CN106463591A - 带有远程荧光粉和外壳反射器的led - Google Patents

带有远程荧光粉和外壳反射器的led Download PDF

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Abstract

本公开提供了制造用于下转换LED的远程荧光粉光学器件(诸如透镜)、以新型薄壳半球状透镜替代现有技术实心半球状透镜的配置和技术，所述新型薄壳半球状透镜可与宽泛范围的封装材料一起使用，所述封装材料包括低折射率材料诸如空气和甲基硅氧烷。本公开还提供了由此所述远程荧光粉透镜可与LED阵列一起使用的配置和技术。

Description

带有远程荧光粉和外壳反射器的LED
背景技术
通常，通过将蓝色LED输出的一部分转换成较长波长并且将剩余的蓝光与下转换光相组合以产生白光来生产白色发光二极管(LED)。通常使用涂覆蓝色LED晶粒的发光表面的荧光粉来实现下转换。下转换荧光粉和LED晶粒的这种配置被称为直接荧光粉配置。
直接荧光粉配置可具有若干缺点。该配置提高了LED和荧光粉两者的温度，这可降低部件中的每个的效率和寿命两者。另外，由荧光粉发射的光的约一半可重新进入LED晶粒，并且由于晶粒中相对低的反射率和吸收，***效率可被进一步降低。
直接荧光粉配置的有希望的替代形式为远程荧光粉配置。远程荧光粉分成两个宽泛的类别：反射和透射。透射远程荧光粉LED具有一个或多个照亮含荧光粉层的LED晶粒，其中荧光粉层被定位在距LED晶粒一定距离处。正常地，LED晶粒彼此隔开并且被粘结到高反射基底。反射远程荧光粉配置具有一个或多个照亮荧光粉涂覆的反射表面的晶粒，其中从荧光粉层反射的光连同经转换的光的组合形成白光。
反射远程荧光粉配置和透射远程荧光粉配置两者大体上增加了LED的发射面积、增加了荧光粉的量并由此提高了集光率，这在其中将以透镜和反射镜导向光的应用中为不期望的。
发明内容
本公开提供了制造用于下转换LED的远程荧光粉光学器件(诸如透镜)、以新型薄壳半球状透镜替代现有技术实心半球状透镜的配置和技术，该新型薄壳半球状透镜可与宽泛范围的封装材料一起使用，该封装材料包括低折射率材料诸如空气和甲基硅氧烷。本公开还提供了由此远程荧光粉透镜可与LED阵列一起使用的配置和技术。在一个方面，本公开提供：灯，其包括设置在基底上的发光二极管(LED)；与LED相邻的光转换材料；以及透光性外壳。透光性外壳包括：外部凸表面；内部凹表面；以及从内部凹表面延伸的边缘，该边缘附接到基底并且将LED和光转换材料封闭在内部凹表面与基底之间的体积内。灯还包括设置在外部凸表面或内部凹表面中的至少一个上的二向色涂层，其中二向色涂层反射由LED发射的第一波长范围的光并且透射其它波长范围的光。
在另一方面，本公开提供：灯，其包括至少两个设置在基底上的发光二极管(LED)；与至少两个LED中的每个相邻的光转换材料；以及具有与至少两个LED中的每个对准的透光性外壳的片材。每个透光性外壳包括：外部凸表面；内部凹表面；以及从内部凹表面延伸的边缘，该边缘附接到基底并且将每个LED和相邻的光转换材料封闭在内部凹表面与基底之间的体积内。灯还包括设置在外部凸表面或内部凹表面中的至少一个上的二向色涂层，其中二向色涂层反射由LED发射的第一波长范围的光并且透射其它波长范围的光。
以上发明内容并非旨在描述本公开的每个公开实施方案或每种实施方式。以下附图和具体实施方式更具体地举例说明例示性实施方案。
附图说明
在整个说明书中参考附图，其中类似的附图标号表示类似的元件，并且其中：
图1A示出了现有技术远程荧光粉LED装置的示意性剖视图；
图1B示出了图1A的现有技术远程荧光粉LED装置的靠近LED的一部分的示意性剖视图；
图2A示出了远程荧光粉LED装置的示意性剖视图；
图2B示出了图2A的远程荧光粉LED装置的靠近LED的一部分的示意性剖视图；
图2C示出了图1A的远程荧光粉LED装置的靠近部分反射外壳的一部分的示意性剖视图；
图3示出了远程荧光粉LED装置的示意性剖视图；
图4示出了远程荧光粉LED灯的示意性透视图；
图5示出了远程荧光粉LED灯的阵列的示意性透视图；
图6示出了远程荧光粉LED装置的颜色均匀度偏差的曲线图。
附图未必按比例绘制。附图中所使用的类似的数字是指类似的部件。然而，应当理解，在给定附图中使用数字指示部件并非旨限制另一附图中用相同数字标记的部件。
具体实施方式
本公开提供了制造用于下转换LED的远程荧光粉光学器件(诸如透镜)、以新型薄壳半球状透镜替代现有技术实心半球状透镜的配置和技术，该新型薄壳半球状透镜可与宽泛范围的封装材料一起使用，该封装材料包括低折射率材料诸如空气和甲基硅氧烷。本公开还提供了由此远程荧光粉透镜可与LED阵列一起使用的配置和技术。该配置可显著地增加透镜到LED包封机的值。远程荧光粉技术可满足通常在照明应用中指定的所有的颜色和性能要求，并且将直接LED的低荧光粉使用和高亮度与远程荧光粉使用的高效率和优异的热管理相组合。
3M公司(3M Company)开发了使用反射半球状透镜将从晶粒发射的光成像到相邻晶粒的荧光粉区域的远程荧光粉配置，如在例如题为REMOTE PHOSPHOR LEDCONSTRUCTIONS(远程荧光粉LED构造)的共同待审的PCT公布NO.WO2012/091971以及题为REMOTE PHOSPHOR LED DEVICE WITH BROADBAND OUTPUT AND CONTROLLABLE COLOR(带有宽带输出和可控颜色的远程荧光粉LED装置)的NO.WO2012/091073中所述。在这些公布的一个具体实施方案中，来自荧光粉的光与来自晶粒的光相组合以形成白光。所述的3M远程荧光粉配置具有优异的颜色均匀度、低***集光率、低荧光粉使用和高效率。
