具有均匀磷光体光照的LED模块制造技术

通过形成在LED管芯之上的光学结构修改一般朗伯LED管芯发射，所述光学结构减少沿着法向轴的光发射并且增强以关于法向轴的一定角度的光发射，从而产生某个光发射轮廓。提供叠覆光学结构的磷光体层，诸如在反射光混合腔室中。光发射轮廓导致跨磷光体表面撞击的来自LED管芯的更均匀的通量。一些LED光穿过磷光体并且一些光被转换成不同波长的光。光发射轮廓导致跨磷光体的更均匀的颜色和温度。光发射轮廓可以通过透镜、LED管芯之上的图案化层、LED管芯之上的半反射层、光学片或者其它技术来创建。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】通过形成在LED管芯之上的光学结构修改一般朗伯LED管芯发射，所述光学结构减少沿着法向轴的光发射并且增强以关于法向轴的一定角度的光发射，从而产生某个光发射轮廓。提供叠覆光学结构的磷光体层，诸如在反射光混合腔室中。光发射轮廓导致跨磷光体表面撞击的来自LED管芯的更均匀的通量。一些LED光穿过磷光体并且一些光被转换成不同波长的光。光发射轮廓导致跨磷光体的更均匀的颜色和温度。光发射轮廓可以通过透镜、LED管芯之上的图案化层、LED管芯之上的半反射层、光学片或者其它技术来创建。【专利说明】具有均匀磷光体光照的LED模块
本专利技术涉及使用发光二极管(LED)和磷光体的照明器件，并且特别地涉及用于改进跨叠覆LED的磷光体层(或其它转换材料)的颜色和通量的均匀性的技术。
技术介绍
图1图示了常规LED管芯12，其具有叠覆LED管芯12并与其分离，但是接近LED管芯12的磷光体层H13LED管芯12包括η型层15、发射光的有源层16以及P型层17。光通过LED管芯12的顶表面和侧表面出射C3LED管芯12可以发射蓝光，并且磷光体14可以是发射黄-绿光的YAG磷光体。通过磷光体14泄漏的蓝光与磷光体发射的组合创建白光。磷光体14可以由紧密接近LED管芯12的透明支撑表面支撑。图2图示了裸露LED管芯12的一般朗伯光发射图案18。当光撞击在LED管芯12上方的平坦磷光体层14上时，撞击在磷光体14上的通量沿法向轴在LED管芯12的中心的正上方最大。通量随着距LED管芯12之上的中心点的距离而降低。换言之，当光线的角度从法向偏离时，撞击在磷光体14上的通量变得更少。作为结果，相对于更远离LED管芯12的中心的光而言，从磷光体14的表面出射的光将在LED管芯12的正上方更蓝。此外，出于相同原因，磷光体14的温度将由于较高的通量而在LED管芯12的正上方较高。一些磷光体和量子点对温度非常敏感并且随着温度改变其光学特性。因此，跨磷光体14的温度梯度将贡献于颜色非均匀性。而且，在较高温度位置处，磷光体的量子效率以及长期材料稳定性降低。此外，LED管芯12正上方的磷光体遭受来自高通量的其它不利效果，其影响LED管芯12正上方的颜色。因此，颜色跨磷光体14的表面将不均匀。在一些应用中，诸如当经磷光体转换的LED管芯12的图像通过投影仪中的抛物面反射镜、头灯或者用于局部应用的其它次级光学器件而放大时，颜色非均匀性尤其引人注意。这些问题还存在于LED模块中，其中LED管芯的阵列安装在公共衬底上并且覆盖有磷光体层。在每一个LED管芯上方的是光学和热学热点，其中光更蓝(假定使用蓝色LED管芯)并且其中磷光体受温度和其它因素的不利影响。作为结果，颜色和温度跨磷光体不均匀。所需要的是用于改进跨由来自一个或多个LED管芯的光激发的磷光体表面的光的颜色均匀性的技术。
技术实现思路
描述了减少沿着LED管芯的法向轴发射的光并且增强偏离法向轴发射的光的各种技术，其中所得到的光用于激发紧密接近LED管芯的磷光体或量子点的层。通过将LED管芯辐射轮廓从朗伯型改变成具有偏离法向的峰值强度的辐射轮廓，来自LED管芯的经修改的光发射将提供叠覆磷光体层的更均匀的辐照，从而导致磷光体表面之上所发射的光的更均匀的颜色分布以及跨磷光体的更均匀的通量密度和温度。在一个实施例中，透镜粘附或模制在LED管芯之上以创建所期望的强度分布轮廓。在另一实施例中，在LED管芯的顶表面之上形成部分反射体层，其允许相比于在中心区域中，更多光靠近边缘逸出。在另一实施例中，在LED管芯顶表面之上形成图案化的透明层，其反射和折射光以创建所期望的发射图案。在另一实施例中，光学层与LED管芯间隔开以创建所期望的发射图案。磷光体层(或者量子点层)然后提供在LED管芯或者LED管芯的阵列之上。