用于提供白色光输出的宽带发光器件灯的制作方法
【专利摘要】一种用于提供白色光的多芯片发光器件（LED）灯包括第一和第二宽带LED芯片。第一宽带LED芯片包括多量子阱有源区，其包括第一多个交替的有源层和势垒层。第一多个有源层分别包括第一半导体化合物的相对浓度不同的至少两种元素，并且分别被配置为在第一波长范围上发射具有多个不同的发射波长的光。第二宽带LED芯片包括多量子阱有源区，其包括第二多个交替的有源层和势垒层。第二多个有源层分别包括第二半导体化合物的相对浓度不同的至少两种元素，并且分别被配置为在包括大于第一波长范围的波长的第二波长范围上发射具有多个不同的发射波长的光。第一和第二LED芯片发射的光组合提供白色光。还讨论了相关的器件。
【专利说明】用于提供白色光输出的宽带发光器件灯
[0001]本申请是申请日为2008年2月15日、进入中国国家阶段日为2010年9月16日、申请号为200980109299.1，发明名称为“用于提供白色光输出的宽带发光器件灯”发明专利申请的分案申请。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请要求在2008年2月15日提交的美国临时专利申请N0.61/029，093的优先权，其整体公开内容通过引用并入本文。
【技术领域】
[0004]本发明涉及半导体发光器件，更具体地，涉及包括半导体发光器件的灯。
【背景技术】
[0005]发光二极管和激光二极管是公知的固态发光元件，其在被施加足够的电流时能够产生光。发光二极管和激光二极管通常可以被称为发光器件(LED)。发光器件通常包括在诸如蓝宝石、硅、碳化硅、砷化镓等的衬底上生长的外延层中形成的p-n结。LED产生的光的波长分布通常取决于制造p-n结的材料以及构成器件的有源区的薄外延层的结构。
[0006]典型地，LED芯片包括衬底、在衬底上形成的η型外延区和在η型外延区上形成的P型外延区(或者反之亦然)。为了易于将电流施加到器件，可以在器件的P型区(典型地，暴露的P型外延层)上形成阳极接触并且可以在器件的η型区(诸如衬底或者暴露的η型外延层)上形成阴极接触。当电位被施加到欧姆接触时，电子可以从η型层注入到有源区中并且空穴可以从P型层注入到有源区中。有源区中的电子和空穴的辐射复合产生了光。一些LED芯片包括具有η型层和P型层之间或它们的结附近的多个发光区或有源层(也被称为多量子阱结构)的有源区。
[0007]LED可以在发光/照明应用中使用，例如，代替常规的白炽和/或荧光发光。同样地，常常期望的是提供一种产生具有相对高的显色指数(CRI)的白色光的光源，从而由光照的物体可以显现得更自然。光源的显色指数是光源产生的光准确地照明宽的颜色范围的能力的客观度量。显色指数的范围是从单色光源的基本上为零到白炽光源的几乎100。可替选地，所期望的可能是提供如下的光源，其明显不同于具有高的CRI指数的光源，但是仍需要经调节的光谱。
[0008]此外，特定光源的色度可以被称为光源的“色点"(color point)。对于白色光源，色度可以被称为光源的“白点”。白色光源的白点可以沿与加热到给定温度的黑体辐射体发射的光的颜色相对应的色度点的轨迹而下降。因此，可以通过光源的相关色温(CCT)识别白点，相关色温是被加热的黑体辐射体与白色光源的颜色或色调匹配的温度。白色光典型地具有约4000和8000K之间的CCT。具有4000的CCT的白色光具有微黄色的颜色。具有8000K的CCT的白色光在颜色上更偏微蓝色，并且可以被称为“冷白色”。“暖白色”可以用于描述具有约2600K至6000K之间的CCT的白色光，其在颜色上更偏微红色。
[0009]来自单色LED的光可以用于通过使用诸如磷光体的波长转换材料围绕LED而提供白色光。术语“磷光体”在这里可以用于表示吸收一个波长范围内的光并且重新发射不同的波长范围内的光的任何材料，与吸收和重新发射之间的延迟无关以及与所牵涉的波长无关。光的一小部分也可以穿过磷光体和/或在基本上与入射光相同的波长下从磷光体重新发射，经历很少的下变换或者没有下变换。因此，术语“磷光体”在这里可以用于表示有时被称为荧光和/或磷光的材料。通常，磷光体吸收波长较短的光并且重新发射波长较长的光。同样地，LED在第一波长下发射的一些或所有光可以被磷光体颗粒吸收，作为响应，磷光体颗粒可以在第二波长下发射光。
[0010]例如，单个蓝色发光LED可以被诸如掺杂有铈的钇铝石榴石(YAG)的黄色磷光体围绕。得到的光是蓝色光和黄色光的组合，对于观察者可以显现为白色。更具体地，为了产生黄色光，约2.66电子伏特(eV)的蓝色光子可以被黄色磷光体吸收,并且约2.1leV的黄色光子可以被发射。因此，通过非辐射过程可能大概损失了约0.55eV的平均能量。因此，被黄色磷光体围绕的蓝色LED可能通过蓝色到黄色的转换而损失数量上可察觉到的能量。再者，如果包括红色磷光体以改进显色，则能量损失甚至可能更大，导致降低得更多的效率。
[0011]此外，多个不同颜色的LED发射的光可以被组合以产生白色光的所期望的强度和/或颜色。例如，当红色、绿色和蓝色发光LED被同时加电时，得到的组合光可以取决于红色、绿色和蓝色光源分量的相对强度而显现为白色或者接近白色。尽管可以通过这些灯实现相当高的发光能效(至少部分地由于缺乏磷光体转换)，但是由于从每个LED发射的光的有限的光谱分布，显色可能较差。
【发明内容】
[0012]根据本发明的一些实施例的用于提供白色光的多芯片发光器件(LED)灯包括第一和第二宽带LED芯片。第一宽带LED芯片包括多量子阱有源区，其包括第一多个交替的有源层和势垒层。第一多个有源层分别包括第一半导体化合物的相对浓度不同的至少两种元素，并且分别被配置为在第一波长范围上发射具有多个不同的发射波长的光。第二宽带LED芯片包括多量子阱有源区，其包括第二多个交替的有源层和势垒层。第二多个有源层分别包括第二半导体化合物的相对浓度不同的至少两种元素，并且分别被配置为在包括大于第一波长范围的波长的第二波长范围上发射具有多个不同的发射波长的光。
[0013]在一些实施例中，第一和第二宽带LED芯片中的至少一个发射的光的光谱分布可以具有大于约35纳米(nm)的半峰全宽(FWHM)。
[0014]在其他实施例中，第一宽带LED芯片发射的光可以定义第一波长范围上的第一光谱分布，并且第二宽带LED芯片发射的光可以定义第二波长范围上的第二光谱分布。第一和第二光谱分布的相应中心波长之间的分隔不大于第一和第二光谱分布的相应半峰半宽值的和。
