CN109791968A - 发光二极管、组件和相关方法 - Google Patents

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杰西·科林·赖赫尔策尔
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Abstract

发光二极管、组件和相关方法，具有比现有发光二极管改善的性能。在一些实施方式中，本文包括的发光装置包括基座、发光器、光影响材料和波长转换组件。本文提供的波长转换组件包括具有上表面和下表面的透明基板，以及设置在上表面或下表面上的磷光体化合物，其中，波长转换组件被配置为当靠近光源定位时改变从光源发出的光的波长。

Description

发光二极管、组件和相关方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年7月26日提交的共同未决的美国临时专利申请序列号62/366,961的优先权，其全部公开内容通过引用结合于此。
技术领域
本文公开的主题总体上涉及发光二极管(LED)、组件和相关方法。更具体地，本文公开的主题涉及改善LED的发光性能的装置、组件和方法。
背景技术
发光二极管或LED芯片是将电能转换为光的固态装置。LED芯片可用在发光装置或组件中，以提供在各种照明和光电应用中有用的不同颜色和图案的光。发光装置可包括表面安装装置(SMD)，其可直接安装到下面的电路组件或散热器(诸如印刷电路板(PCB)或金属芯印刷电路板(MCPCB))的表面上。SMD可包括底部电触点或引线，其被配置为直接安装到下面的电路组件。SMD可用于各种LED灯泡和灯具应用，并且正在开发作为白炽灯、荧光灯和金属卤化物高强度放电(HID)照明应用的替代品。
LED照明产品的制造商正在不断寻求降低成本的方法，以便为客户提供较低的初始成本，并鼓励采用LED产品。期望处于持续或增加的亮度水平的包含较少原料的装置和组件。此外，以最佳输出产生光并且在增强性能的情况下，特别是在使用相同或更低功率的情况下，LED变得更为理想。
因此，尽管市场上有各种发光装置和元件，但仍需要能够以更低的成本快速、有效地生产并具有改善的性能特性的装置、组件和方法。
发明内容
根据本发明，本文提供并描述了具有改善的可制造性和定制性的基于基板的LED、组件和相关方法。本文描述的装置、组件和方法可有利地表现出改善的处理时间、易于制造和/或较低的处理成本。本文描述的装置、组件和相关方法可很好地适用于各种应用，例如个人、工业和商业照明应用，包括例如灯泡和灯具产品和/或应用。在一些方面，本文描述的装置、组件和相关方法可包括改善的(例如，更便宜和更高效的)制造工艺和/或改善的光学性质，包括一致的颜色瞄准和改善的反射。
提供诸如LED的固态照明设备、系统和相关方法。实例设备可包括例如：基板；设置在基板上的多个导电迹线；一个或多个LED，每个LED电连接到至少两个导电迹线；反射材料和/或磷光体或其他颜色转换组件。
通过本文公开内容可变得显而易见的本公开的这些和其他目的通过本文公开的主题至少全部或部分地实现。
附图说明
在包括参考与一个或多个实施方式相关的附图的本说明书的其余部分中更具体地阐述了本主题的完整且可行的公开内容，在附图中：
图1A至图1C是示例波长转换组件的各种图示；
图2A至图2E是示例LED装置的各种图示；
图3A至图3D是示例LED装置的各种图示；
图4A至图4D是示例LED装置的各种图示；
图5是示例LED装置的透视图；
图6A至图6E是示例LED装置的各种图示；
图7是示出LED装置的迹线的平面图；
图8A和图8B是实例LED组件的各种图示；以及
图9是示例LED装置的图示。
具体实施方式
在一些方面，本文描述的固态照明设备和方法可包括各种固态发光器电配置、颜色组合和/或电路组件，用于提供具有改善的效率、改善的颜色混合和/或改善的颜色再现的固态照明设备。诸如本文所公开的那些设备和方法有利地比一些其他解决方案花费更少、更高效、更生动和/或更亮。
除非另外定义，否则本文使用的术语应被解释为具有与本主题所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。将进一步理解，本文使用的术语应被解释为具有与本说明书和相关领域的上下文中的相应含义一致的含义，并且不应以理想化或过于正式的含义解释，除非明确地如此定义。
本文中参考截面图、透视图、正视图和/或平面图描述了本主题的各方面，这些图是本主题的理想化方面的示意图。由于例如制造技术和/或公差导致的图示形状的变化是可预期的，使得主题的各方面不应被解释为限于本文所示的特定形状。本主题可以以不同的形式体现，并且不应该被解释为限于这里阐述的特定方面或实施方式。在附图中，为了清楚起见，可夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。
除非特别列举缺少一个或多个元件，否则本文所用的术语“包含”、“包括”和“具有”应解释为不排除存在一个或多个元件的开放式术语。在本说明书中，相同的数字表示相同的元件。
应当理解，当诸如层、区域或基板的元件被称为在另一元件“上”时，它可直接在另一元件上，或者可存在中间元件。此外，本文使用诸如“在……上面”、“在……上方”、“在……上”、“在……顶”、“在……下”或“在……底”的相对术语来描述如图中所示的一个结构或部分与另一个结构或部分的关系。应当理解，除了图中所示的定向之外，诸如“在……上面”、“在……上方”、“在……上”、“在……顶”、“在……下”或“在……底”的相对术语旨在包含该设备的不同定向。例如，如果图中的设备翻转，则描述为在其他结构或部分之“上”的结构或部分现在将定向在其他结构或部分之“下”。
本文使用的术语“电激活发射器”和“发射器”是同义术语，并且是指能够产生可见或近可见(例如，从红外到紫外)波长辐射的任何装置，包括例如但是不限于氙灯、汞灯、钠灯、白炽灯和固态发光器，包括LED或LED芯片、有机发光二极管(OLED)和激光器。
术语“固态发光器”，“固态发射器”和“发光器”是同义术语，并且指代LED芯片、激光二极管、有机LED芯片和/或任何其他半导体装置，优选地布置为包括一个或多个半导体层、基板以及一个或多个接触层的半导体芯片，该半导体层可包括硅、碳化硅、氮化镓和/或其他半导体材料，基板可包括蓝宝石、硅、碳化硅和/或其他微电子基板，一个或多个接触层可包括金属和/或其他导电材料。
本文使用的术语“组”、“段”、“串”、“集”是同义词。如本文所使用的，这些术语通常描述多个LED芯片如何电连接，例如串联、并联、混合串联/并联，在互斥的组/段/集中共用阳极或共用阳极配置。LED芯片的段可以以多种不同的方式配置，并且可具有与其相关联的不同功能的电路(例如，驱动器电路、整流电路、限流电路、分流器、旁路电路等)，例如，如在以下文献中所讨论的：2009年9月24日提交的共同转让和共同未决的美国专利申请序列号12/566,195；2013年2月15日提交的美国专利申请序列号13/769,273；2013年2月15日提交的美国专利申请序列号13/769,277；2011年9月16日提交的美国专利申请序列号13/235,103；2011年9月16日提交的美国专利申请序列号13/235,127；以及2014年5月20日发布的美国专利号8,729,589，其中的每一个的公开内容通过引用整体并入本文。
术语“目标”是指LED芯片段的配置，其被配置为提供预定义的照明特性，该预定的照明特性是照明设备的指定参数。例如，目标光谱功率分布可描述在特定功率、电流或电压水平下产生的光的特性。
如本文所公开的设备、系统和方法可利用红色芯片、绿色芯片和蓝色芯片。在一些方面，用于蓝移黄光(BSY)装置的芯片可针对不同的箱，如表1中共同拥有、转让和共同未决的美国专利申请序列号12/257,804(以美国专利公开号2009/0160363公开)所述，其公开内容通过引用整体并入本文。本文的设备、系统和方法可利用例如紫外(UV)芯片、青色芯片、蓝色芯片、绿色芯片、红色芯片、琥珀色芯片和/或红外芯片。
