TW201933631A - 具有玻璃層之轉換器 - Google Patents

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Abstract

一種波長轉換層可具有一玻璃或一矽多孔支撐結構。該波長轉換層亦可具有波長轉換粒子之一固化部分以及填充該多孔玻璃或矽支撐結構之一黏合劑。

Description

具有玻璃層之轉換器
本發明係關於發光裝置，且更特別是關於具有一波長轉換層之發光裝置。
包括發光二極體(LED)、諧振腔發光二極體(RCLED)、豎直空腔表面發射雷射(VCSEL)、邊緣發射雷射或類似者之半導體發光裝置由於功效、效能、光線溫度、亮度或類似者為合乎需要的。跨越可見光譜操作的發光裝置之製造相關的材料可包括第III-V族半導體，鎵、鋁、銦、氮、III族氮化物材料之二元、三元及四元摻合物，或類似者。
LED可佈置有波長轉換材料，諸如磷光粒子、量子點、染料或類似者。可製造組合有一或多種波長轉換材料之LED以產生白光、其他色彩的單色光或類似者。藉由LED發射之光可由波長轉換材料轉換。未經轉換之可為所得光譜之部分。
LED可用磷光體塗佈，該磷光體經配製、絲網印刷、噴塗、模製成型、電泳沈積、層壓或類似者。儘管可能複雜且成本較高，但針對高溫應用，可將玻璃中包含的磷光體或預成型燒結的陶瓷磷光體附接至LED。另外，可能難以形成或切割較薄預成型陶瓷層。
一種波長轉換層可具有一玻璃或一矽多孔支撐結構。該波長轉換層亦可具有波長轉換粒子之一固化部分以及填充該多孔玻璃或矽支撐結構之一黏合劑。
本申請案主張2017年12月20日申請之美國專利申請案第62/608,326號、2018年2月20日申請之歐洲專利申請案第18154855.3號以及2018年12月19日申請之美國非臨時專利申請案第16/226,313號之權益，該等申請案以引用之方式如同完全闡述般併入。
下文將參考附圖更充分地描述不同照明系統及/或發光二極體實施之實例。此等實例並非彼此互斥的，且一個實例中得出的特徵可與一或多個其他實例中得出的特徵組合以達成額外實施。因此，應理解，附圖中所示之實例僅出於說明性目的提供，且其並不意欲以任何方式限制本發明。整份文件中類似編號指代類似元件。
應理解，儘管在本文中可使用術語第一、第二、第三等來描述各種元件，但此等元件不應受限於此等術語。此等術語可用於將一個元件與另一元件區分開來。舉例而言，在不脫離本發明之範疇之情況下，第一元件可被稱為第二元件，且第二元件可被稱為第一元件。如本文所使用，術語「及/或」可包括相關聯的所列項目中之一或多者之任何及所有組合。
應理解，當諸如層、區域或基板之元件被稱作「在另一元件上」或延伸「至另一元件上」時，其可直接在另一元件上或直接延伸至另一元件上，或亦可存在插入元件。相比之下，當一元件被稱作「直接在另一元件上」或「直接延伸至另一元件上」時，不存在插入元件。亦應理解，當將元件稱作「連接」或「耦接」至另一元件時，其可直接連接或耦接至另一元件及/或經由一或多個插入元件連接或耦接至另一元件。相比之下，當將元件稱作「直接連接」或「直接耦接」至另一元件時，在元件與另一元件之間不存在插入元件。應理解，此等術語意欲涵蓋除諸圖中所描繪的任何定向以外的元件之不同定向。
諸如「在……下方」、「在……上方」、「上部」、「下部」、「水平」或「豎直」之相對術語可在本文中用以描述如諸圖中所說明的一個元件、層或區域與另一元件、層或區域之關係。應理解，此等術語意欲涵蓋除諸圖中所描繪的定向以外的裝置之不同定向。
半導體發光裝置或諸如發射紫外(UV)或紅外(IR)光功率之光功率發射裝置為當前可利用的最有效的光源。此等裝置可包括發光二極體、諧振腔發光二極體、豎直空腔雷射二極體、邊緣發射雷射或類似者(下文被稱作「LED」)。舉例而言，由於其緊湊大小及較低功率需求，LED針對許多不同應用可為有吸收力的候選。舉例而言，LED可用作諸如攝像機及行動電話之手持式電池供電裝置之光源(例如閃光燈及攝影機閃光燈)。LED亦可用於例如汽車照明、抬頭顯示器(HUD)照明、園藝照明、街道照明、視訊之炬、一般照明(例如，家庭、商店、辦公室及演播室照明、電影院/舞台照明及建築照明)、擴增實境(AR)照明、虛擬實境(VR)照明、作為顯示器之背光以及IR波譜。單個LED可提供不如白熾光源亮的光，且因此，多接面裝置或LED陣列(諸如單片LED陣列、微LED陣列等)可用於需要或要求較多亮度之應用。
