專利名稱：發(fā)光二極管光引擎內(nèi)核以及制作該內(nèi)核的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從發(fā)光二極管(LED)生成光的光引擎封裝，并且更具體地涉及組合地 使用熒光體和LED來產(chǎn)生特定色彩的光的光引擎封裝。
背景技術(shù)：
產(chǎn)生白光的LED封裝典型地包括嵌入在透明聚合物(諸如硅樹脂)中的發(fā)藍光的 LED，其中該聚合物用發(fā)黃光的熒光體進行涂布或注入。典型的發(fā)藍光的LED是基于GaN的， 其中InGaN有源層發(fā)射波長為450到470nm的藍光。發(fā)黃光的熒光體可以包括摻鈰的釔鋁 石榴石。來自LED的藍光的一部分被發(fā)黃光的熒光體轉(zhuǎn)化成以大約580nm(黃色)為中心 的光譜。該黃光和其余藍光一起看起來像白光?？蛇x地，LED封裝可以包括其它色彩的LED和熒光體(例如，紅色和綠色LED和/ 或發(fā)紅光的和發(fā)綠光的熒光體)以產(chǎn)生具有除了白色之外的特定色彩的LED封裝。在任何情況下，聚合物形成在(典型地模制到)LED上以便該封裝包括聚合物和 LED的整體布置(例如，參見發(fā)藍光的LED被模制在用發(fā)黃光的熒光體注入的材料中的美國 專利6577073以及發(fā)藍光的LED被封裝在聚合物中的美國專利7213940。)這種整體布置 因為熒光體鄰近LED導(dǎo)致熱誘導(dǎo)的流明降低而引發(fā)問題。因此，包括具有熒光體的LED封 裝的應(yīng)用要求深思熟慮的熱設(shè)計。而且，聚合物在LED上的形成減小了 LED封裝的應(yīng)用的 靈活性。開發(fā)避免現(xiàn)有技術(shù)的熱問題并且給照明設(shè)計者提供更多靈活性的LED封裝將是 有益的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種避免現(xiàn)有技術(shù)的問題的新穎光引擎內(nèi)核。本發(fā)明的進一步目的是提供一種新穎內(nèi)核和制作該內(nèi)核的方法，其中內(nèi)核體和 LED不是整體形成的以減小熱誘導(dǎo)的流明降低并改進應(yīng)用靈活性。本發(fā)明的進一步目的是提供一種新穎光引擎內(nèi)核，其包括折射率至少為1. 5的透 明材料的固體，其中該體具有拱形發(fā)光頂部，其是倒置的旋轉(zhuǎn)拋物面(parabola)；內(nèi)反射 側(cè)壁，其是復(fù)合的拋物面聚光器(CPC)；在CPC的焦點處的適于容納LED的腔。拱形頂部可 以包括發(fā)黃光、綠光和紅光的熒光體的熒光體涂層。該腔可以適于可移除地容納僅單個LED 或板上的相同或不同色彩的多個LED。來自腔中的LED的光反射離開側(cè)壁并均勻地分布在 拱形頂部上。本發(fā)明的另一個目的是提供通過在形成內(nèi)核后把LED插入到腔中來制作這個內(nèi) 核的新穎方法。本發(fā)明的這些及其它目的和優(yōu)點對本發(fā)明領(lǐng)域的技術(shù)人員在考慮以下附圖和優(yōu) 選實施例的描述后將是顯而易見的。


圖1是本發(fā)明實施例的內(nèi)核的圖示。圖2是包括單個LED的本發(fā)明實施例的內(nèi)核的截面圖。圖3是包括板上的多個LED的本發(fā)明實施例的內(nèi)核的部分截面圖。
