專利名稱：從固態(tài)發(fā)光器件產(chǎn)生白光的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的示例方面涉及發(fā)光器件。更具體地，本發(fā)明的這些方面涉及固態(tài)發(fā)光器 件。
背景技術(shù)：
隨著近二十年來在基于半導(dǎo)體的固態(tài)發(fā)光器件領(lǐng)域中的技術(shù)發(fā)展和突破，愛迪生 的典型地具有30%或更低光效的白熾燈將很快會(huì)被節(jié)能發(fā)光二極管(“LED”)所取代。傳 統(tǒng)的LED尺寸小、功效高且具有充分的使用壽命。LED的各種商業(yè)應(yīng)用，如交通燈以及電子 布告欄，已投入使用。LED是一種具有偏置p-n結(jié)、能夠發(fā)射窄譜光或電致發(fā)光的半導(dǎo)體二極管。所發(fā) 射的光的顏色典型地依賴于在該器件中使用的材料的成分?？梢姽獾念伾兓ǔＳ纱蠹s 400nm(納米)到700nm的電磁輻射或光波長(zhǎng)來限定。光源在物體顏色呈現(xiàn)上的質(zhì)量通常 由顯色指數(shù)(“CRI”)來度量，其中最高的CRI等級(jí)是100。例如，典型的冷白色熒光燈的 CRI為62。另一方面，具有稀土熒光體的燈可被構(gòu)造為CRI為80或更好。與用于室內(nèi)照明的典型LED相關(guān)聯(lián)的問題是CRI等級(jí)低，這可能會(huì)歪曲物體的真 實(shí)顏色。為了提高顏色呈現(xiàn)，一種傳統(tǒng)的方法是將紅色熒光體與黃色熒光體混合以產(chǎn)生暖 白光或中性白光。另一種傳統(tǒng)的方法是將兩個(gè)連續(xù)的紅色熒光體層和黃色熒光體層中的一 個(gè)布置在另一個(gè)的頂部上，以產(chǎn)生暖白光或中性白光。然而，與這些方法相關(guān)聯(lián)的缺點(diǎn)是光 輸出(“L0P”)低或照明效率低。LOP可以被限定為發(fā)光度、光通量、發(fā)光強(qiáng)度、光亮度等的 度量單位。另一種提高CRI等級(jí)的方法是將能夠發(fā)射冷光的黃光LED與能夠發(fā)射紅光的紅光 LED結(jié)合。冷白光與紅光的結(jié)合提高了 CRI等級(jí)。然而，與這種方法相關(guān)聯(lián)的缺點(diǎn)是將紅 光LED和黃光LED結(jié)合的工序涉及復(fù)雜的裝配過程。此外，紅光LED和黃光LED的結(jié)合可 能需要控制電路板上的額外電路。

發(fā)明內(nèi)容
揭示了一種能夠利用布置在熒光體層上的熒光體島產(chǎn)生暖白光和中性白光的發(fā) 光器件。該器件包括固態(tài)發(fā)光體、熒光體層以及熒光體島。在一個(gè)方面中，所述固態(tài)發(fā)光體 是能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)換為可見光的發(fā)光二極管(“LED”)。所述熒光體層布置在所述固態(tài)發(fā)光 體上，用于根據(jù)所述可見光產(chǎn)生亮冷白光。多個(gè)熒光體島布置在所述熒光體層上，用于將冷 白光轉(zhuǎn)換為暖光，其中，所述熒光體島均勻分布在所述熒光體層上。在一個(gè)方面中，所述熒 光體層的光波長(zhǎng)比所述熒光體島的光波長(zhǎng)短。例如，所述熒光體層可以是黃色熒光體層，而 熒光體島可以是紅色熒光體島。應(yīng)當(dāng)注意的是，將冷白光與轉(zhuǎn)換后的暖光混合產(chǎn)生了中性 光，該中性光具有提高的CRI和光輸出的物理特性。根據(jù)以下的詳細(xì)說明、附圖以及權(quán)利要求，將清楚本發(fā)明的這些示例方面的附加 特征和優(yōu)點(diǎn)。


根據(jù)下面給出的具體描述，并根據(jù)本發(fā)明的各種方面的附圖，將更全面地理解本 發(fā)明的示例方面，不過，這些具體描述和附圖不是用于將本發(fā)明限于特定的方面，而僅用于 解釋和理解。圖1是依照本發(fā)明一個(gè)方面的、例示出熒光體島陣列分布在熒光體層上以產(chǎn)生暖 白光和中性白光的光學(xué)器件的截面圖；圖2是依照本發(fā)明一個(gè)方面的、例示出熒光體島陣列位于熒光體層上以產(chǎn)生暖光 的光學(xué)器件的一個(gè)示例的截面圖；圖3示出依照本發(fā)明一個(gè)方面的具有熒光體島陣列的示例發(fā)光器件的俯視圖；圖4是依照本發(fā)明一個(gè)方面的、能夠使用多個(gè)熒光體島來產(chǎn)生暖白光和自然白光 的光學(xué)器件的一個(gè)示例的截面圖；圖5是依照本發(fā)明一個(gè)方面的、能夠使用嵌入在膜中的熒光體島來產(chǎn)生暖白光和 自然白光的光學(xué)器件的一個(gè)示例的截面圖；圖6是示出依照本發(fā)明一個(gè)方面的、能夠使用熒光體島來產(chǎn)生自然白光和暖白光 的發(fā)光器件的三維(“3D”)立體圖；圖7是示出依照本發(fā)明一個(gè)方面的、能夠使用熒光體島來產(chǎn)生自然白光和暖白光 的發(fā)光器件的3D立體圖；圖8是示出依照本發(fā)明一個(gè)方面的、使用熒光體島來產(chǎn)生暖白光和自然白光的過 程的流程圖；圖9是示出依照本發(fā)明一個(gè)方面的、制造能夠產(chǎn)生自然白光的發(fā)光器件的過程的 流程圖；以及圖10例示了依照本發(fā)明一個(gè)方面的、能夠產(chǎn)生自然白光的發(fā)光器件。
