[发明专利]将光扩散成均匀发射图案的非均匀扩散器

说明书

本申请要求2010年3月3日提交的美国临时专利申请序号61/339,516、2010年3月3日提交的美国临时专利申请序号61/339,515、2010年9月24日提交的美国临时专利申请序号61/386,437的权益。本申请也是于2010年8月2日提交的美国专利申请第12/848,825号和2010年9月24日提交的美国专利申请第12/889,719号的部分继续申请并且要求它们的利益。

背景技术

技术领域

本发明涉及一种固态灯和灯泡，并且更具体地涉及一种能够产生全向（全向）发射图案的有效且可靠的基于发光二极管（LED）的灯和灯泡。

背景技术

白炽灯或基于灯丝的灯或灯泡通常用作用于住宅与商业设施的光源。然而，这种灯是效率很低的光源，具有主要地以热或者红外能量为形式的高达95%的输入能量损失。白炽灯的一种常用替代物是所谓的紧凑荧光灯(CFL)，其在将电转换成光中是更有效的，但是需要使用有毒材料，这些有毒材料与其多种化合物一起可能造成慢性和急性中毒并且可能导致环境污染。用于改进灯或灯泡的效率的一种解决方案是，使用诸如发光二极管(LED或LED)的固态装置（而不是金属灯丝）以产生光。

发光二极管通常包括夹置在相反掺杂的层之间的一个或多个半导体材料的有源层。当掺杂层之间（跨掺杂层）施加偏压时，空穴和电子被注入到有源层中，在那里它们重新结合以形成光。光从有源层并且从LED的多个表面发射出来。

为了在电路或者其它类似装置中使用LED芯片，已知使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、聚光等。LED封装件进一步包括电引线、触点或者迹线（trace），以便使LED封装件电连接到外部电路。在图1中示出的典型的LED封装件10中，单个LED芯片12通过焊料粘合剂或者导电环氧树脂而安装到反射罩13上。一个或更多丝焊（wire bond）11将LED芯片12的欧姆触点连接到引线15A和/或15B，这可以附接到反射罩13整体或者与反射罩13整体形成。反射罩可以填充以密封剂材料16，该密封剂材料可以含有诸如荧光剂（phosphor）的波长转换材料。由LED发射的第一波长的光可以被荧光剂吸收，荧光剂可以响应地发射第二波长的光。然后，整个组件都被封装在干净的保护性树脂14中，整个组件能被模制成透镜形状，以使得由LED芯片12发射的光准直。虽然反射杯13可以在向上方向上导向光，但是当光被反射时，光损耗可以发生（即，由于实际的反射器表面的小于100%的反射率，一些光可能被反射杯吸收）。此外，对于诸如显示在图1a中的封装件10的封装件，热滞留可能是一个问题，因为通过引线15A、15B提取热量可能是困难的。

图示在图2中的传统LED封装件20可以更适于可以产生更多热量的高功率操作。在LED封装件20中，一个或者多个LED芯片22安装在诸如印刷电路板（PCB）载体、基板或者基座（submount）23的载体上。安装在基座23上的金属反射器24围绕LED芯片22并且反射由LED芯片22发出的光，远离封装件20。反射器24也对LED芯片22提供机械保护。一个或者多个接线（wirebond）连接27形成在位于LED芯片22上的欧姆触点和位于基座23上的电迹线25A、25B之间。安装的LED芯片22然后被用封包（encapsulant）26覆盖，封包26可以对芯片提供环境和机械的保护同时也作为透镜。金属反射器24典型地通过焊料或者环氧树脂连接附装到载体上。

LED芯片（诸如在图2中的LED封装件20中发现的这些）可以涂覆有包括一种或多种荧光体的转换材料，荧光体吸收LED光中的至少一些。LED芯片可以发射不同波长的光，使其发射来自LED和荧光体的光的组合。可以利用许多不同的方法使LED芯片涂覆有荧光剂，在美国专利申请序列号Nos.11/656,759和11/899,790中描述一种适当的方法，两个申请都属于Chitnis等人并且标题都是“晶圆级荧光剂涂覆方法和利用该方法制造的装置”。可替换地，可以利用诸如电泳沉积（EPD）的其它方法涂覆LED，适合的EPD方法在属于TARSA等人的标题为“半导体装置的闭合电路电泳沉积”的美国专利申请No.11/473,089中进行了描述。