CN102893365B - 形成具有高显色指数值的暖白光发光器件的方法和相关的发光器件 - Google Patents
形成具有高显色指数值的暖白光发光器件的方法和相关的发光器件 Download PDFInfo
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Abstract
提供了形成发光器件的方法，在其中将固态光源加热并且将发光溶液涂布到所述加热的固态光源以形成发光器件。所述发光溶液包括：第一材料，所述第一材料将由所述固态光源发射的辐射下变频为具有在绿色颜色范围中的峰值波长的辐射，并且其具有延伸至青色颜色范围中的半高全宽发射带宽；以及至少一个附加的材料，其将由所述固态光源发射的辐射下变频为具有在另一颜色范围中的峰值波长的辐射。
Description
对相关申请的交叉引用
本申请在35U.S.C.§120下要求作为于2010年3月9日提交的美国专利申请No.12/720,390的部分接续的优先权，其公开内容以引用的方式被整体并入此处。
技术领域
本发明涉及发光器件，并且更特别地，涉及形成具有高显色指数（“CRI”）值的发光器件的方法以及涉及具有这样的高CRI值的发光器件。
背景技术
发光二极管（“LEDs”）是能够产生光的公知的固态发光器件。LEDs通常包括多个半导体层，所述半导体层可以在半导体或非半导体衬底（诸如，例如，蓝宝石、硅、碳化硅、氮化镓或砷化镓衬底）上被外延地生长。在这些外延层中形成一个或多个半导体p-n结。当跨越所述p-n结施加足够的电压时，n型半导体层中的电子和p型半导体层中的空穴流向所述p-n结。当所述电子和空穴朝向彼此而流动时，所述电子中的一些将与空穴“碰撞”并且重新结合。每当此情况发生时，光的光子被发射，这就是LEDs如何产生光。由LED产生的光的波长分布通常取决于所使用的半导体材料以及构成该器件的“有效区域”（即，在其处所述电子和空穴重新结合的区域）的薄外延层的结构。
LEDs典型地具有窄的波长分布，其被紧密地集中在“峰值”波长（即，在其处所述LED的辐射测量发射光谱在由光检测器检测时达到其最大值的单一波长）附近。例如，典型的LED的光谱功率分布可以具有例如大约10-30nm的全宽，其中在一半最大照度测量该宽度（被称作半高全宽或“FWHM”宽度）。由此，LEDs经常由它们的“峰值”波长或可替代地由它们的“主”波长来标识。LED的主波长是单色光的波长，如由人眼察觉到的，所述单色光具有与由所述LED发射的光相同的表观颜色。因此，所述主波长不同于所述峰值波长之处在于：所述主波长将人眼对光的不同波长的敏感度考虑在内。
因为大多数的LEDs几乎均是看似发射具有单一颜色的光的单色光源，故已经使用包括发射不同颜色的光的多个LEDs的LED灯，以便提供产生白光的固态发光器件。在这些器件中，由各个LED芯片发射的不同颜色的光组合以产生期望的强度和/或颜色的白光。例如，通过同时对红色、绿色和蓝色发光LEDs供电，所得到的组合的光可以呈现白色或接近白色，取决于例如红色、绿色和蓝色LEDs的光源的相对强度、峰值波长以及光谱功率分布。
也可以通过用发光材料围绕单色LED来产生白光，所述发光材料将由所述LED发射的一些光转换为其它颜色的光。由单色LED发射的穿过所述发光材料的光连同由所述发光材料发射的不同颜色的光的组合可以产生白色或接近白色的光。例如，单个发蓝色光的LED芯片（例如，由氮化铟镓和/或氮化镓制成）可以与黄色磷光体、聚合体或染料（诸如，例如，掺杂铈的钇铝石榴石（其具有化学式Y3Al5O12:Ce，并且通常被称为YAG:Ce），其将由所述LED发射的一些蓝色光的波长“下变频”，将其颜色变为黄色）相结合而被使用。由氮化铟镓制成的蓝色LED显示出高效率（例如，高达60%的外量子效率）。在蓝色LED/黄色磷光体灯中，蓝色LED芯片产生具有大约450-460纳米的主波长的发射，并且所述磷光体响应于所述蓝色发射产生具有大约550纳米的峰值波长的黄色荧光。一些蓝色光在没有被下变频的情况下穿过所述磷光体（和/或在磷光体颗粒之间），而大部分的光被所述磷光体吸收，其变成受激发的并且发射黄色光（即，所述蓝色光被下变频到黄色光）。蓝色光和黄色光的组合可以对观察者呈现白色。这样的光在颜色上被典型地感知为冷白色。在另一方法中，来自发射紫色或紫外线光的LED的光可以通过用多色磷光体或染料围绕所述LED而被转换成白光。在任一种情况下，也可以添加发红色光的磷光体颗粒（例如，基于CaAlSiN3（“CASN”）的磷光体）来提高光的显色性，即，使光呈现出更“温暖”，特别是当单色LED发射蓝色光或紫外线光时。
如上面所注意到的，磷光体是一种已知类的发光材料。磷光体可以指在可见光谱内吸收处于一个波长的光并且重新发射处于不同波长的光的任何材料，不考虑吸收和重新发射之间的延迟并且不考虑所涉及的波长。由此，此处可以使用术语“磷光体”来指有时被称作荧光和/或磷光的材料。通常，磷光体可以吸收具有第一波长的光并且重新发射具有与所述第一波长不同的第二波长的光。例如，“下变频”磷光体可以吸收具有较短波长的光，并且重新发射具有较长波长的光。
LEDs已通过将含磷光体的密封剂材料（举例来说，环氧树脂或硅酮）施配在所述LED之上以覆盖所述LED而被与磷光体层相结合。然而，控制所述磷光体层的几何形状和/或厚度可能是困难的。结果，从所述LED在不同角度发射的光可以穿过不同量的发光材料，其可以导致具有随视角而变的非均匀色温的LED。因为几何形状和厚度难以控制，故一致地再生产具有相同或相似的发射特性的LEDs可能也是困难的。
用于将磷光体层涂敷到LED上的另一常规方法是通过模版印刷。在模版印刷方法中，以期望的邻近LEDs之间的距离将多个LEDs布置在衬底上。提供具有开口的模版，所述开口与所述LEDs对准，其中孔稍微大于所述LEDs并且所述模版比所述LEDs更厚。所述模版被放置在所述衬底上，其中所述LEDs中的每个位于所述模版中的相应的一个开口中。随后将合成物沉积在所述模版开口中，覆盖所述LEDs，其中典型的合成物是可以被热或光固化的硅酮聚合物中的磷光体。在所述孔被填充之后，将所述模版从所述衬底移除，并且将所述用模版印刷的合成物固化为固态。
如同上面所描述的体积施配方法，所述模版方法也可以呈现出在控制含磷光体聚合物的几何形状和/或层厚度中的困难。所述用模版印刷的合成物可能没有完全填充所述模版开口，导致非均匀层。所述含磷光体的合成物也可能粘附到所述模版开口，其可以减少在所述LED上剩余的合成物的量。这些问题可以导致具有非均匀的色温的LEDs以及难以一致地以相同或相似的发射特性再生产的LEDs。
用于用磷光体涂敷LEDs的另一常规方法利用电泳淀积（EPD）。磷光体颗粒被悬浮在基于电解质的溶液中。将多个LEDs浸入所述电解质溶液中。来自电源的一个电极被耦接到所述LEDs，并且另一电极被布置在所述电解质溶液中。横跨所述电极施加来自所述电源的偏压，其导致电流穿过所述溶液到所述LEDs。这产生电场，所述电场导致所述磷光体颗粒被拉到所述LEDs，用转换材料覆盖所述LEDs。
在所述LEDs被所述磷光体颗粒覆盖之后，将它们从所述电解质溶液移出，以便所述LEDs和它们的磷光体颗粒可以被保护树脂覆盖。这将附加的步骤增加到所述工艺过程，并且所述磷光体颗粒可能在施用所述树脂之前被扰乱。在所述沉积工艺过程期间，所述电解质溶液中的电场也可能变化，以致可能跨越所述LEDs而沉积不同浓度的磷光体颗粒。此外，所述电解质溶液中的电场可以根据颗粒大小而有选择地起作用，由此增加了沉积不同颗粒大小的混合磷光体的难度。所述磷光体颗粒也可能在所述溶液中沉淀，这也可能导致跨越所述LEDs的不同的磷光体颗粒浓度。可以搅拌所述电解质溶液以防止沉淀，但是这显现扰乱已经在所述LEDs上的颗粒的危险。
又另一用于LEDs的涂敷方法利用使用与喷墨印刷装置中的那些系统相似的系统的液滴沉积。从印刷头喷射液态的含磷光体材料的液滴。响应于由热气泡和/或由压电晶体振动在所述印刷头中产生的压力，从所述印刷头上的喷嘴喷射出含磷光体的液滴。然而，为了控制来自所述喷墨印刷头的含磷光体合成物的流动，可能需要印刷头喷嘴是相对小的。事实上，可能期望的是：设计磷光体颗粒的大小和/或形状来防止它们在喷嘴中卡住并且阻塞所述印刷头。
LEDs被用在许多应用中，包括例如用于液晶显示器的背光、指示灯、汽车前灯、闪光灯、专业照明应用以及甚至在普通的照明和照射应用中作为常规白炽灯和/或荧光灯的代替品。在许多这些应用中，可能期望的是：使用磷光体或其他发光体媒介来提供产生具有特殊性能的光的光源。也可能期望的是：将磷光体或其他发光体媒介应用于这样的光源，以便它们具有良好的一致性和/或均匀性。
发明内容
根据本发明的一些实施例，提供了形成发光器件的方法，在其中固态光源被加热。随后将发光溶液涂布到所述加热的固态光源以形成发光器件。所述发光溶液包括：第一材料，所述第一材料将由所述固态光源发射的辐射下变频为具有在绿色颜色范围内的峰值波长的辐射，并且具有延伸到青色颜色范围中的半高全宽发射带宽，以及至少一种附加的材料，所述至少一种附加的材料将由所述固态光源发射的辐射下变频为具有在另一颜色范围中的峰值波长的辐射。
在一些实施例中，所述发光溶液可以被涂布到所述固态光源，同时所述固态光源处于至少大约90摄氏度的温度。在一些实施例中，所述方法进一步包含固化所述发光溶液以在所述固态光源上提供受体发光体媒介。所述发光溶液可以包括粘合剂材料和/或溶剂。所述发光溶液的固化可以蒸发至少一些所述溶剂。
在一些实施例中，所述第一材料可以是第一磷光体，所述第一磷光体将由所述固态光源发射的辐射下变频为具有在525纳米与550纳米之间的峰值波长的辐射，并且具有延伸至500纳米以下的半高全宽发射带宽。所述至少一种附加的材料可以是第二磷光体和第三磷光体，其共同将由所述固态光源发射的辐射下变频为具有大于580纳米的至少一个峰值波长的辐射。在一些实施例中，所述第二磷光体可以将由所述固态光源发射的辐射下变频为具有在530纳米与585纳米之间的峰值波长的辐射，并且所述第三磷光体可以将由所述固态光源发射的辐射下变频为具有在600纳米与660纳米之间的峰值波长的辐射。
在一些实施例中，所述固态光源可以是发射具有在蓝色颜色范围内的主波长的光的发光二极管，并且所述发光器件可以发射具有在大约2500K和4500K之间的相关色温的暖白光，以及具有至少90的CRI值。所述发光溶液可以是被悬浮在包括挥发性溶剂和粘合剂材料的溶液中的波长转换颗粒。所述挥发性溶剂可以通过所述加热的固态光源中的热能而被蒸发。在其它的实施例中，所述发光溶液可以是被悬浮在包括非挥发性溶剂和粘合剂材料的溶液中的波长转换颗粒。在这样的实施例中，所述非挥发性溶剂和/或粘合剂可以通过所述加热的固态光源中的热能而被固化。
在一些实施例中，所述固态光源可以是具有顶面和在所述顶面上的焊线盘的分离的发光二极管。在加热所述分离的发光二极管之前可以将导线焊接到所述焊线盘。在其他的实施例中，所述固态光源可以是发光二极管晶片。在将所述发光溶液涂布到该晶片之后可以将所述晶片分离成多个发光二极管芯片。在一些实施例中，可以通过如下方式将所述发光溶液涂布到所述加热的固态光源：将一层第一雾化的发光溶液喷射到所述加热的固态光源上，随后固化所述第一雾化的发光溶液的层，并且随后将一层第二雾化的发光溶液喷射到所述第一雾化的发光溶液的固化的层上。
在一些实施例中，所述第一磷光体可以是第一基于铝石榴石的磷光体，所述第二磷光体可以是第二基于铝石榴石的磷光体，并且所述第三磷光体可以是基于氮化物的或基于氧氮化物的磷光体。在一些实施例中，所述第一磷光体可以是铈活化的磷光体，所述第二磷光体可以是铈活化的磷光体，并且所述第三磷光体可以是铕活化的磷光体。
根据本发明的另外的实施例，提供了发光器件，其包括：发光二极管（“LED”），所述发光二极管发射具有在蓝色颜色范围内的主波长的光，以及共形的受体发光体媒介，其被配置为将由所述LED发射的至少一些光下变频。所述受体发光体媒介至少包括：第一磷光体，所述第一磷光体将由所述LED发射的辐射下变频为具有在所述绿色颜色范围内的峰值波长的辐射，第二磷光体，所述第二磷光体将由所述LED发射的辐射下变频为具有在第二颜色范围内的峰值波长的辐射，所述第二颜色范围具有高于所述绿色颜色范围的波长，第三磷光体，所述第三磷光体将由所述LED发射的辐射下变频为具有在第三颜色范围内的峰值波长的辐射，所述第三颜色范围具有高于所述绿色颜色范围的波长，以及粘合剂材料，所述粘合剂材料在所述共形的受体发光体媒介层被涂布到所述LED时由所述LED中的热能固化。
在一些实施例中，所述第一磷光体具有延伸到所述青色颜色范围中的半高全宽发射带宽。所述第二磷光体可以将由所述LED发射的辐射下变频为具有在黄色颜色范围内的峰值波长的辐射，并且所述第三磷光体可以将由所述LED发射的辐射下变频为具有在红色颜色范围内的峰值波长的辐射。被包括在所述受体发光体媒介中的磷光体和所述LED可以被配置为共同发射具有在大约2500K和3300K之间的相关色温并且具有至少90的CRI的暖白光。所述第一磷光体可以是LuAG:Ce磷光体，并且所述LED的主波长处于大约460纳米和470纳米之间。所述共形的受体发光体媒介可以包括直接位于所述LED上的第一共形的受体发光体媒介层和位于所述第一共形的受体发光体媒介层上的第二共形的受体发光体媒介层，在其中所述第一共形的受体发光体媒介层和所述第二共形的受体发光体媒介层中的至少一个包括光扩散器颗粒。根据本发明的各种实施例的发光器件可以被设计为提供具有高显色指数的暖白光。
根据本发明的又另外的实施例，提供了封装的发光器件，其包括基板、被安装在所述基板上的LED、以及被共形地涂敷在所述LED上和所述基板上的受体发光体媒介。该受体发光体媒介至少包括将由所述LED发射的辐射下变频为具有第一峰值波长的辐射的第一材料、将由所述LED发射的辐射下变频为具有第二峰值波长的辐射的第二材料、以及将由所述LED发射的辐射下变频为具有第三峰值波长的辐射的第三材料。
在一些实施例中，所述LED发射具有在蓝色颜色范围内的主波长的光，并且所述第一材料将由所述LED发射的辐射下变频为具有在绿色颜色范围内的峰值波长的辐射，其具有延伸到青色颜色范围中的半高全宽发射带宽。所述第二材料可以将由所述LED发射的辐射下变频为具有在黄色颜色范围内的峰值波长的辐射。所述第三材料可以将由所述LED发射的辐射下变频为具有在红色颜色范围内的峰值波长的辐射。在一些实施例中，所述封装的发光器件进一步包括包括被安装在所述基板上的附加的LED。所述附加的LED可以发射具有例如在红色颜色范围或蓝色颜色范围内的主波长的光。
