CN103765090A - 具有反射掩模的基于led的照明模块 - Google Patents

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Abstract

一种照明装置，包括多个发光二极管(102A-102C)。该照明模块包括设置在LED上方的反射掩膜盖板(173)。反射掩膜包括具有开口区域的图案化的反射层(175)，所述开口区域与LED的有源晶圆区域对准。所述反射掩膜可以是设置在所述多个LED和透镜元件(200)之间的图案化的反射层(201)，其中图案化的反射层中的空隙填充有机械地并且光学地连接所述多个LED和透镜元件的材料(202)。所述照明模块可包括颜色转换腔(160)，该颜色转换腔包封可能包括二向色过滤器(904)的透镜元件(200)。透镜元件可具有位于不同LED组上方的不同的表面轮廓(207，208)。

Description

具有反射掩模的基于LED的照明模块
相关申请的交叉引用
本申请要求2012年6月19日递交的美国申请No.13／527,443和2012年6月19日递交的美国申请No.13／527,446的优先权，这两个美国申请根据35USC119的规定均要求2011年6月24日递交的美国临时申请No.61／500,924和2011年12月5日递交的美国临时申请的优先权，所有这些美国申请整体通过参考的方式并入本文中。
技术领域
所描述的实施例涉及包括发光二极管(LED)的照明模块。
背景技术
在普通照明中的发光二极管的使用仍会因照明装置产生的光输出水平或光输出通量方面的限制而受限。使用LED的照明装置通常还存在以色点(color point)不稳定性为特征的差的色彩品质。色点不稳定性随着时间变化，而且在部分与部分之间也不同。差的色彩品质还以差的显色性为特征，这是由于具有无能量或能量很小的光带的LED光源产生的光谱引起的。此外，使用LED的照明装置通常在色彩方面具有空间和／或角度上的变化。此外，使用LED的照明装置比较昂贵，这是因为其还需要必需的用于保持光源的色点的色彩控制电子装置和／或传感器，或者需要使用那些能够满足应用的色彩和／或通量需求的生产的LED，而这种LED的选择性较小。
结果，希望改进使用发光二极管作为光源的照明装置。
发明内容
一种照明模块，包括多个发光二极管(LED)。该照明模块包括设置在LED上方的反射掩膜盖板。反射掩膜包括具有开口区域的图案化的反射层，所述开口区域与LED的有源晶圆区域对准。所述反射掩膜可以是设置在所述多个LED和透镜元件之间的图案化的反射层，其中图案化的反射层中的空隙填充有机械地并且光学地连接所述多个LED和透镜元件的材料。所述照明模块可包括颜色转换腔，该颜色转换腔包封可能包括二向色过滤器的透镜元件。透镜元件可具有位于不同LED组上方的不同的表面轮廓。
在下面的详细说明中描述其它细节和实施例以及技术。本发明内容并非限定本发明。本发明由权利要求书限定。
附图说明
图1、2和3示出三个示例性照明器，包括照明装置、反射器和灯具。
图4示出描绘了如图1所示的基于LED的照明装置的部件的分解视图。
图5A和5B描绘了如图1所示的基于LED的照明装置的立体剖视图。
图6和图7分别描绘了包括反射掩模盖板的基于LED的照明模块的剖视图和俯视图。
图8图示出一个实施例中的基于LED的照明模块的剖视图。
图9A和9B分别描绘了位于如上所示的反射掩模盖板的透射层的表面上并与LED安装板接触的柔性地光学半透明材料。
图10A和10B分别描绘了将图案化的反射层与如上所示的反射掩模盖板的透射层分离并与LED安装板接触的光学半透明材料。
图11描绘了与图6和7中所描绘的类似的基于LED的照明模块的横截面。
图12描绘了未被转换的光和被颜色转换的光都射入到照明模块的颜色转换腔(color conversion cavity)中。
图13描绘了涂敷在透射层的整个表面区域上以增强背射光的颜色转换的单波长转换材料。
图14描绘了以一图案(patern)方式涂敷在透射层的部分上的波长转换材料。
图15描绘了具有不同波长转换材料的多个堆叠的透射层。
图16描绘了以液滴图案方式均匀地涂敷到透射层的表面上的波长转换材料。
图17描绘了以非均匀型式在透射层上间隔布置的波长转换材料的液滴。
图18描绘了以非均匀型式在透射层的不同位置处布置的不同波长转换材料的液滴。
图19描绘了设置的透射层上的反射结构的部分的横截面视图。
图20描绘了与图19所示类似的基于LED的照明模块的横截面视图，其中另一透射层被设置在反射结构上。
图21和22描绘了基于LED的照明模块，其中照明模块具有层际空间反射元件，该反射元件固定在与具有包覆模制的透镜的LED相对的位置。
图23描绘了基于LED的照明模块的侧视剖视图，其中所述照明模块具有层际空间反射器和位于颜色转换腔内的包覆模制的透镜。
图24描绘了与图23类似的基于LED的照明模块的侧视剖视图，但是层际空间反射器包括被成形以提高从LED的光抽取的表面。
图25描绘了与图23类似的基于LED的照明模块的侧视剖视图，但是不同LED上具有不同的包覆模制的透镜形状。
图26描绘了基于LED的照明模块的侧视剖视图，其中图案化的反射层附接到透镜元件并定位在透镜元件与LED之间。
图27描绘了与图26类似的基于LED的照明模块的侧视剖视图，但透镜元件的面朝外的表面包括二向色涂层。
图28描绘了基于LED的照明模块的侧视剖视图，其中包括两个不同表面轮廓的透镜元件结合到透镜元件的面朝外的表面上。
图29描绘了基于LED的照明模块的侧视剖视图，其中侧壁的一部分被定向为相对于安装板成一倾斜角。
图30描绘了基于LED的照明模块的侧视剖视图，其中成形的透镜元件物理地并且光学地联接到LED并且光学地联接到颜色转换腔的侧壁。
图31描绘了基于LED的照明模块的侧视剖视图，其中成形的透镜元件物理地并且光学地联接到LED和输出窗口并且光学地联接到颜色转换腔的侧壁。
具体实施方式
下面将详细参考本发明的背景示例和一些实施例，其中的示例被描绘在附图中。
图1、2和3图示出三个示例性的照明器，均以150标示。图1所示的照明器包括具有矩形波形因数的照明模块100。图2所示的照明器包括具有圆形波形因数的照明模块100。图3所示的照明器包括集成在改型灯装置中的照明模块100。这些示例用于说明的目的。也可以构想出具有大致多边形和椭圆形的照明模块的示例。照明器150包括照明模块100、反射器125和灯具120。如图所示，灯具120包括散热能力，因此有时可以称为散热片120。然而，灯具120可以包括其他结构性和装饰性元件(未示出)。反射器125被安装至照明模块100，以校准或偏转照明模块100发射的光。反射器125可以由导热材料制成，诸如包括铝或铜并且可以热连接至照明模块100的材料。热通过传导流动通过照明模块100和导热反射器125。热还经由热对流流过反射器125。反射器125可以是复合抛物线聚光镜，其中聚光镜包括或被涂敷有高反射材料。诸如漫射器或反射器125等光学元件可以例如通过螺纹、夹具、扭锁机构或其他适当的装置可移除地连接至照明模块100。如图3中所示，反射器125可以包括可选地涂敷有例如波长转换材料、漫射材料或任何其他所希望的材料的侧壁126和窗口127。
如图1、2和3所示，照明模块100被安装至散热片120。散热片120可以由导热材料制成，诸如包括铝或铜并且可以热连接至照明模块100的材料。热通过传导流动通过照明模块100和导热散热片120。热还经由热对流流过散热片120。照明模块100可以通过螺纹附连至散热片120，以将照明模块100夹持至散热片120。为了便于容易地移除和替换照明模块100，照明模块100可以例如通过夹具机构、扭锁机构或其他适当的装置可移除地连接至散热片120。照明模块100包括至少一个导热表面，所述至少一个导热表面例如直接或者通过使用热油脂、热胶带、热垫或热环氧树脂热连接至散热片120。为了充分地冷却LED，对于流入板上的LED中的1瓦特电能流，应该使用至少50平方毫米、优选100平方毫米的热接触面积。例如，在使用20个LED的情况下，应该使用1000至2000平方毫米的散热片接触面积。使用较大的散热片120可以允许LED102以较高的功率被驱动，并且还允许不同的散热片设计。例如，一些设计可以表现出较少依赖于散热片的定向的冷却能力。另外，用于强制冷却的风扇或其他技术方案可以用于从装置移除热。底部散热片可以包括孔，使得电连接能够通至照明模块100。
图4通过示例的方式示出如图1所示的基于LED的照明模块100的部件的分解视图。应该理解的是，如在文中所限定的，基于LED的照明模块不是LED，而是LED光源或灯具或者是LED光源或灯具的构成部分。例如，基于LED的照明模块可以是诸如图3中所示的基于LED的备用灯。基于LED的照明模块100包括一个或多个LED晶圆或者封装的LED和安装板，LED晶圆或封装的LED附连至安装板上。在一个实施例中，LED102是封装的LED，诸如由Philips Lumileds Lighting公司制造的Luxeon Rebel。也可以使用其他类型的封装的LED，诸如由OSRAM(Oslon package)、美国Luminus Devices、美国Cree、日本Nichia或者奥地利Tridonic等公司制造的那些封装的LED。如文中所定义的，封装的LED是包含电连接的一个或多个LED晶圆的组件，所述电连接诸如是导线结合连接或接柱凸起，并且封装的LED可能包括光学元件和热、机械及电接口。LED芯片典型地具有大约1mm×1mm×0.5mm的尺寸，但是这些尺寸可以变化。在一些实施例中，LED102可以包括多个芯片。多个芯片可以发射类似或不同颜色的光，例如红色、绿色和蓝色。安装板104附连至安装基座101并且通过安装板保持环103被固定在适当位置。共同地，上面组装有LED102的安装板104并且安装板保持环103包括光源子组件115。光源子组件115可用于通过使用LED102将电能转换成光。光源子组件115发射的光被引导至光转换子组件116，用于颜色混合和颜色转换。光转换子组件116包括腔体105和输出端口，其中输出端口图示为输出窗口108，但是不限于此。光转换子组件116可选地包括底部反射器插件106和侧壁插件17中的任一个或两者。如果用作输出端口，则输出窗口108被固定至腔体105的顶部。在一些实施例中，输出窗口108可以通过粘合剂固定至腔体105。为了促使从输出窗口至腔体105的热耗散，理想的是使用导热粘合剂。粘合剂应该能够可靠地经受住输出窗口108和腔体105的接口处所具有的温度。此外，优选地，粘合剂反射或者透射尽可能多的入射光，而不是吸收从输出窗口108发射的光。在一个示例中，由美国Dow Corning公司制造的几种粘合剂(例如Dow Corning型号SE4420，SE4422，SE4486，1-4173，或SE9210)之一的耐热性、导热性和光学特性的组合提供适当的性能。然而，也可以考虑其他的导热粘合剂。
