专利名称：具有光致发光波长转换的固态发光装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有光致发光波长转换的固态发光装置，并且具体地讲(但非排他地)涉及基于LED (发光二极管)的白光发射装置，其用于激发位于所述LED远端的两种或两种以上磷光体材料。本发明进一步涉及用于转换由固态光发射体产生的光的颜色(波长)的波长转换组件。
背景技术：
白光发射LED( “白光LED”)在此项技术中为已知的，并且是相对新颖的技术革新。直到研发出发射电磁波谱的蓝光/紫外线部分的LED，研发基于LED的白光源才变得切实可行。如例如US5，998，925中所教示，白光LED包括一种或一种以上磷光体材料，其为光致发光材料，吸收一部分由LED发射的辐射并重新发射不同颜色(波长)的辐射。通常，LED芯片或裸片产生蓝光，并且磷光体吸收一定百分比的蓝光并重新发射黄光、或绿光与红光的组合、绿光与黄光的组合、绿光与橙光的组合或黄光与红光的组合。由LED产生的蓝光中未被磷光体吸收的部分与由磷光体发射的光组合，提供人眼看来颜色接近白色的光。
由于期望工作寿命长(>50，000小时)并且发光效率高(70流明/瓦和70流明/瓦以上)，故越来越多地使用高亮度白光LED代替常规的荧光灯、紧凑型荧光灯和白炽灯光源。
通常提供磷光体材料的混合物作为LED裸片发光表面上的单一层。或者，可提供不同磷光体材料作为覆盖LED裸片的相应层。
如李(Li)的美国专利申请案US2008/02118992A1中所揭示，也已知提供磷光体材料作为位于LED裸片远端的光学组件上的一层或将磷光体材料并入所述光学组件内。
本发明的一个目的是提供可至少部分地克服已知装置的缺点的发光装置。发明内容
本发明的实施例涉及包含一个或一个以上固态光发射体(通常为LED)的固态发光装置，所述一个或一个以上固态光发射体可操作以产生蓝光，其用于激发包括至少两种蓝光可激发磷光体材料的光致发光波长转换组件。根据本发明，磷光体材料是以区图案形式提供，其中不同磷光体材料的区几乎无重叠。本发明者发现，与不同磷光体材料以混合物形式提供于单一层中或提供作为重叠的独立层的装置相比，使不同磷光体材料的任何重叠最小化可增加装置的量子效率并改良由这种装置产生的光的CRI (显色指数)。相信将不同磷光体材料隔开(即，不重叠)可减少由一种磷光体材料产生且被另一种磷光体材料吸收(下文中称为“磷光体间吸收”)的较高能量(较短波长)的光。此外，实体上隔开不同磷光体材料使得发射产物的颜色主要由磷光体材料区的相对面积和/或厚度决定，由此能够通过改变磷光体材料区的比率来定制发射产物的颜色。相比之下，改变包含磷光体材料混合物的装置中发射产物的颜色需要调配新的磷光体材料混合物。
根据本发明，发光装置包含至少一个可操作以产生蓝光的光发射体和包含至少两种磷光体材料的波长转换组件，其中所述磷光体材料可操作以吸收所述蓝光的至少一部分并发射不同颜色的光，且其中所述装置的发射产物包含由所述至少一个光发射体和所述磷光体材料产生的组合光，且其中所述磷光体材料是呈实质上非重叠区的图案提供于所述组件表面上。为了防止磷光体材料区重叠，磷光体材料区可由不含磷光体材料的区域或间隙隔开。这些区域或间隙可具光透射性、光反射性或光阻挡性。当其具有光透射性时，间隙充当允许蓝光和磷光体产生的光自组件发射的窗口。为了防止由光发射体产生的蓝光压过磷光体产生的光，隔开磷光体区的区域或间隙小于约0.5mm(约0.01英寸或10密耳)且通常为约0.05_。在其它布置中，磷光体材料区可经配置为彼此邻接或略微重叠。在本专利申请案的情形中，略微重叠意谓磷光体材料区的总重叠面积远小于非重叠磷光体材料区的总面积。为了使磷光体间吸收最小化，重叠面积优选尽可能地小并且通常小于总面积的0.1%。
