專利名稱：具有改進(jìn)的光輸出的led燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及一種LED發(fā)光裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
近些年來(lái)半導(dǎo)體集成電路(IC)產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了快速增長(zhǎng)。IC材料和設(shè)計(jì)方面的技術(shù)進(jìn)步已制造了用于不同目的的各種類型的1C。這些IC中的一種類型包括光子器件，諸如發(fā)光二極管(LED)器件。當(dāng)施加電壓時(shí)，LED器件通過(guò)半導(dǎo)體材料中的電子的移動(dòng)發(fā)光。由于有利的特性諸如小器件尺寸、長(zhǎng)壽命、有效能源消耗以及良好的耐久性和可靠性，LED器件越來(lái)越得到普及。
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在其它實(shí)際應(yīng)用中，LED器件已用來(lái)制造提供優(yōu)于傳統(tǒng)燈(諸如白熾燈)的優(yōu)點(diǎn)的燈。例如，就相同量的功率而言，與白熾燈相比，LED燈能夠產(chǎn)生更多的光。然而，當(dāng)輻射光時(shí)，LED燈產(chǎn)生熱量。當(dāng)常規(guī)LED燈變熱時(shí)，它可能經(jīng)歷光輸出減少，從而使LED燈的性能退化。因此，雖然常規(guī)LED燈通常已足以勝任其預(yù)期使用目的，但它們?cè)诟鱾€(gè)方面尚不是完全令人滿意的。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種發(fā)光裝置，包括基板；在所述基板上設(shè)置的多個(gè)發(fā)光二極管(LED)器件；和在所述LED器件的至少一個(gè)子集上方設(shè)置的多層帽狀物；其中所述帽狀物以一間距與所述LED器件的所述子集間隔開(kāi)；以及所述帽狀物包括使得所述LED器件發(fā)射的光從第一光譜轉(zhuǎn)換成第二光譜的材料，所述第二光譜不同于所述第一光譜。在該發(fā)光裝置中，其中所述材料含有熒光粉顆粒。在該發(fā)光裝置中，其中所述帽狀物還包括擴(kuò)散體材料，通過(guò)使用所述擴(kuò)散體材料以散射所述LED器件發(fā)射的光。在該發(fā)光裝置中，其中每個(gè)所述LED器件都包括藍(lán)光管芯發(fā)射器，所述藍(lán)光管芯發(fā)射器不包括熒光粉涂層。在該發(fā)光裝置中，其中所述帽狀物環(huán)繞覆蓋所述LED器件。在該發(fā)光裝置中，其中所述帽狀物包括環(huán)繞包圍所述LED器件的側(cè)部，并且其中所述LED器件被所述帽狀物和所述基板封閉。在該發(fā)光裝置中，其中所述帽狀物覆蓋所述LED器件的第一子集，而同時(shí)暴露所述LED器件的第二子集；所述第一子集的每個(gè)LED器件都不包括熒光粉涂層；以及所述第二子集的每個(gè)LED器件都包括熒光粉涂層。在該發(fā)光裝置中，其中所述帽狀物覆蓋所述LED器件的第一子集，而同時(shí)暴露所述LED器件的第二子集；所述第一子集的每個(gè)LED器件都不包括熒光粉涂層；以及所述第二子集的每個(gè)LED器件都包括熒光粉涂層，其中所述帽狀物的直徑和所述基板的直徑之間的比值為約3 5。在該發(fā)光裝置中，其中隔離所述帽狀物和所述LED器件的所述間距大于約0. 5毫米。在該發(fā)光裝置中，還包括與所述基板連接的散熱器，通過(guò)使用所述散熱器使所述LED器件產(chǎn)生的熱能消散；和在所述LED器件上方和所述帽狀物上方設(shè)置擴(kuò)散體帽狀物，其中所述擴(kuò)散體帽狀物包括擴(kuò)散體材料，通過(guò)使用擴(kuò)散體材料以散射所述LED器件發(fā)射的光。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種燈，包括位于基板上的多個(gè)發(fā)光二極管(LED)光源，所述LED光源的至少一個(gè)子集不包括熒光粉涂層；位于所述LED光源的所述至少一個(gè)子集上方的帽狀結(jié)構(gòu)，所述帽狀結(jié)構(gòu)含有熒光粉材料和擴(kuò)散體材料，其中所述帽狀結(jié)構(gòu)以一間隙與所述LED光源的所述子集物理地隔離；和在所述LED光源和所述帽狀結(jié)構(gòu)上方以及周圍放置的罩狀物結(jié)構(gòu)。·在該燈中，其中所述帽狀結(jié)構(gòu)以使得所述帽狀結(jié)構(gòu)在頂視圖中疊蓋所有的LED光源但在側(cè)視圖中則不疊蓋的方式放置。在該燈中，其中所述帽狀結(jié)構(gòu)以使得所述帽狀結(jié)構(gòu)在頂視圖和側(cè)視圖中疊蓋所有的LED光源的方式放置。在該燈中，其中所述帽狀結(jié)構(gòu)被配置成，使得所述帽狀結(jié)構(gòu)在頂視圖中疊蓋所述LED光源的第一子集且在頂視圖中暴露所述LED光源的第二子集，所述LED光源的所述第一子集是非熒光粉涂覆的器件，所述LED光源的所述第二子集是熒光粉涂覆的器件。在該燈中，其中所述間隙在約0. 5毫米至約10毫米的范圍內(nèi)。