專利名稱：高功率白led及其制造方法
髙功率白LED及其制造方法
相關(guān)申請(qǐng)
本申請(qǐng)要求于2006年11月17日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)60/859,633 號(hào)的優(yōu)先權(quán)，以引用的方式將該申請(qǐng)的內(nèi)容并入此處。
背景技術(shù)：
包括具有發(fā)光二極管(LED)和共振腔LED(RCLED)的固態(tài)燈的固態(tài) 發(fā)光裝置非常有用，因?yàn)闈撛诘?，它們能夠比常?guī)的白熾燈和熒光燈提供 更低的制造成本和較長(zhǎng)使用壽命。由于固態(tài)發(fā)光裝置的工作(點(diǎn)亮)時(shí)間 長(zhǎng)且功耗低，因此即使在它們的初始成本比常規(guī)燈的初始成本高的情況下， 這種固態(tài)發(fā)光裝置往往也能提供實(shí)用的成本效益。因?yàn)榭梢允褂么笠?guī)模半 導(dǎo)體制造技術(shù)，所以能夠以極低的成本來(lái)制造大量的固態(tài)燈。
除了在諸如家用和消費(fèi)電器、視聽(tīng)設(shè)備、電信裝置及汽車儀表標(biāo)記上 的指示燈的應(yīng)用外，LED已經(jīng)在室內(nèi)和室外信息顯示中得到廣泛的應(yīng)用。
隨著發(fā)射短波長(zhǎng)(例如，藍(lán)光或紫外(UV))輻射的高效LED的發(fā)展， 通過(guò)將LED初始發(fā)射的一部分下變頻(即熒光粉變頻)至更長(zhǎng)波長(zhǎng)從而 產(chǎn)生白光的LED的制造已經(jīng)變得可行。將LED的初始發(fā)射變頻至更長(zhǎng)波長(zhǎng) 通常被稱為對(duì)初始發(fā)射的下變頻。初始發(fā)射的未變頻部分與更長(zhǎng)波長(zhǎng)的光 相混合以產(chǎn)生白光。
通過(guò)將熒光粉層放置在用來(lái)填充反射杯的環(huán)氧樹(shù)脂中來(lái)獲得LED初始 發(fā)射的一部分的熒光粉變頻，所述反射杯將所述LED容納在LED燈中。熒 光粉以粉末的形式存在，在對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行固化之前將熒光粉與環(huán)氧樹(shù)脂 混合。然后將含有熒光粉粉末的未固化環(huán)氧樹(shù)脂漿液沉積到LED上并隨后 進(jìn)行固化。
固化的環(huán)氧樹(shù)脂中的熒光粉顆粒通常隨機(jī)地取向且散布在整個(gè)環(huán)氧樹(shù) 脂中。由LED發(fā)射的初始光的一部分經(jīng)過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂而不與熒光粉顆粒發(fā)生 碰撞，而由LED芯片發(fā)射的初始輻射的另一部分與熒光粉顆粒發(fā)生碰撞， 使得熒光粉顆粒發(fā)射更長(zhǎng)波長(zhǎng)的輻射。初始短波長(zhǎng)輻射和熒光粉發(fā)射的輻
9射混合產(chǎn)生白光。
熒光粉變頻LED (pc-LED)技術(shù)領(lǐng)域的現(xiàn)狀是在可見(jiàn)光譜區(qū)效率低。 單個(gè)pc-白LED的光輸出比典型家庭白熾燈的光輸出還要低，典型家庭白 熾燈在可見(jiàn)光譜區(qū)的效率大約為10%。具有與典型白熾燈的功率密度相當(dāng) 的光輸出的LED器件需要更大的LED芯片或具有多個(gè)LED芯片的設(shè)計(jì)。 另外，必須引入直接能量吸收冷卻以便處理LED器件自身中的溫度升高。 更具體而言，在LED被加熱至超過(guò)IO(TC時(shí)其效率變低，導(dǎo)致在可見(jiàn)光譜 區(qū)效率降低。對(duì)于一些熒光粉來(lái)說(shuō)，在溫度增加至大約9(TC的閾值以上時(shí)， 其固有的熒光粉變頻效率急劇地降低。
通過(guò)可以被稱為圓頂或環(huán)氧樹(shù)脂圓頂?shù)沫h(huán)氧樹(shù)脂對(duì)常規(guī)LED進(jìn)行封 裝。來(lái)自所封裝的LED的光在通過(guò)諸如空氣的傳輸介質(zhì)之前先通過(guò)圓頂封 裝物質(zhì)。所述圓頂封裝物質(zhì)執(zhí)行至少兩種功能。首先，進(jìn)行光線控制，艮P， 其有助于控制由LED芯片傳輸至目的地的光線的方向。第二，其提高在LED 和空氣之間的光傳輸效率。因?yàn)榉庋b介質(zhì)的折射率的值在LED芯片的折射 率和空氣折射率之間，所以圓頂封裝物質(zhì)至少部分地執(zhí)行這兩個(gè)功能。在 常規(guī)的LED芯片中，圓頂?shù)母叨瓤梢栽?mm到10mm的范圍以內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例是具有用于發(fā)射短波長(zhǎng)輻射的輻射源的發(fā)光裝置。下 變頻材料接收且下變頻至少一些由所述輻射源發(fā)射的短波長(zhǎng)輻射，并將所 接收和下變頻的輻射的一部分后向傳輸。與所述下變頻材料相鄰的光學(xué)器 件至少部分包圍所述輻射源。所述光學(xué)器件用于提取至少一些所述的后向 傳輸?shù)妮椛洹Ｃ芊馕锘久芊馑鲚椛湓春退龉鈱W(xué)器件之間的間隙。
本發(fā)明的另一實(shí)施例是具有多個(gè)用于發(fā)射短波長(zhǎng)輻射的輻射源的發(fā)光
裝置。下變頻材料接收且下變頻至少一些來(lái)自所述多個(gè)輻射源中的至少之
一的所述短波長(zhǎng)輻射，且將所接收和下變頻的輻射的一部分后向傳輸。與
所述下變頻材料相鄰的光學(xué)器件至少部分包圍所述多個(gè)輻射源，且用于提 取至少一些從所述下變頻材料后向傳，的輻射。密封物基本密封所述多個(gè)
輻射源和所述光學(xué)器件之間的間隙。、
本發(fā)明的又一實(shí)施例是具有多個(gè)用于發(fā)射短波長(zhǎng)輻射的輻射源的發(fā)光裝置。多個(gè)下變頻材料層分別接收且下變頻至少一些由所述輻射源的相應(yīng) 輻射源發(fā)射的所述短波長(zhǎng)輻射，且將所相應(yīng)接收和下變頻的輻射的相應(yīng)部 分后向傳輸。具有多個(gè)光學(xué)器件。相應(yīng)光學(xué)器件與相應(yīng)下變頻材料層相鄰。 所述光學(xué)器件中的相應(yīng)光學(xué)器件至少部分包圍所述輻射源中的相應(yīng)輻射 源。相應(yīng)光學(xué)器件各用于提取至少一些從相應(yīng)下變頻材料層后向傳輸?shù)妮?射或來(lái)自相應(yīng)輻射源的輻射。多個(gè)密封物基本密封相應(yīng)輻射源和相應(yīng)光學(xué) 器件之間的相應(yīng)間隙。
本發(fā)明的另一實(shí)施例是制造發(fā)光裝置的方法。將下變頻材料放置于光 學(xué)器件的第一部分上，所述光學(xué)器件用于提取從所述下變頻材料后向傳輸 的輻射或由短波長(zhǎng)輻射源發(fā)射的輻射中的至少之一。在所述光學(xué)器件的第 二部分中形成孔隙。將密封物放置在所述光學(xué)器件的所述第二部分的表面 上。將所述輻射源插入所述孔隙，其中所述輻射源的至少一個(gè)表面與所述 密封物接觸。將所述光學(xué)器件放置于支架上。
本發(fā)明的另一實(shí)施例是制造發(fā)光裝置的另一方法。將下變頻材料放置 于光學(xué)器件的第一部分上，所述光學(xué)器件用于提取從所述下變頻材料后向 傳輸?shù)妮椛浠驈亩滩ㄩL(zhǎng)輻射源發(fā)射的輻射中的至少之一。在所述光學(xué)器件 的第二部分中形成孔隙。將密封物放置于所述孔隙內(nèi)部的所述光學(xué)器件的 所述第二部分的表面上。將所述輻射源放置于支架上。將所述光學(xué)器件放 置于所述支架上以及所述輻射源上方，使得所述光學(xué)器件至少部分包圍所 述輻射源。
本發(fā)明的再一實(shí)施例是具有用于發(fā)射短波長(zhǎng)輻射的輻射源的發(fā)光裝 置。下變頻材料接收且下變頻至少一些由所述輻射源發(fā)射的所述短波長(zhǎng)輻 射，且將所接收和下變頻的輻射中的一部分后向傳輸。與所述下變頻材料 和所述輻射源相鄰的光學(xué)器件用于從所述器件提取后向傳輸?shù)妮椛浠騺?lái)自 所述輻射源的輻射中的至少之一。用于反射至少一些從所述光學(xué)器件提取 的光的第一反射表面至少部分包圍所述光學(xué)器件。用于反射至少一些由所 述輻射源發(fā)射的輻射的第二反射表面至少部分包圍所述輻射源。
本發(fā)明的再一實(shí)施例是具有多個(gè)用于發(fā)射短波長(zhǎng)輻射的輻射源的發(fā)光 裝置。下變頻材料接受且下變頻至少一些來(lái)自所述多個(gè)輻射源中的至少之 一的短波長(zhǎng)輻射，且將所接受和下變頻輻射中的一部分后向傳輸。與所述下變頻材料相鄰的光學(xué)器件至少部分包圍所述多個(gè)輻射源，且用于提取至 少一些從所述下變頻材料后向傳輸?shù)妮椛?。密封物基本密封所述多個(gè)輻射 源和所述光學(xué)器件之間的間隙。
本發(fā)明的另一實(shí)施例是制造具有第一反射杯和第二反射杯的發(fā)光裝置 的另一方法。將下變頻材料放置于光學(xué)器件的第一部分上，所述光學(xué)器件 用于提取從所述下變頻材料后向傳輸?shù)妮椛浠驈亩滩ㄩL(zhǎng)輻射源發(fā)射的輻射 中的至少之一。將所述輻射源的第一表面放置于井的第一表面，所述井由 所述第二反射杯形成。將第一密封物放置于所述輻射源的至少第二表面和 所述井的第二表面之間。將第二密封物放置于所述輻射源的至少第三表面 上。將所述光學(xué)器件放置于所述第一反射杯中且使其與所述第二密封物接 觸。


應(yīng)理解附圖沒(méi)有按比例繪出，且出于示意的方便可以將某些特征的相 對(duì)尺寸進(jìn)行放大。
圖1是示出了在來(lái)自諸如LED芯片的短波長(zhǎng)輻射源的示范性輻射光線 與下變頻材料層發(fā)生碰撞時(shí)可以得到的示范性輻射光線的示意圖2是使用下變頻材料的光學(xué)器件的局部截面圖，所述下變頻材料遠(yuǎn) 離短波長(zhǎng)輻射源；
