TW201316567A - 用於遠端磷光體發光二極體裝置之透鏡組合 - Google Patents

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Abstract

本發明描述用於遠端磷光體發光系統之透鏡組合，及其製造及使用方法。該等透鏡組合一般包括透鏡部件、連接至該透鏡部件之外表面之二向色反射器、及連接至該透鏡部件之內表面之磷光體層。該二向色反射器將來自緊鄰該內表面之參考平面中之指定光源點之LED光反射至該參考平面中之指定影像點。該磷光體層可經圖案化以覆蓋該內表面之一或多個第一部分且暴露一或多個第二部分，及/或該磷光體層可以可移除式地接合至該內表面。該等透鏡組合可容易地與一或多個短波長(例如藍色)LED及其他組件組合，以提供遠端磷光體發光系統。

Description

用於遠端磷光體發光二極體裝置之透鏡組合
本發明通常係關於光源，特定應用為合併有發光二極體(LED)及磷光體之固態光源。本發明亦係關於相關物品、系統及方法。
已知發射寬頻帶光之固態光源。在某些情況下，藉由向藍色LED上塗覆發黃光之磷光體層來製造該等光源。當來自藍色LED之光穿過該磷光體層時，部分藍光經吸收，且實質性部分之吸收能量經磷光體再發射為可見光譜內較長波長之斯托克位移(Stokes-shifted)光，一般為黃光。磷光體厚度足夠小以使得部分藍色LED光始終穿過磷光體層，且與來自磷光體之黃光組合以提供看起來為白光之寬頻帶輸出光。
亦已提出其他LED泵浦磷光體光源。在美國專利7,091,653(Ouderkirk等人)中，論述了來自LED之光由長通反射器反射至磷光體層上之光源。磷光體層發射可見(較佳白色)光，該光實質上經長通反射器透射。LED、磷光體層及長通濾光片以一定方式排列以使得在光自LED傳播至長通反射器時不穿過磷光體層。
吾人已研發出一個用於遠端磷光體發光系統之透鏡組合之新家族，及其製造及使用方法。透鏡組合一般包括透鏡部件、連接至透鏡部件外表面之二向色反射器、及連接至 透鏡部件內表面之磷光體層。二向色反射器將來自緊鄰內表面之參考平面中之指定光源點的LED光反射至參考平面中之指定影像點。磷光體層可經圖案化以覆蓋內表面之一或多個第一部分且暴露一或多個第二部分，及/或磷光體層可以可移除式接合至內表面。透鏡組合可容易地與一或多個短波長(例如藍色)LED及其他組件組合以提供遠端磷光體發光系統。
透鏡組合亦可用於以有效且便利之方式來製造遠端磷光體發光系統。一種方法包含將磷光體層可移除式接合至透鏡部件之內表面，且隨後圖案化該磷光體層以暴露內表面之(多個)部分，而內表面之(多個)其他部分仍由磷光體層之剩餘部分覆蓋。磷光體層在某些情況下可藉由刻痕且隨後例如藉由剝離來分離磷光體層之(多個)部分與磷光體層之剩餘部分而圖案化。
吾人在本文中尤其描述用於遠端磷光體LED裝置之透鏡組合，該等透鏡組合包括透鏡部件、二向色反射器、及磷光體層。透鏡部件可具有外表面及內表面，外表面經彎曲以界定與內表面相交之光軸。二向色反射器可連接至透鏡部件之外表面之至少一部分，且可經組態以將來自緊鄰內表面之參考平面中之指定光源點的LED光反射至參考平面中之指定影像點。經調適以發射磷光體光之磷光體層可連接至內表面之至少一部分。二向色反射器經調適以透射磷光體光。磷光體層可經圖案化以覆蓋內表面之一或多個第一部分且暴露內表面之一或多個第二部分，指定影像點係 緊鄰該一或多個第一部分安置且指定光源點係緊鄰該一或多個第二部分安置。或者或另外，磷光體層可以可移除式接合至透鏡部件之內表面。
透鏡部件之外表面可為連續彎曲的，且在某些情況下外表面可為實質上半球形的。外表面亦可為分割的。舉例而言，外表面可包含菲涅耳(Fresnel)透鏡表面。外表面亦可包含複數個將外表面劃分為獨立部分之弓狀特徵。可使二向色反射器覆蓋透鏡部件之實質上整個外表面，或其可覆蓋透鏡部件外表面之至少50%、70%或80%之區域。
內表面在某些情況下可為平坦的。指定光源點及指定影像點可界定由參考點平分之線區段，該參考點係安置於光軸與參考平面之相交處。透鏡部件可具有橫向尺寸D，且參考平面與內表面之間的最小間距可小於D/10，且可為零。參考平面可包括光軸與內表面之間的相交點。
磷光體層可以可移除式接合至內表面，且其可在指定影像點與指定光源點處覆蓋內表面。二向色反射器可有效使來自指定光源點之經反射之LED光聚集於指定影像點。
該組合亦可包括安置於磷光體層與內表面之間的黏接層，且該黏接層之接合強度可足夠低以使得磷光體層之一部分可與內表面分離。亦可將一或多個間隔元件連接至透鏡部件內表面。該一或多個間隔元件可包括圍繞磷光體層之環結構。
磷光體層產生之光可包括寬頻帶可見光。舉例而言，寬頻帶可見光可包含黃光，或寬頻帶可見光可包含白光。
吾人亦揭示製造遠端磷光體LED裝置之方法。該等方法可包括提供具有外表面及內表面之透鏡部件，該外表面經彎曲以界定與內表面相交之光軸。該等方法亦可包括使二向色反射器連接至外表面之至少一部分，該二向色反射器經組態以將來自緊鄰內表面之參考平面中之指定光源點的LED光反射至參考平面中之指定影像點。該等方法亦可包括使磷光體層可移除式接合至內表面之至少一部分，該磷光體層包含一或多個覆蓋內表面之一或多個第一部分的第一部分及一或多個覆蓋內表面之一或多個第二部分的第二部分，指定影像點係緊鄰該內表面之該一或多個第一部分安置且指定光源點係緊鄰該內表面之該一或多個第二部分安置。該等方法可另外包括圖案化磷光體層以暴露內表面之該一或多個第二部分。
在某些情況下，圖案化可包括在磷光體層之一或多個第一部分與一或多個第二部分之間對磷光體層進行刻痕，及分離磷光體層之一或多個第二部分與透鏡部件之內表面。分離可包含自內表面剝除磷光體層之一或多個第二部分。刻痕可包含將模切機壓在磷光體層上。
在某些情況下，圖案化包括相對於磷光體層與內表面在磷光體層之一或多個第二部分處之接合強度來增加磷光體層與內表面在磷光體層之一或多個第一部分處之接合強度。在某些情況下，該方法亦包括提供連接於磷光體層之一或多個突出物，且圖案化包括使用該一或多個突出物剝除磷光體層之一或多個第二部分。
亦論述相關方法、系統及物品。
自下文之詳細描述，本申請案之該等及其他態樣將顯而易見。然而，決不應將以上概述解釋為對所主張之主題構成限制，該主題僅由隨附申請專利範圍限定，而隨附申請專利範圍可能在申請期間進行修正。
在圖式中，類似參考數字表示類似元件。如上文所提及，本申請案尤其描述用於寬頻帶固態光源之透鏡組合，該等光源利用由來自一或多個固態發光裝置(諸如LED)之光泵浦或激發之磷光體層或材料。該等光源亦包括將至少一些來自LED之光反射至磷光體層上之二向色反射器。當光自LED傳播至二向色反射器時，其不穿過磷光體層。然而，由二向色反射器反射之LED光隨後入射於磷光體層上，導致其發射較長波長之磷光體光。磷光體光穿過二向色反射器以提供或產生光源之寬頻帶輸出光。顏色一般為藍色或具有類似短波長之某些LED光亦可穿過二向色反射器而非反射，如此亦產生光源之寬頻帶輸出光。
