专利名称：复合式白色光源及其制造方法
本申请主张具有2003年2月26日所提出的美国临时申请序号60/451067的优先权。
技术领域：
本发明涉及光发射器，尤其涉及至少某些发射光的波长通过一转换材料区域来转换成其他波长的光发射器。
现有技术发光二极管(LEDs)是一种重要类型的固态装置，该装置将电能转换成光能，而一般包含由半导体材料所组成的主动层，其夹在两相对掺杂层之间。当一偏压施加在横跨这些掺杂层之间时，空穴及电子注入该主动层，在该层中空穴及电子重组以产生光。光典型地全方位地从该主动层及该LED表面发射。
传统用以照明应用的LEDs的一项缺点在于它们无法从其主动层产生白光。一个让一单一蓝光发光二极管发射白光的方法是在其周围环绕一黄色磷光体、聚合物或染料。[参见Nichia Corp.白光二极管，料号NSPW300BS，NSPW312BS等等；也可参见Hayden美国专利编号5959316，″Multiple Encapsulation of Phosphor-LEDDevices″]。该周围材料会″向下转换″至少一些光线的波长，改变其颜色。例如，假如一蓝光发光二极管被一黄色磷光体所围绕着，则一些蓝光会通过该磷光体而没有被改变，而该其余光线被向下转换成黄色。因此，该LED发射出蓝光及黄光，这些光线组合后形成白光。
制造一个由转换材料区域所围绕的LED的传统方法是以必需电气连接将该LED镶嵌在一杯状次镶嵌，以将偏压施加到该LED。一注射器机构填满光学透明及可固化材料(例如环氧树脂、硅胶、溶胶凝胶等等)。利用混合在该材料的转换材料，在该处该转换材料典型地包含磷光体粒子。该注射器混合剂则被注入该次镶嵌内，覆盖着该LED而部分地填满该次镶嵌。当该透明材料先被注入该杯内时，这些转换粒子一般地均匀地混合/悬浮在该整个材料中。该透明材料则会固化，以形成该转换材料区域，而该全部组合封装在一透明环氧树脂内。
该制造方法的一项缺点在于在某些环境下，这些转换粒子不均匀地分布在该固化状态。在该透明材料混合物被注入一杯内之后，在被固化前会有一段时间延迟。在该延迟期间，这些转换粒子会往该杯的底部沉积而覆盖在该LED上，使得在该转换材料区域中存在不同浓度的粒子。该沉积问题在透明材料固化过程期间脱水而变得更加严重，这会让这些转换粒子更快速地沉积。该已沉积转换材料区域会导致当从不同角度观看时，来自该发射器的光呈现不同颜色及/或强度，因为该发射光线会遇到不同程度的转换材料。
该方法的另一项缺点在于从该注射器的光学透明材料的注射会在每个注射器之间引入转换粒子的浓度的变异，这会降低重制这些注射器的一致性。这些转换粒子会沉积在该注射器内，使得当该注射器充满着时注入该透明材料混合物的发射器会具有比稍后所形成的发射器更大浓度的转换粒子。从该注射器注射到该杯内的透明材料的数量也是难以控制，而不同数量的透明材料混合物沉积在不同发射器内。这也会导致不同发射器内有不同数量的转换粒子。该固化材料的末端表面形状也会变化，使得来自不同LEDs的光通过不同数量的透明材料及粒子。这些问题会减少制造具有一致性发光特征的发射器的能力。
该传统发射器制造方法的其他缺点在于当该发射器不符合这些必需发光标准时会浪费材料。因为没有实际可行的方法可以分离该发射器及该转换材料区域，所以假如该发射器及该转换材料区域有缺陷的话，该整个发射器必需丢弃。因此，假如该LED是良好的而该转换材料区域有缺陷的话，则两者都是没用的。丢弃该整个发射器会造成其他良好LEDs的过度浪费，这会增加制造上整体成本。
发明内容本发明提供一种改良LED式发射器及一种用以制造可以对付传统发射器及方法的缺点的发射器的方法。根据本发明的发射器的一实施例包含一光源，该光源发射光线的第一光谱。一转换材料区域包含在内而与该光源分开地形成，而包含转换粒子。该转换材料区域位于该光源附近，使得至少某些光源的光线通过该转换材料区域。这些转换粒子吸收至少某些通过该转换材料区域的光源光线，而发射出光线的第二光谱。