磷光体材料区的图案可包含规则和不规则图案两者，包括例如不同磷光体材料的条形或线形图案；像素图案，其可为圆形、椭圆形、正方形、矩形、三角形、六边形，或几何区的平铺形式(tiling)，例如矩形或正方形区的平铺形式。为了确保蓝光与磷光体产生的光的视觉掺合以及提供颜色均匀的发射产物，磷光体材料区优选具有至少一个小于约2mm的尺寸。举例来说，在一种布置中，磷光体材料图案包含宽度小于约5mm的交替磷光体材料的条形或线形图案。在另一布置中，磷光体材料图案包含第一磷光体材料的圆形点或像素图案，具有第二磷光体材料填充于像素之间的区。为了由波长转换组件的不同区域产生不同颜色的光，可改变波长转换组件上磷光体材料区的大小和/或相对面积。可预见通过以此方式配置图案，此可用于减少装置的发射产物的颜色的角度变化。举例来说，对于白光发射装置，可设想在波长转换组件的入射蓝光强度最大的区域(通常为中央区域)上提供与发黄光的磷光体材料相比相对较多发红光的磷光体材料。在一个实例中，红色磷光体材料区朝向组件中央的大小可较大，而远离中央区域的大小则减小。
为了减少从光发射体到波长转换组件的热转移并由此减少磷光体材料的热降解，波长转换组件宜位于距光发射体至少5mm处且优选由空气间隙与之隔开。
波长转换组件可具光透射性，并且经配置以转换透射通过所述组件的至少一部分光的波长。在一种布置中，波长转换组件包含光透射衬底，在所述衬底的表面上提供磷光体材料图案作为至少一个层。由于由磷光体材料引起的蓝光散射的各向同性性质和光致发光过程的各向同性性质，一部分的蓝光和约一半的由磷光体产生的光将从波长转换组件发射回光发射体。为使装置的光发射最大化，应将反向散射的蓝光和磷光体转换的光重新导向回到波长转换组件，以使其透射通过所述组件并提供发射产物。因此，所述装置宜进一步包含围绕光发射体和波长转换组件的光反射腔，其经配置以将反向散射的光重新导向波长转换组件。所述光反射腔可包含光反射金属表面或光反射聚合物表面。光反射表面可包含镜面式(mirror-like)(非漫射性)或朗伯式(Lambertian-1ike)(漫射性)反射表面。
为了进一步减少磷光体间吸收，波长转换组件可经配置以防止由一种磷光体材料在向光发射体返回的方向上产生的磷光体转换的光由光反射腔重新导向返回并穿过另一磷光体材料区。举例来说，在一种布置中，所述装置包含波长选择性反射滤波器，其经配置以至少对由两种磷光体材料产生的光的波长具有反射性且对由至少一个光发射体产生的光实质上具有透射性。在操作中，波长反射滤波器防止磷光体转换的光在朝向光发射体的方向上从波长转换组件发射，由此实际上消除了磷光体间吸收，因为磷光体转换的光将被反射回起初产生所述光的磷光体材料区中。在另一布置中，波长选择性反射滤波器包含与每一磷光体材料区相关联的相应反射滤波器，其中与第一磷光体材料相关联的反射滤波器经配置以至少对由第一磷光体材料产生的光的波长具有反射性且对由至少一个光发射体产生的光实质上具有透射性，且其中与第二磷光体材料相关联的反射滤波器经配置以至少对由第二磷光体材料产生的光的波长具有反射性且对由至少一个光发射体产生的光实质上具有透射性。为了使可由光透射衬底内的光反射引起的磷光体间吸收最小化，波长选择性滤波器优选位于光透射衬底与磷光体材料区之间。为便于制造，可在光透射衬底的一面上提供波长选择性滤波器，接着在波长选择性滤波器上沉积磷光体材料区的图案。波长选择性滤波器可包含多层结构，所述多层结构包含例如多个电介质材料层或光栅型结构。
在一种布置中，磷光体材料的图案是通过丝网印刷提供于衬底上。或者，可使用其它沉积技术(包括喷墨印刷、凸版印刷、凹版印刷或柔版印刷)将磷光体材料的图案施加于衬底。光透射衬底可包含光透射聚合物，例如丙烯酸系物、聚碳酸酯、环氧树脂或硅酮或玻3 ο
或者，波长转换组件可具光反射性且经配置以转换由所述组件反射的至少一部分光的波长。一种此类波长转换组件包含光反射表面，在所述表面上提供磷光体材料的图案作为至少一个层。可通过例如印刷术、丝网印刷或喷墨印刷在光反射衬底上提供磷光体材料的图案。为了使光发射最大化，光反射表面的反射率应尽可能高且优选为至少0.9。光反射表面可包含光反射金属，例如银、铝或铬。或者，其可包含光反射聚合物、光反射纸或光反射涂料。