这里结合照明设备使用的术语“基板”指的是安装构件或元件，在其上、其中或其上方可布置、支撑和/或安装多个固态发光器(例如，LED芯片)。基板可以是例如组件基板、芯片基板(例如，LED基板)或子面板基板。可用于本文所述的照明设备的示例性基板可例如包括印刷电路板PCB和/或相关组件(例如，包括但不限于金属芯印刷电路板(MCPCB)、柔性电路板、介电层压板、陶瓷基板等，或具有布置在其一个或多个表面上的FR4和/或电迹线的陶瓷板、高反射率陶瓷(例如，氧化铝)支撑面板，和/或各种材料和布置成接收、支撑和/或将电能导向固态发射器的构造的安装元件。本文描述的电迹线为发射器提供电能以电激活和照射发射器。电迹线可以是可见的和/或经由反射覆盖物覆盖，诸如焊接掩模材料、Ag或者其他合适的反射器。
在一些方面，除了诸如电源或电流驱动组件和/或电流开关组件的至少一些其他电路和/或电路元件之外，单个单一基板还可用于支撑多组固态发光器。在其他方面，除了诸如电源或电流驱动组件和/或温度补偿组件的至少一些其他电路和/或电路元件之外，两个或更多个基板(例如，至少主要基板和一个或多个次要基板)还可用来支撑多组固态发光器。第一和第二(例如，主要和次要)基板可设置在彼此上方和/或下方、并且沿着不同的平面、彼此相邻(例如，并排)，具有一个或多个彼此相邻设置的共面表面、垂直布置、水平布置和/或相对于彼此以任何其他定向布置。
根据本发明主题的各方面的固态照明设备可包括基于III-V氮化物(例如，氮化镓)的LED芯片或在硅、碳化硅、蓝宝石或III-V氮化物生长基板上制造的激光芯片，包括(例如)由北卡罗来纳州达勒姆的Cree公司制造和销售的芯片。这种LED芯片和/或激光器可配置成操作使得光发射通过基板以所谓的“倒装芯片”定向发生。这种LED和/或激光芯片也可没有生长基板(例如，在生长基板去除之后)。在一些情况下，LED芯片可包括红色-III-V芯片，但不包括诸如InGaAlP、GaAsP等的氮化物。
可用于如本文所公开的照明设备的LED芯片可包括水平结构(在LED芯片的同一侧上具有两个电触点)和/或垂直结构(在LED芯片的相对侧上具有电触点)。例如，水平构造的芯片(具有或不具有生长基板)可倒装芯片接合(例如，使用焊料)到载体基板或印刷电路板(PCB)，或者引线接合。垂直构造的芯片(具有或不具有生长基板)可具有接合到载体基板、安装垫或印刷电路板(PCB)的第一端子焊料，并且具有接合到载体基板、电气元件或PCB的第二端子线。
电激活的发光器，诸如固态发射器，可单独使用或成组使用来发光以刺激一种或多种发光材料(例如，磷光体、闪烁体、发光油墨、量子点)的发射，并在一个或多个峰值波长处产生光，或产生至少一种所期望的感知颜色(包括可被感知为白色的颜色的组合)的光。在本文所述的照明设备中包含荧光(也称为“发光”)材料可以通过应用在发光体支撑元件或发光体支撑表面上直接涂布材料(例如，通过粉末涂布、喷墨印刷等)、将这些材料添加到透镜中、和/或通过将这些材料嵌入或分散在发光体支撑元件或表面内来实现。用于制造具有与其集成的平面化磷光体涂层的LED芯片的方法在2007年9月7日提交的Chitnis等人的美国专利申请公开号2008/0179611中通过实例讨论，其公开内容通过引用整体并入本文。
其他材料，诸如光散射元件(例如，颗粒)和/或折射率匹配材料可与含发光材料的元件或表面相关联。如本文所公开的设备和方法可包括不同颜色的LED芯片，其中的一个或多个可以是白色发光的(例如，包括具有一种或多种发光材料的至少一个LED芯片)。
在一些方面，一个或多个短波长固态发射器(例如，蓝色和/或青色LED芯片)可用于刺激发光材料的混合物或发光材料的离散层(包括红色、黄色和绿色发光材料)的发射。不同波长的LED芯片可存在于同一组固态发射器中，或者可设置在不同的固态发射器组中。各种波长转换材料(例如，发光材料，也称为发光体或发光介质，例如，如在以下文献中公开的：2003年7月29日发布的美国专利号6,600,175和2008年10月9日提交的美国专利申请公开号2009/0184616，其每个公开内容通过引用整体并入本文)是众所周知且对于本领域技术人员可获得的。
在一些方面，如本文所述的照明设备和系统包括针对不同颜色的多组固态发光器(例如，一组针对第一颜色，而至少第二组针对不同于第一颜色的第二颜色。在一些方面，多组中的每组包括至少两个相同颜色的固态发光器(例如，峰值波长重合)。在一些方面，多组固态发射器中的每组适于发射一种或多种不同颜色的光。在一些方面，多组固态发射器中的每一组适于发射相对于彼此不同的一种或多种颜色的光(例如，每组固态发射器发射至少一种不由另一组固态发射器发射的峰值波长)。可使用以下文献中描述的电路和/或技术：共同转让和共同未决的美国专利申请序列号14/221,839，其公开内容先前通过引用并入本文，提供根据本主题的目标和选择性激活固态发射器组的方面。
关于固态发射器的术语“颜色”是指在电流通过时由芯片发射的光的颜色和/或波长。
本主题的一些实施方式可使用固态发射器、发射器封装、固定装置、发光材料/元件、电源元件、控制元件和/或方法，诸如在以下文献中描述的：美国专利号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和美国专利申请公开号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；2006年12月4日提交的美国专利申请序列号11/556,440；上述专利的公开内容、公开的专利申请和专利申请序列号在此通过引用并入本文，如同在此完全阐述一样。
本文使用的术语“照明设备”和“模块”是同义的，并且除了它能够发光之外不受限制。也就是说，照明设备可以是照亮区域或体积(例如结构、游泳池或水疗中心、房间、仓库、指示器、道路、停车场、车辆、例如道路标志的标牌、广告牌、船舶、玩具、镜子、船只、电子设备、船、飞机、体育场、计算机、远程音频装置、远程视频装置、手机、树、窗户、LCD显示器、洞穴、隧道、院子、灯柱)的装置或设备，或照亮外壳的设备或设备阵列，或用于边缘或背光照明的设备(例如，背光海报、标牌、LCD显示屏)、灯泡、灯泡替代物(例如，用于替代AC白炽灯、低压灯、荧光灯等)、户外照明、安全照明、室外住宅照明(墙壁安装、柱安装)、天花板灯具/壁灯、橱柜照明、台灯(地板和/或桌子和/或书桌)、景观照明、轨道照明、任务照明、特种照明、绳索灯、吊扇照明、档案/艺术展示照明、高振动/冲击照明-工作灯等，镜子/梳妆台照明、聚光灯、高棚照明、低棚照明或任何其他发光装置。
在一些实施方式中，本文提供的LED装置可包括一个或多个波长转换组件、波长转换材料、颜色转换组件和/或光转换元件。这种波长转换组件可包括任何合适的发光或磷光材料，诸如磷光体P，其被配置成在由固态发光器的一个或多个LED芯片发射的光激活或撞击时发射所需波长或光色，例如黄色、绿色、蓝色、红色和/或白色。各种波长转换材料或发光材料也称为发光体或发光介质，在以下文献中公开：2003年7月29日发布的美国专利号6,600,175和2008年10月9日提交的美国专利申请公开号2009/0184616，其各自的公开内容通过引用整体并入本文。
如本文所公开的磷光体和磷光体化合物可包括含发光材料的各种各样的波长转换材料或颜色转换组件中的一种或多种。发光材料(发光体)的实例包括磷光体、铈掺杂的钇铝石榴石(YAG)，例如，LuAG：Ce、氮化物、氧化氮化物、闪烁体、日光胶带、纳米磷光粉、量子点(例如诸如由NNCrystal US Corp.(Fayetteville，Arkansas)提供)，以及在用(例如紫外)光照射时在可见光谱中发光的油墨。可以通过在固态发射器上提供这种材料的层(例如涂层)和/或通过将发光材料分散到被布置成覆盖一个或多个固态发光器的透明封装剂(例如，基于环氧树脂或基于硅树脂的可固化树脂或其他聚合物基质)中，来实现结合固态发光器和LED将发光体包含在本文所公开的波长转换组件或相关组件中。可用于本文所述的装置中的一种或多种发光材料可能会下转换或上转换，或者可包括两种类型的组合。
