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CN1574407A - 发光器件 - Google Patents

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Abstract

一种发光器件，包括：发光元件部分，其辐射具有预定波长的光；和波长转换部分，其围绕可被所述预定波长的光激发的磷光体，并具有层叠型的透明和非透湿性材料。并且，所述发光器件具有多个布置在同一平面中的LED元件，以及波长转换部分包括与多个LED元件相对设置的扁平透明基底部件和磷光体层，所述磷光体层具有可被从LED元件发出的光激发的磷光体，并在基底部件上形成薄膜状。所述磷光体层包括平面中没有磷光体的部分。

Description

发光器件
技术领域
本发明涉及发光器件，其中，从发光二极管(以下称作LED)发出的光被磷光体吸收并经波长转换，然后，经过波长转换的具有不同波长的光从磷光体发出。
技术背景
已知使得从LED元件发出的光被磷光体波长转换的发光器件。例如，一些发光器件的构成为磷光体包含在密封树脂中，例如环氧树脂，用于密封LED元件。
通过用密封树脂密封LED元件，可获得发光器件设计上的高自由度并提高生产率。然而，由于从LED元件辐射的光，密封树脂的光学和化学特性变差，从而，发光器件的发光效率降低。
此外，还有磷光体的发光效率降低的问题。当所述器件在高潮湿的条件下使用时，由于环氧树脂具有吸水特性，从而吸收水分。吸收到其中的水分引起磷光体变质或分解。
并且，已知的是，由于从LED元件发出的强光，环氧树脂经过一段时间后会变色。当树脂变色时，从LED元件发出的一部分光被树脂吸收，从而，发光器件的光输出降低。
日本专利申请公开No.11-204838(下文称作现有技术1)公开了一种发光器件，其中LED元件用包含磷光体的玻璃来密封(见其图1)。
图1是现有技术1的发光器件的剖面图。
发光器件30包括：引线31、32；在引线33中形成的杯部33；粘接到杯部33的底部33A上的LED元件34；连接在LED元件34的电极和引线31、32之间的金属线35；玻璃层36，其密封填充在杯部33中的LED元件34；容纳在玻璃层36中的磷光体36A；以及透明密封树脂37，其形成灯形并密封整个器件。
在这种构成中，由于不具有水分吸收特性的玻璃层36用来代替环氧树脂，水分不会穿过玻璃层36，因此，磷光体不会变质。此外，由于不使用环氧树脂，发光器件的光输出不会降低。
日本专利申请公开No.2000-31547(以下称作现有技术2)公开了一种发光器件，其中多个LED元件排列成矩阵(平面矩阵)，从LED元件发出的光被波长转换以提供具有期望颜色的光(参见其图2)。
图2是现有技术2中公开的发光器件的剖面图。
发光器件50包括：基座51；反射框52；设置在反射框52中的凹部53；引线54；LED元件55；波长转换板56，其包括透明板56A和波长转换材料层56B；以及扩散板57。凹部53的内部填充有模塑树脂58。基座51、反射框52、波长转换板56以及扩散板57用模塑树脂58一体地密封。
排列在平面中的多个LED元件55安装在基座51上，电力通过引线54从电源(未示出)供给LED元件55。连接到基板51的反射框52使得从LED元件55发出的光在凹部53中反射并被向上辐射。
波长转换板56设置在反射框52上方。波长转换板56被制造成为：通过将波长转换材料均匀地混合到树脂粘接剂中制备的波长转换材料层56B被涂在板状树脂模、玻璃等的透明板上，并被固化。波长转换材料被从LED元件55发出的光激发并辐射受激发射光(excited light)。当受激发射光与从LED元件55直接发出的光混合时产生具有预定波长的光。
由于从排列在平面中的LED元件55发出的光被波长转换板56进行波长转换，发光器件50可提供良好的波长转换效率和均匀的辐射颜色。因此，辐射颜色的不均匀性可减小。
然而，现有技术1中的发光器件具有以下问题：
(1)当玻璃层36填充到杯部33中以密封LED元件34时，磷光体36A沉积收集在LED元件34周围的区域。因此，发射的光受到磷光体收集区域的限制或被磷光体收集区域吸收，因此，LED元件的外部辐射效率显著地降低。
(2)由于磷光体的沉积依赖于玻璃材料的填充过程，因此，很难使波长转换特性均匀。为了避免它，有必要严格控制将被容纳在玻璃层36中的磷光体的混合状态。