根据本发明的又另外的实施例，提供了封装的发光器件，其包括基板、被安装在所述基板上的LED、以及被共形地涂敷在所述LED上和所述基板上的受体发光体媒介。所述受体发光体媒介可以包括：第一材料，所述第一材料将由所述LED发射的辐射下变频为具有在绿色颜色范围内的峰值波长的辐射，其具有延伸到青色颜色范围中的半高全宽发射带宽，以及第二材料，所述第二材料将由所述LED发射的辐射下变频为具有在具有高于所述绿色颜色范围的波长的颜色范围内的第二峰值波长的辐射。
根据本发明的又另外的实施例，提供了封装的LEDs，其包括基板、被安装在所述基板上的发射具有在蓝色颜色范围内的主波长的光的至少两个LEDs、以及被安装为接收由所述至少两个蓝色LEDs发射的光的共形的受体发光体媒介。所述共形的受体发光体媒介可以包括：第一磷光体，所述第一磷光体将由所述至少两个蓝色LEDs发射的辐射下变频为具有在绿色颜色范围内的峰值波长的辐射，其具有延伸到青色颜色范围中的半高全宽发射带宽，以及第二磷光体，所述第二磷光体将由所述至少两个蓝色LEDs发射的辐射下变频为具有在第二颜色范围内的峰值波长的辐射，所述第二颜色范围具有高于所述绿色颜色范围的波长。在一些实施例中，所述第二磷光体可以将由所述至少两个蓝色LEDs发射的辐射下变频为具有在黄色颜色范围内的峰值波长的辐射，并且所述共形的受体发光体媒介可以进一步包括第三磷光体，所述第三磷光体将由所述至少两个蓝色LEDs发射的辐射下变频为具有在红色颜色范围内的峰值波长的辐射。
根据本发明的另外的实施例，提供了形成封装的LED的方法，在其中LED被安装在基板上。发光溶液被准备，其至少包括：第一材料，所述第一材料将由所述LED发射的辐射下变频为具有第一峰值波长的辐射，第二材料，所述第二材料将由所述LED发射的辐射下变频为具有第二峰值波长的辐射，以及第三材料，所述第三材料将由所述LED发射的辐射下变频为具有第三峰值波长的辐射。该发光溶液随后被共形地涂敷到所述LED上以及所述基板上。
在一些实施例中，所述发光溶液被喷射到所述LED上和所述基板上。在一些实施例中，所述LED被加热以致当所述发光溶液被喷射到所述LED上时所述LED处在至少大约90摄氏度的温度。来自所述加热的LED的热量可以固化所述发光溶液以在所述LED上形成共形的受体发光体媒介。
附图说明
图1是示出了普朗克轨迹的位置的1931CIE色度图的图。
图2是示出了由常规的暖白色固态发光器件发射的辐射的强度作为波长的函数的图。
图3是示出了由使用具有不同的主波长的蓝色LEDs的三个暖白色固态发光器件发射的辐射的强度（作为波长的函数）的图。
图4是示出了由根据本发明的实施例的三个不同的固态发光器件发射的辐射的强度作为波长的函数的图。
图5A是示出了用于根据本发明的实施例的多个固态发光器件的中值CRI与用于多个常规的固态发光器件的中值CRI相比较的图表。
图5B是示出了用于被用于生成图5A的器件的中值光通量的图表。
图6A是示出了针对多个常规的固态发光器件和针对多个根据本发明的实施例的固态发光器件的所测量的CRI的图表。
图6B是来自图6A的图表的数据的图。
图7A是示出了作为被包括在所述器件中的蓝色LEDs的主波长的函数的用于各种固态发光器件的中值CRI的图。
图7B是示出了作为带有具有相同主波长的蓝色LEDs的常规固态发光器件的光通量的百分数的图7A的固态发光器件的光通量的图。
图8A-8D是根据本发明的实施例的固态发光器件的各种视图。
图9A-9D是根据本发明的实施例的包括多个LED芯片的封装的发光器件的各种视图。
图10A-10D是根据本发明的实施例的包括多个LED芯片的另一封装的发光器件的各种视图。
图11A-11C是根据本发明的实施例的包括多个LED芯片的又另一封装的发光器件的各种视图。
图12A-12E是示出了根据本发明的某些实施例的可以被用于将发光体媒介涂布到LED芯片晶片的制造步骤的截面图。
图13是示出了根据本发明的另外的实施例的用于将受体发光体媒介涂布到LED芯片晶片的操作的流程图。
图14A-14L是示出了根据本发明的一些实施例的对发光器件涂布受体发光体媒介的一系列示意图。
图15A-15B示出了根据本发明的一些实施例的受体发光体媒介的涂布。
图16是示出了根据本发明的一些实施例的操作的流程图。
图17是示出了根据本发明的一些实施例的用于沉积受体发光体媒介的加压的沉积系统的示意图。
图18是示出了根据本发明的实施例的喷嘴的示意图。
图19是示出了根据本发明的一些实施例的用于在发光器件上沉积受体发光体媒介的批量沉积系统的示意图。
图20A-20C是示出了根据本发明的一些实施例的将受体发光体媒介涂布到晶片的示意图。
具体实施方式
现在将参考附图在下文中更充分地描述本发明，在其中显示了本发明的实施例。然而，本发明不应被解释为限于此处所提出的实施例。相反地，这些实施例被提供以便本公开将是彻底的和完全的，并且将向本领域技术人员充分地传达本发明的范围。在所述附图中，为了清楚，层和区域的厚度被夸大。贯穿全部，同样的标号指示同样的元素。如此处所使用的，术语“和/或”包括相关联的列出的项目中的一个或多个的任何和所有组合。
此处所使用的术语仅仅是为了描述特定的实施例的目的，并且不是意在限制本发明。如此处所使用的，单数形式“一（a）”、“一个（an）”和“该（the）”也意在包括复数形式，除非上下文清楚地另有所指。将被进一步理解的是：当在本说明书中使用时，术语“包含（comprises）”和/或“包括（including）”及其派生词指定所陈述的特征、操作、元素和/或部件的存在，但是不排除一个或多个其他特征、操作、元素、部件和/或其群组的存在或附加。
将被理解的是：当诸如层、区域或衬底的元素被称为在另一元素“上”或延伸到另一元素“上”时，其可以直接在其他元素上或直接延伸到其他元素上，或者也可能存在中间元素。相反地，当元素被称为“直接在另一元素上”或直接延伸到“另一元素上”时，没有中间元素存在。也将被理解的是：当元素被称为被“连接”到或被“耦接”到另一元素时，其可以被直接连接或耦接到其他元素，或者可能存在中间元素。相反地，当元素被称为被“直接连接”或“直接耦接”到另一元素时，没有中间元素存在。
将被理解的是：尽管术语第一、第二等等可以在此处被用于描述各种元素、部件、区域和/或层，这些元素、部件、区域和/或层不应被这些术语限制。这些术语仅仅被用于将一个元素、部件、区域或层与另一元素、部件、区域或层区分开。因此，下面所讨论的第一元素、部件、区域或层可以被称为第二元素、部件、区域或层，而不背离本发明的教导。
此外，诸如“下面的”或“底部的”和“上面的”或“顶部的”的相对术语在此处可以被用于描述一个元素相对于另一元素的关系，如在图中所示出的。将被理解的是：除在图中所描绘的方位之外，相对术语意在包括该器件的不同的方位。例如，如果图中的器件被翻转，则被描述为在其它元素的“下”侧上的元素将随后被定向为在所述其它的元素的“上”侧上。因此，示例性的术语“下面的”可以包括“下面的”和“上面的”方位两者，取决于图的特定的方位。
除非另有定义，此处所使用的所有术语（包括技术和科学术语）具有与本发明所属的领域中的普通技术人员所共同理解的意义相同的意义。将进一步被理解的是：诸如那些在常用的词典中定义的术语应被解释为具有与此说明书和相关领域的上下文中它们的意义相一致的意义并且将不在理想化的或过于正式的意义上被解释，除非此处明确地如此定义。
此处参考横截面图描述了本发明的实施例，所述横截面图是本发明的理想化的实施例（和中间结构）的示意图。为了清楚，在附图中的层和区域的厚度可能被夸大。此外，作为例如制造技术和/或公差的结果，从所述图示的形状的变化将是预期的。因此，本发明的实施例不应被解释为限于此处所示出的区域的特定的形状，而是将包括例如由制造引起的形状中的偏差。
如此处所使用的，术语“固态发光器件”可以包括发光二极管、激光二极管和/或其它半导体器件，所述半导体器件包括：一个或多个半导体层，其可以包括硅、碳化硅、氮化镓和/或其它半导体材料；可选的衬底，其可以包括蓝宝石、硅、碳化硅和/或其它微电子衬底；以及一个或多个接触层，其可以包括金属和/或其它导电材料。固态发光器件的设计和制造对于本领域技术人员而言是公知的。如此处所使用的，除了其是能够发光的器件之外，表达“发光器件”不受限制。
根据本发明的实施例的固态发光器件可以包括基于III-V氮化物（例如，氮化镓）的LEDs或被制造在碳化硅、蓝宝石或氮化镓衬底上的激光器，诸如那些由北卡罗来纳州的Durham的Cree有限公司制造和/或销售的器件。这样的LEDs和/或激光器可以（或可以不）被配置为如此工作：使得在所谓的“倒装芯片”方位上穿过所述衬底发生光发射。根据本发明的实施例的固态发光器件既包括具有所述芯片的一侧上的阴极触点和所述芯片的相对侧上的阳极触点的垂直器件又包括在其中两个触点在该器件的相同侧上的器件。本发明的一些实施例可以使用固态发光器件、器件封装、固定装置、发光材料/元件、电源、控制元件和/或诸如在美国专利Nos.7,564,180；7,456,499；7,213,940；7,095,056；6,958,497；6,853,010；6,791,119；6,600,175；6,201,262；6,187,606；6,120,600；5,912,477；5,739,554；5,631,190；5,604,135；5,523,589；5,416,342；5,393,993；5,359,345；5,338,944；5,210,051；5,027,168；5,027,168；4,966,862和/或4,918,497以及美国专利申请公开Nos.2009/0184616；2009/0080185；2009/0050908；2009/0050907；2008/0308825；2008/0198112；2008/0179611；2008/0173884；2008/0121921；2008/0012036；2007/0253209；2007/0223219；2007/0170447；2007/0158668；2007/0139923和/或2006/0221272中所描述的方法。
可见光可以包括具有许多不同波长的光。可见光的表观颜色可以参考二维色度图（诸如在图1中示出的1931CIE色度图）而被示出。色度图为将颜色定义为颜色的加权的和提供了有用的参考。
如在图1中所显示的，1931CIE色度图上的颜色由落入大致U形的区域中的x坐标和y坐标（即，色度坐标或色点）定义。在该区域的外侧上或该区域的外侧附近的颜色是由具有单波长或非常小的波长分布的光组成的饱和色。所述区域的内部上的颜色是由不同波长的混合组成的非饱和色。白光（其可以是许多不同波长的混合）通常在所述图的中部附近、在图1中被标记为10的区域中被找到。如由区域10的大小所证明的，存在可能被认为是“白色”的许多不同色调的光。例如，一些“白色”光，诸如由钠蒸汽照明器件产生的光，可以呈现为颜色上带黄色，而其他“白色”光，诸如由一些荧光照明器件产生的光，可以呈现为颜色上更带蓝色。
通常呈现绿色或包括相当的绿色成分的光被标绘在区域11、12和13（所述区域11、12和13在白色区域10之上）中，而在所述白色区域10之下的光通常呈现粉红色、紫色或品红色。例如，在图1的区域14和15中标绘的光通常呈现品红色（即，红-紫色或带紫色的红色）。
进一步已知的是：来自两个不同光源的光的二成分组合可以呈现为具有与两个组成的颜色中的任一个相比的不同的颜色。组合的光的颜色可以取决于两个光源的波长和相对强度。例如，对于观察者而言，由蓝色光源和红色光源的组合发射的光可以呈现紫色或品红色。相似地，对于观察者而言，由蓝色光源和黄色光源的组合发射的光可以呈现白色。
图1的图中的每个点被称为发射具有该颜色的光的光源的“色点”。如在图1中所显示的，存在被称为“黑体”轨迹16的色点的轨迹，其对应于由被加热至各种温度的黑体辐射体发射的光的色点的位置。所述黑体轨迹16也被称为“普朗克”轨迹，因为沿所述黑体轨迹展开的色度坐标（即，色点）遵守普朗克方程：E（λ）=Aλ-5/（eB/T-1），其中E是发射强度，λ是发射波长，T是所述黑体的色温并且A和B是常数。对于人类观察者而言，位于所述黑体轨迹16上或接近于所述黑体轨迹16的颜色坐标产生令人喜爱的白色光。
当加热的对象变成炽热时，它首先发出带红色的光，随后发出带黄色的光，之后发出白色光，并且最后发出带蓝色的光，因为与所述黑体辐射体的峰值辐射相关联的波长随增高的温度而逐步地变得更短。这因为与所述黑体辐射体的峰值辐射相关联的波长随增高的温度逐步地变得更短而发生，与维恩位移律相一致。因此，可以依据它们的相关的色温（CCT）来描述产生在所述黑体轨迹16上或接近于所述黑体轨迹16的光的发光体。如此处所使用的，术语“白色光”指的是被感知为白色的光，其位于1931CIE色度图上的黑体轨迹的7个MacAdam椭圆内，并且具有范围从2000K至10,000K的CCT。具有4000K的CCT的白光可以呈现颜色上带黄色，而具有8000K或更大的CCT的白光可以呈现颜色上更带蓝色，并且可以被称为“冷”白色光。“暖”白色光可以被用于描述具有大约2500K和4500K之间的CCT的白光，其在颜色上是更带红色或更带黄色。暖白光通常对于人类观察者而言是令人喜爱的颜色。具有2500K至3300K的CCT的暖白光可能对某些应用而言是优选的。
光源精确地再现被照明的对象中的颜色的能力典型地以使用显色指数（“CRI”）为特征。光源的CRI是当照亮八种参考颜色时照明系统的色彩再现（colorrendition）如何相比于参考黑体辐射体的色彩再现的相对测量值的改进的平均值。因此，所述CRI是当被特别的灯照亮时对象的表面颜色中的偏移的相对测量。如果被所述照明系统照射的一组测试颜色的颜色坐标与由黑体辐射体辐照的同样的测试颜色的坐标相同，则所述CRI等于100。日光通常具有接近100的CRI，白炽灯泡具有大约95的CRI，荧光灯典型地具有大约70到85的CRI，而单色光源具有实质上0的CRI。用于普通照明应用的具有小于50的CRI的光源通常被认为非常差并且典型地仅被用在在其中经济问题排除其他替代物的应用中。具有70和80之间的CRI值的光源具有针对普通照明的应用，在其中对象的颜色是不重要的。对于一些通常的室内照明而言，大于80的CRI值是可接受的。具有在普朗克轨迹16的4个MacAdam级椭圆之内的颜色坐标和超过85的CRI值的光源对于一般照明目的而言是更合适的。具有大于90的CRI值的光源提供了更高的颜色质量。
对于背光、一般照明以及各种其他应用而言，经常期望提供产生具有相对高的CRI的白光的光源，以便被该光源照射的对象可以呈现为对人眼而言具有更自然的着色。因此，这样的光源可以典型地包括包含红色、绿色和蓝色发光器件的固态照明装置的阵列。当同时对红色、绿色和蓝色发光器件通电时，所得到的组合的光可以呈现白色，或接近于白色，取决于所述红色、绿色和蓝色光源的相对强度。然而，甚至是红色、绿色和蓝色发射器的组合的光也可能具有低的CRI，特别是如果所述发射器产生饱和光，因为这样的光可能缺乏来自许多可见波长的贡献。
