磷光片的制作方法
【专利说明】磯光片
[0001] 对相关申请的引用
[0002] 本申请要求申请日为2013年2月9日的美国专利临时申请第61/762,858号的优 先权，该临时申请通过引用结合于此。 发明领域
[0003] 发光二极管（LED)的性能和成本已经得W改观，使得其现在代替了照明应用中的 白识灯、巧光灯、节能灯及面素灯。与其它光源比较，L邸具有许多优点比如寿命长、耐用、 功耗低及尺寸小。L邸为近单色的光源，并且从UV到可见光到红外光的发射峰均可用。LED 的典型带宽小于约50nm。因此，为了模拟白光，有必要产生波长范围大于单个L邸发出的波 长。该问题具有两个普遍的方案。一个方案是设置成让单个的红、绿、蓝化G，B)L邸互相 接近，然后让包括至少3个LED的一组L邸发出的光线散射和/或混合。第二个方案是将 短波长OJV或蓝光）LED与宽带巧光化合物或憐光体结合起来，所述巧光化合物或憐光体将 部分或全部L邸光线转换为更长的波长。
[0004] 使用单独的R，G，B发光装置引起了许多问题。不同的L邸颜色通常由不同的半导 体材料制成的L邸提供，因此需要不同的工作电压和复杂的驱动电路。因此发射频由3个 相对窄色相带组成，结果就是自然日光（大约是从太阳到达地球表面的宽带黑体福射）的 逼近效果差。由于位变异构效应，即色彩可W随着光照波长而变化，因此显色性可能受到破 坏。 阳0化]虽然市场上已经在提供使用了RGBLED的白光家具和装置，一般而言，单个LED+ 憐光体的方案已经作为一般白光应用中的L邸的优选使用方式而出现。仅仅需要单个类型 的LEDOJV或蓝光）和一个或多个巧光或憐光材料。典型憐光体可W有效地将入射光的至 少一部分转换为波长更长的宽带发射。转换后的光线典型地具有带宽为至少IOO-ISOnm的 从绿到黄的峰值发射。典型的装置配置为将一些未转换的蓝光与宽带黄-绿转换后的光线 混合起来，从而比RGBL邸产生更接近黑体白光的效果。相对于3-L邸装置，综合装置（单 个LED+憐光体）可W更小巧，结构更简单，并且成本更低，并且显色性也很优越。
[0006] 市场上具有许多用于固态发光的憐光材料。憐光体通常为无机粉末，并且基晶体 材料中含有最多几个百分点的稀±材料例如姉或館。一般的基体材料包括石恼石、娃酸盐、 氮化物和硫化物。渗杂材料通常研磨为微小尺寸的粉末，W便用于照明场合。
[0007] 商业装置利用一个或几个混合憐光体将蓝光L邸发射的一部分转换为绿、黄、澄 色、和红色。来自LED的一些蓝光经由憐光体而发射，并且与黄色憐光体发射混合起来，进 而形成了可W感觉到的白光。
[0008] 可W将基础材料（groundmaterial)与聚合物例如环氧树脂或娃酬混合而制备憐 光体，从而形成了可W分布、涂设或印刷到L邸表面的湿泥浆。或者，虽然不太常见，可W将 湿泥浆涂锻到"遥远的"憐光体板上（与L邸隔开一定距离），或用于形成可W与憐光体颗 粒结合的模制塑料部件。 发明摘要
[0009] 公开了一种光线转换器、整合了该光线转换器的灯具和显示器及光线转换器的制 造方法。所述光线转换器具有衬底，所述衬底具有设置在该衬底一个表面上的一个区域的 第一憐光体颗粒层。所述第一层的厚度大约为一个憐光体颗粒单层，并且所述第一层中的 憐光体颗粒形成了均匀的浓密层。在运些实施例中，所述衬底的厚度介于大约5um到大约 SOOum之间，W便具有柔性，并且在运些实施例中，介于大约0. 5mm到2mm，其可W形成刚硬 外形。憐光体颗粒的单目重量（screen wei曲t)介于大约0. 5mg/cm2到大约40mg/cm2。所 述衬底可W包括基体层和粘合层。粘合层可W为发粘表面或聚甲基丙締酸甲醋或娃酬粘合 剂。衬底也可W具有反射层和/或压敏粘合层。
[0010] 在一些实施例中，憐光体颗粒第二单层设置在衬底的第二侧面上。所述憐光体颗 粒第二单层也可W介质中间第二粘合层而设置在第一层上。
[0011] 在一些实施例中，衬底的折射率基本上与将光源的封装材料的折射率相同。示例 性的衬底材料包括聚合物比如PET和娃酬，及刚性材料例如金属和玻璃。
[0012] 可W选择憐光体颗粒，使得其吸收峰值波长介于大约360nm到大约490nm之间的 光线，并且发射出峰值发射波长大于所吸收光线的峰值波长的光线。憐光体颗粒可W包括 两种或多种材料，每种材料的峰值发射波长均互相不同。两种或多种材料可W在憐光层内 混合起来，设置在单独的憐光层内，或设置在憐光片的单独且分散的区域内。