在該燈中，其中所述帽狀結(jié)構(gòu)選自由以下結(jié)構(gòu)組成的組其中混合有熒光粉顆粒和擴(kuò)散體顆粒的基板層；與含有熒光粉顆粒和擴(kuò)散體顆粒的層接合的基板層；和具有基板層、擴(kuò)散體層和熒光粉層的多層結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種制造發(fā)光裝置的方法，包括在基板上形成多個(gè)發(fā)光二極管(LED)器件；在所述基板上方裝配含熒光粉的帽狀結(jié)構(gòu)，所述帽狀結(jié)構(gòu)環(huán)繞覆蓋所述LED器件的至少一個(gè)子集，其中間隙物理地隔離所述帽狀結(jié)構(gòu)和所述LED器件；以及接合罩狀物和所述基板，所述罩狀物和所述基板完全封閉所述LED器件。在該方法中，其中采用滾動(dòng)條式工藝、掩模工藝和注入成型工藝其中之一形成所述帽狀結(jié)構(gòu)。在該方法中，其中所述帽狀結(jié)構(gòu)和所述罩狀物各自都含有擴(kuò)散體材料。在該方法中，其中以使所述帽狀結(jié)構(gòu)相對(duì)于所述LED器件呈現(xiàn)出下列結(jié)構(gòu)之一的方式對(duì)所述帽狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行裝配在頂視圖中所述帽狀結(jié)構(gòu)遮擋所有的所述LED器件，但是在側(cè)視圖中所述帽狀結(jié)構(gòu)不遮擋所有的所述LED器件；在頂視圖中和在側(cè)視圖中所述帽狀結(jié)構(gòu)遮擋所有的所述LED器件；以及在頂視圖中所述帽狀結(jié)構(gòu)遮擋所述LED器件的第一子集，且在頂視圖中暴露所述LED器件的第二子集，所述LED器件的第一子集是非熒光粉涂覆的器件，所述LED器件的第二子集是熒光粉涂覆的器件。


當(dāng)與附圖一起閱讀時(shí)，根據(jù)下面的詳細(xì)描述可以最佳理解本公開(kāi)的各個(gè)方面。強(qiáng)調(diào)根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，各種部件不是按比例繪制的。實(shí)際上，為了清楚討論，各種部件的尺寸規(guī)格可以任意地增大或縮小。圖1A-1C是根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的LED發(fā)光裝置的透視圖、剖視圖和頂視圖。圖2A-2C是用作圖1A-1C的LED發(fā)光裝置的組件的帽狀結(jié)構(gòu)的若干不同實(shí)施例的首1J視圖。圖3A-3C是根據(jù)本公開(kāi)的可選的實(shí)施例的LED發(fā)光裝置的透視圖、剖視圖和頂視圖。圖4A-4C是根據(jù)本公開(kāi)的另一個(gè)可選的實(shí)施例的LED發(fā)光裝置的透視圖、剖視圖和頂視圖。圖5是示出根據(jù)本公開(kāi)的各個(gè)方面的用于制造LED發(fā)光裝置的方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
·可以理解以下公開(kāi)提供了許多個(gè)不同的用于實(shí)施本發(fā)明的不同特征的實(shí)施例或者實(shí)例。為簡(jiǎn)化本公開(kāi)，元件和布置的具體實(shí)例在下面描述。當(dāng)然，這些僅僅是實(shí)例，而不是用來(lái)限制本公開(kāi)。而且，在隨后的說(shuō)明中第一部件在第二部件的上方或在第二部件上的形成可以包括其中第一部件和第二部件以直接接觸的方式形成的實(shí)施例；還可以包括其中額外的部件形成插入到第一部件和第二部件中的實(shí)施例，從而使第一部件和第二部件可以不直接接觸。為了達(dá)到簡(jiǎn)明和清楚的目的，可以以不同的比例隨意繪制各種部件。由于發(fā)光二極管(LED)技術(shù)的進(jìn)步，近年來(lái)采用LED器件的照明儀器已得到普及。這些照明儀器包括LED燈，其為使用多個(gè)LED器件作為光源的固態(tài)燈。熒光粉轉(zhuǎn)換LED(PCLED)用于實(shí)現(xiàn)一些這些LED燈。這些PCLED燈采用具有相對(duì)較短的波長(zhǎng)(例如藍(lán)色)的LED器件，并用熒光粉材料涂覆該LED器件。熒光粉材料吸收一部分的發(fā)射光(例如藍(lán)光)，并反過(guò)來(lái)發(fā)射具有不同波長(zhǎng)的光，例如黃光。將轉(zhuǎn)換的黃光和發(fā)射的藍(lán)光的未轉(zhuǎn)換部分視為白光。這些LED燈提供低生產(chǎn)成本和高顯色性能。然而，當(dāng)這些LED燈變熱時(shí)，它們的光輸出性能可能受到影響，其中變熱可能在燈工作過(guò)程中發(fā)生。更詳細(xì)地，由于兩種原因LED器件的光輸出可能降低1.當(dāng)打開(kāi)LED器件的發(fā)射器時(shí)(在工作過(guò)程中)，LED管芯的溫度將升高，其可能導(dǎo)致光輸出降低；2.熱通量可以從LED管芯傳遞到熒光粉涂層，其也可能導(dǎo)致光輸出降低。換句話說(shuō)，LED器件的光輸出性能與該LED器件的溫度是逆相關(guān)的。光輸出的降低使LED燈的性能退化，因此其是不被期望的。因此，本公開(kāi)將介紹一些實(shí)施例，其中每個(gè)實(shí)施例都可以緩解與常規(guī)LED燈相關(guān)的光輸出降低問(wèn)題。圖IA是根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的LED發(fā)光裝置100的簡(jiǎn)化的透視圖；圖IB是LED發(fā)光裝置100的簡(jiǎn)化的剖視圖；以及圖IC是LED發(fā)光裝置100的簡(jiǎn)化的頂視圖。