另一方面，现有技术2中的发光器件具以下问题：
(1)由于从LED元件55发出的光如果不通过波长转换材料层56B，则不能进行外部辐射，发光器件的外部辐射效率降低很多。
(2)由于反射框52、波长转换板56和扩散板57由模塑树脂58一体地密封，整个发光器件必须具有增加的厚度。
发明内容
本发明的目的是提供一种发光器件，其能够提供均匀的波长转换特性，同时避免LED元件的外部辐射效率降低。
本发明的另一个目的是提供一种发光器件，其是低剖面的，同时提供良好的外部辐射效率。
根据本发明的一个方面的一种发光器件，包括：
发光元件部分，其辐射具有预定波长的光；和波长转换部分，其围绕可被预定波长的光激发的磷光体，具有层叠型的透明和非透湿性材料。
优选的是，围绕磷光体的所述层叠型的透明和非透湿性材料是玻璃。易于在低温下模制的低熔点玻璃可用作所述玻璃。
优选的是，所述波长转换部分围绕和密封发光元件部分，所述磷光体形似薄膜，并设置在发光元件部分的周围。
所述波长转换部分可具有根据期望的光分布特性从发光元件部分辐射光的光学形状。
此外，所述波长转换部分可一体地形成以便在第一玻璃材料的表面上形成为薄膜状的磷光体被第二玻璃材料夹在中间，然后热熔化。
在上述的组成中，可以防止由于从发光元件部分辐射到密封材料的光引起的密封材料的变质或者由于湿气引起的磷光体的变质或分解。
根据本发明的另一个方面，一种发光器件包括：
多个位于同一平面上的LED元件；和波长转换部分，其包括与多个LED元件相对设置的扁平透明基底部件和磷光体层，所述磷光体层具有可被从LED元件发出的光激发的磷光体，并在基底部件上形成薄膜状。
其中所述磷光体层包括平面中没有磷光体的部分。
优选的是，所述部分位于从LED元件发出的并且在发光器件中不反射的光分量不允许透过发光器件外侧的区域。
所述发光器件可进一步包括：多个锥形反射表面，其对应于多个LED元件设置，其中所述反射表面可设置磷光体层，以便被从LED元件发出的光激发。
所述波长转换部分可被构造为：磷光体层密封在透明玻璃的基底部件的内部，同时形成薄膜状。
所述磷光体层对应LED元件的位置部分地布置。
所述基底部件可设置非均匀表面，以便具有光散射特性。
在上述的构成中，由于波长转换部分被构造为磷光体层直接设置在LED元件上方，同时在磷光体层周围提供间隙(光透射窗)，因此，发光器件可提供良好的波长转换特性、低剖面主体和良好的光提取效率。
附图说明
以下将结合附图对本发明的优选实施例进行说明。
图1是现有技术1中公开的发光器件的剖面图；
图2是现有技术2中公开的发光器件的剖面图；
图3是本发明第一实施例中的发光器件的中心部分的剖面图；
图4A-4E示出了制造第一实施例的波长转换器件的方法，其中图4A是制备步骤中的玻璃片的侧视图，图4B是印刷步骤中的玻璃片的侧视图；图4C是粘接准备步骤中的玻璃片的侧视图；图4D是粘接步骤中的玻璃片的侧视图；图4E是波长转换部分的俯视图；
图5A-5C是装配带有波长转换部分的发光器件的方法，其中图5A是元件安装步骤中的引线框的俯视图；图5B是密封准备步骤中的引线框的侧视图；图5C是定位步骤中的引线框的俯视图；
图6A-6C示出了装配带有波长转换部分的发光器件的方法，其中图6A是在波长转换部分的模制步骤中的模具的剖面图；图6B是模制后的引线框的俯视图；图6C是沿图6B的线A-A截取的剖面图；
图7是本发明第二优选实施例的发光器件的中心部分的剖面图；
图8是本发明第三优选实施例的发光器件的中心部分的剖面图；
图9是本发明第四优选实施例的发光器件的中心部分的剖面图；
图10是本发明第五优选实施例的发光器件的中心部分的剖面图；
图11是本发明第六优选实施例的发光器件的中心部分的剖面图；
图12A-12C示出了制造第六实施例的发光器件的方法，其中图12A是其上安装有LED元件的陶瓷衬底的俯视图；图12B是其上热压接合了波长转换部分的陶瓷衬底的俯视图；图12C是陶瓷衬底的侧视图；
图13是本发明第七优选实施例的波长转换部件的操作原理图；
图14是在本发明第八优选实施例中的带有透明波长转换部分的发光器件的剖面图；
图15A-15B是本发明第九实施例的发光器件的，其中图15A是其俯视图，图15B是沿图15A的线B-B的剖面图；
图16A-16F是制造第九实施例的发光器件的方法的剖面图；
图17是制造第九实施例的发光器件的方法的流程图；
图18是第九实施例的一种变形的剖面图；