圖3是根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的發(fā)光裝置的局部截面圖4是圖3中所示的光學(xué)器件的局部截面圖，其是具有孔隙的示范性 實(shí)施例；
圖5是圖3中所示的光學(xué)器件的局部截面圖，其是具有孔隙的替代實(shí) 施例；
圖6是本發(fā)明的實(shí)施例的局部截面圖，其是具有與下變頻材料相鄰的 透鏡的示范性實(shí)施例；
圖7是本發(fā)明的替代實(shí)施例的局部截面圖，其不具有與下變頻材料相 鄰的透鏡；
圖8是本發(fā)明的另一替代實(shí)施例的局部截面圖，其是具有與下變頻材 料相鄰的透鏡的替代實(shí)施例；圖9是本發(fā)明的又一替代實(shí)施例的局部截面圖，其是具有與下變頻材
料相鄰的透鏡的又一替代實(shí)施例；
圖IO是本發(fā)明的另一實(shí)施例，其中使用了多個(gè)短波長(zhǎng)輻射源；
圖11是本發(fā)明的另一實(shí)施例，其具有多個(gè)短波長(zhǎng)輻射源；
圖12是本發(fā)明的又一實(shí)施例，其具有多個(gè)短波長(zhǎng)輻射源；
圖13是本發(fā)明的再一實(shí)施例，其具有多個(gè)與輻射源和光學(xué)器件相鄰的
反射表面；
圖14示出了用來(lái)制造結(jié)合圖3-12描述的本發(fā)明的任何實(shí)施例的方法的 示范性實(shí)施例；
圖15示出了制造結(jié)合圖3-12描述的本發(fā)明的任何實(shí)施例的方法的另一 實(shí)施例；
圖16示出了用來(lái)制造結(jié)合圖13描述的本發(fā)明的實(shí)施例的方法的示范 性實(shí)施例；
圖17是根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施例的光學(xué)器件的局部截面圖； 圖18是圖17中所示的實(shí)施例的另一局部截面圖； 圖19是本發(fā)明的再一實(shí)施例的局部截面圖； 圖20是圖19所示的實(shí)施例的另一局部截面圖21示出了制造圖17-20中所示的任一實(shí)施例的方法的示范性實(shí)施例；
以及
圖22示出了制造圖17-20中所示的任一實(shí)施例的方法的另一實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
圖1是示出了在來(lái)自諸如LED芯片2002的短波長(zhǎng)輻射源的示范性輻 射光線2000與下變頻材料層2004發(fā)生碰撞時(shí)可以得到的示范性輻射光線 的示意圖。來(lái)自諸如LED芯片2002的短波長(zhǎng)源的示范性短波長(zhǎng)輻射2000 與下變頻材料層2004發(fā)生的碰撞可以產(chǎn)生具有四個(gè)分量的輻射由下變頻 材料層2004反射的后向傳輸短波長(zhǎng)輻射2006;透射穿過(guò)下變頻材料層2004 的前向傳輸短波長(zhǎng)輻射2008;透射穿過(guò)下變頻材料2004的前向傳輸下變頻 輻射2010;以及由下變頻材料2004反射的后向傳輸下變頻輻射2012。可 以將這四個(gè)分量混合以產(chǎn)生白光。所述四個(gè)分量中的兩個(gè)2010和2012可以各由兩個(gè)子分量構(gòu)成。前向 傳輸下變頻輻射的一個(gè)子分量可以是發(fā)射的輻射2014;即波長(zhǎng)比與下變 頻材料層2004發(fā)生碰撞的短波長(zhǎng)輻射的波長(zhǎng)更長(zhǎng)的下變頻輻射。前向傳輸 下變頻輻射所發(fā)射的輻射子分量2014可以由短波長(zhǎng)輻射2000透射穿過(guò)下 變頻材料2004時(shí)與下變頻材料2004的顆粒發(fā)生碰撞來(lái)產(chǎn)生。前向傳輸下 變頻輻射的第二子分量可以是前向散射發(fā)射的輻射2016;即波長(zhǎng)比與下 變頻材料層2004發(fā)生碰撞的短波長(zhǎng)輻射2000的波長(zhǎng)更長(zhǎng)的其它下變頻輻 射。前向傳輸下變頻輻射2010的前向散射發(fā)射的輻射子分量2016可以通 過(guò)與下變頻材料2004的顆粒發(fā)生碰撞且還在透射穿過(guò)下變頻材料2004之 前在下變頻材料2004的顆粒之間來(lái)回反射的短波長(zhǎng)輻射2000來(lái)產(chǎn)生。
后向傳輸下變頻輻射2012的一個(gè)子分量可以是發(fā)射的輻射2020;艮P: 波長(zhǎng)比與下變頻材料層2004發(fā)生碰撞的短波長(zhǎng)輻射2000的波長(zhǎng)更長(zhǎng)的下 變頻輻射。后向傳輸下變頻輻射2012所發(fā)射的輻射子分量2018可以由與 下變頻材料2004的顆粒發(fā)生碰撞的短波長(zhǎng)輻射2000在由下變頻材料2004 反射時(shí)產(chǎn)生。后向傳輸下變頻輻射2012的第二子分量可以是后向散射發(fā)射 的輻射2020;即波長(zhǎng)比與下變頻材料層2004發(fā)生碰撞的短波長(zhǎng)輻射2000 的波長(zhǎng)更長(zhǎng)的其它下變頻輻射。后向傳輸下變頻輻射2012的后向散射發(fā)射 的輻射子分量2020可以通過(guò)與下變頻材料2004的顆粒發(fā)生碰撞且還在由 下變頻材料2004反射之前在下變頻材料2004的顆粒之間來(lái)回反射的短波 長(zhǎng)輻射2000來(lái)產(chǎn)生。
可以通過(guò)將如上所討論的各個(gè)分量的混合來(lái)產(chǎn)生白光。在前向傳輸方 向上(即針對(duì)透射穿過(guò)下變頻材料層的輻射2008、 2014、 2016、 2010的 輻射)，可以通過(guò)將前向傳輸短波長(zhǎng)輻射2008與前向傳輸下變頻輻射2010 的子分量2014、 2016中的一個(gè)或者兩個(gè)混合來(lái)產(chǎn)生白光。也就是說(shuō)，在前 向傳輸?shù)姆较蛏?，可以通過(guò)將前向傳輸短波長(zhǎng)光2008與透射發(fā)射的輻射 2014和/或與透射前向散射發(fā)射的輻射2016混合來(lái)產(chǎn)生白光。
在后向傳輸方向上(即針對(duì)由下變頻材料層反射的輻射2006、 2018、 2020、 2012)，可以通過(guò)將后向傳輸短波長(zhǎng)輻射2006與后向傳輸下變頻輻 射2012的子分量2018、 2020中的一個(gè)或者兩個(gè)混合來(lái)產(chǎn)生白光。也就是 說(shuō)，在后向傳輸?shù)姆较蛏?，可以通過(guò)將后向傳輸短波長(zhǎng)輻射2006與反射發(fā)射的輻射2018和/或與反射后向散射發(fā)射的輻射2020混合來(lái)產(chǎn)生白光。
前向傳輸短波長(zhǎng)輻射2008的波長(zhǎng)可以與由諸如LED芯片2002的輻射 源發(fā)射的輻射2000的波長(zhǎng)大致相同。后向傳輸短波長(zhǎng)輻射2006的波長(zhǎng)可 以與輻射源2002發(fā)射的輻射2000的波長(zhǎng)大致相同。前向傳輸短波長(zhǎng)輻射 2008的波長(zhǎng)可以與后向傳輸短波長(zhǎng)輻射2006的波長(zhǎng)大致相同。在示范性實(shí) 施例中，輻射源2002可以發(fā)射波長(zhǎng)小于550nm的輻射，更具體地波長(zhǎng)在大 約200nm至小于550nm的范圍以內(nèi)。因此，前向傳輸短波長(zhǎng)輻射2008的 波長(zhǎng)和后向傳輸短波長(zhǎng)輻射2006的波長(zhǎng)可以小于550nm，更具體地波長(zhǎng)在 大約200nm至小于550nm的范圍以內(nèi)。
前向傳輸下變頻輻射2010 (包括其子分量2014、 2016)的波長(zhǎng)和后向 傳輸下變頻輻射2012 (包括其子分量2018、 2020)的波長(zhǎng)可以是波長(zhǎng)比下 變頻材料2004的激發(fā)光譜更長(zhǎng)的任意波長(zhǎng)。在示范性實(shí)施例中，下變頻材 料2004的激發(fā)光譜可以在大約300nm至大約550nm的范圍以內(nèi)。在替代 實(shí)施例中，可以使用具有除大約300nm至大約550nm的范圍之外的激發(fā)光 譜的其它下變頻材料。所述下變頻材料2004的激發(fā)光譜產(chǎn)生的輻射的波長(zhǎng) 比由短波長(zhǎng)輻射源2002產(chǎn)生的輻射的波長(zhǎng)長(zhǎng)。在示范性實(shí)施例中，下變頻 材料2004可以產(chǎn)生在大約490nm至大約750nm的范圍以內(nèi)的輻射。
發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在將下變頻熒光粉靠近LED管芯放置時(shí)將對(duì)熒光粉變 頻LED的性能產(chǎn)生負(fù)面影響。性能差主要是由下列事實(shí)引起包圍管芯的 熒光粉介質(zhì)表現(xiàn)得像是各向同性發(fā)射器，且朝向管芯的后向傳輸輻射的一 部分在熒光粉層、管芯以及反射杯之間傳播。結(jié)果，后向傳輸輻射使得結(jié) 溫增加，因此，降低了系統(tǒng)的效率且增加了密封物的發(fā)黃。所有這些因素 將引起光輸出隨著時(shí)間降低。
文獻(xiàn)表明與熒光粉層發(fā)生碰撞的光的60%將后向傳輸，這將對(duì)所描述 的影響起作用(Yamada，等2003)。 8YAG: Ce熒光板的實(shí)驗(yàn)室測(cè)量證明 在藍(lán)LED源的方向上接近60M的輻射能量后向傳輸。在其它因素中，反射 的輻射能量的絕對(duì)大小取決于熒光粉涂層的密度。
預(yù)計(jì)在RCLED中該影響的幅度更大，這是因?yàn)槠涔廨敵龈訙?zhǔn)直。因 此，封裝嘗試捕獲透射的、發(fā)射的以及反射的分量以便提高系統(tǒng)效率。另 外，發(fā)明人已經(jīng)創(chuàng)建了允許將熒光粉層從管芯移開(kāi)的封裝，防止輻射反饋至LED和RCLED中。結(jié)果，通過(guò)允許更多反射的和由熒光層發(fā)射的輻射 從器件出射，所述封裝增加了器件的效率。同時(shí)，來(lái)自RCLED的輻射與熒 光粉層發(fā)生均勻的碰撞，以便獲得均勻的白光源。另外，提高了 LED和 RCLED的壽命。
