CN101611500B - 高功率白led及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种发光装置，其具有用于发射短波长的光的光源。下变频材料接收并下变频至少一些由所述光源发射的短波长的光，并后向散射所接收并下变频的光的一部分。与所述下变频材料相邻的光学器件至少部分包围所述光源。所述光学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学器件之间的间隙。

Description

高功率白LED及其制造方法
相关申请
本申请要求于2006年11月17日提交的美国临时专利申请60/859,633号的优先权，以引用的方式将该申请的内容并入此处。
背景技术
包括具有发光二极管(LED)和共振腔LED(RCLED)的固态灯的固态发光装置非常有用，因为潜在地，它们能够比常规的白炽灯和荧光灯提供更低的制造成本和较长使用寿命。由于固态发光装置的工作(点亮)时间长且功耗低，因此即使在它们的初始成本比常规灯的初始成本高的情况下，这种固态发光装置往往也能提供实用的成本效益。因为可以使用大规模半导体制造技术，所以能够以极低的成本来制造大量的固态灯。
除了在诸如家用和消费电器、视听设备、电信装置及汽车仪表标记上的指示灯的应用外，LED已经在室内和室外信息显示中得到广泛的应用。
随着发射短波长(例如，蓝光或紫外(UV))辐射的高效LED的发展，通过将LED初始发射的一部分下变频(即：荧光粉变频)至更长波长从而产生白光的LED的制造已经变得可行。将LED的初始发射变频至更长波长通常被称为对初始发射的下变频。初始发射的未变频部分与更长波长的光相混合以产生白光。
通过将荧光粉层放置在用来填充反射杯的环氧树脂中来获得LED初始发射的一部分的荧光粉变频，所述反射杯将所述LED容纳在LED灯中。荧光粉以粉末的形式存在，在对环氧树脂进行固化之前将荧光粉与环氧树脂混合。然后将含有荧光粉粉末的未固化环氧树脂浆液沉积到LED上并随后进行固化。
固化的环氧树脂中的荧光粉颗粒通常随机地取向且散布在整个环氧树脂中。由LED发射的初始光的一部分经过环氧树脂而不与荧光粉颗粒发生碰撞，而由LED芯片发射的初始辐射的另一部分与荧光粉颗粒发生碰撞，使得荧光粉颗粒发射更长波长的辐射。初始短波长辐射和荧光粉发射的辐射混合产生白光。
荧光粉变频LED(pc-LED)技术领域的现状是在可见光谱区效率低。单个pc-白LED的光输出比典型家庭白炽灯的光输出还要低，典型家庭白炽灯在可见光谱区的效率大约为10％。具有与典型白炽灯的功率密度相当的光输出的LED器件需要更大的LED芯片或具有多个LED芯片的设计。另外，必须引入直接能量吸收冷却以便处理LED器件自身中的温度升高。更具体而言，在LED被加热至超过100℃时其效率变低，导致在可见光谱区效率降低。对于一些荧光粉来说，在温度增加至大约90℃的阈值以上时，其固有的荧光粉变频效率急剧地降低。
通过可以被称为圆顶或环氧树脂圆顶的环氧树脂对常规LED进行封装。来自所封装的LED的光在通过诸如空气的传输介质之前先通过圆顶封装物质。所述圆顶封装物质执行至少两种功能。首先，进行光线控制，即，其有助于控制由LED芯片传输至目的地的光线的方向。第二，其提高在LED和空气之间的光传输效率。因为封装介质的折射率的值在LED芯片的折射率和空气折射率之间，所以圆顶封装物质至少部分地执行这两个功能。在常规的LED芯片中，圆顶的高度可以在2mm到10mm的范围以内。
发明内容
本发明的实施例是具有用于发射短波长辐射的辐射源的发光装置。下变频材料接收且下变频至少一些由所述辐射源发射的短波长辐射，并将所接收和下变频的辐射的一部分后向传输。与所述下变频材料相邻的光学器件至少部分包围所述辐射源。所述光学器件用于提取至少一些所述的后向传输的辐射。所述光学器件具有至少一个侧壁，所述至少一个侧壁的第一部分是透射光的，且所述至少一个侧壁的第二部分是反射光的。密封物基本密封所述辐射源和所述光学器件之间的间隙。
本发明的另一实施例是具有多个用于发射短波长辐射的辐射源的发光装置。下变频材料接收且下变频至少一些来自所述多个辐射源中的至少之一的所述短波长辐射，且将所接收和下变频的辐射的一部分后向传输。其端面与所述下变频材料相邻的光学器件至少部分包围所述多个辐射源，且用于提取至少一些从所述下变频材料后向传输的辐射。密封物基本密封所述多个辐射源和所述光学器件之间的间隙。
本发明的又一实施例是具有多个用于发射短波长辐射的辐射源的发光装置。多个下变频材料层分别接收且下变频至少一些由所述辐射源的相应辐射源发射的所述短波长辐射，且将所相应接收和下变频的辐射的相应部分后向传输。具有多个光学器件。相应光学器件的端面与相应下变频材料层相邻。所述光学器件中的相应光学器件至少部分包围所述辐射源中的相应辐射源。相应光学器件各用于提取至少一些从相应下变频材料层后向传输的辐射或来自相应辐射源的辐射。多个密封物基本密封相应辐射源和相应光学器件之间的相应间隙。所述多个光学器件均具有至少一个侧壁，所述至少一个侧壁的第一部分是透射光的，且所述至少一个侧壁的第二部分是反射光的。
本发明的另一实施例是制造发光装置的方法。将下变频材料放置于光学器件的第一部分上，所述光学器件用于提取从所述下变频材料后向传输的辐射或由短波长辐射源发射的辐射中的至少之一。在所述光学器件的第二部分中形成孔隙。将密封物放置在所述光学器件的所述第二部分的表面上。将所述辐射源插入所述孔隙，其中所述辐射源的至少一个表面与所述密封物接触。将所述光学器件放置于支架上。
本发明的另一实施例是制造发光装置的另一方法。将下变频材料放置于光学器件的第一部分上，所述光学器件用于提取从所述下变频材料后向传输的辐射或从短波长辐射源发射的辐射中的至少之一。在所述光学器件的第二部分中形成孔隙。将密封物放置于所述孔隙内部的所述光学器件的所述第二部分的表面上。将所述辐射源放置于支架上。将所述光学器件放置于所述支架上以及所述辐射源上方，使得所述光学器件至少部分包围所述辐射源。
本发明的再一实施例是具有用于发射短波长辐射的辐射源的发光装置。下变频材料接收且下变频至少一些由所述辐射源发射的所述短波长辐射，且将所接收和下变频的辐射中的一部分后向传输。与所述下变频材料和所述辐射源相邻的光学器件用于使后向传输的辐射或来自所述辐射源的辐射中的至少之一通过所述光学器件的至少一个侧壁的第一部分透射出所述光学器件，并且所述光学器件的端面与所述下变频材料相邻。用于反射至少一些从所述光学器件透射的光的第一反射表面至少部分包围所述光学器件。用于反射至少一些由所述辐射源发射的辐射的第二反射表面至少部分包围所述辐射源，并且所述第二反射表面是所述光学器件的所述至少一个侧壁的第二部分。
本发明的再一实施例是具有多个用于发射短波长辐射的辐射源的发光装置。下变频材料接受且下变频至少一些来自所述多个辐射源中的至少之一的短波长辐射，且将所接受和下变频辐射中的一部分后向传输。其端面与所述下变频材料相邻的光学器件至少部分包围所述多个辐射源，且用于提取至少一些从所述下变频材料后向传输的辐射。所述光学器件具有至少一个侧壁，所述至少一个侧壁的第一部分是透射光的，且所述至少一个侧壁的第二部分是反射光的。密封物基本密封所述多个辐射源和所述光学器件之间的间隙。
本发明的另一实施例是制造具有第一反射杯和第二反射杯的发光装置的另一方法。将下变频材料放置于光学器件的第一部分上，所述光学器件用于提取从所述下变频材料后向传输的辐射或从短波长辐射源发射的辐射中的至少之一。在所述井中放置所述辐射源，使得所述辐射源的下表面与所述井的底部接触，所述井由所述第二反射杯形成。将第一密封物放置于所述辐射源的至少一个侧表面和所述井的侧表面之间。将第二密封物放置于所述辐射源的上表面上。将所述光学器件放置于所述第一反射杯中且使其与所述第二密封物接触。
附图说明
应理解附图没有按比例绘出，且出于示意的方便可以将某些特征的相对尺寸进行放大。