当可选择地被放置在腔体105内部时，腔体105的内部侧壁或者侧壁插件107是具有反射性的，使得来自LED102的光以及任何经波长转换的光在腔160中被反射，直到它通过输出端口(例如，当安装在光源子组件115上时是透射通过输出窗口108)射出。底部反射器插件106可以可选择地放置在安装板104上。底部反射器插件106包括孔口，使得每个LED102的光发射部分不被底部反射器插件106阻挡。侧壁插件107可以可选地放置在腔体105内，使得当腔体105安装在光源子组件115上方时，侧壁插件107的内表面将光从LED102引导至输出窗口。虽然如图所示，当从照明模块100的顶部看去时腔体105的内侧壁是矩形形状，但是也可以考虑其他形状(例如，三叶草形状或者多边形形状)。此外，腔体105的内侧壁可以是从安装板104至输出窗口108呈锥形或为曲线向外的，而不是如图所示垂直于输出窗口108。
底部反射器插件106和侧壁插件107可以是高度反射的，使得在腔160内向下反射的光被反射回来大致朝向输出端口，例如输出窗口108。此外，插件106和107可以具有高的导热性，使得它用作额外的散热器。作为示例，插件106和107可以由高导热材料制成，诸如被处理使得材料具有高反射性和高耐用性的铝基材料。作为示例，可以使用由德国Alanod公司制造的被称为的材料。可通过抛光铝或者通过用一个或多个反射涂层覆盖插件106和107的内侧表面来实现高反射性。可替换地，插件106和107可以由具有高反射性的薄材料制成，诸如由美国3M公司销售的VikuitiTM ESR、日本Toray公司制造的LumirrorTM E60L、或者微晶聚对苯二甲酸乙二醇酯(MCPET)(例如由日本Furukawa电气有限公司制造的MCPET)。在其他示例中，插件106和107可以由聚四氟乙烯(PTFE)材料制成。在一些示例中，插件106和107可以由1至2毫米厚的PTFE材料制成，如由美国W.L Gore公司和德国Berghof公司销售的PTFE材料。在另外的实施例中，插件106和107可通过被诸如金属层或者诸如ESR、E60L或MCPET等非金属层的薄反射层支撑的PTFE材料构造而成。并且，高漫射性的反射涂层可以涂敷到侧壁插件107、底部反射器插件106、输出窗口108、腔体105和安装板104中的任一个上。这种涂层可以包括二氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)和硫酸钡(BaSO4)颗粒或者这些材料的组合。
图5A和5B描绘了图1所示的基于LED的照明模块100的立体剖视图。在该实施例中，侧壁插件107、输出窗口108和设置在安装板104上的底部反射器插件106在基于LED的照明模块100中限定出了颜色转换腔160(在图5A示出)。来自LED102的光的一部分在颜色转换腔160内被反射，直到它通过输出窗口108射出。在射出输出窗口108之前在腔160内反射光具有混合光和提供从基于LED的照明模块100射出的光的更均匀的分布的效果。此外，当光射出输出窗口108之前在腔160内反射时，一定量的光通过与被包括在腔160中的波长转换材料相互作用而被颜色转换。在一些实施例中，颜色转换腔160不包括波长转换材料。在这些实施例中，颜色转换腔160用作混合通过颜色转换腔160的光，而没有颜色转换。
如图1-5B中所示，LED102发出的光大致被发射到颜色转换腔160中。然而，文中引入能够提高从基于LED的照明模块100提取光的光提取效率的各种实施例。在一方面中，放置在LED102上的反射掩模盖板173包括成型(patterned)的反射层175，所述成型的反射层允许来自LED102的光穿过反射掩模盖板173，但是会将被反射的光重新引导回到颜色转换腔160中。通过这种方式，可能会在LED102之间以及LED102周围的空间中被吸收的被反射回的光被重新引导朝向基于LED的照明模块100的输出部。另一方面，层际空间反射器195将被反射回的光重新引导到颜色转换腔160中，并且通过包覆模制的(overmolded)透镜184相对于LED102固定。包覆模制的透镜184约束层际空间反射器195并且校准被朝向基于LED的照明重新引导的光，由此提高颜色转换腔160的提取效率。
LED102能够通过直接发出或者通过磷光体转换(例如，在磷光体层被涂敷到LED作为LED封装的一部分时)而发出不同或相同颜色。照明装置100可以使用彩色LED102(诸如红色、绿色、蓝色、琥珀色或者青色)的任何组合，或者LED102可以全部产生相同颜色的光。LED102中的一些或全部可以产生白光。此外，LED102可以发射偏振光或者非偏振光，并且基于LED的照明装置100可以使用偏振或非偏振LED的任意组合。在一些实施例中，LED102发出蓝光或者发出UV光，这是由于LED在这些波长范围内的发射效率的缘故。当LED102与包括在颜色转换腔160中的波长转换材料结合使用时，从照明装置100发射的光具有期望的颜色。与在腔160中的光的混合相结合的波长转换材料的光(photo)转换特性导致经颜色转换的光输出。通过调节波长转换材料的化学和／或物理(诸如厚度和浓度)特性以及腔160的内表面上的涂层的几何特性，通过输出窗口108输出的光的特定颜色特性可以被具体确定，例如色点、色温和显色指数(CRI)。
出于本专利文献的目的，波长转换材料是实施颜色转换功能的任意单独的化合物或者不同化合物的混合物，例如吸收一个峰值波长的一定量的光并响应地以另一峰值波长发出一定量的光。
腔160的一部分，诸如底部反射器插件106、侧壁插件107、腔体105、输出窗口108和放置在腔内的其他部件(未示出)，可以被涂敷有或者可以包括波长转换材料。图5B描绘了涂敷有波长转换材料的侧壁插件107的部分。此外，腔160的不同部件可以涂敷有相同或者不同的波长转换材料。
作为示例，磷光体可以从由下列化学式表示的集合中选择：
Y3A15012：Ce，(也就是已知的YAG：Ce，或简称YAG)
(Y，Gd)3A15012：Ce，CaS：Eu，SrS：Eu，SrGa2S4：Eu，
Ca3(Sc，Mg)2Si3012：Ce，Ca3Sc2Si3012：Ce，Ca3Sc204：Ce，
Ba3Si6012N2：Eu，(Sr，Ca)AlSiN3：Eu，CaAlSiN3：Eu，
CaAISi(ON)3：Eu，Ba2Si04：Eu，Sr2Si04：Eu，Ca2Si04：Eu，
CaSc204：Ce，CaSi202N2：Eu，SrSi202N2：Eu，BaSi202N2：Eu，
Ca5(P04)3C1：Eu，Ba5(P04)3C1：Eu，Cs2CaP207，Cs2SrP207，
Lu3A15012：Ce，Ca8Mg(SiO4)4C12：Eu，Sr8Mg(SiO4)4C12：Eu，
La3Si6Nll：Ce，Y3Ga5012：Ce，Gd3Ga5012：Ce，Tb3A15012：Ce，
Tb3Ga5012：Ce，和Lu3Ga5012：Ce。
在一个实例中，照明装置的色点的调整可通过更换侧壁插件107和／或输出窗口108而实现，所述侧壁插件107和／或输出窗口108也可以类似地被涂敷或填充一种或多种波长转换材料。在一个实施例中，发红光的磷光体(诸如铕活化碱土氮化硅(例如，(Sr，Ca)A1S1N3：Eu))覆盖侧壁插件107的一部分和腔160的底部处的底部反射器插件106，并且YAG磷光体覆盖输出窗口108的一部分。在另一实施例中，发红光的磷光体(例如碱土氧氮化硅)覆盖侧壁插件107的一部分和腔160的底部处的底部反射器插件106，并且发红光的碱土氧氮化硅与发黄光的YAG磷光体的混合物覆盖输出窗口108的一部分。
在一些实施例中，磷光体与粘合剂，以及可选择地表面活性剂和增塑剂，在适当的溶媒中混合。所形成的混合物通过喷涂、丝网印刷、刮板涂布、或其他适当的手段沉积。通过选择定义所述腔的侧壁的形状和高度并且选择腔中哪些部件被覆盖或不覆盖磷光体，以及通过优化光混合腔160的表面上的磷光体层的层厚度和浓度，从模块发出的光的色点可根据需要进行调整。
在一个实例中，可以在侧壁(例如可以是图5B中所示的侧壁插件107)上成型单种类型的波长转换材料。例如，红色磷光体可以被成型在侧壁插件107的不同区域上，并且黄色磷光体可覆盖输出窗口108。磷光体的覆盖度和／或浓度可以变化，以产生不同的色温。应当理解，如果LED102产生的光改变，则红色的覆盖度和／或红色和黄色磷光体的浓度需要改变，以产生理想的色温。可以在基于性能组装和选择之前测量LED102、侧壁插件107上的红色磷光体、输出窗口108上的黄色磷光体的颜色性能，从而组装后的工件能够产生理想的色温。
图6描绘了一个实施例中的基于LED的照明模块100的剖视侧视图，该图是从图7中的A剖面剖开的。在所描绘的实施例中，基于LED的照明模块100包括安装到LED安装板104上的多个LED102A—102D、侧壁107、输出窗口108、和反射掩膜盖板173。在所描绘的实施例中，侧壁107包括反射层171和颜色转换层172。颜色转换层172包括波长转化材料(例如发红光的磷光体材料)。在某些实施例中，侧壁107不包括颜色转换层172。在某些实施例中，侧壁107由高反射性材料制成。在所描绘的实施例中，输出窗口108包括透射层134和颜色转换层135。颜色转换层135包括与侧壁107中所包括的波长转换材料具有不同颜色转换特性的波长转换材料(例如，发黄光的磷光体材料)。在某些实施例中，输出窗口108不包括颜色转换层。在某些实施例中，输出窗口108包括由半透明材料制成的漫射层或透射层。
