具有无机外罩的发光设备制造技术

本发明专利技术涉及一种发光设备，其包括至少一个用来发光的发光二极管以及被设置成接收至少一部分所述光的外罩。所述外罩包括半透明无机材料并且配备有至少一个凹口，该凹口包括定位和定向装置。所述至少一个发光二极管被设置在所述至少一个凹口内并且由所述定位和定向装置定位及定向，并且在所述至少一个凹口内、在所述至少一个发光二极管与所述外罩之间设置半透明无机接触层材料，以便接收至少一部分所述光并且把所述发光二极管连接到所述外罩。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种包括用于发光的发光二极管以及用于接收至少一 部分所述光的发光设备。本专利技术还涉及用于制造这种发光设备的方 法。抹术背景诸如发光二极管(LED)和激光二极管(LD)之类的半导体发光 设备是当前可以获得的最为高效且鲁棒的光源之一。光提取是发光设备的一个关键问题。半导体发光设备的一个共同 问题在于，从该设备提取光的效率被降低，这是由于在该设备与周围 环境之间的界面处的内部反射，其后是在该设备中对反射光的再吸 收。所述内部反射是由于所述设备材料的折射率高于该设备被包装或 者封装在其中的材料的折射率。为了获得高效率的光提取，如果所述光提取材料与所述发光设备 直接接触则是有利的。然而，在高功率应用中(其中单一固态发光设 备具有高达3瓦特每平方毫米的效能，这种设备的阵列具有高达100 瓦特或更高的总效能)，从所述发光设备耗散了许多热量。对于这种 高功率应用，很容易达到250。 C的温度。因此，对于高功率应用，必须使用抗热封装。因此，有利的是使 用完全无机的方案，因为可以选择非常抗高温的无机材料。JP-2003179270-A描述了 一种直接用半透明涂层材料涂覆的半导 体发光元件，所述涂层材料由聚金属环氧乙烷(polymetaloxane)或者 陶瓷制成并且抗热。然而，用于连接所述涂层材料与所述发光元件的处理温度必须较 低(例如低于340。 C)，否则该发光元件中的n/p结将被损坏。对于陶瓷材料的涂层/封装，在把其他组件(例如透镜)附着到所 述封装上的各步骤中能够使用更高的温度将是有利的，这例如是为了 增大可被使用的不同材料的范围。然而，在其上设置各发光半导体设备的衬底和电路常常是对热敏感的。因此，有利的是具有一种允许所述封装的高温处理而不会损坏 所述衬底和/或电路的设备。对于高强k应用，有利的是能够很容易地把几个半导体发光设备 设置在同一个封装中，以便例如减小所述设备的尺寸并且改进混色。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种能够克服现有技术的上述问题的发 光设备。另一个目的是提供一种用于制造这种发光设备的方法。因此，本专利技术的第一方面涉及一种发光设备，其包括至少一个用 于发光的发光二极管以及用于接收至少一部分所述光的外罩。所述外罩包括半透明无机材料并且设置有至少一个凹口 ，该凹口 包括定位和定向装置。所述至少一个发光二极管被设置在所述至少一个凹口中并且由所 述定位和定向装置定位及定向，在该至少一个凹口内、在该至少一个 发光二极管与所述外罩之间设置半透明无机接触层材料，以便接收至 少一部分所述光并且把所述发光二极管连接到所述外罩。无机外罩材料和无机接触层的使用使得所述设备能够抵抗远高于200° C的高温，其中当使用高功率LED操作该设备时可能出现所述高 温，并且在所述高温下有机材料将发生解体。所述定位和定向装置例如可以由所述至少一个凹口的壁构成。为了把所述至少一个发光二极管连接到电源，根据本专利技术的设备 中的发光二极管可以进一步包括一个衬底，在该衬底上设置有电路， 其中该至少一个发光二极管被设置在该电路上并且连接到该电路。所述设备可以包括由多个发光二极管构成的阵列，其中各LED将 被设置在一个凹口中，每一个LED由所述定位和定向装置定位并且定 向在单独的位置处。随后，对于每个LED,所述电路将被设置在该位 置处的每个LED上并且连接到该LED。在包括由多个LED构成的阵列的本专利技术的设备中，每个LED可 以被设置在一个单独的凹口内。这样例如改进了对于不同的LED选择 不同的接触层材料的可能性。构成所述外軍的无机材料可以是陶乾材料。陶瓷材料被有利地用 作所述外罩材料，这是因为除了抗热之外，所述陶瓷材料常常具有与发光二极管基本上相同的热膨胀系数。因此，基本上不会由于设备操 作期间的温度改变而在设备上产生张力。所述无机外罩材料可以包括磷化合物。磷化合物可以被用在所述 外罩材料中，以便把从所述发光二极管接收的光的颜色转换成想要的转换后颜色。所述半透明无机接触层材料可以是玻璃材料。优选地使用玻璃材料，这是因为可以很容易地塑造所述玻璃材料 的形态以便填充凹口 ，比如通过在玻璃是液态的温度下熔融所述玻璃 材料。此外，其热膨胀系数与陶瓷材料和发光二极管基本上相同。所述半透明无机接触层还可以包括发光材料。所述接触层中的发光复合材料可以被用来把从所述发光二极管接 收的光的颜色转换成具有所期望的颜色的光。在其中把多个发光二极管设置在外罩的各单独凹口内的实施例 中，可以把不同的接触层材料(例如包括不同的发光材料)设置在不同的LED与所述外罩之间。因此，通过各单独的发光二极管的接触层 所发出的光可以具有不同的颜色，即使所使用的发光二极管具有相同 的固有颜色。