CN105308763A - 发光二极管组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发光二极管组件（101），其包括具有上表面的发光半导体结构（104），和被布置成引导光从所述发光半导体结构（104）中离开的微光学多层结构（102），所述微光学多层结构（102）包括多个层，其中从所述半导体结构（104）的角度观察，第i+1层被顺序地布置在第i层上，其中第i层的折射率n_i大于第i+1层的折射率n_i+1，并且其中第i+1层的厚度大于第i层的厚度。本发明还涉及包括这样的发光二极管组件的发光二极管。

Description

发光二极管组件

技术领域

本发明一般涉及发光二极管组件，并且特别涉及包括用来改进发光二极管组件性能的微光学多层结构的发光二极管组件。

背景技术

基于半导体的发光二极管（LED）属于如今可得的最高效光源。LED提供较长的寿命、较高的光子通量效力、较低的操作电压、窄带光发射和与传统光源相比在装配方面的灵活性。

氮化镓（GaN）基的LED例如被成功地用作是固态发光应用中的高功率光源，所述固态发光应用诸如光照、交通照明、室内/室外显示和背光电子显示。

然而，受到挑战的是，高效地耦合来自LED的光。与空气n_air=1或者玻璃n_glass=1.5相比，外延层正常情况下具有高折射率。氮化镓的折射率n_GaN例如在可见波长是位于2.3-2.5的范围。在外延层和周围介质之间的大折射率的失配使得在外延层内生成的光的大部分在外延层和其周围介质之间的界面处散射或者反射。只有以在与界面相关联的相对窄的逃逸锥内的角度行进的光可以折射到周围介质中，并且逃离外延层。换言之，LED的外量子效率是低的，这导致了LED的减低的亮度。

当提到使用LED的白光生成时，情况甚至更加复杂。白光一般不是通过定制外延层的发射能量来生成的。替代地，来自蓝色外延层（通常氮化镓基）的光在外延层周围的黄色磷光材料的帮助下被转换成白光。周围的磷光材料向下转换（down-convert）外延层的蓝光的大部分，将其颜色改变成黄色。因此，LED发射蓝光和黄光两者，其组合在一起提供白光。在另一方法中，来自紫色或者紫外线发光外延层的光通过采用多色磷光体包围外延层而被转换成白光。

磷光体材料（其通常沉积于生长外延层的衬底上）因为在衬底和磷光体材料之间的界面处的散射以及在例如空气/磷光体材料界面处的光的背散射而会导致附着的光损耗。

为了改进LED的性能，因此存在一种对于在引导从外延层发射的光从LED离开方面具有更佳高效性的需要。

发明内容

本发明的目的在于解决或者至少减少上文讨论的问题。

特别地，按照本发明的第一方面，提供了发光二极管组件，所述发光二极管组件包括具有上表面的发光二极管结构，和被布置成引导光从所述发光半导体结构离开的微光学多层结构，所述微光学多层结构包括多个层，其中从所述半导体结构的角度观察，第i+1层被顺序地布置在第i层上面，其中第i层的折射率n_i大于第i+1层的折射率n_i+1。i的值选自一组正整数，因此i可以是1、2、3、4等等。因此，本发明利用了局部折射率匹配技术来减少在发光二极管组件内的陷光（lighttrapping），从而提供改进的光引导和光输出。另一个优点在于，例如通过使用圆顶透镜，减小了对于发光二极管组件的大体积封装的需要。这进而又减小了发射器的体积大小以及其相关成本。

按照本发明的实施例，第i+1层的厚度大于第i层的厚度。这减小了全内反射，其增大了光提取效率并且由此改进了光输出性能。在实施例中，第i+1层的厚度比第i层的厚度大10%。在实施例中，第i+1层的厚度相对于第i层的增大取决于第i+1层的折射率相对于第i层的相对增大。

按照本发明的实施例，第i层的厚度t_i由如下给出：

其中A是多层结构的上表面面积。

足够厚的微光学层的使用减少了全内反射，并且增强了光的输出耦合。

按照本发明的实施例，从所述半导体结构的角度观察的、所述多层结构的第一层具有基本上等于所述半导体结构的顶部区域的折射率的折射率。由此，因为在第一层和半导体结构之间折射率减小的不连续性减少了后向反射，所以实现了改进的、与多层结构的光耦合。由此减小了发光二极管组件内的陷光。在实施例中，多层结构的折射率与所述半导体结构的顶部区域的折射率偏差了小于10%。在另一实施例中，多层结构的折射率与所述半导体结构的顶部区域的折射率偏差了小于5%。在又一实施例中，多层结构的折射率与所述半导体结构的顶部区域的折射率偏差了小于1%。

