具有增强散射性质的远端磷光体和漫射器布置的LED灯或灯泡制造技术

公开了一种LED灯或灯泡，其包括光源、散热器结构以及光学空腔。光学空腔包括具有转换材料并布置在空腔的开口之上的磷光体载体。磷光体载体包括导热透明材料并热耦接至散热器结构。基于LED的光源远离磷光体载体安装在光学空腔中，并且来自光源的光穿过磷光体载体。包括安装在光学空腔之上的漫射器圆顶，并且来自光学空腔的光穿过漫射器圆顶。漫射器的特性(诸如几何形状、散射层的散射特性、表面粗糙度或平滑度、以及散射层特性的空间分布)可用于控制各种灯特性，诸如随视角而变的颜色均匀性及光强度分布。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】固态灯本申请主张以下各申请的权益：2010年3月3日提交的美国临时专利申请第61/339,516号、2010年3月3日提交的美国临时专利申请第61/339,515号、2010年9月24日提交的美国临时专利申请第61/386,437号、2010年12月19日提交的美国临时申请第61/424,665号、2010年12月19日提交的美国临时申请第61/424,670号、2011年1月19日提交的美国临时专利申请第61/434,355号、2011年1月23日提交的美国临时专利申请第61/435,326号、2011年1月24日提交的美国临时专利申请第61/435,759号。本申请还是以下申请的部分继续申请且主张其权益：2010年8月2日提交的美国专利申请第12/848,825号、2010年9月24日提交的美国专利申请第12/889,719号及2010年12月22日提交的美国专利申请第12/975,820号。本申请是在政府支持下依据美国能源部第DE-FC26-08NT01577号合约进行。在本申请中，政府具有特定权利。本专利技术的背景
本专利技术涉及固态灯及灯泡，且尤其涉及能够产生全向发射图案(样式，pattern)的有效且可靠的基于发光二极管(LED)的灯及灯泡。
技术介绍
白炽灯或灯泡或基于灯丝的灯或灯泡通常用作家用设施及商用设施的光源。然而，这种灯为效率极度低下的光源，其中多达95％的输入能量主要呈热或红外线能量的形式而损失。白炽灯的一个常见替代形式(所谓的紧凑荧光灯(CFL))在将电力转换为光方面更有效，但要求使用有毒材料，这种有毒材料以及其各种化合物可造成慢性及急性中毒，并且可导致环境污染。用于提高灯或灯泡的效率的一个解决方案为使用固态器件(诸如，发光二极管(LED))而非金属灯丝来产生光。发光二极管一般包括夹置于掺杂类型相反的层之间的半导体材料的一个或多个活性层。当将偏压施加于掺杂层上时，空穴和电子注入于活性层中，空穴和电子在活性层中重组合以产生光。光从活性层以及从LED的各个表面发出。为了在电路或其他相似布置中使用LED芯片，已知的是将LED芯片封入于封装件中以提供环境和/或机械保护、颜色选择、光聚焦等。LED封装件还包括用于将LED封装件电连接至外部电路的电导线、触点或迹线。在图1中所示的典型LED封装件10中，借助于焊料结合或导电环氧树脂将单个LED芯片12安装于反射杯13上。一个或多个引线结合部11将LED芯片12的欧姆触点连接至导线15A和/或15B，这种导线可附接至反射杯13或与反射杯13形成一体。该反射杯可填充有密封剂材料16，该密封剂材料可含有诸如磷光体(phosphor，荧光剂)的波长转换材料。由LED发出的在第一波长的光可由磷光体吸收，该磷光体可回应地发射第二波长的光。接着将整个装配件密封于透明保护树脂14中，该保护树脂可模制成透镜形状，以使自LED芯片12发出的光准直。虽然反射杯13可在向上方向上引导光，但在光被反射时(即，一些光由于实际反射器表面的小于100％的反射率而可能被反射杯吸收)，可能发生光学损失。另外，热滞留对于封装件(诸如图1中所示出了的封装件10)来说可能是个问题，因为可能难以经由导线15A、15B引出热。