專利名稱：Led封裝設計的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及發(fā)光裝置，以及相關元件、工藝、系統(tǒng)及方法。
技術背景較之白熾光源和/或熒光源，發(fā)光二極管(LED)通常以更高效的方式提供 光照。與LED相關的較高能效促使人們在各種照明應用中使用LED來代替現(xiàn) 有光源。例如，有時將LED用作交通信號燈，以及用來照亮移動電話鍵盤及顯示屏。LED通常由多層構成，這些層中至少有一些是由不同材料構成的。選作這 些層的材料及厚度通常決定了該LED所發(fā)光的波長。此外，為了相對有效地轉 換為光能，可對這些層的化學組合物做出選擇以試圖阻止注入電荷載流子進入 某些區(qū)域(通常稱為量子阱)。 一般，生長有量子阱的結一側上的層摻雜有形 成高電子濃度的施主原子(通常稱這些層為n型層)，并且相對側上的層摻雜 有形成相對高的空穴濃度的受主原子(通常稱這些層為p型層)。制備LED的常見方法如下。以晶片(wafer)的形式制備這些材料層。一 般，通過使用外延沉積技術而形成這些層，例如金屬有機化學氣相沉積法 (MOCVD)，初始沉積層形成于生長基底上。然后對這些層進行多種蝕刻及 金屬化技術以形成用于電流注入的接觸部，隨后將該晶片分成單個的LED芯片 (chip)。通常對所述LED芯片進行封裝。使用時，通常將電能注入LED，然后被轉換為電磁輻射(光)，從該LED 提取部分的所述電磁輻射。發(fā)明內容本發(fā)明涉及發(fā)光裝置，以及相關元件、系統(tǒng)及方法。 一些實施例中， 一種系統(tǒng)包括發(fā)光裝置，所述發(fā)光裝置包括材料的多層堆 疊以及包含所述材料的多層堆疊在內的封裝。所述材料的多層堆疊包括光生成 區(qū)。所述封裝包括這樣形成的層，即使得從所述發(fā)光裝置出射且射到所述層上 的光至少有約75%通過所述層。所述層放置為使得所述發(fā)光裝置的表面與所述層離所述發(fā)光裝置表面最近的表面之間的距離為約5微米一約400微米。一些實施例中， 一種系統(tǒng)包括發(fā)光裝置，所述發(fā)光裝置包括材料的多層堆 疊，所述材料的多層堆疊包括光生成區(qū)。所述發(fā)光裝置具有表面及邊緣。所述 系統(tǒng)亦包括包含所述材料的多層堆疊在內的封裝。所述封裝包括這樣形成的層，即使得從所述發(fā)光裝置出射且射到所述層上的光至少有約75%通過所述層。 所述層的位置確定為使得所述邊緣的長度與所述發(fā)光裝置的表面和所述層離 該所述發(fā)光裝置最近的表面之間距離之比為至少約10。一些實施例中， 一種系統(tǒng)包括具有表面的LED。所述LED能夠以一波長 輻射光。所述系統(tǒng)亦包括位置為離所述LED表面約5微米一約400微米的層。 所述層形成為使從所述發(fā)光裝置出射且射到所述層上的光至少有約75%通過所 述層。一些實施例中， 一種系統(tǒng)包括具有邊緣的LED。所述LED能夠以一波長 輻射光。所述系統(tǒng)亦包括位置為離所述LED表面一距離的層。所述距離可為 所述邊緣長度的至多10%，并且所述層形成為使從所述發(fā)光裝置出射且射到所 述層上的光至少有約75%通過所述層。實施例可包括下述一或多個。所述材料的多層堆疊可包括由所述光生成區(qū)支撐的第一層。所述第一層的 表面可形成為使得由所述光生成區(qū)的所生成的光可經由所述第一層的表面從 所述發(fā)光裝置出射。所述第一層的表面可具有根據(jù)圖案而在空間產生變化的介 電函數(shù)。所述圖案可具有理想晶格常數(shù)以及其值大于零的失諧參數(shù)。所述第一 層的表面可具有根據(jù)非周期圖案而在空間產生變化的介電函數(shù)。所述第一層的 表面可具有根據(jù)準晶圖案而在空間產生變化的介電函數(shù)。所述第一層的表面可 具有根據(jù)復雜周期圖案而在空間產生變化的介電函數(shù)。所述第一層的表面可具 有根據(jù)周期圖案而在空間產生變化的介電函數(shù)。所述發(fā)光裝置可具有至少約1毫米長的邊緣。所述發(fā)光裝置可具有至少約 1.5毫米長的邊緣。所述層可包括至少一光學元件。所述光學元件包括光子晶格、濾色器、偏 振選擇層、波長轉換層及/或防反射涂層。所述發(fā)光裝置表面的縱橫比可為約4x3。所述發(fā)光裝置表面的縱橫比可為 約16x9。所述發(fā)光裝置表面的縱橫比可為4x3。所述發(fā)光裝置表面的縱橫比可 為16x9。
所述封裝亦可包括散熱層。所述封裝可安裝在散熱裝置上。所述封裝包括封裝基底。所述封裝基底可由A1、 N、 Cu、 C、 Au或其組合物構成。所述封裝安裝在熱電冷卻器上。所述發(fā)光裝置可為發(fā)光二極管。所述發(fā)光二極管可為光 子晶格發(fā)光二極管。所述發(fā)光裝置可為表面發(fā)射激光器。所述發(fā)光裝置可為發(fā)光二極管、激光器、光放大器及/或其組合。所述發(fā)光裝置可為OLED、平面發(fā) 射LED (flat surface-emitting LED) 、 HBLED及/或其組合。所述系統(tǒng)亦可包括 這樣配置的冷卻系統(tǒng)，即使用時所述冷卻系統(tǒng)調節(jié)所述發(fā)光二極管的溫度。所述發(fā)光裝置的表面與所述層離所述發(fā)光裝置表面最近的表面之間的距 離為約5微米一約300微米。所述發(fā)光裝置的表面與所述層離所述發(fā)光裝置表 面最近的表面之間的距離為約5微米一約200微米。所述發(fā)光裝置的表面與所 述層離所述發(fā)光裝置表面最近的表面之間的距離為約5微米一約100微米。所 述發(fā)光裝置的表面與所述層離所述發(fā)光裝置表面最近的表面之間的距離為約 50微米一約100微米。所述邊緣的長度與所述發(fā)光裝置的表面和所述層離所述發(fā)光裝置表面最 近的表面之間距離之比為至少約20。所述邊緣的長度與所述發(fā)光裝置的表面和 所述層離所述發(fā)光裝置表面最近的表面之間距離之比為至少約50。一些實施例中， 一種系統(tǒng)包括基底及由所述基底支撐的發(fā)光裝置陣列。所 述陣列具有界定出一區(qū)域的外周界，并且所述發(fā)光裝置陣列的位置是這樣確定的，即，使得所述發(fā)光裝置陣列中的所有發(fā)光裝置的總面積之和與所述該外周 界所界定的區(qū)域面積之比為至少約0.75。一些實施例中， 一種系統(tǒng)包括發(fā)光裝置陣列，所述陣列包括一對發(fā)光裝置， 所述發(fā)光裝置具有一對最接近的邊緣。所述發(fā)光裝置陣列中至少一些發(fā)光裝置 具有至少約1毫米長的邊緣。所述系統(tǒng)亦包括基底，所述基底支撐所述發(fā)光裝 置陣列以使這對相鄰的發(fā)光裝置的最接近邊緣之間的距離為至多約200微米。一些實施例中， 一種系統(tǒng)包括發(fā)光裝置陣列，所述陣列包括具有第一邊緣 及第二邊緣的第一矩形發(fā)光裝置。所述第一發(fā)光裝置的第一邊緣大致垂直于所 述第一發(fā)光裝置的第二邊緣。所述系統(tǒng)亦包括具有第一邊緣及第二邊緣的第二 矩形發(fā)光裝置。所述第二發(fā)光裝置的第一邊緣大致垂直于所述第二發(fā)光裝置的 第二邊緣。所述第二發(fā)光裝置放置為使得所述第二發(fā)光裝置的第二邊緣大致平 行于所述第一發(fā)光裝置的第二邊緣并且所述第二發(fā)光裝置的第二邊緣與所述 第一發(fā)光裝置的第二邊緣之間的距離為至多約200微米。所述系統(tǒng)亦包括具有 第一邊緣及第二邊緣的第三矩形發(fā)光裝置。所述第三發(fā)光裝置的第一邊緣大致 垂直于所述第三發(fā)光裝置的第二邊緣。所述第三發(fā)光裝置放置為使得所述第三 發(fā)光裝置的第一邊緣大致平行于所述第一發(fā)光裝置的第-一邊緣并且所述第三 發(fā)光裝置的第一邊緣與所述第一發(fā)光裝置的第一邊緣之間的距離為至多約200
