aktive Struktur (21) emittiert werden.
LED nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Montagesubstrat (25) Licht mit den Frequenzen, die durch die aktive Struktur (21) emittiert werden, besser reflektiert als Silicium.
LED nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Struktur (21) Epitaxieschichten (22, 23) aus dem Nitrid-Materialsystem der Gruppe III umfasst.
LED nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Struktur (21) aus der Gruppe gewählt ist, die Homoübergänge, Heteroübergänge, einfache Quantentöpfe, mehrfache Quantentöpfe und Suppergitter umfasst.
LED nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Montagesubstrat (25) aus der Gruppe gewählt ist, die Aluminiumoxid, Bornitrid, Magnesiumoxid, Titandioxid, Aluminium, andere Metalle, Porzellane und andere Keramiken umfasst.
LED nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Montagesubstrat (25) isolierend ist.
LED nach Anspruch 9, weiterhin gekennzeichnet durch einen ersten Ohmschen Kontakt (26) zu einem p-Teil der Licht emittierenden aktiven Struktur (21) und einen zweiten Ohmschen Kontakt (30) zu einem n-Teil der Licht emittierenden aktiven Struktur (21).
LED nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Montagesubstrat (25) leitend ist.
LED nach Anspruch 11, weiterhin gekennzeichnet durch einen ersten Ohmschen Kontakt zu dem leitenden Substrat (25) und einen zweiten Ohmschen Kontakt zu der aktiven Struktur (21).
LED nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Montagesubstrat (25) chemisch stabil ist, den LED-Herstellungstemperaturen standhält, mechanisch wenigstens so stark wie Silicium ist, eine hohe Bruchfestigkeit aufweist, eine große Härte aufweist, eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, starr ist, mit der Bonding-Struktur verbunden werden kann und im wesentlichen nicht-toxisch in dem Kontext der LED-Herstellung ist.
LED nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Montagesubstrat (25) physikalisch und chemisch bei Temperaturen bis zu wenigstens 300°C stabil ist.
LED nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Struktur (21) aus der Gruppe gewählt ist, die Galliumnitrid, Indiumgalliumnitrid, Aluminiumgalliumnitrid und Kombinationen aus denselben umfasst.
LED nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bonding-Metallstruktur (24) Gold, Zinn, Platin und Nickel umfasst.
LED nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch eine Linse (36) und einen Leuchtstoff (42, 51), wobei das Material des Montagesubstrats (25) einen wesentlichen Teil des durch den Leuchtstoff (42, 51) emittierten Lichts reflektiert.
LED nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Montagesubstrats (25) einen wesentlichen Teil des Lichts in dem Frequenzbereich zwischen ungefähr 350 und 700 nm reflektiert.
LED nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das reflexive Material (29) eine reflexive Beschichtung auf dem Montagesubstrat umfasst, wobei die Beschichtung einen wesentlichen Teil des Lichts mit den Frequenzen reflektiert, die die durch die aktive Struktur (21) emittiert werden.
LED nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die reflexive Beschichtung aus der Gruppe gewählt ist, die Aluminiumoxid, Bornitrid, Magnesiumoxid, Titandioxid, Aluminium, andere Metalle, Porzellane und andere Keramiken umfasst.
LED nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das reflexive Material (29) eine reflexive Beschichtung auf dem Montagesubstrat (25) umfasst, wobei die Beschichtung einen wesentlichen Teil des Lichts mit den Frequenzen reflektiert, die durch die aktive Struktur (21) emittiert werden, und einen wesentlichen Teil des Lichts mit den Frequenzen reflektiert, die durch den Leuchtstoff (42, 51) emittiert werden.
LED nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung aus der Gruppe gewählt ist, die Aluminiumoxid, Bornitrid, Magnesiumoxid, Titandioxid, Aluminium, andere Metalle, Porzellane und andere Keramiken umfasst.
Verfahren zum Ausbilden einer LED mit einer höheren externen Quanteneffizienz im Vergleich zu ähnlichen Strukturen, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Ausbilden einer aktiven Struktur aus einem Nitrid-Materialsystem der Gruppe III auf einem Wachstumssubstrat, Bonden der aktiven Nitrid-Struktur der Gruppe III an einen Montagewafer, der einen wesentlichen Teil des Lichts mit den Frequenzen reflektiert, die durch die aktive Struktur emittiert werden, Entfernen des Wachstumssubstrats von den Epitaxieschichten der aktiven Nitrid-Struktur der Gruppe III, und Hinzufügen von Ohmschen Kontakten zu entsprechenden p- und n-Teilen der aktiven Nitrid-Struktur der Gruppe III.