根据本发明的发射器的另一实施例包含一光源，其发射光线的第一光谱，及一转换材料区域，其与该光源分开地形成。该转换材料区域位于该光源附近，而被配置成以吸收至少某些由该光源所发射的光线，而重新发射位在光线的第二光谱的光线。该发射器以光线的均匀第三光谱来发射该第一及第二光谱的组合。
根据本发明的制造发射器的方法的一实施例包含提供一光源，及提供一分离形成的转换材料区域，该区域含有转换粒子。该转换材料区域则连接于该光源附近。该转换材料区域如此放置使得至少某些从该光源以不同角度所发射的光线会流过该转换材料区域，及实质上穿过该相同数量的转换粒子。
本发明的这些及其他特征及优点对于熟练技术人员可以从该下列详细描述及一起所采用的这些伴随图式相当明显。
图1是根据本发明的光发射器的一个实施例的剖面图，该光发射器具有一半球形含磷光体透镜，该透镜与该LED及次镶嵌分开制造；图2是图1发射器的剖面图，其将分开部分连接在一起；图3是根据本发明的发射器的其他实施例的剖面图，其具有一半球状含磷光体透镜；图4是图3发射器的剖面图，其将分开部分连接在一起；图5是根据本发明的发射器的其他实施例的剖面图，其具有一半球状含磷光体透镜；图6是图5发射器的剖面图，其将分开部分连接在一起；图7是根据本发明的发射器的其他实施例的剖面图，其具有一半球状含磷光体透镜；图8是图7发射器的剖面图，其将分开部分连接在一起；图9是根据本发明的发射器的其他实施例的剖面图，其具有一半球状透镜，该透镜具有一含磷光体层及散射粒子；图10是图9发射器的剖面图，其将分开部分连接在一起；图11是根据本发明的发射器的其他实施例的剖面图，其具有一大致上为半球状的透镜，该透镜具有一含磷光体层；
图12是图11的发射器的剖面图，其将分开部分连接在一起；图13是根据本发明的发射器的其他实施例的剖面图，其具有一负载磷光体的盖子；图14是图13发射器的剖面图，其将分开部分连接在一起；图15是根据本发明的发射器的其他实施例的剖面图，其具有一穿孔式负载磷光体的盖子；图16是图15发射器的剖面图，其将分开部分连接在一起；及图17及18是说明制造根据本发明的发射器的方法的流程图。
具体实施方式
图1及2说明根据本发明的光发射器10的一个实施例。发射器10可用于许多不同应用，像是包含在一显示系统内，在该显示系统它透过一角度范围发射均匀颜色及/或强度的光线。该系统可包含单一发射器或发射器阵列，但是在为了简化及便于讨论起见只有描述一个发射器。
发射器10包含光源12，其位在一杯状次镶嵌14的表面11上。光源12可以使用已知的结合方法来镶嵌在表面11。填充材料19设置于表面11上并环绕在光源12四周，使得填充材料19填充在该杯内的容积。一含有磷光体的半球状透镜16邻近于次镶嵌14。透镜16包含散布各处的转换粒子22，使得透镜16及粒子22形成一转换材料区域21。表面11可以对选定的波长具反射性，使得光源12所发射的光线从表面11反射，而促成该发射器10的光线发射。应注意的是转换粒子22以图1及2中所示的透镜16及在该文件中所显示的其余图示中的点点来表示。
该透镜16的表面13结合于填充料19，并保持在相对于次镶嵌14的适当地方。因此，透镜16如此放置使得光源12所发射的光线的一部分从表面13流到表面15穿过透镜16。然而，填充材料19是为任选(optional)的，而透镜16可以直接接合到次镶嵌14的表面17。填充料19包含一环氧树脂或其他填充料，其能够将透镜16接合到次镶嵌14。透镜16及填充料19包含一材料，该材料对于感兴趣的波长系呈透明。转换粒子22包含一或更多萤光或磷光体材料，像是磷光体、萤光染料或发光半导体材料。
