[发明专利]用于发光器件的光学元件及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于发光器件的光学元件及其制备方法，其中该光学元件包括包含波长转换层和散射层的烧结陶瓷体。

背景技术

发光器件包括至少一个发光二极管(LED)，该发光二极管通常与光学元件布置在一起。该光学元件通常包括波长转换层，该波长转换层包括对发出的光重定向的荧光剂和/或层。由此，可以通过各种方式来影响从LED发出的基色光。

上发射LED指的是这样的发光二极管：其具有光学元件，其中由LED生成的光在光学元件的上表面发出。对于上发射LED中的光学元件，期望诸如高透明度和最佳波长转换之类的属性。这优选地通过使用包括波长转换层的光学元件来完成，其中具有第一波长的光束由荧光剂变换成第二波长，继而透射通过该层。

侧发射LED指的是这样的发光二极管：其具有光学元件，其中由LED生成的光在光学元件的侧表面发出。对于侧发射LED中的光学元件，通常期望诸如高透明度和最佳波长转换之类的属性处于光学元件的下部，同时通常期望光学元件的上外部分的高反射率。这优选地通过使用包括第一波长转换层的光学元件来完成，其中光由荧光剂变换继而由第二层反射。

US 2007/0284600A1描述了包括波长转换层和反射体的侧发射LED。波长转换层可以是透明或半透明粘合剂中的烧结荧光剂颗粒或荧光剂颗粒，其可以是有机的或无机的。反射体可以是镜面反射体或漫反射体，其使得光以许多角度并且最终以小于临界角被反射。描述了镜面反射体可以由有机层或无机层形成，例如铝或其他反射性金属。此外，描述了漫反射体可以由沉积在粗糙化表面或漫反射材料(诸如合适的白漆)上的金属形成。

当光学元件包括波长转换层和散射层两者时，存在若干问题需要考虑。例如，期望获得良好的物理和光学接触；以及热稳定性以及避免化学退化。

波长转换层与散射层之间的良好物理接触是至关重要的，以便避免机械故障，诸如光学元件发生分层。当前，额外的粘合剂层被频繁使用以便取得光学元件中各层之间足够的粘合度。在使用过程中，光学元件受到温度变化，这可能导致由于在波长转换层和散射层中使用了具有不同热膨胀属性的材料而产生的热致应力。

波长转换层与散射层之间的良好光学接触是至关重要的，这是因为即便是两层之间非常细小的间隙也可能导致在侧面以不期望的角度发生光泄漏。这可能导致从正常光强度分布的不期望的偏离。

另外，波长转换层与散射层之间的化学相互作用可能导致光学元件的功能退化，诸如毁坏的发光或发射颜色的变化。

因此，在本领域中需要向发光器件提供包括波长转换层和散射层的光学元件及其制备方法，其中克服了这些缺点。

发明内容

本发明的一个目标是至少部分克服上文提到的现有技术中存在的问题并且满足本领域中的需求，从而向发光器件提供陶瓷光学元件及其制备方法。

本发明的另一目标是提供包括波长转换层和散射层的陶瓷光学元件，其中该光学元件适于在包括侧发射LED的发光器件的制备中使用。尤其是，期望不使用任何粘合剂的支持波长转换层与散射层之间高光学接触的紧密接触。

本发明的又一目标是提供包括烧结陶瓷体的光学元件的制备方法，其中提供了波长转换层与散射层之间的高物理接触，即，没有使用粘合剂。此外，本发明的目标是提供制备方法，其中光学元件的两个层在同一制备步骤中产生。此外，期望具有高耐久性的鲁棒材料结构、高制备性能以及生产光学元件的简易并且低成本的方法。

本发明的另一目标是提供如下发光器件，该发光器件具有至少一个包括新型光学元件的基本上侧发射的元件。

本发明的又一目标是提供用于提供发光器件的方法，该发光器件包括根据本发明的光学元件。这些目标和其他目标通过根据本发明的方法和产品来完成。

在第一方面中，本发明提供了如下光学元件，该光学元件包括具有第一层和布置在该第一层上的第二层的烧结陶瓷体，其中该第一层包括波长转换材料，其中第二层的孔隙度高于第一层的孔隙度，并且第二层中的孔隙被布置用于提供由光源生成的光束的散射。通过使用根据本发明的光学元件，通过在波长转换层和散射层两者中使用陶瓷材料提供了基本上侧发射的光学元件。根据本发明的光学元件具有若干优势。例如，在光学元件中只使用一个陶瓷体产生鲁棒的材料结构。另外，热不稳定性可以通过在两层中只使用陶瓷材料来显著减少或避免。此外，由于只使用了一个烧结陶瓷体，因此有可能取得两层之间的紧密接触，这会产生高效的光学耦合。另一有利之处是，本发明允许两个部件之间的完美物理接触而不需要使用任何粘合剂。

在本发明的实施方式中，光学元件的第二层的反射率可以＞90％。该高反射率会产生高侧发射能力。