具有發(fā)光材料的密閉密封光照器件及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光照器件。更確切地，本發(fā)明涉及用于制造具有提供有發(fā)光材料的圍封空間的光照器件的方法以及這樣的光照器件。
【背景技術(shù)】
[0002]光照器件是已知的，其中諸如磷光體之類的發(fā)光或波長轉(zhuǎn)換材料用于轉(zhuǎn)換例如光的波長。然而，一些發(fā)光材料所伴有的一個缺點在于其對例如水或氧氣的相對敏感性，這可能導(dǎo)致發(fā)光材料的劣化。
[0003]在例如US 2011/0317397中，這個問題通過提供基本上透明的覆蓋構(gòu)件來解決，該構(gòu)件密閉地密封到器件的外殼，從而在內(nèi)部圍封量子點。密封操作可以在硅晶片級完成，其中密閉密封通過將玻璃晶片陽極鍵合到硅晶片上來形成。
[0004]然而，仍舊存在對于用于獲得其中保護發(fā)光材料以免暴露于環(huán)境的光照器件的改進的制造方法的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的至少一些實施例的目的是提供一種制造具有受保護以免暴露于環(huán)境(例如以免暴露于氧氣和/或水)的發(fā)光材料的光照器件的改進的方法。
[0006]因此，提供了具有獨立權(quán)利要求的特征的方法、器件和光照器件。從屬權(quán)利要求限定了有利實施例。
[0007]根據(jù)第一方面，提供了一種用于制造光照器件的方法。提供具有第一側(cè)的襯底，并且至少部分透射光的覆蓋物密封耦合到襯底使得圍封空間至少由襯底的第一側(cè)和覆蓋物限定。提供到圍封空間中的通孔，通過該通孔將發(fā)光材料引入到圍封空間中。在引入發(fā)光材料之后，然后密封通孔以便密封圍封空間。
[0008]根據(jù)第二方面，提供了一種器件，其包括具有第一側(cè)的襯底和至少部分透射光的覆蓋物，所述覆蓋物密封耦合到襯底使得至少襯底的第一側(cè)和覆蓋物限定圍封空間。器件還包括布置成準許將發(fā)光材料引入到圍封空間中的通孔，所述圍封空間在通孔被密封后變成密封的。要領(lǐng)會到，根據(jù)第二方面的器件可以被視為根據(jù)第一方面的制造方法的中間產(chǎn)品，其中本器件的通孔尚未密封。
[0009]根據(jù)第三方面，提供了一種光照器件。該光照器件包括具有第一側(cè)的襯底和至少部分透射光的覆蓋物，所述覆蓋物密封耦合到襯底使得圍封空間至少由襯底的第一側(cè)和覆蓋物限定。器件還包括包含在圍封空間內(nèi)的發(fā)光材料，以及到圍封空間中的密封通孔，該圍封空間通過密封通孔而密封。通孔被布置成以便在密封之前準許將發(fā)光材料引入到圍封空間中。
[0010]若干優(yōu)點與題述方面相關(guān)聯(lián)。首先，通過在將覆蓋物密封到襯底之后應(yīng)用發(fā)光材料，密封可以通過例如熱接合技術(shù)來提供而沒有損壞相對溫度敏感的發(fā)光材料的風(fēng)險。替代地，發(fā)光材料可以在光照器件的產(chǎn)生過程的相對靠后的階段處應(yīng)用，使得可以降低在后續(xù)處理步驟中不利地影響發(fā)光材料的風(fēng)險。另外，由于在將覆蓋物耦合到襯底之前并未應(yīng)用發(fā)光材料，因此可以在將覆蓋物耦合到襯底之前的產(chǎn)生步驟期間促進覆蓋物的處置。更確切地，沒有發(fā)光材料的覆蓋物可以對環(huán)境條件(諸如暴露于水、氧氣和熱量)以及由處置導(dǎo)致的機械損壞不太敏感。另外，通過在圍封空間內(nèi)包括發(fā)光材料，可以利用原本由于其相對環(huán)境敏感性而不適用的更多種多樣的發(fā)光材料。題述方面還可以使得能夠產(chǎn)生利用發(fā)光材料的光照器件，該光照器件具有在嚴苛環(huán)境中操作的能力，諸如例如在浸沒于諸如水之類的液體中以及在溫室內(nèi)時。
[0011]在一個實施例中，發(fā)光材料至少部分地填充圍封空間或體積。發(fā)光材料可以例如被注射到圍封空間中。然后可以相對易于調(diào)節(jié)光轉(zhuǎn)換效率，即經(jīng)發(fā)光材料轉(zhuǎn)換的光的相對比例，例如通過使所提供的發(fā)光材料的體積變化。
[0012]例如，發(fā)光材料可以提供在覆蓋物的內(nèi)表面的至少一部分上所提供的層中。通過使發(fā)光材料所覆蓋的內(nèi)表面的部分的圖案和/或面積變化，可以有利地控制例如關(guān)于波長所轉(zhuǎn)換的光的比例。未提供有發(fā)光材料的內(nèi)表面的部分可以例如提供有另一光轉(zhuǎn)換層或磷光體或者根本沒有層，以便獲得具有所要求的顏色組成的光輸出。
