TW200425541A - Phosphor based light sources having a polymeric long pass reflector - Google Patents

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200425541 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於光源。更特定言之，本發明係關於發射自 發光二極體（LED)之光衝擊於磷光體材料上並將其激發，其 接著再發射可見光之光源。 【先前技術】 於構造中利用LED之白色光源可具有兩基本形態。在其 中一種於文中稱為直接發射LED之形態中，經由不同顏色 LED之直接發射而產生白光。其例子包括紅色LED、綠色 LED、及藍色LED之組合，及藍色LED及黃色LED之組合。 在於文中稱為LED激發以磷光體為主體之光源（PLED)的另 一基本形態中，單一的LED於狹窄波長範圍内產生光束， 此光束衝擊於磷光體材料上並將其激發，而產生可見光。 磷光體可包括不同磷光體材料之混合物或組合，且由磷光 體所發射之光可包括複數個分佈於可見波長範圍内之狹窄 發射線，以致發射光在人類肉眼看來實質上為白色。 PLED之一例子為照明將藍色轉變為紅色及綠色波長之 磷光體的藍色LED。一部分的藍色激發光未被磷光體吸 收，及殘留的藍色激發光與由磷光體所發射之紅光及綠光 結合。PLED之另一例子為照明吸收UV光及將其轉變為紅 光、綠光、及藍光之磷光體的紫外（UV)LED。 白光PLED較諸直接發射白色LED之優點包括成裝置老 化及溫度函數之較佳的顏色穩定性，及較佳的批次間和裝 置間顏色均勻度/再現性。然而，PLED部分由於在磷光體之 90929.doc 200425541 光吸收及再發射過程中之無效率而可能較直接發射LED之 效率低。 白光PLED可包括在反射性散熱器中之UV發射半導體晶 粒（晶片）。反射性散熱器亦可使UV光部分準直。UV光照明 含磷光體層之底側，其吸收至少一部分之UV光及在可見區 域中之多個波長下發射光，而提供對一般觀察者看來實質 上為白色的光源。圖1顯示此一PLED 10之一形態。PLED 包括裝置於導電性散熱器14之井中的半導電性LED 12，此 導電性散熱器14亦將發射自LED 12之一些光朝磷光體-反 射器組件16反射。組件16可位於光學透明的鑄封材料18 内，此鑄封材料18之形狀可提供透鏡特徵20，以調整由 PLED 10所發射之光。磷光體組件16更詳細示於圖2。磷光 體係自一或多種磷光體材料與黏合劑混合之組合形成為層 22。可將反射UV激發光但透射可見發射光之長通道（LP ; long-pass)反射器24運用至鱗光體層22之上表面。可將反射 可見光但透射UV光之短通道（SP)反射器26運用至層22之底 部。 一定磷光體濃度之磷光體層的最佳厚度係在有效率吸收 UV光（偏好光學上厚的磷光體層）與有效率發射可見光（偏 好光學上薄的磷光體層）之間的折衷。此外，.由於UV光之強 度在磷光體層22之底部為最大，且有用的光係自磷光體層 22之頂部引出，因而將磷光體層22之厚度提高至高於最佳 厚度將會使整體PLED輸出及效率快速地降低。 LP反射器24及SP反射器26之存在可增進PLED 10之效 90929.doc 200425541 率。LP反射器24將未被磷光體層22吸收，且在其他情況中 將被浪費的UV光往回反射於磷光體層22上。此使UV光通過 磷光體層之有效路徑長度增加，而使對於一定磷光體層厚 度之被磷光體吸收之UV光的量增加。因此，最佳磷光體層 厚度可相較於沒有LP反射器24之構造降低，而提高光產生 效率。 PLED的另一顯著損耗係基於磷光體層中之光之方向不 受控制的產生所致，而導致於磷光體層22中產生之一半的 可見光朝LED往回導引。此光之部分可經由反射離開散熱 器之傾斜壁而被捕捉，但光之大部分經散射、吸收、或降 低品質。此損耗可經由如圖所示將SP反射器26置於LED 12 與磷光體層22之間而降低。 最好能再進一步增進PLED構造之效率。亦最好能簡化 PLED之製造及降低其成本。 【發明内容】 本申請案揭示將聚合物多層光學薄膜利用於滤光組份， 即LP及SP反射器之PLED。多層光學薄膜包括通過薄膜之厚 度設置於光學重複單元内之個別的光學層，其之至少部分 可為雙折射。鄰接的光學層具有維持反射性及避免在中至 高入射角下之P-偏振光之洩漏的折射率關係。SP反射器包 括具有一厚度梯度之光學重複單元，其產生經設置成將由 磷光體所發射之可見光反射及透射UV激發光之反射帶。LP 反射器包括具有一不同厚度梯度之光學重複單元，其產生 經設置成將UV激發光反射及透射由磷光體所發射之可見 90929.doc 200425541 光的反射帶。作為PLED之一組份之聚合物多層光學薄膜可 具有平面形態，或其之至少一者可經壓花或以其他方式成 形成曲面，無論係為球體、拋物面、橢圓體之形狀、或其 他形狀。 揭示製造PLED之方法，此方法包括形成包含至少一聚合 物多層光學薄膜及一磷光體層之片材材料。在一些情況 中，磷光體可夾於兩聚合物多層光學薄膜-一 SP反射器及一 LP反射器-之間。在其他情況中，可僅將磷光體層塗布至一 聚合物多層光學薄膜。聚合物多層光學薄膜及磷光體層形 成磷光體-反射器組件。可自片材材料切割出個別件的磷光 體-反射器組件，接著將其浸泡於透明鑄封材料中或注塑形 成第一光學組份，然後再將其結合至個別製造的LED組 份。片材材料可包括以方便的捲筒形態收容及儲存磷光體-反射器組件物件直至需要時為止的載體薄膜。PLED可經由 將包括LED之下部結合至包括磷光體-反射器組件之上部而 製得。在一些情況中，片材材料亦可經壓花。 本說明書揭示其中之曲面LP反射器與磷光體層，或至少 與其之中心明亮部分隔開，以致任何未被磷光體層吸收之 UV激發光將在有限範圍的入射角内衝擊於LP反射器上，且 更有效率地往回反射於磷光體層上之PLED具體實施例。 本申請案揭示利用鄰近多層光學薄膜及磷光體層之至少 一者之空氣間隙於促進全内反射的PLED具體實施例。 本申請案揭示利用非成像集中器元件之組合於增進LP及 /或SP反射器之性能的PLED具體實施例。 90929.doc 200425541 本申請案亦揭示將LED、LP反射器、及磷光體層設置成 使來自LED之激發光直接反射於麟光體層之主要正面上之 PLED具體實施例。 揭示具體實施例之此等及其他態樣將可由以下之詳細說 明而明白。然而，絕不應將以上之概述解釋為對提出專利 申請之主題内容的限制，此主題内容僅可由如可於實行中 改進之隨附之申請專利範圍所定義。 【實施方式】 雖然如圖1-2所示使用LP反射器24及SP反射器26之一或 兩者可改良系統效率，但其之改良由於特定反射器在傾斜 入射角下之不良的光譜選擇性及不良反射性而受限。以散 射程序為基礎的LP反射鏡或濾光器可獲致相當恒定之性能 成入射角之函數，但其具有不良的光譜選擇性。由無機介 電材料堆疊所構成的LP及SP反射鏡可於狹窄的入射角範圍 内具有良好的光譜選擇性，但其會隨增加的入射角及在中 至高入射角下之P-偏振光之低反射性（高透射）而發生光譜 藍色位移。由於磷光體顆粒使UV激發光散射，及在寬廣的 角度範圍内發射其個自之光，因而習知之LP及SP反射鏡對 於管理磷光體-反射器組件内之光並非高度有效。 PLED之性能可經由使用聚合多層光學薄膜而提高，即具 有至少第一及第二聚合物材料之數十、數百、或數千個交 替層之薄膜，其之厚度及折射率係經選擇成可於期望的光 譜部分中獲致期望的反射性，諸如限於UV波長之反射帶或 限於可見波長之反射帶。參見，例如，美國專利5,882,774 90929.doc -10- 200425541 反射性薄膜所透射之p_偏振光的量。為獲致此等性質，將 聚合物材料及加工條件選擇成對各對鄰接的光學層，沿2軸 (平行於薄膜之厚度）之折射率的差異不多於沿x*y(面内） 軸之折射率差的一分數，此分數為〇·5、〇·25、或甚至〇1。 或者，沿ζ軸之折射率差的符號可與面内折射率差相反。 等人）。雖然由此等薄膜所產生之反射帶亦會發生與 和無機各向同性材料之堆疊相關之藍色位移類似之隨入射 角的藍色位移，但可將聚合多層光學薄膜加工，以致鄰接 的層對具有相符或幾近相符、或㈣不符之與正交於薄膜 之Z軸相關的折射率，以致在鄰接層間之各界面對於 光之反射性隨入射角緩慢地減小’實質上與入射角無關， 或隨遠離正向之人射角而增加。因此，此種聚合多層光學 薄膜即使係在高度傾斜的人射角τ亦可對p_偏㈣維持高 反射性值，相較於習知之無機各向同性堆疊反射器降低由 使用聚合多層光學薄膜亦由於此種薄膜的撓性及可形成 性而可有各種新穎的PLED具體實施例及構造方法，無論其 是否亦具有以上所指的折射率關係。