(57)【要約】本発明は、光電子工学用途のための発光ダイオード（ＬＥＤ）光抽出に関する。チップおよび／または蛍光体変換層からの光抽出が最適化される、（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）Ｎ発光ダイオード（ＬＥＤ）が提供される。ＬＥＤおよびパッケージ光学素子の新規の成形によって、高効率発光ダイオードが達成される。本発明は、典型的に白色光を備え、光の複数の波長を放射する、通常は発光ダイオード（ＬＥＤ）である光学装置を備える。そのような装置は通常、類似の装置よりも高い効率である。
2009518874.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも活性領域から成る発光装置と、
該発光装置の少なくとも１つの側に結合された、少なくとも１つの第１の成形光学素子と、
該活性領域および該第１の成形光学素子によって放射される光を抽出するための、該発光装置および該少なくとも１つの第１の成形光学素子の両方を封入する、少なくとも１つの第２の成形光学素子と、
該少なくとも１つの第２の成形光学素子に光学的に結合された蛍光体であって、ＩＩＩ族−窒化物発光領域によって放射される少なくとも第１の波長域内の光が、該少なくとも１つの第２の成形光学素子を通過し、該蛍光体を励起して、少なくとも第２の波長域内の光を放射する、蛍光体と
を備える、光学装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つの第１の光学素子は、前記発光装置に接着されるウエハである、請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つの第１の成形光学素子のうちの少なくとも１つは、ＺｎＯ光学素子を備える、請求項１に記載の光学装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つの第１の成形光学素子のうちの少なくとも１つは、ＩＩＩ族−窒化物発光領域からの光抽出を増加させるように成形される、請求項１に記載の光学装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つの第１の成形光学素子は、ＩＩＩ族−窒化物発光領域からの光抽出効率に対して調整される角度を含む、請求項１に記載の光学装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つの第１の成形光学素子のうちの少なくとも１つは、円錐体に成形される、請求項１に記載の光学装置。
【請求項７】
前記少なくとも１つの第２の成形光学素子は、レンズを備える、請求項１に記載の光学装置。
【請求項８】
前記少なくとも１つの第２の成形光学素子は、光抽出のために成形される、請求項１に記載の光学装置。
【請求項９】
前記少なくとも１つの第２の成形光学素子は、光抽出効率に対して調整される角度を含む、請求項１に記載の光学装置。
【請求項１０】
前記ＩＩＩ族−窒化物発光領域と、前記少なくとも１つの第１の光学素子との間に接合部分を形成する層は、粗面を有する、請求項１に記載の光学装置。
【請求項１１】
前記蛍光体層に結合される追加蛍光層をさらに備える、請求項１に記載の光学装置。
【請求項１２】
第３の成形光学素子をさらに備え、該第３の成形光学素子は、前記ＩＩＩ族−窒化物発光領域と、前記第１の成形光学素子と、前記第２の成形光学素子とによって放射される光を抽出するために、該ＩＩＩ族−窒化物発光領域と、該少なくとも１つの第１の成形光学素子と、該少なくとも１つの第２の成形光学素子とを封入する、請求項１に記載の光学装置。
【請求項１３】
前記第３の成形光学素子は、反射器カップを備える、請求項１１に記載の光学装置。
【請求項１４】
前記蛍光体層は、光抽出効率のために成形される、請求項１に記載の光学装置。
【請求項１５】
前記発光装置は、（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）Ｎ材料と、（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）Ａｓ材料と、（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）Ｐ材料と、（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）ＡｓＰＮＳｂ材料からの化合物半導体材料と、ＺｎＧｅＮ２またはＺｎＳｎＧｅＮ２材料からの化合物半導体材料とから成る群のうちの少なくとも１つを備える、請求項１に記載の光学装置。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの第１の光学素子に結合される反射コーティングをさらに備える、請求項１に記載の光学装置。
【請求項１７】
前記蛍光体層と前記発光領域との間に位置決めされた反射器をさらに備え、該反射器は、少なくとも前記第１の波長域を通し、前記第２の波長域内の光の少なくとも一部を反射する、請求項１に記載の光学装置。
【請求項１８】
前記反射器は、分布ブラッグ反射器である、請求項１７に記載の光学装置。
【請求項１９】
基板と、
発光装置であって、
該基板に結合されたｎ型ＩＩＩ族窒化物層と、
該ｎ型ＩＩＩ族窒化物層に結合された活性層であって、該活性層は、少なくとも第１の波長域内の光を放射する、活性層と、
該活性層に結合されたｐ型ＩＩＩ族窒化物層と、
を備える、発光装置と、
該発光装置に結合された少なくとも１つの酸化物層であって、該発光装置内の光の内部反射を低減することによって、該発光装置の効率を増加させる形に成形されている、少なくとも１つの酸化物層と、
該少なくとも１つの酸化物層に結合された光学素子と、
該少なくとも１つの酸化物層に光学的に結合された蛍光体であって、該発光装置によって放射される少なくとも該第１の波長域内の光は、該蛍光体を通過し、該蛍光体を励起して、少なくとも第２の波長域内の光を放射する、蛍光体と
を備える、発光ダイオード（ＬＥＤ）アセンブリ。
【請求項２０】
複数の波長域の光を発する発光ダイオード（ＬＥＤ）であって、該発光ダイオード（ＬＥＤ）は、
活性ＩＩＩ族窒化物層であって、該活性ＩＩＩ族窒化物層は、少なくとも第１の波長域内の光を放射する、活性ＩＩＩ族窒化物層と、
該発光装置に結合された少なくとも１つの酸化物層であって、該少なくとも１つの酸化物層は、該第１の波長域内において略透明であり、該ＬＥＤ内の光の内部反射を低減することによって、該ＬＥＤの効率を増加させる形に成形されている少なくとも１つの酸化物層と、
