[發(fā)明專利]陶瓷波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換板和包括陶瓷波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換板的光源

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380015551.9
• 申請(qǐng)日: 2013-03-14
• 公開（公告）號(hào): CN104205373B
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: N.津克;M.勞卡斯;M.A.斯托夫;Y.鄭;A.勒內(nèi)夫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 奧斯蘭姆施爾凡尼亞公司
• 主分類號(hào): H01L33/50
• 分類號(hào): H01L33/50
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 張濤,劉春元

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求題為“CERAMIC WAVELENGTH-CONVERSION PLATES AND LIGHT SOURCES INCLUDING THE SAME”的于2012年3月22日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)No.13/427,538的優(yōu)先權(quán)，其整體內(nèi)容被通過引用合并到此。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開通常涉及固態(tài)光源（諸如發(fā)光二極管（LED）），并且更特別地，涉及包括一個(gè)或更多個(gè)陶瓷波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換板的LED光源。

背景技術(shù)

LED芯片可以在光譜的特定區(qū)域中生成可見光和不可見光。取決于LED的材料成分，從LED輸出的光可以是例如藍(lán)色、紅色、綠色、不可見紫外（UV）和/或近UV譜區(qū)域中的光。當(dāng)期望構(gòu)建產(chǎn)生與LED的輸出色彩不同的色彩的LED光源時(shí)，已知使用光致發(fā)光將具有第一波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍的從LED輸出的光（“初級(jí)光”或“激勵(lì)光”）轉(zhuǎn)換為具有第二波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍的光（“次級(jí)光”或“發(fā)射光”）。

光致發(fā)光通常牽涉利用波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料（諸如磷或磷的混合物）來吸收更高能量的初級(jí)光。吸收初級(jí)光可以將波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料激勵(lì)到更高能態(tài)。當(dāng)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料返回到更低能態(tài)時(shí)，其發(fā)射通常與初級(jí)光不同的波長(zhǎng)/波長(zhǎng)范圍的次級(jí)光。次級(jí)光的波長(zhǎng)/波長(zhǎng)范圍可以取決于所使用的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的類型。像這樣，可以通過恰當(dāng)選擇波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料來達(dá)到期望的波長(zhǎng)/波長(zhǎng)范圍的次級(jí)光。這種處理可以被理解為“波長(zhǎng)下轉(zhuǎn)換”，并且與包括波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料（諸如磷）的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)組合以產(chǎn)生次級(jí)光的LED可以被描述為“磷轉(zhuǎn)換的LED”或“波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的LED”。

在已知的配置中，LED管芯（諸如III族氮化物管芯）定位于反射器杯封裝（cup package）和體積（volume）中，并且波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的或包括波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的保形（conformal）層或薄膜直接沉積在管芯的表面上。在另一已知配置中，可以在固體、自支撐平坦結(jié)構(gòu)（諸如陶瓷板、單晶板或薄膜結(jié)構(gòu)）中提供波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料。這樣的板在此可以被提及為“波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換板”。該板例如可以通過晶片接合、燒結(jié)、膠合等而直接附接到LED。這種配置可以被理解為“芯片級(jí)轉(zhuǎn)換”或“CLC”。替換地，該板可以通過中間元件而被定位得遠(yuǎn)離LED。這樣的配置可以被理解為“遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)換”。

取決于從任何芯片輸出的光的期望的遠(yuǎn)場(chǎng)圖案外加轉(zhuǎn)換器配置，與波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換板關(guān)聯(lián)的一個(gè)缺點(diǎn)可能是：在轉(zhuǎn)換處理期間，特定量的光可能通過轉(zhuǎn)換器的側(cè)邊脫離（側(cè)邊發(fā)射）。側(cè)邊發(fā)射可能造成減少的效率和/或關(guān)于角度的不均勻光分布。另外，特別是在其中波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換板被用在高亮度/功率應(yīng)用中的實(shí)例中，在任何轉(zhuǎn)換處理期間所生成的熱可能減少系統(tǒng)的效率。

在一些應(yīng)用中，已經(jīng)通過在轉(zhuǎn)換板的側(cè)邊周圍的硅酮層中澆鑄（cast）陶瓷來解決側(cè)邊發(fā)射問題。例如，可以通過將TiO₂粉末混合到硅酮中并且然后在LED芯片和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換板周圍部署所得到的材料來形成TiO₂在硅酮中的澆鑄。澆鑄材料中的硅酮然后可以被固化以在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換板的發(fā)射表面周圍創(chuàng)建固體反射層。結(jié)果，僅波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換板的頂部表面可以被暴露于發(fā)射光。發(fā)射到轉(zhuǎn)換材料的側(cè)邊的光被反射材料所反射。

雖然該解決方案可以有效地解決側(cè)邊發(fā)射，但其要求在用在每個(gè)燈封裝中的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換板周圍的單獨(dú)澆鑄硅酮層中的陶瓷。這可能添加燈制造處理的復(fù)雜度。此外，硅酮材料中的陶瓷可能在澆鑄期間被過度填充，引起其覆蓋波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換板的頂部表面的一部分，并且潛在地減少光輸出。相反地，硅酮材料中的陶瓷可能在澆鑄期間欠填充，留下其中來自波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換板的側(cè)邊發(fā)射仍為可能的區(qū)。

除了前面提到的光學(xué)問題之外，在硅酮材料中使用陶瓷還可能對(duì)其所合并到的系統(tǒng)的熱管理強(qiáng)加限制。例如，在其中生成顯著量的熱的系統(tǒng)（例如高功率/亮度應(yīng)用）中，可能出現(xiàn)反射層中的硅酮（或其它有機(jī)材料）的熱擊穿。此外，因?yàn)闈茶T中的硅酮（或其它有機(jī)材料）具有低的熱傳導(dǎo)率，所以可能不能將足夠的熱傳導(dǎo)離開LED封裝和/或波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換板，這可能造成過熱。

附圖說明

應(yīng)參照應(yīng)結(jié)合下面各圖閱讀的下面的詳細(xì)描述，其中，相同標(biāo)號(hào)表示相同部分：

圖1A至圖1C圖示地以截面圖解與本公開一致的示例性波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換板；

圖2圖示地圖解與本公開一致的包括多個(gè)轉(zhuǎn)換器的示例性波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換板的頂視圖。

圖3A至圖3C圖示地圖解根據(jù)本公開的附加示例性波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換板的頂視圖。

圖4A和圖4B圖示地以截面圖解與本公開一致的包括波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換板的示例性器件；以及