根据本发明的一些实施例，提供了发射具有高CRI值的暖白光的LEDs和其他固态发光器件。根据本发明的实施例的固态照明装置可以发射具有超过90的CRI值的光并且可以具有在1931CIE色度图上的黑体轨迹的7个MacAdam椭圆内并具有在大约2500K和大约4500K之间的相关色温的色点。在其它的实施例中，固态照明装置可以发射具有超过90的CRI值的光并且可以具有处于1931CIE色度图上的0.385与0.485ccx之间和0.380与0.435ccy之间并可以具有在大约2500K与大约4500K之间的相关色温的色点。在一些实施例中，所述相关色温处于大约2500K与大约3300K之间。根据本发明的实施例的LEDs可以实现这些高的CRI值和具有与常规的单芯片LEDs（其使用可比较的LED并且具有可比较的色点）相比的相对高的光通量的暖白光输出，因为这样的常规LEDs典型地具有较低的CRI值或减少的光通量。
根据本发明的一些实施例的LEDs使用发光体媒介以提供具有高CRI值的暖白光。在此处，术语“发光体媒介”指的是包括一个或多个发光材料（诸如，例如，磷光体）的媒介。各种各样的发光材料是已知的，其中示例性的材料例如在美国专利No.6,600,175和美国专利申请公开No.2009/0184616中被公开。除磷光体之外，其他的发光材料包括闪烁体、白昼辉光带、纳米磷光体、量子点和一旦用（例如紫外线）光照射就在可见光谱中发光的墨水。示例性的发光体媒介包括包含发光材料（其被涂敷在固态发光器件上）的层和包括发光材料（其被布置为部分地或完全地覆盖一个或多个固态发光器件）的透明密封剂（例如，基于环氧的或基于硅酮的可固化的树脂）。
当前，单芯片固态照明装置是可获得的，其包含发射具有在蓝色颜色范围内的主波长的辐射（例如，具有465纳米的主波长的辐射）的LED。发光体媒介被涂敷在或被放置在所述芯片上、所述芯片上方和/或所述芯片周围，或者否则被布置为接收由所述LED发射的蓝色光（在此处，被布置为接收由固态光源（诸如LED）发射的光的发光体媒介被称为“受体发光体媒介”）。所述受体发光体媒介包括密封剂材料（诸如，例如，硅酮），其具有被悬浮在其中的YAG:Ce磷光体颗粒和（Ca1-xSrx）SiAlN3:Eu2+磷光体颗粒。所述YAG:Ce磷光体颗粒将从所述LED接收的蓝色光下变频为黄色光，并且所述（Ca1-xSrx）SiAlN3:Eu2+磷光体颗粒将从所述LED接收的蓝色光下变频为红色光。图2是示出了由这样的固态照明装置发射的辐射的强度作为波长的函数的图。被用于产生图2的图的示例性装置使用具有456纳米的主波长的蓝色LED，并且产生具有80.1的CRI的暖白光。在不被下变频的情况下穿过（或包围）所述发光体媒介的来自所述蓝色LED的光在图2的曲线A中在456纳米处产生窄峰。被黄色和红色磷光体下变频的来自所述蓝色LED的光在图2的曲线A中在刚过600纳米处产生宽峰。在此处，包括具有黄色磷光体和红色磷光体的受体发光体媒介的单芯片固态照明器件（诸如被用于产生图2中的图的器件）被称为黄色/红色磷光体器件。
单芯片固态照明器件当前也是可获得的，其包括发射具有在蓝色颜色范围内的主波长的辐射的LED，其具有受体发光体硅酮密封剂材料，所述密封剂材料包括将从所述LED接收的蓝色光下变频为绿色光的磷光体颗粒和将从所述LED接收的蓝色光下变频为红色光的磷光体颗粒。这些器件产生具有显著更高CRI值（诸如，例如，在84至94之间的CRI）的暖白光。在此处，这些器件被称为绿色/红色磷光体器件。然而，因为发射具有在绿色颜色范围内的峰值波长的光的磷光体可能比各种其他磷光体效率更低，故绿色/红色磷光体器件可以具有显著低于（例如，25-30%或更多）可比较的黄色/红色磷光体器件的光通量值的光通量值。
为了增高常规的黄色/红色磷光体器件的CRI值，被包括在所述器件中的蓝色LED的主波长被增高。特别地，图3是示出了由三个不同的黄色/红色磷光体器件发射的辐射的强度的图，在其中，所述三个器件之间的唯一不同是被包括在其中的蓝色LED的主波长。
在图3中，曲线A示出了具有蓝色LED的固态发光器件的输出（曲线A与图2的图中的曲线A相同），所述蓝色LED具有456纳米的主波长。曲线B示出了具有主波长为464纳米的蓝色LED的固态发光器件的输出，并且曲线C示出了具有主波长为472纳米的蓝色LED的固态器件的输出。在被用于产生曲线A-C的器件中，黄色磷光体与红色磷光体的比率被变化，以便所述器件中的每个将产生具有大约位于图1中示出的1931CIE色度图上的相同位置的颜色的光。特别地，随着由蓝色LED发射的光的主波长被增高，黄色磷光体与红色磷光体的比率被变为包括更多的红色磷光体以及更少的黄色磷光体。因此，与被用于产生曲线A的器件的受体发光体媒介相比，被用于产生曲线B的器件的受体发光体媒介具有更高的红色磷光体对黄色磷光体的比率，并且与被用于产生曲线B的器件的受体发光体媒介相比，被用于产生曲线C的器件的受体发光体媒介具有更高的红色磷光体对黄色磷光体的比率。
对于曲线A-C中的每个，y轴代表所述器件的标准化的光通量，在其中在每个波长处的光通量被图示为对于该特定曲线而言在峰值发射波长处的光通量的百分率。由此，图3示出了对于每个器件的作为波长的函数的光通量的相对强度，但是没有示出所述三个器件之间的相对光通量值。
如在图3的曲线A和曲线B中所显示的，当蓝色LED的主波长从456纳米（曲线A）被增加到464纳米（曲线B）时，相比于包括456纳米蓝色LED的器件，在青色颜色范围（在此处将所述青色颜色范围定义为具有在大约480纳米与500纳米之间的峰值波长的光）内的光通量的百分率被增加。也如在图3中所显示的，该变化将所述器件的CRI从对于曲线A的器件的80.1增加到对于曲线B的器件的84.3。
如在图3的曲线C中所显示的，由于蓝色LED的主波长现在恰好在青色颜色范围之外，故当所述蓝色LED的主波长进一步被增加到472纳米时，所述青色颜色范围内的光通量的百分率被进一步增加。因此，对于被用于产生图3的曲线C的器件，青色范围内的光通量相当于由红色磷光体和黄色磷光体的组合发射的光的峰值处的光通量的一半，而对于被用于产生曲线A的器件，青色范围内的光通量仅相当于由红色磷光体和黄色磷光体的组合发射的光的峰值处的光通量的10-20%。如在图3中进一步被显示的，通过进一步将蓝色LED的主波长偏移到472纳米，所述器件的CRI被进一步增加到88.1。
尽管图3的曲线C的器件展现出改善的CRI，存在在其中期望具有大于90的CRI值的单芯片暖白LEDs的应用。根据本发明的实施例，提供了单芯片固态发光器件，其发射暖白光并且具有相对高的CRI值，诸如，例如，可超过90的CRI值。
在一些实施例中，这些固态发光器件包括蓝色LED，所述蓝色LED包括受体发光体媒介，其具有被包括在其中的第一、第二和第三磷光体。所述第一磷光体可以将从蓝色LED接收的光下变频为具有在绿色颜色范围中的峰值波长的光。此磷光体可以具有足够宽的FWHM带宽以致其FWHM发射光谱落入青色颜色范围的至少一部分中。在一些实施例中，此第一磷光体可以包括LuAG:Ce磷光体（即，掺杂铈的LuAG）。LuAG:Ce磷光体可以具有在535和545纳米之间的峰值发射波长，以及在大约110-115纳米之间的FWHM带宽。如此，LuAG:Ce磷光体的FWHM带宽可以遍及整个青色颜色范围而延伸。所述第二磷光体可以将从蓝色LED接收的光下变频为具有在黄色颜色范围中的峰值波长的光。在一些实施例中，此第二磷光体可以包括YAG:Ce磷光体。所述第三磷光体可以将从蓝色LED接收的光下变频为具有在红色颜色范围中的峰值波长的光。在一些实施例中，此第三磷光体可以包括（Ca1-xSrx）SiAlN3:Eu2+磷光体。
在一些实施例中，所述LuAG:Ce磷光体和所述YAG:Ce可以在单一掺杂铈的结构中被一起生长，所述结构包括镥、钇、铝和氧。例如，所述LuAG:Ce磷光体和所述YAG:Ce可以被一起实现为Lu1-xYxA15O12:Ce材料。这样的材料将充当像LuAG:Ce磷光体那样发射光的第一磷光体和像YAG:Ce磷光体那样发射光的第二磷光体两者（其将提供具有在LuAG:Ce磷光体的峰值波长和YAG:Ce磷光体的峰值波长之间的峰值的组合的光谱）。因此，将被理解的是：所述第一和第二磷光体可以包括两个单独的磷光体、被混合在一起的两个单独的磷光体、和/或在其中两个磷光体在同一结构中被一起生长的合成物。
也将被理解的是：根据本发明的一些实施例，所述第一磷光体可以包括第一基于铝石榴石的磷光体，所述第二磷光体可以包括第二基于铝石榴石的磷光体，并且所述第三磷光体包括基于氮化物的或基于氮氧化物的磷光体。在这些实施例的一些中，所述第一磷光体可以发射在绿色颜色范围中的光并且所述第二磷光体可以发射在黄色颜色范围中的光。在一些实施例中，所述第一磷光体可以包括LuAG:Ce磷光体或者可以包括任何其他的基于铝石榴石的磷光体，并且所述第二磷光体可以包括YAG:Ce或者可以包括任何其他的基于铝石榴石的磷光体。所述第三磷光体可以包括任何适当的基于氮化物的或基于氮氧化物的磷光体，并且不限于基于钙和锶的基于氮化物的或基于氮氧化物的磷光体。将被理解的是：第一和第二基于铝石榴石的磷光体的使用可以在特定的实施中具有某些优势，因为当它们例如在粘结剂中被混合在一起时，所述两个基于铝石榴石的磷光体可以具有良好的相容性，并且因为基于铝石榴石的磷光体可以展现出良好的稳定性并且针对在发光体媒介中使用而言具有其他所期望的特征。
图4是示出了作为波长的函数的由根据本发明的实施例的三个不同的固态照明器件发射的辐射的强度的图。在图4中，所有固态器件使用具有464纳米的主波长的蓝色LED。在被用于产生曲线D的器件中，所述发光器件是包括受体发光体媒介的黄色/红色磷光体器件，所述受体发光体媒介具有黄色磷光体（YAG:Ce）和红色磷光体（（Ca1-xSrx）SiAlN3:Eu2+）；在被用于产生曲线E的器件中，所述LED包括受体发光体媒介，其具有绿色磷光体（LuAG:Ce）、黄色磷光体（YAG:Ce）以及红色磷光体（（Ca1-xSrx）SiAlN3:Eu2+）（在此处为“绿色/黄色/红色磷光体器件”）；以及在被用于产生曲线F的器件中，所述LED包括受体发光体媒介，其具有绿色磷光体（LuAG:Ce）和红色磷光体（（Ca1-xSrx）SiAlN3:Eu2+）（在此处为“绿色/红色磷光体器件”）。
如在曲线D中所显示的，所述黄色/红色磷光体器件展现出86.6的CRI值。此器件相似于被用于产生图2的曲线B的器件，但是展现出改善的CRI，因为其具有图1的1931CIE色度图上的不同位置处的色点。然而，该器件在青色颜色范围中仍然具有相对低的百分率的光通量，并且未能实现大于90的CRI。
相反地，曲线E和F两个的器件实现了大于90的CRI值。特别地，被用于产生曲线E的绿色/黄色/红色磷光体器件实现了90.6的CRI值，并且被用于产生曲线F的绿色/红色磷光体器件实现了91.4的CRI值。在每种情况下，这些器件在青色颜色范围中具有增加的百分率的它们的光通量，其可归因于包括绿色磷光体，所述绿色磷光体具有在青色颜色范围中的显著的发射。曲线F也显示了在被用于产生曲线F的器件中不包括任何黄色磷光体将光谱中的主峰值（即，在600和700纳米之间的峰值）偏移到右侧（即，偏移到更高波长）。在被用于产生曲线D-F的器件中，黄色磷光体对红色磷光体的比率再次被改变以致所述器件中的每个将产生具有在图1中示出的1931CIE色度图上的大约相同位置处的颜色的光。这通过在包括绿色磷光体的器件中增加红色磷光体的百分率而被实现。
如可以从图4中看到的，在被用于产生曲线E和F的固态发光器件中，在发光体媒介中包括绿色磷光体可以有助于“填充”青色颜色范围中的一些光谱间隙，其可能存在于由常规的黄色/红色磷光体器件发射的光中。结果，根据本发明的实施例的发光器件可以展现出高的CRI值。
图5A和5B提供了附加的数据，所述附加的数据显示了在发光体媒介中包括绿色磷光体以提供绿色/黄色/红色磷光体器件与常规的黄色/红色磷光体器件相比如何影响器件的性能。特别地，图5A示出了与针对落入相同的两个暖白色面元内的多个常规的黄色/红色磷光体器件的中值CRI相比，针对落入两个不同的暖白色面元内（颜色面元指的是所述1931CIE色度图上的区域）的根据本发明的实施例的多个绿色/黄色/红色磷光体器件的中值CRI。如在图5A中所显示的，在第一颜色面元中，所述绿色磷光体的添加增加了CRI平均5%（从85到90），而在第二颜色面元中，绿色磷光体的添加增加了CRI平均7%（从83到90）。因此，绿色磷光体的添加导致了CRI平均增加6%。
图5B示出了针对被用于产生图5A的器件的中值光通量（以流明计）。如在图5B中所显示的，落入第一暖白色面元内的绿色/黄色/红色磷光体器件的光通量比落入相同颜色面元内的黄色/红色磷光体器件的中值光通量小10%。关于第二颜色面元，绿色磷光体的添加减少了光通量平均14%。因此，绿色磷光体的添加导致了光通量平均减少大约12%。此光通量中的减少显著地小于由常规的绿色/红色磷光体器件展现的光通量中的减少，其可以是25-30%或更多。
图6A和6B示出了根据本发明的实施例的在黄色/红色磷光体器件和在绿色/黄色/红色磷光体器件两者上的蓝色LED的主波长的影响。特别地，图6A的图表示出了在用于蓝色LED的三个主波长的每一个（458、462和466纳米）处测量的多个黄色/红色磷光体器件的CRI，以及在用于蓝色LED的七个主波长的每一个（455、457、462、464、470、471和474纳米）处测量的多个绿色/黄色/红色磷光体器件的CRI。图6B用图表的方式示出了来自图6A的图表的数据，并且提供了曲线拟合以更好地示出用于黄色/红色磷光体器件和用于绿色/黄色/红色磷光体器件（曲线H）的CRI值如何作为蓝色LED的主波长的函数而变化。
如在图6B中所显示的，相比于黄色/红色磷光体器件，绿色/黄色/红色磷光体器件在相同的波长上通常提供更高的CRI值。此外，相比于由黄色/红色磷光体器件展现的CRI值，由绿色/黄色/红色磷光体器件展现的CRI值从峰值更缓慢地下降。因此，根据本发明的实施例的固态照明器件可以提供更高的CRI值，并且也可以在用于被包括在所述器件中的蓝色LED的更宽范围的主波长上展现可接受的CRI性能。
图7A和7B是进一步示出了如下的图：作为被包括在所述器件中的蓝色LED的主波长的函数，根据本发明的实施例制成的绿色/黄色/红色磷光体器件的CRI和光通量与常规的黄色/红色磷光体器件相比的差异。图7A示出了作为蓝色LED的主波长的函数的针对各种器件的中值CRI值，而图7B将绿色/黄色/红色磷光体器件的光通量示出为黄色/红色磷光体器件的光通量的百分率，所述黄色/红色磷光体器件带有具有相同的主波长的蓝色LED。
