TWI450423B - 發光裝置 - Google Patents

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TWI450423B
TWI450423B TW099129915A TW99129915A TWI450423B TW I450423 B TWI450423 B TW I450423B TW 099129915 A TW099129915 A TW 099129915A TW 99129915 A TW99129915 A TW 99129915A TW I450423 B TWI450423 B TW I450423B
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Toshiki Hikosaka
Takahiro Sato
Iwao Mitsuishi
Shinya Nunoue
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Toshiba Kk
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Description

發光裝置
[相關申請案對照參考]
本申請案是基於且主張自先前在2009年12月22日提出申請的日本專利申請案序號2009-290553的優先權優惠，其全文內容茲以提述方式納入。
本文中所描述的實施例大致上關於一發光裝置。
藉由結合一螢光粉在一藍光LED之類的半導體發光元件而發出白光的白光LED發光裝置已經作為低功耗的小型發光裝置而發展。
JP-A 2001-20874(Kokai)論述一種結構，其中包括有一基材以及一預先提供在基材下部面的螢光層的一種LED晶片安裝在一導線架上且LED晶片表面覆蓋有一螢光粉。然而，這類的結構並不能夠充分地提升效能。再者，因為螢光層及晶粒接著劑是位在LED晶片及導線架之間而造成散熱不良；發光效能由於熱產生而降低；且可靠度非期望地下降。
儘管對於更高效能的發光裝置的需求增加，藉由習知技術並不能充分地提升效能。
 【發明內容】及【實施方式】
總體而言，根據一個實施例，一發光裝置包括一半導體發光元件、一安裝構件、一第一波長轉換層及一第一透光層。半導體發光元件發出一第一光。半導體發光元件設置在安裝構件上。第一波長轉換層位在半導體發光元件及安裝構件之間且接觸於安裝構件。第一波長轉換層吸收第一光且發出波長長於第一光的波長的一第二光。第一透光層位在半導體發光元件及第一波長轉換層之間且接觸於半導體發光元件及第一波長轉換層。第一透光層為第一光及第二光可透通的。
將參照圖式詳細說明本發明的典型實施例。
這些圖式是概略的或概念的；並且部分的厚度及寬度之間的關係、部分之中的大小比例、...等等是並非必要與其實際值相同。再者，顯示的尺寸及比例會根據圖式有所不同，即使是完全相同的部分。
在本申請案的說明書及圖式中，對於圖式中所描述的相似的構件在下文中會標示以相似的元件符號，並且視情況而定省略詳細說明。
第一實施例
圖1是一概略的剖視圖，顯示根據本發明的第一實施例的一發光裝置的構形。
圖2是一概略的剖視圖，顯示根據本發明的第一實施例使用在發光裝置中的一半導體發光元件的構形。
如圖1所示，根據這個實施例的發光裝置210包括半導體發光元件10、一安裝構件20、一第一波長轉換層30及一第一透光層40。
第一波長轉換層30位在半導體發光元件10及安裝構件20之間且接觸於安裝構件20。第一波長轉換層30吸收一自半導體發光元件10發出的第一光並且發出波長長於第一光的波長的一第二光。換言之，第二光的波長頻帶長於第一光的波長頻帶。例如，第二光波長頻帶的最短波長長於第一光波長頻帶的最短波長。例如，第二光波長頻帶的最長波長長於第一光波長頻帶的最長波長。例如，第二光波長頻帶的最短波長長於第一光波長頻帶的最長波長。例如，第二光的峰值波長長於第一光的峰值波長。
第一透光層40位在半導體發光元件10及第一波長轉換層30之間且接觸於半導體發光元件10及第一波長轉換層30。第一透光層40為第一光及第二光可透通的。
如圖2所示，半導體發光元件10包括一堆疊結構體，其包括有一緩衝層101、一n型接觸層102、一發光層103、一p型電子阻礙層104、及一p型接觸層105依序地堆疊在一基材90上。緩衝層101可包括例如是多晶氮化鎵；以及n型接觸層102可包括例如是添矽的氮化鎵。發光層103可具有例如是其中有一屏障層及一井層交替地多層堆疊的一量子井結構。屏障層可包括例如是氮化鎵；以及井層可包括例如是氮化銦鎵。p型電子阻礙層104可包括例如是添鎂的氮化鋁鎵。p型接觸層105可包括例如是添鎂的氮化鎵。
在這個具體例子的半導體發光元件10的堆疊結構體中，移除了n型接觸層102的一部分以及發光層103、p型電子阻礙層104及p型接觸層105的一部分；並且曝露出一部分的n型接觸層102。還提供有一n側電極108連接於n型接觸層102；以及還提供有一p側電極107連接於p型接觸層105。換言之，p側電極107位在p型半導體層(p型接觸層105)側的半導體發光元件10的一第一主表面10a且與p型半導體層(p型接觸層105)接觸。n型半導體層(n型接觸層102)側的半導體發光元件10的一第二主表面10b面對相反於安裝構件20之側。
半導體發光元件10的每一半導體層可包括一氮化物半導體。換言之，半導體發光元件10可包括例如是一藍光二極體發光單元(light emitting diode,LED)，一藍紫光LED，一紫光LED、一紫外光LED、...等。然而，本發明的實施例並非限制於此。可使用任何半導體發光單元10。
在如圖1所示的這個具體的例子中，在安裝構件20提供有一p側基體電極107e及一n側基體電極108e。p側基體電極107e及n側基體電極108e分別地經由一p側內部連接線107w及一n側內部連接線108w連接半導體發光元件10的p側電極107及n側電極108。然而，上述的說明是一個例子；而且本發明的實施例並非限制於此。半導體發光元件10及安裝構件20的電性連接及佈署的形式的各種改良是可能的。
雖然安裝構件20在這個具體的例子中是具有其上安裝有半導體發光元件10的一杯狀構形的一構件，安裝構件20作為一個可以安裝半導體發光元件10的組件就足夠了。安裝構件20的構形是可隨意變換的。安裝構件20可包括諸如一無機材料、一有機材料、...等的任何材料。
在半導體發光元件10側的安裝構件20的一面可為一個具有高反射比的面。例如，提供由鋁、...等所製成的一反射膜(未圖示)在半導體發光元件10側的安裝構件20的一面，亦即，在安裝構件20的安裝面(安裝有半導體發光元件10的面)。
第一波長轉換層30可包括一散佈在一第一樹脂32中的第一波長轉換粒子31，其中第一波長轉換粒子31吸收第一光並且發出第二光。
第一波長轉換粒子31可包括例如為一螢光微粒、一氮化物半導體微粒、...等。氮化物半導體可包括Alx Gay In1-x-y N(0x1、0y1且x+y1)。對於這類的氮化物半導體，可以藉由改變上述x及y的值而改變發光的波長。在上述的氮化物半導體中，一部分的第三族元素可用硼、鉈、...等取代。一部分的氮可用磷、砷、銻、鉍、...等取代。
第一波長轉換粒子31並不限制於一種材料並且可包括二或多種材料。
舉例而言，第一波長轉換層30的第一樹脂32可採用矽基樹脂、...等。
第一波長轉換層30可具有經由第一透光層40結合半導體發光元件10至安裝構件20的一結合功能。換言之，可採用具有結合功能的一材料作為第一樹脂32。藉此，半導體發光元件10(及第一透光層40)可以不需要提供一獨立結合媒介而固定於安裝構件20；可以抑制由獨立提供結合媒介所引起的發光效能降低；並且可以簡化製程。