如所示，光源12包含单一发光二极管(LED)。然而，光源12包含其他光发射器，像是一固态激光器、一激光二极管、一有机发光二极管，还有其他等等。典型的选定的要求波长在该红外线到该紫外线的范围之间，虽然其他波长也可以使用。再者，光源12可以包含发射出相同或不同波长的光线的多重光源。
传统LEDs及其他光发射器的操作及制造细节为人所知，所以只进行简单的讨论。传统LEDs可以从一些材料系统通过许多已知方法来制造，例如利用化学气相沉积法(CVD)所制造的适当方法。其他适当方法包含分子光束外延法(MBE)及金属有机化学气相沉积法(MOCVD)。
LEDs通常包含一主动区域，该区域夹在两相对掺杂层之间，这些两相对掺杂层掺杂着p型或n型。该LED的顶层通常为p型，而该底层通常为n层，虽然如果这些层的传导性相反的话，LEDs也可以运作。这些p型及n型层具有各自接点(contact)，而电气信号施加横跨这些接点，使得一电流注入到该主动区域而产生光发射。
次镶嵌14包含电气电路(未显示)，其耦合到光源12，诸如用以提供电源用作光线发射的电气电路。次镶嵌14也可以包含用以保护光源12免受诸如静电冲击的大电气信号的组件及电路。
操作中，光源12发射所要求波长的光线，该发射光线直接来自该光源或是间接来自表面11的反射而流过透镜16。由光源12所发射的光线的一部分流过透镜16而被转换粒子22所吸收。
被吸收辐射的一部分在一或更多波长光谱上重新发射，其通常不同于该吸收波长，该重新发射光线典型地具有比该吸收光线更长的波长。该传输光线及该重新传输光线的组合使该发射器10能够发射不同于该原始发射光线的波长的光线。例如，光源12可发射蓝光而转换粒子22会吸收一部分的蓝光，而将之转换成黄光。该发射器10则会发射白光，其由该蓝光及黄光所组合。使用含有以该(Gd，Y)3(Al，Ga)5O12:Ce系统为基础的磷光体的转换粒子，可以让全范围的广泛黄光光谱发射变得可能。在其他范例中，转换粒子22利用一适当绿光发射材料(如Sr:thiogallate磷光体)重新发射绿光。可以使用吸收蓝光而重新发射不同波长的光线的其他转换粒子。也可以使用吸收不同波长的光线而重新发射不同波长的光线的不同转换粒子，像是吸收紫外线而发射位在不同波长上的光线的粒子。
根据本发明，要求均匀地散布转换粒子22在透镜16内，使得该发射光线的颜色及强度在整个广大范围的观看角度是均匀的。结果，透镜16制造成与次镶嵌14与光源12相分离。因此，取代注射该透明材料混合物，其系将透镜16形成到次镶嵌14内，利用诸如射出成型或该传统注射器制造程序的已知方法，材料可用以大量生产透镜。通过将透镜16制造成与次镶嵌14与光源12分离，其优点为可以克服使用传统方法制造发射器相关的问题。
一项优点是该制造程序可以提供比传统技术更为便宜的透镜。该程序比较便宜的理由是因为发射器10的形成减少所产生的浪费，因为光源12会在透镜16接合到次镶嵌14上之前先被测试。假如发射器10具有次于标准的发射或是其他缺陷，则会做出有关光源12或透镜16是否有缺陷的决定。该缺陷组件则会被放弃而以新组件来取代。该取代程序会避免与该传统制造程序有关的浪费，在该程序中假如该发射次于标准的话则该整个发射器会被丢弃。
另一项优点是这些发射器以更为弹性的制造程序来形成。例如，不同透镜可用以匹配次镶嵌14及光源12的几何形状。同样地，一特定发射器10所发射的颜色可以通过使用一透镜来改变，该透镜包含可以产生不同光线组合的不同类型的转换粒子。这些透镜的改变可以在该组装线上通过简单代换一不同透镜的供应来完成。
另可得到弹性的制造程序，因为形成透镜16的材料有较多选择。例如，因为在该传统注射器方法中，该透明材料直接注入到该LED上，所以只能够使用具有相当低熔点/固化温度的材料。假如使用较高温度的材料，则当光源12或次镶嵌14与该透明材料混合物相接触时会受到损伤。