具體實(shí)施例方式在這里，針對(duì)使用分布有熒光體島的發(fā)光器件來產(chǎn)生暖光的方法、器件和裝置，來 描述本發(fā)明的各個(gè)方面。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，以下對(duì)這些示例方面的具體描述僅是例示性的，而不 是以任何方式進(jìn)行限制。根據(jù)這個(gè)公開，本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易想到其它的方面。下面將 詳細(xì)描述附圖中例示出的示例方面的實(shí)現(xiàn)方案。在所有附圖中以及在隨后的詳細(xì)描述中， 使用同樣的標(biāo)記來指示相同或相似的部分。為了清楚起見，沒有示出和描述這里所描述的實(shí)現(xiàn)方案的全部常規(guī)特征。當(dāng)然，應(yīng) 當(dāng)理解，在開發(fā)任何這種實(shí)際的實(shí)現(xiàn)方案中，可以做出很多對(duì)于實(shí)現(xiàn)方案特有的決定，以實(shí) 現(xiàn)開發(fā)者的特殊目的，例如遵守與應(yīng)用和商業(yè)有關(guān)的限制，并且這些特殊目的將根據(jù)實(shí)現(xiàn) 方案和開發(fā)者而變。而且，應(yīng)當(dāng)理解，這種開發(fā)工作可能是復(fù)雜且耗時(shí)的，不過對(duì)于本領(lǐng)域 技術(shù)人員，根據(jù)該公開，這只是常規(guī)工程任務(wù)?？梢岳斫?，本發(fā)明的方面可以包含可容易地使用傳統(tǒng)半導(dǎo)體技術(shù)(如CMOS(互補(bǔ) 金屬氧化物半導(dǎo)體))技術(shù)或其他半導(dǎo)體制造工藝來制造的集成電路。此外，本發(fā)明的方面 可以通過其他的用于制作光學(xué)裝置和電裝置的制造工藝來實(shí)現(xiàn)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，這里描述的器件可形成在傳統(tǒng)的半導(dǎo)體基板上，或者 這些器件可容易地形成為基板上的薄膜晶體管(TFT)，或者形成在絕緣襯底上的硅(SOI) 中，例如玻璃(SOG)、藍(lán)寶石(SOS)或在本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其他基板。本領(lǐng)域技術(shù)人員 還將認(rèn)識(shí)到，關(guān)于上述器件，可以使用一定范圍內(nèi)的摻雜濃度。本質(zhì)上，可以采用任何能夠 形成pFET和nFET的工藝。摻雜區(qū)可以是擴(kuò)散形成的或者它們可被注入形成。本發(fā)明的當(dāng)前方面例示了一種發(fā)光器件，該發(fā)光器件能夠使用多個(gè)均勻分布在發(fā) 光元件上的紅色熒光體島來產(chǎn)生暖白光和中性白光。該器件包括固態(tài)發(fā)光體、黃色熒光體 層以及多個(gè)紅色熒光體島。該固態(tài)發(fā)光體例如是能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)換為可見光的發(fā)光二極管 (“LED”)。黃色熒光體層布置在固態(tài)發(fā)光體上，用于根據(jù)所述可見光來產(chǎn)生亮冷光。均勻 分布在熒光體層上的紅色熒光體島能夠?qū)⒗涔獾囊徊糠洲D(zhuǎn)換為紅光。在紅光與冷白光結(jié)合 之后，產(chǎn)生暖白光或自然白光。圖1示出了依照本發(fā)明一個(gè)方面的、能夠使用熒光體島陣列來產(chǎn)生暖白光和自然 白光的光學(xué)器件100的截面圖。器件100包括基板102、固態(tài)發(fā)光體104、光提取層106、熒 光體層110以及熒光體島112的陣列。在一個(gè)方面中，器件100被構(gòu)造為將紅光118與冷 白光116結(jié)合，從而產(chǎn)生暖白光或自然白光或中性白光。注意，光學(xué)器件100也可稱作發(fā)光 器件、固態(tài)發(fā)光器件、半導(dǎo)體發(fā)光器件等。應(yīng)當(dāng)注意，即使對(duì)器件100添加或從器件100去 除一個(gè)或更多個(gè)塊(或?qū)?，本發(fā)明的示例方面的基本原理也沒變化。在一個(gè)示例中，固態(tài)發(fā)光體104是能夠通過半導(dǎo)體制作工藝來制造的發(fā)光模塊。 固態(tài)發(fā)光體104的功能是將電能轉(zhuǎn)換為可見光。固態(tài)發(fā)光體104可以是能夠通過偏置ρ/η 結(jié)將電能轉(zhuǎn)換為光能的發(fā)光二極管(“LED”)。在下文中術(shù)語(yǔ)LED、光學(xué)發(fā)光體模塊以及固 態(tài)發(fā)光體可互換使用。固態(tài)發(fā)光體或LED 104可安裝或附接至基板102，其中基板102使得 可以通過位于基板102上的觸點(diǎn)和引線接合連接來在LED 104和其他器件之間執(zhí)行通信。 例如，LED芯片可以直接接合到基板上，或者接合到標(biāo)準(zhǔn)LED反射杯(圖1中未示出)上。 應(yīng)當(dāng)注意，固態(tài)發(fā)光體可由任何其它類型的能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)換為可見光的發(fā)光器件(或者可 見光照明器件)代替。參考圖1，LED 104的第一表面附接至基板102，并且LED 104的第二表面連接到 光提取層106。在一個(gè)方面中，光提取層106是能夠提取或放大由LED 104發(fā)射的可見光或 藍(lán)光的透明硅樹脂層。例如，光提取層106輔助LED 104來產(chǎn)生足夠的藍(lán)色可見光，以滿足 預(yù)先限定的層疊要求。由LED 104經(jīng)由透明硅樹脂層106發(fā)出的藍(lán)光，提高了可見光的發(fā) 光強(qiáng)度或光通量。