(57)【要約】  光を放出するものであるデバイスは、サブマウント（１２）に取り付けられたフリップ−チップの光を放出するものであるダイオード（ＬＥＤ）のダイを具備する。サブマウントの上部の表面は、反射性の層を有する。ＬＥＤのダイの上に成形されたものは、半球状の第一の透明な層（３６）である。そして低い屈折率の層（６８）は、蛍燐光体の光のＴＩＲを提供するための第一の透明な層の上に提供されたものである。そして半球状の蛍燐光体の層（７０）は、低い屈折率の層の上に提供されたものである。そしてレンズ（７２）は、蛍燐光体の層の上に成形されたものである。高い屈折率の蛍燐光体の層及び下にあるものである低い屈折率の層の界面におけるＴＩＲと組み合わせられた、反射性のサブマウントの層によって達成された反射は、大いにランプの効率を改善する。他の材料は、使用されたものであることがある。低い屈折率の層は、空気のギャップ（４６）又は成形された層（６８）であることがある。低い屈折率の層の代わりに、分布させられたブラッグ反射体（７６）は、第一の透明な層の上にスパッタリングされたものであることがある。
2012529766.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を放出するデバイスであって、
サブマウントにおけるフリップ−チップの光を放出するダイオード（ＬＥＤ）のダイ；
前記サブマウントの上部の表面に形成された、可視の波長について最も少ないときで９０％の反射率を有する、反射性の層；
前記ＬＥＤのダイをカプセルに入れる透明な実質的に半球状の第一の層、前記第一の層が第一の屈折の指標を有すること；
前記第一の層を取り巻く実質的に半球状の第二の層；及び
前記第二の層に形成された実質的に半球状の蛍燐光体の層、前記第二の層が最も少ないときで前記光が前記第二の層の箇所に関してある一定の角度と比べてより大きいものであるとき前記第二の層が前記蛍燐光体の層から光を反射させることを引き起こすところの特性を有すること
：を具備すると共に、
それにおいて、前記サブマウントの上部の表面における前記反射性の層は、最も少ないときで前記蛍燐光体の層の一部分より下に延びる、デバイス。
【請求項２】
請求項１のデバイスにおいて、
それにおいて、前記第二の層は、成形されたシリコーンを具備する、デバイス。
【請求項３】
請求項１のデバイスにおいて、
それにおいて、前記第二の層は、前記第一の屈折の指標と比べてより低い第二の屈折の指標を有すると共に、前記蛍燐光体の層は、前記第一の屈折の指標と比べてより大きい第三の屈折の指標を有する、デバイス。
【請求項４】
請求項１のデバイスにおいて、
それにおいて、前記第二の層は、空気の間隙である、デバイス。
【請求項５】
請求項１のデバイスにおいて、
それにおいて、前記第二の層は、乾燥させられてきたものであるところのゾル−ゲルである、デバイス。
【請求項６】
請求項１のデバイスにおいて、
それにおいて、前記第二の層は、分布させられたブラッグ反射体である、デバイス。
【請求項７】
請求項１のデバイスにおいて、
それにおいて、前記蛍燐光体の層は、シリコーンにインフュージョンされた蛍燐光体の粉末を具備する、デバイス。
【請求項８】
請求項１のデバイスであって、
さらに前記蛍燐光体の層を取り巻く透明な第三の層を具備する、デバイス。
【請求項９】
請求項１のデバイスにおいて、
それにおいて、前記ＬＥＤのダイは、青色の光を放出すると共に、前記蛍燐光体の層は、前記青色の光と組み合わせられたとき、白色の光を作り出すところの光へ前記青色の光の一部分を転換するところの特性を有する、デバイス。
【請求項１０】
光を放出するデバイスを形成するための方法であって、
サブマウントにフリップ−チップの光を放出するダイオード（ＬＥＤ）のダイを提供すること；
前記サブマウントの上部の表面に、可視の波長について最も少ないときで９０％の反射率を有する、反射性の層を形成すること；
前記ＬＥＤのダイにおいて及びそれをカプセルに入れる透明な実質的に半球状の第一の層を成形すること、前記第一の層が第一の屈折の指標を有すること；
前記第一の層を取り巻く実質的に半球状の第二の層を形成すること；及び
前記第二の層において実質的に半球状の蛍燐光体の層を成形すること、前記第二の層が最も少ないときで前記光が前記第二の層の箇所に関してある一定の角度と比べてより大きいものであるとき前記第二の層が前記蛍燐光体の層から光を反射させることを引き起こすところの特性を有すること
：を具備する、方法において、
それにおいて、前記サブマウントの上部の表面における前記反射性の層は、最も少ないときで前記蛍燐光体の層の一部分より下に延びる、方法。
【請求項１１】
請求項１０の方法において、
それにおいて、前記第一の層を取り巻く実質的に半球状の第二の層を形成することは、前記第一の層においてゾル−ゲルを成形すること、並びに、前記第一の屈折の指標と比べてより少ない及び前記蛍燐光体の層の屈折の指標と比べてより少ない第二の屈折の指標を有する前記第二の層を作り出すために前記ゾル−ゲルを乾燥させることを具備する、方法。
【請求項１２】
請求項１０の方法において、
それにおいて、前記第一の層を取り巻く実質的に半球状の第二の層を形成することは、前記第一の屈折の指標と比べてより少ない及び前記蛍燐光体の層の屈折の指標と比べてより少ない第二の屈折の指標を有する前記第二の層を作り出すために前記第一の層において透明な層を成形することを具備する、方法。
【請求項１３】
請求項１０の方法において、
それにおいて、前記第一の層を取り巻く実質的に半球状の第二の層を形成することは、前記第一の層に分布させられたブラッグ反射体を堆積させることを具備する、方法。
【請求項１４】
請求項１の方法において、
それにおいて、実質的に半球状の蛍燐光体の層を成形することは、シリコーンにインフュージョンされた蛍燐光体の粉末を有する層を成形することを具備する、方法。
【請求項１５】
請求項１の方法であって、