颜色转换腔160由侧壁107、输出窗口108和包括图案化的图案化的反射层175的反射掩膜盖板173界定。反射掩膜盖板173包括透射层174和图案化的反射层175。在所描绘的实施例中，图案化的反射层175附接到透射层174。在一个实例中，图案化的反射层175沉积到透射层174上(例如金属层沉积)。在另一实例中，图案化的反射层175通过粘结剂附接到透射层174。在又一个实例中，图案化的反射层175被机械地保持在透射层174和LED安装板104之间。如图6所示，图案化的反射层175位于LED102和透射层174之间。然而，在某些实施例中，图案化的反射层175位于透射层174的相对侧上，远离LED102。在这些实施例中，透射层174位于LED102和图案化的反射层175之间。在某些实施例中，图案化的反射层175可以被保持在两个透射层174之间。在某些实施例中，图案化的反射层175包括镀在透射层174上的适当的反射材料或材料(例如，银、铝)组合物。在某些其他实施例中，图案化的反射层175包括高反射材料，诸如附接到透射层174的由美国3M公司出售的烧结的PTFE，VikuitiTM ESR、日本Toray公司制造的LumirrorTM E60L、或微晶聚对苯二甲酸乙二醇酯(MCPET)。在某些其他实施例中，图案化的反射层175包括涂敷到透射层174的反射涂层。这种涂层可包括被图案化到透射层174上的二氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)、和硫酸钡(BaSO4)颗粒。这种涂层还可包括载有反射性颗粒的聚合物材料(例如硅酮)。图案化的反射层175的成型被设定为使得从LED102发出的光以最小的光阻挡的方式穿过反射掩膜盖板173。然而，图案化的反射层175被设定为使得反射回来的光(从颜色转换腔160朝向安装板104和LED102反射回来的光)被重新引导回到颜色转换腔160中。通过在安装板104上方包括图案化的反射层175，那些可能被安装板吸收的光被再循环。因此，提高了颜色转换腔160的光提取效率。
透射层134和174可由适当的可选择的透射性材料(例如，蓝宝石、氧化铝、冕玻璃、聚碳酸酯或其他塑料)构成。
如图6所示，反射掩膜盖板173在LED102的发光表面上方间隔一段由支座(standoff)176确定的间隙距离。在某些实施例中，理想的是实现供从LED封装子座(submount)至LED的有源区域的丝焊连接的间隙。在某些实施例中，1毫米或更小的间隙便可以理想地实现用于丝焊连接的间隙，但避免阻挡过多的从LED102发出的光。在某些其他实施例中，200微米或更小的间隙可以理想地避免阻挡过多的从LED102发出的光。
在某些其他实施例中，间隙距离可由LED102的尺寸确定。例如，LED102的尺寸可以以单个方形的有源晶圆区域的任意侧面的长度尺寸为特征。在某些其他实例中，LED102的尺寸可以以矩形的有源晶圆区域的任意侧面的长度尺寸为特征。某些LED102包括许多有源晶圆区域(例如，LED阵列)。在这些实例中，LED102的尺寸可以以任意单个晶圆的尺寸或整个阵列的尺寸为特征。在某些实施例中，所述间隙应当小于LED102的尺寸以避免阻挡过多的从LED102发出的光。在某些实施例中，所述间隙应当小于LED102的尺寸的20％。在某些实施例中，所述间隙应当小于LED尺寸的5％。由于该间隙被减小，因此被阻挡的光的量减小。
在某些实施例中，理想的是将反射掩膜盖板173直接附接到LED102的表面。通过这种方式，反射掩膜盖板173与LED102之间的直接热接触允许反射掩膜盖板173用作散热机构，以引导热量离开LED102。在某些实施例中，安装板104与反射掩膜盖板173之间的空间可填充固体封装材料。例如，可使用硅酮来填充该空间。在某些其他实施例中，该空间可填充流体以促进从LED102散热。
从LED102A-102C发出的光穿过反射掩膜盖板173进入颜色转换腔160。光在颜色转换腔160中混合。在颜色转换腔160的任意内部表面上包括颜色转换层的实施例中，光被颜色转换，如结合图4和图5A-5B进行讨论的那样。所产生的组合光由基于LED的照明模块100发出。
如图6所示，反射掩膜盖板175位于由LED1102的发光表面定义的平面C的上方。图案化的反射层175被配置成从每个LED102的发光表面的任意部分沿垂直于平面C的方向发出的光不会被层175阻挡。此外，反射掩膜盖板173对LED102的敏感的晶圆区域提供了保护，使其免受污染和机械损伤。
图7描绘了沿图6的剖面C截取的基于LED的照明模块100的横截面的俯视图。如图所示，在该实施例中，基于LED的照明模块100是圆形的，与图2中描绘的示例性构造相同。在该实施例中，基于LED的照明模块100具有圆形的孔179。尽管图6和7中描绘的基于LED的照明模块100具有圆形的孔，但其他形状也是可以预期的。例如，基于LED的照明模块100可以具有多边形形状。在其他实施例中，基于LED的照明模块100可以被构造成具有任意封闭的形状(例如，椭圆形、星形等)。如图7所示，反射掩膜盖板173提供了多个透明窗口以便光从每个LED102穿过进入颜色转换腔160。当俯视时，图案化的反射层175具有覆盖孔179的未被开窗以供光穿过的全部区域的反射表面。通过这种方式，当俯视时，观察者可以看到每个LED102的有源晶圆区域或高反射表面。
LED晶圆在形状上通常为方形的或矩形的。然而，很多基于LED的照明模块被配置成具有圆形的孔以产生理想的照明效果。孔面积(即输出窗口108的面积)至少与结合有反射掩膜盖板173的反射区域的LED102的有源晶圆区域的面积(即，图案化的反射层175的面积)一样大。用方形或矩形LED晶圆填装圆形孔而形成的几何失配留下了大量没有有源发光区域的孔区域有源发光。通过用图案化的反射层175覆盖尽可能多的该区域，吸收损耗可以被最小化。此外，在某些实施例中，理想的是用有源发光区域稀松地填充孔区域。此外，没有有源发光区域的大量的孔区域被图案化的反射层175覆盖以使吸收损耗最小化。
图8描绘了一个实施例中的基于LED的照明模块100的横截面。光从每个LED102的有源发光表面发出。如图8所示，LED102的有源晶圆区域的一个尺寸以长度L为特征。最靠近LED102A的图案化的反射层的边缘被定位成以距离B远离X—Y坐标框架的X-方向上的LED102A的最近的边缘。图案化的反射层175还定位成位于LED102A的发光区域的上方(X—Y坐标框架的Y方向)距离H位置处。图案化的反射层175的位置和尺寸影响对从LED102的整个有源区域发出的光的阻挡并且颜色转换腔160内的再循环光可用的反射区域的量。
通过减小尺寸H，被阻挡的光的量减少，并且可用于光循环的反射区域的量增加。然而，尺寸B的选择涉及在使对于从LED102的整个有源区域发射的光的阻挡最小化与使可用于颜色转换腔160内的再循环光的反射区域的量的最大化之间的平衡。
光相对于LED102的有源表面以一倾斜角度发出。为了使对LED102的整个有源区域发出的光的阻挡最小化，可以考虑从最靠近图案化的反射层和最远离图案化的反射层的LED102A的部分发出的光的阻挡。在一个实例中，我们确定从LED102A的最近的边缘以偏离法线(Y方向)小于60度的任意角度发出的光不应当被阻挡。这可以用约束方程(1)加以表达。
Figure BDA0000468751370000121
此外，我们确定从LED102A的最远的边缘以偏离法线(Y方向)小于80度的任意角度发出的光不应当被阻挡。这可以用约束方程(2)加以表达。
Figure BDA0000468751370000131
已知以长度L并已知尺寸H的选择为特征的LED102A的有源晶圆区域的情况下，可以基于最严格的约束方程(1)和(2)确定图案化的反射层175的位置和尺寸。所提供的方程(1)和(2)中所示的角约束值仅是举例。也可以基于任意特定LED102发出的光的角分布考虑使用其他角值。通常，随着角值的增加，减少的光阻挡比增加的光再循环更有利。相反，随着角值的减小，增加的光再循环比减少的光阻挡更有利。可以以基于特定的LED102发出的光的角分布选择角值。例如，如果从特定LED102发出的较大百分比例的光都是在45度的圆锥角内发出的，则理想的是约束方程(1)和(2)使用至少45度的角值。然而，如果从特定LED102发出的较大百分比例的光是在60度的圆锥角内发出的，理想地是使用至少60度的角值。
约束方程(1)和(2)是以举例的方式提出的。也可以采用其他设计方法基于LED102的位置确定图案化的反射层175的位置和尺寸。例如，图案化的反射层175的位置和尺寸可基于相邻LED102之间的间隙确定。在某些其他实施例中，图案化的反射层175的位置和尺寸可基于从LED102发出的、穿过图案化的反射层174进入颜色转换腔160中的光的百分比来确定。
在图9A-9B所示的实施例中，图案化的反射层175位于面对LED102的透射层174的底侧上。如图9A所示，一定量的柔性光学半透明材料161被设置在透射层174的表面上的不具有图案化的反射层175的位置上，与LED102对齐。通过非限定性的实例的方式，所述柔性光学半透明材料161可包括粘结剂、光学清透的硅酮、载有反射性颗粒(例如，二氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)、和硫酸钡(BaSO4)颗粒，或这些材料的组合)的硅酮、载有波长转换材料(例如，磷光体颗粒)的硅酮、烧结的PTFE材料等。
如图9B所示，反射掩膜盖板173与填装有LED102的LED安装板104相接触并且相对于LED安装板104通过支座176定位。所述柔性光学半透明材料161将反射掩膜盖板173有效地连接至LED102。在某些实施例中，柔性光学半透明材料161被固化以保持LED102与反射掩膜盖板173之间的结合。通过这种方式，透射层174被附接到LED102的顶表面并且图案化的反射层175可在制造公差内完全地封闭LED102之间的间隙。
在图10A-10B所描绘的另一实施例中，图案化的反射层175位于面对LED102的透射层174的低侧上。一定量的柔性光学半透明材料161被设置在透射层174的表面上的不具有图案化的反射层175的位置上，与LED102对齐。然而，如图10A所示，一定量的光学半透明材料162将图案化的反射层175与透射层174分离。通过非限定性的举例的方式，所述光学半透明材料162可由硅酮、玻璃、聚碳酸酯材料、蓝宝石、氧化铝、塑料或其他适当的材料构成。在某些实施例中，光学半透明材料162是与柔性光学半透明材料161相同的材料。理想的是选择具有与透射层174的折射率相匹配的折射率的光学半透明材料162，以促进光的提取。通过用光学半透明材料162使图案化的反射层175与透射层174分离，使得当透射层174被直接结合到LED102时图案化的反射层175定位在LED102的顶表面下方。这允许来自LED102的大角度的光发射穿过光学半透明材料162逃逸而不会被图案化的反射层175阻挡。
在某些实施例中，图案化的反射层175由在固化时膨胀的聚合物基材料构成。如图10A所示，图案化的反射层175以未固化或部分固化状态涂敷。在将反射掩膜盖板173定位在LED安装板104上之后，图案化的反射层175被完全固化并膨胀以横跨在LED102之间。通过这种方式，可以在组装过程中允许在图案化的反射层175与LED102之间留有空间以适应制造公差。但这些空间在组装后通过聚合物基材料的膨胀而闭合。这样有效地消除了组装之后可能由LED102与图案化的反射层175之间的空间形成的光阱。
