[发明专利]颜色转换的发光二极管

说明书

技术领域

本发明涉及发光二极管(LED)，尤其涉及用于转换发光二极管的光输出为白光的技术。

背景技术

发光二极管发射单色光。使用蓝色发光二极管并且照射一个或多个磷光体产生白光是通常的做法。磷光体可以加入红色和绿色组分，或者可以加入黄绿色组分(例如YAG磷光体)。这样的技术包括在包围蓝色发光二极管的反射杯内淀积磷光体(一种或多种)，或者在粘结介质(如硅树脂)内混合磷光体并且在蓝色发光二极管上淀积这种混合物。

使用黄绿色磷光体与蓝色发光二极管产生高温白光，这种白光在视觉上令人不愉快，并且具有差的颜色再现效果。加入红色磷光体可使这个光更温暖些。

在包围发光二极管的反射体杯中提供磷光体产生相对较大的光源。进而，磷光体/粘结剂材料在杯中的厚度发生变化，难以实现期望的色温和均匀的颜色。再有，杯的壁挡住了侧向光，这就限制了可能的发射图案。还存在其它的缺点。

当一起淀积两种或多种磷光体的时候，难以产生可预期的和一致的光的颜色，并且不同的磷光体在相同的淀积工艺中有不同的反应。例如，相对的磷光体厚度和密度是难以控制的，一种磷光体的光转换对于另一种磷光体的光转换有影响，不同的磷光体在一般情况下都有不同的物理性质(例如密度差和温度膨胀系数)和化学性质，因此当经受相同的淀积工艺时有不同的反应出现。

当前所需要的是使用磷光体和蓝色、紫外或近紫外的发光二极管产生白光的技术，这种技术的实施相对容易，并且能一致性地产生期望的白光温度。尤其期望产生温度范围为2000K-5000K的温暖白光(更红)。

发明内容

这里公开了一种用于形成白光发光二极管的技术。在一个实施例中，二极管芯片发射蓝色光。淀积用于产生红色、黄色或黄绿色光的第一磷光体，以便均匀地涂敷二极管芯片。一种合适的淀积技术是电泳淀积(EPD)，这种技术是通过向芯片施加一个电位并且在溶液中使磷光体充电，来用磷光体电镀所说的芯片。吸引力使得磷光体均匀地涂敷在芯片上。磷光体的厚度和覆盖率是完全可控的，因此磷光体涂层的作用结果是完全可以预期的。

在得到的发光二极管结构上淀积粘结剂中的另一种磷光体，以便增加其余的颜色分量(如红色或绿色)并且密封涂敷了保形(conformal)磷光体的芯片。

因为两种不同的淀积技术都是容易独立可控以便提供期望的颜色分量，因此由于磷光体的物理和化学相容性并不是影响因素，所以得到的白光温度(如2000K-5000K)是高度可控的，并且发射颜色是均匀的。

温暖白光发光二极管的一种用途是汽车的前灯。

在一个实施例中，将蓝色发光二极管芯片阵列安装在装配架(submount)上，每个发光二极管都有在它上面形成的第一磷光体的保形涂层。然后，每个发光二极管都由光刻胶模具所包围，在模具内淀积用第二磷光体浸渍的液态硅树脂，从而在每个发光二极管上形成尺寸完全确定的一个包层。然后固化硅树脂，并且除去光刻胶。通过常规的切片步骤使发光二极管相互分离。第一磷光体可以是黄色、黄绿色或绿色(如YAG磷光体)，第二磷光体可以是红色(如CaS磷光体)。在另一个实施例中，第一磷光体是红色，第二磷光体是黄色、黄绿色或绿色。

在另一个实施例中，在上方模制工艺(overmolding process)中，淀积硅树脂-磷光体材料，其中在包含与磷光体粉末混合的液态硅树脂的模具上放置装配在装配架上的阵列中的保形涂敷了磷光体的发光二极管。每个模具的形状是透镜的形状。然后，固化硅树脂-磷光体材料，并且分离发光二极管阵列和模具。每个发光二极管结构现在包括所说两种磷光体和硅树脂透镜。通过常规的切片过程可以使发光二极管相互分离。

附图说明

图1是安装在装配架上的具有导电表面的蓝色发光二极管阵列的侧视图；

图2说明浸入溶液中的发光二极管阵列，所说溶液包含带电的磷光体颗粒，用于用磷光体保形涂敷发光二极管的导电表面；

图3说明得到的具有磷光体保形涂层的发光二极管；

图4说明在图3的装配架上形成的光刻胶，用于形成用第二种类型的磷光体浸渍的硅树脂模具；

图5说明得到的硅树脂，其在除去光刻胶前形成密封透镜，包含磷光体颗粒；

图6、7、8说明用于形成包含磷光体颗粒的密封透镜的上方模制工艺；

图9是使用这里所述的工艺形成的发射白光的发光二极管阵列的透视图；

图10是具有一种类型磷光体的保形涂层和具有包含一种磷光体或两种不同的磷光体以产生白光的硅树脂透镜的蓝光、紫外光或近紫外光发光二极管的侧视图；