舉例來說，聚合多層 光學薄膜可經由壓花、熱成形、或其他已知之方式，而永 久變形成具有三維形狀諸如拋物面、球體、或橢圓體之一 部分。大致參見公開申請案us 2〇02/01544〇6(Merriu等 人）。關於額外的聚合多層薄膜具體實施例，亦參見美國專 利5,540,978(Schrenk)。不同於—般係逐層蒸氣沈積於硬 質、脆性基材上之習知之無機各向同性堆疊，聚合多層光 學薄膜可以大體積的捲筒形態製得，且亦可層合至其他薄 90929.doc -11- 200425541 膜及塗布，且可模切或以其他方式細分成小物件，以容易 地加入至光學系統諸如PLED中，如進一步說明於下。細分 聚合多層光學薄膜之適當方法揭示於2002年10月10日提出 申請之申請中之美國申請案序號10/268，118。 有相當多樣的聚合物材料適用於供PLED用之多層光學 薄膜中。然而，尤其當PLED包括白光磷光體發射器與UV LED激發源結合時，多層光學薄膜包括交替的聚合物層， 其包含當暴露至UV光時可抵抗降解之材料較佳。在此方 面，特佳的聚合物對為聚對苯二甲酸乙二酯（PET)/共-聚甲 基丙晞酸甲酯（co-PMMA)。聚合反射器之UV安定性亦可經 由加入非UV吸收光安定劑諸如受阻胺光安定劑（HALS)而 提高。在一些情況中，聚合多層光學薄膜亦可包括透明金 屬或金屬氧化物層。參見，例如，PCT公告WO 97/01778 (Ouderkirk等人）。在使用即使係強韌之聚合物材料組合亦 將會令人無法接受地降解之特別高強度之UV光的應用 中，可有利地使用無機材料於形成多層堆疊。無機材料層 可為各向同性，或可經製成為呈現形態雙折射，如說明於 PCT公告WO 01/75490(Weber)，因此而具有產生如前所述之 增進ρ-偏振反射性之有利的折射率關係。然而，在大多數 的情況中，多層光學薄膜實質上完全為聚合性，沒有無機 材料最方便且成本有效。 圖3描繪片材材料30之捲筒，此材料包括至少一聚合多層 光學薄膜及利用塗布操作塗布至多層光學薄膜之實質上均 勻的磷光體層。片材材料亦可包括以將磷光體層夾於第一 90929.doc -12- 200425541 及第二聚合多層光學薄膜之間之方式塗布的第二聚合多層 光學薄膜，如圖2所見。亦可包括提供期望機械、化學、及 /或光學性質之額外的層及塗層。參見美國專利6,368 699 (Gilbert等人）。片材材料30亦包括載體薄膜較佳。片材材料 經由機械裝置諸如刀片，精密模切，或經由如說明於以上 提及之申請中之，118申請案中之掃描雷射輻射吻切。吻切線 界定片材材料之個別物件32，但其不包括保持完整的載體 薄膜。物件32可具有類似於圖2所示之截面構造，且可為任 意的小尺寸。其係經由如圖4所示之下方的載體薄膜34而方 便地遞送。在PLED之製造過程中且與LED源之構造無關_ 可將物件32自載體薄膜移出及置於先前經加入，或之後再 加入鑄封材料之個別模具中，因此形成如圖1所描繪之 PLED，但其中之反射器組份使用聚合多層光學薄膜。 圖5-7描繪利用内凹形狀之多層光學薄膜^反射器之 PLED的另類構造。使LP反射器與磷光體隔開及使其朝磷光 m及朝LED 12.考曲有助於降低衝擊於lp反射器上之激發光 的入射角範圍，因而降低由論述於上之藍色位移效應所造 成之UV光洩漏通過LP反射器。多層光學薄膜在浸泡於透明 w貝18中之别，經由壓花或其他適當方法永久變形成適當 形狀之内凹表面較佳。無論係乙卩或讣之多層光學薄膜在其 之各別反射帶内為鏡面反射器。來自多層光學薄膜之擴散 反射典型上可忽略。 在圖5中，PLED 40包括設置於包含聚合多層光學薄膜之 非必需之SP反射器44上之相當小面積之磷光體層42。LP& 90929.doc -13 - 200425541 射器46經壓花而得内凹形狀，且鄰接於磷光體-反射器組件 之其他組份（42, 44)設置。LED 12及散熱器14係經設置成將 由LED所發射之UV激發光朝磷光體層42之中心部分導引。 UV光於磷光體層42之中心或接近中心處具最高光量 (fluence)較佳。於其之起始穿越磷光體層42中未被吸收之 UV光在被LP反射器46朝磷光體層往回反射之前，通過在LP 反射器46和磷光體層42之間的區域48。區域48可包括透明 鑄封材料18，或者另一聚合材料，或空氣（或其他氣體），或 玻璃。LP反射器46經成形成使往回反射至磷光體之UV激發 光的量最大化較佳。 圖6顯示類似於PLED 40之PLED 50，除了將磷光體層 52、SP反射器54、及LP反射器56之尺寸增加。對於自LED 12 至磷光體層之一定的距離，及相同的散熱器14形體，較大 的LP反射器56將於磷光體層之中心產生較高的光濃度。磷 光體層之較小的中心發射面積呈現磷光體發射光至LP反射 器表面之較小的入射角範圍，而改良整體的PLED效率。如 前，區域58可包括鑄封材料18或另一聚合材料，或空氣（或 其他氣體），或玻璃。 圖7所示之PLED 60係類似於PLED 50，除了 LP反射器66 現形成光源之外表面。區域68可填充鑄封材料18或其他透 明介質。 圖5-7之磷光體層可為連續，或經圖案化以將磷光體限制 於其最有效處。此外，在圖1及5-7之具體實施例及其他將 磷光體-反射器組件設置於LED上方且與其隔開之具體實施 90929.doc -14- 200425541 例中，PLED可分兩半製造：一半包含具有散熱器之LED， 及另一半包含磷光體層及多層反射器。兩半可分開製造， 然後再結合或以其他方式固定在一起。此構造技術可有助 於簡化製造及提高總良率。 圖8展示可有利應用於此處之其他具體實施例的一概 念：在LED與磷光體層之間提供一空氣間隙，及/或鄰近磷 光體-反射器組件之一或多個元件提供一空氣間隙。為簡化 說明起見，在圖中僅顯示PLED之一些元件。圖中顯示在 LED 12與磷光體層72之間，鄰接於多層光學薄膜SP反射器 74之空氣間隙70。空氣間隙由於所牵涉之相當小的角度而 對自LED到達磷光體層之UV光具有最小的不利影響。但空 氣間隙使在高入射角下行進之光，諸如在SP反射器、磷光 體層、及LP反射器中行進之光可全内反射（TIR)。在圖8之 具體實施例中，SP反射器之效率經由可在反射器74之下表 面TIR而增進。或者，可除去SP反射器74，及可將空氣間隙 直接形成於磷光體層72下方。亦可將空氣間隙形成於磷光 體層72之上側，或鄰接於LP反射器之上或下表面。提供空 氣間隙之一方法包括使用已知的微結構薄膜。此種薄膜相 對於微結構表面具有實質上平坦的表面。微結構表面之特 徵可在於單一組之線性v字形溝槽或棱鏡，界定微小角錐之 陣列之多組相交的v字形溝槽，一或多組狹窄脊狀物等等。 當將此一薄膜之微結構表面靠著另一平坦薄膜放置時，在 微結構表面的最上部之間會形成空氣間隙。 當磷^體將一波長（激發波長）之光轉變為其他波長（發射 90929.doc -15 - 200425541 波長）時，會產生熱。在靠近磷光體處存在空氣間隙可顯著 地降低熱之自磷光體傳送至周遭材料。可以其他方式補償 降低的熱傳，諸如經由在靠近磷光體層處提供一層可橫向 移除熱之玻璃或透明陶瓷。 改良PLED之效率的又另一方法係將LED、磷光體層、及 LP反射器構造成使來自LED之至少一些UV光被LP反射器 直接反射於磷光體層之上（觀看）表面，而非將所有的UV光 導引於磷光體層之底表面上。圖9顯示此一PLED 80。散熱 器14’經自以上之具體實施例作修改，以致可將LED 12及磷 光體層82大致共平面地裝置。將SP反射器示為在磷光體層 之下方，但其在許多情況中將不需要。此係由於經壓花成 内凹橢圓體或類似形狀之形態的LP反射器86將UV激發光 直接自LED導引於磷光體層82之上表面上，此表面係面對 PLED 80之正面。將LED及磷光體層設置於橢圓體之焦點較 佳。由磷光體層所發射之可見光被LP反射器86透射及被 PLED本體之圓形前端收集，而形成期望的圖案或可見（以 白色較佳）光。 將激發光直接導引於磷光體層之正面有許多好處。磷光 體層之最明亮的部分-激發光最強處-現暴露於裝置之正 面，而非被磷光體層之厚度遮蔽。可將磷光體層作得實質 上較厚，以致其實質上吸收所有的UV激發光，而無需擔憂 以上所提及的厚度/亮度交換。可將磷光體裝置於寬帶金屬 反射鏡，包括銀或經增強之铭之上。 圖10概略顯示另一PLED具體實施例，其中LED光衝擊於 90929.doc -16- 200425541 磷光體層之正面上，但其中一些LED光亦衝擊於背面上。 