CN111989789A - 具有光改变材料的发光二极管封装件 - Google Patents

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Abstract

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

Description

具有光改变材料的发光二极管封装件
技术领域
本公开涉及包括发光二极管的固态发光设备，并且更具体地，涉及具有光改变材料(light-altering material)的封装发光二极管。
背景技术
诸如发光二极管(LED)的固态发光设备越来越多地应用于消费者和商业应用中。LED技术的进步已经产生具有长使用寿命的高效和机械鲁棒性的光源。相应地，现代LED已经实现各种新的显示应用并且越来越多地用于一般照明应用，通常替代白炽和荧光光源。
LED是将电能转换成光的固态设备并且通常包括布置在相对掺杂的n型与p型层之间的半导体材料(或有源区域)的一个或多个有源层。当对掺杂层施加偏压时，将空穴与电子注入到一个或多个有源层中，在有源层中，空穴与电子重新组合以产生诸如可见光的发射或紫外发射。LED芯片通常包括例如由碳化硅、氮化镓、磷化镓、氮化铝、砷化镓基材料、和/或由有机半导体材料制成的有源区域。在所有方向上发起通过有源区域产生的光子。
通常，希望以通过相关于输出功率的发射强度(例如，以每瓦特的流明)测量的可行最高光发射效率来操作LED。提高发射效率的实际目标是使得有源区域发射的光在光的期望传递方向上的提取最大化。LED的光提取和外部量子效率可能受多种因素限制，包括内反射。根据斯涅尔定律的易于理解的含义，到达LED表面和周围环境之间的表面(界面)的光子发生折射或内反射。如果光子以重复方式发生内反射，则该光子最终被吸收并且不再提供离开LED的可见光。
提高光提取效率的一种方式是提供使产生的光反射的反射表面，以使得该光在LED芯片的期望方向上贡献有用发射。在图1示出的典型LED封装件10中，通过焊接或导电环氧树脂将单个LED芯片12安装在反光杯13上。一个或多个焊线11能够将LED芯片12的欧姆接触连接至引线15A和/或引线15B，引线15A和/或引线15B可以附接至或与反光杯13成为集成。反光杯13可以填充有密封材料16，该材料可以包含诸如磷光体的波长转换材料。LED芯片12以第一波长发射的至少一些光可以被磷光体吸收，磷光体响应性地以第二波长发射光。然后，将整个组件密封在干净的保护树脂14中，保护树脂14被模塑(mold)成透镜形状以对从LED芯片12发射的光进行准直。尽管反光杯13可以在向上方向引导光，然而，当光发生反射时，可能发生光学损失。由于反射器表面的实际反射率小于100％，所以一些光可能被反光杯13吸收。在感兴趣的波长范围内，一些金属能够具有小于95％的反射率。
图2示出了另一LED封装件20，在该封装件中一个或多个LED芯片22可以安装在诸如印刷电路板(PCB)载体、基板、或基座23的载体上。安装在基座23上的金属反射器24包围LED芯片22并且使LED芯片22发射的光反射远离LED封装件20。反射器24还为LED芯片22提供机械保护。一个或多个焊线连接11位于LED芯片22上的欧姆接触与基座23上的电迹线25A、电迹线25B之间。然后，利用密封剂26覆盖所安装的LED芯片22，密封剂26可以在用作透镜的同时还为LED芯片22提供环境和机械保护。金属反射器24通常通过焊料或环氧树脂粘结而附接至载体。当光发生反射时因为其也具有小于100％的反射率，所以金属反射器24还可能发生光学损失。
图3示出了另一LED封装件30，在该封装件中LED 32可以安装在其上形成有半球形透镜36的基座34上。LED 32能够涂覆有将来自LED 32的全部或大部分光进行转换的转换材料。半球形透镜36被布置成减少光的全内反射。相比于LED 32，透镜36相对较大，以使得LED32接近为透镜36下方的点光源。因此，到达透镜36的表面的增加量的LED光在第一次通过时从透镜36发射。此外，透镜36能够用于以LED封装件30的期望的发射图案引导从LED 32发射的光。
本技术领域继续寻求具有减少的光学损失并且提供能够克服与常规照明设备相关联的挑战的期望照明特性的改进LED及固态发光设备。
发明内容
本公开涉及包括发光二极管(LED)的固态发光设备，以及更具体地，涉及具有光改变材料的封装LED。在一些实施方式中，光改变材料在具体的配置中设置于LED封装件内，以对来自LED芯片的光进行重新定向并且形成LED封装件的期望发射图案。光改变材料还可以阻止来自LED芯片的光在非期望方向上逸出LED封装件，诸如大或宽角度发射。
一方面，LED封装件包括：基座；位于基座上的至少一个LED芯片基座，其中，至少一个LED芯片包括在与基座垂直的方向上测量的第一厚度；发光材料，布置在至少一个LED芯片上和与至少一个LED芯片邻近的基座的至少一部分上；以及光改变材料，位于发光材料上并且与至少一个LED芯片邻近，其中，光改变材料包括在与基座垂直的方向上测量的第二厚度；其中，第二厚度大于或等于第一厚度。在特定实施方式中，LED封装件还包括位于发光材料和光改变材料上的密封剂。
另一方面，LED封装件包括：基座；位于基座上的至少一个LED芯片基座，其中，至少一个LED芯片包括安装至基座的第一面、与第一面整体相对的第二面、以及位于第一面与第二面之间的侧壁；发光材料，布置在侧壁上和与至少一个LED芯片邻近的基座的至少一部分上；以及光改变材料，位于发光材料上并且与至少一个LED芯片邻近；其中，侧壁上的发光材料与光改变材料间隔至少50微米(μm)的间隙。在特定实施方式中，光改变材料与侧壁上的发光材料间隔至少100μm的间隙、或约50μm至约300μm的范围。
另一方面，LED封装件包括：基座；位于基座上的至少一个LED芯片基座；发光材料，布置在至少一个LED芯片上和与至少一个LED芯片邻近的基座的至少一部分上；光改变材料，位于发光材料上并且与至少一个LED芯片邻近；以及密封剂，位于至少一个LED芯片上，其中，密封剂包括包含具有透镜基部的透镜的形状；其中，光改变材料与透镜基部对准。在特定实施方式中，光改变材料包括外部面和与外部面整体相对的内部面，其中，外部面与透镜基部对准。透镜基部可以与外部面、内部面对准、或在外部面与内部面之间对准。
在一些实施方式中，LED封装件包括：基座；位于基座上的至少一个LED芯片基座；发光材料，布置在至少一个LED芯片上和与至少一个LED芯片邻近的基座的至少一部分上；以及光改变材料，位于发光材料上并且与至少一个LED芯片邻近，其中，光改变材料相对于基座的最高高度位置大于发光材料相对于基座的最高高度位置。
在阅读与所附附图相关联的优选实施方式的下列细节描述之后，本领域技术人员应当认识到本公开的范围并且实现其附加的方面。
附图说明
被结合并且构成本说明书的一部分的所附附图示出了本公开的若干方面，并且与具体实施方式一起用于对本公开的原理进行说明。
图1示出了常规发光二极管(LED)的横截面表示。
图2示出了常规LED的横截面表示。
图3示出了常规LED的横截面表示。
图4A示出了根据一些实施方式的LED封装件的横截面图。
图4B示出了根据一些实施方式的图4A中的LED封装件的横截面图。
图4C示出了根据一些实施方式的没有密封剂情况下的图4A中的LED封装件的俯视图。
图4D是与图4C的图示相似的从俯视图截取的LED封装件的拍摄图像。
图5示出了根据一些实施方式的LED封装件的横截面图。
图6示出了根据一些实施方式的LED封装件的横截面图。
图7示出了根据一些实施方式的LED封装件的横截面图。
图8A示出了根据一些实施方式的LED封装件的横截面图。
图8B示出了根据一些实施方式的没有密封剂情况下的图8A中的LED封装件的俯视图。
图9A示出了根据一些实施方式的包括具有半球形或弯曲顶部和平坦侧表面的密封剂的LED封装件的横截面图。
图9B示出了根据一些实施方式的图9A的LED封装件的俯视图。
图10示出了根据一些实施方式的包括具有平坦顶表面和平坦侧表面的密封剂的LED封装件的横截面图。
图11A示出了根据一些实施方式的包括具有平坦顶表面和平坦侧表面的密封剂的LED封装件的横截面图。