至少一个光发射体优选包含可操作以产生峰值波长在380nm到480nm且通常为约440nm到450nm波长范围内的蓝光的固态光发射体，例如LED。
根据本发明的另一方面，固态发光装置的用于转换由光发射体产生的至少一部分光的波长的波长转换组件在其表面上包含至少两种磷光体材料的图案，其经配置为实质上非重叠区的图案。为了防止 邻近磷光体材料区重叠，邻近磷光体材料区可由不含磷光体材料的区域或间隙隔开。将邻近磷光体区隔开的区域或间隙优选小于0.5mm(约0.01英寸)且通常可为约0.05mm(0.001英寸或10密耳)。在替代性配置中，邻近磷光体材料区可彼此邻接。
为了确保颜色均匀的发射产物，磷光体材料区优选具有至少一个小于约5mm的尺寸。
在一种布置中，波长转换组件具光透射性且包含光透射衬底，在所述衬底上提供磷光体材料的图案作为至少一个层。为防止一种磷光体材料吸收由另一种磷光体材料所产生的光，波长转换组件可进一步包含波长选择性反射滤波器，其经配置以至少对由两种磷光体材料产生的光的波长具有反射性且对由光发射体产生的光的波长实质上具有透射性。在一种布置中，波长选择性反射滤波器包含与每一磷光体材料相关联的相应反射滤波器，其中与第一磷光体材料相关联的反射滤波器经配置以至少对由第一磷光体材料产生的光的波长具有反射性且对由光发射体产生的光的波长实质上具有透射性，且其中与第二磷光体材料相关联的反射滤波器经配置以至少对由第二磷光体材料产生的光的波长具有反射性且对由光发射体产生的光的波长实质上具有透射性。为了使磷光体间吸收最小化，波长选择性滤波器可位于光透射衬底与磷光体材料区之间。波长选择性滤波器可包含多层介质镜或光栅型结构。光透射衬底可包含丙烯酸系物、聚碳酸酯、环氧树脂、硅酮或玻璃。
在替代性配置中，波长转换组件具光反射性且包含光反射表面，在所述光反射表面上提供磷光体材料的图案作为至少一个层。所述光反射表面优选具高反射性且反射率为至少0.9。光反射表面可包含反射金属(例如银、铝或铬)、光反射聚合物、光反射纸或光反射涂料。
便利地通过印刷术、丝网印刷、喷墨印刷或其它沉积技术在波长转换组件上提供磷光体材料的图案。
磷光体材料优选包含无机材料，例如正硅酸盐、氮化物、硫酸盐、氧氮化物、含氧硫酸盐(oxy-sulfate)或石槽石(YAG)材料,其粒度在2 μ m到60 μ m范围内且更尤其在10 μ m到20 μ m范围内。
为了更好地理解本发明，现将仅借助实例，参考附图来描述根据本发明的实施例的固态发光装置。
图1是根据本发明的一个实施例的基于LED的发光装置的示意图2是用于图1的发光装置中的光致发光波长转换组件的示意性平面图和侧视图3是另一种用于图1的发光装置中的光致发光波长转换组件的示意性平面图和侧视图4是又一种用于图1的发光装置中的光致发光波长转换组件的示意性平面图5 (a)到5 (d)是说明制造光致发光波长转换组件的方法的示意图6是说明已知发光装置的操作原理的示意图7是说明图1的发光装置的操作原理的示意图8为(a)根据本发明的发光装置和(b)图6的已知发光装置的相对强度与波长的关系图9是用于图1的发光装置中的根据本发明又一实施例的光致发光波长转换组件的不意图10是用于图1的发光装置中的根据本发明另一实施例的光致发光波长转换组件的不意图11是根据本发明另一实施例的基于LED的发光装置的示意图12是说明图11的发光装置的操作原理的示意图；和
图13是用于图11的发光装置中的根据本发明另一实施例的光致发光波长转换组件的示意图。
具体实施方式
本发明的实施例涉及包含一个或一个以上固态光发射体(通常为LED)的发光装置，所述一个或一个以上固态光发射体可操作以产生蓝光，其用于激发包括至少两种蓝光可激发磷光体材料的光致发光波长转换组件。优选在波长转换组件表面上以实质上非重叠区域的图案形式提供磷光体材料，本发明者已发现其可提供改良的量子效率和CRI。相信改良的量子效率是由一种磷光体材料产生且被另一种磷光体材料吸收的较短波长(较高能量)的光减少所引起。在本说明书通篇，相同参考数字用于表示相同部分。