图1是示出了在来自诸如LED芯片的短波长辐射源的示范性辐射光线与下变频材料层发生碰撞时可以得到的示范性辐射光线的示意图；
图2是使用下变频材料的光学器件的局部截面图，所述下变频材料远离短波长辐射源；
图3是根据本发明的示范性实施例的发光装置的局部截面图；
图4是图3中所示的光学器件的局部截面图，其是具有孔隙的示范性实施例；
图5是图3中所示的光学器件的局部截面图，其是具有孔隙的替代实施例；
图6是本发明的实施例的局部截面图，其是具有与下变频材料相邻的透镜的示范性实施例；
图7是本发明的替代实施例的局部截面图，其不具有与下变频材料相邻的透镜；
图8是本发明的另一替代实施例的局部截面图，其是具有与下变频材料相邻的透镜的替代实施例；
图9是本发明的又一替代实施例的局部截面图，其是具有与下变频材料相邻的透镜的又一替代实施例；
图10是本发明的另一实施例，其中使用了多个短波长辐射源；
图11是本发明的另一实施例，其具有多个短波长辐射源；
图12是本发明的又一实施例，其具有多个短波长辐射源；
图13是本发明的再一实施例，其具有多个与辐射源和光学器件相邻的反射表面；
图14示出了用来制造结合图3-12描述的本发明的任何实施例的方法的示范性实施例；
图15示出了制造结合图3-12描述的本发明的任何实施例的方法的另一实施例；
图16示出了用来制造结合图13描述的本发明的实施例的方法的示范性实施例；
图17是根据本发明的再一实施例的光学器件的局部截面图；
图18是图17中所示的实施例的另一局部截面图；
图19是本发明的再一实施例的局部截面图；
图20是图19所示的实施例的另一局部截面图；
图21示出了制造图17-20中所示的任一实施例的方法的示范性实施例；以及
图22示出了制造图17-20中所示的任一实施例的方法的另一实施例。
具体实施方式
图1是示出了在来自诸如LED芯片2002的短波长辐射源的示范性辐射光线2000与下变频材料层2004发生碰撞时可以得到的示范性辐射光线的示意图。来自诸如LED芯片2002的短波长源的示范性短波长辐射2000与下变频材料层2004发生的碰撞可以产生具有四个分量的辐射：由下变频材料层2004反射的后向传输短波长辐射2006；透射穿过下变频材料层2004的前向传输短波长辐射2008；透射穿过下变频材料2004的前向传输下变频辐射2010；以及由下变频材料2004反射的后向传输下变频辐射2012。可以将这四个分量混合以产生白光。
所述四个分量中的两个2010和2012可以各由两个子分量构成。前向传输下变频辐射的一个子分量可以是发射的辐射2014；即：波长比与下变频材料层2004发生碰撞的短波长辐射的波长更长的下变频辐射。前向传输下变频辐射所发射的辐射子分量2014可以由短波长辐射2000透射穿过下变频材料2004时与下变频材料2004的颗粒发生碰撞来产生。前向传输下变频辐射的第二子分量可以是前向散射发射的辐射2016；即：波长比与下变频材料层2004发生碰撞的短波长辐射2000的波长更长的其它下变频辐射。前向传输下变频辐射2010的前向散射发射的辐射子分量2016可以通过与下变频材料2004的颗粒发生碰撞且还在透射穿过下变频材料2004之前在下变频材料2004的颗粒之间来回反射的短波长辐射2000来产生。
后向传输下变频辐射2012的一个子分量可以是发射的辐射2020；即：波长比与下变频材料层2004发生碰撞的短波长辐射2000的波长更长的下变频辐射。后向传输下变频辐射2012所发射的辐射子分量2018可以由与下变频材料2004的颗粒发生碰撞的短波长辐射2000在由下变频材料2004反射时产生。后向传输下变频辐射2012的第二子分量可以是后向散射发射的辐射2020；即：波长比与下变频材料层2004发生碰撞的短波长辐射2000的波长更长的其它下变频辐射。后向传输下变频辐射2012的后向散射发射的辐射子分量2020可以通过与下变频材料2004的颗粒发生碰撞且还在由下变频材料2004反射之前在下变频材料2004的颗粒之间来回反射的短波长辐射2000来产生。
可以通过将如上所讨论的各个分量的混合来产生白光。在前向传输方向上(即：针对透射穿过下变频材料层的辐射2008、2014、2016、2010的辐射)，可以通过将前向传输短波长辐射2008与前向传输下变频辐射2010的子分量2014、2016中的一个或者两个混合来产生白光。也就是说，在前向传输的方向上，可以通过将前向传输短波长光2008与透射发射的辐射2014和/或与透射前向散射发射的辐射2016混合来产生白光。
在后向传输方向上(即：针对由下变频材料层反射的辐射2006、2018、2020、2012)，可以通过将后向传输短波长辐射2006与后向传输下变频辐射2012的子分量2018、2020中的一个或者两个混合来产生白光。也就是说，在后向传输的方向上，可以通过将后向传输短波长辐射2006与反射发射的辐射2018和/或与反射后向散射发射的辐射2020混合来产生白光。
前向传输短波长辐射2008的波长可以与由诸如LED芯片2002的辐射源发射的辐射2000的波长大致相同。后向传输短波长辐射2006的波长可以与辐射源2002发射的辐射2000的波长大致相同。前向传输短波长辐射2008的波长可以与后向传输短波长辐射2006的波长大致相同。在示范性实施例中，辐射源2002可以发射波长小于550nm的辐射，更具体地波长在大约200nm至小于550nm的范围以内。因此，前向传输短波长辐射2008的波长和后向传输短波长辐射2006的波长可以小于550nm，更具体地波长在大约200nm至小于550nm的范围以内。
前向传输下变频辐射2010(包括其子分量2014、2016)的波长和后向传输下变频辐射2012(包括其子分量2018、2020)的波长可以是波长比下变频材料2004的激发光谱更长的任意波长。在示范性实施例中，下变频材料2004的激发光谱可以在大约300nm至大约550nm的范围以内。在替代实施例中，可以使用具有除大约300nm至大约550nm的范围之外的激发光谱的其它下变频材料。所述下变频材料2004的激发光谱产生的辐射的波长比由短波长辐射源2002产生的辐射的波长长。在示范性实施例中，下变频材料2004可以产生在大约490nm至大约750nm的范围以内的辐射。
发明人已经发现在将下变频荧光粉靠近LED管芯放置时将对荧光粉变频LED的性能产生负面影响。性能差主要是由下列事实引起：包围管芯的荧光粉介质表现得像是各向同性发射器，且朝向管芯的后向传输辐射的一部分在荧光粉层、管芯以及反射杯之间传播。结果，后向传输辐射使得结温增加，因此，降低了系统的效率且增加了密封物的发黄。所有这些因素将引起光输出随着时间降低。
文献表明与荧光粉层发生碰撞的光的60％将后向传输，这将对所描述的影响起作用(Yamada，等2003)。8YAG：Ce荧光板的实验室测量证明在蓝LED源的方向上接近60％的辐射能量后向传输。在其它因素中，反射的辐射能量的绝对大小取决于荧光粉涂层的密度。
预计在RCLED中该影响的幅度更大，这是因为其光输出更加准直。因此，封装尝试捕获透射的、发射的以及反射的分量以便提高系统效率。另外，发明人已经创建了允许将荧光粉层从管芯移开的封装，防止辐射反馈至LED和RCLED中。结果，通过允许更多反射的和由荧光层发射的辐射从器件出射，所述封装增加了器件的效率。同时，来自RCLED的辐射与荧光粉层发生均匀的碰撞，以便获得均匀的白光源。另外，提高了LED和RCLED的寿命。
在将荧光粉放置成与管芯相邻的常规荧光粉变频白LED中，超过65％的由荧光粉产生的光后向散射且损耗在LED封装中。基于这些发现，已经发展了一种称为光子散射萃取TM(SPETM)的技术。在2005年5月5日提交且在2005年11月17日以WO 2005/107420A2公布的待审国际申请PCT/US2005/015736号中公开了该技术的方面。