远程荧光粉配置描述了利用由来自一个或多个LED的光泵浦或激发的荧光粉层或材料的宽带固态光源。源也包括将LED光中的至少一些反射到荧光粉层上的二向色反射器。当光从LED传播到二向色反射器时，其并不穿过荧光粉层。在一些情况下，LED发射蓝光，并且二向色反射器将蓝色LED光的第一部分反射到荧光粉层上，二向色反射器也透射蓝色LED光的第二部分。透射的蓝色LED光与由荧光粉发射的较长波长的光(其也被二向色反射器透射)相组合，从而得到宽带输出光束，如，具有白色外观的光。在一些情况下，LED和/或荧光粉可设置在具有腔体区域和相邻区域的柔性基底上，LED和/或荧光粉安装或附接到腔体区域中的基底上。柔性基底包括介电层，所述介电层在腔体区域中比在相邻区域中更薄。
如上所述，本专利申请描述了下述宽带固态光源，所述宽带固态光源采用由来自一个或多个LED的光来泵浦或激发的荧光粉层或材料。源也包括将LED光中的至少一些反射到荧光粉层上的二向色反射器。当光从LED传播到二向色反射器时，其并不穿过荧光粉层。在一些情况下，LED发射蓝光，并且二向色反射器将蓝色LED光的第一部分反射到荧光粉层上，二向色反射器也透射蓝色LED光的第二部分。透射的蓝色LED光与由荧光粉发射的较长波长的光(其也被二向色反射器透射)相组合，从而得到宽带输出光束，如，具有白色外观的光。在一些情况下，LED和/或荧光粉设置在具有腔体区域和相邻区域的柔性基底上，其中所述LED和/或荧光粉安装或附接到腔体区域中的基底上。柔性基底包括介电层，所述介电层在腔体区域中比在相邻区域中更薄。
可通过涂覆球体的外面并且将球体转换成期望的半球状形状来生产反射半球状透镜。这生产出在尺寸上、机械上和光学上稳定的透镜。在一些应用中，尤其是在作为角度函数的颜色均匀度上具有非常严格的公差的那些应用中，反射半球状透镜的折射率应类似于将透镜粘结到LED晶粒的材料的折射率。该约束限制了极低折射率封装材料诸如甲基硅氧烷和空气的使用。相比之下，本公开提供了替代上述实心反射半球状透镜的薄壳半球状透镜以使得能够使用低折射率封装材料。
在以下说明中参考附图，该附图形成本说明的一部分并且其中通过举例说明的方式示出。应当理解，在不脱离本公开的范围或实质的情况下，可设想并进行其它实施方案。因此，以下的详细说明不应被视为具有限制意义。
除非另外指明，否则本文中所使用的所有的科学和技术术语具有在本领域中所普遍使用的含义。本文提供的定义旨在有利于理解本文频繁使用的某些术语，并无限制本公开范围之意。
除非另外指出，否则说明书和权利要求书中所使用的表达特征尺寸、数量和物理特性的所有数字均应理解为在所有情况下均由术语“约”修饰。因此，除非有相反的说明，否则在上述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均为近似值，这些近似值可根据本领域技术人员利用本文所公开的教导内容来寻求获得的期望性能而变化。
除非上下文另外清楚地指定，否则如本说明书和所附权利要求书中所使用的，单数形式“一个”、“一种”和“所述”涵盖了具有复数指代对象的实施方案。除非上下文另外清楚地指定，否则如本说明书和所附权利要求书中所使用的，术语“或”一般以其包括“和/或”的意义使用。
若在本文使用空间相关的术语，包括但不限于“下部”、“上部”、“下方”、“下面”、“上面”、和“在顶部上”，则用于方便描述一个或多个元件相对于另一个元件的空间关系。除了图中示出的或本文所述的具体取向外，此类空间相关术语还涵盖装置在使用或操作时的不同取向。例如，如果附图中所描绘的对象翻转或倒转，那么先前描述为在其它元件下面或下方的部分应在那些其它元件上面。
如本文所用，例如当元件、组件或层描述为与另一元件、组件或层形成“一致界面”、或在“其上”、“连接到其”、“与其耦合”或“与其接触”，则可为直接在其上、直接连接到其、直接与其耦合或直接与其接触，或例如居间的元件、组件或层可能在特定元件、组件或层上，或连接到、耦合到或接触特定元件、组件或层。例如，当元件、部件或层例如被称为“直接在另一元件上”、“直接连接到另一元件”、“直接与另一元件耦合”或“直接与另一元件接触”时，则不存在居间的元件、部件或层。
如本文所用，“具有”、“具有着”“包括”、“包括着”“包含”、“包含着”等等均以其开放性意义使用，并且一般意指“包括但不限于”。应当理解，术语“由...组成”和“基本上由...组成”包含在术语“包含”等等之中。
如本文所用，“发光二极管”或“LED”是指发射光的二极管，无论是可见光、紫外光或红外光。发光二极管包括作为“LED”(不论是常规型还是超辐射型)销售的不相干的封闭或封装的半导体器件。“LED晶粒”为最基本形式的LED，即为通过半导体加工过程而制备的单个部件或芯片。例如，LED晶粒可由一种或多种III族元素和一种或多种V族元素的组合形成(III-V半导体)。合适的III-V半导体材料的示例包括氮化物诸如氮化镓和磷化物诸如磷化镓铟。还可使用其它类型的III-V族材料以及元素周期表中其它族的无机材料。该元件或芯片可包括适用于施加电力以使装置通电的电触点。示例包括引线结合、卷带式自动接合(TAB)或倒装芯片结合技术。部件或芯片的各个层和其它功能元件通常以晶片级形成，并且然后可将加工好的晶片切成单个元件以生产大量的LED晶粒。LED晶粒可被配置用于表面安装、芯片直接贴装或其它已知的安装配置。一些包装的LED通过在LED晶粒和相关联的反射杯上方形成聚合物封装剂来制备。出于本专利的目的，“LED”还应被视为包括通常被称为OLED的有机发光二极管。
利用蓝光发射LED的宽带固态光源的所有本发明所公开的实施方案也都可以利用或者可以不利用柔性基底，并且利用柔性基底的所有本发明所公开的实施方案也都可以利用或者可以不利用蓝光发射LED。另外，如本文所用，应当理解，发射在从二向色反射器反射之后可由荧光粉下转换的光的LED可包括蓝光发射、紫外光发射或它们的组合。该发射由荧光粉下转换成较长波长的光。