Verfahren nach Anspruch 23, weiterhin gekennzeichnet durch einen Schritt zum Ausbilden einer aktiven Struktur auf einem Substratmaterial, das kein Nitrid der Gruppe III ist.
Verfahren nach Anspruch 23, weiterhin gekennzeichnet durch einen Schritt zum Ausbilden der aktiven Struktur auf einem Wachstumssubstrat, das wenigstens 50 Prozent des Lichts mit den Frequenzen reflektiert, die durch die aktive Struktur emittiert werden.
Verfahren nach Anspruch 23, weiterhin gekennzeichnet durch einen Schritt zum Bonden der aktiven Nitrid-Struktur der Gruppe III an einem Montagewafer unter Verwendung eines Metall-Bondingsystems.
Verfahren nach Anspruch 23, weiterhin gekennzeichnet durch einen Schritt zum Bonden der aktiven Struktur an einem leitenden Substrat, wobei der Schritt zum Hinzufügen der Ohmschen Kontakte das Hinzufügen eines Ohmschen Kontakts zu der aktiven Struktur und eines Ohmschen Kontakts zu dem leitenden Substrat umfasst.
Verfahren nach Anspruch 19, weiterhin gekennzeichnet durch einen Schritt zum Ausbilden der aktiven Struktur auf einem isolierenden Substrat.
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Ausbilden der aktiven Struktur auf dem Substrat das Ausbilden von Epitaxieschichten aus Nitriden der Gruppe III auf einem Siliciumkarbid-Substrat umfasst.
Verfahren nach Anspruch 23, weiterhin gekennzeichnet durch einen Schritt zum Ausbilden der aktiven Struktur aus der Gruppe, die Galliumnitrid, Indiumgalliumnitrid, Aluminiumgalliumnitrid und Kombinationen aus denselben umfasst.
Verfahren nach Anspruch 23, weiterhin gekennzeichnet durch einen Schritt zum Bonden der aktiven Nitrid-Struktur der Gruppe III an dem Montagewafer unter Verwendung eines Metall-Bondingsystems, das Gold, Zinn, Platin und Nickel umfasst.
Verfahren nach Anspruch 26, weiterhin gekennzeichnet durch einen Schritt zum Hinzufügen einer reflexiven Spiegelschicht in dem Metall-Bondingsystem in Nachbarschaft zu der aktiven Nitrid-Struktur der Gruppe III, um von der aktiven Struktur auf den Spiegel fallendes Licht zu reflektieren und dadurch die externe Quanteneffizienz der resultierenden LED zu erhöhen.
Verfahren nach Anspruch 23, weiterhin gekennzeichnet durch einen Schritt zum Einschließen der LED in einer Polymerlinse.
Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die LED in einer Polymerlinse mit einem dispergierten Leuchtstoff eingeschlossen wird.
LED-Leuchte mit einer höheren externen Quanteneffizienz im Vergleich zu ähnlichen Strukturen, wobei die Leuchte umfasst: einen Rahmen (27), eine Licht emittierende Diode (20), die an dem Rahmen angeordnet ist und eine Licht emittierende Halbleiterstruktur (21), ein Bonding-System (24) und ein Montagesubstrat (25) umfasst, eine Linse (36), die die Diode (20) an dem Rahmen (27) einschließt, einen Leuchtstoff (42, 51) zum Wandeln des durch die Diode (20) emittierten Lichts zu einer zweiten Farbe, die in Kombination mit der durch die Diode (20) emittierten Farbe weißes Licht erzeugt, wobei das Montagesubstrat (25) ein Material umfasst, das einen wesentlichen Teil des Lichts mit den Frequenzen reflektiert, die durch die aktive Struktur (21) und den Leuchtstoff (42, 51) emittiert werden.
Leuchte nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass das Bonding-System (24) ein Metall-Bondingsystem ist.
Leuchte nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass das Montagesubstrat (25) ein anderes Material als die Halbleitermaterialien in der Licht emittierenden Struktur (21) umfasst.
Leuchte nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass das Montagesubstrat (25) ein Material umfasst, das wenigstens 50 Prozent des Lichts mit den Frequenzen reflektiert, die durch die aktive Struktur (21) und den Leuchtstoff (42, 51) emittiert werden.