为了增加荧光粉变频白LED(pc-LED)的光输出且实现更高的发光效率，将下变频材料(例如，荧光粉或者量子点)移动至远处位置且将适当剪裁的光学器件放置在LED芯片和下变频材料层之间。接着，能够提取后向传输的光以提高总的光输出和效率。通过提取荧光粉发射的和后向散射的反射的辐射，该技术显著地提高了pc白LED的总的光输出和发光效率，其中反射的短波长辐射否则将损耗掉。在本说明书中所描述的本发明可以例如使用LED芯片阵列以150lm/W实现1500流明的封装。在示范性实施例中，所述LED芯片阵列可以是氮基的。在替代实施例中，所述LED芯片阵列可以是AlInN基或任意其它短波长发射器。
图2示出了使用SPETM技术的器件。其示出了可以使用一个或多个固态发射器和下变频材料的高效光源。其示出了利用下变频材料的光学器件，所述下变频材料远离短波长辐射源。下变频材料可以是荧光粉或量子点。如所示，器件2000可以包括用于发射短波长辐射的辐射源202。辐射源202通过由基本透明的介质制成的光学器件250与荧光粉层204隔离，所述基本透明的介质可以基本是光透射的。基本透明的介质可以例如是空气、玻璃或丙烯酸。光学器件250以及本申请公开的所有实施例可以是圆柱形，或可以具有其它弯曲或线性形状。出于示意的目的，将光学器件250示出为具有壁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。可以将荧光粉层204放置成与光学器件250的部分206相邻或放置在部分206上。
荧光粉或量子点层204可以包括附加的散射颗粒(例如微球)以改善不同波长的混合光。同样，荧光粉或量子点层204可以是单个荧光粉(或量子点)或多个荧光粉(量子点)以产生可以处于几个不同光谱区的不同颜色的下变频辐射。替代地，可以将仅具有散射颗粒的层放置在下变频材料层204的上面、或下面、或上面和下面以改善颜色混合。
其上可以沉积荧光粉层204的光学器件250的部分206可以是光学器件250的端面。辐射源202可以位于光学器件250的另一部分处。例如，辐射源202可以位于光学器件250的另一端面208处。可以将光学元件250安置于基座256上。
短波长辐射源202可以位于壁252和254之间。可以将短波长辐射源202和光学器件250两者设置于基板256上。
示范性辐射光线214可以包括透射穿过荧光粉层204的辐射，所述辐射包括透射穿过荧光粉层204的前向传输短波长辐射和透射穿过荧光粉层204的前向下变频辐射。
示范性辐射光线215可以包括后向传输短波长辐射和后向传输下变频反射辐射，所述后向传输下变频反射辐射可以由荧光粉层204后向发射和/或散射。示范性辐射光线216可以包括由荧光粉层204后向散射的辐射。示范性辐射光线216可以包括可以透射穿过基本透明的、基本光透射的壁252、254的辐射光线215。尽管示范性箭头215示出了在侧壁252和254的中间附近传输的后向传输辐射，应当理解，后向传输辐射可以在沿着侧壁252和254的多个位置透射穿过侧壁252和254。可以将在光学器件250之外进行的辐射的传输称为光提取。因此，辐射光线215和辐射光线216可以包括由荧光粉层204反射的短波长辐射和可以由荧光粉层204发射和/或散射的下变频反射辐射。所有辐射光线215和216或其中的一些可以被视为可见光。
因为可以将光学器件250配置和设计成具有基本透明、基本光透射的壁252和254，以便从光学器件250内部至光学器件250外部提取辐射，所以可以发生穿过侧壁252和254的辐射传输(提取)。另外，光学器件250的各个宽度可以改变，以便将期望量的辐射提取到光学器件250外部。可以改变的宽度是端面206处的宽度和端面208处的宽度。类似地，可以改变在端面206和端面208之间的宽度。端面206和208之间的宽度可以导致壁252和254为基本直的、弯曲的、或既具有直的部分又具有弯曲部分。
根据将使用光学器件250的应用情况，可以改变如上所讨论的光学器件250的特征的尺寸。可以通过采用光线追迹原理和全内反射(TIR)原理来改变和设置光学器件250的特征的尺寸。在应用TIR原理时，离开壁252和254中的一个或者两个的辐射的反射率可以超过99.9％。可以将TIR原理应用于本申请所公开的所有实施例。
可以根据光学器件的使用情况来设置光学器件250的尺寸。例如，可以设置光学器件的尺寸，以便使得来自辐射源202的进入光学器件250的辐射量最大化。替代地，可以设置光学器件250的尺寸，以便使得来自辐射源202的与下变频材料204发生碰撞的辐射量最大化。并且替代地，可以设置光学器件250的尺寸，以便使得从下变频材料204后向传输的辐射量最大化。并且替代地，可以设置光学器件250的尺寸，以便使得穿过壁252和254提取到的辐射量最大化。并且替代地，可以设置光学器件250的尺寸，以便提供一种尽可能地同时使得如上所讨论的下列辐射特征中的每一个最大化的器件：进入光学器件250的辐射量；与下变频材料204发生碰撞的辐射量；从下变频材料204后向传输的辐射量；以及穿过壁252和254提取到的辐射量。另外，可以设置光学器件250的尺寸，使得如上所讨论的特征中的任意一个不最大化或不是所有的所述特征都最大化。可以使用光线追迹原理和TIR原理，以便实现这些替代中的任意一个。
可以改变的一些尺寸是光学器件的端面206的直径；光学器件的端面208的直径；壁252和/或254相对于端面208的角度；壁252和/或254的形状。例如，壁252和/或254可以是直的、弯曲的、或直的和弯曲的的组合。光学器件250的高度260可以小于30mm。
光学器件250的折射率可以在大约1.4至大约1.7的范围以内。辐射源202的折射率可以在大约1.7至大约2.6的范围以内。可以通过例如辐射透射环氧树脂220的材料对辐射源202进行封装。封装材料可以被称为圆顶220。圆顶220的高度可以在大约2mm至大约10mm。圆顶220可以用于束控制和用来提高辐射源的效率，诸如在辐射源202是LED时。为了提供这些优点，圆顶220的折射率可以在大约1.4至1.7的范围以内。可以将圆顶220的折射率选择为在辐射源202的折射率和光学器件250的折射率之间，使得可以对辐射源202的输出和光学器件250之间的辐射提供过渡。
在光学器件250的端面208中提供孔隙。可以确定孔隙的大小和形状以沿着所封装的辐射源202容纳圆顶220。因此，孔隙的高度可以是大约2mm至大约15mm，以便完全容纳圆顶220。
图3是根据本发明的示范性实施例的发光装置的局部截面图。图3示出了可以是发光二极管(LED)、激光二极管(LD)、或共振腔发光二极管(RCLED)的短波长辐射源302。辐射发射源302没有由圆顶封装。辐射发射源302可以制造成不具有常规的圆顶，或者可以制造成具有圆顶，如有需要可以将圆顶去除。辐射发射源302可以发射短波长辐射。可以将辐射源302的一侧安置于热沉304上，所述热沉304可以将热量从辐射源302传输出去。热沉304的内表面306可以是反射表面以形成反射杯。在示范性实施例中，出于示意的目的，反射表面306的形状可以是抛物面，但是其可以采用诸如凹形、椭圆形或平板形的任意几何形状。在示范性实施例中，热沉304的长度370可以是大约5mm。反射表面306可以将从光学器件提取的一些光引导至下变频材料310，且可以将所提取的一些光引导至透镜340而不与下变频材料310发生碰撞。
可以将光学器件308安置于热沉304上且在辐射源302上方。光学器件308可以利用放置在光学器件的一部分316上的下变频材料310，所述光学器件远离辐射源302。下变频材料310可以是荧光粉或量子点。通过可以由基本透明的介质制成的光学器件308将辐射源302与荧光粉层310隔离，所述透明介质可以基本是光透射。基本透明的介质可以是例如空气、玻璃或丙烯酸。光学器件308可以具有基本透明和基本光透射的壁312和314。