在將熒光粉放置成與管芯相鄰的常規(guī)熒光粉變頻白LED中，超過(guò)65% 的由熒光粉產(chǎn)生的光后向散射且損耗在LED封裝中。基于這些發(fā)現(xiàn)，已經(jīng) 發(fā)展了一種稱為光子散射萃取TM (SPETM)的技術(shù)。在2005年5月5日提 交且在2005年11月17日以WO 2005/107420 A2公布的待審國(guó)際申請(qǐng) PCT/US2005/015736號(hào)中公開(kāi)了該技術(shù)的方面。
為了增加熒光粉變頻白LED (pc-LED)的光輸出且實(shí)現(xiàn)更高的發(fā)光效 率，將下變頻材料(例如，熒光粉或者量子點(diǎn))移動(dòng)至遠(yuǎn)處位置且將適當(dāng) 剪裁的光學(xué)器件放置在LED芯片和下變頻材料層之間。接著，能夠提取后 向傳輸?shù)墓庖蕴岣呖偟墓廨敵龊托?。通過(guò)提取熒光粉發(fā)射的和后向散射 的反射的輻射，該技術(shù)顯著地提高了 pc白LED的總的光輸出和發(fā)光效率， 其中反射的短波長(zhǎng)輻射否則將損耗掉。在本說(shuō)明書(shū)中所描述的本發(fā)明可以 例如使用LED芯片陣列以1501m/W實(shí)現(xiàn)1500流明的封裝。在示范性實(shí)施 例中，所述LED芯片陣列可以是氮基的。在替代實(shí)施例中，所述LED芯片 陣列可以是AlInN基或任意其它短波長(zhǎng)發(fā)射器。
圖2示出了使用SPEW技術(shù)的器件。其示出了可以使用一個(gè)或多個(gè)固 態(tài)發(fā)射器和下變頻材料的高效光源。其示出了利用下變頻材料的光學(xué)器件， 所述下變頻材料遠(yuǎn)離短波長(zhǎng)輻射源。下變頻材料可以是熒光粉或量子點(diǎn)。 如所示，器件2000可以包括用于發(fā)射短波長(zhǎng)輻射的輻射源202。輻射源202 通過(guò)由基本透明的介質(zhì)制成的光學(xué)器件250與熒光粉層204隔離，所述基 本透明的介質(zhì)可以基本是光透射的?；就该鞯慕橘|(zhì)可以例如是空氣、玻 璃或丙烯酸。光學(xué)器件250以及本申請(qǐng)公開(kāi)的所有實(shí)施例可以是圓柱形， 或可以具有其它彎曲或線性形狀。出于示意的目的，將光學(xué)器件250示出 為具有壁252和254，所述壁252和254可以是基本透明的且基本上是光透 射壁?？梢詫晒夥蹖?04放置成與光學(xué)器件250的部分206相鄰或放置 在部分206上。
熒光粉或量子點(diǎn)層204可以包括附加的散射顆粒(例如微球)以改善不同波長(zhǎng)的混合光。同樣，熒光粉或量子點(diǎn)層204可以是單個(gè)熒光粉(或 量子點(diǎn))或多個(gè)熒光粉(量子點(diǎn))以產(chǎn)生可以處于幾個(gè)不同光譜區(qū)的不同 顏色的下變頻輻射。替代地，可以將僅具有散射顆粒的層放置在下變頻材 料層204的上面、或下面、或上面和下面以改善顏色混合。
其上可以沉積熒光粉層204的光學(xué)器件250的部分206可以是光學(xué)器 件250的端面。輻射源202可以位于光學(xué)器件250的另一部分處。例如， 輻射源202可以位于光學(xué)器件250的另一端面208處?？梢詫⒐鈱W(xué)元件250 安置于基座256上。
短波長(zhǎng)輻射源202可以位于壁252和254之間?？梢詫⒍滩ㄩL(zhǎng)輻射源 202和光學(xué)器件250兩者設(shè)置于基板256上。
示范性輻射光線214可以包括透射穿過(guò)熒光粉層204的輻射，所述輻 射包括透射穿過(guò)熒光粉層204的前向傳輸短波長(zhǎng)輻射和透射穿過(guò)熒光粉層 204的前向下變頻輻射。
示范性輻射光線215可以包括后向傳輸短波長(zhǎng)輻射和后向傳輸下變頻 反射輻射，所述后向傳輸下變頻反射輻射可以由熒光粉層204后向發(fā)射和/ 或散射。示范性輻射光線216可以包括由熒光粉層204后向散射的輻射。 示范性輻射光線216可以包括可以透射穿過(guò)基本透明的、基本光透射的壁 252、 254的輻射光線215。盡管示范性箭頭215示出了在側(cè)壁252和254 的中間附近傳輸?shù)暮笙騻鬏斴椛?，?yīng)當(dāng)理解，后向傳輸輻射可以在沿著側(cè) 壁252和254的多個(gè)位置透射穿過(guò)側(cè)壁252和254。可以將在光學(xué)器件250 之外進(jìn)行的輻射的傳輸稱為光提取。因此，輻射光線215和輻射光線216 可以包括由熒光粉層204反射的短波長(zhǎng)輻射和可以由熒光粉層204發(fā)射和/ 或散射的下變頻反射輻射。所有輻射光線215和216或其中的一些可以被 視為可見(jiàn)光。
因?yàn)榭梢詫⒐鈱W(xué)器件250配置和設(shè)計(jì)成具有基本透明、基本光透射的 壁252和254，以便從光學(xué)器件250內(nèi)部至光學(xué)器件250外部提取輻射，所 以可以發(fā)生穿過(guò)側(cè)壁252和254的輻射傳輸(提取)。另外，光學(xué)器件250 的各個(gè)寬度可以改變，以便將期望量的輻射提取到光學(xué)器件250外部。可 以改變的寬度是端面206處的寬度和端面208處的寬度。類似地，可以改 變?cè)诙嗣?06和端面208之間的寬度。端面206和208之間的寬度可以導(dǎo)致壁252和254為基本直的、彎曲的、或既具有直的部分又具有彎曲部分。
根據(jù)將使用光學(xué)器件250的應(yīng)用情況，可以改變?nèi)缟纤懻摰墓鈱W(xué)器 件250的特征的尺寸。可以通過(guò)采用光線追跡原理和全內(nèi)反射(TIR)原理 來(lái)改變和設(shè)置光學(xué)器件250的特征的尺寸。在應(yīng)用TIR原理時(shí)，離開(kāi)壁252 和254中的一個(gè)或者兩個(gè)的輻射的反射率可以超過(guò)99.9%?？梢詫IR原 理應(yīng)用于本申請(qǐng)所公開(kāi)的所有實(shí)施例。
可以根據(jù)光學(xué)器件的使用情況來(lái)設(shè)置光學(xué)器件250的尺寸。例如，可 以設(shè)置光學(xué)器件的尺寸，以便使得來(lái)自輻射源202的進(jìn)入光學(xué)器件250的 輻射量最大化。替代地，可以設(shè)置光學(xué)器件250的尺寸，以便使得來(lái)自輻 射源202的與下變頻材料204發(fā)生碰撞的輻射量最大化。并且替代地，可 以設(shè)置光學(xué)器件250的尺寸，以便使得從下變頻材料204后向傳輸?shù)妮椛?量最大化。并且替代地，可以設(shè)置光學(xué)器件250的尺寸，以便使得穿過(guò)壁 252和254提取到的輻射量最大化。并且替代地，可以設(shè)置光學(xué)器件250的 尺寸，以便提供一種盡可能地同時(shí)使得如上所討論的下列輻射特征中的每 一個(gè)最大化的器件進(jìn)入光學(xué)器件250的輻射量；與下變頻材料204發(fā)生 碰撞的輻射量；從下變頻材料204后向傳輸?shù)妮椛淞?；以及穿過(guò)壁252和 254提取到的輻射量。另外，可以設(shè)置光學(xué)器件250的尺寸，使得如上所討 論的特征中的任意一個(gè)不最大化或不是所有的所述特征都最大化?？梢允?用光線追跡原理和TIR原理，以便實(shí)現(xiàn)這些替代中的任意一個(gè)。
可以改變的一些尺寸是光學(xué)器件的端面206的直徑；光學(xué)器件的端面 208的直徑；壁252和/或254相對(duì)于端面208的角度；壁252和/或254的 形狀。例如，壁252和/或254可以是直的、彎曲的、或直的和彎曲的的組 合。光學(xué)器件250的高度260可以小于30mm。
光學(xué)器件250的折射率可以在大約1.4至大約1.7的范圍以內(nèi)。輻射源 202的折射率可以在大約1.7至大約2.6的范圍以內(nèi)。可以通過(guò)例如輻射透 射環(huán)氧樹(shù)脂220的材料對(duì)輻射源202進(jìn)行封裝。封裝材料可以被稱為圓頂 220。圓頂220的高度可以在大約2mm至大約10mm。圓頂220可以用于束 控制和用來(lái)提高輻射源的效率，諸如在輻射源202是LED時(shí)。為了提供這 些優(yōu)點(diǎn)，圓頂220的折射率可以在大約1.4至1.7的范圍以內(nèi)。可以將圓頂 220的折射率選擇為在輻射源202的折射率和光學(xué)器件250的折射率之間，
18使得可以對(duì)輻射源202的輸出和光學(xué)器件250之間的輻射提供過(guò)渡。
在光學(xué)器件250的端面208中提供孔隙?？梢源_定孔隙的大小和形狀 以沿著所封裝的輻射源202容納圓頂220。因此，孔隙的高度可以是大約 2mm至大約15mm，以便完全容納圓頂220。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的發(fā)光裝置的局部截面圖。圖3示 出了可以是發(fā)光二極管(LED)、激光二極管(LD)、或共振腔發(fā)光二極管 (RCLED)的短波長(zhǎng)輻射源302。輻射發(fā)射源302沒(méi)有由圓頂封裝。輻射 發(fā)射源302可以制造成不具有常規(guī)的圓頂，或者可以制造成具有圓頂，如 有需要可以將圓頂去除。輻射發(fā)射源302可以發(fā)射短波長(zhǎng)輻射。可以將輻 射源302的一側(cè)安置于熱沉304上，所述熱沉304可以將熱量從輻射源302 傳輸出去。熱沉304的內(nèi)表面306可以是反射表面以形成反射杯。在示范 性實(shí)施例中，出于示意的目的，反射表面306的形狀可以是拋物面，但是 其可以采用諸如凹形、橢圓形或平板形的任意幾何形狀。在示范性實(shí)施例 中，熱沉304的長(zhǎng)度370可以是大約5mm。反射表面306可以將從光學(xué)器 件提取的一些光引導(dǎo)至下變頻材料310，且可以將所提取的一些光引導(dǎo)至透 鏡340而不與下變頻材料310發(fā)生碰撞。
