[发明专利]用于LED的宽带电介质反射器

说明书

技术领域

本发明涉及用于发光二极管（LED）的全介质反射器，且特别是涉及用于在白色发光器件中的LED的提供反射率和电绝缘的宽带全向多层全介质反射器。

背景技术

常规白色发光器件，例如在以Shum的名义于2011年8月4日公布的美国专利申请2011/0186874中所公开并在图1中示出的那些发光器件，包括安装在电路2上或由电路2包围的蓝光或紫外（UV）发光LED1，电路2提供与外部电源的电连接，以给LED 1供电。金属反射层3（例如银）被设置在硅衬底4上，用于将由LED封装折射或反射的任何杂散光反射回期望的方向上。因此，也需要绝缘层6以提供电路2和金属反射层3之间的电绝缘。氮化物或氧化物（例如Si₃N₄或SiO₂）常常被用来作为绝缘层6，结果形成大约2μm到6μm的厚度，取决于对击穿电压的合法要求。一般，LED 1被浸没在光透射环氧树脂7中，其包括用于将从LED发射的光转换成宽频谱白光的光转换染料，例如磷光体。不幸的是，银反射层3随着时间的流逝在环境上是不稳定的，并变得失去光泽，特别是当暴露于高的温度和湿度时，这极大地减小了发光器件的有效寿命。

在2004年12月21日授权给Su等人的美国专利号6,833,565中公开了使用窄带电介质反射器以将LED所发射的特定波长的光穿过磷光体材料反射回去以使波长转换最大化；然而，没有提到如何处理宽带、白光吸收/反射和电绝缘的问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种白色发光LED器件，其中宽带全向多层电介质反射器用于提供反射率和电绝缘。

因此，本发明涉及发光二极管（LED）器件，其包括：。

衬底；

LED，其用于在第一波长处发射光；

电路，其用于从外部源向LED提供功率；

波长转换材料，其覆盖LED，用于将在第一波长处发射的光转换成至少第二波长的光，第二波长的光与第一波长的光组合而形成宽带光源；以及

在衬底和LED之间交替的高低折射率材料层和低折射率材料层的多层电介质结构，其提供对电连接的电绝缘和对所述宽带光源的反射率；

其中所述多层电介质结构是在至少150nm的带宽上反射所述宽带光源的至少90%的宽带反射器。

理想地，所述多层电介质结构具有在LED之下的具有第一厚度的第一区域，和围绕LED的具有比第一厚度更厚的第二厚度的第二区域，第一区域向所述衬底提供电绝缘和热传输，而第二区域提供电绝缘和对光的反射率。

附图说明

将参考代表本发明的优选实施例的附图来更详细地描述本发明，其中：

图1是常规LED器件的横截面视图；

图2是根据本发明的LED器件的横截面视图；

图3是具有间隔开100nm的中心波长的四个波长叠层（wavelength stacks）在入射角为零时的反射率与波长的关系曲线图；

图4是根据本发明的第一实施例的组合的波长叠层在入射角为零时的反射率与波长的关系曲线图，所述组合的波长叠层包括具有由间隔开100nm的中心波长定义的反射率带宽的四个区段；

图5是根据本发明的第二实施例的组合的波长叠层在入射角为零时的反射率与波长的关系曲线图，所述组合的波长叠层包括具有由间隔开10nm的中心波长定义的反射率带宽的大约50个高折射率和低折射率对；

图6a是在多个不同的入射角处的第二实施例的波长叠层的反射率与波长的关系曲线图；

图6b是在多个不同的入射角处的第二实施例的最优化波长叠层的反射率与波长的关系曲线图；

图7是比较金属反射器（例如银和铝）与根据本发明的全介质反射器在460nm到680nm的范围上的平均反射率与入射角的关系曲线图；

图8是比较金属反射器（例如银和铝）与根据本发明的全介质反射器在入射角的范围上的平均反射率与波长的关系曲线图；

图9是根据本发明的可替换实施例的LED器件的横截面视图；

图10是根据本发明的可替换实施例的LED器件的横截面视图；

图11是比较金属反射器（例如银）与根据本发明的第二实施例的全介质反射器，以及与根据本发明的第二实施例的全介质反射器和铝反射器层的组合，在460nm到680nm的范围上的平均反射率与入射角的关系曲线图；