微米。所述系統(tǒng)亦包括具有第一邊緣及第二邊緣的第四矩形發(fā)光裝置。所述第 四發(fā)光裝置的第一邊緣大致垂直于所述第四發(fā)光裝置的第二邊緣。所述第四發(fā) 光裝置放置為使得所述第四發(fā)光裝置的第一邊緣大致平行于所述第二發(fā)光裝 置的第一邊緣并且所述第四發(fā)光裝置的第一邊緣與所述第二發(fā)光裝置的第一 邊緣之間的距離為至多約200微米，以及所述第四發(fā)光裝置的第二邊緣大致平 行于所述第三發(fā)光裝置的第二邊緣，并且所述第四發(fā)光裝置的第二邊緣與所述第三發(fā)光裝置的第二邊緣之間的距離為至多約200微米。所述系統(tǒng)亦包括包含所述發(fā)光裝置陣列在內的封裝，所述封裝具有這樣形成的層，即使得從所述發(fā)光裝置出射且射到所述層上的光至少有約75%通過所述層。 實施例可包括下述一或多個。所述系統(tǒng)可包括包含所述基底及所述發(fā)光裝置陣列在內的封裝。所述發(fā)光 裝置陣列可包括四個發(fā)光裝置。所述發(fā)光裝置陣列可由四個發(fā)光裝置組成。所 述四個發(fā)光裝置可以兩行兩列的矩形矩陣形式放置。所述四個發(fā)光裝置可以一 行四列的矩形矩陣形式放置。所述發(fā)光裝置陣列包括六個發(fā)光裝置。所述發(fā)光 裝置陣列由六個發(fā)光裝置組成。所述六個發(fā)光裝置可以兩行三列的矩形矩陣形 式放置。所述六個發(fā)光裝置可以一行六列的矩形矩陣形式放置。所述發(fā)光裝置 陣列由2*N個發(fā)光裝置構成，其中N為正整數(shù)并且所述2*N個發(fā)光裝置以N 行兩列的矩形矩陣形式放置。所述發(fā)光裝置陣列包括紅色發(fā)光裝置、綠色發(fā)光裝置及藍色發(fā)光裝置。所 述發(fā)光裝置陣列的縱橫比為約16:9。所述發(fā)光裝置陣列的縱橫比為約4x3。所 述發(fā)光裝置陣列的各所述發(fā)光裝置的縱橫比為約4x3。所述發(fā)光裝置陣列的各 所述發(fā)光裝置的縱橫比為約16x9。所述系統(tǒng)亦可包括包含所述基底及所述發(fā)光裝置陣列在內的封裝。所述封 裝包括這樣形成的層，即使得從所述發(fā)光裝置出射且射到所述層上的光至少有 約75%通過所述層。所述層可放置為使得邊緣的長度與所述發(fā)光裝置表面和所 述層表面之間距離之比為至少約10。所述層可放置為使得所述發(fā)光裝置陣列的 表面與所述層離所述發(fā)光裝置陣列表面最近的表面之間的距離為約5米一約 400微米。所述封裝亦可包括散熱層。所述封裝可安裝在散熱裝置上。所述封裝可包 括封裝基底。所述封裝基底可由A1、 N、 Cu、 C、 Au或其組合物構成。所述封 裝可安裝在熱電冷卻器上。所述發(fā)光裝置中至少之一可為發(fā)光二極管。所述發(fā) 光裝置陣列中至少一個發(fā)光裝置可為光子晶格發(fā)光二極管。所述發(fā)光裝置陣列 中至少一個發(fā)光裝置可為表面發(fā)射激光器。所述發(fā)光裝置陣列中至少一個發(fā)光 裝置可為發(fā)光二極管、激光器、光放大器及/或其組合。所述發(fā)光裝置陣列中至 少一個發(fā)光裝置可為OLED、平面發(fā)射LED(flat surface-emitting LED)、HBLED
及/或其組合。所述系統(tǒng)亦可包括這樣配置的冷卻系統(tǒng)，即使用時所述冷卻系統(tǒng) 調節(jié)所述發(fā)光二極管的溫度。所述發(fā)光裝置陣列中至少一個發(fā)光裝置可包括材料的多層堆疊，所述材料 的多層堆疊可包括由所述光生成區(qū)支撐的第一層。所述第一層的表面可形成為 使得由所述光生成區(qū)的所生成的光可經由所述第一層的表面從所述發(fā)光裝置 出射。所述第一層的表面可具有根據(jù)圖案而在空間產生變化的介電函數(shù)。所述 圖案可具有理想晶格常數(shù)以及其值大于零的失諧參數(shù)。所述第一層的表面可具有根據(jù)非周期圖案而在空間產生變化的介電函數(shù)。所述第一層的表面可具有根 據(jù)準晶圖案而在空間產生變化的介電函數(shù)。所述第一層的表面可具有根據(jù)復雜 周期圖案而在空間產生變化的介電函數(shù)。所述第一層的表面可具有根據(jù)周期圖 案而在空間產生變化的介電函數(shù)。所述發(fā)光裝置陣列可包括多個串聯(lián)電連接的發(fā)光裝置。所述發(fā)光裝置陣列 可包括多個并聯(lián)電連接的發(fā)光裝置。所述層可放置為使得邊緣的長度與所述發(fā)光裝置表面和所述層表面之間 距離之比為至少約10。所述層可放置為使得所述發(fā)光裝置表面與所述層離所述發(fā)光裝置表面最近的表面之間距離為約5微米一約400微米。所述發(fā)光裝置陣列亦可包括具有第一邊緣及第二邊緣的第五矩形發(fā)光裝 置。所述第五發(fā)光裝置的第一邊緣大致垂直于所述第五發(fā)光裝置的第二邊緣。 所述第五發(fā)光裝置可放置為使得所述第五發(fā)光裝置的第一邊緣大致平行于所 述第二發(fā)光裝置的第三邊緣并且所述第五發(fā)光裝置的第一邊緣與所述第二發(fā)光裝置的第三邊緣之間的距離為至多約200微米。所述發(fā)光裝置陣列亦包括具 有第一邊緣及第二邊緣的第六矩形發(fā)光裝置。所述第六發(fā)光裝置的第一邊緣大 致垂直于所述第六發(fā)光裝置的第二邊緣。所述第六發(fā)光裝置可放置為使得所述 第六發(fā)光裝置的第一邊緣大致平行于所述第五發(fā)光裝置的第二邊緣并且所述 第六發(fā)光裝置的第一邊緣與所述第五發(fā)光裝置的第二邊緣之間的距離為至多 約200微米，以及所述第六發(fā)光裝置的第二邊緣大致平行于所述第四發(fā)光裝置 的第三邊緣，并且所述第六發(fā)光裝置的第二邊緣與所述第四發(fā)光裝置的第三邊 緣之間的距離為至多約200微米。說明書、附圖及權利要求書中描述了本發(fā)明的特征及優(yōu)點。 一些實施例中，多個LED形成緊密封裝陣列。緊密封裝多個LED以形成 陣列可提供多個優(yōu)點。例如，若一個LED不工作(例如，由于缺陷或失效)， 該LED的失效不會明顯地損害該陣列的性能，因為這些單個的裝置是緊密地封 裝的。由于該發(fā)光區(qū)域相對于非發(fā)光區(qū)域增大了，緊密封裝的LED亦可增大給 定陣列面積的光輸出。 一些實施例中， 一種系統(tǒng)可包括尺寸預定的單個LED。 一些實施例中， 一種系統(tǒng)可包括多個串聯(lián)電連接的LED，并且具有與所述爭個
LED的預定尺寸大致相等的合并區(qū)域。所述陣列的串聯(lián)電連接可允許使用較低 電流來操作該陣列。通過減少該裸芯間的間距，可增大該陣列的總發(fā)光。 -些實施例中，透明蓋板離LED的上表面很近。將該透明蓋板放置得離該 LED很近有利于光傳輸通過該蓋板，并且亦允許離LED近距離處放置附加的 光學元件。該光學元件離該LED很近有利于減少損失，從而增加耦合入該光學 元件的光。 一些實施例中，可用光學元件(濾光器、透鏡、光纖)來代替該窗。 可將該光學元件密封入該封裝。使用光學元件來代替該透明蓋板有利于減少該 LED表面與光學元件之間的分離。將該透明蓋板靠近該裸芯放置可減少該封裝 的光吸收(例如，被該封裝的內邊緣吸收)。一些實施例中，形成非打線電接觸部允許將該透明蓋板放置為與該LED接觸。一些實施例中，可使用多種裸芯附接方法將多個裸芯緊密地在基底上隔開 而不會使該裸芯短路。


