專利名稱：包含rgb發(fā)光二極管和磷光體的發(fā)光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般來(lái)說(shuō)涉及發(fā)光裝置(light emitting device，LED)，且更具體地說(shuō)，涉及包括RGB(紅、綠、藍(lán)光)發(fā)光二極管和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件(wavelength-conversion means)以便呈現(xiàn)高色溫(high colortemperature)和高顯色指數(shù)(high color rendering index)且因此適用于例如家用器具、音頻系統(tǒng)和通信產(chǎn)品的設(shè)備以及各種外部和內(nèi)部顯示器、汽車和照明器材的LED。
背景技術(shù)：
最近，已將發(fā)射白光的LED制作成包含發(fā)射約為460nm的藍(lán)光的Ga(In)N發(fā)光二極管和發(fā)射黃光的YAG:Ce3+磷光體(phos phors)(BY發(fā)射方法，如US 5,998,925和EP 862794)。然而，由于其歸因于缺少預(yù)定色彩成分(例如，紅色)而具有約為6,000K到8,000K的低色溫和約為60到70的低顯色指數(shù)，因而用于發(fā)射白光的LED的使用受限。
或者，通過混合紅、綠和藍(lán)三種色彩來(lái)獲得白色(RGB發(fā)射方法)，此在WO 98/39805中詳細(xì)揭示。
然而，由于RGB發(fā)光二極管具有互不相同的構(gòu)成材料或特性，因而其發(fā)光強(qiáng)度不同。因此，實(shí)際上不能通過使用RGB發(fā)射方法來(lái)再現(xiàn)可見光波長(zhǎng)范圍中的所有色彩。
也就是說(shuō)，紅光、綠光和藍(lán)光在波長(zhǎng)上依次變短，且因此發(fā)光二極管歸因于波長(zhǎng)較短而具有較低發(fā)光強(qiáng)度。因而，與藍(lán)光發(fā)光二極管相比，紅光和綠光發(fā)光二極管具有相對(duì)較高的發(fā)光強(qiáng)度。近些年來(lái)，歸因于制作LED的技術(shù)，發(fā)光二極管的相對(duì)發(fā)光強(qiáng)度的差別已進(jìn)一步增加了。因此，用于所需目的(例如，照明器材或汽車)的白光不能通過使用具有不同波長(zhǎng)的三個(gè)RGB發(fā)光二極管的RGB發(fā)射方法來(lái)獲得。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題因此，在牢記出現(xiàn)在相關(guān)技術(shù)中的上述問題的情況下制作本發(fā)明，且本發(fā)明的目的在于提供具有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件的LED，優(yōu)點(diǎn)在于其具有約為2,000K到8,000K或10,000K的高色溫和約為90或更高的高顯色指數(shù)，其可用于例如家用器具、音頻系統(tǒng)和通信產(chǎn)品的設(shè)備以及各種外部和內(nèi)部顯示器、汽車和照明器材。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種LED，其包括具有較窄發(fā)射波長(zhǎng)范圍的發(fā)光二極管和磷光體，以使得發(fā)射具有相對(duì)較寬發(fā)射波長(zhǎng)范圍的黃綠光或橙光，因而獲得可見光波長(zhǎng)范圍中的各種色彩和高顯色能力。
技術(shù)解決方法為達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供一種LED，其包括具有不同峰值發(fā)射波長(zhǎng)的至少三個(gè)發(fā)光二極管，以初始發(fā)射在藍(lán)、綠或紅波長(zhǎng)范圍中的光；和一個(gè)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件，以將所述初始光轉(zhuǎn)換為在可見光波長(zhǎng)范圍中的二次光。
優(yōu)選地，所述LED進(jìn)一步包括至少一個(gè)發(fā)光二極管以發(fā)射在藍(lán)和/或藍(lán)綠波長(zhǎng)范圍中的光。
在所述LED中，所述至少三個(gè)發(fā)光二極管包括具有在440nm與500nm之間的峰值發(fā)射波長(zhǎng)的第一發(fā)光二極管；具有在500nm與570nm之間的峰值發(fā)射波長(zhǎng)的第二發(fā)光二極管；和具有在570nm與670nm之間的峰值發(fā)射波長(zhǎng)的第三發(fā)光二極管。另外，進(jìn)一步包含具有在410nm與460nm之間的峰值發(fā)射波長(zhǎng)的第四發(fā)光二極管。