[0015]在一些实施例中，灯可以进一步包括第三宽带LED芯片。第三宽带LED芯片可以包括多量子阱有源区，其包括第三多个交替的有源层和势垒层。第三多个有源层可以分别包括第三半导体化合物的相对浓度不同的至少两种元素，并且可以分别被配置为在包括大于第二波长范围的波长的第三波长范围上发射具有多个不同的发射波长的光。第三半导体化合物可以发射具有第三光谱分布的光并且由第一、第二和第三LED芯片发射的光可以组合提供白色光的外观。[0016]在其他实施例中，第一宽带LED芯片发射的光可以定义第一波长范围上的第一光谱分布，第二宽带LED芯片发射的光可以定义第二波长范围上的第二光谱分布，并且第三宽带LED芯片发射的光可以定义第三波长范围上的第三光谱分布。第一和第二光谱分布的相应中心波长之间的分隔不大于第一和第二光谱分布的相应半峰半宽值的和。第二和第三光谱分布的相应中心波长之间的分隔不大于第二和第三光谱分布的相应半峰半宽值的和。
[0017]在一些实施例中，第一宽带LED芯片发射的光可以定义第一波长范围上的第一光谱分布，并且第二宽带LED芯片发射的光可以定义第二波长范围上的第二光谱分布。第一和第二光谱分布的相应中心波长之间的分隔不小于第一和第二光谱分布的相应半峰半宽值的和。
[0018]在其他实施例中，灯可以进一步包括光转换材料，其被配置为吸收第一和/或第二 LED芯片发射的至少一些光并且在第一和第二波长范围之间的第三波长范围上重新发射具有多个不同的发射波长的光。因此，第一和第二 LED芯片以及光转换材料发射的光可以组合提供白色光。
[0019]根据本发明的其他实施例，用于提供白色光的多芯片发光器件(LED)灯包括蓝色、绿色和红色宽带LED芯片。蓝色宽带LED芯片包括多量子阱有源区，其包括第一多个交替的有源层和势垒层，第一多个有源层分别包括第一半导体化合物的相对浓度不同的至少两种元素并且分别被配置为在蓝色波长范围上发射具有多个不同的发射波长的光。绿色宽带LED芯片包括多量子阱有源区，其包括第二多个交替的有源层和势垒层，第二多个有源层分别包括第二半导体化合物的相对浓度不同的至少两种元素并且分别被配置为在绿色波长范围上发射具有多个不同的发射波长的光。红色宽带LED芯片可以包括多量子阱有源区，其包括第三多个交替的有源层和势垒层，第三多个有源层分别包括第三半导体化合物的相对浓度不同的至少两种元素并且分别被配置为在红色波长范围上发射具有多个不同的发射波长的光。第三半导体化合物具有比第二半导体化合物窄的带隙，并且第二半导体化合物具有比第一半导体化合物窄的带隙。蓝色、绿色和红色宽带LED芯片发射的光组合提供具有良好的显色的白色光的外观。
[0020]根据本发明的另外的实施例，用于提供白色光的多芯片发光器件(LED)灯包括蓝色和红色宽带LED芯片和光转换材料。蓝色宽带LED芯片包括多量子阱有源区，其包括第一多个交替的有源层和势垒层。第一多个有源层分别包括第一半导体化合物的相对浓度不同的至少两种元素并且分别被配置为在蓝色波长范围上发射具有多个不同的发射波长的光。红色宽带LED芯片可以包括多量子阱有源区，其包括第二多个交替的有源层和势垒层。第二多个有源层分别包括第二半导体化合物的相对浓度不同的至少两种元素并且分别被配置为在红色波长范围上发射具有多个不同的发射波长的光。光转换材料被配置为吸收蓝色和/或红色LED芯片发射的至少一些光并且在绿色波长范围上重新发射。第二半导体化合物具有比第一半导体化合物窄的带隙。蓝色和红色LED芯片以及光转换材料发射的光组合提供白色光的外观。
【专利附图】
【附图说明】
[0021 ] 图1A是图示根据本发明的一些实施例的LED灯的顶视图。
[0022]图1B是图示用于在根据本发明的一些实施例的LED灯中使用的LED芯片的剖面视图。
[0023]图1C是图示根据本发明的其他实施例的LED灯的平面视图。
[0024]图2A至2C是图示根据本发明的一些实施例的LED灯中的多量子阱结构的剖面视图和相应的能量图。
[0025]图3A至3C是图示根据本发明的其他实施例的LED灯中的多量子阱结构的剖面视图和相应的能量图。
[0026]图4A至4D是图示根据本发明的一些实施例的发光器件灯的示例性光谱发射特性的曲线图。 [0027]图5A是图示根 据本发明的另外的实施例的发光器件灯的顶视图。
[0028]图5B是图示根据本发明的另外的实施例的发光器件灯的示例性光谱发射特性的曲线图。
【具体实施方式】
[0029]现将参照附图更加全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的实施例。然而，本发明可以被实施为许多不同的形式并且不应被解释为限于这里阐述的实施例。相反，这些实施例被提供以使本公开内容是详尽的和完整的，并且将向本领域的技术人员全面地传达本发明的范围。在附图中为了清楚起见，层和区域的尺寸和相对尺寸可以放大。通篇相同的附图标记表示相同的元件。
[0030]将理解，当诸如层、区域或基板的元件被称为位于另一元件“上面”时，其可以直接位于该另一元件上面或者也可以存在中间的元件。将理解，如果诸如表面的元件的部分被称为“内部的”，则其较之元件的其他部分远离距器件的外部更远。而且，诸如“在…之下”或“在…之上”在这里可以用于描述如图中图示的一个层或区域与另一层或区域相对于基板或者基层的关系。将理解，除了图中示出的取向之外，这些术语应涵盖器件的不同取向。最后，术语“直接地”意味着不存在中间元件。如这里使用的，术语“和/或”包括一个或多个关联的列出项的任何和所有组合。
[0031]还将理解，尽管术语“第一”、“第二”等在这里可以用于描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些元件、部件、区域、层和/或部分不应受这些术语的限制。这些术语仅用于使一个元件、部件、区域、层或部分区别于另一区域、层或部分。因此，在不偏离本发明的教导的情况下，下文讨论的第一元件、部件、区域、层或部分可以被称为第二元件、部件、区域、层或部分。
[0032]这里参照作为本发明的理想化的实施例的示意图的剖面视图、透视图和/或平面视图描述了本发明的实施例。因此，可以预见到作为例如制造技术和/或公差的结果的相对于图示形状的变化。因此，本发明的实施例不应被解释为限于这里图示的区域的特定形状，而是将包括因例如制造导致的形状的偏离。例如，被图示或描述为矩形的区域将典型地因正常制造公差而具有圆形或弯曲的特征。因此，图中示出的区域在本质上是示意性的并且其形状并非意在图示器件的区域的精确形状并且并非意在限制本发明的范围。