圖1為發(fā)光系統(tǒng)的示意圖；圖2為封裝發(fā)光裝置的剖視圖；圖3A為封裝發(fā)光裝置的俯視圖；圖3B為圖3A的封裝發(fā)光裝置的剖視圖；圖4A為封裝發(fā)光裝置的剖視圖；圖4B為圖4A的封裝發(fā)光裝置的俯視圖；圖5A為封裝發(fā)光裝置的剖視圖；圖5B為圖5A的封裝發(fā)光裝置的俯視圖；圖5C為封裝發(fā)光裝置的剖視圖；圖6A為封裝發(fā)光裝置的剖視圖；圖6B為圖6A的封裝發(fā)光裝置的俯視圖；圖7A為封裝發(fā)光裝置的剖視圖；圖7B為圖7A的封裝發(fā)光裝置的俯視圖；圖8A為封裝發(fā)光裝置的剖視圖；圖8B為圖8A的封裝發(fā)光裝置的俯視圖；圖9為封裝發(fā)光裝置陣列的俯視圖； 圖IO為封裝發(fā)光裝置陣列的俯視圖； 圖11為封裝發(fā)光裝置陣列的俯視圖； 圖12為封裝發(fā)光裝置陣列的俯視圖； 圖13為封裝發(fā)光裝置陣列的俯視圖14A-C為發(fā)光裝置及封裝的剖視圖；圖15為封裝發(fā)光裝置的剖視圖；圖16為封裝發(fā)光裝置的剖視圖；圖17為封裝發(fā)光裝置的剖視圖；圖18為封裝發(fā)光裝置的剖視圖；圖19為封裝發(fā)光裝置的剖視圖；圖20A為發(fā)光裝置陣列的俯視圖；圖20B為與圖20A的陣列相對應的電路圖； 圖21為發(fā)光裝置陣列的俯視圖； 圖21為發(fā)光裝置陣列的俯視圖；具體實施方式
圖1為其中合并有LED100陣列60的發(fā)光系統(tǒng)50的示意圖。陣列60配置 成在使用時，從LED100出射的光從系統(tǒng)50出射。發(fā)光系統(tǒng)的實例包括投影儀(例如背投(rearprojection)投影儀、正投(front projection)投影儀)、便攜電子設備(例如移動電話、個人數(shù)字助理、膝上型電 腦)、計算機監(jiān)視器、大面積標志牌(例如公路標志牌)、車輛內部照明(例 如儀表盤照明)、車輛外部照明(例如車輛前燈，包括可變色前燈)、通用照 明(例如辦公室天花板照明設備)、高亮度照明(例如街燈)、照相機閃光燈、 醫(yī)用裝置(例如內窺鏡)、電信(例如用于短程數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃芰瞎饫w)、安全 傳感(例如生物測量)、集成光電(例如片外及片內光互連及光計時)、軍事 領域通信(例如點對點通信)、生物傳感(例如有機或無機物質的光檢測)、 光動力療法(例如皮膚治療)、夜視鏡、太陽能交通照明、緊急照明、機場跑 道照明、航線照明、手術鏡、可穿用光源(例如救生衣)。背投投影儀的實例 有背投電視機。正投投影,儀的實例有用于在表面(例如屏幕或墻)上顯示的投 影儀。在一些實施例中，膝上型電腦可包括正投投影儀。盡管圖1以陣列的形式示出，但LED100可為不同的配置。例如，在一些 實施例中，系統(tǒng)50包括單個LED100。圖2示出了封裝裸芯形式的LED100的側視圖。LED100包括置于子基座 120上的多層堆疊122。多層堆疊122包括320nm厚摻雜硅(n摻雜)的GaN 層134，所述層134的頂表面110上具有缺口圖案150。多層堆疊122亦包括 結合層124、 100nm厚的銀層126、 40nm厚的摻雜鎂(p摻雜)的GaN層128、 由多個InGaN/GaN量子阱形成的120nm厚的光生成區(qū)130及AlGaN層132。 n 側接觸焊墊136置于層134上。封裝LED100亦包括封裝基底150以及由基底 150支撐的金屬化部152及138。金屬化部152通過諸如打線(wire bond)的連接 器156與n側接觸焊墊136電連接。金屬化部138與導電子幕座120 「ti接觸并
且形成至p摻雜層128的電流路徑。由基底150支撐框架142?？蚣?42支撐 透明蓋板140。透明蓋板140通常由這樣一種材料構成，即對從LED100出射 且射到透明蓋板140的光的至少約60% (例如至少約70%、至少約80%、至少 約90%、至少約95%)進行傳輸?shù)牟牧?。LED100以如下方式生成光。P側接觸部B8相對n側接觸部136處于正 電位，導致電流注入LEDIOO。隨著電流通過光生成區(qū)130，來自n摻雜層134 的電子與來自p摻雜層128的空穴在區(qū)域130中結合，使得區(qū)域130發(fā)光。光 生成區(qū)130含有大量的點偶極輻射源，其在區(qū)域130內發(fā)出(例如各向同性地) 光，其具有構成該光生成區(qū)130的材料的波長特性的光譜。對于InGaN/GaN量 子阱，區(qū)域130所生成光的波長的光譜的峰值波長為約445納米(nm)，并且 其半幅值處的全寬(FWHM)為約30nm。應注意，與n摻雜層134中的電荷載流子相比，p摻雜層126中的電荷載 流子的遷移率相對較低。結果，沿p摻雜層128的表面放置銀層(其為導電的) 126可提高從接觸部138注入p摻雜層128及光生成區(qū)130的電荷的均勻性。 這亦可降低裝置100的電阻及/或增大裝置100的注入效率。由于n摻雜層134 的電荷載流子的遷移率相對較高，電子可相對快速地從n側接觸焊墊136擴散 至整個層134，以致光生成區(qū)130內的電流密度在該整個區(qū)域130內基本是均 勻的。亦應注意，銀層126具有相對高的熱傳導性，使得層126用作LED100 的散熱器(heatsmk)(以將熱量垂直地從多層堆疊122傳遞至子基座120)。至少一些由區(qū)域130所生成光被導向銀層126。該光可由層126反射，且 經由表面110從LED100出射，或者該光可由層126反射，然后LED100中的 半導體材料吸收該光以產生可在區(qū)域130內復合的電子-空穴對，使得區(qū)域130 生成光。類似地，由區(qū)域130所生成光中的至少一些被導向焊墊136。焊墊136 的底面是由可反射至少一些由區(qū)域130所生成光的材料(例如Ti/Al/Ni/Au合金) 構成。因此，該導向至焊墊136的光可由焊墊136反射，且隨后經由表面IIO 從LED100出射(例如從銀層126反射)，或者該導向至焊墊136的光可由悍 墊136反射，然后LED100中的半導體材料吸收該光以產生可在區(qū)域130內復 合的電子-空穴對，使得區(qū)域130生成光(例如由或不由銀層126反射)。如圖2所示，LED100的表面110不是平的，而是由缺口圖案150形成。 一般地，可以選擇各種值作為缺口 150的深度，缺口 150的直徑和最相鄰缺口 150的間隔可以是變化的。轉移至該表面的圖案實例包括多種可增加該發(fā)光裝 置提取效率的圖案。例如，具有失諧的準晶或復雜周期結構的圖案、周期圖案 及非周期圖案。例如在通過引用合并在此的申請于2003年9月26日的第 10/724,004號申請揭露了這些圖案。如在此所述的，復雜周期圖案是指這樣一 種圖案，即該圖案在以周期方式進行重復的各單元體(unit cell)中具有一個以
上的特征。復雜周期性圖案的例子包括蜂巢圖案、蜂巢基底圖案、(2x2)基 底圖案、環(huán)形圖案及阿基米德(Archimidean)圖案。復雜周期圖案的一些缺口 可以具有一種直徑，而另一些缺口可以具有較小的直徑。如在此所述的，非周 期圖案是指這樣一種圖案，即該圖案在長度至少為區(qū)域130所產生的光的峰值 波長50倍的單元體中不具有平移對稱性。非周期圖案的例子包括不規(guī)則 (aperiodic)圖案、準晶圖案、羅賓遜(Robinson)圖案及安曼(Amman)圖 案。如在此所述的，失諧圖案是指這樣一種圖案，即該圖案中的最近鄰的中心 至中心(center-to-center)距離的值在(a-Aa)與(a+Aa)之間，其中"a"為該 圖案的晶格常數(shù)，"Aa"是具有長度量綱的失諧參數(shù)，并且在隨機方向上發(fā)生失 諧。為了加強從LED100的光提取，失諧參數(shù)Aa通常至少為理想晶格常數(shù)a 的約1% (例如至少約2%、至少約3%、至少約4%、至少約5%)，及/或至 多為理想晶格常數(shù)a的約25% (例如至多約20%、至多約15%、至多約10%)。 在一些實施例中，相鄰間隔基本上在(a-Aa)與(a+Aa)之間隨機變化，以致 圖案150基本是隨機失諧的。圖3A及3B示出了封裝裸芯形式的LED174的俯視圖及側視圖。該封裝包 括支撐LED174的基底172。該基底亦包括框架176及由框架176支撐的透明 蓋板178。