高功率白LED及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种高功率白LED及其制造方法。一种发光装置，其具有用于发射短波长的光的光源。下变频材料接收并下变频至少一些由所述光源发射的短波长的光，并后向散射所接收并下变频的光的一部分。与所述下变频材料相邻的光学器件至少部分包围所述光源。所述光学器件用于提取至少一些所述后向散射的光。密封物基本密封所述光源和所述光学器件之间的间隙。

High power white LED and its manufacturing method

The present invention relates to a high power white LED and its manufacturing method. A light emitting device having a light source for emitting light at short wavelengths. The down conversion material receives and down converter at least some of the short wavelength light emitted by the light source, and receives and down converted a portion of the light. The optical device adjacent to the down conversion material at least partially surrounds the light source. The optical device is used to extract at least some of the backscattered light. The seal is basically sealed, and the gap between the light source and the optical device is sealed.

【技术实现步骤摘要】
高功率白LED及其制造方法本申请是申请日为2007年5月31日，名称为“高功率白LED及其制造方法”，申请号为200780042748.6的专利技术专利申请的分案申请。相关申请本申请要求于2006年11月17日提交的美国临时专利申请60/859,633号的优先权，以引用的方式将该申请的内容并入此处。
技术介绍
包括具有发光二极管(LED)和共振腔LED(RCLED)的固态灯的固态发光装置非常有用，因为潜在地，它们能够比常规的白炽灯和荧光灯提供更低的制造成本和较长使用寿命。由于固态发光装置的工作(点亮)时间长且功耗低，因此即使在它们的初始成本比常规灯的初始成本高的情况下，这种固态发光装置往往也能提供实用的成本效益。因为可以使用大规模半导体制造技术，所以能够以极低的成本来制造大量的固态灯。除了在诸如家用和消费电器、视听设备、电信装置及汽车仪表标记上的指示灯的应用外，LED已经在室内和室外信息显示中得到广泛的应用。随着发射短波长(例如，蓝光或紫外(UV))辐射的高效LED的发展，通过将LED初始发射的一部分下变频(即：荧光粉变频)至更长波长从而产生白光的LED的制造已经变得可行。将LED的初始发射变频至更长波长通常被称为对初始发射的下变频。初始发射的未变频部分与更长波长的光相混合以产生白光。通过将荧光粉层放置在用来填充反射杯的环氧树脂中来获得LED初始发射的一部分的荧光粉变频，所述反射杯将所述LED容纳在LED灯中。荧光粉以粉末的形式存在，在对环氧树脂进行固化之前将荧光粉与环氧树脂混合。然后将含有荧光粉粉末的未固化环氧树脂浆液沉积到LED上并随后进行固化。固化的环氧树脂中的荧光粉颗粒通常随机地取向且散布在整个环氧树脂中。由LED发射的初始光的一部分经过环氧树脂而不与荧光粉颗粒发生碰撞，而由LED芯片发射的初始辐射的另一部分与荧光粉颗粒发生碰撞，使得荧光粉颗粒发射更长波长的辐射。初始短波长辐射和荧光粉发射的辐射混合产生白光。荧光粉变频LED(pc-LED)
的现状是在可见光谱区效率低。单个pc-白LED的光输出比典型家庭白炽灯的光输出还要低，典型家庭白炽灯在可见光谱区的效率大约为10％。具有与典型白炽灯的功率密度相当的光输出的LED器件需要更大的LED芯片或具有多个LED芯片的设计。另外，必须引入直接能量吸收冷却以便处理LED器件自身中的温度升高。更具体而言，在LED被加热至超过100℃时其效率变低，导致在可见光谱区效率降低。对于一些荧光粉来说，在温度增加至大约90℃的阈值以上时，其固有的荧光粉变频效率急剧地降低。通过可以被称为圆顶或环氧树脂圆顶的环氧树脂对常规LED进行封装。来自所封装的LED的光在通过诸如空气的传输介质之前先通过圆顶封装物质。所述圆顶封装物质执行至少两种功能。首先，进行光线控制，即，其有助于控制由LED芯片传输至目的地的光线的方向。第二，其提高在LED和空气之间的光传输效率。因为封装介质的折射率的值在LED芯片的折射率和空气折射率之间，所以圆顶封装物质至少部分地执行这两个功能。在常规的LED芯片中，圆顶的高度可以在2mm到10mm的范围以内。