[0033]除非另外定义，否则这里使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明的所属领域的普通技术人员通常理解的意义相同的意义。将进一步理解，诸如常用词典中定义的术语应被解释为具有与其在相关领域和本说明书的背景下的意义一致的意义，并且将不会在理想化或过度正规的意义上进行解释，除非这里如此定义。
[0034]如这里使用的，术语“半导体发光器件”和/或“LED”可以包括发光二极管、激光二极管和/或包括一个或多个半导体层的其他半导体器件，其可以包括硅、碳化硅、氮化物化合物和/或其他半导体材料。氮化物化合物的示例可以包括GaN、AIN、InN, Ala Aaa9N、Ala2InaiGaa7P^PInaiGaa9N15更一般地,符号(Al, In, Ga)N在下文中用于表不氮化物化合物AlxInyGai_x_yN，其中O≤X≤1，0≤y≤1，并且x+y ( I。发光器件可以包括或不包括诸如蓝宝石、硅、碳化硅、锗、氮化镓的基板和/或其他微电子基板。发光器件可以包括一个或多个接触层，其可以包括金属和/或其他的传导层。在一些实施例中，可以提供紫外、蓝色、青色、绿色、琥珀色和/或红色LED。半导体发光器件的设计和制造对于本领域的技术人员是公知的并且不需要在这里进行详细描述。
[0035]如这里使用的术语“半峰全宽”可以表示光谱分布在其最大值的约一半处的宽度(以纳米为单位)。同样地，如这里使用的术语“半峰半宽”可以表示对应于分布在其最大值的一半处的宽度的一半(以纳米为单位)的值。
[0036]本发明的一些实施例可以源自如下实现方案，在包括红色、绿色和蓝色LED的传统的LED灯中，分量LED的光谱功率分布可以是相对窄的。商用LED典型地具有窄的半峰全宽(FWHM):红色LED可以具有17~18nm的FWHM，黄色LED可以具有12~15nm的FWHM，蓝色LED可以具有18~20nm的FWHM，并且绿色LED可以具有35~36nm的FWHM。在商用绿色LED中找到的比典型的FWHM大的FWHM可能是由于控制绿色LED量子阱中的铟(In)的量和聚结的困难的结果。由于这些LED的窄的光谱宽度，即使是在使用诸如红色、绿色和蓝色的多种颜色时，这种光照明的物体也可能因光的有限的光谱而未能显现为具有自然的色彩。
[0037]因此，本发明的一些实施例提供了包括多个“宽带”LED芯片(在这里还被称为“宽带LED”)的LED灯，其具有红色、蓝色、紫色、黄色和琥珀色波长范围上的大于约20nm的相应光谱输出，以及绿色波长范围上的大于约35nm的光谱输出。更具体地，本发明的一些实施例提供了包括三个宽带LED芯片的LED灯，其具有经调节的光谱输出以提供改进的显色。在一些实施例中，宽带LED芯片中的一个或多个可以具有半峰全宽(FWHM)大于约35纳米(nm)的光谱分布。宽带LED的材料和/或化学计量可以被选择为提供白色光输出，其在亮度、性能、CRI和/或整体光谱分布上可媲美于诸如白炽灯泡的常规光源，且具有更高的能效。
[0038]图1A图示了根据本发明的一些实施例的LED灯。现在参照图1A，多芯片LED灯100包括公共基板或基座101，其包括第一、第二和第三管芯安装区域102a、102b和102c。管芯安装区域102a、102b和102c均被配置为接纳宽带LED芯片。如这里使用的，“宽带LED”或“宽带LED芯片”指的是被配置为发射具有宽度与常规LED相比较宽的光谱宽度的光，即对于绿色LED，大于约30~35nm，并且对于红色、蓝色、紫色、黄色、琥珀色和其他颜色的LED，大于约20nm。例如，红色或蓝色或琥珀色LED可以发射如下的光，其光谱分布(分别地)以红色或蓝色或琥珀色为中心或者具有红色或蓝色或琥珀色上的中心波长，但是相应光谱分布可以具有20nm或25nm或30nm或40nm或50nm或75nm或者更大的半峰全宽。相似地，绿色LED可以发射如下的光，其光谱分布具有以绿色为中心的全宽，但是具有35nm或40nm或50nm或75nm或更大的半峰全宽。宽带LED发射的光可以具有如下的光谱形状，其可察觉地不同于在常规LED的光输出中典型地观察到的类高斯峰形。例如，光谱可以具有“平顶”或者基本上均匀的分布、拉普拉斯形分布、双峰分布、锯齿形分布、多峰分布和/或作为这些分布(包括高斯分布)中的不止一个分布的合成的分布。在本发明的一些实施例中，宽带LED可以被配置为在大于约50nm的波长范围上发射光。在其他实施例中，宽带LED可以被配置为在大于约75?IOOnm的波长范围上发射光。
[0039]仍参照图1A，第一、第二和第三宽带LED芯片103a、103b和103c被分别安装在基座101的管芯安装区域102a、102b和102c上。例如，第一宽带LED芯片103a可以是被配置为以蓝色波长范围(即，约410?495nm之间)发射光的蓝色LED芯片，第二宽带LED芯片103b可以是被配置为以绿色波长范围(B卩，约495?590nm之间)发射光的绿色LED芯片，并且第三宽带LED芯片103c可以是被配置为以红色波长范围(即，约600?720nm之间)发射光的红色LED芯片。因此，第一、第二和第三宽带LED芯片103a、103b和103c发射的光组合提供白色光。第一、第二和第三宽带LED芯片103a、103b和103c可以由不同的材料形成，所述材料被选择为以相对高的效率提供CRI相对高的白色光输出。例如，绿色LED芯片103b可以由其带隙窄于蓝色LED芯片103a中使用的半导体化合物的带隙的半导体化合物形成，并且红色LED芯片103c可以由其带隙窄于绿色LED芯片103b中使用的半导体化合物的带隙的半导体化合物形成。此外，应当注意，LED灯100不包括诸如磷光体的光转换材料。因此，由于未使用磷光体，因此LED灯100可以不牵涉与吸收、重新发射和/或非辐射复合相关的能量损失。
[0040]尽管上文参照LED芯片103a、103b和103c发射的光的特定颜色进行了描述，但是将理解，不同颜色的宽带LED芯片的其他组合可以用于提供白色光输出。例如，在一些实施例中，LED芯片103a、103b和103c可以是青色、黄色和绛红色LED芯片。