图19A-19B示出了本发明第十实施例的发光器件，其中图19A是其俯视图，图19B是沿图19A的线C-C截取的剖面图；
图20是本发明第十一实施例的发光器件的剖面图；
图21是本发明第十二实施例的发光器件的剖面图；
图22是本发明第十三实施例的发光器件的剖面图。
具体实施方式
图3是本发明第一实施例的发光器件的中心部分的剖面图。
发光器件1包括：波长转换部分2，其是透明的玻璃材料并包括具有磷光体200的磷光体层2A；LED元件3，其可操作以发出预定波长的光；底座元件4，其上安装有LED元件3；引线框5，其是接线导体，用于将电力供给LED元件3；以及玻璃密封部分6，用于保护引线框5的底表面。
波长转换部分2被构造为：薄膜磷光体层2A铺设在折射率为1.5的两层透明低熔点玻璃之间，并且两层玻璃热熔合以便与磷光体层2A形成一体。此外，波长转换部分2通过热压根据期望的光分布特性形成拱形的光学形状，并且密封LED元件3，同时热熔合并粘接到引线框5上。磷光体层2A形状类似凸多边形，以便根据波长转换部分2的成形覆盖LED元件3的发光观察表面。
LED元件3是倒装晶片型发光元件，具有Al2O3衬底，发射波长为380nm。LED元件3具有电极，所述电极通过Au突起(未示出)连接到在底座元件4上形成的布线图上。
底座元件4是AlN，并且在其表面上形成有铜箔布线图(未示出)。布线图电连接到LED元件3的电极并钎焊到引线框5。
引线框5是铜或铜合金，并在其表面上镀有Au(金)。引线框5的将要粘接到底座元件4上的尖端部根据底座元件4的厚度设置有台阶5A。钎焊到台阶5A的底座元件4的上表面和引线框5的上表面是平面。
玻璃密封部分6与构成波长转换部分2的低熔玻璃是相同的玻璃材料。它保护引线框5的底面，同时通过上述的热压与波长转换部分2形成一体。
图4A-4E示出了制造波长转换部分2的方法。
(1)准备步骤
图4A是准备步骤中的玻璃片的侧视图。
首先，提供一片低熔玻璃的玻璃片201。玻璃片201具有允许多个LED元件3沿纵向设置的长度。
(2)印刷步骤
图4B是在印刷步骤中的玻璃片的侧视图。
磷光体200溶解在含有作为粘性添加剂的大约1％硝化纤维的n-乙酸丁酯中制备磷光体溶液。该溶液通过丝网印刷按照LED元件3的布置间隔的间距像薄膜一样沉积在玻璃片201的表面上。接着，印刷有磷光体溶液的玻璃片201被进行热处理，从而除去溶剂以形成磷光体层2A。热处理可以在减压气氛中进行。
(3)粘接准备步骤
图4C是在粘接准备步骤中的玻璃片的侧视图。
玻璃片202由与玻璃板201一样的低熔玻璃制成。它设置在通过印刷步骤制备的玻璃片201上以夹住磷光体层2A。尽管优选玻璃片201和202具有相同的形状，但它们可以具有互相不同的形状。
(4)粘接步骤
图4D是在粘接步骤中的玻璃片侧视图。
其间夹有磷光体层2A的玻璃片201和202在减压气氛中通过热压熔化和粘接。磷光体层2A形状为层状，以便它位于热粘接的玻璃片201和202的界面处。
图4E是波长转换部分的俯视图。
波长转换部分2这样构造：通过丝网印刷形成的磷光体层2A被夹在玻璃片201和202之间。尽管磷光体层2A在图4E中为方形形状，但它可以具有能够通过丝网印刷形成的各种形状。例如，它可以形成圆形。
图5A-5C示出了装配带有波长转换器件的发光器件的方法。
(1)LED元件安装步骤
图5A是元件安装步骤中的引线框5的俯视图。
引线框5通过压印(press-stamping)铜合金条而形成。接着，AlN的底座4被钎焊到引线框5上。然后，LED元件3的电极通过Au突起被电连接到底座4上形成的布线图(未示出)，同时定位所述电极。
(2)密封准备步骤
图5B是在密封准备步骤中的引线框的侧视图。
波长转换部分2布置在引线框5的安装LED元件3的一侧。接着，低熔点玻璃片203被布置在引线框5的底侧(安装LED元件2的一侧的相反侧)上。
(3)定位步骤
图5C是在定位步骤中的引线框的俯视图。
波长转换部分2、引线框5和玻璃片203这样定位：波长转换部分2的磷光体层2A可相对LED元件3布置在适当位置。
图6A-6C示出了波长转换部分2的模制方法和模制后的带有波长转换部分2的发光元件。
图6A是用于波长转换部分的模制步骤中的模具的剖面图。
玻璃材料利用上模70和下模80通过热压时行模制，同时将引线框5夹在波长转换部分2和玻璃片203之间。上模70具有拱形部分70A，其使得波长转换部分2具有拱形的光学形状。下模80具有底部成形部分80A，其使得通过模制玻璃片203形成发光器件1的底部。拱形部分70A和底部成形部分80A可根据发光器件1需要的光学特性或形状特征形成适当的形式。