本专利技术的笫二方面涉及一种用于制造发光设备的方法。这种方法 包括提供至少一个发光二极管以及提供具有至少一个凹口的外罩，其 中，所述外罩包括半透明无机材料。在该至少一个凹口中设置有定位 和定向装置，并且在该凹口内设置有半透明无机接触层材料。随后， 把至少一个发光二极管设置在所述凹口内的所述接触层材料上，从而 通过所述定向和定位装置对该至少一个发光二极管进行定位和定向， 并且所述接触层和所述外罩接收由所述发光二极管发出的至少一部分 光。所述方法的一个优点在于，可以在高温下把所述接触层设置在所 述凹口中，优选地是在所述接触层材料处于液态的温度下，从而可以 很容易地把所述接触层材料散布在所述凹口中，并且允许在所述接触 层与所述外罩之间发生良好的接触。随后，还可以在高温下把所述发 光二极管设置在所述凹口中并且将其连接到所述接触层，以便允许在 所述接触层与该发光二极管之间发生良好的接触。本专利技术的所述方法还可以包括把所述发光二极管连接到一个电6路，这优选地可以在把该发光二极管设置在所述外罩中之后来执行。 该步骤可以在对所述电路或者与之相关的各组件(比如在其上设置该 电路的衬底)无害的温度下执行。附图说明图1示出了本专利技术的发光设备的横截面视图。图2a-f概略地示出了用于制造本专利技术的发光设备的方法。 具体实施例方式下面将参照附图更为详细地描述本专利技术。图1中示出的本专利技术的一个优选实施例包括设置有电路的衬底 1。发光二极管(LED) 2的一个阵列被设置在该电路上，并且该阵列 的每个LED通过预定位置处的金属突起3单独连接到该电路。各LED 2被设置在半透明无机材料的外罩4中的单独凹口内，并 且每个LED的位置和指向由所述凹口的壁确定。在所述凹口内、在每 个LED与外罩4之间设置一个半透明无机接触层5，以便把所述LED 光学地并且物理地与所述外罩相连结。此外，在所述衬底1上设置一个镜面反射器6，以便对由所述设备 发出的光进行准直。在图2a-f中概略地描述了用于制造本专利技术的发光设备的优选方法。提供了一个具有多个凹口 7的无机半透明外罩4 (图2a)。 在每个凹口 7内设置半透明无机接触层材料5，这优选地是在所述 接触层材料处于液态的温度下进行的，其高于所述接触层材料的软化 温度，例如取决于所述接触层材料在300。 C到1600。 C的范围内，这 样做改进了与所述外罩的接触(图2b) 随后，在配备有接触层材料5的每个凹口 7中设置一个LED 2，这是在玻璃温度与所述接触层材料的软化温度之间的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光设备，其包括至少一个在操作中发光的发光二极管（２）以及被设置成接收至少一部分所述光的外罩（４），其特征在于：　所述外罩包括半透明无机材料并且配备有至少一个凹口（７），该凹口包括定位和定向装置；　所述至少一个发光二极管被设置在所述至少一个凹口内并且由所述定位和定向装置定位及定向；以及　在所述至少一个凹口内、在所述至少一个发光二极管与所述外罩之间设置半透明无机接触层材料（５），以便接收至少一部分所述光并且把所述至少一个发光二极管连接到所述外罩。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2004-11-19 04105918.91、一种发光设备，其包括至少一个在操作中发光的发光二极管(2)以及被设置成接收至少一部分所述光的外罩(4)，其特征在于所述外罩包括半透明无机材料并且配备有至少一个凹口(7)，该凹口包括定位和定向装置；所述至少一个发光二极管被设置在所述至少一个凹口内并且由所述定位和定向装置定位及定向；以及在所述至少一个凹口内、在所述至少一个发光二极管与所述外罩之间设置半透明无机接触层材料(5)，以便接收至少一部分所述光并且把所述至少一个发光二极管连接到所述外罩。2、 根据权利要求1的发光设备，其中，所述至少一个凹口 (7) 包括构成所述定位和定向装置的壁。3、 根据任意一条在前权利要求的发光设备，还包括在其上设置了 电路(8)的衬底(1)，并且其中所述至少一个发光二极管(2)被设 置在所述电路上并且连接到所述电路。4、 根据权利要求3的发光设备，包括由多个发光二极管构成的阵列，其中笫一发光二极管被定位在第一位置处并且被定向在第一指向 中，第二发光二极管被定位在第二位置处并且被定向在第二指向中， 其中所述电路被设置在位于所述第一位置处的所述第一发光二极管上 并且连接到所述第一发光二极管，并且所述电路被设置在位于所述第 二位置处的所述第二发光二极管上并且连接到所述第二发光二极管。5、 根据权利要求4的发光设备，其中，所述第一发光二极管被设 置在第一凹口内，并且所述第二发光二极管被设置在第二凹口内。6、 根据任意一条在前权利要求的发光设备，其中，被包括在所述陶瓷材料多晶氧化铝(A1203)、钇铝石榴石(YAG， Y3A15012)、 氧化钇(Y203) 、 (MgAl204) 、 MgAlON、 AION、 AlMgSi氧化物、 SiON、 SiAlON和掺杂有二氧化钛(Ti02)的氧化锆(Zr02)及其混 合物。7、 根据任意一条在...

【专利技术属性】
技术研发人员：LJAM贝克斯，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]