[0041]图1B是图示根据本发明的一些实施例的宽带LED芯片的剖面视图。如图1B中所示，LED芯片103包括夹在P型覆层108和η型覆层109之间的有源区105。LED芯片103还包括P型覆层108上的P型接触层111和η型覆层109上的η型接触层112。接触层111和/或112可以是与覆层截然不同的掺杂半导体，其可以用于在覆层之前散布电荷。有源区105是多量子阱结构，其包括多个交替的有源层106和106’以及势垒层107、107’和107〃。有源层106和106’均包括半导体化合物的元素的不同的化学计量或相对浓度，并且因此均被配置为发射具有所选择的波长范围上的不同的发射波长的光。例如，在LED芯片103是蓝色LED芯片的情况中，有源层106和106’可以是氮化镓(GaN)层，并且每个层可以包括浓度不同的镓和/或氮化物，其被配置为在蓝色波长范围(例如，约410?510nm)以不同的波长发射光。相似地，在LED芯片103是绿色LED芯片的情况中，有源层106和106’可以是氮化铟镓(InGaN)层，每个层包括浓度不同的铟、镓和/或氮化物，其被配置为在绿色波长范围(例如，约495?590nm)以不同的波长发射光。同样地，在LED芯片103是红色LED芯片的情况中，有源层106和106’可以是磷化铝镓铟(AlGaInP)层，每个层包括浓度不同的铝、镓、铟和/或磷化物，其被配置为以红色波长范围(例如，约600?720nm)以不同的波长发射光。此外或者可替选地，有源层106和106’可以被形成为不同的厚度以提供所期望的波长范围内的发射波长。
[0042]因此，有源层106和106’可以具有不同的厚度和/或组分，其被选择以定义多个不同的带隙能量。化学计量不仅可以逐层地改变，而且可以在特定的层内改变。因此，在将电位施加到欧姆接触126和128时，每个有源层106和106’中的电子和空穴的辐射复合提供了不同波长下的发光。换言之，层106和106’的化学计量和/或宽度可以被调节以实现所期望的光谱输出。LED芯片103可以进一步包括基板110、覆层108和109与接触126和128之间的一个或多个盖层(未示出)、和/或多量子阱有源区105的最后的量子阱层107〃和107与覆层108和/或109之间的一个或多个封闭层(未不出)。例如，每个封闭层可以具有均匀的或者渐变的半导体合金组分，其被配置为提供相邻的覆层和有源区105的组分之间的过渡。在一些实施例中，封闭层可以分别提供覆层109和108的带隙能量与势垒层107和107〃的带隙能量之间的带隙能量，用于禁闭载流子(即，电子和空穴)以促进有源区105中的更高效的复合。再者，覆层108和/或109的化学计量可以变化以减小相邻势垒层107〃和107之间的带隙能量的差异。
[0043]尽管在图1B中参照有源区105中的特定数目的层进行说明，但是将理解，有源区105的层的数目、厚度和/或层的组分可以针对不同的应用而变化。例如，尽管被图示为仅包括两个有源层106和106’，但是将理解，根据本发明的一些实施例的宽带LED芯片可以包括具有相似的和/或不同的化学计量的另外的有源层，并且这些层的数目、厚度和/或组分可以被选择为提供所期望的光谱输出。换言之，通过调节有源区105的量子阱的性质可以对宽带LED的光谱输出进行调谐。由于每个宽带LED的光谱输出的宽度可以是约IOOnm或更小，因此可以以相对高的效率制造化学计量的变化。此外，将理解，在一些实施例中，势垒层107和/或107〃可以分别被并入到相邻的覆层109和/或108中。
[0044]图1C图示了根据本发明的其他实施例的LED灯并且图示了改变灯中的LED以促进所期望的光谱分布的形成的一些方法。具体地，图1C示出了，根据本发明的一些实施例的包括宽带LED的LED灯可以使用特定颜色的不止一个LED，可以使用尺寸不同的LED芯片，和/或可以使用具有不同形状的LED芯片。现在参照图1C，多芯片LED灯150包括公共基板或基座151，其包括第一、第二、第三和第四管芯安装区域152a、152b、152c和152d。管芯安装区域152a、152b、152c和152d均被配置为接纳宽带LED芯片。
[0045]仍然参照图1C，第一、第二、第三和第四宽带LED芯片153a、153b、153c和153d分别安装在基座151的管芯安装区域152a、152b、152c和152d上。例如，第一宽带LED芯片153a可以发射颜色范围(Cl)基本上与第二 LED芯片153d (Cl)相似的光。第三LED芯片153c可以大于或小于其他芯片以发射不同量和/或特性的光(C2)。第四LED芯片153c可以具有不同的形状以发射第三颜色强度和/或特性的光(C3)。将理解，三种颜色Cl、C2和C3的光的组合可以被组合提供白色光或者另一所期望的颜色分布。
[0046]图2A至2C图示了根据本发明的一些实施例的宽带LED芯片和相应的能带图。现在参照图2A，第一 LED芯片203a包括在p型覆层208a和η型覆层209a之间提供的基于氮化铟镓(InGaN)的有源区205a。基于InGaN的有源区205a是多量子阱结构，其包括多个交替的有源层206a、206a’和206a〃以及势垒层207a、207a’、207a〃和207a’ 〃。在一些实施例中，LED芯片203a可以对应于图1A的LED芯片103a。
[0047]有源层206a、206a’和206a〃均包括相对浓度不同的铟(In)和镓(Ga)，其被选择为提供宽带蓝色LED。例如，有源层206可以包括InxGa1J,其中平均的铟浓度x的范围可以是0.12 ≤ X ≤ 0.19 ，对应于约从440nm到500nm的光。更具体地，有源层206a可以包括InxGai_xN，其中平均铟浓度x约为0.13，有源层206a’可以包括InyGai_yN，其中平均铟浓度y约为0.15，并且有源层206a〃可以包括GazN1=,其中平均铟浓度z约为0.17。氮化铟镓有源层206a、206a’和206a〃可以具有例如在约Inm和IOOnm之间的相等和/或不同的厚度。在一些实施例中，铟和/或镓的浓度也可以随有源层206a、206a’和206a〃中的一个或多个的厚度变化，从而提供一个或多个层内的阶跃的和/或连续的渐变。氮化铟镓有源层206a、206a’和206a〃的相对浓度和/或厚度被选择为，LED芯片203a发射蓝色波长范围(例如，约440nm至约500nm)上的多个不同波长的光。将理解，以上示例中提供的铟浓度是近似的和说明性的，并且因此，可以在每个量子阱中被调节以获得所期望的浓度。
