светоизлучающий диод с преобразованной длиной волны с пониженной эмиссией непреобразованного светового излучения

Формула изобретения

1. Способ изготовления светоизлучающего устройства с преобразованной длиной волны, содержащий:

предоставление светоизлучающего диода (101) для эмитирования светового излучения с первой длиной волны, имеющего светоизлучающую поверхность (102), на данной поверхности (102) расположен материал (103), преобразующий длину волны, который приспособлен для приема светового излучения, эмитируемого указанным светоизлучающим диодом (102), и преобразования по меньшей мере части указанного принятого светового излучения в световое излучение со второй длиной волны;

размещение по меньшей мере на части внешней поверхности (110) указанного светоизлучающего устройства (100) с преобразованной длиной волны, светоотверждаемого покровного материала (105), облучение которого световым излучением с указанной первой длиной волны эффективной интенсивности вызывает отверждение указанного светоотверждаемого покровного материала; и

отверждение по меньшей мере части указанного светоотверждаемого покровного материала (105) облучением указанного материала (105) посредством указанного светоизлучающего диода (101), чтобы образовать отвержденный материал (115), блокирующий световое излучение.

2. Способ по п.1, также содержащий стадию удаления неотвержденного покровного материала.

3. Способ по п.1 или 2, в котором указанный материал (103), преобразующий длину волны, содержится в независимом элементе, преобразующем длину волны.

4. Способ по п.3, в котором указанный независимый элемент (103), преобразующий длину волны, расположен на указанном светоизлучающем диоде (101) посредством слоя (104) связующего, прозрачного для светового излучения, и в котором указанный светоотверждаемый покровный материал расположен на боковой поверхности (114) указанного связующего материала (104).

5. Способ по п.1 или 2, в котором указанный светоотверждаемый покровный материал (105) выбран из группы, состоящей из эпоксидных смол и поливиниловых спиртов.

6. Способ по п.1 или 2, в котором указанный светоотверждаемый покровный материал (105) является нечувствительным к световому излучению, преобразованному указанным материалом, преобразующим длину волны.

7. Светоизлучающее устройство (100) с преобразованной длиной волны, содержащее светоизлучающий диод (101) для эмитирования светового излучения с первой длиной волны, имеющий светоизлучающую поверхность (102), на данной поверхности (102) расположен материал (103), преобразующий длину волны, который приспособлен для приема по меньшей мере части светового излучения, эмитируемого указанным светоизлучающим диодом (102), и преобразования по меньшей мере части указанного светового излучения в световое излучение со второй длиной волны, отличающееся тем, что

по меньшей мере часть внешней поверхности указанного устройства покрыта светоотверждаемым покровным материалом (105), который приспособлен для отверждения при облучении световым излучением с указанной первой длиной волны; и

данный светоотверждаемый покровный материал (105) в отвержденном состоянии приспособлен для блокирования светового излучения.

8. Светоизлучающий диод с преобразованной длиной волны по п.7, в котором указанный материал (103), преобразующий длину волны, содержится в независимом элементе, преобразующем длину волны.

9. Светоизлучающее устройство с преобразованной длиной волны по п.8, в котором указанный элемент (103), преобразующий длину волны, расположен на указанной светоизлучающей поверхности (102) посредством связующего материала (104), прозрачного для светового излучения, и в котором боковая поверхность (114) указанного связующего материала (104) покрыта указанным светоотверждаемым покровным материалом (105).

10. Светоизлучающее устройство (100) с преобразованной длиной волны, содержащее светоизлучающий диод (101), имеющий светоизлучающую поверхность (102), на данной поверхности (102) расположен материал (103), преобразующий длину волны, который приспособлен для приема светового излучения, эмитируемого указанным светоизлучающим диодом (102), и преобразования по меньшей мере части указанного светового излучения в световое излучение с другой длиной волны, в котором

отвержденный покровный материал, приспособленный для блокирования светового излучения, расположен селективным образом в определенных местах на внешней поверхности (110) указанного устройства (100), и

указанные определенные места выбраны среди тех мест, в которых световое излучения с указанной первой длиной волны попадает на указанную внешнюю поверхность (110).