透明蓋板178通常由這樣一種材料構成，即將從LED174出射且射 到透明蓋板178上的光至少傳輸約60% (例如至少約70%、至少約80%、至少 約90%、至少約95%)的材料?？蓸嫵赏该魃w板178的材料的實例包括玻璃、 硅石、石英、塑料及聚合物。 一般地，該封裝能夠傳輸光并且同時向LED174 提供機械及環(huán)境保護以及可以使LED174產生的熱量散發(fā)掉。一些實施例中，可以一種或多種防反射涂料來涂布透明蓋板178以增進光 傳輸。 一些實施例中，可包括或者用透明蓋板178支撐附加光學元件。此類光 學元件的實例包括透鏡、鏡子、反射鏡(reflector)、準直器(collimator)、 分束器(beamsplitter)、合束器(beam combiner)、分色鏡、濾光器(filter)、 偏振鏡、偏振分束器、棱鏡、全內反射棱鏡、光纖、光導及均束器(beam homogenizer)。一些實施例中，透明蓋板178放置得離LED174的上表面175很近。例如， 一些實施例中，LED174的上表面175與最接近該LED174的上表面175的透 明蓋板178的下表面173之間的間距190較小。例如，間距190可為約1一500 微米(例如，至多約500微米、至多約400微米、至多約300微米、至多約250 微米、至多約200微米、至多約150微米、至多約100微米、至多約50微米、 至多約25微米)。 一些實施例中，透明蓋板178放置為與LED174的上表面 175的至少一部分接觸。一些實施例中，LED174的截面積可以較大。例如，LED174的長度180或
寬度182可為至少約1毫米(例如，至少約2毫米、至少約3毫米、至少約5 毫米、至少約10毫米)。LED174的上表面175與透明蓋板178的下表面173 之間的間距190與長度180或寬度182成比例是理想的。例如LED174的長度 180或寬度182與間距190之比可為至少約5 (例如，至少約5、至少約7、至 少約10、至少約15、至少約20、至少約30、至少約50、至少約75、至少約 100、至少約200)。一些實施例中，不使用打線而形成LED174的上表面175的電接觸部使得 透明蓋板178可放置得離LED174的上表面175很近。圖4A及4B示出了封裝 裸芯200形式的LED216的側視圖及俯視圖。該封裝包括透明蓋板202、支架 208、導電墊210及基底218。使用焊料層214(焊料例如包括AuSn焊料、PbSn 焊料、NiSn焊料、InSn焊料、InAgSn焊料及PbSnAg焊料)或導電環(huán)氧樹脂 (例如填銀環(huán)氧樹脂)將LED216附接至基底218。 一些實施例中，封裝裸芯 200可包括散熱墊或其他散熱層212 (例如，銀層、銅層)。散熱層212的導 熱率較高，使得層212用作LED216的散熱器(例如，將熱量垂直地從LED216 轉移至基底216)。封裝200設計為允許電流從墊210流至LED216的表面203。墊210與諸 如金屬柱的導電支架208電連接。除了形成與墊210的電連接，導電支架亦提 供蓋板202的物理支撐?？梢允褂枚喾N方式來制造導電支架208。例如，導電 支架208可由金屬電鍍、焊球、夾子制造或由預制框架制造。透明蓋板202上 可預刻有金屬接觸部206。透明蓋板202上的接觸部206通過導電支架208與 墊210電連接。接觸部206可由多種材料構成。例如，接觸部206可由Cu、 Ag、 Au或者諸如ITO、 Au、 AuNi的包覆透明金屬(blanket transparent metal) 構成。透明蓋板202通過焊料204 (例如，AgSn焊料、Au-Sn焊料、Pb-Sn焊 料、Pd-In焊料或Au-Ge焊料)粘附至LED216從而形成LED216的表面203 上的接觸部207與透明蓋板202上的接觸部206之間的電流路徑。導電墊207 允許電流擴散至LED表面203。盡管圖4A及4B示出了兩塊墊210，其他布置 亦是可行的。例如，封裝200可包括單塊墊210或者兩塊以上的墊(例如，三 塊墊、四塊墊、五塊墊、六塊墊)。圖5A及5B示出了封裝裝置230形式的LED216的側視圖及俯視圖。該封 裝裝置230包括透明蓋板202、導電連接238、導電墊210及基底218。 LED216 可放置于該封裝之內，并且可如圖4A及4B所述地附接至基底218。封裝230設計為允許電流從墊210流至LED216的表面203。墊210利用 諸如金屬彈簧或金屬夾的導電連接件238與透明蓋板202電連接。可由半撓性 的材料構成該金屬彈簧或金屬夾以使該彈簧或夾可彎曲從而允許LED216有不 同的厚度。例如，導電連接件238可由導電材料制成，如金、鋁、銀、鉑、銅 及其它金屬或金屬的合金。透明蓋板202上可預刻有金屬接觸部206。透明蓋 板202上的接觸部206通過導電連接238與墊210電連接。接觸部206可由多 種材料構成。例如，接觸部206可由Cu、 Ag、 Au或者諸如ITO、 Au、 AuNi 的包覆透明金屬構成。透明蓋板202通過焊料204 (例如，AgSn焊料、Au-Sn 焊料、Pb-Sn焊料、Pd-In焊料或Au-Ge焊料)粘附至LED216從而形成LED216 的表面203上的接觸部207與透明蓋板202上的接觸部206之間的電流路徑。 導電墊207允許電流擴散至LED表面203。盡管圖5A及5B示出了兩塊墊210， 其他布置亦是可行的。例如，封裝230可包括單塊墊210或者兩塊以上的墊(例 如，三塊墊、四塊墊、五塊墊、六塊墊)。圖5C示出了封裝裝置231形式的LED216的側視圖。該封裝裝置231包 括透明蓋板202、導電連接件238、導電墊210及基底218。 LED216可放置于 該封裝之內，并且可如圖5A及5B所述地附接至基底218。封裝231設計為允 許電流從墊210流至LED216的表面203。如前所述，墊210利用導電連接件 238與透明蓋板202電連接。透明蓋板202上可預刻有金屬接觸部206。透明 蓋板202上的接觸部206與LED216的表面203上的接觸部207電連接。例如， 透明蓋板202上的接觸部206可與LED216的表面203上的接觸部207直接接 觸從而形成LED216的表面203上的接觸部207與透明蓋板202上的接觸部206 之間的電流路徑。 一些實施例中，接觸部206與207其中之一或其兩者具有粗 糙表面。 一般認為使接觸部206與207其中之一或其兩者的表面粗糙化可促進 接觸部206與207之間的電流流動。圖6A及6B示出了封裝裝置250形式的LED216的側視圖及俯視圖，其包 括接觸部258及具有凹陷區(qū)253的透明蓋板252。 LED216可如圖4A及4B所 述地附接至封裝基底218。封裝裝置250包括自支撐的透明蓋板252。透明蓋 板252包括與LED216上的光出射的表面大致平行的區(qū)域251以及與該大致平 行區(qū)域251大致垂直的支撐區(qū)254從而在透明蓋板252內形成凹陷區(qū)253。凹 陷區(qū)253的凹陷深度255可為與LED216、散熱層212及焊料層217加起來的 厚度257相同或比該厚度稍大。例如，凹陷深度255可比厚度257厚約5微米一 約400微米。封裝250設計為允許電流從墊210流至LED216的表面203。墊210與透 明蓋板252上的導電接觸部258電連接。導電接觸部258沿透明蓋板232的區(qū) 域254以及沿透明蓋板252的區(qū)域251的一部分延伸。使透明蓋板252對齊以 使導電接觸部258與該LED216表面上的金屬接觸墊207對齊?？墒褂脤щ娬?合劑204 (例如，焊料、填金屬環(huán)氧樹脂)以形成透明蓋板232上的導電接觸 部258與LED216上的接觸墊207之間的電連接。圖7A及7B示出了封裝裝置270形式的LED216的側視圖及俯視圖。封裝 裝置270包括如圖6A及6B所示的凹陷透明蓋板272。封裝裝置270亦包括具 有蝕刻區(qū)域280及282的基板278，所述區(qū)域提供LED216與透明蓋板272的 自對齊。蝕刻區(qū)域282比該LED216的尺寸稍大，并且LED216放置于蝕刻區(qū) 域282中。