波长转换材料，包括结合到本文所公开的波长转换组件中的那些，可提供以下益处，包括：例如，改善的长期可靠性(例如，在大约1000小时或更长和85℃、105℃和/或125℃下改善的性能)、固态发光器周围减小的鼓泡、更大的视角、更低的dCCT颜色扩散、更低的磷光体温度、更亮的光发射、改善的抗硫性、和/或更小的色点扩散，该益处包括这些特征的全部或任何组合。
如本文所述，一个或多个LED芯片可至少部分地用波长转换组件覆盖，该波长转换组件包括在诸如蓝宝石的透明性基板(clear substrate)上的一个或多个磷光体和/或一个或多个磷光体层。在一些实施方式中，这种波长转换组件可称为磷光体-蓝宝石帽或Phos帽。磷光体可适于在被经由一个或多个LED芯片发射的光照射时发射蓝光、黄光、绿光、红光或其任何组合。也就是说，在一些方面，Phos帽中的一种或多种磷光体可吸收LED芯片发射的一部分光，并且进而以不同的波长重新发射吸收的光，使得发光器装置或组件从每个LED芯片和磷光体发射光的组合。在一个实施方式中，本文所述的发光器装置和组件可发射由LED芯片和Phos帽的光发射的组合产生的被认为是白光的光。在根据本主题的一个实施方式中，白色发光装置和组件可包括发射蓝色波长光谱的光的LED芯片和吸收一些蓝光并且重新发射绿色、黄色和/或红色波长光谱的光的Phos帽中的磷光体。因此，装置和组件可在可见光谱范围内发射白光组合。在其他实施方式中，具有例如Phos帽的波长转换组件的LED芯片可发射蓝光和黄光的非白光组合，如美国专利号7,213,940所述。本发明还考虑了发射红光的LED芯片或由吸收LED光并发射红光的Phos帽的磷光体覆盖的LED芯片。
在一些实施方式中与所公开的LED组件和装置一起使用的波长转换组件或Phos帽可以以任何合适的方式制造或组装。在一些实施方式中，通过仅在Phos帽的一个表面上涂覆磷光体来产生这样的波长转换组件，使得在LED装置或组件的组装中，光影响材料(即，用于使光转向的重散射器)正对着或基本上邻近蓝宝石或Phos帽基板，为半月板控制提供洁净边缘。
在一些实施方式中，这种波长转换组件是通过喷涂以略微间隔开的方式在带或其他释放材料上单片化的基板(例如LED芯片)而生产的，这可允许一些磷光体涂覆在基板的侧壁上以形成Phos帽。在某些方面，该方法可用于不使用白色TiO2光影响材料的情况或白色TiO2光影响材料在放置Phos帽之前涂覆的情况，这在一些实施方式中可避免蓝光从Phos帽的侧面逸出。
在一些实施方式中，可在室温以上，即热或室温下喷涂基板晶圆，以制造Phos帽。在某些方面，适合在室温下喷涂晶圆、然后固化、并然后在晶圆上单个化管芯。
如本文所公开的波长转换组件中使用的波长转换材料(例如，磷光体，P)的其他益处包括例如改善的远场图像(例如，从而促进在具有更大视角的远场中的非常均匀的颜色外观)、较低的色移(较低的dCCT)、改善的长期可靠性(例如，在大约1000小时或更长时间内改善的亮度维持(光学))、更高的产品等级、更低的磷光体工作温度和/或更低的色点扩散，包括这些特征的全部或任何组合。
磷光体是一类已知的发光材料。磷光体可指吸收一种波长的光并且在可见光谱中重新发射不同波长的光的任何材料，而不管吸收和再发射之间的延迟以及所涉及的波长如何。因此，术语“磷光体”在本文中可用于指有时称为荧光和/或磷光的材料。通常，磷光体可吸收具有第一波长的光并重新发射具有不同于第一波长的第二波长的光。
在一些实施方式中，磷光体可包括在LED装置上使用的封装剂中。磷光体可发射可见光谱中的辐射，该辐射具有比由发光器发射的辐射低的能量，并且响应于发射器发射的波长而这样做。磷光体的组合可与蓝色或UV发射芯片/LED结合使用以产生白光；例如蓝色和黄色，蓝色和绿色和红色，以及蓝色和绿色和黄色和红色。使用三种或更多种颜色可提供选择特定白点和更好的颜色渲染的机会。还期望具有多于一个发射峰的LED在激发一种或多种磷光体以产生白光方面是有用的。
可以以任何所需的量或数量将磷光体和/或磷光体化合物选择性地添加和/或涂覆到透明性基板或基本透明性基板、晶圆或材料片上。磷光体和/或磷光体化合物的涂覆可经由任何合适的方法实现，包括例如喷涂、重力沉降、离心、添加溶剂、丝网印刷、蒸发(溅射、电子束、热、CVD、静电和/或电泳沉积)、浸渍、旋涂、直接分布和/或振动，包括例如在Ibbetson等人的美国专利号8,410,679和Hussell等人的美国专利号8,425,271中所述的，其全部公开内容通过引用整体并入本文。在一些实施方式中，涂覆到透明性基板(例蓝宝石晶)圆上的磷光体化合物与透明性基板的形状和/或表面共形。也就是说，磷光体或磷光体化合物的保形层可例如具有至少基本均匀的厚度。
透明性基板上的磷光体化合物和/或磷光体层的厚度可例如在大约2μm和大约100μm之间的范围内，然而，可根据需要提供波长转换组件上的任何厚度的磷光体化合物。可选择所使用的厚度以减少或最小化平面表面中的蓝光转换、自吸收和/或散射，并且可取决于涂布工艺、磷光体的密度、磷光体化合物中的其他组分，例如，硅树脂和/或所需的应用。
所公开的波长转换组件，例如Phos帽，可提供优于与固态LED一起使用的现有颜色改变元件的优点。例如，在一些实施方式中，当前公开的主题，具体而言是Phos帽解决或显著改善平面表面中的蓝光转换问题。在一些实施方式中，如本文所讨论的，将蓝色TiO2处理与Phos帽耦合可实现来自底部发射器管芯的顶部发射性能。与被广泛使用但制造昂贵的玻璃中的磷光体(PiG)和陶瓷磷光板(CPP)的缺点相比，这些优点特别明显。
更具体地，PiG是混有玻璃料的磷光体颗粒、被压制成晶圆形状、在高温烘箱中烧制/烧结以变成PiG晶圆，PiG晶圆然后被切割成一定尺寸。CPP是单晶YAG磷光体晶锭，其被生长并且然后被制成晶圆并被锯成所需尺寸。如本文所公开的，Phos帽利用更简单、更容易获得的技术来实现类似或改善的结果。
如本文所公开的，Phos帽可包括蓝宝石晶圆，蓝宝石晶圆可被喷涂磷光体化合物，诸如磷光体/硅树脂混合物，以将所需色点的磷光体涂布到蓝宝石晶圆/帽上。在一些实施方式中，这种Phos帽可具有显著的优点，包括例如成本、快速转化、非常低的资本以及比烧结的PiG更尖锐的角和更平坦的表面。此外，PiG中常见的空隙或混合问题较少或没有。此外，PiG中常见的污染大大减少或没有。另外，PiG在烧结过程中会收缩，导致厚度不均匀，并从而导致颜色转换不均匀。此外，PiG易受极端脆性的影响，因此被限于处理的最小厚度。相反，因为蓝宝石晶圆非常耐用，所以Phos帽可相对薄(<80um)。
至于CPP，它们本质上是昂贵的，例如要贵一个数量级。
与现有技术相比的另一个优点是Phos帽是可调的或可调节的。例如，当喷涂或进行本文所讨论的其他适当的涂覆技术时，磷光体化合物在预先单一化的蓝宝石晶圆上，这允许在几分钟内检查颜色的能力。在初始喷涂后，Phos帽可被拔掉、测试，并且如果需要，可快速喷涂剩余的PhoS晶圆以根据需要添加更多的磷光体或磷光体化合物以调节色点。
所公开的波长转换组件或Phos帽可包括用于光提取的玻璃或其他合适的基板，即透明性基板或基本透明性基板，诸如蓝宝石、丙烯酸等。可在包括大型蓝宝石晶圆的大型基板(例如，与现有选项相比，具有更大表面积)上制造Phos帽。此外，它们可在宽广的区域内均匀地制造，因此它们可与管芯波长匹配，以实现对产品的严格颜色控制。相反，PiG和CPP采用小得多的晶圆尺寸制造。因为在一些实施方式中使用喷涂涂覆，所以可将散射颗粒和不同的磷光体混合在一起以实现扩散和色点/CRI点的阵列。CPP无法做到这一点。此外，因为所需的温度可能破坏一些会与Phos帽配合使用的组件，所以PiG可能无法做到这一点。