第一透光層40可包括任何第一光及第二光可透通的材料。換言之，第一透光層40基本上為接近半導體發光元件10發光波長的波長以及在長於此波長的波長範圍的波長可透通的。第一透光層40可包括例如是諸如一矽基樹脂之類的任何有機材料，以及包括有二氧化矽之類的氧化物、氮化矽之類的氮化物、以及氮氧化矽之類的氮氧化物的任何無機材料。
圖3是顯示根據本發明的第一實施例的發光裝置的運作的一示意圖。
如圖3所示，由半導體發光元件10的發光層103發出的第一光L1的一部分朝p型半導體層側的第一主表面10a(上部面)行進並且析出至發光裝置210外部。另一個部分的第一光L1朝n型半導體層(n型接觸層102)側的第二主表面10b(下部面)行進，透通過第一透光層40，以及進入第一波長轉換層30。第一光L1被吸收入第一波長轉換層30；並且發出具有相異於第一光L1的波長特徵(一種具有長於第一光L1的波長的波長特徵)的一第二光L2。
在未提供第一波長轉換層30的情況下，因為自半導體發光元件10發出至安裝構件20側的第一光L1被安裝構件20所反射，返回至半導體發光元件10內部，並且被特別是半導體發光元件10的發光層103所非期望地重覆吸收而使效能降低。
相反地，藉由提供第一波長轉換層30，自半導體發光元件10發出至安裝構件20側的第一光L1轉換成具有長於第一光L1的波長的第二光L2。藉此，即使在第二光L2被安裝構件20所反射，返回至半導體發光元件10內部，並且進入半導體發光元件10(特別是發光層103)的情況下，因為第二光L2的波長長於第一光L1的波長，第二光L2不會被半導體發光元件10(特別是發光層103)輕易地重覆吸收。因此，第二光L2確實地自半導體發光元件10發出至外部；並且損失為低。
藉由在根據這個實施例的發光裝置210中提供第一透光層40，由安裝構件20所反射的光不會返回至半導體發光元件10而直接地發出至外部；並且光析出效率更為提升。
換言之，由第一波長轉換層30所發出的第二光L2會於入射在半導體發光元件10之前進入第一透光層40。然後，第二光L2傳播通過第一透光層40並且自第一透光層40的側面析出至外部環境。
舉例而言，第二光L2由第一透光層40及半導體發光元件10在第一透光層40側的第二主表面10b之間的界面以及第一透光層40及第一波長轉換層30之間的界面所反射或是由第一透光層40與第二主表面10b之間的界面以及第一波長轉換層30與安裝構件20之間的界面所反射而傳播通過第一透光層40。
由此，第二光L2實際上並未進入半導體發光元件10內部(特別是發光層103)；並且抑制由於第二光L2被吸收入半導體發光元件10內部(特別是發光層103)造成的損失。藉此，效能更為提升。
自半導體發光元件10發出的第一光L1也可傳播通過第一透光層40以自第一透光層40的側面析出至外部環境。
舉例而言，第一光L1藉由第一透光層40及半導體發光元件10在第一透光層40側的第二主表面10b之間的界面以及第一透光層40及第一波長轉換層30之間的界面所反射或是由第一透光層40及第二主表面10b之間的界面以及第一波長轉換層30及安裝構件20之間的界面反射而傳播通過第一透光層40。
由此，第一光L1實際上並未自安裝構件20側進入半導體發光元件10內部(特別是發光層103)；並且抑制由於第一光L1被吸收入半導體發光元件10內部(特別是發光層103)造成的損失。藉此，效能提升。
為促進第一光L1及第二光L2傳播通過第一透光層40內部，最好是適當地設定第一透光層40、第一波長轉換層30、及半導體發光元件10(特別是在第一透光層40側的部分)的折射率。
換言之，最好是使半導體發光元件10接觸於第一透光層40的部分(即，位在第二主表面10b側的部分，並且在這個具體的例子中是指基材90)的折射率(第一折射率n1)高於第一透光層40的折射率(第二折射率n2)。最好是使第一波長轉換層30接觸於第一透光層40的部分的折射率(第三折射率n3)不高於第一透光層40的折射率(第二折射率n2)。換言之，最好是n3n2<n1。
藉由設定第一折射率n1高於第二折射率n2，可以有效地反射自第一透光層40朝半導體發光元件10行進的第二光L2至第一透光層40側。再者，進入第一透光層40的第一光L1可以有效地傳播通過第一透光層40。
藉由設定第三折射率n3不高於第二折射率n2，第二光L2有效地自第一波長轉換層30進入第一透光層40。再者，第一透光層40與第一波長轉換層30之間的界面可以有效地反射自第一透光層40朝第一波長轉換層30行進的第二光L2；並且第二光L2可以有效地傳播通過第一透光層40。
在第三折射率n3等於第二折射率n2的情況下，自第一透光層40朝第一波長轉換層30行進的第一光L1沒有損失的透通過第一透光層40及第一波長轉換層30之間的界面；並且第一波長轉換層30有效地發出第二光L2。同時，由在第一波長轉換層30側的安裝構件20的面所反射的第二光L2可以有效地進入第一透光層40；並且第二光L2可以有效地傳播通過第一透光層40。再者，進入第一透光層40的第一光L1可以有效地傳播通過第一透光層40。
舉例而言，在這個具體的例子中，採用藍寶石作為在接觸於第一透光層40的側(第二主表面10b側)的半導體發光元件10的部分的基材90。在這種情況下，第一折射率n1是約1.8。在接觸於第一透光層40的側(第二主表面10b側)的半導體發光元件10的部分是n型接觸層102(例如，一氮化鎵層)的情況下，第一折射率n1是約2.5。
另一方面，可採用例如為一矽基樹脂作為第一透光層40；並且第二折射率n2會是約1.5。第一波長轉換層30可包括散佈在第一樹脂32中的第一波長轉換粒子31；可採用一矽基樹脂作為第一樹脂32；並且第三折射率n3會是約1.4。如此，可以實現n3n2<n1的關係。
藉由設定折射率為這樣的關係，第一透光層40在半導體發光元件10側的界面以及第一透光層40在第一波長轉換層30側的界面有效地反射(例，受到全反射)第一光L1及第二光L2。藉此，第一光L1及第二光L2可以有效地傳播通過第一透光層40；這樣的光可以不進入半導體發光元件10而發出至外部；可以提升光析出效率；以及可以提升效能。
如此，藉由控制第一折射率n1、第二折射率n2、及第三折射率n3之間的相互關係使效能更為提升。
第一波長轉換粒子31的粒子尺寸最好是不小於1微米(μm)且不大於50μm。在第一波長轉換粒子31的粒子尺寸不小於1μm且不大於50μm的情況下，第一波長轉換層30的波長轉換效率提升；且發光效能提升。在第一波長轉換粒子31的粒子尺寸小於1μm的情況下，第一波長轉換層30的第一光L1吸光指數下降；且發光效能容易降低。在第一波長轉換粒子31的粒子尺寸大於50μm情況下，散熱不良；並且發光效能可能會降低。在一部分的情況下，第一波長轉換層30的結合力可能會下降；並且發光裝置的可靠度可能會墮化。
第一波長轉換層30可包括多層。例如，第一波長轉換層30可包括例如一包括有紅螢光粉的紅螢光層以及一堆疊在紅螢光層上包括有黃螢光粉的黃螢光層。第一波長轉換層30可更包括一位在上述紅螢光層與上述黃螢光層之間的透光層。藉此，可以更為改善光學特性及製造簡化兩者。
第一例
現在將對照於一對照例說明根據這個實施例的一第一例的發光裝置的特徵。
第一例的發光裝置210a具有一相似於圖1所示的發光裝置210的構形。發光結構210a是如下述般所建構。
採用一由氮化鋁製成的安裝基材作為安裝構件20。換言之，安裝構件20是藉由模製氮化鋁材料所構成。
另一方面，採用具有一包括氮化銦鎵化合物半導體的發光層103的一藍光LED晶片作為半導體發光元件10。半導體發光元件10的發光波長(第一光L1的波長)的峰值是450nm(奈米)。