[0048]更具体地，如图2A的能带图中所示，LED芯片203a的多量子阱结构205a包括具有变化的化学计量的InGaN有源量子阱层206a、206a’和206a〃。导带边缘211a和价带边缘212a的能级被示意性地示出；能级与用于产生势垒层207a、207a’、207a〃和207a’ 〃的材料相关。对于宽带蓝色LED203a，势垒层207a、207a’、207a〃和207a’ 〃由GaN形成。量子阱有源层206a、206a’和206a〃中的铟和镓的相对浓度被选择为限定多个不同的带隙能量。因此，量子阱有源层206a、206a’和206a〃中的电子和空穴复合并且发射具有与量子阱206a、206a’和206a〃限定的不同的带隙一致的能量(分别是Elblue、E2blue、E3blue)的光。不同的带隙提供了蓝色波长范围内的不同的平均发射波长Xla、X2a和X3a处的光，它们加成地组合提供完整的宽带蓝色输出光215a。量子阱层206a、206a’和206a〃中的铟和镓的相对浓度可以被选择为提供具有约465nm的中心波长的、大于约30nm的波长范围上的输出光215a。将理解，尽管特定的量子阱有源层可以被形成为具有目标铟浓度以在目标发射波长下发射光，但是量子阱中的铟不是均质的，并且因此可能存在带隙的某种变化并且因而存在发射光的能量的某种变化。此外，诸如热拖尾(smearing)、散射等其他物理过程可能使光不仅在目标波长下发射，而且在目标波长附近的波长下发射。
[0049]与产生输出光215a关联的非福射能量损失E1()SS，blue由输入能量Eg，blue(由用于使电子从价带212a上升到导带211a所需的能量定义)和输出能量Ε<ωικ之间的差表示。Ewt，blue是带隙能量Elblue、E2blue和E3blue的函数，并且在一些情况下可以是平均值。例如，当量子阱的带隙的范围是从3.0eV至约2.65eV时，根据本发明的一些实施例的由基本半导体材料GaN (带隙约为3.65eV)形成的宽带蓝色LED芯片203a可能具有约0.65eV至约1.0eV的非辐射能量损失E1()SS，blue。LED还可以拥有图2A的LED示意图中未示出的另外的层或者器件元件/结构，其可能导致超出上文限定的非辐射能量损失E1()SS，bllK的额外的能量损失。
[0050]仍然参照图2A，GaN 势垒层 207a、207a’、207a〃 和 207a’ 〃 具有(Al，In, Ga)N 组分，其被选择为提供比有源层206a、206a’和206a〃大的带隙。尽管被图示为均包括相对浓度相同的(Al，In，Ga)N，但是在一些实施例中，如下文将参照图3A详细讨论的，势垒层207a、207a’、207a〃和207a’ 〃中的一个或多个可以被提供有不同的化学计量。此外，尽管在图2A中图示为具有被选择为提供顺序降低的带隙能量的化学计量(例如，为了易于制造)，但是其他化学计量也可以用于有源层，或者甚至在一个或多个有源层中提供。
[0051]现在参照图2B，第二 LED芯片203b包括在p型覆层208b和η型覆层209b之间提供的基于氮化铟镓(InGaN)的有源区205b。有源区205b是多量子阱结构，其包括多个交替的 InGaN 有源层 206b,206b'和 206b"以及势垒层 207b,207b'、207b〃 和 207b，〃。因此，基于InGaN的有源区205b具有比第一 LED芯片203a的基于InGaN的有源区205a更窄的带隙。在一些实施例中，LED芯片203b可以对应于图1A的LED芯片103b。[0052]有源层206b、206b’和206b〃均包括相对浓度不同的铟和镓，其被选择为提供宽带绿色LED。例如，有源层206b可以包括InxGa1J,其中平均铟浓度X约为0.20，有源层206b’可以包括InyGai_yN，其中平均铟浓度y约为0.22，并且有源层206b〃可以包括InzGa1=N,其中平均铟浓度z约为0.26。因此，有源层206b的目标平均波长约为515nm，有源层206b’的目标平均波长约为540nm并且有源层206b〃的目标平均波长约为565nm。InGaN有源层206b、206b’和206b〃可以具有例如在约Inm和IOOnm之间的相等和/或不同的厚度。在一些实施例中，铟和镓的浓度可以随有源层206b、206b’和206b〃中的一个或多个的厚度变化，从而提供一个或多个层内的阶跃的和/或连续的渐变。InGaN有源层206b、206b’和206b"的相对浓度和/或厚度被选择为，LED芯片203b发射绿色波长范围(例如，约495nm至约590nm)上的多个不同波长的光。将理解，以上示例中提供的铟浓度是近似的和说明性的，并且因此，可以在每个量子阱中被调节以获得所期望的浓度和/或发射特性。
[0053]更具体地，如图2B的能带图中所示，LED芯片203b的多量子阱结构205b包括具有变化的化学计量的InGaN有源量子阱层206b、206b’和206b"，该变化的化学计量被选择为限定多个不同的带隙能量，使得跨越不同的量子阱层206b、206b’和206b"的复合能量(分别是Elg_、E2green、E3green)提供绿色波长范围内的不同的平均发射波长λ lb、λ 2b和λ 3b处的光。不同的发射波长Xlb、X2b和X3b加成地组合提供完整的宽带绿色输出光215b。量子阱层206b、206b’和206b〃中的铟和镓的相对浓度可以被选择为提供具有约540nm的中心波长的、大于约30nm的波长范围上的输出光215b。[0054]与产生输出光215b相关联的非福射能量损失E1()SS，green由输入能量Eg，gMen(由用于使电子从价带212b上升到导带211b所需的最小能量定义)和输出光子能量之间的差表不。Etjut^een是带隙能量Elgreen、E2green和E3green (被共同称为Et^green)的函数。关于绿色发射的非辐射能量损失由E1(JSS，g_n ^给出(由于诸如加热的系统影响，等式两边可能是约等于的(~))。例如，当量子阱的带隙的范围是从2.40eV至2.90eV时，根据本发明的一些实施例的由基本半导体材料GaN(带隙约为3.65eV)形成的宽带绿色LED芯片203b的非辐射能量损失将是约0.95eV至约1.20eV。当绿色宽带LED203b由InGaN而非GaN或AlGaN的基本材料形成时，总的非辐射能量损失Elt^gMen可以相对于蓝色宽带LED203a的总非辐射能量损失E1()SS，blue减小。换言之，通过为绿色LED芯片205b选择带隙较窄的基本材料以减小输入和输出能量之间的差异，可以减小非辐射能量损失E1()SS，g_。例如，如果LED由I%12Gaa88N (具有约2.81eV的带隙)的基本材料形成，则对于515nm和565nm之间的发光器，非辐射能量损失约为0.41eV至0.62eV。应当注意，尽管从量子阱发射的光在这里被称为具有特定的特征能量，诸如Elgreen或E3blue，但是该能量是平均能量，并且因此从每个量子阱发射的光可以具有分散在平均值周围的能量分布。发射能量的范围可能源自热致宽和/或阱化学计量的变化。因此，通过针对第二 LED芯片203b的有源层206b、206b’和206b〃使用带隙比第一 LED芯片203a窄的基本材料和/或化学计量，可以实现更高的能效。
