[发明专利]蓝光LED上的含透明粒子的磷光体层

说明书

技术领域

本发明涉及磷光体层，例如泄漏受控量的一次光并产生总体白光发射的磷光体层，并且具体来说涉及用于控制一次光泄漏穿过所述磷光体层的技术。

背景技术

通常，通过施加钇铝石榴石(YAG)磷光体层于蓝光发光二极管(LED)裸片上来提供白光源。YAG磷光体当由蓝光激发时发射黄-绿光，并且泄漏穿过磷光体层的蓝光与黄-绿光组合产生白光。许多其它颜色可以此方式形成，并且本发明不限于YAG磷光体或LED的使用。

图1图解说明发射蓝光的常规基于GaN的LED裸片10。裸片10可为倒装芯片裸片(两个电极都在底部上)、垂直裸片(一个电极在顶部上且另一电极在底部上)、横向裸片(两个电极都在顶部上)或其它类型LED裸片。LED半导体层包含N-型层12、有源层14(形成量子阱)和P-型层16。在此实例中，有源层14发射蓝光，例如光线18-21。这些层是在生长衬底(未显示)的表面上外延生长，其可视裸片的类型保留或移除。

在裸片10的顶部上沉积磷光体层24。磷光体层24可由单一磷光体或不同磷光体的组合形成，且可为单一层或多层。磷光体层24通常是由粘结剂(例如，硅酮)中的磷光体粉末形成，或可为磷光体的经烧结块。如果磷光体层24在沉积时呈液体形式，那么其对于宽面积应用来说可喷雾，或对于裸片间应用来说使用中空针沉积。必须小心控制磷光体层24的密度和厚度，因为生成目标颜色需要磷光体光与蓝色泄漏光的精确百分比。实际上，由于工艺无法一致地实现所需要量的蓝光泄漏，因此所得颜色是可变的。磷光体层的不均匀性还由于蓝光泄漏的变化而使输出颜色的变化增加。此外，甚至来自同一晶片的不同LED也具有略微不同的峰值波长和通量，此改变磷光体层24所需要的泄漏性质。

在图1中，层24中的磷光体粒子26A到26D显示由有源层14发射的蓝光激发且波长位移光。磷光体粒子所发射的光一般是各向同性的，并且特定方向的光线发射明显。

显示光线18激发粒子26A，且二次光发射离开磷光体层24的顶部表面。光线19泄漏穿过磷光体层24。显示光线20激发粒子26B，且二次光发射反向散射至半导体层中且被部分地吸收，直到其以某种方式(例如通过底部反射电极)往回反射朝向顶部表面。显示光线21激发粒子26C，并且二次光发射通过另一粒子26D反向散射返回到半导体层中以部分地吸收。

任何重定向往回朝向半导体层的二次光降低磷光体-转换LED(pcLED)的总体效率。光抽取效率涉及逃离LED裸片10的所生成光子的百分比。设计LED裸片的一个目标是最小化光吸收，以便增加光抽取效率。

图2图解说明沉积于透明支撑衬底30(其可为平板或透镜)上的相同磷光体层24，且磷光体层24远离LED裸片10。在此上下文中，术语“远离”是指磷光体层24与半导体层通过一些材料或空气隔开。光线32与33显示由裸片10发射。参照图1所述的相同问题适用于图2。

因此，如参见图1和2看出，反向散射造成效率降低，并且磷光体密度与磷光体层24厚度(影响蓝光泄漏)的公差使得无法严格控制所得颜色。

业内需要一种方式来改进pcLED的颜色控制并改进所述pcLED的效率。

发明内容

在一个实施例中，将磷光体粉末连同透明珠粒以一定比例于透明粘结剂中混合。珠粒的折射率应接近或小于粘结剂的折射率以最小化反射。具有可选择折射率的适宜粘结剂市面有售。透明珠粒可为玻璃或可经掺杂以具有可选择折射率。珠粒的直径经选择以大于磷光体层的预期厚度。

在一个实施例中，将混合物沉积为支撑于单一衬底上的LED阵列上的层以形成光薄片。可将数百万的微观LED裸片散布于衬底上以制成用于一般照明目的的大面积白光源。在一个实施例中，将混合物印刷于阵列上。可使用各种印刷技术，例如柔性版印刷、丝网印刷、凹版印刷等。在一个实施例中，使用相同技术印刷LED裸片与磷光体混合物以最大化效率。将LED裸片如油墨一样印刷使得LED裸片能够大体均匀地分布为单层。

在另一实施例中，将磷光体混合物喷雾于LED裸片阵列上。

由于珠粒具有大于层厚度的可控制直径，透明路径将实质上均匀地散布于磷光体层表面上。可将去润湿剂添加到混合物以通过毛细管作用使得粘结剂/磷光体去润湿而离开珠粒的顶部，以便珠粒顶部上有少量或无磷光体。