图1A示出了现有技术远程荧光粉LED装置100的示意性剖视图。现有技术远程荧光粉LED装置100包括蓝光发射LED 140和设置在基底110的第一主表面112上的荧光粉层150。使用封装剂130将具有平界面122的半球状透镜120与第一主表面112相邻固定，由此使得从LED 140发射的蓝光通过平界面122进入半球状透镜120。被示出在半球状透镜120内传播的第一输入蓝光光线141、第二输入蓝光光线143和第三输入蓝光光线145从设置在半球状外表面124上的二向色反射器160反射，并且被重新导向朝向荧光粉层150作为第四反射蓝光光线142、第五反射蓝光光线144和第六反射蓝光光线146。应当理解，对于从荧光粉层重新发射下转换光，所述光线中的每个的方向性可为反向的。
二向色反射器160，有时也称为二向色镜，为这样的反射器，该反射器被设计成对于一些光学波长具有高反射率(和低透射率)并且对于其它光学波长具有低反射率(和高透射率)。至少对于可见光和近红外波长而言，此类反射器通常具有可忽略不计的吸收，使得未被反射的任何光基本上被透射。此类反射器包括光学薄微层的叠堆，通常呈具有大折射率失配的材料的交替的布置方式，诸如二氧化硅和二氧化钛的交替的层，但也可使用其它合适的无机或有机材料。此类反射器可通过将交替的层真空沉积到玻璃或其他合适的基底上来制备。作为另外一种选择，可通过连续工艺来制备合适的反射膜，所述连续工艺可涉及共挤出交替的聚合物材料以及拉伸所得多层聚合物幅材，例如，如美国专利5,882,774和6,783,349中所述。无论用于二向色反射器的材料和所使用的制造方法如何，反射器均提供有用于微层叠堆的层厚分布，所述微层叠堆的层厚分布被定制用于提供作为波长函数的所需反射特性，如本文在别处所述。就这一点而言，参考美国专利6,967,778。厚度分布可被定制用于提供***作为例如长通滤波器或陷波滤波器的二向色反射器。在一些情况下，二向色反射器可为或可包括多层反射镜膜、反射型偏振器、和/或部分偏振型反射器(例如在给定波长下，反射光的一种偏振的全部并且部分地反射正交偏振的反射镜)。
二向色反射器160可被定制用于反射蓝色LED光的第一部分，并且透射蓝色LED光的基本上互补的第二部分。二向色反射器160还被成形为或以其它方式被配置用于将反射蓝光142、反射蓝光144、反射蓝光146导向到荧光粉层150上。例如，如图所示，二向色反射器可具有开口朝向LED和荧光粉或者包绕LED和荧光粉的凸面形状。凸面形状可为单个半球体或球体的其他部分，或者其可为抛物线形、椭圆形、或任何其他规则的或不规则的非球体形状，或者其可为分段半球体或非球体(例如，由被设置成逼近所需平滑形状的多个小平面或大平面制成)。在一些情况下，二向色反射器可例如作为薄膜被施用到另一个部件的内表面(未示出)、外表面(被示出为半球体外表面124)或嵌入的表面(未示出)。例如，就远程荧光粉LED装置100而言，半球体透镜120可包括封装LED和荧光粉的合适透光性玻璃或聚合物材料，并且二向色反射器可施用到此类封装剂的外表面，如图所示。包封物可不仅为光源设计提供结构完整性和稳健性，而且其也可降低通过LED晶粒内的全内反射捕集的光的量，由此来改善光源的效率。
在示例性实施例中，二向色反射器可被定制为反射来自LED的蓝光的50至95％范围内的量并且透射这种光的其余部分。示例性的二向色反射器也可透射由荧光粉发射的较长波长可见光的大部分，例如，优选地超过这种光的75％、80％、85％、或90％。
二向色反射器160的形状或其它配置优选地被定制用于将来自蓝光发射LED的反射光142、反射光144、反射光146导向到荧光粉层150上。优选地，反射器导向反射光，以在荧光粉层的至少一部分上形成LED或其一部分的实质图像。就这一点而言，“图像”不必为摄影意义上的高质量图像，而且可仅为增强亮度的区域，所述区域的形状至少接近LED或其任何发光部分的形状。在简单的实施方案中，反射器160可具有半球体或球体的其它部分的形状，所述形状的曲率中心被描绘为从中心点111延伸到外部点121，如图1所示。球形反射表面具有等于其曲率半径的一半的(近轴)焦距，并且包括曲率中心的平面内的任意物点被球形表面成像到位于同一平面内的像点，并且连接物点与像点的线段被曲率中心二等分。在图1的实施方案中，LED 140被示出为偏移到中心点111的右侧，并且荧光粉层150被示出为显著偏移到左侧。尽管LED 140的上发射表面可并非精确地位于包含中心点111的水平面内(需注意，在附图的示意图中夸大地示出了LED 140的高度)，但在许多情况下其将为足够靠近的，使得在中心111的相对侧形成与LED发射表面具有类似尺寸和形状的实质图像。在此处设置荧光粉层150，以便有效地拦截反射LED光。使荧光粉层大于LED或者相对于LED或其图像为较大可为有利的，使得尽可能多的反射LED光被荧光粉拦截。
将LED保持为靠近中心点111并且靠近光源的光轴(在这种情况下，其为垂直于基底110并且穿过中心点111的轴)具有多个优点。通过将LED及其图像保持为靠近光学轴线，输出光可得到较好地准直，并且可具有较低的集光率。如果使用多个LED，则通常可通过将每个LED设置为尽可能地靠近光学轴线，且不阻挡其它LED的图像来获得较低的集光率。热量控制在多个LED的最佳布置中起作用，因为窄间距的LED可导致较高的工作温度，这样可不利地影响LED的输出功率。
除了设置在中心点111的相对侧上之外，通常还有利的是将LED和荧光粉层定位，以使得它们为大致共平面的。就这一点而言，“共平面”不需要LED的给定表面精确地位于与荧光粉层的表面相同的几何平面内，反之亦然，但也可理解为包括如下情况，其中元件充分地靠近同一平面，以使得荧光粉层拦截来自LED的反射光的全部或至少相当大一部分。