11. Светоизлучающий диод с преобразованной длиной волны по п.10, в котором указанный материал (103), преобразующий длину волны, содержится в независимом элементе, преобразующем длину волны.

12. Светоизлучающий диод (100) с преобразованной длиной волны по п.11, в котором указанный независимый элемент (103), преобразующий длину волны, соединен с указанным светоизлучающим диодом посредством связующего материала (104), прозрачного для светового излучения, и боковая поверхность (114) указанного связующего материала (104) покрыта указанным покровным материалом.

Описание изобретения к патенту

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Данное изобретение относится к светоизлучающему устройству, содержащему светоизлучающий диод с преобразованной длиной волны, которое содержит светоизлучающий диод, имеющий светоизлучающую поверхность, на поверхности которого расположено независимый элемент, преобразующий длину волны, который приспособлен для приема светового излучения, эмитированного указанным светоизлучающим диодом, и преобразования по меньшей мере части указанного светового излучения в световое излучение с другой длиной волны. Данное изобретение также относится к способам изготовления таких устройств.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ, ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ ДАННОМУ ИЗОБРЕТЕНИЮ

Светоизлучающие диоды (СИД) разрабатываются в качестве источников светового излучения для многих видов применения.

Посредством применения материалов, преобразующих длину волны, таких как флуоресцентные и/или люминесцентные материалы, на пути светового излучения, эмитируемая длина волны может быть адаптирована к различным конкретным длинам волн. СИД, эмитирующие синее и/или УФ-излучение, особенно применимы в качестве источников светового излучения в таких светоизлучающих диодах (на которые в данном документе ниже делается ссылка как на светоизлучающие диоды с преобразованной длиной волны) вследствие того, что материалы, преобразующие длину волны, обычно поглощают по меньшей мере часть светового излучения, эмитируемого диодом, и эмитируют световое излучение, имеющее увеличенную длину волны (красное смещение).

Материал, преобразующий длину волны, может быть адаптирован для поглощения по существу всего светового излучения, эмитируемого СИД (на которое часто делается ссылка как на световое излучение для накачки), так что лишь световое излучение с преобразованной длиной волны выпускается из устройства. В других СИД с преобразованием длины волны материал, преобразующий длину волны, адаптирован для поглощения и преобразования лишь части светового излучения для накачки, так что общее выходное излучение является смесью преобразованного и непреобразованного светового излучения. Например, частичное преобразование синего светового излучения в желтое световое излучение приводит к беловатому общему выходному излучению.

Один из примеров такого СИД с преобразованием длины волны описан в WO 2007/085977 A1, Koninklijke Philips Electronics N.V., в котором пластина керамического преобразующего элемента расположена на кристалле СИД для преобразования части светового излучения, эмитируемого кристаллом СИД.

Однако степень преобразования светового излучения накачки зависит от длины пути прохождения светового излучения через материал, преобразующий длину волны. Это может вызывать проблемы, особенно на краях материала, преобразующего длину волны. На краях световое излучение накачки имеет возможность выпуска из устройства лишь после короткого прохождения через материал, преобразующий длину волны, что приводит к меньшей степени преобразования на этих краях. Это часто можно видеть как кольцо непреобразованного света, окружающее преобразованный свет.

Некоторые диоды с преобразованием длины волны основаны на независимых, например керамических, элементах, преобразующих длину волны, которые закреплены на светоизлучающей поверхности кристалла СИД посредством связующего материала. В таких диодах связующий материал образует промежуток между элементом, преобразующим длину волны, и диодом, и по своей природе клей должен быть прозрачным для светового излучения накачки, эмитируемого кристаллом СИД. В таких устройствах некоторая часть светового излучения накачки склонна к выпуску из устройства через боковые поверхности связующего материала, что снова приводит к образованию кольца непреобразованного света, окружающего преобразованный свет.