图11描绘了与图6和7类似的基于LED的照明模块100的横截面。在某些实施例中，反射掩膜盖板173包括一种或多种波长转换材料。在所描绘的实施例中，反射掩膜盖板173包括设置在透射层174的最靠近LED102的一侧上的图案化的反射层175。波长转换材料180—182设置在透射层174的最远离LED102的侧面上。例如，波长转换材料180设置在透射层174的位于图案化的反射层175中的窗口上方的部分上，以允许LED102A发出的光进入颜色转换腔160。通过这种方式，从LED102发出的光穿过图案化的反射层175中的窗口，穿过透射层174，并与波长转换材料180相互作用。在某些实施例中，一定量的光穿过波长转换材料180而没有颜色转换并且一定量的光被波长转换材料180吸收。该相互作用导致未被转换的光和被颜色转换的光都如图12所述被发射到颜色转换腔160中。类似地，波长转换材料181和182分别被设置在透射层174的位于图案化的反射层175中的窗口上方的部分上，其中所述窗口允许LED102B和102C发出的光进入颜色转换腔160。波长转换材料180—182可以是相同的材料或不同的材料。通过采用不同的材料，不同颜色的颜色转换光可以被引导进入颜色转换腔160以改进由模块100输出的组合光141的显色指数(CRI)。
在某些实施例中，透射层174的厚度T至少是晶圆的长度LDIE的一半。通过将透射层174的厚度增加至晶圆长度的至少一半，从波长转换材料180—182发出的背散光入射到图案化的反射层175上比入射到LED晶圆本身上的可能性增加。由于图案化的反射层175的反射率高于LED晶圆的表面的反射率，因此可以提高取光效率。
在某些实施例中，可在透射层174的整个表面区域上涂敷单种波长转换材料以提高被反射回来的光的颜色转换并简化制造，如图13中所示。然而，在某些实施例中，波长转换材料180—182中的任一种可以一定型式涂敷到透射层174的一部分上。在图14描绘的实施例中，波长转换材料180位于LED102上并且波长转换材料181位于包括波长转换材料181的那些区域之间的区域中。
在某些实施例中，采用了多个堆叠的透射层。每个透射层包括不同的波长转换材料。例如如图15中所示，透射层17包括覆盖透射层174的表面区域的波长转换材料180。此外，第二透射层163被放置在透射层174上并与透射层174接触。透射层174包括波长转换材料181。通过这种方式，基于LED的照明装置100发出的光的色点可以通过独立地更换透射层174和163来调节，以获得理想的色点。如图15所示，尽管透射层163被放置在透射层174上并与透射层174接触，但也可以在这两个元件之间保留空间。这可以理想地促进透射层的冷却。例如，气流可被引导穿过该空间以冷却透射层。
在某些实施例中，波长转换材料中的任一种可以一定型式(例如，条纹、点、块状、液滴等)涂敷。例如，如图16所示，波长转换材料180液滴被均匀地施加到透射层174的表面。液滴形状可通过增加位于液滴和材料之间的交界面处的表面区域的量和颜色转换腔160内的材料(例如，空气、氮、硅酮等)提高取光效率。
如图17所示，在某些实施例中，波长转换材料180液滴可在透射层174上以非均匀的型式间隔开。例如，定位在LED102C上方的一组液滴165被浓密地填装(例如，液滴与相邻的液滴接触)，而定位在LED102A和102B之间的空间上方的一组液滴164被松散地填装(例如，液滴与相邻的液滴隔开)。通过这种方式，由基于LED的照明模块100发出的光的色点可以通过改变透射层174上的液滴的填装密度而加以调节。
如图18所示，在某些实施例中，不同波长转换材料液滴可以被放置在透射层174的不同位置并且还可以被放置成非均匀的型式。例如，液滴组164可包括波长转换材料180，而液滴组165可包括液滴的组合，该组合包括波长转换材料181和波长转换材料182的液滴的组合。通过这种方式，不同波长转换材料的组合相对于LED102以变化的密度定位，以获得由基因LED的照明模块100发出的光的理想的色点。
如图11—18所示，波长转换材料被定位在透射层174的表面上。然而，在某些其他实施例中，波长转换材料中的任一种可以嵌入透射层174。
一方面，反射掩膜盖板173包括反射结构190，反射结构190包括至少一种波长转换材料。图19描绘了反射结构190的部分190A-190D的横截面视图。如图19所示，反射结构190设置在透射层174上并从透射层174的表面朝向输出窗口108延伸。反射结构190的部分包括至少一种波长转换材料。在图19所示的实施例中，从LED102A发出的光穿过图案化的反射层175中的窗口并穿过透射层174进入颜色转换腔160。一些量的被发出的光与设置在反射结构190的部分190A和190B上的波长转换材料180相互作用。该相互作用导致由LED102A发出的光的一部分随着该光进入颜色转换腔160而进行颜色转换。类似地，由LED102B和102C发出的光的部分分别于波长转换材料181和182相互作用。通过这种方式，不同颜色的光可以通过由LED102发出的光与反射结构190的相互作用而被导入颜色转换腔160。在某些实施例中，可以选择具有能够分别与波长转换材料180—182有效地相互作用的发光特性的LED102A-102C。例如，LED102A的发射光谱与波长转换材料180可以被选择，使得LED102A的发射光谱和波长转换材料的吸收光谱精确地配合。在某些实施例中，波长转换材料180—182可以是相同的材料。在某些实施例中，波长转换材料180—182中的任一种可以连续的层的方式涂敷到反射结构190的一部分上。在某些其它实施例中，波长转换材料180—182中的任一种可以一定型式(例如，条纹、点、块状、液滴等)涂敷。在某些其他实施例中，波长转换材料180—182中的任一种可嵌入反射结构190内。
图20描绘了与图19类似的基于LED的照明模块100的横截面视图。如图所示，基于LED的照明模块100包括设置在反射结构190上的透射层191。通过这种方式，可以在基于LED的照明模块100中形成多个颜色转换腔。每个颜色转换腔(例如160A，160B，和160C)被配置成在来自每个颜色转换腔(CCC)的光被组合之前分别对从每个LED(例如，102A，102B，102C)发出的光进行颜色转换。通过更改被包括在每个CCC中的任一种波长转换材料、提供至向每个CCC发光的任意LED的电流、和每个CCC的形状，可以控制由基于LED的照明模块100发出的光的颜色，并且输出光束的均匀性被改进。
如图20所示，LED102A发出的光仅仅直接进入颜色转换腔160A。类似地，LED102B发出的光仅仅直接进入颜色转换腔160B，并且LED102C发出的光仅仅直接进入颜色转换腔160C。每个LED通过反射结构190与其他LED隔离。
反射结构190是高反射性的，因此，例如从LED102B发出的光在颜色转换腔160B中被向上大致朝向照明模块100的输出窗口108引导。此外，反射结构190可具有高导热性，因此它用作额外的散热器。例如，反射结构190可由高导热性材料制成，例如被处理以使材料具有高反射性和耐久性的铝基材料。例如，可以使用一种由德国Alanod公司制造的被称为
Figure BDA0000468751370000171
的材料。高反射性可通过抛光铝或在反射结构190的内侧表面覆盖一种或多种反射涂层来实现。反射结构190可替换性地由高反射性薄材料制成，例如由美国3M公司出售的VikuitiTM ESR、日本Toray公司制造的LumirrorTM E60L、或诸如日本Furukawa电气有限公司制造的微晶聚对苯二甲酸乙二醇酯(MCPET)。在其他实例中，反射结构190可由PTFE材料制成。在某些实例中，反射结构190可由1至2毫米厚的PTFE材料制成，如由美国W.L.Gore公司和德国Berghof公司出售的那种。在其他实施例中，反射结构可由被诸如金属层或者诸如ESR、E60L或MCPET等非金属层的薄反射层支撑的PTFE材料构造而成。同样，高漫射性的反射涂层可以涂敷到反射结构。这种涂层可以包括二氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)和硫酸钡(BaSO4)颗粒或者这些材料的组合。
一方面，基于LED的照明模块100包括由反射结构190和透射层191形成的第一颜色转换腔(例如160A)。在某些实施例中，反射结构190的包括颜色转换腔160A的那部分包括涂敷在透射层191上的第一波长转换材料180和第二波长转换材料192。通过这种方式，每个颜色转换腔发出的光的颜色可以通过选择被包括在每个颜色转换腔中的波长转换材料的量和类型来加以调节。在一个实例中，波长转换材料180可包括发红光的磷光体材料，并且波长转换材料192包括发黄光的磷光体材料。在某些实例中，每种被包括在颜色转换腔160内的波长转换材料和波长转换材层192被选择，使得从基于LED的照明模块100发出的组合光141的色点与目标色点匹配。在某些其他实施例中，每个颜色转换腔(例如160A-160C)可填充固体封装材料。例如，硅酮可用于填充所述空间。在某些其他实施例中，所述空间可填充流体以促进从LED102的热去除。
图21描绘了另一实施例的基于LED的照明模块100。一方面，层际空间反射元件195是被设置在安装于安装板104上的多个LED102之间的空间中的分离的部分，并且层际空间反射元件195通过包覆模制的透镜结构184相对于LED102固定在适当的位置。在图21描绘的实施例中，加高的垫板183将每个LED102提升至安装板104上方。通过这种方式，可以采用相对厚的层际空间反射元件，而不会突出到每个LED102的发光表面的平面上方。在某些其他实施例中，不采用加高的垫板183，并且每个LED102被直接安装到安装板104上。在这些实施例中，必须使用相对薄的层际空间反射器(例如小于100微米厚)，以避免突出到每个LED102的发光表面的平面上方并阻挡从每个LED102发出的光。
如上文参照图6和7所作的讨论，LED晶圆在形状方面通常是方形的或矩形的。然而，很多基于LED的照明模块被配置成具有圆形的孔以制造理想的照明效果。用方形或矩形LED晶圆填装圆形孔而形成的几何失配留下了没有有源发光区域的大量的孔区域有源发光。通过用层际空间反射器195覆盖尽可能多的该区域，吸收损耗可以被最小化。此外，在某些实施例中，理想的是用有源发光区域稀松地填充孔区域。此外，没有有源发光区域的大量的孔区域被层际空间反射器195覆盖以使吸收损耗最小化。