在一些实施方式中，通过将3D磷光体发射平面转换为2D发射平面，所有倒装芯片管芯可受益于所公开的波长转换组件。另外，优点是EZ管芯可用这种成本较低的方法制成“WZ型”管芯。
对比在传统LED装置中的柔性硅树脂顶部，考虑到其硬顶或实心上表面，所公开的组件也可大大增强LED装置的稳健性。这种硬顶或坚固的LED装置在需要这种强度的应用(包括例如汽车应用)中可以是有用的。此外，在一些实施方式中，耐硫性可比硅树脂封装的组件大大增强。
以下结合附图描述各种说明性特征。
图1A至图1C是示例波长转换组件100(也称为颜色转换组件和/或光转换元件)的各种图示。在一些实施方式中，特别是当由蓝宝石上的磷光体构成时，这些组件在本文中可称为Phos帽。图1A是包括透明性基板102或透明基板(transparent substrate)、以及涂覆于其上的磷光体化合物104的波长转换组件100的侧视图。磷光体化合物104可涂覆到透明性基板102的顶部T或上表面，如图1A所示，或者可涂覆到透明性基板102的底部B或下表面，或者在一些实施方式中涂覆到顶部T和底部B两者上。如图1B所示，波长转换组件100可包括基本上平面的或晶圆结构，该结构包括透明性基板102，其中磷光体化合物104涂覆到透明性基板的表面，例如顶表面T。
在一些实施方式中，透明性基板102可包括蓝宝石晶圆或其他合适的透明性材料或透明材料，例如任何种类的玻璃、丙烯酸、钠钙、硼硅酸盐、石英/SiO2、MgF2。在一些实施方式中，透明性基板102可包括刚性或柔性透明性基板以及透明固化硅树脂片，透明固化硅树脂片可提供使磷光体层成形的能力。磷光片可包括混合到硅树脂基质中的磷光体，并且被压平并冷冻以用于放置在填充有管芯的面板上。这样的配置可提供柔性的Phos帽，其中基板可包括例如软甲基。在一些实施方式中，这样的配置可以是真空附接的，并且软硅树脂可与湿附接层共形并密封。
在一些实施方式中，磷光体化合物104可包括磷光体、和/或磷光体与另一种材料(例如硅树脂、硅(气相二氧化硅)、熔融二氧化硅、TiO2、以及其他通用漫射器)的混合物。任何散射体(例如熔融二氧化硅)可被加入到混合物中以进行填充和均匀发射。在一些例中，可有效地使用小浓度的TiO2。在一些实施方式中，磷光体和硅树脂的混合物包含约1：1至约6：1的比例，包括约1：1、约2.5：1、约3：1、约4：1、约4.5：1和/或约5：1。在一些方面，磷光体化合物中磷光体的浓度和/或粒度是可调节的，其中磷光体的浓度和/或粒度改变由穿过波长转换组件的波长产生的颜色。
磷光体和/或磷光体化合物104到透明性基板102的涂覆A可通过任何合适的方法实现，包括例如喷涂、重力沉降、离心、添加溶剂、丝网印刷、蒸发(溅射、电子束、热、CVD、静电和/或电泳沉积)、浸渍、旋涂、直接分布和/或振动，如本文进一步讨论的。在一些方面，磷光体化合物104基本均匀地涂覆到透明基板102和/或与透明基板102共形。
如图1A至图1C所示的波长转换组件100被配置为当靠近诸如LED的光源定位时改变从光源发射的光的波长。因此，如本文进一步讨论的，组件100被配置为定位在诸如LED的光源上或其附近。在一些实施方式中，并且如图1B所示，波长转换组件100可包括应用于诸如LED的光源上或其附近所需的任何合适的尺寸或配置。例如，宽度W、长度L和高度H可根据需要配置，例如，长40μm至10mm并且宽5μm至10mm、或更大，以获得面积为约200μm2至约5mm2的波长转换组件100。在一些实施方式中，波长转换组件100可为约50mm2或更大。作为实例而非限制，波长转换组件可以是任何期望的尺寸和/或形状，例如约30×30mm，这是在PiG和CPP中不能获得的优点。
如图1A所示，在一些实施方式中，磷光体化合物104可涂覆A到基板102上，并然后晶圆可被切割C成所需的尺寸。可替代地，如图1C所示，在一些实施方式中，基板102可在磷光体化合物104的涂覆A之前被切割或单个化成透明性基板102S。在图1C所示的方法中，在一些实施方式中磷光体化合物104可涂覆到顶面T以及沿着透明性基板102的一些边缘或侧面。
在一些实施方式中，波长转换组件或Phos帽可通过提供具有上表面和下表面的透明基板、将磷光体化合物涂覆到透明基板的上表面和/或下表面、并用涂覆的磷光体化合物固化透明基板来制造。在一些实施方式中，所得到的波长转换组件可被配置为当靠近光源定位时改变从光源发射的光的波长。透明基板可包括蓝宝石晶圆，并且磷光体化合物可包括磷光体和硅树脂的混合物。
在一些实施方式中，制造所公开的波长转换组件或Phos帽可进一步包括使用隐形激光器以在透明基板中引起内部损伤层。使用隐形激光器形成节距的一些实施方式可在涂覆磷光体化合物之前发生。
磷光体和/或磷光体化合物到透明性基板或透明基板的涂覆可经由任何合适的方法实现，包括例如喷涂、重力沉降、离心、添加溶剂、丝网印刷、蒸发(溅射、电子束、热、CVD、静电和/或电泳沉积)、浸渍、旋涂、直接分布和/或振动。磷光体化合物可被基本均匀地涂覆到透明基板，使得它与透明基板共形。
在一些实施方式中，可将硅树脂化合物和/或层涂覆到磷光体化合物上，其中磷光体化合物被涂覆到透明基板的上表面和/或下表面。
图2A至图2E是本文提供的示例LED装置的各种图示。在一些实施方式中，图2A至图2E可视为用于制造/组装如本文所提供的LED装置的步骤，但不排除步骤顺序的变化和一些步骤的省略/添加。图2A描绘了发光器装置110，其包括基座112和设置在基座112上的一个或多个发光器114a、114b和114c。任何数量的发光器114a-c或LED可设置在基座112上或施加到基座112上。另外，LED 114a-c可各自具有不同的目标颜色。尽管示出了三个LED，但是装置110可包括不同数量的LED，例如一个或多个LED。
在一些实施方式中，基座112或基板可包括电子迹线116或导电迹线，但是在一些实例中，装置110可基于其中没有迹线在顶部的引线框架构造、或任何其他适当的构造。在一些实施方式中，可提供管芯附接材料118或焊料凸块，以在发光器114a-c和电子迹线116之间产生电接触。
在一些实施方式中，图2A描绘了发光器装置110，其包括包含上表面和底表面的基座112以及设置在基座112的上表面上的一个或多个发光器114a-c。在一些实施方式中，一个或多个发光器114a-c各自包括上表面、与基座112的上表面相邻的下表面、以及一个或多个侧面。
转到图2B，可将光影响材料120涂覆到装置110。在一些实施方式中，光影响材料120可包括反射材料，例如TiO2(也称为二氧化钛和/或蓝色TiO2)、Al2O3、氮化硼、微孔聚对苯二甲酸乙二醇酯(McPET)和/或硫酸钡(球形材料)。在一些实施方式中，光影响材料120被涂覆到装置110，以便包围设置在基座112上的一个或多个发光器114a-c。也就是说，在一些实施方式中，光影响材料120可设置在基座112的上表面上和/或邻近于一个或多个发光器114a-c的一个或多个侧面。在一些实施方式中，光影响材料120以基本上类似于发光器114a-c的高度的深度或高度来涂覆，使得发光器114a-c的每一侧被发光器114a-c的一侧或多侧上的光影响材料120包围。发光器114a-c可包括任何合适的芯片尺寸、形状和/或厚度。在一些方面，厚度或高度可为约0.25mm或更大、0.3mm或更大、0.4mm或更大、或0.5mm或更大。通过在LED的侧面上涂覆反射或光影响材料，可使从LED侧面发射的光最小化，从而使来自LED的上表面的光发射聚焦。在一些实施方式中，光影响材料120包围发光器114a-c并且填充其间的任何空隙或倒角，如图2B所示。