[0055]仍然参照图2B，InGaN势垒层207b、207b’、207b〃和207b’ 〃具有铟和镓组分，其被选择为提供比有源层206b、206b’和206b〃大的带隙。尽管在图2B中被图示为包括相对浓度相同的铟和镓，但是在一些实施例中，如下文将参照图3B详细讨论的，一个或多个势垒层207b、207b’、207b〃和207b’ 〃可以被提供相对组分不同的铟和镓。此外，每个层中的化学计量可以变化。再者，尽管被图示为具有化学计量以提供顺序降低的带隙能量的InGaN有源层206b、206b’和206b〃，但是其他元素和/或化学计量也可以用于有源层。
[0056]现在参照图2C，第三LED芯片203c包括在p型覆层208c和η型覆层209c之间提供的基于磷化铝镓铟(AlGaInP)的有源区205c。基于AlGaInP的有源区205c是多量子阱结构，其包括多个交替的AlGaInP有源层206c、206c’和206c〃以及势垒层207c、207c’、207c〃和207c’ 〃。因此，基于AlGaInP的有源区205c具有比第二 LED芯片203b的基于InGaN的有源区205b窄的带隙。在一些实施例中，LED芯片203c可以对应于图1A的LED芯片103c。
[0057]有源层206c、206c’和206c〃均包括相对浓度不同的铝、镓和/或铟，其被配置为提供宽带红色LED。例如，有源层206c可以包括AlxGayIni_x_yP，其目标平均发射波长约为625nm。有源层206c’可以包括AlwGazIn1^P,其目标平均发射波长约为650nm。有源层206c〃可以包括AluGavIni_u_vP，其目标平均发射波长约为680nm。AlGaInP有源层206c、206c’和206c〃可以具有例如在约Inm和IOOnm之间的相等和/或不同的厚度。在一些实施例中，铝、镓和/或铟的浓度也可以随有源层206c、206c’和206c〃中的一个或多个的厚度而变化，从而提供一个或多个层内的阶跃的和/或连续的渐变。AlGaInP有源层206c、206c’和206c"的相对浓度和/或厚度被选择为，LED芯片203c发射红色波长范围(例如，约600nm至约720nm)上的多个不同波长的光。
[0058]更具体地，如图2C的能带图中所示，LED芯片203c的多量子阱结构205c包括具有变化的化学计量的AlGaInP有源量子阱层206c、206c’和206c"，该变化的化学计量被选择为限定多个不同的带隙能量，使得跨越不同的带隙的复合能量提供红色波长范围内的不同的平均发射波长入吣入2。和λ 3。处的光。不同的平均发射波长λ1ε、λ2。和λ3。加成地组合提供完整的宽带红色输出光215c。量子阱层206c、206c’和206c〃中的铝、镓和/或铟的相对浓度以及阱的尺寸可以被选择为提供具有约665nm的中心波长的、大于约30nm的波长范围上的输出光215c。
[0059]与产生输出光215c相关联的非辐射能量损失E1()SS，Md由输入能量Eg，Md(由AlGaInP势垒区域207c的能量定义)和与具有平均带隙能量Elran E2red和E3,ed的多量子阱结构一致的光子能量(被共同称为之间的差表示。如上文提及的，所发射的光子的波长与带隙能量成反比。因此，用于产生红色波长范围内的光的输出能量小于用于产生绿色和蓝色波长范围内的光的输出能量和Et^blu-然而，由于AlGaInP的带隙能量Egjred比分别通过例如GaN和InGaN形成的带隙能量和Ewt，blue窄，因此可以减小总的非辐射能量损失E1()SS，Md。换言之，通过为红色LED芯片有源区205c选择带隙比绿色LED芯片有源区205b的带隙窄的材料，可以减小输入和输出能量之间的差，由此减小非辐射能量损失E1()SS，Md。因此，通过在发射较高波长的光的宽带LED芯片中使用具有逐渐变窄的带隙的不同的基本材料，可以实现改进的能效。
[0060]仍然参照图2C，AlGaInP势垒层207c、207c’、207c〃和207c’ 〃具有铝、镓和铟组分，其被选择为提供比有源层206c、206c’和206c〃大的带隙。再者，尽管在图2C中被图示为包括相对浓度相同的铝、镓和铟，但是在一些实施例中，如下文将参照图3C详细讨论的，一个或多个势垒层207c、207c’、207c〃和207c’ 〃可以被提供相对组分不同的铝、镓和/或铟。此外，尽管被图示为具有提供顺序降低的带隙能量的化学计量，但是其他化学计量也可以用于AlGaInP有源层。
[0061]因此，图2A至2C中示出的一个或多个阱的数目、宽度、深度(基于化学计量)、分隔、掺杂、形状和/或半导体材料可以被改变以实现所期望的光谱输出。例如，通过调节量子阱的生长时间，改变生长温度和/或调节腔室气体的局部压力，以选择平均发射颜色或改进光谱分布和/或改变效率，由此可以改变量子阱的宽度。通过改变气体局部压力和/或其他生长参数还可以调节阱的化学计量。诸如此类的改变可以在量子阱的生长期间做出，以便产生具有不均匀的形状(即，变化的化学计量)的阱。此外，可以基于正在生长的结构的需要来选择其中形成量子阱的顺序。例如，可以生长在包括的量子阱中具有高度不同的化学计量的结构，以使得相邻阱中的特定元素的浓度顺序增加以提供带隙顺序减小的量子讲，这可以提闻效率和/或使其最大和/或减少再吸收。
[0062]此外，尽管在图2A至2C中被图示为被包括在三个分立的芯片203a、203b和203c中，但是将理解，GaN、InGaN和/或AlGaInP多量子阱有源区205a、205b和/或205c可以形成在公共基板上。例如，基于GaN的多量子阱结构、基于InGaN的多量子阱结构和基于AlGaInP的多量子阱结构可以形成在单个基板上，并且可以分别在蓝色、绿色和红色波长范围上发光，使得组合被感知为白色光。
[0063]图3A至3C图示了根据本发明的其他实施例的宽带LED芯片和相应的能带图。在图3A至3C的宽带LED芯片中，改变势垒层和/或量子阱有源层中的一个或多个的化学计量以辅助性能。