因而，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件包括單個(gè)磷光體或磷光體混合物。舉例來(lái)說(shuō)，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件包含選自具有在450nm與520nm之間的峰值發(fā)射波長(zhǎng)的第一磷光體、具有在500nm與570nm之間的峰值發(fā)射波長(zhǎng)的第二磷光體、具有在570nm與680nm之間的峰值發(fā)射波長(zhǎng)的第三磷光體和其混合物中的任一者。而且，每個(gè)磷光體由在對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)范圍中的一個(gè)或一個(gè)以上磷光體組份組成。
在所述LED中，所述發(fā)光二極管和所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件優(yōu)選地安裝在單個(gè)封裝中。因而，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件放置在發(fā)光二極管的上表面、下表面和側(cè)表面中的至少一者上，或與導(dǎo)電粘合劑混合或分布在模壓制品(molded part)中。
在根據(jù)第一和第二實(shí)施例的LED中，單個(gè)封裝被形成為芯片封裝，其包括襯底、安裝在所述襯底上的一個(gè)或一個(gè)以上發(fā)光二極管和放置在所述發(fā)光二極管周圍的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件。
在根據(jù)第三和第四實(shí)施例的LED中，單個(gè)封裝被形成為頂部封裝，其包括上面形成有反射體的襯底、安裝在所述襯底上的一個(gè)或一個(gè)以上發(fā)光二極管和放置在所述發(fā)光二極管周圍的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件。
在根據(jù)第一到第四實(shí)施例的LED中，所述襯底由金屬形成以散發(fā)由所述一個(gè)或一個(gè)以上發(fā)光二極管產(chǎn)生的熱量。同樣，當(dāng)所述LED進(jìn)一步包括安裝在由金屬形成的襯底上的輻射板(radiation sheet)時(shí)，進(jìn)一步增加其熱量散發(fā)效率。
在根據(jù)所述第一到第四實(shí)施例的LED中，所述LED進(jìn)一步包括模壓制品以封閉所述襯底上的所述發(fā)光二極管和所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件，其中波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件可均勻地分布在所述模壓制品中。
在根據(jù)第五實(shí)施例的LED中，單個(gè)封裝被形成為燈封裝(lamppackage)，其包括一對(duì)鉛電極、安裝在所述鉛電極對(duì)中的一者上的一個(gè)或一個(gè)以上發(fā)光二極管、放置在所述發(fā)光二極管周圍的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件和用以封閉所述發(fā)光二極管和所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件的模壓制品。
在根據(jù)第六和第七實(shí)施例的LED中，單個(gè)封裝被形成為高輸出封裝(high output package)，其包括一個(gè)或一個(gè)以上發(fā)光二極管、放置在所述發(fā)光二極管周圍的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件和用以散發(fā)由所述一個(gè)或一個(gè)以上發(fā)光二極管產(chǎn)生的熱量的散熱片。因而，當(dāng)輻射板進(jìn)一步附著在所述散熱片上時(shí)，熱量被有效地散發(fā)。
在本發(fā)明中使用，發(fā)光二極管每一者均包含由碳化硅或藍(lán)寶石形成的襯底和形成于所述襯底上的氮化物外延層。


從結(jié)合附圖所作的以下詳細(xì)描述中將更清楚地了解到本發(fā)明的以上和其它目的、特征和其它優(yōu)點(diǎn)，在附圖中圖1是示意性繪示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的LED的縱截面圖，其中所述LED形成為包括三個(gè)發(fā)光二極管和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件的芯片封裝(chippackage)。
圖2是繪示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的LED的發(fā)射頻譜的曲線圖，所述LED包含RGB發(fā)光二極管和發(fā)射橙光的磷光體。
圖3是繪示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的LED的發(fā)射頻譜的曲線圖，所述LED包含RB發(fā)光二極管、具有不同峰值發(fā)射波長(zhǎng)的兩個(gè)磷光體和發(fā)射橙光的磷光體。