图2C描绘了具有涂覆到发光器114a-c的透明层(clear layer)122的发光器装置110。具体而言，在一些实施方式中，透明层122在一些实施方式中包括硅树脂和/或粘合剂，并且可选地包括可涂覆到一个或多个发光器114a-c的上表面的散射化合物。在一些实施方式中，透明层或硅树脂层122可被配置为将波长转换组件(参见图2D)粘附到一个或多个发光器114a-c的上表面。散射化合物可包括气相二氧化硅、熔融二氧化硅和/或TiO2。在一些方面，小百分比的TiO2可用于散射化合物。例如TiO2的百分比可为约、大约或近似0.1％至5.0％。在一些方面，TiO2的百分比可例如为约、大约或近似1％。透明层或硅树脂层122可被涂覆到LED，使得它基本上或完全覆盖LED的上表面。在一些实施方式中，透明层可被管理使得其延伸到装置上的一个或多个LED的上表面的边缘，而不延伸超过该边缘。
如图2D所示，通过将具有磷光体层104的透明性基板102直接放置在发光器114a-c上方，波长转换组件或Phos帽可被涂覆到装置110。通过在一个或多个发光器的上表面上设置波长转换组件，Phos帽可影响LED的光输出，包括改善由设备110产生的颜色的均匀性。在一些实施方式中，Phos帽可以以磷光体104面朝下的方式来涂覆，如图2D所示。在一些实施方式中，透明层122可用作将基板102与磷光体层104粘附到发光器114a-c上的粘合剂。
在图2E中，可将光影响材料124再次涂覆到装置110。在一些实施方式中，光影响材料124可包括反射材料，例如TiO2(也称为二氧化钛和/或蓝色TiO2)，并且可与光影响材料120相同。在一些实施方式中，光影响材料124被涂覆到装置110，以便在LED 114a-c的顶部上包围Phos帽(基板102和磷光体层104)。也就是说，在一些实施方式中，光影响材料124可设置在先前涂覆的光影响材料120上并且与LED 114a-c顶部上的Phos帽(基板102和磷光体层104)的一个或多个侧面相邻。在一些实施方式中，光影响材料124被涂覆在与Phos帽的高度基本相似的深度或高度处，使得Phos帽的每一侧被光影响材料124包围。通过在Phos的侧面上涂覆反射或光影响材料，从LED的侧面和其顶部上的Phos帽的侧面发射的光可被最小化，从而聚焦来自LED和Phos帽的上表面的光发射。
在一些实施方式中，包括图2E中所示装置的装置110可在合适的温度(例如150℃)下固化。
现在转向图3A至图3D，示出了如本文提供的LED装置的各种实例。在一些实施方式中，图3A至图3D可被视为用于制造/组装如本文所提供的LED装置的步骤，但不排除步骤顺序的变化和一些步骤的省略/添加。图3A描绘了发光装置110，其包括基座112和设置在基座112上的一个或多个发光器114a、114b和114c。任何数量的发光器114a-c或LED可设置在基座112上或施加到基座112上。另外，LED 114a-c可各自具有不同的目标颜色。尽管示出了三个LED，但是设备110可包括不同数量的LED，例如一个或多个LED。
在一些实施方式中，基座112或基板可包括电子迹线116或导电迹线，但是在一些实例中，装置110可基于其中没有迹线在顶部的引线框架构造、或任何其他适当的构造。在一些实施方式中，可提供管芯附接材料118或焊料凸块，以在发光器114a-c和电子迹线116之间产生电接触。
在一些实施方式中，图3A描绘了发光器装置110，其包括包含上表面和底表面的基座112以及设置在基座112的上表面上的一个或多个发光器114a-c。在一些实施方式中，一个或多个发光器114a-c各自包括上表面、与基座112的上表面相邻的下表面、以及一个或多个侧面。
图3B描绘了具有涂覆到发光器114a-c的透明层122的发光器装置110。具体而言，在一些实施方式中，透明层122在一些实施方式中包括硅树脂和/或粘合剂，并且可选地包括可涂覆到一个或多个发光器114a-c的上表面的散射化合物。在一些实施方式中，透明层或硅树脂层122可被配置为将波长转换组件(参见图3C)粘附到一个或多个发光器114a-c的上表面。散射化合物可包括气相和/或熔融二氧化硅。透明层或硅树脂层122可被涂覆到LED，使得它基本上或完全覆盖LED的上表面。在一些实施方式中，透明层可被管理为使得其延伸到装置上的一个或多个LED的上表面的边缘，而不延伸超过该边缘。
如图3C所示，通过将具有磷光体层104的透明性基板102直接放置在发光器114a-c上方，可将波长转换组件或Phos帽涂覆于装置110。通过在一个或多个发光器的上表面上设置波长转换组件，Phos帽可影响LED的光输出，包括改善由设备110产生的颜色的均匀性。在一些实施方式中，Phos帽可以以磷光体104面朝下的方式来涂覆，如图3C所示。在一些实施方式中，透明层122可用作将基板102与磷光体层104粘附到发光器114a-c上的粘合剂。
转到图3D，光影响材料120可被涂覆到装置110。在一些实施方式中，光影响材料120可包括反射材料，例如TiO2。在一些实施方式中，光影响材料120被涂覆到装置110，以便包围设置在基座112上的一个或多个发光器114a-c以及在LED 114a-c顶部上的Phos帽(基板102和磷光体层104)。也就是说，在一些实施方式中，光影响材料120可设置在基座112的上表面上和/或与一个或多个发光器114a-c的一个或多个侧面相邻。在一些实施方式中，光影响材料120被涂覆在基本上类似于发光器114a-c的高度(包括在LED 114a-c的顶部上的Phos帽(基板102和磷光体层104)的高度)的深度或高度处，使得发光器114a-c的每一侧都被光影响材料120包围。通过在LED的侧面上涂覆反射或光影响材料，可使从LED的侧面发射的光最小化，从而聚焦来自LED和Phos帽的上表面的光发射。
现在转向图4A至图4D，示出了如本文提供的LED装置的各种实例。在一些实施方式中，图4A至图4D可视为用于制造/组装如本文所提供的LED装置的步骤，但不排除步骤顺序的变化和一些步骤的省略/添加。图4A描绘了发光器装置110，其包括基座112和设置在基座112上的一个或多个发光器114a、114b和114c。可将任何数量的发光器114a-c或LED设置在基座112上或施加到基座112。另外，LED 114a-c可各自具有不同的目标颜色。尽管示出了三个LED，但是设备110可包括不同数量的LED，例如一个或多个LED。
在一些实施方式中，基座112或基板可包括电子迹线116或导电迹线，但是在一些实例中，装置110可基于其中没有迹线在顶部的引线框架构造、或任何其他适当的构造。在一些实施方式中，可提供管芯附接材料118或焊料凸块，以在发光器114a-c和电子迹线116之间产生电接触。
在一些实施方式中，图4A描绘了发光器装置110，其包括包含上表面和底表面的基座112以及设置在基座112的上表面上的一个或多个发光器114a-c。在一些实施方式中，一个或多个发光器114a-c各自包括上表面、与基座112的上表面相邻的下表面、以及一个或多个侧面。
图4B描绘了具有涂覆于发光器114a-c的透明层122的发光器装置110。具体而言，在一些实施方式中，透明层122在一些实施方式中包括硅树脂和/或粘合剂，并且可选地包括可涂覆到一个或多个发光器114a-c的上表面的散射化合物。在一些实施方式中，透明层或硅树脂层122可被配置为将波长转换组件(参见图4C)粘附到一个或多个发光器114a-c的上表面。散射化合物可包括气相和/或熔融二氧化硅。透明层或硅树脂层122可被涂覆到LED，使得它基本上或完全覆盖LED的上表面。在一些实施方式中，透明层可被管理为使得其延伸到装置上的一个或多个LED的上表面的边缘，而不延伸超过该边缘。
如图4C所示，通过将具有磷光体层104的透明性基板102直接放置在发光器114a-c上方，可将波长转换组件或Phos帽涂覆于装置110。通过在一个或多个发光器的上表面上设置波长转换组件，Phos帽可影响LED的光输出，包括改善由装置110产生的颜色的均匀性。在一些实施方式中，Phos帽可以以磷光体104面朝下的方式来涂覆，如图4C所示。在一些实施方式中，透明层122可用作将基板102与磷光体层104粘附到发光器114a-c上的粘合剂。