在此具體實施例中，由LED 12所發射之一些光衝擊於磷光 體層92之背面上，但一些LED光亦反射離開内凹形狀的LP 反射器96,衝擊於磷光體層92之正面上，而未穿過磷光體。 由磷光體層92發射之可見光接著通過LP反射器96朝向觀看 者或待照明之物體。LED、磷光體層、及LP反射器皆可浸 泡於或附著至如先前具體實施例所示之透明鑄封介質。 圖11概略顯示另一 PLED具體實施例，其中設置非成像集 中器之組合，以增進多層光學薄膜之操作。明確言之，如 圖所示將集中器元件l〇〇a、100b、100c設置於LED 12、SP 反射器104、磷光體層102、與LP反射器106之間。集中器元 件有降低衝擊於多層反射器上之光之角度散佈，因而降低 關於圖5-7而論述於上之反射帶之藍色位移的效用。集中器 元件可為具有平坦側壁之簡單圓錐段的形態，或側壁可為 所知曉之更為複雜的曲線形狀，以視光之行進方向而增進 準直或聚焦作用。在任何情況中，集中器元件之側壁為反 射性，而兩端（一大一小）則否。在圖11中，將LED 12設置 於集中器l〇〇a之小端。集中器元件100a收集由LED所發射 之寬廣角度範圍的光，此範圍當此光行進至裝置SP反射器 104之集中器元件100a之大端時降低。SP反射器將UV激發 光透射至集中器元件l〇〇b，其將此光集中於磷光體層102上 (同時並提高光的角度散佈）。由磷光體層102向下發射之寬 角度範圍之可見光被集中器元件l〇〇b轉變為在SP反射器 104之更狹窄的角度範圍，在此其朝磷光體層102向上往回 90929.doc -17- 200425541 反射。同時，洩漏通過磷光體層102之UV光及由磷光體層 1 02向上發射之可見光一開始具有寬的角度散佈，但其被集 中器元件100c轉變為較小的角度散佈，以致LP反射器1〇6 將較佳地透射由磷光體所發射之可見光及將UV光朝磷光 體層往回反射。 為捕捉儘可能多的LED激發光，集中器元件1〇〇a之小端 可具有一空腔，以捕捉至少一些由LED之側面所發射之 光，如圖12所示。 知π於此之具體實施例係利用各式各樣的磷光體材料操 作。磷光體材料典型上為無機組成物，其具有在3〇〇_45〇奈 米範圍内之激發波長及在可見波長範圍内之發射波長。在 具有狹窄發射波長範圍之磷光體材料的情況中，可調配磷 光fe材料<混合物，以獲致如由觀看者所察覺之期望的顏 色平衡例如發射紅色、綠色及藍色之磷光體的混合物。 具有較寬廣發射帶之磷光體材料有用於具較高色彩校正 (color rendition)指數之磷光體混合物。希望磷光體應且有 快速3射衰變速率1光體摻混物可包括分散於黏合劑 者衣氧黏著劑、或聚合基質中之在1-25微米大小範圍 内之磷光體顆粒’其接著可塗布至基材，諸如㈣或薄膜。 技藝中熟知將在約3⑽至例奈米範圍内之光轉變至較長波 長之磷光體。參見，例如， J 如由 Phosphor Technology Ltd.(Essex

England)所提供之磷光 尤訊息。磷光體包括經摻雜稀土之 石掏石、硬酸鹽、艿甘 /、他陶瓷。此處所使用之術語「磷光 骨豆」亦可包括有機螢弁分上 耸先材料，包括螢光染料及顏料。在 90929.doc -18- 200425541 尤其係無機 300-470奈米輻射下具高安定性之材料為較佳 磷光體。 特定術語之彙編 ㈣：發射可為可見、紫外、或紅外，且可為相干或不 相干之光的二極體。此處所使用之術語包括以「 »之·不相干（及通常為廉價）環氧包封的半導體裝置，無論係 為習知或超輻射種類。此處所使用之術語亦包括半導體雷 射二極體。 κ田 可見光：可由人類肉眼察覺之光，一般係在約4〇〇至7〇〇 奈米之波長範圍内。 光學重複單元（「〇RU」> 在多層光學薄膜之厚度上重複 之至少兩個別層之料’但相關的重複層不需具有相同厚 度。 光學厚度··指定本體之物理厚度乘以其之折射率。一般 而言，其係波長及偏振作用之函數。 反射帶··在各側上由甚低反射率之區域限制之甚高反射 率之光譜區域。 紫外（UV):波長在約300至約4〇〇奈米範圍内之光。 白光：刺激人眼之紅、綠、及藍色感測器，而產生一般 觀察者將視為「白色」之外觀的光。此種光可偏向至紅色（一 般稱為暖白光）或至藍色（一般稱為冷白光）。此種光可具有 高至100之色彩校正指數。 進一步論述 此處玩明之干涉反射器包括由有機、無機或有機及無機 90929.doc -19- 200425541 材料〈組合所形成的反射器。干涉反射器可為多層干涉反 射器。干涉反射器可為撓性干涉反射器。撓性干涉反射器 J由聚合、非聚合材料、或聚合及非聚合材料形成。包= > -及非永a材料之範例的薄膜揭示於美國專利第 6,〇1〇,751 及 6，172,810 號及 EP 733,919A2。 說明於此之干涉反射器可由撓性、塑性、或可變形材料 形成，且其之本身可為撓性、塑性或可變形。此等干涉反 射器可偏向或彎曲至可使用於習知之LED的半徑，即〇5至5 笔米。此等撓性干涉反射器可經偏向或彎曲，且仍保有其 之偏向前的光學性質。 已知之自安裝的週期性結構，諸如膽固醇反射偏光鏡及 特定的肷段共聚物，被視為係供本申請案之用途用之多層 干涉反射器。膽固醇反射鏡可使用左手及右手對掌節距元 件之組合製造。 在一說明具體實施例中，可將部分透射所有波長之藍光 的長通道濾光器與薄的黃色磷光體層結合使用，以將來自 LED之些監光於第一次通過磷光體之後往回導引於磷光 體層上。 除了提供UV光之反射外，多層光學薄膜之一功用可為阻 擋UV光之透射，以防止後續在LED封裝内部或外部的元件 退化，包括防止損傷人眼。在一些具體實施例中，可能最 好在UV反射器之最遠離於LED之側上加入UV吸收劑。此 UV吸收劑可為在多層光學薄膜中，在其之上，或與其鄰接。 雖然技蟄中知曉各種製造干涉濾光器之方法，但全聚合 90929.doc -20- 200425541 物的構造可提供多項製造及成本的效益。如將具高光學透 射及大指數差之高溫聚合物利用於干涉濾光器中，則可製 造薄且相當可撓的環境安定濾光器，以滿足短通道（SP)及 (LP)濾光器的光學需求。尤其，於uS 6,531，23〇(Weber等人） 中所教示之共擠塑多層干涉濾光器可提供精確的波長選擇 以及大面積、有效利用成本的製造。使用具高指數差之聚 合物對可構造自支承，即沒有基材但仍可容易加工之非常 薄的高度反射性反射鏡。此種干涉結構當熱成形或當曲折 至小至1毫米之曲率半徑時將不會龜裂或損壞或以其他方 式退化。 可將全聚合性濾光器熱成形成各種3D形狀諸如，比方 說，半球形圓頂（說明於下）。然而，必需小心地在圓頂之整 個表面上將薄化控制至準確量，以產生期望的角度性能。 具有簡單二維曲率之濾光器較3D化合物成形濾光器容易製 作。尤其，可將任何薄且可撓的濾光器彎曲成2]〇形狀諸如， 比方說，圓柱形之一部分，在此情況中，不需要全聚合性 濾光器。在薄聚合基材上之多層無機濾光器以及在厚度低 於200微米之玻璃基材上之無機多層物可以此方式成形。後 者可能需經加熱至接近玻璃轉移點之溫度，以得到具低應 力之永久形狀。 供長及短通道濾光器用之最佳帶緣將視濾光器經設計於 其中操作之系統中之LED及磷光體的發射光譜而定。在一 說明具體實施例中，對於短通道濾光器，實質上所有

的LED 發射通過濾光為而激發磷光體，及實質上所有的磷光體發 90929.doc •21 - 射被滤光器反射，因此其不會進入LED或其可被吸收之其 之基礎結構中。因此，將短通道界定帶緣置於在LED之^ 均發射波長與料體之平均發射波長之間的區域中。在一 說明具體實施例中，㈣光器置於LED與鱗光體之間。炊 而，如滤光器為平面，則來自典型LED之發射將在各種角 度下衝擊濾光器’及在一些入射角下被濾光器反射而無法 到達磷光體。除非將曲以維持接近恒^的入射 角’否則將可能需要將設計帶緣置於較磷光體及㈣發射 曲線之中點大之波長下，以使整體系統性能最佳化。尤其， 由於所包3的立體角相當小’因而極少鱗光體發射在接近 零度的入射角下被導引至濾光器。 在另^明具體1施例中，將長通道反射濾光器置於辯 光體層之與LED相對之侧，以將LED激發光再循環回到磷光 體，而改良系統效率。在此說明具體實施例中，如lED發 射係在可見光譜中，且需要大量以平衡磷光體顏色輸出， 貝J可和長通道遽光益省略。然而，可使用部分透射短波光， 諸如，比方一，監光之長通道滤光器於經由將可使較多藍 光在較正入射高之角度下通過之光譜角度位移而將藍色 LED/黃色磷光體系統之角度性能最佳化。 在再一說明具體實施例中，LP滤光器為曲面，以維持LED 發射光於滤光益上之接近恒定的入射角。在此具體實施例 中’磷光體及LED皆面對LP濾光器之一侧。在高入射角下， LP遽光益將不會反射短波光。因此，可將Lp濾光器之長波 帶緣置於儘可能長的波長下，同時仍阻擋儘可能少的磷光 90929.doc -22- 200425541 體發射。