图1显示根据本发明一个实施例的基于LED的白光发射装置10的示意图。装置10包含蓝光发射LED12和位于所述LED远端的光致发光波长转换组件14。如所示，波长转换组件14可包含光透射衬底(窗)16,其在一面上具有至少两种磷光体材料18、20的图案。光透射窗16可包含任何光透射材料，例如聚合物材料，例如聚碳酸酯、丙烯酸系物、硅酮或环氧树脂，或玻璃，例如石英玻璃。通常，光透射窗16为平面的，通常为圆盘形，但取决于预期应用，其也可为正方形、矩形或其它形状。当光透射窗16为圆盘形时，其直径通常可介于约Icm与约15cm之间，即，面积为0.Scm2与180cm2的孔隙。在替代性实施例中，可预见光透射窗16包含在所选方向上引导光的光学组件，例如凸透镜、凹透镜或菲涅耳透镜(Fresnellens)。为了减少从LED12到波长转换组件14的热转移，特别是到达磷光体材料的热转移，波长转换组件优选位于LED远端，即，物理上隔开至少5mm的距离。通常，波长转换组件与LED通过空气间隙隔开。
蓝光LED12可包含基于GaN(基于氮化镓)的LED，其可操作以产生峰值波长λ i在380nm到480nm(通常为440nm到450nm)波长范围内的蓝光22。蓝光LED12经配置以用蓝光22照射波长转换组件14，其中一部分的蓝光22被磷光体材料18、20吸收，作为回应，磷光体材料18、20发射具有不同相应波长λ 2、λ 3的光24、26，通常对于暖白光发射装置为红光和黄光。装置10的发射产物28 (其经配置以显现白色)包含由LED发射的组合光22和由磷光体材料18、20各自产生的光24、26。
如图1中所示，所述装置可进一步包含围绕LED12和波长转换组件14的光反射腔30以将反向散射的光重新引导到波长转换组件14。所述光反射腔经配置以引导由LED12产生且由波长转换组件14反向散射的光22以及由磷光体材料产生的磷光体产生(光致发光)的光26、28。
图2显示根据本发明一个实施例的光致发光波长转换组件14的示意性平面图和侧视图。在此例示性实施例中，磷光体材料18、20经配置为包含一系列宽度分别为W1和W2的平行的不重叠交替条形或线形的区的图案。每一磷光体材料条包含具有相应厚度h、t2的厚度均匀的磷光体材料层。应理解，磷光体材料的厚度将决定由磷光体区产生的光的颜色。通常，包含绿光或黄光发射材料的磷光体材料区20的厚度t2大于包含红光发射磷光体材料的磷光体材料区18的厚度h。在例示性实施例中，12是&的约1.5倍。如所示，不同磷光体材料条可间隔宽度为W3的狭窄间隙30。如将进一步描述，间隙30防止在印刷期间磷光体区发生重叠。间隙30也允许透射一部分的由LED产生的光22。如图2中所示，不同磷光体材料区之间的间隙30可包含实际空间，但在其它实施例中，间隙可包含不含任何磷光体材料的区域，例如光透射介质。
产生暖白光(CCT ^ 3000K)的波长转换组件14的实例包含2.5英寸(64mm)直径的圆形光透射圆盘，其具有发红光(λ2峰值波长为约630nm)的氮化物磷光体材料18和发黄光(λ 3峰值波长为约550nm)的YAG材料20的交替条状图案。通常，磷光体材料区具有厚度h 60 μ m和t2 100 μ m。对于红光氮化物和黄光YAG磷光体材料，磷光体材料对光透射粘合剂(实达技术公司(Star Technology) U.V.固化丙烯酸粘着剂UVA4103)的负重量分别为约1.2:1和2.8:1。为产生暖白光，图案经配置而使得红光和黄光磷光体材料分别覆盖约44%和约56%的波长转换组件表面积(孔隙)。为确保蓝光22以及磷光体产生的光24、26的视觉掺合以及提供颜色均匀的发射产物28，材料条应尽可能窄并且宽度通常小于约2_。举例来说,在一个实施例中,磷光体材料条的图案的尺寸W1=43.5密耳(1.1lmm),w2=55.5 密耳(1.42mm)和 W3=0.5 密耳(0.01mm)。