圖4是示意性繪示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的LED的縱截面圖，其中所述LED形成為包括四個(gè)發(fā)光二極管和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件的芯片封裝。
圖5是示意性繪示根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的頂部封裝的縱截面圖。
圖6是繪示根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的側(cè)部封裝的透視圖。
圖7是示意性繪示根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的燈封裝的縱截面圖。
圖8是示意性繪示根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的高輸出封裝的縱截面圖。
圖9是示意性繪示根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的高輸出封裝的縱截面圖。
具體實(shí)施例方式
下文中將參考附圖給出本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述。
圖1是示意性繪示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的LED的縱截面圖，其中繪示包含三個(gè)發(fā)光二極管和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件的芯片封裝。如圖中所示，襯底1具有形成于其兩個(gè)表面上的電極圖案5，且用以初始產(chǎn)生具有不同波長(zhǎng)的光的三個(gè)發(fā)光二極管6、7和8安裝在任一電極圖案5上。發(fā)光二極管6、7和8通過使用導(dǎo)電粘合劑9而安裝在電極圖案5上，且發(fā)光二極管6、7和8的電極通過導(dǎo)線2而連接到另一電極圖案(未圖示)。
波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件3放置在所述三個(gè)發(fā)光二極管6、7和8的上表面和側(cè)表面上。所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件3起作用以轉(zhuǎn)換由發(fā)光二極管6、7和8產(chǎn)生的光成為在可見光波長(zhǎng)范圍中的二次光。與熱固樹脂(例如，環(huán)氧樹脂或硅酮樹脂)混合的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件3則可點(diǎn)綴在發(fā)光二極管6、7和8上。
另外，與導(dǎo)電粘合劑9混合的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件3可放置在發(fā)光二極管6、7和8的下表面上。
通過使用熱固樹脂來(lái)模塑襯底1的上面安裝有三個(gè)發(fā)光二極管6、7和8的上部分以形成模壓制品10。在根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的LED 11中，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件3以預(yù)定厚度均勻地點(diǎn)綴在發(fā)光二極管6、7和8的上表面和側(cè)表面上?；蛘撸ㄩL(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件3可均勻地分布在整個(gè)模壓制品10中，其已經(jīng)在本發(fā)明者所申請(qǐng)的美國(guó)專利第6,482,664號(hào)中揭示。
在所述三個(gè)發(fā)光二極管6、7和8中，第一發(fā)光二極管6具有在440nm與500nm之間的峰值發(fā)射波長(zhǎng)，第二發(fā)光二極管7具有在500nm與570nm之間的峰值發(fā)射波長(zhǎng)，且第三發(fā)光二極管8具有在570nm與670nm之間的峰值發(fā)射波長(zhǎng)。所述第一發(fā)光二極管6發(fā)射在藍(lán)紫到藍(lán)光波長(zhǎng)范圍中的光，且所述第二發(fā)光二極管7發(fā)射在綠到黃綠波長(zhǎng)范圍中的光。同樣，所述第三發(fā)光二極管8發(fā)射在黃綠到紅光波長(zhǎng)范圍中的光。所述第一、第二和第三發(fā)光二極管6、7和8每一者均包含由碳化硅或藍(lán)寶石制成的襯底和形成于所述襯底上的氮化物外延層。
