[发明专利]包括发光二极管和荧光发光二极管的混合白光源

说明书

本发明涉及用以产生白光的发光二极管(LED)发光系统，特别是涉及由LED和荧光(phosphor-)LED组成的用于产生白光的混合LED发光系统。该混合发光系统比使用LED或荧光LED产生白光的传统发光系统具有改善的性能。

用于产生白光的传统LED发光系统通常由LED或荧光LED组成。使用LED的发光系统通过红、绿、蓝光(色)LED的各种组合来产生白光。基于荧光LED的发光系统利用蓝光LED顶部的一种或多种发光的荧光材料，将所发射的一部分蓝光转化为波长更长的光，从而产生白光。

使用LED产生白光的发光系统在封装状态(package level)下，发光效率要优于使用荧光LED的发光系统。但在基于LED的发光系统中难以获得高质量的白色光。这是因为，为使整个发光系统的性能和制造达到最优，所制造的LED通常必须组合在不需要的大量LED芯片中，以便能提供在全额定功率下工作时所需的红、绿、蓝光的光量。此外，LED芯片必须制成各种不同的尺寸以获得适当的平衡，这就增加了系统的生产成本。由于可用相同的AIInGaN工艺生产绿光和蓝光LED芯片，所以将这些芯片作成同样大小并具有适当大的尺寸，则在制造和降低成本方面是有益的。

基于LED的发光系统还有其它一些局限性。现有的工作于约550nm理想光谱波长的绿光LED效率很低。而发光效率最高的绿光LED工作于波长约530nm的较低理想光谱波长。另外，目前可得到的高效LED难以实现良好的彩色再现。获得良好的彩色再现是可能的，但在具体LED的选择方面存在局限性。

另外，通过LED混合产生白光会造成材料浪费，特别是会造成效率浪费。更具体地说，许多高度校准的混合方案是二元的，即每次将两种LED相混合。基于LED的发光系统通常使用三个或四个LED，这就需要进行两级混合。不幸的是，由于每一级混合都有效率损失，从而显著降低了系统的性能。

如前面所述，同基于LED的发光系统相比，利用基于荧光LED的发光系统更容易产生白光，因为荧光LED无须混合(它们在本质上就是混合的)并且材料消耗低。但是，在封装状态下其发光效率比基于LED的发光系统降低一半，这是由量子缺陷和再发射效率引起的。

因此，就需要这样一种发光系统，它能够结合基于LED和荧光LED的发光系统的某些方面来实现优于任何一种系统的有益结果。

一种用于产生白光的发光系统，该系统包括至少一个LED和一荧光LED，荧光LED邻近所述的至少一个LED设置。

通过下面结合附图详细描述的示例性实施例，本发明的优点、特性及其它一些特征将变得更为清楚：

图1A是本发明的发光系统中用到的一种典型LED的截面图；

图1B是本发明的发光系统中用到的一种典型荧光LED的截面图；

图2是描述本发明的发光系统的第一实施例的示意图；

图3是描述本发明的发光系统的第二实施例的示意图；

图4是描述本发明的发光系统的第三实施例的示意图；

图5是描述本发明的发光系统的第四实施例的示意图；

图6是描述本发明的发光系统的第五实施例的示意图；

图7是描述本发明的发光系统的第六实施例的示意图。

应当理解，这些图仅用于说明本发明的构思，而并不是按实际比例面出的。

本发明的混合发光系统一般由一个或多个特定的LED和一个荧光LED选择性组合构成，用以产生白光，该荧光LED由一个蓝光LED和至少一种发射特定光谱波长(颜色)的光的荧光材料组成。

图1A是本发明中用到的一种典型的LED10的示意图。此LED10通常用标准的AlInGaN或AlInGaP工艺制造，并且包括一个LED芯片11，LED芯片11安装在填充有透明的环氧树脂13的反射金属盘或反射器12中。

图1B是本发明中用到的一种典型的荧光LED14的示意图。此LED14与图1A中的LED结构基本相同，其区别只是填充反射器16的环氧树脂18中包含均匀混合的一种或多种发光的荧光材料的颗粒19。荧光颗粒19可将LED芯片15发射的一部分光转化为不同波长的光。