蝕刻區(qū)域280提供透明蓋板272的對齊。蝕刻區(qū)域280可包括置于 該蝕刻區(qū)域280底部的金屬接觸層286。蝕刻區(qū)域280使透明蓋板272與LED216 對齊。盡管實施例描述為該透明蓋板包括金屬層， 一些實施例中，該透明蓋板并 未金屬化。例如，如圖8A及8B所示，封裝LED300包括LED216、基底218、 絕緣層308、導電接觸部306及透明蓋板302。封裝300設計為允許電流從置 于基底218上的導電接觸部306的部分309流至LED216的表面203。絕緣層 308放置于頂表面203的一部分上，并且LED216的側壁及導電接觸部306放 置于絕緣層308上。例如，沉積絕緣層308之后，可在該絕緣層308的表面上 形成導電接觸部306以提供該LED216表面上的接觸部207與導電接觸部306 的部分309之間的電連接。導電接觸部306可支撐透明蓋板302并且提供 LED216的物理保護。盡管實施例描述為該封裝中包括單個LED, —些實施例中，可布置多個 LED以形成LED陣列。例如， 一些實施例中，可將多個單獨的LED緊密地封 裝在一個陣列內。緊密封裝多個LED以形成陣列具有多個優(yōu)點。例如，若一個 LED不工作(例如，由于缺陷或失效)，該LED的失效不會明顯地損害該陣 列的性能，因為這些裝置是緊密地封裝的。緊密封裝的LED通過減少這些LED 之間的間距可增大給定陣列面積的光輸出。一般地，可按需選擇LED的數(shù)量及該陣列中各LED的布置。圖9、 10、 11及12示出了示范性的多芯片陣列的發(fā)光裝置(LED)裸芯取 向(orientation)。圖9示出了包括單行排列兩個LED352及354的發(fā)光裝置陣 列350。圖10示出了包括以2x2矩陣(即以兩行兩列布置)布置的四個LED362、 364、 366及368的發(fā)光裝置陣列360。圖ll示出了以3x4矩陣(即以三行四 列布置)的十二個LED382、 383、 384、 385、 386、 387、 388、 389、 390、 391、 392及393。通常，可按需選擇該LED陣列中行與列的數(shù)量。例如，圖12示出 了以具有N行(例如第一行408、第二行410及第N行412)及M列(例如， 第一列402、第二列404及第M列406)的NxM矩陣布置的N乘M個(其中 N及M均為正整數(shù))LED的陣列400。 一些實施例中，可對LED的數(shù)量以及該 多芯片陣列中各LED的布置進行選擇以形成所需的縱橫比(由陣列400的長度 414與陣列400的寬度416之比確定)。該陣列400的縱橫比例如可為16x9、4x3、 1920x1080、 640x480、 800x600、 1024x700、 1024x768、 1024x720、 1280x720、 1280x768、 1280x960或者1280x1064。可通過適當?shù)卣{整LED裸芯的尺寸及/
或間距得到所需的縱橫比。如前所述，可將多個LED緊密地封裝在陣列中。如圖13所述，多個LED424、 426、428及430由基底422支撐。這些LED可放置于基底422上以使鄰近LED 間的間距減少或為最小。一些實施例中，可這樣放置LED424、 426、 428及430，即使得該LED陣 列中的相鄰裸芯最接近邊緣之間的距離相當小。例如，間距436或438可為至 多約250微米(例如，至多約200微米、至多約150微米、至多約100微米、 至多約75微米、至多約50微米)。一些附加實施例中，LED424、 426、 428及430可放置于基底422上以使 LED424、 426、 428及430之間的表面區(qū)域(表示為區(qū)域434)的面積減少或為 最小。 一般地，該LED陣列的總面積可由該LED的外周界(例如由虛線432 表示)所圍繞的區(qū)域面積來界定。該LED陣列的總表面面積可與該LED陣列 中各LED的面積之和(例如，LED424、 426、 428及430的面積之和)大致相 等。緊密封裝LED陣列中，可這樣確定該發(fā)光裝置陣列中的LED的位置，即 使得該陣列中所有的發(fā)光裝置的總面積之和(例如，LED424、 426、 428及430 的面積之和)與總面積432之比可為至少約0.8 (例如，至少約0.85、至少約 0.9、至少約0.95)。 一些實施例中，該陣列中所有的發(fā)光裝置的總面積之和與 總面積432之比可為至少約0.5 (例如，至少約0.6、至少約0.7)。可使用多種技術來達成LED陣列中LED的緊密間距。 一些實施例中，通 過導電基底或子基座形成與該LED的n摻雜或p摻雜層的電接觸。例如通過導 電漿料(例如填金屬漿料)、焯料或導電膠帶將該導電基底或子基座附接至由 該封裝支撐的導電接觸墊上。 一些實施例中，間距438或436可能受到將用來 使該LED附接至該基底或子基座的可導致該裸芯之間的電短路的材料涂敷在 其周圍區(qū)域的限制?？墒褂枚喾N方法使該裸芯附接材料的涂敷最小化。圖14A至14C示出了使用一層裸芯附接材料441將LED裸芯440附接至 封裝基底442的示范性步驟。將裸芯附接材料沉積在封裝基底442上與裸芯440 所需的布置相對應的位置。裸芯附接材料441的覆蓋面積小于裸芯440的面積 以使該LED的部分439在最初不與該裸芯附接材料接觸(如圖14A及14B所 示)。如圖14A及14B所示，當向該LED及/或該封裝基底施加(如箭頭443 所示)壓力及/或熱量時，該裸芯附接材料441橫向擴散，如箭頭444所示。由 于在施加壓力或熱量之前裸芯附接材料441并不延伸至該裸芯的邊緣，該裸芯 附接材料可橫向擴散并且容納在置于基底442之下的裸芯440區(qū)域。圖15-17示出了的示范性實施例，其中通過在該裸芯的底面(例如，裸芯 445的底面447或裸芯446的底面448)上形成圖案而控制該裸芯附接材料441 的擴散。底面447或448上形成槽481及483的圖案，所述槽收集由于該材料 因熱量及/或壓力的施加而擴散所產生的多余附接材料441。圖17示出了在裸芯447的底面451形成脊狀部449圖案的示范實施例。脊狀部449形成隔離部 以阻擋裸芯附接材料441的擴散。盡管圖14-17所示的實施例示出了使用裸芯附接材料將單個裸芯附接至基 底，亦可使用該裸芯附接材料將多個裸芯附接至該基底。 一些實施例中，使用 如圖14-17的設置方式附接該裸芯允許多個裸芯緊密地在基底上隔開而不會使 該裸芯短路。圖18示出了在LED453與LED455之間放置絕緣區(qū)455的示范性實施例。 絕緣區(qū)455由基底442支撐并且控制裸芯附接材料441的擴散。例如，當該裸 芯附接材料橫向擴散時，絕緣區(qū)455形成限制擴散的隔離部。絕緣區(qū)455亦有 助于LED453及457的裝配及對齊。圖19示出了由封裝基底442支撐的層473，其可控制裸芯附接材料441的 橫向擴散。層473可由并不會因施加了將LED465及467結合至基底442 —般 需要的熱量及壓力而流動的剛性或半剛性材料構成。層473的覆蓋面積小于 LED465及467的面積以使該LED的部分463延伸越過該圖案區(qū)域473。當向 該LED及/或該封裝基底施加壓力或熱量時，裸芯附接材料441橫向擴散。由 于層473的面積小于該LED465與467的面積，該多余的裸芯附接材料441擴 散至該層473的邊緣(由區(qū)域461表示)。 一些實施例中，層473的面積可選 擇為比該LED的面積小得多以使將該裸芯附接材料441的橫向擴散限制在該裸 芯之下的基底442區(qū)域。圖20A及20B示出了包括以2x2矩陣排列的四個LED452、 454、 456及 458陣列的封裝450。該封裝包括封裝基底460 (例如，由A1N， Cu構成的板)、 n接觸導線462與464以及p接觸導線468、 470、 472與474。這些接觸導線 包括用于外部配線的焊料墊476、 478、 480、 482、 484、 486、 490、 492及494。 各p接觸部獨立放置而這些n接觸部分兩組連接(例如，將LED452與456的 n接觸部連接以及將LED454與458的n接觸部連接)。結果，垂直的裸芯平 行連接(如圖20B所示意)。LED可為或可不為封裝的?？蛇x窗(未示)可覆蓋基底460上的所有、一 些或一個裸芯。 一些實施例中，窗或者封裝可包括附加的光學器件，例如、圖 案(patterning)、濾光器、熒光材料(phosphor)、透鏡、缺口 (opening)及 類似物。盡管圖20A示出了 LED452、 454、 456及458陣列的示意圖，其中該 垂直的裸芯平行地連接，但一些實施例中，LED452、 454、 456及458并不平 行，而是各自單獨放置。圖21示出了包括六個LED482、 486、 488、 490及492陣列的封裝480， 這些LED由封裝基底481支撐并且以2x3矩陣排列。如前所述，該LED裸芯