荧光粉或量子点层310可以包括附加的散射颗粒(例如微球)以改善不同波长的混合光。同样，荧光粉或量子点层310可以是单个荧光粉(或量子点)或多个荧光粉(量子点)以产生可以处于几个不同光谱区的不同颜色的下变频辐射。替代地，可以将仅具有散射颗粒的层放置在下变频材料层310的上面、或下面、或上面和下面以改善颜色混合。
其上可以沉积荧光粉层310的光学器件308的部分316可以是光学器件308的端面。辐射源302可以位于光学器件308的另一部分处。例如，辐射源302可以位于光学器件308的另一端面318处。如所示，可以将光学元件308放置于基座上，所述基座可以是热沉304。
短波长辐射源302可以位于光学器件308的壁312和314之间。短波长辐射源302和光学器件308两者都可以安置于热沉304上。
辐射源302、光学器件308以及下变频材料310的操作及其之间的相互关系可以与图1和2中所示和所描述的相应元件的操作及其之间的相互关系相同。由辐射源302发射的短波长辐射可以导致透射穿过荧光粉层310的辐射，其包括透射穿过荧光粉层310的前向传输短波长辐射和透射穿过荧光粉层310的前向下变频辐射；以及后向传输短波长辐射和可以由荧光粉层310后向发射和/或散射的后向传输下变频反射辐射。应当理解，后向传输辐射可以在沿着侧壁312和314的多个位置透射穿过侧壁312和314。可以将在光学器件308之外的辐射的传输称为光提取。因此，可以从光学器件308提取的辐射光线可以包括由荧光粉层310反射的短波长辐射和由荧光粉层310发射和/或散射的下变频反射辐射。由辐射源302的顶部和侧面发射的一些短波长辐射可以离开光学器件308而不与下变频材料310发射碰撞。可以将所提取的短波长反射辐射和所提取的下变频反射辐射的一部分或全部视为可见光。
因为可以将光学器件308配置且设计成具有基本透明、基本光透射的壁312和314，以便从光学器件308内部至光学器件308外部提取辐射，所以可以发生穿过侧壁312和314的辐射传输(提取)。另外，光学器件308的各个宽度可以改变，以便将期望量的辐射提取到光学器件308外部。可以改变的宽度是端面316处的宽度和端面318处的宽度。类似地，可以改变在端面316和端面318之间的宽度。通过改变壁312和314的形状，可以引起端面316和318之间的壁312和314的宽度的改变。壁312和314可以基本为直的、弯曲的、或既具有直的部分又具有弯曲部分。
根据将使用光学器件308的应用情况，可以改变如上所讨论的光学器件308的特征的尺寸。可以通过采用光线追迹原理和全内反射(TIR)原理来改变和设置光学器件308的特征的尺寸。在应用TIR原理时，离开壁312和314中的一个或者两个的辐射的反射率可以超过99.9％。可以将TIR原理应用于本申请所公开的所有实施例。
可以根据光学器件的使用情况来设置或调整光学器件308的尺寸以及下变频材料310的特性。例如，可以设置光学器件的尺寸，以便使得来自辐射源302的进入光学器件308的辐射量最大化。替代地，可以设置光学器件308的尺寸，以便使得来自辐射源302并与下变频材料310发生碰撞的辐射量最大化。并且替代地，可以设置光学器件302的尺寸，以便使得从下变频材料310后向传输的辐射量最大化。并且替代地，可以设置光学器件308的尺寸，以便使得穿过壁312和314提取到的辐射量最大化。
应当理解，还可以设置或调整光学器件308的其它实施例的尺寸和下变频材料310的特性以产生没有被最大化的辐射特征。在这些其它实施例中，根据光学器件的使用情况，可以将下列一个或多个辐射量调整成小于其对应的最大水平的一个或多个变化的水平：进入光学器件308的辐射量；与下变频材料310发生碰撞的辐射量；从下变频材料310后向传输的辐射量；以及穿过壁312和314提取到的辐射量。针对光学器件的特定使用，还可以根据相对成本需要与光所需的提取效率的关系来改变光学器件308的尺寸。
可以使用光线追迹原理和TIR原理，以便实现这些替代中的任意一个。
可以改变的一些尺寸是光学器件的端面316的直径；光学器件的端面318的直径；壁312和/或314相对于端面318的角度；壁312和/或314的形状。例如，壁312和/或314可以是直的、弯曲的、或直的和弯曲的的组合。在示范性实施例中，光学器件308的高度360可以是大约3mm。
图4是图3中所示的光学器件的局部截面图，其是具有孔隙的示范性实施例。更具体而言，图4是具有孔隙320的示范性实施例的光学器件308的局部截面图。图4示出了光学器件308和在光学器件308的端面316上的下变频材料310。图4示出了光学器件308的端面318中的孔隙320。可以确定孔隙320的大小和形状以容纳辐射源302，使得光学器件308至少部分包围辐射源302，因为辐射源302的绝大部分在孔隙302里面。如图3和4所示的示范性实施例中所示，当辐射源302在孔隙320里面时，光学器件308基本可以包围全部辐射源302。没有被光学器件308包围的辐射源302的部分仅仅是位于热沉304上的部分。当将辐射源安置于如图3和4所示的光学器件308的孔隙320里面时，可以说辐射源302完全陷于光学器件308里面。在示范性实施例中，辐射源302的尺寸可以是大约1mm×大约1mm×大约0.3mm，且孔隙320的直径可以是大约2mm。通过使用没有圆顶的辐射源，光学器件308的高度360可以小于例如图2中所示的光学器件250的高度260。
应当理解，光学器件中的孔隙可以具有各种形状。如图4中所示，例如孔隙320可以具有弯曲形状。图5是图3中所示的光学器件的局部截面图，其是具有孔隙的替代实施例。在图5中所示的替代实施例中，孔隙322的形状可以更接近于辐射源302的形状。例如，如图5中所示，光学器件308的孔隙322的形状可以是梯形。在示范性实施例中，孔隙322的尺寸可以等于或稍大于辐射源302的直径。如图5中箭头50所示，可以将具有梯形形状的孔隙322的光学器件308放置于辐射源302的顶部且基本包围辐射源302。当使用诸如孔隙322的孔隙时，且将光学器件308放置于辐射源302顶部时，图3可以示出在光学器件308的孔隙322里面的辐射源308。如图3和5中所示，可以使得光学器件308中的孔隙的形状与辐射源302的形状更匹配。在替代实施例中，无论使用何种形状的孔隙，除了辐射源302的可能位于热沉304上或在没有使用热沉时位于支撑基座上的那一侧之外，辐射源302可以完全陷于光学器件308里面且可以基本被光学器件308所包围。
光学器件308的折射率可以在大约1.4至大约1.7的范围以内。辐射源的折射率在大约1.7至大约2.6的范围以内。参照图4，在辐射源302和光学器件308之间可能存在诸如间隙324、326以及328的空气间隙。参照图4，在孔隙320内部的辐射源302的顶点330和光学器件308的相邻点之间以及在孔隙320的内部的辐射源302的顶点332和光学器件308的相邻点之间同样可能存在空气间隙(未示出)。参照图3和5，在孔隙322里面的辐射源302的侧面和光学器件308的内侧之间同样可以存在空气间隙。无论辐射源和孔隙的各自形状如何，在孔隙里面的辐射源302和光学器件308的内部之间同样可能存在空气间隙。为了给从辐射源302至光学器件308传递的辐射提供过渡，可以放置密封物以填充辐射源302和光学器件308之间的间隙。因此，对于光学器件里面的任何形状的辐射源和任何形状的孔隙，可以将密封物放置于间隙中。密封物可以为从各辐射源至光学器件传递的辐射提供过渡。
在示范性实施例中，密封物可以尽可能地填充每一个间隙，以便获得从辐射源302至光学器件308的最高辐射传输效率。如果没有完全填充每一个间隙，则从辐射源302至光学器件308的辐射传输效率将降低，还可以将密封物用作粘结材料以将光学器件308粘结至辐射源302。光学器件308和辐射源302之间更好的粘结可以导致从辐射源302至光学器件308的辐射传输效率更高。