在本文所給出之實例中，波長轉換層可包括玻璃(例如，石英)或矽多孔支撐材料。多孔支撐結構可為堆疊網狀物層。某些佈置可包括波長轉換粒子(其可為無機磷光粒子)，具有聚矽氧黏合劑，具有帶有作為黏合劑以增加折射率的填充劑的聚矽氧，或類似者。波長轉換層可附接至光源、發光二極體(LED)或類似者。在本文所給出之實例中，照明裝置可包括與黃光發射磷光體組合的藍光發射發光二極體(LED)，與綠光及紅光發射磷光粒子組合的藍光發射LED，與藍光及黃光發射磷光粒子組合的紫外光(UV)發射LED，以及與藍光、綠光、紅光發射磷光粒子組合的UV光發射LED，或類似者，或其組合。
堆疊網狀物層可為其中支撐材料(例如，玻璃、矽、石英)包括在由各別編織纖維產生的多個空腔上方延伸的纖維或串的堆疊網狀物層。如圖1A中所示，基板1102經編織以使得其擴大多個空腔之跨距。此外，基板1102以可允許一或多個空腔跨越網狀物基板之多層的形式堆疊。編織材料(例如，玻璃、矽、石英)可經編織以使得用於產生網狀物的材料之塊之一端延伸穿過網狀物之大小之100%或實質上100%。作為一實例，第一編織支撐材料可具有堆疊網狀物之第一邊緣處之第一端以及堆疊網狀物之第二邊緣處之第二邊緣，以使得第一端相比第二端在堆疊網狀物之相對端。
波長轉換層中採用的磷光粒子可經配製、絲網印刷、噴塗、模製成型、電泳沈積、層壓或類似者。在某些應用中，處理玻璃磷光體或預成型陶瓷磷光體可能成本較高或難以形成或切割較薄預成型陶瓷層。
圖1A說明具有包含玻璃網狀物的磷光體的波長轉換層1100。波長轉換層1100可由石英或玻璃基板1102、磷光體或其他光波長轉換粒子1104以及黏合劑1106之組合形成。玻璃基板可包含用磷光粒子填充的薄石英網狀物、聚矽氧黏合劑、具有與石英網狀物緊密匹配的折射率的石英或玻璃填充劑，或類似者。
基板1102可經形成為網狀物、薄片，採用以二維或三維模式佈置的有序或隨機纖維，或類似者。可使用由各種材料形成的多個均質或異質層或有序佈置。舉例而言，最外層可為連續玻璃或石英薄片。網狀物間距、有效孔徑、孔流體連通性或類似者可經佈置為允許常壓、低壓或高壓佈設磷光粒子及黏合劑材料遍及基板1102。
諸如磷光粒子之光波長轉換粒子可為發光材料，其可吸收激發能或輻射能並發射所吸收之能量作為與激發波長不同的波長之輻射。舉例而言，磷光粒子可為高度吸光的且具有實質上為100%的量子效率，以使得作為激發能所提供之大多數光子由磷光體重發射。若發光裝置可將光直接發射至高效吸收磷光體，則磷光體可有效地提取及波長轉換所發射的光。
光波長轉換粒子可包括有機p、量子點、有機半導體、II-VI或III-V族半導體、II-VI或III-V族半導體最子點或奈米結晶、染料、聚合物或發光材料，或類似者。舉例而言，白光發射LED可得自於使藍光發射LED與諸如Y3Al5O12:Ce3+的波長轉換材料配對，該波長轉換材料吸收藍光中的一些且發射黃光。可使用的磷光粒子之其他實例包括具有以下的鋁石榴石磷光粒子：
(Lu1-x-y-a-bYxGdy)3(Al1-zGaz)5O12:CeaPrb 公式(1)
其中0＜x＜1，0＜y＜1，0＜z≦0.1，0＜a≦0.2且0＜b≦0.1，以及Lu3Al5O12:Ce3+及Y3Al5O12:Ce3+，其發射黃綠範圍內的光。另一實例可為(Sr1-x-yBaxCay)2-zSi5-aAlaN8-aOa:Euz 2+，其中0≦a＜5，0＜x≦1，0≦y≦1且0＜z≦1，諸如Sr2Si5N8:Eu2+，其發射紅色範圍內的光。
其他合適的綠色、黃色及紅色發射磷光體可包括：(Sr1-a bCabBac)SixNyOz:Eua 2+ (a=0.002-0.2，b=0.0-0.25，c=0.0-0.25，x=1.5-2.5，y=1.5-2.5，z=1.5-2.5)，包括例如SrSi2N2O2:Eu2+；(Sr1-u-v-xMguCavBax)(Ga2-y-zAlyInzS4):Eu2+，包括例如SrGa2S4:Eu2+；Sr1-xBaxSiO4:Eu2+；或(Ca1-xSrx)S:Eu2+，其中0＜x＜1，包括例如CaS:Eu2+及SrS:Eu2+。