如图21和22所示，包覆模制的透镜184被形成在LED102和层际空间反射器195上方，以相对于LED102固定层际空间195的位置。包覆模制的透镜184为LED102的敏感的晶圆区域提供保护。此外，包覆模制的透镜184的形状可以被选择，以促进从每个LED102的光提取。例如，包覆模制的透镜184可以被成形为球形，以使从每个LED102发出的光的逃逸角度最大化。包覆模制的透镜184可由与每个LED102的晶圆材料指数相配合的材料构成，以最大化光提取。在某些实施例中，包覆模制的透镜184被应用到已经包括透镜结构的封装的LED102上。在这些实施例中，包覆模制的透镜的材料可以被选择，以与封装的LED102的透镜结构指数匹配，以使得在界面处的损失最小化。在某些实施例中，(例如，图12所描绘的实施例)，包覆模制的透镜184可以在每个LED102上方单独地成形。在某些其他实施例中，(例如，图22中描绘的实施例)，包覆模制的透镜184可以被成形在一组LED102上方。
图23是一个实施例中的基于LED的照明模块100的剖视侧视图。如图所示，基于LED的照明模块100包括多个LED102A-102C、侧壁107、输出窗口108、层际空间反射器195和包覆模制的透镜184。如参照图6讨论的一样，侧壁107包括波长转换材料(例如发红光的磷光体材料)，以及输出窗口108包括与被包括在侧板107中的波长转换材料的颜色转换特性不同的波长转换材料(例如，发黄光的磷光体材料)。颜色转换腔160被基于LED的照明模块100的侧壁107、输出窗口108和层际空间反射器195限定。在某些实施例中，层际空间反射器195包括波长转换材料180。在这些实施例中，例如入射到层际空间反射器195的表面的被反射回来的光子177被颜色转换并作为光子178被朝向输出窗口108引导。
层际空间反射器195被配置成使得被反射回来的光(从颜色转换腔160朝向安装板104和LED102反射回来的光)被重新引导返回进入颜色转换腔160。通过在LED102之间包括层际空间反射器195，可能被安装板吸收的光被循环。因此，颜色转换腔160的光提取效率被改进。
图24描绘了基于LED的照明模块100的另一实施例。图24中描绘的实施例与图23中描绘的类似，只是层际空间反射器195包括成形的表面，以促进从LED102的光提取。在某些实施例中，层际空间反射器195包括抛物线形的表面以校准从每个LED102发出的光。在某些其他实施例中，层际空间反射器195包括椭圆形表面以使从每个LED发出的光聚焦。其他轮廓也是可以预期的(例如，球面的、非球面的等)。
图25描绘了基于LED的照明模块100的另一实施例。图25中描绘的实施例与图23和24中描绘的类似，只是包覆模制的透镜184在不同的LED102上被形成为不同的形状。例如，如图25所示，定位在颜色转换腔160的中心的LED102B上的包覆模制的透镜184A被定形以促进朝向输出窗口108的光的提取。然而，定位在颜色转换腔160的***处的LED102C上的包覆模制的透镜184B被定形以促进朝向侧壁107的光的提取。通过这种方式，不同形状的包覆模制的透镜被用于引导光朝向不同的表面以促进有效的颜色转换。
图26描绘了基于LED的照明模块100的另一示例性实施例。一方面，图案化的反射层201被附接到透镜元件200并且定位在透镜元件200和LED102之间。透镜元件200通过光学透明的粘结材料202机械地并且光学地连接到多个LED(例如，LED102A—D)。在某些实施例中，包括安装特征部203，以将透镜元件200定位在LED102上方。例如，安装特征部203可包括机械基准表面以在透镜元件200与LED102的顶部表面之间形成间距。
另一方面，反射掩膜盖板173被附接到透镜元件200并定位在透镜元件200与LED102之间。在某些实施例中，反射掩膜盖板13包括附接到或模制到透射层174的表面中的透镜元件200。该透镜结构可以通过将从LED102发出的光朝向输出窗口108引导而提高光提取。例如，反射掩膜盖板173可包括圆锥形、金字塔形、或透镜形结构的阵列。
在某些实施例中，透镜元件200由塑料材料通过注塑工艺构造而成，以提供低成本、大体积的优点。然而，也可以采用其他材料(例如，玻璃、矾土、陶瓷等)以及其他制造工艺(例如，机加工、研磨、铸造等)。在某些实施例中，至少一种波长转换材料可以被包括在混合材料中并与透镜元件200一起模制。
粘合材料202被选择以提供至透镜元件200的有效的光学传输。在某些实施例中，粘合材料202的折射率应当与透镜元件200的折射率精确地匹配，以使粘合材料202与透镜元件200之间的界面处的菲涅耳损失最小化。粘合材料202应当是一种能够顺应基于LED的照明模块100中的几何形状的变化的顺应的(compliant)材料。例如，在操作过程中，基于LED的照明模块100可以承受大范围的环境温度和工作循环。由于几何形状和基于LED的照明模块100的各种元件的热膨胀系数的不同，粘合材料202与LED102之间的以及粘合材料202与透镜元件200之间的机械接合面承受相对运动。粘合材料202必须顺应这些运动而不会失效或在LED102或透镜元件200上产生过量的应力。在一个实施例中，粘合材料202为与透镜元件200的材料系数匹配的硅酮基材料。在某些其他实施例中，粘合材料202包括通过光学粘结剂薄层粘合到LED上的顺应的材料。在某些实施例中，光学粘结剂层是薄的以使来自LED光源的束散最小化。
在某些实施例中，图案化的反射层201附接到透镜元件200。在某些实施例中，图案化的反射层201由高导热材料制成，诸如接收处理以使材料具有高反射性和耐久性的铝基材料。作为示例，可以使用由德国A1anod公司制造的被称为
Figure BDA0000468751370000211
的材料。该材料可以被冲压以在图案化的反射层201中能够提供开口供光穿过。在某些其他实施例中，图案化的反射层201包括镀在透镜元件200上的适当的反射材料或材料的组合(例如，银、铝)。在某些其他实施例中，图案化的反射层201包括附到透镜元件200上的高反射性薄膜材料，诸如由美国3M公司销售的VikuitiTM ESR、日本Toray公司制造的LumirrorTM E60L、或者微晶聚对苯二甲酸乙二醇酯(MCPET)。在某些其他实施例中，图案化的反射层201包括涂敷到透镜元件200的反射涂层。这种涂层可以包括成型到透镜元件200上的二氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)和硫酸钡(BaSO4)颗粒。图案化的反射层201的型式被配置成使得从LED102发出的光以最小的光阻挡穿过透镜元件200。然而，图案化的反射层201被配置成使得反射回来的光(例如，从颜色转换腔160朝向安装板104和LED102反射回来的光)被重新引导返回到颜色转换腔160。通过在安装板104上方图案化的反射层201，可能被安装板吸收的光被再次循环。因此，颜色转换腔160的光提取效率提高。
图27描绘了基于LED的照明模块100的另一示例性实施例。图27的实施例包括与结合图26所讨论的类似的特征。在所描绘的实施例的一个方面中，透镜元件200的面朝外的表面包括二向色涂层，该二向色涂层能够让从LED102发出的光穿过，但反射被包括的颜色转换腔160中的波长转换材料发出的光。在所描绘的实施例中，输出窗口108包括波长转换材料135(例如，发黄光的磷光体材料的涂层)。在所描绘的实施例中，从LED102C发出蓝色光子205。蓝色光子穿过二向色涂层204并被波长转换材料135的磷光体颗粒吸收。磷光体颗粒吸收蓝色光子205并大致以朗伯(Lambertian)发射型式发出黄光。发出的黄光的一部分被向前传输穿过输出窗口108并且是组合光141的一部分。然而，发出的黄光的一部分被朝向透镜元件200发射。例如，黄色光子206由磷光体颗粒发出并被透镜元件200的表面上的二向色涂层204反射。通过这种方式，反射回来的光(例如，黄色光子206)被重新引导朝向输出窗口108并从基于LED的照明模块100发出而不是被元件模块100(例如，LD102)吸收。因此，基于LED的照明模块100的提取效率被改善。
尽管图27描绘了位于透镜元件200的面朝外的表面上的单层二向色涂层204，但其他构造也是可以预期的。例如，二向色涂层204可以设置在透镜元件200的一些部分上而不设置在其他部分上。在其他实例中，透镜元件200的一部分可涂敷不同的二向色涂层。例如，透镜元件200的靠近包括发黄光的磷光体的颜色转换层135的部分可涂敷反射黄光的二向色涂层。然而，透镜元件200的靠近包括发红光的磷光体的颜色转换层172的部分可涂敷有反射红色光的不同的二向色涂层。在另一实例中，透镜元件200可包括多个表面。这些表面可涂敷不同的二向色涂层。
图28描绘了基于LED的照明模块100的另一示例性实施例。在所描绘的实施例的一方面中，透镜元件200包括在透镜元件200的面朝外的表面上结合的两个不同的表面轮廓。如图所示，透镜元件200的一部分包括表面轮廓207。透镜元件200的另一部分包括与表面轮廓207不同的表面轮廓208。换言之，描述表面轮廓207和208的数学函数可以是连续的(例如，表面轮廓207和208连接)，但不光滑的(例如，在两个轮廓的交叉点处估算的函数的空间导数是不连续的)。对于表面轮廓207和208而言，不同的轮廓也是可以预期的(例如，球形的、非球形的、椭圆的、抛物线的、贝塞尔曲线(Bezier)等)。
在一个实施例中，表面轮廓207可具有抛物线曲线。该形状通常促进物理地设置在LED102的第一区域(例如，区域1)内的来自LED102的光提取并通常将来自这些LED的光朝向输出窗口108引导。表面轮廓208也可具有促进来自位于LED102的不同区域(例如，区域2)内的LED102的光提取并通常将光朝向侧壁107引导的抛物线形状。通过这种方式，透镜元件200的不同表面位于不同的LED组的上方以将光引导至不同的颜色转换表面(例如，颜色转换层172和颜色转换层135)。此外，位于不同区域中的LED可发出与不同位置中的不同波长转换材料的吸收光谱精确地匹配的不同颜色的光。