さらに前記蛍燐光体の層において透明な第三の層を成形することを具備する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
これの発明は、ＬＥＤの放出を波長転換するための蛍燐光体の上にある層を備えた光を放出するダイオード［発光ダイオード］（ＬＥＤ）に、及び、特定のものにおいて、遠方の蛍燐光体を備えたＬＥＤランプの効率を改善することのテクニックに、関係する。
【背景技術】
【０００２】
背景
青色のＬＥＤのダイを使用することで白色の光を生じさせるために、例えば、バインダーにおける蛍燐光体をスプレーすること若しくはスピンコーティングすること、電気泳動、反射性のカップにおける蛍燐光体を適用すること、又は他の手段によって、ｌｅｄのダイの上に直接的に、ＹＡＧの蛍燐光体、又は赤色の及び緑色の蛍燐光体、を堆積させることは、それは良好に知られたものである。ＬＥＤのダイの上部に蛍燐光体の予め形成されたタイル（例．焼結させられた蛍燐光体の粉末）を添えることは、それはまた知られたものである。そのような蛍燐光体の層は、それらが半導体のダイの表面に直接的に接触するので、非遠隔のものである。蛍燐光体の光と組み合わせられた、蛍燐光体を通じた青色の光の漏出することは、白色の光を生じさせる。そのような非遠隔の蛍燐光体を備えた問題は、１）そこにあるものは蛍燐光体の層からの青色の光の顕著な後方散乱をすることであると共に、そしてそれはＬＥＤ、サブマウント、及び金属の電極によって部分的に吸収されたものである；２）そこにあるものはＬＥＤ、サブマウント、及び金属の電極によって部分的に吸収されたものであるところの蛍燐光体によって発生させられた顕著な量の光である；３）光子の密度は高いパワーのＬＥＤについて非常に高いものであると共に蛍燐光体を飽和させる；４）ＬＥＤは非常に熱いものである共に蛍燐光体はそれに蛍燐光体の粒子が埋められたものであるところのポリマーのバインダーの層（例．シリコーン）の暗くなることを引き起こすために熱に対して反応する；及び５）蛍燐光体の異なる厚さを通じて通過する青色の光の光線（最も少ない厚さを通じて通過する正常な青色の光の光線）の様々な角度に帰すべきもののおかげで、色は目視する角度と共に変動する：を含む。
【０００３】
本譲受人へ譲渡された及び参照によってここにおいて組み込まれた、Ｇｒｉｇｏｒｉｙ  Ｂａｓｉｎ等によって米国特許第７３４４９０２に記載されたようなもののとして、シリコーンのバインダーに蛍燐光体の粉末をインフージョンすると共にレンズを形成するためにＬＥＤのダイにおいてシリコーンを成形することは、それはまた知られたものである。蛍燐光体は、レンズにおいて非常に低い密度で分布させられたものである。そのような遠隔の蛍燐光体は、相対的に大きい光の源を作り出すと共に、それの単位エリア［面積］当たりの明るさは、蛍燐光体の薄いコーティングを備えたＬＥＤのダイと比較された際に、大いに低減されたものである。また、蛍燐光体が、サブマウントの大きいエリアの上にあるので、蛍燐光体の光は、ＬＥＤのダイ及び電極のみならず、サブマウントによって部分的に吸収されたものであると共に、そのように白色の光のＬＥＤの効率は、低減されたものである。
【０００４】
Ａｌｌｅｎ  ｅｔ  ａｌ．，Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  ９２，１４３３０９（２０８）によって“Ａ  Ｎｅａｒｌｙ  Ｉｄｅａｌ  Ｐｈｏｓｐｈｏｒ−Ｃｏｎｖｅｒｔｅｄ  Ｗｈｉｔｅ  Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ”と題された論文は、空気の間隙及び透明な層によってカプセルに入れられた半球状の蛍燐光体の層によって囲まれたむきだしのＬＥＤのダイを記載する。そこにあるものは、ＬＥＤから空気の間隙への乏しい光の抽出であると共に、光は、サブマウントによって吸収されたものである。経済的にデバイスを製造することは、それはまた非常に困難なものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７３４４９０２号
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ａｌｌｅｎ  ｅｔ  ａｌ．，Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  ９２，１４３３０９（２０８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
必要とされたものであるところのものは、ＬＥＤ及びサブマウントによって吸収されたより少ない光を有することによって非常に効率的なものであるところの、遠隔の蛍燐光体を使用するものである、蛍燐光体で転換されたＬＥＤを作り出すためのテクニックである。結果として生じる光の源が、シリコーンのレンズにインフュージョンされた蛍燐光体を有する光の源と比べてより小さいものであるところの遠隔の蛍燐光体を提供することは、それはまた望ましいものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
概要
一つの実施形態において、青色のＬＥＤのダイは、サブマウントに取り付けられたものである。サブマウントは、ダイを取り巻く反射性の表面が提供されたものである。ＬＥＤのダイは、それの上で、シリコーン又は別の高い屈折の指標［屈折率］の透明な材料のような、薄い半球体のカプセル材料を成形してきたものである。そして薄い反射性の層は、青色の光が通過することを許容するが、しかし、より上から蛍燐光体の光を反射させるところのカプセル材料の層にわたって作り出されたものである。反射性の層は、臨界的な角度［臨界角］と比べてより大きいもので全体として光を反射させるところの低い屈折の指標［屈折率］（低いｎ）の層（例．空気の間隙又は多孔性の層）ことがある、又は、反射性の層は、分布させられたブラッグ（Ｂｒａｇｇ）反射体［分布ブラッグ反射器］であることがある。そして、蛍燐光体の層は、反射性の層の上に堆積させられた又は成形されたものである。蛍燐光体の層は、大きい光の源［光源］を作り出すことがないように、密なもの及び薄いものであることがある。そして、成形されたシリコーンのレンズのような、透き通ったより外側の層は、蛍燐光体の層を保護すると共に望まれた放出のパターンを作り出すこと及び光の抽出を増加させることのような光学的な性質を提供するために蛍燐光体の層の上で形成されたものである。