在示范性实施例中，密封物材料可以是硅胶、环氧树脂、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够的柔性以基本密封这些间隙。密封物材料的折射率可以在辐射源302的折射率和光学器件308的折射率之间。在示范性实施例中，密封物的折射率可以在辐射源302的折射率和光学器件308的折射率之间的范围以内。例如，密封物的折射率可以在大约1.5至大约2.3的范围以内。在示范性实施例中，应使用足够的密封物，使得可以达到基本填充包括但不限于间隙320、324和326的所有间隙。通过使用没有圆顶的辐射源以及使用诸如凝胶的密封物作为辐射源和光学器件之间的连接体，可以允许将光学器件设计成基本比使用利用圆顶进行封装的辐射源的光学器件短。例如，参照图2，装置200的高度260可以是大约20mm。相反，参照图3，装置300的高度360可以是大约3mm。因此，在结合SPETM技术的发光装置的设计和制造中，使用密封物代替圆顶给了用户大得多的灵活性。例如，通过使用更多或更少的密封物，可以制造在大约2mm至10mm的高度范围中的发光装置。
返回参照图3，可以将透镜340放置于光学器件308的顶部上且在下变频材料310的上方。透镜340可以用来对从下变频材料310向前传输的光和可以由反射器306反射的光进行聚焦。透镜340的折射率还可以补偿包含在间隙342中的空气的折射率，所述间隙342在将透镜340放置于光学器件308和下变频材料310上时形成。透镜340可以是球面透镜或可以是在需要时能够引导光的其它任意形状。使用粘接材料可以将透镜340附着至下变频材料。在替代实施例中，还可以将透镜340附着至热沉304。在又一替代实施例中，将透镜340既附着至下变频材料310又附着至反射杯306。
图6至9示出了图3-5中所示的装置的替代实施例。在这些实施例的每一个当中，光学器件308、下变频材料310、辐射源302以及孔隙(图6-9中未示出)可以与关于图3-5中任意一个所讨论的相同。图6示出了具有薄膜的装置，所述薄膜具有在光学器件308的顶部和下变频材料310上的微镜阵列342。在该实施例中，可以将阵列342仅附着至下变频材料310，仅附着至热沉304，或既附着至下变频材料310又附着至热沉304。图7示出了在光学器件308和下变频材料310顶部上没有任何透镜的装置。图8示出了可以仅附着至下变频材料310的透镜344。该实施例中的透镜344可以是结合图3-5和7所示和所描述的任何透镜。图9示出了可以是本申请中所示和所描述的任何透镜的透镜346以及具有反射表面350和352的热沉348。热沉348的反射表面350和352可以不具有抛物面形状或椭圆形状。替代地，反射表面350和352中的一个或两个可以具有线性形状。
图10示出了本发明的另一实施例。该实施例具有多个短波长辐射源。图10示出了具有如图5中所示的下变频材料310和孔隙322的光学器件308。这些元件可以与图5中所示相应元件具有相同的大小。然而，与图5中所示的单个短波长辐射源302不同的是，图10中所示的实施例可以具有位于热沉304上的三个短波长辐射源400、402、404。短波长辐射源400、402、404中的任何一个都没有通过圆顶进行封装。因为图10中的孔隙322的大小可以和图5中的孔隙322的大小相同，所以辐射源400、402、404中的一个或多个的大小可以小于图5中所示的辐射源302的大小。在示范性实施例中，辐射源400、402和404中的一个或多个的大小可以是大约0.3mm×大约0.3mm×大约0.3mm。尽管图10中示出了放置于热沉304上的三个辐射源，应理解可以使用两个短波长辐射源；或可以使用三个以上短波长辐射源，只要它们能安装到孔隙322中。在至少一个辐射源和孔隙322的内表面之间可以使用密封物。用于本发明的该实施例和用于本申请所公开的本发明的所有实施例的密封物可以与关于图3-5中所讨论的密封物相同。
图11示出了本发明具有多个短波长辐射源的另一实施例。在图11中，三个短波长辐射源302A、302B、302C中的每一个的大小可以与图5中所示的短波长辐射源302的大小相同。302A、302B和302C中的任何一个都没有通过圆顶进行封装。为了容纳这三个辐射源，在可以是光学器件408的端面的部分416上具有下变频材料的光学器件408可以比图3、5和10中所示的光学器件308大。在示范性实施例中，图11中所示的孔隙422的大小可以是大约6mm。另外，热沉412的大小可以大于图3、5和10中所示的热沉304。在示范性实施例中，热沉412的长度470可以是大约10mm。尽管图11示出了放置于热沉412上的三个短波长辐射源302A、302B、302C，应理解可以使用两个短波长辐射源；或可以使用三个以上短波长辐射源。如果辐射源的数目与图11中所示的实施例不同，则可以改变孔隙422的大小和热沉412的大小以容纳它们。与本申请中的其它实施例一样，可以使用密封物以密封光学器件302A、302B、302C中的每一个和孔隙422内部的光学器件408的表面之间的所有间隙。
图12示出了本发明具有多个短波长辐射源的再一实施例。在图12中，示出了具有三个隔离的热沉部分502、504、506的单个热沉500。热沉部分中的每一个可以具有自己的形成反射杯508、510、512的相应反射表面和自己的标示为短波长辐射源514、516和520的相应短波长辐射源。在该实施例中，可以使用具有相应下变频材料528、530、532和相应孔隙534、536和538的相应光学器件522、524和526。与本申请中所公开的所有其它实施例一样，辐射源514、526或520中的任何一个都不具有圆顶。替代地，可以在各相应的辐射源和光学器件522、524、526的相应孔隙534、536、538的相应内表面之间的间隙中(未示出)使用密封物。尽管图12示出了三个辐射源和其它匹配元件，应理解可以使用两个辐射源；或可以使用三个以上的辐射源。如果辐射源的数目与图12中所示的实施例中的不同，则光学器件的数目也可以不同，以便与辐射源的数目匹配。
还应理解，对本申请中所示的所有实施例，透镜的各种配置和该透镜的各种附着方式可以与关于图6至9所示的实施例所示出和解释的相同。
图14示出了可以用来制造结合图3-12所描述的本发明的任何实施例的方法的示范性实施例。所述方法可以用来制造发光装置，其具有用于发射短波长辐射的辐射源；下变频材料，其至少接收一些由辐射源发射的短波长辐射；以及光学器件，其用于提取从下变频材料后向传输的辐射和/或从短波长辐射源发射的辐射。如方框700所示，将下变频材料放置于光学器件的第一部分上。与前面所解释的一样，光学器件的第一部分可以是光学器件的第一端面。如方框702所示，在光学器件的第二部分中形成孔隙。光学器件的第二部分可以是光学器件的第二端面。应当理解，如方框702所示的形成孔隙的步骤可以在如方框700所示的放置下变频材料的步骤之前来执行。方框704示出了将密封物放置于光学器件的第二部分的表面上，其中所述表面在孔隙的内部。在将密封物放置于孔隙的内表面之后，方框706示出了可以将辐射源放置于孔隙中。当将辐射源放置于孔隙中时，辐射源的至少一个表面可以接触密封物。
在将辐射源放置于孔隙中后，如方框708和710所示，至少可以密封光学器件和辐射源之间的第一和第二间隙。在对辐射源和孔隙内部之间的间隙进行了密封之后，如方框712所示，可以将光学器件放置于支架上，辐射源处于孔隙内部。所述支架可以是热沉。应当理解，可以在方框712所示的步骤之后来执行方框708和710所示的步骤。在已经密封了辐射源和孔隙内部之间的间隙且将器件放置于支架上之后，如方框714所示，可以与下变频材料相邻地放置透镜。