按照本发明的实施例，发光二极管组件进一步包括波长转换层。该实施例提供了用于调整由发光二极管组件生成的光的光谱范围的装置。换言之，由半导体结构生成的第一波长范围的直射光由波长转换层转换成第二波长范围的光。半导体结构和作为单个单元的波长转换层进一步简化了阵列中的发光二极管的装配或者用于提供高效光照源的其他配置。

波长转换层意味着包括能够将第一波长范围的光转换成第二波长范围的光的材料的层。

单词直射光应该被解读为直接由半导体结构生成、而没有任何二级光学处理的光。

按照实施例，波长转换层包括磷光体材料、量子点和/或荧光染料。在本发明的上下文中，磷光体材料被定义为在发光、荧光或者磷光处理激发后表现出光发射的材料或者物质。

按照另一实施例，磷光体材料包括多晶板，其优选地包括Ce（III）掺杂的钆铝石榴石（Y,GdAG:Ce）。一个优点在于，YAG：Ce的多晶陶瓷板具有高度可控的光学和几何性质，其允许发光二极管组件的改进的性能。陶瓷板具有如下这样的材料结构，即：其使得在该材料内的散射是低的，这允许了发光二极管组件的改进的制造，并且进一步允许了高的封装效率。

按照本发明的实施例，多层结构被布置在所述波长转换层上。由此，可能的是，提供高效的装置来耦合从波长转换层离开的光。

按照本发明的实施例，多层结构被布置在所述波长转换层下。由此，可能的是，减少从所述波长转换层反射回到所述发光二极管结构的光量。

按照本发明的另一实施例，发光二极管组件进一步包括附着的微光学多层结构，其中所述波长转换层被布置在所述微光学多层结构和所述附着微光学多层结构的中间。由此，可能的是，提供高效的装置来耦合从波长转换层离开的光，并且减少从所述波长转换层反射回到所述发光半导体结构的光量。

按照另一实施例，发光二极管组件进一步包括衬底，其优选为蓝宝石衬底。优点在于，在其上制造了发光半导体结构的衬底不必被移除。这简化了发光二极管组件的制造，其允许进行成本高效的生产。蓝宝石衬底是低损耗透明材料，例如，在其上适合外延生长氮化镓基的半导体结构。

按照本发明的实施例，发光二极管组件进一步包括侧面层，其被布置与所述半导体结构的侧表面相邻。在设计发光二极管组件的光输出时，侧面层提供了较好的设计灵活性。

按照另一个实施例，侧面层包括波长转换材料，其优选为磷光体材料、量子点和/或荧光染料。这允许了增强的侧面发射，并且由此，允许了发光二极管组件的较好的光均匀性，其在诸如背光照明之类的光照应用中是有利的。

按照本发明的另一实施例，侧面层包括光反射涂层材料，其优选地包括高反射率金属或者高漫反射率的含氟聚合物。借此，可以获取发光二极管组件的改进的光引导。

按照本发明的第二方面，提供了一种发光二极管（LED），所述LED包括上文提及的、布置在基台上的发光二极管组件。

按照本发明的第三方面，提供了一种多层结构，其中，所述多层结构被布置成引导光从具有上表面的发光半导体结构中离开，所述多层结构包括多个层，其中从所述半导体二极管的角度观察，第i+1层顺序地布置在第i层上面，其中第i层的折射率n_i大于第i+1层的折射率n_i+1。

要指出的是，本发明涉及在权利要求书中所记载的所有可能的特征组合。

附图说明

现在将参考附图更详细地描述本发明的这些和其他方面，所述附图示出了本发明的实施例。

如图中图示的，出于说明性的目的，夸大了层和区域的大小，并且因此，其被提供来图示本发明的实施例的一般结构。贯穿全文，相同的参考数字指代相同的元件。

图1a是按照本发明的LED的实施例的示意性横截面视图。

图1b是按照本发明的LED的可替换实施例的示意性横截面视图。

图1c是按照本发明的LED又一个可替换实施例的示意性横截面视图。

图1d是按照本发明的LED再一个可替换实施例的示意性横截面视图。

图2是按照本发明的LED又一个可替换实施例的示意性横截面视图。

图3a是按照本发明的LED的再一个实施例的示意性横截面视图。

图3b是按照本发明的LED的可替换实施例。

具体实施方式

现在将在下文中参考附图更加完全地描述本发明，在附图中，示出了本发明的当前优选的实施例。然而，本发明可以以许多不同形式体现，并且不应该被解读为限制为本文阐述的实施例，而是为了透彻性和完整性而提供这些实施例，这些实施例将本发明的范围完全地传达给本领域技术人员。