合適的黃色/綠色發射磷光體之實例可包括：Lu3-x-yMyAl5-zAzO12:Cex，其中M = Y, Gd, Tb, Pr, Sm, Dy，A = Ga, Sc 且(0＜x≦0.2)；Ca3-x-yMySc2-zAzSi3O12:Cex，其中M = Y, Lu; A = Mg, Ga且(0＜x≦0.2)；Ba2-x-yMySiO4:Eux，其中M = Sr, Ca, Mg且(0＜x≦0.2)；Ba2-x-y-zMyKzSi1-zPzO4Eux，其中M = Sr, Ca, Mg且(0＜x≦0.2)；Sr1-x-yMyAl2-zSizO4-zNz:Eux，其中M = Ba, Ca, Mg且(0＜x≦0.2)，M1-xSi2O2N2:Eux，其中M = Sr, Ba, Ca, Mg且(0＜x≦0.2)；M3-xSi6O9N4:Eux，其中M = Sr, Ba, Ca, Mg且(0＜x≦0.2)；M3-xSi6O12N2:Eux，其中M = Sr, Ba, Ca, Mg且(0＜x≦0.2)；Sr1-x-yMyGa2-zAlzS4:Eux，其中M = Ba, Ca, Mg且(0＜x≦0.2)；Ca1-x-y-zMzS:CexAy，其中M = Ba, Sr, Mg，A = K, Na, Li且(0＜x≦0.2)；Sr1-x-zMzAl1+ySi4.2-yN7-yO0.4+y:Eux，其中M = Ba, Ca, Mg且(0＜x≦0.2)；Ca1-x-y-zMySc2O4:CexAz，其中M = Ba, Sr, Mg，A = K, Na, Li且(0＜x≦0.2)；Mx-zSi6-y-2xAly+2xOyN8-y:Euz，其中M = Ca, Sr, Mg且(0＜x≦0.2)；以及Ca8-x-yMyMgSiO4Cl2:Eux，其中M = Sr, Ba且(0＜x≦0.2)。
合適的紅色發射磷光粒子之實例包括：Ca1-x-zMzS:Eux，其中M = Ba, Sr, Mg, Mn且(0＜x≦0.2)；Ca1-x-yMySi1-zAl1+zN3-zOz:Eux，其中M = Sr, Mg, Ce, Mn且(0＜x≦0.2)；Mg4Ge1-xO5F:Mnx，其中(0＜x≦0.2)；M2-xSi5-yAlyN8-yOy:Eux，其中M = Ba, Sr, Ca, Mg, Mn且(0＜x≦0.2)；Sr1-x-yMySi4-zAl1+zN7-zOz:Eux，其中M = Ba, Ca, Mg, Mn且(0＜x≦0.2)；以及Ca1-x-yMySiN2:Eux，其中M = Ba, Sr, Mg, Mn且(0＜x≦0.2)。
在某些佈置中，磷光體可包括具有惰性粒子而非磷光體、具有磷光體晶體而無活化摻雜劑或類似者的部分，以使得彼等部分不吸收及發射光。舉例而言，SiNx可包括為惰性粒子。亦可對陶瓷磷光體中之活化摻雜劑進行分級，例如以使得最接近表面的磷光粒子具有最高摻雜濃度。隨著距表面之距離增加，磷光體中之摻雜劑濃度可能降低。摻雜輪廓可採取諸如線性、步階式、冪律輪廓或類似者之任何形狀，且可包括多種、可變或混合摻雜濃度。
在某些佈置中，基板之部分可實質上無磷光體或摻雜劑。磷光體厚度及活化摻雜劑之負載可經調適以產生所需發射波長或波譜。磷光體可包括多種類型的磷光粒子，分別發出相同或不同的光波長。多種類型的磷光粒子可經混合或形成為單個均質磷光體。多種類型的磷光粒子亦可形成於在基板1102內構成堆疊或複數個磷光層的分離層中。多個基板層亦可接合在一起以形成多層堆疊。波長轉換層1100亦可與習知磷光層結合使用，習知磷光層諸如安置於環氧基中之保形磷光層或磷光粒子。
波長轉換層1100可包括各種類型的LED。由LED發射的未經轉化之光可為所提取光之所得波譜或波長之部分。LED可經組合。組合可包括與黃光發射波長轉換粒子組合的藍光發射LED，與綠光及紅光發射波長轉換粒子組合的藍光發射LED，與藍光及黃光發射波長轉換粒子組合的UV光發射LED，與藍光、綠光及紅光發射波長轉換粒子組合的UV光發射LED，或類似者。可採用發射其他顏色光的波長轉換粒子來得到來自一結構的光的所需提取的波譜或波長。
黏合劑可用於結合在一起或將波長轉換粒子1104附接至基板1102。黏合劑可為有機的、無機的、有機的及無機的，或類似者。有機黏合劑可為丙烯酸酯、硝化纖維，或類似者。有機/無機黏合劑可為諸如甲基或苯基聚矽氧之聚矽氧、氟聚矽氧、高折射率聚矽氧或類似者以符合任何預定標準。無機黏合劑可為溶膠-凝膠、TEOS之溶膠-凝膠、MTMS之溶膠-凝膠、液體玻璃、矽酸鈉、矽酸鉀、水玻璃、能夠浸透多孔基板的具有低黏度的材料，或類似者。
黏合劑亦可包括填充劑以調整物理或光學特性。填充劑可包括無機奈米粒子、矽石、玻璃粒子、纖維、增加折射率的材料，或類似者。填充劑亦可包括增加光學效能的材料、促進散射的材料、提高熱效能的材料、增加亮度的材料，或類似者。
