专利名称：发光二极管光引擎内核以及制作该内核的方法
技术领域：
本发明涉及从发光二极管(LED)生成光的光引擎封装，并且更具体地涉及组合地 使用荧光体和LED来产生特定色彩的光的光引擎封装。
背景技术：
产生白光的LED封装典型地包括嵌入在透明聚合物(诸如硅树脂)中的发蓝光的 LED，其中该聚合物用发黄光的荧光体进行涂布或注入。典型的发蓝光的LED是基于GaN的， 其中InGaN有源层发射波长为450到470nm的蓝光。发黄光的荧光体可以包括掺铈的钇铝 石榴石。来自LED的蓝光的一部分被发黄光的荧光体转化成以大约580nm(黄色)为中心 的光谱。该黄光和其余蓝光一起看起来像白光。可选地，LED封装可以包括其它色彩的LED和荧光体(例如，红色和绿色LED和/ 或发红光的和发绿光的荧光体)以产生具有除了白色之外的特定色彩的LED封装。在任何情况下，聚合物形成在(典型地模制到)LED上以便该封装包括聚合物和 LED的整体布置(例如，参见发蓝光的LED被模制在用发黄光的荧光体注入的材料中的美国 专利6577073以及发蓝光的LED被封装在聚合物中的美国专利7213940。)这种整体布置 因为荧光体邻近LED导致热诱导的流明降低而引发问题。因此，包括具有荧光体的LED封 装的应用要求深思熟虑的热设计。而且，聚合物在LED上的形成减小了 LED封装的应用的 灵活性。开发避免现有技术的热问题并且给照明设计者提供更多灵活性的LED封装将是 有益的。
发明内容
本发明的目的是提供一种避免现有技术的问题的新颖光引擎内核。本发明的进一步目的是提供一种新颖内核和制作该内核的方法，其中内核体和 LED不是整体形成的以减小热诱导的流明降低并改进应用灵活性。本发明的进一步目的是提供一种新颖光引擎内核，其包括折射率至少为1. 5的透 明材料的固体，其中该体具有拱形发光顶部，其是倒置的旋转抛物面(parabola)；内反射 侧壁，其是复合的抛物面聚光器(CPC)；在CPC的焦点处的适于容纳LED的腔。拱形顶部可 以包括发黄光、绿光和红光的荧光体的荧光体涂层。该腔可以适于可移除地容纳仅单个LED 或板上的相同或不同色彩的多个LED。来自腔中的LED的光反射离开侧壁并均勻地分布在 拱形顶部上。本发明的另一个目的是提供通过在形成内核后把LED插入到腔中来制作这个内 核的新颖方法。本发明的这些及其它目的和优点对本发明领域的技术人员在考虑以下附图和优 选实施例的描述后将是显而易见的。
图1是本发明实施例的内核的图示。图2是包括单个LED的本发明实施例的内核的截面图。图3是包括板上的多个LED的本发明实施例的内核的部分截面图。
具体实施例方式现在参考图1，本发明实施例的内核10包括折射率至少为1. 5的透明材料的固 体.12。该固体具有拱形发光顶部14，其是倒置的旋转抛物面；内反射侧壁16，其采取复 合的抛物面聚光器(CPC)的形状；以及底部18，其中在CPC的焦点位置处具有适于容纳LED 的腔20。在操作中，来自腔中的LED的光内反射离开侧壁并且均勻地分布在拱形顶部上且 从该拱形顶部发射。在拱形顶部上光分布的均勻性提供沿这个表面的均勻光强。LED和内核不是整体形成的；即该内核是当LED不在其适当位置时形成的，并且 LED被插入到形成的内核中。为此，该腔可以略大于LED。优选地，腔壁与LED(或LED板) 形成紧配合。更优选地，LED (或LED板)用材料固定在腔内，该材料的折射率匹配CPC材 料的折射率。图2示出单个LED 22在腔20中的适当位置时的截面图。在这个实施例中，腔20 大于LED 22以便在形成内核10后可以插入LED。这也允许在设计改变的情况下从内核移 除 LED。CPC的侧壁16的形状由以下公式定义v = ^2 7 Ah其中δ是腔20的(或LED 22的)半宽而h是腔20的(或LED 22的)高度。拱形顶部14的倒置旋转抛物面的焦点期望位于腔20的顶部27 (或LED 22的顶 部)。侧壁16的外表面可以包括反射性涂层24以确保来自LED的光的内反射。如果形 成体12的材料的折射率大于1. 6，则不需要反射性涂层24，因为这种材料将在没有涂层的 情况下内反射。形成体12的材料可以是聚合物或玻璃或者其它合适的材料。期望的是，当 产生白光时形成体12的材料的折射率与LED的折射率(大约2. 6)基本相同以增强蓝光的 提取。拱形顶部14的外表面可以用荧光体涂层26进行涂布，所述荧光体涂层26可以是 适合于期望的特定光色彩的类型(例如，发黄光的荧光体与发蓝光的LED产生白光)。在 拱形顶部14的外表面上提供涂层26，使得尽可能远离LED地放置荧光体，这减小了由来自 LED的热引起的流明降低。而且，LED在腔中的布置帮助使该体与热绝缘。在图3 (仅示出体12的底部部分)所示的可选实施例中，腔可以容纳LED板30上 的多个LED 28。在这种情况下，CPC由以下定义