图11B示出了根据一些实施方式的包括具有平坦顶表面和平坦侧表面的密封剂的LED封装件的横截面图。
图12示出了根据一些实施方式的包括多个LED芯片的LED封装件的横截面图。
图13是根据本公开的一些实施方式的LED封装件的立体图照片。
图14是根据本公开的一些实施方式的LED封装件的立体图照片。
图15示出了根据一些实施方式的LED封装件的横截面图。
图16A示出了根据一些实施方式的LED封装件的横截面图。
图16B示出了根据其他实施方式的LED封装件的横截面图。
图17示出了根据一些实施方式的LED封装件的横截面图。
图18示出了根据一些实施方式的LED封装件的横截面图。
图19示出了根据一些实施方式的LED封装件的横截面图。
图20示出了根据一些实施方式的LED封装件的俯视图。
图21示出了根据一些实施方式的LED封装件的横截面图。
图22示出了根据一些实施方式的LED封装件的横截面图。
图23示出了根据一些实施方式的LED封装件的横截面图。
图24示出了根据一些实施方式的LED封装件的横截面图。
图25示出了根据一些实施方式的LED封装件的横截面图。
图26是根据本公开的一些实施方式的LED封装件的立体图照片。
具体实施方式
下面阐述的实施方式表示能够使得本领域技术人员实现实施方式的必要信息并且示出实现实施方式的最佳模式。在根据所附附图阅读下列描述之后，本领域技术人员应当理解本公开的构思并且应当认识到本文未具体解决的这些构思的应用。应当理解，这些构思和应用应落在本公开及所附权利要求的范围内。
应当理解，尽管本文可以使用术语第一、第二等来描述各个元件，然而，这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元件与另一元件。例如，在不偏离本公开的范围的情况下，可以将第一元件定义为第二元件，并且同样，可以将第二元件定义为第一元件。如本文使用的，术语“和/或”包括一个或多个关联列出项的任意及全部组合。
应当理解，当将诸如层、区域、或基板的元件称为位于另一元件“上”或延伸至另一元件“上”时，该元件能够直接位于另一元件上或直接延伸至另一元件上，或者还可以存在中间元件。相反，当将元件称为“直接位于”另一元件“上”或“直接”延伸至另一元件“上”时，则不存在中间元件。同样，应当理解，当将诸如层、区域、或基板的元件称为位于另一元件“之上”或延伸至另一元件“之上”时，该元件能够直接位于另一元件之上或直接延伸至另一元件之上，或者还可以存在中间元件。相反，当将元件称为“直接位于”另一元件“之上”或“直接”延伸至另一元件“之上”时，则不存在中间元件。还应当理解，当将元件称为“连接”或“耦接”至另一元件时，该元件能够直接连接或耦接至另一元件，或者可以存在中间元件。相反，当将元件称为“直接连接”或“直接耦接”至另一元件时，则不存在中间元件。
本文可以使用诸如“在…下方”或“在…上方”或“上部”或“下部”或“水平”或“垂直”的相对术语来描述图中示出的一个元件、层、或区域相对于另一元件、层、或区域的关系。应当理解，除图中描述的方位之外，这些术语及上面讨论的术语在涵盖设备的不同方位。
本文使用的术语仅用于描述具体实施方式之目的并且并不旨在限制本公开。如本文使用的，单数形式“一个(a)”、“一个(an)”、以及“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。应进一步理解的是，当本文使用时，术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包括(includes)”、和/或“包括(including)”指定存在所述特征、整数、步骤、操作、元件、和/或部件，但并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件、和/或其组合。
除非另有定义，否则，本文使用的所有术语(包括技术和科技术语)具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。应进一步理解，本文使用的术语应被解释为具有与本说明书的上下文及相关技术领域中的含义一致的含义并且不应被理想化或过度形式的含义进行解释，除非本文明确限定如此。
本公开涉及包括发光二极管(LED)的固态发给设备，并且更具体地，涉及具有光改变材料的封装LED。在一些实施方式中，光改变材料在具体配置中设置于LED封装件内，以对来自LED芯片的光进行重新定向并且形成LED封装件的期望发射图案。光改变材料还可以阻止来自LED芯片的光在非期望方向上逸出LED封装件，诸如大或宽角度发射。
LED芯片通常包括具有以不同方式布置的多个不同半导体层的有源LED结构或区域。本技术领域中通常已知并且本文仅简单讨论LED及其有源结构的制造和操作。可以使用已知工艺制造有源LED结构的层，其中使用金属有机化学气相沉积制造合适的工艺。有源LED结构的层能够包括多个不同的层并且通常包括被夹持在n型与p型相对掺杂的外延层之间的有源层，全部外延层依次形成在生长基板上。应当理解，有源LED结构中还能够包括额外的层和元件，包括但不限于缓冲层、成核层、超晶格结构、无掺杂层、包覆层、接触层、以及电流扩展层与光提取层和元件。有源层能够包括单量子阱、多量子阱、双异质结构、或超晶格结构。
有源LED结构能够由不同的材料系统制造，其中一些材料系统是III族氮化物基材料系统。III族氮化物指在氮与周期表的III族中的元素之间所形成的这些半导体化合物，通常指铝(Al)、钙(Ga)、以及铟(In)。氮化钙(GaN)是常见的二元化合物。III族氮化物还指诸如氮化铝镓(AlGaN)、氮化铟镓(InGaN)、以及氮化铝铟镓(AlInGaN)的三元和四元化合物。对于III族氮化物，硅(Si)是常见的n型掺杂剂并且镁(Mg)是常见的p型掺杂剂。因此，有源层、n型层、以及p型层可以包括基于III族氮化物的材料系统的未掺杂或掺杂有Si或Mg的GaN、AlGaN、InGaN、以及AlInGaN中的一层或多层。其他材料系统包括碳化硅、有机半导体材料、以及诸如磷化镓、砷化镓、及相关化合物的其他III-V族系统。
尽管还能够使用包括3C、6H、以及15R多型体的其他碳化硅多型体，然而，有源LED结构可以生长在包括多种材料的生长基板上，多种材料包括诸如石墨、碳化硅、氮化铝(AlN)、GaN等，其中合适的基板是碳化硅的4H多型体。碳化硅具有特定的优点，诸如与其他基板相比更紧密匹配III族氮化物的晶格并且产生高质量的III族氮化物膜。碳化硅还具有非常高的热导率，以使得碳化硅上III族氮化物设备的总输出功率不受基板的散热限制。石墨是III族氮化物的另一常见基板并且也具有特定的优点，包括成本降低、具有已建立的制造工艺、并且具有良好的透光光学特性。
有源LED结构的不同实施方式能够根据有源层与n型和p型层的组成而发射不同波长的光。在一些实施方式中，有源LED结构发射约430(纳米)nm至480nm峰值波长范围内的蓝光。在其他实施方式中，有源LED结构发射500nm至570nm峰值波长范围内的绿光。在其他实施方式中，有源LED结构发射600nm至650nm峰值波长范围内的红光。LED芯片还能够覆盖有诸如磷光体的一种或多种发光体或其他转换材料，以使得来自LED的至少一些光穿过一种或多种磷光体并且被转换成一种或多种不同波长的光。在一些实施方式中，LED芯片通常发射来自有源LED结构的光与来自一种或多种磷光体的光的白光组合。一种或多种磷光体可以包括黄色(例如，YAG:Ce)、绿色(LuAg:Ce)、以及红色(Cai-x-ySrxEuyAlSiN3)发射磷光体、及其组合。
由LED芯片的有源层或区域发射的光在性质上通常是全向的。对于定向应用，可以采用内反射镜或外反射表面，以将尽可能多的光重新定向以朝向期望发射方向。内反射镜可以包括单层或多层。一些多层反射镜包括金属反射器层和电介质反射器层，其中，电介质反射器层布置在金属反射器层与多个半导体层之间。钝化层布置在金属发射器层与第一电触点和第二电触点之间，其中，第一电触点被布置成与第一半导体层导电连通，并且第二电触点被布置成与第二半导体层导电连通。对于包括表现小于100％反射率的表面的单层或多层反射镜，一些光可能被反射镜吸收。此外，从反射器表面被重新定向的光通过有源LED结构折回并且可能被LED芯片内的其他层或元件吸收。