В частности, в устройствах, в которых ожидается полное преобразование светового излучения, этот кольцевой эффект является весьма нежелательным, поскольку требуется применение поглощающих фильтров для устранения выпускаемого непреобразованного светового излучения.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью данного изобретения является преодоление этой проблемы и предоставление светоизлучающего диода с преобразованной длиной волны с уменьшенным кольцевым эффектом, который прост в изготовлении.

Авторы данного изобретения нашли, что светоизлучающий диод с преобразованной длиной волны с пониженной утечкой непреобразованного света может быть получен посредством применения светоотверждаемого покровного материала, который отверждается при облучении непреобразованным светом. В отвержденном состоянии покровный материал образует материал, по существу блокирующий световое излучение, например рассеивающий, поглощающий или отражающий материал. Отверждаемый покровный материал может быть нанесен на области светоизлучающего диода с преобразованной длиной волны, в которых виден непреобразованный свет или предполагается его выход из устройства, и в которых после отверждения покровного материала избыточный неотвержденный материал может быть вымыт.

Соответственно в первой своей особенности данное изобретение относится к способу изготовления светоизлучающего устройства с преобразованной длиной волны, содержащему: предоставление светоизлучающего диода для эмитирования светового излучения с первой длиной волны, имеющего светоизлучающую поверхность, на данной поверхности расположен материал, преобразующий длину волны, который приспособлен для приема светового излучения, эмитируемого указанным светоизлучающим диодом, и преобразования по меньшей мере части указанного воспринятого светового излучения в световое излучение со второй длиной волны; размещение, по меньшей мере на части внешней поверхности указанного светоизлучающего устройства с преобразованной длиной волны, светоотверждаемого покровного материала, облучение которого световым излучением с указанной первой длиной волны эффективной интенсивности вызывает отверждение указанного светоотверждаемого покровного материала; отверждение по меньшей мере части указанного светоотверждаемого покровного материала облучением указанного материала посредством указанного светоизлучающего диода, чтобы образовать отвержденный материал, блокирующий световое излучение.

Обычно материал, блокирующий световое излучение, выбран из группы из рассеивающих, поглощающих или отражающих материалов.

Способ по данному изобретению выгоден в том, что светоотверждаемый материал отверждается лишь в тех местах на внешней поверхности СИД с преобразованием длины волны, в которых значительное количество непреобразованного света достигает внешней поверхности. Вследствие рассеивающего, поглощающего или отражающего действия отвержденного материала в достаточной степени предотвращается выход непреобразованного света из устройства.

Отражающий покровный материал является предпочтительным, поскольку непреобразованный свет затем отражается назад в устройство, получая новую возможность стать преобразованным. Следовательно, отражающий покровный материал увеличивает тем самым эффективность использования светового излучения устройства, поскольку преобразуется более высокий процент светового излучения, эмитированного СИД.

Применение светового излучения, эмитируемого СИД устройства, для отверждения отверждаемого покровного материала обеспечивает то, что покровный материал отверждается лишь в тех местах на внешней поверхности устройства, в которых интенсивность непреобразованного света достаточно велика, чтобы выполнить отверждение.

В вариантах осуществления изобретения способ также содержит стадию удаления неотвержденного покровного материала.

Стадия удаления неотвержденного материала после стадии отверждения освещением обеспечивает то, что покровный материал присутствует лишь в тех местах устройства, в которых непреобразованный свет мог бы выходить из устройства. Следовательно, покровный материал по существу присутствует лишь там, где это необходимо, не препятствуя непреднамеренным образом выходу преобразованного светового излучения из устройства.

В вариантах осуществления данного изобретения материал, преобразующий длину волны, может содержаться в независимом элементе, преобразующем длину волны.