可以將光學(xué)器件308安置于熱沉304上且在輻射源302上方。光學(xué)器 件308可以利用放置在光學(xué)器件的一部分316上的下變頻材料310，所述光 學(xué)器件遠(yuǎn)離輻射源302。下變頻材料310可以是熒光粉或量子點(diǎn)。通過(guò)可以 由基本透明的介質(zhì)制成的光學(xué)器件308將輻射源302與熒光粉層310隔離， 所述透明介質(zhì)可以基本是光透射?；就该鞯慕橘|(zhì)可以是例如空氣、玻璃 或丙烯酸。光學(xué)器件308可以具有基本透明和基本光透射的壁312和314。
熒光粉或量子點(diǎn)層310可以包括附加的散射顆粒(例如微球)以改善 不同波長(zhǎng)的混合光。同樣，熒光粉或量子點(diǎn)層310可以是單個(gè)熒光粉(或 量子點(diǎn))或多個(gè)熒光粉(量子點(diǎn))以產(chǎn)生可以處于幾個(gè)不同光譜區(qū)的不同 顏色的下變頻輻射。替代地，可以將僅具有散射顆粒的層放置在下變頻材 料層310的上面、或下面、或上面和下面以改善顏色混合。
其上可以沉積熒光粉層310的光學(xué)器件308的部分316可以是光學(xué)器 件308的端面。輻射源302可以位于光學(xué)器件308的另一部分處。例如， 輻射源302可以位于光學(xué)器件308的另一端面318處。如所示，可以將光學(xué)元件308放置于基座上，所述基座可以是熱沉304。
短波長(zhǎng)輻射源302可以位于光學(xué)器件308的壁312和314之間。短波 長(zhǎng)輻射源302和光學(xué)器件308兩者都可以安置于熱沉304上。
輻射源302、光學(xué)器件308以及下變頻材料310的操作及其之間的相互 關(guān)系可以與圖1和2中所示和所描述的相應(yīng)元件的操作及其之間的相互關(guān) 系相同。由輻射源302發(fā)射的短波長(zhǎng)輻射可以導(dǎo)致透射穿過(guò)熒光粉層310 的輻射，其包括透射穿過(guò)熒光粉層310的前向傳輸短波長(zhǎng)輻射和透射穿過(guò) 熒光粉層310的前向下變頻輻射；以及后向傳輸短波長(zhǎng)輻射和可以由熒光 粉層310后向發(fā)射和/或散射的后向傳輸下變頻反射輻射。應(yīng)當(dāng)理解，后向 傳輸輻射可以在沿著側(cè)壁312和314的多個(gè)位置透射穿過(guò)側(cè)壁312和314。 可以將在光學(xué)器件308之外的輻射的傳輸稱為光提取。因此，可以從光學(xué) 器4牛308提取的輻射光線可以包括由熒光粉層310反射的短波長(zhǎng)輻射和由 熒光粉層310發(fā)射和/或散射的下變頻反射輻射。由輻射源302的頂部和側(cè) 面發(fā)射的一些短波長(zhǎng)輻射可以離開(kāi)光學(xué)器件308而不與下變頻材料310發(fā) 射碰撞?？梢詫⑺崛〉亩滩ㄩL(zhǎng)反射輻射和所提取的下變頻反射輻射的一 部分或全部視為可見(jiàn)光。
因?yàn)榭梢詫⒐鈱W(xué)器件308配置且設(shè)計(jì)成具有基本透明、基本光透射的 壁312和314，以便從光學(xué)器件308內(nèi)部至光學(xué)器件308外部提取輻射，所 以可以發(fā)生穿過(guò)側(cè)壁312和314的輻射傳輸(提取)。另外，光學(xué)器件308 的各個(gè)寬度可以改變，以便將期望量的輻射提取到光學(xué)器件308外部?？?以改變的寬度是端面316處的寬度和端面318處的寬度。類似地，可以改 變?cè)诙嗣?16和端面318之間的寬度。通過(guò)改變壁312和314的形狀，可 以引起端面316和318之間的壁312和314的寬度的改變。壁312和314 可以基本為直的、彎曲的、或既具有直的部分又具有彎曲部分。
根據(jù)將使用光學(xué)器件308的應(yīng)用情況，可以改變?nèi)缟纤懻摰墓鈱W(xué)器 件308的特征的尺寸。可以通過(guò)采用光線追跡原理和全內(nèi)反射(TIR)原理 來(lái)改變和設(shè)置光學(xué)器件308的特征的尺寸。在應(yīng)用TIR原理時(shí)，離開(kāi)壁312 和314中的一個(gè)或者兩個(gè)的輻射的反射率可以超過(guò)99.9%?？梢詫IR原 理應(yīng)用于本申請(qǐng)所公開(kāi)的所有實(shí)施例。
可以根據(jù)光學(xué)器件的使用情況來(lái)設(shè)置或調(diào)整光學(xué)器件308的尺寸以及下變頻材料310的特性。例如，可以設(shè)置光學(xué)器件的尺寸，以便使得來(lái)自 輻射源302的進(jìn)入光學(xué)器件308的輻射量最大化。替代地，可以設(shè)置光學(xué) 器件308的尺寸，以便使得來(lái)自輻射源302并與下變頻材料310發(fā)生碰撞 的輻射量最大化。并且替代地，可以設(shè)置光學(xué)器件302的尺寸，以便使得 從下變頻材料310后向傳輸?shù)妮椛淞孔畲蠡?。并且替代地，可以設(shè)置光學(xué) 器件308的尺寸，以便使得穿過(guò)壁312和314提取到的輻射量最大化。
應(yīng)當(dāng)理解，還可以設(shè)置或調(diào)整光學(xué)器件308的其它實(shí)施例的尺寸和下 變頻材料310的特性以產(chǎn)生沒(méi)有被最大化的輻射特征。在這些其它實(shí)施例 中，根據(jù)光學(xué)器件的使用情況，可以將下列一個(gè)或多個(gè)輻射量調(diào)整成小于 其對(duì)應(yīng)的最大水平的一個(gè)或多個(gè)變化的水平進(jìn)入光學(xué)器件308的輻射量； 與下變頻材料310發(fā)生碰撞的輻射量；從下變頻材料310后向傳輸?shù)妮椛?量；以及穿過(guò)壁312和314提取到的輻射量。針對(duì)光學(xué)器件的特定使用， 還可以根據(jù)相對(duì)成本需要與光所需的提取效率的關(guān)系來(lái)改變光學(xué)器件308 的尺寸。
可以使用光線追跡原理和TIR原理，以便實(shí)現(xiàn)這些替代中的任意一個(gè)。 可以改變的一些尺寸是光學(xué)器件的端面316的直徑；光學(xué)器件的端面 318的直徑；壁312和/或314相對(duì)于端面318的角度；壁312和/或314的 形狀。例如，壁312和/或314可以是直的、彎曲的、或直的和彎曲的的組 合。在示范性實(shí)施例中，光學(xué)器件308的高度360可以是大約3mm。
圖4是圖3中所示的光學(xué)器件的局部截面圖，其是具有孔隙的示范性 實(shí)IS例。更具體而言，圖4是具有孔隙320的示范性實(shí)施例的光學(xué)器件308 的局部截面圖。圖4示出了光學(xué)器件308和在光學(xué)器件308的端面316上 的下變頻材料310。圖4示出了光學(xué)器件308的端面318中的孔隙320?？?以確定孔隙320的大小和形狀以容納輻射源302，使得光學(xué)器件308至少部 分包圍輻射源302，因?yàn)檩椛湓?02的絕大部分在孔隙302里面。如圖3和 4所示的示范性實(shí)施例中所示，當(dāng)輻射源302在孔隙320里面時(shí)，光學(xué)器件 308基本可以包圍全部輻射源302。沒(méi)有被光學(xué)器件308包圍的輻射源302 的部分僅僅是位于熱沉304上的部分。當(dāng)將輻射源安置于如圖3和4所示 的光學(xué)器件308的孔隙320里面時(shí)，可以說(shuō)輻射源302完全陷于光學(xué)器件 308里面。在示范性實(shí)施例中，輻射源302的尺寸可以是大約lmmX大約lmmX大約0.3mm，且孔隙320的直徑可以是大約2mm。通過(guò)使用沒(méi)有圓 頂?shù)妮椛湓?，光學(xué)器件308的高度360可以小于例如圖2中所示的光學(xué)器 件250的高度260。
應(yīng)當(dāng)理解，光學(xué)器件中的孔隙可以具有各種形狀。如圖4中所示，例 如孔隙320可以具有彎曲形狀。圖5是圖3中所示的光學(xué)器件的局部截面 圖，其是具有孔隙的替代實(shí)施例。在圖5中所示的替代實(shí)施例中，孔隙322 的形狀可以更接近于輻射源302的形狀。例如，如圖5中所示，光學(xué)器件 308的孔隙322的形狀可以是梯形。在示范性實(shí)施例中，孔隙322的尺寸可 以等于或稍大于輻射源302的直徑。如圖5中箭頭50所示，可以將具有梯 形形狀的孔隙322的光學(xué)器件308放置于輻射源302的頂部且基本包圍輻 射源302。當(dāng)使用諸如孔隙322的孔隙時(shí)，且將光學(xué)器件308放置于輻射源 302頂部時(shí)，圖3可以示出在光學(xué)器件308的孔隙322里面的輻射源308。 如圖3和5中所示，可以使得光學(xué)器件308中的孔隙的形狀與輻射源302 的形狀更匹配。在替代實(shí)施例中，無(wú)論使用何種形狀的孔隙，除了輻射源 302的可能位于熱沉304上或在沒(méi)有使用熱沉?xí)r位于支撐基座上的那一側(cè)之 外，輻射源302可以完全陷于光學(xué)器件308里面且可以基本被光學(xué)器件308 所包圍。
光學(xué)器件308的折射率可以在大約1.4至大約1.7的范圍以內(nèi)。輻射源 的折射率在大約1.7至大約2.6的范圍以內(nèi)。參照?qǐng)D4，在輻射源302和光 學(xué)器件308之間可能存在諸如間隙324、 326以及328的空氣間隙。參照?qǐng)D 4，在孔隙320內(nèi)部的輻射源302的頂點(diǎn)330和光學(xué)器件308的相鄰點(diǎn)之間 以及在孔隙320的內(nèi)部的輻射源302的頂點(diǎn)332和光學(xué)器件308的相鄰點(diǎn) 之間同樣可能存在空氣間隙(未示出)。參照?qǐng)D3和5，在孔隙322里面的 輻射源302的側(cè)面和光學(xué)器件308的內(nèi)側(cè)之間同樣可以存在空氣間隙。無(wú) 論輻射源和孔隙的各自形狀如何，在孔隙里面的輻射源302和光學(xué)器件308 的內(nèi)部之間同樣可能存在空氣間隙。為了給從輻射源302至光學(xué)器件308 傳遞的輻射提供過(guò)渡，可以放置密封物以填充輻射源302和光學(xué)器件308 之間的間隙。因此，對(duì)于光學(xué)器件里面的任何形狀的輻射源和任何形狀的 孔隙，可以將密封物放置于間隙中。密封物可以為從各輻射源至光學(xué)器件 傳遞的輻射提供過(guò)渡。在示范性實(shí)施例中，密封物可以盡可能地填充每一個(gè)間隙，以便獲得