更可预见在替代性实施例中，磷光体区(材料条)可经配置为彼此邻接。
图3显示根据本发明另一实施例的波长转换组件14的示意性平面图和侧视图。在此例示性实施例中，磷光体材料18、20经配置为包含宽度为w且长度分别为I1U2的矩形区的阵列的图案。如所示，这些矩形区可由宽度为W3的狭窄间隙30隔开。应理解，可通过不同磷光体材料区的面积4、4的比率(即，A1 A2(I1。w:I2w))来选择由这种组件14产生的发射产物28的颜色。此外，如先前描述，由每一磷光体材料区产生的光的颜色也将取决于这些区的厚度为了确保颜色均匀的发射产物28，磷光体材料区通常具有至少一个小于约 2mm(w〈2mm 和 / 或(I1, I2) <2mm)的尺寸。
图4为根据本发明另一实施例的波长转换组件14的平面示意图。在此例示性实施例中，磷光体材料的图案经配置为第一磷光体材料18的圆形区或点的正方形阵列，具有第二磷光体材料20填充于圆形区之间。如所示，宽度为W3的狭窄间隙30可提供于各圆形磷光体区18与周围磷光体材料之间。又为了确保颜色均匀的发射产物28，圆形磷光体材料区18的直径Φ通常小于约2mm且圆形区之间的最大间隔s小于约2_。在一种布置中，磷光体材料点18的直径Φ=75密耳(约1.9mm)且经配置而使得红色磷光体材料18和黄色磷光体材料20的面积比例为约44%和约56%。
应理解，所描述的各种磷光体材料图案仅为例示性的，并且其它图案属于本发明的范围内。举例来说，磷光体材料图案可包含圆形、椭圆形、正方形、三角形、菱形或六边形磷光体区的规则或不规则图案。
磷光体材料18、20 (其呈粉末形式)以已知比例与光透射粘合剂材料32充分混合，所述光透射粘合剂材料例如为聚合物材料(例如热或U.V.可固化硅酮、丙烯酸系物或环氧树脂材料)，例如实达技术公司的U.V.可固化丙烯酸粘着剂UVA4103，或透明油墨，例如Nazdari U.V.可固化平版印刷透明套印PSLC-294。将磷光体/粘合剂混合物作为一个或一个以上厚度均匀的层施加于窗16的表面。在优选实施例中，所述混合物通过丝网印刷施加于光透射窗，并且层厚度t由筛孔大小和印刷次数控制。图5(a)到5(d)为说明制造波长转换组件的方法的实例的示意图。如图5(a)所示，磷光体区20是使用第一丝网来丝网印刷。更换丝网且接着使用第二丝网在磷光体区20之间印刷其它磷光体区18(图5(b))。接着使用第一丝网印刷覆盖第一磷光体区20的另一层磷光体区20(图5(c))。最后，使用第二丝网印刷覆盖第一磷光体区18的另一层磷光体区18(图5(d))。将取决于所需磷光体区厚度t来确定印刷次数。
如所属领域技术人员将显而易知，可使用其它印刷方法(例如喷墨印刷、凸版印刷、凹版印刷或柔版印刷)以及其它沉积技术施加磷光体混合物。
磷光体材料可包含无机磷光体或有机磷光体，例如具有一般组成A3Si (O, D)5或A2Si (O, D)4的基于娃酸盐的磷光体，其中Si为娃，O为氧，A包含银(Sr)、钡(Ba)、镁(Mg)或钙(Ca)且D包含氯(Cl)、氟(F)、氮(N)或硫(S)。基于硅酸盐的磷光体的实例揭示于美国专利US7，575，697 “铕活化的基于硅酸盐的绿色磷光体(Europiumactivated silicate-based green phosphor)，，(转让给英特美公司(IntematixCorp.))、US7, 601，276 “基于娃酸盐的两相黄色憐光体(Two phase silicate-basedyellow phosphor) ” (转让给英特美公司)、US7, 601, 276 “基于娃酸盐的橙色磷光体(Silicate-based orange phosphor)，，(转让给英特美公司)和 US7, 311, 858 “基于娃酸盐的黄绿色磷光体(Silicate-based yellow-green phosphor) ”(转让给英特美公司)中。