图15示出了另外一种制造结合图3-12所描述的本发明的任何实施例的另一方法。在该方法中，方框800、802和804所示的步骤与方框700、702和704所示的步骤相同。如方框806所示，在将密封物放置于孔隙的内表面之后，可以将辐射源放置于支架上，所述支架可以是热沉。应当理解，可以在如方框800、802和804所示的步骤之前来执行如方框806所示的将辐射源放置于支架上的步骤。如方框808所示，在将辐射源放置于支架上之后，将光学器件放置于支架上且在辐射源的上方，其孔隙内部表面上具有密封物。当完成所述步骤时，仍如方框808所示，光学器件可以基本包围辐射源。此时，如方框810所示，可以密封光学器件和辐射源之间的多个间隙。接着，如方框812所示，可以与下变频材料相邻地放置透镜。应当理解，可以不执行方框812中所示的步骤和方框714中所示的步骤，例如，在制造图7中所示的实施例时，其中可以不使用该透镜。
图13示出了本发明的再一实施例，其中多个反射表面与辐射源和光学器件相邻。图13中示出了发光装置600。发光装置600具有光学器件608，在光学器件608的部分616上有下变频材料，所述部分616可以是光学器件608的端面。装置600还可以具有安置于热沉604上的短波长辐射源602。与本申请中的所有其它实施例的情况一样，可以不通过圆顶来封装辐射源602。热沉604可以形成具有反射表面612和614的两个反射杯。第一反射杯和表面612可以与第二反射杯和表面614相邻。反射表面612的半径可与反射表面614的半径相同或不同。另外，反射表面612可以由多个表面来组成，所述多个表面中的每一个可以具有不同的半径。组成反射表面612的所述多个半径可以取决于光学器件608的高度。
第一反射表面612可以部分包围光学器件608和下变频材料610。与关于本发明其它实施例所讨论的一样，反射表面612可以在下变频材料610的方向上和透镜640的方向上引导从光学器件608提取到的光。
可以将辐射源602安置于热沉604的底部，使得反射表面614可以部分地包围辐射源602。在以点613、615所示的点可以将第一反射表面612耦合至第二反射表面614。从热沉604的底部605至点613和615的距离可以等于或大于辐射源602的高度。光学器件608的端面部分618的直径可以基本等于点613和615之间的距离。
实际上，可以将辐射源602安置于由热沉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。反射表面可以将从辐射源602的侧面发射的辐射引导至光学器件608中。由反射表面614反射的一些辐射可以透射至光学器件608中且可以与下变频材料610发生碰撞。由反射表面614反射的一些辐射可以透射至光学器件608中且可以穿过壁620、622离开光学器件608，而不与下变频材料610发生碰撞。可以将由反射表面614反射的一些辐射引导至透镜640而不与下变频材料610发生碰撞。
在本发明的该实施例中，光学器件608的端面618不具有孔隙。可以将光学器件608的端面618放置于辐射源602的顶部表面603上。可以将密封物(未示出)放置于辐射源602和反射表面614之间的间隙642、644中以及辐射源602和光学器件608的端面618之间的间隙646中。与结合本发明其它实施例所描述的一样，密封物可以具有相同的特性且可以用于相同目的。
现在将描述用于制造图13中所示的装置的制造方法。图16示出了该方法的示范性实施例，所述方法用来制造结合图13所描述的本范明的实施例。
对于制造发光装置的该方法，具有用于发射短波长辐射的辐射源、接收由辐射源发射的至少一些短波长辐射的下变频材料、用于提取从下变频材料后向传输的辐射和/或从短波长辐射源发射的辐射的光学器件。还具有第一反射杯和第二反射杯。第二反射杯与第一反射杯相邻且形成井。
如方框900所示，将下变频材料放置于光学器件的第一部分上。如方框902所示，可以将辐射源的第一表面放置于井的第一表面上。执行该步骤之后，形成井的反射杯可以部分包围辐射源。如方框904所示，接着可以将第一密封物放置于辐射源的至少第二表面和井的第二表面之间。如图906所示，接着可以将第二密封物放置于辐射源的至少第三表面上。对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，接着可以将光学器件放置于第一反射杯中，使得第一反射杯部分包围光学器件，且光学器件与第二密封物接触。接着，如方框910所示，可以与下变频材料相邻地放置透镜。
图17和18示出了本发明的另一实施例。图17是可以安装于辐射源上方且在反射器上的光学器件的替代实施例的局部截面图。图17示出了光学器件1008和在光学器件1008的端面1016上的下变频材料1010。图17示出了光学器件1008的端面1018中的孔隙1020。尽管将孔隙1020示为具有弯曲形状，但是孔隙1020可以具有其它与辐射源的形状更接近的其它形状。例如，孔隙1020可以具有梯形形状。图17还示出了安装在热沉1034上的辐射源1032，所述热沉1034具有形成反射杯的反射表面1036。光学器件1008、孔隙1020、下变频材料1010、辐射源1032、热沉1034以及反射表面1036的尺寸和特性可以与本申请中的关于本发明其它实施例所描述的尺寸和特性相同。辐射源1032具有高度1033。也可以以与关于本发明的其它实施例中所描述的一样的方式将光学器件安装于辐射源1032的上方且在热沉上。图18示出了已经安装于辐射源1032的上方且在热沉1034上的光学器件1008。
参照图17和18，在端面1016和端面1018之间，光学器件1008可以具有侧壁1040和1042。侧壁1040、1042的第一部分可以基本上是透射光的而侧壁1040、1042的第二部分可以基本上是不透射光的。可以将反射材料1046A应用于壁1040的部分，且可以将反射材料1046B应用于壁1042的部分。反射材料1046A和1046B可以是高度反射的漆。在示范性实施例中，所述漆可以由硫酸钡基漆制成且可以表现出大约97％的反射率。在替代实施例中，可以使用气化的铝涂层或波长可选的涂层来代替漆。
如图18所示，不仅可以从辐射源1032的顶部1050来发射短波长辐射，也可以从辐射源1032的侧面1052和1054来发射短波长辐射。箭头1056和1058表示分别从短波长辐射源1032的侧面1052和1054发射的示范性短波长辐射光线。应当理解，除了示范性辐射光线1056和1058之外，短波长辐射光线也可以从侧面1052和1054发射。在没有反射材料1046A和1046B的情况下，可以提取穿过光学器件1008的壁1040和1042且反射离开反射表面1036的来自侧面1052和1054的辐射。可以引导从反射表面1036反射的一些辐射，使得其与下变频材料1010发生碰撞。可以不引导从反射表面1036反射的其它的辐射。替代地，例如，可以将反射的一些辐射引导朝向并穿过下变频材料1010和反射表面1036之间的间隙1060和1062。被反射朝向并穿过间隙1060和1062的任何辐射将不会被下变频材料1010变频为白光。
当将反射材料1046放置于光学器件1008的底部部分上时，通过反射材料1046，可以将从辐射源1032的侧面1052和1054发射的辐射引导朝向下变频材料且与下变频材料发生碰撞。图18示出了在示范性辐射光线1056和1058与下变频材料1046A、1046B发生碰撞时可以由反射材料1046A、1046B反射的示范性辐射光线1070和1072。应当理解，除了示范性反射的辐射光线1070和1072之外，短波长辐射光线可以从侧面1052和1054发射且可以由反射材料1046A、1046B朝向下变频材料1010反射。
应当理解，出于示意的目的，对反射材料1046A、1046B的厚度进行了放大。在示范性实施例中，反射材料1046A、1046B的厚度相对于图17和18中所示的其它元件可以薄得多。在示范性实施例中，如图17和18所示，可以分别沿着壁1040和1042的外部来布置反射材料1046A、1046B。在替代实施例中，可以将反射材料1046A、1046B分别嵌入壁1040和1042里面。在另一替代实施例中，可以分别沿着壁1040和1042的内表面来布置反射材料1046A、1046B。