图1a示出了按照本发明的LED100的示意性横截面视图。LED包括发光二极管组件101，其中半导体结构104被布置成发光，并且微光学多层结构102被布置成引导光从半导体结构104离开。发光二极管组件进一步附着到基台（sub-mount）106。微光学多层结构102包括多个层102a-102d。从所述半导体结构104的角度观察，所述多个层102a-102d的第i+1层顺序布置在第i层的上面。i的值选自一组正整数，因此i可以是1、2、3、4等等。例如，在这个实施例中，第2层被提供在第1层上，第3层被提供在第2层上，并且第4层被提供在第3层上。第i层的折射率n_i还大于第i+1层的折射率n_i+1。此外，第i+1层的厚度大于第i层的厚度。这减少了全内反射，其提高了光提取效率，并且因此改进了光输出性能。在实施例中，第i+1层厚度相对于第i层厚度的增大取决于第i+1层相对于第i层的折射率的增大。例如，第i+1层相对于第i层的折射率的较大增大导致了第i+1层的厚度相对于第i层厚度的较大增大。在实际示例中，第i+1层具有1.65的折射率，而第i层具有1.55的折射率，并且然后第i+1层的厚度大约是440μm，而第i层的厚度大约是360μm。按照折射率而优化的增大的厚度可以改变角视场发射，其可以变得更宽，这在许多要求侧面发射的应用中是有益的。

在另外的实施例中，第i层的厚度t_i由以下给出：

其中A是微光学多层结构102的上表面面积。多层结构102的表面面积基本上等于发光半导体结构104的上表面的表面积。

在图1a中，半导体结构104被示出在倒装芯片（FC）配置中。半导体结构104包括外延层104a和衬底104b。外延层104a进一步包括pn结，其具有至少一个n型氮化镓层、一个氮化镓基的有源区和一个p型氮化镓层。在偏置n型层和p型层之后，在有源区中生成光。所生成的光从氮化镓层（通常n型层）和衬底104b的侧面提取。因此，衬底104b是蓝宝石的，其是低损耗透明材料。另外，蓝宝石具有与氮化镓相似的晶格常数，其使得能实现氮化镓的氮化镓外延层104a的良好生长质量。

半导体结构104附着到基台106。外延层104a的n型和p型区域可以经由金属层（未示出）电连接到基台106中的金属触点（未示出）。半导体结构104到基台的附着可以例如借助于钉头凸块（stud-bump）制作。但是另外，由本领域技术人员已知的其他附着方法可以适合使用。

基台106是高反射性的，以便反射由半导体结构生成并且在向着基台106方向上发射的光。这改进了通过半导体结构104的上表面的光发射。基台可以例如是高度反射性的、具有例如类似SMD的几何结构的印刷电路板（PCB）。

应该指出的是，半导体结构的其他配置也是可能的，如将在下文中讨论的。

发光二极管组件101进一步包括波长转换层105。波长转换层105的使用提供了用于调整由发光二极管组件101生成的光的光谱范围的装置。

按照该实施例，发光二极管组件101被布置成发射白光。在蓝光谱范围中的光由发射直射蓝光的氮化镓基外延层104a产生，并且波长转换层105包括磷光体，此处多晶板包括Ce（III）掺杂的钆铝石榴石（Y,GdAG:Ce），其生成黄光谱区域中的光。因此，发光二极管组件101发射蓝光和黄光两者，其组合地提供白光。这种设置的优点在于，YAG：Ce的多晶陶瓷板具有高度可控的光学和几何性质，其允许发光二极管101的改进性能。陶瓷板具有例如在波长光谱的可见范围中的大约1.8的折射率，其与蓝宝石紧密匹配。由此，可以获取在衬底104b和波长转换层105之间界面处的散射减少的情况。波长转换层105具有另外的材料结构，以使得在材料内的散射是低的，这允许改进的发光效率。