具體實施例方式現(xiàn)在參考圖1，本發(fā)明實施例的內(nèi)核10包括折射率至少為1. 5的透明材料的固 體.12。該固體具有拱形發(fā)光頂部14，其是倒置的旋轉(zhuǎn)拋物面；內(nèi)反射側(cè)壁16，其采取復(fù) 合的拋物面聚光器(CPC)的形狀；以及底部18，其中在CPC的焦點位置處具有適于容納LED 的腔20。在操作中，來自腔中的LED的光內(nèi)反射離開側(cè)壁并且均勻地分布在拱形頂部上且 從該拱形頂部發(fā)射。在拱形頂部上光分布的均勻性提供沿這個表面的均勻光強。LED和內(nèi)核不是整體形成的；即該內(nèi)核是當(dāng)LED不在其適當(dāng)位置時形成的，并且 LED被插入到形成的內(nèi)核中。為此，該腔可以略大于LED。優(yōu)選地，腔壁與LED(或LED板) 形成緊配合。更優(yōu)選地，LED (或LED板)用材料固定在腔內(nèi)，該材料的折射率匹配CPC材 料的折射率。圖2示出單個LED 22在腔20中的適當(dāng)位置時的截面圖。在這個實施例中，腔20 大于LED 22以便在形成內(nèi)核10后可以插入LED。這也允許在設(shè)計改變的情況下從內(nèi)核移 除 LED。CPC的側(cè)壁16的形狀由以下公式定義v = ^2 7 Ah其中δ是腔20的(或LED 22的)半寬而h是腔20的(或LED 22的)高度。拱形頂部14的倒置旋轉(zhuǎn)拋物面的焦點期望位于腔20的頂部27 (或LED 22的頂 部)。側(cè)壁16的外表面可以包括反射性涂層24以確保來自LED的光的內(nèi)反射。如果形 成體12的材料的折射率大于1. 6，則不需要反射性涂層24，因為這種材料將在沒有涂層的 情況下內(nèi)反射。形成體12的材料可以是聚合物或玻璃或者其它合適的材料。期望的是，當(dāng) 產(chǎn)生白光時形成體12的材料的折射率與LED的折射率(大約2. 6)基本相同以增強藍光的 提取。拱形頂部14的外表面可以用熒光體涂層26進行涂布，所述熒光體涂層26可以是 適合于期望的特定光色彩的類型(例如，發(fā)黃光的熒光體與發(fā)藍光的LED產(chǎn)生白光)。在 拱形頂部14的外表面上提供涂層26，使得盡可能遠離LED地放置熒光體，這減小了由來自 LED的熱引起的流明降低。而且，LED在腔中的布置幫助使該體與熱絕緣。在圖3 (僅示出體12的底部部分)所示的可選實施例中，腔可以容納LED板30上 的多個LED 28。在這種情況下，CPC由以下定義
權(quán)利要求
一種用于發(fā)光二極管(LED)的光引擎內(nèi)核，該內(nèi)核包括折射率至少為1.5的透明材料的固體，所述體具有拱形發(fā)光頂部，其是倒置的旋轉(zhuǎn)拋物面；內(nèi)反射側(cè)壁，其是復(fù)合的拋物面聚光器(CPC)；以及底部，其中在CPC的焦點處具有適于容納LED的腔。
2.權(quán)利要求1的內(nèi)核，與所述腔中的LED組合，其中所述腔大于所述LED。
3.權(quán)利要求1的內(nèi)核，其中所述腔適于能移除地容納LED。
4.權(quán)利要求1的內(nèi)核，其中CPC由以下定義7 Ah其中S是所述腔的半寬而h是所述腔的高度。
5.權(quán)利要求1的內(nèi)核，其中倒置的旋轉(zhuǎn)拋物面的焦點位于所述腔的頂部。
6.權(quán)利要求1的內(nèi)核，還包括在所述側(cè)壁的外表面上的反射性涂層。
7.權(quán)利要求1的內(nèi)核，還包括在所述拱形頂部的外表面上的熒光體涂層。
8.權(quán)利要求7的內(nèi)核，還包括所述熒光體涂層包括發(fā)黃光、發(fā)綠光和發(fā)紅光的熒光體 中的至少一種。