從輻射源302至光學(xué)器件308的最高輻射傳輸效率。如果沒(méi)有完全填充每 一個(gè)間隙，則從輻射源302至光學(xué)器件308的輻射傳輸效率將降低，還可 以將密封物用作粘結(jié)材料以將光學(xué)器件308粘結(jié)至輻射源302。光學(xué)器件 308和輻射源302之間更好的粘結(jié)可以導(dǎo)致從輻射源302至光學(xué)器件308的 輻射傳輸效率更高。
在示范性實(shí)施例中，密封物材料可以是硅膠、環(huán)氧樹(shù)脂、聚合物或任 何其它密封物，所述密封物是基本光透射、具有必要的折射率且具有足夠 的柔性以基本密封這些間隙。密封物材料的折射率可以在輻射源302的折 射率和光學(xué)器件308的折射率之間。在示范性實(shí)施例中，密封物的折射率 可以在轄射源302的折射率和光學(xué)器件308的折射率之間的范圍以內(nèi)。例 如，密封物的折射率可以在大約1.5至大約2.3的范圍以內(nèi)。在示范性實(shí)施 例中，應(yīng)使甩足夠的密封物，使得可以達(dá)到基本填充包括但不限于間隙320、 324和326的所有間隙。通過(guò)使用沒(méi)有圓頂?shù)妮椛湓匆约笆褂弥T如凝膠的密 封物作為輻射源和光學(xué)器件之間的連接體，可以允許將光學(xué)器件設(shè)計(jì)成基 本比使用利用圓頂進(jìn)行封裝的輻射源的光學(xué)器件短。例如，參照?qǐng)D2，裝置 200的高度260可以是大約20mm。相反，參照?qǐng)D3，裝置300的高度360 可以是大約3mm。因此，在結(jié)合SPEm技術(shù)的發(fā)光裝置的設(shè)計(jì)和制造中， 使用密封物代替圓頂給了用戶大得多的靈活性。例如，通過(guò)使用更多或更 少的密封物，可以制造在大約2mm至10mm的高度范圍中的發(fā)光裝置。
返回參照?qǐng)D3,可以將透鏡340放置于光學(xué)器件308的頂部上且在下變 頻材料310的上方。透鏡340可以用來(lái)對(duì)從下變頻材料310向前傳輸?shù)墓?和可以由反射器306反射的光進(jìn)行聚焦。透鏡340的折射率還可以補(bǔ)償包 含在間隙342中的空氣的折射率，所述間隙342在將透鏡340放置于光學(xué) 器件308和下變頻材料310上時(shí)形成。透鏡340可以是球面透鏡或可以是 在需要時(shí)能夠引導(dǎo)光的其它任意形狀。使用粘接材料可以將透鏡340附著 至下變頻材料。在替代實(shí)施例中，還可以將透鏡340附著至熱沉304。在又 一替代實(shí)施例中，將透鏡340既附著至下變頻材料310又附著至反射杯306。
圖6至9示出了圖3-5中所示的裝置的替代實(shí)施例。在這些實(shí)施例的每 一個(gè)當(dāng)中，光學(xué)器件308、下變頻材料310、輻射源302以及孔隙(圖6-9中未示出)可以與關(guān)于圖3-5中任意一個(gè)所討論的相同。圖6示出了具有薄 膜的裝置，所述薄膜具有在光學(xué)器件308的頂部和下變頻材料310上的微 鏡陣列342。在該實(shí)施例中，可以將陣列342僅附著至下變頻材料310，僅 附著至熱沉304，或既附著至下變頻材料310又附著至熱沉304。圖7示出 了在光學(xué)器件308和下變頻材料310頂部上沒(méi)有任何透鏡的裝置。圖8示 出了可以僅附著至下變頻材料310的透鏡344。該實(shí)施例中的透鏡344可以 是結(jié)合圖3-5和7所示和所描述的任何透鏡。圖9示出了可以是本申請(qǐng)中所 示和所描述的任何透鏡的透鏡346以及具有反射表面350和352的熱沉348。 熱沉348的反射表面350和352可以不具有拋物面形狀或橢圓形狀。替代 地，反射表面350和352中的一個(gè)或兩個(gè)可以具有線性形狀。
圖IO示出了本發(fā)明的另一實(shí)施例。該實(shí)施例具有多個(gè)短波長(zhǎng)輻射源。 圖10示出了具有如圖5中所示的下變頻材料310和孔隙322的光學(xué)器件 308。這些元件可以與圖5中所示相應(yīng)元件具有相同的大小。然而，與圖5 中所示的單個(gè)短波長(zhǎng)輻射源302不同的是，圖IO中所示的實(shí)施例可以具有 位于熱沉304上的三個(gè)短波長(zhǎng)輻射源400、 402、 404。短波長(zhǎng)輻射源400、 402、 404中的任何一個(gè)都沒(méi)有通過(guò)圓頂進(jìn)行封裝。因?yàn)閳D10中的孔隙322 的大小可以和圖5中的孔隙322的大小相同，所以輻射源400、 402、 404 中的一個(gè)或多個(gè)的大小可以小于圖5中所示的輻射源302的大小。在示范 性實(shí)施例中，輻射源400、 402和404中的一個(gè)或多個(gè)的大小可以是大約 0.3mmX大約0.3mmX大約0.3mm。盡管圖10中示出了放置于熱沉304上 的三個(gè)輻射源，應(yīng)理解可以使用兩個(gè)短波長(zhǎng)輻射源；或可以使用三個(gè)以上 短波長(zhǎng)輻射源，只要它們能安裝到孔隙322中。在至少一個(gè)輻射源和孔隙 322的內(nèi)表面之間可以使用密封物。用于本發(fā)明的該實(shí)施例和用于本申請(qǐng)所 公開(kāi)的本發(fā)明的所有實(shí)施例的密封物可以與關(guān)于圖3-5中所討論的密封物 相同。
圖11示出了本發(fā)明具有多個(gè)短波長(zhǎng)輻射源的另一實(shí)施例。在圖11中， 三個(gè)短波長(zhǎng)輻射源302A、 302B、 302C中的每一個(gè)的大小可以與圖5中所 示的短波長(zhǎng)輻射源302的大小相同。302A、 302B和302C中的任何一個(gè)都 沒(méi)有通過(guò)圓頂進(jìn)行封裝。為了容納這三個(gè)輻射源，在可以是光學(xué)器件408 的端面的部分416上具有下變頻材料的光學(xué)器件408可以比圖3、 5和10中所示的光學(xué)器件308大。在示范性實(shí)施例中，圖11中所示的孔隙422的 大小可以是大約6mm。另外，熱沉412的大小可以大于圖3、 5和10中所 示的熱沉304。在示范性實(shí)施例中，熱沉412的長(zhǎng)度470可以是大約10mm。 盡管圖11示出了放置于熱沉412上的三個(gè)短波長(zhǎng)輻射源302A、302B、302C， 應(yīng)理解可以使用兩個(gè)短波長(zhǎng)輻射源；或可以使用三個(gè)以上短波長(zhǎng)輻射源。 如果輻射源的數(shù)目與圖11中所示的實(shí)施例不同，則可以改變孔隙422的大 小和熱沉412的大小以容納它們。與本申請(qǐng)中的其它實(shí)施例一樣，可以使 用密封物以密封光學(xué)器件302A、 302B、 302C中的每一個(gè)和孔隙422內(nèi)部 的光學(xué)器件408的表面之間的所有間隙。
圖12示出了本發(fā)明具有多個(gè)短波長(zhǎng)輻射源的再一實(shí)施例。在圖12中， 示出了具有三個(gè)隔離的熱沉部分502、 504、 506的單個(gè)熱沉500。熱沉部分 中的每一個(gè)可以具有自己的形成反射杯508、 510、 512的相應(yīng)反射表面和 自己的標(biāo)示為短波長(zhǎng)輻射源514、 516和520的相應(yīng)短波長(zhǎng)輻射源。在該實(shí) 施例中，可以使用具有相應(yīng)下變頻材料528、 530、 532和相應(yīng)孔隙534、 536 和538的相應(yīng)光學(xué)器件522、 524和526。與本申請(qǐng)中所公開(kāi)的所有其它實(shí) 施例一樣，輻射源514、 526或520中的任何一個(gè)都不具有圓頂。替代地， 可以在各相應(yīng)的輻射源和光學(xué)器件522、 524、 526的相應(yīng)孔隙534、 536、 538的相應(yīng)內(nèi)表面之間的間隙中(未示出)使用密封物。盡管圖12示出了 三個(gè)輻射源和其它匹配元件，應(yīng)理解可以使用兩個(gè)輻射源；或可以使用三 個(gè)以上的輻射源。如果輻射源的數(shù)目與圖12中所示的實(shí)施例中的不同，則 光學(xué)器件的數(shù)目也可以不同，以便與輻射源的數(shù)目匹配。
還應(yīng)理解，對(duì)本申請(qǐng)中所示的所有實(shí)施例，透鏡的各種配置和該透鏡 的各種附著方式可以與關(guān)于圖6至9所示的實(shí)施例所示出和解釋的相同。
圖14示出了可以用來(lái)制造結(jié)合圖3-12所描述的本發(fā)明的任何實(shí)施例的 方法的示范性實(shí)施例。所述方法可以用來(lái)制造發(fā)光裝置，其具有用于發(fā)射 短波長(zhǎng)輻射的輻射源；下變頻材料，其至少接收一些由輻射源發(fā)射的短波 長(zhǎng)輻射；以及光學(xué)器件，其用于提取從下變頻材料后向傳輸?shù)妮椛浜?或從 短波長(zhǎng)輻射源發(fā)射的輻射。如方框700所示，將下變頻材料放置于光學(xué)器 件的第一部分上。與前面所解釋的一樣，光學(xué)器件的第一部分可以是光學(xué) 器件的第一端面。如方框702所示，在光學(xué)器件的第二部分中形成孔隙。光學(xué)器件的第二部分可以是光學(xué)器件的第二端面。應(yīng)當(dāng)理解，如方框702 所示的形成孔隙的步驟可以在如方框700所示的放置下變頻材料的步驟之 前來(lái)執(zhí)行。方框704示出了將密封物放置于光學(xué)器件的第二部分的表面上， 其中所述表面在孔隙的內(nèi)部。在將密封物放置于孔隙的內(nèi)表面之后，方框 706示出了可以將輻射源放置于孔隙中。當(dāng)將輻射源放置于孔隙中時(shí)，輻射 源的至少一個(gè)表面可以接觸密封物。
在將輻射源放置于孔隙中后，如方框708和710所示，至少可以密封 光學(xué)器件和輻射源之間的第一和第二間隙。在對(duì)輻射源和孔隙內(nèi)部之間的 間隙進(jìn)行了密封之后，如方框712所示，可以將光學(xué)器件放置于支架上， 輻射源處于孔隙內(nèi)部。所述支架可以是熱沉。應(yīng)當(dāng)理解，可以在方框712 所示的步驟之后來(lái)執(zhí)行方框708和710所示的步驟。在已經(jīng)密封了輻射源 和孔隙內(nèi)部之間的間隙且將器件放置于支架上之后，如方框714所示，可 以與下變頻材料相鄰地放置透鏡。