波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件3包含單個(gè)磷光體或不同磷光體混合物。也就是說(shuō)，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件3包含選自具有在450nm與520nm之間的峰值發(fā)射波長(zhǎng)的第一磷光體、具有在500nm與570nm之間的峰值發(fā)射波長(zhǎng)的第二磷光體和具有在570nm與680nm之間的峰值發(fā)射波長(zhǎng)的第三磷光體中的至少一個(gè)磷光體，其中所述第一磷光體發(fā)射藍(lán)光，所述第二磷光體發(fā)射綠到黃光，且所述第三磷光體發(fā)射黃到紅光。另外，每個(gè)磷光體均可由具有在對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)范圍中的不同峰值發(fā)射波長(zhǎng)的一個(gè)或一個(gè)以上磷光體組份組成。
波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件3的磷光體由以通式為(Ba，Sr，Ca)xSiO4∶Eu和/或Mn表示的硅酸鹽組成。因而，恰當(dāng)?shù)乜刂艬a、Sr與Ca的混合比例、(Ba，Sr，Ca)xSiO4∶Eu與(Ba，Sr，Ca)xSiO4∶Mn的混合比例和Ba、Sr、Ca、Mn與Eu的混合比例以獲得具有在450nm與520nm之間的峰值發(fā)射波長(zhǎng)的第一磷光體、具有在500nm與570nm之間的峰值發(fā)射波長(zhǎng)的第二磷光體或具有在570nm與680nm之間的峰值發(fā)射波長(zhǎng)的第三磷光體。以此方式，磷光體以恰當(dāng)比例彼此混合以構(gòu)成波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件3。
在根據(jù)第一實(shí)施例的LED 11中，通過電極圖案5供應(yīng)外部電力到第一發(fā)光二極管6、第二發(fā)光二極管7和第三發(fā)光二極管8。從而，具有在450nm與520nm之間的峰值發(fā)射波長(zhǎng)的光和具有在500nm與570nm之間的峰值發(fā)射波長(zhǎng)的光初始分別由第一發(fā)光二極管6和第二發(fā)光二極管7產(chǎn)生。另外，具有在570nm與680nm之間的峰值發(fā)射波長(zhǎng)的光初始由第三發(fā)光二極管8產(chǎn)生。隨后，當(dāng)磷光體被由發(fā)光二極管6、7和8產(chǎn)生的光激發(fā)時(shí)，生成具有在450nm與520nm之間、在500nm與570nm之間和/或在570nm與680nm之間的峰值發(fā)射波長(zhǎng)的二次光。
因此，在LED 11中，由第一、第二和第三發(fā)光二極管6、7和8產(chǎn)生的初始光與由磷光體轉(zhuǎn)換成預(yù)定波長(zhǎng)的二次光組合，以獲得具有對(duì)應(yīng)可見光波長(zhǎng)范圍的色彩。此外，通過恰當(dāng)?shù)乜刂屏坠怏w的混合比例來(lái)獲得所需色彩。
舉例來(lái)說(shuō)，在使用具有在450nm與520nm之間的峰值發(fā)射波長(zhǎng)的第一磷光體和具有在500nm與570nm之間的峰值發(fā)射波長(zhǎng)的第二磷光體的情況下，不產(chǎn)生范圍從570nm到680nm的二次光。因此，由所述兩個(gè)發(fā)光二極管發(fā)射的初始光與由磷光體轉(zhuǎn)換成預(yù)定波長(zhǎng)的二次光組合，從而獲得在可見光波長(zhǎng)范圍中的另一色彩。除了磷光體的所述混合比例之外，可恰當(dāng)?shù)剡x擇具有在對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)范圍中的所需峰值發(fā)射波長(zhǎng)的發(fā)光二極管，以達(dá)成配色體系(color coordinate system)上的所需發(fā)射。
因此，當(dāng)所述具有不同波長(zhǎng)的三個(gè)RGB發(fā)光二極管6、7和8與發(fā)射橙光的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件一起使用時(shí)，制得具有圖2所示的發(fā)射頻譜的LED。此LED具有為2,500到3,000K的色溫和約為98的顯色指數(shù)。在本實(shí)施例中，恰當(dāng)?shù)剡x擇發(fā)光二極管和磷光體，以便輕易達(dá)成配色體系上的所需發(fā)射。
舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)RB發(fā)光二極管與所述具有對(duì)應(yīng)于橙光、第一綠光和第二綠光的波長(zhǎng)的三種磷光體一起使用時(shí)，LED具有圖3所示的發(fā)射頻譜。在此情況下，LED具有約為3,000K的色溫和約為96的顯色指數(shù)。