[0064]更具体地，现在参照图3A，蓝色LED芯片303a包括p型覆层308a和η型覆层309a之间的基于氮化镓(GaN)的有源区305a。基于GaN的有源区305a是多量子阱结构，其包括多个交替的InGaN有源层306a、306a’和306a〃以及GaN势垒层307a、307a’、307a〃和307a’ 〃。在一些实施例中，LED芯片303a可以对应于图1A的LED芯片103a。此外，有源层306a、306a’和306a〃可以被配置为与图2A的LED芯片203a的有源层206a、206a’和206a〃相似，用于提供蓝色输出光315a。然而，围绕量子阱有源层306a、306a’和306a〃的区域具有变化的化学计量，并且因此具有彼此相对不同的形状。具体地，势垒层307a、307a’、307a〃和307a’ "具有不同的镓与氮化物的比，其被选择为定义多个顺序降低的带隙能量。镓浓度也可以随有源层306a、306a’和306a〃之间的势垒层307a’和307a〃的厚度而变化，用以提供阶跃的/或连续的渐变，而与覆层309a和308a相邻的势垒层307a和307a’ 〃可以具有固定的镓浓度。因此，势垒层307a、307a’、307a〃和307a’ 〃的相对浓度可以被选择为引导和/或增强复合，从而提供蓝色波长范围(例如，约410nm至约496nm)上的改进的发光效率。
[0065]相似地，现在参照图3B，绿色LED芯片303b包括p型覆层308b和η型覆层309b之间的基于氮化铟镓(InGaN)的有源区305b。基于InGaN的有源区305b是多量子阱结构，其包括多个交替的InGaN有源层306b和306b’以及InGaN势垒层307b、307b’和307b〃。在一些实施例中，LED芯片303b可以对应于图1A的LED芯片103b。此外，有源层306b和306b’可以被配置为与图2B的LED芯片203b的有源层206b和206b’相似，用以提供绿色输出光315b。然而，势垒层307b、307b’和307b〃具有不同的铟和镓的比，其被选择为定义多个顺序降低的带隙能量。此外，铟和/或镓的浓度可以随势垒层307b’的厚度而变化，用以提供阶跃的/或连续的渐变，而与覆层309b和308b相邻的势垒层307b和307b〃可以具有固定的浓度。因此，势垒层307b、307b’和307b〃的相对浓度可以被选择为引导和/或增强复合以提供绿色波长范围(例如，约495nm至约590nm)上的改进的发光效率。
[0066]同样地，现在参照图3C，红色LED芯片303c包括p型覆层308c和η型覆层309c之间的基于磷化铝镓铟(AlGaInP)的有源区305c。基于InGaN的有源区305c是多量子阱结构，其包括多个交替的AlGaInP有源层306c、306c’和306c〃以及AlGaInP势垒层307c、307c’、307c〃和307c’ 〃。在一些实施例中，LED芯片303c可以对应于图1A的LED芯片103c。然而，有源层306c、306c’和306c〃可以具有不同的铝、镓和/或铟的比，其被选择为定义多个不同的带隙能量用以提供红色输出光315c。具体地，铝、镓和/或铟的浓度可以随有源层306c’和306c〃的厚度而变化，而有源层306c可以具有固定的浓度，用以提供具有彼此相对不同的形状的量子阱结构。同样地，势垒层307c、307c’、307c〃和307c’ 〃具有不同的铝、镓和/或铟的比，其被选择为定义多个不同的带隙能量。铝、镓和/或铟的浓度可以随势垒层307c〃的厚度而变化，用以提供阶跃的和/或连续的渐变，而势垒层307c、307c’和307c，〃可以具有固定的浓度。因此，势垒层307c、307c’、307c〃和307c，〃和/或有源层306c,306c'和306c〃的相对浓度可以被选择为引导和/或增强复合，用以提供红色波长范围(例如，约600nm至约720nm)上的更高的发光效率。
[0067]图4A至4D是图示根据本发明的一些实施例的发光器件灯的示例性光谱发射特性的曲线图。图4A图示了根据本发明的一些实施例的蓝色宽带LED芯片(诸如图1A、2A和3A的LED芯片103a、203a和303a)的示例性光谱输出。如图4A中所示，蓝色LED芯片发射的光定义了蓝色波长范围(例如，约410nm?495nm)上的非对称光谱分布415a，作为多量子阱蓝色宽带LED芯片的有源层提供的不同的窄带发射波长416a的组合的结果。光谱分布415a以约465nm的波长为中心(在这里还被称为“中心波长”)，而光谱分布415a的峰值波长420a朝向蓝色波长范围的末端出现，例如出现在约480nm处。
[0068]图4B图示了根据本发明的一些实施例的绿色宽带LED芯片(诸如图1B、2B和3B的LED芯片103b、203b和303b)的示例性光谱输出。现在参照图4B，绿色LED芯片发射的光定义了绿色波长范围(例如，约495nm?590nm)上的非对称光谱分布415b，其得自多量子阱绿色宽带LED芯片的有源层提供的不同的窄带发射波长416b的组合。光谱分布415a以约535nm的波长为中心，而光谱分布415b的峰值波长420b朝向绿色波长范围的末端出现，例如出现在约560nm处。
[0069]图4C图示了根据本发明的一些实施例的红色宽带LED芯片(诸如图1C、2C和3C的LED芯片103c、203c和303c)的示例性光谱输出。如图4C中所示，红色LED芯片发射的光定义了红色波长范围(例如，约600nm?720nm)上的非对称光谱分布415c，作为多量子阱红色宽带LED芯片的有源层提供的不同的窄带发射波长416c的组合的结果。光谱分布415c以约665nm的波长为中心，而光谱分布415c的峰值波长420c朝向红色波长范围的末端出现，例如出现在约690nm处。
[0070]图4D图示了根据本发明的一些实施例的包括蓝色、绿色和红色宽带LED芯片的LED灯(诸如图1A的LED灯100)的组合光谱输出。现在参照图4D，蓝色、绿色和红色宽带LED的光谱分布415a、415b和415c组合提供近似例如日光的光谱分布的整体光谱分布400。然而，如上文提及的，通过调节蓝色、绿色和/或红色宽带LED芯片的有源层的化学计量和/或材料组分，可以改变各LED的发射光谱的形状以提供其他所期望的光谱输出。此夕卜，考虑到例如热效应、增加的电流密度等的影响，有源层的相对浓度可以被设计为在特定的操作条件下产生最佳的光谱。在一些实施例中，相邻光谱分布415a、415b和415c的中心波长(在图4D中分别在465nm、535nm和665nm处示出)的分隔可以小于相应的半峰半宽值的和。在一些实施例中，在光谱分布400内任何波长处发射的能量(或者光子数目)可以不超过由蓝色、绿色和红色LED芯片中的任何一个单独地在另一波长处发射的能量(或者光子数目)的约125%。再者，由于根据本发明的一些实施例的LED灯不包括诸如磷光体的光转换材料，因此可以提闻操作效率。