微光学多层结构102包括透明层102a-102d，其布置如上所述。通过随后将层的折射率分级（如从半导体结构104的角度观察），在半导体结构104内生成的光的大部分可以从发光二极管组件101中发射。换言之，在层界面处的光散射减少，并且实现了在来自发光二极管101的光输出方面的总体增大。通过附加应用层厚度的对应分级，进一步改进了发光二极管101的发光效率。

微光学多层结构102被布置在所述波长转换层105上，所述波长转换层105是半导体结构104的顶部。对微光学多层结构102的改进的光耦合可以通过定制微光学多层结构102的第一层102a（从半导体结构104的角度观察）和半导体结构104的顶部，从而导致在两者的界面处减少的光散射来实现。因而，减少了半导体结构104内的陷光。

为了减少从半导体结构104角度观察的微光学多层结构102的第一层102a和半导体结构104的顶部的界面处的光散射，微光学多层结构102的第一层102a具有与半导体结构104的顶部区域的折射率基本相等的折射率。在一个实施例中，微光学多层结构102的第一层102a的折射率与所述半导体结构104的顶部区域的折射率偏离了小于10%。在另一个实施例中，微光学多层结构102的第一层102a的折射率与所述半导体结构104的顶部区域的折射率偏离了小于5%。在又一个实施例中，微光学多层结构102的第一层102a的折射率与所述半导体结构104的顶部区域的折射率偏离了小于1%。在又一个实施例中，微光学多层结构102的第一层102a的折射率等于所述半导体结构104的顶部区域的折射率。

图1b示出了按照本发明的可替换实施例的LED110的示意性横截面视图。LED包括发光二极管组件101，其中半导体结构104被布置成发光，如相对于图1a所述的微光学多层结构102被布置成引导光从半导体结构104离开。波长转换层105进一步被布置在微光学多层结构102上。这个实施例的优点在于，微光学多层结构102可以减少从波长转换层发射的、被反射回到发光半导体结构的光量。因此，获取了一种改进的LED性能。

图1c图示了按照本发明的另一个实施例的LED120的示意性横截面视图。发光二极管组件包括相对于图1a和图1b描述的相同组件，并且另外包括附加的微光学多层结构102'。微光学多层结构102和附加的微光学多层结构102'被布置在波长转换层105的相对侧。因而，可能的是，提供高效的装置来耦合从波长转换层离开的光，并且减少来自所述波长转换层的、被反射回到所述发光半导体结构的光量。

应该指出的是，按照该实施例，微光学多层结构102和附加的微光学多层结构102'的第一层102a、102'a的折射率分别等于或者略微低于半导体结构104和波长转换层105的折射率。按照上文的描述，层102b、102b'的折射率低于第一层102a、102a'的折射率。

而且，按照本发明的实施例，从发光二极管组件101顶部的角度观察的、被布置在波长转换层105下的微光学多层结构102的最后一层102d的折射率低于波长转换层105的折射率，其可以具有与外延层104a或者衬底104b相似的折射率。

还应该指出的是，微光学多层结构102和附加的微光学多层结构102'可以是相同的，因此包括相似的层结构并且基本具有相同的物理性质。

微光学多层结构102可以包括例如SF11型的标准玻璃。可替换地，多层结构102可以包括环氧树脂或硅材料。这种高度透明材料可容易得到，其折射率在至少1.48与2之间。用来形成多层叠片的折射率匹配胶也是所需的，并且一般在市场中可获得（参见例如US7423297B2）。可替换地，硅树脂基层可以借助于二次成型过程（overmouldingprocess）（如在US7452737B2中提出的）来键合。

按照一个实施例，微光学多层结构的顶层具有高于或者等于在微光学多层结构上的介质折射率的折射率。定制在微光学多层结构的顶层和周围介质（其可以例如是空气或者硅树脂）之间的折射率差，提供了改进的光引导和光输出。

按照本发明的另一个实施例，发光二极管组件101被包括在圆顶形透镜结构108中，如在图1d中示出的。透镜结构被布置成增大光输出并且引导来自半导体结构的光。圆顶形透镜结构108可以例如由硅树脂制成。

微光学多层结构102的顶层102d具有高于或者等于顶层102d上的介质折射率的折射率。定制在多层结构102的顶层102d和周围介质（即，空气或者透镜结构108）之间的折射率差提供了改进的光引导和光输出。