圖1A之波長轉換層1100可實質上為正方形、矩形、多邊形、六邊形、圓形或任何其他合適的或合適形狀。在某些佈置中，波長轉換層1100可在於LED附近定位之前單體化。在某些佈置中，波長轉換層1100可在附接至LED之後單體化。波長轉換層1100可直接附接至LED，安置在LED附近，或類似者。波長轉換層1100可藉由無機層、聚合物薄片、厚黏接層、小氣隙或任何其他合適結構與LED分離。LED與波長轉換層1100之間的間距可小於500 μm，小於奈米，近似公釐，或類似者。
多種類型的波長轉換結構可用於一裝置中。矽及玻璃網狀物波長轉換層可與含有波長轉換層之模製聚合物及量子點組合。另外，濾波器或金屬反射器可形成於波長轉換層1100之至少一部分上方。濾波器可回收由其他濾波器層或不同反射結構吸收的由波長轉換層發射的波譜或波長之部分。濾波器可為形成分佈式布拉格反射器(Bragg reflector)的介電層之堆疊。在波長轉換層1100中，金屬反射器可用於回收經由側壁逸出的光。
在某些佈置中，具有兩種波長轉換材料之裝置可發射具有藍峰波長、綠峰波長以及紅峰波長之光。此佈置可允許所反射的光具有在綠峰波長與藍峰波長之間、在綠峰波長與紅峰波長之間或兩者的峰值波長。
圖1B說明形成包含玻璃網狀物的波長轉換層的製程1200。應理解，儘管在本文中本發明可能列舉玻璃網狀物作為一實例，但網狀物可為諸如玻璃、石英、聚矽氧或類似者之可適用材料。在1200中，可提供玻璃或矽玻璃網狀物(1202)。玻璃網狀物可由佈置在二維或三維圖案中且經加熱直至部分、實質或類似稠合的多層玻璃線或纖維建構。玻璃纖維之間的充足間距可經佈置以使得連續的開放孔隙空間存在於三維結構中。可用磷光體或黏合劑漿料填充玻璃網狀物(1204)。磷光體或黏合劑漿料可包含無機或其他填充劑。填充可藉由在標準大氣壓下浸塗成漿料、藉由高壓注漿、藉由低壓致能填充或類似者來完成。磷光體或黏合劑漿料亦可包括經加熱或UV輻射直至部分、實質或類似固化的聚矽氧。黏合劑漿料亦可在網狀物上方經噴霧塗佈，以在網狀物之兩側上產生較薄或稠密封裝的磷光層。
組合的玻璃網狀物基板及磷光體或黏合劑可經單體化及附接至LED或與LED相鄰定位(1206)。在固化(1208)之後，可採用接觸定位、黏接劑附接、結構定位或類似者將組合的玻璃網狀物基板及磷光體或黏合劑固定至LED。為了附接至多個LED (1210)，在固化(1212)時或之後可包括接觸定位、黏接劑附接、結構定位或類似者以相對於LED固定組合的玻璃網狀物基板及磷光體或黏合劑。另外，可在封裝之前對結構進行單體化及分離。
圖1C說明將玻璃聚矽氧基板波長轉換層附接至一或多個照明裝置之製程1300。照明裝置可為LED或能夠產生光的任何其他裝置。可提供玻璃或矽玻璃網狀物1302。隨後塗覆黏接劑1304。視需要，可藉由旋塗、使用B階聚矽氧之旋塗或類似者來塗覆黏接劑以減少黏接劑或溢膠或任何其他製程。隨後可諸如使用黏接層將玻璃或矽網狀物1302附接至一或多個經單體化LED 1306。網狀物1302經單體化1308。網狀物1302及一或多個經單體化LED 1306之組合亦可倒置且準備用於封裝。
圖1D說明將層壓的玻璃聚矽氧基板波長轉換層附接至一或多個照明裝置之製程1400。照明裝置可為LED或能夠產生光的任何其他裝置。可提供玻璃或矽玻璃網狀物1411。磷光體或黏合劑1413可經壓力或熱層壓至玻璃或矽玻璃網狀物1411。磷光體或黏合劑1413可提供結構載體。組合的網狀物1402及磷光體或黏合劑1413可形成波長轉換層，該波長轉換層隨後諸如使用黏接層附接至一或多個LED 1406。波長轉換層可經單體化1408。波長轉換層及一或多個LED 1406之組合亦可倒置且準備用於封裝。
圖1E說明製造具有多孔組件的磷光膜的製程1500。可製造具有第一色點的第一轉換器膜(1502)，且可製造具有第二色點的第二轉換器膜(1504)。當第一轉換器膜及第二轉換器膜層壓至多孔組件時，第一色點及第二色點可為所得波長轉換層之色點為預定色點。第一及第二磷光膜可經層壓至多孔組件，得到具有預定色點的波長轉換層(1506)。
圖1F說明製造具有多孔組件的波長轉換膜16-4之製程1600。在1602處，可將具有第一色點的第一磷光膜及具有第二色點的第二磷光膜層壓至多孔組件以用於預定色點，從而得到波長轉換層1604。波長轉換層1604可對應於圖2A之波長轉換層206，如本文進一步論述。
