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具有光致發(fā)光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的固態(tài)發(fā)光裝置及標(biāo)牌以及其所用的光致發(fā)光組合物的制作方法

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具有光致發(fā)光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的固態(tài)發(fā)光裝置及標(biāo)牌以及其所用的光致發(fā)光組合物的制作方法
具有光致發(fā)光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的固態(tài)發(fā)光裝置及標(biāo)牌以及其所用的光致發(fā)光組合物優(yōu)先權(quán)主張本申請(qǐng)案主張?jiān)?Yuan)等人于2011年11月30日申請(qǐng)的標(biāo)題為“具有光致發(fā)光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的固態(tài)發(fā)光裝置及標(biāo)牌以及其所用的光致發(fā)光組合物(SOLID-STATELIGHTEMITTINGDEVICESANDSIGNAGEWITHPHOTOLUMINESCENCEWAVELENGTHCONVERSIONANDPHOTOLUMINESCENTCOMPOSITIONSTHEREFOR)”的第13/308,066號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)案及袁(Yuan)等人于2010年12月2日申請(qǐng)的標(biāo)題為“具有光致發(fā)光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的固態(tài)發(fā)光裝置及標(biāo)牌以及其所用的光致發(fā)光組合物(SOLID-STATELIGHTEMITTINGDEVICESANDSIGNAGEWITHPHOTOLUMINESCENCEWAVELENGTHCONVERSIONANDPHOTOLUMINESCENTCOMPOSITIONSTHEREFOR)”的第61/419,099號(hào)美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)案的優(yōu)先權(quán),所述申請(qǐng)案的說(shuō)明書及圖式以引用方式并入本文中。技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及具有光致發(fā)光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的固態(tài)發(fā)光裝置及標(biāo)牌,且更特定來(lái)說(shuō)涉及其所用的光致發(fā)光組合物。特定來(lái)說(shuō),(但不排它)本發(fā)明涉及基于LED(發(fā)光二極管)的裝置及標(biāo)牌。本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種制造用于固態(tài)發(fā)光裝置的光致發(fā)光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換組件及用于發(fā)光標(biāo)牌的光致發(fā)光標(biāo)牌表面的方法。

背景技術(shù):
白色發(fā)光LED(“白色LED”)為已知的且為相對(duì)較新的創(chuàng)新。直到開發(fā)在電磁光譜的藍(lán)色/紫外線部分中發(fā)射的LED,開發(fā)基于LED的白色光源才變得實(shí)際。例如,如在US5,998,925中所教示,白色LED包含為光致發(fā)光材料的一種或一種以上磷光體材料,其吸收由所述LED發(fā)射的輻射的一部分且再發(fā)射不同色彩(波長(zhǎng))的光。通常,LED芯片或裸片產(chǎn)生藍(lán)光且所述磷光體吸收一百分比的藍(lán)光且再發(fā)射黃光,或再發(fā)射綠光與紅光、綠光與黃光、綠光與橙光或黃光與紅光的組合。由LED產(chǎn)生的未由磷光體材料吸收的藍(lán)光的部分與由磷光體發(fā)射的光組合可提供對(duì)人眼呈現(xiàn)為幾乎白色的光。由于高亮度白色LED的較長(zhǎng)的預(yù)期操作壽命(>50,000小時(shí))及較高發(fā)光效率(每瓦特70流明及更高),高亮度白色LED越來(lái)越多地用于代替常規(guī)熒光光源、小型熒光光源及白熾光源。通常,磷光體材料與硅酮或環(huán)氧樹脂材料混合且將所述混合物涂覆到LED裸片的發(fā)光表面。如轉(zhuǎn)讓給李(Li)的美國(guó)專利申請(qǐng)案US2008/0218992A1中所揭示,還已知提供磷光體材料作為遠(yuǎn)距于LED裸片而定位的光學(xué)組件上的一層或?qū)⑺隽坠怏w材料并入所述光學(xué)組件內(nèi)。轉(zhuǎn)讓給李(Li)等人的美國(guó)專利申請(qǐng)案US2007/0240346A1教示固態(tài)發(fā)光標(biāo)志,其中來(lái)自LED的藍(lán)光用于激發(fā)發(fā)光標(biāo)牌表面上的磷光體材料以產(chǎn)生所需色彩光。