LED發(fā)光裝置100是示出的實(shí)施例中的燈，但在其它實(shí)施例中可以包括其它照明布置和結(jié)構(gòu)。LED發(fā)光裝置100包括散熱器80。調(diào)整散熱器80的形狀使之適應(yīng)具有某種結(jié)構(gòu)的LED器件陣列，該結(jié)構(gòu)產(chǎn)生近乎均勻的光圖案。在該實(shí)例中，散熱器80由導(dǎo)熱性材料制成。設(shè)計(jì)散熱器的特定形狀以提供用于常見(jiàn)燈泡形狀的骨架，同時(shí)使LED器件散熱，并向環(huán)境大氣發(fā)射出盡可能多的熱量。為了增強(qiáng)熱傳遞，散熱器可以具有從LED發(fā)光裝置100的中心軸向外突出的散熱片。該散熱片可以具有暴露于環(huán)境大氣的實(shí)質(zhì)表面積以促進(jìn)熱傳遞。
LED發(fā)光裝置100包括基板110?；?10是非金屬材料。在一個(gè)實(shí)施例中，基板110含有陶瓷材料。在其它實(shí)施例中，基板110可以含有硅材料或塑性材料。作為一些實(shí)例，可以使用下列材料來(lái)實(shí)現(xiàn)基板110 :AlN、Al203、MCPCB、Si3N4、硅、BeO、或其組合。基板110可以包括或者可以不包括有源電路，并且還可以用于建立互連。在基板110上形成多個(gè)LED器件120。LED器件120各自都包括由相反摻雜的層形成的P/N結(jié)。在一個(gè)實(shí)施例中，相反摻雜的層可以包括相反摻雜的氮化鎵(GaN)層。例如，這些層的其中之一用n-型摻雜劑(諸如碳或硅)摻雜，而相反摻雜的層用P-型摻雜劑(諸如鎂)摻雜。在其它實(shí)施例中，n-型摻雜劑和P-型摻雜劑可以包括不同的材料。在實(shí)施例中，LED器件120可以各自包括在相反摻雜的層之間設(shè)置的多量子阱(MQff)層。MQW層包括氮化鎵和氮化銦鎵(InGaN)的交替(或周期)層。例如，MQW層可以包括若干氮化鎵層和若干氮化銦鎵層，其中氮化鎵層和氮化銦鎵層以交替或周期的方式形成。
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摻雜層和MQW層都可以通過(guò)本領(lǐng)域公知的外延生長(zhǎng)工藝形成。外延生長(zhǎng)工藝完成后，通過(guò)在摻雜層之間設(shè)置MQW層來(lái)創(chuàng)建P/N結(jié)(或P/N 二極管)。當(dāng)對(duì)摻雜層施加電壓(或電荷)時(shí)，電流流經(jīng)LED器件120，并且MQW層發(fā)出輻射(諸如可見(jiàn)光譜中的光)。由MQW層發(fā)射的光的顏色對(duì)應(yīng)于該光的波長(zhǎng)。該光的波長(zhǎng)(即該光的顏色)可以通過(guò)改變制成MQW層的材料的組分和結(jié)構(gòu)來(lái)調(diào)諧。根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例，配置LED器件120以發(fā)射藍(lán)光。LED器件120還可以包括允許LED器件電連接到外部器件的電極或接觸件。傳統(tǒng)LED器件通常具有圍繞LED器件涂覆的熒光粉層。熒光粉層可以包括磷光材料和/或熒光材料。在實(shí)際LED應(yīng)用中，可以使用熒光粉層來(lái)轉(zhuǎn)換由LED器件發(fā)射的光的顏色。例如，熒光粉層可以將由LED器件發(fā)射的藍(lán)光轉(zhuǎn)換成不同波長(zhǎng)的光。通過(guò)改變熒光粉層的材料組分，可以獲得期望的由LED器件發(fā)射的光色。然而，如上面所討論的那樣，圍繞傳統(tǒng)LED器件涂覆的熒光粉層可以導(dǎo)致該LED器件的光輸出降低。因此，在圖1A-1C中所示的LED器件120不含有在其上形成的熒光粉涂層。在實(shí)施例中，LED器件120包括不含有熒光粉涂層的藍(lán)光管芯發(fā)射器。LED發(fā)光裝置100包括在LED器件120上方設(shè)置的帽狀結(jié)構(gòu)130。帽狀結(jié)構(gòu)130可以具有多個(gè)不同的層，因此還可以被稱為多層帽狀物130。在實(shí)施例中，帽狀結(jié)構(gòu)130具有近似于圓形或環(huán)形的形狀，并環(huán)繞覆蓋下面所有的LED器件120。換種說(shuō)法，LED器件120從圖IC的頂視圖中是不可見(jiàn)的，因?yàn)樗鼈內(nèi)勘幻睜罱Y(jié)構(gòu)130疊蓋。帽狀結(jié)構(gòu)130通過(guò)間距或間隙140 (從圖IB的剖視圖中)與LED器件120分開(kāi)。間距140大于或等于約0. 5毫米(mm)。在實(shí)施例中，間距140在約0. 5mm至約IOmm的范圍中。帽狀結(jié)構(gòu)130可以根據(jù)若干不同的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)。參考圖2A、圖2B和圖2C在下面對(duì)這些實(shí)施例的具體內(nèi)容進(jìn)行討論。參考圖2A，根據(jù)實(shí)施例示出帽狀結(jié)構(gòu)130A的圖解剖面?zhèn)纫晥D。帽狀結(jié)構(gòu)130A包括層150、層160和層170，其中將層160設(shè)置(夾)在層150和層170之間。參考圖1A-1C，帽狀結(jié)構(gòu)130A的層150為面向LED器件120的層。層150、層160和層170各層都可以是基板層、擴(kuò)散體層和熒光粉層之一。更詳細(xì)地，層150-170可以以根據(jù)下面表I的下列6種結(jié)構(gòu)之一進(jìn)行排布表I.結(jié)構(gòu)I結(jié)構(gòu)2結(jié)構(gòu)3結(jié)構(gòu)4結(jié)構(gòu)5結(jié)構(gòu)6