权利要求
一种用于发光二极管(LED)的光引擎内核，该内核包括折射率至少为1.5的透明材料的固体，所述体具有拱形发光顶部，其是倒置的旋转抛物面；内反射侧壁，其是复合的抛物面聚光器(CPC)；以及底部，其中在CPC的焦点处具有适于容纳LED的腔。
2.权利要求1的内核，与所述腔中的LED组合，其中所述腔大于所述LED。
3.权利要求1的内核，其中所述腔适于能移除地容纳LED。
4.权利要求1的内核，其中CPC由以下定义7 Ah其中S是所述腔的半宽而h是所述腔的高度。
5.权利要求1的内核，其中倒置的旋转抛物面的焦点位于所述腔的顶部。
6.权利要求1的内核，还包括在所述侧壁的外表面上的反射性涂层。
7.权利要求1的内核，还包括在所述拱形顶部的外表面上的荧光体涂层。
8.权利要求7的内核，还包括所述荧光体涂层包括发黄光、发绿光和发红光的荧光体 中的至少一种。
9.权利要求7的内核，与所述腔中的发蓝光的LED组合，其中所述荧光体涂层包括发黄 光的荧光体。
10.权利要求1的内核，与所述腔中的LED组合，其中所述透明材料的折射率与所述 LED的折射率基本相同。
11.权利要求1的内核，与所述腔中的仅单个LED组合，其中CPC由以下定义广 kriT} Ah其中δ是所述LED的半宽而h是所述LED的高度。
12.权利要求1的内核，与所述腔中的LED板上的多个LED组合，且其中CPC由以下定义7 Ah其中S是所述板的半宽而h是所述LED的高度。
13.权利要求1的内核，其中所述透明材料是聚合物和玻璃中的一种。
14.权利要求1的内核，与所述腔中的LED板上的多个LED组合，其中CPC包括多个抛 物表面，每个抛物表面从LED板的一侧延伸并且在板的拐角处彼此相交。
15.一种光引擎内核，包括折射率至少为1. 5的透明材料的固体，所述固体具有拱形发光顶部，其是倒置的旋转 抛物面；内反射侧壁，其是复合的抛物面聚光器(CPC)；以及底部，其中在CPC的焦点处具有 腔；在所述拱形顶部的外表面上的荧光体涂层；以及 安装在所述腔中的发光二极管(LED)，所述腔适于容纳所述LED， 其中倒置的旋转抛物面的焦点位于所述LED的顶部，且 其中CPC由以下定义其中S是所述LED的半宽而h是所述LED的高度。
16.权利要求15的内核，其中所述LED是发蓝光的LED并且所述荧光体涂层包括发黄 光的荧光体。
17.权利要求16的内核，其中所述透明材料的折射率与所述发蓝光的LED的折射率基 本相同。
18.权利要求15的内核，与所述腔中的LED板上的多个LED组合，其中CPC包括多个抛 物表面，每个抛物表面LED板的一侧延伸并且在板的拐角处彼此相交。
19.一种制作包含发光二极管(LED)的光引擎内核的方法，该方法包括以下步骤形成带有折射率至少为1. 5的透明材料的固体的内核，所述体具有拱形发光顶部，其 是倒置的旋转抛物面；内反射侧壁，其是复合的抛物面聚光器(CPC)；以及底部，其中在CPC 的焦点处具有腔；以及此后，把LED插入到形成的内核中。
20.权利要求19的方法，还包括在把LED插入到腔中之前把荧光体涂层添加到拱形顶 部的外表面上的步骤。
全文摘要
一种用于发光二极管(LED)的光引擎内核包括折射率至少为1.5的透明材料的固体。该体具有拱形发光顶部，其是倒置的旋转抛物面；内反射侧壁，其是复合的抛物面聚光器(CPC)；在CPC的焦点处的适于容纳LED的腔。拱形顶部可以包括发黄光的荧光体的荧光体涂层。该腔可以适于容纳仅单个LED或板上的相同或不同色彩的多个LED。内核和LED不是整体形成的，以减小荧光体涂层的热降解并改进应用灵活性。
文档编号H01L33/60GK101971377SQ200980109093
公开日2011年2月9日 申请日期2009年3月12日 优先权日2008年3月14日
发明者M·加尔韦斯 申请人:奥斯兰姆施尔凡尼亚公司