高功率白LED及其制造方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種高功率白LED及其制造方法。一種發(fā)光裝置，其具有用于發(fā)射短波長的光的光源。下變頻材料接收并下變頻至少一些由所述光源發(fā)射的短波長的光，并后向散射所接收并下變頻的光的一部分。與所述下變頻材料相鄰的光學(xué)器件至少部分包圍所述光源。所述光學(xué)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學(xué)器件之間的間隙。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
高功率白LED及其制造方法本申請是申請日為2007年5月31日，名稱為“高功率白LED及其制造方法”，申請?zhí)枮?00780042748.6的專利技術(shù)專利申請的分案申請。相關(guān)申請本申請要求于2006年11月17日提交的美國臨時專利申請60/859,633號的優(yōu)先權(quán)，以引用的方式將該申請的內(nèi)容并入此處。
技術(shù)介紹
包括具有發(fā)光二極管（LED）和共振腔LED(RCLED)的固態(tài)燈的固態(tài)發(fā)光裝置非常有用，因為潛在地，它們能夠比常規(guī)的白熾燈和熒光燈提供更低的制造成本和較長使用壽命。由于固態(tài)發(fā)光裝置的工作（點亮）時間長且功耗低，因此即使在它們的初始成本比常規(guī)燈的初始成本高的情況下，這種固態(tài)發(fā)光裝置往往也能提供實用的成本效益。因為可以使用大規(guī)模半導(dǎo)體制造技術(shù)，所以能夠以極低的成本來制造大量的固態(tài)燈。除了在諸如家用和消費電器、視聽設(shè)備、電信裝置及汽車儀表標記上的指示燈的應(yīng)用外，LED已經(jīng)在室內(nèi)和室外信息顯示中得到廣泛的應(yīng)用。隨著發(fā)射短波長（例如，藍光或紫外（UV））輻射的高效LED的發(fā)展，通過將LED初始發(fā)射的一部分下變頻（即：熒光粉變頻）至更長波長從而產(chǎn)生白光的LED的制造已經(jīng)變得可行。將LED的初始發(fā)射變頻至更長波長通常被稱為對初始發(fā)射的下變頻。初始發(fā)射的未變頻部分與更長波長的光相混合以產(chǎn)生白光。通過將熒光粉層放置在用來填充反射杯的環(huán)氧樹脂中來獲得LED初始發(fā)射的一部分的熒光粉變頻，所述反射杯將所述LED容納在LED燈中。熒光粉以粉末的形式存在，在對環(huán)氧樹脂進行固化之前將熒光粉與環(huán)氧樹脂混合。然后將含有熒光粉粉末的未固化環(huán)氧樹脂漿液沉積到LED上并隨后進行固化。固化的環(huán)氧樹脂中的熒光粉顆粒通常隨機地取向且散布在整個環(huán)氧樹脂中。由LED發(fā)射的初始光的一部分經(jīng)過環(huán)氧樹脂而不與熒光粉顆粒發(fā)生碰撞，而由LED芯片發(fā)射的初始輻射的另一部分與熒光粉顆粒發(fā)生碰撞，使得熒光粉顆粒發(fā)射更長波長的輻射。初始短波長輻射和熒光粉發(fā)射的輻射混合產(chǎn)生白光。熒光粉變頻LED（pc-LED）
的現(xiàn)狀是在可見光譜區(qū)效率低。單個pc-白LED的光輸出比典型家庭白熾燈的光輸出還要低，典型家庭白熾燈在可見光譜區(qū)的效率大約為10%。具有與典型白熾燈的功率密度相當?shù)墓廨敵龅腖ED器件需要更大的LED芯片或具有多個LED芯片的設(shè)計。另外，必須引入直接能量吸收冷卻以便處理LED器件自身中的溫度升高。更具體而言，在LED被加熱至超過100℃時其效率變低，導(dǎo)致在可見光譜區(qū)效率降低。對于一些熒光粉來說，在溫度增加至大約90℃的閾值以上時，其固有的熒光粉變頻效率急劇地降低。通過可以被稱為圓頂或環(huán)氧樹脂圓頂?shù)沫h(huán)氧樹脂對常規(guī)LED進行封裝。來自所封裝的LED的光在通過諸如空氣的傳輸介質(zhì)之前先通過圓頂封裝物質(zhì)。所述圓頂封裝物質(zhì)執(zhí)行至少兩種功能。首先，進行光線控制，即，其有助于控制由LED芯片傳輸至目的地的光線的方向。第二，其提高在LED和空氣之間的光傳輸效率。因為封裝介質(zhì)的折射率的值在LED芯片的折射率和空氣折射率之間，所以圓頂封裝物質(zhì)至少部分地執(zhí)行這兩個功能。在常規(guī)的LED芯片中，圓頂?shù)母叨瓤梢栽?mm到10mm的范圍以內(nèi)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的實施例是具有用于發(fā)射短波長輻射的輻射源的發(fā)光裝置。下變頻材料接收且下變頻至少一些由所述輻射源發(fā)射的短波長輻射，并將所接收和下變頻的輻射的一部分后向傳輸。與所述下變頻材料相鄰的光學(xué)器件至少部分包圍所述輻射源。所述光學(xué)器件用于提取至少一些所述的后向傳輸?shù)妮椛?。密封物基本密封所述輻射源和所述光學(xué)器件之間的間隙。本專利技術(shù)的另一實施例是具有多個用于發(fā)射短波長輻射的輻射源的發(fā)光裝置。下變頻材料接收且下變頻至少一些來自所述多個輻射源中的至少之一的所述短波長輻射，且將所接收和下變頻的輻射的一部分后向傳輸。