蛍光体であって、少なくとも該第１の波長域内の光が、該蛍光体に当り該蛍光体を励起して少なくとも第２の波長域内の光を放射し、少なくとも該第１の波長域と該第２の波長域内の光が、該ＬＥＤによって放射されるように、該少なくとも１つの酸化物層に任意で光学的に結合される、蛍光体と
を備える、発光ダイオード（ＬＥＤ）。
【請求項２１】
前記酸化物層と前記蛍光体との間に結合されるレンズをさらに備え、該レンズは、前記ＬＥＤ内の光吸収を低減することによって、該ＬＥＤの効率を増加させる、請求項１９に記載のＬＥＤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の引用）
本出願は、以下の同時係属かつ同一人に譲渡された出願に関係し：
米国仮特許出願第６０／６９１，７１０号（２００５年６月１７日出願）、Ａｋｉｈｉｋｏ  Ｍｕｒａｉ，Ｃｈｒｉｓｔｉｎａ  Ｙｅ  Ｃｈｅｎ，Ｌｅｅ  Ｓ．ＭｃＣａｒｔｈｙ，Ｓｔｅｖｅｎ  Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ，Ｓｈｕｊｉ  Ｎａｋａｍｕｒａ，Ｕｍｅｓｈ  Ｋ．Ｍｉｓｈｒａ、「（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ  ＡＮＤ  ＺｎＯ  ＤＩＲＥＣＴ  ＷＡＦＥＲ  ＢＯＮＤＩＮＧ  ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ  ＦＯＲ  ＯＰＴＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ  ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ  ＡＮＤ  ＩＴＳ  ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ  ＭＥＴＨＯＤ」（代理人事件番号３０７９４．１３４−ＵＳ−Ｐ１（２００５−５３６−１））；
米国仮特許出願第６０／７３２，３１９号（２００５年１１月１日出願）、Ａｋｉｈｉｋｏ  Ｍｕｒａｉ，Ｃｈｒｉｓｔｉｎａ  Ｙｅ  Ｃｈｅｎ，Ｄａｎｉｅｌ  Ｂ．Ｔｈｏｍｐｓｏｎ，Ｌｅｅ  ＭｃＣａｒｔｈｙ，Ｓｔｅｖｅｎ  Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ，Ｓｈｕｊｉ  Ｎａｋａｍｕｒａ，Ｕｍｅｓｈ  Ｋ．Ｍｉｓｈｒａ、「（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ  ＡＮＤ  ＺｎＯ  ＤＩＲＥＣＴ  ＷＡＦＥＲ  ＢＯＮＤＥＤ  ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ  ＦＯＲ  ＯＰＴＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ  ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ  ＡＮＤ  ＩＴＳ  ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ  ＭＥＴＨＯＤ」（代理人事件番号３０７９４．１３４−ＵＳ−Ｐ２（２００５−５３６−２））；
米国仮特許出願第６０／７６４，８８１号（２００６年２月３日出願）、Ａｋｉｈｉｋｏ  Ｍｕｒａｉ，Ｃｈｒｉｓｔｉｎａ  Ｙｅ  Ｃｈｅｎ，Ｄａｎｉｅｌ  Ｂ．Ｔｈｏｍｐｓｏｎ，Ｌｅｅ  Ｓ．ＭｃＣａｒｔｈｙ，Ｓｔｅｖｅｎ  Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ，Ｓｈｕｊｉ  Ｎａｋａｍｕｒａ，Ｕｍｅｓｈ  Ｋ．Ｍｉｓｈｒａ、「（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ  ＡＮＤ  ＺｎＯ  ＤＩＲＥＣＴ  ＷＡＦＥＲ  ＢＯＮＤＥＤ  ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ  ＦＯＲ  ＯＰＴＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ  ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ  ＡＮＤ  ＩＴＳ  ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ  ＭＥＴＨＯＤ」（代理人事件番号３０７９４．１３４−ＵＳ−Ｐ３（２００５−５３６−３））；
米国仮特許出願第６０／７３４，０４０号（２００５年１１月１１日出願）、Ｓｔｅｖｅｎ  Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ，Ｓｈｕｊｉ  Ｎａｋａｍｕｒａ，Ｈｉｓａｓｈｉ  Ｍａｓｕｉ，Ｎａｔａｌｉｅ  Ｎ．Ｆｅｌｌｏｗｓ，Ａｋｉｈｉｋｏ  Ｍｕｒａｉ、「ＨＩＧＨ  ＬＩＧＨＴ  ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ  ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ  ＬＩＧＨＴ  ＥＭＩＴＴＩＮＧ  ＤＩＯＤＥ（ＬＥＤ）」（代理人事件番号３０７９４．１６１−ＵＳ−Ｐ１（２００６−２７１−１））、これらの出願は参照として本明細書に引用される。
【０００２】
本発明は、以下の同時係属かつ同一人に譲渡された出願について、米国特許法１１９条（ｅ）に基づく利益を主張する：
米国仮特許出願第６０／７４８，４８０号（２００５年１２月８日出願）、Ｓｔｅｖｅｎ  Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ，Ｓｈｕｊｉ  Ｎａｋａｍｕｒａ，Ｊａｍｅｓ  Ｓ．Ｓｐｅｃｋ、「ＨＩＧＨ  ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ  ＬＩＧＨＴ  ＥＭＩＴＴＩＮＧ  ＤＩＯＤＥ（ＬＥＤ）」（代理人事件番号３０７９４．１６４−ＵＳ−Ｐ１（２００６−３１８−１））；
米国仮特許出願第６０／７６４，９７５号（２００６年２月３日出願）、Ｓｔｅｖｅｎ  Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ，Ｓｈｕｊｉ  Ｎａｋａｍｕｒａ，Ｊａｍｅｓ  Ｓ．Ｓｐｅｃｋ、「ＨＩＧＨ  ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ  ＬＩＧＨＴ  ＥＭＩＴＴＩＮＧ  ＤＩＯＤＥ（ＬＥＤ）」（代理人事件番号３０７９４．１６４−ＵＳ−Ｐ２（２００６−３１８−２））、両出願は、本明細書において引用される。