另外，可恰當(dāng)?shù)剡x擇發(fā)光二極管和構(gòu)成波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件的磷光體。例如，圖4是示意性繪示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的LED的縱截面圖，其中繪示包含四個(gè)發(fā)光二極管和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件的芯片封裝。
除了進(jìn)一步包含一個(gè)發(fā)光二極管之外，根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的LED具有與圖1到3的第一實(shí)施例相同的結(jié)構(gòu)。第四發(fā)光二極管具有在410nm與460nm之間的峰值發(fā)射波長(zhǎng)，且因此發(fā)射藍(lán)紫光。
在LED 20中，當(dāng)?shù)谝?、第二、第三和第四發(fā)光二極管6、7、8和21通過電極圖案5而供應(yīng)有外部電力時(shí)，其初始生成在對(duì)應(yīng)峰值發(fā)射波長(zhǎng)處的光。隨后，初始光部分由被激發(fā)的磷光體轉(zhuǎn)換為具有在450nm與520nm之間、在500nm與570nm之間和在570nm與680nm之間的峰值發(fā)射波長(zhǎng)的二次光。在此情況下，由發(fā)光二極管6、7、8和21發(fā)射的初始光與由磷光體轉(zhuǎn)換為預(yù)定波長(zhǎng)的二次光組合，以發(fā)射在可見光波長(zhǎng)范圍中的光。
因而，每個(gè)磷光體可由具有在對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)范圍中的不同峰值發(fā)射波長(zhǎng)的一個(gè)或一個(gè)以上磷光體組份組成。另外，可恰當(dāng)?shù)乜刂屏坠怏w的混合比例，且因此可變換發(fā)射波長(zhǎng)到配色體系上的所需發(fā)射波長(zhǎng)中。
在根據(jù)第二實(shí)施例的LED 20中，達(dá)成與圖1和圖2的第一實(shí)施例相同的目的和效果。根據(jù)本發(fā)明第一和第二實(shí)施例的LED 11和20具有高色溫和極佳顯色特性，且因此可應(yīng)用于例如家用器具、音頻系統(tǒng)和通信產(chǎn)品的電子產(chǎn)品以及各種外部和內(nèi)部顯示器，特別是汽車和照明器材。
本發(fā)明的技術(shù)特征(涉及圖1到4)不局限于芯片封裝，且可應(yīng)用于各種LED封裝，從而達(dá)成相同目的和效果。
下文中，參考附圖來(lái)描述其中本技術(shù)應(yīng)用于各種LED封裝的實(shí)施例，其中相同的參考數(shù)字在不同圖式中用于指代與圖1到4中相同的組件和結(jié)構(gòu)，且類似地應(yīng)用與發(fā)光二極管和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件有關(guān)的技術(shù)原理。
圖5是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的頂部封裝的縱截面圖。除了反射體31安裝在襯底上之外，頂部封裝30(其為用于顯示器的背光單元(backlightunit)中的LED)具有與根據(jù)第一和第二實(shí)施例的LED幾乎相同的結(jié)構(gòu)。所述反射體31起作用以在所需方向上反射由發(fā)光二極管6發(fā)射的光。
頂部封裝30包含三個(gè)發(fā)光二極管6、7和8或四個(gè)發(fā)光二極管6、7、8和21，其每一者均具有不同的峰值發(fā)射波長(zhǎng)。此外，頂部封裝30可具備波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件3，其包含具有不同發(fā)射波長(zhǎng)的多個(gè)磷光體，所述磷光體以多種比例中的一者彼此混合。此波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件3可點(diǎn)綴在反射體31中的發(fā)光二極管6上或均勻地分布在熱固樹脂模壓制品10中。
圖6是繪示根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的側(cè)部封裝的透視圖。除了其外觀具有非常薄的矩形形狀之外，所述側(cè)部封裝40具有與圖5的頂部封裝幾乎相同的結(jié)構(gòu)。根據(jù)第四實(shí)施例的側(cè)部封裝40的詳細(xì)描述參考與圖5有關(guān)的描述。
在圖1到6所示的實(shí)施例中，由具有高導(dǎo)熱性的金屬形成的襯底1用于容易地散發(fā)在操作發(fā)光二極管6、7、8和21時(shí)產(chǎn)生的熱量。從而，可獲得高輸出LED。此外，當(dāng)輻射板(未圖示)額外地附著在襯底上時(shí)，熱量可有效地從發(fā)光二極管6、7、8和21處輻射。