第一透光層40形成在半導體發光元件10的下部面(第二主表面10b)。採用一透光矽樹脂作為第一透光層40。換言之，藉由在半導體發光元件10的下部面(第二主表面10b)塗佈一矽樹脂以及在大氣壓力下以150℃乾燥矽樹脂10分鐘至90分鐘而取得第一透光層40。矽樹脂的折射率(第二折射率n2)是1.54，其高於下述第一波長轉換層30的折射率(第三折射率n3)1.41且低於半導體發光元件10的基材90的折射率(第一折射率n1)1.78。
另一方面，第一波長轉換層30形成在安裝構件20的安裝面。採用一具有發光峰值在560nm的矽酸鹽黃螢光粉(具有(Sr,Ca,Ba)2 SiO4 :Eu成分)作為第一波長轉換層30的第一波長轉換粒子31。採用一矽基透光晶粒結合材料作為第一樹脂32。以濃度50wt%(重量百分比)在第一樹脂32中散佈粒子尺寸約10μm的第一波長轉換粒子31並且然後塗佈在安裝構件20的安裝面以形成第一波長轉換層30。
半導體發光元件10藉由第一波長轉換層30結合至安裝構件20以及藉由在第一波長轉換層30上安置包括有第一透光層40的半導體發光元件10並乾燥第一波長轉換層30而固定。隨後，安裝構件20的p側基體電極107e及n側基體電極108e藉由p側內部連接線107w及n側內部連接線108w分別電性連接至半導體發光元件10的p側電極107及n側電極108。
如此，建構出第一例的發光裝置210a。
量測發光裝置210a的發光特性。當以20mA電流驅動時，發光效能是40.7(lm/W)；並且取得高效能。
第一對照例
圖4是一顯示第一對照例的發光裝置的構形的概略剖視圖。
在如圖4所示的第一對照例的發光裝置219a中，提供有接觸於半導體發光元件10的第二主表面10b的第一波長轉換層30；以及在第一波長轉換層30和安裝構件20之間提供一矽基透光晶粒結合材料層41。矽基透光晶粒結合材料層41是具有相似於第一例的第一透光層40的特性的一層。換言之，發光裝置219a有著第一波長轉換層30的位置及第一例的發光裝置210a的第一透光層40的位置互相交換的一構形。
當以20mA電流驅動時，具有如此構形的發光裝置219a有著38.2(lm/W)的發光效能；並且取得低效能。
第二對照例
圖5是一顯示第二對照例的發光裝置的構形的概略剖視圖。
在如圖5所示的第二對照例的發光裝置219b中，並未提供第一透光層40。換言之，發光裝置219b相當於第一例的發光裝置210a中並未提供第一透光層40的一構形。
當以20mA電流驅動時，具有如此結構的發光裝置219b有著38.8(lm/W)的發光效能。雖然自第一對照例的發光裝置219a改善了效能，改善的程度(相較於第一對照例的比例)是約1.02；並且改善的程度為低。
相反地，如上所述，第一例的發光裝置210a的發光效能高於第一對照例及第二對照例。再者，第一例中效能的改善的程度(相較於第一對照例)是約1.06；第一例改善的程度極高。
第一對照例的效能被認為是低的，因為第一波長轉換層30直接接觸半導體發光元件10，第一波長轉換層30發出的第二光L2不容易直接析出至外部，以及許多的第二光L2進入半導體發光元件10且非期望地被吸收入半導體發光元件10內部。再者，由於矽基透光晶粒結合材料層41位在第一波長轉換層30和安裝構件20之間，半導體發光元件10及第一波長轉換層30所產生的熱不容易傳導至安裝構件20且不容易消散。則認為半導體發光元件10的溫度會因此而容易上升，半導體發光元件10的發光效能降低，以及效能更為降低。
同樣在第二對照例中，效能被認為是低的，因為第一波長轉換層30直接接觸半導體發光元件10，第一波長轉換層30發出的第二光L2不容易直接析出至外部，以及許多的第二光L2進入半導體發光元件10且非期望地被吸收入半導體發光元件10內部。第二對照例的效能會被認為高於第一對照例，因為第一波長轉換層30直接接觸安裝構件20，產生在第一波長轉換層30中的熱容易傳導至安裝構件20，抑制熱產生，以及抑制半導體發光元件10的溫度上升。
相反地，藉由在第一例的發光裝置210a中的半導體發光元件10及第一波長轉換層30之間提供第一透光層40，安裝構件20所反射的光(第一光L1及第二光L2)可以不返回半導體發光元件10而直接發出至外部；以及光析出效率提升。另外，第一波長轉換層30直接接觸安裝構件20。因此，產生在第一波長轉換層30中的熱會有效地傳導至安裝構件20；抑制熱產生；抑制半導體發光元件10的溫度上升；以及發光效能提升。
如此，根據第一實施例的發光裝置210的形式可以應用於第一例的發光裝置210a以提供具有高效能的發光裝置。
在第一對照例的發光裝置219a中，在執行元件分離以及在元件分離之前預先在半導體發光元件10的基材90的下部面形成用作形成第一波長轉換層30的螢光層情況下，螢光層容易從半導體發光元件10脫落以及可能會發生非期望地發光的色彩不均及照度變動。
假設更設置有下述的第二波長轉換層，則上述的發光裝置210a、219a及219b被調節不是至白光而是至藍光。換言之，發光裝置210a、219a及219b的發光波長的色度坐標是(0.18,0.10)。對於相同色度的發光而言，第一例的發光裝置210a實現高於上述第一對照例及第二對照例的發光裝置219a及219b的效能。
第二實施例
圖6是顯示根據本發明第二實施例的一發光裝置的構形的一概略剖視圖。
如圖6所示，根據這個實施例的發光裝置220除了上述的半導體發光元件10、安裝構件20、第一波長轉換層30、第一透光層40之外更包括一第二波長轉換層80及一第二透光層60。
第二波長轉換層80位在相反於第一透光層40的半導體發光元件10的側。第二波長轉換層80吸收第一光L1並且發出具有相異於第一光L1的一波長特徵的一第三光。第三光可具有相異於第二光L2的一波長特徵；以及第三光可大體上具有與第二光L2相同的波長特徵。第二波長轉換層80更吸收第二光L2；並且藉此自第二波長轉換層80發出的第三光可具有相異於第一光L1及第二光L2的波長特徵。
第二透光層60位在半導體發光元件10和第二波長轉換層80之間。第二透光層60為第一光L1、第二光L2及第三光可透通的。
換言之，可提供例如一具有朝上突出以覆蓋半導體發光元件10的一曲線構形的外表面的例如是透明樹脂層作為第二透光層60。可採用例如為矽樹脂作為第二透光層60。具有朝上凸出構形的曲線表面的剖面曲線可具有例如半圓弧狀構形、拋物線構形、...等之類的任何構形。
在這個具體的例子中，第二透光層60的端部接觸安裝構件20。因此，藉由提供第二透光層60以覆蓋半導體發光元件10，第二透光層60可以保護半導體發光元件10；並且發光裝置220的可靠度提升。然而，本發明的實施例並非限制於此。在一部分的情況下，第二透光層60的端部的至少一部分可脫離開安裝構件20。
第二波長轉換層80位在第二透光層60上。第二波長轉換層80可包括一第二波長轉換粒子(未圖示)及一其中散佈有第二波長轉換粒子的第二樹脂(未圖示)。例如，第二波長轉換層80可包括一螢光粒子及一其中散佈有螢光粒子的樹脂(第二樹脂)。第二波長轉換粒子並不限制是一種材料以及可包括二或多種材料。
基於半導體發光元件10所發出的第一光L1的發光特徵(例，發光波長)以及第一波長轉換層30所發出的第二光L2的發光特徵(例，發光波長)可適當地設定出第二波長轉換層80所發出的第三光的發光特徵(例，發光波長)。
在第二波長轉換層80中發出光(第三光)的情況下，第二波長轉換層80產生熱。在提供第二波長轉換層80直接圍繞半導體發光元件10的對照例中，半導體發光元件10的溫度由於第二波長轉換層80的熱產生而上升；以及半導體發光元件10的發光效能降低。
相反地，在根據這個實施例的發光裝置220中，提供第二透光層60以覆蓋半導體發光元件10以及位在其上的第二波長轉換層80。因此，即使在第二波長轉換層80產生熱的情況下，抑制第二波長轉換層80及半導體發光元件10之間的熱傳導；可以抑制半導體發光元件10的溫度上升；以及可以維持半導體發光元件10的發光效能在一高值。