参照图17和18，反射材料1046A、1046B的长度1047可以达到相应的壁1040和1042的长度的90％。如图18所示，反射材料1046A、1046B的示范性实施例可以从与辐射源1032的底部1051相邻的点延伸至反射材料1046A、1046B的相应端点1049A、1049B，所述端点1049A、1049B在辐射源1032的顶部1050以上且在光学器件1008的端面1016以下。在替代实施例中，反射材料1046的长度1047可以导致反射材料1046A、1046B中的一个或两个的端点1049A、1049B等于、超过、或小于辐射源1032的高度1033，使得根据长度1047将有不同量的从侧1052和1054发射的辐射碰撞下变频材料。也就是说，反射材料1046A和1046B的长度可以相同，或可以不同，且反射材料1046A和1046B的相应长度可以对称也可以不对称。
在该实施例中，在相应反射材料1046A、1046B的端点1049A、1049B和光学器件1008的端面1016之间的壁1040、1042的第一部分可以基本是光透射的。因为反射材料1046A、1046B的存在，所以在辐射源1032的底部1051和端点1049A、1049B之间的壁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的另一优点是可以降低制造诸如光学器件1008的光学器件的成本。如果在其整个长度上，光学器件1008的壁1040、1042基本透射光的话，则在其整个长度上可能必需要对壁1040、1042进行高度抛光以便利用TIR原理。当将反射材料1046A、1046B应用于光学器件的底部时，可以降低光学器件的制造成本，因为可以不必沿着壁1040、1042的整个长度对壁1040和1042进行高度抛光。替代地，可能需要仅仅对反射壁1040和1042的具有反射材料1046A、1046B那些部分进行高度抛光。参照图18，将反射材料1046A、1046B布置在反射壁1040和1042上或其中时，可以仅需要对反射壁1040和1042中从反射材料1046A、1046B的端点1049A、1049B至光学器件1008的端面1016的部分进行高度抛光。与反射材料1046A、1046B的长度1047一致的壁1040和1042的其余部分可以具有比端点1049A、1049B和光学器件1008的端面1016之间的表面更粗糙的表面。减少对光学器件1008执行的抛光量可以大大减少制造光学器件1008的成本。
图19和20示出了本发明的再一实施例。图19是本发明的该实施例的局部截面图。图20是该实施例的另一局部截面图，其示出了耦合至该实施例的其它元件的光学器件。图19和20所示的实施例基本与图17和18所示的实施例相同。
图19和20所示的实施例可以具有热沉1034的替代实施例。在图19和20中，示出了孔隙1022的替代形式。与本申请的先前部分所解释的一样，可以使用替代形状的孔隙。在该实施例中，热沉1034具有凸起部分1035。凸起部分1035的高度1085可以达到热沉1034的高度1087的50％。可以将辐射源1032布置在凸起部分1035的顶部上。图20示出了从辐射源1032的侧面发射且通过反射材料1046A、1046B朝着下变频材料1010反射为示范性反射辐射光线1070、1072的示范性辐射光线1056、1058。与前面所解释的一样，更多或更少的辐射光线可以从辐射源1032的侧面发射并通过反射材料1046A、1046B朝向下变频材料1010反射。
在图20所示的实施例中，孔隙可以覆盖整个辐射源1032和热沉1034的基本所有的凸起部分1035。另外，凸起部分1035的侧面1080、1082在其上可以具有反射表面。孔隙还可以覆盖反射表面1080、1082。换句话说，辐射源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。
图20所示的实施例的优点是：因为在辐射源1034的侧面和反射材料1046A、1046B之间可以具有更大的间隙体积，所以可以减少朝向辐射源1034反射回来的辐射量。
图21和22示出了可以用来制造图17-20中所示的实施例的方法的示范性和替代实施例。图21中所示的方法与图14中已经示出的方法相同，同时还需要考虑方框701所示的附加的步骤。方框701中所示的步骤涉及沿着光学器件的一个或多个壁来放置反射材料，或将所述反射材料嵌入所述壁中。如所示，可以在方框700所示的步骤之后且在方框702所示的步骤之前来执行方框701中的步骤。然而应当理解，可以采用任意的顺序来执行方框700、701以及702所示的步骤。
图22中所示的方法与图15中已经示出的方法相同，同时还需要考虑方框801所示的附加的步骤。方框801中所示的步骤涉及沿着光学器件的一个或多个壁来放置反射材料，或将所述反射材料嵌入所述壁中。如所示，可以在方框800所示的步骤之后且在方框802所示的步骤之前来执行方框801中的步骤。然而应当理解，可以采用任意的顺序来执行方框800、801以及802所示的步骤。
在本申请所描述的所有制造方法中，应理解在各个制造过程中的每一个中所使用的短波长辐射源不具有圆顶。为了获得不具有圆顶的短波长辐射源，用户可以购买没有圆顶的短波长辐射源，或可以购买具有圆顶的短波长辐射源并接着在制造过程中作为而外的步骤将圆顶去除。
尽管这里参照具体实施例示出和描述了本发明，但本发明并不限于这里所示的细节。相反，可以在权利要求的等同物的范围内且不脱离本发明的情况下，在细节上做出多种修改。

Claims (49)

1.一种发光装置，包括：
辐射源，用于发射短波长辐射；
下变频材料，接收且下变频至少一些由所述辐射源发射的所述短波长
辐射，并后向传输所接收且下变频的辐射中的一部分；
光学器件，所述光学器件的端面与所述下变频材料相邻，所述光学器件至少部分包围所述辐射源，用于提取至少一些从所述下变频材料后向传输的所述辐射，所述光学器件具有至少一个侧壁，所述至少一个侧壁的第一部分是透射光的，且所述至少一个侧壁的第二部分是反射光的；以及
至少一个密封物，用于密封所述辐射源和所述光学器件之间的间隙。
2.如权利要求1所述的发光装置，其中，所述光学器件具有孔隙，所述辐射源的至少一部分布置在所述孔隙内部。
3.如权利要求2所述的发光装置，还包括布置在所述孔隙内部用于发射短波长辐射的多个辐射源，其中，所述至少一个密封物密封各相应辐射源和所述光学器件之间的相应间隙。
4.如权利要求1所述的发光装置，其中，所述至少一个密封物的材料是聚合物或其它辐射透射材料之一。
5.如权利要求1所述的发光装置，其中，所述光学器件包括玻璃、丙烯酸或其它辐射透射的材料之一。
6.如权利要求1所述的发光装置，还包括与所述下变频材料相邻的透镜，用于接收从所述下变频材料前向传输的辐射。
7.如权利要求1所述的发光装置，其中，所述辐射源包括发光二极管(LED)和激光二极管(LD)的至少其中之一。
8.如权利要求1所述的发光装置，其中，所述辐射源没有圆顶。
9.如权利要求1所述的发光装置，其中，所述辐射源与所述光学器件紧密相邻。
10.如权利要求1所述的发光装置，其中，所述下变频材料包括用于吸收一个光谱区的辐射并发射另一光谱区的辐射的荧光粉或量子点的至少其中之一。
11.如权利要求1所述的发光装置，还包括至少部分包围所述光学器件的反射器，用于以预定的方向引导至少一些从所述光学器件提取的所述辐射。
12.如权利要求11所述的发光装置，其中，所述反射器的形状是抛物面或椭圆的至少其中之一。
13.如权利要求11所述的发光装置，其中，所述反射器将热从所述辐射源传输开。