圖7是繪示根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的燈封裝的縱截面圖。燈封裝50包含一對(duì)鉛電極51和52。另外，二極管固持件53形成在鉛電極51的上端處。二極管固持件53為杯形的，其中安裝三個(gè)發(fā)光二極管6、7和8或四個(gè)發(fā)光二極管6、7、8和21。如同上述實(shí)施例一樣，發(fā)光二極管6、7、8和21具有不同的峰值發(fā)射波長(zhǎng)。發(fā)光二極管6、7、8和21的電極通過導(dǎo)線2連接到另外的鉛電極52。
杯形固持件(cup-shaped holder)53的內(nèi)壁涂覆有與預(yù)定量的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件3混合的環(huán)氧樹脂54。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件3包含具有不同峰值發(fā)射波長(zhǎng)的多個(gè)磷光體，所述磷光體以恰當(dāng)?shù)谋壤舜嘶旌希缤鲜鰧?shí)施例一樣。
此外，每個(gè)磷光體可由具有在對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)范圍中的預(yù)定峰值發(fā)射波長(zhǎng)的一個(gè)或一個(gè)以上磷光體組份組成。
包含發(fā)光二極管6、7和8或6、7、8和21和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件3的外部分的二極管固持件53是由熱固樹脂(例如，環(huán)氧或硅酮)模塑。
圖8是示意性繪示根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的高輸出封裝的縱截面圖。所述高輸出封裝60包含上面安裝發(fā)光二極管6、7和8或6、7、8和21的多個(gè)獨(dú)立散熱片61和62和外殼63，其中波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件3放置在發(fā)光二極管6和7的上表面和側(cè)表面上。供應(yīng)有外部電力的多個(gè)鉛框架64從外殼63處外向突出。
圖9是示意性繪示根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的高輸出封裝的縱截面圖。在封裝70中，單個(gè)散熱片71被部分收納于外殼73中而被暴露。同樣，一對(duì)鉛框架74向外突出。發(fā)光二極管6、7和8或6、7、8和21安裝在散熱片71上且通過導(dǎo)線(未圖示)連接到鉛框架74。另外，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件3放置在發(fā)光二極管6的上表面和側(cè)表面上。
在根據(jù)本發(fā)明第六和第七實(shí)施例的高輸出封裝60或70中，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件3放置在散熱片62和63或71與發(fā)光二極管6、7和8或6、7、8和21之間的粘合部分處。透鏡可安裝在外殼63或73上。根據(jù)第七實(shí)施例的封裝70是有優(yōu)勢(shì)的，因?yàn)榕c根據(jù)第六實(shí)施例的封裝60相比，其高度可被最小化。
在所述三個(gè)發(fā)光二極管6、7和8包含在高輸出封裝60或70中的情況下，可使用具有在440nm與500nm之間的峰值發(fā)射波長(zhǎng)的第一發(fā)光二極管、具有在500nm與570nm之間的峰值發(fā)射波長(zhǎng)的第二發(fā)光二極管和具有在570nm與670nm之間的峰值發(fā)射波長(zhǎng)的第三發(fā)光二極管。
在包含所述四個(gè)發(fā)光二極管6、7、8和21的情況下，第一發(fā)光二極管具有在440nm與500nm之間的峰值發(fā)射波長(zhǎng)，第二發(fā)光二極管具有在500nm與570nm之間的峰值發(fā)射波長(zhǎng)，第三發(fā)光二極管具有在570nm與670nm之間的峰值發(fā)射波長(zhǎng)，且第四發(fā)光二極管具有在410nm與460nm之間的峰值發(fā)射波長(zhǎng)。
在使用三個(gè)或四個(gè)發(fā)光二極管的情況下，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件3包含具有在450nm與520nm之間的峰值發(fā)射波長(zhǎng)的第一磷光體、具有在500nm與570nm之間的峰值發(fā)射波長(zhǎng)的第二磷光體和具有在570nm與680nm之間的峰值發(fā)射波長(zhǎng)的第三磷光體，其以恰當(dāng)?shù)谋壤舜嘶旌稀?br> 在高輸出封裝60或70中，輻射板(未圖示)優(yōu)選地單獨(dú)或一體式安裝在散熱片61和62或71上。那么，當(dāng)每個(gè)發(fā)光二極管由高輸入電力操作時(shí)，可有效地散發(fā)由每個(gè)發(fā)光二極管產(chǎn)生的熱量?？赏ㄟ^被動(dòng)空氣循環(huán)或使用風(fēng)扇的強(qiáng)制循環(huán)來(lái)冷卻輻射板。