Посредством включения материала, преобразующего длину волны, в независимый элемент толщина материала, преобразующего длину волны, может регулироваться точным образом, например, шлифованием независимого элемента до требуемой толщины.

В вариантах осуществления данного изобретения такой независимый элемент, преобразующий длину волны, может быть расположен на указанном светоизлучающем диоде посредством прозрачным связующего слоя, прозрачного для светового излучения, и в этом элементе указанный светоотверждаемый покровный материал расположен на боковой поверхности указанного связующего материала.

В определенных видах СИД с преобразованием длины волны элемент, преобразующий длину волны, соединен с СИД прозрачным связующим материалом. Этот связующий материал обычно приводит к образованию промежутка между СИД и элементом, преобразующим длину волны. Боковые края связующего материала тем самым образуют окно, через которое непреобразованное световое излучение легко может выходить из устройства. Чтобы предотвратить утечку непреобразованного светового излучения через боковой край связующего материала, полезным является размещение отверждаемого покровного материала на этом боковом крае с последующим отверждением покровного материала.

В вариантах осуществления данного изобретения светоотверждаемый покровный материал выбран из группы, состоящей из эпоксидных смол и поливиниловых спиртов. Другие материалы, отверждаемые световым излучением, известны специалистам в данной области техники.

В вариантах осуществления данного изобретения светоотверждаемый покровный материал может быть по существу нечувствительным к световому излучению, преобразованному указанным материалом, преобразующим длину волны.

Выгодно, если светоотверждаемый покровный материал по существу является нечувствительным к преобразованному световому излучению, или же, в противном случае, покровный материал может стать отвержденным в нежелательных местах.

Во второй своей особенности данное изобретение содержит светоизлучающее устройство с преобразованной длиной волны, содержащее светоизлучающий диод для эмитирования светового излучения с первой длиной волны, имеющий светоизлучающую поверхность, на данной поверхности расположен материал, преобразующий длину волны, приспособленный для приема по меньшей мере части светового излучения, эмитируемого указанным светоизлучающим диодом, и преобразования по меньшей мере части указанного воспринятого светового излучения в световое излучение со второй длиной волны, в котором по меньшей мере часть внешней поверхности указанного устройства покрыта светоотверждаемым покровным материалом, который отверждается при облучении световым излучением с указанной первой длиной волны, и данный светоотверждаемый покровный материал, в отвержденном состоянии, предоставляет материал, выбранный из группы из рассеивающих, поглощающих и отражающих материалов.

Эта особенность данного изобретения относится к промежуточному продукту, т.е. устройству после нанесения отверждаемого покровного материала, однако перед его отверждением.

В третьей своей особенности данное изобретение относится к светоизлучающему устройству с преобразованной длиной волны, содержащему светоизлучающий диод, имеющий светоизлучающую поверхность, на данной поверхности расположен материал, преобразующий длину волны, приспособленный для приема по меньшей мере части светового излучения, эмитируемого указанным светоизлучающим диодом, и преобразования по меньшей мере части указанного светового излучения в световое излучение с другой длиной волны, в котором отвержденный покровный материал, выбранный из группы из рассеивающих, поглощающих и отражающих материалов, расположен селективным образом в определенных местах на внешней поверхности указанного устройства, и указанные определенные места выбраны среди тех мест, в которых световое излучения с указанной первой длиной волны попадает на указанный боковой край.

Эта особенность данного изобретения относится к конечному продукту, т.е. к устройству после отверждения отверждаемой покровной композиции.

Также следует заметить, что данное изобретение относится ко всем возможным комбинациям пунктов формулы изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Эти и другие особенности данного изобретения будут теперь описаны более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи, показывающие предпочтительный в настоящее время вариант осуществления данного изобретения.

Фиг. 1 иллюстрирует устройство с преобразованной длиной волны по данному изобретению.