圖2A為實例實施例中之LED裝置200之圖式。LED裝置200可包括基板202、作用層204、波長轉換層206以及初級光學器件208。在其他實施例中，LED裝置可能不包括波長轉換層及/或初級光學器件。
如圖2A中所示，作用層204可與基板202相鄰，且在激發時發射光。用於形成基板202及作用層204之合適材料包括藍寶石、SiC、GaN、聚矽氧，且更具體而言可由以下形成：第III-V族半導體，包括但不限於AlN、AlP、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、InN、InP、InAs、InSb；第II-VI族半導體，包括但不限於ZnS、ZnSe、CdSe、CdTe；第IV族半導體，包括但不限於Ge、Si、SiC及其混合物或摻合物。
波長轉換層206可遠離、靠近作用層204或在作用層204正上方。作用層204可將光發射至波長轉換層206中。波長轉換層206用以進一步修改由作用層204所發射的光的波長。包括波長轉換層的LED裝置通常被稱作經磷光體轉換的LED (PCLED)。波長轉換層206可包括任何發光材料，諸如例如透明或半透明黏合劑或基質中的磷光粒子，或吸收一個波長的光且發射不同波長的光的陶瓷磷光體元件。如本文中所揭示，波長轉換層206可具有預定色點，以使得具有第一轉換器點的第一轉換器膜及具有第二轉換器點的第二轉換器膜經層壓至多孔組件，以製造具有預定色點的波長轉換層206。
初級光學器件208可位於LED裝置200之一或多個層上或上方，且允許光經由初級光學器件208自作用層204及/或波長轉換層206通過。初級光學器件208可為經組態以保護一或多個層且至少部分地成形LED裝置200之輸出的透鏡或封裝。初級光學器件208可包括透明及/或半透明材料。在實例實施例中，可基於朗伯(Lambertian)分佈圖案發射經由初級光學器件之光。應理解，初級光學器件208之一或多個特性可經修改以產生與朗伯分佈圖案不同的光分佈圖案。
圖2B展示在實例實施例中包括具有像素201A、201B及201C的LED陣列210以及二級光學器件212的照明系統220之橫截面視圖。LED陣列210包括像素201A、201B及201C，分別包括各別波長轉換層206B、作用層204B及基板202B。LED陣列210可為使用晶圓級加工技術製造的單片LED陣列，具有次500微米尺寸的微型LED，或類似者。LED陣列210中之像素201A、201B及201C可使用陣列分段或可替代地使用取放技術形成。
LED裝置200B之一或多個像素201A、201B及201C之間所示的間隙203可包括氣隙或可由諸如可為接點(例如n接點)的金屬材料的材料填充。
二級光學器件212可包括透鏡209及波導207中之一者或兩者。應理解，儘管根據所示實例論述了二級光學器件，但在實例實施例中，二級光學器件212可用於散射入射光(發散光學器件)，或將入射光聚集至準直光束(準直光學器件)。在實例實施例中，波導207可為聚光器，且可具有用於聚光的任何可適用形狀，諸如抛物面形狀、錐形形狀、傾斜形狀，或類似者。波導207可用用於反射或再導向入射光的介電材料、金屬化層或類似者來塗佈。在替代實施例中，照明系統可不包括以下中之一或多者：波長轉換層206B、初級光學器件208B、波導207及透鏡209。
透鏡209可由任何可適用的透明材料形成，諸如但不限於SiC、氧化鋁、金剛石或類似者或其組合。透鏡209可用於修改輸入透鏡209中之光束，以使得來自透鏡209之輸出光束將有效地滿足所需光度標準。另外，透鏡209可用於一或多個美觀目的，諸如藉由判定LED陣列210之像素201A、201B及/或201C之照亮及/或未照亮外觀。
圖3為根據一個實施例的整合LED照明系統之電子電路板310之俯視圖。在替代實施例中，兩個或更多個電子電路板可用於LED照明系統。舉例而言，LED陣列可在單獨電子電路板上，或感測器模組可在單獨電子電路板上。在所說明之實例中，電子電路板310包括電源模組312、感測器模組314、連通性及控制模組316以及用於將LED陣列附接至基板320的LED附接區域318。
基板320可為能夠機械支撐及使用諸如導軌、跡線、接墊、通孔及/或電線的導電連接件提供與電組件、電子組件及/或電子模組的電耦接。電源模組312可包括電元件及/或電子元件。在實例實施例中，電源模組312包括AC/DC轉換電路、DC/DC轉換電路、調光電路及LED驅動電路。
感測器模組314可包括其中LED陣列待實施的應用所需的感測器。
