CN102906877A - 包括全氮化物发光二极管的发光二极管光源 - Google Patents

Abstract

光源，包括至少两种磷光体转换（pc）发光二极管（LED），各pcLED包括关联的发蓝光的LED作为含磷光体元件的激发源。

Description

包括全氮化物发光二极管的发光二极管光源

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年5月27日申请的美国临时申请号61/349,165的权益，通过引用将其全文并入本文。

技术领域

本发明涉及发光二极管（LED）光源，更特别地涉及包括全氮化物发光二极管的LED光源。

背景技术

已知取决于LED的材料组成，LED芯片产生特定的光色输出，例如蓝色、红色或绿色。在需要构造所产生颜色不同于LED输出颜色的LED光源时，已知在LED芯片上提供含磷光体的元件，例如罩（dome）、板或其他覆盖物。含磷光体的元件可以包括被LED输出激发时产生其他波长/颜色的光的磷光体或磷光体混合物。这种方法通常可以称作“磷光体转换”，与含磷光体的元件相结合以产生与LED输出光不同的光或者除LED输出光之外的光的LED可以称作“磷光体转换LED”或“pc LED”。

在一种已知的构造中，例如，可以将发蓝光的LED（例如InGaN LED）与包含具有式Y₃Al₅O₁₂:Ce的铯激活的钇铝石榴石磷光体（YAG:Ge）的含磷光体元件（例如置于发蓝光的LED之上的板或罩）相结合。LED的蓝光输出激发YAG:Ge使得从含YAG:Ge的元件中产生黄光输出。LED的蓝光输出和含磷光体元件的黄色（和其他波长的）光输出结合产生冷白光发射。这是“磷光体转换”或“pc”白色LED的一个实例。这种类型的磷光体转换LED可以产生较低的显色指数（CRI）。

可以通过将磷光体转换（pc）白色LED与发红光的LED（无磷光体转换）相结合的已知构造提高CRI。pc白色LED可以包括发蓝光的LED（InGaN），发红光的LED可以是InGaAlP LED。与单独的pc白色LED相比，这种构造可以得到更高的CRI，并产生更暖的白光发射，但由于有随时间工作方式不同的多种不同LED类型（在此实例中为蓝色和红色），因此可能需要多个激励电路。

已知的可选方案包括将发黄光和发红光的磷光体混合到与单一LED结合的含磷光体元件中。例如，可以将发蓝光的LED（InGaN）与包括发黄光和发红光的磷光体的含磷光体元件相结合。然而，这种构造可能产生混合的不可调谐的颜色。而且，这种构造中的磷光体可能彼此干扰，例如一种磷光体可能吸收另一磷光体发射的光。

附图简述

应当参考以下详细描述，其应当结合以下附图阅读，其中类似的编号表示类似的部件：

图1图示了依照本发明的多通道（多电路）发光二极管（LED）阵列光源的一种实施方案。

图2示意性地图示了依照本发明的磷光体转换LED的一种实施方案。

图3示意性地图示了依照本发明的磷光体转换LED的另一实施方案。

图4示意性地图示了依照本发明的磷光体转换LED的另一实施方案。

图5示意性地图示了依照本发明的磷光体转换LED的另一实施方案。

图6示意性地图示了依照本发明的磷光体转换LED的另一实施方案。

图6A-6I示意性地图示了依照本发明的磷光体转换LED的芯片级罩构造的实施方案。

图7示意性地图示了依照本发明的光源的一种实施例。

图8示意性地图示了依照本发明的光源的另一实施例。

图9示意性地图示了依照本发明的光源的另一实施例。

图10示意性地图示了依照本发明的光源的一种实施例。

发明详述

依照本发明，提供了多通道（多电路）LED阵列光源，经构造以产生多色的可调谐光，其中所有发光LED芯片或封装（packages）都是III-氮化物LED（例如InGaN）。对于用于产生非蓝光的通道，使用含磷光体元件（例如磷光体浸渍（infused）的硅罩、单片陶瓷板等）将芯片发出的蓝光经磷光体转换为不同颜色（例如红色、黄色和/或绿色）。各通道可以单独和独立地控制，使得能够由各种颜色混合策略得到全光谱范围。这种系统能够潜在地消除用于产生照明的可调谐照明系统目前的问题，例如（a）绿光和黄光的低效能、（b）颜色稳定性、（c）复杂的电子设备和（d）芯片波长分级（binning），下面将对此进行论述。尽管依照本发明的实施方案可以结合多通道可调谐构造进行描述，但应当理解依照本发明的构造可以配置为具有产生不可调谐的光输出的单通道或多通道。

