[发明专利]具有受控的角度非均匀性的LED

说明书

技术领域

本发明涉及具有波长转换的发光二极管（LED），且尤其涉及控制LED的角度依赖性以产生希望的非均匀性。

背景技术

使用发光二极管（LED）的照明器件在许多照明应用中正变得越来越常见。通常，LED使用初级发射的磷光体转换以产生白色光，但是磷光体也可以用来形成更饱和的颜色，比如红色、绿色和黄色。

磷光体转换LED中发现的常规问题是产生的光的不受控制的角度依赖性和颜色非均匀性。典型地，与从磷光体层的顶部发射的光相比，从磷光体层的侧面发射的光或者来自磷光体层的更高角度的光将具有更长的波长，即更多的光被转换，因为作为顶部发射光的光更直接且被磷光体转换的机会更少。结果，发射的光的颜色依赖于角度。

处理颜色非均匀性的当前策略包括降低角度依赖性。举例而言，一种策略是涂敷磷光体材料的侧面以防止光的侧面发射。另一种策略是向磷光体材料添加散射颗粒以便混合转换光和非转换光，使得侧面发射的光和顶部发射的光具有近似相同的颜色。然而，对于角度依赖性的这类解决方案降低了器件的效率，也增大了生产成本。因此，处理角度依赖性的其他解决方案是所希望的。

发明内容

一种光源包括具有波长转换元件的LED，该波长转换元件具有选定的高度和宽度的比率以产生希望的非均匀角度颜色分布，例如在从0°到90°的角度分布内的均匀性Δu’v’>0.015。该光源与这样的应用一起使用，所述应用将来自光源的非均匀角度颜色分布转化成均匀颜色分布，例如均匀性为Δu’v’<0.01。因此，相对于围绕被配置成产生均匀角度颜色分布的LED而设计的常规系统，该系统的效率增加。

附图说明

图1说明了包括具有波长转换元件的LED的光源的侧视图，该光源具有受控的非均匀角度颜色分布。

图2说明了随着角度的Δu’v’偏移，用于示出图1的光源的角度颜色非均匀性。

图3A和图3B说明了与闪光灯类型的应用一起使用的光源的实例。

图4说明了半侧面发射器配置的光源的侧视图。

图5说明了发射具有受控的非均匀角度颜色依赖性的光的光源的另一实施例。

图6A和图6B通过实例说明了与背光类型应用一起使用的多个光源的平面图和侧视图。

图7为说明针对PMMA丙烯酸的每1mm的吸收曲线的曲线图，所述PMMA丙烯酸在背光应用中常用作波导。

图8为说明波导的光谱吸收效应的曲线图。

图9为说明由于PMMA波导的随着距离的（蓝色）吸收而引起的颜色偏移的曲线图。

具体实施方式

图1说明了包括具有波长转换元件110的发光二极管（LED）101的光源100的侧视图，该光源具有受控的非均匀角度颜色分布。图1也说明了与光源100一起使用的具有镜片122布置的器件120，所述镜片布置用于将来自光源100的光反射到器件120。器件120可以是诸如闪光灯类型应用或背光照明或者其他适当应用之类的应用。光源100的角度颜色非均匀性被配置成与基于光的器件120一起使用，使得整个系统（即光源100和器件120）变得比包括具有均匀角度LED的常规光源100的系统更加有效。

LED 101被示为倒装芯片器件，其中焊盘102位于LED 101的底部表面上。焊盘102结合到衬底106上的接触元件104，所述衬底可以是例如陶瓷或硅。如果希望的话，可以将衬底106安装到散热器108上。如果希望的话，可以使用不同于衬底106和散热器108的支撑结构。

在一个实施例中，LED 101可以是蓝色或紫外（UV）LED并且可以是高辐射器件，例如Frank Wall等人2003年8月29日提交的、公开号为No. 2005/0045901的、题为“Package for a Semiconductor Light Emitting Device”的、美国序列号为No. 10/652348中描述的类型，该文献与本公开具有相同的受让人并且通过引用合并于此。LED 101的角度发射模式可以是朗伯型（如图1中所示），或者使用诸如晶格结构之类的光子晶体进行控制。

波长转换元件110安装到LED 101，该波长转换元件例如可以是嵌入到例如硅树脂中且模制在LED 101上的粘合剂材料中的或者在这里有时称为“发光陶瓷”的刚性陶瓷板中的磷光体。陶瓷板通常为自支撑层并且对于特定波长可以是半透明或透明，这可以减少与诸如共形层之类的非透明波长转换层关联的散射损失。发光陶瓷层可以比薄膜或共形磷光体层更鲁棒。