转到图4D，光影响材料120可被涂覆到装置110。在一些实施方式中，光影响材料120可包括反射材料，例如TiO2。在一些实施方式中，光影响材料120被涂覆到装置110，以便包围设置在基座112上的一个或多个发光器114a-c以及在LED 114a-c顶部上的Phos帽(基板102和磷光体层104)。也就是说，在一些实施方式中，光影响材料120可设置在基座112的上表面上和/或与一个或多个发光器114a-c的一个或多个侧面相邻。在一些实施方式中，光影响材料120被涂覆在基本上类似于发光器114a-c的高度(包括在LED 114a-c的顶部上的Phos帽(基板102和磷光体层104)的高度)的深度或高度处，使得发光器114a-c的每一侧都被光影响材料120包围。为了在基座的上表面上和/或与一个或多个发光器的一个或多个侧面相邻地包含光影响材料120，坝材料130可通过任何合适的技术来提供/涂覆，例如包围基座112的周边模制、分布等。坝材料130可被配置为以在基座112的上表面上和/或与一个或多个发光器114a-c的一个或多个侧面相邻地包含光影响材料120，由此一个或多个发光器被光影响材料包围。在一些实施方式中，并且如图4D所示，在一些实施方式中，坝材料130可被配置为在基座112的上表面上方延伸到基本上类似于一个或多个发光器114a-c的一个或多个侧面的高度的高度，使得坝材料130被配置为包含足够的光影响材料120以包围一个或多个发光器114a-c，其深度基本上类似于一个或多个发光器114a-c的一个或多个侧面的高度。在一些实施方式中，坝材料130可比光影响材料120更粘稠。在一些实施方式中，封装一个或多个发光器114a-c的光影响材料120的上表面基本上与一个或多个发光器114a-c的上表面成平面。也就是说，在图4D所示的配置中，光影响材料120可以以这样的方式涂覆：产生方形或基本上方形的轮廓，其上表面与LED/Phos帽的上表面基本上成平面，外边缘基本上是垂直的。在一些实施方式中，可在应用之后移除坝材料130，并且在一些实施方式中，在固化光影响材料120之后除坝材料130。通过在LED的侧面上涂覆反射或光影响材料，可使从LED侧面发射的光最小化，从而聚焦来自LED和Phos帽的上表面的光发射。在一些实施方式中，通过以如图4D所示的方形配置提供光影响/反射材料，可进一步增强和/或优化这种效果。
在一些实施方式中，坝材料130可被配置为高角度光反射器，诸如用于当光影响材料120或填充材料是透明的时候。坝材料130可用作高角度光的反射器，以使光对于应用意图更有用，尤其是当光影响材料120是基本上透明的填充材料时。在一些实施方式中，模制圆顶可与坝材料130耦合以进行光反射，以增加亮度，即有用光。这样的配置可与或不与如本文所述的波长转换组件或Phos帽一起使用。
在一些实施方式中，坝材料130可包括Si5与50％TiO2、50％705F熔融二氧化硅(大致磷光体尺寸的玻璃珠)以及5％A604气相二氧化硅的混合物。在一些实施方式中，坝材料130可包括Si4、OE6370硅树脂、75％TiO2、50％熔融二氧化硅以及7.5％气相二氧化硅的混合物。
图5是如本文所公开的示例LED装置140或LED芯片的透视图。在一些实施方式中，LED装置140可以是图2A至图2E、图3A至图3D和/或图4A至图4D中所示的实例和步骤的最终产品。在一些实施方式中，LED装置140可包括基座112和设置在基座112上的一个或多个发光器114a、114b和114c。波长转换组件100(或包括如图2D、图3C和图4C所示的基板102和磷光体层104的Phos帽)可直接设置在LED 114a-c上方。发光器114a、114b和114c以及波长转换组件100可被光影响材料120包围。一个或多个触点128可设置在基板112上，并且在一些实施方式中可在LED 114a-c下方延伸和/或可电连接到电子迹线116(见图2A、图3A和/或图4A)以提供到LED 114a-c的电连接。触点128可包括一个阴极和一个阳极。在一些实施方式中，LED装置140可包括快速响应代码QR、或者被配置为包含关于装置的信息的其他条形码。
图6A和图6B分别是示例LED装置170和172的俯视图。在一些实施方式中，LED装置170和172可包括如图6A所示的一个发光器114，或者一个或多个发光器，诸如图6B中所示的两个发光器114a/114b，或者更多个发光器。如本文所公开的波长转换组件或Phos帽可设置在一个或多个发光器上。发光器114或114a/114b和波长转换组件可被光影响材料120包围。
图6C描绘了示例LED装置170/172的底部平面图。在一些实施方式中，诸如图6A中的发光器114的发光器可被布置用于使用表面安装技术进行安装并且具有内部导电路径，内部导电路径分别包括可形成在基座112的背面174上的第一表面安装垫176a和第二表面安装垫176b。导电通孔178可穿过基座112形成，使得当信号施加到第一表面安装垫176a和第二表面安装垫176b中的一个或两个时，信号被传导到基座112的顶表面上的一个或多个电子迹线，诸如图2A、图3A和/或图4A中所示的电子迹线116。在一些实施方式中，第一安装垫176a和第二安装垫176b可允许LED装置170/172的表面安装，其中电信号被施加到跨第一安装垫176a和第二安装垫176b应用的LED装置170/172。
应当理解，安装垫176a和176b以及通孔178可以以许多不同的方式布置，并且可具有许多不同的形状和尺寸。还应理解，代替通孔，可在安装垫和接触垫之间的基座的表面上(诸如沿着基座的侧表面)设置一个或多个导电迹线。
LED装置170/172还可包括在基座112的后表面174上、分别在第一安装垫176a和第二安装垫176b之间的金属化区域180。金属化区域180优选地由导热材料制成，并且优选地与一个或多个LED 114(图6A)或114a、114b(图6B)至少部分垂直对齐。在一个实施方式中，金属化区域180不与基座112的顶表面上的元件或基座112的后表面174上的第一安装垫176a和第二安装垫176b电接触。尽管来自LED的热量在基座的顶表面上是横向扩散的，但是更多的热量将传递到LED的正下方和周围的基座中。金属化区域可通过允许这种热量扩散到金属化区域来帮助散热，在金属化区域中热量可更容易地消散。还应注意，热量可从基座112的顶表面通过通孔178传导，其中热量可扩散到第一安装垫176a和第二安装垫176b中，在那里热量也可消散。对于在表面安装中使用的LED装置170/172，金属化区域180以及第一和第二垫176a和176b的厚度应该大致相同，使得所有这三者与诸如PCB的侧表面接触。
图6D是LED装置170/172的侧视图，并且示出了包括安装在基座112上的上表面附近的光影响材料120的光学区域，基座具有一个或多个铜迹线212(或其他导电材料，诸如镍、钯或金)。
图6E是示例LED装置174的俯视图。在一些实施方式中，LED装置174可包括一个或多个发光器114c和114d，如图6E所示。如本文所公开的波长转换组件或Phos帽可设置在一个或多个发光器上。发光器114c/114d和波长转换组件可被光影响材料120包围。如图6E所示，在一些实施方式中，不同的磷光体区域、区或空间可设置在发射器114c/114d上方。磷光体和颜色的任何组合都是可能的，包括例如发射器114c上方的红色磷光体区域或空间、以及发射器114d上方分离的黄色和/或绿色磷光体区域或空间。发射器114c/114d可以是任何期望的颜色，例如两个发射器114c/114d都可包括蓝色LED。由发射器或LED发射的颜色可例如通过磷光体区域或空间进行颜色偏移。通过引用并入本文并在此共同拥有的美国专利号8,998,444公开了蓝移黄色和/或绿色加(+)蓝移红色。