就此而言，「發光二極體」或「LED」係指發射光(無論可見光、紫外光還是紅外光)之二極體，儘管在大多數實際實施例中，發射之光的峰值波長將在約430至530 nm、或約440至500 nm、或約445至480 nm範圍內。術語LED包括以「LED」出售之不相干的包裝或封裝之半導體裝置(具有習知或者超級輻射變化)以及相干的半導體裝置(諸如雷射二極體，包括(但不限於)垂直共振腔面射型雷射器 (VCSEL))。「LED晶粒」為LED之最基本形式，意即呈藉由半導體加工程序製造之個別組件或晶片之形式。舉例而言，LED晶粒可由一或多種第III族元素與一或多種第V族元素之組合形成(III-V半導體)。適合之III-V半導體材料之實例包括氮化物(諸如氮化鎵)及磷化物(諸如磷化銦鎵)。亦可使用其他類型之III-V材料，以及週期表其他族之無機材料。組件或晶片可包括適用於施加電力以激勵裝置之電接點。實例包括線接合、捲帶式自動接合(tape automated bonding，TAB)或覆晶接合(flip-chip bonding)。組件或晶片之個別層及其他功能元件一般以晶圓尺度形成，且成品晶圓隨後可切割成單件式零件以產生許多個LED晶粒。LED晶粒可經組態以用於表面安裝、板載晶片(chip-on-board)或其他已知的安裝組態。某些封裝的LED係藉由在LED晶粒及相關反射器杯上形成聚合物囊封物來製造。LED可在若干基板之一上生長。舉例而言，GaN LED可藉由磊晶法於藍寶石、矽及氮化鎵上生長。用於本申請案目的之「LED」亦應被視為包括有機發光二極體，通常稱作OLED。
在圖1，吾人可見包括透鏡組合112之遠端磷光體寬頻帶光源110的示意性透視圖。為參考目的，相對於xyz笛卡爾座標系統(xyz Cartesian coordinate system)來描述光源110。組合112定位於由基板116負載之兩個LED 114a、114b上。LED一般發射相對較短波長之光，例如主要為藍光及/或紫外光，儘管在某些情況下亦可使用藍綠光或綠 光。LED可自其外表面沿所有方向發射該光，且多數該光向上(就圖1之角度而言)傳播至透鏡組合112。
透鏡組合112包括透鏡部件120、二向色反射器(圖1中未標記)及磷光體層124。透鏡部件包括外表面及內表面，外表面經彎曲以界定在點121a處與外表面相交且在點121b處與內表面相交之光軸121。二向色反射器可連接至透鏡部件120外表面之至少一部分，例如其可覆蓋透鏡部件外表面至少50%、70%或80%之區域，且在某些情況下二向色反射器可連接至且覆蓋實質上整個外表面。此外，二向色反射器較佳經成形且以其他方式經組態以將來自緊鄰內表面之參考平面中之指定光源點的LED光反射至該參考平面中之指定影像點。該組態在下文中結合圖4進一步論述。在圖1之實施例及本文所述之其他實施例中，二向色反射器較佳仿形透鏡部件外表面，以使得二向色反射器之形狀(例如曲率)與透鏡部件外表面之形狀實質上相同。
磷光體層124連接至透鏡部件內表面之一部分，且經調適以響應LED光之照明及吸收來發射磷光體光。此外，磷光體層經圖案化或成形以覆蓋內表面之第一部分且暴露內表面之第二部分。LED 114a、114b安置在內表面之第二(暴露)部分附近，以使得來自LED之光能夠自LED經透鏡部件120傳播至二向色反射器，而不穿過磷光體層。由二向色反射器反射之LED光粗略成像(例如聚焦或聚集)於磷光體層上，使其發射磷光體光(亦即發螢光)。(換言之，可以認為指定影像點安置於緊鄰內表面之第一(覆蓋)部分 處，且可以認為指定光源點安置於緊鄰內表面之第二(暴露)部分處。)藉由適當選擇磷光體層之磷光體材料，可將磷光體光調整為寬頻帶，較佳人眼看起來為黃色或白色。由磷光體層124發射之磷光體光穿過透鏡部件120且入射於外表面處之二向色反射器上，於是其因二向色反射器對磷光體光具有高透射而為實質上透射的。
由二向色反射器透射之磷光體光與可由二向色反射器透射之任何LED光組合以產生光源110之寬頻帶輸出光。
圖2展示可與圖1之光源110相同或類似之寬頻帶光源210，但圖2之示意性側視圖或剖視圖使得閱讀者更容易地理解透鏡組合之組成組件如何彼此相關，及透鏡組合與LED如何相關。再次為參考目的，相對於xyz笛卡爾座標系統來描述光源210。光源210包括定位於由基板216負載之LED 214上之透鏡組合212。透鏡組合212包括：具有外表面220a及內表面220b之透鏡部件220；連接至外表面220a之二向色反射器222；及連接至內表面220b之一部分之磷光體層224。外表面220a經彎曲以界定在點221a處與外表面220a相交、在點221b處與內表面220b相交且在點221c處與參考平面219(緊鄰內表面)相交之光軸221或對稱軸。透鏡部件220亦包括間隔特徵223a、223b，其可為不同結構或連續環之一部分，以使透鏡維持在密切緊鄰LED之穩定位置。若LED具有連接至其上表面之電接點(諸如引線)，則在LED與透鏡220之間可能需要小間隙以防止透鏡損壞電接點。
LED 214自其外表面沿所有方向發射光，且多數該光向上(就圖2之角度而言)傳播至透鏡組合212。展示兩種代表性的自LED 214發出之LED光射線231a。該等射線經其內表面220b進入透鏡部件220，傳播通過透鏡部件且入射至外表面220a處之二向色反射器222上。為簡單起見，未展示射線231a在內表面220b處之折射。若在LED與透鏡部件之間的空間中提供折射率匹配的凝膠或其他材料，則可達成此情形；否則，若該空間中存在空氣間隙，則在表面220b處將發生射線231a之折射。當射線231a碰撞二向色反射器222時，其可實質上且在某些情況下甚至完全地反射而產生反射之射線231b。然而，二向色反射器222一般透射入射LED光之至少一小部分，於是如射線231c所示之LED光之該部分折射出透鏡部件而產生光源210之總輸出。同時，反射之LED射線231b由於二向色反射器222(及外表面220a)之形狀而經導向內表面220b之由磷光體層224覆蓋之區域。由磷光體層吸收之LED光激發其中之磷光體材料，且產生磷光體光232a。磷光體光沿所有方向發射，且其多數經二向色反射器222透射為透射之磷光體光232b。透射之磷光體光232b與任何透射之LED光231c組合提供光源210之寬頻帶光輸出。
吾人現將論述光源210某些組件之某些有利或可選特性及特徵，注意適當時該等特性及特徵可以相似方式與本文所述之任何其他實施例有關。吾人自關於透鏡組合212之某些重要組件的論述開始：透鏡部件220、二向色反射器 222、及磷光體層224。