14.如权利要求11所述的发光装置，还包括与所述下变频材料相邻的透镜，用于接收从所述下变频材料前向传输的辐射和由所述反射器引导的所述辐射。
15.如权利要求14所述的发光装置，其中，所述透镜耦合至所述下变频材料。
16.如权利要求14所述的发光装置，其中，所述透镜耦合至所述反射器。
17.如权利要求1所述的发光装置，还包括至少一个布置在与所述辐射源相邻的所述光学器件上的反射表面。
18.如权利要求17所述的发光装置，其中，以沿着所述光学器件的壁的外部、沿着所述光学器件的壁的内部或嵌入所述光学器件的壁中的三种方式中的至少一种来布置所述至少一个反射表面。
19.如权利要求18所述的发光装置，其中，所述至少一个反射表面的长度小于所述光学器件的所述壁的长度。
20.如权利要求19所述的发光装置，其中，所述辐射源布置于热沉上。
21.如权利要求20所述的发光装置，其中，所述光学器件具有孔隙，且
所述辐射源和所述热沉的至少一部分布置在所述孔隙的里面。
22.如权利要求21所述的发光装置，还包括：
a.所述热沉上的、至少部分包围所述光学器件的第二反射表面，用于以预定的方向引导至少一些从所述光学器件提取的所述辐射；以及
b.所述热沉上的、布置在所述光学器件的孔隙中的第三反射表面。
23.如权利要求4所述的发光装置，其中，所述聚合物为硅树脂或环氧树脂。
24.如权利要求7所述的发光装置，其中，所述发光二极管是共振腔发光二极管(RCLED)。
25.一种发光装置，包括：
多个辐射源，用于发射短波长辐射；
多个下变频材料层，分别接收且下变频至少一些由所述辐射源中的相应辐射源发射的所述短波长辐射，且后向传输所相应接收和下变频的辐射中的相应部分；
多个光学器件，所述光学器件中的相应光学器件的端面与相应下变频材料层相邻，所述光学器件中的相应光学器件至少部分包围所述辐射源中的相应辐射源，所述相应光学器件各用于提取至少一些从相应下变频材料层后向传输的所述辐射或来自相应辐射源的辐射；以及
至少一个密封物，用于密封相应辐射源和相应光学器件之间的相应间隙，
其中所述多个光学器件均具有至少一个侧壁，所述至少一个侧壁的第一部分是透射光的，且所述至少一个侧壁的第二部分是反射光的。
26.一种制造发光装置的方法，所述发光装置包括用于发射短波长辐射的辐射源、接收至少一些由所述辐射源发射的短波长辐射的下变频材料、以及用于提取从所述下变频材料后向传输的辐射和从所述短波长辐射源发射的辐射的至少其中之一的光学器件，所述方法包括：
(a)在所述光学器件的第一部分上放置所述下变频材料；
(b)在所述光学器件的第二部分中形成孔隙；
(c)在所述孔隙内部的所述光学器件的所述第二部分的表面上放置密封物；
(d)将所述辐射源插入所述孔隙，其中，所述辐射源的至少一个表面接触所述密封物；以及
(e)在支架上放置所述光学器件。
27.如权利要求26所述的方法，其中，所述支架是热沉。
28.如权利要求27所述的方法，还包括在步骤(d)之后密封所述光学器件和所述辐射源的所述至少一个表面之间的间隙。
29.如权利要求28所述的方法，还包括在步骤(d)之后密封所述光学器件和所述辐射源的除所述至少一个表面外的其它表面之间的间隙。
30.如权利要求28所述的方法，还包括在步骤(e)之后与所述下变频材料相邻地放置透镜。
31.如权利要求26所述的方法，还包括在步骤(c)之前以沿着所述光学器件的至少一个壁或嵌入所述光学器件的至少一个壁中的两种方式中的一种来放置至少一反射材料。
32.一种制造发光装置的方法，所述发光装置包括用于发射短波长辐射的辐射源、接收至少一些由所述辐射源发射的短波长辐射的下变频材料、以及用于提取从所述下变频材料后向传输的辐射和从所述短波长辐射源发射的辐射的至少其中之一的光学器件，所述方法包括：
c.在所述光学器件的第一部分上放置所述下变频材料；
d.在所述光学器件的第二部分中形成孔隙；
e.在所述孔隙内部的所述光学器件的所述第二部分的表面上放置密封物；
f.在支架上放置所述辐射源；以及
g.在所述支架上且在所述辐射源的上方放置所述光学器件，其中，所述光学器件至少部分包围所述辐射源。
33.如权利要求32所述的方法，还包括在步骤(e)之前以沿着所述光学器件的至少一个壁或嵌入所述光学器件的至少一个壁中的两种方式中的一种来放置至少一反射材料。
34.一种发光装置，包括：
辐射源，用于发射短波长辐射；
下变频材料，接收且下变频至少一些由所述辐射源发射的所述短波长辐射，并后向传输所接收且下变频的辐射中的一部分；
光学器件，与所述下变频材料和所述辐射源相邻，用于使后向传输的辐射或来自所述辐射源的辐射的至少共中之一通过所述光学器件的至少一个侧壁的第一部分透射出所述光学器件，并且所述光学器件的端面与所述下变频材料相邻；
第一反射表面，至少部分包围所述光学器件，用于反射至少一些从所述光学器件透射的光；以及
第二反射表面，至少部分包围所述辐射源，用于反射至少一些由所述辐射源发射的所述辐射，并且所述第二反射表面是所述光学器件的所述至少一个侧壁的第二部分。
35.如权利要求34所述的发光装置，还包括与所述光学器件相邻的井，所述辐射源布置于所述井中。
36.如权利要求35所述的发光装置，其中所述第二反射表面形成所述井的一部分。
37.如权利要求34所述的发光装置，其中，所述第二反射表面与所述第一反射表面相邻。
38.如权利要求34所述的发光装置，其中，在支架结构上形成所述第一反射表面和所述第二反射表面。
39.如权利要求38所述的发光装置，其中，在所述支架结构上布置所述辐射源。
40.如权利要求39所述的发光装置，其中，所述支架结构是热沉。
41.如权利要求34所述的发光装置，还包括至少布置在所述辐射源和所述光学器件之间的间隙中的密封物。
42.如权利要求34所述的发光装置，还包括至少布置在所述第二反射表面和所述辐射源之间的间隙中的密封物。
43.如权利要求34所述的发光装置，其中，所述第一反射表面包括具有至少一个曲率半径的反射杯。
44.如权利要求34所述的发光装置，其中，所述第一反射表面包括至少具有第一曲率半径和第二曲率半径的反射杯。
45.一种发光装置，包括：
多个辐射源，用于发射短波长辐射；
下变频材料，接收且下变频至少一些来自所述多个辐射源的至少其中之一的所述短波长辐射，并后向传输所接收且下变频的辐射中的一部分；
光学器件，所述光学器件的端面与所述下变频材料相邻，所述光学器件至少部分包围所述多个辐射源，用于提取至少一些从所述下变频材料后向传输的所述辐射，所述光学器件具有至少一个侧壁，所述至少一个侧壁的第一部分是透射光的，且所述至少一个侧壁的第二部分是反射光的；以及
至少一个密封物，用于密封所述多个辐射源中的相应辐射源和所述光学器件之间的至少一个间隙。
46.如权利要求45所述的发光装置，其中，所述至少一个密封物密封所述多个辐射源和所述光学器件之间的相应间隙。
47.如权利要求45所述的发光装置，其中，所述光学器件具有孔隙，所述多个辐射源中的每一个的至少一部分布置在所述孔隙里面。
48.一种制造发光装置的方法，所述发光装置包括用于发射短波长辐射的辐射源、接收至少一些由所述辐射源发射的短波长辐射的下变频材料、用于提取从所述下变频材料后向传输的辐射或从所述短波长辐射源发射的辐射的至少其中之一的光学器件、第一反射杯、以及与所述第一反射杯相邻且用于形成井的第二反射杯，所述方法包括：
a.在所述光学器件的第一部分上放置所述下变频材料；
b.在所述井中放置所述辐射源，使得所述辐射源的下表面与所述井的底部接触；
c.在所述辐射源的至少一个侧表面和所述井的侧表面之间放置第一密封物；
d.至少在所述辐射源的上表面上放置第二密封物；以及
e.将所述光学器件放置在所述第一反射杯里面且使其接触所述第二密封物。
49.如权利要求48所述的制造发光装置的方法，还包括在步骤(e)之后与所述下变频材料相邻地放置透镜。
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