透镜16制造成与光源12与次镶嵌14相分离，然后结合到次镶嵌14，如上面所讨论。结果，在该传统注射器程序中可能以其他方法而导致损害的材料现在也可以使用，一种这样的材料是玻璃。通过将转换粒子22装到一坚固耐用的材料(诸如玻璃)内，转换粒子22更可以免于受到该周围大气的污染，该污染会与粒子22间产生不良反应而减少发射器10的可用寿命。应了解该透镜16除了玻璃之外还可以由许多不同材料所制，诸如环氧树脂或塑胶，本发明并没有受限于在此所提到的特定透镜材料。
该制造程序也具有优点是该光线的以比传统制造技术所提供的光线更为均匀的颜色、强度及温度来发射。达到较佳均匀性的理由是因为从光源12以不同角度所发射的光线会通过类似厚度的透镜16，而因此穿过实质上类似数量的转换粒子22，因为它们实质上在整个区域21上具有均匀分布。例如，如图2中所示，光线路径1、2及3行经实质上为相同厚度的透镜16，及穿过实质上相同数量的转换粒子。
转换粒子22的均匀性被较佳地控制，因为透镜16被分开地形成。转换粒子22的沉积可以通过在该混合物注入到该模具之后快速固化该材料混合物，或在固化期间摇动该射出模具而避免。
另一项优点是转换材料区域21一般并不会接触到光源12，所以光源12的表面或形状上的变化不会显著地影响发射器10的效能。再者，假如转换材料区域21太靠近光源22，热会损坏转换粒子22。
图3及4说明根据本发明的发射器30的实施例。应注意的是发射器30所包含的组件类似于图1及2中所说明的组件。类似标号使用在类似组件上，以一认知为上述与发射器10相关连的讨论相同地也使用于发射器30及本说明书的其余部分所讨论的其他实施例。
发射器30包含光源12，其镶嵌到次镶嵌14。填充材料19放置在表面11上，以围绕在光源12四周，但是在此及在这些图示的其余部分为了简化及便于解释都省略。发射器30包含一透镜36，其镶嵌到表面17。透镜36包含一内层38，其具有转换粒子22，及一外层40，在该处层38及40较佳地处处需具有均匀厚度。透镜36为半球状并位于表面17上，使得光源12所发射的光线的一部分会流经透镜36，从一表面33到一表面35。
转换粒子22散布在转换材料区域21内。然而，转换材料区域21只有包含一部分的透镜36。特别地，转换粒子22散布在内层38，而较佳地没有散布在外层40内。因此，内层38包含与转换粒子22相混合的透明材料，而外层40包含透明材料。在该配置中，以不同角度从光源12所发射的光线会通过近乎相同厚度的透镜36及近乎相同数量的转换粒子22。(即光线路径1、2及3是相等的)通过将透镜36形成半球状，一内部距离42(参见图4)可以保持在光源12与内层38及转换粒子22之间不变，其具有的距离42针对该特定光源12与次镶嵌14最佳化。距离42及厚度44的最佳值取决于光源12及次镶嵌14的类型及尺寸。距离42经过挑选以让光源12可以提供较高的光线强度，而不会产生能够造成转换粒子22损坏的过度热量。假如转换材料区域21非常靠近光源12的话，热量会损坏转换粒子22。
距离42也会影响该发光器30的光效率。当来自光源12的方向性光线进入到内层38而被重新导向回到光源12时，该方向性光线的一部分会被转换粒子22所吸收而重新朝全方位发射。假如距离42太短或假如转换粒子22直接放在光源12上，则该重新发射光线的某些部分会被导向回到光源12内而被吸收。该光线的吸收会减少该发射器30的整体光线发射效率，因为它增加光源12的温度。假如距离42很长，则厚度44会缩减成一点，而来自转换粒子22的光线会因为内部全反射而被陷在透镜36内，这也会降低发射器30的整体效率。