在现有技术中，由外延层生成的光是FC配置的，诸如在图形化蓝宝石衬底（PSS）基的发光二极管中，其经由蓝宝石衬底向外耦合进入到空气中，或者经由圆顶封装材料并且然后进入到空气中。因此，所生成的光的大部分被发光二极管组件中的全内反射所捕捉。而且，蓝宝石衬底通常在厚度上为100到800微米，其使得光的大部分在向着衬底侧的方向上发射。这种光由于在衬底和其周围介质的界面处的大折射率失配，而在很大程度上在该界面处反射。为了确保这种背反射光的至少一部分可以离开发光二极管组件，高度反射的基台通常用于FC基的发光二极管组件中。

按照本发明的实施例，一个目的在于减轻这个问题。

因此，图2示出了按照本发明的LED200的示意性横截面视图。LED200包括发光二极管组件101，其包括半导体结构104和微光学多层结构102，如相对于图1a到1d公开的。发光二极管组件101还包括被布置与所述半导体结构104的侧表面相邻的侧面层104d。侧面层104d覆盖了半导体结构104的侧面中的一个或者多个侧面。在设计发光二极管组件101的光输出时，侧面层提供了更好的设计灵活性。侧面层104d包括波长转换材料，其优选为磷光体材料。侧面层104d和波长转换层105可以形成共同的层。侧面层104d和波长转换层105可以被布置成提供具有相同色点的光发射。

应该指出的是，侧面层104d从半导体结构104的外延层104a至少延伸到波长转换层105。因此，在向着衬底侧的方向上发射的光的大部分可以由此进入侧面层104d，其中光的至少一部分的光谱范围可以通过侧面层104d的波长转换材料而改变。由此，获取了总体上改进的光发射。而且，由发光二极管组件101发射的光可以具有增大的角分布，其可以在例如后向照明应用中是有利的，在后向照明应用中，发光二极管所感知的光斑点将减少。

可替换地，侧面层104d可以包括光反射材料，其被布置成反射从半导体结构104（即，从外延层104a和波长转换层105）所发射的光，以使得所发射光的大部分耦合离开发光二极管组件101的顶层102d。

按照本发明的另一个实施例，至少部分地移除了衬底。移除衬底的至少一部分可以例如通过激光辅助剥离、研磨、化学机械抛光、或者湿法刻蚀或者任何其他适当处理技术来完成。移除衬底的至少一部分可以使得半导体结构至少部分地暴露。所得到的设备结构常常被称为是具有薄膜倒装芯片（TFFC）几何结构的发光二极管。采用TFFC几何结构，可以避免透明衬底中的吸收损耗，从而提供发光二极管组件的改进的亮度。在发光二极管的光输出中的进一步增大可以通过使得半导体结构的暴露表面粗糙或者图案化来实现，借此，从半导体结构耦合离开的光的部分得以改进。最终发光二极管组件的外量子效率可以得以改进。另外的优点在于，在外延生长期间，可以使用其他的衬底，其包括硅或者碳化硅。

图3a公开了发光二极管（LED）300，其包括发光二极管组件101，其具有TFFC几何结构。发光二极管组件101包括半导体结构104，其包括外延层104a和波长转换层105，如上文描述的。外延层104a安装在基台106上，并且波长转换层105沉积在外延层104a上。微光学多层结构102包括多个层102a-102d，其被布置在波长转换层105的顶部上。

发光二极管组件101进一步包括侧面层104d，其被布置邻近于所述半导体结构104的侧表面。侧面层104d覆盖了半导体结构104的侧面中的一个或者多个侧面。侧面层104d包括光反射材料，其被布置成反射从半导体结构104（即，从外延层104a和波长转换层105）发射的光，使得所发射光的较大部分耦合离开发光二极管组件101的顶层102d。

另外，侧面层104d可以包括波长转换材料，其优选地是磷光体材料。使用转换材料的功能和益处在上文中已讨论。

图3b公开了LED310的可替换实施例，其包括具有TFFC几何结构的发光二极管组件310。发光二极管组件101包括半导体结构104，其包括外延层104a、侧面层104d和波长转换层105，如上文描述的。发光二极管进一步包括微光学多层结构102和附加的微光学多层结构102'，其被布置在波长转换层105的相反侧上。

本实施例的优点与相对图1c描述的那个实施例相同。侧面层104d从外延层104a至少延伸到波长转换层105，以防止从外延层104a发射的直射光离开微光学多层结构102的侧面。