图29描绘了基于LED的照明模块100的另一示例性实施例。在所描绘的实施例的一方面中，侧壁107的一部分被定向成相对于安装板104成一倾斜角。更特别地，侧壁107的最靠近安装板104的部分从安装板104向外倾斜。通过这种方式，以大的角度来自透镜元件200的被发出的光被侧壁107朝向输出窗口108向上反射。通过这种方式，从基于LED的照明模块100的光提取被改善。在所描绘的实施例中，侧壁107的最靠近LED102的部分不涂敷波长转换材料并且是例如镜面反射的。然而，侧壁的107的定位成远离LED102的部分涂敷有波长转换材料172。通过这种方式，来自透镜元件200的以大的角度被传送的光被向外反射而不进行颜色转换。然而，通过将颜色转换层172进一步定位成远离LED102，从颜色转换层172发出的经颜色转换的光被任意LED102重新吸收的可能性降低。因此，颜色转换腔160的效率提高。
图30描绘了基于LED的照明模块100的另一示例性实施例。在所描绘的实施例的一方面中，透镜元件200被物理地并且光学地连接到LED102并光学地连接到颜色转换腔160的侧壁107。在所描绘的实施例中，透镜元件200通过本文中讨论的粘合材料202连接到LED102和侧壁107。在所描绘的实施例中，颜色转换层172被附到透镜元件200，并且带有颜色转换层172的透镜元件200被***颜色转换腔160并通过粘合材料202附接到颜色转换腔160。在某些其他实施例中，颜色转换层172附接到侧壁107，并且透镜元件200被***颜色转换腔160并通过粘合材料202附接。在某些其他实施例中，透镜元件200***颜色转换腔160并通过粘合材料202附接到LED102，但不通过粘合材料202物理地附接到侧壁107。在某些这种实施例中，透镜元件200可精密地装配到侧壁107。在某些这种实施例中，透镜元件200与侧壁107之间存在间隙。
在所描绘的实施例中，透镜元件200包括两个不同的表面，每个表面以不同的表面轮廓为特征。这两个表面在透镜元件200的面朝外的表面上结合。如图所示，透镜元件200的一部分包括表面轮廓210。透镜元件200的另一部分包括与表面轮廓210不同的表面轮廓211。
如图20所示，表面轮廓210定位在多个LED(例如，LED102B—C)上方，该多个LED基于它们在基于LED的照明模块100内的物理位置(例如，区域1内)而成组地集中在一起。表面轮廓210被成形以促进从LED102(并且特别地，LED102B和102C)的光的提取。例如，从LED102B发出的光子213被朝向输出窗口108引导。
在某些实施例中，表面轮廓210包括允许由LED102发出的光穿过但反射由被包括在颜色转换腔160中的波长转换材料发出的光的二向色涂层。在所描绘的实施例中，输出窗口108包括波长转换材料135(例如，发黄光的磷光体材料的涂层)。在所描绘的实施例中，从LED102A发出蓝色光子212。蓝色光子穿过涂敷到表面210的二向色涂层并被波长转换材料135的磷光体颗粒吸收。磷光体颗粒吸收蓝色光子212并以大致朗伯发射型式发射黄光。发出的黄光的一些被向前传送穿过输出窗口108并变成组合光141的一部分。然而，发出的黄光的一部分被朝向透镜元件200发射。然而，黄色光子被二向色涂层从透镜元件200的表面210反射。通过这种方式，被反射回来的光被重新引导朝向输出窗口108并从基于LED的照明模块100发出而不是被元件模块100(例如，LED102)重新吸收。
如图30所示，表面轮廓211位于多个LED(例如，LED102A和120D)上方，该多个LED基于它们在基于LED的照明模块100内的物理位置(例如，区域2内)而成组地集中在一起。表面轮廓211被成形为将从LED102(并且特别是LED102A和102D)发出的光朝向侧壁107引导，在侧壁107处，所发出的光被位于颜色转换层172内的波长转换材料颜色转换。例如，LED102A发出的光子214直接穿过至颜色转换层172。如果表面210在LED102A上方延伸，则光子214可通过折射被朝向输出窗口108引导，而不是与颜色转换层172相互作用。
在某些实施例中，表面轮廓211包括二向色涂层，该涂层允许从颜色转换层172发出的光穿过但反射由颜色转换层135发出的光(例如，黄光)以及反射从LED102发出的光。通过这种方式，从LED102发出的一些光，尤其是从LED102A和102D发出的光被朝向颜色转换层172引导，从而促进颜色转换。例如，如图30中所示，从LED102A发出的光子215穿过透镜元件200，并在二向色涂层的作用下从表面211反射。被反射的光子随后与颜色转换层172相互作用。从颜色转换层172发出的光穿过表面轮廓211，从而促进了来自基于LED的照明模块100的光的混合和提取。此外，从颜色转换层135发出的光被表面211反射。这样减少由颜色转换层135颜色转换的光在被提取之前被基于LED的照明模块100的元件重新吸收的可能性。
在某些实施例中，表面轮廓211包括反射涂层。通过这种方式，一些从LED102(尤其是从LED102A和102D)发出的光被朝向颜色转换层172引导，从而促进了颜色转换。此外，从颜色转换层135发出的光从表面211反射，而非进入透镜元件200。
在某些实施例中，透镜元件200的表面包括抗反射(AR)涂层。通过使用AR涂层可以减少反射损失。例如，未处理的光学表面的反射损失(例如，4％损失)可通过额外的AR涂层降低(例如，0.5％损失)。
图31描绘了基于LED的照明模块100的另一示例性实施例。在所描绘的实施例的一方面中，透镜元件200被物理地并且光学地连接到LED102，透镜元件220被物理地并且光学地连接到侧壁107，并且透镜元件230被物理地并且光学地连接到颜色转换腔160的输出窗口108。在所描绘的实施例中，通过粘合材料202和机械配合(例如，干涉配合、焊接(weldement)、附接特征等)中的任一种将透镜元件200连接到LED102、将透镜元件220连接到侧壁107、以及将透镜元件230连接到输出窗口108。
在所描绘的实施例中，颜色转换层172附接到侧壁107。然而，在某些其他实施例中，颜色转换层172可附接到透镜元件220并装配到颜色转换腔160内。通过这种方式，颜色转换层172可(例如通过磨蚀、激光消融等)被调节，以在基于LED的照明模块100的最终组装之前调整所述层172的颜色转换特性。如图所示，在颜色转换层172与侧壁107之间没有气隙。然而在某些其他实施例中，颜色转换层172与侧边107之间存在气隙。
在所描绘的实施例中，气隙221将透镜元件200与220分离。在某些其他实施例中，气隙221可填充固体材料。在某些其他实施例中，透镜元件200和220可不被气隙221分离。
在所描绘的实施例中，透镜元件200包括表面轮廓210，透镜元件220包括表面轮廓211和222。如图21中所示，表面轮廓210位于LED102上方。
表面轮廓210被成形以促进来自LED102的光的提取。例如，从LED102B发出的光子213被朝向输出窗口108引导。在某些实施例中，透镜元件200的表面可以被粗糙化以促进从LED102的光提取。在某些实施例中，如结合图20所进行的讨论，表面轮廓210包括二向色涂层，该二向色涂层允许LED102发出的光穿过，但反射被包括在颜色转换腔160中的波长转换材料发出的光。
如图31所示，表面轮廓211被定位在多个LED(例如，LED102A和102D)上方，所述多个LED基于他们在基于LED的照明模块100内的物理位置(例如，区域2中)而被成组地集中在一起。表面轮廓211被成形以引导来自LED102(并且尤其是LED102A和102D)的光朝向侧壁107，在侧壁107处，所发射的光可以被位于颜色转换层172内的波长转换材料颜色转换。在某些实施例中，表面轮廓211包括二向色涂层，该二向色涂层允许颜色转换层172发出的光(例如，红光)穿过，但反射由颜色转换层135发出的光(例如，黄光)，并且反射由LED102发出的光。通过这种方式，从LED102，尤其是从LED102A和102D发出的一些光被朝向颜色转换层172引导，从而促进颜色转换。
由颜色转换层172发出的光大致以朗伯型式发射。通过用气隙221使透镜元件220与透镜元件210分离，由颜色转换层172发出的朝向LED102的一些光从表面222反射，而不是被传播至LED102。该被反射的光可随后穿过表面211从透镜元件220出来，而不是被LED102重新吸收。因此，提高了光提取效率。
透镜元件230包括表面轮廓231。由颜色转换层135发出的光大致以朗伯型式发出。由颜色转换层135发出的朝向LED102的一些光从表面231反射，而不是被传播至LED102。该被反射的光可随后从输出窗口108出来，而不是被LED102重新吸收。因此，提高了光提取效率。在所描绘的实施例中，透镜230具有凸面形状。表面轮廓231的形状被选择以引导光向前穿过输出窗口108。
在某些实施例中，透镜元件200、220和230的任一表面包括抗反射(AR)涂层。通过使用AR涂层可以减少反射损失。例如，未处理的光学表面的反射损失(例如，4％损失)可通过增加AR涂层而降低(例如，0.5％损失)。
在某些实施例中，反射掩膜盖板173(例如反射结构190)和层际空间反射器195中的任一个可由PTFE材料构成或包括PTFE。在某些实例中，构件可包括由反射层(例如抛光的金属层)支撑的PTFE层。该PTFE材料可由烧结的PTFE颗粒形成。在某些实施例中，颜色转换腔160的任意的面朝内的表面的一部分可由PTFE材料构成。在某些实施例中，PTFE材料可涂敷波长转换材料。在其他实施例中，波长转换材料可与PTFE材料混合。
在其他实施例中，反射掩膜盖板173(例如反射结构190)和层际空间反射器195中的任一个可由反射性的陶瓷材料(诸如，由荷兰CerFlexInternational公司制造的陶瓷材料)构成或包括该材料。在某些实施例中，颜色转换腔160的任意的面朝内的表面的一部分可由陶瓷材料构成。在某些实施例中，该陶瓷材料可涂敷波长转换材料。
在其他实施例中，反射掩膜盖板173(例如反射结构190)和层际空间反射器195中的任一个可由反射性金属材料(诸如，由德国A1anod公司制造的铝或
Figure BDA0000468751370000271
)构成或包括该材料。在某些实施例中，颜色转换腔160的任意的面朝内的表面的一部分可由反射性金属材料构成。在某些实施例中，该反射性金属材料可涂敷波长转换材料。
在其他实施例中，反射掩膜盖板173(例如反射结构190)和层际空间反射器195中的任一个可由反射性塑料材料(诸如，由美国3M公司出售的VikuitiTM ESR、日本Toray公司制造的LumirrorTM E60L、或者微晶聚对苯二甲酸乙二醇酯(MCPET)(例如由日本Furukawa电气有限公司制造的MCPET))构成或包括该材料。在某些实施例中，颜色转换腔160的任意的面朝内的表面的一部分可由反射性塑料材料构成。在某些实施例中，该反射性塑料材料可涂敷波长转换材料。