透鏡部件220較佳由對LED光及磷光體光具有高光透射之穩定堅固的材料構成。尤其適用的是具有透明外觀或以其他方式對LED光及磷光體光具有高光透射之聚合物材料(塑膠)及玻璃材料。在某些情況下，宜使用可模製材料且使用模製方法製造透鏡部件，以使得可精確且廉價地形成外表面220a及內表面220b之形狀。在該等情況下，可將液態前驅體材料傾入或以其他方式引入適當成形之模具中，且隨後藉由冷卻或其他已知方式固化以產生透鏡部件。用於製造透鏡部件之某些例示性材料包括可模製玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚矽氧及聚烯烴，包括例如丙烯酸系樹脂及由Zeon Chemicals L.P.出售之ZeonexTM Cyclo Olefin Polymers。
二向色反射器222較佳仿形透鏡部件220之外表面220a。二向色反射器222與表面220a兩者因此可具有凹面及/或彎曲形狀，以使得由指定LED發射且由反射器222反射之光主要經導向與該LED相關聯之磷光體層的局部部分。在某些情況下，該等元件可精確地或實質上為半球形。在某些情況下，其可為或近似為部分球形形狀而非半球體。在某些情況下，其可為分段凹面的及/或分段彎曲的，如在由較小之不同之平坦或彎曲的小面排列所形成之圓頂狀結構的情況下。在某些情況下，其可為分區的，如在下文結合圖8、9及10進一步論述。反射器222之形狀較佳經調整以使得源自與內表面220b重合或接近之參考平面219中之指 定光源點的光反射成像(至少粗略地)於同一參考平面中之指定影像點。指定光源點與影像點可被視為形成線區段之終點，線區段之中心同參考平面219與光軸221之交點實質上重合，亦即線區段之中心與點221c實質上重合。當反射器222以此方式成形時，來自直接位於透鏡組合212下方且接近內表面220b及參考平面219之指定LED的光經二向色反射器反射而僅在或在至少主要與指定LED相關聯之磷光體層之特定部分上產生具有增加之LED光強度之影像、光點或類似局部區域。
二向色反射器有時亦稱作二向色鏡或二向色濾光片。其設計為對某些光波長具有高反射及低透射，而對其他光波長具有低反射及高透射。該等反射器通常具有可忽略之吸收，以使得未反射之任何光均實質上經透射，且反之亦然，至少在可視、近紅外及近紫外波長範圍內。該等反射器包含光學薄微層之堆疊，一般為具有大折射率錯配之材料的交替排列，諸如二氧化矽與二氧化鈦之交替層，但亦可使用其他適合之無機或有機材料。該等反射器可藉由在玻璃或其他適合之基板上真空沈積交替層而製得，例如直接沈積於透鏡部件220之外表面220a上，或沈積於隨後可施加於外表面220a上之薄膜或基板上。或者，適合之反射薄膜可藉由連續方法而製得，該連續方法可包含共擠壓交替聚合物材料且拉伸所得多層聚合物網狀物，例如如美國專利5,882,774(Jonza等人)及6,783,349(Neavin等人)中所述。如本文其他處所述，無論用於二向色反射器之材料及 所用之製造方法如何，反射器均具備經調整以提供隨波長變化之所要反射特徵的微層堆疊之層厚度分佈。就此而言，可參考美國專利6,967,778(Wheatley等人)。厚度分佈可經調整以提供以例如長波通濾光片(long pass filter)或陷波濾光片(notch filter)形式操作之二向色反射器，藉此相對較長波長之磷光體光在一定範圍之入射角內實質上透射，而相對較短波長之LED光主要為反射。二向色反射器可對磷光體光例如具有至少50%、或至少60%、或至少70%之透射。二向色反射器在某些情況下可實質上反射可見藍光且實質上透射可見洋紅光。在某些情況下，二向色反射器可為或可包含多層鏡薄膜、反射偏光器及/或部分偏光反射器，諸如在指定波長下區別性地反射正交偏光狀態之鏡。
二向色反射器之反射及透射性質一般隨入射在反射器上之光的入射角變化而變化。舉例而言，與正入射於反射器上之LED光射線相比，二向色反射器222對傾斜入射於反射器上之LED光射線之透射較大。此特徵可用於產生遠端磷光體固態光源，該光源之輸出色彩可藉由控制排列於透鏡組合下方之多個LED的相對驅動強度來調整，如在共同讓渡申請中之PCT申請案第PCT/US2011/065780號中更全面論述。
磷光體層224含有一或多種發螢光或者發射相對於吸收之LED光發生斯托克位移之光的適合磷光體材料。磷光體材料較佳吸收波長與LED之發射光譜重疊之範圍內的光， 以使得LED可激發磷光體且使其發螢光或者發射磷光體光。在多種情況下，指定的磷光體材料可吸收電磁波譜之紫外、藍色及/或藍綠部分之光，且可發射可見或近可見區域之光。發射之磷光體光一般為寬頻帶的，例如其可具有至少100奈米之光譜寬度。寬頻帶磷光體光可分佈在連續的寬頻帶內，或如在窄間隔發射線之集合的情況下，其可具有尖峰分佈，或其可為窄發射線與連續寬頻帶之組合。例示性磷光體材料包括已知的螢光染料及磷光體。鈰摻雜釔鋁石榴石(Ce：YAG)為可使用之磷光體之一個實例。視光源之設計細節及限制而定，其他稀土金屬摻雜石榴石或其他稀土金屬摻雜材料可能亦為適合的，例如銪摻雜及/或鍶摻雜矽酸鹽、氮化物及鋁酸鹽。適合之磷光體材料可包括有機及無機螢光或磷光材料，諸如摻雜型無機氧化物或氮化物、量子點及半導體(包括II-VI及III-V材料)。
典型的磷光體光發射光譜在圖3中以曲線312描繪。亦展示典型的LED發射光譜，標記為曲線310。該等曲線意欲代表典型的組分，但不必意欲具限制性。如該圖中所示，對於指定的LED/磷光體對而言，磷光體光分佈之波長通常比LED光長。在LED 214發射藍光且二向色反射器222使部分該光透射之情況下，磷光體層224可經調整以發射黃色磷光體光，以使得藍色LED光與黃色磷光體光之組合名義上提供白光。
吾人之注意力轉向安置於透鏡組合212下方之組件，LED 214可為現在已知或後來開發之任何適合的LED，該 LED之輸出光能夠激發磷光體層224。如上文所提及，LED可發射相對較短波長之光，例如主要為藍光及/或紫外光，儘管在某些情況下亦可使用藍綠光或綠光。為接近透鏡部件220(及內表面220b)安裝LED，有時希望使用具有薄型封裝(low-profile package)之LED，例如在LED之底部或安裝表面上提供兩個電接點之覆晶LED封裝。
負載LED 214及其他組件之基板216可具有任何適合的設計。基板視需要可為可撓性或剛性的。基板亦可包括一或多個導電跡線及/或電洞或「通道」，藉此可與LED或電源之其他電組件進行電連接。電連接亦可藉由線接合或其他適合方式進行，未在圖中描繪。基板亦可充當散熱片，或可與獨立散熱片耦接，以使得LED 214及磷光體224可維持在合理之操作溫度。
現轉向圖4，吾人可見透鏡組合412之示意性側視圖或剖視圖。組合412可與圖1及2之透鏡組合相同或類似，且相應零件可具有相應特徵及屬性。然而，圖中省略磷光體層、LED及基板，以使得凹面二向色反射器之特徵可更容易地描述及理解。
因此，在圖4中，透鏡組合412包括具有外表面420a及內表面420b之透鏡部件420；及連接至外表面420a之二向色反射器422。磷光體層(諸如圖2之層224)一般將連接至內表面420b之一部分。外表面420a經彎曲或以其他方式成形以界定在點421a處與外表面420a相交、在點421b處與內表面420b相交且在點421c處與緊鄰內表面之參考平面419相交 的光軸421或對稱軸。透鏡部件420亦包括間隔特徵423a、423b，其可與圖2之間隔特徵相同或類似。