特别地，图7A中的曲线I示出了绿色/黄色/红色磷光体器件的CRI，而曲线J示出了常规的黄色/红色磷光体器件的CRI。如从图7A所显而易见的，所述绿色/黄色/红色磷光体器件为具有小于471纳米的主波长的蓝色LEDs提供了更高的CRI值。在大约464纳米的波长处提供了峰值CRI，其中该CRI值高于常规的黄色/红色磷光体器件的CRI值5.1%。在小于464纳米的主波长处CRI值的改善是更高的（即，在456纳米处7.8%的改善）。图7A进一步包括单一数据点标记的曲线K，其示出了使用具有464纳米的主波长的蓝色LED的绿色/红色磷光体器件的测量的CRI值。如在图7A中所显示的，此器件展现了甚至更高的几乎92的CRI值，其比具有主波长为464纳米的蓝色LED的黄色/红色磷光体器件的CRI值大7.1%。
现在转向图7B，曲线L示出了若干常规的黄色/红色磷光体器件的光通量（以流明计）。所有这些光通量值已被标准化为0。曲线M示出了若干绿色/黄色/红色磷光体器件的光通量（以流明计），其中将所述光通量值图示为根据在相同主波长处具有蓝色LED的黄色/红色磷光体器件的光通量值的百分率变化。如在图7A中所显示的，所述绿色/黄色/红色磷光体器件与黄色/红色磷光体器件相比提供了减少的光通量。光通量的减少越大，所述蓝色LED的主波长越低（即，与可比较的黄色/红色磷光体器件相比光通量的减少对于具有472纳米的主波长的蓝色LED而言是8.2%，而与可比较的黄色/红色磷光体器件相比光通量的减少对于具有456纳米的主波长的蓝色LED而言是12.5%）。图7B进一步包括单一数据点标记的曲线N，其示出了使用具有464纳米的主波长的蓝色LED的绿色/红色磷光体器件的标准化的光通量。如在图7B中所显示的，此器件与常规的黄色/红色磷光体器件相比展现出光通量的31.3%的显著的损失。因此，尽管根据本发明的实施例的绿色/黄色/红色磷光体器件与常规的黄色/红色磷光体器件相比展现出光通量的损失，该损失仅相当于8-12%，而由常规的绿色/红色磷光体器件和曲线N的绿色/红色磷光体器件所展现的光通量的相比较的损失相当于两倍或更多倍高。
如上面所注意到的，在一些实施例中，所述受体发光体媒介可以包括：LuAG:Ce磷光体，其发射具有在535纳米和545纳米之间的峰值频率和110-115纳米的FWHM的光，其主要在绿色颜色范围内；YAG:Ce磷光体，其发射具有在545纳米和565纳米之间的峰值频率和115-120纳米的FWHM的光，其主要在黄色颜色范围内；以及（Ca1-xSrx）SiAlN3:Eu2+磷光体，其发射具有在630纳米和650纳米之间的峰值频率和85-95纳米的FWHM的光，其主要在红色颜色范围内。在一些实施例中，LuAG:Ce磷光体对YAG:Ce磷光体的比率按重量可以在大约3：1和1：3之间。在更特殊的实施例中，LuAG:Ce磷光体对YAG:Ce磷光体的比率按重量可以在大约1.5：1和1：1.5之间。在一些实施例中，LuAG:Ce磷光体和YAG:Ce磷光体的组合对红色磷光体的比率按重量可以在大约1：1和9：1之间。
在本发明的一些实施例中，提供了发光器件，其包括固态光源（诸如，例如，蓝色或紫外线LED）和用于将由所述固态光源发射的至少一些辐射下变频的受体发光体媒介。所述发光体媒介可以包括：诸如第一磷光体的材料，其将由所述固态光源发射的辐射下变频为具有在绿色颜色范围内的峰值波长的辐射，其具有延伸到青色颜色范围中的FWHM带宽；以及一种或更多附加的材料，其将由所述固态光源发射的辐射下变频为具有在另一颜色范围内的峰值波长的辐射。
在一些实施例中，所述第一磷光体可以将由所述固态光源发射的辐射下变频为具有在525纳米和550纳米之间的峰值波长的辐射，并且具有延伸到500纳米之下的FWHM发射带宽。在一些实施例中，所述一种或更多附加的材料可以是第二和第三磷光体，其一起将由所述固态光源发射的辐射下变频为具有大于580纳米的峰值波长的辐射。在一些实施例中，所述第二磷光体可以将由所述固态光源发射的辐射下变频为具有在黄色颜色范围内的峰值波长的辐射，并且所述第三磷光体可以将由所述固态光源发射的辐射下变频为具有在红色颜色范围内的峰值波长的辐射。所述第一磷光体可以是LuAG:Ce磷光体，所述第二磷光体可以是YAG:Ce磷光体，并且所述第三磷光体可以是（Ca1-xSrx）SiAlN3:Eu2+磷光体。这样的发光器件可以发射具有在大约2500K与4500K之间的相关色温、至少90的CRI值和在1931CIE色度图上的黑体轨迹的7个MacAdam椭圆内的色点的暖白光。在一些实施例中，所述相关色温可以在大约2500K与3300K之间。
在本发明的另外的实施例中，提供了发光器件，其包括：发射具有在蓝色颜色范围内的主波长的光的LED，以及被配置为下变频由所述LED发射的至少一些光的受体发光体媒介。所述受体发光体媒介可以至少包括：第一磷光体，其将由所述LED发射的辐射下变频为具有在绿色颜色范围内的峰值波长的辐射；第二磷光体，其将由所述LED发射的辐射下变频为具有在第二颜色范围内的峰值波长的辐射，所述第二颜色范围具有在所述绿色颜色范围之上的波长；以及第三磷光体，其将由所述LED发射的辐射下变频为具有第三颜色范围内的峰值波长的辐射，所述第三颜色范围具有在所述绿色颜色范围之上的波长。所述第一磷光体可以具有延伸到青色颜色范围中的FWHM发射带宽。
在一些实施例中，被包括在所述受体发光体媒介中的磷光体和所述LED被配置为一起发射具有在大约2500K和4500K之间（或者甚至在大约2500K和3300K之间）的相关色温和/或具有至少90的CRI的暖白光。在一些实施例中，所述第二磷光体将由所述LED发射的辐射下变频为具有在黄色颜色范围内的峰值波长的辐射，并且所述第三磷光体将由所述LED发射的辐射下变频为具有在红色颜色范围内的峰值波长的辐射。所述第一磷光体可以包括LuAG:Ce磷光体，所述第二磷光体包括YAG:Ce磷光体，并且所述第三磷光体包括（Ca1-xSrx）SiAlN3:Eu2+磷光体。
在又另外的实施例中，提供了发光器件，其包括发射具有在蓝色颜色范围内的主波长的光的LED和被配置为将由所述LED发射的至少一些光下变频的受体发光体媒介。所述受体发光体媒介包括：第一材料，其将由所述LED发射的辐射下变频为具有在绿色颜色范围中的峰值波长的辐射，以及第二材料，其将由所述LED发射的辐射下变频为具有第二颜色范围中的峰值波长的辐射，所述第二颜色范围具有在所述绿色颜色范围之上的波长。由所述发光器件发射的光谱在可见光谱内具有两个相异的峰值，包括在蓝色颜色范围内的第一峰值、在比与所述绿色颜色范围相关联的波长更长的波长处的第二峰值。
在一些实施例中，所述第一材料可以是第一磷光体，诸如，例如，LuAG:Ce磷光体，其将由所述LED发射的辐射下变频为具有在绿色颜色范围内的峰值波长的辐射并且其作为延伸到青色颜色范围内的FWHM发射带宽，并且所述第二材料可以是第二磷光体，诸如，例如，YAG:Ce磷光体，其将由所述LED发射的辐射下变频为具有在黄色颜色范围内的峰值波长的辐射，并且第三磷光体，诸如，例如，（Ca1-xSrx）SiAlN3:Eu2+磷光体，其将由所述LED发射的辐射下变频为具有在红色颜色范围内的峰值波长的辐射。所述LED可以发射具有在大约2500K和4500K之间（或者甚至在大约2500K和3300K之间）的相关色温和至少90的CRI值的暖白光。
在一些实施例中，所述LED（或其他固态发光器件）可以发射具有在大约430纳米到470纳米之间的主频率的光。所述第一磷光体可以发射具有在大约525纳米到545纳米之间的峰值频率的光。所述第二磷光体可以发射具有在大约545纳米到585纳米之间的峰值频率的光。所述第三磷光体可以发射具有在大约600纳米到650纳米之间的峰值频率的光。
用于绿色、黄色和红色磷光体的磷光体颗粒可以在直径上处于范围中（术语直径被宽松地使用，因为所述颗粒将不必具有球形形状），范围可以从大约1微米到大约30微米，其中大约一半颗粒的直径在从大约4微米到大约20微米之间。在一些实施例中，绿色、黄色和红色磷光体的至少一半颗粒可以具有在2微米和20微米之间的范围中的尺寸（直径）。
现在将参考图8A-8D描述固态发光器件30，其包括根据本发明的实施例的发光体媒介。所述固态发光器件30包括封装的LED。特别地，图8A是在其上没有透镜的固态发光器件30的立体图。图8B是从相对侧观看的器件30的立体图。图8C是具有覆盖所述LED芯片的透镜的器件30的侧视图。图8D是器件30的底视立体图。
如在图8A中所显示的，所述固态发光器件30包括衬底/基板（“基板”）32，单个LED芯片或“裸片（die）”34被安装在其上。所述基板32可以由许多不同的材料（诸如，例如，氧化铝、氮化铝、有机绝缘体、印刷电路板（PCB）、蓝宝石或硅）形成。所述LED34可以具有以不同方式布置的许多不同的半导体层。LED结构和它们的制造和操作在本领域中是普遍知道的并且因此在此处仅被简单地讨论。可以使用已知的工艺（诸如，例如，金属有机化学汽相沉积（MOCVD））制造LED34的层。所述LED34的层可以包括夹在第一和第二反向掺杂的外延层之间的至少一个活性层/区域，其全部被依次形成在生长衬底上。典型地，许多LEDs被生长在生长衬底（诸如，例如，蓝宝石、碳化硅、氮化铝（AlN）或氮化镓（GaN）衬底）上，以提供生长半导体晶片，并且此晶片随后可以被分离成各个LED芯片，其被安装在封装中以提供各个封装的LEDs。所述生长衬底可以保留作为最终分离的LED的一部分，或者可替代地，所述生长衬底可以被完全地或部分地移除。在在其中所述生长衬底保留的实施例中，它可以被成形和/或被结构化以增强光提取。
也被理解的是：附加的层和元件也可以被包括在所述LED34中，包括但不限于缓冲器、成核、触点和电流扩展层以及光提取层和元件。也被理解的是：反向掺杂的层可以包括多个层和子层以及超晶格结构和夹层。所述活性区域可以包括例如单量子阱（SQW）、多量子阱（MQW）、双异质结构和/或超晶格结构。所述活性区域和掺杂层可以从不同的材料系统而被制造，包括例如基于族-III氮化物的材料系统，诸如GaN、氮化铝镓（AlGaN）、氮化铟镓（InGaN）和/或氮化铝铟镓（AlInGaN）。在一些实施例中，所述掺杂层是GaN和/或AlGaN层，并且所述活性区域是InGaN层。
所述LED34可以是紫外线、紫色或蓝色LED，其发射具有在大约380nm到大约475nm的范围中的主波长的辐射。
所述LED34可以包括在其顶部表面上的导电电流扩展结构36，以及一个或多个触点38，所述一个或多个触点38在其顶部表面处是可触及的，用于引线接合。所述扩展结构36和触点38两者均可以由导电材料（诸如Au、Cu、Ni、In、Al、Ag或其组合、导电氧化物和透明的导电氧化物）制成。所述电流扩展结构36可以包括导电指状物37，其以图案的方式被布置在所述LED34上，其中所述指状物被隔开以增强从触点38扩展到LED34的顶部表面中的电流。在操作中，电信号通过如下面所描述的引线接合而被施加到所述触点38，并且所述电信号通过所述电流扩展结构36的指状物37而扩展到所述LED34中。电流扩展结构经常被用在在其中顶部表面是p-型的LEDs中，但也可以被用于n-型材料。
所述LED34可以被涂敷有根据本发明的实施例的发光体媒介39。如上面所讨论的，此受体发光体媒介39可以包括多个磷光体（或其他发光材料），其吸收至少一些LED光并且发射不同波长的光以致所述LED发射来自所述LED和所述磷光体的光的组合。在一些实施例中，所述受体发光体媒介39包括（在一起和/或在分开的层中）被混合在其中的绿色磷光体的颗粒、黄色磷光体的颗粒和红色磷光体的颗粒。将被理解的是：所述受体发光体媒介39可以包括在本公开中所讨论的任何受体发光体媒介。
所述受体发光体媒介39可以使用许多不同的方法而被涂敷在所述LED34上，其中在两者的标题为“晶片级磷光体涂敷方法和利用该方法制造的器件”的美国专利申请序列号Nos.11/656,759和11/899,790中描述了合适的方法。可替代地，可使用其他方法（诸如电泳沉积（EPD））将所述受体发光体媒介39涂敷在所述LED34上，其中在标题为半导体器件的闭环电泳沉积的美国专利申请No.11/473,089中描述了合适的EPD方法。在下面描述了将所述受体发光体媒介39涂敷或者否则涂布到所述LED34上的若干示例性的方法。
光学元件或透镜70（参见图8C-8D）被形成在基板32的顶部表面40上，在所述LED34之上，以提供环境和/或机械保护两者。可以使用不同的模制技术（诸如在标题为发光二极管封装和用于制造其的方法的美国专利申请序列号No.11/982,275中所描述的那些）来模制所述透镜70。所述透镜70可以是许多不同的形状，诸如，例如，半球形。许多不同的材料（诸如硅酮、塑料、环氧树脂或玻璃）可以被用于所述透镜70。所述透镜70也可以被结构化以改善光提取。在一些实施例中，所述透镜70可以包括所述受体发光体媒介39和/或可以被用于将发光体媒介39保持在所述LED34之上的适当的位置处，而不是和/或除将发光体媒介39直接涂敷到LED芯片34上之外。
所述固态发光器件30可以包括具有不同尺寸或足迹的LED封装。在一些实施例中，所述LED芯片34的表面面积可以覆盖基板32的多于10%或甚至15%的表面面积。在一些实施例中，所述LED芯片34的宽度W对所述透镜70的直径D（或宽度D，对于方形透镜而言）的比率可以大于0.5。例如，在一些实施例中，所述固态发光器件30可以包括具有大约3.45平方毫米的基板32的LED封装，和具有大约2.55mm的最大直径的半球形透镜。所述LED封装可以被布置为保持大约1.4平方毫米的LED芯片。在此实施例中，所述LED芯片34的表面面积覆盖所述基板32的多于16%的表面面积。
所述基板32的顶部表面40可以具有图案化的导电特征，其可以包括具有整体的第一触点盘44的芯片附接盘42。第二触点盘46也被包括在所述基板32的顶部表面40上，其中所述LED34被安装在大约所述附接盘42的中心处。所述附接盘42和第一和第二触点盘44、46可以包括金属或其他导电材料，诸如，例如，铜。所述铜盘42、44、46可以被电镀到铜种层（其而又被形成在钛粘附层上）上。可以使用标准的光刻工艺图案化所述盘42、44、46。这些图案化的导电特征使用已知的接触方法提供导电路径，用于电连接到所述LED34。可以使用已知的方法和材料将所述LED34安装到所述附接盘42。