磷光体也可包含基于铝酸盐的材料，例如同在申请中的专利申请案US2006/0158090 “基于招酸盐的绿色憐光体(Aluminate-based green phosphor) ” 和专利 US7, 390，437 “基于招酸盐的蓝色磷光体(Aluminate-based blue phosphor)”(转让给英特美公司)中所教示；铝_硅酸盐磷光体，如同在申请中的申请案US2008/0111472 “铝-硅酸盐橙红色磷光体(Aluminum-silicate orange-red phosphor) ”中所教示；或基于氮化物的红色磷光体材料，例如在2009年12月7日申请的同在申请中的美国专利申请案12/632,550中所教示。应理解，磷光体材料不限于本文中所描述的实例且可包含任何磷光体材料，包括氮化物和/或硫酸盐磷光体材料、氧氮化物和含氧硫酸盐磷光体或石榴石材料(YAG)。
磷光体材料包含粒度为ΙΟμπι到20μηι且通常为约15μηι的粒子。取决于用于图案化磷光体材料的沉积技术，磷光体材料可包含大小为2 μ m到60 μ m的粒子。
在描述本发明的装置的操作前，将参考图6描述已知发光装置的操作，图6显示了基于LED的发光装置的示意图，其中波长转换组件14在单一层中包括两种磷光体材料18、20的混合物。在操作中，来自LED12的波长λ I的蓝光22由光透射粘合剂32透射直至其撞击磷光体材料粒子。相信平均1000次光子与磷光体材料粒子的相互作用中仅有I次引起光致发光的光吸收和产生。光子与磷光体粒子的大多数(约99.9%)相互作用引起光子散射。由于散射过程的各向同性性质，平均一半的散射光子将在朝向LED返回的方向上。测试表明通常全部入射蓝光中有约10%被散射且从波长转换组件在朝向LED返回的方向上发射。对于白光发射装置，通常选择磷光体材料的量以使全部入射蓝光中约5%从所述窗发射且产生发射产物。所述装置经配置而使得大多数(约85%)的入射光22由磷光体材料吸收且作为光致发光的光24、26被重新发射。由于光致发光的各向同性性质，约一半的由磷光体材料产生的光24、26将在朝向LED的方向上被发射。因此，全部光中至多有约40%可作为波长入2、入3的光24、26被发射且产生发射产物28，同时全部光中至多有约40%将作为波长λ 2、λ 3的光24、26在朝向LED返回的方向上被发射。通常,朝向LED发射的光由光反射腔(未图示)重新导向以增加装置的总效率。
本发明者已理解，与由磷光体材料18、20吸收来自LED的较高能量(较短波长)的光22产生的光致发光的光(即，蓝光22 ( λ D转换为黄光26 ( λ 3)和红光24( λ 2))相同，发射较长波长(λ2)的磷光体材料18也可通过吸收由另一磷光体材料20产生的较高能量(较短波长)的光(λ 3)来激发。此磷光体间吸收使得黄光26的一部分34转换为红光24(λ3— λ2)。因为光致发光过程总是引起能量损失(斯托克损失(Stokes loss))，所以此额外波长转换引起能量损失和量子效率降低。
现参考图7描述根据本发明的发光装置10的操作，图7为说明图1的装置的操作的示意图。本发明的装置的操作与图6的装置类似，但由于两种磷光体材料18、20实体上分隔入个别区中，此实际上消除了直接相邻的磷光体材料区之间的磷光体间吸收。然而，如先前描述，约一半的由磷光体产生的光24、26将从磷光体波长转换组件14在朝向LED12的方向上发射且接着由光反射腔30重新导向回波长转换组件14。在由光反射腔30反射后，平均约一半的(实际比例与磷光体区的面积比A1 = A2有关)由较高能量(较短波长)的磷光体产生的光24将入射于含有较长波长(较低能量)的磷光体材料20的磷光体材料区上，并且此可引起磷光体间吸收。然而，应理解，与图6的已知装置相比，通过使个别区中的磷光体材料图案化，此仍使磷光体间吸收的可能性降低约一半。