參考平面419可表徵為由二向色反射器至少大致上成像於其自身上、忽略可連接至內表面之任何磷光體層之作用的平面。該平面之位置至少視二向色反射器之形狀及透鏡部件之形狀而定。在例示性實施例中，參考平面419相對接近透鏡部件之內表面420b。參考平面與內表面之間的最小間距(例如點421b與421c之間的距離)可用透鏡部件之最大橫向或側向尺寸D(例如直徑)來表示：例如，間距可小於D/2，或小於D/5，或小於D/10。間距在某些情況下可為零。注意，參考平面可安置於內表面420b之任一側，或可與該表面重合。亦注意，內表面在某些實施例中可為平面的，但在其他實施例中可為非平面的。
吾人可選擇此參考平面中之一點作為可發射LED光之假定光源點。在該圖中，吾人描繪無限可能性組中之兩個可能的光源點：點419a及點419c。展示自各該等點發出之光射線，該等射線在內表面420b處進入透鏡部件420，且橫穿透鏡部件以在外表面420a處自二向色反射器422反射。由於反射器422(及表面420a)之幾何形狀，自點419a發出之射線聚焦、聚集或成像於影像點419b處，且自點419c發出之射線聚焦、聚集或成像於影像點419d處。注意，聚焦、聚集或成像無需精確，且「影像點」可為側向尺寸(平行於參考平面)相對於內表面420b之尺寸較小之光濃度增加之區域，而非精確的繞射受限之點。此外，偏離軸之偏差 及失真之作用通常隨著影像點至光軸421(及離點421c)之距離增加而導致模糊性增加或光斑大小增加。
每一對相應光源/影像點(諸如419a、419b對或419c、419d對)不僅位於參考平面419中，而且界定中心與點421c實質上重合之線區段的終點。換言之，指定的光源點及其相關影像點相對於光軸421且相對於點421c實質上對稱安置。在外表面420a(及二向色反射器422)成形為半球體或曲率半徑精確等於或近似等於點421a與421b之間的物理距離之球體的其他部分的情況下，可達成該排列。然而，其他表面形狀(包括非球形形狀、繞射表面等)可替代性用於提供類似結果。在該排列下，定位於接近內表面420b且接近參考平面419之透鏡組合412下方、但自光軸421及點421c側向移位之LED將產生經二向色反射器422反射至與LED之發射表面具有類似尺寸及形狀之影像區域或影像區的LED光，該影像區位於內表面420b或參考平面419處或位於其附近，且影像區及LED之發射表面相對於光軸421及點421c實質上對稱安置。必要時，多個LED可以此方式定位於透鏡組合下方，且只要提供磷光體材料來覆蓋內表面420b對應於影像區或與LED相關之點之部分，成像之LED光將由磷光體材料吸收或再發射為磷光體光。
圖5中示意性展示透鏡組合512之一部分。該透鏡組合可與圖1、2或4中所示之透鏡組合中任一者相同或類似。提供該圖以說明所涵蓋之關於磷光體層及與磷光體層相關之其他層及組件的多種不同組態的某些特定組態。在圖5 中，透鏡組合512之透鏡部件520具有外表面(未圖示)及內表面520b。連接至內表面者的是圖案化之磷光體層524。如圖所示，磷光體層524覆蓋內表面520b之一部分，且不覆蓋(因此暴露)內表面520b之另一部分。
磷光體層524較佳覆蓋位於對應於經排列以照明透鏡組合之LED的影像區附近之內表面之任何部分。磷光體層可由分散有一或多種磷光體之光穩定且熱穩定之黏合劑製得。該黏合劑可為聚合物，包括例如聚矽氧及/或含氟聚合物，且可為黏接劑或凝膠，諸如聚矽氧黏接劑或聚矽氧凝膠。磷光體材料(磷光體)可混合、形成層或圖案化，或該等組態中兩種或兩種以上之組合。適合之塗佈方式包括刮刀塗佈、擠出塗佈及棒塗。適於塗覆圖案化之塗層之方式包括用於印刷之方式，包括輪轉式凹版塗佈、凹雕、絲網及噴墨。一或多個磷光體層可於磷光體之未圖案化之層上圖案化，或不同區域可具有主要一種磷光體類型。舉例而言，可使用發紅光磷光體與發綠光磷光體之像素圖案，其中每一像素在至少一個方向上約為相關LED(驅動或激發磷光體)之尺寸。像素圖案可為一維列形式或二維柵格形式。藉由在空間上隔開不同的磷光體可減小再吸收損失。不同的磷光體在某些情況下可分入側向或橫向尺寸在含磷光體之層之厚度約2至20倍範圍內的區域內。
在圖5之透鏡組合512中，在磷光體層524與透鏡部件520之間提供黏接層525。黏接層較佳對LED光及磷光體光具有高透射及低吸收。適合之黏接層包括丙烯酸酯及聚矽 氧。黏接劑可含有其他可經熱或輻射固化之添加劑。舉例而言，熱固化環氧樹脂可與B階段固化丙烯酸酯混合以形成可經固化形成永久性接合之壓敏性黏接劑。黏接劑亦可以可固化液體形式塗覆，諸如具有可經熱活化或光解活化之催化劑的聚矽氧樹脂單體。在某些情況下，黏接劑可在磷光體層與透鏡部件之間提供實質上永久的接合。在其他情況下，下文結合圖11及12進一步描述，黏接劑可提供可移除之接合。就此而言，黏接劑之接合強度可足夠高以在最終應用中提供良好持久性，而且可足夠低以允許磷光體層之一或多個部分可例如藉由模切及剝離而移除。
展示黏接層525覆蓋內表面520b之由磷光體層524覆蓋之部分與內表面520b之由磷光體層524暴露之部分。在替代性實施例中，黏接層在一定程度上可限於僅覆蓋內表面之彼等亦由磷光體層覆蓋之部分。
在圖5之透鏡組合512中，在磷光體層524之另一側提供反射層526，以使得磷光體層位於反射層526與透鏡部件520之間。反射層可為對相對較短波長LED光與較長波長磷光體均具有高反射性之寬頻帶反射器。在此情況下，完全經磷光體層傳播之任何LED光均可反射返回至磷光體層以使得具有減小厚度之磷光體層對LED光之吸收增加。此外，沿遠離透鏡部件方向傳播之任何磷光體光可經反射層攔截且經磷光體層再導向回至透鏡部件以增加光源之總輸出之磷光體光分量。反射層可為鏡面反射器、漫射反射器或半鏡面反射器(鏡面與漫射之組合)。反射層可包含黏合 劑及顏料，且可含有其他添加劑。適合之黏合劑包括與關於磷光體層提及之黏合劑相同之黏合劑材料。用於反射層中之黏合劑可與用於磷光體層中之黏合劑相同或不同。例示性顏料包括銳鈦礦(anatase)或金紅石(rutile)TiO2。TiO2較佳經諸如二氧化矽之塗層鈍化。其他添加劑可包括無機填充劑以改良導熱性。適合之填充劑可包括氧化鋁、氮化鋁、氮化硼及/或金剛石(diamond)。反射層中之該等填充劑宜對LED光及磷光體光具有低吸收率。主要具有鏡面特徵之適合的寬頻帶反射器包括經組態以在可見光譜範圍內具有高反射性之多層光學薄膜，諸如由3M Company出售之VikuitiTM增強型鏡面反射器薄膜(Enhanced Specular Reflector Film，ESR)，其在可見光區域內具有大於98%之反射性。亦可使用由高及低反射率材料(諸如奈米孔聚合物或其他聚合物、MgF2、TiO2、SiO2、Al2O3及/或ZrO2)之光學薄層製得之其他介電塗層反射器。亦可使用較簡單之金屬塗佈薄膜，諸如鋁塗佈聚合物薄膜或銀塗佈聚合物薄膜。金屬塗層之反射性可藉由例如添加一或多個已知的介電塗層(諸如奈米孔聚合物或其他聚合物、無機奈米微粒填充聚合物、MgF2、TiO2、SiO2、Al2O3及/或ZrO2)來增強。