技术实现思路
本专利技术的实施例是具有用于发射短波长辐射的辐射源的发光装置。下变频材料接收且下变频至少一些由所述辐射源发射的短波长辐射，并将所接收和下变频的辐射的一部分后向传输。与所述下变频材料相邻的光学器件至少部分包围所述辐射源。所述光学器件用于提取至少一些所述的后向传输的辐射。密封物基本密封所述辐射源和所述光学器件之间的间隙。本专利技术的另一实施例是具有多个用于发射短波长辐射的辐射源的发光装置。下变频材料接收且下变频至少一些来自所述多个辐射源中的至少之一的所述短波长辐射，且将所接收和下变频的辐射的一部分后向传输。与所述下变频材料相邻的光学器件至少部分包围所述多个辐射源，且用于提取至少一些从所述下变频材料后向传输的辐射。密封物基本密封所述多个辐射源和所述光学器件之间的间隙。本专利技术的又一实施例是具有多个用于发射短波长辐射的辐射源的发光装置。多个下变频材料层分别接收且下变频至少一些由所述辐射源的相应辐射源发射的所述短波长辐射，且将所相应接收和下变频的辐射的相应部分后向传输。具有多个光学器件。相应光学器件与相应下变频材料层相邻。所述光学器件中的相应光学器件至少部分包围所述辐射源中的相应辐射源。相应光学器件各用于提取至少一些从相应下变频材料层后向传输的辐射或来自相应辐射源的辐射。多个密封物基本密封相应辐射源和相应光学器件之间的相应间隙。本专利技术的另一实施例是制造发光装置的方法。将下变频材料放置于光学器件的第一部分上，所述光学器件用于提取从所述下变频材料后向传输的辐射或由短波长辐射源发射的辐射中的至少之一。在所述光学器件的第二部分中形成孔隙。将密封物放置在所述光学器件的所述第二部分的表面上。将所述辐射源插入所述孔隙，其中所述辐射源的至少一个表面与所述密封物接触。将所述光学器件放置于支架上。本专利技术的另一实施例是制造发光装置的另一方法。将下变频材料放置于光学器件的第一部分上，所述光学器件用于提取从所述下变频材料后向传输的辐射或从短波长辐射源发射的辐射中的至少之一。在所述光学器件的第二部分中形成孔隙。将密封物放置于所述孔隙内部的所述光学器件的所述第二部分的表面上。将所述辐射源放置于支架上。将所述光学器件放置于所述支架上以及所述辐射源上方，使得所述光学器件至少部分包围所述辐射源。本专利技术的再一实施例是具有用于发射短波长辐射的辐射源的发光装置。下变频材料接收且下变频至少一些由所述辐射源发射的所述短波长辐射，且将所接收和下变频的辐射中的一部分后向传输。与所述下变频材料和所述辐射源相邻的光学器件用于从所述器件提取后向传输的辐射或来自所述辐射源的辐射中的至少之一。用于反射至少一些从所述光学器件提取的光的第一反射表面至少部分包围所述光学器件。用于反射至少一些由所述辐射源发射的辐射的第二反射表面至少部分包围所述辐射源。本专利技术的再一实施例是具有多个用于发射短波长辐射的辐射源的发光装置。下变频材料接受且下变频至少一些来自所述多个辐射源中的至少之一的短波长辐射，且将所接受和下变频辐射中的一部分后向传输。与所述下变频材料相邻的光学器件至少部分包围所述多个辐射源，且用于提取至少一些从所述下变频材料后向传输的辐射。密封物基本密封所述多个辐射源和所述光学器件之间的间隙。本专利技术的另一实施例是制造具有第一反射杯和第二反射杯的发光装置的另一方法。将下变频材料放置于光学器件的第一部分上，所述光学器件用于提取从所述下变频材料后向传输的辐射或从短波长辐射源发射的辐射中的至少之一。将所述辐射源的第一表面放置于井的第一表面，所述井由所述第二反射杯形成。将第一密封物放置于所述辐射源的至少第二表面和所述井的第二表面之间。将第二密封物放置于所述辐射源的至少第三表面上。将所述光学器件放置于所述第一反射杯中且使其与所述第二密封物接触。附图说明应理解附图没有按比例绘出，且出于示意的方便可以将某些特征的相对尺寸进行放大。图1是示出了在来自诸如LED芯片的短波长辐射源的示范性辐射光线与下变频材料层发生碰撞时可以得到的示范性辐射光线的示意图；图2是使用下变频材料的光学器件的局部截面图，所述下变频材料远离短波长辐射源；图3是根据本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光装置，包括：第一辐射源；第二辐射源，其尺寸小于所述第一辐射源的尺寸；光学器件，包围所述第一辐射源及所述第二辐射源，所述光学器件包括端面及壁，其中，所述壁具有透射光的第一部分和反射光的第二部分；及下变频材料，位于所述光学器件的所述端面上。

【技术特征摘要】
2006.11.17 US 60/859,633;2006.12.22 US 11/644,8151.一种发光装置，包括：第一辐射源；第二辐射源，其尺寸小于所述第一辐射源的尺寸；光学器件，包围所述第一辐射源及所述第二辐射源，所述光学器件包括端面及壁，其中，所述壁具有透射光的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·内雷德兰，顾益敏，
申请(专利权)人：伦斯勒工业学院，
类型：发明
国别省市：美国,US