在一些实施方式中，在一种磷光体的发射光谱与另一种磷光体的激活(或激发)光谱重叠的情况下，两个或更多个空间可能是有用的。在一些实施方式中，磷光体和磷光体颜色可彼此层叠并且布置在发射器上方的波长转换组件上，以产生不同的颜色和/或颜色强度。例如，磷光体可在一层或多层中最佳地层叠，以实现光效或所需波长。参见例如美国专利申请公开号2009/0039375，其通过引用并入本文并在此共同拥有。例如，第一层可包括红色磷光体并且第二层可包括黄色磷光体，反之亦然。另外，例如，绿色磷光体可层叠在黄色磷光体上，黄色磷光体可层叠在红色磷光体上。此外，在其上具有不同的磷光体颜色的发射器(诸如图6E中的发射器114c/114d)可以是可单独控制的，使得它们可在同时或在不同时间接通。
图7是示出示例LED装置150的金属迹线配置的平面图。在一些实施方式中，图6中描绘的金属化迹线可包括对应于图5的LED装置140的金属化迹线。LED装置150可包括基板126(在一些实施方式中类似于图5的基板112)和一个或多个触点128，触点128包括一个阴极和一个阳极。连接到触点128的可以是一个或多个电子迹线154和/或接触垫152，电子迹线154和/或接触垫152可配置成允许电流流入和流出固态发光器，从而照射固态发光器。固态发光器可以仅并联地、仅串联地或以包括并联和串联的组合的布置电连接。
图8A和图8B分别是实例LED组件200和202的各种图示。在一些实施方式中，组件200和202中的每一个可包括基板210，诸如氮化铝基板、以及基板210上的一个或多个铜迹线212。金界面216可设置在一个或多个铜迹线上和/或上方。配置用于引线接合W LED的铝垫220可设置在金界面216的一部分上，在铝垫220和金界面216之间具有一层钛层218。钛层218可配置成基本上防止或者显著减小铝垫220与金界面216之间的电流作用。发光器114可设置在金界面216上。
在图8A中，钛层218和铝垫220可基本上垂直对齐，使得钛218基本上在铝垫220下方并且在其正下方。可替代地，在图8B中，铝垫220可设置在延伸超过铝垫220的边缘的钛层218的顶部上。这样，钛218被配置为延伸超出铝垫220的外周边，并针对铝垫和金界面之间的电流作用提供额外的绝缘效果。如示出了钛218和铝垫220的俯视图的图8B的插图所示，钛218被配置为延伸超出铝垫220的外周边。发光器114可例如设置在金界面216上，并且用于引线接合的引线W例如可从铝垫220延伸以连接到其他结构。
在一些实施方式中，本文提供了制造LED组件的方法，诸如图8A和图8B中所示的那些。这样的方法可包括提供氮化铝基板、在氮化铝基板上设置一个或多个铜迹线、在一个或多个铜迹线上设置金界面、涂覆第一光掩模以在金界面上形成开口并在其上涂覆钛层、并涂覆第二光掩模以在钛层上形成开口并涂覆铝垫，该铝垫被配置用于将LED引线接合。这种方法提供了如图8B所示的LED组件，该组件在铝垫和金界面之间具有钛层，其中，钛层被配置成基本上防止铝垫和金界面之间的电流作用。
图9是示例LED装置160的图示。图9描绘了被封装在透镜162中的诸如图2A至图2E、图3A至图3D、图4A至图4D和/或图5中任一所示的LED装置。LED装置160可包括基座112和设置在基座112上的一个或多个发光器114。任何数量的发光器114或LED可设置在基座112上或施加到基座112。在一些实施方式中，基座112或基板可包括电子迹线116或导电迹线，但在一些实例中，装置110可基于其中没有迹线在顶部的引线框架构造、或者任何其他适当的构造。在一些实施方式中，可提供管芯附接材料118或焊料凸块，以在发光器114和电子迹线116之间产生电接触。在一些实施方式中，诸如硅树脂的透明层122可涂覆在发光器114上，在发光器114的顶部可涂覆包括直接具有磷光体层104的透明性基板102的波长转换组件(Phos帽)。最后，如本文所讨论的，可将光影响材料120涂覆到装置110，以便包围一个或多个发光器114。透镜162可粘附或以其他方式固定到基板112并封闭发光器114、波长转换组件102/104和光影响材料120。透镜162可为LED和相关组件提供保护元件，和/或改变从其发射的光。
在一些实例中，本文的装置和组件中使用的LED可具有选择的不同目标颜色，使得装置可作为像素操作并且通过激励LED的不同组合在其色域内产生一系列颜色。例如，LED可包括UV、蓝色或绿色LED芯片，诸如III族氮化物基LED芯片，其包括包围发光有源区的氮化镓或其合金的负掺杂(n型)外延层和氮化镓或其合金的正掺杂(p型)外延层；红色LED芯片，诸如AlInGaP基红色LED芯片；白色LED芯片(例如，具有磷光体层的蓝色LED芯片)和/或基于非白色磷光体的LED芯片。
如本文所述的迹线、电触点、引线和接触垫可包括用无电镀Ag、Ni-Ag、ENIG、ENIPIG、HASL、OSP等精加工的任何合适的导电材料，例如Cu。可经由镀层(例如，经由电镀或无电镀层)、沉积(例如，物理、化学和/或等离子体沉积、CVD、PECVD等)、溅射或经由任何其他合适的技术将迹线涂覆在基板的一个或多个表面上。在一些方面，迹线可包括金属或金属合金，其可包含(全部或部分)铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)、钛(Ti)、钯(Pd)、铝(Al)、锡(Sn)，其组合和/或任何其他合适的导体。
在一些方面，基板，诸如图2至图5的基板112，可包括印刷电路板(PCB)、金属芯印刷电路板(MCPCB)、柔性印刷电路板、介电层压板(例如，本领域已知的FR-4板、基于陶瓷的基板、或用于安装LED芯片和/或LED封装的任何其他合适的基板。在一些方面，这种基板可包括被布置成提供所需的电隔离和高导热率的一种或多种材料。例如，这种基板的至少一部分可包括电介质，以在电迹线和/或固态发射器组之间提供所需的电隔离。在一些方面，这种基板可包括陶瓷，诸如氧化铝(Al 2O 3)、氮化铝(AlN)、碳化硅(SiC)、硅或塑料或聚合物材料，诸如聚酰亚胺、聚酯等。在一些方面，这种基板包括柔性电路板，柔性电路板可允许基板呈现非平面或弯曲形状，从而允许提供定向光发射，其中固态发射器也以非平面方式布置。
在一些方面，LED 102a-c可以水平地构造，使得LED 102a-c可电连接到迹线108a-b而无需使用引线接合。例如，LED 102a-c中的每一个可以是水平结构的装置，其中每个电触点(例如，阳极和阴极)可设置在LED 102a-c的底表面上。设备100包括管芯附接材料130，例如焊料凸块。使用任何合适的材料和/或技术(例如，焊料附接、预成型件附接、焊剂或无焊剂共晶附接、硅树脂环氧树脂附接、金属环氧树脂附接、热压缩附接、凸块接合和/或其组合)管芯附接LED 102a-c，可直接将LED 102a-c电连接到迹线108a-b，而不需要引线接合。
在一些方面，LED 114a-c中的每一个可以是不包括成角度或倾斜表面的装置。例如，LED 114a-c中的每一个可以是这样的LED装置，其包括在LED的一侧(底侧)上的共面电触点，其中大部分发光表面或透射表面位于相对侧(上侧)，也被称为“倒装芯片”。可使用焊料凸块(或其他适当的导电材料)和力、能量(例如，超声波)和/或热量将LED 114a-c接合到迹线。
在一些方面，LED装置110、140和160可以可选地包括用于光学装置、透镜、偏振器、抗反射(AR)涂层、防眩光、微透镜、光转向、视差屏障、透镜阵列等的漫射层。结果，这种装置的漫反射在光谱的可见部分可以是5％或更小。