图5及6说明根据本发明的发射器50，其中发射器50包含一平坦次镶嵌54。在该实施例，一半球状透镜56放在光源12之上，而镶嵌到次镶嵌54的表面51，其具有光源12配置在透镜56的内部表面53与次镶嵌54之间的空间内(参见图6)。光源12及内部表面53相间隔摆放，使得来自转换材料区域22的重新发射光线被光源12所吸收能够最小化。透镜56包含转换粒子22，其散布在透镜56内，使得当从光源12发射的光线通过透镜56时，其一部分会被转换粒子22所吸收而以不同波长重新发射。
图7及8说明根据本发明的发射器70的实施例。在该实施例中，发射器70包含一半球状透镜76，其镶嵌到次镶嵌54的表面51。透镜76包含一内层78，其具有与转换粒子22相混合的透明材料，而一包含透明材料的外层80最好是没有任何转换粒子。光线流动从光源12穿过透镜76，从一表面73到一表面75。
如同上面所讨论与图3及4相关连，一内部距离82挑选在光源12与内层78之间，以最小化来自转换粒子22的重新发射光线到光源12的吸收。距离82及厚度84可被挑选成最佳化发射器50的光线效率，其中该光线效率通过最小化该重新发射光线的吸收及通过减少如上所讨论的内部全反射来最佳化。
图9及10说明根据本发明的发射器90的实施例，其中发射器90包含光源12，其镶嵌到次镶嵌14的表面11。在该实施例中，一半球状透镜96镶嵌到表面17，其中透镜96包含一具有转换粒子22的底层98。然而，除了转换粒子22散布在整层98之外，层98也包含散射粒子100，用以重新导向该光线的某些部分。
该光线由位在层98内的转换粒子22所吸收而重新发射的部分被引导沿着层98，如同箭头99所示(参见图10)。该重新发射光线被引导远离表面95。因此，在层98内含有散射粒子100的理由是用以重新引导该光线朝向表面95，使得发射器90的光线发射效率会增加。
转换粒子22的转换及散射效率取决于该光线的波长及这些转换粒子的大小。转换材料区域21典型上并不会有效率地散射光线，因为粒子22的转换效率会随着它们大小减少而减少。结果，要获得直径上小于近乎1微米的高转换效率粒子是困难的。为了有效地散射光线，散射粒子100的直径应该近乎要被散射的光线的波长的一半。在空中，这会导致粒子100在直径近乎为0.2到0.25微米。该范围的直径对于在不同媒体内的粒子会更小，像是环氧树脂或其他具有折射率大于自由空间的材料。结果，磷光体粒子一般地太大以致于不能有效地散射光线。
图11及12说明根据本发明的发射器110的实施例，其中发射器110包含光源12，其镶嵌到一次镶嵌114的表面111。在该实施例中，一透镜116放在次镶嵌114的表面117上，其中透镜116具有一底层118，该底层包含转换粒子22。光线流来自光源12，穿过透镜116，从一表面103到一表面105。
次镶嵌114包含一表面101及一表面115，其被定位成重新引导来自转换粒子22所发射的光线朝向表面105。因此，底层118并不需要包含类似上述所讨论用以散射来自转换粒子22的重新发射光线的散射粒子100的散射粒子。然而，应注意的是散射粒子100仍然可以包含在层118内，但是为了简化及便于解释而省略。
表面101及115被塑形，所以沿着层118所引导的光线反射离开表面101及/或117，然后与从光源12所发射流过层118到表面105的光线相组合。从表面101及115所反射的光线可以促成发射器110所发射的光线。因此，发射器110的光线发射效率通过包含表面101及115在次镶嵌114内来增加。
图13及14说明根据本发明的发射器130的实施例，其中发射器130包含一被塑形的LED 152。在该实施例中，发射器130并没有包含一如同在前面所讨论的实施例中一样的次镶嵌。反而，发射器130包含接点134及135，其配置在LED 152的底部。因此，LED 152可以被镶嵌在一具有接点134及135的金属盖内，这些接点电气连接到位在该盖子处的偏压源，以提供电源给LED 152的照明。