9.權(quán)利要求7的內(nèi)核，與所述腔中的發(fā)藍光的LED組合，其中所述熒光體涂層包括發(fā)黃 光的熒光體。
10.權(quán)利要求1的內(nèi)核，與所述腔中的LED組合，其中所述透明材料的折射率與所述 LED的折射率基本相同。
11.權(quán)利要求1的內(nèi)核，與所述腔中的僅單個LED組合，其中CPC由以下定義廣 kriT} Ah其中δ是所述LED的半寬而h是所述LED的高度。
12.權(quán)利要求1的內(nèi)核，與所述腔中的LED板上的多個LED組合，且其中CPC由以下定義7 Ah其中S是所述板的半寬而h是所述LED的高度。
13.權(quán)利要求1的內(nèi)核，其中所述透明材料是聚合物和玻璃中的一種。
14.權(quán)利要求1的內(nèi)核，與所述腔中的LED板上的多個LED組合，其中CPC包括多個拋 物表面，每個拋物表面從LED板的一側(cè)延伸并且在板的拐角處彼此相交。
15.一種光引擎內(nèi)核，包括折射率至少為1. 5的透明材料的固體，所述固體具有拱形發(fā)光頂部，其是倒置的旋轉(zhuǎn) 拋物面；內(nèi)反射側(cè)壁，其是復(fù)合的拋物面聚光器(CPC)；以及底部，其中在CPC的焦點處具有 腔；在所述拱形頂部的外表面上的熒光體涂層；以及 安裝在所述腔中的發(fā)光二極管(LED)，所述腔適于容納所述LED， 其中倒置的旋轉(zhuǎn)拋物面的焦點位于所述LED的頂部，且 其中CPC由以下定義其中S是所述LED的半寬而h是所述LED的高度。
16.權(quán)利要求15的內(nèi)核，其中所述LED是發(fā)藍光的LED并且所述熒光體涂層包括發(fā)黃 光的熒光體。
17.權(quán)利要求16的內(nèi)核，其中所述透明材料的折射率與所述發(fā)藍光的LED的折射率基 本相同。
18.權(quán)利要求15的內(nèi)核，與所述腔中的LED板上的多個LED組合，其中CPC包括多個拋 物表面，每個拋物表面LED板的一側(cè)延伸并且在板的拐角處彼此相交。
19.一種制作包含發(fā)光二極管(LED)的光引擎內(nèi)核的方法，該方法包括以下步驟形成帶有折射率至少為1. 5的透明材料的固體的內(nèi)核，所述體具有拱形發(fā)光頂部，其 是倒置的旋轉(zhuǎn)拋物面；內(nèi)反射側(cè)壁，其是復(fù)合的拋物面聚光器(CPC)；以及底部，其中在CPC 的焦點處具有腔；以及此后，把LED插入到形成的內(nèi)核中。
20.權(quán)利要求19的方法，還包括在把LED插入到腔中之前把熒光體涂層添加到拱形頂 部的外表面上的步驟。
全文摘要
一種用于發(fā)光二極管(LED)的光引擎內(nèi)核包括折射率至少為1.5的透明材料的固體。該體具有拱形發(fā)光頂部，其是倒置的旋轉(zhuǎn)拋物面；內(nèi)反射側(cè)壁，其是復(fù)合的拋物面聚光器(CPC)；在CPC的焦點處的適于容納LED的腔。拱形頂部可以包括發(fā)黃光的熒光體的熒光體涂層。該腔可以適于容納僅單個LED或板上的相同或不同色彩的多個LED。內(nèi)核和LED不是整體形成的，以減小熒光體涂層的熱降解并改進應(yīng)用靈活性。
文檔編號H01L33/60GK101971377SQ200980109093
公開日2011年2月9日 申請日期2009年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月14日
發(fā)明者M·加爾韋斯 申請人:奧斯蘭姆施爾凡尼亞公司