依照本发明的系统和方法通常包括使用磷光体转换（pc）LED，即用不同颜色的磷光体转换单色发光LED（例如由氮化物III制成的发蓝光的LED）以产生不同颜色的光。例如，由氮化物蓝色（例如但不限于蓝色可见光发射，例如440nm-470nm）或UV（例如但不限于近UV发射，例如360nm-420nm）芯片和红色磷光体的组合产生的pc红光；由氮化物蓝色或UV芯片和黄色磷光体的组合产生的pc黄光；由氮化物蓝色或UV芯片和绿色磷光体的组合产生的pc绿光。本文的磷光体可以用该磷光体激发后发出的光的颜色来称呼。例如，发红光的磷光体可以称作红色磷光体，发绿光的磷光体可以称作绿色磷光体等。类似地，LED也可以用该LED发出的光的颜色来称呼。例如，发蓝光的LED可以称作蓝色LED。UV发光LED可以称作UV LED等。

氮化物LED发出的大部分蓝光都发生从较短波长变换到较长波长的波斯托克斯位移。各颜色发射的最终颜色取决于最初氮化物LED的波长和用于提供磷光体转换的含磷光体元件。进行了特别的研究以在部件中获得最适合的磷光体类型和浓度以得到所期望的颜色混合所需的每种特定的色点和波长。所得到的光的蓝色部分可以是发蓝光的LED或具有蓝色磷光体的UV LED。

依照本发明的系统和方法可以得到相对用于一般照明应用的可调谐LED光源可能解决一些基本问题的结果。例如，一些已知的可调谐LED光源使用多个不同类型的LED。本文所用的词组“不同类型的LED”意于表示多个由不同材料的量子阱发光的LED。包含不同类型的LED的系统可能面临与热管理有关的难题，例如波长迁移和光输出降低（两者都可以由温度变化引起）。通常，不同类型的LED的化学成分对热和退化（degrade）的反应不同，导致不同的热管理需求和不同的退化。例如，在红色或黄色LED（例如InGaAlP LED，也称作磷化物LED）上施加过多的热量可能促成与发绿光或发蓝光的LED（其通常可能比磷化物LED更热稳定）不同的发射光色移。不同类型的LED也可以具有不同的退化时间（或寿命），这可能使得在可调谐LED光源的使用期内难以保持所需的光谱。不同类型的LED的不同退化速率可能导致所得到的混合光发生色移（例如一个或多个颜色通道的输出减少会使颜色混合偏移并改变所得到的光谱）。为了解决此问题，一些已知的可调谐LED光源需要即时反馈电子设备来维持得到的（混合）光不变（维持构成混合的红色、黄色、绿色和蓝色量不变）。这些电子设备会努力保证各颜色通道彼此关联调节使所得到的光保持不变（各颜色的比例不变）。

依照本发明的至少一种实施方案的可调谐的LED光源通过消除不同类型的LED的使用解决了这些问题。例如，依照本发明的LED板可以仅配备发蓝光的LED，包括一些磷光体转换的发蓝光的LED（即pc LED）可以为所得到的混合光谱提供颜色稳定性并消除了对复杂且昂贵的即时反馈电子设备系统的需求。依照本发明的pc LED的发射峰比直接发射型LED芯片的峰（例如“真绿色芯片”、“真蓝色芯片”和/或“真黄色芯片”）更宽，且因此对波长迁移更不敏感。因此，依照本发明的可调谐LED光源在与热管理和差别化的退化时间关联的颜色稳定性方面可以得到改善。依照本发明的可调谐LED光源还可以降低对分级（即根据其峰值波长将LED分成不同组）的需求且因此制备成本可以更低。此外，依照本发明的可调谐LED光源可能仅需要单一的电流，因此降低和/或消除了对复杂电子电路（例如反馈电路）的需求并降低了制备成本。

现在转到图1，一般性地图示了依照本发明的多通道（多电路）LED阵列光源100的一种实施方案。多通道（多电路）LED阵列光源100可以构造以产生多色的可调谐光。多通道（多电路）LED阵列光源100包括多个LED芯片或封装102(1)-(n)（后文简单统称为LED），其中所有发光LED 102(1)-(n)都是III-氮化物LED（例如InGaN，后文称作“发蓝光LED”）。至少一个光通道包括一个或多个配置为产生非蓝色光（例如但不限于红光、黄光和/或绿光）的磷光体转换发蓝光LED 104(1)-(n)（例如但不限于磷光体浸渍的硅罩、单片陶瓷板等，下文称为“pc发蓝光LED”）。任选地，至少一个光通道可以包括非磷光体转换LED 106(1)-(n)。各光通道可以单独和独立地控制，使得能够由各种颜色混合策略得到全光谱范围。依照本发明的多通道（多电路）LED阵列光源100能够潜在地消除用于一般照明的可调谐照明系统目前的问题，例如（a）绿光和黄光的低效能、（b）颜色稳定性、（c）复杂的电子设备和（d）芯片波长分级，下面将对此进行论述。尽管依照本发明的实施方案可以结合多通道可调谐构造进行描述，但应当理解依照本发明的构造可以配置为具有产生不可调谐的光输出的单通道或多通道。