換言之，當抑制起因於第一波長轉換層30轉換第一光L1至波長長於第一光L1的第二光L2而導致光被安裝構件20反射而返回至半導體發光元件10內部並且被半導體發光元件10的發光層103再吸收的效能降低時，發光裝置220可以藉由第一透光層40將光(第一光L1及第二光L2)導引至外部而提升效能。再者，藉由在第二波長轉換層80和半導體發光元件10之間提供第二透光層60，可以抑制起因於第二波長轉換層80的波長轉換過程中的熱產生所導致的半導體發光元件10的溫度上升；以及抑制起因於半導體發光元件10的溫度上升所導致的發光效能的降低。並且，藉由在第二波長轉換層80和半導體發光元件10之間提供第二透光層60，可以容易地調整第二波長轉換層80的膜厚度；以及藉由最佳化調整膜厚度可以抑制第二波長轉換層80中的第二光L2的再吸收。藉此，可以取得具有一高發光效能的一發光裝置。
可以提供第二波長轉換層80的端部例如為接觸安裝構件20。藉此，可以有效地傳導第二波長轉換層80產生的熱至安裝構件20；可以更為減少半導體發光元件10的溫度上升；可以提升半導體發光元件10的發光效能；以及可以更為提升發光裝置220的效能。
然而，本發明的實施例並非限制於此。在第二波長轉換層80產生微量的熱的情況下、在半導體發光元件10的溫度不容易上升的情況下、在即使當半導體發光元件10的溫度上升而發光效率不容易減少的情況下、...等，可提供使第二波長轉換層80端部的至少一部分與安裝構件20分離。
第二透光層60可包括一包括有氣體(包括空氣)的層。由此，第二波長轉換層80產生的熱不容易傳導至半導體發光元件10；以及效能提升。在第二透光層60為氣體(包括空氣)層的情況下，例如，可使用一晶粒及其相似物形成第二波長轉換層80以使第二波長轉換層80維持其形狀；以及可以將所形成的第二波長轉換層80設置在半導體發光元件10上以覆蓋半導體發光元件10。
藉由多層地提供諸如第一波長轉換層30和第二波長轉換層80之類的波長轉換層，更容易控制由發光裝置220發出的光的波長特徵；以及更容易實現期望的具高色彩詮釋的發光。
在根據這個實施例的發光裝置220中，第三光的波長長於第一光L1的波長且不長於第二光L2的波長。第三光的波長頻帶長於第一光L1的波長頻帶且不長於第二光L2的波長頻帶。例如，第三光的波長頻帶的最短波長長於第一光L1的波長頻帶的最短波長。例如，第三光的波長頻帶的最長波長長於第一光L1的波長頻帶的最長波長。例如，第三光的波長頻帶的最短波長長於第一光L1的波長頻帶的最長波長。再者，例如，第三光的波長頻帶的最短波長不長於第二光L2的波長頻帶的最短波長。例如，第三光的波長頻帶的最長波長不長於第二光L2的波長頻帶的最長波長。第三光的波長頻帶的最長波長可能會等於或短於第二光L2的波長頻帶的最短波長。
由於第三光的波長長於第一光L1的波長，會抑制特別是半導體發光元件10的發光層103的第三光的再吸收；以及效能提升。
在第二光L2的波長短於第三光的波長的情況下，當第二光L2通過第二波長轉換層80時，第二光L2會被第二波長轉換層80所吸收；並且效能容易降低。然而，藉由提供波長不長於第二光L2的波長的第三光，會抑制第二波長轉換層80中的第二光L2的吸收；並且效能提升。
例如，在第一光L1為藍光的情況下，第二光L2可為黃光以及第三光也可為黃光。亦例如，在第一光L1為藍光的情況下，第二光L2可為紅光以及第三光可為綠光。在例如第一光L1為近紫外光的情況下，第二光L2可為紅光以及第三光可為藍及綠光。
例如，在自半導體發光元件10發出的第一光L1是具有位於藍光區域的發光峰值的光的情況下，第一波長轉換層30發出一黃第二光L2(例，一螢光)；以及第二波長轉換層80也發出一黃第三光。藉此，發光裝置可以發出一白光。
並且，在自半導體發光元件10發出的第一光L1是具有位於藍光區域的發光峰值的光的情況下，第一波長轉換層30發出一紅第二光L2(例，一螢光)；以及第二波長轉換層80發出一綠第三光。藉此，發光裝置220發出紅、綠及藍三色的光並且可以發出白光。
在自半導體發光元件10發出的第一光L1是具有位於近紫外光區域的發光峰值的光的情況下，第一波長轉換層30可發出一紅第二光L2(例，一螢光)；以及第二波長轉換層80可發出一綠及藍第三光。藉此，發光裝置220發出紅、綠及藍三色的光並且可以發出白光。
如此一來，例如，可採用黃螢光粉作為第一波長轉換層30的第一波長轉換粒子31；以及在第二波長轉換層80中亦可採用黃螢光粉。再者，例如，可採用紅螢光粉作為第一波長轉換層30的第一波長轉換粒子31；以及可採用綠色螢光粉作為第二波長轉換層80的第二波長轉換粒子。並且，可採用紅螢光粉作為第一波長轉換層30的第一波長轉換粒子31；以及可採用藍色螢光粉及綠色螢光粉兩種作為第二波長轉換層80的第二波長轉換粒子。
然而，以上所述是在當發光裝置220發出白光的情況下的一構形的一例子。第一光L1、第二光L2及第三光的發光特徵的組合是隨心所欲的。第一光L1、第二光L2及第三光的發光特徵基於發光裝置所要發出的光的規格可適當地設定。
例如，在這個實施例中，在第一波長轉換層30及第二波長轉換層80中可採用任一紅螢光層、黃螢光層、綠螢光層、及藍螢光層。
紅螢光層可發出位於，例如，600nm至780nm的波長區域中的光。黃螢光層可發出位於，例如，550nm至590nm的波長區域中的光。綠螢光層可發出位於，例如，475nm至520nm的波長區域中的光。藍螢光層可發出位於，例如，430nm至475nm的波長區域中的光。
紅螢光層可包括例如為CaAlSiN3 :Eu的一氮基螢光粉或為一氮化矽基螢光粉。特別是，在採用氮化矽基螢光粉的情況下，最好是使用
(M1-x ,Rx )a1 AlSib1 Oc1 Nd1 　化合物方程式(1)
其中M是除了矽和鋁之外的至少一種金屬元素，並且M選自於鈣和鍶中的至少一種是特別令人滿意的；R是一光發射中心元素，並且R為鈾是特別令人滿意的；以及x、a1、b1、c1及d1滿足0<x1、0.6<a1<0.95、2<b1<3.9、0.25<c1<0.45、及4<d1<5.7的關係。
藉由採用化合物方程式(1)的氮化矽基螢光粉，可以改善波長轉換效率的溫度特徵，以及可以更為增加在高電流密度區的效能。
黃螢光層可包括例如為一種(Sr,Ca,Ba)2 SiO4 :Eu的矽酸鹽基螢光粉。
綠螢光層可包括例如為一種(Ba,Ca,Mg)10 (PO4 )6 ‧Cl2 :Eu的鹵磷酸鹽基的螢光粉或一氮化矽基螢光粉。特別是，在採用氮化矽基螢光粉的情況下，適合使用
(M1-x ,Rx )a2 AlSib2 Oc2 Nd2 　化合物方程式(2)
其中M是除了矽和鋁之外的至少一種金屬元素，並且M選自於鈣和鍶中的至少一種是特別令人滿意的；R是一光發射中心元素，並且R為鈾是特別令人滿意的；以及x、a2、b2、c2及d2滿足0<x1、0.93<a2<1.3、4.0<b2<5.8、0.6<c2<0.1、及6<d1<11的關係。藉由採用化合物方程式(2)的氮化矽基螢光粉，可以改善波長轉換效能的溫度特徵；以及可以更為增加在高電流密度區的效能。
藍螢光層可包括例如為一種BaMgAl10 O17 :Eu的氧化物螢光粉。
只要樹脂大致上是波長接近半導體發光元件10發出的第一光L1的發光波長以及是在長於其發光區域中的波長，可採用任何不論種類的樹脂作為使用在第一波長轉換層30及第二波長轉換層80上的樹脂(第一樹脂32及第二樹脂)。這類的樹脂包括，例如，矽樹脂、環氧樹脂、具有一環氧基的聚二甲基矽氧烷衍生物、噁丁環樹脂、丙烯酸樹脂、環烯樹脂、脲樹脂、氟碳樹脂、及聚醯亞胺樹脂、...等。