在侧面层104d包括反射材料的情况中，这导致了在向着多层结构102的侧面方向上发射的光的大部分可以被朝着波长转换构件105反射。

在侧面层104d包括波长转换构件的情况中，在向着多层结构的侧面方向上发射的光的大部分可以进入侧面层104d，其中光的大部分的光谱范围可以通过侧面层104d的波长转换材料而改变。因此，获取了总体上改进的光发射。而且，由发光二极管组件101发射的光可以具有增大的角分布，其可以是例如在背光照明应用中是有利的，在背光照明应用中，所感知的发光二极管光斑将被减少。

计算机模拟揭示了按照本发明通过使用微光学多层结构带来来自发光二极管组件的改进的光输出。来自两个不同发光二极管组件的光输出与本技术领域的PSS芯片级封装（CPS）LED相比较。PSS-CPSLED包括半导体结构，该半导体结构具有折射率为1.8的衬底层、每个具有折射率为1.5的顶层和侧面层。

通过例如经由使用诸如包括Ce（III）掺杂的钆铝石榴石（Y,GdAG:Ce）的波长转换层之类的高折射率材料，来将波长转换层的折射率增大到与衬底层的折射率基本相同（大约1.8），在光输出中的相对增益被模拟为3.4%。如果附加地通过将具有1.7的折射率的透明层布置在高折射率材料上来形成多层层结构，则可以实现光输出中大约7.6%的相对增益。而且，如果使用了包括位于高折射率材料上的第一和第二层的多层结构，可以实现光输出中12.1%的相对增益。第一和第二层被设置为分别具有1.7和1.48的折射率。

为了简化，假设每层具有400微米的厚度。通过将随后层的厚度的分级对应于随后层的折射率的分级，可以获取进一步的发光效率改进。因此，在随后层之间的折射率的增大对应于在随后层之间的厚度的增大。类似地，在随后层之间的折射率的减小对应于在随后层之间的厚度的减小。

模拟还示出了封装的发光二极管在包括多层结构时可以具有增大的光输出。在模拟中，使用了具有1.5的折射率（例如，硅树脂）的3毫米透镜结构。第一和第二层被设置为分别具有1.75和1.6的折射率。对上文公开的不同配置所实现的增益对于封装的发光二极管而言分别是7.0%、8.3%和8.5%。

因此，应该指出的是，按照模拟，包括多层结构但是未被封装的发光二极管组件可以胜过具有透镜结构的参考PSS-CSPLED结构。这种洞悉在制造高效发光二极管时可能是有利的，并且进一步允许增大发光二极管的填充效率。

本领域技术人员认识到本发明绝不限于上文所描述的优选实施例。相反，在附权利要求书范围内的许多修改和变化是可能的。

例如，波长转换层105可以包括量子点（QD）。QD是半导体材料的小晶体，其一般仅仅具有几十纳米的宽度或者直径。它们具有优点在于：当由入射光激发时，其会发射如下这样的光，即：光的波长由QD的大小和材料来确定。此外，它们示出了非常窄的发射频带，并且因此提供了饱和的颜色，其中特定颜色的光输出可以通过定制所使用的QD的材料和大小来产生。在红色激发时具有远红色发射的QD例如可以通过使用包括选自如下这样组的材料的QD来实现，即：该组由如下构成，但不限于：II-VI和III-VQD，优选地为磷化铟（InP）、碲化镉（CdTe）、碲化镉/硒化镉（CdTe/CdSe）核壳结构、诸如CdSe_xTe_y之类的三元混合物、或者诸如Cu_xIn_ySe₂或Cu_xIn_yS₂之类的黄铜矿QD。QD可以采用较高带隙的材料（诸如硫化镉（CdS）和硫化锌（ZnS））而被涂覆，以用于增强发射性质。

波长转换层105可以包括无机磷光体，其中所述无机磷光体包括掺杂了Cr³⁺的材料，其优选是选自由Y₃Al₅O₁₂:Cr³⁺组成的组中的材料。

波长转换层105可以包括荧光染料。

波长转换层105可以包括Lumiramic^TM。

例如，外延层104a的有源区可以进一步包括异质结构层，其包括例如In_xAl_yG_1-x-yN来定制带隙，并且由此定制发光二极管组件的发射波长。通过例如使用GaIn/In_xG_1-xN的量子局限层而获取的量子阱（QW）或者多量子阱（MQW）结构可以进一步位于有源区中，以局部增大空穴和电子的浓度，其由于增大的复合率而导致从发光二极管组件发射的增多数量的光子。