涵蓋圖5中所示之多種替代構造。舉例而言，可省略黏接層525及/或反射層526。此外，可向構造中添加其他層。該等其他層可包括一或多個透明間隔層、結構層、導熱層及接合層。
因此，構造中亦可包括透明間隔層。該層較佳安置於透鏡部件與磷光體層之間。間隔層可經調整以發揮一或多個以下功能：其可改變自磷光體層發射之光通過透鏡的光輸出特徵；其可使磷光體層遠離透鏡部件及較接近導熱基板(例如圖1之基板116及圖2之基板216)移位或定位；及/或其可在透鏡部件與磷光體層之間提供低折射率層以增加裝置之亮度。適合之低折射率塗層包括含氟聚合物、聚矽氧及輻射可固化材料，其與溶劑組合進行固化，隨後乾燥以產生低折射率層。
構造中亦可包括結構層。就此而言，如例如下文結合圖11及12所論述，結構層係指自身支撐且足夠厚且堅固以使得其可同其所黏附之磷光體層部分一起機械移除(例如藉由剝離)之層。移除之前，結構層可經刻痕或切割以使欲保留部分與欲移除部分分離，於是欲移除部分可連同磷光體層之相應部分一起自透鏡部件機械移除，以選擇性地暴露透鏡部件之內表面部分。適合之結構層包括聚酯(包括聚對苯二甲酸乙二酯或聚萘二甲酸乙二酯)、含氟聚合物、聚乙烯、聚丙烯及聚矽氧。結構層亦可為編織或無規纖維氈片，包括諸如纖維素、合成纖維及陶瓷或玻璃纖維之材料。
構造中亦可包括導熱層。導熱層較佳係安置於磷光體層後方，以使得磷光體層位於導熱層與透鏡部件之間。導熱層可接觸或以其他方式耦接至導熱基板(例如圖1之基板116及圖2之基板216)以將磷光體層維持在較低之操作溫 度。導熱層可由聚合物層，尤其係填充有適量導熱粉末或材料(諸如氧化鋁、二氧化矽、氮化硼及/或氮化鋁)之聚合物層製得。聚合物層可為均聚物(諸如聚矽氧或丙烯酸酯)、或聚合物之混合物、或B階段可固化材料(諸如熱固化環氧樹脂與輻射固化丙烯酸酯之混合物)。
構造中亦可包括接合層(除已論述之黏接層525以外)。舉例而言，在相鄰功能層之間可包括底塗層以增強該等層之間的接合。
磷光體層作為一部分之夾層構造中之兩個或兩個以上層之功能可合併在單個層中。舉例而言，黏接層亦可充當透明間隔層。或者或另外，描述或描繪為單個層之任何層均可分割或複製以在夾層構造中提供兩個或兩個以上該等獨立層。
在任何揭示之實施例中，磷光體層可為亦至少包括諸如反射層526之寬頻帶反射器之磷光體組合的一部分。寬頻帶反射器可對LED光及對磷光體光具有至少90%、94%或98%之反射性。此外，磷光體層對LED光之透明或透射程度可經調整以增加發光系統之寬頻帶光輸出。該增加可藉由減少磷光體層中所用之磷光體之量來達成。磷光體層對LED光之單通透射T可為30%至65%、或35%至60%、或40%至50%。關於例示性磷光體組合之其他詳情在共同讓渡之PCT申請案第PCT/US2011/065784號中更全面論述。
圖6展示磷光體層如何經圖案化以覆蓋透鏡部件之內表面之選定部分及LED組可如何緊鄰內表面之暴露部分定位 以使得由二向色反射器反射之LED光可照明磷光體層的一種特定實例。該圖可被視為自略低於透鏡組合之觀察平面角度看且向上看向透鏡組合所得的寬頻帶光源610之平面圖。光源610包括透鏡組合612及緊鄰透鏡組合安置於基板(未圖示)上之相鄰LED之組630a、630b、630c。透鏡組合612包括：具有外表面(未圖示)及內表面620b之透鏡部件620；安置於透鏡部件外表面上之二向色反射器(未圖示)；及具有三個以楔形扇區排列之獨立部分640、642、644之磷光體層，該磷光體層經圖案化以覆蓋楔形部分中之內表面620b且暴露由LED組佔據之剩餘(互補)楔形區域中之內表面。光源610及其各別組件之特徵可與本文其他處論述之相應組件的特徵相同或類似。舉例而言，透鏡部件620之外表面可經成形以界定與圖之平面垂直且穿過圖中心點(未標記)之光軸。
圖6中展示總計18個LED，該等LED以三個楔形的各具有六個相鄰LED之組630a、630b、630c排列，每個相鄰LED之組均安置在內表面620b之楔形區域附近。三個楔形LED組之佈局及每個組中LED之所述數目及定向為多種可能排列中之一種，且不應以限制方式來理解。舉例而言，亦涵蓋除楔樣形狀以外之形狀。
在此平面圖中，相鄰LED之組由磷光體層之楔形部分640、642、644彼此分開。此外，每一組相鄰LED處於通常相對於圖中心點與磷光體層之楔形部分之一相對之楔形區域中。每一對LED之楔形區域與其相應的磷光體層之楔 形部分亦可通常關於圖中心點對稱。藉由組態二向色反射器以使得光軸穿過中心點，且藉由選擇二向色反射器之適合的曲率半徑，可使來自相鄰LED之每一楔形組之經二向色反射器反射之LED光部分可成像(至少大致上)於其相應的磷光體層之楔形部分上。三個LED組之每一個中之相鄰LED亦展示以距中心點不同之徑向距離(平行於x-y平面量測)排列。在所描繪之排列中，例如每一組中之一個LED(參見LED 614a、614b、614c)以距中心點最近安置，每一組中之三個LED(參見LED 616a、616b、616c)以距中心點最遠安置，且每一組中之兩個LED(參見LED 615a、615b、615c)以距中心點中間距離安置。二向色反射器將來自各個LED之至少一些光反射至磷光體層之選定部分上以使得不同LED主要激發磷光體層之不同子部分。若吾人認為磷光體部分640、642、644在距中心點不同徑向距離處包含子部分，亦即部分640包含子部分640-1、640-2、640-3、640-4，部分642包含子部分642-1、642-2、642-3、642-4，且部分644包含子部分644-1、644-2、644-3、644-4，則二向色反射器可如下將來自各個LED之LED光優選反射至各個磷光體層子部分上：來自LED 614a之光反射至磷光體子部分640-2上；來自LED 615a之光反射至磷光體子部分640-3上；來自LED 616a之光反射至磷光體子部分640-4上；來自LED 614b之光反射至磷光體子部分642-2上；來自LED 615b之光反射至磷光體子部分642-3上； 來自LED 616b之光反射至磷光體子部分642-4上；來自LED 614c之光反射至磷光體子部分644-2上；來自LED 615c之光反射至磷光體子部分644-3上；及來自LED 616c之光反射至磷光體子部分644-4上。
閱讀者應注意，LED光之優選反射不應如此狹窄構造以要求所有來自指定LED之反射的LED光均入射於特定磷光體子部分上，且來自該LED之部分反射的LED光亦可入射於其他磷光體子部分及/或其他LED或光源之其他元件上。