連通性及控制模組316可包括系統微控制器及經組態以自外部裝置接收控制輸入的任何類型的有線或無線模組。
如本文所使用，術語模組可指代安置在個別電路板上之電組件及/或電子組件，該等電路板可焊接至一或多個電子電路板310。然而，術語模組亦可指代提供類似功能但在相同區域中或在不同區域中可個別地焊接至一或多個電路板之電組件及/或電子組件。
圖4A為在一個實施例中具有在LED裝置附接區域318處附接至基板320的LED陣列410的電子電路板310之俯視圖。電子電路板310連同LED陣列410表示LED系統400A。另外，電源模組312經由跡線418B接收Vin 497處之電壓輸入及來自連通性及控制模組316之控制信號，且經由跡線418A將驅動信號提供至LED陣列410。經由來自電源模組312之驅動信號打開及關閉LED陣列410。在圖4A中所示之實施例中，連通性及控制模組316經由跡線418C自感測器模組314接收感測器信號。
圖4B說明具有安裝在電路板499之兩個表面上的電子組件的兩通道整合LED照明系統之一個實施例。如圖4B中所示，LED照明系統400B包括第一表面445A，其具有接收調光器信號及AC電源信號之輸入及安裝在其上的AC/DC轉換器電路412。LED系統400B包括第二表面445B，其具有調光器介面電路415、DC-DC轉換器電路440A及440B、具有微控制器472的連通性及控制模組416 (在此實例中為無線模組)及安裝在其上的LED陣列410。LED陣列410係由兩個獨立通道411A及411B驅動。在替代實施例中，單個通道可用於將驅動信號提供至LED陣列，或任何數目的多個通道可用於將驅動信號提供至LED陣列。
LED陣列410可包括兩組LED裝置。在實例實施例中，A組之LED裝置電耦接至第一通道411A，且B組之LED裝置電耦接至第二通道411B。兩個DC-DC轉換器440A及440B中之每一者可經由單個通道411A及411B提供分別用於驅動LED陣列410中之各別A組LED及B組LED之各別驅動電流。LED組中之一者中之LED可經組態以發射相較第二組LED中之LED具有不同色點之光。由LED陣列410發射之光之複合色點之控制可藉由控制分別經由單個通道411A及411B由個別DC/DC轉換器電路440A及440B施加的電流及/或工作循環而經調節處於一範圍內。儘管圖4B中所示之實施例不包括感測器模組(如圖3及圖4A中所描述)，但替代實施例可包括感測器模組。
所說明之LED照明系統400B為整合系統，其中LED陣列410及用於操作LED陣列410之電路設置在單個電子電路板上。電路板499之相同表面上之模組之間的連接可藉由表面或子表面互連件(諸如跡線431、432、433、434及435)或金屬化物(未展示)電耦接用於在模組之間交換例如電壓、電流及控制信號。電路板499之相對表面上之模組之間的連接件可經由電路板互連件(諸如通孔及金屬化物(未展示))電耦接。
根據實施例，LED系統可設置在LED陣列在與驅動及控制電路分離的電子電路板上的位置。根據其他實施例，LED系統可具有LED陣列連同與驅動電路分離的電子電路板上的電子器件中之一些。舉例而言，LED系統可包括電源轉換模組及位於與LED陣列分離的電子電路板上的LED模組。
根據實施例，LED系統可包括多通道LED驅動電路。舉例而言，LED模組可包括嵌入式LED校準及設定資料及例如三組LED。一般熟習此項技術者將認識到可根據一或多個應用使用任何數目組LED。各組內的個別LED可經串聯或並聯佈置，且可提供具有不同色點的光。舉例而言，暖白光可藉由第一組LED提供，冷白光可藉由第二組LED提供，且中性白光可藉由第三組提供。
圖5展示包括應用平台560、LED系統552及556及二級光學器件554及558之實例系統550。LED系統552產生箭頭561a與561b之間所示之光束561。LED系統556可產生箭頭562a與562b之間的光束562。在圖5中所示之實施例中，自LED系統552發射之光穿過二級光學器件554，且自LED系統556發射之光穿過二級光學器件558。在替代實施例中，光束561及562不穿過任何二級光學器件。二級光學器件可為或可包括一或多個光導。一或多個光導可為邊緣照亮或可具有內部開口，該內部開口定義光導之內部邊緣。LED系統552及/或556可插入一或多個光導之內部開口中，以使得其將光射入一或多個光導之內部邊緣(內部開口光導)或外部邊緣(邊緣照亮光導)。LED系統552及/或556中之LED可佈置在基座之外周周圍，該基座為光導之一部分。根據實施，基座可為導熱的。根據實施，基座可耦接至安置在光導上方的散熱元件散熱元件可經佈置以經由導熱基座接收藉由LED產生的熱量並耗散所接收的熱量。一或多個光導可允許由LED系統552及556發射之光以所需方式成形，諸如具有梯度、斜面分佈、窄分佈、寬分佈、角度分佈或類似者。