依照本发明，磷光体转换LED可以多种构造或其组合提供。图2显示了用于产生黄色pc LED的芯片级转换（CLC）构造200的一种实例。尽管图示的实施方案是使用特定的光颜色/波长描述的，但应当理解使用相同的通用构造但使用不同的磷光体和/或LED芯片可以制备其他颜色的pc LED。如图所示，CLC构造200包括作为激发源的发蓝光LED 202和位于发蓝光LED 202之上的单独的含磷光体板（YAG:Ce）204。CLC构造200可以具有较低的分色（即ΔC_x），例如ΔC_x=0.04。

图3显示了用于产生磷光体转换LED的远程磷光体罩构造300的一个实例。如图所示，远程磷光体罩构造300可以包括作为激发源的发蓝光LED 202和位于发蓝光LED 202之上的单独的含磷光体罩302，罩302具有比发蓝光LED 202的最大尺寸更大的直径使得罩302向下延伸越过发蓝光LED 202的所有侧面。罩302可以充满透明的硅树脂304。CLC构造300可以具有非常低的分色，例如ΔC_x=0.002。作为实例，当与具有0.5mm的宽度W的发蓝光LED 202一起使用时，罩302可以具有约6mm的直径D。

图4显示了用于产生磷光体转换LED的远程磷光体层构造400的一个实例。如图所示，远程磷光体层构造400可以包括发蓝光LED芯片202和位于芯片202的发光表面之上的单独的含磷光体层402。远程磷光体层402和芯片封装405之间的空间403可以充满透明的硅树脂。图5显示了用于产生磷光体转换LED的体积转换（volume conversion）构造500的一个实例。如图所示，含磷光体的材料502可以直接设在发蓝光LED 202的发光表面（或多发光表面）上作为芯片封装405的一部分。

图6图示了依照本发明的芯片级罩构造600。如图所示，芯片级磷光体罩构造600可以包括作为激发源的发蓝光LED 202和位于发蓝光LED 202之上的单独的含磷光体罩602。图6A-6I图示了具有依照本发明的芯片级转换罩（CLCD）的pc LED的各种实施方案。如本文所述，与其他设计相比，CLCD使得多个LED可以紧密/密集得多地组装在板上（即分隔相邻LED的间距），同时保持较低的分色（即ΔC_x）。依照本发明的CLCD可以使得LED的间距由制造设备的机械限制而非磷光体层/涂层本身决定（即无论该LED是pc LED还是非pc LED，间距都可以相同）。例如，CLCD可以使间距小于或等于0.1mm（例如小于或等于0.05mm）。此外，CLCD可以提供较低的颜色角分离，ΔC_x为0.02或更小（例如0.01或0.007），使得自与垂直pc LED的方向成至多60o角的色移减小。C_x表示例如1931 CIE色图的x坐标且x在0o→60o范围内，其中0o表示在轴上观测LED，60o表示偏离轴60o观测LED。

依照本发明的具有多个带CLCD的pc LED的光源与具有其他pc LED设计的光源相比，可具有更高的流明和/或更低的面积同时仍保持较低的分色ΔC_x。例如，依照本发明的具有多个带CLCD的pc LED的光源与具有其他pc LED设计的光源相比，可以具有更低的面积同时仍保持相同的流明量。可选择地（或在其之外），依照本发明的具有多个带CLCD的pc LED的光源与面积相同的具有其他pc LED设计的光源相比可以具有更高的流明。

现在转向图6A，一般性地图示了具有CLCD 602a的pc LED 600a的一种实施方案。pc LED 600a可以包括LED 604（例如本文所述的InGaN基LED），其具有与板608联接的底面606和与CLCD 602a的底面612联接的顶面610。可以使用各种方式将CLCD 602a固定到LED 604上，例如但不限于粘合层614，例如接触顶面610和底面612的透明硅树脂。尽管粘合层614显示为与LED 604的顶面610和CLCD 602a的底面612同等延伸（coextensive），然而粘合层614可以仅位于各表面610、612的一部分之间。粘合层614的厚度可以仅为几微米。