【０００３】
（発明の技術分野）
本発明は、光電子工学用途のための発光ダイオード（ＬＥＤ）光抽出に関する。
【背景技術】
【０００４】
ＩｎＰ／ＧａＡｓ、ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＰ、ＧａＡｓ／ＧａＮ、ＺｎＳＳｅ／ＧａＮなどの異なる組み合わせの材料を使用するウエハ接合技術は、光電子集積化、発光ダイオード（ＬＥＤ）、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）、および電子装置の用途に対して研究されている（非特許文献１；非特許文献２；非特許文献３；および非特許文献４）。
【０００５】
窒化物ＬＥＤシステムでは、ｐ型ＧａＮ層上に透明電極を作り上げるステップのいくつかの報告がある。一般法は、ＮｉおよびＡｕといった薄い金属を使用することである（非特許文献５）。金属内の光吸収のため、透過率は約６０％しかない。また、ＧａＮ材料の硬度およびｐ型ＧａＮ伝導率の不安定性のため、光抽出効率を向上させるための表面特徴成形は困難である。
【０００６】
別の方法は、ｐ型ＧａＮ上のＺｎＯ層成長を使用することである（非特許文献６）。しかし、この方法は、超高真空条件を使用するＺｎＯ結晶成長機器を必要とする。さらに、光抽出の目的による特徴成形に適した、例えば５００μｍの厚さの層といった、厚い層を成長させることは困難である。
【非特許文献１】Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５６、７３７−３９（１９９０）
【非特許文献２】Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．６４、２８３９−４１（１９９４）
【非特許文献３】Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．８１、３１５２−５４（２００２）
【非特許文献４】Ｊ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．４３、Ｌ１２７５−７７（２００４）
【非特許文献５】Ｊ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．３４、Ｌ７９７−９９（１９９５）
【非特許文献６】Ｊ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．４３、Ｌ１８０−８２（２００４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、成形プラスチック光学素子および蛍光体ダウンコンバージョン層と組み合わせられる、（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）ＮおよびＺｎＯ直接ウエハ接合発光ダイオード（ＬＥＤ）を説明する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
要約すると、本発明は、典型的に白色光を備える、光の複数の波長を放射する、通常は発光ダイオード（ＬＥＤ）である光学装置を備える。そのような装置は通常、類似の装置よりも高い効率である。
【０００９】
本発明に従った光学装置は、少なくとも活性領域から成るＩＩＩ族−窒化物発光領域と、ＩＩＩ族−窒化物発光領域の少なくとも１つの側に接着される少なくとも１つの第１の成形光学素子ウエハと、ＬＥＤおよび第１の成形光学素子によって放射される光を抽出するための、ＩＩＩ族−窒化物発光領域および少なくとも１つの第１の成形発光素子の両方を封入する、少なくとも１つの第２の成形光学素子と、少なくとも１つの第２の成形光学素子に光学的に結合される蛍光体とを備え、ＩＩＩ族−窒化物発光領域によって放射される少なくとも第１の波長域内の光は、少なくとも１つの第２の成形光学素子を通過し、蛍光体を励起して、少なくとも第２の波長域内の光を放射する。
【００１０】
そのような光学装置は、ｎ型ＺｎＯ素子を備える少なくとも１つの第１の成形光学素子のうちの少なくとも１つと、ＩＩＩ族−窒化物発光領域からの光抽出を増加させるように成形されている少なくとも１つの第１の成形光学素子のうちの少なくとも１つと、ＩＩＩ族−窒化物発光領域からの光抽出効率に対して調整される角度を含む少なくとも１つの第１の成形光学素子と、円錐形である少なくとも１つの第１の成形光学素子のうちの少なくとも１つと、レンズを備える上記少なくとも１つの第２の成形光学素子とを、さらに任意で含む。
【００１１】
光学装置は、光抽出のために成形されている上記少なくとも１つの第２の成形光学素子と、光抽出効率のために調整される角度を含む上記少なくとも１つの第２の成形光学素子と、粗面を有する、上記ＩＩＩ族−窒化物発光領域と上記少なくとも１つの第１の成形光学素子との間に接合部分を形成する層と、蛍光体層に結合される追加蛍光体層と、ＬＥＤ、第１の成形光学素子、および第２の成形光学素子によって放射される光を抽出するために、上記光学装置、上記少なくとも１つの第１の成形光学素子および上記少なくとも１つの第２の成形光学素子とを封入する第３の成形光学素子であって、該第３の成形光学素子は、反射器カップと光抽出効率のために成形されている蛍光体層とを備える、第３の成形光学素子とをさらに任意で備えることが可能である。
【００１２】
光学装置はまた、（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）Ｎ材料、（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）Ａｓ材料、（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）Ｐ材料、（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）ＡｓＰＮＳｂ材料からの化合物半導体材料、およびＺｎＧｅＮ２またはＺｎＳｎＧｅＮ２材料からの化合物半導体材料から成る群のうちの少なくとも１つを備える、ＩＩＩ族−窒化物発光層と、少なくとも１つの第１光学素子に結合される反射コーティングと、少なくとも第１の波長域を通し、第２の波長域内の光の少なくとも一部分を反射する、蛍光体層とＩＩＩ族−窒化物発光領域との間に位置付けられる反射器であって、該反射器は分布ブラッグ反射器である、反射器とを含むことが可能である。
【００１３】
