[发明专利]用于固态照明中的下转换的多层转换材料

说明书

本申请是2011年2月16日提交的Tong等人的美国专利申请第13/028,863号以及2012年10月10日提交的Lowes等人的美国专利申请第13/649,052号的继续申请并且要求以上申请的权益。

技术领域

本发明涉及固态光源，并且具体涉及通过不同磷光体组分的间隔而具有增强的发射特性的有效且可靠的发光二极管(LED)封装件。

背景技术

白炽灯或基于灯丝的灯或灯泡通常用作住宅和商业设施的光源。然而，这种灯是极其低效的光源，其中高达95％的输入能量主要是以热或红外能量的形式损失掉。紧凑型荧光灯在将电转换为光时比白炽灯更有效，但是需要使用有毒材料诸如Hg，使得当设置这些有毒材料的灯时可能污染环境，包括地下水源。用于改进灯或灯泡的效率的一种解决方案是使用固态器件诸如发光二极管(一个或多个LED)而不是金属丝来产生光。

发光二极管通常包括夹在相对掺杂的层之间的一个或多个半导体材料的有源层。当跨掺杂层施加偏压时，空穴和电子被注入到有源层中，在有源层中它们重新结合以生成光。光从有源层并且从LED的所有表面发射。

为了在电路或其它类似布置中使用LED芯片，已知将LED芯片封装在封装件中以提供环境和/或机械保护、颜色选择、光聚焦等。LED封装件还包括用于将LED封装件电连接到外部电路的电导线、触点或迹线。在图1所示的典型LED封装件10中，单个LED或LED芯片12通过焊料接合或导电环氧树脂安装在反射杯13上。一个或多个引线接合部11将LED芯片12的欧姆触点连接到导线15A和/或15B，导线15A和/或15B可附接到反射杯13或与反射杯13一体形成。反射杯可填充有可包含波长转换材料(诸如磷光体)的密封剂材料16。LED发射的第一波长光可以被磷光体吸收，相应地磷光体可以发射第二波长的光。然后将整个组件封装在透明保护树脂14中，该透明保护树脂14可以模制成透镜的形状从而使从LED芯片12发射的光准直。虽然反射杯13可以在向上方向上引导光，但是当光反射时(即，由于实际反射器表面的小于100％的反射率而使一些光可能由反射杯吸收)可能发生光损失。此外，热量保持对于封装件(诸如图1a所示的封装件10)而言可能是有问题的，因为可能难以通过导线15A、15B提取热量。

图2所示的常规LED封装件20可以更适合于可生成更多热量的高功率操作。在LED封装件20中，一个或多个LED 22安装到诸如印刷电路板(PCB)载体、衬底或基台23的载体上。安装在基台23上的金属反射器24围绕一个或多个LED芯片22并且将LED 22发射的光反射远离封装件20。反射器24还为LED 22提供机械保护。在LED芯片22上的欧姆触点和基台23上的电迹线25A、25B之间制成一个或多个引线接合连接件27。然后，用密封剂26覆盖安装的LED 22，该密封剂可以为芯片提供环境和机械保护，同时还用作透镜。密封剂26还可以包含一种或多种常规材料(例如磷光体)，其吸收来自LED芯片的光并重新发射具有不同光波长的光。来自封装件20的总体发射可以是来自LED 22的光和来自转换材料的重新发射光的组合。金属反射器24通常通过焊料或环氧树脂接合附接到载体。

LED(诸如在图2的LED封装件20中发现的那些)还可以由包含一个或多个磷光体的转换材料涂覆，其中磷光体吸收LED光中的至少一些。LED可以发射不同光的波长，使得其发射来自LED的光和来自磷光体的光的组合。可以使用许多不同的方法用磷光体涂覆LED，其中一种合适的方法描述于Chitnis等人的且标题均为“晶圆级磷光体涂覆方法和器件制造利用方法(Wafer Level Phosphor Coating Method and Devices Fabricated Utilizing Method)”的美国专利申请序列第11/656，759号和11/899，790号中。可替换地，可使用诸如电泳沉积(EPD)的其它方法来涂覆LED，其中合适的EPD方法描述于Tarsa等人的标题为“半导体器件的闭环电泳沉积(Close Loop Electrophoretic Deposition of Semiconductor Devices)”的美国专利申请序列第11/473,089号中。