圖15示出了另外一種制造結(jié)合圖3-12所描述的本發(fā)明的任何實(shí)施例的 另一方法。在該方法中，方框800、 802和804所示的步驟與方框700、 702 和704所示的步驟相同。如方框806所示，在將密封物放置于孔隙的內(nèi)表 面之后，可以將輻射源放置于支架上，所述支架可以是熱沉。應(yīng)當(dāng)理解， 可以在如方框800、 802和804所示的步驟之前來(lái)執(zhí)行如方框806所示的將 輻射源放置于支架上的步驟。如方框808所示，在將輻射源放置于支架上 之后，將光學(xué)器件放置于支架上且在輻射源的上方，其孔隙內(nèi)部表面上具 有密封物。當(dāng)完成所述步驟時(shí)，仍如方框808所示，光學(xué)器件可以基本包 圍輻射源。此時(shí)，如方框810所示，可以密封光學(xué)器件和輻射源之間的多 個(gè)間隙。接著，如方框812所示，可以與下變頻材料相鄰地放置透鏡。應(yīng) 當(dāng)理解，可以不執(zhí)行方框812中所示的步驟和方框714中所示的步驟，例 如，在制造圖7中所示的實(shí)施例時(shí)，其中可以不使用該透鏡。
圖13示出了本發(fā)明的再一實(shí)施例，其中多個(gè)反射表面與輻射源和光學(xué) 器件相鄰。圖13中示出了發(fā)光裝置6p0。發(fā)光裝置600具有光學(xué)器件608， 在光學(xué)器件608的部分616上有下變頻材料，所述部分616可以是光學(xué)器 件608的端面。裝置600還可以具有安置于熱沉604上的短波長(zhǎng)輻射源602。 與本申請(qǐng)中的所有其它實(shí)施例的情況一樣，可以不通過(guò)圓頂來(lái)封裝輻射源602。熱沉604可以形成具有反射表面612和614的兩個(gè)反射杯。第一反射 杯和表面612可以與第二反射杯和表面614相鄰。反射表面612的半徑可 與反射表面614的半徑相同或不同。另外，反射表面612可以由多個(gè)表面 來(lái)組成，所述多個(gè)表面中的每一個(gè)可以具有不同的半徑。組成反射表面612 的所述多個(gè)半徑可以取決于光學(xué)器件608的高度。
第一反射表面612可以部分包圍光學(xué)器件608和下變頻材料610。與關(guān) 于本發(fā)明其它實(shí)施例所討論的一樣，反射表面612可以在下變頻材料610 的方向上和透鏡640的方向上引導(dǎo)從光學(xué)器件608提取到的光。
可以將輻射源602安置于熱沉604的底部，使得反射表面614可以部 分地包圍輻射源602。在以點(diǎn)613、 615所示的點(diǎn)可以將第一反射表面612 耦合至第二反射表面614。從熱沉604的底部605至點(diǎn)613和615的距離可 以等于或大于輻射源602的高度。光學(xué)器件608的端面部分618的直徑可 以基本等于點(diǎn)613和615之間的距離。
實(shí)際上，可以將輻射源602安置于由熱沉604的底部605和反射杯形 成的井中，所述反射杯由反射表面614形成。反射表面可以將從輻射源602 的側(cè)面發(fā)射的輻射引導(dǎo)至光學(xué)器件608中。由反射表面614反射的一些輻 射可以透射至光學(xué)器件608中且可以與下變頻材料610發(fā)生碰撞。由反射 表面614反射的一些輻射可以透射至光學(xué)器件608中且可以穿過(guò)壁620、622 離開(kāi)光學(xué)器件608，而不與下變頻材料610發(fā)生碰撞。可以將由反射表面 614反射的一些輻射引導(dǎo)至透鏡640而不與下變頻材料 610發(fā)生碰撞。
在本發(fā)明的該實(shí)施例中，光學(xué)器件608的端面618不具有孔隙?？梢?將光學(xué)器件608的端面618放置于輻射源602的頂部表面603上?？梢詫?密封物(未示出)放置于輻射源602和反射表面614之間的間隙642、 644 中以及輻射源602和光學(xué)器件608的端面618之間的間隙646中。與結(jié)合 本發(fā)明其它實(shí)施例所描述的一樣，密封物可以具有相同的特性且可以用于 相同目的。
現(xiàn)在將描述用于制造圖13中所示的裝置的制造方法。圖16示出了該 方法的示范性實(shí)施例，所述方法用來(lái)制造結(jié)合圖13所描述的本范明的實(shí)施 例。
對(duì)于制造發(fā)光裝置的該方法，具有用于發(fā)射短波長(zhǎng)輻射的輻射源、接收由輻射源發(fā)射的至少一些短波長(zhǎng)輻射的下變頻材料、用于提取從下變頻 材料后向傳輸?shù)妮椛浜?或從短波長(zhǎng)輻射源發(fā)射的輻射的光學(xué)器件。還具有 第一反射杯和第二反射杯。第二反射杯與第一反射杯相鄰且形成井。
如方框900所示，將下變頻材料放置于光學(xué)器件的第一部分上。如方 框902所示，可以將輻射源的第一表面放置于井的第一表面上。執(zhí)行該步 驟之后，形成井的反射杯可以部分包圍輻射源。如方框904所示，接著可 以將第一密封物放置于輻射源的至少第二表面和井的第二表面之間。如圖 906所示，接著可以將第二密封物放置于輻射源的至少第三表面上。對(duì)于第 一和第二密封物，可以使用相同的材料或不同的材料。如方框908所示， 接著可以將光學(xué)器件放置于第一反射杯中，使得第一反射杯部分包圍光學(xué) 器件，且光學(xué)器件與第二密封物接觸。接著，如方框910所示，可以與下 變頻材料相鄰地放置透鏡。
圖17和18示出了本發(fā)明的另一實(shí)施例。圖17是可以安裝于輻射源上 方且在反射器上的光學(xué)器件的替代實(shí)施例的局部截面圖。圖17示出了光學(xué) 器件1008和在光學(xué)器件1008的端面1016上的下變頻材料1010。圖17示 出了光學(xué)器件1008的端面1018中的孔隙1020。盡管將孔隙1020示為具有 彎曲形狀，但是孔隙1020可以具有其它與輻射源的形狀更接近的其它形狀。 例如，孔隙1020可以具有梯形形狀。圖17還示出了安裝在熱沉1034上的 輻射源1032，所述熱沉1034具有形成反射杯的反射表面1036。光學(xué)器件 1008、孔隙1020、下變頻材料1010、輻射源1032、熱沉1034以及反射表 面1036的尺寸和特性可以與本申請(qǐng)中的關(guān)于本發(fā)明其它實(shí)施例所描述的尺 寸和特性相同。輻射源1032具有高度1033。也可以以與關(guān)于本發(fā)明的其它 實(shí)施例中所描述的一樣的方式將光學(xué)器件安裝于輻射源1032的上方且在熱 沉上。圖18示出了已經(jīng)安裝于輻射源1032的上方且在熱沉1034上的光學(xué) 器件1008。
參照?qǐng)D17和18，在端面1016和端面1018之間，光學(xué)器件1008可以 具有側(cè)壁1040和1042。側(cè)壁1040、 1042的第一部分可以基本上是透射光 的而側(cè)壁1040、 1042的第二部分可以基本上是不透射光的。可以將反射材 料1046A應(yīng)用于壁1040的部分，且可以將反射材料1046B應(yīng)用于壁1042 的部分。反射材料1046A和1046B可以是高度反射的漆。在示范性實(shí)施例中，所述漆可以由硫酸鋇基漆制成且可以表現(xiàn)出大約97%的反射率。在替 代實(shí)施例中，可以使用氣化的鋁涂層或波長(zhǎng)可選的涂層來(lái)代替漆。
如圖18所示，不僅可以從輻射源1032的頂部1050來(lái)發(fā)射短波長(zhǎng)輻射， 也可以從輻射源1032的側(cè)面1052和1054來(lái)發(fā)射短波長(zhǎng)輻射。箭頭1056 和1058表示分別從短波長(zhǎng)輻射源1032的側(cè)面1052和1054發(fā)射的示范性 短波長(zhǎng)輻射光線。應(yīng)當(dāng)理解，除了示范性輻射光線1056和1058之外，短 波長(zhǎng)輻射光線也可以從側(cè)面1052和1054發(fā)射。在沒(méi)有反射材料1046A和 1046B的情況下，可以提取穿過(guò)光學(xué)器件1008的壁1040和1042且反射離 開(kāi)反射表面1036的來(lái)自側(cè)面1052和1054的輻射?？梢砸龑?dǎo)從反射表面1036 反射的一些輻射，使得其與下變頻材料1010發(fā)生碰撞?？梢圆灰龑?dǎo)從反射 表面1036反射的其它的輻射。替代地，例如，可以將反射的一些輻射引導(dǎo) 朝向并穿過(guò)下變頻材料IOIO和反射表面1036之間的間隙1060和1062。被 反射朝向并穿過(guò)間隙1060和1062的任何輻射將不會(huì)被下變頻材料1010變 頻為白光。
當(dāng)將反射材料1046放置于光學(xué)器件1008的底部部分上時(shí)，通過(guò)反射 材料1046，可以將從輻射源1032的側(cè)面1052和1054發(fā)射的輻射引導(dǎo)朝向 下變頻材料且與下變頻材料發(fā)生碰撞。圖18示出了在示范性輻射光線1056 和1058與下變頻材料1046A、 1046B發(fā)生碰撞時(shí)可以由反射材料1046A、 1046B反射的示范性輻射光線1070和1072。應(yīng)當(dāng)理解，除了示范性反射的 輻射光線1070和1072之外，短波長(zhǎng)輻射光線可以從側(cè)面1052和1054發(fā) 射且可以由反射材料1046A、 1046B朝向下變頻材料1010反射。
應(yīng)當(dāng)理解，出于示意的目的，對(duì)反射材料1046A、 1046B的厚度進(jìn)行 了放大。在示范性實(shí)施例中，反射材料1046A、 1046B的厚度相對(duì)于圖17 和18中所示的其它元件可以薄得多。在示范性實(shí)施例中，如圖17和18所 示，可以分別沿著壁1040和1042的外部來(lái)布置反射材料1046A、 1046B。 在替代實(shí)施例中，可以將反射材料1046A、 1046B分別嵌入壁1040和1042 里面。在另一替代實(shí)施例中，可以分別沿著壁1040和1042的內(nèi)表面來(lái)布 置反射材料1046A、 1046B。