Leuchte nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass der Leuchtstoff (41, 51) in der Linse (36) verteilt ist.
Leuchte nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Licht emittierende Struktur (21) aus dem Nitrid-Materialsystem der Gruppe III ausgebildet ist.
Leuchte nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (25) aus der Gruppe gewählt ist, die Aluminiumoxid, Bornitrid, Magnesiumoxid, Titandioxid, Silber, Aluminium, Aluminiumlegierungen, andere Metalle, Porzellane und andere Keramiken umfasst.
Leuchte nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet dass die Leuchte in dem blauen Bereich des sichtbaren Spektrums emittiert und der Leuchtstoff (42, 51) das blaue Licht zu gelbem Licht wandelt.
Leuchte nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass der Leuchtstoff (42, 51) YAG umfasst.
Leucht nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse (36) ein Polymer umfasst.
Leuchte nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer im wesentlichen nicht durch die Emission von blauem Licht oder gelbem Licht beeinträchtigt wird.
Leuchte nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer Siloxan umfasst.
Leuchte nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass das reflexive Material (29) eine reflexive Beschichtung auf dem Montagesubstrat (25) umfasst, wobei die Beschichtung einen wesentlichen Teil des Lichts mit den Frequenzen reflektiert, die durch die aktive Struktur und den Leuchtstoff emittiert werden.
Leuchte nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass die reflexive Beschichtung aus der Gruppe gewählt ist, die Aluminiumoxid, Bornitrid, Magnesiumoxid, Titandioxid, Aluminium, andere Metalle, Porzellane und andere Keramiken umfasst.
Display, das die Leuchte nach Anspruch 35 umfasst.
Display, das umfasst: Farbbildpunkte (63), eine Lichtführung (66) in Nachbarschaft zu den Farbbildpunkten, und eine LED (67) nach Anspruch 35 in Nachbarschaft zu der Lichtführung (66), um das Element mit weißem Licht zu beleuchten.
Display nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbbildpunkte (63) eine Flüssigkristallanzeige bilden.
Display nach Anspruch 51, weiterhin gekennzeichnet durch eine Vielzahl von LEDs (67) in Nachbarschaft zu der Lichtführung (66).
Display nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, dass das Display (62) eine allgemein plane Bildfläche definiert, wobei die Dioden (67) positioniert sind, um Licht normal zu der Bildfläche zu richten.
LED, die umfasst: eine Licht emittierende aktive Struktur (21) aus einem Nitrid-Materialsystem der Gruppe III, ein Bonding-System (24), das die aktive Struktur (21) hält, wobei das Bonding-System (24) eine reflexive Fläche (57), die die aktive Struktur (21) hält, und eine reflexive Fläche (60) gegenüber der aktiven Struktur (21) aufweist, und ein im wesentlichen transparentes Substrat (25), das die gegenüberliegende reflexive Fläche (60) direkt hält.
LED nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, dass das Bonding-System (24) ein Metall-Bondingsystem ist.
LED nach Anspruch 54, die umfasst: ein leitendes transparentes Substrat (25), einen ersten Ohmschen Kontakt (30) zu dem leitenden Substrat (25), und einen zweiten Ohmschen Kontakt (59) zu der aktiven Struktur (21).
LED nach Anspruch 54, die umfasst: ein leitendes Substrat (25), einen ersten Ohmschen Kontakt (30) zu einem p-Teil der Licht emittierenden aktiven Struktur (21), und einen zweiten Ohmschen Kontakt (59) zu einem n-Teil der Licht emittierenden aktiven Struktur (21).
LED nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Struktur (21) p- und n-Epitaxieschichten (22, 23) aus einem Nitrid der Gruppe III umfasst.
LED nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, dass das Bonding-Metallsystem (24) Metalle enthält, die aus der Gruppe gewählt sind, die Gold, Zinn, Nickel, Silber, Platin, Aluminium sowie Kombinationen und Legierungen umfasst.
LED nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, dass das im wesentlichen transparente Substrat (25) aus Saphir ist.
LED nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, dass das im wesentlichen transparente Substrat (25) aus Siliciumkarbid.
LED nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Struktur (21) aus der Gruppe gewählt ist, die einfache Quantentöpfe, mehrfache Quantentöpfe und Supergitter umfasst.
LED nach Anspruch 54, weiterhin gekennzeichnet durch einen reflexiven Rahmen (27).