在光源610之一個實施例中，所有18個LED均可根據同一LED發射光譜來發射LED光，且磷光體層可具有均一組成及結構以使得磷光體層之組成及結構在整個及所有楔形部分640、642、644中均相同。在另一實施例中，可藉由對與不同LED相關之磷光體層部分使用不同組成及/或結構使不同寬頻帶光部分達成不同顏色。另外或或者，一種、某些或所有楔形部分640、642、644在距二向色反射器光軸或中心點(未標記)不同徑向距離處可具有不同之組成及/或結構。在另一實施例中，可藉由選擇具有不同發射光譜之個別LED且隨後控制或調整激勵具有不同發射性質之LED的相對程度來使不同寬頻帶光部分達成不同顏色。就此方面之進一步詳情可見於本文其他處所參考之共同讓渡PCT申請案第PCT/US2011/065780號。
圖7以分解圖說明可如何藉由使透鏡組合與一或多個LED裝置匹配來製造寬頻帶固態光源710。光源710及其各別組件之特徵可與本文其他處論述之相應組件之特徵相同 或類似。
在光源710中，使透鏡組合712與LED組合匹配。透鏡組合包括：具有外表面720a及內表面720b之透鏡部件720，該外表面界定在點721a處與外表面相交且在點721b處與內表面相交之對稱軸或光軸721；安置於外表面720a上之二向色反射器；及具有三個以楔形扇區排列之獨立部分740、742、744的磷光體層，該磷光體層經圖案化以覆蓋楔形部分中之內表面720b且暴露剩餘(互補)楔形區域中之內表面。
與透鏡組合匹配之LED組合包括安置於基板716上之相鄰LED之組730a、730b、730c。又，三個楔形LED組之佈局及每個組中LED之所述數目及定向為多種可能排列中之一種，且不應以限制方式來理解。相鄰LED之組由基板716之楔形區域740a、742a、744a彼此分開，當透鏡組合712耦接(例如接觸或以其他方式密切緊鄰)LED組合時，該等區域分別與磷光體層部分740、742、744對準。當該耦接完成時，LED及磷光體層部分之排列可實質上如結合圖6所展示及描述。注意，透鏡組合712之光軸721穿過基板上之點721c，對應於LED組730a、730b、730c與區域740a、742a、744a當中之中心點。
吾人預期透鏡部件外表面之各種不同組態類型。在某些情況下，外表面可經分割以提供在某些應用中有利之特定設計特徵。圖8、9及10中示意性展示具有分割之外表面之透鏡組合。在本文論述之其他實施例中可採用該等實施例 之特徵，且反之亦然。
在圖8中，透鏡組合812包括具有外表面820a及內表面820b之透鏡部件820。外表面經環形邊界特徵825分割，該等邊界特徵825可為或包含一或多個凹槽或凹口及/或一或多個脊部或突起。雖然二向色反射器可安置或以其他方式連接至部分或整個外表面820a，但在邊界特徵825處可不存在。外表面820a之分割可用於若干目的：藉由將單個不間斷表面區域二向色塗層分為較小不間斷區域之連續集合，可減小透鏡部件820與二向色塗層之間的熱膨脹錯配之機械影響；此外，邊界特徵可提供受控量之自未塗佈表面散射之光。儘管存在邊界特徵825，但外表面820a仍較佳以一定方式成形以界定在頂峰點821a處與外表面820a相交之對稱軸或光軸821且提供本文其他處論述之聚焦或成像性質。
在圖9中，透鏡組合912包括具有外表面920a及內表面920b之透鏡部件920。外表面經弓狀邊界特徵925a、925b分割，該等邊界特徵可為或包含一或多個凹槽或凹口及/或一或多個脊部或突起。邊界特徵925a通常位於與x-z平面平行之平面內，且邊界特徵925b通常位於與y-z平面平行之平面內，因此與邊界特徵925a相交。雖然二向色反射器安置或以其他方式連接至部分或整個外表面920a，但在邊界特徵925a、925b處可不存在。外表面920a之分割可用於若干目的，包括結合圖8論述之目的。儘管存在邊界特徵925a、925b，但外表面920a仍較佳以一定方式成形以界 定在頂峰點921a處與外表面920a相交之對稱軸或光軸921且提供本文其他處論述之聚焦或成像性質。
在圖10中，透鏡組合1012包括具有外表面1020a及內表面1020b之透鏡部件1020。外表面由在某些方面與圖8之邊界特徵類似之環形邊界特徵分割。然而在圖10中，各邊界特徵在外表面之相鄰部分之間包括陡峭的連接壁部分，因此產生菲涅耳透鏡結構。雖然二向色反射器安置或以其他方式連接至部分或整個外表面1020a，但在邊界特徵處可不存在。注意，該等陡峭的壁部分使得外表面之不同部分可沿z軸平移而使得透鏡部件1020之總體高度或厚度實質上小於圖8及9之透鏡部件的高度或厚度。外表面1020a之分割因此可不僅用於結合圖8及9所論述之目的，而且可減小透鏡部件及透鏡組合之總體高度。儘管存在邊界特徵，但外表面1020a仍較佳以一定方式成形以界定在頂峰點1021a處與外表面1020a相交之對稱軸或光軸1021且提供本文其他處論述之聚焦或成像性質。
本文揭示之任何透鏡組合均可以一定方式調整以允許快速、便利且精確地圖案化磷光體層及其他層(若必要)，以準備使透鏡組合與LED組合耦接。該設計方法使得單一類型之透鏡組合可與多種不同之LED組合一起使用，例如具有不同數目LED及/或在基板上具有不同LED空間排列或佈局的LED組合。相同的預圖案化透鏡組合可藉由以與第一該LED組合相容之第一圖案來圖案化該等透鏡組合之一之磷光體層且以與第二該LED組合而非第一LED組合相容之 第二圖案來圖案化該等透鏡組合之另一者之磷光體層來與該兩種LED組合一起使用。具有該等能力之透鏡組合可有助於減少詳細目錄、增加製造靈活性且減少固態發光製造廠之成本。
圖11說明合併有該設計靈活性之透鏡組合1112。透鏡組合1112包括具有外表面1120a及內表面1120b之透鏡部件1120。二向色反射器(未單獨標記)安置於或以其他方式覆蓋部分或整個外表面1120a。磷光體層1124以一定方式可移除式接合或以其他方式可移除式連接至內表面1120b以使得其一部分可例如藉由剝離與內表面物理分離，而磷光體層之剩餘部分保持連接至內表面。注意，儘管圖11中未描繪，但構造中亦可包括上文結合圖5論述之任何其他層。舉例而言，黏接層可夾在磷光體層與內表面之間，該黏接層之接合強度可足夠高以在最終應用中提供良好持久性，而且可足夠低以使得磷光體層之一或多個部分可例如藉由模切及剝離來移除。磷光體層之移除的部分暴露內表面1120b之相應部分以使得一或多個LED可將光射入透鏡部件之彼等暴露部分；磷光體層之剩餘部分覆蓋內表面之相應部分以使得其可接收由二向色反射器反射之LED光。
磷光體層之選擇性移除(具有圖案化磷光體層之作用)可藉由以所要形狀對磷光體層進行刻痕或以其他方式切割，且隨後例如藉由剝離來分離刻痕之部分而進行。該操作示意性描繪於圖11中。其中，具有切割部件1102之模切工具1101壓在透鏡組合1112上，以使得切割部件刺穿透鏡部件 1120內表面1120b處之磷光體層1124及/或相鄰層。此操作中涉及之相反力以箭頭1103描繪。工具1101上之切割部件1102組態成特定形狀，其代表內表面1120b之所要的暴露區域形狀或所要的覆蓋區域形狀。在自透鏡組合1112撤回工具1101之後，磷光體層之一部分例如藉由剝離與內表面1120b物理分離，而磷光體層之剩餘部分保持連接至內表面。磷光體層之分離的部分與磷光體層之剩餘部分之間的邊界由切割工具1102之切割部件1102產生之磷光體的刻痕部分提供。以具有不同切割部件之切割工具替代切割工具1101使得發光裝置製造廠可使用相同初始透鏡組合1112生產不同暴露區域形狀，以使得所得透鏡組合可與不同LED組合一起使用。