本発明の別の実施形態は、発光ダイオードアセンブリである。本発明に従ったそのようなアセンブリは、基板と、発光装置であって、基板に結合されるｎ型ＩＩＩ族窒化物層と、ｎ型ＩＩＩ族窒化物層に結合される活性層であって、少なくとも第１の波長域内の光を放射する活性層と、活性に層に結合されるｐ型ＩＩＩ群窒化物層とを備える発光装置と、発光装置に結合される少なくとも１つの酸化物層であって、発光装置内の光の内部反射を低減することによって、発光装置の効率を増加させる形に成形されている少なくとも１つの酸化物層と、少なくとも１つの酸化物層に結合される光学素子と、少なくとも１つの酸化物層に光学的に結合される蛍光体であって、発光装置によって放射される少なくとも第１の波長域内の光は、蛍光体を通過し、蛍光体を励起して、少なくとも第２の波長域内の光を放射する、蛍光体とを備える。
【００１４】
本発明の別の実施形態は、活性ＩＩＩ族窒化物層であって、活性ＩＩＩ族窒化物層は少なくとも第１の波長域内の光を放射する、活性ＩＩＩ族窒化物層と、発光装置に結合される少なくとも１つの酸化物層であって、少なくとも１つの酸化物層は第１の波長域内において略透明であり、ＬＥＤ内の光の内部反射を低減することによって、ＬＥＤの効率を増加させる形に成形されている少なくとも１つの酸化物層と、蛍光体であって、少なくとも第１の波長域内の光が蛍光体に当り、蛍光体を励起して、少なくとも第２の波長域内の光を放射し、少なくとも第１の波長域および前記第２の波長域内の光が、ＬＥＤによって放射されるように、少なくとも１つの酸化物層に任意で光学的に結合される、蛍光体とを備える、複数の波長域の光を放射する発光ダイオード（ＬＥＤ）である。
【００１５】
そのような実施形態は、酸化物層と蛍光体との間に結合されるレンズをさらに任意で備え、レンズは、ＬＥＤ内の光吸収を低減することによって、ＬＥＤの効率を増加させる。
【００１６】
その他の特徴および利点は、開示されるシステムに固有であるか、または下記の詳細な説明およびその添付図面から、当業者にとって明白となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図面において、類似の参照番号は全体にわたって対応する部分を表す。
【００１８】
好ましい実施形態の次の説明では、これに関して一部を形成する添付図面を参照し、本発明を実践し得る具体的実施形態が実例として示される。その他の実施形態を利用することができ、構造的変化は、本発明の範囲を逸脱することなく行い得ることが理解されるべきである。
【００１９】
（概観）
本発明の目的は、成形高屈折率素子を、（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）ＮのＬＥＤおよび成形光学素子と組み合わせることによって、発光ダイオード（ＬＥＤ）からの光抽出効率を増加させる手段を提供することである。光線透過率および光抽出を増加させることによって、後の装置性能を増加させる。
【００２０】
本発明の一実施形態では、高屈折率ＺｎＯ層は、ＧａＮのＬＥＤに接着されるウエハである。円錐が高屈折率ＺｎＯ層にエッチングされ、接点がＧａＮのＬＥＤ上に作り上げられる。そしてＺｎＯ／ＧａＮハイブリッドＬＥＤは、様々な構造のレンズ内に配置され、高効率光抽出のために蛍光体層で覆われる。
【００２１】
（技術的説明）
図１は、本発明の好ましい実施形態による、高光抽出効率ＬＥＤ１００の略図を示す。概して、ＬＥＤ１００は（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）ＮおよびＺｎＯ直接ウエハ接合ＬＥＤ構造である。この例では、サファイア基板上の１つ以上のＩＩＩ族−窒化物ＬＥＤ１０２であって、ＩＩＩ族−窒化物ＬＥＤ１０２は、ｎ型ＩＩＩ族−窒化物層１０６、活性層１０８、およびｐ型ＩＩＩ族−窒化物層１１０を備える。１つ以上のｎ型電極１１２または接点がＩＩＩ族−窒化物ＬＥＤ１０２上に備わってもよい。
【００２２】
ｎ０＝２．１という典型的な屈折率を有する、１つ以上または少なくとも１つのｎ型ＺｎＯ円錐１１４が、ＬＥＤ１０２の最上部に備わり、ｎ型ＺｎＯ円錐１１４の最上部上のｐ型電極１１６または接点を伴う。ＬＥＤ１０２およびｎ−ＺｎＯ円錐１１４の両方とも、ｎｅｎｃａｐ＝１．５という屈折率を有する１つ以上の先細または円錐状プラスチックレンズ１１８の内部または下で封入される。しかし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、ピラミッド形、円錐、六角形、半球、またはその他の形状などの、異なる材料および／または異なる形状でできている追加円錐１１４を、同じＬＥＤ１０２上で使用することが可能である。
【００２３】
結果として、この図は、（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）ＮによるＬＥＤ１０２、（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）ＮのＬＥＤ１０２に隣接するか、その表面上にあるか、またはそれを取り囲んでいる、より高い屈折率の１つ以上の第１の「成形」光学素子（例えば、ｎ−ＺｎＯ円錐１１４）、および（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）ＮのＬＥＤ１０２および第１の成形光学素子１１４の両方を封入する、より低い屈折率の１つ以上の第２の「成形」光学素子（例えば、レンズ１１８）を組み合わせることによって、高効率光抽出を提供する本発明の概念を図示する。
【００２４】
ｎ−ＺｎＯ円錐１１４の最上部（ＬＥＤ１０２と接触する側と反対）は、最高の光抽出効率を得るように成形される。さらに、ｎ−ＺｎＯ円錐１１４には、コーティングされていない円錐１１４の最上部に向かって、反射を通して光を導くための高反射コーティングがあってもよい。また、ｎ−ＺｎＯ円錐１１４の最上部は、円錐状プラスチックレンズ１１８と直接接触し、最高の光抽出効率を得る。
【００２５】
ｎ−ＺｎＯ円錐１１４と円錐状プラスチックレンズ１１８との臨界角Θｃは、他所望のとおりに調整することができる。臨界角Θｃが約６０度の場合、光の大部分が脱出円錐内にあるため、ＬＥＤ１０２によって放射されるほとんどの光は、第１通路上で円錐１１４を脱出する。
【００２６】
また、遠隔蛍光体層１２０は、プラスチックレンズの最上部に配置してもよい。この実施形態では、蛍光体層１２０はダウンコンバージョン層であるが、蛍光体層１２０は、アップコンバージョン層となり得るか、またはアップコンバージョン層およびダウンコンバージョン層の両方となり得る。蛍光体層１２０は、第１および第２の成形光学素子と同様の方法で成形し、光抽出効率を高めることができる。
【００２７】
また、光を反射して抽出効率を高めるために、鏡または反射器層を基板１０４の裏面に配置してもよい。
【００２８】
