[发明专利]具有温度补偿的发光单元

说明书

技术领域

本发明涉及使用发光二极管(LED)的发光器件，特别是涉及这种器件的控制，以补偿器件输出的温度相关特性。

背景技术

使用固态器件如LED的发光，正呈现强劲的发展动力。LED发光比用常规光源有几个优点，包括较好的光输出/尺寸比以及提高的能效。LED的光输出强度可用以下两种技术之一控制：

(a)调节流经LED的电流的幅度，或者，

(b)调节流经LED的电流的频率和占空比。

也可以采用这两种技术的组合。

在工作期间，LED温度增加，这会影响LED的光输出量以及输出光的主波长。

已经认识到，期望对光输出的温度测量或者光学分析提供反馈值，以便对LED驱动器的工作条件加以控制。这种反馈可以补偿温度相关效应以及LED的老化。

关于温度补偿，LED的温度可以用靠近LED的外部温度传感器来测量。这一方法的一个主要的缺点是：所测得的温度不是LED结的真实温度(那里的温度通常较高)。

替代的途径是测量光输出通量和色温，利用这些测量来提供补偿驱动方案。这可以补偿温度效应和老化两方面。为了在温度和使用寿命的全范围内提供良好的性能，通量和颜色传感器需要紧密耦合至LED单元。理想的是，这个传感器的位置应尽可能地紧靠LED。

因此，需要这样的器件，其中，光传感器被集成在LED封装结构的内部，以便提供高质量的反馈信息，从而能进行适当的补偿。

发明内容

根据本发明，提供有一种发光单元，包括：

由半导体形成的封装衬底；

在衬底中形成的沟道；

处于沟道中的分立的发光二极管装置；以及

光传感器，

其中，沟道的表面区域包括掺杂的半导体层，该半导体层限定光传感器。

该装置为LED单元提供光传感器(它可以用来确定颜色和/或输出通量，光传感器掩埋在用于封装的半导体(例如硅)衬底中。这提供了低成本集成工艺以及光传感器和LED输出之间良好的匹配。

沟道的表面区域优选地包括以第一极性掺杂的第一掩埋层，以及较靠近表面并以相反的第二极性掺杂的第二层。因此，在沟道表面区域可以限定p-n或p-i-n结，这样可以形成传感器结构的一部分。例如，光传感器可包含PIN二极管。

在这种情形下，沟道的表面区域可包括第一n掺杂的掩埋层，较靠近表面的本征层，以及较靠近表面的第二p掺杂层。沟道的表面区域可进一步包括处于沟道表面的顶部氧化物层。

优选地，沟道包括基底和一个或多个侧壁。沟道的基底和一个或多个侧壁可以各自限定光传感器结构的一部分，从而使光传感器结构部分地围绕或封闭LED。这样，未引导至期望的输出的那些光可以用作光传感器功能的一部分。

在分立的发光二极管装置和沟道的表面之间可提供金属接触。

本发明还提供一种制造发光单元的方法，包括：

在半导体封装衬底中确定一个沟道；

处理沟道的表面区域，以确定形成光传感器的掺杂半导体层；以及

在沟道中安装分立的发光二极管装置。

这就提供了一种将光传感器集成到分立的LED器件封装内的低成本方法。

附图说明

下面将参照附图描述本发明的实例，图中：

图1表示在本发明的器件中用于封装分立的LED的衬底；以及

图2表示本发明的发光系统。

具体实施方式

本发明提供一种发光单元，其中，LED安装在衬底中形成的沟道中，沟道的表面区域限定一个用于LED的反馈控制的光传感器。

图1表示用于封装分立的LED的衬底10。衬底由Si晶片形成。

如图1中所示，采用浅沟槽隔离(ST1)模块在Si衬底中形成浅沟槽沟道，以便容纳LED。沟道的尺寸容易修改为所希望的大小。沟道可以是横过衬底的直沟(只有相对的侧壁)，或者也可以是封闭的形状，例如平面视图中的四边形或圆形(有围绕的一个或多个侧壁)。

对沟道12的表面区域进行处理，以限定形成可以用作颜色传感器的PIN二极管的多层。PIN用作颜色传感器是众所周知的。入射光产生载流子进入半导体结的耗尽层。这些光生载流子便被吸收进入硅。

如图2中所示，PIN二极管包括第一n掺杂的掩埋层20、较靠近表面的本征层22、以及较靠近表面的第二p掺杂层24。沟道的表面区域可进一步包括处于沟道表面的顶部氧化物层26。

沟道具有基底28和一个或多个侧壁30。沟道的基底和一个或多个侧壁各自限定光传感器结构的一部分，从而使光传感器结构部分地围绕或容纳LED。