间隙48（参见图8A）被包括在所述第二触点盘46与所述附接盘42之间直到所述基板32的表面。电信号通过所述第二盘46和所述第一盘44而被施加到所述LED34，其中所述第一盘44上的电信号通过所述附接盘42直接传到所述LED34并且来自所述第二盘46的信号通过导线接合而传到所述LED34中。所述间隙48在所述第二盘46和所述附接盘42之间提供电绝缘以防止被施加到所述LED34的信号的短路。
参考图8C和8D，可以通过经由第一和第二表面安装盘50、52将外部电触点提供到第一和第二触点盘44、46而将电信号施加到封装30，所述第一和第二表面安装盘50、52被形成在所述基板32的背表面54上以至少部分地分别与第一和第二触点盘44、46对齐。导电通孔56穿过所述基板32而被形成在第一安装盘50与第一触点盘44之间，以致被施加到所述第一安装盘50的信号被传导至第一触点盘44。相似地，导电通孔56被形成在第二安装盘52和第二触点盘46之间，以在该两者之间传导电信号。所述第一和第二安装盘50、52允许LED封装30的表面安装，其中跨越所述第一和第二安装盘50、52施加要被施加到所述LED34的电信号。
所述盘42、44、46提供了延伸的热传导路径，以传导热量远离所述LED34。所述附接盘42比所述LED34覆盖更多的基板32的表面，其中所述附接盘从所述LED34的边缘向基板32的边缘延伸。所述触点盘44、46在所述通孔56和所述基板32的边缘之间也覆盖所述基板32的表面。通过延伸所述盘42、44、46，可以改善来自所述LED34的热量扩散，其可以改善所述LED的工作寿命和/或允许更高的操作功率。
所述LED封装30进一步包括在所述基板32的背表面54上、在第一和第二安装盘50、52之间的金属化的区域66。所述金属化的区域66可以由热量传导材料制成，并且可以与所述LED34至少部分垂直地对齐。在一些实施例中，所述金属化的区域66不与所述基板32的顶部表面上的元件或所述基板32的背表面上的第一和第二安装盘50、52电接触。尽管来自所述LED的热量通过所述附接盘42和所述盘44、46在所述基板32的顶部表面40之上扩散，更多的热量将在所述LED34之下和所述LED34周围直接传到所述基板32中。所述金属化的区域66可以通过允许该热量扩散到所述金属化的区域66（在其处热量可以更容易地消散）中来帮助该消散。所述热量也可以从所述基板32的顶部表面40通过所述通孔56而传导，在其处所述热量可以扩散到第一和第二安装盘50、52（在其处所述热量也可以消散）中。
图9A-9D示出了根据本发明的实施例的封装的发光器件100，其包括多个LED芯片和一个或多个受体发光体媒介。图9A是封装的发光器件100的立体图。图9B是所述封装的发光器件100的平面图。图9C是所述封装的发光器件100的侧视图。图9D是所述封装的发光器件100的底视图。尽管使用虚线显示了图9A-9C中的一些元件，因为这些元件是在各种其他实施例中可以被省略或不同地放置的元件，将被理解的是：可以可替代地用实线显示这些元件。将被理解的是：在图9A-9C中用实线绘制的各种元件也可以被省略或重新放置。
如在图9A中所显示的，所述封装的发光器件100包括四个LED芯片104，其被安装在共同的衬底或基板102上。所述基板102和所述LEDs104可以是例如在上面关于图8A-8D而讨论的任何基板和LEDs。在一些实施例中，所述LEDs104例如可以是，每个是紫外线、紫色或蓝色LED，其发射具有在大约380nm到大约475nm的范围中的主波长的辐射。在其他的实施例中，至少一个LEDs104可以是紫外线、紫色或蓝色LED，其发射具有在大约380nm到大约475nm的范围中的主波长的辐射，而所述LEDs104中的至少另一个可以是发射具有在550nm之上的主波长的辐射的LED。例如，在一些实施例中，所述LEDs104可以包括发射具有在蓝色颜色范围中的主波长的辐射的一个或多个LEDs和发射具有在红色颜色范围中的主波长的辐射的至少一个或多个LEDs104。
在一些实施例中，所述LEDs104中的每个可以被涂敷有根据本发明的实施例的受体发光体媒介（未示出）。如上面所讨论的，此受体发光体媒介可以包括多个磷光体（或其他发光材料），其吸收至少一些LED光并且发射不同波长的光以致所述LED发射来自所述LED和所述磷光体的光的组合。在一些实施例中，所述受体发光体媒介包括被混合在其中的（一起和/或在分开的层中）绿色磷光体的颗粒、黄色磷光体的颗粒和红色磷光体的颗粒。将被理解的是：所述受体发光体媒介可以包括在本公开中所讨论的任何受体发光体媒介。
所述受体发光体媒介可以以任何合适的方式（包括，例如，通过使用在上面参考的美国专利申请序列号Nos.11/656,759、11/899,790或11/473,089中所描述的涂敷方法涂敷从其生长所述LEDs104的（一个或多个）晶片，或通过下面所描述的在晶片级或在芯片级将受体发光体媒介涂敷或者否则涂布到LED上的任何示例性的方法）被施加到所述LEDs104。如下面所描述的，所述受体发光体媒介可以可替代地被沉积在封装的发光器件100的透镜110上和/或被构建到封装的发光器件100的透镜110中，或者可以被提供在透镜110和LEDs104之间。下面将讨论用于将所述受体发光体媒介提供在透镜（诸如透镜110）上或紧邻透镜（诸如透镜110）的示例性的技术。
所述封装的发光器件100中的每个LED104可以包括在其顶部表面上的导电电流扩展结构106，诸如上面关于发光器件30而讨论的电流扩展结构36，以及一个或多个触点108，其在其顶部表面是可触及的，用于引线接合。光学元件或透镜110被形成在基板102的顶部表面上，在四个LEDs104之上，以提供环境和/或机械保护。所述透镜110可以是任何合适的透镜，包括上面关于图8A-8D的发光器件30所讨论的任何透镜70。在一些实施例中，受体发光体媒介可以被沉积在所述透镜110上和/或被包括在所述透镜110中，或者所述透镜110可以被用于将这样的受体发光体媒介保持在所述LEDs104之上的适当的位置处，而不是和/或除将受体发光体媒介直接提供在每个LED芯片104上之外。
尽管图9A-9C示出了被附接到每个LED104的顶侧的两个引线接合，将被理解的是：可以使用更多或更少的引线接合。在所描绘的实施例中，两个引线接合被附接到每个LED104，其可以包括对LED的n-型层的两个触点、对LED的p-型层的两个触点、或对LED的n-型层的一个触点和对LED的p-型层的一个触点。附加的触点可以被提供在每个LED104的底侧上。例如，如果附接到图9A-9C的发光器件100中的LEDs104的特定的一个上的两个引线接合包括附接到LED104的n-型层上的触点盘的引线接合，则一个或多个附加的触点（其例如可以是触点盘）可以被提供在LED104的底侧上，以提供对所述发光器件104的p-侧层的外部触点。
也将被理解的是：可以提供附加的引线接合或其他接触结构，其可以被用于以串联、并联或其组合的方式电连接所述LEDs104。在图9A-9B中显示了两个这样的引线接合109。
所述基板102的顶部表面可以具有图案化的导电特征，其可以包括可以在其上安装LEDs104的芯片附接盘112。可以使用已知的引线接合和接触方法（诸如，例如，上面关于图8A-8B的发光器件30所讨论的那些）和/或通过到所述芯片附接盘112的电连接来实现对所述LEDs104中的每个的电接触。包括所述芯片附接盘112的图案化的导电特征可以具有反射上表面。根据本发明的实施例的受体发光体媒介在一些实施例中可以被涂敷到这些图案化的导电特征上或者否则被沉积在这些图案化的导电特征上，并且由此可以起作用以进一步下变频由所述LEDs104发射的撞击在这些反射表面上的光。
所述封装的发光器件100（图9D）的底侧可以实质上与所述封装的发光器件30的底侧相同（虽然，有可能更大），并且因此此处将省略其进一步的描述。可以通过对被形成在基板102的背表面上的第一和第二表面安装盘（未示出）提供外部电触点而将电信号施加到所述封装的发光器件100。可以以上面所描述的将电信号提供到图8A-8D的LED34的相同的方式将此电信号施加到所述LEDs104中的每个。
图10A-10D示出了另一封装的发光器件120，其包括根据本发明的实施例的多个LED芯片和一个或多个受体发光体媒介。特别地，图10A是封装的发光器件120的立体图。图10B是封装的发光器件120的平面图。图10C和10D是所述封装的发光器件120的侧视图和底视图。
如从所述图中是显而易见的，图10A-10D的封装的发光器件120非常相似于图9A-9D的封装的发光器件100。两个器件100、120之间的主要差异在于：所述器件100使用LEDs104，其具有两个顶侧触点并且因此在每个LED芯片104和基板102之间具有两个顶侧引线接合109，而所述器件120使用LEDs124，其具有单一的顶侧触点并且因此在每个LED芯片124和基板122之间具有单一的顶侧引线接合。封装的发光器件120中的LEDs124中的每个可以连同根据本发明的实施例的受体发光体媒介（未示出）一起而工作，特别地包括具有被混合在其中（一起和/或在分开的层中）的绿色磷光体的颗粒、黄色磷光体的颗粒和红色磷光体的颗粒的受体发光体媒介。所述受体发光体媒介可以被沉积在LEDs124的顶部表面上，被沉积在封装的发光器件120的透镜130上和/或被包括在封装的发光器件120的透镜130中，和/或被提供在透镜130与LEDs124之间。
所述受体发光体媒介可以以任何合适的方式被施用到LEDs124或透镜130，或被安装在其之间，所述合适的方式例如包括上面关于封装的发光器件100所讨论的每个方法和/或下面所讨论的各种附加的方法。
图11A-11C示出了另一封装的发光器件140，其包括根据本发明的实施例的多个LED芯片和一个或多个受体发光体媒介。特别地，图11A是封装的发光器件140的立体图。图11B是封装的发光器件140的平面图。图11C是封装的发光器件140的侧视图。
图11A-11D的封装的发光器件140与图9A-9D的封装的发光器件100相似，其中主要差异在于：与被包括在封装的发光器件100中的四个LEDs104相对照，所述封装的发光器件包括总计12个LEDs144。在封装的发光器件140中的LEDs144中的每个可以连同根据本发明的实施例的受体发光体媒介一起而工作，特别地包括具有被混合在其中（一起和/或在分开的层中）的绿色磷光体的颗粒、黄色磷光体的颗粒和红色磷光体的颗粒的受体发光体媒介。所述（一个或多个）受体发光体媒介可以被沉积在所述LEDs144的顶部表面上、被沉积在所述封装的发光器件140的透镜150上和/或被包括在所述封装的发光器件140的透镜150中、和/或被提供在所述透镜150和所述LEDs144之间。可以使用例如此处所讨论的沉积受体发光体媒介的任何方法将所述受体发光体媒介施用到所述LEDs144或所述透镜150，或者被安装在其之间。由于封装的发光器件140可以实质上与所述封装的发光器件100相同，除了具有不同数量的LEDs和适当的引线接合以及触点之外，因此将省略对所述封装的发光器件140的进一步讨论。
将被理解的是：尽管图8A-11C示出了可以包括根据本发明的实施例的受体发光体媒介的若干示例性的封装的发光器件，这些受体发光体媒介一般地可以与任何合适的封装的发光器件一起使用。经由另外的例子，在2009年4月28日提交的美国临时专利申请No.61/173,550中公开了附加的示例性的封装的LEDs，其全部内容以引用的方式被并入此处，好像其整体被提出。根据本发明的实施例的受体发光体媒介可以关于在此临时专利申请中公开的任何封装的LEDs而被使用。
如上面注意到的，在一些实施例中，根据本发明的实施例的受体发光体媒介可以在将所述晶片分离成例如各个LED芯片之前被直接涂敷到半导体晶片的表面上。现在将关于图12A-12E讨论用于涂布受体发光体媒介的一个这样的过程。在图12A-12E的例子中，所述受体发光体媒介被涂敷到多个LED芯片210上。在此实施例中，每个LED芯片210是垂直结构的器件，其具有顶部触点224和底部触点222。
参考图12A，在它们的制造过程的晶片级（即，在所述晶片已经被分开/分离成各个LED芯片之前）显示了多个LED芯片210（仅显示出两个）。所述LED芯片210中的每个包括被形成在衬底220上的半导体LED。所述LED芯片210中的每个具有第一和第二触点222、224。所述第一触点222在所述衬底220的底部上并且所述第二触点224在所述LED芯片210的顶部上。在此特别的实施例中，所述顶部触点224是p-型触点并且所述衬底220的底部上的触点222是n-型触点，然而，将被理解的是：在其他实施例中，所述触点222、224可以被不同地布置。例如，在一些实施例中，所述触点222和所述触点224两者可以被形成在所述LED芯片210的上表面上。
如在图12B中所显示的，导电触点基座228被形成在顶部触点224上，其被用于在所述LED芯片210被涂敷有发光体媒介之后实现对p-型触点224的电接触。所述基座228可以由许多不同的导电材料形成并且可以使用许多不同的已知物理或化学沉积工艺（诸如电镀、掩模沉积（电子束、溅射）、无电电镀或接线柱球焊）而被形成。所述基座228的高度可以依据发光体媒介的期望的厚度而变化并且应足够高以匹配在随后的步骤中沉积的发光体媒介涂层的顶部表面或在随后的步骤中沉积的发光体媒介涂层的顶部表面之上延伸。
如在图12C中所显示的，所述晶片被所述受体发光体媒介涂层232包覆，所述受体发光体媒介涂层232覆盖所述LED芯片210中的每个、所述触点222和所述基座228。所述发光体媒介涂层232可以包括粘合剂和多个磷光体。所述磷光体可以包括例如根据本发明的实施例的上面所讨论的磷光体组合。用于所述粘合剂的材料可以是在固化之后是坚固的并且在可见波长光谱中实质上透明的材料，诸如，例如，硅酮、环氧树脂、玻璃、无机玻璃、旋压玻璃、电介质、BCB、聚酰亚胺（polymides）、聚合物等等。可以使用不同的工艺（诸如旋涂、分发（dispensing）、电泳沉积、静电沉积、印刷、喷涂或丝网印刷）涂布所述发光体媒介涂层232。在2010年3月3日提交的美国专利申请序列号No.12/717,048中公开了又另一合适的涂敷技术，其内容以引用的方式被并入此处。随后可以使用适当的固化方法（例如，加热、紫外线（UV）、红外线（IR）或空气固化）固化所述发光体媒介涂层232。