層170 ISlISl熒光粉層擴(kuò)散體層擴(kuò)散體層熒光粉層
層160 擴(kuò)散體層熒光粉層 1 1熒光粉層擴(kuò)散體層
層150 熒光粉層擴(kuò)散體層擴(kuò)散體層熒光粉層IH 1 ~例如，根據(jù)結(jié)構(gòu)1，層170為基板層，層160為擴(kuò)散體層，以及層150為熒光粉層；根據(jù)結(jié)構(gòu)2，層170為基板層，層160為熒光粉層，以及層150為擴(kuò)散體層，等等。此外，基板層為其它層提供機(jī)械支持。在一個(gè)實(shí)施例中，基板層包括聚碳酸酯(PC)材料。在另一個(gè)實(shí)施例中，基板層可以包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料。在又一個(gè)實(shí)施例中，基板層可以包括玻璃材料。擴(kuò)散體層幫助散射由LED器件120發(fā)射的光以便使光分布更均勻。更詳細(xì)地，不·期望光輸出在某些斑點(diǎn)處非常強(qiáng)(亮)而在其它斑點(diǎn)處弱(暗)。因?yàn)閿U(kuò)散體材料以所有不同的方向散射光，結(jié)果表明光輸出不太可能含有具有不同明亮程度的斑點(diǎn)一從而提高光輸出均勻度。在實(shí)施例中，擴(kuò)散體層包括分散有擴(kuò)散體顆粒的液體娃酮材料?？梢詫⒎稚Ⅲw層噴射到基板層上，然后在高溫(例如高于約80攝氏度的溫度)下固化預(yù)先確定的時(shí)間段(例如，長(zhǎng)于約I小時(shí))。擴(kuò)散體顆粒也可以包括PMMA。如上面所討論的，熒光粉層幫助光從一個(gè)光譜轉(zhuǎn)換成另一個(gè)光譜，從而改變光的顏色。在實(shí)施例中，熒光粉層包括帶有熒光粉顆粒的液體硅材料。帽狀結(jié)構(gòu)130A可以采用本領(lǐng)域公知的卷對(duì)卷技術(shù)形成。帽狀結(jié)構(gòu)130A還可以采用本領(lǐng)域公知的適當(dāng)?shù)难谀９に囆纬?。因?yàn)槊睜罱Y(jié)構(gòu)130A含有熒光粉材料和擴(kuò)散體材料這兩者，它能夠轉(zhuǎn)換從LED器件120發(fā)射的光的顏色，并使該光更均勻地分布。參考圖2B，根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例示出帽狀結(jié)構(gòu)130B的圖解剖面?zhèn)纫晥D。帽狀結(jié)構(gòu)130B包括層180和層190。參考圖1A-1C，帽狀結(jié)構(gòu)130B的層180為面向LED器件120的層。層180和層190各自都可以是基板層和混有熒光粉顆粒的擴(kuò)散體層之一。更詳細(xì)地，層180-190可以以根據(jù)下面表2的下列2種結(jié)構(gòu)之一進(jìn)行排布表 2
結(jié)構(gòu)I結(jié)構(gòu)2
~￥T90WM混有熒光粉的擴(kuò)散體層
^Tso混有熒光粉的擴(kuò)散體層 WM例如，根據(jù)結(jié)構(gòu)1，層190為基板層，以及層180為混有熒光粉顆粒的擴(kuò)散體層；根據(jù)結(jié)構(gòu)2，層180為基板層，以及層190為混有熒光粉顆粒的擴(kuò)散體層?；鍖涌梢园ㄅc圖2A的基板層的材料組分相似的材料組分?？梢詫⒒煊袩晒夥垲w粒的擴(kuò)散體層視為圖2A的擴(kuò)散體層和熒光粉層的組合?；蛘哒f(shuō)，將多個(gè)能夠轉(zhuǎn)換照明光譜的熒光粉顆粒以相對(duì)均勻的方式混合在與圖2A的擴(kuò)散體層相似的擴(kuò)散體層中。帽狀結(jié)構(gòu)130B可以采用本領(lǐng)域公知的卷對(duì)卷技術(shù)形成。帽狀結(jié)構(gòu)130B還可以采用本領(lǐng)域公知的適當(dāng)?shù)难谀９に囆纬伞?br> 參考圖2C，根據(jù)又一個(gè)實(shí)施例示出帽狀結(jié)構(gòu)130C的圖解剖面?zhèn)纫晥D。帽狀結(jié)構(gòu)130C包括層200，層200是上面所討論的基板層、擴(kuò)散體層和熒光粉層的組合。換句話說(shuō)，將擴(kuò)散體層、熒光粉顆粒和基板全都混合在一起以創(chuàng)建層200。在實(shí)施例中，層120通過(guò)本領(lǐng)域公知的注入成型技術(shù)創(chuàng)建。在實(shí)施例中，帽狀結(jié)構(gòu)130AU30B和130C各自都可以具有在約I微米至約300微米的范圍中的厚度。想到在常規(guī)LED器件中，熒光粉材料直接涂覆在當(dāng)工作時(shí)輻射熱量的LED管芯上。鑒于此，熒光粉材料在很大程度上受到由LED管芯輸出的熱量的影響。相比之下，在圖1A-1C中所示的LED發(fā)光裝置的實(shí)施例使用含有熒光粉材料的帽狀結(jié)構(gòu)130，其中帽狀結(jié)構(gòu)130可以根據(jù)圖2A-2C中所示的任何一個(gè)實(shí)施例實(shí)現(xiàn)。帽狀結(jié)構(gòu)130通過(guò)間距140與LED器件120在物理上隔開(kāi)。這種物理隔離意指由LED器件120輻射的熱量(熱能)對(duì)帽狀結(jié)構(gòu)130中的熒光粉材料的影響程度不如在常規(guī)LED器件中多，因?yàn)闊崮茉谄鋫鞑ミ^(guò)程中作為間距的函數(shù)而減少。換種說(shuō)法，由帽狀結(jié)構(gòu)130中的熒光粉材料接收(“感受”)的熱能基本上低于由LED管芯輻射的熱能。因此，與圍繞LED管芯涂覆的傳統(tǒng)熒光粉材料相比，帽狀結(jié)構(gòu)130中的熒光粉材料經(jīng)歷更低的溫度。