取代具有一透镜，发射器130包含一磷光体负载盖136，其具有与LED 152相同形状，及较佳地具有一大致上一致的厚度。盖子136可以由如同上述的透镜的类似材料所制成，而可以包含转换粒子散射其中。盖子136可以通过如同上述的透镜的相同方法来制造成与LED 152分离，即一种方法是射出成形。盖子136可以利用一环氧树脂或其他类似材料在适当的地方镶嵌在LED 152上。
在操作中，以不同角度来自LED 152所发射的光线将会通过盖子136的类似厚度，因此该光线将会遭遇类似数量的转换粒子22，其使得当从不同角度观看时，发射器130能够提供实质上相同颜色及强度的光线。
图15及16说明根据本发明的发射器150的实施例，其中发射器150包含LED152及一磷光体负载盖子154。在该实施例中，然而，取代具有两底部接点，LED 152具有一底部接点156及一顶部接点158。盖子154具有一略大于该顶部接点158的顶部穿孔160，使得当盖子154连结到LED 152时，顶部接点158配置在顶部穿孔160之内，然而还是可进入的。穿孔160可以放在沿着该磷光体盖上的任何地方，但是为了简化及便于解释显示成放在该顶部的中心。
顶部接点158的配置使得一电气信号可以透过底部及顶部接点156及158分别提供给LED 152。对于如同在图16中所表示的LED 150，该电气信号透过导体162提供给顶部接点158，该导体162以接线的方式连接到接点158。该电气信号也可以透过一导体(未绘示)或透过一金属杯来提供给底部接点156。
制造方法图17是根据本发明的发射器制造方法170的一个实施例的流程图，其中该发射器的组件分开制造，然后再接合在一起。在一步骤172中，一LED使用任何已知方法来制造，像是在一MOCVD反应装置中的制造。在一步骤174中，该次镶嵌被制造，而在步骤176中，该LED使用已知的结合方法来连接到该次镶嵌的基部。在一步骤178中，具有转换材料区域的透镜使用已知制造方法来制造，像是射出成形。在最后步骤180中，该透镜结合到该次镶嵌在该LED上，其具有一较佳方法为利用环氧树脂或其他填充材料来填满在该透镜与该次镶嵌/LED之间的空间，然后接触到该透镜的内部表面以将之固定在适当的地方。
在另外中间步骤中(未绘示)，该发射器可以利用在该次镶嵌上适当地方的透镜来加以测试，但是是在它被接合到该次镶嵌之前。假如该发射器的发射低于标准的话，则会做出该LED或该透镜是否有缺陷的决定。该有缺陷零件则会被丢弃而重新以新的零件来取代。结合步骤180可以执行在当该测试程序重复执行直到该发射器有效率地操作之后。
图18是根据本发明之发射器制造方法的其他实施例190的流程图。在一步骤192中，一LED使用任何已知方法来制造，像是在一MOCVD反应装置中的制造，其中该LED可以是任意的形状。在一步骤194中，接点使用诸如溅镀法的已知方法以形成在该LED上。在一步骤196中，一磷光体负载盖子使用已知方法以制造，像是射出成形。在一步骤198中，该盖子镶嵌到该LED，使得该LED光线的一部分通过该盖子。该盖子可以使用环氧树脂或其他结合材料来镶嵌到该LED。在某一方法中，这些接点沉积在该LED的底部表面及该盖子的覆盖的LED的顶部及侧边表面上。在其他实施例中，一接点沉积在该LED的底部表面上，而其他接点沉积在该LED的顶部表面上。该盖子穿孔在其顶部表面上，而当它连接到该LED时，该顶部接点被覆盖于该穿孔内，然而还是可进入的。