光１２２が円錐１１４から脱出すると、光１２２は蛍光体層１２０に当る。典型的に、光１２２の波長は青色または紫外領域内にあり、青色または紫外線光としてＬＥＤ１００から脱出する。しかし、光１２４が蛍光体１２０に当ると、青色／紫外線光１２４は、黄色光１２６へと低周波数に変換される。そのように、青色光１２２および黄色光１２６のいずれもがＬＥＤ１００から放射し、従って、ＬＥＤ１００は白色光を作り出す。
【００２９】
ＬＥＤ１０２は、青色／紫外線光以外の、その他の色の光を作ることが可能である。ＬＥＤ１０２を適切にドーピングすることによって、緑色、赤色、および青色光、またはその他の色を作ることが可能であり、ＬＥＤアセンブリ１００を設計することによって、ＬＥＤ１０２からの適切な放射と蛍光体層１２０を励起することによって存在する所望の追加的な色の光を用い、ＬＥＤ１００は青色および黄色光に加え他の組み合わせによって白色光を作ることが可能である。
【００３０】
円錐１１４の形状を画定する角度１２８、およびレンズ１１８の縁および上面を画定する角度１３０は、光の放射を増加させるように調整することが可能である。角度１２８はＬＥＤ１０２からの光の放射を増加させるように、角度１３０はレンズ１１８からの光の放射を増加させるように調整される。これらの角度１２８と１３０とは、例えば約６０度など、典型的には同じ数値であるが、角度１２８および１３０はこの典型的な値と異なり、ＬＥＤ１０２に使用されている材料、円錐１１４に使用されている材料、レンズ１１８に使用されている材料、ならびにＬＥＤ１０２から放射されてレンズ１１８の上面に当たる光の波長によって、それぞれ異なってもよい。これらの角度の全ては本発明の範囲内であり、図に示される約６０度の角度は、解説の目的に過ぎず、本発明を限定することを意図していない。角度１２８および１３０の変化があっても、典型的には、レンズ１１８の上面から反射されて、レンズ１１８内に再反射される、ある程度の光１３２がある。
【００３１】
図２は、円錐形ＬＥＤ２００を、高屈折率層２０４内の遠隔配置蛍光体ダウンコンバージョン層２０２と組み合わせる、図１の変形例である。この実施形態では、蛍光体ダウンコンバージョン層２０２は、最大光抽出効率のために成形され、高屈折率層の下面２０６（ＬＥＤと向かい合う）は平滑であり、蛍光体ダウンコンバージョン層は外面２０８上に成形されて、ダウンコンバージョン光１２６およびポンプ（ＬＥＤ）光１２２に対する最高の光抽出効率を得る。具体的には、この実施形態では、蛍光体層２０２は、可能な限り最高の光抽出効率のための複数の円錐およびピラミッド形として成形される白色光変換層である。
【００３２】
図３は、黄色、赤色、または緑色光を反射するが、青色−紫外線（ＵＶ）ポンプ光１２２を通過させるために、成形白色光変換層２０４を、蛍光体層２０２のの裏面上の分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）３００と組み合わせる、図２の変形例である。具体的には、ＤＢＲ３００は、青色乃至ＵＶスペクトル内の光を通過させながら、赤色乃至緑色スペクトル内の光を反射するように調整することが可能である。さらに、蛍光体２０２の成形面２０８は、その他の波長３０４を反射しながら、光３０２の一部の波長を屈折させることが可能であり、これはＤＢＲ３００を支援するか、またはＤＢＲ３００をより製造しやすくする光の反射の一部を行うことが可能である。蛍光体層２０２およびＤＢＲ３００の設計は、互いを補完して装置全体の効率を増加させることが可能である。
【００３３】
図４は、約６０度の角度１２８の円錐１１４に対して、光の大部分が脱出円錐内にあるため、光１２４のほとんどは第１通路上で脱出することを図示する。異なる屈折率および臨界角を伴う、使用することができる材料の例を下記に提供する。
空気／プラスチック＝１／１．５、Θｃ＝４２度、
プラスチック／ＺｎＯ＝１．５／２．１、Θｃ＝４６度，
ＺｎＯ／ＧａＮ＝２．１／２．３、Θｃ＝６６度、および
空気／ＺＮＯ＝１／２．１、Θｃ＝２８度。
【００３４】
その他の材料および角度は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で使用することが可能である。
【００３５】
図５は、異なる成形レンズを伴い、蛍光体層がない図１の変形例である。
【００３６】
図５に示されるように、レンズ１１８内に再反射し、よって装置１００の明度および／または効率を低減する光１３２を有するのではなく、レンズ１１８は、装置１００からの光の放射を最大限にする形状をとることが可能である。角度Ｂ５００および角度Ｃ５０２は、装置１００からの光５０４〜５０８の光の放射を最大限にするように選択される。角度Ｂ５００および角度Ｃ５０２は、円錐１１４、レンズ１１８、および角度１２８に使用される材料、ならびにＬＥＤ１０２によって放射される光の周波数に基づいて、変化することが可能である。
【００３７】
図６は、異なる成形レンズを伴い、蛍光体層がない図１の変形例である。
【００３８】
レンズ１１８に対するその他の表面形状も使用することが可能であり、その場合、角度Ｄ６００および角度Ｅ６０２は、光１２４をレンズ１１８の上面から放射する一方で、その他の光６０４は反射し、レンズ１１８の側面から放射する。図５および６に見られるように、レンズ１１８に対する多くの考えられる形状が本発明の範囲内で可能である。
【００３９】
図７は、レンズの２つの上面に蛍光体層を伴う、図５の変形例である。
【００４０】
蛍光体層１２０をレンズ１１８の上面に加えることにより、光１２４には直接脱出する機会があり、ならびに、光７００にはレンズ１１８内の反射中に複数の場所で蛍光体１２０を励起させる。光７００の一部もレンズ１１８から脱出するが、蛍光体１２０からの光７００の複数の反射は、光７００のその他の波長へのさらなるダウンコンバージョンまたはアップコンバージョンを提供する。
【００４１】
図８は、レンズの２つの上面に蛍光体層を伴う、図６の変形例である。図７と同様に、光８００にもレンズ１１８内で蛍光体層１２０を励起するための複数の機会がある。これにより、必要に応じて波長の平衡または波長の選択を提供して白色光を提供し、または所望であれば、ＬＥＤ１０２は、蛍光体１２０の特性およびレンズ１１８の形状に基づいて、特定の波長を放射するように調整することが可能である。限定の目的ではなく例として、アセンブリ１００を、特定数の反射および放射を作り出し暖光を模倣するように設計することによって、レンズ１１８の形状および蛍光体１２０の特性は、白色光の特定の「色」、例えば「暖」光を提供するように調整することが可能である。
【００４２】
図９は、本発明の好ましい実施形態による、高光抽出効率ＬＥＤの略図を示す。
【００４３】