远程荧光粉LED装置100和本文所公开的其它光源的显著设计特征是，当光从LED传播到二向色反射器时，其并不穿过荧光粉层150。此设计特征不同于如下多种LED泵浦型荧光粉光源的设计，其中来自LED的光在照射到LED光的任何反射器上之前穿过荧光粉层。本发明所公开的设计的显著有益效果在于反射的LED光最初照射的荧光粉层的侧面或表面也为面向光源的输出侧的荧光粉层的侧面或表面。换句话说，参考图1，来自LED的反射光最初照射到荧光粉层150的上表面上，所述上表面朝上或朝外地面向远程荧光粉LED装置100的输出侧。反射的LED光一定程度地穿透到荧光粉层150内(这取决于该层的吸收量和散射量)，但在任何情况下，这种光的强度随上表面下的深度的增加而降低。因此，在荧光粉层150的体积内产生的荧光的强度在上表面处为最明亮的，并且随表面下的深度的增加而降低。这种布置方式能够降低LED光和荧光的吸收和散射，并且提高光源的总体效率。
在一些情况下，荧光粉层150的物理厚度和荧光粉层114在特定波长的LED光下的吸收系数可被定制为使得照射到荧光粉层上的LED光中的基本上全部均被吸收或者说是被散射，这样基本上没有光到达荧光粉层中可接触基底110的背表面或后表面。
在其它情况下，可减缩荧光粉层的物理厚度、和/或其在特定LED波长下的吸收系数，以使得照射LED光的相当大一部分可到达荧光粉层的后表面或背表面。在这些后面的情况下，第一主表面112可为可在荧光粉层150的后表面处提供的反射表面112，以允许剩余的LED光再次传播穿过荧光粉层的厚度，以便生成更多的荧光。从热量控制观点来看，采用减缩厚度的荧光粉层的实施例通常为有利的，因为荧光粉层的减缩厚度可用于改善荧光粉层上部与下面散热器的通常不良热耦合。荧光粉层通常具有显著低于LED的导热率，并且可有助于从荧光粉层吸走热量的任何设计技术能够有利的辅助降低荧光粉的工作温度。
如本文在别处所述，相比于LED，荧光粉材料即光转换材料通过吸收LED光并且将所吸收能量发射为较低能量(较长波长)辐射而发射通常更长波长的光。光转换过程涉及与Stokes频移(转换成较低能量)相关的损耗以及无辐射损耗，所有这些损耗通常本身表现为产生于荧光粉层中的热量。示例性的荧光粉材料吸收蓝光(如约430nm至470nm波长范围内的光)，并且提供可见光谱的低能部分中(如500nm至700nm的范围内)的荧光发射。示例性的荧光粉材料为铈掺杂钇铝石榴石(Ce:YAG)。其它合适的荧光粉材料包括其它已知类型的掺杂YAG、原硅酸酯、氮化物、或硫化物材料。在一些情况下，荧光粉层或材料可包括一种或多种荧光粉颗粒在合适的粘结剂材料中的混合物。二向色反射器160被定制用于基本上透射由荧光粉层发射的较长的可见波长的光。
可使用任何合适的基底来作为基底110以承载LED 140和荧光粉层150。基底可包括向LED传送电能的导电层或迹线。基底还优选地具有相对较高的导热性和相对较低的热阻，以便从LED和/或荧光粉层传输热量，由此来保持其较低的工作温度。为了促进这种较低的工作温度，基底可包括或可热耦合到合适的散热器，如相对较厚的铜层、铝层、或其它合适的金属层、或者其它导热材料层。在一些情况下，基底可为或可包括高反射表面(例如金属反射镜、具有增强反射性的介电涂层的金属反射镜)、或漫反射表面(例如有微孔隙的聚酯或二氧化钛填充聚合物)、或者多层光学膜(例如，3MTMVikuitiTM增强型镜面反射器(ESR)膜)。基底还可为或可包括本文在别处论述的基底中的任何一个。
图1B示出了图1A的现有技术远程荧光粉LED 100装置的靠近LED140的一部分的示意性剖视图，其示出了通过封装剂层130和半球状透镜120的光路。设置在基底110上的LED140以大体朗伯曲线分布发射光线，诸如，例如蓝光光线141、蓝光光线143和蓝光光线145。同样地，在封装剂层130和半球状透镜120之间的平界面122处的LED入射角θL的范围是从+/-90度的掠入射(即，平行于界面)到0度(正交于界面)。
以类似的方式，由二向色反射镜160反射的光线诸如例如第四反射蓝光光线142、第五反射蓝光光线144和第六反射蓝光光线146以具有宽泛变化的入射角的分布返回到荧光粉层150。同样地，在封装剂层130和半球状透镜120之间的界面处的荧光粉入射角θP的范围是从+/-90度的掠入射(即，平行于界面)到0度(正交于界面)。再有，由荧光粉层150下转换并且随后重新发射的光线也可以以掠入射与法线之间的角重新进入平界面122。取决于封装剂130与半球状透镜120的折射率的相对大小，光线可以以大于平界面122的临界角来相互作用，并且可经历全内反射(TIR)，从而降低了由现有技术远程荧光粉LED 100发射的光的效率。
图2A示出了根据本公开一个方面的远程荧光粉LED装置200的示意性剖视图。图2A所示的元件210至元件260中的每个对应于先前已描述的图1A所示的类似标号的元件110至元件160。例如，图2A所示的基底210对应于图1A所示的基底110，等等。在图2A中，图1A的现有技术平界面122已被透光性外壳220的内部凹表面222替代。内部凹表面222形成新型界面，其已经被本发明人发现用于提供具有透光性外壳220的新型远程荧光粉LED装置200的效率和颜色纯度两方面惊人的有益效果。
远程荧光粉LED装置200包括蓝光发射LED 240和设置在基底210的第一主表面212上的荧光粉层250。在一个具体实施方案中，蓝光发射LED 240也可为紫外光发射LED，如在别处所述。使用粘合剂层270将具有内部凹表面222、外部凸表面224、厚度“t”和边缘226的透光性外壳220与第一主表面212相邻固定。透光性外壳220的内部凹表面222与第一主表面212之间的体积230可填充有封装剂。封装剂的折射率一般可为不大于约1.5，并且可包括气体、气体的混合物、环氧树脂、硅氧烷或它们的组合。在一个具体实施方案中，封装剂可包括甲基硅氧烷。
从LED 240发射的蓝光进入透光性外壳220的在内部凹表面222与基底210的第一主表面212之间的体积230，并且被导向通过封装剂到部分反射性外壳225，该部分反射性外壳225包括透光性外壳220和设置在外部凸表面224上的二向色反射器260。被示出在体积230内传播的第一输入蓝光光线241、第二输入蓝光光线243和第三输入蓝光光线245从设置在外部凸表面224上的二向色反射器260反射，并且被重新导向朝向荧光粉层250作为第四反射蓝光光线242、第五反射蓝光光线244和第六反射蓝光光线246。