【０００９】
全ての層を形成するための成形するテクニックである一つの方法を備えた、ＬＥＤのダイの上に様々な層を形成するための様々なテクニックは、記載されたものである。
【００１０】
ＬＥＤのダイのところのもの及び反射性の層の間における指標［屈折率］を有する、より内側の半球体のカプセル材料は、ＬＥＤのダイからの光の抽出を改善する。蛍燐光体の“シェル”が、ダイから遠隔のものであるので、そこにあるものは、青色の光のほとんどない後方散乱をすることである。さらに、蛍燐光体の光は、効率を改善する、反射性の層及び反射性のサブマウントの表面によって外方に反射させられたものである。さらに、後方散乱させられた光の最も多いものが、反射性の層に対して法線の方向であるものではないことになるので、蛍燐光体からの青色の光のいずれの後方散乱も、ＬＥＤへと逆戻りに進むことと比べてむしろ反射性の層によって外に反射させられたものである。なおもさらに、遠隔の蛍燐光体が、レンズにインフュージョンされたものではないものであるので、蛍燐光体のシェルは、明るい光の源を作り出すために小さい直径を有することがある。遠隔の蛍燐光体の全ての利点は、なおも小さい光の源を作り出す一方で、達成されたものである。
【００１１】
蛍燐光体は、ＹＡＧ、赤色、緑色で、若しくはいずれの他の色でも、又は蛍燐光体の組み合わせであることがある。
【００１２】
一つの実施形態において、様々な層の作成は、サブマウントのウェハに取り付けられた何百ものＬＥＤのダイを備えたウェハのスケールで同時に行われたものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、サブマウントが、反射性の上部の層を有するところの、サブマウントに取り付けられた、青色又はＵＶのフリップチップのＬＥＤのダイの断面図である。
【図２】図２は、ウェハにおける全てのＬＥＤのダイが同時に加工されたものであるところの、５００−４０００個のＬＥＤのような、ＬＥＤのダイのアレイによって占められた単純化されたサブマウントのウェハを図解する。
【図３】図３は、ＬＥＤのダイをカプセルに入れると共にＬＥＤのダイから蛍燐光体の層の間隔を空けるための第一のシリコーンの層を形成するためのモールドに対して持ってこられたものであるサブマウントのウェハを図解する。異なるモールドを使用する、同じ成形する工程は、図５−８の工程と比べてむしろ全ての層を形成するために使用されたものであることがある。
【図４】図４は、カプセル封入の後におけるＬＥＤのダイを図解する。
【図５】図５は、中実の半球体のより外側のレンズを図解する。
【図６】図６は、キャビティを作り出すために機械加工されたものであるところの図５のレンズを図解する。
【図７】図７は、それの上に堆積させられた蛍燐光体の層を有する図６のキャビティを図解する。
【図８】図８は、カプセルに入れられたダイの上に添えられたものであるレンズ及び蛍燐光体の層を図解する。
【図９】図９は、ＴＩＲを提供するための蛍燐光体の層及びカプセル材料の間における空気の間隙を備えた、カプセルに入れられたダイの上に添えられたレンズ及び蛍燐光体の層を図解する。
【図１０】図１０は、空気の間隙及びサブマウントの表面による反射を示す図９の光の源における様々な光の光線を図解する。
【図１１】図１１は、空気の間隙及びサブマウントの表面による反射を示すより外側のレンズにインフュージョンされた蛍燐光体を備えた光の源を図解する。
【図１２】図１２は、各々の層が、ＬＥＤのダイの上における継続的な成形する工程によって形成されたものであると共に、低い屈折の指標［屈折率］（ｎ）の層が、犠牲的なゾル−ゲルの層を含むいずれの成形可能な層でもあることがあるところの、光の源を図解する。
【図１３】図１３は、反射性の層が、分布させられたブラッグ反射体（ＤＢＲ）であるところの、光の源を図解する。
【図１４】図１４は、ルーメンの出力対サブマウントにおける反射性の層の反射率における改善を図解するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図面の手短な記載
図１は、サブマウントが、反射性の上部の層を有するところの、サブマウントに取り付けられた、青色又はＵＶのフリップチップのＬＥＤのダイの断面図である。
【００１５】
図２は、ウェハにおける全てのＬＥＤのダイが同時に加工されたものであるところの、５００−４０００個のＬＥＤのような、ＬＥＤのダイのアレイによって占められた単純化されたサブマウントのウェハを図解する。
【００１６】
図３は、ＬＥＤのダイをカプセルに入れると共にＬＥＤのダイから蛍燐光体の層の間隔を空けるための第一のシリコーンの層を形成するためのモールドに対して持ってこられたものであるサブマウントのウェハを図解する。異なるモールドを使用する、同じ成形する工程は、図５−８の工程と比べてむしろ全ての層を形成するために使用されたものであることがある。
【００１７】
図４は、カプセル封入の後におけるＬＥＤのダイを図解する。
【００１８】
図５は、中実の半球体のより外側のレンズを図解する。
【００１９】
図６は、キャビティを作り出すために機械加工されたものであるところの図５のレンズを図解する。
【００２０】
図７は、それの上に堆積させられた蛍燐光体の層を有する図６のキャビティを図解する。
【００２１】
図８は、カプセルに入れられたダイの上に添えられたものであるレンズ及び蛍燐光体の層を図解する。
【００２２】