不同的因素决定将被最终的LED芯片210中的发光体媒介涂层232吸收的LED光的量，包括但不限于磷光体颗粒的尺寸、磷光体装填的百分比、粘合剂材料的类型、磷光体的类型与所发射的光的波长之间的匹配的效率、以及发光体媒介涂层232的厚度。许多不同的磷光体可以被用在根据本发明的受体发光体媒介涂层232中。如上面所讨论的，在一些实施例中，所述受体发光体媒介涂层232可以包括绿色磷光体、黄色磷光体和红色磷光体。所述绿色磷光体可以具有FWHM带宽，其可以延伸到青色颜色范围中或者甚至始终跨越所述青色颜色范围。所述绿色磷光体可以包括例如LuAG:Ce。在绿色颜色范围或接近绿色颜色范围发射的其他磷光体包括，但不限于，Sr6P5BO20:Eu;MSi2O2N2:Eu2+；以及带有(Zn,Cd)S:Cu:Al的硫化锌:Ag，或其他组合。所述黄色磷光体可以包括例如YAG:Ce。其他合适的黄色磷光体包括Tb3-xRExO12:Ce(TAG)，其中RE=Y,Gd,La,Lu;和Sr2-x-yBaxCaySiO4:Eu。所述红色磷光体可以包括例如(Ca1-xSrX)SiAlN3:Eu2+。可以被用在某些实施例中的其他红色或橙色磷光体包括Lu2O3:Eu3+;(Sr2-xLax)(Ce1-xEux)O4;Sr2Ce1-xEuxO4;Sr2-xEuxCeO4;SrTiO3:Pr3+,Ga3+;CaAlSiN3:Eu2+;和/或Sr2Si5N8:Eu2+。将被理解的是：许多其他磷光体可以被单独地或组合地使用以实现期望的组合的光谱输出。
可以使用不同尺寸的磷光体颗粒，包括，但不限于，10-100纳米（nm）尺寸的颗粒到20-30μm尺寸的颗粒，或者更大。更小的颗粒尺寸典型地比更大尺寸的颗粒更好地散射和混合颜色以提供更均匀的光。更大的颗粒与更小的颗粒相比在转换光上典型地更有效率，但发射更不均匀的光。在一些实施例中，对于绿色、黄色和红色磷光体的磷光体颗粒在尺寸上的范围可以从大约1微米到大约30微米，其中大约一半的颗粒在从大约4微米到大约20微米之间。在一些实施例中，绿色、黄色和红色磷光体的至少一半颗粒可以具有在2微米和20微米之间的范围中的尺寸（直径）。不同尺寸的磷光体可以如期望的在其被涂布之前被包括在受体发光体媒介涂层232中，以致结果涂层232可以具有以有效地散射和混合光的较小尺寸和以有效率地转换光的较大尺寸的期望的组合。
所述涂层232也可以具有所述粘合剂中的磷光体材料的不同浓度或装填，其中典型的浓度按重量在30-70%的范围中。在一个实施例中，所述磷光体浓度按重量是大约65%，并且可以一般被均匀地分散在所述粘合剂各处。在其他的实施例中，所述涂层232可以包括多层不同浓度或类型的磷光体，并且所述多层可以包括不同的粘合剂材料。所述层中的一个或多个可以没有被提供有磷光体。例如，可以在磷光体装填层之前沉积透明的硅酮的第一涂层。作为另一例子，所述涂层可以包括，例如，三层涂层，其包括：具有被直接涂敷在所述LED芯片210上的第一磷光体的第一层，所述第一磷光体具有绿色颜色范围内的峰值波长；具有被直接涂敷在所述第一层上的第二磷光体的第二层，所述第二磷光体具有黄色颜色范围内的峰值波长；以及具有被直接涂敷在所述第二磷光体上的第三磷光体的第三层，所述第三磷光体具有红色颜色范围内的峰值波长。许多的其他层结构是可能的，包括多层，其包括在同一层中的多个磷光体。也可以在层之间和/或在所述涂层和下面的LED芯片210之间提供中间的层或元件。
在用所述受体发光体媒介涂层232初始涂敷所述LED芯片210之后，需要进一步处理以暴露所述基座228。现在参考图12D，所述涂层232被变薄或被平面化以通过所述涂层232的顶部表面暴露所述基座228。所述变薄处理暴露所述基座228、平面化所述涂层232并且允许控制所述涂层232的最终厚度。基于跨越所述晶片的LEDs210的操作特性和所选择的磷光体（或荧光）材料的性质，所述涂层232的结果厚度可以被计算以达到期望的色点/范围并且仍然暴露所述基座228。所述涂层232的厚度可以跨越所述晶片是均匀的或非均匀的。
如在图12E中所显示的，在所述涂层232被涂布之后，可以使用已知的方法（诸如切割、划线并分断、或蚀刻）来从所述晶片分离各个LED芯片210。所述分离工艺将每个LED芯片210分开，其中每个芯片具有实质上相同的涂层232的厚度，并且结果，具有实质上相同量的磷光体，并且因此具有实质上相同的发射特性。在所述LED芯片210的分离之后，涂层232的层保持在所述LEDs210的侧表面上并且从所述LEDs210的侧表面发射的光也穿过所述涂层232及其磷光体颗粒。这导致至少一些侧面发射光的转换，其可以提供在不同的视角具有更一致的发光特性的LED芯片210。
在分离之后，可以将所述LED芯片210安装在封装中，或安装到基板或印刷电路板（PCB），而不需要进一步处理以添加磷光体。在一个实施例中，所述封装/基板/PCB可以具有带有被电连接到引线的基座228的常规封装引线。常规密封可以随后包围所述LED芯片210和电连接。
根据本发明的另外的实施例，受体发光体媒介可以被涂布到发光器件，同时将所述发光器件暴露于固化剂。所述固化剂可以是，例如，热量、辐射、存在于所述发光器件上或存在于所述发光器件中的材料，或加速所述受体发光体媒介的固化的其他试剂。
现在参考图13，其是示出了用于将受体发光体媒介涂布到发光器件上的操作的流程图，在其中在涂布所述受体发光体媒介期间将热量施用为固化剂。所述发光器件可以包括，例如，分离的LED芯片或在分离之前的LED晶片。如在图13的流程图中所显示的，所述发光器件被一个或多个加热装置（块250）加热。所述（一个或多个）加热装置可以包括，例如，电阻式加热部件、电感式加热部件和/或燃烧相关的加热部件。在一些示例性的实施例中，所述发光器件可以被加热并且随后在（一个或多个）加热操作之后被接着处理，而在其他示例性的实施例中，所述（一个或多个）加热装置可以被配置为贯穿随后所描述的操作提供热量。在一些实施例中，所述发光器件可以被加热到在大约90摄氏度到大约155摄氏度的范围中的温度。
受体发光体媒介被涂布到加热的发光器件（块252）。在一些实施例中，所述受体发光体媒介可以以发光溶液的形式被涂布，其可以使用加压的气体的流动而被雾化。尽管典型地发光溶液将包括液体混合物，术语“溶液”在此处被广泛地使用以涵盖任何物质的混合物，无论这样的混合是否是均质的并且不管物质的形式如何。所述雾化的发光溶液可以被喷射或者否则使用加压的气体的流动而被沉积到加热的发光器件上。作为例子，所述雾化的发光溶液可以使用空气加压的喷射系统而被喷射到加热的发光器件上。将被理解的是：所述雾化的发光溶液可以在不同的和/或多个角度、方向和/或方位被涂布。
在一些实施例中，所述发光溶液包括波长转换颗粒（诸如磷光体颗粒），其被悬浮在包括挥发性液体溶剂和粘合剂材料的溶液中。在这样的实施例中，所述挥发性液体溶剂可以经由在加热的发光器件中的热能量而被至少部分地蒸发以提供在发光器件上的波长转换颗粒的共形层。在一些实施例中，所述发光溶液可以可替代地或附加地包括非挥发性液体。在这样的实施例中，所述非挥发性液体可以经由在加热的发光器件中的热能量而被固化。
在一些实施例中，所述发光器件可以是分离的发光器件，其可以具有在其上带有一个或更多引线接合盘的顶部表面和/或在其上带有一个或更多引线接合盘的底部表面。
在加热所述发光器件之前以及在将所述发光溶液喷射到所述发光器件上之前，各个导线可以被结合到这些（一个或多个）引线接合盘。在其他实施例中，所述发光器件可以包括半导体晶片，其接收所述发光溶液，并且此晶片可以在其后被分离成多个单独的发光器件，在所述受体发光体媒介层被形成在其上之后。
在一些实施例中，多个层可以被涂布到所述发光器件以形成所述受体发光体媒介。这些层可以是相同的或者可以是不相同的。例如，第一层可以包括第一组至少一个发光材料并且第二层可以包括第二组至少一个发光材料，其中所述第一和第二组是不同的。由于一旦它被沉积在所述加热的发光器件上，每个层可以迅速地固化，故后面的层在其后可以被直接涂布。然而，一些实施例规定：所述发光器件可以被允许在层之间冷却并且然后针对随后涂布的层再次被加热。
图14A-14L示出了根据本发明的另外的实施例的用于将发光溶液354涂布到发光器件以在所述发光器件上形成受体发光体媒介的操作。在关于图14A和14C-14L而讨论的实施例中，所述发光溶液354被涂布到被安装在衬底360上的分离的发光器件370（其在图14A和14C-14L的例子中被示出为是LED芯片370）。所述衬底360可以包括在其上生长发光器件370的外延层的生长衬底和/或所述外延层已被转移到其上的载体衬底。所述发光溶液354也可以和/或可替代地被涂布到透镜394和/或LED芯片370的反射器罩362，如将在此处稍后被讨论的。所述发光溶液354可以以相似的方式被涂布到例如裸露的（即，未安装的）LED芯片和/或被涂布到LED晶片（参见图14B）。
如在图14A中所显示的，加热装置337可以提供热量到所述LED芯片370。一些实施例规定：喷嘴350被配置为将发光溶液354喷射到加热的LED芯片370上以在其上提供受体发光体媒介380。所述受体发光体媒介380可以是共形层。
如在图14B中所显示的，所述发光器件370可以可替代地包括由所述加热装置337加热的LED芯片的晶片370'，并且所述发光溶液354可以被涂布到芯片370'的晶片的暴露的表面以在其上提供共形的受体发光体媒介380。在图14B的实施例中，可以在所述发光溶液354被涂布之后分离晶片370'以提供各个LED芯片。在喷射大区域方面，诸如，例如，晶片，所述喷嘴350的速度和高度可以被调整以实现均匀覆盖在这样的区域之上。一些实施例规定：所述喷嘴350的加速可以在涂布所述发光溶液354之前被使用，以提供共形层的均匀性。在一些实施例中，所述发光溶液354在加速部分期间可以以相同的（一个或多个）操作而被涂布到多个晶片，以进一步改善均匀性和/或以减少所述发光溶液的浪费。此外，通过改变工艺温度，涂布之后的流动时间可以被控制以实现期望的覆盖。
如在图14C中所显示的，所述LED芯片370可以被安装在衬底360上。所述LED芯片370可以通过中间结构（诸如接合盘和/或基板（未示出））而被安装在衬底360上。在一些实施例中，所述LED芯片370可以被安装在由反射器罩362（其被放置在衬底360上）限定的光学腔364中。所述反射器罩362包括面向LED芯片370的有角度的反射表面366，其被配置为反射由LED芯片370发射的光远离所述光学腔364。所述反射器罩362进一步包括向上延伸侧壁362A，其限定了用于接收和支撑透镜94的通道（参见图14D）。
所述反射器罩362是可选的。例如，所述LED芯片370可以被安装在衬底360、印刷电路板或其他支撑构件上，而在所述LED芯片370周围没有任何反射器。此外，所述反射器罩362和衬底360可以被合并在一起作为单一结构。所述衬底360也可以包括引线框架，并且封装体可以被形成在围绕所述LED芯片370的引线框架上，以限定光学腔364。同样地，所述LED芯片370可以被安装在上面参考图8A-11C而讨论的任何示例性的封装中。因此，将被理解的是：所述LED芯片370可以以许多不同的方法被安装并且本发明不限于任何特定的封装结构。
仍然参考图14C，所述LED芯片370可以包括引线接合盘372，并且引线接合连接374可以从引线接合盘372到相应的触点盘（未示出）而被形成在衬底360上或在别处。然而，将被理解的是：所述LED芯片370可以是在芯片的同一侧上具有阳极和阴极触点两者的水平LED芯片，并且可以以倒装芯片的方式被安装在衬底360上，以便在一些实施例中不需要被使得连接到LED芯片的接合线。
如在图14C中所显示的，所述发光溶液354可以经由液体供应线336而被供应到喷雾嘴350。在一些实施例中，所述发光溶液354可以包括液体溶剂、粘合剂和磷光体材料。所述加热装置337可以施加热量339以增高LED芯片370、衬底360、反射器罩362和引线接合盘372的温度。所述供应线336中的发光溶液354被喷射到LED芯片370上，在其上形成雾化的粘合剂、溶剂和磷光体材料的薄层，其充当受体发光体媒介380。来自加热的LED芯片370和衬底360的热能量可以导致涂布的粘合剂、溶剂和磷光体迅速地固化（在此处也被称为“瞬时固化”）。通过瞬时固化所述涂布的粘合剂、溶剂和磷光体，实质上均匀的和共形的受体发光体媒介380可以被提供在LED芯片370和衬底360上。所述粘合剂材料可以包括诸如硅酮和/或环氧树脂的材料。一些实施例规定：液体溶剂可以包括挥发性液体溶剂，诸如酒精。所述供应线336可以在发光溶液354的沉积之前被净化。
所述挥发性溶剂液体可以被所述加热的衬底360和LED芯片370的热能量蒸发，在粘合剂材料中留下磷光体颗粒（以及也许其他元素，诸如可能在发光溶液354中的漫射体颗粒）以提供共形的受体发光体媒介380。然而，在一些情况下，非挥发性液体，诸如硅酮和/或环氧树脂，可以被使用作为用于磷光体/漫射体颗粒的载体液体，在该情况下，非挥发性液体可以被加热的衬底360和LED芯片370的热能量固化，以在LED芯片370上提供共形的受体发光体媒介380。
参考图14D，在用粘合剂和磷光体材料的共形层380喷涂LED芯片370之后，密封剂材料392，诸如硅酮和/或环氧树脂，可以被分发（dispense）为至少部分地充满所述光学腔364，并且透镜394，诸如玻璃或硅酮透镜，可以被放置在LED芯片370之上。固化密封剂材料392将透镜394固定到结构，并且当密封剂材料392随加热/冷却循环扩张和收缩时，所述反射器罩362的壁部分362A允许透镜行进。
如在图14E中所显示的，根据另外的实施例，供应线336中的发光溶液354可以被喷射到LED芯片370和周围的结构上，诸如，例如，所述反射器罩362，以在其上形成受体发光体媒介380。如在图14F中所显示的，在又另外的实施例中，所述受体发光体媒介380可以被形成在透镜394的外部和/或内部表面上，其被加热以导致受体发光体媒介380在被涂布到其上时固化。如在图14G中所显示的，在又另外的实施例中，所述受体发光体媒介380可以被涂布到二维结构，诸如，例如，透镜394或其他透射和/或反射光学元件。在其他的实施例中，可以使用多个上面所描述的技术。作为例子，如在图14H中所显示的，第一受体发光体媒介380A可以被涂布到加热的透镜394并且第二受体发光体媒介380B可以被涂布到加热的LED芯片370。
如在图14I中所显示的，在又另外的实施例中，根据本发明的实施例的受体发光体媒介可以被形成在包括多个LED芯片370A-D的发光器件上。在一些这样的实施例中，所述LED芯片370A-D可以包括倒装芯片，其不具有用于电终端的引线接合但作为替代被例如触点盘（未示出）电连接到下面的衬底360。所述LED芯片370A-D可以被配置为在一个或更多不同的主波长和/或其组合上发射光。在图14I中描绘的实施例中，所述受体发光体媒介380被提供在透镜394的外侧上。图14J、14K和14L示出了附加的示例性的实施例，在其中多个非引线接合的LED芯片370A-D被提供在其上包括受体发光体媒介380的透镜394之内。在又另外的实施例中，所述受体发光体媒介380可以被涂布到所述多个LED芯片370A-D中的一个或多个，除所述透镜394之外或作为所述透镜394的替代。在一些实施例中，所述LED芯片370A-D可以被引线接合。