Фиг. 2a-d иллюстрируют в виде схемы последовательности процесса способ по данному изобретению для изготовления устройства с преобразованной длиной волны по данному изобретению.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Иллюстративный вариант осуществления устройства по данному изобретению продемонстрирован на Фиг. 1. Устройство 100 с преобразованной длиной волны по этому варианту осуществления содержит кристалл светоизлучающего диода (СИД) 101, имеющий обращенную вверх светоизлучающую поверхность 102. Независимый элемент 103, преобразующий длину волны, оптически и физически связан со светоизлучающей поверхностью 102 диода 101 посредством прозрачного связующего материала 104.

Светоизлучающий диод 101 эмитирует световое излучение, в основном своей светоизлучающей поверхностью, с первой длиной волны (или в первом интервале длин волн с первым максимумом интенсивности).

Элемент 103, преобразующий длину волны, приспособлен для приема и поглощения по меньшей мере части светового излучения, эмитируемого диодом 101, и для преобразования поглощенного светового излучения в световое излучение со второй, большей, длиной волны (или во втором интервале длин волн с максимумом интенсивности при большей длине волны). Преобразование длины волны обусловлено материалами с преобразованием длины волны, такими как флуоресцентные и/или фосфоресцирующие материалы, содержащиеся в элементе, преобразующем длину волны.

Устройство 100 с преобразованной длиной волны обычно расположено на подложке 120 и кристалл СИД 101 обычно соединен с электропроводными линиями (не показаны) для приведения в действие кристалла СИД.

Степень преобразования длины волны зависит от длины пути через элемент 103, преобразующий длину волны светового излучения. Следовательно, в определенных местах на внешней поверхности 110 устройства, в которых путь света через элемент 103, преобразующий длину волны, является коротким, или в которых непреобразованный свет может достигать внешней поверхности без прохождения через элемент, преобразующий длину волны, таких как боковой край 114 связующего материала 104, непреобразованное световое излучение, т.е. световое излучение с первой длиной волны, при высокой интенсивности будет достигать этой внешней поверхности.

Для того чтобы предотвратить выход непреобразованного света с высокой интенсивностью из устройства, покровный материал расположен в таких местах, в которых непреобразованный свет в противном случае мог бы выйти из устройства.

Обычно такие места включают боковой край 114 прозрачного связующего материала и боковой край кристалла СИД 101.

Как использовано в данном документе, светоизлучающий диод, или СИД, относится к любому типу светоизлучающего диода, известному специалистам в данной области техники, и включает обычные СИД на неорганической основе, а также СИД на органической основе (ОСИД) и СИД на полимерной основе.

Кристалл СИД предпочтительно является кристаллом перевернутого типа ("flip-chip"), в котором оба вывода расположены на одной и той же стороне кристалла. Эта конструкция содействует расположению элемента, преобразующего длину волны, на светоизлучающей поверхности устройства. Однако также и другие типы кристаллов СИД предполагаются для применения в соответствии с данным изобретением.

СИД для применения в данном изобретении могут эмитировать световое излучение цвета, от УФ области, в видимой области и до ИК области. Однако, поскольку материалы с преобразованием длины волны обычно преобразуют световое излучение посредством красного смещения, часто желательно применение СИД, эмитирующего световое излучение в УФ/синей области, так как такое световое излучение может быть преобразовано по существу в любой другой цвет.

Материал, преобразующий длину волны, для применения в данном изобретении предпочтительно является флуоресцентным и/или фосфоресцирующим материалом, который возбуждается непреобразованным световым излучением и эмитирует световое излучение при релаксации.

В предпочтительном в настоящее время варианте осуществления элемент, преобразующий длину волны, сформирован в виде независимого элемента, преобразующего длину волны, содержащего или состоящего из материала, преобразующего длину волны.