如本文使用的，当照射在层或区域上的至少90％的发射辐射穿过层或区域时，发光设备的层或区域可以被视为是“透明的”。而且，如本文使用的，当照射在层或区域上的至少90％的角平均发射辐射发生反射时，LED的层或区域被视为是“反射的”或体现为“反射镜”或“反射器”。在一些实施方式中，发射辐射包括诸如具有或没有发光材料的蓝色和/或绿色LED的可见光。在其他实施方式中，发射辐射可以包括不可见光。例如，在GaN基蓝色和/或绿色LED的上下文中，银(例如，至少90％反射)可以被视为是反射材料。在紫外线(UV)LED的情况下，可以选择适当的材料来提供期望并且在一些实施方式中是高的反射率，和/或期望并且在一些实施方式中是低的吸收率。在特定实施方式中，“透光”材料可以被配置为透射至少50％的期望波长的发射辐射。
本公开能够用于具有诸如垂直几何形状或横向几何形状的各种几何形状的LED芯片。垂直几何形状的LED通常包括位于有源LED结构的相对侧上的正极和负极。横向几何形状的LED芯片通常包括位于有源LED结构的相同侧(与诸如生长基板或载体基板的基板相对)上的正极和负极。在一些实施方式中，横向几何形状的LED芯片可以安装在LED封装件的基座上，以使得正极和负极位于有源LED结构的与基座相对的面基座上。在该配置中，可以使用焊线提供与正极和负极的电连接。在其他实施方式中，横向几何形状的LED芯片可以是安装在LED封装件的基座上的倒装芯片，以使得正极和负极位于有源LED结构的与基座邻近的面上基座。在该配置中，电迹线或图案可以设置在用于提供到LED芯片的正极和负极的电连接的基座上。在倒装芯片配置中，有源LED结构被配置在LED芯片的基板与LED封装件的基座之间。因此，从有源LED结构发射的光可以在期望发射方向上穿过基板。在一些实施方式中，倒装芯片LED芯片可以被配置为如共同转让的美国公开号2017/0098746中所描述，其通过引用结合在此。在一些实施方式中，LED封装件可以被配置为如下列共同转让的美国专利和美国公开中所阐述，其通过引用结合在此：美国专利号8866169、9070850、9887327、以及美国公开号2015/0179903。
本文参考本公开的实施方式的示意性图示的横截面示图对本公开的实施方式进行描述。因此，例如，层的实际厚度是不同的，并且预期由制造技术和/或容差而产生的图示形状的变化。例如，被示出或描述为正方形或矩形的区域可以具有圆的或弯曲特征，并且被示出为直线的区域可能具有某些不规则形。由此，图中示出的区域是示意性的并且其形状并不旨在示出设备的区域的精确形状并且并不旨在限制本公开的范围。
图4A示出了根据一些实施方式的LED封装件40的横截面图。LED封装件40包括位于基座44上的LED芯片42。如先前描述的，在一些实施方式中，LED芯片42通常包括有源LED结构和诸如生长基板的基板。基座(submount，基底)44能够由多种不同的材料制成，其中优选材料为电绝缘的。合适的材料包括但不限于诸如氧化铝或矾土、氮化铝的陶瓷材料、或类似聚酰亚胺(PI)和聚邻苯二甲酰胺(PPA)的有机绝缘体。在其他实施方式中，基座44能够包括印刷电路板(PCB)、蓝宝石、硅、或任意其他合适的材料。对于PCB实施方式，能够使用不同的PCB类型，诸如标准FR-4PCB、金属芯PCB、或任意其他类型的PCB。能够使用利用被裁剪以容纳多个基座的基座面板的方法，制造根据本公开的LED封装件。多个LED封装件能够在面板上形成，其中各个封装件与面板分离。可以使用已知方法和安装材料将LED芯片42安装至基座44，诸如使用可能包含或可能不包含导热和导电的焊剂材料或分配的聚合物材料的常规焊料材料、以及诸如无焊料、直接附接、或其他常规附接方式的其他方法和安装材料。
发光材料46布置在LED芯片42上及与LED芯片42邻近的基座44的表面48上。本文描述的发光材料可以是或可以包括磷光体、闪烁体、发光油墨、量子点材料、可见光辉光带等中的一种或多种。通过任意合适的方式可以设置发光材料，例如，直接涂覆在LED的一个或多个表面上、分配在被配置为覆盖一个或多个LED的密封材料中、和/或涂覆在一个或多个光学元件或支撑元件上(例如，通过粉末涂覆、喷射涂覆、喷墨印刷等)。在特定实施方式中，如共同转让的美国公开号2017/0098746中所描述，在将LED芯片42安装在基座44上之后，利用喷射涂覆的一种或多种应用可以使发光材料沉积。在特定实施方式中，可以对发光材料进行下转换或上转换，并且可以提供下转换材料与上转换材料的组合。在特定实施方式中，被布置成产生不同峰值波长的多种不同(例如，组成不同)的发光材料，可以被布置成接收来自一个或多个LED芯片的发射。在一些实施方式中，一个或多个磷光体可以包括黄色磷光体(例如，YAG:Ce)、绿色磷光体(LuAg:Ce)、以及红色磷光体(Cai-x-ySrxEuyAlSiN3)、及其组合。
在各种配置中，一种或多种发光材料可以设置在LED芯片和/或基座的一个或多个部分上。在特定实施方式中，LED芯片的一个或多个表面可以共形地涂覆有一种或多种发光材料，而该LED和/或相关联基座的其他表面可以无发光材料。在特定实施方式中，LED芯片的顶表面可以包括发光材料，而LED芯片的一个或多个侧表面或侧壁可以无发光材料。在特定实施方式中，LED芯片的全部或几乎全部的外表面(例如，接触限定表面或安装表面之外)涂覆有或通过其他方式覆盖有一种或多种发光材料。在特定实施方式中，一种或多种发光材料可以通过大致均匀的方式布置在LED芯片的一个或多个表面上或上方。在其他实施方式中，一种或多种发光材料可以通过关于材料组成、浓度、以及厚度中的一项或多项为不均匀的方式而布置在LED芯片的一个或多个表面上或上方。在特定实施方式中，在倒装芯片LED的一个或多个外表面上或之中，一种或多种发光材料的负载百分比可以改变。在特定实施方式中，一种或多种发光材料可以被图案化在倒装芯片LED的一个或多个表面的部分上，以包括一个或多个条带、点、曲线、或多边形形状。在特定实施方式中，多种发光材料可以布置在LED芯片上或上方的不同离散区域或离散层中。
LED封装件40还包括可以为LED芯片42提供环境和/或机械保护的密封剂50。密封剂50也可以被称为密封层。对于密封剂50，能够使用多种不同的材料，包括具有与模塑工艺兼容的合适材料的硅树脂、塑料、环氧树脂、或玻璃。硅树脂适合于模塑并且为从LED芯片42发射的光提供合适的光学传输特性。在一些实施方式中，能够将密封剂50模塑成包括透镜基部50”的透镜50’的形状。不同的模塑技术可以根据光输出的期望形状，提供具有多种不同形状的透镜50’和透镜基部50”。图4A中所示的一种合适的形状是半球形，并且可替代形状的一些实施例是椭球形子弹、扁平、六边形形状、以及正方形。在一些实施方式中，合适的形状包括诸如具有平坦侧表面的半球形顶部的弯曲和平坦表面。应当理解，密封剂50还能够被纹理化，以改善光提取或者包含诸如磷光体或散射颗粒的材料。LED封装件40还能够包括保护层52，保护层覆盖未被密封剂50的透镜50’的形状覆盖的基座44的任意部分。保护层52为顶表面上的元件提供额外保护，以减少后续处理步骤和使用期间的损坏和污染。在一些实施方式中，保护层52是密封剂50的延伸并且包括与密封剂50相同的材料。然而，应当理解，还能够提供无保护层52的LED封装件40。
LED芯片42包括安装至基座44的第一面54、与第一面54整体相对的第二面56、以及位于第一面54与第二面56之间的至少一个侧壁58。如先前所描述，从LED芯片42的有源LED结构发射的光在性质上可以是全向的，并且因此，光可以从至少第二面56和至少一个侧壁58透过或逸出LED芯片42。可以测量由LED封装件40提供的光的发光强度并且表征为跨相对于LED封装件40的发射角范围的空间分布。如图4中示出，0°发射角与第一面54正交并且90°或-90°发射角与第一面54平行。在典型的应用中，希望LED封装件40提供自0°起的发射角的特定范围内的光的大部分发光强度，诸如-65°至65°、或-60°至60°、或-50°至50°、或-45°至45°等的范围。因此，还希望减少以高发射角(也可以被称为大或宽发射角)发射的光量，诸如65°至90°与-65°至-90°、或-70°至-90°与70°至90°、或-80°至-90°与80°至90°的范围。关于这方面，LED封装件40包括光改变材料60，在一些实施方式中，光改变材料60被配置为朝向期望范围的发射角对光进行重新定向或进行反射以远离高发射角。在其他实施方式中，光改变材料60可以阻断或吸收来自LED芯片42、以其他方式以高发射角逸出LED封装件40的光。在一些实施方式中，光改变材料60围绕位于基座44上的LED芯片42的外周而布置。此外，光改变材料60可以局部覆盖LED芯片42所处位置之外的基座44。
光改变材料60可以被适配于分配、或放置、并且可以包括多种不同的材料，该光改变材料包含反射或重新定向光的反光材料、吸收光的吸光材料、以及用作触变剂的材料。在一些实施方式中，光改变材料60可以包括悬浮在粘合剂(诸如硅树脂或环氧树脂)中的熔融二氧化硅、气相二氧化硅、以及二氧化钛(TiO2)颗粒。在一些实施方式中，光改变材料60可以包括白色以反射或重新定向光。在其他实施方式中，光改变材料60可以包括用于吸收光并且增加LED封装件40的对比度的不透明色或黑色。可以使用自动分配机使光改变材料60分配或沉积在能够形成任意合适的尺寸和/或形状的适当的位置。在图4A中，光改变材料60被示出具有包括含垂直侧表面的弯曲顶表面的横截面分布。在其他实施方式中，光改变材料60可以包括其他形状，包括平坦顶表面或非垂直侧表面。在一些实施方式中，光改变材料60的至少一部分可以延伸至基座44的边缘44’。在一些实施方式中，密封剂50布置在发光材料46上和光改变材料60上。
在一些实施方式中，光改变材料60位于发光材料46上并且与LED芯片42邻近。例如，光改变材料60位于发光材料46的在与LED芯片42邻近的基座44的表面48上的一部分上。关于这方面，以自0°起的特定期望范围的发射角(诸如，-65°至65°、或-60°至60°、或-50°至50°、或-45°至45°)从LED芯片42发射的光可以穿过发光材料46和密封剂50并且离开LED封装件40。光改变材料60被用作接收以高发射角从LED芯片发射的光，诸如65°至90°与-65°至-90°、或-70°至-90°与70°至90°、或-80°至-90°与80°至90°的范围。在一些实施方式中，高发射角光可以穿过发光材料46和密封剂50的一部分并且然后被光改变材料60朝向期望范围的发射角重新定向或反射。根据角度，一些高发射角光可以二次穿过发光材料46朝向LED芯片42重新定向或反射。每当来自LED芯片42的光(诸如具有蓝色峰值波长的光)穿过发光材料46时，可以将更多的光转换成具有更长峰值波长的光，诸如黄色、绿色、红色、以及其组合。具有高发射角的光(诸如接近或等于90°的角)有时可以多次穿过发光材料46，由此增加这些区域中的较长波长光的量并且降低LED封装件40的整体光均匀性。
在图4A中，发光材料46的一部分位于光改变材料60与基座44之间。因此，具有高发射角以其他方式朝向LED芯片42折回的至少一些光可以进入发光材料46并且在光改变材料60与基座44之间行进，在这之间在吸收消失之前，该光可能发生多次反射。如此，具有高发射角的至少一些光被防止多次穿过发光材料46并且可以改善LED封装件40的整体光均匀性。此外，如果光改变材料60被定位成过于靠近LED芯片42的侧壁58上的发光材料46，则更多的高发射角光可能在光改变材料60与发光材料46之间发生往返反射，并且由此多次穿过发光材料46。因此，在一些实施方式中，光改变材料60与LED芯片42的侧壁58上的发光材料46间隔开间隙62。在一些实施方式中，光改变材料60与侧壁58上的发光材料46之间的横向距离D为至少50微米(μm)、或至少100μm。在其他实施方式中，光改变材料60与侧壁58上的发光材料46之间的横向距离D包括约50μm至约300μm、或约50μm至约200μm、或约50μm至约150μm、或约100μm至约300μm、或约100μm至约200μm的范围。在一些实施方式中，对于光改变材料60的至少一部分，横向距离D可以小于约50μm。围绕LED芯片42的外周的横向距离D可以是相同的距离，或围绕LED芯片42的外周的横向距离D可以改变。在一些实施方式中，间隙62包括一部分密封剂50。如此，对于发光材料46、间隙62中的密封剂50、以及光改变材料60中的每种，折射指数可能不同，并且因此，穿过发光材料46、间隙62中的密封剂50、以及光改变材料60之间的界面的光，可能经历折射并且增加朝向LED封装件40的期望发射角进行重新定向的可能性。
还如图4A中示出的，LED芯片42包括在与基座44垂直的方向上测量的第一厚度T1。光改变材料60包括也在与基座44垂直的方向上测量的第二厚度T2。在一些实施方式中，第二厚度T2大于或等于第一厚度T1。关于这方面，光改变材料60比LED芯片42的厚度厚或比LED芯片42的高度高。具体地，光改变材料60比LED芯片42的侧壁58的厚度厚或比LED芯片42的侧壁58的高度高。在一些实施方式中，第一厚度T1和第二厚度T2包括相同或大致相似的厚度。然而，光改变材料60通过发光材料46与基座44间隔开并且因此被定位具有从基座测量的大于LED芯片42的第一厚度T1的高度。因此，来自LED芯片42具有较大范围发射角的光可以与光改变材料60互相作用，并且LED封装件40被配置为提供较窄的空间强度分布。
图4B示出了根据一些实施方式的LED封装件40的横截面图，其中，光改变材料60包括甚至比LED芯片42更大的厚度。如先前所描述，LED封装件40包括LED芯片42、基座44、发光材料46、密封剂50、以及光改变材料60。LED芯片42包括在与基座44垂直的方向上测量的第一厚度T1。光改变材料60包括也在与基座44垂直的方向上测量的第二厚度T2。在图4B中，第二厚度T2大于第一厚度T1。在这方面，光改变材料60比LED芯片42的厚度厚或比LED芯片42的高度高。具体地，光改变材料60比LED芯片42的侧壁58的厚度厚或比LED芯片42的侧壁58的高度高。在一些实施方式中，第二厚度T2至少是第一厚度T1的1.5倍。在其他实施方式中，第二厚度T2至少是第一厚度T1的2倍。如此，光改变材料60相对于基座44的最高高度位置大于发光材料46相对于基座44的最高高度位置。因此，来自LED芯片42的具有甚至更大范围发射角的光可以与光改变材料60相互作用，并且LED封装件40被配置为提供甚至更窄的空间强度分布。在一些实施方式中，光改变材料60的至少一部分可以延伸至基座44的边缘44’。
图4C示出了根据一些实施方式的没有密封剂50情况下的图4A中的LED封装件40的俯视图。如图4C中示出的，发光材料46布置在LED芯片42上和与LED芯片42邻近的基座44的至少一部分上。具体地，发光材料46可以布置在位于光改变材料60与LED芯片42之间的间隙62内的基座44上、以及光改变材料60与基座44的外部边缘之间。如先前所描述，光改变材料60可以包括多种形状。在图4C中，尽管包括椭圆形、正方形、圆边正方形、以及非对称形状的其他形状是可行的，然而，光改变材料60被示出具有围绕LED芯片42的外周的圆形形状，该圆形形状可以包括与透镜基部(图4A中的50”)的形状相同的形状或整体对应于透镜基部(图4A中的50”)的形状。在一些实施方式中，光改变材料60包括与LED芯片42的外周不同的形状。例如，LED芯片42可以包括正方形形状，并且光改变材料60可以包括围绕位于基座44上的LED芯片42的外周的圆形形状。在其他实施方式中，光改变材料60包括与LED芯片42的外周相似的形状。例如，LED芯片42可以包括正方形形状，并且光改变材料60还可以包括围绕位于基座44上的LED芯片42的外周的正方形形状。
与图4C的图示相似，图4D是从俯视图截取的LED封装件40的拍摄图像。在图4D中，光改变材料60包括整体圆形形状、或具有圆角的正方形形状。在发光材料46下面，可看到LED芯片42。此外，发光材料46布置在位于光改变材料60与LED芯片42之间的间隙62内的基座44上、以及光改变材料60与基座44的外部边缘之间。如先前所描述，围绕LED芯片42的外周的间隙62的横向间隔可以改变。例如，位于LED芯片42的角落附近的间隙62的第一横向距离D1，可能小于沿着LED芯片42的侧面的间隙62的第二横向距离D2。在一些实施方式中，第一横向距离D1小于50μm，而第二横向距离D2大于50μm。
在一些实施方式中，LED封装件包括具有与透镜基部的形状对准或对齐形状的光改变材料。例如，密封剂可以包括具有位于LED封装件的基座附近的圆形透镜基部的整体半球形形状的透镜。关于这方面，光改变材料包括位于基座上与透镜基部对准的圆形形状。因此，光改变材料和透镜可以被配置为进一步增加以期望发射角从LED封装件发射的光量。
图5示出了根据一些实施方式的LED封装件64的横截面图。如先前所描述，LED封装件64包括LED芯片42、基座44、发光材料46、密封剂50、以及光改变材料60。在图5中，尽管其他形状是可行的，然而，密封剂50包括整体为半球形或圆顶形状的透镜50’。透镜50’的形状还包括位于基座44附近的透镜基部50”。在一些实施方式中，光改变材料60包括外部面66和与外部面66整体相对的内部面68。内部面68被布置成比外部面66更靠近于LED芯片42。光改变材料60定位在基座44上，以使得光改变材料60的外部面66与透镜基部50”对准。在一些实施方式中，间隙可以存在于透镜基部50”与外部面66之间(诸如图5中的LED封装件64)。如此，光改变材料60与透镜基部50”对准。在一些实施方式中，光改变材料60的至少一部分可以延伸至基座44的边缘44’。
图6示出了根据一些实施方式的LED封装件70的横截面图。如先前所描述，LED封装件70包括LED芯片42、基座44、发光材料46、密封剂50、以及包括外部面66和与外部面66整体相对的内部面68的光改变材料60。在图6中，尽管其他形状是可行的，然而，密封剂50包括具有位于基座44附近的透镜基部50”的整体为半球形或圆顶形状的透镜50’。光改变材料60定位在基座44上以使得透镜基部50”对准在光改变材料60的外部面66与光改变材料60的内部面68之间。因此，光改变材料60与透镜基部50”对准。在一些实施方式中，光改变材料60的至少一部分可以延伸至基座44的边缘44’。
图7示出了根据一些实施方式的LED封装件72的横截面图。如先前所描述，LED封装件72包括LED芯片42、基座44、发光材料46、密封剂50、以及光改变材料60。在图7中，尽管其他形状是可行的，然而，密封剂50包括整体为半球形或圆顶形状的透镜50’。透镜50’的形状还包括位于基座44附近的透镜基部50”。光改变材料60定位在基座44上以使得光改变材料60的内部面68与透镜基部50”对准。在一些实施方式中，间隙可以存在于透镜基部50”与内部面68之间。如此，光改变材料60与透镜基部50”对准。在一些实施方式中，光改变材料60的至少一部分可以延伸至基座44的边缘44’。
如先前所描述，LED封装件的光改变材料可以布置成不同的形状。关于这方面，图8A示出了根据一些实施方式的LED封装件74的横截面图。如先前所描述，LED封装件74包括LED芯片42、基座44、发光材料46、密封剂50、以及光改变材料60。在图8A中，从间隙62至基座44的边缘44’，光改变材料60布置在基座44上。如此，透镜基部50”对准在光改变材料60的外部面66与内部面68之间。如先前所描述，透镜基部50”可以与外部面66或内部面68对准或者通过间隙与外部面66或内部面68分离。如图8A中示出的，光改变材料60包括整体平坦的上表面并且被布置成使得发光材料46的大部分定位在光改变材料60与基座44之间。因此，来自LED芯片42的在光改变材料60与基座44之间行进的高发射角光被吸收的可能性增加。
图8B示出了根据一些实施方式的没有密封剂50情况下的图8A中的LED封装件74的俯视图。如图8B中示出的，发光材料46布置在LED芯片42上和与LED芯片42邻近的基座44的至少一部分上。具体地，发光材料46可以布置在位于光改变材料60与LED芯片42之间的间隙62内的基座44上。应注意，尽管包括椭圆形、正方形、圆边正方形、以及非对称形状的其他形状是可行的，然而，光改变材料60的内部面68包括包含圆形形状，该圆形形状与透镜基部(图8A中的50”)的形状相同的形状或整体对应于透镜基部(图8A中的50”)的形状。
如先前所描述，根据光输出的期望形状，LED封装件的密封剂可以包括多种不同的形状。合适的形状包括半球形、椭球形、椭球形子弹、立方体、扁平、六边形形状、以及正方形。在一些实施方式中，合适的形状包括弯曲和平坦表面，诸如具有平坦侧表面的半球形或弯曲顶部。
图9A示出了根据一些实施方式的包括具有半球形或弯曲顶部78以及一个或多个平坦侧表面80的密封剂50的LED封装件76的横截面图。如先前所描述，LED封装件76包括LED芯片42、基座44、发光材料46、密封剂50、以及光改变材料60。密封剂50包括透镜50’，该透镜包含半球形或弯曲顶部78以及一个或多个平坦侧表面80(位于基座44的横向边缘附近)。在一些实施方式中，一个或多个平坦侧表面80可以被配置为提供与其他实施方式不同的LED封装件76的发射分布。在一些实施方式中，一个或多个平坦侧表面80可以被配置为使得半球形或弯曲顶部78包括比以其他方式允许的基座44的尺度更大的曲率半径。在一些实施方式中，光改变材料60的至少一部分可以延伸至基座44的边缘44’。图9B示出了图9A中的LED封装件76的俯视图。在图9B中，透镜50’的4个平坦侧表面80是可见的并且通过弯曲侧表面82连接。此外，发光材料46布置在LED芯片42上和与LED芯片42邻近的基座44的至少一部分上。光改变材料60可以遵循与透镜50’的弯曲侧表面82连接的平坦侧表面80的形状。因此，光改变材料60可以包括围绕LED芯片42的外周具有圆角的整体正方形形状。在其他实施方式中，光改变材料60可以包括围绕LED芯片42的外周的其他形状，包括圆形、椭圆形、正方形、以及非对称形状。此外，如先前所描述，光改变材料60可以与透镜基部对准。
图10示出了根据一些实施方式的包括具有平坦顶表面86以及一个或多个平坦侧表面88的密封剂50的LED封装件84的横截面图。如先前所描述，LED封装件84包括LED芯片42、基座44、发光材料46、密封剂50、以及光改变材料60。在一些实施方式中，光改变材料60的至少一部分可以延伸至基座44的边缘44’。密封剂50包括透镜50’，该透镜包含平坦顶表面86以及位于基座44的横向边缘附近的一个或多个平坦侧表面88。在一些实施方式中，平坦顶表面86以及一个或多个平坦侧表面88可以被配置为提供与其他实施方式不同的LED封装件84的发射分布。此外，平坦顶表面86以及一个或多个平坦侧表面88可以被配置为促进光在密封剂50内的额外反射，从而增加一些光在离开密封剂50之前多次穿过发光材料46的可能性。
图11A示出了根据一些实施方式的包括具有平坦顶表面92和平坦侧表面94的密封剂50的LED封装件90的横截面图。如先前所描述，LED封装件90包括LED芯片42、基座44、发光材料46、密封剂50、以及光改变材料60。相比于图10中的实施方式，在图11A中，平坦顶表面92与LED芯片42间隔更近。在一些实施方式中，平坦顶表面92与LED芯片42的间隔距离不大于在与基座44垂直的方向上测量的LED芯片42的厚度。在其他实施方式中，平坦顶表面92与LED芯片42的间隔距离不大于在与基座44垂直的方向上测量的LED芯片42的厚度的一半。因此，光改变材料60防止大部分光到达平坦侧表面94并且LED封装件90可以包括较窄的空间强度分布。图11B示出了根据一些实施方式的包括具有平坦顶表面98和平坦侧表面100的密封剂50的LED封装件96的横截面图。如先前所描述，LED封装件96包括LED芯片42、基座44、发光材料46、密封剂50、以及光改变材料60。然而，在图11B中，光改变材料60布置在从间隙62(光改变材料60与LED芯片42之间)至基座44的边缘44’的基座44上。如图11B中示出的，光改变材料60被布置成使得大部分发光材料46定位在光改变材料60与基座44之间。因此，来自LED芯片42的在光改变材料60与基座44之间行进的高发射角光被吸收的可能性增加。