CLCD 602a可以包括一种或多种磷光体，该磷光体可以任选地分散在载体介质内和/或上。例如，CLCD 602a可以包括一种或多种悬浮和/或混合在载体介质内的磷光体，载体介质例如但不限于塑料（例如硅树脂、聚碳酸酯、丙烯酸类、聚丙烯等）、陶瓷等等。CLCD 602a也可以包括一种或多种设在（例如但不限于涂覆在）载体介质外表面上的磷光体。CLCD 602a中所用的磷光体的类型（或多种类型）可以取决于预期的应用。例如，在一种实施方案中，各pc LED 600a可以仅包括单一类型的磷光体。这种设置可能是有利的，因为它可以降低和/或消除磷光体之间的任何潜在的相互作用。可以理解，在将多种磷光体结合在单一的LED上时由于不期望的作用，例如浓度梯度、吸收效应、不同的老化和/或温度依赖性等，必须仔细关注。此外，每个pc LED 600a使用单一的磷光体使得可以更好地控制和调谐整个光源。然而，应当理解，取决于预期应用CLCD 602a可以具有多种类型的磷光体。下表1中描述了适合的磷光体。

表1

红色
		红色
红色
		红色
琥珀色
		黄色
黄色
		黄色
黄色
		黄色
黄绿色
		黄绿色
深绿色
		绿色

应当理解表1中的磷光体列表并非穷举，且除非特别要求如此之外，本发明并不限制于任何特定的磷光体。而且，应当理解以上列出的化学计量配比仅是实际组成的近似描述，并且可以添加其他材料（例如惰性材料，包括但不限于Al2O3）。还可以理解，因此不同颜色的pc LED发出的光的峰值波长在与不同颜色关联的波长范围内。使用特定颜色例如“红色”、“绿色”、“橙色”、“黄色”等来描述pc LED或pc LED发出的光表示与该特定颜色关联的特定峰值波长范围。特别地，在用于描述pc LED光源或pc LED光源发出的光时，术语“绿色”表示该pc LED发出峰值波长为495nm-570nm的的光。在用于描述pc LED光源或pc LED光源发出的光时，术语“红色”表示该pc LED发出峰值波长为610nm-630nm的光。在用于描述pc LED光源或pc LED光源发出的光时，术语“黄色”表示该pc LED发出峰值波长为570nm-590nm的光。在用于描述pc LED光源或pc LED光源发出的光时，术语“橙色”表示该pc LED发出峰值波长为590nm-620nm的光。

与其他pc LED设计相比，CLCD 602a中磷光体的含量可以显著提高。例如，CLCD 602a可以在CLCD 602a的20-60wt%范围内。然而，CLCD 602a中的磷光体的精确含量可以取决于应用。例如，磷光体的含量可以取决于所用磷光体的类型（或多种类型）、LED 604的形状/输出（即单位面积发射的光子数）等。最后，可以根据将所期望百分比的LED发射光子转换为所期望颜色所需的磷光体颗粒的数目来确定磷光体的含量。

CLCD 602a可以使用多种系统成型。例如，CLCD 602a可以是注塑的。CLCD 602a的注塑成型可能是非常期望的，因为它通常容许非常精密的公差。与上面参照图2论述的可以基于丝网印刷的CLC构造相比，注塑CLCD 602a使得可以更好地控制部件的形状和厚度。此外，注塑CLCD 602a可以可再现的公差大量地廉价快速制备。注的CLCD 602a也可能由于磷光体随时间沉降而具有降低的磷光体浓度梯度。如上所述，CLCD 602a与其他pc LED设计相比可以具有高得多的磷光体wt%，因此提高了使磷光体浓度梯度最小化的重要性。因为注塑装置的操作压力高得多（其可以为约200-3000psi），所以注塑可以采用具有高得多的粘度的载体介质（例如硅树脂），这可以减少磷光体随时间的沉降。与此相反，丝网印刷更容易在该材料初始安装好之后由于磷光体随时间沉降而形成浓度梯度，这至少部分由于低得多的操作压力（其可以是大气压）。

如图6A中所示，CLCD 602a可以具有圆帽形状。CLCD 602a的精确尺寸取决于预期的应用，例如但不局限于LED 604的尺寸和/或形状。例如，在与正方形LED 604一起使用时，CLCD 602a具有大致半球形的上表面616a形状和大致正方形的底面612。在与正方形的1mm LED 604一起使用时，CLCD 602a的高度Dh可以是0.5-0.6nm，而CLCD 602a的基部Dw可以为1mm。可以理解，因此CLCD 602a可以具有与LED 604的Cw相同的基部Dw，使得没有CLCD 602a的部分延伸到LED 604的周界以外（即CLCD 602a的底面612比上表面616a更宽，且通常与LED 604的上表面610同等延伸）。现在转到图6B，显示了具有延长的CLCD 602b的pc LED 600b。特别地，CLCD 602b的上表面616b可以包括延长部分618，与CLCD 602a相比它可以提高CLCD 602b的高度Dh。