В одном из вариантов осуществления независимый элемент, преобразующий длину волны, может содержать прессованный керамический материал, являющийся по существу материалом, преобразующим длину волны, или стабильный по размерам матричный материал, такой как, однако не ограничивающийся им, PMMA (полиметилметакрилат) или другие материалы, которые могут содержать частицы и иметь встроенные частицы, преобразующие длину волны. В другом варианте осуществления независимый элемент, преобразующий длину волны, может содержать керамический материал, имеющий плотность более чем 97% от теоретической плотности в твердотельном состоянии.

Примеры люминофоров, которые могут быть сформованы в виде люминесцентных керамических слоев, включают люминофоры на базе алюминиевых гранатов общей формулы (Lu_1-x-y-a-b Y_xGd_y)₃(Al_1-zGa _z)₅O₁₂:Ce_aPr_b , в которой 0<x<1, 0<y<1, 0<z 0.1, 0<a 0.2 и 0<b 0.1, такие как Lu₃Al₅O₁₂ :Ce³⁺ и Y₃Al₅O₁₂:Ce ³⁺, которые эмитируют световое излучение в желто-зеленой области; и (Sr_1-x-yBa_xCa_y) _2-zSi_5-aAl_aN_8-aO_a :Eu_z ²⁺, в которой 0 a<5, 0<x 1, 0 y 1, 0<z 1, такие как Sr₂Si₅N₈:Eu ²⁺, который эмитирует световое излучение в красной области. Подходящие керамические заготовки из Y₃Al₅ O₁₂:Ce³⁺ могут быть получены от Baikowski International Corporation of Charlotte, N.C. Также могут быть применимы другие люминофоры с эмиссией зеленого, желтого и красного света, включая (Sr_1-a-bCa_bBa_c )Si_xN_yO_z:Eu_a ²⁺ (a=0,002-0,2, b=0,0-0,25, c=0,0-0,25, x=1,5-2,5, y=1,5-2,5, z=1,5-2,5), включая, например, SrSi₂N ₂O₂:Eu²⁺; (Sr_1-u-v-xMg _uCa_vBa_x)(Ga_2-y-zAl _yIn_zS₄):Eu²⁺, включая, например, SrGa₂S₄:Eu²⁺; Sr _1-xBa_xSiO₄:Eu²⁺; и (Ca _1-xSr_x)S:Eu²⁺, где 0<x 1, включая, например, CaS:Eu²⁺ и SrS:Eu ²⁺.

Независимый элемент, преобразующий длину волны, обычно сформирован в виде плоской пластины или колпачка (имеющего плоскую поверхность, обращенную к СИД), или он имеет любую другую форму, которая может подходить для применения устройства. Элемент, преобразующий длину волны, в форме плоской пластины для применения в данном изобретении обычно имеет толщину от 10 до 1000 мкм, например примерно от 100 до 500 мкм, например около 250 мкм.

Связующий материал для применения при оптическом и физическом соединении независимого элемента, преобразующего длину волны, с СИД предпочтительно является по существу прозрачным, по меньшей мере, для непреобразованного светового излучения с первой длиной волны.

Примеры связующих материалов, которые подходят для применения, зависят от вида применения, материала светоизлучающей поверхности СИД, материала элемента, преобразующего длину волны, и от температур, которым должен быть подвергнут связующий материал.

Примеры связующих материалов включают, например, легкоплавкое стекло, эпоксидные материалы, прозрачные полимеры и силоксаны, такие как полидиметилсилоксан (PDMS).

Люминесцентные керамические слои могут быть закреплены на светоизлучающих устройствах посредством, например, термокомпрессии, спекания, приклеивания тонкими слоями известных органических адгезивов, таких как эпоксидная смола или силикон, приклеивания неорганическими адгезивами с высоким показателем преломления и приклеивания золь-гелиевыми стеклами.