该方法也可以包含在该发射器的盖子被结合到该LED之前先测试它的中间步骤。假如该盖子或该LED被发现具有缺陷，则该缺陷零件会被丢弃而代之以不同零件。在该盖子被连结到该LED之前，该测试可以重复执行直到该发射器发射光线在一些可视角范围内具有充分的颜色及强度。
虽然本发明已经参考其某些较佳配置以相当的细节来加以描述，但是其他版本也是有可能。这些上述方法中的步骤顺序可以不一样。根据本发明的其他方法可以使用更多或更少的步骤，也可以使用不同步骤。上述之透镜及盖子可以采取许多不同形状及层，而可以包含许多不同类型的转换粒子。该透镜及盖子可以被塑形以调适该特定应用，且也可以被塑形以聚焦该发射光线。所描述之每一个透镜及盖子也可以包含散射粒子散布于其中或在不同位置上。
因此，在此所描述之本发明的实施例为示范用，而许多修正、变化及重新配置可以很容易被想象以达成实质上为相等的结果，这些所有都涵盖在文后申请专利范围内所定义的本发明的精神及范围内。
权利要求
1.一种发射器，其包含光源，其发射第一光谱的光；及转换材料区域，其与所述光源分开地形成，并包含转换粒子，该转换材料区域位于靠近该光源的地方，使得该光源光线的至少某些光线会通过该转换材料区域，这些转换粒子会吸收该光源光线通过该转换材料区域的至少某些光线，然后发射第二光谱的光线。
2.如权利要求1所述的发射器，其中该光源沿着延伸穿过该转换材料区域的多个光线路径发射该第一光谱的光线，每个光线路径延伸穿过实质上相等数量的转换粒子。
3.如权利要求1所述的发射器，其中这些转换粒子散布在该转换材料区域中，使得这些转换粒子发射具有均匀颜色及强度的第二光谱的光线。
4.如权利要求1所述的发射器，其中这些转换粒子发射具有均匀颜色及强度的第二光谱的光线。
5.如权利要求1所述的发射器，其中该转换材料区域包含散射粒子，这些粒子可以重新引导该第一及第二光谱的光线的至少某些光线。
6.如权利要求1所述的发射器，其中该转换材料区域包含玻璃透镜。
7.如权利要求6所述的发射器，其中该玻璃透镜与该光源分开地形成，而结合到靠近该光源的地方。
8.如权利要求1所述的发射器，其中该转换材料区域包含磷光体负载盖子。
9.如权利要求8所述的发射器，其中该磷光体负载盖子被塑形以紧密地配合在该发射器的一个或更多个表面上，使得该光源通过该磷光体盖子的光线可以实质上通过相同数量的转换粒子。
10.如权利要求8所述的发射器，其中该磷光体负载盖子包含一穿孔，用以接收一电气接点到该光源。
11.如权利要求10所述的发射器，其中该穿孔至少有部分以转换粒子及散射粒子的至少一项来填满。
12.如权利要求8所述的发射器，其中该磷光体负载盖子与该光源分开地形成，而结合到靠近该光源的表面的至少某一表面的地方。
13.如权利要求1所述的发射器，其中还包含次镶嵌，该光源镶嵌到该次镶嵌，而该转换材料区域镶嵌到该次镶嵌。
14.如权利要求1所述的发射器，其中该转换材料区域为半球状，而该光源配置用以发射光线朝向该转换材料区域的基底，并且穿过该基底。
15.如权利要求1所述的发射器，其中该光源包含发光二极管。
16.如权利要求1所述的发射器，其发射一光谱的光线由该第一及第二光谱的光线组合而成。
17.如权利要求1所述的发射器，其中该转换材料区域相对这些光源放置，使得在该其之间存在一空间。
18.一种发射器，其包含光源，其发射第一光谱的光线；及转换材料区域，其与该光源分开地形成，而位于靠近该光源的地方，该转换材料区域配置用以吸收该光源所发射的光线的至少某些光线，然后以第二光谱的光线重新发射光线，该发射器发射该第一及第二光谱的光线的组合，其在均匀第三光谱的光线内。
19.如权利要求18所述的发射器，其中该转换材料区域与靠近该光源的位置分开。
20.如权利要求18所述的发射器，还包含次镶嵌，其中该光源位于该次镶嵌的第一表面上，而该转换材料区域位于该次镶嵌的第二表面上。