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而且，與常規(guī)LED器件相比，LED器件120自身可能經(jīng)歷更低的溫度，因?yàn)楝F(xiàn)在可以更容易地輻射熱能而不受熒光粉涂層的阻擋。換句話說(shuō)，LED器件120和帽狀結(jié)構(gòu)的物理隔離可以通過(guò)不在LED器件120內(nèi)部或附近捕集熱量來(lái)提高熱耗散。熒光粉材料和LED器件120的溫度降低導(dǎo)致光輸出增加。如上面所討論的，LED器件的光輸出效率與溫度呈逆相關(guān)。當(dāng)溫度升高時(shí)，光輸出的量減少。當(dāng)溫度降低時(shí)，光輸出的量增加。因此，當(dāng)LED器件120工作時(shí)由于本實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了降低的溫度，因此與常規(guī)LED器件相比，LED器件120將具有更好的光輸出。例如，常規(guī)LED器件(具有熒光粉涂層)可能具有不足90%的光輸出，其中百分比是相對(duì)于滿額光輸出所測(cè)量的，該滿額光輸出沒(méi)有熱量加熱問(wèn)題引起的退化。相比之下，本文中的LED器件120可以具有優(yōu)于95% (例如在約95%和96%之間)的光輸出。熒光粉材料和LED器件120的溫度降低還可以提高LED發(fā)光裝置100的可靠性。這至少部分是由于下列事實(shí)引起的工作溫度的降低導(dǎo)致部件上(例如LED發(fā)射器管芯上的)的磨損和撕裂更少。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，LED發(fā)光裝置100可以具有大于約25，000小時(shí)的發(fā)射器使用期限，這比常規(guī)LED發(fā)射器至少長(zhǎng)數(shù)千小時(shí)。據(jù)了解對(duì)間距140選擇適當(dāng)?shù)姆秶詢?yōu)化LED發(fā)光裝置100的性能。在實(shí)施例中，對(duì)間距140選擇約0. 5mm至約IOmm之間的范圍以便平衡消散足夠量的熱量的目的和產(chǎn)生均勻的白光輸出的目的。如果間距140太小，則帽狀結(jié)構(gòu)130與LED器件120的位置太接近，仍可能導(dǎo)致在LED器件上或附近捕集太多的熱量，這是不被期望的，因?yàn)檫@會(huì)減少光輸出并使熒光粉材料承受更高的溫度。另一方面，如果間距140太大，則顯著量的由LED器件發(fā)射的藍(lán)光可能逃離LED發(fā)光裝置100而不被帽狀結(jié)構(gòu)130中的熒光粉材料轉(zhuǎn)換成不同波長(zhǎng)的光。而且，光輸出可能達(dá)不到期望的均勻程度，因?yàn)楣庠趥鞑サ絃ED發(fā)光裝置100外面之前可能沒(méi)有被帽狀結(jié)構(gòu)130中的擴(kuò)散體材料充分散射。出于這些原因，謹(jǐn)慎選擇間距140的值以便滿足上面的兩種目的而不犧牲另一種。LED發(fā)光裝置100還可以包括圍繞或包圍基板110、LED器件120和帽狀結(jié)構(gòu)130的圓頂樣罩狀物結(jié)構(gòu)220。罩狀物結(jié)構(gòu)220可以是擴(kuò)散體帽狀物220。與帽狀結(jié)構(gòu)130中的擴(kuò)散體材料相似，擴(kuò)散體帽狀物220對(duì)發(fā)射光發(fā)揮散射功能以便使光分布更均勻。對(duì)于常規(guī)LED發(fā)光裝置，僅僅是熒光粉材料(而不是擴(kuò)散體材料)圍繞常規(guī)LED管芯涂覆。因此，為了使光分布更均勻，對(duì)于常規(guī)LED發(fā)光裝置，類似于擴(kuò)散體帽狀物220的擴(kuò)散體帽狀物可能是必需的。在本文中，因?yàn)槊睜罱Y(jié)構(gòu)130可能已經(jīng)包括了用于產(chǎn)生均勻分布的光的足夠量的擴(kuò)散體材料，所以擴(kuò)散體帽狀物220可能不是必需的?；蛘?，如果將擴(kuò)散體帽狀物220裝配為L(zhǎng)ED發(fā)光裝置100的一部分，則擴(kuò)散體帽狀物220可能具有比傳統(tǒng)罩狀物結(jié)構(gòu)更低的擴(kuò)散體材料含量?，F(xiàn)在討論LED發(fā)光裝置的可選的實(shí)施例。這些可選的實(shí)施例之一在圖3A-3C中示出。更詳細(xì)地，圖3A為L(zhǎng)ED發(fā)光裝置300的可選的實(shí)施例的簡(jiǎn)化的透視圖；圖3B為L(zhǎng)ED發(fā)光裝置300的簡(jiǎn)化的剖視圖；以及圖3C為L(zhǎng)ED發(fā)光裝置300的簡(jiǎn)化的頂視圖。LED發(fā)光裝置300是所示的實(shí)施例中的燈，其包括與圖1A-1C中所示的LED燈器件100相似的一些組件和部件。為了達(dá)到清楚和一致的目的，在貫穿圖1A-1C和圖3A-3C中將對(duì)這些相似的組件和部件進(jìn)行相同地標(biāo)記。