Примеры адгезивов с высоким показателем преломления включают оптические стекла с высоким показателем преломления, такие как Schott glass SF59, Schott glass LaSF 3, Schott glass LaSF N18 и их смеси. Эти стекла часто имеют показатель преломления более 1,8 и доступны от Schott Glass Technologies Incorporated, Duryca, Pa. Примеры других адгезивов с высоким показателем преломления включают халькогенидные стекла с высоким показателем преломления, такие как халькогенидные стекла (Ge,Sb,Ga)(S,Se), полупроводники III-V, включая, однако не ограничиваясь ими, GaP, InGaP, GaAs и GaN, полупроводники II-VI, включая, однако не ограничиваясь ими, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe и CdTe, полупроводники группы IV и соединения, включая, однако не ограничиваясь ими, Si и Ge, органические полупроводники, оксиды металлов, включая, однако не ограничиваясь ими, оксид вольфрама, оксид титана, оксид никеля, оксид циркония, оксид индия-олова, и оксид хрома, фториды металлов, включая, однако не ограничиваясь ими, фторид магния и фторид кальция, металлы, включая, однако не ограничиваясь ими, Zn, In, Mg и Sn, алюмоиттриевый гранат (АИГ), фосфидные соединения, арсенидные соединения, антимонидные соединения, нитридные соединения, органические соединения с высоким показателем преломления и их смеси или сплавы. Приклеивание неорганическими адгезивами с высоким показателем преломления описано более подробно в заявках на патент серийный № 09/660317, зарегистрированной 12 сентября 2000 г., и серийный № 09/880204, зарегистрированной 12 июня 2001 г., которые обе включены в данный документ посредством ссылки.

Приклеивание золь-гелиевыми стеклами описано более подробно в патенте США № 6642618, который включен в данный документ посредством ссылки. В вариантах осуществления, в которых люминесцентная керамика закреплена на устройстве посредством золь-гелиевого стекла, один или несколько материалов, таких как оксиды титана, церия, свинца, галлия, висмута, кадмия, цинка, бария или алюминия, могут быть включены в SiO₂ золь-гелиевое стекло, чтобы увеличить индекс преломления стекла для того, чтобы более тесно согласовать показатель преломления стекла с показателями преломления люминесцентной керамики и светоизлучающего устройства. Например, керамический слой Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺ может иметь индекс преломления между примерно 1,75 и 1,8 и может быть закреплен на сапфировой подложке для выращивания полупроводникового светоизлучающего устройства, при этом сапфировая подложка имеет индекс преломления примерно 1,8. Желательно согласование показателя преломления адгезива с показателями преломления керамического слоя Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺ и сапфировой подложки для выращивания.

Покровный материал для применения в данном изобретении является светоотверждаемым покровным материалом, который при отверждении образует материал, блокирующий световое излучение, обычно рассеивающий, поглощающий или отражающий материал. Как использовано в данном документе, «материал, блокирующий световое излучение» относится к материалу, который блокирует по меньшей мере основную часть, такую как > 80%, например > 95%, наиболее предпочтительно по существу 100% непреобразованного светового излучения, от прохождения через материал, блокирующий световое излучение. Имеется множество примеров материала, которые могут быть применены для этой цели.

Обычно рассеивающие, поглощающие или отражающие частицы диспергированы в отверждаемой среде, предпочтительно имеющей высокую вязкость.

Например, рассеивающие частицы, такие как частицы оксидов металлов, чешуйки отражающего металла и/или поглощающие красители или пигменты могут быть диспергированы в отверждаемой среде.

Когда речь идет о рассеивающих частицах, их концентрация в среде обычно достаточно высока, чтобы образовать по существу непрозрачное покрытие после отверждения.

Например, частицы TiO₂, такие как те, что имеют диаметр субмикронного размера, могут быть использованы в качестве рассеивающих частиц.

Светоотверждаемый покровный материал приспособлен для отверждения в определенном месте при облучении световым излучением с первой длиной волны, при интенсивности, достаточной для отверждения. Также предпочтительно, чтобы светоотверждаемый покровный материал являлся по существу нечувствительным к облучению световым излучением со второй, преобразованной, длиной волны. Во всяком случае, предпочтительно, чтобы интенсивность указанного излучения со второй длиной волны, требующегося для эффективного отверждения указанного покровного материала, была выше интенсивности, которая обычно может быть достигнута в устройстве с преобразованной длиной волны по данному изобретению.