图2B示出了根据本发明的一个方面的图2A的远程荧光粉LED装置200的邻近LED240的一部分的示意性剖视图。设置在基底210上的LED240通过体积230中的封装剂朝向部分反射性外壳225以大体朗伯分布发射光线，诸如，例如蓝光光线241、蓝光光线243和蓝光光线245，如图2A所示。以类似的方式，由部分反射性外壳225的二向色反射器260反射的光线诸如例如第四反射蓝光光线242、第五反射蓝光光线244和第六反射蓝光光线246以具有宽泛变化的入射角的分布返回到荧光粉层150。
在透光性外壳220的内部凹表面222的法线与第一输入蓝光光线、第二输入蓝光光线和第三输入蓝光光线之间的单独测量的LED入射角θL的范围在比参考图1A和图1B所示的角的范围小得多的范围内。在一个特定实施方案中，角的范围可被减小到在约0度和约65度之间、或约0度和约40度之间、或约0度和约30度之间的入射角范围。该入射角的减小是由于存在与图1B的平界面122相对的图2A的内部凹表面222。图2C示出了根据本公开的一个方面的图2A的远程荧光粉LED装置200的邻近部分反射性外壳225的一部分的示意性剖视图，并且其示出近距离视图。
在图2C中，例如，第二蓝光光线243行进穿过填充有封装剂的体积230并且以LED入射角θL拦截透光性外壳220的内部凹表面222，然后被折射到透光性外壳220中。LED入射角θL一般比TIR的临界角小得多，并且取决于填充体积230的封装材料和包含透光性外壳220的材料的相对折射率。然后第二蓝光光线243在内部凹表面222处折射之后从二向色反射器260反射并且以荧光粉入射角θP重新进入体积230。
图3示出了根据本公开一个方面的远程荧光粉LED装置300的示意性剖视图。图3所示的元件310至元件360中的每个对应于先前已描述的图2A所示的类似标号的元件210至元件260。例如，图3所示的基底310对应于图2A所示的基底210，等等。在图3中，图1A的现有技术平界面122已被透光性外壳320的内部凹表面322替代。内部凹表面322形成已经被本发明人发现用于提供具有透光性外壳320的新型远程荧光粉LED装置300的效率和颜色纯度两方面惊人的有益效果的新型界面。图3的透光性外壳320不同于图2A的透光性外壳220，主要是由于取决于相对于水平面的角位置而变化的厚度“t”，并且展示了变化的厚度仍提供可用来减小LED入射角θL的范围的内部凹表面322。在一个具体实施方案中，厚度变化可引起从远程荧光粉LED装置300发射的光的进一步准直。
图4示出了根据本公开一个方面的远程荧光粉LED灯400的示意性透视图。灯400包括设置在热管理基底405上的三个蓝光发射LED 440，热管理基底405也具有在其上的基底410，该基底410包括可为反射表面的第一主表面412。荧光粉层450设置在第一主表面412上并且至少部分容纳在部分透明的外壳425内，该部分透明的外壳425包括透光性外壳和二向色反射器，如在别处所述。当暴露于来自LED 440的蓝光时，荧光粉层450发射较长波长的可见光。LED 440优选地发射相同颜色的蓝光，即，它们具有相同或类似的发射光谱。LED 440还可具有相同的尺寸和形状，但这并非必需的，并且还设想具有不同尺寸和形状的LED440、以及具有蓝光的稍许不同发射光谱的LED 440。在灯400中可包括任何期望数量的LED440。
部分反射性外壳425内的盘形荧光粉层450的中心通过点411来标记，该点411一般也对应于部分反射性外壳425的曲率中心。LED 440被定位成相对靠近点411，并且一般可被定位在盘形荧光粉层450周围的等同位置处，但这可不为必须的。一般来讲，LED 440沿着正交的面内轴布置，由此使得不存在单个LED阻挡由部分反射性外壳425形成的其它LED的图像。LED 440中的每个还包括区域445，该区域445可包括例如用于操作灯400的电连接和/或电路。
图5示出了根据本公开一个方面的远程荧光粉LED灯500的阵列的示意性透视图。可为电路板的基底510包括设置在基底510的第一主表面512上的LED 540的阵列。在如图5所示的一个具体实施方案中，LED 540的阵列包括以类似于图4所示的方式聚集在一起的三个LED的群集。荧光粉层550设置在第一主表面512上，并且由平坦的边缘区域526分隔的透光性外壳520的阵列设置在基底510上方，由此使得LED 540的每个群集都被容纳在透光性外壳520内的体积530中。体积530可填充有封装剂，并且二向色反射器560被覆盖在每个透光性外壳520的外部凸表面上(交替地覆盖在内部凹表面上，在此未示出)，如在别处所述。
应当理解，虽然图5中描绘了矩形阵列，但远程荧光粉LED灯的阵列可具有任何期望的形状或配置，并且阵列内的透镜的数量可从单个透镜变化至数百个透镜。对阵列尺寸的限制主要涉及透镜阵列与LED电路板和/或基底材料之间的任何热失配。以下将另外详细地描述潜在的热失配作为本发明的特定优点。另一个优点为封装剂选择的灵活性或没有封装剂，这也将另外详细地描述。透镜阵列对于LED灯和具有以阵列配置的LED的照明设备可为有利的。此类阵列的一些示例可包括例如圆形阵列。
LED***工作方式如下。从发射一定波长范围内的光的LED发射光。在蓝色LED的情况下，光一般在420nm至490nm的范围内。透镜上的二向色涂层反射来自LED的大部分较低波长并且允许较长的波长通过透镜。反射光被透镜的形状导向朝向荧光粉片，该荧光粉片在每个透镜的下面、与LED相邻并且被定位用于接收反射光。荧光粉转换LED光并且发射在490nm以上通常为500nm至650nm的第二颜色。二向色透镜允许经转换的光穿过。可通过正确选择荧光粉、LED和二向色涂层设计来实现光输出颜色和光谱。对于照明应用，目标一般为色温在2700K与5700K之间并且CIR超过90的白光，但可通过改变部件(包括但不限于荧光粉、二向色涂层、LED和封装剂)来设计许多不同的光输出。