图6B是模制后的引线框5的俯视图。
波长转换部分2通过热压上模70和下模80设置有薄部204，该薄部204形成在没有引线框5的区域。
图6C是沿图6B的A-A线截取的剖面图。
波长转换部分2和玻璃密封部分6一起围绕引线框5，所述玻璃密封部分6通过热压工艺由玻璃片热粘合而形成。在LED元件3的发光观察面侧，通过热压形成凸多边形形状的磷光体层2A布置成预定的间隔。薄部204具有这样的厚度，以便它能够防止在其后的步骤中通过切割等方法分开发光器件1时玻璃材料的破碎。
以下将说明第一实施例的发光器件1的操作。
通过将电源线连接到引线框5并从电源(未示出)供应电力，LED元件3发光。
除了水平发射的光以外，LED元件3发出的光照射到磷光体层2A。磷光体层2A在磷光体200受到发出的光的激发时辐射受激发射光。受激发射光与从LED元件3直接发出的光混合，以产生波长转换的光。波长转换的光从波长转换部分2的拱形光学形状的部分辐射到预定方向。
第一实施例的发光器件1具有如下所述的效果。
(1)由于波长转换部分2是通过用玻璃片202将玻璃片201上形成的薄膜磷光体层2A夹在中间并对它们热熔合而形成的，磷光体层2A的形状和厚度可容易地和精确地控制。并且，所用的磷光体的量可被精确地控制。在使用诸如YAG(钇铝石榴石)的贵重磷光体的情况中，由于可防止磷光体的浪费，因此可降低发光器件1的成本。
(2)LED元件3和磷光体层2A的位置(距离)可通过控制玻璃片201和202的厚度容易和精确地限定。由于使用玻璃材料，因此高度防潮和耐晒。此外，可防止磷光体外部辐射效率的降低，并可防止每个产品发光效率的偏离。这样，发光器件1可具有提高的可靠性。
(3)由于LED元件3由凸多边形磷光体层2A覆盖，所述磷光体层2A由于热压波长转换部分2根据LED元件3的形状而形成，因此，磷光体200可被从LED元件3发出的光均匀地激发。由此，波长转换可在整个磷光体层2A中均匀地进行，从而防止发光颜色的不均匀。
(4)由于波长转换部分2纵向地布置并通过热压到引线框5上与安装到引线框5上的LED元件3一体地形成，因此可同时精确地形成多个发光器件1。这样，可提供好的生产率。
(5)即使随着供应的电流量增加LED元件3上产生的热量增加，通过构成波长转换部分2的玻璃材料也能保证LED元件3的辐射性能。因此，它可适应高输出和高亮度。并且，由于提高的防潮性能，发光器件1可用于水中或高潮湿的条件下。
图7是根据本发明第二优选实施例的发光器件的中心部分的剖面图。
该实施例的发光器件1与第一实施例的发光器件的不同之处在于，它是由折射率n＝1.9的玻璃材料制成的波长转换部分2和包括GaN衬底的LED元件3构成的，其中LED元件3具有通过切割角部形成的倾斜面。
除了第一实施例的效果外，第二实施例具有这样的效果，由于波长转换部分2由高折射率的玻璃材料制成，LED元件3的光提取效率可被提高。
此外，通过使LED元件3的角部形成倾斜面，由波长转换部分2和LED元件3之间的界面反射的返回光可从LED元件3向外辐射。
此外，通过使LED元件3的角部形成倾斜面，在玻璃模制时施加的外部应力可沿着倾斜面释放。因此，可减少内部残留应力。
此外，由于该倾倒面，可防止进行玻璃密封时在LED元件3表面上残留气泡。因此，可防止诸如裂纹之类的缺陷。
图8是本发明第三优选实施例的发光器件的中心部分的剖面图。
该实施例的发光器件1与第一实施例的发光器件的不同之处在于，使用发白玻璃制成的玻璃片203形成玻璃密封部分6。
除了第一实施例的效果外，第三实施例具有如下的效果：通过提供发白玻璃制成的玻璃密封部分6来保护引线框5的底面，从LED元件3到发光器件1底侧的光可被发白玻璃反射并沿波长转换部分2的方向辐射。因此，可提高光辐射效率。
图9示出了本发明第四优选实施例的发光器件的中心部分的剖面图。
该实施例的发光器件1与第一实施例的发光器件的不同之处在于，底部元件4设置为从引线框5的上表面突出，磷光体2A具有对应LED元件3和底座元件4的突出形状对应的形状，并布置在离开LED元件3和底座元件4预定距离的位置处。
除了第一实施例的效果外，第四实施例具有这样的效果：由于底座元件4从引线框5的上表面突出，磷光体层2A形成为在热熔合波长转换部分2中从发光观察表面到侧面环绕，因此，从LED元件3发出的大部分光可透过磷光体层2A。因此，可提高波长转换效率。