现在参考图6C和6D，一般性地图示了具有多面CLCD 602c、602d的pc LED 600c、600d。例如，依照图6C的多面CLCD 602c可以包括上表面616c，其具有至少两个小面化的（faceted）表面620a、620b。依照图6D的多面CLCD 602c可以包括三个或更多个小面化的表面620a-620n。任选地，上表面616d可以包括延长部分618。尽管未示出，任一多面CLCD 602c、602d还可以在端部（即在页面平面中看到的前端和/或后端）具有小面化的表面。使用多平面的CLCD 602c、602d可以帮助从LED 604提取光。

现在转向图6E和6F，一般性地图示了具有带凸缘的CLCD 602e、602f的pc LED 600e、600f的各种实施方案。带凸缘的CLCD 602e、602f可以包括位于CLCD 602e、602f的底部周界附近的一个或多个凸缘元件622a、622b。例如，图6E中的凸缘元件622a通常可以从上表面616e沿不发光的LED 604上表面610周界的至少一部分向外延伸。图6F中凸缘元件622b从上表面616e沿LED 604侧壁624的至少一部分大致向下延伸。向下延伸的凸缘元件622b可以通过提高可用于粘合层614的表面积和/或形成可在其中接收LED 604的袋/腔来帮助将CLCD 602f固定到LED 604上。尽管粘合层614显示为与CLCD 602e、602f的底面612同等延伸，但粘合层614可以仅沿底面612的一部分设置，且可以沿LED 604的任何侧面624设置。

现在转向图6G-6I，图示了与正方形或矩形LED 604一起使用的CLCD 602g的一种实施方案。如所示，CLCD 602g具有大致凸圆的上表面616g和大致正方形或矩形的底面612。图6I中显示了其上设置有一个或多个发光表面630a-630n的LED 604上表面610。CLCD 602g可以任选地包括一个或多个凹口626。凹口626使得可以将CLCD 602g安装在设置/连接到LED 604上表面610上的打线（wire bond）位置628周围，例如在图6I中最佳图示的那样。可以理解，如果CLCD与“覆晶”型LED（即在上表面610上没有电触点的LED）一起使用时，可以省去凹口626。

再次，可以使用图2-6I中所示的可用于制备磷光体转换LED的基础结构来构建产生不同颜色的磷光体转换LED。依照本发明的实施方案可以仅包括与特定LED芯片结合的一种转换磷光体，即可能没有两种或更多种转换材料的混合或堆叠。此外，转换材料可以是嵌入各种材料（例如硅树脂）中的磷光体粉末、铸造的、模塑的、挤出的、印刷的等等。

在一种实施方案中，可以通过使用与200mA的453nm蓝色芯片（1mm-F4152N Bin A15，由Osram Opto Semiconductors制造）结合的采用8.5%红色磷光体，如OSRAM GmbH for Osram Opto Semiconductors制造的L361，的含磷光体罩来制造红色磷光体转换LED。也可以使用各种红色磷光体，例如但不限于L370红色磷光体。可以通过使用与200mA的453nm蓝色芯片（1mm-F4152N Bin A15，由Osram Opto Semiconductors制造）结合的采用15%黄色磷光体，例如OSRAM GmbH for Osram Opto Semiconductors制造的L175 G25 C4G，的含磷光体罩来制造黄色磷光体转换LED。也可以使用各种黄色磷光体，例如但不限于L175 C4G黄色磷光体。可以通过使用与50mA的452nm蓝色芯片（500um-F4142L Bin C51，由Osram Opto Semiconductors制造）结合的使用18%绿色磷光体，例如可从Litek购得的FA527，的含磷光体罩来制造绿色磷光体转换LED。也可以使用L300和L400绿色磷光体。

如图7-9中所示，依照本发明，可以各种方式构造其中所有激发LED 202（芯片或封装）都是氮化物III-V LED（例如InGaN）的LED阵列光源以产生多色（可调谐）光或不可调谐光。图7-9中所示的各阵列构造包括相同的激发LED芯片材料，且包括至少一种包括红色磷光体的磷光体转换LED。而且，图7-9中所示的各阵列构造包括相同的LED芯片材料，且包括至少两种磷光体转换的LED。本文所用的术语“相同的LED芯片材料”意于表示LED发射来自相同材料组成的量子阱的光。例如，量子阱的材料组成通常可由式(In_xGa_1-x)N表示。这种材料组成通常可以称作InGaN。

