[发明专利]包括无机发光二极管的发光设备

说明书

技术领域

本发明涉及包括至少一个无机发光二极管(LED)的发光设备。本 发明还涉及一种制造这种发光设备的方法。

背景技术

有许多发光设备的例子，其包括无机发光二极管(LED)或者有机 发光二极管(OLED)。但是，用在例如显示器中的有机发光设备受限 于每个区域施加的功率，因此受限于每个区域的发射通量。这是由于 在更高负载下这些有机发光设备的材料中的破坏机理而引起的。另一 方面，无机LED在这方面具有比有机发光设备更优的特性。在本文中， 本发明涉及使用无机LED的发光设备。

目前存在发光设备的市场，所述发光设备通过使用蓝色或者UV(A) 无机LED与发光材料(所谓的磷光体(phosphor)转变的LED)结合产生 白光。通常，将蓝色LED芯片涂敷或覆盖有磷光体，其将至少一些蓝 色辐射转变成例如黄光。未转变的蓝光与黄光一起产生白光。

对于这些发光设备来说，光提取是一个关键问题。从磷光体转变 的LED提取光的经典方法涉及使用初级(primary)提取光学系统，即 基于它们的折射性质提取光的光学圆顶(optical dome)。图1示意 性地示出了这样一种发光设备30，其具有由单一圆顶34覆盖的多个 LED32。但是，这种方法的缺点是其以损害发光设备或者LED模块的紧 凑性为代价而提取光。这是因为由于全内反射而将远离圆顶中心发射 的光可以收集在圆顶内部，因此半球形圆顶的直径必须基本上大于发 光区域(即，圆顶的底面(base area)基本上大于一个或多个LED)， 其进而还导致圆顶具有相当大的高度。这特别适用于多芯片的LED模 块，其中利用单个光学圆顶来覆盖多个LED。

此外，目前的初级提取光学系统已经限制了光热稳定性，这限制 了所使用的LED的功率并因此限制了发光设备的流明功率。

发明内容

本发明的一个目的在于克服这些问题，并提供一种改进的和紧凑 的使用无机LED的发光设备。

通过下面的描述将被阐明的该目的和其他目的将通过根据所附的 权利要求发光设备以及制造这种发光设备的方法来实现。

根据本发明的一个方面，提供一种发光设备，其包括：用于发射 初级光(primary light)的至少一个无机发光二极管(LED)，支撑在 (多个)LED的第一侧上的发光板，该板适于转变来自LED的至少一部 分所述初级光的波长，该发光设备包括用于耦合出来自发光板的光的 光散射单元，和插入在所述发光板和所述发光二极管之间的分色镜， 所述分色镜适于透射所述初级光并反射已转变的光。

光散射单元使得能够提取光，否则该光将经历全内反射。光散射 单元可以是设置在发光板第二侧上的光子随机化层，该第二侧与第一 侧相对。可选择的是，光散射单元可以是结合在发光板中的光散射粒 子。两种可选择的方案允许有效的光提取而无需使用任何庞大的初级 提取光学系统，并且与现有技术的提取光学系统相比较提供了高度大 大减小的平坦的光学设计。此外，可以将(多个)LED放置在发光板表 面上的任何地方并保持光提取。因此，板的面积不一定基本上大于(多 个)LED的面积，这允许紧凑的LED模块设计。而且，可以将多个LED 以高装填密度安装在板上，从而形成紧凑的高亮度的多个LED的模块。 此外，所述分色镜提供了防止在发光板第一侧(背侧)发生的光损失 的优点，并引导所有经过转换的光朝向发光板的第二侧(前侧或发光 侧)前进。这样就可以得到有效的光提取以及提高的亮度。

在本发明的另一个实施方式中，发光设备还包括设置在发光板侧 壁上的反射镜。这些反射镜防止光经过发光板的侧壁逸出，由此降低 了光损失。该反射镜例如可以是分色镜或者金属反射镜。

(多个)发光二极管可适于发射蓝光和UV(A)光中的一种。在前 一种情况下，将从LED发射到发光板中的部分蓝光转变成例如黄光， 而将部分蓝光发射经过散射单元并加入到黄光中，从而产生白光。在 后一种情况下，将所有的UV(A)进行转变并经过散射单元从前侧发射。

发光板可包括无机封装的磷光体。无机封装的磷光体的使用提供 了高度的光热稳定性。这使得该设备能够抵抗高温，进而能够使得使 用大功率LED芯片。大功率LED芯片有助于发光设备的高流明输出。 这当然假定板的剩余材料也可承受由多个大功率LED芯片所产生的负 载。这种板例如可以是多晶的。多晶的板还允许由陶瓷粉末成形和烧 结来制造。