在高輸出封裝60或70中，當(dāng)供應(yīng)外部電力時(shí)，每個(gè)發(fā)光二極管在對(duì)應(yīng)峰值波長(zhǎng)處初始發(fā)的光。接著，當(dāng)磷光體由初始光激發(fā)時(shí)，其產(chǎn)生在對(duì)應(yīng)峰值發(fā)射波長(zhǎng)處的二次光。此時(shí)，由每個(gè)發(fā)光二極管產(chǎn)生的初始光與由磷光體轉(zhuǎn)換成預(yù)定波長(zhǎng)的二次光組合，以獲得具有對(duì)應(yīng)可見光波長(zhǎng)范圍的色彩。此外，當(dāng)恰當(dāng)?shù)乜刂屏坠怏w的混合比例時(shí)，可容易地獲得配色體系上的所需色彩。
盡管出于說(shuō)明目的已通過使用三個(gè)或四個(gè)發(fā)光二極管來(lái)揭示本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解可通過使用至少一個(gè)發(fā)光二極管在不脫離如所附權(quán)利要求書中所揭示的本發(fā)明范圍和精神的情況下作出各種修改、添加和取代。
產(chǎn)業(yè)適用性如前文所述，本發(fā)明提供一種LED，其通過恰當(dāng)?shù)乜刂凭哂胁煌逯蛋l(fā)射波長(zhǎng)的磷光體的混合比例或選擇性使用具有不同峰值發(fā)射波長(zhǎng)的發(fā)光二極管而具有為2,000到8,000K或10,000K的相對(duì)較高色溫和為90或更高的高顯色指數(shù)。此外，具有較窄發(fā)射波長(zhǎng)范圍的發(fā)光二極管與磷光體一起使用，且因此可發(fā)射具有相對(duì)較寬發(fā)射波長(zhǎng)范圍的黃綠光或橙光。因而，顯示在可見光波長(zhǎng)范圍中的不同色彩和極佳顯色特性。
由于具有高色溫和極佳顯色特性的本發(fā)明LED起作用以容易地獲得配色體系上的所需發(fā)射，因而其可不同地應(yīng)用于移動(dòng)電話、筆記本計(jì)算機(jī)和用于不同電子產(chǎn)品的鍵盤和背光單元。具體而言，LED可用于汽車以及外部和內(nèi)部照明器材。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光裝置，其特征在于包括具有不同峰值發(fā)射波長(zhǎng)的至少三個(gè)發(fā)光二極管，其用以初始發(fā)射在藍(lán)、綠或紅光波長(zhǎng)范圍中的光；以及波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件，其用以將所述初始光轉(zhuǎn)換為在可見光波長(zhǎng)范圍中的二次光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于其中所述至少三個(gè)發(fā)光二極管包括第一發(fā)光二極管，其具有在440nm與500nm之間的峰值發(fā)射波長(zhǎng)；第二發(fā)光二極管，其具有在500nm與570nm之間的峰值發(fā)射波長(zhǎng)；以及第三發(fā)光二極管，其具有在570nm與670nm之間的峰值發(fā)射波長(zhǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于其進(jìn)一步包括至少一個(gè)額外發(fā)光二極管，以發(fā)射在藍(lán)和/或藍(lán)綠光波長(zhǎng)范圍中的光。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于其中所述至少一個(gè)額外發(fā)光二極管具有在410nm與460nm之間的峰值發(fā)射波長(zhǎng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于其中所述發(fā)光二極管和所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件安裝在單個(gè)封裝中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于其中所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件包括單個(gè)磷光體或磷光體混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于其中所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件放置在所述發(fā)光二極管的上表面、下表面和側(cè)表面中的至少一者上，或與導(dǎo)電粘合劑混合或分布在模壓制品中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于其中所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件包括選自具有在450nm與520nm之間的峰值發(fā)射波長(zhǎng)的第一磷光體、具有在500nm與570nm之間的峰值發(fā)射波長(zhǎng)的第二磷光體、具有在570nm與680nm之間的峰值發(fā)射波長(zhǎng)的第三磷光體和其混合物中的任一者。