同樣地’可改變帶緣位置，以使整體系統效率最 佳化。 在此將術語「鄰接」定義為指示兩物件彼此相近的相對 位置。鄰接的物件可相觸及，或彼此隔開，而有一或多個 材料設置於鄰接的物件之間。 led激發光可為任何LED源可發射之光。LED激發光可為 UV、或藍光。藍光亦包括紫色及靛色光。led包括自發發 射裝置以及使用刺激或超輻射發射之裝置，包括雷射二極 體及垂直空腔表面發射雷射二極體。 此處說明之磷光體層可為連續或不連續層。磷光體材料 <層可為均勻或不均勻圖案。磷光體材料之層可為複數個 具有小面積之區域，諸如，比方說，複數個各具有低於i 0 0 0 0 平方微米或自500至10000平方微米之平面圖中之面積之 「點」。在一說明具體實施例中，複數個點各可由在一或多 個不同波長下發射可見光之磷光體所形成，諸如，比方說， 發射紅色之點、發射藍色之點、及發射綠色之點。可視需 要將在複數個波長下發射可見光之點以任何均勻或不均勻 的万式設置及構造。舉例來說，磷光體材料之層可為複數 個沿表面或面積具有不均勻密度梯度之點。「點」可且有任 何規則或不規則形狀，且其之平面圖不需為圓形。磷光體 材料可為多層光學薄膜之共擠塑皮層。 a 处如下所述’結構磷光體層可以數種方式構造，以提供性 此政嚴。當使用多種磷光體類型於提供較寬廣或較完全的 光邊輸出時’纟自較短波長磷光體之光可被其他蹲光體再 90929.doc -23 - 200425541 括各磷光體類型之隔離點、線條、 圖案使再吸收之量降低。此對於使未經吸收之泵光（D 刷往回反射峨體圖案之_構造將特別有I ，夕層結構亦可降低吸收。舉例來說，最好可依序 磷先體《層，其中最長波長之發射器最靠近激發源告 近發射器發射之光平均將較靠近輸出表面發射之光在全二 内經歷較大程度的多重散射。由於最短的發射： 長取易再吸收’因而最好將最短波長磷光體設置於最靠近 輸出表面。此外’最好可對各層使用不同厚度，以當激發 光行進通過多層結構時，補償漸低的激發光強度。對於且 類似吸收及發射效率之磷光體層，自激發至輸出側之漸薄 的層將於各層中對減小的激發強度提供補償。亦最好可將 短通道濾'光器置於不同磷光體層之間，以降低來自往回散 射及稍早依序被磷光體層再吸收之發射鱗光體光。 形成具磷光體塗層之薄膜結構亦可製造適用於方粒切製 成供—極體用之個別單元之小結構的陣列。舉例來說，可 印刷小圓頂或半球體之陣列，其各將有用於降mled有時 會出現的「暈圈（halo)效應」（如下所述）。 人非散射磷光體層可與多層光學薄膜結合而提供增進的光 幸則出。非散射磷光體層可包括在指數相符黏合劑（例如，具 高指數惰性奈米顆粒之黏合劑）中之習知之磷光體，習知之 4光Ba組成物之奈米尺寸顆粒（例如，其中之顆粒大小小且 散射光可忽略），或經由使用量子點磷光體。量子點磷光體 係以半導體諸如硫化鎘為基質之光發射器，其中顆粒夠 9〇929.d〇< -24- 200425541 小，以致電子結構舍φ ^ ^ i t , 又顆担大小的影響及控制。因此，吸 收及發射光譜係經由顆粒大小而控制。量子點揭示於美國 專利第6,501，091號。 此處揭示一種具體實施例，其中包括鱗光體/反射器組件 之第-光學組份稍後可安裝至LED基座；散熱器視需要可 包括可安裝磷光體層及干涉滤光器之透明散熱器。透明散 熱器可為設置於磷光體層/干涉滤光器與led基座之間的一 層藍寶石。大多數的破璃具較聚合物高之導熱性，且亦可 有^於此功能。許多其他結晶材料之導熱性較大多數的玻 璃冋’ JL亦可使用於此。藍寶石層可於邊緣處與金屬散孰 器接觸。 ^ 在-說明具體實施例中，在塗布干涉滤光器（即具有鱗光 體層之聚合干涉濾、光H)之前，可處㈣光器之表面，以促 進塗層之黏著。最佳的處理係視濾光器之表面層及磷光體 塗層中之材料（明確言之係用於將磷光體顆粒固定於表面 上之黏合劑）而定。表面處理可為標準的電暈放電處理，或 在底塗層之後的電暈放電。底塗層典型上係低於丨微米厚。 有用的底塗材料為PVDC、磺化聚酯及其他非晶形聚酯諸如 Vite卜順丁烯二酸酯化共聚物諸如Bynel(Dup〇nt)及 (Mitsui Chemicals)、及 EVA 諸如 Elvax(Dup〇nt)。磷光體層 用之黏合劑可為熱塑性及/或可熱成形，且可為，例如，氟 聚合物、或矽基材料。 其他的底塗層包括，例如，真空塗布層，其以來自諸如 離子束或氣體電漿源之能源較佳，其中離子或電槳成份森 90929.doc -25- 200425541 皋氷合物表面’同時並沈積底塗層。此種底塗層典型上係 無機材料層諸如鈦氧或矽氧層。 雖然將甚多注意力放在使用磷光體於將短波長光向下轉 又為可見光’但亦可將紅外輻射向上轉變為可見光。技藝 中熟知向上轉變磷光體，且典型上使用二或多個紅外光子 於產生1可見光子。亦經展示泵送此種磷光體所需之紅外 led，且其非常有效率。使用此方法之可見光源可經由加 入長通這（LP)及短通道（8]?)濾光器而變得更有效率，雖然各 長通道（LP)及短通道（SP)濾光器之功能在在此情況中係相 較於向下轉變磷光體系統而逆轉。可使用SP滤光器於將IR 光朝磷光體導引，同時並透射可見光，及可將1^濾光器置 於¥光體與LED之間，以將發射可見光朝預期的系統或使 用者向外導引。 SP或LP滤光咨之哥命大於或等於相同系統中之led之壽 命較佳。聚合干涉濾光器之退化可歸因於過熱，其會造成 改變層厚度值，及因此改變濾光器反射之波長的材料潛 變。在最糟的情況中，過熱會導致聚合物材料熔融，導致 材料之快速流動，及波長選擇之改變以及引發滤光器之不 均勻。 聚合物材料之降解亦可視聚合物材料而由短波長（光似） 輻射諸如藍色、紫色或UV輻射所引發。降解速率係視光似 光通量及聚合物之溫度而定。溫度及通量一般將隨距led 之增加的距離而減小。因此，在高亮度led，尤其係uv led 之情況中，最好視設計之容許而將聚合性濾光器設置在儘 90929.doc -26- 200425541 可能遠離於LED。將聚合物濾光器設置於如前所述之透明 散熱器上亦可改良濾光器之壽命。對於圓頂形濾光器，光 似輻射之通量係隨距LED之距離的平方而減小。舉例來 說，於曲率中心放置單向1瓦1^1)之半徑i公分之半球形 MOF反射器將受到1/(2?〇瓦/平方公分之平均強度（圓頂之 表面積七平方公分）。在〇.5公分之半徑下，圓τ員上之平均 強度將係該值之四倍，或2/7Γ瓦/平方公分。LED、磷光體、 及多層光學薄膜（系統可將光通量及溫度控制列人考慮而 設計。 可將一反射性偏光鏡設置於鄰接多層反射器及/或鄰接 磷光體材料。反射性偏光鏡可發射較佳偏振作用之光，同 時反射其他的偏振作用。技藝中已知之_光體層及其他薄 膜組份可使被反射性偏⑽反射之偏振光消偏振，及藉由 自磷光體層，或磷光體層與多層反射器結合之反射，可使 光再循環及提高固態光裝置（LED)之偏振光亮度。適當的反 射性偏光鏡包括，例如，膽輯反射性偏光鏡、具ι/4波延 遲态（retarder)之膽固醇反射性偏光鏡、購自3M公司之 DBEF反射性偏光鏡或亦購自3M公司之DRpF反射性偏光 鏡。反射性偏光鏡在由磷光體所發射之實質的波長及角度 範圍内偏振光較佳，及在LED發射藍光之情況中，其亦可 反射LED發射波長範圍。 通當的多層反射器薄膜係雙折射多層光學薄膜，其中在 兩鄰接層《厚度方向中之折射率實質上相符合，且具有非 常大或不存在的布魯斯特（B⑽ster)角度（p_偏振光之反射 90929.doc -27- 200425541 =到零《角度）。如此可構造p-偏振光之反射性隨入射角 、、犮k減小，與入射角無關，或隨遠離正向之入射角而增加 的多層反射鏡及偏光鏡。結果，可獲致於寬帶寬具高反射 性（在反射鏡之情況中對任何人射方向之兩偏振平面，及在 偏光鏡之情況中對選定的方向）之多層薄膜。此等聚合性多 層反射器包括第一及第二熱塑性聚合物之交替層。交替層 · 界定具平行於層延伸之互相正交之x&y軸及具正交於 軸之Z軸的局部座標系統，及其中至少一些層為雙折射。對 . /口第 第―、及第三互相正交軸偏振之光，在第一及第 二層之間之折射率差之絕對值分別為Δχ、Ay、及Δζ。第 三軸係正交於薄膜之平面，其中Δχ係大於約〇〇5，及其中 △ Ζ係低於約0.05。此等薄膜說明於，例如，美國專利第 5,882,774號中。 圖13係使用於，例如，圖丨之光源中之磷光體_反射器組 件116之另一具體實施例的剖面圖。圖中顯示一多層反射器 126鄰接於磷光體材料122之層，然而，僅需將多層反射器 126叹置成使光可於磷光體材料122之層與多層反射器126 之間行進。多層反射器126反射至少一部分之可見光，及透 射LED激發光諸如，比方說，Uv、或藍光。