[0013] 在一些实施例中，非憐光体光学材料层设置在第一憐光体颗粒层上，其中所述非 憐光体光学材料层可W为光子晶体、介电纳米结构和金属表面等离子纳米结构中的一个或 多个。
[0014] 掲露了形成光线转换器的方法。提供一种具有粘合表面的透明、反射性或散射衬 底，并且至少一个第一憐光体颗粒层形成于衬底的粘合表面上。所述粘合表面可W通过对 衬底加热直到表面发粘而形成，或者通过直接在衬底区域上形成粘合层来形成。在一些实 施例中，第二粘合层形成于第一憐光体颗粒层上，并且第二憐光体颗粒层形成于第二粘合 层。在一些实施例中，该方法进一步包括在衬底区域上形成第二粘合层，并且在第二粘合层 上形成第二憐光体颗粒层。憐光体单层可W通过将憐光体颗粒干喷、雾喷或涂刷到粘合层 来形成。在一些实施例中，该方法可W在卷对卷制造流水线上实施。
[0015] 所掲露的发光装置包括光线转换器。发光装置进一步包括光源，该光源的峰值发 射波长介于大约360nm到大约490nm之间。光源可W为L邸或激光（可选地沿着光线转换 器上的憐光体颗粒的区域扫描）。
【附图说明】
[0016] 图1展示了现有技术的憐光体与根据一些实施例的憐光片之间的对照。
[0017] 图2展示了憐光片中两个憐光材料的=种结构。 阳01引图3展示了应用到LED光源的憐光片的五种不同配置。
[0019] 图4展示了热压成型的憐光片的S个例子。
[0020] 图5展示了憐光片的折射率匹配的衬底的效果。
[0021] 图6展示了由450皿的LED光源照明后的各种憐光体的光谱。
[0022] 图7展示了将各种颜色的憐光片切割并且组装成可用产品的各种方式。 阳〇2引详细描述
[0024] 在详细描述本发明之前，应当理解：除非另行指明，否则本发明并不限制于特定的 光源、憐光体或特定的层叠。也应当理解：文中使用的术语仅仅为描述特定实施例之目的， 并非旨在限制本发明的范围。
[002引必须注意：文中和权利要求中使用的单数形式"一个"/嘴"及"该"包括复数对象， 除非上下文清楚地具有其他含义。因此，例如，当提及"一层"时，其包括两层或多层等。
[0026] 在提供了数值范围的场合，应当理解：除非上下文清楚地指出其他含义，每个中间 值、下限单位的十分之一、该范围的上下限之间及所述范围内的任何其他陈述数值或中间 值均在本发明范围内。受制于所述范围内特别排除的极限，运些较小范围的上下限可W独 立包含在运些较小范围内，并且也落入本发明范围内。在所述范围包括运些极限的一个或 两个的场合，将运些极限的其中一个或两个排除在外的范围也落入本发明范围内。在数字 数值之前使用术语"大约"的场合，应当视为数值在数字数值的±10%范围内。在使用了术 语"实质上相同"的场合，所比较的两个数量之间的差数在每个数字数值的±10%范围内。
[0027] 文中使用的术语"巧光"一般是指材料特性，据此，光子或其他粒子在一定能量处 被吸收，而在较低能量处（较长的波长）光子W极小或无延时（即，任何延时都对特定的应 用无实际后果）的方式被重新发射出去。运种材料可W称为"巧光体"（fluorophor)。
[0028] 文中使用的术语"憐光"（phosphorescent)-般是指材料特性，据此，光子或其 他粒子在一定能量处被吸收，而在较低能量处（较长的波长）光子W延时（即，具有与重 新发射过程关联的"延续"或"衰变"）的方式被重新发射出去。运种材料可W称为"憐光 体"(地OS地or)。在大多数固态照明场合，衰变时间并不重要，而术语"憐光体"通常用来表 示是否具有延续。
[0029] 文中使用的术语"发光"(luminescent) -般是指材料特性，据此，材料可W发射光 线。巧光体和憐光体均可W发光，即在从光子、电子或其他能量粒子吸收能量而被激发后发 射光线。
[0030] 文中使用的符号Mx…Ny:D表示憐光体配置物的原子组成，在此，M和N(可能还具 有其他原子）表示化学元素，X和y表示基体材料的相对化学计量，而D表示数量最多高达 几个百分点的"渗杂剂"。憐光体和巧光体通常通过"阻止"在渗杂剂原子内发生电子跃迁 而起作用，而基体材料用于支撑渗杂剂并且扩大已发射光线的带宽。
[0031] 文中使用的术语"转换效率"是指由、从或通过憐光层发射、反射或传送的总流明 相对于蓝光或紫外线的福射瓦特数的比值，所述蓝光或紫外线作为激励源使用，并且照亮 憐光层。根据具体的实例几何形状，具体的测量细节将有所不同。例如，在使用了蓝光LED 的图3B的实施例中，可W首先测量没有放置憐光体时的LED输出的福射瓦特数。然后，可 W测量总流明（即，通过憐光片传送的光线加上憐