[发明专利]具有磷光体波长转换的发光装置及其制作方法

说明书

相关申请案交叉参考

詹姆斯卡鲁索(James Caruso)等人在2007年10月1日申请的标题为具有磷光体波长转换的发光装置及其制作方法(LIGHT EMITTING DEVICES WITHPHOSPHOR WAVELENGTH CONVERSION AND METHODS OF FABRICATIONTHEREOF)的美国专利申请案第11/906,545号(代理人档案号第ITMX-00226US0号)。

技术领域

本发明涉及用于制作具有磷光体波长转换的发光装置的方法及设备。更特定来说，本发明涉及具有如下类型的发光装置，其包括：发光二极管(LED)，其可操作以发射第一波长范围的光；及磷光体材料，其将所述光的至少一部分转换成第二波长范围的光。

背景技术

发白色光二极管(LED)在此项技术中是已知的，且是相对新近的创新。直到开发出在电磁光谱的蓝色/紫外线部分中发光的LED，开发基于LED的白色光源才变得实际。如例如US 5,998,925中所教示，产生白色光LED(“白色LED”)包含是光致发光材料的一种或一种以上磷光体材料，其吸收所述LED所发射的辐射的一部分并重新发射不同色彩(波长)的辐射。通常，LED芯片或裸片产生蓝色光且所述磷光体吸收一百分比的蓝色光并重新发射黄色光或绿色与红色光、绿色与黄色光或黄色与红色光的组合。所述LED所产生的蓝色光的不由所述磷光体吸收的部分与所述磷光体所发射的光组合，从而提供在人眼看来在色彩上近似为白色的光。

如已知，白色光源的相关色温(CCT)通过将其色调与理论、经加热的黑体辐射体加以比较来确定。CCT以开尔文(K)指定且对应于与所述光源辐射相同的白色光色调的黑体辐射体的温度。白色LED的CCT通常由磷光体组成及并入所述LED中的磷光体的量来确定。

白色LED常常通过使用粘合剂将所述LED芯片安装于金属或陶瓷杯(外壳)中且然后将引线接合至所述芯片来制作。为增加所述装置的效率，所述杯将常常具有反射内表面以将光反射出所述装置。所述磷光体材料(其为粉末形式)通常与硅酮粘结剂混合且然后将所述磷光体混合物置于所述LED芯片顶部上。制作白色LED的问题是LED之间的假设在标称上相同的CCT及色彩色调的变化。此问题通过以下事实而加剧：人眼对色彩色调尤其是“白色”色彩范围中的细小改变极其敏感。

为减轻如上所述具有磷光体波长转换的LED尤其是白色LED的色彩变化问题，使用“分箱”或“装箱”系统在后生产期间分类LED。在装箱中，操作每一LED且测量其所发射光的实际色彩。然后，根据所述装置产生的光的实际色彩而非基于目标CCT(所述装置是以所述目标CCT生产的)来将所述LED分类或装箱。图1是指示色彩空间或色彩箱的四个区域的冷白色(CW)LED的CIE(国际照明委员会)1931色度图。更通常，使用九个或九个以上箱来分类白色LED。装箱的缺点是增加的生产成本及低成品率，因为常常仅可接受所述九个箱中的两个用于既定应用，此导致白色LED供应商及消费者的供应链挑战。

US 6,823,142教示通过将滤光器置于LED光发射路径中来调节LED的光谱特性。所述滤光器具有滤光器图案，其改变光的色彩及强度中的至少一者且基于对应于所发射光的色彩及强度中的至少一者与参考之间的偏差的移位值产生。所述滤光器可使用喷墨印刷或其它印制方法印刷于LED的透镜上或印刷于稍后附接到所述LED的帽上。为所述滤光器所选择的特定墨水色彩依据每一LED的所发射光与指定公差的偏差。称所述滤光器形成高程度的色彩及强度均匀性，而不需要劳动及成本密集型装箱。滤光的缺点是其基于吸收来从所发射光谱移除光谱分量且因此降低LED的效率。此外，不能够在不存在光谱分量时使用滤光来校正光谱发射，换句话说，此方法不能够向白色LED发射添加光谱波长。

我们相信，具有传统磷光体波长转换的LED的所发射光的色彩色调的变化由所述LED芯片上磷光体材料的体积、组成及位置的变化而产生。然而，发明者已了解到，色彩色调变化可额外地依据如下因素，包含：

●接合线形状及位置的变化，其可影响磷光体的湿润

●粘合剂渗出，其可影响所述LED芯片的发射方向上的磷光体变化的湿润

●反射器特性的变化

●磷光体/硅酮掺和的变化或老化

●LED芯片的波长发射分布。

我们相信，所有这些因素可影响包含磷光体波长转换的发光装置所产生的光的色彩色调。

发明内容