在一些方面，一种用于制造波长转换组件的方法，包括：提供具有上表面和下表面的透明基板；将磷光体化合物涂覆到透明基板的上表面和/或下表面；用所涂覆的磷光体化合物固化透明基板，其中，波长转换组件被配置成当靠近光源定位时改变从光源发出的光的波长。透明基板可包括蓝宝石晶圆，并且磷光体化合物可包括磷光体和硅树脂的混合物。磷光体和硅树脂的混合物可包含约1：1至约5：1的比例。将磷光体化合物涂覆到透明基板的上表面和/或下表面导致基本上均匀地将磷光体化合物涂覆到透明基板，使得磷光体化合物与透明基板共形。激光器可用于在透明基板中产生内部损伤层。该方法可包括在涂覆磷光体化合物之后单个化透明基板以提供所需尺寸的波长转换组件，并且单个化可包括在涂覆磷光体化合物之前单个化透明基板以提供所需尺寸的波长转换组件。将磷光体化合物涂覆到透明基板的上表面和/或下表面可包括喷涂、丝网印刷和/或分布。磷光体化合物上的硅树脂化合物可涂覆到透明基板的上表面和/或下表面。
在一些方面，一种方法可包括：提供包括上表面和底表面的基座；将一个或多个发光器附接在基座的上表面上，该一个或多个发光器包括上表面、下表面和一个或多个侧面；将光影响材料涂覆到基座的上表面并且邻近于一个或多个发光器的一个或多个侧面；在一个或多个发光器的上表面上涂覆波长转换组件。光影响材料可包括反射材料。光影响材料可包括TiO2。光影响材料可包围设置在基座的上表面上的一个或多个发光器的侧面。涂覆光影响材料可进一步包括在涂覆光影响材料之前在基座的上表面上涂覆坝材料，其中坝材料被配置为在涂覆光影响材料之后包含在基座的上表面上并且邻近于一个或多个发光器的一个或多个侧面的光影响材料，由此一个或多个发光器被光影响材料包围。坝材料可涂覆在基座的上表面上，其高度基本上类似于一个或多个发光器的一个或多个侧面的高度，其中，坝材料被配置为包含足够的光影响材料以包围一个或多个发光器，其深度基本上类似于一个或多个发光器的一个或多个侧面的高度。波长转换组件可包括包含上表面和下表面的透明基板以及设置在上表面和/或下表面中的至少一者或两者上的磷光体化合物。透明基板可包括蓝宝石晶圆。磷光体化合物可包括磷光体和硅树脂的混合物。波长转换组件可涂覆到一个或多个发光器的上表面，其中磷光体化合物面向下并且邻近一个或多个发光器的上表面。在一个或多个发光器的上表面上涂覆波长转换组件还可包括在涂覆波长转换组件之前将硅树脂层添加到一个或多个发光器的上表面。硅树脂层可进一步包含气相或熔融二氧化硅。涂覆光影响材料可在涂覆波长转换组件之前发生。涂覆波长转换组件可在涂覆光影响材料之前发生。一种方法可进一步包括制造波长转换组件，包括：提供具有上表面和下表面的蓝宝石晶圆；将磷光体化合物涂覆到透明基板的上表面和/或下表面；用所涂覆的磷光体化合物固化透明基板，其中，波长转换组件被配置成当靠近光源定位时改变从光源发出的光的波长。
在一些方面，发光二极管(LED)组件可包括：用于发光二极管(LED)的基板；基板上的一条或多条铜迹线；一条或多条铜迹线上的金界面；铝垫，被配置用于与LED电连接；在铝垫和金界面之间的钛层，其中，钛层被配置为防止、基本上防止或最小化铝垫和金界面之间的电流作用。钛层可配置成延伸超出铝垫的外周边。基板可以是氮化铝。
在一些方面，制造发光二极管(LED)组件的方法包括：提供用于LED的基板；在基板上设置一条或多条铜迹线；在一条或多条铜迹线上设置金界面；涂覆第一个光掩模在金界面上形成一个开口并涂覆钛层；涂覆第二光掩模以在钛层上形成开口并涂覆铝垫，所述铝垫被配置用于与LED电连接，其中，钛层设置在铝垫和金界面之间，其中，钛层被配置为防止、基本上防止或最小化铝垫和金界面之间的电流作用。钛层可被配置成延伸超出铝垫的外周边。基板可以是氮化铝。
虽然本文已经参考特定方面、特征和说明性实施方式描述了主题，但是应当理解，主题的效用不因此受限制，而是扩展到并包含许多其他变型、修改和替代实施方式，如基于本文的公开内容，本主题领域的普通技术人员所建议的。
本文公开的方面可例如但不限于提供以下有益技术效果中的一个或多个：提供固态照明设备的成本降低；减小固态照明设备的尺寸、体积或占地面积；提高效率；改善了显色性；改善热管理；简化电路；改善对比度，改善视角；改善颜色混合；提高可靠性；和/或简化DC或AC可操作性。
本文描述的结构和特征的各种组合和子组合是预期的，并且对于具有本公开内容的技术人员将是显而易见的。除非在本文中相反指示，否则本文所公开的各种特征和元件中的任何一种可与一个或多个其他公开的特征和元件组合。相应地，如下文所要求保护的主题旨在被广泛地理解和解释为包括在其范围内并包括权利要求的等同物的所有这些变化、修改和替代实施方式。

Claims (20)

1.一种发光装置，包括：
基座，包括上表面和底表面；
一个或多个发光器，设置在所述基座的上表面上，所述一个或多个发光器包括上表面和一个或多个侧面；
光影响材料，设置在所述基座的上表面上并且与所述一个或多个发光器的所述一个或多个侧面相邻；以及
波长转换组件，设置在所述一个或多个发光器的所述上表面上。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述波长转换组件包括包含上表面和下表面的透明基板、以及设置在所述上表面和/或所述下表面中的至少一者或两者上的磷光体化合物。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述透明基板包括蓝宝石晶圆。
4.根据权利要求2所述的装置，其中，所述磷光体化合物包括磷光体和硅树脂的混合物。
5.根据权利要求2所述的装置，其中，所述磷光体化合物基本均匀地涂覆到所述透明基板和/或与所述透明基板共形。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，由所述装置产生的颜色的均匀性被增强。
7.根据权利要求1所述的装置，进一步包括在所述波长转换组件与所述一个或多个发光器的所述上表面之间的透明层。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述透明层包括硅树脂和/或粘合剂，并且可选地包括散射化合物。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述散射化合物包括气相二氧化硅、熔融二氧化硅和/或TiO2。
10.根据权利要求1所述的装置，其中，所述光影响材料包括反射材料。
11.根据权利要求1所述的装置，其中，所述光影响材料包括TiO2。
12.根据权利要求1所述的装置，进一步包括设置在所述基座的所述底表面上的一个或多个导电触点。
13.根据权利要求1所述的装置，进一步包括至少一个发光器电连接到所述基座上的一个或多个迹线。
14.一种波长转换组件，包括：
透明基板，具有上表面和下表面；以及
磷光体化合物，设置在所述上表面和/或所述下表面上，其中，所述波长转换组件被配置为当靠近光源定位时改变从所述光源发射的光的波长。
15.根据权利要求14所述的组件，其中，所述透明基板包括蓝宝石晶圆。
16.根据权利要求14所述的组件，其中，所述磷光体化合物包括磷光体和硅树脂的混合物。
17.根据权利要求14所述的组件，其中，所述磷光体化合物基本均匀地涂覆到所述透明基板和/或与所述透明基板共形。
18.一种发光装置，包括：
基座，包括上表面和底表面；
一个或多个发光器，设置在所述基座的所述上表面上，所述一个或多个发光器包括上表面和一个或多个侧面；
光影响材料，设置在所述基座的所述上表面上并且与所述一个或多个发光器的所述一个或多个侧面相邻；
波长转换组件，设置在所述一个或多个发光器的上表面上；以及
透镜，设置在所述基座的上表面上方和/或固定到所述基座的上表面并且在所述一个或多个发光器上方延伸。
19.根据权利要求18所述的装置，其中，所述波长转换组件包括包含上表面和下表面的透明基板、以及设置在所述上表面和/或所述下表面中的至少一者或两者上的磷光体化合物。
20.权利要求19所述的装置，其中，所述磷光体化合物包括磷光体和硅树脂的混合物。
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