図９は、ＴＩＲを提供するための蛍燐光体の層及びカプセル材料の間における空気の間隙を備えた、カプセルに入れられたダイの上に添えられたレンズ及び蛍燐光体の層を図解する。
【００２３】
図１０は、空気の間隙及びサブマウントの表面による反射を示す図９の光の源における様々な光の光線を図解する。
【００２４】
図１１は、空気の間隙及びサブマウントの表面による反射を示すより外側のレンズにインフュージョンされた蛍燐光体を備えた光の源を図解する。
【００２５】
図１２は、各々の層が、ＬＥＤのダイの上における継続的な成形する工程によって形成されたものであると共に、低い屈折の指標［屈折率］（ｎ）の層が、犠牲的なゾル−ゲルの層を含むいずれの成形可能な層でもあることがあるところの、光の源を図解する。
【００２６】
図１３は、反射性の層が、分布させられたブラッグ反射体（ＤＢＲ）であるところの光の源を図解する。
【００２７】
図１４は、ルーメンの出力対サブマウントにおける反射性の層の反射率における改善を図解するグラフである。
【００２８】
同じもの又は等価なものであるところの要素は、同じ数字でラベリングされたものである。
【００２９】
詳述された記載
図１は、サブマウントのウェハ１２の一部分に取り付けられた従来のフリップチップのＬＥＤのダイ１０を図解する。フリップチップにおいて、ｎ及びｐ接触の両方は、ＬＥＤのダイの同じ側に形成されたものである。
【００３０】
ＬＥＤのダイ１０は、サファイアの基体のような、成長基体において成長させられた、ｎ−層１４、活性な層［活性層］１５、及びｐ−層１６を含む、半導体のエピタキシャル層で形成されたものである。成長基体は、レーザーのリフトオフ、エッチング、グラインディングによって、又は他のテクニックによって、図１において取り除かれてきたものである。一つの例において、エピタキシャル層は、ＧａＮに基礎が置かれたものであると共に、活性な層１５は、青色の光を放出する。ＵＶの光を放出するところのＬＥＤのダイは、また本発明へ適用可能なものである。
【００３１】
金属の電極１８は、電気的にｐ−層１６を接触すると共に、金属の電極２０は、電気的にｎ−層１４を接触する。一つの例において、電極１８及び２０は、セラミックのサブマウントのウェハ１２におけるアノード及びカソードの金属のパッド２２及び２３へ超音波で溶接させられたものであるところの金のパッドである。サブマウントのウェハ１２は、印刷された回路ビード［プリント回路板］へ結合するための下部の金属のパッド２６及び２８に至る伝導性の［導電性の］ビア２４を有する。多数のＬＥＤは、サブマウントのウェハ１２に取り付けられたものであると共に、個々のＬＥＤ／サブマウントを形成するためにより後に単数化されたものであることになる。
【００３２】
ＬＥＤのさらなる詳細は、譲受人の米国特許第６，６４９，４４０及び６，２７４，３９９号、並びに、米国特許出願公開第２００６／０２８１２０３Ａ１及び２００５／０２６９５８２Ａ１号に見出されたものであることができると共に、全ては、ここにおいて参照によって組み込まれた。
【００３３】
発明の一つの実施形態と一致して、反射性の層２９（例．Ｒ＞９０％）は、遠隔の蛍燐光体の層によって発生させられた光を反射させるためにサブマウントのウェハ１２の表面の上に形成されたものである。サブマウントは、典型的には、セラミック、シリコーン、又は他の光を吸収する材料である。反射性の層２９は、スパッタリングされた金属のミラー（例．Ａｌ又はＡｇ）、誘電体のミラー、金属／誘電体の組み合わせ、又は吸収するものではない拡散体であることがある。一つの実施形態において、反射性の層２９は、ＬＥＤのダイ１０の上を除いてウェハ１２の全ての領域まで延びる。別の実施形態において、反射性の層２９は、最も少ないときで蛍燐光体の層がサブマウントに接触するところより下まで延びるところの各々のＬＥＤのダイのまわりの鏡面のリングである。反射性の層２６を堆積させるとき、（示されたものではない）マスクは、反射性の層２９が金属のパッド２２及び２３をカバーすることを予防するために、ＬＥＤのダイの付着に先行して、ＬＥＤのダイのエリアの上に一時的に形成されたものであることがある、又は、印刷する工程は、反射性の層２９を形成するために使用されたものであることがある。反射性の層２９は、ランプの効率を増加させることになる。
【００３４】
図２は、サブマウントのウェハ１２の単純化された図解であると共に、それに取り付けられたものは、ＬＥＤのダイ１０のアレイである。そこにあるものは、単一のサブマウントのウェハ１２における５００−４０００個のＬＥＤであることがある。ウェハ１２における全てのＬＥＤは、より下に記載された方法を使用することで同時に加工されたものであることになる。
【００３５】
第一のシリコーンの層は、後に続くもののような、ダイ１０をカプセルに入れるためにＬＥＤのダイ１０の上に成形されたものである。
【００３６】
図３は、液体のシリコーン３４、又は軟化させられたシリコーン３４、又は粉末にされたシリコーン３４、又は、錠剤におけるシリコーンで充填されたキャビティ３２を有するモールド３０上に位置決めされたものであるサブマウントのウェハ１２及びＬＥＤのダイ１０の一部分を図解する。シリコーン３４が、液体又は軟化させられた形態で施されたものはないものであるとすれば、モールド３０は、シリコーン３４を軟化させるために加熱されたものである。サブマウントのウェハ１２は、ＬＥＤのダイ１０が、各々のキャビティ３２においてシリコーン３４に浸漬させられたものであるように、モールド３０に対して持ってこられたものである。ウェハ１２及びモールド３０は、シリコーン３４が全ての空所を充填することを強いるために一緒にプレスされたものである。外辺部のシールは、シリコーン３４が空所を充填する際に全ての空気が離脱することを許容する一方で、圧力が高いものであることを許容する。真空は、また、シールのまわりの真空の源を使用することでウェハ１２及びモールド３０の間で引かれたものであることがある。
【００３７】