參照?qǐng)D17和18,反射材料1046A、 1046B的長(zhǎng)度1047可以達(dá)到相應(yīng) 的壁1040和1042的長(zhǎng)度的90%。如圖18所示，反射材料1046A、 1046B
29的示范性實(shí)施例可以從與輻射源1032的底部1051相鄰的點(diǎn)延伸至反射材 料1046A、 1046B的相應(yīng)端點(diǎn)1049A、 1049B,所述端點(diǎn)1049A、 1049B在 輻射源1032的頂部1050以上且在光學(xué)器件1008的端面1016以下。在替 代實(shí)施例中，反射材料1046的長(zhǎng)度1047可以導(dǎo)致反射材料1046A、 1046B 中的一個(gè)或兩個(gè)的端點(diǎn)1049A、 1049B等于、超過(guò)、或小于輻射源1032的 高度1033，使得根據(jù)長(zhǎng)度1047將有不同量的從側(cè)1052和1054發(fā)射的輻射 碰撞下變頻材料。也就是說(shuō)，反射材料1046A和1046B的長(zhǎng)度可以相同， 或可以不同，且反射材料1046A和1046B的相應(yīng)長(zhǎng)度可以對(duì)稱也可以不對(duì) 稱。
在該實(shí)施例中，在相應(yīng)反射材料1046A、 1046B的端點(diǎn)1049A、 1049B 和光學(xué)器件1008的端面1016之間的壁1040、 1042的第一部分可以基本是 光透射的。因?yàn)榉瓷洳牧?046A、 1046B的存在，所以在輻射源1032的底 部1051和端點(diǎn)1049A、 1049B之間的壁1040、 1042的第二部分可以基本是 不透射光的。替代地，壁1040、 1042的第二部分基本可以是反射的。
使用反射材料1046A、 1046B的另一優(yōu)點(diǎn)是可以降低制造諸如光學(xué)器 件1008的光學(xué)器件的成本。如果在其整個(gè)長(zhǎng)度上，光學(xué)器件1008的壁1040、 1042基本透射光的話，則在其整個(gè)長(zhǎng)度上可能必需要對(duì)壁1040、 1042進(jìn)行 高度拋光以便利用TIR原理。當(dāng)將反射材料1046A、 1046B應(yīng)用于光學(xué)器 件的底部時(shí)，可以降低光學(xué)器件的制造成本，因?yàn)榭梢圆槐匮刂?040、 1042的整個(gè)長(zhǎng)度對(duì)壁1040和1042進(jìn)行高度拋光。替代地，可能需要僅僅 對(duì)反射壁1040和1042的具有反射材料1046A、1046B那些部分進(jìn)行高度拋 光。參照?qǐng)D18，將反射材料1046A、 1046B布置在反射壁1040和1042上 或其中時(shí)，可以僅需要對(duì)反射壁1040和1042中從反射材料1046A、 1046B 的端點(diǎn)1049A、 1049B至光學(xué)器件1008的端面1016的部分進(jìn)行高度拋光。 與反射材料1046A、 1046B的長(zhǎng)度1047 —致的壁1040和1042的其余部分 可以具有比端點(diǎn)1049A、1049B和光學(xué)器件1008的端面1016之間的表面更 粗糙的表面。減少對(duì)光學(xué)器件1008執(zhí)行的拋光量可以大大減少制造光學(xué)器 件1008的成本。
圖19和20示出了本發(fā)明的再一實(shí)施例。圖19是本發(fā)明的該實(shí)施例的 局部截面圖。圖20是該實(shí)施例的另一局部截面圖，其示出了耦合至該實(shí)施例的其它元件的光學(xué)器件。圖19和20所示的實(shí)施例基本與圖17和18所 示的實(shí)施例相同。
圖19和20所示的實(shí)施例可以具有熱沉1034的替代實(shí)施例。在圖19 和20中，示出了孔隙1022的替代形式。與本申請(qǐng)的先前部分所解釋的一 樣，可以使用替代形狀的孔隙。在該實(shí)施例中，熱沉1034具有凸起部分1035。 凸起部分1035的高度1085可以達(dá)到熱沉1034的高度1087的50%?？梢?將輻射源1032布置在凸起部分1035的頂部上。圖20示出了從輻射源1032 的側(cè)面發(fā)射且通過(guò)反射材料1046A、 1046B朝著下變頻材料1010反射為示 范性反射輻射光線1070、 1072的示范性輻射光線1056、 1058。與前面所解 釋的一樣，更多或更少的輻射光線可以從輻射源1032的側(cè)面發(fā)射并通過(guò)反 射材料1046A、 1046B朝向下變頻材料1010反射。
在圖20所示的實(shí)施例中，孔隙可以覆蓋整個(gè)輻射源1032和熱沉1034 的基本所有的凸起部分1035。另外，凸起部分1035的側(cè)面1080、 1082在 其上可以具有反射表面?？紫哆€可以覆蓋反射表面1080、 1082。換句話說(shuō)， 輻射源1032可以全部陷于孔隙里面且凸起部分1035至少可以部分陷于孔 隙中。
圖20所示的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是因?yàn)樵谳椛湓?034的側(cè)面和反射材料 1046A、 1046B之間可以具有更大的間隙體積，所以可以減少朝向輻射源 1034反射回來(lái)的輻射量。
圖21和22示出了可以用來(lái)制造圖17-20中所示的實(shí)施例的方法的示范 性和替代實(shí)施例。圖21中所示的方法與圖14中已經(jīng)示出的方法相同，同 時(shí)還需要考慮方框701所示的附加的步驟。方框701中所示的步驟涉及沿 著光學(xué)器件的一個(gè)或多個(gè)壁來(lái)放置反射材料，或?qū)⑺龇瓷洳牧锨度胨?壁中。如所示，可以在方框700所示的步驟之后且在方框702所示的步驟 之前來(lái)執(zhí)行方框701中的步驟。然而應(yīng)當(dāng)理解，可以采用任意的順序來(lái)執(zhí) 行方框700、 701以及702所示的步驟。
圖22中所示的方法與圖15中已經(jīng)示出的方法相同，同時(shí)還需要考慮 方框801所示的附加的步驟。方框801中所示的步驟涉及沿著光學(xué)器件的 一個(gè)或多個(gè)壁來(lái)放置反射材料，或?qū)⑺龇瓷洳牧锨度胨霰谥?。如所示?可以在方框800所示的步驟之后且在方框802所示的步驟之前來(lái)執(zhí)行方框801中的步驟。然而應(yīng)當(dāng)理解，可以采用任意的順序來(lái)執(zhí)行方框800、 801 以及802所示的步驟。
在本申請(qǐng)所描述的所有制造方法中，應(yīng)理解在各個(gè)制造過(guò)程中的每一 個(gè)中所使用的短波長(zhǎng)輻射源不具有圓頂。為了獲得不具有圓頂?shù)亩滩ㄩL(zhǎng)輻 射源，用戶可以購(gòu)買沒(méi)有圓頂?shù)亩滩ㄩL(zhǎng)輻射源，或可以購(gòu)買具有圓頂?shù)亩?波長(zhǎng)輻射源并接著在制造過(guò)程中作為而外的步驟將圓頂去除。
盡管這里參照具體實(shí)施例示出和描述了本發(fā)明，但本發(fā)明并不限于這 里所示的細(xì)節(jié)。相反，可以在權(quán)利要求的等同物的范圍內(nèi)且不脫離本發(fā)明 的情況下，在細(xì)節(jié)上做出多種修改。
權(quán)利要求
1、一種發(fā)光裝置，包括輻射源，用于發(fā)射短波長(zhǎng)輻射；下變頻材料，接收且下變頻至少一些由所述輻射源發(fā)射的所述短波長(zhǎng)輻射，并后向傳輸所接收且下變頻的輻射中的一部分；光學(xué)器件，與所述下變頻材料相鄰，至少部分包圍所述輻射源，用于提取至少一些從所述下變頻材料后向傳輸?shù)乃鲚椛?；以及至少一個(gè)密封物，用于基本密封所述輻射源和所述光學(xué)器件之間的間隙。
2、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其中，所述光學(xué)器件具有孔隙，所 述輻射源的至少一部分布置在所述孔隙內(nèi)部。
3、 如權(quán)利要求2所述的發(fā)光裝置，還包括布置在所述孔隙內(nèi)部用于發(fā) 射短波長(zhǎng)輻射的多個(gè)輻射源，其中，所述至少一個(gè)密封物基本密封各相應(yīng) 輻射源和所述光學(xué)器件之間的相應(yīng)間隙。
4、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其中，所述至少一個(gè)密封物的材料 是硅樹(shù)脂、聚合物、環(huán)氧樹(shù)脂或其它輻射透射材料之一。
5、 如權(quán)利要求l所述的發(fā)光裝置，其中，所述光學(xué)器件包括玻璃、丙 烯酸或其它基本上輻射透射的材料之一。
6、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，還包括與所述下變頻材料相鄰的透 鏡，用于接收從所述下變頻材料前向傳輸?shù)妮椛洹?br> 7、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其中，所述輻射源包括發(fā)光二極管 (LED)、激光二極管(LD)、或共振腔發(fā)光二極管(RCLED)的至少其中之一。
8、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其中，所述輻射源沒(méi)有圓頂。
9、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其中，所述輻射源與所述光學(xué)器件 緊密相鄰。
10、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其中，所述下變頻材料包括用于 吸收一個(gè)光譜區(qū)的輻射并發(fā)射另一光譜區(qū)的輻射的熒光粉或量子點(diǎn)的至少 其中之一。
11、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，還包括至少部分包圍所述光學(xué)器 件的反射器，用于以預(yù)定的方向引導(dǎo)至少一些從所述光學(xué)器件提取的所述 輻射。