将被理解的是：可以在装配LED芯片370A-D之前、期间和/或之后将受体发光体媒介380涂布到透镜394。例如，一些实施例规定：多个透镜的阵列可以被加热并且随后将发光溶液354涂布到其上。在又其他的实施例中，所述发光溶液354可以被喷射或者否则被沉积在微模中以形成所述受体发光体媒介380，随后可以将其从所述模移除并且将其放置在发光器件上（例如，LED芯片370）。
也将被理解的是：在此处所描述的各种实施例中，所述受体发光体媒介380可以被形成为多个层。在这样的实施例中，所述受体发光体媒介380的各种层可以在其中具有相同的和/或不同的发光材料（和/或其他材料）。例如，图15A示出了被安装到基板或衬底360的LED芯片370，其具有在其上的包含第一层380A和第二层380B的多层受体发光体媒介380。附加层和/或中间层也可以被提供。所述受体发光体媒介380的不同层380A和380B可以包括相同的或不同的材料。作为例子，所述第一层380A可以包括第一磷光体，并且所述第二层380B可以包括所述第一磷光体、不同的第二磷光体和/或其他元素（例如，漫射体颗粒）。在一些实施例中，具有不同尺寸的磷光体颗粒可以在不同的层中。
在一些实施例中，可以提供三层380A、380B、380C。所述第一层380A可以包括被配置为将入射光转换为以第一峰值波长（例如，在黄色颜色范围中的峰值波长）为中心的波长的磷光体颗粒，所述第二层380B可以包括被配置为将入射光转换为以第二峰值波长为中心的波长的磷光体颗粒，所述第二峰值波长在不同于所述第一峰值波长的颜色范围中（例如，在绿色颜色范围中的峰值波长），并且所述第三层380C可以包括被配置为将入射光转换为以第三峰值波长为中心的波长的磷光体颗粒，所述第三峰值波长在不同于所述第一和第二峰值波长两者的颜色范围中（例如，在红色颜色范围中的峰值波长）。因此，由封装的LED芯片370输出的光可以是由LED芯片370发射的初级光和由不同的磷光体或被包括在层380A、380B和380C中的其他发光材料发射的次级光的混合。与使用仅仅一种磷光体所产生的光相比，这样的光可以具有改善的显色特性。
如在图15B中所显示的，受体发光体媒介380可以被涂布到包括非平面表面（诸如，例如，斜面）的LED芯片370。来自加热的LED芯片370和衬底360的热能量可以瞬时固化所涂布的粘合剂、溶剂和磷光体，以在LED芯片370和衬底360上提供实质上均匀的和共形的受体发光体媒介380。
图16是将根据本发明的实施例的受体发光体媒介中的一个涂布到发光器件的方法的流程图。如在图16中所显示的，根据这些方法，发光器件被加热（块402）。使用例如根据发明的实施例的喷射沉积系统，包括例如液体溶剂、粘合剂材料和光学材料（诸如磷光体颗粒）的发光溶液随后可以被涂布到加热的发光器件（块404）。凭借所述加热的发光器件中的热能量，所述发光溶液中的液体溶剂随后可以被迅速地蒸发和/或固化，取决于所述溶剂是挥发性的还是非挥发性的，以便粘合剂材料可以被固化，以将光学材料粘附到发光器件以形成共形层380A（块406）。一些实施例规定：所述发光器件随后可以例如在室温下被储存，以便稍后被取回用于进一步调整。
所述发光器件随后可以被通电，例如，通过跨越发射部分的阳极端子和阴极端子施加电压，并且可以测量所得到的器件的一个或更多光学特性，诸如输出功率、色点和/或相关色温（块408）。例如，由发光器件输出的光可以被光学传感器335测量，并且结果可以被提供到控制器320（参见图17）。随后可以做出关于发光器件（其可以是分离的LED、LED晶片等等）的光学特性是否在例如它们满足建立的面元划分要求方面是可接受的决定（块410）。如果所述发光器件的光学特性是不可接受的，则在块412做出是丢弃该器件（块416）还是重做该器件的决定。然而，如果所述光学特性是满意的，则制造过程继续进行到下一个制造步骤。
如果确定所述器件可以被重做，则对应于发光器件的光输出可以通过确定校正结构的色点/CCT所需的附加的磷光体的量和类型而被调整（块414）。可以涂布第二共形层380B（块404）。在一些实施例中，测试可以被执行，同时发光器件仍然被加热。所述发光器件也可以在第二共形层380B的涂布期间被加热。所述第二共形层380B可以包括来自在第一共形层380A中使用的磷光体的相同的和/或不同的类型。块404-414的操作可以被重复多次以实现期望的光学特性。然而，如果涂布太多的磷光体，由于来自光学元件的光的再吸收和/或过度吸收，光发射特性可能变坏，在该点上所述发光器件可能在块410处的测试中失败。
图17是示出了加压的沉积系统300的示意图，其可以被用于用发光溶液354涂敷发光器件310以形成根据本发明的实施例的受体发光体媒介380。所述发光器件310可以是，例如，LED晶片、安装的LED芯片和/或未安装的（即，裸露的）LED芯片。在一些实施例中，所述发光器件310可以包括LED结构，其可以包括或者可以不包括其他结构，诸如光透射、反射和/或支撑结构，除了别的以外。
所述系统300可以被用于将发光溶液354喷射到发光器件310上。然而，将被理解的是：在其他实施例中，可以使用其他涂布技术（诸如浇注、浸渍、滚压和/或刷涂，除了别的以外）涂布所述发光溶液354。加热装置337将热量（热能量）339施加到发光器件310以在其上喷射发光溶液354之前增加发光器件310的温度。如在图17中所显示的，供应线336将发光溶液354供应到喷雾嘴350，其将发光溶液354喷射到发光器件310上。通过高压气体供应线344而被供应到喷雾嘴350的加压的气体雾化所述发光溶液354并且将其导向到发光器件310。术语“雾化”在此处在一般意义上被使用，指的是将液体减小到微小颗粒和/或细小喷射。被沉积在加热的发光器件310上的雾化的发光溶液354可以迅速地固化以在发光器件310上形成共形的受体发光体媒介380。被涂布到加热的发光器件310的发光溶液354的固化时间可以实质上短于被涂布到非加热的器件的发光溶液354的固化时间。同样地，可以减少所述受体发光体媒介380中的磷光体或其他发光材料的沉淀、分离和/或分层。因此，可以实现在层厚度和组成中的更好的层接合和更大程度的均匀性。
在一些实施例中，供应线336中的液体可以包括粘合剂，其包括有机的和/或有机-无机混合的材料。所述粘合剂材料可以是，例如，液体硅酮和/或液体环氧树脂，并且所述挥发性或非挥发性溶剂材料可以是，例如，酒精、水、丙酮、甲醇、乙醇、甲酮、异炔丙醇、碳氢化合物溶剂、己烷、乙二醇、甲基乙基甲酮、二甲苯、甲苯以及其组合。在一些实施例中，所述粘合剂可以具有大于大约1.25的折射率。一些实施例规定：粘合剂材料的折射率可以大于大约1.5。具有跨越可见光谱的高的光透射可能是期望的。在一些实施例中，所述粘合剂在至少大约440nm到大约470nm的波长范围中可以具有包括大约90%或更大的透光性。在一些实施例中，所述粘合剂在至少大约440nm到大约470nm的波长范围中可以具有包括大约95%或更大的透光性。在一些实施例中，所述粘合剂在至少大约440nm到大约470nm的波长范围中可以具有包括大约98%或更大的透光性。在一些实施例中，针对可见光谱中的其他波长，诸如绿色、黄色和/或红色，所述粘合剂可以具有至少大约90%或更大、大约95%或更大、和/或大约98%或更大的透光性。一般而言，挥发性溶剂可以在被沉积之后变干或立刻蒸发掉。挥发性或非挥发性溶剂材料可以包括在其中的颗粒，其要被沉积到LED结构上，诸如发光材料的颗粒（例如，磷光体）和/或光散射材料（诸如二氧化钛，除了别的以外）的颗粒。供应线336中的液体可以从多个流体储存器330A-D中的一个而被提供，所述多个流体储存器通过各自的输入线332A-D而被附接到供应线336。通过所述输入线332A-D的液体的流动可以分别被电控制的质量流控制器334A-D控制。
如在图17中所显示的，所述储存器330A-D可以包括溶剂储存器330A，其包含挥发性液体溶剂，诸如酒精、水等等，以及粘合剂储存器330B，其包含液体粘合剂材料，诸如液体硅酮和/或液体环氧树脂。在一些实施例中，所述溶剂储存器330A和粘合剂储存器330B可以包括“纯”液体，换句话说，不包含在其中的任何磷光体、漫射体或其他颗粒的液体。所述储存器330A-D也可以包括包含液体溶剂的磷光体储存器330C，磷光体颗粒的富集被悬浮在所述液体溶剂中。在一些实施例中，所述磷光体储存器330C可以以大于磷光体颗粒将被涂布到发光器件310上的浓度的浓度包括磷光体颗粒。
在一些实施例中，所述储存器330A-D也可以包括包含液体溶剂的漫射体储存器330D，漫射体颗粒的富集被悬浮在所述液体溶剂中。在一些实施例中，所述漫射体储存器330D可以以大于漫射体颗粒将被涂布到光学元件310上的浓度的浓度包括漫射体颗粒。
所述储存器330A-D中的一个或多个可以被加压，以便来自储存器330A-D的流可以获得正压力以进到供应线363中。特别地，溶剂储存器330A和粘合剂储存器330B可以被加压。在一些实施例中，所述磷光体储存器330C和/或漫射体储存器330D可以不被加压，以便来自磷光体储存器330C和/或漫射体储存器330D的流可以被由通过供应线336的流引起的负压力引导到供应线336中。在一些实施例中，液体供应线336中的压力不需要是高的，因为用于将液体喷射到光学元件310上的力可以由高压气体线344提供。
通过供应线336的液体的流动可以被电可控制的阀340控制。当所述阀340是打开的时，所述供应线336中的液体被供应到喷雾嘴350。
图18更加详细地示出了喷雾嘴350。参考图17和18，由气体加压器342产生的加压的气体（例如，加压的空气）可以通过加压的气体供应线344而被供应到喷雾嘴350。所述加压的气体被导向为通过喷雾嘴350中的气体出口端口352，其邻近于液体出口端口351。通过液体出口端口351的液体的流动可以被调节，例如，通过控制可伸缩的销353的位置。当所述销353被收缩时，所述液体出口端口351被打开。加压的气体流出所述气体出口端口352产生相对于液体出口端口351的负压力梯度，其导致从液体出口端口351分发的液体被雾化。所雾化的发光溶液354随后被来自气体出口端口352的气体流喷射到发光器件310上。
如在图17中进一步被示出的，质量流控制器334A-D、电可控制的流量阀340和气体加压器342的操作可以经由电子控制线322、324、326而被控制器320控制。所述控制器320可以是常规的可编程控制器和/或可以包括被配置为控制系统300的各个元件的操作的专用集成电路（ASIC）、或一般的微处理器或控制器（例如，计算机）。
仍然参考图17，通过控制质量流控制器（MFCs）334A-D和阀340的操作，所述控制器320可以控制通过所述供应线336而被供应到喷雾嘴350的液体的组成。特别地，所述控制器320可以致使MFCs330A、330C和330D关闭，而MFC330B和阀340被打开，以由此将粘合剂液体供应到喷雾嘴350。同样地，所述控制器320可以致使MFCs330B、330C和330D关闭，而MFC330A和阀340被打开，以由此仅将溶剂液体供应到喷雾嘴350。随着来自溶剂储存器330A的溶剂材料流动，所述控制器320可以致使MFCs334C和/或334D将含有磷光体颗粒（在磷光体储存器330C的情况下）和/或漫射体颗粒（在漫射体储存器330D的情况下）的液体释放到供应线336中的流内。因此，所述控制器320可以精确地控制被所述喷雾嘴350喷射到发光器件310上的材料的组成。
将被理解的是：尽管图17示出了单一的磷光体储存器330C和单一的漫射体储存器330D，通过可以被控制器320电控制的各个MFCs和/或供应阀，更多的储存器可以被提供并且被附接到供应线。例如，可以针对红色磷光体、绿色磷光体、黄色磷光体、蓝色磷光体等等提供单独的磷光体储存器，取决于产品要求。一些实施例规定：可以将多于一个颜色的磷光体在各个单独的区域和/或混合的区域中涂布到发光器件310以形成单一层。此外，可以使用不同的漫射体储存器选择性地提供多于一种类型的漫射体颗粒。例如，将具有第一组成和/或直径的漫射体颗粒涂布在发光器件310的一部分上并将具有不同的组成和/或直径的漫射体颗粒涂布在发光器件310的另一部分上可能是期望的。将多于一个磷光体（例如，不同的颜色）涂布在LED结构的离散区域中可能是期望的。在LED结构的单一层、地带和/或区域中混合不同颜色的磷光体（相似于图15A，除了不同颜色的磷光体在单一层内之外）也可能是期望的。在这样的情况下，可能存在在同一时间被涂布的至少两个不同的磷光体，来自分开的储存器或包含多个磷光体的单一储存器。
如所示出的，所述加热装置337将热量339施加到发光器件310以在将发光溶液354喷射在其上之前增高发光器件310的温度。一些实施例规定：所述加热装置337可以经由电子控制线329而被控制器320电控制。在一些实施例中，所述加热装置337可以在（一个或多个）喷射操作期间将热量339施加到发光器件310。在一些实施例中，所述加热装置337可以被用于在（一个或多个）喷射操作之前加热所述发光器件310和/或可以独立于控制器320而被操作。
一些实施例规定：所述加热装置337包括热传导加热表面，通过所述热传导加热表面，热量339被转移到发光器件310。在一些实施例中，所述加热装置337可以使用热传递媒介，诸如，例如，加热的空气和/或气体，以将热量339传递到发光器件310。所述加热装置的实施例可以包括电阻和/或导电和/或燃烧相关的热量产生元件。
一些实施例规定：发光器件310被加热到大于70摄氏度。一些实施例规定：发光器件310被加热到大于90摄氏度。一些实施例规定：发光器件310被加热到大于120摄氏度。在一些实施例中，所述发光器件310被加热到大约70摄氏度到大约155摄氏度的范围中的温度。在一些实施例中，所述发光器件310被加热到大约90摄氏度到大约155摄氏度的范围中的温度。在一些实施例中，所述发光器件310被加热到大约90摄氏度到大约120摄氏度的范围中的温度。在一些实施例中，所述发光器件310被加热到大约90摄氏度到大约155摄氏度的范围中的温度。当雾化的发光溶液354被沉积在发光器件310上时，加热的发光器件310中的热能量可以迅速地固化和/或蒸发所述雾化的发光溶液354的溶剂部分。通过迅速地固化和/或蒸发所述溶剂，所述发光材料在固化之前的沉淀和/或再分布可以被减少。在这点上，可以保持所涂布的层内的发光材料的更均匀的浓度，因此在发光器件310上提供了实质上共形的层。