圖12中以示意性透視圖展示磷光體層經圖案化之透鏡組合1212。該透鏡組合在模切及剝離後可與圖11之透鏡組合相同或類似，且透鏡組合1212之特徵可用於本文論述之任何實施例中，且反之亦然。組合1212包含具有外表面1220a及內表面1220b之透鏡部件1220。該組合亦包括安置於整個或一部分外表面1220a上之二向色反射器、及經圖案化以覆蓋內表面1220b之一部分且暴露內表面1220b之另一部分1230的磷光體層1224。部分1230之邊界形狀可為與模切工具之切割部件相同之形狀，諸如圖11之形狀。在剝除磷光體層之刻痕部分之後，暴露部分1230產生。如此製造之透鏡組合1212隨後可與諸如圖7下方部分中所示之LED組合匹配以提供遠端磷光體寬頻帶固態光源。
透鏡組合1212亦包括環形突出物1232。突出物1232可如下文結合圖13所論述來組態以便於移除磷光體層之模切區域。圖13及14描繪其他透鏡組合，其特徵可用於本文論述之任何實施例中，且反之亦然。在圖13中，透鏡組合1312包括具有外表面1320a及內表面1320b之透鏡部件1320。該組合亦包括安置於整個或一部分外表面1320a上之二向色反射器、及連接至內表面1320b一部分之磷光體層1324。磷光體層1324可以與圖11及12中所示類似之方式或以任何其他適合方式圖案化。透鏡部件1312包括環形突出物1332。突出物1332可經組態以便於在圖案化操作(諸如模切)之後起離磷光體層之一部分。該環可例如由聚酯薄膜與同透鏡部件1320內表面接合之壓敏性黏接劑製得，且磷光體層亦可塗覆至透鏡部件1320內表面以使得磷光體層亦連接至聚酯薄膜。該環便於隨後移除磷光體層之模切區域。
在替代性構造中，該環可在磷光體層與透鏡部件1320內表面接合之後，與磷光體層表面接合。適於構造該環之材料包括聚合物薄膜及非編織氈片。薄膜或氈片可與磷光體塗層直接接合，或可經黏接層接合。
在圖14中，透鏡組合1412包括具有外表面1420a及內表面1420b之透鏡部件1420。該組合1412亦包括安置於整個或一部分外表面1420a上之二向色反射器、及連接至內表面1420b一部分之磷光體層。該組合1412亦包括覆蓋磷光體層及內表面1420b之結構層1434。結構層1434連接至離 散突出物1436，其可用以抓取以便於在圖案化之後起離磷光體層之一部分。舉例而言，結構層1434、磷光體層及黏接層(若單獨存在)可用模切工具刻痕，且隨後可藉由使用突出物1436起離結構層1434之一部分而自內表面1420b分離非吾人所要之磷光體層部分。突出物可由聚合物薄膜或非編織氈片製得。薄膜或氈片可與磷光體塗層直接接合，或可經黏接層接合。
可對以上教示進行多種修改或改變。舉例而言，除模切以外或作為其替代，可對黏接層進行各種處理從而以圖案式方式改變黏接劑接合強度。處理可具有增加黏接劑接合強度之作用，在此情況下其可用於在成品產品中欲由磷光體層覆蓋之區域。一種增加接合強度之方法為使用對透鏡部件之玻璃或塑膠具有低黏性(除加熱時以外)之黏接劑。適合之黏接劑之一個實例為光固化之丙烯酸系黏接劑與未固化的熱可固化的環氧樹脂之混合物。隨後可使用熱印模來增加一或多個特定區域中之黏附性，且接合強度可足以藉由使用例如突出物(參見圖13或14)提起薄膜來移除未加熱區域中之磷光體層。
此外，雷射切除亦可用於圖案化磷光體層。適合之構造可包含磷光體層、金屬層、雷射可切除層、及結構層。該程序可包含使用雷射切除圖案化雷射可切除層，之後可移除結構層之(多個)未受損部分以在未經雷射切除之區域中自透鏡移除磷光體之(多個)相應未受損部分。
除非另外指示，否則說明書及申請專利範圍中所用之表 述特徵尺寸、量、物理性質等之所有數值均應理解為由術語「約」來修飾。因此，除非相反指示，否則說明書及申請專利範圍中所列之數值參數為可視由熟習此項技術者利用本申請案之教示設法獲得之所要性質而變化之近似值。
本發明之各種修改及替代在不偏離本發明範疇及精神的情況下對於熟習此項技術者而言將為顯而易見的，且應瞭解本發明不限於本文陳述之說明性實施例。本文提及之所有美國專利、公開及未公開專利申請案、及其他專利及非專利文獻均以引用的方式併入，而引用程度使其不與前述揭示內容直接衝突。
110‧‧‧遠端磷光體寬頻帶光源
112‧‧‧透鏡組合
114a‧‧‧LED
114b‧‧‧LED
116‧‧‧基板
120‧‧‧透鏡部件
121‧‧‧光軸
121a‧‧‧點
121b‧‧‧點
124‧‧‧磷光體層
210‧‧‧寬頻帶光源
212‧‧‧透鏡組合
214‧‧‧LED
216‧‧‧基板
219‧‧‧參考平面
220‧‧‧透鏡部件
220a‧‧‧外表面
220b‧‧‧內表面
221‧‧‧光軸
221a‧‧‧點
221b‧‧‧點
221c‧‧‧點
222‧‧‧二向色反射器
223a‧‧‧間隔特徵
223b‧‧‧間隔特徵
224‧‧‧磷光體層
231a‧‧‧LED光射線/射線
231b‧‧‧反射之射線/反射之LED射線
231c‧‧‧射線/透射之LED光
232a‧‧‧磷光體光
232b‧‧‧透射之磷光體光
310‧‧‧曲線
312‧‧‧曲線
412‧‧‧透鏡組合
419‧‧‧參考平面
419a‧‧‧光源點
419b‧‧‧影像點
419c‧‧‧光源點
419d‧‧‧影像點
420‧‧‧透鏡部件
420a‧‧‧外表面
420b‧‧‧內表面
421‧‧‧光軸
421a‧‧‧點
421b‧‧‧點
421c‧‧‧點
422‧‧‧二向色反射器
423a‧‧‧間隔特徵
423b‧‧‧間隔特徵
512‧‧‧透鏡組合
520‧‧‧透鏡部件
520b‧‧‧內表面
524‧‧‧磷光體層
525‧‧‧黏接層
526‧‧‧反射層
610‧‧‧寬頻帶光源
612‧‧‧透鏡組合
614a‧‧‧LED
614b‧‧‧LED
614c‧‧‧LED
615a‧‧‧LED
615b‧‧‧LED
615c‧‧‧LED
616a‧‧‧LED
616b‧‧‧LED
616c‧‧‧LED
620‧‧‧透鏡部件
620b‧‧‧內表面
630a‧‧‧相鄰LED之組
630b‧‧‧相鄰LED之組
630c‧‧‧相鄰LED之組
640‧‧‧磷光體層之楔形部分/以楔形扇區排列之獨立部分
640-1‧‧‧磷光體子部分
640-2‧‧‧磷光體子部分
640-3‧‧‧磷光體子部分
640-4‧‧‧磷光體子部分
642‧‧‧磷光體層之楔形部分/以楔形扇區排列之獨立部分
642-1‧‧‧磷光體子部分
642-2‧‧‧磷光體子部分
642-3‧‧‧磷光體子部分
642-4‧‧‧磷光體子部分
644‧‧‧磷光體層之楔形部分/以楔形扇區排列之獨立部分
644-1‧‧‧磷光體子部分
644-2‧‧‧磷光體子部分