與所述下變頻材料相鄰的光學(xué)器件至少部分包圍所述多個輻射源，且用于提取至少一些從所述下變頻材料后向傳輸?shù)妮椛?。密封物基本密封所述多個輻射源和所述光學(xué)器件之間的間隙。本專利技術(shù)的又一實施例是具有多個用于發(fā)射短波長輻射的輻射源的發(fā)光裝置。多個下變頻材料層分別接收且下變頻至少一些由所述輻射源的相應(yīng)輻射源發(fā)射的所述短波長輻射，且將所相應(yīng)接收和下變頻的輻射的相應(yīng)部分后向傳輸。具有多個光學(xué)器件。相應(yīng)光學(xué)器件與相應(yīng)下變頻材料層相鄰。所述光學(xué)器件中的相應(yīng)光學(xué)器件至少部分包圍所述輻射源中的相應(yīng)輻射源。相應(yīng)光學(xué)器件各用于提取至少一些從相應(yīng)下變頻材料層后向傳輸?shù)妮椛浠騺碜韵鄳?yīng)輻射源的輻射。多個密封物基本密封相應(yīng)輻射源和相應(yīng)光學(xué)器件之間的相應(yīng)間隙。本專利技術(shù)的另一實施例是制造發(fā)光裝置的方法。將下變頻材料放置于光學(xué)器件的第一部分上，所述光學(xué)器件用于提取從所述下變頻材料后向傳輸?shù)妮椛浠蛴啥滩ㄩL輻射源發(fā)射的輻射中的至少之一。在所述光學(xué)器件的第二部分中形成孔隙。將密封物放置在所述光學(xué)器件的所述第二部分的表面上。將所述輻射源插入所述孔隙，其中所述輻射源的至少一個表面與所述密封物接觸。將所述光學(xué)器件放置于支架上。本專利技術(shù)的另一實施例是制造發(fā)光裝置的另一方法。將下變頻材料放置于光學(xué)器件的第一部分上，所述光學(xué)器件用于提取從所述下變頻材料后向傳輸?shù)妮椛浠驈亩滩ㄩL輻射源發(fā)射的輻射中的至少之一。在所述光學(xué)器件的第二部分中形成孔隙。將密封物放置于所述孔隙內(nèi)部的所述光學(xué)器件的所述第二部分的表面上。將所述輻射源放置于支架上。將所述光學(xué)器件放置于所述支架上以及所述輻射源上方，使得所述光學(xué)器件至少部分包圍所述輻射源。本專利技術(shù)的再一實施例是具有用于發(fā)射短波長輻射的輻射源的發(fā)光裝置。下變頻材料接收且下變頻至少一些由所述輻射源發(fā)射的所述短波長輻射，且將所接收和下變頻的輻射中的一部分后向傳輸。與所述下變頻材料和所述輻射源相鄰的光學(xué)器件用于從所述器件提取后向傳輸?shù)妮椛浠騺碜运鲚椛湓吹妮椛渲械闹辽僦弧Ｓ糜诜瓷渲辽僖恍乃龉鈱W(xué)器件提取的光的第一反射表面至少部分包圍所述光學(xué)器件。用于反射至少一些由所述輻射源發(fā)射的輻射的第二反射表面至少部分包圍所述輻射源。本專利技術(shù)的再一實施例是具有多個用于發(fā)射短波長輻射的輻射源的發(fā)光裝置。下變頻材料接受且下變頻至少一些來自所述多個輻射源中的至少之一的短波長輻射，且將所接受和下變頻輻射中的一部分后向傳輸。與所述下變頻材料相鄰的光學(xué)器件至少部分包圍所述多個輻射源，且用于提取至少一些從所述下變頻材料后向傳輸?shù)妮椛洹Ｃ芊馕锘久芊馑龆鄠€輻射源和所述光學(xué)器件之間的間隙。本專利技術(shù)的另一實施例是制造具有第一反射杯和第二反射杯的發(fā)光裝置的另一方法。將下變頻材料放置于光學(xué)器件的第一部分上，所述光學(xué)器件用于提取從所述下變頻材料后向傳輸?shù)妮椛浠驈亩滩ㄩL輻射源發(fā)射的輻射中的至少之一。將所述輻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。將第一密封物放置于所述輻射源的至少第二表面和所述井的第二表面之間。將第二密封物放置于所述輻射源的至少第三表面上。將所述光學(xué)器件放置于所述第一反射杯中且使其與所述第二密封物接觸。附圖說明應(yīng)理解附圖沒有按比例繪出，且出于示意的方便可以將某些特征的相對尺寸進行放大。圖1是示出了在來自諸如LED芯片的短波長輻射源的示范性輻射光線與下變頻材料層發(fā)生碰撞時可以得到的示范性輻射光線的示意圖；圖2是使用下變頻材料的光學(xué)器件的局部截面圖，所述下變頻材料遠離短波長輻射源；圖3是根據(jù)本發(fā)本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種發(fā)光裝置，包括：輻射源，沒有圓頂封裝；光學(xué)器件，放置于所述幅射源上且包括端面及光透射壁；下變頻材料，位于所述端面上；及密封物，位于所述輻射源及所述光學(xué)器件間的間隙。

【技術(shù)特征摘要】
2006.11.17 US 60/859,633;2006.12.22 US 11/644,8151.一種發(fā)光裝置，包括：熱沉；輻射源，放置于所述熱沉上并且沒有圓頂封裝；光學(xué)器件，放置于所述輻射源上且包括端面及光透射壁；下變頻材料，位于所述端面上；密封物，位于所述輻射源及所述光學(xué)器件間的間隙；透鏡，放置于所述光...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：N·內(nèi)雷德蘭，顧益敏，
申請(專利權(quán))人：倫斯勒工業(yè)學(xué)院，
類型：發(fā)明
國別省市：