12、 如權(quán)利要求11所述的發(fā)光裝置，其中，所述反射器的形狀是拋物 面或橢圓的至少其中之一。
13、 如權(quán)利要求ll所述的發(fā)光裝置，其中，所述反射器將熱從所述輻 射源傳輸開(kāi)。
14、 如權(quán)利要求ll所述的發(fā)光裝置，還包括與所述下變頻材料相鄰的 透鏡，用于接收從所述下變頻材料前向傳輸?shù)妮椛浜陀伤龇瓷淦饕龑?dǎo)的 所述輻射。
15、 如權(quán)利要求14所述的發(fā)光裝置，其中，所述透鏡耦合至所述下變 頻材料。
16、 如權(quán)利要求14所述的發(fā)光裝置，其中，所述透鏡耦合至所述反射器。
17、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，還包括至少一個(gè)布置在與所述輻 射源相鄰的所述光學(xué)器件上的反射表面。
18、 如權(quán)利要求17所述的發(fā)光裝置，其中，以沿著所述光學(xué)器件的壁 的外部、沿著所述光學(xué)器件的壁的內(nèi)部或嵌入所述光學(xué)器件的壁中的三種 方式中的至少一種來(lái)布置所述至少一個(gè)反射表面。
19、 如權(quán)利要求18所述的發(fā)光裝置，其中，所述至少一個(gè)反射表面的 長(zhǎng)度小于所述光學(xué)器件的所述壁的長(zhǎng)度。
20、 如權(quán)利要求19所述的發(fā)光裝置，其中，所述輻射源布置于熱沉上。
21、 如權(quán)利要求20所述的發(fā)光裝置，其中，所述光學(xué)器件具有孔隙，且所述輻射源和所述熱沉的至少一部分布置在所述孔隙的里面。
22、 如權(quán)利要求21所述的發(fā)光裝置，還包括a. 所述熱沉上的、至少部分包圍所述光學(xué)器件的第二反射表面，用于 以預(yù)定的方向引導(dǎo)至少一些從所述光學(xué)器件提取的所述輻射；以及b. 所述熱沉上的、布置在所述光學(xué)器件的孔隙中的第三反射表面。
23、 一種發(fā)光裝置，包括 多個(gè)輻射源，用于發(fā)射短波長(zhǎng)輻射；多個(gè)下變頻材料層，分別接收且下變頻至少一些由所述輻射源中的相 應(yīng)輻射源發(fā)射的所述短波長(zhǎng)輻射，且后向傳輸所相應(yīng)接收和下變頻的輻射 中的相應(yīng)部分；多個(gè)光學(xué)器件，所述光學(xué)器件中的相應(yīng)光學(xué)器件與相應(yīng)下變頻材料層 相鄰，所述光學(xué)器件中的相應(yīng)光學(xué)器件至少部分包圍所述輻射源中的相應(yīng) 輻射源，所述相應(yīng)光學(xué)器件各用于提取至少一些從相應(yīng)下變頻材料層后向 傳輸?shù)乃鲚椛浠騺?lái)自相應(yīng)輻射源的輻射；以及至少一個(gè)密封物，用于基本密封相應(yīng)輻射源和相應(yīng)光學(xué)器件之間的相 應(yīng)間隙。
24、 一種制造發(fā)光裝置的方法，所述發(fā)光裝置包括用于發(fā)射短波長(zhǎng)輻 射的輻射源、接收至少一些由所述輻射源發(fā)射的短波長(zhǎng)輻射的下變頻材料、 以及用于提取從所述下變頻材料后向傳輸?shù)妮椛浜?或從所述短波長(zhǎng)輻射源發(fā)射的輻射的至少其中之一的光學(xué)器件，所述方法包括(a) 在所述光學(xué)器件的第一部分上放置所述下變頻材料；(b) 在所述光學(xué)器件的第二部分中形成孔隙；(c) 在所述孔隙內(nèi)部的所述光學(xué)器件的所述第二部分的表面上放置密封物；(c) 將所述輻射源插入所述孔隙，其中，所述輻射源的至少一個(gè)表面 接觸所述密封物；以及(d) 在支架上放置所述光學(xué)器件。
25、 如權(quán)利要求24所述的方法，其中，步驟(d)包括在熱沉上放置 所述光學(xué)器件。
26、 如權(quán)利要求25所述的方法，還包括基本密封所述光學(xué)器件和所述 輻射源之間的第一間隙。
27、 如權(quán)利要求26所述的方法，還包括基本密封所述光學(xué)器件和所述 輻射源之間的第二間隙。
28、 如權(quán)利要求26所述的方法，還包括與所述下變頻材料相鄰地放置 透鏡。
29、 如權(quán)利要求24所述的方法，還包括以沿著所述光學(xué)器件的至少一 個(gè)壁或嵌入所述光學(xué)器件的至少一個(gè)壁中的兩種方式中的一種來(lái)放置至少 一反射材料。
30、 一種制造發(fā)光裝置的方法，所述發(fā)光裝置包括用于發(fā)射短波長(zhǎng)輻 射的輻射源、接收至少一些由所述輻射源發(fā)射的短波長(zhǎng)輻射的下變頻材料、 以及用于提取從所述下變頻材料后向傳輸?shù)妮椛浠驈乃龆滩ㄩL(zhǎng)輻射源發(fā) 射的輻射的至少其中之一的光學(xué)器件，所述方法包括c. 在所述光學(xué)器件的第一部分上放置所述下變頻材料；d. 在所述光學(xué)器件的第二部分中形成孔隙；e. 在所述孔隙內(nèi)部的所述光學(xué)器件的所述第二部分的表面上放置密封物；f. 在支架上放置所述輻射源；以及g. 在所述支架上且在所述輻射源的上方放置所述光學(xué)器件，其中，所 述光學(xué)器件至少部分包圍所述輻射源。
31、 如權(quán)利要求30所述的方法，還包括以沿著所述光學(xué)器件的至少一 個(gè)壁或嵌入所述光學(xué)器件的至少一個(gè)壁中的兩種方式中的一種來(lái)放置至少 一反射材料。
32、 一種發(fā)光裝置，包括 輻射源，用于發(fā)射短波長(zhǎng)輻射；下變頻材料，接收且下變頻至少一些由所述輻射源發(fā)射的所述短波長(zhǎng) 輻射，并后向傳輸所接收且下變頻的輻射中的一部分；光學(xué)器件，與所述下變頻材料和所述輻射源相鄰，用于提取后向傳輸?shù)妮椛浠騺?lái)自所述輻射源的輻射的至少其中之一；第一反射表面，至少部分包圍所述光學(xué)器件，用于反射至少一些從所 述光學(xué)器件提取的光；以及第二反射表面，至少部分包圍所述輻射源，用于反射至少一些由所述 輻射源發(fā)射的所述輻射。
33、 如權(quán)利要求32所述的發(fā)光裝置，還包括與所述光學(xué)器件相鄰的井， 所述輻射源布置于所述井中。
34、 如權(quán)利要求33所述的發(fā)光裝置，其中所述第二反射表面形成所述 井的一部分。
35、 如權(quán)利要求32所述的發(fā)光裝置，其中，所述第二反射表面與所述 第一反射表面相鄰。
36、 如權(quán)利要求32所述的發(fā)光裝置，其中，在支架結(jié)構(gòu)上形成所述第 一反射表面和所述第二反射表面。
37、 如權(quán)利要求36所述的發(fā)光裝置，其中，在所述支架結(jié)構(gòu)上布置所 述輻射源。
38、 如權(quán)利要求37所述的發(fā)光裝置，其中，所述支架結(jié)構(gòu)是熱沉。
39、 如權(quán)利要求32所述的發(fā)光裝置，還包括至少布置在所述輻射源和 所述光學(xué)器件之間的間隙中的密封物。
40、 如權(quán)利要求32所述的發(fā)光裝置，還包括至少布置在所述第二反射 表面和所述輻射源之間的間隙中的密封物。
41、 如權(quán)利要求32所述的發(fā)光裝置，其中，所述第一反射表面包括具 有至少一個(gè)曲率半徑的反射杯。
42、 如權(quán)利要求32所述的發(fā)光裝置，其中，所述第一反射表面包括至 少具有第一曲率半徑和第二曲率半徑的反射杯。
43、 一種發(fā)光裝置，包括 多個(gè)輻射源，用于發(fā)射短波長(zhǎng)輻射；下變頻材料，接收且下變頻至少一些來(lái)自所述多個(gè)輻射源的至少其中之一的所述短波長(zhǎng)輻射，并后向傳輸所接收且下變頻的輻射中的一部分； 光學(xué)器件，與所述下變頻材料相鄰，至少部分包圍所述多個(gè)輻射源，用于提取至少一些從所述下變頻材料后向傳輸?shù)乃鲚椛?；以及至少一個(gè)密封物，用于基本密封所述多個(gè)輻射源中的相應(yīng)輻射源和所述光學(xué)器件之間的至少一個(gè)間隙。
44、 如權(quán)利要求43所述的發(fā)光裝置，其中，所述至少一個(gè)密封物基本 密封所述多個(gè)輻射源和所述光學(xué)器件之間的相應(yīng)間隙。
45、 如權(quán)利要求43所述的發(fā)光裝置，其中，所述光學(xué)器件具有孔隙， 所述多個(gè)輻射源中的每一個(gè)的至少一部分布置在所述孔隙里面。
46、 一種制造發(fā)光裝置的方法，所述發(fā)光裝置包括用于發(fā)射短波長(zhǎng)輻 射的輻射源、接收至少一些由所述輻射源發(fā)射的短波長(zhǎng)輻射的下變頻材料、 用于提取從所述下變頻材料后向傳輸?shù)妮椛浠驈乃龆滩ㄩL(zhǎng)輻射源發(fā)射的 輻射的至少其中之一的光學(xué)器件、第一反射杯、以及與所述第一反射杯相 鄰且用于形成井的第二反射杯，所述方法包括-h. 在所述光學(xué)器件的第一部分上放置所述下變頻材料；i. 在所述井的第一表面上放置所述輻射源的第一表面；j.在所述輻射源的至少第二表面和所述井的第二表面之間放置第一密 封物；k.至少在所述輻射源的第三表面上放置第二密封物；以及 1.將所述光學(xué)器件放置在所述第一反射杯里面且使其接觸所述第二密 封物。
47、 如權(quán)利要求46所述的制造發(fā)光裝置的方法，還包括與所述下變頻 材料相鄰地放置透鏡。
全文摘要
一種發(fā)光裝置，其具有用于發(fā)射短波長(zhǎng)的光的光源。下變頻材料接收并下變頻至少一些由所述光源發(fā)射的短波長(zhǎng)的光，并后向散射所接收并下變頻的光的一部分。與所述下變頻材料相鄰的光學(xué)器件至少部分包圍所述光源。所述光學(xué)器件用于提取至少一些所述后向散射的光。密封物基本密封所述光源和所述光學(xué)器件之間的間隙。
文檔編號(hào)H01L33/50GK101611500SQ200780042748
公開(kāi)日2009年12月23日 申請(qǐng)日期2007年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月17日
發(fā)明者N·內(nèi)雷德蘭, 顧益敏 申請(qǐng)人:倫斯勒工業(yè)學(xué)院