[发明专利]具有张力缓和的发光器件

说明书

技术领域

一种发光器件，包括至少一个发光二极管和借助于结合(bonding) 材料结合到所述至少一个发光二极管的发光表面的至少一个光学元 件。

背景技术

发光二极管(LED)现在被视为用于几种不同的照明应用的光源， 并且预计在未来数年内发光二极管的使用会增长。

发光二极管典型地包括在封装中，该封装包含包括有源光产生层 的实际LED芯片和布置在该LED芯片上的光引出光学器件(light  extraction optics)。在封装的光学器件和芯片之间的光引出效率是 LED面对的主要问题。

关于这点，经典的方法包括主引出光学器件的使用，例如设置在 LED芯片上的光学圆顶(optical dome)，所述光学圆顶基于它们的折 射特性而引出光。这些光学圆顶的材料通常基于硅酮和聚合物(例如 PMMA)。然而，这些光学圆顶限制了光热稳定性，这限制了所使用的 LED芯片的功率，而这又限制了发光器件的流明功率。

解决该问题的一种方法是使用无机光学元件来从LED芯片引出 光。这样的光学元件的材料可以例如是多晶陶瓷材料或玻璃。这样的 无机光学元件具有高得多的光热稳定性，其允许发光器件具有高流明 功率和输出。

然而，高功率LED可能耗散大量的热，并且辐射可能是强烈的。 关于这点，LED芯片和引出光学器件之间的结合自身应当展现出高的 光热稳定性，从而使其在发光器件中不是限制因素并使得能够从无机 引出光学器件的高的光热稳定性获益，所述结合形成将来自LED芯片 的光耦合到引出光学器件并且将引出光学器件物理地粘结到LED芯片 的连接。

然而，由于高功率LED在工作中可能耗散大量的热，因此对于LED 芯片、结合材料和引出光学器件的热膨胀系数之间的微小的差别导致 封装中热引发张力(heat induced tension)的形成，最终导致封装的 破损。于是，存在对其中LED芯片和引出光学器件之间的结合能够抵 抗其受到的负载和应力的发光器件的需要。

发明内容

本发明的目的是克服该问题，并提供一种根据所附权利要求的、 展现出对于上述热引发张力进行缓和(relaxation)的发光器件。

发明人已经发现，具有低于或者约等于工作期间在LED封装中达 到的温度的玻璃转化温度(T_g)的玻璃材料可以有利地用作结合材料， 以将光学元件结合到LED封装中的发光二极管。在LED工作期间，LED 封装的温度将逐渐地从周围环境增加到工作温度，在工作温度下，LED 芯片和光学元件之间热膨胀系数的差别可能导致封装的损坏。然而， 当接近工作温度时，也接近结合材料的T_g，最终结合材料变成流体， 并且任何热引发张力借助于充当张力缓冲物的所述流体层而缓和。

因此，在第一方面，本发明涉及一种发光器件，该发光器件包括 至少一个发光二极管和借助于结合材料结合到所述至少一个发光二极 管的发光表面的至少一个光学元件，其中所述结合材料包括玻璃材料， 该玻璃材料选自磷酸盐玻璃和氧化物玻璃构成的组，并且具有上至250 ℃的T_g。所述氧化物玻璃选自钨/碲氧化物玻璃、钠/锌/碲氧化物玻 璃、钡/锌/碲氧化物玻璃及其混合物构成的组。

应当注意的是，磷酸盐玻璃已经为人所熟知并且先前已经连同发 光二极管使用。例如，美国专利申请no 2002/0179919A1描述了磷酸 盐玻璃的使用以将环形的顶部结合到LED的引线框架并结合到基体 上。

当用做LED芯片和光学元件之间的结合材料时，有附加的效果， 即该材料作为用来获得LED芯片和光学元件之间的物理和光学结合的 结合材料展现出良好的特性，并且能够缓和热引发张力，因此使其非 常适合作为LED芯片和直接布置在LED芯片上的光学元件之间的结合 材料。

适合的磷酸盐玻璃的例子包括但不限于，磷酸锡玻璃、磷酸锂玻 璃、磷酸钠玻璃、磷酸钾玻璃、磷酸铯玻璃、磷酸碲玻璃和它们的混 合物。

在本发明的实施例中，LED是倒装芯片型的，其中阳极和阴极布 置在发光表面的同一侧上。这种类型的LED提供了其上适于直接结合 光学元件的发光表面。