本發(fā)明的目的在于提供用于具有光致發(fā)光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的至少部分地克服已知裝置的限制性的固態(tài)發(fā)光裝置及標(biāo)牌的光致發(fā)光組合物。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的實(shí)施例涉及包含可通過(guò)波長(zhǎng)為380nm到480nm的藍(lán)光激發(fā)的一種或一種以上磷光體材料的光致發(fā)光組合物。根據(jù)本發(fā)明,所述光致發(fā)光組合物可通過(guò)印刷(特定來(lái)說(shuō),絲網(wǎng)印刷、凸版印刷、凹版印刷、柔版印刷或移印(padprinting))而沉積于襯底上作為具有均勻厚度的一個(gè)或一個(gè)以上層。根據(jù)本發(fā)明,一種光致發(fā)光組合物包括:透光液體粘結(jié)劑中的至少一種磷光體材料的顆粒懸浮液,其中所述至少一種磷光體材料可通過(guò)波長(zhǎng)為380nm到480nm的藍(lán)光激發(fā),且其中至少一種磷光體材料對(duì)粘結(jié)劑材料的配重負(fù)載在40%到75%的范圍中。所述光致發(fā)光組合物可經(jīng)配置為可絲網(wǎng)印刷,且所述粘結(jié)劑具有在0.5Pa.s到5Pa.s(帕斯卡-秒=1kg.m-1.s-1)的范圍中的粘度。優(yōu)選地,所述粘結(jié)劑具有約1Pa.s(1000cps(厘泊))到2.5Pa.s的粘度。替代地,所述光致發(fā)光組合物可配置為可使用0.004Pa.s到0.020Pa.s的粘度來(lái)噴墨印刷。噴墨印刷可實(shí)現(xiàn)待印刷的組合物的良好圖案。在其它布置中,所述光致發(fā)光組合物可配置為可使用0.05Pa.s到5Pa.s的粘度來(lái)凹版印刷或柔版印刷。凹版印刷及柔版印刷的特定優(yōu)點(diǎn)在于:由于所印刷的組合物的數(shù)量是通過(guò)板或鼓中的空穴的大小而確定,所以這可實(shí)現(xiàn)所印刷的層的厚度及均勻性的精確控制。在進(jìn)一步布置中,所述光致發(fā)光組合物可為可使用50Pa.s到150Pa.s的粘度來(lái)凸版印刷。在另一布置中,所述光致發(fā)光組合物可為可移印。移印在印刷所述組合物的襯底為非平面的情況下可能是有益的,(例如)所述襯底包括曲線透鏡或圓頂狀蓋。粘結(jié)劑可為可UV固化、可熱固化、溶劑基或其組合。所述粘結(jié)劑可包括聚合物樹脂、單體樹脂、丙烯酸或硅酮。所述粘結(jié)劑可包括氟化聚合物以通過(guò)吸收水分減少磷光體材料的降解。優(yōu)選地,所述粘結(jié)劑對(duì)波長(zhǎng)為400nm到750nm的光具有至少0.9的透射率。有利地是,在希望在透光襯底上印刷組合物的情況下,所述粘結(jié)劑經(jīng)選擇使得其在固化狀態(tài)中具有大體上與所述襯底的折射率相配的折射率。此折射率匹配減少了所述襯底與光致發(fā)光組合物層之間的界面處的光的折射。通常,所述粘結(jié)劑的折射率大于約1.48且在0.02范圍內(nèi)有利地與所述襯底相配。優(yōu)選地,所述粘結(jié)劑在固化狀態(tài)中具有300%到500%的范圍中的彈性。所述至少一種磷光體材料可具有在1微米到60微米的范圍中的平均顆粒大小,其中所述優(yōu)選顆粒大小范圍取決于用于沉積組合物的預(yù)期印刷技術(shù)。例如,對(duì)于可絲網(wǎng)印刷的磷光體組合物,平均顆粒優(yōu)選地在10微米到20微米的范圍中且更優(yōu)選地為約15微米。相比而言,可噴墨印刷的組合物一般需要最小的顆粒大小(通常高達(dá)5微米)。所述至少一種磷光體材料優(yōu)選包括硅酸鹽磷光體、正硅酸鹽磷光體、氮化物磷光體、氮氧化物磷光體、硫酸鹽磷光體、含氧硫酸鹽磷光體、石榴石(YAG)磷光體或其組合。本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn):通過(guò)進(jìn)一步懸浮液體粘結(jié)劑中的光反射材料的顆粒,此可通過(guò)光致發(fā)光組合物增加光致發(fā)光光的產(chǎn)生。據(jù)信,光致發(fā)光所產(chǎn)生的光的增加起因于光反射材料的顆粒增加了光子碰撞磷光體材料的顆粒的可能性。初始測(cè)試結(jié)構(gòu)指示:對(duì)于由所述組合物所產(chǎn)生的給定色彩及強(qiáng)度的光,包含光反射材料可潛在地使磷光體材料使用率減少33%或更多。磷光體材料使用率的此減少在大面積上需要組合物的應(yīng)用(例如,標(biāo)牌應(yīng)用)中特別明顯,其中所述組合物可設(shè)置于數(shù)百或甚至數(shù)千平方厘米的面積上。所述光反射材料具有盡可能高的反射率且優(yōu)選為至少0.9。所述光反射材料優(yōu)選包括氧化鎂(MgO)、氧化鈦(TiO2)、硫酸鋇(BaSO4)或其混合物的顆粒。通常,所述光反射材料具有在0.1微米到20微米的范圍中且優(yōu)選在0.5微米到2微米的范圍中的顆粒大小。光反射材料對(duì)磷光體材料的配重百分比負(fù)載可在0.01%到10%的范圍中,優(yōu)選在0.01%到1%的范圍中,且更優(yōu)選地在0.1%到1%或0.5%到1%的范圍中。