ＬＥＤ１０２およびｎ型ＺｎＯ円錐１１４の両方を含むこの実施形態では、反射コーティング９００がｎ−ＺｎＯ円錐の側面に塗布され、球面プラスチックレンズがｎ−ＺｎＯ円錐の最上部に位置付けられ、ｎ−ＺｎＯ円錐のレンズおよび最上部は、第３の「成形」光学素子である反射器カップ内に封入される。ｎ−ＺｎＯ円錐１１４上の高反射コーティング９００は、コーティングされていない円錐１１４の最上部に向かって、反射を通して光を導き、ｎ−ＺｎＯ円錐１１４の最上部は反射器カップ９０２によって取り囲まれる。
【００４４】
また、蛍光体板１２０は、反射器カップ９００の最上部に配置される。蛍光体板１２０は、高屈折率層に埋め込まれる蛍光体から成る、遠隔配置蛍光体ダウンコンバージョン層である。ダウンコンバージョン層１２０から最高の光抽出効率を得るように、高屈折率層の下面９０４（ＬＥＤと向き合う）は平滑であり、高屈折率層の上面９０６は粗い。
【００４５】
図１０は、反射器カップの最上部上に配置される蛍光体板は、粗面および平滑面を含んで光抽出を支援する、図９の変形例である。この実施形態でも、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、および／または対象波長域内で透明またはほとんど透明であるその他の材料から作ることが可能である、透明導電酸化物（ＴＣＯ）層１０００が、ＬＥＤ１０２とｎ型ＺｎＯ円錐１１４との間に位置付けられ、ｎ型ＺｎＯ円錐１１４は、酸化チタン（ＴｉＯ２）などの絶縁高屈折率材料からできている。
【００４６】
図１１は、本発明の好ましい実施形態による、複数の円錐体ＬＥＤの略図を示す。具体的には、第３の成形光学素子の役割を果たす最上円錐１１００は、蛍光体層１２０の最上部に備わっている。
【００４７】
図１２は、本発明の好ましい実施形態による、複数形状のＬＥＤの略図を示す。具体的には、例えば層１２０および１２００などの、複数の蛍光体層が示され、第２の蛍光体層１２００は、第１の蛍光体層１２０を封入する。
【００４８】
図１３は、本発明の好ましい実施形態による、複数形状のＬＥＤの略図を示す。具体的には、複数の蛍光体層である、層１２０および１２００が示され、第２の蛍光体層１２００は第１の蛍光体層１２０を封入し、第１の蛍光体層１２０は複数の円錐を備える。
【００４９】
図１４は、本発明の好ましい実施形態による、ＬＥＤの略図を示す。具体的には、より高い屈折率の複数の第１の「成形」光学素子（例えば、ｎ−ＺｎＯ円錐１１４）は、１つ以上の（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）ＮのＬＥＤ１０６に隣接するか、その表面上にあるか、またはそれを取り囲んでおり、より低い屈折率の１つ以上の第２の「成形」光学素子（例えば、レンズ１１８）が、（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）ＮのＬＥＤ１０６および第１の成形光学素子１１４封入する。
【００５０】
図１５は、本発明の好ましい実施形態による、ＬＥＤの略図を示す。具体的には、より高い屈折率の複数の第１の「成形」光学素子（例えば、ｎ−ＺｎＯ円錐１１４）は、１つ以上の（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）ＮのＬＥＤ１０６に隣接するか、その表面上にあるか、またはそれを取り囲んでおり、より低い屈折率の１つ以上の第２の「成形」光学素子（例えば、レンズ１１８）は、（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）ＮのＬＥＤ１０６および第１の成形光学素子１１４封入する。しかし、この実施形態は、ＬＥＤ１００の両側に第１および第２のｎ−ＺｎＯ円錐形要素１１４を含む。ＬＥＤ１０２、および第１および第２のｎ−ＺｎＯ円錐形要素１１４は、全てレンズ１１８によって封入される。
【００５１】
図１６は、本発明の好ましい実施形態による、ＬＥＤの略図を示す。具体的には、この実施形態では、ＬＥＤとｎ−ＺｎＯ円錐形要素１１４との間の接合部分を形成するｐ−Ｇａｎ層１１０は、光抽出を増進するように粗くするか、または成形され得る。この粗面処理は、下記の関連出願で説明される技術を使用することができる。Ｔｅｔｓｕｏ  Ｆｕｊｉｉ、Ｙａｎ  Ｇａｏ、Ｅｖｅｌｙｎ  Ｌ．Ｈｕ、およびＳｈｕｊｉ  Ｎａｋａｍｕｒａによって２００３年１２月９日に出願されたＰＣＴ国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ０３／３９２１１号、「ＨＩＧＨＬＹ  ＥＦＦＩＣＩＥＮＴ  ＧＡＬＬＩＵＭ  ＮＩＴＲＩＤＥ  ＢＡＳＥＤ  ＬＩＧＨＴ  ＥＭＩＴＴＩＮＧ  ＤＩＯＤＥＳ  ＶＩＡ  ＳＵＲＦＡＣＥ  ＲＯＵＧＨＥＮＩＮＧ」（代理人事件番号第３０７９４．１０８−ＷＯ−０１号（２００４−０６３−１））、およびＣａｒｏｌｅ  Ｓｃｈｗａｃｈ、Ｃｌａｕｄｅ  Ｃ．Ａ．Ｗｅｉｓｂｕｃｈ、Ｓｔｅｖｅｎ  Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ｈｅｎｒｉ  Ｂｅｎｉｓｔｙ、およびＳｈｕｊｉ  Ｎａｋａｍｕｒａによって２００４年９月１０日に出願された米国特許出願第１０／９３８，７０４号、「ＷＨＩＴＥ，ＳＩＮＧＬＥ  ＯＲ  ＭＵＬＴＩ−ＣＯＬＯＲ  ＬＩＧＨＴ  ＥＭＩＴＴＩＮＧ  ＤＩＯＤＥＳ  ＢＹ  ＲＥＣＹＣＬＩＮＧ  ＧＵＩＤＥＤ  ＭＯＤＥＳ」（代理人事件番号第３０７９４．１１５−ＵＳ−０１号（２００４−０６４−１））は、参照することにより本願に組み込まれる。
【００５２】
（利点および改良点）
本発明の利点は、ＬＥＤから放射する光を抽出するように設計されている成形光学素子と組み合わせて、（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）ＮとＺｎＯとのＬＥＤを接着および成形するステップに由来する。この組み合わせは新規であり、特にＬＥＤ用途に対して、既存の装置設計に優る利点がある。
【００５３】
ＩＩＩ族−窒化物ＬＥＤは、（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）Ｎ材料、（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）Ａｓ材料、（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）Ｐ材料、（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）ＡｓＰＮＳｂ材料からの化合物半導体材料、またはＺｎＧｅＮ２またはＺｎＳｎＧｅＮ２材料からの化合物半導体材料から構成され得る。