應(yīng)當(dāng)注意，光提取層106對(duì)于使器件100工作而言不是必要的。不過，沒 有光提取層106，LED 104也許不能產(chǎn)生足夠的可見光。因此，也許需要更強(qiáng)和更大的LED 或者具有更好光提取的LED來實(shí)現(xiàn)類似的結(jié)果，如同使用了光提取層一樣。在一個(gè)方面中，如圖1所示，光提取層106被構(gòu)造成片結(jié)構(gòu)或?qū)咏Y(jié)構(gòu)。光提取層 106也可被構(gòu)造成圍繞LED 104的圓頂形狀。例如，光提取圓頂應(yīng)當(dāng)基本實(shí)現(xiàn)和光提取層 106—樣的功能。還應(yīng)當(dāng)注意，光提取層106或光提取圓頂對(duì)于使LED 104發(fā)光而言不是必 需的。光提取層106的第一表面附接至LED 104，而光提取層106的第二表面附接至熒光體 層 110。在一個(gè)方面中，熒光體層110是布置在光提取層106和/或LED 104上的連續(xù)黃 色熒光體層。熒光體層Iio的功能是將藍(lán)光轉(zhuǎn)換為明亮的黃光。從LED 104經(jīng)過光提取層106發(fā)出通常具有相對(duì)低的發(fā)光強(qiáng)度的藍(lán)光或藍(lán)可見光。另一方面，明亮的黃光也被稱作冷 光、冷白光或者亮冷光，并且明亮的黃光包含相對(duì)高的發(fā)光強(qiáng)度或通量或L0P。在一個(gè)方面中，熒光體層110是在光提取層106上的連續(xù)綠色熒光體層。該綠色 熒光體層能夠根據(jù)由LED 104發(fā)出的藍(lán)可見光而產(chǎn)生明亮的冷光。藍(lán)可見光進(jìn)入熒光體層 110的一側(cè)，而冷光(或冷白光)從熒光體層110的另一側(cè)離開。如前所述，雖然冷白光提 供了更高的L0P，但是冷白光的CRI等級(jí)差。應(yīng)當(dāng)注意，可以其他顏色的熒光體層來代替黃 色或綠色熒光體層，只要它們具有490nm到590nm的光學(xué)波長(zhǎng)范圍即可。光學(xué)波長(zhǎng)也稱為 電磁輻射波長(zhǎng)、輻射波長(zhǎng)、可見光波長(zhǎng)、光譜波長(zhǎng)等。熒光體層110包括各種材料的物質(zhì)，例如用于產(chǎn)生磷光現(xiàn)象的熒光體。例如，磷光 是這樣一種發(fā)光過程，其中，物質(zhì)所吸收的能量被以光的形式相對(duì)緩慢地釋放。根據(jù)所選的 顏色，可由一種或多種物質(zhì)，如氧化物、硫化物、硒化物、鹵化物、鋅的硅酸鹽、鎘、錳、鋁、硅 等，制成不同顏色的熒光體。熒光體物質(zhì)還可包括用于延長(zhǎng)光發(fā)射的活化劑(activator)。 例如，熒光體可以包括銅活化的鋅硫化物或者銀活化的鋅硫化物。應(yīng)當(dāng)注意，可以使用類似 的類熒光體層來代替熒光體層110，以實(shí)現(xiàn)類似的發(fā)光結(jié)果。如圖1中所示，多個(gè)熒光體島112被設(shè)置成陣列結(jié)構(gòu)，其中在熒光體島之間分配了 足夠的空間。例如，熒光體島112之間的間隔120可用于造成使冷白光116通過的通路。如 前所述，冷白光通常提供高的L0P。在一個(gè)方面中，熒光體島112能夠?qū)⒗浒坠獾闹辽僖徊?分122轉(zhuǎn)換為暖光118(或中性白光)。在產(chǎn)生了暖光118后，將暖光118與冷白光116混 合或結(jié)合以產(chǎn)生冷白光(具有高CRI)、暖白光或者自然白光。冷白光、暖光或者自然白光應(yīng) 具有70到100的CRI范圍。例如，熒光體島112可通過點(diǎn)噴射分配器分配到熒光體層110上。在另一方面中， 可以使用絲網(wǎng)印刷法來將熒光體島112分配到熒光體層110上。另外，可以使用包含熒光 體島112構(gòu)成的陣列的預(yù)制膜，來將該膜疊置到熒光體層110上。根據(jù)應(yīng)用，可將多個(gè)熒光 體島112可再成形為用于提供暖光的大島或點(diǎn)。各個(gè)島112的物理形狀也可以隨應(yīng)用而變 化。應(yīng)當(dāng)注意，不同的物理形狀可造成不同的光束角。隨著熒光體島的物理形狀的變化，可 以實(shí)現(xiàn)特殊的暖光光束角。例如，圓頂形的島能提供更寬的光束角，以將暖光118擴(kuò)散或散 射到冷白光116內(nèi)。熒光體島112也可稱為熒光體物體、熒光體點(diǎn)、光島、熒光體棒等。在一個(gè)方面中，熒光體島112被構(gòu)造成能夠根據(jù)冷白光的一部分而產(chǎn)生紅光(或 暖光)的紅色熒光體島。例如，冷白光的一部分122從熒光體層110進(jìn)入紅色熒光體島124 的一側(cè)，而紅光或暖光118從紅色熒光體島124的另一側(cè)離開。注意，只要黃光撞擊紅色熒 光體島，那么該黃光就立刻被轉(zhuǎn)換為紅光或暖光。與冷黃光混合的紅光產(chǎn)生暖白光或中性 白光。來自熒光體島的紅光提高了整體CCT (相關(guān)色溫)和CRI等級(jí)。CCT和CRI是用于評(píng) 估所產(chǎn)生的光的顏色質(zhì)量的度量單位。在另一個(gè)示例中，熒光體島112是用于提供橙光的橙色熒光體島或橙色熒光體物 體或橙色熒光體點(diǎn)。將橙光與黃色或綠色冷光結(jié)合將產(chǎn)生暖白光或中性白光。也可以使用 其他顏色的熒光體島來代替紅色或橙色熒光體島，只要它們具有590nm到700nm的光波長(zhǎng) 范圍即可。應(yīng)當(dāng)注意，雖然橙光或紅光的效率(LOP)比黃光低，但是橙光或紅光提高了 CRI等級(jí)。應(yīng)當(dāng)注意，即使基板102、固態(tài)發(fā)光體104、光提取層106、熒光體層和/或熒光體島