644-3‧‧‧磷光體子部分
644-4‧‧‧磷光體子部分
710‧‧‧寬頻帶固態光源
712‧‧‧透鏡組合
716‧‧‧基板
720‧‧‧透鏡部件
720a‧‧‧外表面
720b‧‧‧內表面
721‧‧‧光軸
721a‧‧‧點
721b‧‧‧點
721c‧‧‧點
730a‧‧‧相鄰LED之組/LED組
730b‧‧‧相鄰LED之組/LED組
730c‧‧‧相鄰LED之組/LED組
740‧‧‧磷光體層部分/以楔形扇區排列之獨立部分
740a‧‧‧楔形區域/區域
742‧‧‧磷光體層部分/以楔形扇區排列之獨立部分
742a‧‧‧楔形區域/區域
744‧‧‧磷光體層部分/以楔形扇區排列之獨立部分
744a‧‧‧楔形區域/區域
812‧‧‧透鏡組合
820‧‧‧透鏡部件
820a‧‧‧外表面
820b‧‧‧內表面
821‧‧‧光軸
821a‧‧‧頂峰點
825‧‧‧邊界特徵
912‧‧‧透鏡組合
920‧‧‧透鏡部件
920a‧‧‧外表面
920b‧‧‧內表面
921‧‧‧光軸
921a‧‧‧頂峰點
925a‧‧‧邊界特徵
925b‧‧‧邊界特徵
1012‧‧‧透鏡組合
1020‧‧‧透鏡部件
1020a‧‧‧外表面
1020b‧‧‧內表面
1021a‧‧‧頂峰點
1101‧‧‧模切工具/切割工具/工具
1102‧‧‧切割部件
1103‧‧‧箭頭
1112‧‧‧透鏡組合
1120‧‧‧透鏡部件
1120a‧‧‧外表面
1120b‧‧‧內表面
1124‧‧‧磷光體層
1212‧‧‧透鏡組合
1220‧‧‧透鏡部件
1220a‧‧‧外表面
1220b‧‧‧內表面
1224‧‧‧磷光體層
1230‧‧‧暴露部分
1232‧‧‧突出物
1312‧‧‧透鏡組合
1320‧‧‧透鏡部件
1320a‧‧‧外表面
1320b‧‧‧內表面
1324‧‧‧磷光體層
1332‧‧‧突出物
1412‧‧‧透鏡組合
1420‧‧‧透鏡部件
1420a‧‧‧外表面
1420b‧‧‧內表面
1434‧‧‧結構層
1436‧‧‧突出物
圖1為包括透鏡組合之遠端磷光體寬頻帶光源之示意性透視圖；圖2為包括透鏡組合之寬頻帶光源之示意性側視圖或剖視圖；圖3為例示性藍色LED及例示性磷光體之光譜強度分佈的理想化曲線；圖4為透鏡組合之示意性側視圖或剖視圖；圖5為透鏡組合之一部分的示意性側視圖或剖視圖；圖6為具有透鏡組合之寬頻帶光源之一部分的示意性平面圖；圖7為包括透鏡組合之例示性寬頻帶光源的示意性透視分解圖；圖8、9及10為透鏡組合的示意性透視圖，該等透鏡組合 各具有分割之外表面；圖11為與模切工具組合之透鏡組合的示意性側視圖或剖視圖；圖12為具有圖案化磷光體層之透鏡組合之透視圖；圖13為包括起離環(lift-off ring)之透鏡組合之透視圖；及圖14為具有突出的起離薄膜之透鏡組合之透視圖。
110‧‧‧遠端磷光體寬頻帶光源
112‧‧‧透鏡組合
114a‧‧‧LED
114b‧‧‧LED
116‧‧‧基板
120‧‧‧透鏡部件
121‧‧‧光軸
121a‧‧‧點
121b‧‧‧點
124‧‧‧磷光體層

Claims (22)

  1. 一種用於遠端磷光體LED裝置之透鏡組合，其包含：具有外表面及內表面之透鏡部件，該外表面經彎曲以界定與該內表面相交之光軸；連接至該外表面之至少一部分之二向色反射器，該二向色反射器經組態以將來自緊鄰該內表面之參考平面中之指定光源點的LED光反射至該參考平面中之指定影像點；及連接至該內表面之至少一部分之磷光體層，該磷光體層經調適以發射磷光體光；其中該二向色反射器經調適以透射該磷光體光；且其中(a)該磷光體層經圖案化以覆蓋該內表面之一或多個第一部分且暴露該內表面之一或多個第二部分，該指定影像點係緊鄰該一或多個第一部分安置且該指定光源點係緊鄰該一或多個第二部分安置，及/或(b)該磷光體層係可移除式地接合至該內表面。
  2. 如請求項1之組合，其中該外表面為連續彎曲的。
  3. 如請求項2之組合，其中該外表面為實質上半球形的。
  4. 如請求項1之組合，其中該外表面為分割的。
  5. 如請求項4之組合，其中該外表面包含菲涅耳(Fresnel)透鏡表面。
  6. 如請求項4之組合，其中該外表面包含複數個將該外表面劃分為多個獨立部分之弓狀特徵。
  7. 如請求項1之組合，其中該內表面為平坦的。
  8. 如請求項1之組合，其中該等指定光源及影像點界定由參考點平分之線區段，該參考點係安置於該光軸與該參考平面之相交處。
  9. 如請求項1之組合，其中該磷光體層係可移除式地接合至該內表面且在該指定影像點與該指定光源點處覆蓋該內表面。
  10. 如請求項1之組合，其中該二向色反射器可有效使來自該指定光源點之經反射之LED光聚集於該指定影像點。
  11. 如請求項1之組合，其另外包含安置於該磷光體層與該內表面之間的黏接層，該黏接層之接合強度足夠低以使得該磷光體層之一部分可與該內表面分離。
  12. 如請求項1之組合，其另外包含連接至該內表面之一或多個間隔元件。
  13. 如請求項12之組合，其中該一或多個間隔元件包括圍繞該磷光體層之環結構。
  14. 如請求項1之組合，其中該磷光體光包含寬頻帶可見光。
  15. 如請求項14之組合，其中該寬頻帶可見光包含黃光。
  16. 如請求項14之組合，其中該寬頻帶可見光包含白光。
  17. 一種製造遠端磷光體LED裝置之方法，其包含：提供具有外表面及內表面之透鏡部件，該外表面經彎曲以界定與該內表面相交之光軸；使二向色反射器連接至該外表面之至少一部分，該二向色反射器係經組態以將來自緊鄰該內表面之參考平面 中之指定光源點的LED光反射至該參考平面中之指定影像點；使磷光體層可移除式地接合至該內表面之至少一部分，該磷光體層包含一或多個覆蓋該內表面之一或多個第一部分之第一部分及一或多個覆蓋該內表面之一或多個第二部分之第二部分，該指定影像點係緊鄰該內表面之該一或多個第一部分安置且該指定光源點係緊鄰該內表面之該一或多個第二部分安置；及圖案化該磷光體層以暴露該內表面之該一或多個第二部分。
  18. 如請求項17之方法，其中該圖案化包含在該磷光體層之該一或多個第一部分與該一或多個第二部分之間對該磷光體層進行刻痕，及使該磷光體層之該一或多個第二部分自該內表面分離。
  19. 如請求項18之方法，其中該分離包含自該內表面剝除該磷光體層之該一或多個第二部分。
  20. 如請求項18之方法，其中該刻痕包含將模切機壓在該磷光體層上。
  21. 如請求項17之方法，其中該圖案化包含相對於該磷光體層與該內表面在該磷光體層之該一或多個第二部分處之接合強度來增加該磷光體層與該內表面在該磷光體層之該一或多個第一部分處之接合強度。
  22. 如請求項17之方法，其另外包含提供連接於該磷光體層之一或多個突出物，且其中該圖案化包含使用該一或多個突出物剝除該磷光體層之該一或多個第二部分。
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