如前所述，可 ’ 將此多層反射器126稱為短通道（sp)反射器。 如文中所論述，可將多層反射器126設置成接受來自LED 12之光。多層反射器126可為任何可使用的厚度。多層反射 器126可為5至200微米厚或10至1〇〇微米厚。多層反射器126 視需要可實質上不含無機材料。 90929.doc -28 - 200425541 多層反射器126可由當暴露至諸如文中所論述之UV、藍 光、或紫光時抵抗降解的材料所形成。此處論述之多層反 射器可在高強度照明下長時間安定。一般可將高強度照明 定義為自1至100瓦/平方公分之通量值。干涉反射器之操作 溫度可為l〇〇°C以下，或65 °c以下。適當的說明性聚合材料 可包括由，例如，丙烯酸系材料、PET材料、PMMA材料、 聚苯乙稀材料、聚碳酸酯材料、購自3M(St. Paul，MN)之THV 材料、及其組合形成之抗UV材料。可將此等材料及PEN材 料使用於藍色激發光。 如文中所說明，多層反射器126可與LED 12以任何可使用 的形態設置。在一說明具體實施例中，多層反射器126係設 置於磷光體122之層與LED 12之間。在另一說明具體實施例 中，將磷光體122之層設置於多層反射器126與LED 12之 間。可將多層反射器126構造成透射UV或藍光，及反射至 少一邵分之可見光光譜諸如綠光、黃光、或紅光。在另一 說明具體實施例中，可將多層反射器126構造成透射UV、 藍光或綠光，及反射至少一部分之可見光光譜諸如黃光或 紅光。 磷光體材料122之層當經發射自LED 12之激發光照明時 可發射可見光。磷光體材料122之層可為任何可使用的厚 度。磷光體材料122之層可包括任何數目的黏合劑諸如，比 方說，聚酯材料。在另一說明具體實施例中，磷光體材料 122之層可包括黏著劑材料。在再一說明具體實施例中，可 將黏著劑材料設置於磷光體材料122之層與聚合多層反射 90929.doc -29- 200425541 器126之間。黏著劑材料可為光學功能黏著劑，即其可包括 額外的光學材料諸如，比方說，染料、或散射顆粒。 磷光體-反射器組件116可以各種方式形成。舉例來說， 可將磷光體材料122之層設置或塗布於聚合多層反射器126 上。可將磷光體材料122之層於聚合多層反射器126上塗布 為可流動材料。可將磷光體材料122之層以固體層鄰接於聚 合多層反射器126層合。此外，可將磷光體材料122之層及 聚合多層反射器126連續或同時熱成形。磷光體之層可為可 壓縮、彈性體，且甚至可包含於發泡結構中。 磷光體-反射器組件116可包括設置於如此處所說明之磷 光體材料122之層上，且示於圖2之第二干涉反射器。參照 圖2,圖中顯示此第二多層反射器26鄰接於磷光體材料22之 層，然而如前所述，僅需將第二多層反射器26設置成使光 可於磷光體材料22之層與多層反射器26之間行進。第二干 涉反射器26可為長通道或短通道反射器。磷光體材料22之 層及聚合多層反射器26可為任何期望的形態諸如，比方 說，平面、成形或曲面。 圖14係使用於圖1之光源中之磷光體-反射器組件216之 另一具體實施例的剖面圖。圖中顯示一多層反射器224鄰接 於磷光體材料222之層，然而，僅需將多層反射器224設置 成使光可於磷光體材料222之層與多層反射器224之間行 進。多層反射器224係經設置成反射LED激發光諸如，比方 說，UV、或藍光，及透射可見光。如前所述，可將此多層 反射器224稱為長通道（LP)反射器。 90929.doc -30- 200425541 多層反射器224係經設置成將LED激發光反射至磷光體 材料222之層。多層反射器224可為任何可使用的厚度。多 層反射器224可為5至200微米厚或10至100微米厚。多層反 射器224可由當暴露至諸如文中所論述之UV光時抵抗降解 的材料所形成。多層反射器224視需要可實質上不含無機材 料。 · 說明於此之多層干涉反射器可具有橫向厚度梯度，即具 _ 有在反射器上之一點與在反射器上之另一點不同之厚度。 · 此等反射器可隨LED發射光入射角朝多層反射器之外部區 ® - 域的增加而較厚。由於反射波長係與厚度及入射角成正 比，因而提高在外部區域之反射器厚度可補償帶位移的問 題。 如文中所說明，多層反射器224可與LED 12以任何可使用 的形態設置。在一說明具體實施例中，多層反射器224係設 置於磷光體222之層與LED 12之間。在另一說明具體實施例 中，將磷光體222之層設置於多層反射器224與LED 12之 @ 間。可將多層反射器224構造成反射UV或藍光，及透射至 少一部分之可見光光譜諸如綠光、黃光、或紅光。在另一 說明具體實施例中，可將多層反射器224構造成反射UV、 藍光或綠光，及透射至少一部分之可見光光譜諸如黃光或 ’ 紅光。 磷光體材料222之層當經發射自LED 12之激發光照明時 可發射可見光。磷光體材料222之層可為任何可使用的厚 度。磷光體材料222之層可包括任何數目的黏合劑諸如，比 90929.doc -31 - 200425541 方說，聚酯材料。在另一說明具體實施例中，磷光體材料 222之層可包括黏著劑材料。在再一說明具體實施例中，可 將黏著劑材料設置於磷光體材料222之層與聚合多層反射 器224之間。黏著劑材料可為光學功能黏著劑。 磷光體-反射器組件216可以各種方式形成。舉例來說， 可將磷光體材料222之層設置或塗布於多層反射器224上。 可將磷光體材料222之層於多層反射器224上塗布為可流動 材料。可將磷光體材料222之層以固體層層合至多層反射器 224。此外，可將磷光體材料222之層及多層反射器224連續 或同時熱成形。磷光體之層可為可壓縮、彈性體，且甚至 可包含於發泡結構中。 磷光體-反射器組件216可進一步包括如前所述且示於圖 2之短通道反射器。磷光體材料222之層及多層反射器224可 為任何期望的形態諸如，比方說，平面、成形或曲面。 圖15係以磷光體為主體之光源310之雙份組份系統之概 略剖面圖。可將磷光體-反射器組份311形成為單一組份， 且可將LED組份309以單一組份提供。PLED 3 10可經由將第 一光學組份（磷光體-反射器組份3 11)設置成接受來自第二 光學組份（LED組份3 09)之發射光而形成。在一說明具體實 施例中，LED組份309可具有經設置及構造成與磷光體-反射 器組份3 11配合表面3 13相配合的配合表面3 0 8。磷光體-反 射器316係如前所述。可將磷光體-反射器316設置於光學透 明材料310内或光學透明材料表面320上。 實施例 90929.doc -32- 200425541 此處之磷光體亮度的測量係使用裝射積算球（由Optronic Laboratories指示為OL IS-670-LED)及高精密LED裝置具 (由 Optronic Laboratories指示為 OL 700-80-20)的分光輻射 光通儀（由 Optronic Laboratories，Inc.(Orlando，Florida， USA)指示為OL 770-LED)進行。分光輻射光通儀經校準， 以報告在輸入口進入積算球之總輻射能量（單位瓦每奈 米）。使用慣用的穿孔機自經塗布磷光體之樣品製造1英吋 直徑之碟。此碟係配合經製造成裝置於高精密LED裝置具 上之慣用的薄膜接合器内。慣用的接合器將薄膜樣品固定 於經封裝LED之底座的上方大約1英吋。經由將LED裝置於 裝置具内，將具有磷光體塗層之薄膜置於接合器内，將接 合器固定至發光二極體支架，然後將二極體支架組件插入 至積算球之入口孔隙内，而進行測量。若需要，使用經校 準之中性密度濾光器於調整到達分光輻射光通儀之偵測器 的光量。 除非特別說明，否則使用於以下實施例中之多層光學薄膜 在正向入射下均等地反射兩偏振狀態（即各個別的光學層 具有沿正交面内軸之標稱相等的折射率）。 對於經給定磷光體層厚度之所有以下的實施例，厚度係經 由將磷光體層及基材薄膜之總厚度減去基材薄膜之厚度而 測得。厚度係使用具有裝置於針盤量規（dial gage)支架（目 錄編號 52-580-020，購自 Fred V. Fowler Co.，Inc.(Newton， Massachusetts，US A))上之平接觸點（目錄編號52-525-03 5， 亦購自Fowler)的針盤指示器（目錄編號52-520-140，亦購自 90929.doc -33 - 2(00425541

Fowler)測量。基材薄膜之厚度係在基材薄膜上之隨機位置 之三個測量的平均。磷光體層及基材薄膜之厚度係在磷光 體層上之隨機位置之六個測量的平均。 實施例1 利用以下步騾於單層透明聚（對苯二甲酸乙二酯）(PET)薄 膜上製造經摻雜鈽之釔鋁石榴石（YAG:Ce)磷光體之塗層。 將12.00克之氟聚合物樹脂（由Durel Company(Chandler， Arizona，USA)指示為「磷光體墨水零件A:樹脂溶液 (Phosphor Ink Park A: Resin Solution)」，零件編號： 1INR001，rev: AA，批號：KY4_03 5)置於40毫升之玻璃瓶 中。將 15.02 克之 YAG:Ce磷光體（由 Phosphor Technology， Ltd.(Stevenage，England)指示為 QMK58/F-U1 Lot#13235)測 量至稱重碟中。經由先將一半的磷光體加至樹脂中，及利 用不銹鋼刮勺利用手將其混合，然後再加入另一半，及利 用手將其混合，而將磷光體混合至樹脂中。利用手將磷光 體及樹脂混合，直至混合物具有光滑質地及均勻外觀為 止。將含有生成之磷光體糊之瓶蓋上蓋子，及於轉瓶機 (bottle roller)上放置約30分鐘。 將6英叶寬乘10英叶長乘1.5密爾（mil)厚之3M Company(St. Paul，MN)之單層透明PET薄膜之片材置於清潔的平坦表面 上。利用經甲醇潤濕之無棉絨的棉布擦拭PET薄膜之兩表 面。將含有磷光體糊之瓶自轉瓶機移出，及將約5克之糊置 於PET薄膜上之小坑内。使用方形多餘隙塗布機（由 BYK-Gardner USA (Columbia，Maryland，USA)指示為 90929.doc -34- 200425541 PAR-53 57)之5密爾間隙將磷光體糊以手牽伸成塗層。使濕 薄膜在重力對流烘箱（由VWR International，Inc.(West Chester，Pennsylvania，USA)指示為 1350G型）中在約 130°C 之溫度下固化30分鐘。於固化後，磷光體/樹脂塗層厚度為 1.6密爾。 製備YAG:Ce塗布薄膜之1英吋直徑的碟，及將其安裝至如 前所述之分光輻射光通儀中。碟係經定向成使磷光體塗布 面面對至積算球内。使用具約463奈米之最大波長的藍色 LED(由 Hosfelt Electronics，Inc· (Steubenville，OH)指示為 Part #25-365)於激發磷光體。經由將在藍色LED之標準5毫 米封裝頂端的圓頂形透鏡機械切除，而對藍光提供平坦離 開面。將大約0.1 8英吋之封裝自封裝之頂部移除。利用恒 流電源在20毫安培及3.46伏特下對LED供電。使用分光輻射 光通儀記錄得之磷光體層的發射光譜於圖16中示為標示為 「實施例1」之曲線。使用分光輻射光通儀所提供的軟體， 計算得發射至積算球内之總光通量為0.068流明。 實施例2 將一片具有PET及共-PMMA之交替層及具有自約600奈 米至約1070奈米之正向入射反射帶（在半最大值下測量）的 多層光學薄膜（MOF)(根據美國專利第6,531，230號製造）置 於在實施例1之經塗布磷光體之PET薄膜與實施例1之藍色 LED(在20毫安培下操作）之間的薄膜接合器中。記錄光譜， 且其於圖16中示為標示為「實施例2」之曲線。使用分光輕 射光通儀所提供的軟體，計算得發射至積算球内之總光通 90929.doc -35- 200425541 量為0.118流明。此呈現73%之發光強度的增加。 實施例3 利用以下步騾於聚（對苯二甲酸乙二酯）(PET)薄膜上製造 硫化鋅（ZnS)磷光體之塗層： 將20.04克之氟聚合物樹脂（由Durel Company(Chandler， Arizona，USA)指示為「磷光體墨水零件A:樹脂溶液」，零件 編號：1INR001，rev: AA，批號·· KY4-035)置於2盎司之玻 璃瓶中。將20.06克之ZnS磷光體（由Phosphor Technology， Ltd .(Stevenage，England)指示為 GL2 9 A/N-C1 Lot# 113 82)測 量至稱重碟中。經由先將一半的磷光體加至樹脂中，及利 用不銹鋼刮勺利用手將其混合，然後再加入另一半，及利 用手將其混合，而將磷光體混合至樹脂中。利用手將磷光 體及樹脂混合，直至混合物具有光滑質地及均勻外觀為 止。將含有生成之磷光體糊之瓶蓋上蓋子，及於轉瓶機上 放置約24小時。 將6英叶寬乘10英对長乘1.5密爾厚之3M Company(St. Paul，MN)之透明PET薄膜之片材置於透明的平坦表面上。 刮用經甲醇潤濕之無棉絨的棉布擦拭PET薄膜之兩表面。將 含有磷光體糊之瓶自轉瓶機移出，及將約3克之糊置於PET 薄膜上。使用方形多餘隙塗布機（由BYK-Gardner USA (Columbia，Maryland，USA)指示為 PAR-5353)之2密爾間隙 將磷光體糊以手牽伸成塗層。使濕薄膜在重力對流烘箱（由 VWR International, Inc. (West Chester, Pennsylvania, USA) 指示為1350G型）中在約130°C之溫度下固化30分鐘。於固化 90929.doc -36- 200425541 後，磷光體/樹脂塗層厚度為0.7密爾。 製備ZnS塗布薄膜之1英吋直徑的碟，及將其安裝至如前 所述之分光輻射光通儀中。碟係經定向成使磷光體塗布面 面對至積算球内。使用具約395奈米之最大波長的UV LED(由 Hosfelt Electronics，Inc.(Steubenville，OH)指示為 Part #25-495)於激發磷光體螢光。經由將在UV LED之標準5 毫米封裝的圓頂形頂端機械切除，而對UV光提供平坦離開 面。將大約〇· 180英吋之封裝自封裝之頂部移除。利用恒流 電源在20毫安培及3.7伏特下對LED供電。使用分光輻射光 通儀記錄得之磷光體層的發射光譜於圖17中示為標示為 「實施例3」之曲線。使用分光輻射光通儀所提供的軟體， 計算得發射至積算球内之總光通量為0.052流明。 實施例4 將一片具有PET及共-PMMA之交替層及具有自約320奈 米至約490奈米之正向入射反射帶（在半最大值下測量）的多 層光學薄膜（MOF)(根據美國專利第6,531，230號製造）置於 在實施例3之磷光體層頂端的薄膜接合器中，及將實施例3 之UV LED(在20毫安培下操作）使用作為激發源。記錄光 譜，且其於圖17中示為標示為「實施例4」之曲線。使用分 光輻射光通儀所提供的軟體，計算得發射至積算球内之總 光通量為0.062流明。當與實施例3比較時，此呈現約19%之 發光強度的增加。 實施例5 經由層合兩片多層光學薄膜（MOF)而製得寬帶可見反射 90929.doc •37- 200425541 器。使用光學透明黏著劑將具有PET及共-PMMA之交替層 及自約490奈米至約610奈米之正向入射反射帶（在半最大 值下測量）之一層 MOF(3M Company(St. Paul，MN)製造）層 合至具有PET及共-PMMA之交替層及具有自約590奈米至 約710奈米之正向入射反射帶（在半最大值下測量）之一層 MOF (3 M Company (St· Paul，MN)製造）。將層合物置於在實 施例3之經塗布磷光體之PET薄膜與實施例3之UV LED(在 20毫安培下操作）之間的薄膜接合器中。將具有PET及共 -PMMA之交替層及具有自約320奈米至約490奈米之正向入 射反射帶（在半最大值下測量）之一片多層光學薄膜 (MOF)(3M Company(St. Paul，MN)製造）置於在磷光體層頂 端的薄膜接合器中，以產生具有夹於LED侧上之可見反射 鏡與另一側上之UV/藍色反射鏡之間之磷光體層的空腔。記 錄光譜，且其於圖17中示為標示為「實施例5」之曲線。使 用分光輻射光通儀所提供的軟體，計算得發射至積算球内 之總光通量為〇· 106流明。當與實施例3比較時，此呈現約 104°/。之發光強度的增加。 實施例6 利用以下步驟於聚（對苯二甲酸乙二酯）(PET)薄膜上製造 硫化鋅（ZnS)磷光體之塗層： 將說明於實施例3中之磷光體糊塗布於6英吋寬乘1 〇英吋 長乘1.5密爾厚之透明PET薄膜之片材上。將PET置於乾淨平 坦表面的頂部上。利用經甲醇潤濕之無棉絨的棉布擦拭PET 薄膜之兩表面。將約3克之糊置於PET薄膜上。使用方形多 90929.doc -38- 200425541 餘隙塗布機（由 BYK-Gardner USA (Columbia，Maryland， USA)指示為PAR-5353)之4密爾間隙將鱗光體糊以手牵伸 成塗層。使濕薄膜在重力對流烘箱（由VWR International， Inc .(We st Chester, Pennsylvania，US A)指示為 1350G 型）中在 約130°C之溫度下固化30分鐘。於固化後，磷光體/樹脂塗 層厚度為L3密爾。 製備ZnS塗布薄膜之1英吋直徑的碟，及將其安裝至如前 所述之分光輻射光通儀中。碟係經定向成使磷光體塗布面 面對至積算球内。使用具約395奈米之最大波長的UV LED (由 Hosfelt Electronics，Inc.(Steubenville，OH)指示為 Part #25-495)於激發磷光體。經由將UV LED之標準5毫米封裝的 圓頂形頂端機械切除，而對UV光提供平坦離開面。將大約 0.180英吋之封裝自封裝之頂部移除。利用恒流電源在20毫 安培及3.7伏特下對LED供電。使用分光輻射光通儀記錄得 之磷光體層的發射光譜於圖1 8中示為標示為「實施例6」之 曲線。使用分光輻射光通儀所提供的軟體，計算得發射至 積算球内之總光通量為0.066流明。 實施例7 將一片具有PET及共-PMMA之交替層及具有自約490奈 米至約610奈米之正向入射反射帶（在半最大值下測量）的多 層光學薄膜（MOF)(3M Company(St· Paul，MN)製造）置於在 實施例6之經塗布磷光體之PET薄膜與實施例6之UV LED(在20毫安培下操作）之間的薄膜接合器中。記錄光譜， 且其於圖1 8中示為標示為「實施例7」之曲線。使用分光輻 90929.doc -39- 200425541 射光通儀所提供的軟體，計算得發射至積算球内之總光通 量為0.095流明。當與實施例6比較時，此呈現約44%之發光 強度的增加。 實施例8 利用以下步騾於多層光學薄膜（MOF)上製造硫化鋅（ZnS) 磷光體之塗層： 將說明於實施例3中之磷光體糊塗布於具有PET及共 -PMMA之交替層及具有自約490奈米至約610奈米之正向入 射反射帶（在半最大值下測量）之MOF的片材（3M Company (St. Paul，MN)製造）上。將MOF置於乾淨平坦表面的頂部 上。利用經甲醇潤濕之無棉絨的棉布擦拭MOF薄膜之兩表 面。將約3克之糊置於MOF薄膜上。使用方形多餘隙塗布機 (由 BYK-Gardner USA(Columbia，Maryland, USA)指示為 PAR- 5 3 5 3 )之4密爾間隙將磷光體糊以手牵伸成塗層。使濕 薄膜在重力對流烘箱（由VWR International，Inc.(West Chester，Pennsylvania，USA)指示為 1350G型）中在約 130°C 之溫度下固化3〇分鐘。於固化後，磷光體/樹脂塗層厚度為 1.3密爾。 製備ZnS塗布薄膜之1英吋直徑的碟，及將其安裝至如前 所述之分光福射光通儀中。碟係經定向成使磷光體塗布面 面對至積算球内。使用具約395奈米之最大波長的UV LED(由 Hosfelt Electronics，Inc(Steubenville，OH)指示為 Pan #25-495)於激發磷光體。經由將UV LED之標準5毫米封 裝的圓頂形頂端機械切除，而對UV光提供平坦離開面。將 -40- 90929.doc 大約0·1 80英吋之封裝自封裝之頂部移除。利用恒流電源在 20毫安培及3.7伏特下對LED供電。使用分光輻射光通儀記 錄得之磷光體層的發射光譜於圖18中示為標示為「實施例 8」之曲線。使用分光輻射光通儀所提供的軟體，計算得發 射至積算球内之總光通量為0.107流明。當與實施例6比較 時，此呈現約62%之發光強度的增加。 實施例9 利用以下步騾將硫化鋅（ZnS)磷光體之塗層網印於實施 例5中說明的層合多層光學薄膜（MOF)上： 將150克之氟聚合物樹脂（由Durel Company(Chandler， Arizona，US A)指示為「磷光體墨水零件A:樹脂溶液」，零件 編號·· 1INR001，rev: AA，批號：KY4-035)置於 16盎司之 玻璃瓶中。將150克之ZnS磷光體（由Phosphor Technology， Ltd.(Stevenage，England)指示為 GL29A/N-C1 Lot#l 1382)測 量至稱重碟中。使用由空氣動力機所驅動的玻璃動葉輪將 磷光體緩慢混合至樹脂中。將磷光體及樹脂混合，直至混 合物具有光滑質地及均勻外觀為止。將含有生成之磷光體 糊之瓶蓋上蓋子，及於轉瓶機上放置約10分鐘。 使用在裝置於網印機（由Svecia Silkscreen Maskiner AB(Stockholm，Sweden)指示為 Type SSM)上之每英口寸 280 根 線PET網上具有每英吋28線條之解析度的半色調圖案進行 印刷。半色調圖案係由三個具有10%、50%及90%覆蓋率之 區域所組成。於一程中將圖案印刷於實施例5中說明之兩層 合MOF薄膜的片材上。 90929.doc -41 - 200425541 使印刷層於強制空氣烘箱中在約138°C之溫度下固化15 分鐘。於固化後，磷光體/樹脂塗層厚度為0.8密爾。 自具有50°/。覆蓋率之部分的圖案製備ZnS網印薄膜之1英 吋直徑的碟，及將其安裝至如前所述之分光輻射光通儀 中。碟係經定向成使磷光體塗布面面對至積算球内。使用 具約395奈米之最大波長的UV LED(由Hosfelt Electronics， Inc(Steubenville，OH)指示為 Part #25-495)於激發磷光體。 經由將UV LED之標準5毫米封裝的圓頂形頂端機械切除， 而對UV光提供平坦離開面。將大約0.1 80英吋之封裝自封裝 之頂部移除。利用恒流電源在20毫安培及3.7伏特下對LED 供電。使用分光輻射光通儀記錄得之磷光體層的發射光譜 於圖19中示為標示為「實施例9」之曲線。使用分光輕射光 通儀所提供的軟體，計算得發射至積算球内之總光通量為 0.0 5 2流明。 實施例10 將一片具有PET及共-PMMA之交替層及具有自約320奈 米至約490奈米之正向入射反射帶（在半最大值下測量）的多 層光學薄膜（MOF)(3M Company(St· Paul，MN)製造）置於在 實施例9之磷光體層頂部的薄膜接合器中，及將實施例9之 UV LED(在20毫安培下操作）使用作為激發源。記錄光譜， 且其於圖19中示為標示為「實施例10」之曲線。使用分光 輻射光通儀所提供的軟體，計算得發射至積算球内之總光 通量為0.078流明。當與實施例9比較時，此呈現約50%之發 光強度的增加。 90929.doc -42- 2|00425541 實施例11 利用以下步騾製造經塗布硫化鋅（ZnS)磷光體之多層光 學薄膜（MOF)的熱成形圓頂。 將具有PET及共_PMMA之交替層及具有自約590奈米至 約710奈米之正向入射反射帶（在半最大值下測量）之一層 MOF (3M Company(St. Paul，Minnesota，USA)製造）黏合至 聚（氯乙晞）之片材，而形成撓性複合物。將此複合物稱為 MOF-PVC。 將MOF-PVC置於乾淨平坦的表面上，使MOF側面向上。 利用經甲醇潤.濕之無棉絨的棉布擦拭MOF-PVC之上表 面。將約3克之說明於實施例9中之ZnS磷光體糊置於 MOF-PVC上。使用方形多餘隙塗布機（由BYK-GardnerUSA (Columbia，Maryland，USA)指示為 PAR-5353)之 4密爾間隙 將磷光體糊以手牵伸成塗層。使濕薄膜在重力對流烘箱（由 VWR International, Inc.(West Chester, Pennsylvania^ USA) 指示為1350G型）中在約130°C之溫度下固化30分鐘。 將經塗布磷光體之MOF-PVC複合物裝入至熱成形機器 中。將層在270°C之溫度下加熱23秒。使用具有圓形孔隙（約 1/2英吋直徑）之板，將經塗布磷光體之MOF-PVC形成為在 半球體之外凸侧上具有磷光體之約1/2英吋之半球體。半球 體之視覺檢查顯示半球體在靠近半球體之外部區域具有較 大厚度及在半球體之内部區域較薄。磷光體層為平滑及連 續，且未呈現龜裂或脫層的徵象。 實施例12 90929.doc -43- 200425541 利用以下步驟製造經塗布硫化鋅（ZnS)磷光體之多層光 學薄膜（MOF)的熱成形圓頂。