そして、モールド３０は、使用されたシリコーン３４のタイプに依存することで、シリコーン３４を硬化させるために加熱されたものである。元来のシリコーン３４が、部屋の温度［室温］で固体（例．粉末又は錠剤）であったとすれば、モールド３０は、シリコーン３４を固めるために冷却されたものである。あるいは、透明なモールドは、使用されたものであることがあると共に、シリコーン３４は、ＵＶの光で硬化させられたものであることがある。
【００３８】
そして、モールド３０は、結果として生じるシリコーンの層３６が各々のＬＥＤのダイ１０をカプセルに入れるところの、図４の構造に帰着する、ウェハ１２から取り除かれたものである。示された実施形態において、シリコーンの層３６は、実質的に半球体の形状を有するために形成されたものである。ＬＥＤの光が、透明なシリコーンの層３６を通じてランベルト関数の（Ｌａｍｂｅｒｔｉａｎ）パターンにおいて広がるので、シリコーンの層３６の厚さは、重大なものではないものである。
【００３９】
そしてウェハ１２は、使用されたシリコーン３４のタイプに依存することで、追加的にシリコーンの層３６を固めるために約２５０℃の硬化後の温度にかけられたものであることがある。粉末の形態又は別の適切なポリマーにおけるエポキシの成形する化合物のような、シリコーンと比べて他の材料は、使用されたものであることがある。
【００４０】
シリコーンの層３６は、また、注入する成形をすること［射出成形］を使用することで形成されたものであることがあると共に、そこではウェハ１２及びモールドは、一緒に持ってこられたものであると共に、液体のシリコーンは、入口を通じてモールドへと圧力で注入されたものであると共に、真空は、作り出されたものである。モールドのキャビティの間における小さいチャネルは、シリコーンが全てのキャビティを充填することを許容する。そして、シリコーンは、加熱することによって硬化させられたものであると共に、モールドは、ウェハ１２から分離されたものである。
【００４１】
シリコーンの層３６（ポリマー）は、代わりに、高い指標［屈折率］のガラス、エポキシ、又は他の材料で形成されたものであることがある。
【００４２】
ＬＥＤのダイ１０及びシリコーンの層３６の上に追加的な層を形成するための一つのテクニックは、図５−８の点で記載されたものである。全ての成形する工程は、より後に記載されたものである。
【００４３】
図５において、固体の半球体のドーム３８は、成形する又は別のテクニックによって形成されたものである。ドーム３８は、５ｍｍのオーダーにおける直径を有することがある。ドームは、シリコーン、エポキシ、サファイア、又は他の適切な透明な材料であることがある。
【００４４】
図６において、ドーム３８は、３ｍｍのオーダーにおける直径を有する、キャビティ４０を形成するために機械加工された又は加工されたものである。一つの実施形態において、ドーム３８のための成形する工程は、取り扱うことを単純化するためにサブマウントのウェハ１２におけるＬＥＤのダイ１０の場所を調和させるところのドームのアレイにおいてドームの間における薄いコネクタを作り出すことがある。
【００４５】
図７において、少数の百ミクロンのオーダーにおける、薄い蛍燐光体の層４２は、実質的に均一な厚さにキャビティにおいて形成されたものである。これは、シリコーンのバインダーにおいてインフュージョンされた蛍燐光体の予め形成された柔軟なシートの積層を使用することでされたものであることがある。蛍燐光体は、また、シリコーンのバインダーに蛍燐光体をスプレーすること、電気泳動、機械加工することが後に続けられた堆積によって、又は、他のテクニックによって、堆積させられたものであることがある。全ての実施形態におけるように、蛍燐光体の層４２は、白色の光を生じさせるために、複数の異なる蛍燐光体の層、又は、ＹＡＧの、赤色の、及び／又は緑色の蛍燐光体のような、蛍燐光体の混合物を具備することがある。ＵＶのＬＥＤが使用されたものであったとすれば、青色の蛍燐光体は、また、白色の光を作り出すために使用されたものであると思われる。
【００４６】
そして、完成させられたキャップ４４は、図８に示されたように、各々のＬＥＤのダイ１０と整列させられたものであると共に、キャップ４４は、各々のＬＥＤのダイ１０を取り巻くサブマウントのウェハ１２の表面へ添えられたものである。シリコーンは、接着剤として使用されたものであることがある。
【００４７】
図９に示されたように、そこにあるものは、蛍燐光体の層４２及びシリコーンの層３６の間における空気の間隙４６である。ＬＥＤのダイ１０は、約１ｍｍのサイド［辺］を有すると共に、シリコーンの層３６は、約２ｍｍの直径を有すると共に、蛍燐光体の層４２は、少数の百のミクロンであると共に、キャビティ４０は、約３ｍｍの直径を有すると共に、シリコーンの層３６のまわりに約０．２−０．５ｍｍの空気の間隙４６を放置する。空気の間隙４６の屈折の指標［屈折率］（ｎ）が約１であると共に蛍燐光体の層４２のｎが１．７−２のオーダーにあるものであるので、臨界的な角度［臨界角］と比べてより大きいもので空気の間隙４６に向かって発生させられたいずれの蛍燐光体の光も、全体として逆戻りに反射させられたものであると共にＬＥＤのダイ１０、電極、又は他の要素［素子］によって吸収されたものではないものであることになる。
【００４８】
ＬＥＤのダイ１０のまわりに実質的に半球体のものにシリコーンの層３６を作ることによって、そこにあるものは、空気の間隙４６及びシリコーンの層４６の界面におけるＬＥＤの光の非常に少量のＴＩＲであることになる。シリコーンの層３６は、それの屈折の指標［屈折率］（例．＞１．５）が、ＬＥＤのダイ１０の屈折の指標［屈折率］（例．＞２．２）により近いものであるので、ＬＥＤのダイ１０からの光の抽出を改善する。
【００４９】