磷光体层可以通过光混合箱中的LED管芯阵列上方的透明板来支撑或者是自支撑的。LED管芯的最佳强度分布轮廓取决于包括LED管芯的间距以及LED管芯与磷光体层之间的距离的因素。描述了其它实施例。【附图说明】图1是现有技术LED管芯的横截面视图，其中磷光体层叠覆LED管芯。图2图示了图1的LED管芯的一般朗伯发射图案以及跨磷光体表面的所得经磷光体转换的发射，其中指示不同色温。图3是包含LED管芯的反射光混合箱的横截面视图，其中磷光体层提供在LED管芯上方，并且其中LED管芯包括用于减少每一个管芯沿着其法向轴的通量并且增强一定角度处的通量的光学结构。图4是安装在LED管芯之上的透镜的横截面视图，其减少沿着法向轴的通量并且增强一定角度处的通量。图5是图4的透镜的横截面视图，其中指示了典型的尺寸。图6是图4的透镜的自顶向下视图，其中指示了典型的尺寸。图7图示了从图4的结构出射的光的角度强度分布轮廓(辐射轮廓)，其中发射峰在距LED管芯的法向轴大约70度处。图8是具有顶部折射层的LED管芯的横截面视图，该顶部折射层具有减少沿着法向轴的管芯通量并且增强一定角度处的通量的中心圆锥形凹陷。图9是具有减少沿着法向轴的管芯通量并且增强一定角度处的通量的顶部半反射层的LED管芯的横截面视图。图10类似于图3，但是磷光体包封光混合箱中的LED管芯。图11是具有增加侧发射的顶部反射层的LED管芯的横截面视图。图12图示了利用透明圆顶包封以得到增加的光提取的图11的LED管芯。图13A、13B和13C是针对反射体层的不同反射率和透明衬底的不同厚度的针对图11的侧发射LED的模拟强度分布轮廓。图14是包含LED管芯的光混合箱的横截面视图，其中放置在LED管芯与磷光体层之间的光学片具有减少沿着法向轴的管芯通量并且增强一定角度处的通量的特征。相同或类似的元件利用相同的标号进行标记。【具体实施方式】图3图示了安装在光混合箱36的反射基底34上的LED管芯30A、30B和30C(集体地，LED管芯30)。光混合箱36的形状可以是矩形、圆形或者任何其它形状。光混合箱36的侧壁38也是反射的，并且可以是漫反射或镜面反射的(例如涂敷有反射镜层)或者可以具有部分漫反射和镜面反射的性质。基底34也可以是漫发射的。对于漫反射而言，壁38和基底34可以由具有高孔隙率的氧化铝陶瓷材料形成或者涂敷有包含诸如金属氧化物颗粒(例如二氧化钛、氧化锌或者氧化铝)之类的散射颗粒的层。在另一实施例中，侧壁38不是反射的而是透射或者漫透射的。磷光体可以保形地覆盖壁38使得光通过箱36的壁38和顶部出射。形成在基底34上的金属垫(未示出)电气连接到LED管芯30的相应阳极和阴极电极以用于为LED管芯30供能。LED管芯30可以串联、并联或者以串并联或网络的任何合适组合连接。光混合箱36可以是任何大小，这取决于需要用于所要求的明亮度的LED管芯的数目。光混合箱36的面积(足迹)可以是5mm2到Im2或者更大，这取决于应用。箱36的高度可以调节成控制出射窗与LED管芯30的顶部之间的间隙。该间隙39可以像0.1mm那么小并且可以选取成实现所期望的光混合。示例性指南是与LED管芯的最大尺寸成比例地布置间隙39或侧面38的高度。针对高度或间隙39的一个示例性比例的范围可以从LED管芯的最大侧向尺寸的0.1倍到LED管芯的最大侧向尺寸的5倍。高度或者间隙39也可以取决于LE本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光器件，包括：第一发光二极管（LED）半导体层，第一LED半导体层具有顶部发光表面，第一LED半导体层生成具有第一峰值波长的光；叠覆第一LED半导体层的顶部发光表面并且与其间隔开的第一波长转换层；介于第一LED半导体层与波长转换层之间并且通过第一间隙与波长转换层间隔的第一光学结构，第一光学结构减少沿着关于顶部发光表面的法向轴的第一LED半导体层的光发射并且增强关于法向轴的一定角度处的光发射，产生第一光发射轮廓，其中由第一LED半导体层和第一光学结构的组合生成的具有第一光发射轮廓的光撞击在第一波长转换层上，并且其中一些光穿过第一波长转换层并且一些光被转换成与第一峰值波长不同的波长的光。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：WA索尔，HJB贾格特，OV维多温，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL