CN1947266A - 包括发光变换元件的半导体发光器件和用于封装该器件的方法 - Google Patents

Abstract

封装半导体发光器件的方法包括，将第一数量的密封剂材料配制到包括发光器件的腔中。处理腔中的第一数量的密封剂材料，以形成其具有选定形状的硬化的上表面。在处理过的第一数量的密封剂材料的上表面上，提供发光变换元件。该发光变换元件包括波长变换材料，并且其在腔的中间区域处的厚度大于在紧邻腔的侧壁的区域处的厚度。

Description

包括发光变换元件的半导体发光 器件和用于封装该器件的方法

相关申请

本申请要求在2004年3月31日提交的题为“Reflector Packageand Methods for Forming Packaging of a Semiconductor LightEmitting Deivce”美国临时专利申请No.60/558,314，以及在2004年12月21日提交的题为“Semiconductor Light Emitting DevicesIncluding a Luminescent Conversion Element and Methods forPackaging the Same”的美国临时专利申请No.60/637,700的优先权，其整体公开内容在此处并入作为参考。

技术领域

本发明涉及半导体发光器件及其制作方法，更具体地，涉及封装和用于半导体发光器件的封装方法。

背景技术

已知的是，在封装中提供半导体发光器件类型的光源，可以针对发光器件发射的光提供保护、色彩选择、聚焦等等。例如，发光器件可以是发光二极管(LED)。在用作光源的功率LED的封装过程中可能遇到不同的问题。该可能问题的示例将通过参考图1和2中的功率LED的截面说明进行描述。如图1和2所示，功率LED的封装100通常包括基板部件102，在其上面安装了发光器件103。发光器件103可以，例如，包括LED芯片/次基板(submount)组件103b，其安装到基板部件102；和LED 103a，其被安置在LED芯片/次基板组件103b上。基板部件102可以包括连线或金属引线，用于将封装100连接到外部电路。基板102还可以用作散热器，用于在操作过程中将热引导离开LED 103。

反射器，诸如反射杯104，可以安装在基板102上，并且环绕发光器件103。图1中说明的反射杯包括成角度的或者倾斜的下侧面106，用于向上且向LED封装100的外部反射由LED 103生成的光。所说明的反射杯104还包括向上延伸的壁105，其可以用作通道，用于将透镜120固定在LED封装100和水平台肩部分108中。

如图1中说明的，在将发光器件103安装在基板102上之后，将密封剂材料112，诸如液体硅凝胶，配制到反射杯104的内部反射腔115中。图1中说明的内部反射腔115具有由基板102定义的底表面，以提供封闭腔，其能够使液体密封剂材料112保持于其中。如图1进一步示出的，在将密封剂材料112配制到腔115中时，其沿反射杯104的侧壁105的内壁向上毛细传送，形成了所说明的凹的弯月面。

如图2中所示，然后将透镜120放置到反射腔115中，使其与密封剂材料112接触。在将透镜120放置在腔115中时，可以使液体密封剂材料112转移并且移动通过透镜120和侧壁105之间的间隙117。因此，密封剂可以移动到透镜120的上表面和/或反射杯104的侧壁105的上表面上。出于许多原因，该移动，其被称为挤出，通常是不需要的。在所示封装配置中，如果在透镜附着步骤之前密封剂未固化成凸起的弯月面，则透镜将位于下面的台架上。这可以使透镜在热循环过程中不会浮动，并且由于密封同其他表面的分层或者分层中的粘合故障而失效，此两者可能影响光输出。密封剂材料或凝胶通常是粘性的，并且可能干扰用于制造零部件的自动化加工工具。而且，凝胶可以通过改变光分布图案和/或通过阻挡部分透镜120，干扰来自透镜120的光输出。粘性凝胶还可以吸引灰尘、污垢和/或可能阻挡或减少来自LED封装100的光输出的其他的污染物。该凝胶还可以改变有效透镜的形状，其可以改变发射光的图案/束形。

在放置透镜120之后，封装100典型地热固化，其使密封剂材料112凝固并且粘附到透镜120。因此，可由固化的密封剂材料112将透镜120固定在适当的位置。然而，具有关于固化的微小的收缩率的密封剂材料，诸如硅凝胶，通常趋向于在热固化工艺过程中收缩。此外，热膨胀系数(CTE)效应通常引起透镜在升高的温度下的较高的浮动。在冷却过程中，零部件具有分层的趋势。由于在图2中示出的透镜120下面的密封剂的说明体积是相对大的，因此该收缩可以使密封剂材料112在固化过程中同包括发光器件103、基板102的表面、反射杯104的侧壁105和/或透镜120的封装部分100分层(脱离)。该分层可以显著地影响光学性能，特别是在同管芯分层时，其中其可能引起全内反射。该收缩可能产生密封剂材料112同发光器件103、透镜120和/或反射杯104之间的间隙或空洞113。密封剂材料112中的三个轴向上的应力还可以引起密封剂材料112中的粘合裂缝113’。这些间隙113和/或裂缝113’基本上减少发光器件封装100发射的光量。该收缩还可以从裂隙(即，反射器)或者从器件下面(即，管芯/次基板)拉出气穴，其可以干扰光学腔性能。

在灯的操作过程中，发光器件103生成大量的热。大部分热可以通过基板102和反射杯104耗散，此两者均可用作关于封装100的散热器。然而，封装100的温度在操作过程中仍可能显著增加。密封剂材料112，诸如硅凝胶，典型地具有高的热膨胀系数。结果，当封装100加热时，密封剂材料112膨胀。由于透镜120安装在由反射杯104的侧壁105定义的通道内，因此当密封剂材料112膨胀和收缩时，透镜120可以在侧壁105中向上或向下行进。密封剂材料112的膨胀可以将密封剂挤压到空间中或者挤压到腔外面，由此在冷却时，其不能移回到腔中。这可以引起分层、空洞、较高的三轴应力等等，其可能导致不够坚固的发光器件。在例如，美国专利申请Pub.No.2004/0041222中进一步描述了该透镜移动。侧壁105还有助于保护透镜120，抵御机械震动和应力。

发明内容

本发明的实施例提供了封装半导体发光器件的方法。将第一数量的密封剂材料配制到包括发光器件(其可以是多个发光器件，诸如发光二极管)的腔中，其可以是反射腔。处理反射腔中的第一数量的密封剂材料，以形成其具有选定形状的硬化的上表面。在处理过的第一数量的密封剂材料的上表面上，提供发光变换元件。该发光变换元件包括波长变换材料，诸如磷和/或纳米晶体，并且其在反射腔的中间区域处的厚度大于在紧邻反射腔的侧壁的区域处的厚度。

随着发光变换元件从中间区域向侧壁径向向外延伸，发光变换元件的厚度可以连续减小。发光变换元件的厚度可以变化大于发光变换元件的最大厚度的10％。发光变换元件可以具有两面凸的、平凸的或一面凹一面凸的形状。

在本发明的其他的实施例中，该方法进一步包括，将第二数量的密封剂材料配制到发光变换元件上，以在反射腔中形成密封剂材料的凸的弯月面，其提供了所需的透镜形状。使第二数量的密封剂材料固化，以由密封剂材料形成关于封装发光器件的透镜。在可替换的实施例中，该方法包括，将第二数量的密封剂材料配制到发光变换元件上，以及在反射腔中将透镜安置在配制的第二数量的密封剂材料上。使配制的第二数量的密封剂材料固化，以将透镜附着在反射腔中。

在本发明的另外的实施例中，提供发光变换元件包括，将第二数量的密封剂材料配制到第一数量的密封剂材料的上表面上。第二数量的密封剂材料具有波长变换材料。使第二数量的密封剂材料固化，以定义发光变换元件。

在本发明的某些实施例中，发光变换元件具有两面凸形状。选定形状是凹的，并且配制和固化第二数量的密封剂材料包括，配制和固化第二数量的密封剂材料，以形成第二数量的密封剂材料的凸的上表面。

在本发明的另外的实施例中，发光变换元件具有平凸的形状，并且选定形状是凹的。配制和固化第二数量的密封剂材料包括，配制和固化第二数量的密封剂材料，以形成第二数量的密封剂材料的平的上表面。在可替换的平凸形的实施例中，选定形状是平的，并且配制和固化第二数量的密封剂材料包括，配制和固化第二数量的密封剂材料，以形成第二数量的密封剂材料的凸的上表面。

在本发明的其他的实施例中，发光变换元件具有一面凹一面凸的形状，并且选定形状是凸的。配制和固化第二数量的密封剂材料包括，配制和固化第二数量的密封剂材料，以形成第二数量的密封剂材料的凸的上表面。在可替换的一面凹一面凸形的实施例中，选定形状是凹的，并且配制和固化第二数量的密封剂材料包括，配制和固化第二数量的密封剂材料，以形成第二数量的密封剂材料的凹的上表面。

在本发明的另外的实施例中，处理第一数量的密封剂材料包括，使第一数量的密封剂材料固化。在可替换的实施例中，处理第一数量的密封剂材料包括，使第一数量的密封剂材料预固化，以在其上表面上形成硬化表层，并且该方法进一步包括，在提供发光变换元件之后使第一数量的密封剂材料固化。波长变换材料可以是磷，并且第一数量的密封剂材料基本上不含磷。

在本发明的其他的实施例中，发光变换元件是预先形成的插入件，并且该预先形成的插入件被放置在处理过的第一数量的密封剂材料的上表面上。该预先形成的插入件可以是模制塑料载磷(phosphor-loaded)部件。在将预先形成的插入件放置在上表面上之前，可以测试预先形成的插入件。

在本发明的其他实施例中，封装半导体发光器件包括主体，诸如反射器，其具有定义腔的下部侧壁部分，该腔可以是反射腔。发光器件安置在该腔中。在包括发光器件的该腔中提供第一数量的固化密封剂材料。发光变换元件在第一数量的密封剂材料的上表面上。发光变换元件包括波长变换材料，并且在该腔的中间区域处的厚度大于在紧邻该腔的侧壁的区域处的厚度。随着发光变换元件从中间区域向侧壁径向向外延伸，发光变换元件的厚度可以连续减小。发光变换元件的厚度可以变化大于发光变换元件的最大厚度的10％。

在本发明的某些实施例中，发光变换元件具有两面凸的、平凸的或一面凹一面凸的形状。发光器件可以是发光二极管(LED)。

在本发明的其他实施例中，该器件在180(距中心轴+/-90)度的发射角度范围上具有不超过低于其最大色温30％的最小色温。该器件可以具有主发射图案，其在180(距中心轴+/-90)度的发射角度范围上具有小于约1000K的总相关色温(CCT)变化。在其他的实施例中，该器件具有这样的主发射图案，其在180(距中心轴+/-90)度的发射角度范围中或在120(距中心轴+/-45)度的发射角度范围上具有约500K的总CCT变化。在其他的实施例中，该器件具有这样的主发射图案，其在90(距中心轴+/-45)度的发射角度范围上具有小于约500K的总CCT变化。

在本发明的另外的实施例中，封装半导体发光器件包括主体，其具有定义腔的侧壁部件，和安置在该腔中的发光器件。第一数量的固化密封剂材料位于包括发光器件的该腔中，并且发光变换元件位于该第一数量的密封剂材料的上表面上。该发光变换元件包括波长变换材料。该封装半导体发光器件呈现出180(距中心轴+/-90)度的发射角度范围中的小于2000K的相关色温(CCT)变化。

附图说明

图1和2是说明传统的发光器件封装的截面侧视图；

图3A～3C是说明根据本发明的某些实施例的封装发光器件的方法的截面侧视图；

图4A是说明适于同本发明的某些实施例一起使用的发光器件封装的顶视图；

图4B是说明图4A的发光器件封装的截面视图；

图5A是说明根据本发明的某些实施例的发光器件封装的顶视图；

图5B是说明图5A的发光器件封装的截面侧视图；

图6是说明根据本发明的另外的实施例的发光器件封装的截面侧视图；

图7是说明根据本发明的某些实施例的发光器件封装的截面侧视图；

图8A～8C是说明根据本发明的另外的实施例的封装发光器件的方法的截面侧视图；

图9A～9C是说明根据本发明的其他实施例的封装发光器件的方法的截面侧视图；

图10A～10C是说明根据本发明的另外的实施例的封装发光器件的方法的截面侧视图；

图11是说明根据本发明的某些实施例用于封装发光器件的操作的流程图；

图12是说明根据本发明的某些其他的实施例用于封装发光器件的操作的流程图；

图13是说明根据本发明的另外的实施例用于封装发光器件的操作的流程图；

图14是说明光行进通过层的路径长度的示意图；

图15是关于发光二极管(LED)发射图案的色温的极线图；

图16A～16C是说明根据本发明的另外的实施例封装包括发光变换元件的发光器件的方法的截面侧视图；

图17A～17C是说明根据本发明的其他的实施例封装包括发光变换元件的发光器件的方法的截面侧视图；

图18A～18C是说明根据本发明的某些其他的实施例封装包括发光变换元件的发光器件的方法的截面侧视图；

图19是说明根据本发明的某些另外的实施例用于封装发光器件的操作的流程图；

图20A是关于不具有本发明的发光变换元件的圆顶封装(glob-top)半导体发光器件的关于发光二极管(LED)发射图案的色温的极线图；

图20B是关于根据本发明的某些实施例具有发光变换元件的半导体发光器件的关于发光二极管(LED)发射图案的色温的极线图；

图21A和21B是不具有发光变换元件的封装半导体发光器件的近场发射图案的数字分析图线；并且

图22A和22B是根据本发明的某些实施例包括发光变换元件的封装半导体发光器件的近场发射图案的数字分析图线。

具体实施方式

现将通过参考附图，其中示出了本发明的实施例，更加全面地描述本发明。然而，本发明可以物化为许多不同的形式，并且不应被解释为限于此处陈述的实施例。相反地，这些实施例被提供为，使本公开内容是全面的和完整的，并且向本领域的技术人员全面地传达本发明的范围。在附图中，为了清楚起见，层和区域的尺寸和相对尺寸可被放大。在全文中相似的数字表示相似的元件。

应当理解，当诸如层、区域或基板的元件被称为位于另一元件上时，其可以直接位于该另一元件上，或者还可以存在插入元件。还应当理解，如果诸如表面的元件部分被称为“内部的”，则其相比于元件的其他部分离开器件的外部较远。而且，此处关系性术语，诸如“在…下”或“覆盖”，可用于描述一个层或区域相对于基板或基层的对于另一个层或区域的关系，如图中说明的。应当理解，这些术语的目的在于涵盖除了图中示出的取向以外的不同的器件取向。最后，术语“直接地”意味着不存在插入元件。如此处使用的术语“和/或”包括一个或多个相关联的列出项的任何或全部组合。

应当理解，尽管此处术语“第一”、“第二”等可用于描述不同的元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些元件、部件、区域、层和/或部分不应由这些术语限制。这些术语仅用于使一个元件、部件、区域、层或部分同另一个区域、层或部分区分。因此，在不偏离本发明的教导内容的前提下，下文讨论的第一元件、部件、区域、层或部分可被称为第二元件、部件、区域、层或部分。

此处将描述用于封装半导体发光器件103的本发明的不同的实施例。如此处使用的，术语“半导体发光器件103”可以包括发光二极管、激光二极管和/或其他的半导体器件，其包括：一个或多个半导体层，其可以包括硅、碳化硅、氮化镓和/或其他的半导体材料；基板，其可以包括蓝宝石、硅、碳化硅和/或其他的微电子基板；和一个或多个接触层，其可以包括金属和/或其他的导电层。在某些实施例中，可以提供紫外、蓝和/或绿发光二极管(LED)。还可以提供红和/或黄LED。半导体发光器件103的设计和制作对于本领域的技术人员是公知的，并且不需要在此处详细描述。

例如，半导体发光器件103可以是氮化镓基LED或者是在碳化硅基板上制作的激光器，诸如由Cree，Inc of Durham，NorthCarolina制造并销售的器件。本发明适于同美国专利申请No.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；5,338,944；5,210,051；5,027,168；5,027,168；4,966,862和/或4,918,497中描述的LED和/或激光器一同使用，这些专利申请的整体内容在此处并入作为参考。在2003年1月9日出版的题为“CroupIII Nitride Based Light Emitting Diode Structure With aQuantum Well and Superlattice，Group III Nitride Based QuantumWell Structures and Group III Nitride Based SuperlatticeStructures”的出版美国专利Publication No.US2003/0006418A1，以及题为“Light Emitting Diodes Including Modificationsfor Light Extraction and Manufacturing Methods Therefor”的出版美国专利Publication No.US2002/0123164 A1中描述了其他的适当的LED和/或激光器。而且，磷涂覆LED，诸如在2003年9月9日提交的题为“Phosphor-Coated Light Emitting DiodesIncluding Tapered Sidewalls and Fabrication Methods Therfor”的美国专利Serial No.10/659,241中描述的LED，也可适用于本发明的实施例。LED和/或激光器可被设置为操作使得出现通过基板的发光。在该实施例中，基板可被构图为增强器件的光输出，如例如上文提及的美国专利Publication No.US2002/0123164 A1中描述的。

现将通过参考图3～11中说明的不同的实施例，描述本发明的实施例。更具体地，图3A～3C中说明了用于封装发光器件103的双固化密封工艺的某些实施例。该双固化密封工艺可以减少同固化过程中的密封剂材料收缩相关联的问题。如此处将描述的，对于本发明的某些实施例，双固化工艺可以包括三个配制操作和两个固化操作。然而，应当理解，在本发明的其他的实施例中，在封装发光器件时还可以使用更多的或更少的配制操作和固化操作。而且，如此处将进一步描述的，本发明的实施例还包括多配制操作，导致第一固化操作之后是另一组配制和固化操作，用于附着透镜。

如图3A中说明的，将第一预定量的密封剂材料配制在腔115中，在所说明的实施例中该第一预定量的密封剂材料包括两个密封剂材料部分112、114。密封剂材料112、114可以是例如液体硅凝胶、环氧树脂等。第一部分112可被配制用于润湿发光器件103的暴露的表面部分，更具体地，润湿发光器件103的LED芯片/次基板组件101，和基板102。部分反射杯104也可以通过初始配制润湿。在本发明的某些实施例中，被配制作为第一部分112的密封剂材料的量足够用于润湿发光器件103，但是不足以将反射腔充填到超过发光器件103的高度的水平。在本发明的某些其他的实施例中，被配制作为第一部分112的密封剂材料的量足够用于基本上覆盖发光器件103，但是不足以形成密封剂材料112中的任何气穴(air pocket)。

如图3A所示，发光器件被安置在大约反射腔115的中点115m处。由配制器200将密封剂材料配制到点115d处，该点115d从中点115m朝向反射腔115的侧壁105偏离，由此密封剂材料112未被直接配制到发光器件103上。随着密封剂材料112在发光器件103的结构上面通过，将密封剂材料112直接配制在发光器件103上可能引起来自上方的气泡的俘获。然而，在本发明的其他的实施例中，除了偏移配制之外或者作为偏移配制的替换，将密封剂材料112配制在发光器件103的管芯上面。配制密封剂材料112可以包括在配制器200的末端上形成密封剂材料112的液珠，以及使形成的液珠同反射腔115和/或发光器件103接触，以由配制器配制液珠。

用于配制的材料的粘性和/或其他属性还可以被选择为例如在无气泡形成的情况下进行润湿。在本发明的另外的实施例中，可以将涂层施加到配制材料所接触的表面，以加快/减慢润湿速率。例如，使用某些已知的清洁程序，其留下细微的残留物，诸如油膜，可以处理选定表面，因此，选定表面可用于改变润湿动作的动力学特征。

由于定义腔115的反射杯104的内表面的表面属性、发光器件103的表面属性和密封剂材料112的表面属性，配制的密封剂材料112即使在从偏离腔115的中点115m的点115d处配制时，仍可以以这样的方式流入腔115中，即仍可以引起密封剂材料112中的气泡。具体地，可以预见到，在反射杯104的内表面和发光器件103的侧壁周围，密封剂材料112移动或“毛细传送”相比于发光器件103的上面更迅速。结果，流淌密封剂材料的侧面会合并且密封剂材料随即流到发光器件103的上面，由此从上方局部配制密封剂材料，且没有用于空气流动的侧面出口，此时，在与配制有密封剂材料的侧面相对的腔115的侧面上，可能俘获气泡。因此，第一部分的配制密封剂材料112的量可被选择为减少或预防形成该气泡的风险。这样，如此处使用的，“基本上”覆盖发光器件103是指充分覆盖发光器件103的结构，由此在配制第一数量的密封剂材料112、114的剩余部分114时，不会导致气泡。

在允许安放最初配制的密封剂材料112之后，将第一预定量的密封剂材料的第二部分114配制到反射腔115中。在某些实施例中，密封剂材料的第二部分114约为第一部分112的两倍。

在配制全部的第一数量的密封剂材料112、114之后，通过例如热处理，使第一数量的密封剂材料112、114固化，用于使密封剂材料112、114凝固。在固化之后，作为密封剂材料112、114的收缩的结果，反射腔115中的密封剂材料112、114的水平从水平114A下降到水平114B。

在本发明的某些实施例中，在将第二部分114配制到反射腔115中之前，使第一部分112固化。例如，已知的是，将诸如磷、纳米晶体等的光变换材料添加到密封剂材料112、114，以影响从封装100发射的光的特性。此处为了描述，将参考磷作为光变换材料。然而，应当理解，可以使用其他的光变换材料替换磷。依赖于用于封装100的所需色谱和/或色温调节，在将磷安置在发射器103b近旁，换言之，将磷直接安置在发光器件103的上面时，可以最有利地利用磷。这样，理想的是，在第二部分114中包括磷，同时在第一部分112中不包括磷。然而，当第一部分112在第二部分114下面时，磷可以从第二部分114沉降到第一部分112中，减少第二部分114中的磷添加的效力。因此，可以将磷添加到第一部分112以限制该沉降，并且/或者可以在配制第二部分114之前使第一部分112固化。多次配制的使用还允许添加用于光变换的具有所需设置的磷预先形成件/晶片。此外，多次配制允许使用具有不同的折射率的材料，以提供例如掩埋透镜(即，由具有不同折射率的两次配制材料之间的界面形成)。

如图3B所说明的，以预定的量将第二数量的密封剂材料116配制到反射腔115中的固化的第一数量的密封剂材料112、114上。在本发明的某些特定的实施例中，第二数量116约等于第一数量的密封剂材料112、114的第一部分112。第二数量116可以基本上不含磷，然而，在本发明的其他的实施例中，第二数量116中也可以包括磷。

如图3C所示，在第二数量的密封剂材料116固化之前，将透镜120安置在反射腔115内，并且使其面对第二数量的密封剂材料116。然后，例如，通过加热使第二数量的密封剂材料116固化，以使密封剂材料116硬化并且将透镜120附着在反射腔115中。在本发明的某些实施例中，在封装100中使用如上文所述的双固化工艺密封发光器件103，可以减少固化的密封剂材料112、114、116同发光器件103、透镜120和/或反射杯104的分层。

图4A～4B中进一步说明了图3A～3B中示出的反射杯104。图4A是反射杯104的平面视图，其示出了上部侧壁105、下部侧壁106以及上部侧壁105和下部侧壁106之间的基本上水平的台肩侧壁部分108的顶部表面。图4B是沿图4A的线B-B截取的反射杯104的截面视图。

现将描述根据本发明不同实施例的可替换反射杯的设置，以及用于封装使用该可替换反射杯设置的发光器件的方法。在本发明的不同的实施例中，这些可替换的反射杯设置可以减少将透镜插入到反射杯中的密封剂材料时密封剂材料的挤出的出现和/或挤出量。图5A～5B、6和7说明了如所将描述的不同的可替换的反射器的设置。图5A是反射杯4的平面视图，而图5B是沿图5A的线B-B截取的反射杯4的截面视图。图6是反射杯4A的截面视图，而图7是反射杯4B的截面视图。每个所说明的反射杯4、4A、4B均包括上部侧壁5、成角度的下部侧壁6以及上部侧壁5和下部侧壁6之间的水平台肩部分8，其一同定义了反射腔15。如此处参考台肩部分8使用的，“水平的”是指台肩部分8在下部侧壁部分6和上部侧壁部分8之间(即，相比于下部6和上部5侧壁部分)延伸的大致方向，并非指其任何中间部分处的台肩部分8的特定角度(参看例如，图7，其中水平台肩部分实际上在下部6和上部5侧壁部分之间具有垂直高度的变化，以适应其他的特征)。此外，每个反射杯4、4A、4B均可以包括至少一个沟18，其环绕下部侧壁6，该沟18通过唇缘(即，突出边缘)22同下部侧壁6隔开。沟18被说明为在台肩部分8中形成。

在图5A～5B的实施例中，可以通过模压形成沟18，在该情况中沟18和下部侧壁6之间的唇缘22可具有尖锐的边缘，而非平坦的表面。然而，应当理解，由于所使用的制作工艺的限制，图5B中示意性地说明的唇缘22的平坦表面实际上可具有更加圆滑的轮廓。出于通过参考图8A～8C所描述的原因，过度圆滑的轮廓是不理想的。

现将参考图6的截面视图描述反射杯4A的另外的实施例。如图6中所示，在上部侧壁5和下部侧壁6之间形成了第一沟18，第一唇缘或内部唇缘22将下部侧壁6和第一沟18隔开。在上部侧壁5和第一沟18之间形成了第二沟24。第二唇缘或外部唇缘26将第二沟24同第一沟18隔开。

现将参考图7的截面视图描述反射杯4B的另外的实施例。如图7中所示，在上部侧壁5和下部侧壁6之间形成了第一沟18，第一唇缘或内部唇缘22将下部侧壁6和第一沟18隔开。在上部侧壁5和第一沟18之间形成了第二沟24。第二唇缘或外部唇缘26’将第二沟24同第一沟18隔开。如图7中说明的，第二唇缘26’相对于第一唇缘22升高。

在本发明的特定的实施例中，第一唇缘22具有曲率半径小于约50微米(μm)的峰，而第二唇缘26、26’具有曲率半径小于约50μm的峰。第一沟18和第二沟24可以是水平台肩部分8的模压特征。如图6和7所示，第二沟24可以具有从第二唇缘26、26’延伸到上部侧壁部分5的宽度。

在本发明的某些实施例中，倾斜的下部侧壁部分6可以基本上是圆锥形的，并且可以具有从约1.9毫米(mm)(用于500μm的发光器件芯片)到约3.2mm(用于900μm的发光器件芯片)的最小直径，和从约2.6mm(用于500μm的发光器件芯片)到约4.5mm(用于900μm的发光器件芯片)的最大直径，以及从约0.8mm到约1.0mm的高度。上部侧壁部分可以基本上是椭圆形的，并且具有从约3.4mm到约5.2mm的内径以及从约0.6mm到约0.7mm的高度。水平台肩部分可以具有从下部侧壁部分到上部侧壁部分的从约0.4mm到约0.7mm的宽度。应当理解，如此处使用的，术语“椭圆形”和“圆锥形”涵盖固形、园柱形和其他的形状，包括不规则的形状，其取决于用于形成反射杯4、4A、4B的制作技术，但是，其可以同基板2或其他部件组合，操作用于提供用于发光器件103的反射器，并且保持和硬化其中的密封剂材料12、14、16。

在本发明的某些实施例中，第一沟18具有从约0.3mm到约0.4mm的宽度，并且第二沟24具有从约0.3mm到约0.4mm的宽度。如图6中说明的，第一沟18的边缘可以是第一唇缘22，其具有相对于下部侧壁部分6的底端(即，基板2的顶部表面)的从约0.79mm到约0.85mm的高度，并且第二沟24的边缘可以是第二唇缘26，其具有相对于下部侧壁部分6的底端的从约0.79mm到约0.85mm的高度。在如图7中说明的本发明的其他的实施例中，第一唇缘22具有相对于下部侧壁部分的底端的从约0.79mm到约0.85mm的高度，而第二唇缘26’具有相对于下部侧壁部分的底端的从约0.9mm到约1.0mm的高度。

在本发明的不同的实施例中，在将发光器件103封装在反射杯4、4A、4中时，反射杯4、4A、4提供了弯月面控制。如将进一步描述的，在与上文所述的双固化方法组合时，对于密封剂材料的不同配制，还可以提供不同的凸的弯月面，结果，可以减少凸起故障的出现。在本发明的其他的实施例中，所提供的弯月面控制可以减少将透镜放置在所需深度和/或角度的难度，减少同透镜有关的将密封剂材料毛细传送或挤出到透镜上面的现象，并且/或者允许设置封装发光器件的光学特性。例如，通过载磷密封剂材料在封装的中点上的凸起(凸的弯月面)，可以将磷集中在封装的中心(中点)。

通过使用多种弯月面控制技术，结合工艺中的配制和/或固化的变化，可以提供不同的光学图案(视角、定制色谱、色温调节等)。例如，载磷材料的高峰凸起可以提供白色温发光的较大的色谱均匀性，同时通过提供从发光器件起通过载磷材料的较均匀的光路径长度，具有较小的朝向反射杯的边缘的偏黄色差。相似地，在需要时，通过较平坦的凸起，可以提供从中点处的白色到边缘处的黄色的较大的色谱变化。在本发明的某些其他的实施例中，当由透镜以外的特征提供保护相关功能时，弯月面控制可以允许，通过使用密封剂材料作为透镜，在无透镜的情况下封装发光器件，弯月面被设置为提供所需的透镜形状。

图8A～8C说明了根据本发明的某些实施例，使用反射杯的结构特性用于弯月面控制的封装发光器件的方法。图8A～8C中说明的操作利用图5A～5B中说明的反射杯4以及前面描述的双固化操作。如图8A所示，将第一数量14的密封剂材料淀积在封装10A的反射腔15中。在本发明的某些实施例中，可以使用分立的(润湿)配制和第二配制，配制第一数量14。通过适当地控制配制的密封剂材料的量，表面张力将使液体密封剂材料14附着到唇缘22，在14A处标出的高度处形成如图8A中说明的凸的弯月面。这样，唇缘22可用于防止配制的密封剂材料14接触上部侧壁5和沿上部侧壁5向上毛细传送，并且防止形成如图1所示的凹的弯月面。

例如通过加热，使配制的密封剂材料14固化，并且其收缩下降至14B处标出的高度。如图8B所示，然后将第二数量16的密封剂材料配制到腔15中，配制在固化的第一数量14的密封剂材料上。在某些实施例中，如图8B中说明的，第二数量16的密封剂材料也可以附着到唇缘22的相同边缘，以形成凸的弯月面。在其他的实施例中，唇缘22可以具有内部和外部边缘，并且第二数量16的密封剂材料可以附着到外部边缘，且第一数量14可以附着到内部边缘。这样，第二数量16的密封剂材料也可以不与上部侧壁5接触或者沿上部侧壁5向上毛细传送，不会形成凹的弯月面。

参考图8C，透镜20插入到反射腔15中，并且同未固化的液体密封剂材料16接触。这样，可以从透镜20的下面挤出密封剂材料16。然而，在本发明的某些实施例中，与挤出到反射杯和透镜的暴露的上表面上面不同(如图2所示)，多余的密封剂材料16被挤出到沟18中并且由沟18接收，因此即使在插入透镜20和图8B所示的凸的弯月面转移之后，仍限制了密封剂材料16沿侧壁5向上毛细传送。然后使密封剂材料16固化，以将透镜20附着在封装10A中，并且使密封剂材料16凝固。

图9A～9C说明了根据本发明的某些实施例，使用反射杯的结构特性用于弯月面控制的封装发光器件的方法。图9A～9C中说明的操作利用图6中说明的反射杯4A以及前面描述的双固化操作。如图9A所示，将第一数量14的密封剂材料淀积在封装10B的反射腔15中。在本发明的某些实施例中，可以使用不同的第一(润湿)配制以及润湿发光器件之后的第二配制，配制第一数量14。通过适当地控制配制的密封剂材料的量，表面张力将使液体密封剂材料14附着到内部唇缘22，在14A处标出的高度处形成如图9A中说明的凸的弯月面。这样，内部唇缘22可用于防止配制的密封剂材料14接触上部侧壁5和沿上部侧壁5向上毛细传送，并且防止形成如图1所示的凹的弯月面。

例如通过加热，使配制的密封剂材料14固化，并且其收缩下降至14B处标出的高度。如图9B所示，然后将第二数量16的密封剂材料配制到反射腔15中，配制在固化的第一数量14的密封剂材料上。在某些实施例中，如图9B中说明的，第二数量16的密封剂材料附着到外部唇缘26，形成凸的弯月面。这样，外部唇缘26可用于防止配制的第二数量16的密封剂材料接触上部侧壁5和沿上部侧壁5向上毛细传送，并且防止形成如图1所示的凹的弯月面。

参考图9C，透镜20插入到反射腔15中，并且同未固化的液体密封剂材料16接触。这样，可以从透镜20的下面挤出密封剂材料16。然而，在本发明的某些实施例中，与挤出到反射杯和透镜的暴露的上表面上面不同(如图2所示)，多余的密封剂材料16被挤出到第二沟24中并且由第二沟24接收，因此即使在插入透镜20和图9B所示的凸的弯月面转移之后，仍限制了密封剂材料16沿侧壁5向上毛细传送。然后使密封剂材料16固化，以将透镜20附着在封装10B中，并且使密封剂材料16凝固。

图9C进一步说明了，在本发明的某些实施例中，固化的密封剂14可以用作用于提供关于透镜20的水平(放置深度)控制的阻挡物。对透镜20的安置的该控制可有助于生产具有较一致的光学性能的零部件。

如图9C所示，在本发明的某些实施例中，透镜20被安置为，前移到腔中，直至其接触固化的第一数量的密封剂材料14，而密封剂材料16的膜保留在其之间。因此，在本发明的某些实施例中，器件被设置为，可以使透镜20前移到由第一数量的密封剂材料14确立的位置，在本发明的不同的实施例中，该位置可被确立为，透镜20具有或不具有同固化的密封剂材料14的接触。

图10A～10C说明了根据本发明的某些实施例，使用反射杯的结构特性用于弯月面控制的封装发光器件的方法。图10A～10C中说明的操作利用图7中说明的反射杯4B以及前面描述的双固化操作。如图10A所示，将第一数量14的密封剂材料淀积在封装10C的反射腔15中。在本发明的某些实施例中，可以使用分立的(润湿)配制和第二配制，配制第一数量14。通过适当地控制配制的密封剂材料的量，表面张力将使液体密封剂材料14附着到内部唇缘22，在14A处标出的高度处形成如图10A中说明的凸的弯月面。这样，内部唇缘22可用于防止配制的密封剂材料14接触上部侧壁5和沿上部侧壁5向上毛细传送，并且防止形成如图1所示的凹的弯月面。

例如通过加热，使配制的密封剂材料14固化，并且其收缩下降至14B处标出的高度。如图10B所示，然后将第二数量16的密封剂材料配制到反射腔15中，配制在固化的第一数量14的密封剂材料上。在某些实施例中，如图10B中说明的，第二数量16的密封剂材料附着到外部唇缘26’，形成凸的弯月面。这样，外部唇缘26’可用于防止配制的第二数量16的密封剂材料接触上部侧壁5和沿上部侧壁5向上毛细传送，并且防止形成如图1所示的凹的弯月面。

参考图10C，透镜20插入到反射腔15中，并且同未固化的液体密封剂材料16接触。这样，可以从透镜20的下面挤出密封剂材料16。然而，在本发明的某些实施例中，与挤出到反射杯和透镜的暴露的上表面上面不同(如图2所示)，多余的密封剂材料16被挤出到第二沟24中并且由第二沟24接收，因此即使在插入透镜20和图10B所示的凸的弯月面转移之后，仍限制了密封剂材料16沿侧壁5向上毛细传送。然后使密封剂材料16固化，以将透镜20附着在封装10B中，并且使密封剂材料16凝固。

图10C进一步说明了，在本发明的某些实施例中，外部唇缘26’可以用作用于提供关于透镜20的水平(放置深度)控制的阻挡物。对透镜20的安置的该控制可有助于生产具有较一致的光学性能的零部件。在该实施例中，透镜的放置不依赖于第一固化步骤过程中的密封剂的收缩量。对于图10C中说明的实施例，同图9C中说明的实施例相反，透镜20的放置不需要依赖于第一数量14的密封剂材料的收缩量，相反地，放置深度由外部唇缘26’的高度定义。这样，在本发明的某些实施例中，放置可以是更加精确的，其可以导致封装10C的改善的光学性能。

现将通过参考图11的流程说明，进一步描述根据本发明的某些实施例的使用第一(润湿)配制的用于封装发光器件的方法。如图11所示，操作可以开始于框1100，将发光器件安装在反射腔的底表面上。安装的发光器件具有相对于反射腔的底表面的相关联的高度。将第一数量的密封剂材料配制到包括发光器件的反射腔中(框1120)。

第一数量可足够用于基本上覆盖发光器件，同时不会在密封剂材料中形成任何气穴。在本发明的某些实施例中，第一数量可足够用于润湿发光器件，同时不会将反射腔充填到超过发光器件的高度的水平。在本发明的其他的实施例中，可以改变配制密封剂材料的时间/速度，以减少密封剂材料中的气穴的形成。在另外的实施例中，可以使用单次配制，其具有例如，缓慢的配制速率、来自小的配制喷嘴、低压等等，在配制足够的密封剂材料防止气穴破碎之前，允许气穴潜在地形成并随后崩溃/破碎。这样，通过在选定粘性的密封剂材料的选定速率下的连续配制，其允许形成的气穴在配制操作过程中崩溃/破碎，可以提供第一(润湿)配制和第二配制。第一数量可足够用于润湿发光器件，同时不会将反射腔充填到超过发光器件的高度的水平。

将第二数量的密封剂材料配制到第一数量的密封剂材料上(框1130)。然后使配制的第一和第二数量的密封剂材料固化(框1140)。在本发明的某些实施例中，在配制剩余的密封剂材料之前，可以使配制的用于润湿的第一数量的密封剂材料固化。

第一数量12、14和第二数量16的密封剂材料可以是相同的或不同的材料。相似地，第一数量的密封剂材料的第一12和第二14部分可以是相同的或不同的材料。在本发明的不同的实施例中，可用作密封剂材料的材料的示例包括硅。

现将通过参考图12的流程说明，描述使用弯月面控制的，根据本发明的某些实施例的，同封装半导体发光器件相关的操作。如图12所示，操作可以开始于框1200，将发光器件103安装在反射器5的反射腔15中。将密封剂材料配制到其中包括发光器件103的反射腔15中，以覆盖发光器件103并且在反射腔中形成密封剂材料的凸的弯月面，其从沟的边缘延伸，同时不与反射器4、4A、4B的上部侧壁5接触(框1210)。更一般地，框1210处的操作提供了，从弯月面的外部边缘延伸的凸的弯月面的形成，其处于在反射腔15中安置弯月面的外部边缘的高度。例如，用于上部侧壁5和密封剂材料12、14、16的材料的选择，可有助于延伸到反射腔15中的凸的而非凹的弯月面的形成。密封剂材料12、14、16处于反射腔15中(框1220)。在封装10A、10B、10C中包括透镜20的实施例中，插入透镜20可以包括，使凸的弯月面破碎，并将一部分密封剂材料12、14、16移动到关于透镜20的沟18、24中，并且随后使密封剂材料12、14、16固化以将透镜20附着到反射腔15中。可替换地，可以使密封剂材料12、14、16固化，以由密封剂材料12、14、16形成用于封装发光器件103的透镜，并且可以配制密封剂材料12、14、16，以形成提供所需透镜形状的凸的弯月面。

现将通过参考图13，进一步描述使用多次配制和/或固化操作的，将半导体发光器件103封装在反射器4、4A、4B中的方法的实施例，其中反射器4、4A、4B具有安置在下部6和上部5侧壁之间的沟18、24，上部5和下部6侧壁定义了反射腔15。如图13的实施例所示，操作开始于框1300，将第一数量14的密封剂材料配制到反射腔15，以形成第一凸弯月面。使第一数量14的密封剂材料固化(框1310)。将第二数量16的密封剂材料配制到固化的第一数量14的密封剂材料上，以在反射腔15中形成密封剂材料的第二凸弯月面，其从沟18、24的边缘延伸，同时不与反射器4、4A、4B的上部侧壁5接触(框1320)。

密封剂材料的第二凸弯月面和第一凸弯月面均可以从沟18的相同边缘延伸，如图8B所说明的。然而，在本发明的其他的实施例中，沟18、24可以具有内部边缘和外部边缘，诸如第一唇缘22和第二唇缘26、26’，并且密封剂材料的第二凸弯月面从沟18、24的外部边缘(第二唇缘26、26’)延伸，而密封剂材料的第一凸弯月面从沟18、24的内部边缘(第一唇缘22)延伸。因此，使用第一唇缘22，可以将内部沟18设置为，限制密封剂材料14沿水平台肩部分8向外毛细传送，以允许形成配制到反射腔15中的密封剂材料的第一凸弯月面。使用第二唇缘26、26’，可以将外部沟24设置为，限制密封剂材料沿水平台肩部分8向外毛细传送，以允许形成配制到反射腔15中的密封剂材料的第二凸弯月面。

在包括透镜的本发明的某些实施例中，将透镜20安置在反射腔15中，紧邻配制的第二数量16的密封剂材料(框1330)。安置透镜20可以包括，使第二凸弯月面破碎，并且使一部分第二数量16的密封剂材料移动到关于透镜20的外部沟24中，如图9C和10C所说明的。此外，如图10C所说明的，第二唇缘26’可以具有大于第一唇缘22的高度。第二唇缘26’的高度可被选择为，提供所需的关于透镜20的位置，并且可以使透镜20移动到反射腔15中，直至其接触第二唇缘26’。在本发明的其他的实施例中，如图9C中说明的，透镜20前移到反射腔15中，直至其接触固化的第一数量14的密封剂材料，并且配制的第一数量14的密封剂材料足够用于在反射腔15中确立所需的关于透镜20的位置。使配制的第二数量16的密封剂材料固化，以将透镜20附着到反射腔15中(框1340)。

图11～13的流程图以及图8A～8C、图9A～9C和10A～10C的示意性说明，说明了根据本发明的某些实施例的用于封装发光器件的方法的可行的实现方案的功能和操作。应当注意，在某些可替换的实现方案中，在描述图的过程中提及的动作可以不依照图中提及的顺序进行。例如，被示为接连进行的两个框/操作实际上可以基本上同时执行，或者可以以倒转的顺序执行，其取决于所牵涉的功能。

如上文所讨论的，通过使用多种弯月面控制技术，结合工艺中的配制和/或固化的变化，可以提供不同的光学图案(视角、定制色谱、色温调节等)。例如，载磷材料的高峰凸起可以提供白色温发光的较大的色谱均匀性，同时通过提供从发光器件起通过载磷材料的较均匀的光路径长度，具有较小的朝向反射杯的边缘的偏黄色差。

本发明的实施例提供了安装在光学腔中的一个或多个发光器件(即，芯片)，其具有紧邻发光器件(即，在其近旁或者与其隔开)形成的载磷发光变换层。传统的封装技术教授了，发光变换层应具有小于或等于发光变换层的平均厚度的10％的厚度变化。然而，该要求意味着，来自光学腔的发光，依赖于发射角度，通过发光变换层的行进路径长度基本不同，导致了作为视角的函数的不均匀的波长变换(并且因此导致了不均匀的相关色温或CCT)。例如，在相对于具有厚度t的发光变换层的法线方向中行进的光，行进通过发光变换层的路径长度(PL)等于t，即最短可能路径长度。然而，如图14中示意性地示出的，由发光器件103发射的并且以入射角α通过发光变换层的光，具有等于厚度t除以入射角的余弦的路径长度。这样，例如，以60°的入射角通过发光变换层的光行进通过该层的路径长度是在法线方向中行进的光的路径长度的两倍。图15是得自包括发光二极管(LED)的传统的圆顶类型的半导体发光器件的发射图案的极线图，其示出了在发射离轴角处的显著的旁瓣。

可以使用此处公开的用于弯月面控制的方法形成整形发光变换区域或元件，其可以导致改善的色彩均匀性。例如，通过相关色温的改善的角度均匀性或者跨越全部视角的减少的CCT变化，可以量化改善的色彩均匀性。可替换地，通过作为跨越LED的发射表面的减少的空间CCT变化的近场光学测量结果，证实了改善的均匀性。

在某些实施例中，载磷发光变换区域或元件的特征在于不均匀的厚度，其在光学腔中间较大，而在光学腔的侧壁附近较小。在某些实施例中，载磷发光变换区域或元件在光学腔的中心处最厚，并且随着其朝向发光变换区域的边缘径向向外延伸而变薄。在某些实施例中，载磷发光变换区域的厚度变化大于发光变换区域的最大厚度的10％。在某些实施例中，发光变换区域或元件被整形为具有两面凸、平凸或一面凹一面凸区域的形式。在某些实施例中，发光变换元件包括预先形成的结构，诸如模制塑料载磷部件，其插入到封装的反射腔中。

在图16A～16C中示出了本发明的实施例，其中载磷区域被整形用于提供改善的色彩均匀性，其说明了封装发光器件的方法和使用反射杯的结构特性用于弯月面控制而得到的器件。图16A～16C申说明的操作利用图5A～5B中说明的反射杯4以及同前面描述相似的多次固化操作。如图16A所示，将第一数量14的密封剂材料淀积在封装10的反射腔15中。在本发明的某些实施例中，可以使用分立的(润湿)预配制，随后使用另一配制，配制第一数量14。通过适当地控制配制的密封剂材料的量，表面张力将使液体密封剂材料14附着到唇缘22，在14A处标出的高度处形成如图16A中说明的弯月面。由密封剂材料14形成的初始弯月面可以是凹的、凸的或基本上平坦的，如图16A所说明的。

例如通过加热，使配制的密封剂材料14固化，并且其收缩下降至14B处标出的较低的高度。在所说明的实施例中，固化的密封剂材料14收缩下降，形成了凹的表面14C，其在三维中可以基本上是碗形的(即中心最低并且径向向上倾斜)。在某些实施例中(特别是配制第一密封剂材料14以在固化前形成凹的表面的实施例)，可以使密封剂材料14预固化，即，暴露于较低的温度或者暴露较短的固化时间，由此密封剂材料未完整地凝固，而是仅在其表面上形成固体“表层”。形成该表层的目的在于，防止后继配制的密封剂材料同第一密封剂材料14混合。后继的密封剂配制可以包含波长变换材料(诸如磷)，并且如上文讨论的，对于载磷发光变换区域，理想的是，保持特征形状，而非与第一密封剂材料14混合。使第一密封剂材料14经历预固化而非全固化，可以加快制造工艺，并且可以导致第一密封剂材料和后继密封剂区域之间的改善的界面。

如图16B所示，然后将第二数量16的密封剂材料配制到腔15中，配制到碗形表面14C上。在所说明的实施例中，第二密封剂材料包括发光变换材料，诸如磷。在某些实施例中，第一密封剂材料14不包括发光波长变换材料。在其他的实施例中，第一密封剂材料14包括浓度低于第二密封剂材料16的发光波长变换材料。

在某些实施例中，如图16B所说明的，第二密封剂材料16也可以附着到唇缘22的相同边缘，以形成凸的弯月面。然后使第二密封剂材料16固化(如果在配制第二密封剂材料16之前仅使第一密封剂材料14预固化，则使第一密封剂材料14一同固化)。在某些实施例中，也可以使第二密封剂材料16预固化，即，暴露于较低的温度或暴露较短的固化时间，以便于防止或减小后继配制的密封剂材料同第二密封剂材料16混合的风险。然而，在其他的实施例中，可以使第二密封剂材料16较完整地固化，以便于在将透镜20插入到腔15之前使材料凝固。如下文讨论的，一旦凝固，第二密封剂材料16可以用作机械阻挡物，用于协助透镜20的正确放置。

得到的固化(或预固化)的第二密封剂材料16定义了发光变换元件19，其特征在于不均匀的厚度，其在光学腔的中心附近最大，并且朝向发光变换元件19的外部边缘径向下降。在所说明的实施例中，发光变换元件19是两面凸结构，其包括凸的上表面19A和凸的下表面19B。

如上文所提及的，尽管可以使用此处描述的弯月面控制方法形成发光变换元件19，但是在其他的实施例中，发光变换元件19可以是预先形成的载磷插入件，其被放置在封装10的反射腔15中。该结构具有关于器件性能和制造能力的某些优点。特别地，将发光变换元件19形成为预先形成的插入件，可以导致改善的质量控制，这是因为可以在插入之前单独地测试预先形成的插入件。此外，通过将载磷发光变换元件19形成为预先形成的插入件，不必在最终组装工艺中使用液体载磷材料。这可以提供优点，这是因为载磷材料可能造成磨蚀，并且可能干扰自动化机器的操作。最后，通过将发光变换元件19形成为预先形成的插入件，可以避免固化步骤。

在另外的实施例中，在第一密封剂4固化之前或之后，可以将透明的凸的半球形的模具(未示出)放置在第一密封剂14上，以便于接收第二密封剂16。在固化之后，第二密封剂16将采用凸的半球形模具的形状，其可以提供对发光变换元件19的最终形状的改善的控制。

在形成或插入发光变换元件19之后，将一定量的第三密封剂材料17配制在腔15中，如图16B中进一步说明的。该第三密封剂材料17可以是光学透明材料，诸如硅树脂或环氧树脂，其不具有发光变换材料或具有低浓度的发光变换材料。由于在固化或预固化步骤之后配制第三密封剂材料17，因此嵌入在发光变换元件19中的磷变换材料基本上不会同第三密封剂材料17混合。

在某些实施例中，如图16B所说明的，唇缘22可以具有内部和外部边缘，并且第三量17的密封剂材料可以附着到唇缘22的外部边缘，在发光变换元件19上形成凸的弯月面。这样，第三密封剂材料17也可以不与上部侧壁5接触或者不会沿上部侧壁5向上毛细传送，不会形成凹的弯月面。

参考图16C，透镜20插入到反射腔15中，并且同未固化的液体密封剂材料17接触。这样，可以从透镜20的下面挤出第三密封剂材料17。然而，在本发明的某些实施例中，与挤出到反射杯和透镜的暴露的上表面上面不同(如图2所示)，多余的第三密封剂材料17被挤出到沟18中并且由沟18接收，因此即使在插入透镜20和图16B所示的第三密封剂材料17的凸的弯月面转移之后，仍限制了密封剂材料17沿侧壁5向上毛细传送。然后使密封剂材料17固化，以将透镜20附着在封装10中，并且使密封剂材料17凝固。

在某些实施例中，透镜20前移到反射腔15中，直至其接触发光变换元件19，以在反射腔15中确立所需的关于透镜20的位置。换言之，发光变换元件19可用作机械阻挡物，用于确保透镜20的正确放置。在其他的实施例中，透镜20前移到反射腔15中，直至其接触在腔中形成的唇缘，足够用于在反射腔15中确立所需的关于透镜20的位置，如图10C所说明的。

在某些实施例中，第一密封剂材料14可以包括嵌入于其中的散射材料，用于散射通过的光，其可以较好地改善发光的角度均匀性。

在某些实施例中，第一密封剂材料14可以具有高的折射率，用于更好地从器件103中提取光。如果发光变换元件19具有不同于第一密封剂材料14的折射率，则通过两个区域之间的界面光线可被折射，改变了器件的发光图案。如果发光变换元件19的折射率低于第一密封剂材料14的折射率，则光线趋向于被折射远离法线方向，其可以导致更加显著的路径长度差异。可以选择或改变发光变换元件19的形状，以抵消该效果。例如，如上文讨论的，发光变换元件19可以是两面凸的、平凸的或一面凹一面凸的。

图17A～17C中说明了使用此处描述的弯月面控制技术形成平凸的发光变换元件的示例。如此处示出的，将一定量的第一密封剂材料14淀积在封装10的反射腔15中。通过适当地控制配制的密封剂材料的量，表面张力将使液体密封剂材料14附着到唇缘22，在14A处标出的高度处形成如图17A中说明的凸的弯月面。在固化之后，第一密封剂材料14松弛到14B处标出的高度，形成近似平坦的表面14C。然后配制第二密封剂材料16，形成了附着到唇缘22的内部或外部边缘的凸的弯月面。在固化之后，第二密封剂材料16形成了平凸的发光变换元件19，其具有平的表面19B上面的凸的表面19A。剩余的制造步骤与上文结合图16A～16C描述的步骤大致相同。

使用相似的技术，可以使发光变换元件19形成为，具有凸的表面上的平的区域的平凸区域(图18A)、具有凹的表面上的凸的表面的一面凹一面凸区域(图18B)或者具有凸的表面上的凹的表面的一面凹一面凸区域(图18C)。如上文讨论的，在每个实施例中，发光变换元件19包括波长变换材料，诸如磷材料。第一密封剂材料14和第三密封剂材料17可以不具有波长变换材料或者具有相比于发光变换元件19的浓度较低的波长变换材料。尽管结合图5A～5B中说明的反射杯4说明了图16A～C、图17A～C和图18A～C的实施例，但是上文描述的技术同样适用于其他的反射杯设计，包括具有多个沟的反射杯和不具有沟的反射杯。

现将通过参考图19描述将半导体发光器件103封装在反射器4中的方法的实施例，该反射器4具有定义了反射腔15的下部6和上部5侧壁，并且并入了具有不均匀的厚度的载磷发光变换元件19。如图19的实施例所示，操作开始于框1900，将第一数量14的密封剂材料配制到反射腔15中，以形成第一弯月面。该弯月面可以具有凸的、凹的或基本上平的形状，其取决于所需的发光变换元件19的最终形状。弯月面的形状由反射器4的物理尺寸和配制到腔中的密封剂的量确定。然后使第一数量14的密封剂材料固化或预固化(框1910)。下一步，如果需要使用弯月面控制技术形成发光变换元件19，则可以采取图19的流程图的分支A。如果需要使用预先形成件形成发光变换元件19，则可以采取分支B。

采取分支A，第二数量16的密封剂材料，其包含的波长变换材料的浓度大于第一密封剂材料14的波长变换材料的浓度，被配制到固化的第一密封剂材料14上(框1920)。

然后使第二密封剂材料16固化或预固化，以形成发光变换元件19(框1930)。

如果采取路径B，则将预先形成的发光变换元件19插入到腔15中，使其同第一密封剂材料14接触(框1950)。在某些实施例中，可以在插入预先形成的发光变换元件19之后执行使第一数量的密封剂材料固化的步骤。

在形成或插入发光变换元件19(框1930或框1950)之后，将第三材料17配制在腔15中(框1960)。在包括透镜的本发明的某些实施例中，透镜20被安置在反射腔15中，紧邻配制的第三量17的密封剂材料(框1970)。安置透镜20可以包括，使第三密封剂材料17的弯月面破碎，并且使一部分第三量17的密封剂材料移动到关于透镜20的沟18、24中，如图9C、10C、16C和17C所说明的。此外，如图10C所说明的，封装可以包括第二唇缘26’，其具有大于第一唇缘22的高度。第二唇缘26’的高度可被选择为，提供所需的关于透镜20的位置，并且可以使透镜20移动到反射腔15中，直至其接触第二唇缘26’。在本发明的其他的实施例中，如图9C、16C和17C中说明的，透镜20前移到反射腔15中，直至其接触发光变换元件19，足够用于在反射腔15中确立所需的关于透镜20的位置。使配制的第三量17的密封剂材料固化，以将透镜20附着到反射腔15中(框1980)。

图19的流程图以及图16A～16C、图17A～17C和18A～18C的示意性说明，说明了根据本发明的某些实施例的用于封装发光器件的方法的可行的实现方案的功能和操作。应当注意，在某些可替换的实现方案中，在描述图的过程中提及的动作可以不依照图中提及的顺序进行。例如，被示为接连进行的两个框/操作实际上可以基本上同时执行，或者可以以倒转的顺序执行，其取决于所牵涉的功能。

现将通过参考图20A、20B和21，进一步讨论关于发光器件封装的发射图案。图20A是使用测角器生成的关于不使用本发明的发光变换元件的圆顶式发光二极管(LED)的发射图案的色温的极线图。图20B是关于使用根据本发明的某些实施例的发光变换元件的圆顶式发光二极管(LED)的发射图案的色温的极线图。图20B同图20A的比较示出了由发光变换区域提供的均匀性的改善(即，在图20B中，发射图案的半径更加均匀)。如图20B所见，封装半导体发光器件在180(离开法线或中心轴+/-90)度的发射角度测量范围中具有近似低于其最大色温(在约0°处7.2kK)26％的最小色温(在约-85°处5.3kK)。本发明的不同的实施例可以在180(离开法线或中心轴+/-90)度的发射角度测量范围中，或者在120(离开法线或中心轴+/-45)度的发射角度测量范围中，提供不超过低于半导体发光器件封装的最大色温30％的最小色温。

图21A和21B以及22A和22B进一步说明了根据本发明的某些实施例获得的色彩均匀性的改善。图21A和21B是包括基板/反射器组件的第一封装器件的近场发射图案的数字分析图线，其中安装了由Gree，Inc.制造的型号为C460×B900的发光二极管。在发光器件上预配制0.0030cc的硅树脂(示例：销售商例如，Nye SyntheticLubricants)，其混合有4％的掺杂了Ce Phosphor(示例：来自Philips)的YAG，随后配制0.0070cc的相同的密封剂。下一步，在70C的温度下使配制的密封剂固化60分钟。然后将第二数量的0.0050cc的纯净的密封剂材料配制到光学腔中，并且将透镜安置在光学腔中，使其与第二数量的密封剂接触。然后在70C的温度下使第二数量的密封剂固化60分钟。然后向得到的结构加电，并且记录和分析近场发射图案。该发射图案示出了在180(离开法线或中心轴+/-90)度的发射角度测量范围中的约2000K的总CCT变化。

图22A和22B是包括基板/反射器组件的第二封装器件的近场发射图案的数字分析图线，其中安装了由Gree，Inc.制造的型号为C460×B900的发光二极管。在发光器件上预配制0.0020cc的纯净的硅树脂(示例：销售两例如，Nye Synthetic Lubricants)，随后进行0.0035cc的相同密封剂的第一配制。第一密封剂(包括预配制的密封剂)不包含波长变换材料。下一步，在70C的温度下使第一密封剂固化60分钟以形成凹的弯月面。然后将第二数量的0.0045cc的密封剂材料配制到由第一密封剂形成的凹的弯月面中，其包含波长变换磷材料，即在重量上掺杂有7％的Ce Phosphor(示例：来自Philips)的YAG。然后在70C的温度下使第二密封剂固化60分钟，以形成发光变换元件，其在光学腔的中心处厚度最大，并且厚度径向向外下降。然后将第三量的0.0050cc的密封剂(其不包含任何波长变换材料)配制到光学腔中，并且将透镜安置在光学腔中，使其与第三量的密封剂接触。然后在70C的温度下使第三量的密封剂固化60分钟。然后向得到的结构加电，并且记录和分析近场发射图案。该发射图案示出了在相同的发射角度测量范围中的约500K的总CCT变化。

在本发明的某些实施例中，在180、120或90(以法线或中心轴为中心)度的发射角度测量范围中，提供了小于约1000K的CCT变化。在本发明的其他的实施例中，在180、120或90(以法线或中心轴为中心)度的发射角度测量范围中，提供了小于约2000K的CCT变化。在本发明的另外的实施例中，在120或90(以法线或中心轴为中心)度的发射角度测量范围中，提供了小于约500K的CCT变化。应当理解，此处提到的CCT变化基于器件的主发射图案，即，在不使用添加到封装半导体发光器件或结合封装半导体发光器件使用的用于改善色彩变化的任何额外的次要光学镜的情况下，包括主光学镜的器件的发射图案。主光学镜指集成到器件的光学镜，诸如同构建到器件中的透镜组合的发光变换元件，如此处针对本发明的不同的实施例描述的。

前文是对本发明的说明，不应被解释为其限制。尽管描述了本发明的数个示例性实施例，但是本领域的技术人员应认识到，在不实质上偏离本发明的新颖教授内容和优点的前提下，在该示例性实施例中许多修改方案是可行的。因此，所有该修改方案应涵盖于如权利要求限定的本发明的范围内。因此，应当理解，前文是对本发明的说明，不应被解释为限于所公开的具体实施例，并且针对所公开的实施例的修改方案，以及其他的实施例，应涵盖于附属权利要求的范围内。本发明由附属权利要求及其包括的权利要求的等效物所限定。

Claims (42)

1.一种封装半导体发光器件的方法，包括：

将第一数量的密封剂材料配制到包括发光器件的腔中；

处理所述腔中的第一数量的密封剂材料，以形成具有选定形状的其硬化的上表面；和

在处理过的第一数量的密封剂材料的上表面上提供发光变换元件，所述发光变换元件包括波长变换材料，并且在反射腔的中间区域处的厚度大于在紧邻所述腔的侧壁的区域处的厚度。

2.权利要求1的方法，其中发光变换元件的厚度随着发光变换元件从中间区域向侧壁径向地向外延伸而连续减小。

3.权利要求1的方法，其中发光变换元件的厚度变化大于发光变换元件的最大厚度的10％。

4.权利要求1的方法，其中发光变换元件具有两面凸的、平凸的或一面凹一面凸的形状。

5.权利要求1的方法，进一步包括：

将第二数量的密封剂材料配制到发光变换元件上，以在腔中形成密封剂材料的凸的弯月面，提供了所需的透镜形状；和

使第二数量的密封剂材料固化，从而由该密封剂材料形成对于该封装发光器件的透镜。

6.权利要求1的方法，进一步包括：

将第二数量的密封剂材料配制到发光变换元件上；

在腔中将透镜安置在所配制的第二数量的密封剂材料上；和

使配制的第二数量的密封剂材料固化，以将透镜附着在腔中。

7.权利要求1的方法，其中提供发光变换元件包括：

将第二数量的密封剂材料配制到第一数量的密封剂材料的上表面上，第二数量的密封剂材料其中具有波长变换材料；和

使第二数量的密封剂材料固化，以定义发光变换元件。

8.权利要求7的方法，其中发光变换元件具有两面凸形状，并且其中选定形状是凹的，并且其中配制和固化第二数量的密封剂材料包括配制和固化第二数量的密封剂材料，以形成第二数量的密封剂材料的凸的上表面。

9.权利要求7的方法，其中发光变换元件具有平凸形状，并且其中选定形状是凹的，并且其中配制和固化第二数量的密封剂材料包括配制和固化第二数量的密封剂材料，以形成第二数量的密封剂材料的平的上表面。

10.权利要求7的方法，其中发光变换元件具有平凸形状，并且其中选定形状是平的，并且其中配制和固化第二数量的密封剂材料包括配制和固化第二数量的密封剂材料，以形成第二数量的密封剂材料的凸的上表面。

11.权利要求7的方法，其中发光变换元件具有一面凹一面凸的形状，并且其中选定形状是凸的，并且其中配制和固化第二数量的密封剂材料包括配制和固化第二数量的密封剂材料，以形成第二数量的密封剂材料的凸的上表面。

12.权利要求7的方法，其中发光变换元件具有一面凹一面凸的形状，并且其中选定形状是凹的，并且其中配制和固化第二数量的密封剂材料包括配制和固化第二数量的密封剂材料，以形成第二数量的密封剂材料的凹的上表面。

13.权利要求1的方法，其中波长变换材料包括磷和/或纳米晶体。

14.权利要求1的方法，其中处理第一数量的密封剂材料包括使第一数量的密封剂材料固化。

15.权利要求1的方法，其中处理第一数量的密封剂材料包括使第一数量的密封剂材料预固化，以在其上表面上形成硬化表层，并且其中所述方法进一步包括，在提供发光变换元件之后使第一数量的密封剂材料固化。

16.权利要求1的方法，其中波长变换材料包括磷，并且其中第一数量的密封剂材料基本上不含磷。

17.权利要求1的方法，其中波长变换材料包括磷，并且其中第一数量的密封剂材料包括磷，所述第一数量的密封剂材料相比于发光变换元件具有重量上较低百分比的磷。

18.权利要求1的方法，其中发光变换元件包括预先形成的插入件，并且其中在上表面上提供发光变换元件包括，将所述预先形成的插入件放置在处理过的第一数量的密封剂材料的上表面上。

19.权利要求18的方法，其中预先形成的插入件包括模制塑料载磷部件。

20.权利要求18的方法，其中在将预先形成的插入件放置在上表面上之前，测试所述预先形成的插入件。

21.一种封装半导体发光器件，包括：

主体，其具有定义腔的侧壁部分；

发光器件，其安置在所述腔中；

包括所述发光器件的所述腔中的第一数量的固化密封剂材料；和

所述第一数量的密封剂材料的上表面上的发光变换元件，所述发光变换元件包括波长变换材料，并且在所述腔的中间区域处的厚度大于在紧邻所述腔的侧壁的区域处的厚度。

22.权利要求21的器件，其中发光变换元件的厚度随着发光变换元件从中间区域向侧壁径向向外延伸而连续减小。

23.权利要求21的器件，其中发光变换元件的厚度变化大于发光变换元件的最大厚度的10％。

24.权利要求21的器件，其中发光变换元件具有两面凸的、平凸的或一面凹一面凸的形状。

25.权利要求21的器件，其中发光变换元件包括发光二极管(LED)。

26.权利要求21的器件，其中器件在180(距中心轴+/-90)度的发射角度范围上具有不超过低于其最大色温30％的最小色温。

27.权利要求21的器件，其中器件具有主发射图案，其在180(距中心轴+/-90)度的发射角度范围上具有小于约1000K的总相关色温(CCT)变化。

28.权利要求21的器件，其中器件具有主发射图案，其在180(距中心轴+/-90)度的发射角度范围上具有约500K的总CCT变化。

29.权利要求21的器件，其中器件具有主发射图案，其在120(距中心轴+/-45)度的发射角度范围上具有小于约1000K的总相关色温(CCT)变化。

30.权利要求21的器件，其中器件具有主发射图案，其在90(距中心轴+/-45)度的发射角度范围上具有小于约500K的总相关色温(CCT)变化。

31.权利要求21的器件，其中主体包括反射器，并且其中腔包括反射腔。

32.一种封装半导体发光器件，包括：

主体，其具有定义腔的侧壁部件；

发光器件，其安置在所述腔中；

包括所述发光器件的所述腔中的第一数量的固化密封剂材料；和

所述第一数量的密封剂材料的上表面上的发光变换元件，所述发光变换元件包括波长变换材料；并且

其中所述封装半导体发光器件呈现出跨越180(距中心轴+/-90)度的发射角度范围的小于2000K的相关色温变化。

33.权利要求32的器件，其中发光变换元件在腔的中间区域处的厚度大于在紧邻腔的侧壁的区域处的厚度。

34.权利要求33的器件，其中发光变换元件的厚度变化超过发光变换元件的最大厚度的10％。

35.权利要求32的器件，其中发光变换元件具有两面凸的、平凸的或一面凹一面凸的形状。

36.权利要求32的器件，其中发光变换元件包括发光二极管(LED)。

37.权利要求32的器件，其中器件在180(距中心轴+/-90)度的发射角度范围上具有不超过低于其最大色温30％的最小色温。

38.权利要求32的器件，其中器件具有主发射图案，其在180(距中心轴+/-90)度的发射角度范围上具有小于约1000K的总相关色温(CCT)变化。

39.权利要求32的器件，其中器件具有主发射图案，其在180(距中心轴+/-90)度的发射角度范围上具有约500K的总CCT变化。

40.权利要求32的器件，其中器件具有主发射图案，其在120(距中心轴+/-45)度的发射角度范围上具有小于约1000K的总相关色温(CCT)变化。

41.权利要求32的器件，其中器件具有主发射图案，其在90(距中心轴+/-45)度的发射角度范围上具有小于约500K的总相关色温(CCT)变化。

42.权利要求32的器件，其中主体包括反射器，并且其中腔包括反射腔。

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