[发明专利]具有单片集成的光电检测器用于原位实时强度监视的发光二极管（LED）

说明书

一种设备包括与相同的半导体平台上的光电检测器集成的发光二极管（LED），使得由光电检测器所生成的光电流可以用于监视LED的光学输出，所述LED位于与光电检测器相邻处。所述设备提供监视LED发射的紧凑、稳健、可靠和低成本的方式。

对相关申请的交叉引用

本申请是2016年5月17日提交的国际申请号PCT/CN2016/082320的在35 U.S.C. §371下的美国国家阶段申请，所述国际申请通过引用以其全部被并入本文中。所述国际申请在PCT条款21（2）下、于2017年11月23日用英语被公布为WO 2017/197576 A1。

技术领域

本文中公开的主题涉及发光二极管（LED）设备。

背景技术

固态发光设备的性能在近年来已经极大改善，这归功于具有高光视效能和长寿命时间的发光二极管（LED）的开发。然而，LED输出的强度的逐渐下降如对于较早先代发光设备那样不可避免，尽管以慢得多的速率。

特别地，LED的降级机制是高度温度相关的，因为升高的结温将引起光输出中的下降并且因而引起芯片降级中的加速。此外，光源内的单独的LED可展现不同的降级速率，甚至在它们经受相同的环境因素的时候。光输出中的这样的长期漂移在典型地包括多个LED的发光应用（诸如例如住宅灯和户外显示器）中造成最显著的挑战之一。在一些情况中，基于LED的发光设备不产生足够的亮度或发射均匀性，从而导致比制造商确定的期望短得多的寿命。由于LED发射所引起的固有地大的发散角，基于LED的发光设备的总体发射模式是来自多个LED的重叠发射锥的组合，如图1中所图示的。作为结果，来自单独LED的离散强度变化将引起总体发射模式中的不均匀性。

除了以上提及的一般发光设备之外，其它基于LED的应用（诸如光纤光源以及室内农业和温室照明）可能需要光源针对由包括静电故障、电极劣化以及其它热学和湿度有关问题的因素所引起的短期环境变化是高度稳定的（即，没有单独LED中的强度漂移）。监视多个LED输出中的强度变化的一个方法是提供分离的光电检测器，其以特定的角度指向LED（图1）。

尽管已经使得多个半导体光电检测器（诸如肖特基势垒光电二极管、p-n、p-i-n、金属-半导体-金属（MSM）、金属绝缘体半导体（MIS）、以及高电子迁移率晶体管（HFET）传感器）可用于该目的，但是光电检测器连同芯片载体封装在光源上方的芯片外集成需要使用若干庞大的机械组件来维持光电检测器的检测角，从而导致降低的光输出和非均匀的发射。将冗长的光电检测器配置集成到具有窄发散角的LED光源上可能是特别有挑战性的。

另外，现有的解决方案仅仅在单个定位和/或角度上是有效的，并且因而不能检测来自多个单独LED的强度改变。此外，整个芯片外系统可能对其它非预期的环境因素（诸如冲击或振动）是敏感的，从而潜在地降低总体设备的可靠性。

发明内容

在示例性实施例中，本发明提供了一种发光二极管设备。所述发光设备包括：发光二极管，其被配置成发射光；以及光电检测器，其被配置成接收由发光二极管所发射的光并且生成对应于发光二极管的发射强度的电流。所述发光二极管和光电检测器被布置在对应于单个半导体平台的发光二极管设备的相同层中。

在另一示例性实施例中，本发明提供了一种设备，其包括多个发光二极管设备。每个发光二极管设备包括：发光二极管，其被配置成发射光；以及光电检测器，其被配置成接收由发光二极管所发射的光并且生成对应于发光二极管的发射强度的电流。所述发光二极管和光电检测器被布置在对应于单个半导体平台的发光二极管设备的相同层中。

在又一示例性实施例中，本发明提供了一种制造发光二极管设备的方法，所述方法包括：将n型半导体层沉积在衬底的顶部表面上；将有源层沉积在n型半导体层上，所述有源层包括多个量子阱；将p型半导体层沉积在有源层上；蚀刻n型半导体、有源以及p型半导体层以在发光二极管和光电检测器之间形成沟槽，其中所述发光二极管与光电检测器通过沟槽而与彼此电绝缘。

附图说明