图10是本发明第五优选实施例的发光器件的中心部分的剖面图。
该实施例的发光器件1设置有具有磷光体层2A的波长转换部分2，所述磷光体层沿着LED元件3和底座4的表面布置，同时除去在前面的实施例中所用的玻璃片202。如在第一实施例中所述，磷光体层2A这样形成：将磷光体溶液丝网印刷到玻璃片201的表面上，接着进行热处理以除去溶剂，从而形成薄膜状磷光体层2A。玻璃片201布置为它的形成有磷光体层2A的面与LED元件3和底座元件4相对。玻璃片203设置在引线框5之下，利用上模70和下模80进行热压以将它们形成一体。
第五实施例具有如下的效果。由于使用玻璃材料，因此具有高的防潮性。另外，由于波长转换部分2利用一个玻璃片201形成，如上述第一实施例所述的粘接准备步骤和粘接步骤可以省略。因此，其具有高的生产率和降低的制造成本。另外，由于LED元件3的整个表面覆盖着薄膜磷光体层2A，可提高波长转换性能而不降低光提取效率。
磷光体层2A不一定在玻璃片201上形成，它可以通过丝网印刷形成在LED元件3上，从而可获得同样的效果。
尽管在上述的各实施例中，LED元件3通过底座元件4安装在引线框5上，但LED元件3可以安装在其它的基底材料上。
图11是本发明第六实施例的发光器件的中心部分的剖面图。
该实施例的发光器件1与第一实施例的发光器件的不同之处在于，它的构成如下：波长转换部分2，其为透明玻璃材料并包括具有磷光体200的磷光体层2A；带有通孔9A的陶瓷板9；由铜箔形成并位于陶瓷板9表面上的布线图91、92；设置在布线图91中的间隔91A；以及LED元件3，其通过Au突起3A电连接到布线图91。
陶瓷板9上的布线图91通过通孔9A电连接到布线图92。布线图92通过钎焊等方法电连接到外部电路(未示出)等。由于玻璃材料的粘附力通过波长转换部分2的热熔合被加强，布线图91具有增强的防潮性能。
图12A-12C示出了本发明第六实施例的发光器件的制造方法。由于制造波长转换部分2的方法类似于第一实施例中说明的方法，因此以下说明制造陶瓷板9的方法。
图12A是其上安装有LED元件的陶瓷衬底的俯视图。
陶瓷板9形成方形，并具有分别形成其上下表面的布线图91和92。LED元件3设置在布线图91上接着用Au突起粘接到其上。在图12A中，三排×三列9个LED元件3安装在布线图91上。
波长转换部分2的尺寸比陶瓷板9小，并在单独的步骤中制造。波长转换部分2设置在其上带有LED元件3的陶瓷板9上，接着利用一对模具热压以便紧密接触陶瓷板9。波长转换部分2的尺寸比陶瓷板9小的原因是，防止在热压过程中熔化的玻璃材料到达陶瓷板9的外周从而妨碍模具的分离。
图12B是其上热压有波长转换部分2的陶瓷衬底的俯视图。
波长转换部分2通过热压与陶瓷板9紧密接触，并设置有薄部204。
图12C是陶瓷衬底的侧视图。
通过切割等沿着薄部切割带有波长转换部分2的陶瓷板9，可分开发光器件1。
除了第一实施例的效果外，第六实施例的效果在于，利用陶瓷板9，LED元件3可容易地安装在布线图91上，而不用底座元件4，从而，可提高生产率。另外，由于布线图91的铜箔可紧密接触波长转换部分2的玻璃材料，在陶瓷板9和波长转换部分2间的界面处可提高防潮性能。
尽管发光器件1由波长转换部分2构成，通过波长转换部分2从LED元件3发出的光被传输，但波长转换部分2也可用作单独的波长转换部件。
图13示出本发明第七实施例的波长转换部件的操作原理。
波长转换部件2由发白玻璃制成的玻璃片201、透明玻璃制成的玻璃片202以及密封地夹在玻璃片201和202之间的磷光体层2A构成。波长转换部件2用于反射和扩散从诸如激光二极管的光源300辐射的光。诸如铝板之类的高反射金属部件可用于代替发白玻璃。
第七实施例具有以下效果：由于用玻璃材料密封磷光体层2A，波长转换部件具有高的防潮性，因此，磷光体200不会由于吸收少量潮气而变质，并且高度耐晒。因此，可提供长时间的稳定的波长转换性能。另外，由于波长转换部件可提供独立的光源300，即使当它的寿命终止或破碎时，也只需要更换波长转换部件。因此，可快速地恢复波长转换性能。
尽管波长转换部件2是光反射型的，但它也可以是光透射型的。
图14是第八实施例中的带的透明波长转换部分的发光器件的剖面图。