【００５４】
（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）Ｎ材料に関しては、ＬＥＤは、ｃ面｛０００１｝（極性）（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）Ｎ、ａ面｛１１−２０｝、ｍ面｛１−１００｝（非極性）（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）Ｎ、または（半極性）（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）Ｎから構成され得、ここで、半極性は、２つの非ゼロのｈ、ｉ、またはｋミラー指数と非ゼロのｌミラー指数｛ｈｉｋｌ｝を有する多種多様な平面を指す。
【００５５】
また、ＬＥＤは、サファイア、炭化ケイ素、シリコン、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、リン化ガリウム、リン化インジウム、またはスピネルのウエハ上、またはその他の基板から取り出される独立窒化ガリウムを含む窒化ガリウム上で成長させることができる。
【００５６】
高屈折率材料は、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、ＧａＮ、ＳｉＣ、ＳｉＯＮ、ＳｉＮ、ＳｉＯ２、高屈折率金属酸化物、高屈折率重合体、または高屈折率プラスチック材料を含む、多くの異なる材料から構成され得る。また低屈折率材料も、プラスチックを含む、多くの異なる種類の材料から構成され得る。これらの材料は、任意の数の異なる方法を使用して、粗くしたり、平滑にしたり、または成形することができる。
【００５７】
蛍光体は、セリウムをテルビウムおよびガドリニウムなどのその他の希土類元素で置換することによって調整されるか、またはＹＡＧ中のアルミニウムの一部または全てをガリウムで置換することによって調節されるＣｅ３＋：ＹＡＧを含む、セリウム（ＩＩＩ）ドープ化ＹＡＧ（ＹＡＧ：Ｃｅ３＋、またはＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋）とすることができる。
【００５８】
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、およびΘｃという具体的な角度が本書で説明されるが、当業者であれば、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、およびΘｃというこれらの角度は、最高の光抽出効率を得るように調整することができることを認識するであろう。
【００５９】
上記のように、一実施形態では、ＬＥＤは、（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）Ｎ層から成り、高屈折率光抽出材料は、（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）Ｎ層に接合されたウエハであるＺｎＯ層から成る。ＺｎＯはＬＥＤ内部で繰り返して発生する光の反射を低減し、よってＬＥＤからさらなる光を抽出する。ＺｎＯの高透過特性は、ＬＥＤ内部の光の吸収を低減する。ＺｎＯの導電性特性は、均一な光がＬＥＤ内の活性領域から放射することを可能にする。この新規のハイブリッドＧａＮ／ＺｎＯ／成形レンズ設計の結果として生じる外部量子効率は、既存のＧａＮによるＬＥＤ装置よりも高くなると考えられる。
【００６０】
さらに、電極は導電性材料上に容易に形成することが可能であるため、ＳｉＣまたはＧａＮなどの導電性基板上に成長した窒化物ＬＥＤとの透明ＺｎＯ電極の組み合わせは、ＬＥＤの製造に必要とされる工程ステップの数を減少させることが可能である。しかし、その他の実施形態では、ＺｎＯは必ずしもウエハ接合である必要はなく、多種多様の手段によって堆積することが可能である。
【００６１】
最後に、円錐、レンズ、またはその他の成形光学素子の数に関しては、各円錐が次の円錐からの放射を吸収する可能性があるため、より少ない数がより良い。１つしか円錐がない場合、（次の円錐がないため）次の円錐からの影響がない（吸収がない）。
【００６２】
それにもかかわらず、当業者であれば、任意の数の構成で配列される任意の数のＬＥＤ、第１の成形光学素子、および第２の成形光学素子があってもよいことを認識するであろう。さらに、ＬＥＤ、第１の成形光学素子、および第２の成形光学素子は、任意の数の形状または形を備えることができ、円錐、ピラミッド形などに制限されない。
【００６３】
（参考文献）
下記の参考文献は、参照することにより本願に組み込まれる：
１．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５６，７３７−３９（１９９０）
２．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．６４，２８３９−４１（１９９４）
３．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．８１，３１５２−５４（２００２）
４．Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．４３、Ｌ１２７５−７７（２００４）
５．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．８４，８５５（２００４）。
【００６４】
（結論）
要約すると、本発明は、典型的に白色光を備える、光の複数の波長を放射する、通常は発光ダイオード（ＬＥＤ）である光学装置を備える。そのような装置は通常、類似の装置よりも高い効率である。
【００６５】
本発明に従った光学装置は、少なくとも活性領域から成るＩＩＩ族−窒化物発光領域と、ＩＩＩ族−窒化物発光領域の少なくとも１つの側に接着される少なくとも１つの第１の成形光学素子ウエハと、ＬＥＤおよび第１の成形光学素子によって放射される光を抽出するための、ＩＩＩ族−窒化物発光領域および少なくとも１つの第１の成形発光素子の両方を封入する、少なくとも１つの第２の成形光学素子と、少なくとも１つの第２の成形光学素子に光学的に結合される蛍光体とを備え、ＩＩＩ族−窒化物発光領域によって放射される少なくとも第１の波長域内の光は、少なくとも１つの第２の成形光学素子を通過し、蛍光体を励起して、少なくとも第２の波長域内の光を放射する。
【００６６】