與LED發(fā)光裝置100相似，LED發(fā)光裝置300包括用于散熱的散熱器80、多個(gè)用于·產(chǎn)生光的LED器件120 (從圖3A的透視圖或圖3C的頂視圖中是不可見(jiàn)的)和可選的用于散射發(fā)射光以便使光分布更均勻的擴(kuò)散體帽狀物220。LED發(fā)光裝置300還包括帽狀結(jié)構(gòu)330，其在一些方面中與(LED發(fā)光裝置100的)帽狀結(jié)構(gòu)130相似，而在其它方面中與帽狀結(jié)構(gòu)130不同。帽狀結(jié)構(gòu)330與帽狀結(jié)構(gòu)130的相似之處在于它們各自都含有基板材料、熒光粉材料和擴(kuò)散體材料，并且它們各自能夠根據(jù)以上參考圖2A-2C所討論的各種結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。而且與帽狀結(jié)構(gòu)130相似，也將帽狀結(jié)構(gòu)330設(shè)置在LED器件120的上方，并通過(guò)間距140與LED器件120隔離。然而，和帽狀結(jié)構(gòu)130不同，帽狀結(jié)構(gòu)330包括環(huán)繞包圍LED器件120的側(cè)面部分350，從而使LED器件120被帽狀結(jié)構(gòu)330和基板110密封或封閉。換句話說(shuō)，帽狀結(jié)構(gòu)330類似于在LED器件120上方倒置翻轉(zhuǎn)的杯子。從頂視圖和側(cè)視圖看出該“杯子”組成LED器件120。據(jù)了解在圖3B的剖視圖中示出的LED器件120僅僅是為了提供例證，并且它們?cè)诂F(xiàn)實(shí)世界的應(yīng)用中不是直接可見(jiàn)的。出于這些原因，由LED器件120發(fā)射的光也需要經(jīng)過(guò)帽狀結(jié)構(gòu)330的側(cè)面部分350。LED發(fā)光裝置330提供與上面所討論的與LED發(fā)光裝置100相關(guān)的基本上相同的益處，即更低的工作溫度和增加的光輸出。此外，因?yàn)長(zhǎng)ED發(fā)光裝置300完全密封了 LED器件，光均勻度和顏色完整性可能提高，因?yàn)樗械陌l(fā)射光在正離開(kāi)LED發(fā)光裝置300之前將被帽狀結(jié)構(gòu)330散射并進(jìn)行顏色轉(zhuǎn)換。但是由于帽狀結(jié)構(gòu)330的形狀更復(fù)雜，可能制造LED發(fā)光裝置300比制造圖1A-1C的LED發(fā)光裝置100的成本略微更高一些。LED發(fā)光裝置的另一個(gè)可選的實(shí)施例在圖4A-4C中示出。更詳細(xì)地，圖4A為L(zhǎng)ED發(fā)光裝置400的另一個(gè)可選的實(shí)施例的簡(jiǎn)化透視圖；圖4B為L(zhǎng)ED發(fā)光裝置400的簡(jiǎn)化剖視圖；以及圖4C為L(zhǎng)ED發(fā)光裝置400的簡(jiǎn)化頂視圖。LED發(fā)光裝置400是所示的實(shí)施例中的燈，其包括與圖1A-1C中所示的LED燈器件100相似的一些組件和部件。為了達(dá)到清楚和一致的目的，在貫穿圖1A-1C和圖4A-4C中將對(duì)這些相似的組件和部件進(jìn)行相同地標(biāo)記。與LED發(fā)光裝置100相似，LED發(fā)光裝置400包括用于散熱的散熱器80、多個(gè)用于產(chǎn)生光的LED器件120、以及可選的用于散射發(fā)射光以便使光分布更均勻的擴(kuò)散體帽狀物220。LED發(fā)光裝置400還包括帽狀結(jié)構(gòu)430，其在一些方面與(LED發(fā)光裝置100的)帽狀結(jié)構(gòu)130相似，而在其它方面與帽狀結(jié)構(gòu)130不同。帽狀結(jié)構(gòu)430與帽狀結(jié)構(gòu)130的相似之處在于它們各自都含有基板材料、熒光粉材料和擴(kuò)散體材料，并且它們各自都能夠根據(jù)以上參考圖2A-2C所討論的各種結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。而且與帽狀結(jié)構(gòu)130相似，帽狀結(jié)構(gòu)430也可以設(shè)置在LED器件120上方，并通過(guò)間距140與LED器件120隔離。然而，與帽狀結(jié)構(gòu)130不同，帽狀結(jié)構(gòu)430沒(méi)有環(huán)繞覆蓋所有的LED器件120。換句話說(shuō)，帽狀結(jié)構(gòu)430類似于具有比基板110的直徑/圓周基本上更小的直徑/圓周的圓盤，從而使至少LED器件的一個(gè)子集“暴露”或者未被帽狀結(jié)構(gòu)430覆蓋。鑒于此，由這些暴露的LED器件120發(fā)射的光在離開(kāi)LED發(fā)光裝置400之前不需要經(jīng)過(guò)帽狀結(jié)構(gòu)430?？梢韵癯Ｒ?guī)LED器件一樣生產(chǎn)這些暴露的LED器件120，因?yàn)樗鼈兛梢跃哂型扛苍谄渖系臒晒夥鄄牧稀Ｔ趯?shí)施例中，基板110的直徑和帽狀結(jié)構(gòu)430的直徑之間的比值為約5 3。就性能而言，LED發(fā)光裝置400與LED發(fā)光裝置100和300是相當(dāng)?shù)?。通常，靠近基?10的中心區(qū)域的LED器件120比靠近基板110的外圍區(qū)域的LED器件120更熱。例如，中心區(qū)域和外圍區(qū)域之間的溫度差值可能達(dá)到(或超過(guò))10攝氏度。這意味著降低靠·近中心區(qū)域的LED器件120的溫度更重要。