8112的尺寸改變了，本發(fā)明的示例方面的基本原理也沒改變。在一個(gè)方面中，基板102的尺 寸比發(fā)光體104的尺寸小。在另一個(gè)方面中，光提取層的尺寸比發(fā)光體104的尺寸小。熒 光體層110的尺寸也可隨應(yīng)用而變化。例如，如果熒光體層110的尺寸變得比光提取層106 大，那么器件100將產(chǎn)生具有相似CRI等級(jí)的相似光。此外，熒光體島112的尺寸和形狀也 可隨應(yīng)用而變化。使用將熒光體島分布在熒光體層上的光學(xué)器件100的優(yōu)點(diǎn)是，提供了暖白光和中 性白光照明，且提高了 LOP和CRI等級(jí)。圖2示出了依照本發(fā)明一個(gè)方面的、具有熒光體島陣列的光學(xué)器件200的截面圖。 器件200包括基板102、LED 104、光提取圓頂206、熒光體層110、透鏡214以及熒光體圓頂 島212構(gòu)成的陣列。由于在這些圖中同樣的指示符或標(biāo)號(hào)指相同或基本相同的組件，所以 不再描述前面已經(jīng)描述過的組件。器件200與器件100類似，能夠通過將冷白光116與暖 光118結(jié)合來產(chǎn)生自然白光或自然可見光。應(yīng)當(dāng)注意，即使對(duì)器件200添加或從器件200 去除一個(gè)或更多個(gè)塊(或?qū)?，本發(fā)明的示例方面的基本原理也不會(huì)改變。在一個(gè)方面中，光提取圓頂206是能夠提取或放大由LED 104發(fā)出的可見光的透 明硅樹脂圓頂。例如，光提取圓頂206輔助LED 104產(chǎn)生用于照明的足夠的藍(lán)光。由LED 104發(fā)出且經(jīng)過透明硅樹脂圓頂206的藍(lán)光提高了發(fā)光強(qiáng)度。應(yīng)當(dāng)注意，光提取圓頂206對(duì) 于使器件200發(fā)光不是必需的。不過，LED 104可能不會(huì)發(fā)出和在存在光提取圓頂206時(shí) 一樣多的光。當(dāng)不存在光提取圓頂206時(shí)，可能需要更強(qiáng)大的LED或者具有更好光提取或 性能的LED以補(bǔ)償所缺失的光提取圓頂。應(yīng)當(dāng)注意，圓頂206可以接觸熒光體層110，也可 以不接觸熒光體層110。在圓頂206和熒光體層110之間可以添加其他的層、物質(zhì)、液體和 /或氣體。熒光體島212被排列成陣列結(jié)構(gòu)，在該陣列結(jié)構(gòu)中，各個(gè)島被構(gòu)造成圓頂或透鏡 的形狀。熒光體島212之間的間隔用于構(gòu)成冷白光116的通路。例如，藍(lán)光208進(jìn)入熒光 體層110并且作為光216穿過熒光體層110。島212之間的間隔使光216可以離開熒光體 層110，并且成為冷白光116，冷白光116在到達(dá)透鏡214之前沒有遇到障礙和阻礙。在一個(gè) 方面中，圓頂形的熒光體島212被構(gòu)造成根據(jù)各個(gè)圓頂?shù)母鞣N角度來散射暖光或紅光。使 用圓頂形熒光體島212的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是更好地促進(jìn)和控制了暖光的分布。透鏡214是用于保護(hù)熒光體島212和器件200的玻璃透鏡、塑料透鏡或硅樹脂透 鏡。在一個(gè)方面中，透鏡214還可提高光輸出。除了提供器件保護(hù)外，透鏡214還可以提供 將紅光118和冷白光116混合以產(chǎn)生暖白光或自然白光220的功能。在另一個(gè)方面中，透 鏡214也可用于聚光以形成一個(gè)或更多個(gè)光束。應(yīng)當(dāng)注意，在透鏡214和熒光體島212之 間可以添加附加的層或氣體。圖3示出了依照本發(fā)明一個(gè)方面的、具有熒光體島陣列的示例器件300的熒光體 層110的俯視圖。熒光體島112均勻分布在熒光體層110上。應(yīng)當(dāng)注意，相鄰的島112之 間的間隔120是相同或基本相同的，用于建立各個(gè)使冷白光穿過熒光體層110的通路。還 應(yīng)當(dāng)注意，這些島不必排列成陣列結(jié)構(gòu)。在一個(gè)方面中，這些島112被結(jié)合成棒或條帶狀， 以傳播暖光。在另一方面中，可將島112再成形為一個(gè)大區(qū)域，以傳播暖光。另外，島也可 以是任何形狀，如正方形、圓形、橢圓形、三角形等。圖4示出了依照本發(fā)明一個(gè)方面的、能夠使用多個(gè)熒光體島來產(chǎn)生暖白光或中性白光的光學(xué)器件的截面圖。器件400包括基板102、固態(tài)發(fā)光體104、光提取層406、熒光體 層110、透鏡214以及由熒光體島412構(gòu)成的陣列。在一個(gè)方面中，器件400能夠通過將冷 白光116與暖光118混合來產(chǎn)生自然白光或者自然可見光。光提取層406執(zhí)行和圖1中所 示的光提取層106相似的功能，不同的是光提取層406允許在光提取層406和熒光體層110 之間有空間或附加層。應(yīng)當(dāng)注意，即使對(duì)器件400添加或從器件400去除一個(gè)或更多個(gè)塊 (或?qū)?，本發(fā)明的示例方面的基本原理也不會(huì)改變?！M熒光體島412被排列成陣列結(jié)構(gòu)，其中，各個(gè)島412被構(gòu)造成球形形狀。該球 形形狀包括橢圓形形狀、圓形形狀、雞蛋形形狀等。熒光體島412之間的間隔用于使冷白光 116沒有障礙地通過，從而到達(dá)透鏡214。例如，光208穿過熒光體層110，并且當(dāng)光離開熒 光體層110時(shí)成為冷白光116。