图7图示了本发明光源的一种示例性实施方案，其包括四种类型的LED，即三种磷光体转换LED（黄色pc 702、绿色pc 704和红色pc 706）和没有磷光体转换的发蓝光LED 202。此构型可以调谐到大多数色点，并且使用完全转换型（转换至少65%的蓝光流明）磷光体转换绿色LED可以得到比发绿光的LED更高的流明/瓦特（lm/W）。

图8图示了本发明光源的一种示例性实施方案，其包括三种类型的LED，即两种磷光体转换LED（绿色pc 802和橙红色pc 804）和没有磷光体转换的发蓝光LED 202。此构型可能具有比图7所示的构型更低的可调谐性。能够通过首先改变pc LED的颜色并其次改变来自pc LED 802、804的残留蓝光量来优化此构型。此构型非常适于固定的色点和可调谐的颜色。尽管图8中所示的实施方案包括非转换的发蓝光LED（即发蓝光LED）202，但应当理解该实施方案可以仅用pc LED构造。

图9图示了本发明光源的一种示例性实施方案，其包括两种类型的LED，即黄色pc 902和红色pc 904。能够通过首先改变pc LED的颜色并其次改变来自pc LED的残留蓝光量来优化此构型。尽管图9中所示的实施方案仅包括pc LED，但应当理解该实施方案可以包括非转换的发蓝光LED（即发蓝光LED）。

与已知构型相比，依照本发明的LED阵列光源，例如图7-9中所示，单独或者结合可以实现一个或多个优点，包括例如：可调谐性和不可调谐性；可达到更高的CRI；高效能；由于LED全部都由相同材料（例如InGaN）构成且在寿命上表现类似因此具有高颜色稳定性；由于仅使用一种类型的LED（即所有LED都由相同材料如InGaN构成）且可以使用单一激励电路而使得电子设备更简单；由于可以没有相比例如蓝色InGaN LED热退化更快的发红光的LED而具有改善的热稳定性；容易从LED制造商得到大量单一类型的LED；由于全为一种类型（例如蓝色）的LED可以使用单一基底的印刷电路板（PCB）并根据需要使用含磷光体元件以提供磷光体转换LED来得到不同的色点而不需要对于不同色点重新设计PCB而使得制造容易；由于所有LED都相同（例如蓝色）并提供了分级的优点而使得成本更低；由于磷光体罩可以非常高精的公差注塑而使得制造容易。

图10图示了依照本发明的LED阵列光源1000的一种示例性实施方案的各方面，其中该阵列是可调谐的，且包括四个颜色通道红色、黄色、绿色和蓝色。在图示的示例性实施方案中所有发光LED都是发蓝光LED，红色、黄色和绿色通道是通过使用磷光体浸渍的硅罩将发蓝光LED磷光体转换为相关颜色提供的，即建立红色pc 706、黄色pc 702和绿色pc 704 LED。本文所用的“发蓝光LED”和“蓝色LED”表示发射光的峰值波长介于420nm到490nm的LED。优选发蓝光LED发射光的峰值波长介于445nm到465nm和/或450nm到490nm。本文所用的术语“蓝光”表示峰值波长介于420nm到490nm，优选介于445nm到465nm的光。

本发明实施方案中的磷光体用量（相对于硅和罩厚度的磷光体浓度）可以计算为产生激发的完全转换的最低值。本文所用的完全转换表示将LED发射光的至少65%转换为与磷光体关联的光。对于红色pc LED（红光发射），将获自OSRAM GmbH的红色磷光体L361以8.5%的相对于硅的浓度、与获自Osram Opto Semiconductors的200mA的蓝色芯片453nm #F4152N Bin A15结合使用。对于黄色pc LED（黄光发射），将获自OSRAM GmbH的黄色磷光体L175 G25 C4G以15%的相对于硅的浓度与获自OSRAM GmbH的200mA的蓝色芯片453nm #F4152N Bin A15结合使用。对于绿色pc LED（绿光发射），将获自Litek的绿色磷光体FA527以18%的相对于硅的浓度与50mA的1mm蓝色芯片452nm结合使用。

可以如例如图10中所示确定各板的电路板布局。如图所示，各板可以包括6×6布局的36个LED，其中10个红色pc LED 706、10个黄色pc LED 702、10个绿色pc LED 704和6个发蓝光LED 202。尽管本文可能显示并描述了各LED类型的特定比例和定位，但应当理解各LED类型的不同比例和/或各LED类型的不同相对定位可以用于依照本发明的构造中。在一种实施方案中，各板可以为约10cm²，LED可以均匀间隔并横向分隔。然而应当理解LED不必横向分隔或彼此均匀间隔。