第二波長轉換層80可具有一種其中堆疊有具有相異發光波長的多層螢光層的構形。在這種情況下，將多層螢光層堆疊成使具有較長波長的螢光層比具有較短波長的螢光層設置更為接近半導體發光元件10側是較好的。
在第二波長轉換層80的外側(相反於半導體發光元件10的側)再提供一第三透光層是較好的。藉由提供第三透光層，析出至外部的光的比例增加；並且效能更為提升。換言之，可以抑制由於螢光粒子的凹處及凸處而發生在第二波長轉換層80和一外部媒介(例，空氣)之間的界面的反射及散射；第二波長轉換層80的再吸收減少；析出至外部的光的比例增加；以及效能提升。同時，藉由提供第三透光層可以提升可靠度。
第三透光層可用具有相異折射率的多層而形成。在這一種情況下，依各層之折射率而以自第二波長轉換層80側朝外部遞減的方式堆疊各層是較好的。如此，抑制在第二波長轉換層80及外部媒介(例，空氣)之間的反射及散射；並且使效能提升。
選自第一波長轉換層30及第二波長轉換層80中的至少一個可包括多層。例如，第二波長轉換層80可包括，例如，一包括有綠螢光粉的綠螢光層以及堆疊在綠螢光層上的一包括有藍螢光粉的藍螢光層。第二波長轉換層80可更包括有一位在上述綠螢光層以及上述藍螢光層之間的透光層。藉此，可以更為改善光學特性及製造簡化兩者。
第二例
現在將對照於一對照例子說明根據這個實施例的一第二例的發光裝置的特徵。
第二例的發光裝置220a具有一相似於圖6所示的發光裝置220的構形。發光結構220a是如下述般所建構。
在建構如第一例的發光裝置210a之後，形成第二透光層60的一矽樹脂層形成在半導體發光元件10上。換言之，當在大氣壓力的環境空氣中加熱安裝構件20至150℃的溫度時，使用一散佈機塗佈矽樹脂以覆蓋半導體發光元件10。矽樹脂在頂點部的厚度與在端面的厚度的比例大致上是1:1；並且矽樹脂塗佈為朝上凸起的曲線結構。然後，將矽樹脂在大氣壓力下以150℃乾燥60分鐘；以及形成第二透光層60。
另一方面，藉由在一矽酸鹽基透光樹脂中散佈一矽酸鹽基黃螢光粉(具有(Sr,Ca,Ba)2 SiO4 :Eu成分)而製備形成第二波長轉換層80的一黃螢光散佈樹脂。當於環境空氣中在大氣壓力加熱安裝構件20至150℃時，使用一散佈機塗佈黃螢光散佈樹脂以覆蓋整個第二透光層60。黃螢光散佈樹脂的膜厚度大致上是一致的；以及黃螢光散佈樹脂的構形具有一朝上凸起的曲線構形以一致於第二透光層60。基本上，黃螢光散佈樹脂在大氣壓力下以150℃乾燥60分鐘；以及形成第二波長轉換層80。第二波長轉換層80在頂點部的厚度與在端面的厚度的比例大致上是1:1。
如此，構成第一例的發光裝置220a。第一例的發光裝置220a是一個其中自半導體發光元件10發出的第一光L1為藍光且自第一波長轉換層30及第二波長轉換層80兩者發出的光(第二光L2及第三光)為黃光的例子。
第三對照例
圖7是一顯示第三對照例的發光裝置的構形的概略剖視圖。
在如圖7所示的第三對照例的發光裝置229a中，第一對照例的發光裝置219a中更提供第二透光層60及第二波長轉換層80。換言之，第三對照例的的發光裝置229a具有一其中第二例的發光裝置220a的第一波長轉換層30與第一透光層40的位置互換的構形。除此之外，發光裝置229a相似於第二例的發光裝置220a。
第四對照例
圖8是一顯示第四對照例的發光裝置的構形的概略剖視圖。
在如圖8所示的第四對照例的發光裝置229b中，第二對照例的發光裝置219b中更提供第二透光層60和第二波長轉換層80。換言之，第四對照例的發光裝置229b的構形相當於第二例的發光裝置220a的構形中不提供第一透光層40。除此之外，發光裝置229b相似於第二例的發光裝置220a。
第五對照例
圖9是一顯示第五對照例的發光裝置的構形的一概略剖視圖。
在如圖9所示的第五對照例的發光裝置229c中，當在半導體發光元件10和安裝構件20之間提供有矽基透光晶粒結合材料層41時，則不提供第一波長轉換層30。也提供第二透光層60及第二波長轉換層80c。調整發光裝置229c的第二波長轉換層80c的規格以使發光裝置229c的發光色彩匹配於第二例的發光裝置220a的發光色彩。換言之，發光裝置229c第二波長轉換層80c的厚度薄於第二例的發光裝置220a的第二波長轉換層80的厚度。
評估諸如上述那些第二例的發光裝置220a以及第三至第五對照例的發光裝置229a至229c的光學特性。
發光裝置220a及發光裝置229a至229c的發光色彩的色度坐標是(0.34,0.35)；並且這些發光裝置各自發出白光。
當以20mA電流驅動時，第二例的發光裝置220a具有87.7(lm/W)的發光效能；並且取得高效能。
另一方面，當以20mA電流驅動時，第三對照例的發光裝置229a具有83.8(lm/W)的效能；並且取得低效能。當以20mA電流驅動時，第四對照例的發光裝置229b具有84.9(lm/W)的發光效能(作為對第三對照例效能的改善而言)是低程度的改善。換言之，第四對照例的效能改善的程度(相比於第三對照例的比例)是約1.01；改進的程度為低。當以20mA電流驅動時，第五對照例的發光裝置229c具有80.7(lm/W)的效能；效能為低；且第五例的效能低於第三對照例的效能。
如此，第二例的發光裝置實現高於第三至第五對照例的發光裝置229a至229c的效能。換言之，第二例的發光裝置220a的改善程度(相比於第三對照例的比例)是約1.05；且即使對比於第四對照例，效能的改善效果極大。
因為未提供第一波長轉換層30，第五對照例的效能被認為是低的，並且因此自半導體發光元件10發出至安裝構件20側的第一光L1被安裝構件20所反射，返回至半導體發光元件10的內部，並且非期望地被吸收入特別是半導體發光元件10的發光層103。
相反地，在第二例的發光裝置220a中，抑制起因於因為第一波長轉換層30轉換第一光L1至第二光L2使光被安裝構件20反射而返回至半導體發光元件10的內部以及被特別是半導體發光元件10的發光層103吸收所導致的效能降低；藉由以第一透光層40將光(第一光L1及第二光L2)導引至外部以提升效能；藉由在第二波長轉換層80和半導體發光元件10之間提供第二透光層60以抑制起因於第二波長轉換層80的熱產生所導致的半導體發光元件10的溫度上升；以及抑制半導體發光元件10的發光效能的降低。藉此，取得一具有高發光效能的發光裝置。
如此，可以將根據這個實施例的發光裝置220的形式應用至第二例的發光裝置220a以提供高效能發出白光的一發光裝置。
可想到使用一種其中不提供第二透光層60以及將第二波長轉換層80直接形成在圖7中所示的第四對照例的發光裝置229a的半導體發光元件10的構形。這種構形相當於，例如，JP-A 2001-210874(Kokai)中所討論的構形。在這種構形中，半導體發光元件10的溫度起因於因為半導體發光元件10直接接觸第二波長轉換層80所導致的第二波長轉換層80的熱產生而上升；以及半導體發光元件10的發光效能降低。再者，調整第二波長轉換層80的膜厚度是困難的；在第二波長轉換層80中的再吸收增加；發光效能減少；以及照度變動及色彩不均發生。據此，這一種構形被認為是具有比第四對照例更低的效能。
第三例
第三例的發光裝置230a具有相似於圖6所似的發光裝置220的構形。然而，第三例的發光裝置230a是一個其中自半導體發光元件10發出的第一光L1為藍光；自第一波長轉換層30發出的第二光L2是紅光；以及自第二波長轉換層80發出的第三光是綠光的例子。
發光裝置230a是如下般所建構。
藉由一相似於第一例的方法在半導體發光元件10的下部面(第二主表面10b)形成由矽樹脂製成的第一透光層40。