陣列可這樣放置，即使得該合并的發(fā)射面積形成所需的縱橫比。LED482、 486、 488、 490及492是串聯(lián)的。n接觸墊494、 496、 498、 500、 502及504與遍布 該LED482、 486、 488、 490及492表面的接觸線或接觸指電連接以促進更好的 電流擴散。為了保持該串聯(lián)電路，將n接觸墊494、 496、 498、 500、 502及 504 (例如，通過打線、刻圖互連、金屬化窗)與接觸到該裝置底面上p摻雜 區(qū)域的p接觸墊506、 508、 510、 512、 514及516連接。 一些實施例中，封裝 480亦包括由框架522支撐的透明蓋板520 (例如，如前所述)。圖22示出了示范性裸芯布局540，其包括由封裝基底554支撐并且以1x6 矩陣排列的六個LED542、 544、 546、 548、 550及552組成的陣列。LED542、 544、 546、 548、 550及552是串聯(lián)的。為了保持該串聯(lián)電路，將n接觸墊556、 558、 560、 562、 564及566 (例如，通過打線、刻圖互連、金屬化窗)分別與 接觸到LED542、 544、 546、 548、 550及552底面上p摻雜區(qū)域的p接觸墊568、 570、 572、 574、 576及578連接。一些實施例中，可對該透明蓋板進行刻圖及/或該透明蓋板可包括光學器 件，例如，PL、濾色器、偏振鏡、熒光層及ARC。 一些實施例中，窗由導熱的 透明材料(例如，金剛石、藍寶石)構成。一些實施例中，該封裝可包括傳熱界面。傳熱界面可形成相互配合的圖案 (凸臺、凹槽)以增加熱接觸以及減少粘合過程中的空隙。一些實施例中，可將該封裝安裝至芯板，并且該封裝可以包括或不包括排 熱裝置(例如附加的散熱器、熱電冷卻器、流體對流管及類似物)。
權利要求
1、一種系統(tǒng)，包括基底；及由所述基底支撐的發(fā)光裝置陣列，所述陣列具有界定出一區(qū)域的外周界，所述發(fā)光裝置陣列的位置是這樣確定的，即，使得所述發(fā)光裝置陣列中的所有發(fā)光裝置的總面積之和與所述該外周界所界定區(qū)域面積之比為至少約0.75。
2、 如權利要求1所述的系統(tǒng)，進一步包括包含所述基底及所述發(fā)光裝置 陣列在內的封裝。
3、 如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光裝置陣列包括四個發(fā)光裝置。
4、 如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光裝置陣列由四個發(fā)光裝置組 成。
5、 如權利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述四個發(fā)光裝置是以兩行兩列的矩 形矩陣形式放置。
6、 如權利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述四個發(fā)光裝置是以一行四列的矩 形矩陣形式放置。
7、 如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光裝置陣列包括六個發(fā)光裝置。
8、 如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光裝置陣列由六個發(fā)光裝置組 成。
9、 如權利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述六個發(fā)光裝置是以兩行三列的矩 形矩陣形式放置。
10、 如權利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述六個發(fā)光裝置是以一行六列的矩 形矩陣形式放置。
11、 如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光裝置陣列由2*N個發(fā)光裝 置構成，其中N為正整數(shù)并且所述2fN個發(fā)光裝置以N行兩列的矩 形矩陣形式放置。
12、 如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光裝置陣列包括兩個發(fā)光裝置。
13、 如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光裝置陣列由兩個發(fā)光裝置組 成。
14、 如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光裝置陣列包括紅色發(fā)光裝 置、綠色發(fā)光裝置及藍色發(fā)光裝置。
15、 如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光裝置陣列的縱橫比為約16:9。
16、 如權利要求l所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光裝置陣列的縱橫比為約4x3。
17、 如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光裝置陣列中的各所述發(fā)光裝 置的縱橫比為約4x3。
18、 如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光裝置陣列中的各所述發(fā)光裝 置的縱橫比為約16x9。
19、 如權利要求1所述的系統(tǒng)，進一步包括包含所述基底及所述發(fā)光裝置 陣列在內的封裝，所述封裝具有這樣形成的層，即，使得從所述發(fā)光 裝置出射且射到所述層上的光至少有約75%通過所述層。
20、 如權利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述層放置為使得邊緣的長度與所 述發(fā)光裝置表面和所述層表面之間距離之比為至少約10。
21、 如權利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述層放置為使得所述發(fā)光裝置陣 列表面與所述層離所述發(fā)光裝置陣列表面最近的表面的距離為約5 微米一約400微米。
22、 如權利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述層進一步包括至少一個光學元 件。
23、 如權利要求22所述的系統(tǒng)，其中所述光學元件為選自由光子晶格、 濾色器、偏振選擇層、波長轉換層及防反射涂層組成的組群中的一個 光學元件。
24、 如權利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述封裝還包括散熱層。
25、 如權利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述封裝安裝在散熱裝置上。
