用于增大的光提取和非黄色的断开状态颜色的在封装剂中具有颗粒的led的利记博彩app
【专利说明】用于増大的光提取和非黄色的断开状态颜色的在封装剂中具有颗粒的LED
[0001 ] 本申请是申请号为200880131373.5，申请日为2008年10月I日，发明名称为“用于增大的光提取和非黄色的断开状态颜色的在封装剂中具有颗粒的LED”的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及发光二极管(LED)，并且具体而言涉及用于提高光提取的技术。本发明还涉及形成具有浅黄色磷光体涂层的LED的非黄色的断开状态颜色。
【背景技术】
[0003]比如GaNLED的半导体LED具有比空气的折射率(η约等于I)高得多的折射率(例如，对于GaN，η=2.2-3.0 )。通过将LED封装在具有中间折射率的比如硅树脂(η=1.4_1.76 )的透明材料中，光提取显著提高。封装剂还保护半导体LED管芯。进一步增大光提取是期望的。
[0004]高功率LED现在通常用作包含移动电话相机的小型相机中的闪光灯。LED发射白色光。这种用作闪光灯的LED典型地为被一层钇铝氧化物石榴石(YAG)磷光体覆盖的一个或多个GaN LED管芯，该GaN LED管芯发射蓝色光，该磷光体在被蓝色光激励时发射黄色-绿色光。通过YAG磷光体泄漏的蓝色光与黄色-绿色光的组合产生白色光。
[0005]当LED断开时，LED上的YAG磷光体涂层在白色环境光下看上去为黄色-绿色。这种黄色-绿色通常不具备吸引力且典型地不与相机外观很好地匹配。期望以某种方式消除闪光灯在处于其断开状态时的黄色-绿色颜色。
【发明内容】
[0006]在一个实施例中，Ti0x、Zr0x或其它白色非磷光体的惰性材料的粒子与用于LED的基本上透明封装剂混合。一种合适的封装剂为硅树脂。申请人发现，当惰性材料为封装剂的约2.5-5%(按重量计)时，在封装剂中的惰性材料(比如T12)的亚微米尺寸颗粒使GaN LED的亮度(流明)增加超过5%。通常，更高百分比的惰性材料开始使光输出减小。封装剂中的这种少量的颗粒产生令人吃惊的结果，所述结果超越了发明人所预测的任何结果。在封装剂中的T12的0.5%-10%的范围通常增大亮度，这取决于所使用的实际LED。更高的百分比开始使通过封装剂的透射显著减小。
[0007]二氧化钛和氧化锆二者被用作油漆和搪瓷中的白色色素。被认为是白色的颜色具有一系列色温，且该颜色受到检视光的影响。如本公开内容中使用的术语白色在观察者看来在太阳光下为基本上白色。
[0008]无论LED涂覆有磷光体还是未涂覆有磷光体，通过将颗粒添加在封装剂中实现的光增强都发生。
[0009]在一些实验中，将T12添加到封装剂略微减小当LED接通时发射光的色温，这是不明显的。然而，T12的添加使在整个180度发射角上的色温变化大幅减小(例如，减小了三分之二)。在摄影中这是重要的，因为整个对象是用基本上均匀的光照射。
[0010]此外，将T12添加到封装剂也提高了包装各处的色温均匀性。当投影LED的放大图像的光学元件被使用，比如与闪光灯或投影仪一起使用时，这是尤其重要的。
[0011]由于惰性材料(例如，Ti O2或ZrO2)是白色的，具有YAG磷光体涂层的LED的外观在该LED断开时看上去白得多，这比YAG磷光体的黄色-绿色颜色更悦目。
[0012]在一个实施例中，闪光灯LED模块使用具有按重量计约5%的T12的硅树脂封装剂，其中封装剂形成为具有平坦表面从而不显著影响LED发射的形状(S卩，封装剂不形成透镜)。相机包含位于闪光灯上的透镜以控制闪光灯的光发射模式。在另一实施例中，硅树脂封装剂可以成型为透镜从而使光发射模式定形。
【附图说明】
[0013]图1为包含蓝色LED管芯、YAG磷光体涂层、底座和硅树脂封装剂的现有技术闪光灯LED的截面视图。
[0014]图2为依照本发明实施例的闪光灯LED的截面视图，其中T12颗粒与封装剂混合。
[0015]图3为说明通过在封装剂中添加T12,闪光灯在处于其断开状态时的颜色外观从黄色-绿色到白色的变化的曲线图。
[0016]图4为说明通过在封装剂中添加T12,闪光灯在处于其接通状态时色温的下降以及在视角上的色温偏差的下降的曲线图。
[0017]图5为说明当T12添加到封装剂中时LED包装各处的色温均匀性提高的曲线图。
[0018]图6为依照本发明实施例的不具有磷光体涂层的蓝色LED管芯的截面视图，其中T12颗粒与封装剂混合。
[0019]图7为图5的LED的光功率输出的曲线图，其示出了随着封装剂中T12数量的增大，功率输出提高。
[0020]图8为具有依照本发明一个实施例的闪光灯的相机的正视图，其中T12颗粒与封装剂混合。
