[发明专利]有涂层的发光器件及其涂覆方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光器件，该发光器件包括设置在基座上的发光二极管，所述器件具有侧向外围表面、顶部表面和光学活性涂层。还揭示了一种用于在发光器件上施加这类涂层的方法。

背景技术

如今在数量越来越多的照明应用中使用包含发光二极管(LED)的大功率发光器件。一般而言，使用两种用于制作大功率LED的材料系统。

使用InGaN来生产高效蓝色LED。

使用AlInGaP来生产高效红色LED和琥珀色LED。

当改变两种材料系统的材料成分以将发射波长从蓝色向绿色迁移和从红色向绿色迁移时，这两种材料系统的效率会严重降低。

通过在光路中应用波长转换材料，例如荧光材料和/或发光材料，可将发射的波长适配为许多特定的波长。在这类发光二极管(或波长转换发光二极管)中蓝色和/或紫外光发射LED特别适合作为光源，因为波长转换材料通常吸收由所述二极管发射的至少部分的光并发射具有更大波长(红移)的光。

可将InGaN系统与这类波长转换材料或光学组分(例如荧光物质材料)相结合，以将部分的高能量小波长蓝光转换成较低能量较大波长的光。以这种方式，通过将蓝色LED与LED上的适当荧光物质体相结合，可产生白色LED(通常使用YAG:Ce荧光体)，或使用合适的荧光物质材料可将蓝色LED转换成绿色、黄色、琥珀色或红色LED。这种颜色转换伴随有效率损失(主要是斯托克斯频移损失(Stokes shift loss))，但是蓝色LED的高初始效率使得即使是向琥珀色和红色的完全转换亦成为针对受热效率问题困扰的直接发射AlInGaP系统的有吸引力的备选。

JP 2002353507揭示了一种发光体，其中稳定将发射的光改变成另一种颜色的荧光物质。这通过以含有荧光物质的树脂填充LED内的狭缝来实现，所述含荧光物质的树脂作为管芯粘合剂用以稳定树脂的总量。

传统的LED荧光物质技术在LED的顶部上使用嵌入树脂内的荧光物质颜料或粉粒。然而这导致背散射损失和工艺变化。一种新的技术利用了称为“陶瓷照明材料(Lumiramic)”技术的陶瓷荧光物质技术(在US2005/0269582中描述了Lumiramic转换体)。这种技术使得光学稳定和热稳定的陶瓷荧光物质薄片的生产成为可能，所述陶瓷荧光物质薄片具有明确的厚度和几何形状以匹配LED的几何形状，所述LED的几何形状通常是1×1mm的正方形。通过控制这些陶瓷荧光物质体或荧光物质中的孔隙度，随角度的路径长度差异可被充分地混杂/分散，从而在牺牲一些朝向LED背散射的光的情况下提供全角度的相当均匀的颜色性能。

通过使用Lumiramic技术，可通过蓝光至较高波长的部分转换而制作出白色LED(例如使用YAG:Ce荧光体)。此外，可通过尝试完全吸收蓝色LED光并将其高效地转换成匹配绿色、琥珀色或红色特性的颜色光谱而制作出绿色、琥珀色和红色LED。

然而，这种薄片荧光物质技术要求厚度相比LED尺寸不可忽略的荧光体。对于尺寸为1×1mm的白色LED而言，所述荧光体通常具有约120μm的厚度。这导致对从方形体的四个横向面或四个侧面发射出的光的显著贡献。

此外，LED本身具有侧表面，该侧表面具有不可忽略的光汲取。LED管芯可以是两根导线置于所述管芯相同侧上的倒装片类型。这种设计便于波长转换体在器件的发光表面上的布置。在“倒装”LED技术中，LED与基底或其上的光透射体安装在一起。当这种基底(通常是蓝宝石)未被移除时，通常具有100μm厚度的这种蓝宝石基底也具有显著的侧表面贡献。为了解决这个问题，可在剥离(lift off)工艺中移除所述基底。尽管如此，由量子阱、正极、负极和反射器构成的InGaN LED堆叠可具有约10μm的厚度并且由高反射率材料构成，从而导致可观的波导和不可忽略的侧向发射。

连接LED与Lumiramic荧光物质的粘合层增加了所述侧表面厚度，并且所述粘合层通常具有10μm的厚度。

粘合材料的例子例如包括硅树脂。

与从发光器件的侧向(边缘)表面发射的光相关的不利之处如下：