26、 如權利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述封裝包括封裝基底。
27、 如權利要求26所述的系統(tǒng)，其中所述封裝基底含有Al、 N、 Cu、 C、 Au或其組合物。
28、 如權利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述封裝安裝在熱電冷卻器上。
29、 如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光裝置陣列中至少一個所述發(fā) 光裝置包括發(fā)光二極管。
30、 如權利要求29所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光二極管為光子晶格發(fā)光二 極管。
31、 如權利要求l所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光裝置為表面發(fā)射激光器。
32、 如權利要求l所述的系統(tǒng)，進一步包括這樣配置的冷卻系統(tǒng)，即，使 用時所述冷卻系統(tǒng)調節(jié)所述發(fā)光二極管的溫度。
33、 如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光裝置陣列中至少一個所述發(fā) 光裝置包括由光生成區(qū)支撐的第一層，所述第-'層的表面形成為使得 由所述光生成區(qū)的所生成的光可經由所述第一層的表面從所述發(fā)光 裝置出射，所述第一層的表面具有根據(jù)圖案而在空間中產生變化的介 電函數(shù)。
34、 如權利要求33所述的系統(tǒng)，其中所述圖案具有理想晶格常數(shù)以及其 值大于零的失諧參數(shù)。
35、 如權利要求33所述的系統(tǒng)，其中所述圖案包括非周期圖案。
36、 如權利要求33所述的系統(tǒng)，其中所述圖案包括準晶圖案。
37、 如權利要求33所述的系統(tǒng)，其中所述圖案包括復雜周期圖案。
38、 如權利要求33所述的系統(tǒng)，其中所述圖案包括周期圖案。
39、 如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光裝置陣列包括多個串聯(lián)電連 接的發(fā)光裝置。 '
40、 如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光裝置陣列包括多個并聯(lián)電連 接的發(fā)光裝置。
41、 如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光裝置陣列中所有的所述發(fā)光 裝置的總面積之和與所述由外周界所界定的區(qū)域面積之比為至少約 0.8。
42、 如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光裝置陣列中所有的所述發(fā)光 裝置的總面積之和與所述由外周界所界定的區(qū)域面積之比為至少約 0.85。
43、 如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光裝置陣列中所有的所述發(fā)光 裝置的總面積之和與所述由外周界所界定的區(qū)域面積之比為至少約 0.9。
44、 一種系統(tǒng)，包括發(fā)光裝置陣列，其包括一對發(fā)光裝置，所述發(fā)光裝置具有一對 最接近邊緣，所述發(fā)光裝置陣列中至少一些發(fā)光裝置具有至少約1毫米長的邊緣；及基底，其支撐所述發(fā)光裝置陣列以使該對相鄰的所述發(fā)光裝置的最接近邊緣之間的距離為至多約200微米。
45、 如權利要求44所述的系統(tǒng)，進一步包括包含所述基底及所述發(fā)光裝 置陣列在內的封裝。
46、 如權利要求44所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光裝置陣列包括四個發(fā)光裝置。
47、 如權利要求46所述的系統(tǒng)，其中所述四個發(fā)光裝置是以兩行兩列的 矩形矩陣形式放置
48、 如權利要求46所述的系統(tǒng)，其中所述四個發(fā)光裝置是以一行四列的 矩形矩陣形式放置。
49、 如權利要求44所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光裝置陣列包括六個發(fā)光裝置。
50、 如權利要求49所述的系統(tǒng)，其中所述六個發(fā)光裝置是以兩行三列的 矩形矩陣形式放置。
51、 如權利要求49所述的系統(tǒng)，其中所述六個發(fā)光裝置是以一行六列的 矩形矩陣形式放置。
52、 如權利要求44所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光裝置陣列由2*:^個發(fā)光裝 置構成，其中N為正整數(shù)并且所述2tN個發(fā)光裝置以N行兩列的矩 形矩陣形式放置。
53、 如權利要求44所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光裝置陣列包括兩個發(fā)光裝置。
54、 如權利要求44所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光裝置陣列由兩個發(fā)光裝置 組成。
55、 如權利要求44所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光裝置陣列包括紅色發(fā)光裝 置、綠色發(fā)光裝置及藍色發(fā)光裝置。
56、 如權利要求44所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光裝置陣列的縱橫比為約 16:9。
57、 如權利要求44所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光裝置陣列的縱橫比為約 4x3。
58、 如權利要求44所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光裝置陣列中的各所述發(fā)光 裝置的縱橫比為約4x3。
59、 如權利要求44所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光裝置陣列中的各所述發(fā)光 裝置的縱橫比為約16x9。
60、 如權利要求44所述的系統(tǒng)，進一步包括包含所述發(fā)光裝置陣列在內 的封裝，所述封裝具有這樣形成的層，即，使得從所述發(fā)光裝置出射 且射到所述層上的光至少有約75%通過所述層。
61、 如權利要求60所述的系統(tǒng)，其中所述層放置為使得邊緣的長度與所 述發(fā)光裝置表面和所述層表面之間距離之比為至少約10。
62、 如權利要求60所述的系統(tǒng)，其中所述層為使得所述發(fā)光裝置陣列表 面與所述層離所述發(fā)光裝置陣列表面最近的表面的距離為約5微 米一約400微米。
63、 如權利要求60所述的系統(tǒng)，其中所述層進一步包括至少一光學元件。
64、 如權利要求63所述的系統(tǒng)，其中所述光學元件為選自由光子晶格、 濾色器、偏振選擇層、熒光層及防反射涂層組成的組群的-個光學元件。
65、 如權利要求45所述的系統(tǒng)，其中所述封裝包括散熱層。
66、 如權利要求45所述的系統(tǒng)，其中所述封裝安裝在散熱裝置上。
67、 如權利要求44所述的系統(tǒng)，其中所述封裝包括封裝基底。
68、 如權利要求67所述的系統(tǒng)，其中所述封裝基底含有Al、 N、 Cu、 C、 Au或其組合物。
69、 如權利要求44所述的系統(tǒng)，其中所述封裝安裝在熱電冷卻器上。