將實施例11中說明之MOF-PVC之片材置於乾淨平坦的 表面上，使MOF側面向上。利用經甲醇潤濕之無棉絨的棉 布擦拭MOF-PVC之上表面。將約3克之說明於實施例9中之 ZnS磷光體糊置於MOF-PVC上。使用方形多餘隙塗布機（由 BYK-Gardner USA(Columbia，Maryland，USA)指示為 PAR-53 53)之2密爾間隙將磷光體糊以手牵伸成塗層。使濕 薄膜在重力對流烘箱（由VWR International，Inc.(West Chester，Pennsylvania，USA)指示為 1350G型）中在約 130°C 之溫度下固化30分鐘。 將經塗布磷光體之MOF-PVC複合物裝入至熱成形機器 中。將層在270°C之溫度下加熱21秒。使用具有圓形孔隙（約 1/2英吋直徑）之板，將經塗布磷光體之MOF-PVC形成為在 半球體之外凸側上具有磷光體之約1/2英吋之半球體。半球 體之視覺檢查顯示半球體在靠近半球體之外部區域具有較 大厚度及在半球體之内部區域較薄。磷光體層為平滑及連 續，且未呈現龜裂或脫層的徵象。 實施例13 利用以下步騾製造經塗布經摻雜鈽之釔鋁石榴石 (YAG:Ce)磷光體之多層光學薄膜（MOF)的熱成形圓頂。 將20.01克之氟聚合物樹脂（由Durel Corporation (Chandler，Arizona，USA)指示為「磷光體墨水零件A:樹脂 溶液」，零件編號：1INR001，rev: AA，批號：KY4-035) 90929.doc -44- 200425541 置於2盎司之玻璃瓶中。將19.98克之YAG:Ce磷光體（由 Phosphor Technology，Ltd.(Stevenage, England)指示為 卩]\41：58/?-1；11^〇01323 5)測量至稱重碟中。經由先將一半的 磷光體加至樹脂中，及利用不銹鋼刮勺利用手將其混合， 然後再加入另一半，及利用手將其混合，而將磷光體混合 至樹脂中。利用手將磷光體及樹脂混合，直至混合物具有 光滑質地及均勻外觀為止。將含有生成之磷光體糊之瓶蓋 上蓋子，及於轉瓶機上放置約30分鐘。 將實施例11中說明之MOF-PVC之片材置於乾淨平坦的 表面上，使MOF侧面向上。利用經甲醇潤濕之無棉絨的棉 布擦拭MOF-PVC之上表面。將約3克之YAG:Ce磷光體糊置 於MOF-PVC上。使用方形多餘隙塗布機（由B YK-Gardner USA(Columbia，Maryland，USA)指示為 PAR-5353)之 4 密爾 間隙將磷光體糊以手牵伸成塗層。使濕薄膜在重力對流烘 箱（由 VWR International，Inc.(West Chester，Pennsylvania， 1^八)指示為13500型）中在約130°(：之溫度下固化30分鐘。 將經塗布磷光體之MOF-PVC複合物裝入至熱成形機器 中。將層在270°C之溫度下加熱23秒。使用具有圓形孔隙（約 1/2英吋直徑）之板，將經塗布磷光體之MOF-PVC形成為在 半球體之外凸側上具有磷光體之約1/2英吋之半球體。半球 體之視覺檢查顯示半球體在靠近半球體之外部區域具有較 大厚度及在半球體之内部區域較薄。磷光體層為平滑及連 續，且未呈現龜裂或脫層的徵象。 實施例14 90929.doc -45- 200425541 利用以下步騾製造經塗布經摻雜鈽之祀銘石權石 (YAG:Ce)磷光體之多層光學薄膜（MOF)的熱成形圓頂。 將實施例11中說明之MOF-PVC之片材置於乾淨平坦的 表面上，使MOF側面向上。利用經甲醇潤濕之無棉絨的棉 布擦拭MOF-PVC之上表面。將約3克實施例13中說明之 YAG:Ce磷光體糊置於MOF-PVC上。使用方形多餘隙塗布機 (由 BYK-Gardner USA(Columbia，Maryland, USA)指示為 PAR-53 53)之2密爾間隙將磷光體糊以手牵伸成塗層。使濕 薄膜在重力對流烘箱（由VWR International，Inc.(West Chester，Pennsylvania，USA)指示為 1350G型）中在約 130°C 之溫度下固化30分鐘。 將經塗布磷光體之MOF-PVC複合物裝入至熱成形機器 中。將層在270°C之溫度下加熱21秒。使用具有圓形孔隙（約 1/2英吋直徑）之板，將經塗布磷光體之MOF-PVC形成為在 半球體之外凸侧上具有磷光體之約1/2英吋之半球體。半球 體之視覺檢查顯示半球體在靠近半球體之外部區域具有較 大厚度及在半球體之内部區域較薄。磷光體層為平滑及連 續，且未呈現龜裂或脫層的徵象。 實施例15 將實施例11中說明之MOF-PVC之片材於前述之熱成形 裝置中加熱至約270 °C之溫度16秒。藉由真空輔助使此 MOF-PVC之經加熱片材覆蓋於市售5毫米LED封裝的半球 形透鏡上。MOF-PVC之最終形狀係對應於半球形透鏡形 狀0 90929.doc -46- 200425541 使用Perkin-Elmer Lambda 19光譜光度計測量形成的 MOF-PVC透射光譜。經顯示形成之MOF-PVC之中心部分的 光譜具有在400奈米下產生最高反射性之在360奈米及460 奈米下之帶緣。此形成之MOF-PVC具有在高於500奈米之 波長下大於75%之透射。MOF-PVC之此測得的光譜位移係 歸因於在成形操作中所發生之光學堆疊的薄化。 熟悉技藝人士當可明白本發明之各種修改及變化，而不 脫離本發明之範圍及精神，且應明瞭本發明並不受限於記 述於文中之說明具體實施例。 【圖式簡單說明】 在全篇說明書中參照附圖，其中類似的元件編號指示類 似的元件’及其中： 圖1係LED激發以磷光體為主體之光源（PLED)的概略剖 面圖； 圖2係使用於圖1之光源中之磷光體-反射器組件的剖面 圖； 圖3描繪包括呈片材形態之磷光體-反射器組件及細分成 個別物件之捲筒； 圖4係說明在載體薄膜上之磷光體-反射器組件之個別物 件的概略剖面圖； 圖5-7係另一 PLED構造之概略剖面圖； 圖8描繪又另一 PLED構造之一部分； 圖9係又另一PLED構造之概略剖面圖；

圖10係如同圖9之具體實施例利用正面照明之另一 PLED 90929.doc 47- 構造的概略側視圖； 圖11係利用非成像集中器之配置之PLED構造的概略側 視圖； 圖12係圖11之一部分的特窝圖； 圖13-14係使用於圖1之光源中之磷光體_反射器組件之 其他具體實施例的剖面圖； 圖15係以磷光體為主體之光源之雙份組份系統之概略剖 面圖； 圖I6係實施例1及2之光強度光譜之圖； 圖π係實施例3、4、及5之光強度光譜之圖； 圖18係實施例6、7、及8之光強度光譜之圖；及 圖I9係實施例9及10之光強度光譜之圖。 【圖式代表符號說明】 10 、 40 、 50 、 60 、 80 PLED 12 LED 14、14， 散熱器 、 116 、 216 、 316 磷光體-反射器組件 18 鑄封材料 20 透鏡特徵 22 、 42 、 52 、 72 、 82 、 92 、 102 、 122 、 222 磷光體層 24 、 46 、 56 、 66 、 86 、 96 、 106 長通道反射器 26 、 44 、 54 、 74 、 104 短通道反射器 30 片材材料 90929.doc -48- 200425541 32 個別物件 34 載體薄膜 48 、 58 、 68 區域 70 空氣間隙 100a、100b、100c 集中器元件 126 > 224 多層反射器 308 ^ 313 配合表面 309 LED組份 311 磷光體-反射器組份 320 光學透明材料表面 90929.doc -49-

Claims (1)

1. 拾、申請專利範圍： 1 · ~種光源，其包括： 發射激發光之LED ; 反射激發光及發射可見光之聚合多層反射器；及 與LED隔開之一層磷光體材料，該磷光體材料當經激發 光照明時發射可見光； 其中該聚合多層反射器將激發光反射於轉光體材料 上’及該鱗光體材料層係設置於LED與聚合多層反射器之 間。 2. 其中該激發光包括UV光。 其中該激發光包括藍光。 其中該磷光體材料層進一 其中該聚合多層反射器包 如申請專利範圍第1項之光源 3 ·如申請專利範圍第1項之光源 如申请專利範圍第1項之光源 步包括黏著劑。 5·如申請專利範圍第1項之光源 括當暴露至UV光時抵抗降解之聚合材料 6.如申請專利範圍第1項之光源，其中該聚合多層反射㈣ 實質上不含無機材料之聚合材料。 瓦射為係 申咕專利m第丨項之光源，其中該磷光 磷光體材料之不連續層。 μ係為 接申叫專利軌圍第7項之光源’其中該辟光體材料之不連 =係磷光體材料之複數個線條或磷光體材 9·如申請專利範圚筮7成、τ 口木 μ勺紅, 項《光源’其中該鱗光體材料之不連 、，層包括磷光體材料之複數個點。 w如申請專·㈣9項之絲，其中㈣光體材料之複數 90929.doc 獨425541 個點各具有低於10000平方微米之面積。 11 ·如申請專利範圍第9項之光源，其中該複數個點包括當經 激發光照明時發射多於一種顏色之磷光體材料。 12·如申請專利範園第9項之光源，其中該複數個點包括當經 激發光照明時發射紅光、綠光及藍光之磷光體材科。 13·如申請專利範園第1項之光源，其中該聚合多層反射器包 括第一及第二熱塑性聚合物之交替層，其中至少一些層 為雙折射。 14·如申請專利範圍第9項之光源，其中至少第一鱗光體點發 射在第一波長下之光，及第二磷光體點發射在不同於第 一波長之第二波長下之光。 90929.doc -2 -