[发明专利]颜色稳定的磷光体转换LED

说明书

技术领域

本发明涉及发光器件，该发光器件包括至少一个用于发出具有第一颜色的光的发光二极管，以及设置在所述至少一个发光二极管上以便接收至少一部分由所述发光二极管发出的光的发光材料。本发明还涉及用于制造这种器件的方法。

背景技术

目前，LED(发光二极管)被考虑用于照明的若干方面，例如普通环境照明、信号照明(例如交通灯)、汽车照明(例如闸灯)等，以及用于显示器件照明，例如用于LCD显示器的背光灯。

LED目前具有不同的颜色，从UV二极管经过可见光范围到IR二极管。特别是红色和琥珀色LED的问题在于，光输出以及色点分别对于温度的强烈依赖性。作为结点温度函数的光输出对于红色、琥珀色、绿色和蓝色LED是不同的。特别是在汽车的尾灯和闪光指示器中，这种效应限制了功率密度并且增大了对于环境温度变化的灵敏度。

为了部分地克服这种温度依赖性，已经提出了所谓的磷光体转换LED，即配备有磷光体化合物(即发光化合物)的发光二极管，所述磷光体化合物吸收二极管的光并且将其转换成不同的颜色。例如，可以向蓝色二极管提供红色磷光体，该红色磷光体吸收蓝光的至少一部分并且因而发出红光。

磷光体转换的蓝色和紫色以及UV二极管的温度依赖性较小，但是特别是色点和相关色温强烈依赖于所使用的磷光体的层厚度。LED上小的层厚度变化甚至可能导致观察角相关的色点变化。此外，磷光体转换的蓝色以及特别是UV-LED的问题在于，减少通过磷光体层的蓝色和UV泄漏是非常困难的。蓝色和UV泄漏辐射还使得磷光体的基质材料、周围的硅树脂以及塑封部件退化。

Izuno等人的美国专利申请2004/0061433中描述了一种改进磷光体转换发光二极管的方法，其中磷光体化合物包含在基于溶胶凝胶(sol gel-based)的基质中。该文献宣称其中提出的方法克服了厚度变化的问题。

然而，磷光体转换LED的余留缺点在于，需要几十甚至几百微米的厚磷光体层以便发出的光达到高饱和度或者防止UV或蓝光的高泄漏。厚的磷光体层增大了光向后朝芯片的反射以及磷光体LED组合中的光的有效路径长度，这意味着功效的降低。

此外，美国专利申请2004/0061433中描述的基于溶胶凝胶的基质的另一个缺点在于，它是相当不灵活的，并且它的热膨胀系数与典型LED的热膨胀系数截然不同。工作时，LED散出热量，导致LED结构的热膨胀。这使得LED与磷光体层之间的界面受到应力，并且磷光体层剥离的风险很大。而且，由于依照现有技术的基于溶胶凝胶的基质缺乏柔性，因而溶胶凝胶粘合的磷光体层内可能出现裂纹，导致疲劳。如果所述层的孔隙度如此高，使得热应力并不通过移动磷光体微粒来积累或消除，那么所述层的机械稳定性是不足的并且所述界面不是轮廓分明以及平滑的。

因此，需要具有色点的改进的发光二极管，其对于磷光体层的厚度的依赖性较小。

还需要改进的发光二极管，其允许来自较薄磷光体层的高颜色饱和度。

发明内容

本发明的一个目的是，克服现有技术的至少一个上述缺陷并且提供一种包括至少一个具有色点的磷光体转换LED的发光器件，其不像常规磷光体转换LED中那样依赖于磷光体层的厚度并且允许来自薄磷光体层的高颜色饱和度。

本发明的发明人已经发现，这个目的可以通过在磷光体转换发光二极管上设置滤波器来实现。该滤波器设置成接收由发光二极管发出并且透过磷光体材料的光，吸收由发光二极管发出的颜色的光。这个滤波器设置在发光二极管和观察者之间。

结果，未被磷光体材料转换的光在滤波器材料中被吸收，而被磷光体材料转换的光在滤波器材料中不被吸收，而是基本上不受影响地透过滤波器材料。

因此，来自二极管的全部光(即未转换光和转换光的组合)的色点对于磷光体层厚度的依赖性变得更少，并且可以使用更薄的磷光体层，同时仍然获得具有更加饱和的转换颜色的光。

此外，将滤波器材料选择为分布在包含硅和碳原子的基质中的色素化合物，其中基质中的至少一部分硅原子直接键合到碳氢基团(group)。这种材料是相当柔软的材料，并且因而当发光二极管的温度变化时不那么易于剥离和破裂。

因此，在第一方面中，本发明涉及一种发光器件，该发光器件包括至少一个用于发出具有第一颜色的光的发光二极管以及设置在所述至少一个发光二极管上以便接收至少一部分由所述发光二极管发出的光的发光材料。该发光器件还包括设置成接收由所述发光二极管发出并且透过所述发光材料的光并且吸收具有所述第一颜色的光的滤波器。该滤波器包括分布在具有硅和氧原子的基质中的色素化合物，在所述基质中至少一部分所述硅原子直接键合到碳氢基团。