在一個(gè)方面中，每個(gè)球形的熒光體島412根據(jù)各個(gè)球形島的 角度在不同方向上提供了散射暖光的不同部分的各種角度。使用球形熒光體島412的一個(gè) 優(yōu)點(diǎn)是對(duì)暖光線散射進(jìn)冷白光中做了控制。圖5示出了依照本發(fā)明一個(gè)方面的、能夠使用熒光體島來產(chǎn)生暖白光或自然白光 的光學(xué)器件500的截面圖。器件500包括基板102、固態(tài)發(fā)光體104、光提取層106、熒光體 層110、透鏡214以及嵌入膜511中的熒光體島512構(gòu)成的陣列。在一個(gè)方面中，器件500 能夠通過將冷白光116與紅光118混合來產(chǎn)生暖白光或者自然光。應(yīng)當(dāng)注意，即使對(duì)器件 500添加或從器件500去除一個(gè)或更多個(gè)塊(或?qū)?，本發(fā)明的示例方面的基本原理也不會(huì) 改變。在一個(gè)方面中，膜511中嵌有能夠發(fā)射暖光的熒光體島512陣列。如果熒光體島 512是紅色熒光體島，那么當(dāng)熒光體島被激活時(shí)，能夠產(chǎn)生紅光或紅色光線。在一個(gè)方面中， 如果熒光體島512是橙色熒光體島，那么當(dāng)這些島被激活時(shí)，可以產(chǎn)生橙光或橙色光線。當(dāng) 冷白光撞擊這些島時(shí)，這些島被激活。在一個(gè)方面中，每個(gè)熒光體島512被構(gòu)造成圓柱形狀，其中熒光體島512之間的間 隔被用作使冷白光116從光提取層110穿過以到達(dá)透鏡214的通道或通路。在一個(gè)方面 中，圓柱形的熒光體島512通過將冷白光的至少一部分轉(zhuǎn)換為暖光118，而有助于產(chǎn)生白光 或自然白光。使用圓柱形熒光體島512的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是更好地控制了暖光的散射。應(yīng)當(dāng)注意，熒光體島512可被構(gòu)造成各種形狀、結(jié)構(gòu)和/或不同形狀或結(jié)構(gòu)的組 合。例如，熒光體島512能夠被構(gòu)造成正方形、半球形、矩形、三角形、球形、棱形和/或混合 形狀等?；旌闲螤羁梢园ㄖ虚g部分是矩形而在該矩形的一個(gè)或兩個(gè)端部是球形的形狀。 在一個(gè)方面中，熒光體島512的一部分是圓柱形狀，并且熒光體島512的另一部分是半球形 狀，其中該圓柱形狀嵌入膜511中，而半球形狀形成在膜511的表面上。根據(jù)應(yīng)用和制作工 藝，熒光體島512也可被構(gòu)造成不規(guī)則形狀。圖6是示出了依照本發(fā)明一個(gè)方面的、能夠使用熒光體島來產(chǎn)生暖白光或中性白 光的發(fā)光器件600的三維(“3D”)立體圖。器件600包括基板102、固態(tài)發(fā)光體104、光提 取層106、熒光體層110以及多個(gè)熒光體島112。在一個(gè)方面中，器件600能夠通過將來自 間隔608的冷白光602與來自熒光體島112的紅光604組合來產(chǎn)生暖白光或中性白光。應(yīng) 當(dāng)注意，即使對(duì)器件600添加或從器件600去除一個(gè)或更多個(gè)塊(或?qū)?，本發(fā)明的示例方 面的基本原理也不會(huì)改變。繼續(xù)參考圖6，四個(gè)熒光體島112構(gòu)成的陣列布置在熒光體層110上。根據(jù)應(yīng)用，可
10在熒光體層110上分布不同數(shù)量的熒光體島。例如，可以在熒光體層110上排列一個(gè)IOX 10 或20X20的熒光體島陣列，以產(chǎn)生紅光。應(yīng)當(dāng)注意，紅光604和冷白光602的重疊部分產(chǎn) 生了暖白光或者中性白光606?？梢岳斫?，自然白光606的CRI范圍應(yīng)在70到100間。熒 光體島112和熒光體層110之間的面積比、熒光體島的尺寸和熒光體濃度、以及分布決定了 器件600的光強(qiáng)度或光通量。圖7是示出了依照本發(fā)明一個(gè)方面的、能夠使用熒光體島來產(chǎn)生自然暖光的發(fā)光 器件700的3D立體圖。器件700包括基板102、固態(tài)發(fā)光體104、光提取層106、熒光體層 110和熒光體島712。在一個(gè)方面中，器件700能夠通過將冷光束704與暖光錐706混合來 產(chǎn)生自然白光或自然可見光。應(yīng)當(dāng)注意，即使對(duì)器件700添加或從器件700去除一個(gè)或更 多個(gè)塊(或?qū)?，本發(fā)明的示例方面的基本原理也不會(huì)改變。繼續(xù)參考圖7，熒光體島712布置在熒光體層110上，并且能夠?qū)⒗浒坠獾囊徊糠?轉(zhuǎn)換為暖光錐706。暖光錐706是錐形的暖光線，其被構(gòu)造成將暖光束與冷白光混合以產(chǎn)生 自然暖光702。根據(jù)應(yīng)用，器件700的LOP和CRI之間的平衡取決于熒光體島712的尺寸。 應(yīng)當(dāng)注意，島712的形狀可以根據(jù)CRI要求和LOP要求而變化。本發(fā)明的示例方面包括要在下面描述的各種處理步驟。該方面的這些步驟可以用 機(jī)器或計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令來實(shí)現(xiàn)?？梢允褂眠@些指令來使被編程有這些指令的通用或?qū)Ｓ?系統(tǒng)執(zhí)行本發(fā)明的示例方面的步驟。在另一個(gè)方面中，本發(fā)明的示例方面的步驟可以由特 殊的硬件組件來執(zhí)行，所述硬件組件包含用于執(zhí)行這些步驟的硬布線邏輯，或者本發(fā)明的 示例方面的步驟可以由編程計(jì)算機(jī)組件和常用硬件組件的任何結(jié)合來執(zhí)行。