虽然本发明将致力于矩阵形阵列，但玻璃上的内应力可使这些更倾向于沿着透镜之间的线性附接而破损。在一些情况下，优选的实施方案(从稳固性方面来说)将通过具有交错的LED使破损最小化。玻璃外壳透镜阵列可被放置在电路板上并且通过封装剂来附接，或者可通过用包括但不限于密封剂和环氧树脂的粘合剂密封边缘来附接。如果沿着阵列的边缘使用密封剂，则穹顶可填充有惰性气体、地面空气或其它气体，或者可具有光学凝胶。
因为玻璃的热膨胀系数(CTE)可不同于电路板材料的CTE，所以由LED生成的热优选地不影响CTE失配，CTE失配导致透镜的破损或者导致透镜相对于LED不对准。透镜阵列的配置可被设计用于使生成的应力水平最小化，并且还用于对于给定的电路板材料和热水平确定透镜阵列的最大尺寸。
对于用硅氧烷封装剂附接到铝基底的透镜阵列，薄玻璃部件诸如部分透射性外壳阵列中的应力已经被建模，铝基底的一个窄边被固定，并且其它表面被允许浮动。***温度被建模为从25℃增加至100℃，并且硼硅酸盐玻璃中的应力被示出为显著小于其拉伸强度。即使在其中玻璃的确破碎的情况下，封装剂(如果使用的话)和剩余的玻璃结构将保持透镜的基本几何结构，并且远程荧光粉将继续操作。
另一个要考虑的问题为LED相对于阵列穹顶的偏移，因为玻璃阵列可以以不同于铝的速率膨胀。一般来讲，铝和玻璃阵列膨胀具有可接受的匹配，这保证了光颜色将不随着***变热而在边缘处偏移。
其它材料可用于基底，包括陶瓷、玻璃纤维材料等等。在一些情况下，如果由于CTE失配或由于附接***而应力被视为难题，则可以设计阵列的尺寸使得它不是个问题，在这种情况下玻璃外壳阵列的瓦片可构成完整的LED阵列尺寸。作为另一种选择，玻璃外壳可为单个中空透镜并且单独地附接。在一些情况下，该配置以其它方式可为有利的：它为当前实心透镜***的更简单的替代者，并且一个透镜的破损将甚至更不太可能影响其它透镜。
该阵列的优点包括制造和装配阵列的成本更低。仅需要定位一个块，并且阵列可通过每个中空穹顶中和/或玻璃的平坦部分下的封装剂被固定到电路板或者可在边缘处被固定。如在例如图5中所描绘的阵列被示出为平坦的，但阵列也可被制作在弯曲表面或其它期望的形状上以匹配弯曲的或成型的基底。
封装剂常包括在LED照明***中以保护LED，并且将透镜附接在LED的表面上方或附接到电路板上。如本领域的技术人员所已知的，封装剂可为若干类型中的一种，包括但不限于甲基硅氧烷、苯基硅氧烷、环氧树脂等等。期望具有光学透明度、长的寿命和折射率接近LED以便光的更有效外耦合的材料。另外，期望具有耐受热和暴露于光而不泛黄的能力，尤其是对于其中装置可使用数年或甚至数十年的照明应用更是如此。当光效率为主要考虑事项时，苯基硅氧烷为当前选择的硅氧烷。苯基硅氧烷的折射率为1.48至1.54，但在暴露低于400nm的光达1000小时的条件下泛黄率可高达4％至5％，这对于使用寿命为数年或数十年的照明设备来说可为不可取的。
在一个具体实施方案中，当使用寿命为主要问题时，甲基硅氧烷封装剂可为优选的。甲基硅氧烷不太可能随着时间和暴露于光而泛黄，但折射率较低(通常为1.40至1.43)并且因此与玻璃的失配较大。由于在封装剂/玻璃界面处或者在封装剂与荧光粉基质分离的情况下在封装剂/荧光粉基质界面处在一些角度下的全内反射，折射率失配可导致随着角度的色移。然而，本发明允许使用甲基硅氧烷而没有随着角度的较大色移。当使用中空凹凸透镜外壳时，来自LED的光移动通过封装剂或空气，从而以只有很少或没有TIR的斜角撞击凹凸透镜表面。
实施例
对于现有技术实心半球状透镜(即，类似于图1A所示的现有技术实心半球状透镜)，并且对于根据本发明的一个具体实施方案的半球状外壳透镜(即，类似于图2A所示的半球状外壳透镜)，测定由于拦截角度的相对色移变化。CIE 1976 UCS常常用于量化色差，这是因为任何两个点之间的欧几里得距离近似代表了感知色差的大小。该色差可被表达为d(u’,v’)或简单地表达为du’v’：
在基于二向色透镜的远程荧光粉***中，荧光粉封装剂和透镜粘合剂的折射率将具有取决于远程荧光粉透镜的几何结构的效应。例如，实心玻璃透镜的主要为平坦的界面将表现得与中空玻璃外壳的高度弯曲的界面不同。
执行一系列LightTools模拟以用变化的参数对两种示例性远程荧光粉光学器件组件的灵敏度定量。一种包括呈截顶半球状形式的实心玻璃透镜(类似与图1A所示的远程荧光粉LED装置100)，并且另一种包括具有其它类似尺寸的中空玻璃外壳(类似于图2A所述的远程荧光粉LED装置200)。透镜外径为10mm，并且透镜被截顶由此使得基底与外部凸表面之间的距离(即，图1A中点111与点121之间的间距或图2A中点211与点221之间的间距)为小于透镜的半径(即，对于10mm直径的透镜，点121、221分别超出基底第一主表面112、212为4.5mm)的10％。对于外壳，内径为9mm(即，内凹表面为使得外壳厚度“t”为0.05mm)。
每次模拟都包括使用具有101×51的元件密度网格的LightTools追踪的2500万条光线。蓝色二色向涂层被模拟带有13层SiO2/TiO2叠堆的特性，其中每层的厚度为在9nm与97nm之间。假定在发射的高斯分布的情况下，LED峰值输出波长为450nm，其中FWHM为18nm。LED表面反射被设定为80％并且LED晶粒为带有1mm边缘长度的正方形。荧光粉厚度为0.1mm，对于大多数模拟，荧光粉覆盖范围被设定为透镜直径的90％(对于模拟中的两个被减小到80％的覆盖范围，如在别处所述)，并且LED与荧光粉之间的间隙保持为0.025mm。荧光粉包括黄色下转换荧光粉和红色下转换荧光粉两种，黄色荧光粉的浓度为300,000粒/mm2并且红色荧光粉的浓度为0.1粒/mm2(即，近似于零，从而有效地禁用红色荧光粉)。
