[发明专利]具有未激活发光材料的发光器件

说明书

技术领域

本发明涉及具有辐射发射元件(包括半导体)的发光器件。所述器件具有发光材料，所述发光材料能够吸收部分的由所述辐射发射元件所发出的辐射，并发出波长与所吸收的辐射的波长不同的光。此外，本发明涉及未激活发光材料在发光器件中的用途。

背景技术

现有技术中已知有这样的器件，其中所用的辐射发射元件二极管通常为发光二极管(简称：LED(light diode))的形式。通常，LED发出的辐射位于可见和/或紫外(UV)区。此辐射的光谱组成特别依赖于所用的半导体材料。存在例如发射蓝光的LED。

另外，已知在LED的发射方向上(以下以简化术语描述为LED“上”)布置以颗粒形式分布在空间上的发光材料，该发光材料部分地吸收该LED所发出的辐射，并发出通常在更长波长的另一波长范围的辐射。例如，通过发光材料颗粒可以将该LED发出的UV辐射“转化”为(“可见”)光。作为发光材料，有常用于此目的的荧光材料颗粒。相应的布置例如可见于文献US6809347B2、US 2005/0077532A1和JP 10097201A。

严格说来，“荧光”指从S1态到S0态的发射过程，发生在10ns～100ns范围。对比而言，“磷光”指从T1到S0态的发射过程，其本身出现在μs～ms范围。这两个过程的统称术语为“发光”。以下(为了简化)述及术语“荧光”时，要理解为荧光和磷光过程。

例如，已知存在具有LED的装置，其发出蓝光，并具有荧光颗粒形式的发光材料，该发光材料部分地吸收由该LED所发出的蓝光，并发出黄光，从而可以说将蓝光转化为黄色或“淡黄色”的光。关于这一点，还已知将蓝光变为绿色或“淡绿色”或者红色或“淡红色”的光的发光材料。还已知相应的发光材料的组合。

如果一个人注视着这样的发光器件，然后与该观察者的眼睛相遇的通常有从LED发出的未通过荧光颗粒进行波长转化就离开该器件的光(即蓝光)，例如，还有荧光颗粒所发出的黄光。这样，或多或少地出现个别的白光。

因此现象表现为，对光的颜色印象一般取决于从哪个方向注视该器件。尤其是，明显存在对于(主)发射面(这是活性层的表面，即LED的基底表面)的表面法线(以下简称为“LED的表面法线”)与从器件到观察者眼睛的方向之间的夹角Θ的依赖性。其原因在于，未在发光材料处进行波长转化的从LED直接出射到外部的光优先以一定立体角发射，更准确地说是在LED的表面法线周围的区域内发射，而发光材料颗粒所发出的光更均匀地射向所有方向，于是类似于“各向同性地”发射。通常，此基本上与方向无关的辐射分量有两个可能的原因：要么每个单独的发光材料颗粒发出与发射方向无关的光，要么如果单独的发光材料颗粒在发射特性上存在方向依赖性，但由于发光材料颗粒的随机取向和分布而出现此辐射的总体上各向同性的叠加。因而该器件在此波长范围内大致如同朗伯定律(Lambert’s law)的漫射聚光灯那样进行发射。于是，这导致对该器件显现的光的颜色印象取决于观察方向，尤其是取决于夹角Θ。

此外，LED通常基本上为立方体形，其本身(即单独由于几何条件所致)已经产生不均匀的发射特性。

为抵消该效应，还已知在LED上布置漫射颗粒，这些漫射颗粒或多或少地以漫射方式散射由LED所发出的辐射，因而使LED所发出的辐射强度对角度的依赖性减弱，从而发出例如蓝光。总而言之，据此可出现对观察方向或夹角Θ的依赖性较弱的颜色印象。

灌封材料(以下也称作“成型材料”)层通常发挥在位置上固定荧光颗粒和漫射颗粒的作用，在该材料中，这些颗粒在空间上分布。例如所用的灌封材料树脂，更准确地说例如为环氧树脂、硅酮或聚氨酯树脂或者橡胶状材料的形式，例如为硅酮的形式。灌封材料层经常布置为直接位于LED上。

在图5中，例示了贯穿现有技术的相应器件100的示意截面图。LED101由其中良好地散布有发光材料颗粒和漫射颗粒(未示出)的成型材料102(例如环氧树脂)所包围。成型材料102布置在底座103的杯形坑中。LED 2可以以SMD部件提供，也可以以“Chip-on-Board(板上芯片)”工艺制造。用箭头示意性表示了(参照该图)，向下的辐射经反射而向上偏转，发光材料颗粒所发出的辐射(黄光)经成型材料部分地折射到外部，还部分地发生全反射。

在图2中示意性表示了，例如“来自LED的蓝光”和“来自发光材料颗粒的黄光”，以及在没有漫射颗粒的情况中的由相应器件所发出的上述两种辐射分量的不同的方向依赖性。所示数值表示LED的表面法线与一定的发射方向之间的角度(0°～360°)。强度在径向表示(极坐标图)。