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于其中每個(gè)磷光體包括一個(gè)或一個(gè)以上在對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)范圍中的磷光體組份。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于其中所述單個(gè)封裝被形成為芯片封裝，其包括襯底、安裝在所述襯底上的一個(gè)或一個(gè)以上發(fā)光二極管和放置在所述發(fā)光二極管周圍的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于其中所述單個(gè)封裝被形成為頂部封裝，其包括上面形成有反射體的襯底、安裝在所述襯底上的一個(gè)或一個(gè)以上發(fā)光二極管和放置在所述發(fā)光二極管周圍的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于其中所述襯底由金屬形成，以散發(fā)由所述一個(gè)或一個(gè)以上發(fā)光二極管產(chǎn)生的熱量。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于其進(jìn)一步包括安裝在由金屬形成的所述襯底上的輻射板。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于其進(jìn)一步包括模壓制品以封閉所述襯底上的所述發(fā)光二極管和所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于其中所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件均勻地分布在所述模壓制品中。
16.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于其中所述單個(gè)封裝被形成為燈封裝，其包括一對(duì)鉛電極、安裝在所述鉛電極對(duì)中的一者上的一個(gè)或一個(gè)以上發(fā)光二極管、放置在所述發(fā)光二極管周圍的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件和用以封閉所述發(fā)光二極管和所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件的模壓制品。
17.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于其中所述單個(gè)封裝被形成為高輸出封裝，其包括一個(gè)或一個(gè)以上發(fā)光二極管、放置在所述發(fā)光二極管周圍的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件和用以散發(fā)由所述一個(gè)或一個(gè)以上發(fā)光二極管產(chǎn)生的熱量的散熱片。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于其進(jìn)一步包括經(jīng)安置以散發(fā)來(lái)自所述散熱片的熱量的輻射板。
19.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于其中所述發(fā)光二極管每一者均包含由碳化硅或藍(lán)寶石形成的襯底和形成于所述襯底上的氮化物外延層。
全文摘要
本文揭示一種發(fā)光裝置，其包含具有不同峰值發(fā)射波長(zhǎng)的至少三個(gè)發(fā)光二極管，以初始發(fā)射在藍(lán)、綠或紅光波長(zhǎng)范圍中的光；和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件，以將初始光轉(zhuǎn)換為在可見光波長(zhǎng)范圍中的二次光。本發(fā)明的發(fā)光裝置具有為2,000到8,000K或10,000K的高色溫和為90或更高的高顯色指數(shù)，且發(fā)射具有較寬發(fā)射波長(zhǎng)范圍的黃綠光或橙光。由于具有高色溫和極佳顯色特性的發(fā)光裝置可容易地獲得配色體系上的所需發(fā)射，因而其可應(yīng)用于移動(dòng)電話、筆記本計(jì)算機(jī)和各種電子產(chǎn)品的鍵盤或背光單元，且尤其是汽車以及外部和內(nèi)部照明器材。
文檔編號(hào)H01L25/075GK1981387SQ200580015017
公開日2007年6月13日 申請(qǐng)日期2005年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月13日
發(fā)明者李貞勛, 岡朵拉·羅夫, 瓦特·涂斯 申請(qǐng)人:首爾Opto儀器股份有限公司