在模拟期间改变若干参数，最值得注意的是用于透镜附接的封装剂材料或荧光粉分散体的折射率。在模型中的透镜材料为得自肖特(纽约州艾姆斯佛德的肖特北美有限公司(Schott North America Inc.,Elmsford NY,www.us.schott.com)的N-BK7光学玻璃。相关玻璃为得自CDGM(中国成都的CDGM玻璃股份有限公司(CDGM Glass Company Ltd.,Chengdu,China))的HK9L。在模型中的甲基硅氧烷通过1.42的恒定折射率来表示。在建模中采用得自纽西(美国加利福尼亚州圣巴巴拉的纽西技术有限责任公司(NuSil TechologyLLC,Santa Barbara,CA,USA,www.nusil.com)的两种代表性甲基硅氧烷。通过在5波长下给定的折射率数据表值确定的柯西参数来指定折射率的波长依赖性，并且使用下列公式针对这些参数来评估，其中n为折射率并且λ为以微米为单位的波长。
公式中所使用的拟合的柯西参数示于表1中：
表1：拟合的柯西参数
A B C
肖特N-BK7 1.50400 0.0045362 -0.000038751
甲基硅氧烷 1.42000 0 0
纽西LS 3351 1.48784 0.0067288 0.00018163
纽西LS 3252 1.49642 0.0068576 0.00020551
硅氧烷和荧光粉参数连同如表2所列出的其它参数在光线追踪模拟运行中变化。
表2：用于模拟运行的参数
在表2中，标记为“荧光粉未转换散射”的列是指在控制未转换的光的行为的LightTools中的设定---在这种情况下为蓝色LED光---因为其穿过含荧光粉的体积；“各向同性的”是指各向同性地散射未转换的光，以及“米氏(5°分辨率)”是指以5°角分辨率以基于米氏理论的分布散射未转换的光。
在模型中在两个分开的位置中使用硅氧烷材料；“硅氧烷胶”为封装LED和荧光粉膜以形成与透镜的光学接触的层，并且“荧光粉基质”为与荧光粉颗粒一起形成荧光粉膜的封装剂。该运行中的若干者容纳用于两种“硅氧烷”材料的NBK7；这种人造壳体用于查看硅氧烷与玻璃之间的完美折射率匹配的结果。
“荧光粉-透镜间距”和“LED-透镜间距”为底部透镜平面与荧光粉膜或LED发射极的顶部表面之间的垂直距离。
每次光线追踪“运行”产生跨越在LED***上方的半球状区域的u’网格和v’网格颜色数据点，其中u’和v’限定CIE 1976Uniform Chromaticity Scale(CIE 1976均匀色度标度)中的点。在每种模拟情况下获得的u’和v’的101×51网格经由先前给出的用于d(u’,v’)的公式简化成“来自顶点u’,v’”的最大d(u’,v’)(或“与颜色均匀度的偏差”)，其中基准点(u’0,v’0)取为在顶点(直接在***上方并且沿z轴，即，沿从点111到点121或点211到点221的方向)处的色度值。结果标绘于图6中，其示出了远程荧光粉LED装置的颜色均匀度偏差的曲线图(0.0为最小偏差并且因此为最均匀颜色)。
实心外壳透镜性能与中空外壳透镜性能之间的大的差别见于运行5至运行10、运行17、运行18和运行20，其中中空外壳构造产生明显优异的颜色均匀度。重新参考表2，明显的是所有这些运行(运行5-运行10、运行17、运行18和运行20)都包含用于“硅氧烷胶”材料的甲基硅氧烷或LS-3351，其折射率显著或完全低于透镜(NBK7玻璃)的折射率。由于透镜与硅氧烷胶之间高度弯曲的界面，中空外壳有效地对上述折射率差别不敏感，从而将范围限制在碰撞界面的光线的入射角中。
结果还显示，无论是否使用实心半球状或中空外壳，即运行1至运行4、运行11至运行16和运行19，大约一半的条件产生类似的颜色均匀度结果。重新参考表2，所有那些运行都采用LS-3252或NBK7玻璃材料作为“硅氧烷胶”材料，其折射率与玻璃材料(NBK7)匹配或者显著更高。
对“荧光粉基质”的材料选择的效应相比于对“硅氧烷胶”的选择具有更小的影响，但如可从运行1和运行3所见，当硅氧烷胶的折射率高于荧光粉基质的折射率时，存在颜色均匀度缺点。对那些运行的比较为运行7和运行8，其中两种硅氧烷调换并且颜色均匀度改善许多。
以下为本公开的实施方案的列表。
项目1为一种灯，该灯包括：设置在基底上的发光二极管(LED)；与LED相邻的光转换材料；透光性外壳，该透光性外壳包括：外部凸表面；内部凹表面；从内部凹表面延伸的边缘，该边缘附接到基底并且将LED和光转换材料封闭在内部凹表面与基底之间的体积内；以及设置在外部凸表面或内部凹表面中的至少一个上的二向色涂层，其中该二向色涂层反射由LED发射的第一波长范围的光并且透射其它波长范围的光。
项目2为根据项目1所述的灯，其中第一波长范围的光包括蓝光、紫外光或它们的组合。
项目3为根据项目1或项目2所述的灯，其中光转换材料包括能够将第一波长范围的光下转换成第二波长范围的光的荧光粉。
项目4为根据项目1至项目3所述的灯，其中透光性外壳包括半球状透镜。
项目5为根据项目1至项目4所述的灯，其中透光性外壳包括玻璃。
项目6为根据项目1至项目5所述的灯，其中边缘在外部凸表面与内部凹表面之间延伸。
项目7为根据项目1至项目6所述的灯，其中基底包括宽带反射器。
项目8为根据项目1至项目7所述的灯，其中在内部凹表面与基底之间的体积至少部分填充有封装剂。
项目9为根据项目8所述的灯，其中封装剂包括折射率不大于约1.5的材料。
项目10为根据项目8或项目9所述的灯，其中封装剂包括气体、气体的混合物、环氧树脂、硅氧烷或它们的组合。
项目11为根据项目8至项目10所述的灯，其中封装剂包括甲基硅氧烷。
项目12为根据项目1至项目11所述的灯，其中外壳在内部凹表面与外部凸表面之间具有恒定厚度。
项目13为根据项目1至项目12所述的灯，其中在内部凹表面与来自LED的光线之间的入射角偏离法向入射小于65度。