在LED發(fā)光裝置400中，在無(wú)熒光粉涂層的情況下制造被帽狀結(jié)構(gòu)430覆蓋的LED器件120，從而降低溫度?？梢韵癯Ｒ?guī)LED器件(具有熒光粉涂層)一樣制造未被帽狀結(jié)構(gòu)430覆蓋的LED器件120，但是因?yàn)檫@些LED器件位于靠近基板110的外圍區(qū)域，所以它們基本上不會(huì)有助于溫度增加。因此，LED發(fā)光裝置400仍可以具有與LED發(fā)光裝置100相似的工作溫度，其低于常規(guī)LED發(fā)光裝置。出于上面所討論的這些原因，LED發(fā)光裝置400提供與上面所討論的與LED發(fā)光裝置100相關(guān)的基本上相同的益處，即更低的工作溫度和增加光輸出。此外，LED發(fā)光裝置400使得LED器件120的暴露的子集像傳統(tǒng)的LED器件一樣實(shí)施，制造其的成本更低。帽狀結(jié)構(gòu)430自身比帽狀結(jié)構(gòu)130(圖1A-1C)或帽狀結(jié)構(gòu)330(圖3A-3C)更簡(jiǎn)單且更小型，因此其制造也可以更簡(jiǎn)單且成本更低。出于這些原因，LED發(fā)光裝置400可以具有比LED發(fā)光裝置100和300更低的制造成本。圖5是示出根據(jù)本公開(kāi)的各個(gè)方面制造LED發(fā)光裝置的方法的流程圖。方法500包括框510,其中在基板上形成多個(gè)LED器件。LED器件可以具有藍(lán)光管芯發(fā)射器。方法500繼續(xù)到框520，其中在該基板上方裝配含熒光粉的帽狀結(jié)構(gòu)。該帽狀結(jié)構(gòu)環(huán)繞覆蓋LED器件的至少一個(gè)子集。間隙物理地隔離該帽狀結(jié)構(gòu)和該LED器件。該帽狀結(jié)構(gòu)含有熒光粉材料和擴(kuò)散體材料。方法500繼續(xù)到框530，其中將罩狀物與該基板連接。該罩狀物至少部分地封閉了該LED器件。在實(shí)施例中，該罩狀物含有擴(kuò)散體材料。本發(fā)明的一個(gè)更寬泛的形式涉及一種發(fā)光裝置。該發(fā)光裝置包括基板、在該基板上設(shè)置的多個(gè)發(fā)光二極管(LED)器件、以及在LED器件的至少一個(gè)子集上方設(shè)置的帽狀物；其中該帽狀物通過(guò)間距與LED器件的該子集間隔開(kāi)；并且該帽狀物包括材料，該材料可被操作以將LED器件發(fā)射的第一光譜的光轉(zhuǎn)換成不同于第一光譜的第二光譜。本公開(kāi)的另一個(gè)更寬泛的形式涉及一種LED燈。該LED燈包括位于基板上的多個(gè)發(fā)光二極管(LED)光源，不包括熒光粉涂層的LED光源的至少一個(gè)子集；位于LED光源的該至少一個(gè)子集上方的帽狀結(jié)構(gòu)，該帽狀結(jié)構(gòu)含有熒光粉材料和擴(kuò)散體材料，其中該帽狀結(jié)構(gòu)通過(guò)間隙與LED光源的該至少一個(gè)子集物理地隔離；以及在該LED光源和該帽狀結(jié)構(gòu)的上方以及周圍放置的罩狀物結(jié)構(gòu)。本公開(kāi)的又一個(gè)更寬泛的形式涉及一種制造照明設(shè)備的方法。該方法包括在基板上形成多個(gè)發(fā)光二極管(LED)器件；在該基板上方裝配含熒光粉的帽狀結(jié)構(gòu)，該帽狀結(jié)構(gòu)環(huán)繞覆蓋該LED器件的至少一個(gè)子集，其中間隙物理地隔離該帽狀結(jié)構(gòu)和該LED器件；以及連接罩狀物和該基板，該罩狀物至少部分地封閉了該LED器件。上文已列出了一些實(shí)施例的特征以便本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好地理解隨后的詳細(xì)說(shuō)明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解他們可以很容易地使用本公開(kāi)作為基礎(chǔ)來(lái)設(shè)計(jì)或修改其他方法和結(jié)構(gòu)從而實(shí)現(xiàn)與本文介紹的實(shí)施例相同的目的和/或達(dá)到相同的優(yōu)勢(shì)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員還應(yīng)認(rèn)識(shí)到這些等效結(jié)構(gòu)沒(méi)有背離本公開(kāi)的精神和范圍，而且在本文中它們可以進(jìn)行各種變化、取代和更改而不背離本公開(kāi)的精神和范圍?！?br> 權(quán)利要求
1.一種發(fā)光裝置，包括 基板； 在所述基板上設(shè)置的多個(gè)發(fā)光二極管(LED)器件；和 在所述LED器件的至少一個(gè)子集上方設(shè)置的多層帽狀物； 其中 所述帽狀物以一間距與所述LED器件的所述子集間隔開(kāi)；以及所述帽狀物包括使得所述LED器件發(fā)射的光從第一光譜轉(zhuǎn)換成第二光譜的材料，所述第二光譜不同于所述第一光譜。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)光裝置，其中所述材料含有熒光粉顆粒；或者 其中所述帽狀物還包括擴(kuò)散體材料，通過(guò)使用所述擴(kuò)散體材料以散射所述LED器件發(fā)射的光；或者 其中每個(gè)所述LED器件都包括藍(lán)光管芯發(fā)射器，所述藍(lán)光管芯發(fā)射器不包括熒光粉涂層；或者 其中所述帽狀物環(huán)繞覆蓋所述LED器件；或者 其中所述帽狀物包括環(huán)繞包圍所述LED器件的側(cè)部，并且其中所述LED器件被所述帽狀物和所述基板封閉；或者 其中隔離所述帽狀物和所述LED器件的所述間距大于約O. 