[0071]图5A和5B图示了根据本发明的另外的实施例的LED灯和相应的光谱输出。现在参照图5A，多芯片LED灯500包括公共基板或基座501，其包括第一和第二管芯安装区域502a和502b。管芯安装区域502a和502b均被配置为接纳宽带LED芯片。第一和第二宽带LED芯片503a和503b分别安装在基座501的管芯安装区域502a和502b上。诸如磷光体的光转换材料506被配置为吸收宽带LED芯片503a和503b中的至少一个发射的至少一些光，并且重新发射不同波长的光。在一些实施例中，光转换材料506可以被配置为在第一和第二宽带LED芯片503a和503b发射的光的波长范围之间的波长范围上发射光。应认识至Ij，光转换材料506可以跨越多芯片LED灯500而在厚度或组分上不同。在一个实施例中，LED503a可以激励被配置为在波长λ absorb；B处吸收并且在λ emit；B处发射的光转换材料506，而LED503b可以激励被配置为在波长XabsOTb，K处吸收并且在Xemit，K处发射的光转换材料506。在该说明性示例中，分布Xemit B可以与重叠或不重叠。
[0072]更具体地，如图5A中所示，第一宽带LED芯片503a是被配置为在蓝色波长范围(即，在约410?495nm之间)中发射光的蓝色LED芯片，并且第二 LED芯片503b是被配置为在红色波长范围(即，在约600?720nm之间)中发射光的红色LED芯片。例如，第一 LED芯片503a可以包括GaN多量子阱有源区，其被配置为在蓝色波长范围中提供宽带光输出，诸如图2A的LED芯片203a。同样地，第二 LED芯片503b可以包括AlGaInP多量子阱有源区，其被配置为在红色波长范围中提供宽带光输出，诸如图2C的LED芯片203c。
[0073]仍然参照图5A，光转换材料506是绿色磷光体，诸如LuAG (镧系元素+YAG)，其被配置为吸收宽带LED芯片503a和503b发射的至少一些光，并且在绿色波长范围(即，在约495?590之间)中重新发射光。光转换材料506可以被提供为使用许多不同的技术至少部分地覆盖LED芯片503a和/或503b中的一个或两个。例如，光转换材料506可以被包括在围绕LED芯片503a和/或503b的塑料外壳中的封装材料中。此外和/或可替选地，例如，如受让于本发明的受让人的美国专利公开N0.2006/0063289中描述的，光转换材料506可以被直接涂覆在LED芯片503a和/或503b上。在其他技术中，可以使用旋涂、模塑、丝网印刷、蒸发和/或电泳淀积将光转换材料506涂覆在LED芯片503a和/或503b上。而且，光转换材料506可以由诸如直接带隙半导体的半导体材料提供。因此，第一和第二宽带LED芯片503a和503b以及光转换材料506发射的光组合提供白色光。
[0074]图5B图示了根据本发明的一些实施例的包括蓝色和红色宽带LED芯片以及绿色磷光体的LED灯(诸如图5A的LED灯500)的组合光谱输出。现在参照图5B，如光谱分布515a和515b所示，蓝色和红色宽带LED芯片503a和503b分别在约IOOnm的范围上发射具有约465和665nm的中心波长的光。如图5B中所不，中心波长的分隔大于光谱分布515a和515b的各自半峰半宽值的和。光谱分布515a和515b是非对称的，峰值波长分别朝向蓝色和红色波长范围的末端出现。此外，如光谱分布515c所示，光转换材料506吸收来自蓝色和红色LED芯片503a和503b的至少一些光并且在约IOOnm的范围上发射具有约535nm的中心波长的光。蓝色和红色宽带LED芯片503a和503b以及绿色光转换材料506发射的光的组合提供整体的光谱分布505，其被感知为白色光。
[0075]尽管在图5A和5B中参照特定材料进行说明，但是可以为第一和第二宽带LED芯片503a和503b和/或光转换材料506选择不同的材料，用以在相对高的效率下提供CRI相对高的白色光输出。此外，尽管被图示为包括两个宽带LED芯片和单个光转换材料，但是另外的宽带LED和/或光转换材料可以被包括在根据本发明的一些实施例的LED灯中，用以提供所期望的光谱输出。
[0076]因此，较之常规的基于LED的灯，根据本发明的一些实施例的包括多个宽带LED芯片的多芯片灯可以被配置为以相对高的效率提供高CRI的白色光输出。可以使用例如，适当的基板上的外延生长(其使用金属有机气相外延(M0VPE)、混合气相外延(HVPE)、分子束外延(MBE)和/或其他技术)来制造这里讨论的宽带LED芯片。此外，可以使用构图、蚀刻和/或电介质和金属淀积技术和/或其他技术来制造LED芯片。
[0077]这里描述的宽带LED芯片的尺寸和设计可以被调节和/或最优化以提供所期望的光谱输出，诸如例如，关于给定电流发射的许多光子。还可以在尺寸和/或设计上调节各个宽带LED以提供与驱动电流源的更好的匹配。可替选地，根据本发明的一些实施例的多芯片灯中的每个宽带LED可以由分立的电流源激励，从而所发射的相关的光可以被调节和/或最优化以实现所期望的整体光谱输出。
[0078]在附图和说明书中，公开了本发明的示例性实施例。然而，在实质上不偏离本发明的原理的情况下，可以针对这些实施例进行许多变化和修改。因此，尽管使用了特定的术语，但是它们仅是在一般的和描述性的意义上使用的，并非用于限制的目的，本发明的范围由所附权利要求限定。
【权利要求】
1.一种发光器件LED灯，包括: 一个宽带LED芯片，包括多量子阱有源区，所述多量子阱有源区包括多个交替的有源层和势垒层，所述多个有源层分别包括半导体化合物的相对浓度不同的至少两种元素并且分别被配置为在至少第一波长范围和不同于所述第一波长范围的第二波长范围上发射具有多个不同的发射波长的光，其中在所述第一波长范围和所述第二波长范围的至少一个上发射的光包括宽带光，并且在所述第一波长范围和所述第二波长范围的至少一个上发射的光限定了所述第一波长范围和所述第二波长范围的至少一个上的非对称光谱分布。
2.如权利要求1所述的发光器件LED灯，其中，所述宽带LED芯片在所述第一波长范围和所述第二波长范围的每一个上发射的光的光谱分布具有大于约35纳米(nm)的半峰全宽FffHM0
【文档编号】H01L33/50GK103715318SQ201310721745
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2009年2月13日 优先权日:2008年2月15日
【发明者】G·布兰迪斯 申请人:克里公司