发光器件1的构成为：主体10，由诸如环氧树脂之类的树脂制造；光反射部分10A，其设置有主体10内部的斜坡；布线部分11，其为铜箔并暴露到主体10的内侧底部；LED元件3，其通过Au突起3A电连接到布线部分11；陶瓷板9，其具有在表面上形成的布线部分，并与主体10一体地形成；以及波长转换部分2，其是光透射型的，设置在主体10的上开口处。硅树脂12填充在主体10的内部。
第八实施例具有如下效果：从LED元件3发出的光照射到设置在主体10上开口处的波长转换部分2上，从而磷光体层2A的磷光体被激发，通过混合来自LED元件3的光和在磷光体层2A中的受激发射光进行波长转换。因此，光透射型的发光器件1具有高防潮性和耐晒性，并具有高的光辐射效率。
图15A和15B示出了本发明和九实施例中的发光器件，其中图15A是俯视图，图15B是沿图15A的线B-B截取的剖面图。
发光器件101的构成为：波长转换部分102，其中磷光体层120a、120b形成在作为基底部件的透明玻璃部件121上；反射部分103，其为框架部件，在框架部件上多个发光部分110排列成矩阵状；以及基底部分104，其粘接到反射部分103。波长转换部分102、反射部分103和基底部分104的侧面暴露。
波长转换部分102的构成为：玻璃部件121，其为透明玻璃，折射率为n＝1.5；以及薄膜磷光体层120a、120b，它们设置在反射部分103侧，并通过粘接剂等粘接到反射部分103。磷光体层120a、120b通过在平面玻璃部件121上丝网印刷将磷光体溶解在溶剂中形成的磷光体溶液而形成，并设置为形成环形间隙120c，并通过粘接密封在反射部分103和基底部分104之间。
反射部分103是高反射的发白树脂材料，并具有锥形反射表面130，用于反射从LED元件111发出的光。透明硅树脂(未示出)填充在发光部分110中。反射部分130可以是诸如铝等的具有良好热导性的金属材料，以代替发白树脂材料。然而，在这种情况下，有必要考虑防止形成在基底部分上的布线图的短路。另外，环氧树脂可填充在发光部分110中。
基底部分140为陶瓷，并具有布线图140，布线图140利用诸如铜箔之类的导电薄膜在器件安装表面上形成。布线图140通过通孔(未示出)连接到设置在基底部分104的底表面上的接线端部分(未示出)。LED元件111是粘接到布线图140上的倒装晶片。LED元件111可以面朝上粘接而不是倒晶片粘接。
LED元件111是GaN基蓝LED元件。它可以是GaN基紫外线LED元件或除了GaN基LED元件之外的其它LED元件。
磷光体层120a、120b包括发黄色的磷光体，诸如YAG(钇铝石榴石)，以便被从蓝色LED元件发出的蓝光激发。它们也可以包含除YAG以外的其它磷光体。
可以由多个发光器件101构成组成体，所述发光器件101根据需要的光量或布局线性地布置或者沿平面的垂直和水平方向布置。在这样的情况下，多个发光器件101可通过框架(未示出)或粘接部件(未示出)结合在一起并电连接。
图16A-16F是制造第九实施例的发光器件的方法的剖面图。图17是制造第九实施例的发光器件的流程图。该实施例的发光器件101通过以下步骤来制造：(a)准备构成波长转换部分102的玻璃部件121的准备步骤；(b)波长转换部分形成步骤，用于在玻璃部件121上结合磷光体层120a、120b；(c)基底、反射部分定位步骤，用于以预定的精度定位反射部分103和基底部分104；(d)粘接步骤，用于将反射部分103粘接到基底104，以便在它们之间产生间隙；(e)LED元件安装步骤，用于在基底部分104上安装LED元件111；以及(f)，波长转换部分粘接步骤，用于将波长转换部分一体地粘接到反射部分103和基底部分104。
(a)准备步骤
首先，如图16A所示，提供片状玻璃部件121，对其进行表面清洗之类的预处理；
(b)波长转换部分形成步骤
接着，如图16B所示，将磷光体200溶解在包含作为粘性添加剂的大约1％硝化纤维的n-乙酸丁酯中而准备的磷光体溶液通过丝网印刷以薄膜状沉积在玻璃部件121的表面上。接着，其上印刷了磷光体溶液的玻璃部件121被进行热处理以除去溶剂，形成磷光体层120a、120b。
(c)基底、反射部分定位步骤
接着，如图16c所示，具有在单独的步骤中形成的反射表面130的反射部分103利用在单独的过程中形成的布线图140定位在基底部分104上。
(d)粘接步骤
接着，如图16D所示，反射部分103和基底部分104利用粘接剂等粘接在一起。进行这样的粘接以便在反射部分103和基底部分104之间不产生间隙。