[0021]在各个图中相似或相同的元件用相同的数字来标记。
【具体实施方式】
[0022]尽管本发明可以应用到任何类型的LED，但是将详细描述在所有实例中使用的一种具体LED。图1为封装在硅树脂中的常规白色光LED 10的截面视图。
[0023]该实例中LED 10的有源层产生蓝色光。LED 10形成于比如蓝宝石、SiC或GaN的起始生长衬底上。通常，生长η层12，接着是有源层14，接着是P层16。？层16被蚀刻以露出一部分的位于下面的η层12。反射金属电极18(例如，银、铝或合金)接着形成于LED的表面之上从而接触η层和P层。可存在许多分布式电极从而更均匀地扩散电流。当二极管正向偏置时，有源层14发射光，该光的波长是由有源层的成份(例如AlInGaN)确定。形成这种LED是公知的且无需更详细描述。形成LED的附加细节描述于Steigerwald等人的美国专利N0.6,828,596和Bhat等人的美国专利N0.6,876,008，这两个美国专利均转让给本申请的受让人且通过引用结合于此。
[0024]半导体LED接着安装在底座22上成为倒装芯片。底座22的顶表面含有金属电极，该金属电极经由焊料球被焊接或超声焊到LED上的金属电极18。也可以使用其它类型的结合。如果电极本身可以被超声焊到一起，则焊料球可以删去。
[0025]底座电极通过通路电连接到底座底部上的阴极和阳极焊盘24，因此底座可以表面安装到印刷电路板上的金属焊盘，该印刷电路板典型地形成用于相机的闪光灯模块的一部分。电路板上的金属迹线将焊盘电耦合到电源。底座22可以由任何合适材料形成，比如陶瓷、硅、铝等。如果底座材料导电，则绝缘层形成于衬底材料之上，且金属电极图案形成于绝缘层之上。底座22充当机械支撑，提供LED芯片上的精巧的η和P电极与电源之间的电学接口，并且提供热沉。底座是公知的。
[0026]为了致使LED10具有低廓形并防止光被生长衬底吸收，生长衬底被移除，比如通过CMP或者利用激光剥离方法，在激光剥离方法中激光加热GaN和生长衬底的界面以形成高压气体，该高压气体将衬底推离GaN。在一个实施例中，生长衬底的移除是在LED阵列安装在底座晶片上之后且在LED/底座被单体化(例如，通过锯切)之前进行的。半导体层的最终厚度可以约为40微米。LED层加上底座的厚度可以约为0.5mm。
[0027]LED半导体层的处理可以在LED安装在底座22上之前或之后进行。
[0028]在生长衬底移除之后，磷光体层30形成于LED顶部上，用于波长转换从有源层14发射的蓝色光。磷光体层30可以喷射沉积、旋涂、通过电泳而薄膜沉积、预形成为陶瓷板并固定到LED层顶部、或者利用任何其它技术形成。磷光体层30可以是透明或半透明结合剂(其可以是有机或无机的)中的磷光体颗粒，或者可以是烧结磷光体颗粒。由磷光体层30发射的光在与蓝色光混合时形成白色光或者另一期望的颜色。在该实例中，磷光体为产生黄色光的钇铝氧化物石榴石(YAG)磷光体(Y+B=白色)。该磷光体可以是任何其它磷光体或者多种磷光体的组合，比如红色磷光体和绿色磷光体(R+G+B=白色)，从而形成白色光。在所有实例中，磷光体层30的厚度可以约为20微米。
[0029]利用YAG磷光体(S卩，Ce:YAG)，白色光的色温在很大程度上取决于磷光体中的Ce掺杂以及磷光体层30的厚度。
[0030]硅树脂封装剂32接着形成于LED结构之上以保护LED并增大光提取。在一个实施例中，封装剂被旋涂。在另一实施例中，封装剂直接成型在LED和磷光体之上。如果期望使用封装剂作为透镜，封装剂可以利用模具来定形。
[0031]图1的现有技术LED结构被用作基线，从而示出当采用本发明时该结构的改进特性。
[0032]图2为LED结构的截面视图，该LED结构与图1的LED结构相同，但是其中在封装LED之前，T12颗粒34与硅树脂封装剂32混合。取决于LED结构的特性，T12的最优数量可以在硅树脂的重量的1-10%之间任意位置变化。在一个实施例中，含有T12的封装剂被旋涂。在另一实施例中，含有T12的封装剂被直接成型在LED和磷光体之上。如果期望使用封装剂作为透镜，则封装剂可以使用模具来定形。
[0033]在一个实施例中，平均T12颗粒尺寸为0.25微米，且颗粒为随机形状。在典型实施例中，硅树脂的厚度约为100微米。
[0034]当T12的重量百分比增大至约5%时，LED结构的光输出增大。在一些实验中，在5%之后光输出减小。在一个实验中，样品的光输出对于0% T12为90流明，对于5% T12为96流明，以及对于7% T12为93流明，随后光输出随着T12数量增大而降低。色温(CCT)也随T12的百