[发明专利]发光二极管的密封剂轮廓

说明书

本申请是申请日为2007年8月31日、申请号为“200710148327.3”、题为“发光二极管的密封剂轮廓”的专利申请的分案申请。

本申请要求2006年9月1日提交的序列号No.60/824,390的优先权。

技术领域

本发明涉及发光二极管(LED)中的密封剂材料的几何结构，以及更具体地说，涉及从产生白光的表面安装侧视图LED发出的光图案。

背景技术

发光二极管表示半导体材料类，其中，通过生成光子的至少一些重新合，在p-n结上的电流的应用驱动在电子和空穴间的重新组合。根据电子和物理的非常公知的原理，光子的波形(由此频率)基于重新组合的能量变化。反过来，通过半导体材料的带隙，即材料的价带及其导带间的能量差，限定或限制能量。

因此，通过形成它的材料，大大地限定由LED发出的颜色。由砷化镓(GaAs)和磷化镓(GaP)形成的二极管倾向于在可见光谱的低能红和黄部分中产生光子。材料，诸如碳化硅(SiC)和III族氮化物具有更大带隙，由此能产生具有出现在可见光谱的绿、蓝和紫色部分中以及电磁光谱的紫外线部分中的更大能量的光子。

在一些应用中，当将其输出调节或转换成不同颜色时，LED更有用。特别地，当发蓝光的LED的可用性大大地增加时，使用能转换蓝光子的发黄光的荧光体也同样地增加。特别地，由二极管发出的蓝光和由荧光体发出的黄光的结合能产生白光。反过来，来自固体源的白光的可用性提供在许多应用中结合它们的能力，特别是包括照明和作为用于彩色显示器的背光。在这些设备(例如平面计算机屏幕、个人数字助理和蜂窝电话)中，蓝LED和黄荧光体产生白光，然后以照射彩色元件(通常由液晶形成，“LCD”)的一些形式分布。

在本申请中，一般意义上使用术语“白光”。熟悉人眼感知的多种颜色或颜色生成的人将意识到频率的特定混合能限定为用于具体目的的“白色”。尽管在此所述的一些二极管能产生这类精确的输出，但在此更广泛地使用术语“白色”以及术语“白色”包括不同个人或检测器将感知为具有稍微倾向例如黄色或蓝色的色彩的光。

在许多传统应用中，为其所需用途封装发光二极管(在其基础半导体结构中，通常称为芯片)。如在此所使用的，术语封装通常是指连同对二极管提供一些物理保护并且能光学地引导光输出的塑料透镜(树脂、环氧树脂、密封剂)，将半导体芯片放在适当的电结构中。

在许多传统的应用中，透镜至少部分由半球面形成。例子是典型的T13/4封装，其被广泛地认可并包含在大量LED应用中。

最近，发光二极管正用于照明目的。特别地，能产生白光的LED经一些其他类型的设备(通常是液晶)，用于背光平板显示器(计算机屏幕、个人数字助理、蜂窝电话)以便产生或显示颜色。在这些应用的许多中，垂直于相关屏幕的面安装LED。在该定向中，以及代替直接在屏幕本身的后面，使LED朝向光导的边缘-通常是塑料的平面-以便当来自LED的光进入光导的边缘时，光导反过来朝显示屏的表面垂直地重新定向它。

为此目的封装的发光二极管称为侧视图表面安装LED或侧视图。许多表面安装侧视图二极管在它们的外壳内包含凹弯月镜。凹弯月镜能倾向于聚焦光并产生更高强度，但以整体能量为代价。不必说，凹弯月镜也防止机械损坏密封剂(密封剂通常比封装的其他部分更易碎)。

发白光的侧安装面视图LED通常通过包含具有发黄光的荧光体的发蓝光LED芯片来实现。来自芯片的蓝光激发荧光体发黄光。这产生蓝和黄频率的组合，一起产生白光的适当色调。

然而，已经发现当结合某些较高亮度二极管，传统的凹弯月镜用在侧视图表面安装LED中时，密封剂的凹形状变得不利，因为它会降低通量和颜色均匀度。

这些缺点对具有比典型的LED更Lambertian的远场轮廓的芯片来说特别显著。Lambertian是指表面遵守Lambert(朗伯)余弦定律的程度，表示在任一方向中，来自优良扩散表面的元件的反射或透射发光强度(通量)随那一方向和表面的法向矢量间的角度的余弦变化。Lambert余弦定律通常表示为公式N＝N0cosA，其中，N是辐射强度，N0是垂直于发射面的辐射法线以及A是视向和发射表面的法线间的角度。

在实际意义中，来自Lambert发射器的辐射比较低Lambertian或非Lambertian发射器更均匀。

因此，凹弯月镜倾向于降低或消除产生近Lambertian远场图的那些LED的远场优势。

因此，存在补充具有适当透镜或密封剂形状的高质量二极管的亮度和远场特性的需要，这增强，而不是防碍用于所需目的的光输出。