图8显示(a)具有磷光体材料图案的根据本发明的发光装置和(b)具有相同磷光体材料的混合物的发光装置的实测发射光谱(强度相对波长)38、40。两种装置均经设计以产生具有目标颜色C.1.E.(0.437，0.404)的暖白光(CCT 3000K)。波长转换组件包含在一面上提供有磷光体材料的2.5英寸直径的聚碳酸酯圆盘(20密耳Lexan 8010)。对于本发明的装置，磷光体材料包含尺寸Wi=43.5密耳(1.11mm)、w2=55.5密耳(1.42mm)和w3=0.5密耳(0.0lmm)的交替条形图案(图2)，对应于重量比例为78.5%的黄色磷光体材料比重量比例为21.5%的红色磷光体材料。相比之下，在包含磷光体材料混合物的装置中，磷光体材料以87.8%的黄色磷光体材料:12.2%的红色磷光体材料的重量比例混合，并将磷光体材料混合物丝网印刷于聚碳酸酯圆盘上。
如自图8的谱图可知，根据本发明使磷光体材料图案化在较低比例(78.5%而非87.5%)的黄色磷光体材料下产生实质上相同颜色的发射产物。此与通过隔开磷光体材料可降低由红色磷光体材料吸收的黄光的比例的想法一致。本发明者进一步发现对于既定颜色的发射产物,根据本发明使磷光体材料图案化可提高CRI (显色指数)_表I。此外，根据本发明的装置和波长转换组件显示较高的发光效率。
表I
权利要求
1.一种发光装置，其包含:至少一个可操作以产生蓝光的光发射体和包含至少两种磷光体材料的波长转换组件，其中所述磷光体材料可操作以吸收所述蓝光的至少一部分并且发射不同颜色的光，且其中所述装置的发射产物包含由所述至少一个光发射体和所述磷光体材料产生的组合光，且其中所述磷光体材料是呈实质上非重叠区的图案提供于所述组件的表面上。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其中磷光体材料区的总重叠面积小于0.1%。
3.根据权利要求1所述的发光装置，其中磷光体材料区是由不含任何磷光体材料的区域隔开。
4.根据权利要求3所述的发光装置，其中所述将磷光体区隔开的区域选自由以下组成的群组:光透射区域、光阻挡区域和光反射区域。
5.根据权利要求2所述的发光装置，其中所述将磷光体区隔开的区域小于约0.5mm。
6.根据权利要求1所述的发光装置，其中所述磷光体材料区具有小于约5_的尺寸。
7.根据权利要求1所述的发光装置，其中邻近磷光体材料区经配置为彼此邻接。
8.根据权利要求1所述的发光装置，其中所述波长转换组件位于距所述至少一个发射体至少5mm距离处。
9.根据权利要求1所述的发光装置，其中所述波长转换组件包含光透射衬底，在所述光透射衬底上提供有所述磷光体材料区的图案作为至少一个层。
10.根据权利要求9所述的发光装置，且其进一步包含波长选择性反射滤波器，其经配置以至少对由所述磷光体材料产生的光的波长具有反射性且对由所述至少一个光发射体产生的光实质上具有透射性。
11.根据权利要求10所述的发光装置，其中所述波长选择性反射滤波器包含与每一磷光体材料相关联的相应反射滤波器，其中与第一磷光体材料相关联的反射滤波器经配置以至少对由所述第一磷光体材料产生的光的波长具有反射性且对由所述至少一个光发射体产生的光实质上具有透射性，且其中与第二磷光体材料相关联的反射滤波器经配置以至少对由所述第二磷光体材料产生的光的波长具有反射性且对由所述至少一个光发射体产生的光实质上具有透射性。
12.根据权利要求10所述的发光装置，其中所述反射滤波器位于所述光透射衬底与所述磷光体材料区之间。
13.根据权利要求9所述的发光装置，其中所述磷光体材料区的图案是使用选自由丝网印刷、喷墨印刷、凸版印刷、 凹版印刷和柔版印刷组成的群组的方法提供于所述衬底上。
14.根据权利要求9所述的发光装置，其中所述光透射衬底选自由以下组成的群组:丙烯酸系物、聚碳酸酯、环氧树脂、硅酮和玻璃。
15.根据权利要求1所述的发光装置，其中所述波长转换组件包含光反射表面，在所述光反射表面上提供有所述磷光体材料区的图案作为至少一个层。
16.根据权利要求15所述的发光装置，其中所述磷光体材料区的图案是使用选自由丝网印刷、喷墨印刷、凸版印刷、凹版印刷和柔版印刷组成的群组的方法提供于所述光反射表面上。