另一方面，在安裝構件20的安裝面上形成第一波長轉換層30。採用具有在620nm的一發光峰值的一氮化矽基紅螢光粉(具有Sr2 Si7 Al3 ON13 :Eu2+ 的成分)作為第一波長轉換層30的第一波長轉換粒子31；以及採用一矽基透光晶粒結合材料作為第一樹脂32。藉由以濃度50wt%(重量百分比)在第一樹脂32中散佈第一波長轉換粒子31並且將第一樹脂32塗佈在安裝構件20的安裝面上以形成第一波長轉換層30。然後，結合半導體發光元件10至安裝構件20並且以相似於第一例的方法固定；以及透過一p側內部連接線107w及一n側內部連接線108w分別使p側基體電極107e及n側基體電極108e電性連接至半導體發光元件10的p側電極107及n側電極108。
接著，在藉由一相似於形成第二例的發光裝置220a的方法形成第二透光層60於半導體發光元件10之後，在第二透光層60上形成一綠第二波長轉換層80。換言之，藉由在矽基透明樹脂中散佈具有發光峰值在520nm的氮化矽基綠螢光粉(具有Sr3 Si13 Al3 O2 N21 :Eu2+ 的成分)製備用以形成第二波長轉換層80的綠螢光散佈樹脂。然後，藉由一相似於第二例的方法塗佈綠螢光散佈樹脂以覆蓋整個第二透光層60。綠螢光散佈樹脂的膜厚度大致上是一致的；以及綠螢光散佈樹脂的構形是一朝上凸起的曲線構形以一致於第二透光層60。接著，藉由將綠螢光散佈樹脂在大氣壓力下以150℃乾燥60分鐘形成第二波長轉換層80。同樣在這種情況下，第二波長轉換層80在頂點部的厚度與在端面的厚度的比例大致上是1:1。
第六對照例
第六對照例的發光裝置239b具有一在第三例的發光裝置230a中不提供第一透光層40的構形。除此之外，發光裝置230b相似於第三例的230a。換言之，第六對照例的發光裝置239b的構形相當於在圖8所示的第四對照例的發光裝置229b的構形中採用包含氮化矽基紅螢光粉(具有Sr2 Si7 Al3 ON13 :Eu2+ 的成分)的紅螢光層作為第一波長轉換層30以及包含氮化矽基綠螢光粉(具有Sr3 Si13 Al3 O2 N21 :Eu2+ 的成分)的綠螢光層作為第二波長轉換層80。
第七對照例
圖10是一顯示第七對照例的發光裝置的構形的概略剖視圖。
在如圖10所示的第七對照例的發光裝置239d中，在半導體發光元件10及安裝構件20之間提供矽基透光晶粒結合材料層41時，則不提供第一波長轉換層30。也提供有第二透光層60及第二波長轉換層80。在第二透光層60的內側提供一內波長轉換層80d；以及在內波長轉換層80d及半導體發光元件10之間提供一內透光層60。
採用一相似於使用在第三例的發光裝置230a的第二透光層60中的材料作為第七例的發光裝置239d的第二透光層60的材料。第七例的發光裝置239d的第二波長轉換層80具有相似於第三例的發光裝置230a的第二波長轉換層80的規格並且是一包含氮化矽基綠螢光粉(具有Sr3 Si13 Al3 O2 N21 :Eu2+ 的成分)的綠螢光層。
另一方面，在第七對照例的發光裝置239d的內透光層60d中使用相似於第三例的發光裝置230a的第一透光層40的一透光矽樹脂。採用相似於第三例的發光裝置230a的第一波長轉換層30的材料作為第七對照例的發光裝置239d的內波長轉換層80d的材料；並且內波長轉換層80d是一包含氮化矽基紅螢光粉(具有Sr2 Si7 Al3 ON13 :Eu2+ 的成分)的紅螢光層。
換言之，第七對照例的239d的構形相當於在第三例的發光裝置230a中的綠第二波長轉換層80及半導體發光元件10之間提供一紅第一波長轉換層30。
發光裝置239d是如下般所建構。
在利用矽基透光晶粒結合材料層41在安裝構件20上安裝半導體發光元件10後實行電性連接；並且藉由使用一相似於形成第二透光層60的方法形成一透光矽樹脂而形成內透光層60d。接著，藉由使用相似於形成第二波長轉換層80的方法形成包含氮化矽基紅螢光粉(具有Sr2 Si7 Al3 ON13 :Eu2+ 的成分)的一紅螢光層以覆蓋內透光層60d而形成內波長轉換層80d。接著，藉由相似於第三例的方法，形成第二透光層60以覆蓋內波長轉換層80d；以及藉由形成包含氮化矽基綠螢光粉(具有Sr3 Si13 Al3 O2 N21 :Eu2+ 的成分)的一綠螢光層以覆蓋第二透光層60而形成第二波長轉換層80。如此，構成圖10所示的第七對照例的發光裝置239d。
評估上述那些第三例的發光裝置230a以及第六及第七對照例的發光裝置239b及239d的光學特性。
發光裝置230a及發光裝置239b及239d的發光色彩的色度坐標是(0.34,0.35)；並且這些發光裝置各自發出白光。
當以20mA的電流驅動時，第三例的發光裝置230a具有69.4(lm/W)的發光效能；並且取得高效能。
另一方面，當以20mA的電流驅動時，第六對照例的發光裝置239b具有66.1(lm/W)的發光效能；並且效能為低。當以20mA的電流驅動時，第七對照例的發光裝置239d具有60.1(lm/W)的發光效能；以及取得甚至更低的效能。
因為第六對照例的發光裝置239b中未提供第一透光層40，由紅第一波長轉換層30發出的第二光L2(紅光)不直接析出至外部並且是通過半導體發光元件10發出至半導體發光元件10的外部。發光效能被認為降低是因為雖然部分的第二光L2是發出至半導體發光元件10的外部，其餘的則是非期望地被阻隔及被再吸收入半導體發光元件10的內部；損耗為高；以及由再吸收而產生熱。
在第七對照例的發光裝置239d的情況下，內波長轉換層80d的紅螢光層設置靠近於第二波長轉換層80的綠螢光層。因此，第三光(由第二波長轉換層80發出的綠螢光)容易被吸收入內波長轉換層80d。雖然內波長轉換層80d是由自半導體發光元件10來的第一光L1直接激發以及可以有效地發光，在外側的第二波長轉換層80是由自半導體發光元件10來的第一光L1以及由內波長轉換層80d反射或散射的第一光L1直接激發。因此，第二波長轉換層80的發光效能隨著起因於內波長轉換層80d的反射或散射的耗損發生的總量而降低。由此，效能被認為降低。再者，發光裝置239d在這情況下，不提供第一波長轉換層30。因此，自半導體發光元件10朝安裝構件20發出的第一光L1會由安裝構件20反射並且再度進入半導體發光元件10；起因於第一光L1特別是被半導體發光元件10的發光層103再吸收所導致的損耗產生；以及效能降低。
另一方面，在其中提供有第一透光層40的第三例的發光裝置230a中，由紅第一波長轉換層30發出的第二光L2(紅光)不進入半導體發光元件10的內部，傳導通過第一透光層40，以及直接析出至外部；抑制起因於特別是半導體發光元件10的發光層103的再吸收損耗；抑制起因於再吸收的熱產生；以及效能提升。
在第三例的發光裝置230a中，第一波長轉換層30的紅螢光層位在半導體發光元件10及安裝構件20之間；且第一波長轉換層30設置在綠第二波長轉換層80末端。因此，第三光(由第二波長轉換層80發出的一綠螢光)基本上不會到達第一波長轉換層30。藉此，大部分的綠第三光會由第二波長轉換層80發出至外部而並不會被吸收入第一波長轉換層30及半導體發光元件10中；並取得高效能。
如此，根據這個實施例的發光裝置220的形式可以應用至第三例的發光裝置230a以提供高效能發出白光的一發光裝置。
第三實施例
圖11A、圖11B、及圖11C是顯示根據本發明第三實施例的發光裝置的構形的概略剖視圖。
在根據如圖11A所示的這個實施例的發光裝置211中，移除了半導體發光元件10的基材90(以及緩衝層101)；半導體發光元件10的n型半導體層(n型接觸層102)接觸第一透光層40；且第一波長轉換層30位在第一透光層40及安裝構件20之間。如此，足以讓使用在根據本發明此實施例的發光裝置中的半導體發光元件10具有一種結構，其包括有位在一n型半導體層(例，n型接觸層102)及一p型半導體層(例，p型接觸層105)之間的發光層103；以及例如基材及其類似物可在必要時省略。同樣地在發光裝置211中，藉由提供第一波長轉換層30及第一透光層40而提升效能。