腔160可填充有非固体材料，例如空气或惰性气体，从而LED102发出的光进入该非固体材料。例如，该腔可气密地密封并且氩气被用于填充该腔。可替换地，也可以使用氮气。在其他实施例中，腔160可填充固体封装材料。例如，硅酮可用于填充该腔。在某些其他实施例中，颜色转换腔160可填充流体以促进从LED102的热提取。在某些实施例中，波长转换材料可以被包括在该流体中，以在颜色转换腔160的整个容积内实现颜色转换。
尽管为了指导的目的在上文中描述了特定的具体实施方式，但本专利文献的教导具有普遍的适用性并且不仅限于上文所述的具体实施方式。例如，尽管基于LED的照明模块100被描绘成从模块的顶部(即，与LED安装板104相对的一侧)发光，但在某些其他实施例中，基于LED的照明模块100也可以从模块的侧面(即，邻近LED安装板104的侧面)发光。在另一实例中，颜色转换腔160的任意构件可用磷光体形成图案。该图案本身和磷光体的成分都可以变化。在一个实施例中，照明装置可包括位于光混合腔160的不同区域处的不同类型的磷光体。例如，红色磷光体可位于插件107和底部反射器插件106中的任一个或二者上，并且黄色和绿色磷光体可位于窗口108的顶部或底部表面上或嵌入窗口108内。在一个实施例中，不同类型的磷光体(例如，红色和绿色)可位于侧壁107上的不同区域上。例如，一种类型的磷光体在侧壁插件107的第一区域处形成为条纹、点或其他图案，而另一种类型的磷光体被定位在插件107的不同的第二区域上。如果需要，额外的磷光体可以被使用和定位在腔160中的不同的区域中。此外，如果需要，也可以只在腔160中(例如侧壁上)使用和成型单种波长转换材料。在另一实例中，腔体105被用于将安装板104直接夹持固定到安装基座101，而无需使用安装板保持环103。在其他实例中，安装基座101和散热器120可以是单个构件。在另一实例中，基于LED的照明模块100是如图1-3中所描绘的灯具150的一部分。如图3所示，基于LED的照明模块100可以是备用灯泡或改型灯泡的一部分。但是，在另一实施例中，基于LED的照明模块100也可以被定形为备用灯泡或改型灯泡本身并被认为是这样。在另一实例中，LED位置和透镜元件184、200、220和230被描绘为在形状上是对称的。但在其他实施例中，任一LED位置和透镜元件184、200、220和230中的任意一个也可以在形状上是不对称的。因此，在不脱离由权利要求规定的本发明的范围的情况下，所描述的实施例的各种特征的修改、适应和各种组合都是可以实现的。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种基于LED的照明装置，包括：
具有有源晶圆区域的至少一个LED，该有源晶圆区域小于所述基于LED的照明装置的孔区域；
设置在所述至少一个LED上方的反射掩膜盖板，该反射掩膜盖板包括具有开口区域的图案化的反射层，所述开口区域与所述有源晶圆区域对准，所述图案化的反射层具有小于所述孔区域的反射区域，其中，所述基于LED的照明装置的孔区域至少与所述有源晶圆区域和所述反射区域的组合一样大；和
设置在位于所述至少一个LED的有源晶圆区域上方的反射掩膜盖板上的波长转换材料。
2.根据权利要求1所述的基于LED的照明装置，还包括：
设置在位于第二LED的有源晶圆区域上方的反射掩膜盖板上的第二波长转换材料。
3.根据权利要求1所述的基于LED的照明装置，还包括：
包括输出窗口的颜色转换腔(CCC)，所述颜色转换腔(CCC)设置在反射掩膜盖板上方。
4.根据权利要求3所述的基于LED的照明装置，其中，颜色转换腔(CCC)包括第一表面区域，其中第一表面区域涂敷有第一波长转换材料，并且所述输出窗口包括第二表面区域，其中第二表面区域涂敷有第二波长转换材料。
5.根据权利要求1所述的基于LED的照明装置，还包括：
第一颜色转换腔(CCC)，该第一颜色转换腔包括涂敷有第一波长转换材料的第一表面区域；
第二颜色转换腔(CCC)，该第二颜色转换腔包括涂敷有第二波长转换材料的第二表面区域，其中从所述至少一个LED发出的光直接进入第一颜色转换腔并且不直接进入第二颜色转换腔；和
第二LED，其中，从第二LED发出的光直接进入第二颜色转换腔并且不直接进入第一颜色转换腔。
6.根据权利要求5所述的基于LED的照明装置，还包括：
安装在第一颜色转换腔和第二颜色转换腔上方的透射层，其中，透射层的第一部分覆盖第一颜色转换腔，并且其中透射层的第二部分覆盖第二颜色转换腔。
7.根据权利要求6所述的基于LED的照明装置，其中，透射层涂敷有第三波长转换材料。
8.根据权利要求1所述的基于LED的照明装置，其中，反射掩膜盖板设置在所述至少一个LED上方并与所述至少一个LED接触。
9.根据权利要求1所述的基于LED的照明装置，其中，反射掩膜盖板设置在所述至少一个LED上方并与之隔开小于1毫米的距离。
10.根据权利要求1所述的基于LED的照明装置，其中，反射掩膜盖板设置在所述至少一个LED上方并与之隔开一段距离，该距离小于第一LED和第二LED之间的距离。
11.一种基于LED的照明装置，包括：
第一LED，该第一LED包括光发射表面区域，所述光发射表面区域小于所述基于LED的照明装置的孔区域；
邻近所述第一LED设置的层际空间反射器，所述层际空间反射器包括反射表面区域，其中，所述基于LED的照明装置的孔区域至少与所述光发射表面区域和反射表面区域的组合一样大；和
形成在第一LED和层际空间反射器上方的包覆模制的透镜，其中，其中所述包覆模制的透镜相对于第一LED固定所述层际空间反射器。
12.根据权利要求11所述的基于LED的照明装置，还包括：
颜色转换腔(CCC)，所述颜色转换腔包括第一壁和第二壁，其中由第一LED发出的光被导入颜色转换腔。
13.根据权利要求12所述的基于LED的照明装置，其中所述第一壁是侧壁，所述第二壁是输出窗口，其中所述输出窗口是半透明的，并且其中由所述基于LED的照明装置输出的光从所述输出窗***出。
14.根据权利要求12所述的基于LED的照明装置，其中所述第一壁是侧壁，所述第二壁是输出窗口，其中所述侧壁是半透明的，并且其中由所述基于LED的照明装置输出的光从所述侧壁射出。
15.根据权利要求11所述的基于LED的照明装置，其中层际空间反射器包括抛物线形轮廓，使得由第一LED发出的光被所述层际空间反射器朝向所述基于LED的照明装置的输出窗口引导。
16.根据权利要求11所述的基于LED的照明装置，其中层际空间反射器包括椭圆形轮廓，使得由第一LED发出的光被所述层际空间反射器朝向所述基于LED的照明装置的输出窗口引导。
17.根据权利要求11所述的基于LED的照明装置，其中所述包覆模制的透镜是球面形的。
18.根据权利要求11所述的基于LED的照明装置，还包括：
第二LED，所述包覆模制的透镜形成在第一LED、第二LED和层际空间反射器的上方，其中所述包覆模制的透镜相对于第一LED和第二LED固定层际空间反射器。
19.根据权利要求11所述的基于LED的照明装置，还包括：
加高的垫板，第一LED安装在所述加高的垫板上，所述加高的垫板将第一LED的安装表面提升至安装板的顶面之上。
20.根据权利要求11所述的基于LED的照明装置，其中邻近第一LED设置的层际空间反射器在第一LED上方间隔小于1毫米的距离。
21.一种基于LED的照明装置，包括：
多个发光二极管(LED)；
设置在所述多个LED上方的透镜元件；和
设置在所述多个LED与所述透镜元件之间的图案化的反射层，其中，图案化的反射层中的空隙填充有机械地并且光学地连接所述多个LED和所述透镜元件的材料。
22.根据权利要求21所述的基于LED的照明装置，其中透镜元件包括第一表面轮廓和第二表面轮廓。
23.根据权利要求21所述的基于LED的照明装置，其中透镜元件设置在颜色转换腔内。
24.根据权利要求23所述的基于LED的照明装置，其中颜色转换腔包括输出窗口和至少一个侧壁。
25.根据权利要求24所述的基于LED的照明装置，其中所述至少一个侧壁包括第一波长转换材料，并且其中所述输出窗口包括第二波长转换材料。
26.根据权利要求21所述的基于LED的照明装置，还包括：
相对于所述多个LED定位所述透镜元件的安装特征件。
27.根据权利要求21所述的基于LED的照明装置，其中所述图案化的反射层在所述多个LED上方间隔小于1毫米的距离。
28.根据权利要求21所述的基于LED的照明装置，其中所述图案化的反射层在所述多个LED上方间隔一段距离，该距离小于所述多个LED中的第一LED和第二LED之间的距离。
29.根据权利要求21所述的基于LED的照明装置，其中所述图案化的反射层被附到所述透镜元件。
30.一种基于LED的照明装置，包括：
多个LED，该多个LED可用于发射具有第一颜色的光；
设置在所述多个LED上方并物理地连接到所述多个LED的透镜元件，所述透镜元件包括二向色过滤器；和
包封所述透镜元件的颜色转换腔，所述颜色转换腔包括输出窗口和第一波长转换材料，该第一波长转换材料可用于吸收具有所述第一颜色的光并发出具有第二颜色的光，其中，所述二向色过滤器传播具有所述第一颜色的光并反射具有所述第二颜色的光。
31.根据权利要求30所述的基于LED的照明装置，所述颜色转换腔包括至少一个侧壁。
32.根据权利要求31所述的基于LED的照明装置，其中所述输出窗口包括第一波长转换材料，并且所述至少一个侧壁包括第二波长转换材料。
33.一种基于LED的照明装置，包括：
多个LED；和
设置在所述多个LED上方并物理地连接到所述多个LED的透镜元件，所述透镜元件包括设置在所述多个LED的第一组上方的第一表面轮廓和设置在所述多个LED的第二组上方的第二表面轮廓，其中，第一表面轮廓和第二表面轮廓在透镜元件的输出表面处结合，并且其中所述第一表面轮廓将由LED的第一组发出的光朝向第一表面区域引导，并且其中所述第二表面轮廓将由所述LED的第二组发出的光朝向第二表面区域引导。
34.根据权利要求33所述的基于LED的照明装置，还包括：
包封所述透镜元件的颜色转换腔，所述颜色转换腔包括输出窗口和至少一个侧壁。
35.根据权利要求34所述的基于LED的照明装置，其中，所述多个LED的第一组被定位成比所述多个LED的第二组更靠近所述至少一个侧壁。
36.根据权利要求35所述的基于LED的照明装置，其中，第一表面轮廓的形状和第二表面轮廓的形状是椭圆形、抛物线形和球形中的任一种。
37.一种基于LED的照明装置，包括：
安装在一平面中的多个LED；