在實例實施例中，系統550可為攝影機閃光系統之行動電話、室內住宅或商業照明、室外燈具(諸如街道照明)、汽車、醫療裝置、擴增實境(AR)/虛擬實境(VR)裝置及機器裝置。在實例實施例中，圖3中所示之整合LED照明系統、圖4A中所示之LED系統400A說明LED系統552及556。
在實例實施例中，系統550可為攝影機閃光系統之行動電話、室內住宅或商業照明、室外燈具(諸如街道照明)、汽車、醫療裝置、AR/VR裝置及機器裝置。在實例實施例中，圖4A中所示之LED系統400A及圖4B中所示之LED系統400B說明LED系統552及556。
如本文所論述，應用平台560可經由電源匯流排通孔管線565或其他可適用輸入將電源提供至LED系統552及/或556。此外，應用平台560可經由管線565提供輸入信號以用於操作LED系統552及LED系統556，該輸入可基於使用者輸入/優先、感測讀取、經預程式化或自主判定之輸出，或類似者。一或多個感測器可在應用平台560之外殼之內部或外部。
在各種實施例中，應用平台560感測器及/或LED系統552及/或556感測器可收集資料，資料諸如視訊資料(例如，LIDAR資料、IR資料、經由攝影機收集之資料，等)、音訊資料、基於距離之資料、移動資料、環境資料，或類似者或其組合。資料可與物理項目或實體相關，諸如物件、個人、車輛等。舉例而言，感測設備可針對基於ADAS/AV之應用收集物件近接資料，其可基於物理項目或實體之偵測優化偵測及後續操作。可基於藉由例如LED系統552及/或556發射光學信號(諸如IR信號)及基於所發射光學信號收集資料來收集資料。該資料可藉由與發射光學信號用於資料收集的組件不同的組件來收集。繼續該實例，感測設備可位於汽車上，且可使用VCSEL發射光束。一或多個感測器可感測對所發射光束或任何其他可適用輸入之回應。
在實例實施例中，應用平台560可表示汽車，且LED系統552及LED系統556可表示汽車頭燈。在各種實施例中，系統550可表示具有可轉向光束之汽車，其中LED可經選擇性活化以提供可轉向燈。舉例而言，LED之陣列可用於定義或投射形狀或圖案，或僅照射道路之所選擇部分。在實例實施例中，LED系統552及/或556內之紅外攝影機或偵測器像素可為識別需要照明的場景(道路、人行橫道等)之部分的感測器。
在詳細描述實施例之後，熟習此項技術者將瞭解，鑒於本發明描述，可在不脫離本發明概念之精神之情況下對本文中所描述之實施例進行修改。因此，本發明之範疇不意欲限於所說明及描述之具體實施例。
200‧‧‧LED裝置
201A‧‧‧像素
201B‧‧‧像素
201C‧‧‧像素
202‧‧‧基板
202B‧‧‧基板
203‧‧‧間隙
204‧‧‧作用層
204B‧‧‧作用層
206‧‧‧波長轉換層
206B‧‧‧波長轉換層
207‧‧‧波導
208‧‧‧初級光學器件
208B‧‧‧初級光學器件
209‧‧‧透鏡
210‧‧‧LED陣列
212‧‧‧二級光學器件
220‧‧‧照明系統
310‧‧‧電子電路板
312‧‧‧電源模組
314‧‧‧感測器模組
316‧‧‧連通性及控制模組
318‧‧‧LED附接區域
320‧‧‧基板
400A‧‧‧LED系統
400B‧‧‧LED照明系統
410‧‧‧LED陣列
411A‧‧‧通道
411B‧‧‧通道
412‧‧‧AC/DC轉換器電路
415‧‧‧調光器介面電路
416‧‧‧連通性及控制模組
418A‧‧‧跡線
418B‧‧‧跡線
418C‧‧‧跡線
431‧‧‧跡線
432‧‧‧跡線
433‧‧‧跡線
434‧‧‧跡線
435‧‧‧跡線
440A‧‧‧DC-DC轉換器電路
440B‧‧‧DC-DC轉換器電路
445A‧‧‧第一表面
445B‧‧‧第二表面
472‧‧‧微控制器
497‧‧‧Vin
550‧‧‧系統
552‧‧‧LED系統
554‧‧‧二級光學器件
556‧‧‧LED系統
558‧‧‧級光學器件
560‧‧‧應用平台
561‧‧‧光束
561a‧‧‧箭頭
561b‧‧‧箭頭
562‧‧‧光束
562a‧‧‧箭頭
562b‧‧‧箭頭
565‧‧‧電源匯流排通孔管線