図１０は、どのように発生させられた様々な光の光線が図９のランプ４８において反射させられたものであることになるかを示す。光線５０は、ＬＥＤのダイ１０からの青色の光線であると共に蛍燐光体の層４２を通じて漏れる。光線５２は、空気の間隙４６から離れた方向におけるものであるところの蛍燐光体の粒子からの放出（例．黄色、赤色、緑色、など）である。光線５４は、臨界的な角度［臨界角］と比べてより大きいもので空気の間隙４６の界面から離れて反射させると共にＬＥＤ１０又はサブマウントのウェハ１２に突き当たることなしにランプ４８を出るところの蛍燐光体の粒子からの放出である。光線５６は、サブマウントのウェハ１２における反射性の層２９（図１）を離れて反射させるところの蛍燐光体の粒子からの放出である。
【００５０】
また、光線５４は、ＬＥＤのダイからの後方散乱させられた青色の光線であることがある。青色の光線が、一般に法線方向の入射の付近で蛍燐光体の層に入るとはいえ、蛍燐光体からの後方散乱は、一般に等方性のものであると共に、そのように後方散乱させられた光は、幅広い範囲の角度におけるものである。臨界的な角度［臨界角］と比べてより大きいいずれの後方散乱させられた青色の光も、ＬＥＤのダイへと逆戻りに進むことと比べてむしろ空気の間隙４６の界面（又はここにおいて記載された他の反射性の層）によって外に反射させられたものである。
【００５１】
低い指標［屈折率］の層（空気の間隙４６）、シリコーンの層３６、及び反射性の層２９の組み合わせは、大いにランプ４８からの光の抽出を増加させる。
【００５２】
図１１は、図７のキャップを形成することの代わりに、シリコーンのレンズ５８における低い密度の蛍燐光体の粒子のより厚いキャップが、使用されたものであることがあることを図解する。空気の間隙４６は、図１０におけるもののような反射体として役に立つ。光線５０は、レンズ５８を通じて漏れるＬＥＤのダイ１０からの青色の光線である。光線６０及び６２は、空気の間隙４６の界面を離れて反射させてきたものであるところの蛍燐光体の粒子からの光線（又は後方散乱させられた青色の光）である。光線６４は、サブマウントのウェハ１２における反射性の層２９（図１）を離れて反射したところの蛍燐光体の粒子からの光線である。シリコーンのレンズ５８が、図１０における蛍燐光体の層４２と比べて大量に幅広いものであるので、単にエリア［面積］当たりのランプ６６の明るさは、用途に依存することで好都合な又は不都合なものであることがあるところの、図１０のところのものと比べてより少ないものであることになる。
【００５３】
図５−１１のテクニックは、取り扱うこと及び様々な整列に帰すべきもののおかげで、困難なものであることがある。
【００５４】
図３によって表された、継続的な成形する工程は、空気の間隙の代わりに、低い指標［屈折率］の材料が、シリコーンの層３６の上に直接的に成形されたものであるところの、図１２に示された構造を形成するために使用されたものであることがある。一つの実施形態において、シリコーンの層３６は、先に記載されたもののように成形されたものである。次に、より大きいキャビティ３２を有するモールド（図３）は、ゾル−ゲルで充填されたものである。ゾル−ゲルは、良好に知られたものであると共に、ゲルを形成するために溶媒におけるナノ粒子を具備する。そのような物質は、成形されたものであることができる。そして、溶媒は、いくらかの縮み及びナノ粒子によって形成された結晶に帰着する、熱によって乾燥させられたものである。結果として生じる層は、極度に多孔性のものであると共に空気の間隙と同様に有効に作用することになる。構造が、ほとんど空間であるので、屈折の指標［屈折率］は、非常に低いものである。ゾル−ゲルの層は、図１２における層６８として示されたものである。ゾル−ゲルの代わりに、別の低い指標［屈折率］の材料は、指標［屈折率］が、蛍燐光体の層と比べてより低いものである限り、使用されたものであることができる。
【００５５】
次に、わずかにより大きいドームに整形されたキャビティを備えた別のモールドは、シリコーンにインフュージョンされた蛍燐光体の粒子で充填されたものである。そして、成形されたゾル−ゲルのドームを備えたサブマウントのウェハ１２は、図３の点で議論されたもののようなモールドに対して持ってこられたものである。そして、蛍燐光体の層７０は、熱によって硬化させられたものである。そして、最終的なシリコーンのレンズ７２は、蛍燐光体の層の上に成形されたものである、又は、蛍燐光体の層は、最終的な層であることがある。結果として生じるランプ７４の動作は、蛍燐光体の層が最終的な層であったかどうかに依存することで、図１０又は図１１に示されたところのものに類似のものである。
【００５６】
図１３は、低い指標［屈折率］の層（４６又は６８）が、代わりに、堆積させられたブラッグ反射体（ＤＢＲ）７６であることができることを図解する。ＤＢＲ７６は、等角のスパッタリングを使用することで非常に薄いものに作られたものであることができると共に、（４５度のまわりで５５０ｎｍ（緑色）における反射率を提供する）１２９ｎｍ及び８１ｎｍの厚さを備えたＳｉＯ２／Ｔａ２Ｏ５の６個の対が後に続けられた、（４０度のまわりで４５０ｎｍ（青色）における反射してを提供する）９８ｎｍ及び６４ｎｍの厚さを備えたＳｉＯ２／Ｔａ２Ｏ５（それぞれ、指標［屈折率］＝１．５及び２）の１０個の対のものからなることがある。ＤＢＲ７６は、１５度の角度までＬＥＤの光の法線方向の入射のまわりで４５０ｎｍにおける実質的に透明なもの（Ｒ＜１０％）である。ＤＢＲ７６は、１５度と比べてより大きいもので反射性のものである。そして、蛍燐光体の層７８及びより外側のシリコーンのレンズ８０は、先に記載されたもののように成形されたものである。図１３は、ＤＢＲ７６を通過すると共に、ＤＢＲ７６を離れて反射させられたものであると共に、サブマウントの表面を離れて反射させられたものである、様々な光の光線を図解する。
【００５７】