图2中所示的传统LED封装件20可能更适合于可产生更多热的高功率操作。在LED封装件20中，一个或多个LED芯片22安装至载体(诸如，印刷电路板(PCB)载体、基板或基台(submount)23)上。安装于基台23上的金属反射器24环绕LED芯片22且反射由LED芯片22发出的光以使光远离封装件20。反射器24还提供对LED芯片22的机械保护。在LED芯片22上的欧姆触点与基台23上的电迹线25A、25B之间形成一个或多个引线结合连接件27。接着以密封剂26覆盖所安装的LED芯片22，该密封剂可提供对芯片的环境及机械保护，同时还充当透镜。金属反射器24通常借助于焊料或环氧树脂结合而附接至载体。可通过包括一个或多个磷光体的转换材料来涂布LED芯片(诸如，图2的LED封装件20中所找到的LED芯片)，其中所述磷光体吸收LED光中的至少一些。LED芯片可发射不同波长的光，使得其发射来自LED及磷光体的光的组合。可使用许多不同的方法用磷光体涂布LED芯片，其中一种合适方法描述于美国专利申请第11/656,759号及第11/899,790号中，这两个专利申请为Chitnis等人的申请且题目均为“WaferLevelPhosphorCoatingMethodandDevicesFabricatedUtilizingMethod”。可替换地，可使用诸如电泳沉积(EPD)的其他方法来涂布LED，其中合适的EPD方法描述于Tarsa等人的题为“CloseLoopElectrophoreticDepositionofSemiconductorDevices”的美国专利申请第11/473,089号中。具有在附近的或作为直接涂层的转换材料的LED芯片已用在各种不同封装件中，但遭遇到基于器件的结构的一些限制。当磷光体材料在LED外延层上或在LED外延层附近(且在一些例子中包括在LED上的保形涂层)时，磷光体可直接经受由芯片产生的热，该热可使磷光体材料的温度增加。另外，在这种情况下，磷光体可经受来自LED的极高浓度或通量的入射光。由于转换过程通常并非100％有效，因此在磷光层中产生与入射光通量成比例的过量热。在接近于LED芯片的紧凑磷光层中，此可导致磷光层中的温度明显增加，因为在小区域中产生大量的热。当磷光体颗粒嵌入于低热导率材料(诸如，硅树脂，所述低导热性材料不提供用于对在磷光体颗粒内产生的热的有效耗散路径)中时，此温度增加可加剧。这种升高的操作温度可造成磷光体及周围材料随着时间的流逝而劣化，并且造成磷光体转换效率的降低及转换颜色的偏移。同样已开发出利用固态光源(诸如，LED)结合与LED分离的或相对于LED处于远端(远离LED)的转换材料的灯。这种布置公开于Tarsa等人的题为“HighOutputRadialDispersingLampUsingaSolidStateLightSource”的美国专利第6,350,041号中。此专利中所描述的灯可包括经由分离器将光透射至具有磷光体的分散器的固态光源。该分散器可使光按照所期望的图案来分散和/或通过经由磷光体或其他转换材料将该光中的至少一些转换成不同波长来改变其颜色。在一些实施例中，分离器使光源与分散器隔开足够的距离，使得当光源载运室内照明所必需的升高电流时，来自光源的热将不传递至分散器。附加的远端磷光体技术描述于Negley等人的题为“LightingDevice”的美国专利第7,614,759号中。合并有远端磷光体的灯的一个潜在缺点为其可具有不期望的视觉或审美特征。当灯并不产生光时，灯可具有与标准爱迪生灯泡的典型白色或透明外观不同的表面颜色。在一些例子中，灯可具有黄色或橙色外观，其主要由磷光体转换材料产生。此外观对于许多应用而言可被认为是不期望的，在所述这些应用中，当灯不照明时，其可造成关于周围的建筑元件的审美问题。这可使消费者对这种类型的灯的总体接受度具有负面影响。