Отверждаемая среда светоотверждаемого покровного материала обычно содержит полимеризующийся материал, такой как, однако не ограничиваясь ими, эпоксидные смолы и поливиниловые спирты. Полимеризующийся материал может быть по своей природе реагирующим на освещение световым излучением с указанной первой длиной волны (т.е. непреобразованным светом), т.е. активируемым таким излучением, или может в качестве варианта или в дополнение содержать инициатор полимеризации, индуцируемое световым излучением.

В типичном варианте осуществления световое излучение с первой длиной волны находится в УФ или синей области длин волн, и, соответственно, световое излучение в этом интервале длин волн и вышеуказанной определенной интенсивности должно вызывать полимеризацию, наряду с тем, что предпочтительно световое излучение в зеленой, желтой и красной областях длин волны не вызывает полимеризацию в какой-либо существенной степени.

Предпочтительно отверждение покровного материала должно быть, кроме того, локализовано в облучаемых областях, т.е. инициирование отверждения не должно давать начало цепной реакции или т.п., которая приводит к полному отверждению покровного материала во всем его объеме. В качестве варианта, такая цепная реакция, если она происходит, должна протекать медленно, чтобы обеспечить возможность удаления неотвержденного материала.

Octacat , доступный от General Electric 's Silicone products, Waterford, N.Y. (США) или FC530, доступный от 3M, и Dentsply's Prime and Bond, доступный от Dentsply Caulk, Inc, Milford (США) являются неограничивающими примерами таких покровных материалов, отверждаемых светом в УФ/синей области.

Фиг. 2, a-d, схематически иллюстрируют способ в соответствии с данным изобретением. Фиг. 2a иллюстрирует устройство с преобразованием длины волны перед нанесением покровной композиции, отверждаемой световым излучением.

Светоотверждаемый покровный материал 105 обычно наносится на желательные части внешней поверхности 110 устройства 100 с преобразованной длиной волны, например, на боковую поверхность материала, преобразующего длину волны, боковой край 114 связующего материала 104 и боковую поверхность кристалла СИД 101 (Фиг. 2b).

Следует заметить, что устройство 100 с преобразованной длиной волны, на котором размещен светоотверждаемый покровный материал 105, представляет рассматриваемую особенность данного изобретения.

После этого кристалл СИД 101 активируют, что приводит к освещению и отверждению покровного материала 105 в местах, в которых световое излучение с первой длиной волны попадает на покровный материал 105 при интенсивности, достаточно высокой, чтобы вызвать такое отверждение, т.е. при эффективной интенсивности (Фиг. 2c).

В заключение любой неотвержденный покровный материал 105 может быть удален из устройства, что приводит к светоизлучающему устройству 100 с преобразованной длиной волны 100, в котором отвержденный, блокирующий световое излучение покровный материал (рассеивающий, поглощающий или отражающий) 115 расположен в местах, в которых непреобразованный свет в противном случае мог бы выйти из устройства при высокой интенсивности (Фиг. 2d).

Специалисту в данной области техники понятно, что данное изобретение никоим образом не ограничивается предпочтительными вариантами осуществления, описанными выше. Напротив, возможны многочисленные модификации и вариации в пределах объема прилагаемой формулы изобретения. Например, более чем один, например два или более, светоизлучающих диода могут быть соединены с одним и тем же независимым элементом, преобразующим длину волны. Кроме того, следует заметить, что даже если представленное выше описание в основном относится к материалу, преобразующему длину волны, который содержится в независимом элементе, преобразующем длину волны, данное изобретение не ограничивается этим, и материал, преобразующий длину волны, может, например, быть осажден напылением в качестве порошка на светоизлучающую поверхность СИД.