[发明专利]具有光改变材料的发光二极管封装件

说明书

公开了包括发光二极管(LED)的固态发光设备，并且更具体地公开了具有光改变材料的封装LED。光改变材料在具体配置中设置于LED封装件内，以对来自LED封装件内的LED芯片的光进行重新定向并且形成LED封装件的期望发射图案。光改变材料还可以阻止来自LED芯片的光在诸如大或宽角度发射的非期望方向上逸出。在各种配置中，光改变材料可以布置在与LED芯片邻近的发光材料上。LED封装件可以包括位于光改变材料和发光材料上的密封剂。

技术领域

本公开涉及包括发光二极管的固态发光设备，并且更具体地，涉及具有光改变材料(light-altering material)的封装发光二极管。

背景技术

诸如发光二极管(LED)的固态发光设备越来越多地应用于消费者和商业应用中。LED技术的进步已经产生具有长使用寿命的高效和机械鲁棒性的光源。相应地，现代LED已经实现各种新的显示应用并且越来越多地用于一般照明应用，通常替代白炽和荧光光源。

LED是将电能转换成光的固态设备并且通常包括布置在相对掺杂的n型与p型层之间的半导体材料(或有源区域)的一个或多个有源层。当对掺杂层施加偏压时，将空穴与电子注入到一个或多个有源层中，在有源层中，空穴与电子重新组合以产生诸如可见光的发射或紫外发射。LED芯片通常包括例如由碳化硅、氮化镓、磷化镓、氮化铝、砷化镓基材料、和/或由有机半导体材料制成的有源区域。在所有方向上发起通过有源区域产生的光子。

通常，希望以通过相关于输出功率的发射强度(例如，以每瓦特的流明)测量的可行最高光发射效率来操作LED。提高发射效率的实际目标是使得有源区域发射的光在光的期望传递方向上的提取最大化。LED的光提取和外部量子效率可能受多种因素限制，包括内反射。根据斯涅尔定律的易于理解的含义，到达LED表面和周围环境之间的表面(界面)的光子发生折射或内反射。如果光子以重复方式发生内反射，则该光子最终被吸收并且不再提供离开LED的可见光。

提高光提取效率的一种方式是提供使产生的光反射的反射表面，以使得该光在LED芯片的期望方向上贡献有用发射。在图1示出的典型LED封装件10中，通过焊接或导电环氧树脂将单个LED芯片12安装在反光杯13上。一个或多个焊线11能够将LED芯片12的欧姆接触连接至引线15A和/或引线15B，引线15A和/或引线15B可以附接至或与反光杯13成为集成。反光杯13可以填充有密封材料16，该材料可以包含诸如磷光体的波长转换材料。LED芯片12以第一波长发射的至少一些光可以被磷光体吸收，磷光体响应性地以第二波长发射光。然后，将整个组件密封在干净的保护树脂14中，保护树脂14被模塑(mold)成透镜形状以对从LED芯片12发射的光进行准直。尽管反光杯13可以在向上方向引导光，然而，当光发生反射时，可能发生光学损失。由于反射器表面的实际反射率小于100％，所以一些光可能被反光杯13吸收。在感兴趣的波长范围内，一些金属能够具有小于95％的反射率。

图2示出了另一LED封装件20，在该封装件中一个或多个LED芯片22可以安装在诸如印刷电路板(PCB)载体、基板、或基座23的载体上。安装在基座23上的金属反射器24包围LED芯片22并且使LED芯片22发射的光反射远离LED封装件20。反射器24还为LED芯片22提供机械保护。一个或多个焊线连接11位于LED芯片22上的欧姆接触与基座23上的电迹线25A、电迹线25B之间。然后，利用密封剂26覆盖所安装的LED芯片22，密封剂26可以在用作透镜的同时还为LED芯片22提供环境和机械保护。金属反射器24通常通过焊料或环氧树脂粘结而附接至载体。当光发生反射时因为其也具有小于100％的反射率，所以金属反射器24还可能发生光学损失。