任意先前所描述的实施方式可以应用于包括一个以上的LED芯片的LED封装件，诸如包括2个LED芯片、4个LED芯片、或甚至更大阵列的LED芯片的多芯片LED封装件。因此，先前实施方式的LED芯片可以被多个LED芯片所替代。关于这方面，图12示出了根据一些实施方式的包括多个LED芯片42A、42B的LED封装件102的横截面图。如针对任意先前实施方式所描述的，LED封装件102包括基座44、发光材料46、密封剂50、以及光改变材料60。在一些实施方式中，光改变材料60的至少一部分可以延伸至基座44的边缘44’。在图12中，LED芯片42A、42B布置在基座44上，其中LED芯片42A、42B之间具有间隙104。在一些实施方式中，发光材料46在LED芯片42A、42B之间的间隙104上是连续的。因此，发光材料46可以增加LED芯片42A、42B之间的发射的均匀性，以使得LED封装件102配置有单个大型LED的外观、而非多个单独LED芯片42A、42B的外观。在一些实施方式中，间隙104可以包括空气或空气间隙，而在其他实施方式中，间隙104可以包括填充剂材料。填充剂材料可以包括硅树脂、环氧树脂、或其他相似的材料。在一些实施方式中，填充剂材料通过包括混合在硅树脂或环氧树脂中的反射颗粒(例如，TiO2或其他反射颗粒)而包括反射材料。在其他实施方式中，填充剂材料能够包括在沉积发光材料46之前被插入到LED芯片42A、42B之间的空间中的单独模制件。在其他实施方式中，间隙104包括与发光材料46相同的材料，以使得发光材料46与间隙104连续。因此，发光材料46可以进一步增加LED芯片42A、42B之间的发射的均匀性。
图13是根据本公开的一些实施方式的LED封装件106的立体图照片。如先前所描述，LED封装件106包括LED芯片42、基座44、发光材料46、密封剂50、以及光改变材料60。在图13中，光改变材料60围绕LED芯片42的外周布置在基座44上并且进一步延伸至基座44的边缘44’。如此，发光材料46仅在LED芯片42及未被光改变材料60覆盖的基座44的任意部分上是可见的。密封剂50的存在能够使密封剂50下方的图像的部分放大或失真。对弯曲虚线进行叠加，以增加围绕LED芯片42的外周的光改变材料60的边界的可见性。
图14是根据本公开的一些实施方式的LED封装件108的立体图照片。如先前所描述，LED封装件108包括LED芯片42、基座44、发光材料46、密封剂50、以及光改变材料60。在图14中，光改变材料60围绕LED芯片42的外周布置在基座44上并且与密封剂50的透镜50’的基部50”对准。如此，发光材料46在LED芯片42上、以及在光改变材料60与基座44的边缘44’之间的基座44上是可见的。密封剂50的存在能够使得密封剂50下方的图像的部分放大或失真。叠加一对弯曲虚线，以增加围绕LED芯片42的外周的光改变材料60的边界的可见性。
图15示出了根据一些实施方式的LED封装件110的横截面图。如先前所描述，LED封装件110包括LED芯片42、基座44、发光材料46、密封剂50、以及光改变材料60。然而，在图15中，在形成密封剂50之后，形成光改变材料60。因此，光改变材料60位于密封剂50上，并且密封剂50的一部分位于光改变材料60与基座44之间。此外，密封剂50的一部分还可以布置在光改变材料60与发光材料46之间。如此，可以将光改变材料添加至已经被密封的LED封装件。在一些实施方式中，光改变材料60的至少一部分可以延伸至基座44的边缘44’。
在一些实施方式中，LED封装件可以包括位于光改变材料与基座之间的额外层。关于这方面，图16A示出了根据一些实施方式的LED封装件112的横截面图。如先前所描述，LED封装件112包括LED芯片42、基座44、发光材料46、密封剂50、以及光改变材料60。图16A还包括位于光改变材料60与基座44之间的反射层114。反射层114还可以布置在发光材料46与基座44之间。在一些实施方式中，反射层114还布置在LED芯片42与基座44之间。图16B示出了根据其他实施方式的LED封装件116的横截面图。在图16B中，反射层114不位于LED芯片42与基座44之间。如此，在将LED芯片42安装至基座44之后，形成反射层114，并且反射层114围绕LED芯片42的外周布置在光改变材料60与基座44之间。反射层114还可以围绕LED芯片42的外周布置在发光材料46与基座44之间。在图16A和图16B的一些实施方式中，光改变材料60的至少一部分可以延伸至基座44的边缘44’。
反射层114可以包括反射从LED芯片42和/或发光材料46发射的光的任意合适材料。在一些实施方式中，反射层114包括与光改变材料60相同的材料。例如，光改变材料60和反射层114可以包括粘合剂中悬浮的反射颗粒，诸如硅树脂中的TiO2颗粒。在其他实施方式中，反射层114包括与光改变材料60不同的材料。例如，光改变材料60可以包括悬浮在粘合剂中的反射颗粒，而反射层114包括金属层。在反射层114包括金属层的实施方式中，反射层114可以包括用于与LED芯片42电连接的电迹线。
图17示出了根据一些实施方式的LED封装件118的横截面图。如先前所描述，LED封装件118包括LED芯片42、基座44、发光材料46、密封剂50、以及光改变材料60。在图17中，在涂覆发光材料46之前，形成光改变材料60。关于这方面，光改变材料60围绕LED芯片42的外周布置在基座44上，并且发光材料46布置在LED芯片42、基座44、以及光改变材料60上。在一些实施方式中，光改变材料60的至少一部分可以延伸至基座44的边缘44’。
图18示出了根据一些实施方式的LED封装件120的横截面图。如先前所描述，LED封装件120包括LED芯片42、基座44、发光材料46、密封剂50、以及光改变材料60。在一些实施方式中，光改变材料60的至少一部分可以延伸至基座44的边缘44’。在一些实施方式中，附加层122可以设置在光改变材料60与发光材料46之间。例如，附加层122可以包括提供更均匀表面的间隔层或平滑层，在该更均匀表面上可以形成光改变材料60。附加层122可以包括硅树脂、一个或多个电介质层、一个或多个粘合层、一个或多个反射层、或者一层或多层不同的发光材料。
图19示出了根据一些实施方式的LED封装件124的横截面图。如先前所描述，LED封装件124包括LED芯片42、基座44、发光材料46、密封剂50、以及光改变材料60。在一些实施方式中，光改变材料60的至少一部分可以延伸至基座44的边缘44’。此外，在图19中，光改变材料60被布置成覆盖LED封装件124的电气元件126。电气元件126可以包括静电放电(ESD)芯片、电迹线、或LED芯片42的控制电路中的一个或多个元件。电气元件126可以吸收从LED芯片42或发光材料46发射的光。因此，通过将光改变材料60布置在电气元件126上，将减少暗点的出现。在一些实施方式中，发光材料46布置在光改变材料60与电气元件126之间。还如图19中示出的，光改变材料60可以包括围绕LED芯片42的外周的不同的形状。例如，位于基座44的一部分上的光改变材料60可以比位于基座44上的其他物更高或更宽。因此，可以针对不同的应用而定制来自LED封装件124的光的空间强度分布。
图20示出了根据一些实施方式的LED封装件128的俯视图。如先前所描述，LED封装件128包括LED芯片42、基座44、以及发光材料46。在图20中，多个光改变材料段60-1、60-2围绕LED芯片42的外周而布置。示出了彼此不连续的段60-1、60-2。如此，在高发射角光在段60-1、60-2彼此不连续的区域中从LED封装件128逸出的同时，高发射角光可以被段60-1、60-2重新定向或反射。因此，来自LED封装件128的光的空间强度分布可以包括非均匀的图案。在本实施例中，空间强度分布可以包括诸如街灯的特定应用中可以使用的椭圆形图案。在其他实施方式中，通过改变光改变材料段的数量以及光改变材料段彼此不连续的位置，提供不同的光分布图案。在一些实施方式中，一个或多个段60-1、60-2可以包括针对不同的应用而定制来自LED封装件128的光的空间强度分布的不同形状、尺度、反射率、或其他光学特性。在段60-1、60-2包括不同的形状、尺度、反射率、或其他光学特性的实施方式中，段60-1、60-2彼此可以不连续或连续。