氮化镓层可以具有大约5微米的总厚度。该厚度不是关键的，并且只要可以避免大概会妨碍LED性能的缺点的高浓度，该厚度就可以变化。蓝宝石衬底通常是200微米厚，但是在其他实施例中，厚度的范围可以从10到800微米。

发光二极管组件可以进一步包括键合层，其被布置成连接多层结构中的多个层。优选的是，该键合层具有与周围层匹配的折射率，以便减小界面处的光散射。

键合层可以包括硅树脂。

透镜结构可以具有各种几何形状，诸如球形或者椭圆形。透镜结构的顶部可以被进一步随机纹理化成菲涅耳透镜形状，或者具有光子晶体结构。

另外，对于所公开实施例的变型可以由本领域技术人员在实践所要求保护的发明时根据对附图、公开内容和所附权利要求书的学习来理解和实现。在权利要求书中，单词“包括”不排除其他元件或者步骤，而不定冠词“一”或者“一个”不排除多个。某些措施在相互不同的从属权利要求中记载的单纯事实并不指示这些措施的组合不具有优越性。

Claims (15)

1.一种发光二极管组件（101），包括：

发光半导体结构（104），和

微光学多层结构（102），其被布置成引导光从所述发光半导体结构（104）中离开，所述微光学多层结构（102）包括多个层，其中从所述半导体结构（104）的角度观察，第i+1层被顺序地布置在第i层上，其中第i层的折射率n_i大于第i+1层的折射率n_i+1，其中i的值选自一组正整数，并且其中第i+1层的厚度大于第i层的厚度。

2.按照权利要求1的发光二极管组件（101），其中从所述半导体结构（104）的角度观察的第i层的厚度由如下给出：

其中A是微光学多层结构（102）的上表面面积。

3.按照权利要求1的发光二极管组件（101），其中从所述半导体结构（104）的角度观察，所述微光学多层结构（102）的第一层（102a）具有等于所述半导体结构（104）的顶部区域折射率的折射率。

4.按照权利要求1-3的任一项的发光二极管组件（101），进一步包括波长转换层（105）。

5.按照权利要求4的发光二极管组件（101），其中所述微光学多层结构（102）布置在所述波长转换层（105）上。

6.按照权利要求4的发光二极管组件（101），其中所述微光学多层结构（102）布置在所述波长转换层（105）下。

7.按照权利要求4的发光二极管组件（101），进一步包括附着微光学多层结构（102'），其中所述波长转换层（105）被布置在所述微光学多层结构（102）和所述附着微光学多层结构（102'）的中间。

8.按照权利要求5、6或者7的发光二极管组件（101），其中所述波长转换层（105）包括磷光体材料、量子点和/或荧光染料。

9.按照权利要求8的发光二极管组件（101），其中所述磷光体材料包括多晶板，其优选地包括Ce（III）掺杂的钆铝石榴石（Y,GdAG:Ce）。

10.按照权利要求1-9的任一项的发光二极管组件（101），其中所述发光半导体结构（104）进一步包括衬底（104b），其优选地是蓝宝石衬底。

11.按照权利要求1-10的任一项的发光二极管组件（101），进一步包括侧面层（104d），其被布置成与所述半导体结构（104）的侧表面相邻。

12.按照权利要求11的发光二极管组件（101），其中所述侧面层（104d）包括波长转换材料，优选地是磷光体材料、量子点和/或荧光染料。

13.按照权利要求11-12的任一项的发光二极管组件（101），其中所述侧面层（104d）包括光反射涂层材料，其优选地包括高反射率金属或者高漫反射率含氟聚合物。

14.一种发光二极管LED（100；110；120；200；300；310），其包括按照权利要求1到13的任一项的所述发光二极管组件（101），其中所述发光二极管组件（101）被布置在基台（106）上。

15.一种被布置成引导光从发光半导体结构（104）中离开的微光学多层结构（102），所述微光学多层结构（102）包括多个层，其中从所述半导体结构（104）的角度观察，第i+1层被顺序地布置在第i层上，其中第i层的折射率n_i大于或者等于第i+1层的折射率n_i+1，其中i的值选自一组正整数，并且其中第i+1层的厚度大于第i层的厚度。