设置在所述多个LED上方并物理地连接到所述多个LED的透镜元件，所述透镜元件包括设置在所述多个LED的第一组上方的第一表面轮廓和设置在所述多个LED的第二组上方的第二表面轮廓，其中第一表面轮廓和第二表面轮廓在所述透镜元件的输出表面处结合，并且其中所述第一表面轮廓将由LED的第一组发出的光朝向第一表面区域引导，并且其中所述第二表面轮廓将由所述LED的第二组发出的光朝向第二表面区域引导；和
包封所述透镜元件的颜色转换腔，所述颜色转换腔包括侧壁，其中，透镜元件物理地连接到侧壁。
38.根据权利要求37所述的基于LED的照明装置，其中颜色转换腔包括第一波长转换材料，该第一波长转换材料可用于吸收从所述多个LED发出的光并发射不同颜色的光。
39.根据权利要求38所述的基于LED的照明装置，其中透镜元件包括第一表面轮廓和第二表面轮廓。
40.根据权利要求37所述的基于LED的照明装置，其中颜色转换腔包括第一波长转换材料，该第一波长转换材料可用于吸收从所述多个LED发出的光并发射第一颜色转换光，其中所述透镜元件包括具有第一表面轮廓的第一表面，并且其中所述第一表面的至少一部分包括第一二向色过滤器，该第一二向色过滤器允许所述多个LED发出的光穿过并反射所述第一颜色转换光。
41.根据权利要求40所述的基于LED的照明装置，其中颜色转换腔包括第二波长转换材料，该第二波长转换材料可用于吸收从所述多个LED发出的光并发射第二颜色转换光，其中所述透镜元件包括具有第二表面轮廓的第二表面，并且其中所述第二表面的至少一部分包括第二二向色过滤器，该第二二向色过滤器允许所述第二颜色转换光穿过并反射所述第一颜色转换光。

Claims (42)

1.一种基于LED的照明装置，包括：
具有有源晶圆区域的至少一个LED，该有源晶圆区域小于所述基于LED的照明装置的孔区域；和
设置在所述至少一个LED上方的反射掩膜盖板，该反射掩膜盖板包括具有开口区域的图案化的反射层，所述开口区域与所述有源晶圆区域对准，所述图案化的反射层具有小于所述孔区域的反射区域，其中，所述基于LED的照明装置的孔区域至少与所述有源晶圆区域和所述反射区域的组合一样大。
2.根据权利要求1所述的基于LED的照明装置，还包括：
设置在位于所述至少一个LED的有源晶圆区域上方的反射掩膜盖板上的波长转换材料。
3.根据权利要求2所述的基于LED的照明装置，还包括：
设置在位于第二LED的有源晶圆区域上方的反射掩膜盖板上的第二波长转换材料。
4.根据权利要求1所述的基于LED的照明装置，还包括：
包括输出窗口的颜色转换腔(CCC)，所述颜色转换腔(CCC)设置在反射掩膜盖板上方。
5.根据权利要求4所述的基于LED的照明装置，其中，颜色转换腔(CCC)包括第一表面区域，其中第一表面区域涂敷有第一波长转换材料，并且所述输出窗口包括第二表面区域，其中第二表面区域涂敷有第二波长转换材料。
6.根据权利要求1所述的基于LED的照明装置，还包括：
第一颜色转换腔(CCC)，该第一颜色转换腔包括涂敷有第一波长转换材料的第一表面区域；
第二颜色转换腔(CCC)，该第二颜色转换腔包括涂敷有第二波长转换材料的第二表面区域，其中从所述至少一个LED发出的光直接进入第一颜色转换腔并且不直接进入第二颜色转换腔；和
第二LED，其中，从第二LED发出的光直接进入第二颜色转换腔并且不直接进入第一颜色转换腔。
7.根据权利要求6所述的基于LED的照明装置，还包括：
安装在第一颜色转换腔和第二颜色转换腔上方的透射层，其中，透射层的第一部分覆盖第一颜色转换腔，并且其中透射层的第二部分覆盖第二颜色转换腔。
8.根据权利要求7所述的基于LED的照明装置，其中，透射层涂敷有第三波长转换材料。
9.根据权利要求1所述的基于LED的照明装置，其中，反射掩膜盖板设置在所述至少一个LED上方并与所述至少一个LED接触。
10.根据权利要求1所述的基于LED的照明装置，其中，反射掩膜盖板设置在所述至少一个LED上方并与之隔开小于1毫米的距离。
11.根据权利要求1所述的基于LED的照明装置，其中，反射掩膜盖板设置在所述至少一个LED上方并与之隔开一段距离，该距离小于第一LED和第二LED之间的距离。
12.一种基于LED的照明装置，包括：
第一LED，该第一LED包括光发射表面区域，所述光发射表面区域小于所述基于LED的照明装置的孔区域；
邻近所述第一LED设置的层际空间反射器，所述层际空间反射器包括反射表面区域，其中，所述基于LED的照明装置的孔区域至少与所述光发射表面区域和反射表面区域的组合一样大；和
形成在第一LED和层际空间反射器上方的包覆模制的透镜，其中，其中所述包覆模制的透镜相对于第一LED固定所述层际空间反射器。
13.根据权利要求12所述的基于LED的照明装置，还包括：
颜色转换腔(CCC)，所述颜色转换腔包括第一壁和第二壁，其中由第一LED发出的光被导入颜色转换腔。
14.根据权利要求13所述的基于LED的照明装置，其中所述第一壁是侧壁，所述第二壁是输出窗口，其中所述输出窗口是半透明的，并且其中由所述基于LED的照明装置输出的光从所述输出窗***出。
15.根据权利要求13所述的基于LED的照明装置，其中所述第一壁是侧壁，所述第二壁是输出窗口，其中所述侧壁是半透明的，并且其中由所述基于LED的照明装置输出的光从所述侧壁射出。
16.根据权利要求12所述的基于LED的照明装置，其中层际空间反射器包括抛物线形轮廓，使得由第一LED发出的光被所述层际空间反射器朝向所述基于LED的照明装置的输出窗口引导。
17.根据权利要求12所述的基于LED的照明装置，其中层际空间反射器包括椭圆形轮廓，使得由第一LED发出的光被所述层际空间反射器朝向所述基于LED的照明装置的输出窗口引导。
18.根据权利要求12所述的基于LED的照明装置，其中所述包覆模制的透镜是球面形的。
19.根据权利要求12所述的基于LED的照明装置，还包括：
第二LED，所述包覆模制的透镜形成在第一LED、第二LED和层际空间反射器的上方，其中所述包覆模制的透镜相对于第一LED和第二LED固定层际空间反射器。
20.根据权利要求12所述的基于LED的照明装置，还包括：
加高的垫板，第一LED安装在所述加高的垫板上，所述加高的垫板将第一LED的安装表面提升至安装板的顶面之上。
21.根据权利要求12所述的基于LED的照明装置，其中邻近第一LED设置的层际空间反射器在第一LED上方间隔小于1毫米的距离。
22.一种基于LED的照明装置，包括：
多个发光二极管(LED)；
设置在所述多个LED上方的透镜元件；和
设置在所述多个LED与所述透镜元件之间的图案化的反射层，其中，图案化的反射层中的空隙填充有机械地并且光学地连接所述多个LED和所述透镜元件的材料。
23.根据权利要求22所述的基于LED的照明装置，其中透镜元件包括第一表面轮廓和第二表面轮廓。
24.根据权利要求22所述的基于LED的照明装置，其中透镜元件设置在颜色转换腔内。
25.根据权利要求24所述的基于LED的照明装置，其中颜色转换腔包括输出窗口和至少一个侧壁。
26.根据权利要求25所述的基于LED的照明装置，其中所述至少一个侧壁包括第一波长转换材料，并且其中所述输出窗口包括第二波长转换材料。
27.根据权利要求22所述的基于LED的照明装置，还包括：
相对于所述多个LED定位所述透镜元件的安装特征件。
28.根据权利要求22所述的基于LED的照明装置，其中所述图案化的反射层在所述多个LED上方间隔小于1毫米的距离。
29.根据权利要求22所述的基于LED的照明装置，其中所述图案化的反射层在所述多个LED上方间隔一段距离，该距离小于所述多个LED中的第一LED和第二LED之间的距离。
30.根据权利要求22所述的基于LED的照明装置，其中所述图案化的反射层被附到所述透镜元件。
31.一种基于LED的照明装置，包括：
多个LED，该多个LED可用于发射具有第一颜色的光；
设置在所述多个LED上方并物理地连接到所述多个LED的透镜元件，所述透镜元件包括二向色过滤器；和
包封所述透镜元件的颜色转换腔，所述颜色转换腔包括第一波长转换材料，该第一波长转换材料可用于吸收具有所述第一颜色的光并发出具有第二颜色的光，其中，所述二向色过滤器传播具有所述第一颜色的光并反射具有所述第二颜色的光。
32.根据权利要求31所述的基于LED的照明装置，所述颜色转换腔包括输出窗口和至少一个侧壁。
33.根据权利要求32所述的基于LED的照明装置，其中所述输出窗口包括第一波长转换材料，并且所述至少一个侧壁包括第二波长转换材料。
34.一种基于LED的照明装置，包括：
多个LED；和
设置在所述多个LED上方并物理地连接到所述多个LED的透镜元件，所述透镜元件包括设置在所述多个LED的第一组上方的第一表面轮廓和设置在所述多个LED的第二组上方的第二表面轮廓，其中，第一表面轮廓和第二表面轮廓在透镜元件的输出表面处结合。
35.根据权利要求34所述的基于LED的照明装置，还包括：
包封所述透镜元件的颜色转换腔，所述颜色转换腔包括输出窗口和至少一个侧壁。
36.根据权利要求35所述的基于LED的照明装置，其中，所述多个LED的第一组被定位成比所述多个LED的第二组更靠近所述至少一个侧壁。
37.根据权利要求36所述的基于LED的照明装置，其中，第一表面轮廓的形状和第二表面轮廓的形状是椭圆形、抛物线形和球形中的任一种。
38.一种基于LED的照明装置，包括：
安装在一平面中的多个LED；
设置在所述多个LED上方并物理地连接到所述多个LED的透镜元件；和
包封所述透镜元件的颜色转换腔，所述颜色转换腔包括侧壁，其中，透镜元件物理地连接到侧壁。
39.根据权利要求38所述的基于LED的照明装置，其中颜色转换腔包括第一波长转换材料，该第一波长转换材料可用于吸收从所述多个LED发出的光并发射不同颜色的光。
40.根据权利要求39所述的基于LED的照明装置，其中透镜元件包括第一表面轮廓和第二表面轮廓。
41.根据权利要求38所述的基于LED的照明装置，其中颜色转换腔包括第一波长转换材料，该第一波长转换材料可用于吸收从所述多个LED发出的光并发射第一颜色转换光，其中所述透镜元件包括具有第一表面轮廓的第一表面，并且其中所述第一表面的至少一部分包括第一二向色过滤器，该第一二向色过滤器允许所述多个LED发出的光穿过并反射所述第一颜色转换光。
42.根据权利要求41所述的基于LED的照明装置，其中颜色转换腔包括第二波长转换材料，该第二波长转换材料可用于吸收从所述多个LED发出的光并发射第二颜色转换光，其中所述透镜元件包括具有第二表面轮廓的第二表面，并且其中所述第二表面的至少一部分包括第二二向色过滤器，该第二二向色过滤器允许所述第二颜色转换光穿过并反射所述第一颜色转换光。
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