70、 如權利要求44所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光裝置陣列中至少一個所述 發(fā)光裝置包括發(fā)光二極管。
71、 如權利要求70所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光二極管為光子晶格發(fā)光二 極管。
72、 如權利要求44所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光裝置為表面發(fā)射激光器。
73、 如權利要求44所述的系統(tǒng)，進一步包括這樣配置的冷卻系統(tǒng)，艮口， 使用時所述冷卻系統(tǒng)調節(jié)所述發(fā)光二極管的溫度。
74、 如權利要求44所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光裝置陣列中至少一個所述 發(fā)光裝置包括由光生成區(qū)支撐的第一層，所述第一層的表面形成為使 得由所述光生成區(qū)的所生成的光可經由所述第一層的表面從所述發(fā) 光裝置出射，所述第一層的表面具有根據(jù)圖案而在空間中產生變化的 介電函數(shù)。
75、 如權利要求74所述的系統(tǒng)，其中所述圖案具有理想晶格常數(shù)以及其 值大于零的失諧參數(shù)。
76、 如權利要求74所述的系統(tǒng)，其中所述圖案包括非周期圖案。
77、 如權利要求74所述的系統(tǒng)，其中所述圖案包括準晶圖案。
78、 如權利要求74所述的系統(tǒng)，其中所述圖案包括復雜周期圖案。
79、 如權利要求74所述的系統(tǒng)，其中所述圖案包括周期圖案。
80、 如權利要求44所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光裝置陣列包括多個串聯(lián)電 連接的發(fā)光裝置。
81、 如權利要求44所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光裝置陣列包括多個并聯(lián)電 聯(lián)接的發(fā)光裝置。
82、 一種系統(tǒng)，包括發(fā)光裝置陣列，包括具有第一邊緣及第二邊緣的第一矩形發(fā)光裝置，所述第一發(fā)光裝置的第一邊緣大致垂直于所述第一發(fā)光裝置的第二邊緣；具有第一邊緣及第二邊緣的第二矩形發(fā)光裝置，所述第二發(fā) 光裝置的第一邊緣大致垂直于所述第二發(fā)光裝置的第二邊緣，所述第二發(fā)光裝置放置為使得所述第二發(fā)光裝置的第二邊緣大致 平行于所述第一發(fā)光裝置的第二邊緣、并且所述第二發(fā)光裝置的 第二邊緣與所述第一發(fā)光裝置的第二邊緣之間的距離為至多約 200微米；具有第一邊緣及第二邊緣的第三矩形發(fā)光裝置，所述第三發(fā) 光裝置的第一邊緣大致垂直于所述第三發(fā)光裝置的第二邊緣，所 述第三發(fā)光裝置放置為使得所述第三發(fā)光裝置的第一邊緣大致 平行于所述第一發(fā)光裝置的第一邊緣、并且所述第三發(fā)光裝置的 第一邊緣與所述第一發(fā)光裝置的第一邊緣之間的距離為至多約 200微米；具有第一邊緣及第二邊緣的第四矩形發(fā)光裝置，所述第四發(fā) 光裝置的第一邊緣大致垂直于所述第四發(fā)光裝置的第二邊緣，所 述第四發(fā)光裝置放置為使得所述第四發(fā)光裝置的第一邊緣大致平行于所述第二發(fā)光裝置的第一邊緣并且所述第四發(fā)光裝置的第一邊緣與所述第二發(fā)光裝置的第一邊緣之間的距離為至多約200微米，并且所述第四發(fā)光裝置的第二邊緣大致平行于所述第三發(fā) 光裝置的第二邊緣并且所述第四發(fā)光裝置的第二邊緣與所 述第三發(fā)光裝置的第二邊緣之間的距離為至多約200微米； 及包含所述發(fā)光裝置陣列在內的封裝，所述封裝具有這樣形成 的層，即使得從所述發(fā)光裝置出射且射到所述層上的光至少有約75%通過所述層。
83、 如權利要求82所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光裝置陣列的縱橫比為約 16:9。
84、 如權利要求82所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光裝置陣列的縱橫比為約 4x3。
85、 如權利要求82所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光裝置陣列中的各所述發(fā)光 裝置的縱橫比為約16:9。
86、 如權利要求82所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光裝置陣列中的各所述發(fā)光 裝置的縱橫比為約4x3。
87、 如權利要求82所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光裝置陣列中的第一、第二、 第三及第四發(fā)光裝置中的至少一個包括由光生成區(qū)支撐的第一層，所 述第--層的表面形成為使得由所述光生成區(qū)的所生成的光可經由所 述第一層的表面從所述發(fā)光裝置出射，所述第一層的表面具有根據(jù)圖 案而在空間中產生變化的介電函數(shù)。
88、 如權利要求87所述的系統(tǒng)，其中所述圖案具有理想晶格常數(shù)以及其 值大于零的失諧參數(shù)。
89、 如權利要求87所述的系統(tǒng)，其中所述圖案包括非周期圖案。
90、 如權利要求87所述的系統(tǒng)，其中所述圖案包括準晶圖案。
91、 如權利要求87所述的系統(tǒng)，其中所述圖案包括復雜周期圖案。
92、 如權利要求87所述的系統(tǒng)，其中所述圖案包括周期圖案。
93、 如權利要求82所述的系統(tǒng)，所述發(fā)光裝置陣列進一步包括具有第一邊緣及第二邊緣的第五矩形發(fā)光裝置，所述第五發(fā)光 裝置的第一邊緣大致垂直于所述第五發(fā)光裝置的第二邊緣，所述第五 發(fā)光裝置放置為使得所述第五發(fā)光裝置的第一邊緣大致平行于所述 第二發(fā)光裝置的第三邊緣并且所述第五發(fā)光裝置的第一邊緣與所述 第二發(fā)光裝置的第三邊緣之間的距離為至多約200微米；具有第一邊緣及第二邊緣的第六矩形發(fā)光裝置，所述第六發(fā)光 裝置的第一邊緣大致垂直于所述第六發(fā)光裝置的第二邊緣，所述第四 發(fā)光裝置放置為使得所述第六發(fā)光裝置的第一邊緣大致平行于所述第五發(fā)光裝 置的第二邊緣并且所述第六發(fā)光裝置的第一邊緣與所述第五發(fā) 光裝置的第二邊緣之間的距離為至多約200微米，并且所述第六發(fā)光裝置的第二邊緣大致平行于所述第四發(fā)光裝 置的第三邊緣并且所述第六發(fā)光裝置的第二邊緣與所述第四發(fā) 光裝置的第三邊緣之間的距離為至多約200微米。
94、 如權利要求82所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光裝置陣列包括多個串聯(lián)電 連接的發(fā)光裝置。
95、 如權利要求82所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光裝置陣列包括多個并聯(lián)電 連接的發(fā)光裝置。
全文摘要
揭露了一種發(fā)光裝置，以及相關元件、工藝、系統(tǒng)及方法。
文檔編號H01L27/15GK101164170SQ200680009116
公開日2008年4月16日 申請日期2006年1月12日 優(yōu)先權日2005年1月21日
發(fā)明者喬·A·維尼夏, 亞歷克斯易·A·爾恰克, 伊萊弗特利爾斯·利多里奇斯, 保羅·潘納席翁, 克里斯琴·霍普菲納, 羅伯特·F·小卡利塞克, 邁克爾·利姆 申請人:發(fā)光裝置公司