(e)LED元件安装步骤
接着，如图16E所示，LED元件111通过布线图140上的Au突起以倒装晶片法安装到基底部分104上。在将LED元件111安装到基底部分104上后，通过将硅树脂填充到发光部分110内部密封LED元件111。
(f)波长转换部分粘接步骤
接着，如图16F所示，通过粘接剂等粘接波长转换部分102，以便覆盖被硅树脂密封的发光部分110的上表面。粘接波长转换部分102以便磷光体层120a、120b和间隙120c布置在波长转换部分102和反射部分103之间的界面处。
以下将说明发光器件101的操作。
当将设置在基底部分104底部的接线端子部分(未示出)连接到电源装置(未示出)时，电力被供给，设置在发光部分110中的LED元件LED打开。
在从LED元件111发出的光中，透过透明硅树脂直接照射到磷光体层120的光激发磷光体层120。因此，与从LED元件111发出的光具有不同波长的受激发射光从磷光体层120辐射。受激发射光与从LED元件111发出的光混合以产生具有预定波长的波长转换光。在波长被转换的光中，头向上的光通过玻璃部件121向外辐射。头朝下的另一种光重复地反射然后重新进入到磷光体层120中或从磷光体层120的外周处的间隙120c向外辐射。此外，通过玻璃部件121传输的一部分光在玻璃和空气之间的界面上被反射并重新进入磷光体层120。因此，磷光体层120可被进一步有效地激发。
第九实施例的发光器件101具有以下的效果。
(1)由于波长转换部分102、反射部分103和基底部分104通过粘接剂等一体地粘接，与整个器件用树脂密封的情况相比，器件101可以形成低剖面，并减小尺寸。
(2)由于磷光体层120中设置间隙120c，没有通过磷光体层120向外辐射的光可通过间隙120c向外辐射。因此，可提高外部辐射效率。此外，由于从LED元件111直接向间隙120c辐射的光可在玻璃和空气之间的界面处反射以重新进行磷光体层120，可进一步提高反部辐射效率。
(3)由于磷光体层通过丝网印刷在玻璃部件121上形成薄膜状，不会出现磷光体层120的厚度不均匀，从而，在发光器件101的整个表面上可获得均匀和稳定的波长转换性能。在使用诸如YAG(钇铝石榴石)等贵重的磷光体层时，由于可防止磷光体的浪费，因此可减少发光器件101的成本。
(4)由于磷光体层120在被布置在波长转换部分102和反射部分103之间的界面处时被密封，可防止由吸收潮湿引起的磷光体的变质，而不增加器件的厚度。
尽管第九实施例中通过将磷光体层120形成在玻璃部件121上来制造波长转换部分102，波长转换部分102可以是复合的。例如，玻璃或树脂的包含磷光体的材料形成薄板状，接着被接合到反射部分103的上表面上。因此，整个器件可形成更低的剖面，同时保持均匀的波长转换性能。
另外，除了上述的组合外，可以采用磷光体和LED元件111的各种组合。例如，可以利用发射紫外光的LED元件和RGB磷光体来构成波长转换器件。可根据需要改变LED的数目。
为了提高发光器件101的热辐射性能，例如，器件的侧表面可被粗化以增加表面积。此外，可提供诸如铜和铝的具有良好导热性的金属热壑。
图18是第九实施例的变形的剖面图。如图所示，发光器件101的反射表面130可具有形成在其上的磷光体层120b，以允许波长转换光在反射表面130上被反射。
图19A和19B示出了本发明第十实施例的发光器件，其中图19A是俯视图，图19B是沿图19A的C-C线截取的剖面图。与第九实施例的元件相同的元件使用相同的标号。
第十实施例这样构成：九个LED元件111成矩阵状设置在组合多个发光部分形成的一个发光部分110上，方形的磷光体层120直接布置在LED元件111上。另外，反射表面130和基底部分104设置有磷光体层120。在如图19A所示的组合中，磷光体层120形状类似圆形而非方形。在这种情况下，磷光体层120理想地设置在落在小于相对于玻璃部件121和空气之间的界面处的LED元件的邻界角的范围内的方向上。这是为了防止光在没有从LED元件111到达磷光体层120的情况下向外辐射。LED元件111(发光波长)和磷光体层120的组合不限于第九实施例的GaN基LED元件和发黄磷光体层的组合，可根据使用情况任意选择另外的组合。
除了第九实施例的效果外，第十实施例具有如下效果，由于发光部分110的开口被扩大，可增加在布线图140上安装LED元件111的容量。此外，仅通过一次将硅树脂填充在发光部分110的内部，可同时密封所有的LED元件111。因此，可提高生产率并容易地平衡光提取性能。