图21示出了根据一些实施方式的LED封装件130的横截面图。如先前所描述，LED封装件130包括LED芯片42、基座44、发光材料46、密封剂50、以及光改变材料60。此外，LED封装件130包括布置在光改变材料60与基座44的边缘44’之间的附加材料132。附加材料132可以包括位于发光材料46的各部分及光改变材料60至边缘44’之间的基座44上的层或涂层。在一些实施方式中，附加材料132还包括重新定向、反射、或吸收来自LED芯片42和发光材料46的光的光改变材料。附加材料132可以包括与光改变材料60相同的材料或不同的材料。在一个实施方式中，附加材料132和光改变材料60包括白色。在其他实施方式中，附加材料132可以包括不透明色或黑色，并且光改变材料60包括白色。在其他实施方式中，附加材料132可以包括透光材料。如先前所描述，在图21中，光改变材料60可以形成在发光材料46上。然后，附加材料132可以形成在发光材料46和基座44上，以覆盖光改变材料60与基座44的边缘44’之间的区域。密封剂50可以通过利用光改变材料60作为围绕LED芯片42的外周的坝的分配工艺而形成，并且密封剂50可以填充在坝内部来覆盖LED芯片42。密封剂50可以在附加材料132形成之前或之后而分配。在一些实施方式中，密封剂50包括与发光材料46相似或不同的一种或多种发光体。
图22示出了根据一些实施方式的LED封装件134的横截面图。如先前所描述，LED封装件134包括LED芯片42、基座44、发光材料46、密封剂50、光改变材料60、以及附加材料132。图22与图21中的LED封装件130相似，除了密封剂50的至少一部分延伸至基台44的边缘44’。在一些实施方式中，密封剂50覆盖光改变材料60和附加材料132。关于这方面，在形成光改变材料60和附加材料132之后，可以通过模塑工艺形成密封剂50。
图23示出了根据一些实施方式的LED封装件136的横截面图。如先前所描述，LED封装件136包括LED芯片42、基座44、发光材料46、密封剂50、光改变材料60、以及附加材料132。图23与图22中的LED封装件134相似，除了光改变材料60和附加材料132比LED芯片42和位于LED芯片42上的发光材料52的部分的厚度更厚或高度更高。在一些实施方式中，光改变材料60和附加材料132具有LED芯片42的厚度和/或高度的至少1.5倍的厚度和/或高度。在其他实施方式中，光改变材料60和附加材料132具有LED芯片42的厚度和/或高度的至少2倍的厚度和/或高度。因此，LED封装件136可以包括特定实施方式的较窄空间强度分布。
图24示出了根据一些实施方式的LED封装件138的横截面图。如先前所描述，LED封装件138包括LED芯片42、基座44、发光材料46、密封剂50、光改变材料60、以及附加材料132。图24与图21中的LED封装件130相似，除了发光材料46覆盖LED芯片42及位于光改变材料60与LED芯片42之间的基座44的一部分，并且发光材料46并不在基座44与光改变材料60或附加材料132之间延伸。关于这方面，在形成光改变材料60之后，可以将光改变材料60涂覆于LED封装件138。在将发光材料46涂覆于LED封装件138之前或之后，可以形成附加材料132。如先前所描述，在形成附加材料132之前或之后，可以对密封剂50进行分配。在一些实施方式中，密封剂50包括与发光材料46相似或不同的一种或多种发光体。
图25示出了根据一些实施方式的LED封装件140的横截面图。如先前所描述，LED封装件140包括LED芯片42、基座44、发光材料46、密封剂50、光改变材料60、以及附加材料132。图24与图22中的LED封装件134相似，除了发光材料46覆盖LED芯片42及位于光改变材料60与LED芯片42之间的基座44的一部分，并且发光材料46并不在基座44与光改变材料60或附加材料132之间延伸。关于这方面，在形成光改变材料60之后，可以将光改变材料60涂覆于LED封装件140。在将发光材料46涂覆于LED封装件140之前或之后，可以形成附加材料132。如先前所描述，在形成光改变材料60和附加材料132之后，可以通过模塑工艺而形成密封剂50。
图26是根据本公开的一些实施方式的LED封装件142的立体图照片。如先前所描述，LED封装件142包括LED芯片42、基座44、发光材料46、密封剂50、光改变材料60、以及附加材料132。在图26中，光改变材料60围绕LED芯片42的外周布置在基座44上。附加材料132被布置成覆盖位于光改变材料60与基座44的边缘44’之间的基座44(也如图21和图22中示出的)。如此，发光材料46仅在LED芯片42上及未被光改变材料60和附加材料132覆盖的基座44的任意部分上是可见的。在图26中，光改变材料60和附加材料132包括白色材料。因此，叠加弯曲虚线，以增加光改变材料60与围绕LED芯片42的外周的附加材料132之间的边界的可见性。
本领域技术人员应当认识到对本公开的优选实施方式做出的改进和改变。所有这种改进和改变被视为在本文公开的构思及所附权利要求的范围内。

Claims (33)

1.一种发光二极管(LED)封装件，包括：
基座；
位于所述基座上的至少一个LED芯片，其中，所述至少一个LED芯片具有在与所述基座垂直的方向上测量的第一厚度；
发光材料，布置在所述至少一个LED芯片上以及所述基座的与所述LED芯片邻近的至少一部分上；以及
光改变材料，位于所述发光材料上并且与所述至少一个LED芯片邻近，其中，所述光改变材料具有在与所述基座垂直的方向上测量的第二厚度；
其中，所述第二厚度大于或等于所述第一厚度。
2.根据权利要求1所述的LED封装件，其中，所述光改变材料包括反光材料。
3.根据权利要求2所述的LED封装件，其中，所述反光材料包括悬浮在硅树脂中的熔融二氧化硅、气相二氧化硅、或二氧化钛(TiO2)颗粒。
4.根据权利要求1所述的LED封装件，其中，所述光改变材料包括吸光材料。
5.根据权利要求1所述的LED封装件，其中，所述光改变材料围绕所述至少一个LED芯片的外周而局部覆盖所述基座。
6.根据权利要求1所述的LED封装件，其中，所述光改变材料延伸至所述基座的边缘。
7.根据权利要求1所述的LED封装件，还包括位于所述发光材料和所述光改变材料上的密封剂。
8.根据权利要求1所述的LED封装件，其中，所述第二厚度至少是所述第一厚度的1.5倍。
9.根据权利要求1所述的LED封装件，其中，所述第二厚度至少是所述第一厚度的2倍。
10.根据权利要求1所述的LED封装件，其中，所述至少一个LED芯片包括多个LED芯片。
11.根据权利要求1所述的LED封装件，还包括位于所述光改变材料与所述基座之间的反射层。
12.根据权利要求1所述的LED封装件，还包括位于所述光改变材料与所述发光材料之间的间隔层和平滑层中的至少一种。
13.根据权利要求1所述的LED封装件，还包括位于所述基座上的电气元件，其中，所述光改变材料布置在所述电气元件上。
14.根据权利要求1所述的LED封装件，还包括密封剂，其中，所述密封剂的至少一部分位于所述光改变材料与所述基座之间。
15.根据权利要求1所的LED封装件，其中，所述光改变材料包括多个光改变材料段。
16.根据权利要求15所述的LED封装件，其中，所述多个光改变材料段中的至少一个光改变材料段包括不同的形状、尺寸、或反射率。
17.根据权利要求16所述的LED封装件，还包括位于所述光改变材料与所述基座的边缘之间的附加材料。
18.一种发光二极管(LED)封装件，包括：
基座；
位于所述基座上的至少一个LED芯片，其中，所述至少一个LED芯片包括安装至所述基座的第一面、与所述第一面整体相对的第二面、以及位于所述第一面与所述第二面之间的侧壁；
发光材料，布置在所述侧壁上以及所述基座的与所述至少一个LED芯片邻近的至少一部分上；以及
光改变材料，位于所述发光材料上并且与所述至少一个LED芯片邻近；
其中，所述光改变材料与所述侧壁上的所述发光材料间隔至少50微米(μm)的间隙。
19.根据权利要求18所述的LED封装件，其中，所述光改变材料与所述侧壁上的所述发光材料间隔至少100μm的间隙。
20.根据权利要求18所述的LED封装件，其中，所述光改变材料与所述侧壁上的所述发光材料间隔约50μm至约300μm的范围内的间隙。