5毫米。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)光裝置，其中 所述帽狀物覆蓋所述LED器件的第一子集，而同時(shí)暴露所述LED器件的第二子集； 所述第一子集的每個(gè)LED器件都不包括熒光粉涂層；以及 所述第二子集的每個(gè)LED器件都包括熒光粉涂層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)光裝置，其中所述帽狀物的直徑和所述基板的直徑之間的比值為約3 5。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)光裝置，還包括 與所述基板連接的散熱器，通過(guò)使用所述散熱器使所述LED器件產(chǎn)生的熱能消散；和在所述LED器件上方和所述帽狀物上方設(shè)置擴(kuò)散體帽狀物，其中所述擴(kuò)散體帽狀物包括擴(kuò)散體材料，通過(guò)使用擴(kuò)散體材料以散射所述LED器件發(fā)射的光。
6.一種燈，包括: 位于基板上的多個(gè)發(fā)光二極管(LED)光源，所述LED光源的至少一個(gè)子集不包括熒光粉涂層； 位于所述LED光源的所述至少一個(gè)子集上方的帽狀結(jié)構(gòu)，所述帽狀結(jié)構(gòu)含有熒光粉材料和擴(kuò)散體材料，其中所述帽狀結(jié)構(gòu)以一間隙與所述LED光源的所述子集物理地隔離；和在所述LED光源和所述帽狀結(jié)構(gòu)上方以及周圍放置的罩狀物結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燈，其中所述帽狀結(jié)構(gòu)以使得所述帽狀結(jié)構(gòu)在頂視圖中疊蓋所有的LED光源但在側(cè)視圖中則不疊蓋的方式放置；或者 其中所述帽狀結(jié)構(gòu)以使得所述帽狀結(jié)構(gòu)在頂視圖和側(cè)視圖中疊蓋所有的LED光源的方式放置；或者 其中所述帽狀結(jié)構(gòu)被配置成，使得所述帽狀結(jié)構(gòu)在頂視圖中疊蓋所述LED光源的第一子集且在頂視圖中暴露所述LED光源的第二子集，所述LED光源的所述第一子集是非熒光粉涂覆的器件，所述LED光源的所述第二子集是熒光粉涂覆的器件；或者 其中所述間隙在約O. 5毫米至約10毫米的范圍內(nèi)；或者 其中所述帽狀結(jié)構(gòu)選自由以下結(jié)構(gòu)組成的組其中混合有熒光粉顆粒和擴(kuò)散體顆粒的基板層；與含有熒光粉顆粒和擴(kuò)散體顆粒的層接合的基板層；和具有基板層、擴(kuò)散體層和熒光粉層的多層結(jié)構(gòu)。
8.—種制造發(fā)光裝置的方法，包括 在基板上形成多個(gè)發(fā)光二極管(LED)器件； 在所述基板上方裝配含熒光粉的帽狀結(jié)構(gòu)，所述帽狀結(jié)構(gòu)環(huán)繞覆蓋所述LED器件的至少一個(gè)子集，其中間隙物理地隔離所述帽狀結(jié)構(gòu)和所述LED器件；以及 接合罩狀物和所述基板，所述罩狀物和所述基板完全封閉所述LED器件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中采用滾動(dòng)條式工藝、掩模工藝和注入成型工藝其中之一形成所述帽狀結(jié)構(gòu)；或者 其中所述帽狀結(jié)構(gòu)和所述罩狀物各自都含有擴(kuò)散體材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中以使所述帽狀結(jié)構(gòu)相對(duì)于所述LED器件呈現(xiàn)出下列結(jié)構(gòu)之一的方式對(duì)所述帽狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行裝配 在頂視圖中所述帽狀結(jié)構(gòu)遮擋所有的所述LED器件，但是在側(cè)視圖中所述帽狀結(jié)構(gòu)不遮擋所有的所述LED器件； 在頂視圖中和在側(cè)視圖中所述帽狀結(jié)構(gòu)遮擋所有的所述LED器件；以及 在頂視圖中所述帽狀結(jié)構(gòu)遮擋所述LED器件的第一子集，且在頂視圖中暴露所述LED器件的第二子集，所述LED器件的第一子集是非熒光粉涂覆的器件，所述LED器件的第二子集是熒光粉涂覆的器件。
全文摘要
本公開(kāi)涉及一種LED燈。該LED燈包括位于基板上的多個(gè)發(fā)光二極管(LED)光源。LED光源的至少一個(gè)子集沒(méi)有熒光粉涂層。該LED燈包括位于LED光源的該至少一個(gè)子集上方的多層帽狀結(jié)構(gòu)。該帽狀結(jié)構(gòu)含有熒光粉材料和擴(kuò)散體材料。該帽狀結(jié)構(gòu)通過(guò)間隙與LED光源的該子集物理地隔離。該LED燈包括在該LED燈源和該帽狀結(jié)構(gòu)的上方以及周圍放置的罩狀結(jié)構(gòu)。本發(fā)明提供了一種具有改進(jìn)的光輸出的LED燈。
文檔編號(hào)F21Y101/02GK102788267SQ20121013921
公開(kāi)日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月19日
發(fā)明者葉偉毓, 孫志璿, 林天敏, 郭昇鑫 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司