图20是本发明第十一优选实施例的剖面图。
第十一实施例的发光器件101这样构成：薄膜磷磷光体层120被密封到波长转换部分102的玻璃部件121中，以便覆盖反射部分103的上表面。
通过提供低熔点玻璃的第一和第二玻璃部件121来制造波长转换部分102，利用第九实施例所述的过程，在第一和第二玻璃部件121之一上形成磷光体层120，利用另一个玻璃部件121覆盖形成磷光体层的表面，通过热压工艺热熔合两个玻璃部件121。
第十一实施例可以具有这样的效果：由于薄膜磷光体层120被玻璃部件121密封，与第九实施例的发光器件101相比，所述器件可进一步形成低剖面。另外，由于被玻璃部件密封的磷光体层120，可防止由于吸收水分而引起的磷光体层的变质，并且，即使在高度潮湿的条件下，波长转换性能也能稳定地保持较长的时间。尽管磷光体层120可夹在片状透明树脂材料之间而不是使用玻璃部件121，但这样很难完美地除去树脂材料的吸湿性能。
图21是本发明第十二实施例的发光器件的剖面图。
第十二实施例的发光器件101这样构成：第十一实施例所描述的波长转换部分102的磷光体层120根据LED元件111的位置而部分地布置。
除了第十一实施例的效果外，第十二实施例具有这样的效果：由于可减少使用的磷光体的量，因此可长时间地稳定波长转换性能，同时降低制造成本。
图22是本发明第十三实施例的发光器件的剖面图。第十三实施例的发光器件101这样构成：第十二实施例中所描述的波长转换部分102的发光表面设置有不均匀的部分(光散射部分)122。
除了第十二实施例的效果为，第十三实施例具有这样的效果：光可从发光器件101广泛地辐射。特别是，它适合用于需要均匀和宽广的光辐射特性的照明设备。
尽管为了完整和清楚公开的目的，针对特定实施例对本发明进行了描述，但附加的权利要求并不局限于此，而应当被解释为体现本领域技术人员能够想到的所有变形和替代结构，它们落在这里所描述的基本教导的范围内。

Claims (11)

1.一种发光器件，包括：
发光元件部分，其辐射具有预定波长的光；和
波长转换部分，其围绕可被所述预定波长的光激发的磷光体，并具有层叠型的透明和非透湿性材料。
2.一种发光器件，包括：
发光元件部分，其辐射具有预定波长的光；和
波长转换部分，其围绕可被所述预定波长的光激发的磷光体，并具有层叠型的透明和非透湿性材料，所述材料包括玻璃。
3.根据权利要求2所述的发光器件，其特征在于，
所述波长转换部分围绕和密封所述发光元件部分，和
所述磷光体形成薄膜状，并布置在所述发光元件部分的周围。
4.根据权利要求2所述的发光器件，其特征在于，
所述波长转换部分具有根据需要的光分布特性从发光元件部分辐射光的光学形状。
5.根据权利要求2所述的发光器件，其特征在于，
所述波长转换部分可一体地形成以便在第一玻璃材料的表面上形成为薄膜状的磷光体被第二玻璃材料夹在中间，然后热熔化。
6.一种发光器件，包括：
多个布置在同一平面上的LED元件；和
波长转换部分，其包括与多个LED元件相对设置的扁平透明基底部件和磷光体层，所述磷光体层具有可被从LED元件发出的光激发的磷光体，并在基底部件上形成薄膜状；
其中所述磷光体层包括平面中没有磷光体的部分。
7.根据权利要求6所述的发光器件，其特征在于，
所述部分位于从LED元件发出的并且在发光器件中不反射的光分量不允许透过发光器件外侧的区域。
8.根据权利要求6所述的发光器件，其特征在于，所述发光器件进一步包括：
多个锥形反射表面，其对应于多个LED元件设置，
其中所述反射表面设置有磷光体层，以便被从LED元件发出的光激发。
9.一种发光器件，包括：
多个布置在同一平面上的LED元件；和
波长转换部分，其包括：玻璃材料的扁平透明基底部件，所述基底部件与多个LED元件相对设置；以及磷光体层，所述磷光体层具有可被从LED元件发出的光激发的磷光体，并以薄膜形式密封在基底部件内部；
其中所述磷光体层包括平面中没有磷光体的部分。
10.根据权利要求9所述的发光器件，其特征在于，
所述磷光体层部分的对应LED元件的位置布置。
11.根据权利要求6所述的发光器件，其特征在于，
所述基底部件设置有非均匀表面，以便具有光散射特性。
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