21.如权利要求18所述的发射器，其中该次镶嵌配置用以反射该第一及第二光谱的某些光线。
22.如权利要求20所述的发射器，其中该转换材料区域包含透镜，该透镜结合到该次镶嵌的第二表面，该第二表面位于该第一表面之上。
23.如权利要求20所述的发射器，其中该次镶嵌表面至少之一将该第一及第二光谱的光线的某些光线反射到该透镜。
24.如权利要求20所述的发射器，其中该次镶嵌包含一杯状次镶嵌及一平面次镶嵌之一。
25.如权利要求22所述的发射器，其中该透镜包含转换材料区域及透明材料区域。
26.如权利要求22所述的发射器，其中该透镜塑形以配合在该次镶嵌内。
27.如权利要求18所述的发射器，其中该转换材料区域包含一磷光体负载盖子。
28.如权利要求27所述的发射器，其中该磷光体负载盖子塑形以配合该光源的形状。
29.如权利要求27所述的发射器，其中该磷光体负载盖子与该光源分开地形成，而结合到靠近该光源处。
30.如权利要求18所述的发射器，其中该转换材料区域相对于该光源放置，使得在这些其中存在一空间，该空间被选定以获得该第三光谱的光线的实质上均匀发射。
31.如权利要求18所述的发射器，其中该转换材料区域相对于该光源放置，使得在该其中存在一空间，该空间被挑选以获得该第三光谱的光线具有所要求颜色及强度的至少一项。
32.一种制造发射器的方法，其包含提供光源；提供分开形成的转换材料区域，其包含转换粒子；及结合该转换材料区域到靠近该光源的地方，该转换材料区域如此放置，使得以不同角度从该光源所发射的光线的至少某些光线流经该转换材料区域，并经过实质上为相同数量的转换粒子。
33.如权利要求32所述的方法，还包含一步骤提供次镶嵌，该光源结合到该次镶嵌的第一表面。
34.如权利要求32所述的方法，其中这些转换粒子散布在该转换材料区域内，使得该发射器发射光线具有相同颜色及强度的至少一项。
35.如权利要求32所述的方法，其中提供该转换材料区域的步骤包含一步骤提供一透镜，该透镜包含该转换材料区域。
36.如权利要求33所述的方法，其中结合该转换材料区域以靠近该光源的地方的步骤包含一步骤将该透镜结合到该次镶嵌的该第一表面及一第二表面之一。
37.如权利要求35所述的方法，其中提供该透镜之步骤包含一步骤提供一透镜，该透镜具有一开口，其配置用以至少部分环绕在该光源四周。
38.如权利要求33所述的方法，其中提供该次镶嵌的步骤包含一步骤提供平面次镶嵌及杯状次镶嵌之一。
39.如权利要求33所述的方法，其中该次镶嵌包含一杯状次镶嵌，其具有一第三边，其配置用以反射从该转换材料区域所重新发射的光线的至少一部份。
40.如权利要求32所述的方法，其中提供该转换材料区域的步骤包含一步骤提供一磷光体负载盖子，该盖子包含该转换材料区域。
41.如权利要求40所述的方法，其中提供该磷光体负载盖子的步骤包含一步骤提供一磷光体负载盖子，该盖子被塑形为至少部分环绕在该光源四周。
42.如权利要求40所述的方法，其中提供该磷光体负载盖子的步骤包含一步骤提供一磷光体负载盖子，其具有一穿孔，用以咬合一接点。
43.如权利要求42所述的方法，还包含一步骤以转换粒子及散射粒子的至少一项来填满该穿孔。
全文摘要
本发明揭示一种发射器，其包含一光源及一转换材料区域，该区域具有转换粒子散布其中。该光源能够沿着穿过该转换材料区域所延伸的多个光线路径发射光线。来自该光源的光线及来自该转换粒子重新发射的光线组合，以提供所要求颜色的光线。每个光线路径延伸穿过一些足可胜任的转换粒子，使得所要求颜色的光线沿着每道光线路径具有均匀颜色及强度。
文档编号H01J1/62GK1777999SQ200480011028
公开日2006年5月24日 申请日期2004年2月24日 优先权日2003年2月26日
发明者詹姆士·依必森, 艾力克·塔沙 申请人:美商克立股份有限公司