圖8是示出了依照本發(fā)明一個(gè)方面的、使用熒光體島來產(chǎn)生暖白光或中性白光的 過程的流程圖800。在框802處，過程使用LED來將電能轉(zhuǎn)換為可見光。應(yīng)當(dāng)注意，可以使 用其他類型的固態(tài)發(fā)光組件來代替LED。在一個(gè)方面中，該過程還使用布置在LED上的透明 硅樹脂層來提取來自該LED的藍(lán)色可見光。在框802之后，該過程進(jìn)行到下一個(gè)框。在框804處，該過程能夠允許可見光進(jìn)入熒光體層的底表面。在一個(gè)方面中，該熒 光體層包括能夠根據(jù)藍(lán)色可見光提高LOP的熒光體物質(zhì)。在框804后，該過程轉(zhuǎn)到下一個(gè) 框。在框806處，該過程提取來自熒光體層的頂表面的亮冷白光。在一個(gè)方面中，該熒 光體層是能夠根據(jù)可見光增加光通量或發(fā)光強(qiáng)度的黃色熒光體層。例如，黃色熒光體層將 由LED發(fā)射的藍(lán)色可見光轉(zhuǎn)換為明亮的冷白光。在框806后，該過程進(jìn)行到下一個(gè)框。在框808處，該過程引導(dǎo)冷白光的一部分進(jìn)入熒光體島的底表面，在一個(gè)方面中， 這些熒光體島均勻地分布在熒光體層的頂表面上。熒光體島或熒光體物體的形狀可隨應(yīng)用 而變化。在一個(gè)方面中，熒光體島可以合并成一個(gè)單一的透鏡形的島，以用來分布暖光。在 框808后，該過程進(jìn)行到下一個(gè)框。在框810處，該過程能夠根據(jù)冷白光的至少一部分從多個(gè)熒光體島的頂表面產(chǎn)生 紅光。應(yīng)當(dāng)注意，這些熒光體島在熒光體層上排列成陣列結(jié)構(gòu)。在一個(gè)方面中，該過程便于 和/或允許冷白光的一部分通過紅色熒光體物體陣列來產(chǎn)生紅光。另外，該過程也能夠允 許可見光通過綠色熒光體層來增加光通量。在產(chǎn)生了冷白光后，在該冷白光穿過橙色熒光 體物體陣列之后，冷白光的一部分被轉(zhuǎn)換為橙光。在框810后，該過程進(jìn)行到下一個(gè)框。在框812處，該過程根據(jù)紅光和冷白光產(chǎn)生白光。在一個(gè)方面中，該過程將紅光與冷白光混合以產(chǎn)生暖白光或中性白光。在另一個(gè)方面中，該過程將綠光與橙光混合。已經(jīng)簡(jiǎn)要描述了從固態(tài)發(fā)光器件的一方面來產(chǎn)生暖白光或中性白光的過程。圖9 示出了能夠制造基于半導(dǎo)體的照明器件的半導(dǎo)體制作過程。圖9是示出了制造依照本發(fā)明 一個(gè)方面的、能夠產(chǎn)生暖白光或中性白光的照明器件的過程的流程圖900。在框902處，制作過程將LED或任何其他類型的固態(tài)發(fā)光模塊置于基板上。例如， 該過程使用標(biāo)準(zhǔn)共晶或流動(dòng)共晶(flux eutectic)半導(dǎo)體接合過程來將LED錨定至基板。 在框902后，該過程進(jìn)行到下一個(gè)框。在框904處，該過程將硅樹脂層分配在LED上，以用于提取來自LED的可見光。應(yīng) 當(dāng)注意，可以使用其他類型的光提取層或圓頂來代替該用于提取光的硅樹脂層。在框904 后，該過程轉(zhuǎn)到下一個(gè)框。在框906處，該過程將具有第一范圍的光波長(zhǎng)的熒光體層分配在硅樹脂層上，以 用于產(chǎn)生亮冷白光。在一個(gè)方面中，該過程使用噴射分配器，來將連續(xù)的黃色熒光體層分配 在硅樹脂層上。在框906后，該過程進(jìn)行到下一個(gè)框。在框908處，該過程將多個(gè)熒光體島淀積在熒光體層上，以用于產(chǎn)生暖光。每個(gè)熒 光體島具有第二范圍的光波長(zhǎng)，其中第一范圍的光波長(zhǎng)比第二范圍的光波長(zhǎng)短。在一個(gè)示 例中，該過程使用PicoDotTM噴射分配器來在黃色熒光體層上分配紅色熒光體島陣列。在 一個(gè)方面中，該過程可以使用絲網(wǎng)印刷方法，來將紅色熒光體島淀積在黃色熒光體層上。在 一個(gè)方面中，該過程還能夠在熒光體島上設(shè)置硅樹脂成型透鏡，以用于裝置保護(hù)。圖10示出了依照本發(fā)明一個(gè)方面的、能夠產(chǎn)生自然白光的發(fā)光器件1000。器件 1000被制成在杯形構(gòu)件1010中，其中器件1000包括基板102、固態(tài)發(fā)光體104、光提取層 1002、熒光體層110、透鏡214以及多個(gè)熒光體島112。和器件100-600 —樣，器件1000能 夠根據(jù)冷白光和暖光產(chǎn)生自然白光或自然可見光。應(yīng)當(dāng)注意，即使對(duì)器件1000添加或從器 件1000去除一個(gè)或更多個(gè)塊，本發(fā)明的示例方面的基本原理也不會(huì)改變。器件1000的尺寸可以隨應(yīng)用而變化。在一個(gè)方面中，器件1000的俯視物理尺寸 1008的范圍是0. 2厘米(“cm”)到2厘米。例如，器件1000的俯視圖是照明面積。使用各 種接合線1004來在LED 104和基板102之間傳輸電信號(hào)。光提取層1002布置在基板102 和熒光體層110之間，以提取來自LED 104的光。此外，光提取層1002可以實(shí)現(xiàn)用于錨定 接合線1004的、作為熱固性環(huán)氧聚合物的聚環(huán)氧化物或環(huán)氧樹脂的功能。應(yīng)當(dāng)注意，光提 取層1002可以包括多個(gè)用于提取光的層以及具有粘性特性。