効率的なものであるために全てのこれらの設計について、より内側のシリコーンのドームからの抽出の効率は、高いものであるのでなければならない。これは、ＬＥＤの光が、臨界的な角度［臨界角］と比べてより少ない角度とのこれの界面に突き当たると共に、従って、より内側のドームの半径が、十分に大きいものであるのでなければならないことを、要求する。従って、一般的なものにおいて、トレードオフは、小さい入射の角度の要件及び小さい源のサイズの間に存在する。ダイが１×１ｍｍであると共により内側のドームの半径が２ｍｍであるとすれば、光の大きいフラクションは、（１５度と比べてより少ない）小さい角度でドームに突き当たると共に、少数の光線のみは、２０度のようなものと同程度に高いようなものの角度で突き当たる。これは、エポキシ（又はシリコーン）／空気の界面についての合計の内部の屈折の角度（約４１度）と比べてより小さいもの及びＤＢＲについての高い伝達率［透過率］の最大の角度と比べてより小さいものである。従って、そのような寸法は、これの用途において記載された実施について適切なものである。
【００５８】
図１４は、本発明の遠隔の蛍燐光体の実施形態と共に使用されたときルーメンの出力対サブマウントにおける反射性の層２９（図１）の反射率における近似の改善を図解するグラフである。
【００５９】
全ての実施形態の様々な組み合わせは、高い効率を備えた遠隔の蛍燐光体のランプを作り出すために使用されたものであることがある。
【００６０】
改善された効率への追加において、実質的に均一な厚さを有する、遠隔の半球体の蛍燐光体の層は、均一な色対目視する角度を可能とすると共に、蛍燐光体は、熱によって劣化させられたものではないものである。
【００６１】
そして、サブマウントのウェハ１２は、様々な特徴が個々のＬＥＤ／サブマウントを表すことができるところの、個々のＬＥＤ／サブマウントを形成するために単数化されたものである。
【００６２】
これの開示において、用語“サブマウント”は、サブマウントにおける電気的な接触が、ＬＥＤのダイにおける電極へボンディングされたものであるところの、及び、サブマウントが、パワーサプライ［電源］へ接続されたものであるためのものであるところの電極を有するところの、最も少ないときで一つのＬＥＤのダイについて支持体を意味することを意図されたものである。
【００６３】
本発明の特定の実施形態が、示されてきた及び記載されてきたものである一方で、変化及び変更が、それのより広い態様におけるこれの発明から逸脱することなくなされたものであることがあると共に、従って、添付された請求項が、これの発明の真の趣旨及び範囲内に属するようなものにそれらの範囲内に全てのそのような変化及び変更を包含するためのものであることは、それは技術において熟練させられた者たちに自明なものであることになる。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成23年12月12日(2011.12.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を放出するデバイスであって、
サブマウントにおけるフリップチップの発光ダイオード（ＬＥＤ）のダイ；
前記サブマウントの上部の表面に形成された、可視の波長について少なくとも９０％の反射率を有する、反射性の層；
前記ＬＥＤのダイをカプセルに入れる透明な実質的に半球状の第一の層、前記第一の層が第一の屈折率を有すること；
前記第一の層を取り巻く実質的に半球状の第二の層、前記第二の層が前記第一の屈折率と比べてより低い第二の屈折率を有するように多孔性の層を形成するために乾燥させられてきたものであるゾルゲルを具備すること；及び
前記第二の層に形成された実質的に半球状の蛍燐光体の層、前記第二の層が少なくとも前記光が前記第二の層に関してある一定の角度と比べてより大きいものであるとき前記第二の層が前記蛍燐光体の層から光を反射させることを引き起こす特性を有すること
：を具備すると共に、
前記サブマウントの上部の表面における前記反射性の層は、少なくとも前記蛍燐光体の層の一部分より下に延びる、デバイス。
【請求項２】
請求項１のデバイスにおいて、
前記蛍燐光体の層は、前記第一の屈折率と比べてより大きい第三の屈折率を有する、デバイス。
【請求項３】
請求項１のデバイスにおいて、
前記第二の層は、空気の間隙を具備する、デバイス。
【請求項４】
請求項１のデバイスにおいて、
前記蛍燐光体の層は、シリコーンに導入された蛍燐光体の粉末を具備する、デバイス。
【請求項５】
請求項１のデバイスであって、
さらに前記蛍燐光体の層を取り巻く透明な第三の層を具備する、デバイス。
【請求項６】
請求項１のデバイスにおいて、
前記ＬＥＤのダイは、青色の光を放出すると共に、前記蛍燐光体の層は、前記青色の光と組み合わせられたとき白色の光を作り出す光へ前記青色の光の一部分を転換する特性を有する、デバイス。
【請求項７】
光を放出するデバイスを形成するための方法であって、
サブマウントにフリップチップの発光ダイオード（ＬＥＤ）のダイを提供すること；
前記サブマウントの上部の表面に、可視の波長について少なくとも９０％の反射率を有する、反射性の層を形成すること；
前記ＬＥＤのダイにおいて及び前記ＬＥＤのダイをカプセルに入れる透明な実質的に半球状の第一の層を成形すること、前記第一の層が第一の屈折率を有すること；
前記第一の層を取り巻く実質的に半球状の第二の層を形成すること、前記第二の層が前記第一の屈折率と比べてより少ない第二の屈折率を有するように多孔性の層を形成するために乾燥させられてきたものであるゾルゲルを具備すること；及び
前記第二の層において実質的に半球状の蛍燐光体の層を成形すること、前記第二の層が少なくとも前記光が前記第二の層に関してある一定の角度と比べてより大きいものであるとき前記第二の層が前記蛍燐光体の層から光を反射させることを引き起こす特性を有すること
：を具備する、方法において、
前記サブマウントの上部の表面における前記反射性の層は、少なくとも前記蛍燐光体の層の一部分より下に延びる、方法。
【請求項８】
請求項７の方法において、
前記第一の層を取り巻く前記実質的に半球状の第二の層を形成することは、前記第一の層において前記ゾルゲルを成形すること、並びに、前記蛍燐光体の層の屈折率と比べてより少ない前記第二の屈折率を有する前記第二の層を作り出すために前記ゾルゲルを乾燥させることを具備する、方法。