[0013]在一個實施例中，在將發(fā)光材料引入到圍封空間中之前，在覆蓋物的內(nèi)表面上形成毛細凹槽。毛細凹槽的寬度和深度被選擇成使得例如可以以液相應(yīng)用的發(fā)光材料在應(yīng)用于內(nèi)表面上時通過毛細作用沿著毛細凹槽擴散。這是有利的，因為其可以促進發(fā)光材料的應(yīng)用和分布，并且還允許發(fā)光材料的應(yīng)用量的改進的控制。所應(yīng)用的液體體積可以由毛細凹槽的長度、深度和/或間距來確定，并且所應(yīng)用的發(fā)光材料的量可以由其在液體中的濃度來確定。毛細凹槽可以通過注射模塑、通過從覆蓋物的表面移除材料(例如通過濕法蝕刻、干法蝕刻、刮擦或研磨)或者通過沉積限定毛細凹槽的材料(例如通過濺射、蒸發(fā)、電鍍、光刻圖案化或?qū)訅?來提供。
[0014]對水解(即與水的反應(yīng))敏感的發(fā)光材料的示例可以包括CaS1 xSex:Eu和MgS。發(fā)光材料的其它示例可以例如包括量子限域結(jié)構(gòu)，其可能對包括水和/或氧氣的環(huán)境相對敏感。
[0015]術(shù)語“量子限域結(jié)構(gòu)”在本申請的上下文中應(yīng)當理解為例如量子講、量子點、量子棒或納米線。量子阱是具有僅離散能量值的勢阱，并且可以通過使比如砷化鎵或氮化銦鎵那樣的材料夾在比如砷化鋁或氮化鎵那樣的具有較寬帶隙的材料的兩層之間而在半導(dǎo)體中形成。量子點(或棒或納米線)是一般具有僅幾個納米的尺寸(例如寬度、半徑或直徑)的半導(dǎo)體材料的小晶體。當被入射光激發(fā)時，量子點發(fā)射由晶體的尺寸和材料確定的顏色的光。特定顏色的光因此可以通過適配量子點的尺寸和/或材料來產(chǎn)生。具有電磁頻譜的可見范圍中的發(fā)射的最常見的量子點是基于具有諸如硫化鎘(CdS)和硫化鋅(ZnS)之類的(多個)殼的砸化鎘(CdSe)。還可以使用無鎘量子點，諸如磷化銦(InP)和硫化銅銦(CuInS2)和/或硫化銀銦(AgInS2)13量子點一般具有非常窄的發(fā)射帶并且因此可以提供飽和的顏色。另外，所發(fā)射的光的顏色可以通過適配量子點的尺寸來調(diào)諧。
[0016]本領(lǐng)域中已知的任何類型的量子限域結(jié)構(gòu)都可以使用在本發(fā)明的實施例中，只要量子限域結(jié)構(gòu)具有適當?shù)牟ㄩL轉(zhuǎn)換特性。然而，出于環(huán)境安全的原因和考慮，使用無鎘量子限域結(jié)構(gòu)或至少具有相對低鎘含量的量子限域結(jié)構(gòu)可能是優(yōu)選的。
[0017]以上提到的襯底可以是印刷電路板(PCB)，諸如例如包括氧化鋁的陶瓷PCB，其可以向光源提供機械支撐和電氣連接。可替換地或此外，襯底可以包括引線框架。襯底可以包括陶瓷或聚合材料，并且可以具有相對高的熱導(dǎo)率以使得能夠?qū)崿F(xiàn)襯底上所提供的光源的良好熱學(xué)性能或冷卻。另外，襯底可以包括布置成反射由光源生成的光的至少一部分的光反射區(qū)，和/或布置成將所生成的光的至少一部分轉(zhuǎn)換成其它顏色的磷光體層(或體)，這有利地可以增加光轉(zhuǎn)換效率。
[0018]在本申請的上下文中，術(shù)語“光源”用于限定在例如通過跨其施加電壓或迫使電流通過它而被激活時能夠發(fā)射電磁頻譜的任何區(qū)或區(qū)的組合(例如可見區(qū)、紅外區(qū)和/或紫外區(qū))中的輻射的基本上任何器件或元件。因此，光源可以具有單色、準單色、多色或?qū)拵ьl譜發(fā)射特性。光源的示例包括半導(dǎo)體、有機或聚合物/聚合發(fā)光二極管(LED)、藍色LED、光學(xué)栗浦磷光體涂敷LED、光學(xué)栗浦納米晶體LED或如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何其它類似的器件。光源可以提供在襯底上，使得在襯底與光源之間提供電氣連接。光源可以布置在襯底上或者耦合到襯底以便能夠一般地在圍封空間內(nèi)并且朝向至少部分透射光的覆蓋物發(fā)射光。
[0019]至少部分透射光的覆蓋物可以包括氣密性(不透氣)或至少具有穿過其的相對低氣體傳輸?shù)耐该骱?或半透明材料。這樣的材料的示例包括氧化鋁、釔鋁石榴石(YAG)、镥鋁石榴石(LuAG)、尖晶石、氮氧化鋁(A10N)、玻璃和如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其它合適材料。至少部分透射光的覆蓋物可以是注射模塑的，其還可以用于提供