另外，与在转换过程期间在磷光层中产生的热可经由附近的芯片或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.03.03 US 61/339,516;2010.03.03 US 61/339,515;1.一种固态灯，包括：LED光源；远端波长转换材料，与所述LED光源隔开；载体，所述远端波长转换材料位于所述载体上；漫射器，远离所述远端波长转换材料，其中，所述漫射器包括一几何形状和光散射性质以将来自所述LED光源和所述波长转换材料的光分散成全向发射图案，其中，所述漫射器的几何形状包括位于所述漫射器的底座处的颈部，其中，所述远端波长转换材料的所述载体位于所述漫射器的底座处，并且所述远端波长转换材料位于所述载体与所述漫射器之间。2.根据权利要求1所述的固态灯，其中，所述漫射器进一步包括灯泡部分。3.根据权利要求1所述的固态灯，其中，所述光散射性质包括非均匀光散射性质。4.根据权利要求1所述的固态灯，其中，所述LED光源包括多个共平面LED，且所述远端波长转换材料包括平面形状。5.根据权利要求1所述的固态灯，其中，所述LED光源包括多个共平面LED，且所述远端波长转换材料包括平面形状，其中，所述漫射器具有下部，所述下部比对应的上部透射更多的光。6.根据权利要求1所述的固态灯，其中，所述LED光源包括多个共平面LED，且所述远端波长转换材料包括平面形状，其中，所述漫射器包括球体形状，所述球体形状具有下部，所述下部比对应的上部透射更多的光。7.根据权利要求1所述的固态灯，其中，来自于所述LED光源和所述远端波长转换材料的发射被向前引导。8.根据权利要求1所述的固态灯，其中，来自所述LED光源和所述远端波长转换材料的发射被向前引导，其中所述漫射器具有下部，所述下部比对应的上部透射更多的光。9.根据权利要求1所述的固态灯，其中，来自所述LED光源和所述远端波长转换材料的发射被向前引导，其中，所述漫射器包括球体形状，所述球体形状具有下部，所述下部比对应的上部透射更多的光。10.根据权利要求1所述的固态灯，其中，所述远端波长转换材料包括三维形状，其中所述漫射器包括球体形状。11.根据权利要求1所述的固态灯，其中，所述远端波长转换材料包括三维形状，其中所述漫射器包括下部，所述下部比对应的上部透射更多的光。12.根据权利要求1所述的固态灯，其中，所述远端波长转换材料包括三维形状，其中，所述漫射器包括球体形状，所述球体形状具有下部，所述下部比对应的上部透射更多的光。13.根据权利要求1所述的固态灯，其中，所述远端波长转换材料吸收来自所述LED光源的光并以分散图案重新发射光，其中，所述漫射器包括球体形状。14.根据权利要求1所述的固态灯，其中，所述漫射器包括三维形状，所述三维形状具有表面区域，所述表面区域相对于其他表面区域透射更多的光。15.一种固态灯，包括：前向发射的LED光源；远端磷光体，与所述LED光源隔开；载体，所述远端磷光体位于所述载体上；漫射器，远离所述远端磷光体，所述漫射器设置有散射材料，所述漫射器提供来自所述LED光源和所述远端磷光体的光的均匀的灯发射图案，其中，所述漫射器的几何形状包括位于所述漫射器的底座处的颈部，其中，所述远端磷光体的所述载体位于所述漫射器的底座处，并且所述远端磷光体位于所述载体与所述漫射器之间。16.根据权利要求15所述的固态灯，所述固态灯在所述固态灯底座处变窄。17.根据权利要求15所述的固态灯，其中，所述漫射器具有透明度不均匀的区域。18.根据权利要求15所述的固态灯，其中，所述漫射器具有下部，所述下部比对应的上部透射更多的光。19.根据权利要求15所述的固态灯，其中，所述漫射器包括球体形状，所述球体形状具有下部，所述下部比对应的上部...

【专利技术属性】
技术研发人员：童涛，罗南·勒托奎内，贝恩德·凯勒，埃里克·塔尔萨，马克·尤曼斯，西奥多·洛韦斯，小尼古拉斯·W·梅登多尔普，安东尼·范德文，杰拉尔德·内格利，
申请(专利权)人：克利公司，
类型：
国别省市：