在根據如圖11B所示的這個實施例的另一發光裝置212中，半導體發光元件10安裝在安裝構件20上以使半導體發光元件10的p側電極107及n側電極相對安裝構件20。換言之，在半導體發光元件10的p型半導體層(p型接觸層105)側的第一主表面10a相對於安裝構件20。半導體發光元件10的p側電極107藉由一p側腫塊107b電性連接至安裝構件20的p側基體電極107e；且半導體發光元件10的n側電極108藉由一n側腫塊108b電性連接至安裝構件20的n側基體電極108e。在例如採用一透光電極作為n側電極108的情況下，可使用一種其中n側電極108接觸第一透光層40的結構。
在根據如圖11C所示的這個實施例的另一發光裝置213中，移除了半導體發光元件10的基材(及緩衝層101)且半導體發光元件10安裝在安裝構件20上以使半導體發光元件10的p側電極107及n側電極108相對安裝構件20。在例如採用一透光電極作為n側電極108的情況下，可使用一種其中n側電極108接觸第一透光層40的結構。
如同在發光裝置212及213中，效能相似於上述說明內容而增加，甚至是在半導體發光元件10以一覆晶結構安裝在安裝構件20的情況下。
圖12A、圖12B、及圖12C是顯示根據本發明的第三實施例的其他發光裝置的構形的概略剖視圖。
在根據如圖12A、圖12B、及圖12C所示的這個實施例的發光裝置214、215及216中，關於圖6中所述的第二波長轉換層80及第二透光層60更分別提供在發光裝置211、212及213中。如此，藉由進一步提供第二波長轉換層80及第二透光層60，取得相似於關於圖6中所述的高效能。藉由提供多層波長轉換層(第一波長轉換層30及第二波長轉換層80)，可以容易地控制發光裝置220所發出的光的波長特徵；以及可以更容易實現期望的具高色彩詮釋的發光。
在利用覆晶結構的發光裝置215及216中提供有可以增加發光裝置的可靠度的一優點，因為不需要導線(p側內部連接線107w及n側內部連接線108w)以及起因於第二透光層60等元件的壓力造成的導線的破損缺陷等情況不會發生。
圖13A及圖13B是顯示根據本發明的第三實施例的其他發光裝置的構形的概略剖視圖。
在根據如圖13A所示的這個實施例的發光裝置217中，移除了半導體發光元件10的基材90(及緩衝層101)；以及n側電極108位在半導體發光元件10的n型半導體層(n型接觸層102)側的第二主表面10b。可採用例如一透光電極作為n側電極108。p側電極107位在p型半導體層(p型接觸層105)側的第一主表面10a。半導體發光元件10的n側電極108藉由一n側腫塊108b電性連接至安裝構件20的n側基體電極108e；且半導體發光元件10的p側電極107藉由一p側內部連接線107w電性連接至安裝構件20的p側基體電極107e。
第一透光層40位在半導體發光元件10的第二主表面10b側；且第一波長轉換層30位在第一透光層40及安裝構件20之間。在具有如同這樣的構形的發光裝置217中，藉由提供第一波長轉換層30及第一透光層40而效能提升。
在根據如圖13B所示的這個實施例的另一發光裝置218中，關於圖6中所述的第二波長轉換層80及第二透光層60更提供在發光裝置217中。如此，藉由進一步提供第二波長轉換層80及第二透光層60，取得相似於關於圖6中所述的高效能。藉由提供多層波長轉換層(第一波長轉換層30及第二波長轉換層80)，可以容易地控制發光裝置所發出的光的波長特徵；以及可以更容易實現期望的具高色彩詮釋的發光。
圖14A及圖14B是顯示根據本發明的第三實施例的其他發光裝置的構形的概略剖視圖。
在根據如圖14A所示的這個實施例的發光裝置217a中，半導體發光元件10的基材90是電性導通的；基材90接觸第一透光層40；以及第一波長轉換層30位在第一透光層40及安裝構件20之間。例如，採用一碳化矽基材作為基材90。n側電極108位在基材90側的第二主表面10b。在這種情況下，可採用一透光電極作為n側電極108。p側電極107位在p型半導體層(p型接觸層105)側的第一主表面10a。半導體發光元件10的n側電極108藉由n側腫塊108b電性連接至安裝構件20的n側基體電極108e；以及半導體發光元件10的p側電極107藉由p側內部連接線107w電性連接至安裝構件20的p側基體電極107e。
第一透光層40位在半導體發光元件10的第二主表面10b側；以及第一波長轉換層30位在第一透光層40及安裝構件20之間。在具有如同這樣的結構的發光裝置217a中，藉由提供第一波長轉換層30及第一透光層40而效能提升。
在根據如圖14B所示的這個實施例的另一發光裝置218a中，關於圖6中所述的第二波長轉換層80及第二透光層60更提供在發光裝置217a中。如此，藉由進一步提供第二波長轉換層80及第二透光層60，取得相似於關於圖6中所述的高效能。藉由提供多層波長轉換層(第一波長轉換層30及第二波長轉換層80)，可以容易地控制發光裝置所發出的光的波長特徵；以及可以更容易實現期望的具高色彩詮釋的發光。
如此，在根據本發明的發光裝置中，藉由利用位在半導體發光元件10的下部面的第一波長轉換層30以執行自半導體發光元件10朝安裝構件20側發出的第一光L1的波長轉換以及產生具有波長長於半導體發光元件10的發光波長(第一光L1的波長)的第二光L2可以抑制起因於安裝構件20反射而返回的光被半導體發光元件10的發光層103再吸收所造成的損耗。藉由在半導體發光元件10及第一波長轉換層30之間提供第一透光層40，由安裝構件20所反射的光(第一光L1及第二光L2)可以直接發出至外部而不通過半導體發光元件10。因此，光析出效率提升；以及可以提供具有高效能的發光裝置。
在上文中，參照具體例子說明本發明的典型實施例。然而，本發明並非限制在這些具體例子。舉例而言，該領域熟習此項技藝者可藉由自習知技術中的適當選擇而相似地實行本發明，其包括由該領域熟習此項技藝者依照諸如半導體發光元件、安裝構件、第一波長轉換層、第二波長轉換層、第一透光層、第二透光層、半導體層、發光層、電極、內部連接線及其他類似物之類包含在發光裝置中的組件的具體構形的構形、尺寸、材料性質、排列及其他類似方面所製造的各種改良。這類實施在取得相似於本發明的功效的程度下是包括在本發明的範圍內。
再者，在技術可行性的程度內可結合具體例子的任何二或多個組件並且在涵蓋本發明的主旨的程度下皆包括在本發明的範圍內。
並且，該領域熟習此項技藝者在基於如同本發明的實施例的上述發光裝置的依一適當的設計改良實施的所有發光裝置同樣在涵蓋本發明的主旨的程度下是屬於本發明的範圍內。
另外，各種屬於本發明的精神的改良及變化對該領域熟習此項技藝者將是顯而易見的。所有這類的改良及變化應該因此被視為屬於本發明的範圍內。
當某些實施例已經說明時，這些實施例是僅以舉例方式所呈現，並不是用以限制本發明的範圍。當然，在此中所描述的新穎的實施例可依多樣化的其他形式來實施；再者，可在不背離本發明的精神下於此中所述的實施例的形式中作出的各種的省略、替換及更改。隨附的專利範圍及其均等物是用以涵蓋作為落入本發明的範圍及精神中的這類形式或改良。
210、210a、211、212、213、214、215、216、217、217a、218、218a、219a、219b、220、220a、229a、229b、229c、230a、239b、239d．．．發光裝置
10．．．半導體發光元件
10a．．．第一主表面
10b．．．第二主表面
101．．．緩衝層
102．．．n型接觸層
103．．．發光層
104．．．p型電子阻礙層
105．．．p型接觸層
107．．．p側電極
107b．．．p側腫塊
107e．．．p側基體電極