1100‧‧‧波長轉換層
1102‧‧‧基板
1104‧‧‧粒子
1106‧‧‧黏合劑
1200‧‧‧製程
1202‧‧‧步驟
1204‧‧‧步驟
1206‧‧‧步驟
1208‧‧‧步驟
1210‧‧‧步驟
1212‧‧‧步驟
1300‧‧‧製程
1302‧‧‧玻璃或矽玻璃網狀物
1304‧‧‧黏接劑
1306‧‧‧經單體化LED
1308‧‧‧單體化
1400‧‧‧製程
1402‧‧‧網狀物
1406‧‧‧LED
1408‧‧‧單體化
1411‧‧‧玻璃或矽玻璃網狀物
1413‧‧‧磷光體或黏合劑
1500‧‧‧製程
1502‧‧‧步驟
1504‧‧‧步驟
1506‧‧‧步驟
1600‧‧‧製程
1602‧‧‧步驟
1604‧‧‧波長轉換層
根據結合附圖藉助於實例給出的以下描繪可得到更詳細理解，其中圖式中的類似附圖標號指示類似元件，且其中：
圖1A說明具有包含玻璃網狀物的磷光體的波長轉換層；
圖1B說明形成包含玻璃網狀物的波長轉換層之製程；
圖1C說明將玻璃聚矽氧基板波長轉換層附接至一或多個照明裝置之製程；
圖1D說明將層壓的玻璃聚矽氧基板波長轉換層附接至一或多個照明裝置之製程；
圖1E說明製造具有多孔組件的磷光膜的製程；
圖1F說明製造具有多孔組件之磷光膜；
圖2A為展示發光二極體(LED)裝置之圖式；
圖2B為展示具有二級光學器件之LED系統之圖式；
圖3為根據一個實施例的整合LED系統之電子電路板之俯視圖；
圖4A為具有在LED裝置附接區域處附接至基板的LED陣列的電子電路板之俯視圖；
圖4B為具有安裝在電路板之兩個表面上的電子組件的兩通道整合LED照明系統之圖式；以及
圖5為實例應用程式系統之圖式。

Claims (20)

  1. 一種波長轉換層，其包含： 一多孔支撐結構，其包含一玻璃、一聚矽氧或一石英中之至少一者；以及 波長轉換粒子之一固化部分以及填充該多孔支撐結構之一黏合劑。
  2. 如請求項1之波長轉換層，其中該黏合劑為聚矽氧。
  3. 如請求項1之波長轉換層，其中該多孔支撐結構包含一堆疊網狀物層。
  4. 如請求項3之波長轉換層，其中該堆疊網狀物包含編織支撐材料，該編織支撐材料包含一玻璃、一聚矽氧或一石英中之至少一者。
  5. 如請求項4之波長轉換層，其中一第一編織支撐材料包含該堆疊網狀物之一第一邊緣處之一第一端以及該堆疊網狀物之一第二邊緣處之一第二邊緣，該第二邊緣遠離該第一邊緣。
  6. 如請求項1之波長轉換層，其中該黏合劑包含經組態以增加一折射率的填充劑。
  7. 如請求項1之波長轉換層，其中該等波長轉換粒子經組態以轉換在該波長轉換層上入射的光。
  8. 如請求項1之波長轉換層，其中該等波長轉換粒子為磷光粒子。
  9. 如請求項1之波長轉換層，其中該等波長轉換粒子為預成型陶瓷磷光體。
  10. 一種LED裝置，其包含： 一作用層；以及 一波長轉換層，其經組態以轉換自該作用層發射的一第一光之波長且發射一第二光，該波長轉換層包含： 一多孔支撐結構，其包含一玻璃、一聚矽氧或一石英中之至少一者；以及 波長轉換粒子之一固化部分以及填充該多孔支撐結構之一黏合劑。
  11. 如請求項10之LED裝置，其中該黏合劑為聚矽氧。
  12. 如請求項10之LED裝置，其中該多孔支撐結構包含一堆疊網狀物層。
  13. 如請求項12之LED裝置，其中該堆疊網狀物包含編織支撐材料，該編織支撐材料包含一玻璃、一聚矽氧或一石英中之至少一者。
  14. 如請求項13之LED裝置，其中一第一編織支撐材料包含該堆疊網狀物之一第一邊緣處之一第一端以及該堆疊網狀物之一第二邊緣處之一第二邊緣，該第二邊緣遠離該第一邊緣。
  15. 一種製備一波長轉換層之方法，該方法包含： 製造具有第一色點之一第一磷光膜； 製造具有第二色點之一第二磷光膜；以及 將該第一及該第二磷光膜層壓至一多孔組件用於一預定色點。
  16. 如請求項15之方法，其中該第一磷光膜及該第二磷光膜包含一黏合劑。
  17. 如請求項16之方法，其中該黏合劑包括用以增加一折射率的填充劑。
  18. 如請求項15之方法，其中該多孔組件包含堆疊網狀物層。
  19. 如請求項15之方法，其進一步包含使該波長轉換層單體化及附接一照明裝置。
  20. 如請求項15之方法，其進一步包含將多個照明裝置附接至該波長轉換層，以及使該組合的照明裝置及波長轉換層單體化。
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