尽管LED阵列光源1000中的所有发光LED已经描述为发蓝光LED，然而可以理解可用发绿光的LED，例如但不限于发绿光的InGaN LED，来代替绿色pc LED。

依照本发明的光源组件可以包括任意数量的图10所示的可调谐板1000，例如但不限于3×3布局的九个可调谐板1000。LED板封装的内部可以内衬有高反射材料以使输出最大化并覆盖有全息散射体。

LED板构造可使设计模块化。例如，可以仅使用不同的转换罩来使用相同LED类型的不同板的组合制备具有不同的混合白色色点（例如色温为白色2700K、3500K、4100K、5500K、6500K）和/或可调谐的色点的灯。这不仅简化了制造而且提高了蓝色芯片/封装的容积。

示例的实施方案可以耦合到已知的DMX512（数字多路协议）可控恒流激励器上。激励器可以使用具有AC/DC电路和PWM（脉冲宽度调制）控制的高频T8电子镇流器来构造。能够使用任何标准DMX控制器来与光板对话，且各板可以是可寻址的使得同一控制器能够与多个固定设备对话。然后可以将DMX信号转换为PWM信号，它改变由T8镇流器供电的激励器中的电流。本文所用的术语“耦合”表示通过它将一个系统元件携带的信号传送给“耦合”的元件的任何连接、耦联、联接等等。这种“耦合”装置或信号和装置不必直接彼此连接，且可以被可操作或修改该信号的中间组件或装置分隔开。

依照一个方面，本发明描述了包括至少两种磷光体转换（pc）发光二极管（LED）的光源，其中各pc LED包括关联的（associated）发蓝光LED作为含磷光体元件的激发源。

依照另一方面，本发明描述了包括多个相同材料的发蓝光的发光二极管（LED）的光源。至少一个发蓝光LED具有关联的含红色磷光体的元件，且构造为用于该含红色磷光体元件的激发源以使该含红色磷发光元件发射红光。

依照另一方面，本发明描述了包括多个光源的光源组件，所述多个光源包括至少两种磷光体转换（pc）发光二极管（LED），各pc LED包括相同材料的关联的发蓝光LED作为含磷光体元件的激发源。各光源设置在单独的关联的印刷电路板（PCB）上，且在该单独的关联的PCB上没有与所述相同材料不同的材料的LED。

依照另一方面，本发明描述了包括发光二极管（LED）和芯片级转换罩（CLCD）的光源。该LED包括具有至少一个发光表面的上表面，该发光表面构造为发射具有第一波长范围的光。该CLCD包括至少一种磷光体，该磷光体构造为将该LED发射的光迁移到第二波长范围。该CLCD具有底面和自其延伸的顶面，该CLCD的底面比顶面更宽且基本上与该LED的上表面同等延伸，且所述顶面具有凸起的形状。

依照另一方面，所述光源包括多个发光二极管（LED），其中所述多个LED中的至少一个包括芯片级转换罩（CLCD），而该CLCD包括至少一种磷光体。该CLCD具有底面和自其延伸的顶面，该CLCD的底面比顶面更宽且基本上与所述LED的上表面同等延伸，且所述顶面具有凸起的形状。两个相邻LED的间距小于或等于0.1mm。

本文的术语“第一”、“第二”、“第三”等不表示任何顺序、量或重要性，而是用于将一个元件与另一个区分开，本文的术语“a”和“an”不表示对量的限制，而是表示存在至少一个所涉及的项目。

本文采用的术语和表述用作描述而非限制的用途，且在使用该术语和表述时没有排除所显示和描述特征（或其部分）的任何等同物的意图，认可在权利要求范围内可以有各种更改。因此，权利要求意图覆盖所有这类等同物。本文描述了各种特征、方面和实施方案。本领域技术人员可以理解，所述特征、方面和实施方案容易相互结合以及进行改变和更改。因此，本发明应当视为涵盖了这类组合、改变和更改，且除以下的权利要求之外不受限制。

Claims (27)

1.光源，包括：

至少两种磷光体转换（pc）发光二极管（LED），

所述pc LED各自包括关联的发蓝光LED作为含磷光体元件的激发源。

2.权利要求1的光源，其中所述发蓝光LED发射的光具有420nm-490nm的峰值波长。

3.权利要求1的光源，其中所述发蓝光LED发射的光具有445nm-465nm的峰值波长。

4.权利要求1的光源，其中所述pc LED转换了所述发蓝光LED发射的蓝光流明的至少65%。

5.权利要求1的光源，包括至少三种所述pc LED，第一种所述pc LED是发红光的pc LED，第二种pc LED是发绿光的pc LED，第三种pc LED是发黄光的pc LED，且所述光源进一步包括非转换的发蓝光LED。