将被进一步理解的是：如在图17中示出的系统300可以被分成若干部分。例如，所述系统300可以被修改以具有第一供应线336和喷嘴350，其专门用于从第一方向和/或以相对于发光器件310的第一角度喷涂雾化的发光溶液354，以及第二供应线336和喷嘴350，其专门用于从第二不同的方向和/或以相对于所述发光器件310的第二不同的角度喷涂雾化的发光溶液354。一些实施例规定：所述第一和第二供应线336和喷嘴350被配置为提供相同的雾化的发光溶液354。在一些实施例中，所述第一和第二供应线336和喷嘴350被配置为提供不同的雾化的发光溶液354。因此，根据各种实施例，储存器、供应线和喷雾嘴的许多不同的组合被考虑。
混合器341可以被提供以混合来自储存器330A-D中的各种不同的储存器的供应线336成分。在一些实施例中，所述混合器341可以包括静态混合元素，其凭借通过其的流致使供应线336中的材料混合。在其他的实施例中，活性混合元素可以被提供，其拌合所述供应线336材料将颗粒保持在悬浮中和/或遍及所述材料实质上被均匀地分布。尽管未被示出，压力控制器可以被提供，用于所述成分中的各种成分。例如，所述储存器330A-D和喷嘴350可以包括压力控制器以提供在供应和/或递送压力上的控制，除了别的之外。此外，一些实施例可以包括在储存器330A-D中的静态和/或活性混合元素。例如，所述磷光体储存器330C和漫射体储存器330D可以使用混合元素以将颗粒维持在悬浮中。
如在图17中进一步所显示的，光学传感器335可以被提供，其被配置为感测由所述发光器件310发射的光337。例如，所述光学传感器335可以检测由所述发光器件310发射的光的色点和/或强度。所检测的光信息可以经由通信线路328而被提供到控制器330，并且可以被用作沉积系统300的操作控制中的反馈信号，如在此处更详细地描述的。
现在参考图19，其是示出了根据本发明的一些实施例的用于用发光溶液涂敷发光器件的批量沉积系统500的示意图。如在图18和19中所显示的，由气体加压器342产生的加压的气体（例如，加压的空气）可以通过加压的气体供应线344而被供应到喷雾嘴350。所述加压的气体被导向通过所述喷雾嘴350中的气体出口端口352，其邻近于液体出口端口351。通过所述液体出口端口351的液体的流动可以被调节，例如，通过控制可伸缩的销353的位置。
注射器357可以被提供，其包括发光溶液354。所述发光溶液354可以包括，例如，一个或更多类型的磷光体颗粒、一个或更多类型的漫射体颗粒、粘合剂和/或一个或更多溶剂。所述注射器357可以使用例如药筒而被装填有发光溶液354，在涂布操作之前不久，以减少在其中的成分的沉淀和/或分层。在一些实施例中，所述注射器357可以被直接耦接到喷嘴350和/或接近于喷嘴350以减少发光溶液354中的悬浮的颗粒的沉淀。一些实施例规定：横向流体路径可以被减少和/或避免，因为这样的路径可能导致发光溶液354中的发光材料的沉淀和/或分层。在一些实施例中，活性和/或静态混合元素被提供到所述注射器357和/或被提供在所述注射器357内，以减少沉淀。
流体加压器356可以被提供以提供和/或控制所述注射器357内的流体压力。一些实施例规定：所述流体压力可以实质上低于由气体加压器342提供的气体压力。
如在图19中进一步示出的，所述气体加压器342的操作、所述流体加压器356和加热装置337可以经由电子控制线324、326和329而被控制器320控制。所述控制器320可以是常规的可编程控制器和/或可以包括专用集成电路（ASIC），其被配置为控制所述系统500的各个元件的操作，或一般的微处理器或控制器（例如，计算机）。通过控制流体加压器356和气体加压器342的操作，所述控制器320可以控制被供应到喷雾嘴350的液体的流动。
将被理解的是：尽管图19示出了单一注射器357和喷嘴350，更多的注射器357和喷嘴350可以被提供并且被附接到气体加压器342和流体加压器356。在一些实施例中，附加的气体加压器342和流体加压器356可以被控制器320电控制。
如所示出的，在所述发光溶液354被喷射到发光器件310上之前，所述加热装置337将热量339施加到发光器件310以增高其温度。一些实施例规定：所述加热装置337可以经由电子控制线329而被控制器320电控制。在一些实施例中，所述加热装置337可以在（一个或多个）喷射操作期间将热量339施加到发光器件310。在一些实施例中，所述加热装置337在（一个或多个）喷射操作之前可以被用于加热所述发光器件310和/或可以独立于所述控制器320而被操作。
一些实施例规定：所述加热装置337包括热传导加热表面，通过所述热传导加热表面，热量339被传递到发光器件310。在一些实施例中，所述加热装置337可以使用热量传递媒介，诸如，例如，加热的空气和/或气体，以将热量339传递到发光器件310。所述加热装置337的实施例可以包括电阻和/或导电和/或燃烧相关的热量产生元件。
将被进一步理解的是：如在图19中示出的系统500可以被分成若干部分，以便例如提供分开的注射器357和/或提供分开的喷雾嘴350。因此，根据各种实施例，注射器357、喷嘴350、流体加压器356和/或气体加压器342的许多不同的组合被考虑。
图20A-C示出了根据一些实施例的与涂敷晶片（诸如LED晶片）相关联的操作。参考图20A，LED晶片610被提供，其包括多个薄外延层，所述多个薄外延层确定发光二极管结构。所述外延层可以被生长衬底和/或载体衬底支撑。所述LED晶片610的外延区域可以被分成多个离散的器件区域，例如，通过台面和/或植入隔离。在一些实施例中，切割道（即，要在其处使用切割锯切割晶片的线性区域）和/或划线可以已经被形成在LED晶片610中。多个电触点612被形成在LED晶片610上。特别地，LED晶片610中的每个离散的器件可以包括在所述晶片的侧面上的至少一个电触点612，在其上将涂布受体发光体媒介。
牺牲图案614被形成在电触点612上。所述牺牲图案614可以包括诸如可溶聚合物和/或玻璃的材料，其可以使用常规的光刻技术而被涂布和图案化。所述牺牲图案614可以与下面的电触点612对齐。可替代地，所述牺牲图案614可以仅覆盖电触点612的一部分，其中所述电触点612的一些部分被暴露。在一些实施例中，所述牺牲图案614可以比电触点612更宽，以便邻近所述电触点的LED晶片610的表面610A的一部分也被所述牺牲图案覆盖。在图20A中示出了这些配置中的每个。
仍然参考图20A和20B，使用加热装置337加热LED晶片610，并且使用例如根据本发明的实施例的加压的沉积系统将受体发光体媒介380的一个或更多共形层涂布到LED晶片610的表面610A。所述受体发光体媒介380被涂敷到LED晶片610的表面610A上以及被涂敷到所述牺牲图案614上。在一些实施例中，所述受体发光体媒介380也可以被涂敷到与LED晶片610相对的电触点612的上面部分上。
在喷涂所述LED晶片610之后，所述牺牲图案614可以被移除，例如，通过暴露于专门针对所述牺牲图案材料的液体溶剂，结果形成如在图20C中所显示的LED晶片610，其包括暴露的电触点612和在所述LED晶片610的表面上的受体发光体媒介380。尽管未特别地示出，一些实施例规定：所述牺牲图案614可以使用薄膜和/或带子而被形成，所述薄膜和/或带子在所述LED晶片被喷涂之后可以被移除。
根据本发明的又另外的实施例，所述受体发光体媒介380可以被涂敷到各个分离的发光器件310上。例如，根据一个这样的示例性方法，发光器件可以借助于焊接接合或导电环氧树脂而被安装在反射罩上，并且密封剂材料（诸如，例如，在其中具有悬浮的磷光体的硅酮）可以被用作所述受体发光体媒介。此受体发光体媒介可以被用于例如部分地或完全地填充所述反射罩。
尽管根据本发明的实施例的涂布受体发光体媒介380以及另外的制造发光器件的示例性的方法已经在上面被讨论，将被理解的是：许多其他制造方法是可用的。例如，2007年9月7日提交的美国专利申请序列号No.11/899,790公开了将受体发光体媒介涂敷到固态发光器件上的各种附加的方法，其全部内容以引用的方式被并入此处。
被理解的是：尽管已经关于具有垂直几何形状的LEDs描述了本发明，其也可以被应用到具有其他几何形状的LEDs，诸如，例如，被应用到在LED芯片的同一侧上具有两个触点的横向LEDs。
结合上面的描述和附图，此处已公开了许多不同的实施例。将被理解的是：文字地描述和示出这些实施例的每个组合和子组合将是不适当地重复和模糊。因此，本说明书（包括附图）应被解释为构成此处所描述的实施例和制造以及使用它们的方式和过程的所有组合和子组合的完整的书面描述，并且应支持针对任何这样的组合或子组合的权利要求。
尽管上面已经主要关于包括LEDs的固态发光器件讨论了本发明的实施例，将被理解的是：根据本发明的另外的实施例，可以提供包括上面所讨论的发光体媒介的激光二极管和/或其他固态照明器件。因此，将被理解的是：本发明的实施例不限于LEDs，而是可以包括其他固态照明器件，诸如激光二极管。
在所述附图和说明书中，已公开了本发明的实施例，并且，尽管采用了特定的术语，它们仅仅在一般和描述性的意义上被使用并且不用于限制的目的，本发明的范围在下面的权利要求中被提出。
Claims (14)
1.一种发光器件，包括：
基板，所述基板包括至少一个反射部分；
固态光源；
共形的受体发光体媒介，用于将由所述固态光源发射的辐射中的至少一些下变频，所述受体发光体媒介包括：
LuAG:Ce磷光体，所述LuAG:Ce磷光体被配置为将由所述固态光源发射的辐射下变频为具有在525毫微米和550毫微米之间的峰值波长的辐射，并且其具有延伸到青色颜色范围中的半高全宽发射带宽；
YAG:Ce磷光体，所述YAG:Ce磷光体被配置为将由所述固态光源发射的辐射下变频为具有在530毫微米和580毫微米之间的峰值波长的辐射；以及
第三材料，其将由所述固态光源发射的辐射下变频为具有在600毫微米和650毫微米之间的峰值波长的辐射；
其中所述固态光源在所述基板上，并且其中所述受体发光体媒介被涂敷在所述至少一个反射部分上。
2.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述固态光源包括发射具有在蓝色颜色范围中的主波长的光的发光二极管。
3.根据权利要求2所述的发光器件，其中，所述第三材料包括(Ca1-xSrx)SiAlN3：Eu2+磷光体。
4.根据权利要求1所述的发光器件，其中，由所述发光器件发射的光具有在1931CIE色度图上的黑体轨迹的7个MacAdam椭圆内的色点、至少90的CRI值以及在2500K与3300K之间的相关色温。
5.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述LuAG:Ce磷光体对所述YAG:Ce磷光体的比率按重量在1：3和3：1之间。
6.一种发光器件，包括：
发光二极管(LED)，所述发光二极管发射具有在蓝色颜色范围中的主波长的光；
共形的受体发光体媒介，所述受体发光体媒介被配置为将由所述LED发射的至少一些光下变频，所述受体发光体媒介至少包括：
第一LuAG：Ce磷光体，所述第一LuAG：Ce磷光体将由所述LED发射的辐射下变频为具有在绿色颜色范围中的峰值波长的辐射，其中第一LuAG：Ce磷光体具有延伸到青色颜色范围中的半高全宽发射带宽；
第二YAG：Ce磷光体，所述第二YAG：Ce磷光体将由所述LED发射的辐射下变频为具有在第二颜色范围中的峰值波长的辐射，所述第二颜色范围具有在黄色颜色范围中的波长；以及
第三磷光体，所述第三磷光体将由所述LED发射的辐射下变频为具有在红色颜色范围中的峰值波长的辐射；
其中，被包括在所述受体发光体媒介和所述LED中的所述第一LuAG：Ce磷光体、所述第二YAG：Ce磷光体和所述第三磷光体被配置为一起发射具有在2500K与3300K之间的相关色温和至少90的CRI的暖白光；
其中，所述LuAG:Ce磷光体对所述YAG:Ce磷光体的比率按重量在1：3和3：1之间，其中所述LuAG:Ce磷光体和所述YAG:Ce磷光体的组合对所述第三磷光体的比率按重量在1：1和9：1之间。
7.根据权利要求6所述的发光器件，其中，所述受体发光体媒介进一步包括热可固化的粘合剂材料。
8.一种发光器件，包括：
基板；
第一发光二极管(LED)以及所述基板上的第二LED，所述第一和第二LEDs中的每个发射具有在蓝色颜色范围中的主波长的光；
在所述基板、所述第一LED和所述第二LED上方的单一透镜；
共形地在所述第一LED和所述第二LED上以及所述第一LED和所述第二LED之间的所述基板上延伸的受体发光体媒介，所述受体发光体媒介被配置为将由所述第一LED和所述第二LED发射的至少一些光下变频，所述受体发光体媒介包括LuAG：Ce磷光体和YAG：Ce磷光体，所述LuAG：Ce磷光体将由所述第一LED和所述第二LED发射的辐射下变频为具有在绿色颜色范围中的峰值波长的辐射，所述YAG：Ce磷光体将由所述第一LED和所述第二LED发射的辐射下变频为具有在黄色颜色范围中的峰值波长的辐射，以及另一材料，其将由所述第一LED和所述第二LED发射的辐射下变频为具有在红色颜色范围中的峰值波长的辐射。
9.根据权利要求8所述的发光器件，其中，所述LuAG：Ce磷光体具有延伸至青色颜色范围中的半高全宽发射带宽。
10.根据权利要求9所述的发光器件，其中，所述LuAG:Ce磷光体对所述YAG:Ce磷光体的比率按重量在1：3和3：1之间。
11.根据权利要求10所述的发光器件，其中，所述第一和第二LED按照倒装芯片配置被安装在所述基板上。
12.根据权利要求8所述的发光器件，其中，所述受体发光体媒介进一步包括热可固化的粘合剂材料。
13.根据权利要求11所述的发光器件，其中所述基板包括至少一个反射部分，并且其中所述受体发光体媒介被涂敷在所述至少一个反射部分上。
14.一种发光体媒介，包括：
粘合剂；
第一LuAG：Ce磷光体，所述第一LuAG：Ce磷光体被配置为将蓝色光下变频为具有在525毫微米和544毫微米之间的峰值波长的辐射，并且其具有延伸至青色颜色范围中的半高全宽带宽；
第二YAG：Ce磷光体，所述第二YAG：Ce磷光体被配置为将蓝色光下变频为具有在黄色颜色范围中的峰值波长的辐射；以及
第三(Ca1-xSrx)SiAlN3：Eu2+磷光体，所述第三(Ca1-xSrx)SiAlN3：Eu2+磷光体被配置为将蓝色光下变频为具有在红色颜色范围中的峰值波长的辐射
其中，所述LuAG:Ce磷光体对所述YAG:Ce磷光体的比率按重量在1：3和3：1之间。
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