107w．．．p側內部連接線
108．．．n側電極
108b．．．n側腫塊
108e．．．n側基體電極
108w．．．n側內部連接線
20．．．安裝構件
30．．．第一波長轉換層
31．．．第一波長轉換粒子
32．．．第一樹脂
40．．．第一透光層
41．．．矽基透光晶粒結合材料層
60．．．第二透光層
60d．．．內透光層
80．．．第二波長轉換層
80c．．．第二波長轉換層
90．．．基材
L1．．．第一光
L2．．．第二光
n1．．．第一折射率
n2．．．第二折射率
n3．．．第三折射率
圖1是一顯示一發光裝置的概略剖視圖；
圖2是一顯示使用在發光裝置中的一半導體發光元件的概略剖視圖；
圖3是一顯示發光裝置的運作的示意圖；
圖4是一顯示一對照例的一發光裝置的概略剖視圖；
圖5是一顯示一對照例的一發光裝置的概略剖視圖；
圖6是一顯示一發光裝置的概略剖視圖；
圖7是一顯示一對照例的一發光裝置的概略剖視圖；
圖8是一顯示一對照例的一發光裝置的概略剖視圖；
圖9是一顯示一對照例的一發光裝置的概略剖視圖；
圖10是一顯示一對照例的一發光裝置的概略剖視圖；
圖11A、圖11B及圖11C是顯示發光裝置的概略剖視圖；
圖12A、圖12B及圖12C是顯示發光裝置的概略剖視圖；
圖13A及圖13B是顯示發光裝置的概略剖視圖；及
圖14A及圖14B是顯示發光裝置的概略剖視圖。
10．．．半導體發光元件
10a．．．第一主表面
10b．．．第二主表面
20．．．安裝構件
30．．．第一波長轉換層
31．．．第一波長轉換粒子
32．．．第一樹脂
40．．．第一透光層
107．．．p側電極
107e．．．p側基體電極
107w．．．p側內部連接線
108．．．n側電極
108e．．．n側基體電極
108w．．．n側內部連接線
210、210a．．．發光裝置

Claims (22)

  1. 一種發光裝置，包括：一半導體發光元件，以發出第一光；一安裝構件，該半導體發光元件設置在該安裝構件上；一第一波長轉換層，設在該半導體發光元件與該安裝構件之間且與該安裝構件接觸，該第一波長轉換層吸收該第一光且發出波長長於該第一光的波長的第二光；及一第一透光層，設在該半導體發光元件與該第一波長轉換層之間且與該半導體發光元件及該第一波長轉換層接觸，該第一透光層為該第一光及該第二光可透通的，其中，該半導體發光元件與該第一透光層接觸的一部分的折射率係高於該第一透光層的折射率，及該第一波長轉換層與該第一透光層接觸的一部分的折射率係不高於該第一透光層的折射率。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該第一波長轉換層包括散佈在一樹脂中的一第一波長轉換粒子，該第一波長轉換粒子吸收該第一光並且發出該第二光，及該第一波長轉換粒子的粒子尺寸不小於1微米且不大於50微米。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之發光裝置，其中該第一波長轉換粒子包括選自於一螢光微粒及一氮化物半導體微粒中的至少一種。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之發光裝置，其中具有散佈在該樹脂中的該第一波長轉換粒子的該樹脂包括一矽基樹脂。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該第一波長轉換層結合至少一部分的該半導體發光元件於至少一部分的該安裝構件。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該安裝構件包括一反射膜，位在該半導體發光元件側的該安裝構件的一面。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該半導體發光元件包括一基材，且一氮化物半導體堆疊於該基材上並接觸該基材，該基材係設在該氮化物半導體與該安裝構件之間，該氮化物半導體的折射率係高於該基材的折射率。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之發光裝置，其中該基材的折射率高於該第一透光層的折射率。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之發光裝置，其中該第一透光層係配置成藉由該第二光在該第一透光層及該基材之間的界面以及在該第一透光層及第一波長轉換層之間的界面之反射，使該第二光傳播通過該第一透光層並且自該第一透光層的側面析出至外部環境。
  10. 一種發光裝置，包括：一半導體發光元件，以發出第一光；一安裝構件，該半導體發光元件設置在該安裝構件 上；一第一波長轉換層，設在該半導體發光元件與該安裝構件之間且與該安裝構件接觸，該第一波長轉換層吸收該第一光且發出波長長於該第一光的波長的第二光；一第一透光層，設在該半導體發光元件與該第一波長轉換層之間且與該半導體發光元件及該第一波長轉換層接觸，該第一透光層為該第一光及該第二光可透通的；一第二波長轉換層，該半導體發光元件設置在至少一部分的該第二波長轉換層及該第一透光層之間，該第二波長轉換層吸收該第一光並且發出一具有相異於該第一光的波長特徵的第三光；及一第二透光層，位在該半導體發光元件及該第二波長轉換層之間，該第二透光層為該第一光及該第二光可透通的。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之發光裝置，其中該第三光的波長長於第一光的波長且不長於第二光的波長。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之發光裝置，其中該第二波長轉換層包括一散佈在一樹脂中的第二波長轉換粒子，該第二波長轉換粒子吸收該第一光並且發出該第三光，及該第二波長轉換粒子包括至少選自於一螢光微粒及一氮化物半導體微粒中的至少一種。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之發光裝置，其中 散佈有該第二波長轉換粒子的該樹脂包括一矽基樹脂。
  14. 如申請專利範圍第10項所述之發光裝置，其中該第二波長轉換層的一端部的至少一部分接觸該安裝構件。
  15. 如申請專利範圍第10項所述之發光裝置，其中該第二透光層覆蓋該半導體發光元件，並且該第二透光層的一外表面具有沿著自該安裝構件朝該半導體發光元件的一方向凸出的一曲線構形。
  16. 如申請專利範圍第10項所述之發光裝置，其中該第二透光層的一端部的至少一部分接觸該安裝構件。
  17. 如申請專利範圍第10項所述之發光裝置，其中該第二透光層包括有一氣體的一層。
  18. 如申請專利範圍第10項所述之發光裝置，其中該第一波長轉換層及該第二波長轉換層中之至少一個包括選自於矽樹脂、環氧樹脂、具有一環氧基的聚二甲基矽氧烷衍生物、噁丁環樹脂、丙烯酸樹脂、環烯樹脂、脲樹脂、氟碳樹脂、及聚醯亞胺樹脂中的至少一種。
  19. 如申請專利範圍第10項所述之發光裝置，其中該第二波長轉換層包括：一第一螢光層；及一第二螢光層，堆疊於該第一螢光層在該第一螢光層的該半導體發光元件的一側，該第一螢光層的一發光波長短於該第二螢光層的一發光波長。
  20. 如申請專利範圍第10項所述之發光裝置，其中該第一光為藍光，該第二光為黃光，以及該第三光為黃光。
  21. 如申請專利範圍第10項所述之發光裝置，其中該第一光為藍光，該第二光為紅光，以及該第三光為綠光。
  22. 如申請專利範圍第10項所述之發光裝置，其中該第一光為近紫外光，該第二光為紅光，以及該第三光為藍綠光。
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