项目14为根据项目1至项目13所述的灯，其中在内部凹表面与来自LED的光线之间的入射角偏离法向入射小于40度。
项目15为一种灯，该灯包括：至少两个设置在基底上的发光二极管(LED)；与至少两个LED中的每个相邻的光转换材料；具有与至少两个LED中的每个对准的透光性外壳的片材，每个透光性外壳包括：外部凸表面；内部凹表面；从内部凹表面延伸的边缘，该边缘附接到基底并且将每个LED和相邻的光转换材料封闭在内部凹表面与基底之间的体积内；以及设置在外部凸表面或内部凹表面中的至少一个上的二向色涂层，其中该二向色涂层反射由LED发射的第一波长范围的光并且透射其它波长范围的光。
项目16为根据项目15所述的灯，其中至少两个LED包括LED的阵列，并且片材包括透光性外壳的匹配阵列。
项目17为根据项目16所述的灯，其中阵列包括线性阵列、矩形阵列、圆形阵列、交错的阵列或它们的组合。
项目18为根据项目15至项目17所述的灯，其中第一波长范围的光包括蓝光、紫外光或它们的组合。
项目19为根据项目15至项目18所述的灯，其中光转换材料包括能够将第一波长范围的光下转换成第二波长范围的光的荧光粉。
项目20为根据项目15至项目18所述的灯，其中每个透光性外壳都包括半球状透镜。
项目21为根据项目15至项目20所述的灯，其中片材包括玻璃。
项目22为根据项目15至项目21所述的灯，其中边缘在相邻的透光性外壳之间延伸。
项目23为根据项目15至项目22所述的灯，其中基底包括宽带反射器。
项目24为根据项目15至项目23所述的灯，其中在内部凹表面与基底之间的体积至少部分填充有封装剂。
项目25为根据项目24所述的灯，其中封装剂包括折射率不大于约1.5的材料。
项目26为根据项目24或项目25所述的灯，其中封装剂包括气体、气体的混合物、环氧树脂、硅氧烷或它们的组合。
项目27为根据项目24至项目26所述的灯，其中封装剂包括甲基硅氧烷。
项目28为根据项目15至项目27所述的灯，其中每个外壳在内部凹表面与外部凸表面之间具有恒定厚度。
项目29为根据项目15至项目28所述的灯，其中在每个外壳中在内部凹表面与来自LED的光线之间的入射角偏离法向入射小于65度。
项目30为根据项目15至项目29所述的灯，其中在每个外壳中在内部凹表面与来自LED的光线之间的入射角偏离法向入射小于40度。
除非另外指出，否则说明书和权利要求中所使用的表达特征尺寸、数量和物理性能的所有数字均应当被理解为由术语“约”来修饰。因此，除非有相反的说明，否则在上述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均为近似值，这些近似值可根据本领域技术人员利用本文所公开的教导内容来寻求获得的期望性能而变化。
本文中所引用的所有参考文献及出版物全文以引用方式明确地并入本文中，但可与本公开直接冲突的内容除外。虽然本文已经举例说明并描述了具体实施方案，但本领域的普通技术人员将明白的是，在不脱离本公开的范围的情况下，可用多种供选择的和/或等同形式的具体实施来代替所示出的和所描述的具体实施方案。本专利申请旨在涵盖本文所讨论的具体实施方案的任何调整或变型。因此，本公开旨在仅受权利要求书及其等同形式限制。

Claims (15)

1.一种灯，所述灯包括：
设置在基底上的发光二极管(LED)；
与所述LED相邻的光转换材料；
透光性外壳，所述透光性外壳包括：
外部凸表面；
内部凹表面；
从所述内部凹表面延伸的边缘，所述边缘附接到所述基底并且将所述LED和所述光转换材料封闭在所述内部凹表面与所述基底之间的体积内；以及
二向色涂层，所述二向色涂层设置在所述外部凸表面或所述内部凹表面中的至少一个上，
其中所述二向色涂层反射由所述LED发射的第一波长范围的光并且透射其它波长范围的光。
2.根据权利要求1所述的灯，其中所述光转换材料包括能够将所述第一波长范围的光下转换成第二波长范围的光的荧光粉。
3.根据权利要求1所述的灯，其中所述边缘在所述外部凸表面与所述内部凹表面之间延伸。
4.根据权利要求1所述的灯，其中在所述内部凹表面与所述基底之间的所述体积至少部分填充有封装剂。
5.根据权利要求4所述的灯，其中所述封装剂包括折射率不大于约1.5的材料。
6.根据权利要求4所述的灯，其中所述封装剂包括甲基硅氧烷。
7.根据权利要求1所述的灯，其中在所述内部凹表面与来自所述LED的光线之间的入射角偏离法向入射小于65度。
8.一种灯，所述灯包括：
设置在基底上的至少两个发光二极管(LED)；
与所述至少两个LED中的每个相邻的光转换材料；
片材，所述片材具有与所述至少两个LED中的每个对准的透光性外壳，每个透光性外壳包括：
外部凸表面；
内部凹表面；
从所述内部凹表面延伸的边缘，所述边缘附接到所述基底并且将每个LED和相邻的光转换材料封闭在所述内部凹表面与所述基底之间的体积内；以及
二向色涂层，所述二向色涂层设置在所述外部凸表面或所述内部凹表面中的至少一个上，
其中所述二向色涂层反射由所述LED发射的第一波长范围的光并且透射其它波长范围的光。
9.根据权利要求8所述的灯，其中所述至少两个LED包括LED的阵列，并且所述片材包括透光性外壳的匹配阵列。
10.根据权利要求9所述的灯，其中所述阵列包括线性阵列、矩形阵列、圆形阵列、交错的阵列或它们的组合。
11.根据权利要求8所述的灯，其中所述光转换材料包括能够将所述第一波长范围的光下转换成第二波长范围的光的荧光粉。
12.根据权利要求8所述的灯，其中在所述内部凹表面与所述基底之间的所述体积至少部分填充有封装剂。
13.根据权利要求12所述的灯，其中所述封装剂包括折射率不大于约1.5的材料。
14.根据权利要求12所述的灯，其中所述封装剂包括甲基硅氧烷。
15.根据权利要求15所述的灯，其中在每个外壳中在所述内部凹表面与来自所述LED的光线之间的入射角偏离法向入射小于65度。
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