熒光體層110可以是黃色熒光體層，其中在一個(gè)方面中，熒光體層的厚度范圍為 0. 05到20毫米(“mm”)。應(yīng)當(dāng)注意，熒光體的濃度可以決定器件1000能夠發(fā)射多少光。熒光 體島陣列布置在熒光體層110上。應(yīng)當(dāng)注意，可以使用噴射分配器來實(shí)現(xiàn)高點(diǎn)對(duì)點(diǎn)一致性 的受控分配過程。對(duì)于低黏性流體到高黏性流體的非接觸分配，和/或非接觸噴射，例如， 典型的噴射分配器可以覆蓋滴陣列區(qū)域，射流尺寸(Shot size)開始為0.002μ1(2η1)，直 到流速高達(dá)300g/min(10OZ/min)。注意，光學(xué)精度針頭適配器允許具有一致性和高定位精 度的接觸式點(diǎn)和液珠分配。使用該噴射分配器的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是循環(huán)速率快，例如，循環(huán)速率 可以高達(dá)每秒150個(gè)點(diǎn)，并且也將加熱器與粘性控制集成到一起。雖然示出并描述了本發(fā)明的特殊方面，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯見的是，基于這里 的教導(dǎo)，在沒有脫離本發(fā)明的這些示例方面以及該發(fā)明的更寬泛的方面的情況下，可以進(jìn)
12行改變和修改。因此，所附權(quán)利要求將所有這些改變和修改都涵蓋在這些權(quán)利要求的范圍 內(nèi)，因?yàn)樗鼈兌悸湓诒景l(fā)明的示例方面的真實(shí)精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種發(fā)光器件，該器件包括能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)換為可見光的固態(tài)發(fā)光體；布置在所述固態(tài)發(fā)光體上的熒光體層，其用于根據(jù)所述可見光來產(chǎn)生亮冷白光，其中所述熒光體層具有第一范圍的光波長(zhǎng)；以及布置在所述熒光體層上的多個(gè)熒光體島，其用于將所述冷白光轉(zhuǎn)換為暖光，其中所述熒光體島具有第二范圍的光波長(zhǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，該器件還包括布置在所述熒光體層和所述固態(tài)發(fā)光體 之間的光提取層，所述光提取層用于提取來自所述固態(tài)發(fā)光體的所述可見光。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的器件，其中，所述光提取層是透明硅樹脂層；并且 其中，所述固態(tài)發(fā)光體是發(fā)光二極管。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的器件，其中，所述光提取層被構(gòu)造成能夠?qū)碜运霭l(fā)光二 極管的所述可見光提取并散射至所述熒光體層的圓頂形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中，所述熒光體島被設(shè)置成在所述熒光體層上基本 均勻分布的結(jié)構(gòu)；并且其中，所述第一范圍的光波長(zhǎng)具有比所述第二范圍的光波長(zhǎng)短的光波長(zhǎng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的器件，其中，所述第一范圍的光波長(zhǎng)為490nm到590nm；并且 其中，所述第二范圍的光波長(zhǎng)為590nm至750nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中，所述熒光體層包括黃色熒光體材料；并且 其中，所述多個(gè)熒光體島包括紅色熒光體材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中，所述熒光體層包括綠色熒光體材料；并且 其中，所述多個(gè)熒光體島包括橙色熒光體點(diǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中，所述多個(gè)熒光體島被設(shè)置成能夠發(fā)射紅光的紅 色熒光體物體的基本上均勻分布的陣列。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的器件，其中，所述多個(gè)熒光體島中的各個(gè)熒光體島被構(gòu)造成 用于散射紅光的圓頂形狀。
11.一種產(chǎn)生光的方法，該方法包括以下步驟 通過發(fā)光二級(jí)管將電能轉(zhuǎn)換為可見光；使所述可見光進(jìn)入熒光體層的第一表面； 從所述熒光體層的第二表面提取亮冷光；引導(dǎo)所述冷光的一部分進(jìn)入位于所述熒光體層的所述第二表面上的多個(gè)熒光體島的第一表面；響應(yīng)于所述冷光的所述一部分，從所述多個(gè)熒光體島的所述第二表面產(chǎn)生暖光，其中 所述熒光體島被設(shè)置成所述熒光體層上的陣列結(jié)構(gòu)；以及 響應(yīng)于所述暖光和所述冷光來產(chǎn)生白光。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，該方法還包括以下步驟從所述發(fā)光二極管經(jīng)由透 明硅樹脂層提取藍(lán)光可見光。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，從所述熒光體層的第二表面提取亮冷光的步 驟還包括使所述可見光穿過黃色熒光體層，以增加光通量。