【請求項９】
請求項７の方法において、
実質的に半球状の蛍燐光体の層を成形することは、シリコーンに導入された蛍燐光体の粉末を有する層を成形することを具備する、方法。
【請求項１０】
請求項７の方法であって、
さらに前記蛍燐光体の層において透明な第三の層を成形することを具備する、方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
本発明の特定の実施形態が、示されてきた及び記載されてきたものである一方で、変化及び変更が、それのより広い態様におけるこれの発明から逸脱することなくなされたものであることがあると共に、従って、添付された請求項が、これの発明の真の趣旨及び範囲内に属するようなものにそれらの範囲内に全てのそのような変化及び変更を包含するためのものであることは、それは技術において熟練させられた者たちに自明なものであることになる。
［付記］
付記（１）：
光を放出するデバイスであって、
サブマウントにおけるフリップ−チップの光を放出するダイオード（ＬＥＤ）のダイ；
前記サブマウントの上部の表面に形成された、可視の波長について最も少ないときで９０％の反射率を有する、反射性の層；
前記ＬＥＤのダイをカプセルに入れる透明な実質的に半球状の第一の層、前記第一の層が第一の屈折の指標を有すること；
前記第一の層を取り巻く実質的に半球状の第二の層；及び
前記第二の層に形成された実質的に半球状の蛍燐光体の層、前記第二の層が最も少ないときで前記光が前記第二の層の箇所に関してある一定の角度と比べてより大きいものであるとき前記第二の層が前記蛍燐光体の層から光を反射させることを引き起こすところの特性を有すること
：を具備すると共に、
それにおいて、前記サブマウントの上部の表面における前記反射性の層は、最も少ないときで前記蛍燐光体の層の一部分より下に延びる、デバイス。
付記（２）：
付記（１）のデバイスにおいて、
それにおいて、前記第二の層は、成形されたシリコーンを具備する、デバイス。
付記（３）：
付記（１）のデバイスにおいて、
それにおいて、前記第二の層は、前記第一の屈折の指標と比べてより低い第二の屈折の指標を有すると共に、前記蛍燐光体の層は、前記第一の屈折の指標と比べてより大きい第三の屈折の指標を有する、デバイス。
付記（４）：
付記（１）のデバイスにおいて、
それにおいて、前記第二の層は、空気の間隙である、デバイス。
付記（５）：
付記（１）のデバイスにおいて、
それにおいて、前記第二の層は、乾燥させられてきたものであるところのゾル−ゲルである、デバイス。
付記（６）：
付記（１）のデバイスにおいて、
それにおいて、前記第二の層は、分配されたブラッグ反射体である、デバイス。
付記（７）：
付記（１）のデバイスにおいて、
それにおいて、前記蛍燐光体の層は、シリコーンにインフュージョンされた蛍燐光体の粉末を具備する、デバイス。
付記（８）：
付記（１）のデバイスであって、
さらに前記蛍燐光体の層を取り巻く透明な第三の層を具備する、デバイス。
付記（９）：
付記（１）のデバイスにおいて、
それにおいて、前記ＬＥＤのダイは、青色の光を放出すると共に、前記蛍燐光体の層は、前記青色の光と組み合わせられたとき、白色の光を作り出すところの光へ前記青色の光の一部分を転換するところの特性を有する、デバイス。
付記（１０）：
光を放出するデバイスを形成するための方法であって、
サブマウントにフリップ−チップの光を放出するダイオード（ＬＥＤ）のダイを提供すること；
前記サブマウントの上部の表面に、可視の波長について最も少ないときで９０％の反射率を有する、反射性の層を形成すること；
前記ＬＥＤのダイにおいて及びそれをカプセルに入れる透明な実質的に半球状の第一の層を成形すること、前記第一の層が第一の屈折の指標を有すること；
前記第一の層を取り巻く実質的に半球状の第二の層を形成すること；及び
前記第二の層において実質的に半球状の蛍燐光体の層を成形すること、前記第二の層が最も少ないときで前記光が前記第二の層の箇所に関してある一定の角度と比べてより大きいものであるとき前記第二の層が前記蛍燐光体の層から光を反射させることを引き起こすところの特性を有すること
：を具備する、方法において、
それにおいて、前記サブマウントの上部の表面における前記反射性の層は、最も少ないときで前記蛍燐光体の層の一部分より下に延びる、方法。
付記（１１）：
付記（１０）の方法において、
それにおいて、前記第一の層を取り巻く実質的に半球状の第二の層を形成することは、前記第一の層においてゾル−ゲルを成形すること、並びに、前記第一の屈折の指標と比べてより少ない及び前記蛍燐光体の層の屈折の指標と比べてより少ない第二の屈折の指標を有する前記第二の層を作り出すために前記ゾル−ゲルを乾燥させることを具備する、方法。
付記（１２）：
付記（１０）の方法において、
それにおいて、前記第一の層を取り巻く実質的に半球状の第二の層を形成することは、前記第一の屈折の指標と比べてより少ない及び前記蛍燐光体の層の屈折の指標と比べてより少ない第二の屈折の指標を有する前記第二の層を作り出すために前記第一の層において透明な層を成形することを具備する、方法。
付記（１３）：
付記（１０）の方法において、
それにおいて、前記第一の層を取り巻く実質的に半球状の第二の層を形成することは、前記第一の層に分配されたブラッグ反射体を堆積させることを具備する、方法。
付記（１４）：
付記（１）の方法において、
それにおいて、実質的に半球状の蛍燐光体の層を成形することは、シリコーンにインフュージョンされた蛍燐光体の粉末を有する層を成形することを具備する、方法。
付記（１５）：
付記（１）の方法であって、
さらに前記蛍燐光体の層において透明な第三の層を成形することを具備する、方法。
【国際調査報告】
2012529766.tif 000017
2012529766.tif 000018
2012529766.tif 000019
2012529766.tif 000020