6.权利要求1的光源，其中第一种所述pc LED是发红光的pc LED，第二种所述pc LED是发绿光的pc LED，且所述光源进一步包括非转换的发蓝光LED。

7.权利要求1的光源，其中第一种所述pc LED是发红光的pc LED，第二种pc LED是发黄光的pc LED，且所述光源进一步包括非转换的发蓝光LED。

8.权利要求1的光源，其中第一种所述pc LED是发红光的pc LED，第二种pc LED是发黄光的pc LED。

9.权利要求1的光源，其中第一种所述pc LED是发橙红光的pc LED，第二种所述pc LED是发绿光的pc LED，且所述光源进一步包括非转换的发蓝光LED。

10.权利要求1的光源，其中第一种所述pc LED是发红光的pc的LED，第二种所述pc LED是发黄光的pc LED。

11.光源，包括：

多个相同材料的发蓝光的发光二极管（LED），

至少一个所述发蓝光LED具有关联的含红色磷光体的元件，且构造为充当所述含红色磷光体元件的激发源以使所述含红色磷光体元件发射红光。

12.权利要求11的光源，其中至少一个所述发蓝光LED具有关联的含磷光体元件，其构造为充当激发源使得发出如下波长的光，所述波长选自绿光波长、黄光波长和橙红光波长。

13.光源组件，包括：

多个光源，所述光源包括至少两种磷光体转换（pc）发光二极管（LED），所述pc LED各自包括相同材料的关联的发蓝光LED作为含磷光体元件的激发源，

所述光源各自设置在单独的关联的印刷电路板（PCB）上，且在所述单独的关联的PCB上没有与所述相同材料不同的材料的LED。

14.权利要求13的光源组件，其中所述发蓝光LED发射的光具有420nm-490nm的峰值波长。

15.权利要求13的光源组件，其中所述发蓝光LED发射的光具有445nm-465nm的峰值波长。

16.权利要求13的光源组件，其中所述pc LED转换了所述发蓝光LED发射的蓝光流明的至少65%。

17.权利要求13的光源组件，其中至少一个所述光源包括至少三种所述pc LED，第一种所述pc LED是发红光的pc LED，第二种所述pc LED是发绿光的pc LED，第三种所述pc LED是发黄光的pc LED，且所述至少一个所述光源进一步包括非转换的发蓝光LED。

18.权利要求13的光源组件，其中至少一个所述光源中，第一种所述pc LED是发红光的pc LED，第二种所述pc LED是发绿光的pc LED，且所述至少一个所述光源包括非转换的发蓝光LED。

19.权利要求13的光源组件，其中至少一个所述光源中，第一种所述pc LED是发红光的pc LED，第二种所述pc LED是发黄光的pc LED。

20.光源，包括：

发光二极管（LED），其具有包括至少一个发光表面的上表面，所述发光表面构造为发射具有第一波长范围的光；和

芯片级转换罩（CLCD），其包含至少一种磷光体，所述磷光体构造为使所述LED发射的所述光迁移到第二波长范围，所述CLCD具有底面和自其延伸的顶面，所述CLCD的所述底面比所述顶面更宽且基本上与所述LED的所述上表面同等延伸，且所述顶面具有凸起的形状。

21.权利要求20的光源，其中所述光源具有0.02的分色ΔC_x。

22.权利要求20的光源，其中所述LED的所述上表面和所述CLCD的所述底面各自具有大致矩形的形状。

23.权利要求20的光源，其中所述CLCD的所述底面包括构造为安置在联接到所述LED的打线周围的凹口。

24.光源，包括：

多个发光二极管（LED），其中所述多个LED中的至少一个包括芯片级转换罩（CLCD），所述CLCD包含至少一种磷光体，所述CLCD具有底面和自其延伸的顶面，所述CLCD的所述底面比所述顶面更宽且基本上与所述LED的所述上表面同等延伸，且所述顶面具有凸起的形状；

其中两个相邻LED的间距小于或等于0.1mm。

25.权利要求24的光源，其中具有所述CLCD的所述LED具有0.02的分色ΔC_x。

26.权利要求24的光源，其中所述LED的所述上表面和所述CLCD的所述底面各自具有大致矩形的形状。

27.权利要求24的光源，其中所述CLCD的所述底面包括构造为安置在联接到所述LED的打线周围的凹口。

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