そのような光学装置は、ｎ型ＺｎＯ素子を備える少なくとも１つの第１の成形光学素子のうちの少なくとも１つと、ＩＩＩ族−窒化物発光領域からの光抽出を増加させるように成形されている少なくとも１つの第１の成形光学素子のうちの少なくとも１つと、ＩＩＩ族−窒化物発光領域からの光抽出効率に対して調整される角度を含む少なくとも１つの第１の成形光学素子と、円錐形である少なくとも１つの第１の成形光学素子のうちの少なくとも１つと、レンズを備える上記少なくとも１つの第２の成形光学素子とを、さらに任意で含む。
【００６７】
光学装置は、光抽出のために成形されている上記少なくとも１つの第２の成形光学素子と、光抽出効率のために調整される角度を含む上記少なくとも１つの第２の成形光学素子と、粗面を有する、上記ＩＩＩ族−窒化物発光領域と上記少なくとも１つの第１の成形光学素子との間に接合部分を形成する層と、蛍光体層に結合される追加蛍光体層と、ＬＥＤ、第１の成形光学素子、および第２の成形光学素子によって放射される光を抽出するために、上記光学装置、上記少なくとも１つの第１の成形光学素子および上記少なくとも１つの第２の成形光学素子とを封入する第３の成形光学素子であって、該第３の成形光学素子は、反射器カップと光抽出効率のために成形されている蛍光体層とを備える、第３の成形光学素子とをさらに任意で備えることが可能である。
【００６８】
光学装置はまた、（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）Ｎ材料、（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）Ａｓ材料、（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）Ｐ材料、（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）ＡｓＰＮＳｂ材料からの化合物半導体材料、およびＺｎＧｅＮ２またはＺｎＳｎＧｅＮ２材料からの化合物半導体材料から成る群のうちの少なくとも１つを備える、ＩＩＩ族−窒化物発光層と、少なくとも１つの第１光学素子に結合される反射コーティングと、少なくとも第１の波長域を通し、第２の波長域内の光の少なくとも一部分を反射する、蛍光体層とＩＩＩ族−窒化物発光領域との間に位置付けられる反射器であって、該反射器は分布ブラッグ反射器である、反射器とを含むことが可能である。
【００６９】
本発明の別の実施形態は、発光ダイオードアセンブリである。本発明に従ったそのようなアセンブリは、基板と、発光装置であって、基板に結合されるｎ型ＩＩＩ族窒化物層と、ｎ型ＩＩＩ族窒化物層に結合される活性層であって、少なくとも第１の波長域内の光を放射する活性層と、活性に層に結合されるｐ型ＩＩＩ群窒化物層とを備える発光装置と、発光装置に結合される少なくとも１つの酸化物層であって、発光装置内の光の内部反射を低減することによって、発光装置の効率を増加させる形に成形されている少なくとも１つの酸化物層と、少なくとも１つの酸化物層に結合される光学素子と、少なくとも１つの酸化物層に光学的に結合される蛍光体であって、発光装置によって放射される少なくとも第１の波長域内の光は、蛍光体を通過し、蛍光体を励起して、少なくとも第２の波長域内の光を放射する、蛍光体とを備える。
【００７０】
本発明の別の実施形態は、活性ＩＩＩ族窒化物層であって、活性ＩＩＩ族窒化物層は少なくとも第１の波長域内の光を放射する、活性ＩＩＩ族窒化物層と、発光装置に結合される少なくとも１つの酸化物層であって、少なくとも１つの酸化物層は第１の波長域内において略透明であり、ＬＥＤ内の光の内部反射を低減することによって、ＬＥＤの効率を増加させる形に成形されている少なくとも１つの酸化物層と、蛍光体であって、少なくとも第１の波長域内の光が蛍光体に当り、蛍光体を励起して、少なくとも第２の波長域内の光を放射し、少なくとも第１の波長域および前記第２の波長域内の光が、ＬＥＤによって放射されるように、少なくとも１つの酸化物層に任意で光学的に結合される、蛍光体とを備える、複数の波長域の光を放射する発光ダイオード（ＬＥＤ）である。
【００７１】
そのような実施形態は、酸化物層と蛍光体との間に結合されるレンズをさらに任意で備え、レンズは、ＬＥＤ内の光吸収を低減することによって、ＬＥＤの効率を増加させる。
【００７２】
このことは、本発明の好ましい実施形態の説明に結論を下す。本発明の１つ以上の実施形態の先の説明は、解説および説明の目的で提示されている。それは、網羅的であること、または本発明を開示された正確な形に限定することを目的としない。多くの変更および変化が上記の教示を踏まえて可能である。本発明の範囲は、この詳細な説明によってではなく、本願に添付される請求項によって限定されることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】図１は、本発明の好ましい実施形態による、高光抽出効率発光ダイオードの略図を示す。
【図２】図２は、高屈折率層内に遠隔配置蛍光体ダウンコンバージョン層を伴う円錐形ＬＥＤを示す、図１の変形例である。
【図３】図３は、蛍光体の裏面に分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）を伴う成形白色光変換層を示す、図２の変形例である。
【図４】図４は、本発明の円錐形光学素子を図示する。
【図５】図５は、異なる成形レンズを伴い、蛍光体層がない図１の変形例である。
【図６】図６は、異なる成形レンズを伴い、蛍光体層がない図１の変形例である。
【図７】図７は、レンズの２つの上面に蛍光体層を伴う、図５の変形例である。
【図８】図８は、レンズの２つの上面に蛍光体層を伴う、図６の変形例である。
【図９】図９は、本発明の好ましい実施形態による、高光抽出効率ＬＥＤの略図を示す。
【図１０】図１０は、反射器カップの最上部に配置される蛍光体板が、粗面および平滑面を含んで、光抽出を支援する、図９の変形例である。
【図１１】図１１は、本発明の好ましい実施形態による、複数の円錐体ＬＥＤの略図を示す。
【図１２】図１２は、本発明の好ましい実施形態による、複数形状のＬＥＤの略図を示す。
【図１３】図１３は、本発明の好ましい実施形態による、複数形状のＬＥＤの略図を示す。
【図１４】図１４は、本発明の好ましい実施形態による、複数形状のＬＥＤの略図を示す。
【図１５】図１５は、本発明の好ましい実施形態による、複数形状のＬＥＤの略図を示す。
【図１６】図１６は、本発明の好ましい実施形態による、高光抽出効率ＬＥＤの略図を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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2009518874.tif 000020
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