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，從所述多個(gè)熒光體島的所述第二表面產(chǎn)生暖光的步驟還包括使冷光的一部分穿過紅色熒光體物體的陣列，以產(chǎn)生紅光。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，產(chǎn)生白光的步驟包括將紅光混入所述冷光中 以產(chǎn)生自然白光。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，從所述熒光體層的第二表面提取亮冷光的步 驟還包括使所述可見光穿過綠色熒光體層以增加光通量；并且其中，從所述多個(gè)熒光體島的所述第二表面產(chǎn)生暖光的步驟還包括使冷光的一部分 穿過橙色熒光體物體的陣列以產(chǎn)生橙光。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，產(chǎn)生白光的步驟包括將所述綠光與所述橙光 混合ο
18.一種用于制造發(fā)光器件的方法，該方法包括以下步驟將發(fā)光二極管置于基板上；在所述發(fā)光二極管上分配硅樹脂層，該硅樹脂層用于提取來自所述發(fā)光二極管的可見光；在所述硅樹脂層上分配具有第一范圍的光波長(zhǎng)的熒光體層，該熒光體層用于產(chǎn)生亮冷 光；以及在所述熒光體層上淀積具有第二范圍的光波長(zhǎng)的多個(gè)熒光體島，該熒光體島用于產(chǎn)生 暖光，其中，所述第一范圍的光波長(zhǎng)具有比所述第二范圍的光波長(zhǎng)短的波長(zhǎng)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，該方法還包括以下步驟將硅樹脂成型透鏡置于所 述多個(gè)熒光體島上。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，將發(fā)光二極管置于基板上的步驟還包括利用 流動(dòng)共晶接合技術(shù)來將所述發(fā)光二極管錨定至所述基板。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，在所述硅樹脂層上分配具有第一范圍的光波 長(zhǎng)的熒光體層的步驟還包括在所述硅樹脂層上噴射分配連續(xù)的黃色熒光體層。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，淀積多個(gè)熒光體島的步驟還包括激活噴射分 配器，以在所述黃色熒光體層上分配紅色熒光體島的陣列。
23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，淀積多個(gè)熒光體島的步驟還包括激活絲網(wǎng)印 刷，以將多個(gè)紅色熒光體島淀積到所述黃色熒光體層上。
24.一種用于產(chǎn)生光的裝置，該裝置包括用于通過發(fā)光二極管將電能轉(zhuǎn)換為可見光的單元；用于使所述可見光進(jìn)入所述熒光體層的第一表面的單元；用于從所述熒光體層的第二表面提取亮冷光的單元；用于將所述冷光的一部分引導(dǎo)進(jìn)入位于所述熒光體層的所述第二表面上的多個(gè)熒光 體島的第一表面中的單元；用于響應(yīng)于所述冷光的所述一部分，從所述多個(gè)熒光體島的所述第二表面產(chǎn)生暖光的 單元，其中，所述熒光體島被設(shè)置成所述熒光體層上的陣列結(jié)構(gòu)；以及用于響應(yīng)于所述暖光和所述冷光產(chǎn)生白光的單元。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，該裝置還包括用于經(jīng)由透明硅樹脂層從所述發(fā)光二 極管提取藍(lán)光可見光的單元。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，其中，用于從所述熒光體層的第二表面提取亮冷光的單元還包括用于使所述可見光穿過黃色熒光體層以增加光通量的單元。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的裝置，其中，用于從所述多個(gè)熒光體島的所述第二表面產(chǎn) 生暖光的單元還包括用于使冷光的一部分穿過紅色熒光體物體陣列以產(chǎn)生紅光的單元。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的裝置，其中，用于產(chǎn)生白光的單元包括用于將紅光混入所 述冷光中以產(chǎn)生自然白光的單元。
全文摘要
揭示了一種能夠利用位于熒光體層上的熒光體島陣列產(chǎn)生暖光的光學(xué)器件。該器件包括固態(tài)發(fā)光體、熒光體層和熒光體島。在一個(gè)方面中，固態(tài)發(fā)光體是能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)換為可見光的發(fā)光二極管。熒光體層布置在固態(tài)發(fā)光體上，用于根據(jù)所述可見光而產(chǎn)生亮冷光。多個(gè)熒光體島布置在熒光體層上，用于將冷光轉(zhuǎn)換為暖光，其中，這些熒光體島均勻分布在熒光體層上。
文檔編號(hào)H01L29/201GK101911300SQ200980101539
公開日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2009年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月30日
發(fā)明者徐濤, 瑞·彼得·赫兵 申請(qǐng)人:普瑞光電股份有限公司