21.根据权利要求18所述的LED封装件，还包括位于所述发光材料上、所述光改变材料上以及所述间隙中的密封剂。
22.根据权利要求18所述的LED封装件，其中，所述至少一个LED芯片包括多个LED芯片。
23.一种发光二极管(LED)封装件，包括：
基座；
位于所述基座上的至少一个LED芯片；
发光材料，布置在所述至少一个LED芯片上以及所述基座的与所述至少一个LED芯片邻近的至少一部分上；
光改变材料，位于所述发光材料上并且与所述至少一个LED芯片邻近；以及
密封剂，位于所述至少一个LED芯片上方，其中，所述密封剂包括包含具有透镜基部的透镜的形状；
其中，所述光改变材料与所述透镜基部对准。
24.根据权利要求23所述的LED封装件，其中，所述光改变材料还包括：
外部面和内部面，所述内部面与所述外部面整体相对，其中，所述外部面与所述透镜基部对准。
25.根据权利要求23所述的LED封装件，其中，所述光改变材料还包括：
外部面和内部面，所述内部面与所述外部面整体相对，其中，所述透镜基部对准在所述外部面与所述内部面之间。
26.根据权利要求23所述的LED封装件，其中，所述光改变材料还包括：
外部面和内部面，所述内部面与所述外部面整体相对，其中，所述内部面与所述透镜基部对准。
27.根据权利要求23所述的LED封装件，其中，所述透镜包括具有圆形透镜基部的半球形状。
28.根据权利要求23所述的LED封装件，其中，所述透镜包括弯曲顶表面以及一个或多个平坦侧表面。
29.根据权利要求23所述的LED封装件，其中，所述透镜包括平坦顶表面以及一个或多个平坦侧表面。
30.根据权利要求23所述的LED封装件，其中，所述至少一个LED芯片包括多个LED芯片。
31.一种发光二极管(LED)封装件，包括：
基座；
位于所述基座上的至少一个LED芯片；
发光材料，布置在所述至少一个LED芯片上以及所述基座的与所述至少一个LED芯片邻近的至少一部分上；以及
光改变材料，位于所述发光材料上并且与所述至少一个LED芯片邻近，其中，所述光改变材料相对于所述基座的最高高度位置大于所述发光材料相对于所述基座的最高高度位置。
32.根据权利要求31所述的LED封装件，还包括位于所述发光材料和所述光改变材料上的密封剂。
33.根据权利要求31所述的LED封装件，其中，所述至少一个LED芯片包括多个LED芯片。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117878224A (zh) * 2024-03-12 2024-04-12 南昌实验室 Led封装结构、封装方法和无荧光粉的led

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060145172A1 (en) * 2004-12-30 2006-07-06 Jung-Chieh Su Light emitting diode with a quasi-omnidirectional reflector
US20100320482A1 (en) * 2009-06-18 2010-12-23 Kaori Tachibana Light emitting device and manufacturing method thereof
CN103403894A (zh) * 2011-03-07 2013-11-20 皇家飞利浦有限公司 发光模块、灯、照明器和显示装置
US20140021493A1 (en) * 2012-07-20 2014-01-23 Peter Andrews Solid state lighting component package with layer
US20150179903A1 (en) * 2012-06-11 2015-06-25 Cree, Inc. Led package with multiple element light source and encapsulant having curved and/or planar surfaces
US20150280081A1 (en) * 2014-03-28 2015-10-01 Toyoda Gosei Co., Ltd. Method of manufacturing light emitting device
US20160013373A1 (en) * 2014-07-11 2016-01-14 Cree, Inc. Method to form primary optic with variable shapes and/or geometries without a substrate
CN105849922A (zh) * 2014-01-06 2016-08-10 皇家飞利浦有限公司 用于相机的薄的led闪光灯
US20170069606A1 (en) * 2014-12-18 2017-03-09 Cree, Inc. Light emitting diodes, components and related methods
CN106796974A (zh) * 2014-08-06 2017-05-31 克利公司 用于固态照明中的下转换的多层转换材料

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060145172A1 (en) * 2004-12-30 2006-07-06 Jung-Chieh Su Light emitting diode with a quasi-omnidirectional reflector
US20100320482A1 (en) * 2009-06-18 2010-12-23 Kaori Tachibana Light emitting device and manufacturing method thereof
CN103403894A (zh) * 2011-03-07 2013-11-20 皇家飞利浦有限公司 发光模块、灯、照明器和显示装置
US20150179903A1 (en) * 2012-06-11 2015-06-25 Cree, Inc. Led package with multiple element light source and encapsulant having curved and/or planar surfaces
US20140021493A1 (en) * 2012-07-20 2014-01-23 Peter Andrews Solid state lighting component package with layer
CN105849922A (zh) * 2014-01-06 2016-08-10 皇家飞利浦有限公司 用于相机的薄的led闪光灯
US20150280081A1 (en) * 2014-03-28 2015-10-01 Toyoda Gosei Co., Ltd. Method of manufacturing light emitting device
US20160013373A1 (en) * 2014-07-11 2016-01-14 Cree, Inc. Method to form primary optic with variable shapes and/or geometries without a substrate
CN106796974A (zh) * 2014-08-06 2017-05-31 克利公司 用于固态照明中的下转换的多层转换材料
US20170069606A1 (en) * 2014-12-18 2017-03-09 Cree, Inc. Light emitting diodes, components and related methods

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117878224A (zh) * 2024-03-12 2024-04-12 南昌实验室 Led封装结构、封装方法和无荧光粉的led

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