17.根据权利要求16所述的发光装置，其中光反射表面的反射率为至少0.9。
18.根据权利要求16所述的发光装置，其中所述光反射表面选自由以下组成的群组:银、铝、铬、光反射聚合物、光反射纸、光反射涂料和光反射金属。
19.根据权利要求1所述的发光装置，其中所述至少一个光发射体包含LED，所述LED可操作以产生峰值波长在380nm到480nm波长范围内的蓝光。
20.一种波长转换组件，其用于转换由光发射体产生的光的波长，所述波长转换组件在其表面上包含至少两种经配置为实质上非重叠区的图案的磷光体材料。
21.根据权利要求20所述的波长转换组件，其中磷光体材料区的总重叠面积小于0.1%。
22.根据权利要求20所述的波长转换组件，其中邻近磷光体材料区是由不含任何磷光体材料的区域隔开。
23.根据权利要求22所述的波长转换组件，其中所述将邻近磷光体区隔开的区域选自由以下组成的群组:光透射区域、光阻挡区域和光反射区域。
24.根据权利要求22所述的波长转换组件，其中所述将邻近磷光体区隔开的区域小于约0.5臟。
25.根据权利要求20所述的波长转换组件，其中所述磷光体材料区具有小于约5mm的尺寸。
26.根据权利要求20所述的波长转换组件，其中邻近磷光体材料区经配置为彼此邻接。
27.根据权利要求20所述的波长转换组件，且其包含光透射衬底，在所述光透射衬底上提供有所述磷光体材料区域图案作为至少一个层。
28.根据权利要求27所述的波长转换组件，且其进一步包含波长选择性反射滤波器，其经配置以至少对由所述磷光体材料产生的光的波长具有反射性且对由所述至少一个光发射体产生的光实质上具有透射性。
29.根据权利要求28所述的波长转换组件，其中所述波长选择性反射滤波器包含与每一磷光体材料相关联的相应反射滤波器，其中与第一磷光体材料相关联的反射滤波器经配置以至少对由所述第一磷光体材料产生的光的波长具有反射性且对由所述至少一个光发射体产生的光实质上具有透射性，且其中与第二磷光体材料相关联的反射滤波器经配置以至少对由所述第二磷光体材料产生的光的波长具有反射性且对由所述至少一个光发射体产生的光实质上具有透射性。
30.根据权利要求28所述的波长转换组件，其中所述波长选择性反射滤波器位于所述光透射衬底与所述磷光体材料 区之间。
31.根据权利要求27所述的波长转换组件，其中所述磷光体材料区的图案是使用选自由丝网印刷、喷墨印刷、凸版印刷、凹版印刷和柔版印刷组成的群组的方法提供于所述衬底上。
32.根据权利要求27所述的波长转换组件，其中所述光透射衬底选自由以下组成的群组:丙烯酸系物、聚碳酸酯、环氧树脂、硅酮和玻璃。
33.根据权利要求20所述的波长转换组件，且其包含光反射表面，在所述光反射表面上提供有所述磷光体材料区的图案作为至少一个层。
34.根据权利要求33所述的波长转换组件，其中所述磷光体材料区的图案是使用选自由丝网印刷、喷墨印刷、凸版印刷、凹版印刷和柔版印刷组成的群组的方法提供于所述光反射表面上。
35.根据权利要求33所述的波长转换组件，其中光反射表面的反射率为至少0.9。
36.根据权利要求33所述的波长转换组件，其中所述光反射表面选自由以下组成的群组:银、铝、铬、光反射聚合物、光反射纸、光反射涂料和光反射金属。
全文摘要
本发明涉及一种发光装置，其包含至少一个可操作以产生蓝光的光发射体，通常为LED，以及波长转换组件。所述波长转换组件可为光透射性或光反射性的，并且包含至少两种可操作以吸收所述蓝光的至少一部分并且发射不同颜色的光的磷光体材料，且其中所述装置的发射产物包含由所述LED和所述磷光体材料产生的组合光。所述磷光体材料是呈非重叠区的图案配置于所述组件的表面上。
文档编号H05B33/00GK103155700SQ201180046930
公开日2013年6月12日 申请日期2011年9月20日 优先权日2010年9月28日
发明者袁湘龙, 代冰, 李依群 申请人:英特曼帝克司公司