根據(jù)本發(fā)明的另一方面,一種用于固態(tài)發(fā)光裝置的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換組件包括襯底,所述襯底具有印刷于其表面上的本發(fā)明的光致發(fā)光組合物的至少一層。通常,對(duì)于用于普通照明的固態(tài)發(fā)光裝置,所述光致發(fā)光組合物設(shè)置在至少0.8cm2到180cm2的面積上。所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換組件可透光且經(jīng)配置以轉(zhuǎn)換透射穿過(guò)所述組件的光的至少一部分的波長(zhǎng)。在一種布置中,所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換組件包括所述光致發(fā)光組合物設(shè)置于其上作為至少一層的透光襯底。替代地,所述透光襯底可配置為光導(dǎo)且所述光致發(fā)光組合物設(shè)置于所述光導(dǎo)的發(fā)光面的至少一部分上。為減少光在所述透光襯底與所述光致發(fā)光組合物層之間的界面處的折射,所述襯底及固化狀態(tài)中的粘結(jié)劑彼此具有在0.02內(nèi)的折射率。所述透光襯底可包括丙烯酸系聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚碳酸酯、硅酮或玻璃。替代地,所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換組件可反射光且經(jīng)配置以轉(zhuǎn)換由所述組件反射的光的至少一部分的波長(zhǎng)。一個(gè)此波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換組件包括光反射表面,在所述光反射表面上設(shè)置所述光致發(fā)光組合物作為至少一層。所述光反射襯底可包括任何光反射表面且優(yōu)選具有至少0.9的反射率。所述光反射表面可包括拋光金屬表面(例如,銀(Ag)、鋁(Al)、鉻(Cr))、光反射聚合物、光反射紙或光反射涂料。通過(guò)印刷包含由藍(lán)光可激發(fā)的一種或一種以上磷光體材料的光致發(fā)光組合物來(lái)制造固態(tài)發(fā)光裝置或制造用于固態(tài)發(fā)光裝置的光致發(fā)光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換組件的概念其自身被認(rèn)為具有發(fā)明性。根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步方面,一種用于固態(tài)發(fā)光裝置的光致發(fā)光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換組件包括襯底,所述襯底具有可由波長(zhǎng)為380nm到480nm的藍(lán)光激發(fā)的光致發(fā)光組合物層,且其中所述組合物使用絲網(wǎng)印刷、噴墨印刷、凸版印刷、凹版印刷、柔版印刷或移印而沉積于所述襯底上。優(yōu)選地,所述組合物包括透光液體粘結(jié)劑中的至少一種藍(lán)光可激發(fā)的磷光體材料的顆粒懸浮液,且其中至少一種磷光體材料對(duì)粘結(jié)劑材料的配重負(fù)載在在40%到75%的范圍中。所述組合物可經(jīng)印刷使得其覆蓋所述襯底的整個(gè)發(fā)光表面。替代地,所述組合物可印刷為覆蓋所述襯底的發(fā)光表面的至少一部分的圖案。在一種布置中,所述組合物被印刷為包括大體上相同大小的點(diǎn)的偽無(wú)規(guī)陣列的一階隨機(jī)圖案(stochasticpattern)。使用隨機(jī)圖案的特定優(yōu)點(diǎn)在于:在印刷多于一層時(shí)或在需要印刷多種不同組合物的情況下,此可大規(guī)模排除對(duì)準(zhǔn)問(wèn)題。此外,由于所述點(diǎn)為相同大小,所以一階隨機(jī)圖案特別適于絲網(wǎng)印刷,其中所述點(diǎn)大小可對(duì)應(yīng)網(wǎng)眼孔的大小。替代地,所述組合物可印刷為包括具有不同大小的點(diǎn)的偽無(wú)規(guī)陣列的二階隨機(jī)圖案。在另外其它布置中,所述組合物可印刷為包括具有不同大小的點(diǎn)的規(guī)則陣列的半色調(diào)圖案。所述光致發(fā)光組合物可印刷為透光或反射光的襯底上的圖案。根據(jù)本發(fā)明的另一方面,一種制作用于固態(tài)發(fā)光裝置的光致發(fā)光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換組件(其中所述組件包括具有可通過(guò)波長(zhǎng)為380nm到480nm的藍(lán)光激發(fā)的磷光體材料層的襯底)的方法包括:a)混合可由藍(lán)光激發(fā)的磷光體材料的顆粒與透光粘結(jié)劑,其中至少一種磷光體材料對(duì)粘結(jié)劑材料的配重負(fù)載在40%到75%的范圍中;b)印刷所述組合物作為襯底的至少一部分上的層;及c)至少部分地固化所述透光粘結(jié)劑。在印刷所述組合物的所述襯底的表面大體上為平面的情況下,所述組合物可通過(guò)絲網(wǎng)印刷、噴墨印刷、凸版印刷、凹版印刷或柔版印刷而印刷。在所述襯底表面為彎曲的情況下,所述組合物可通過(guò)使用可彈性變形印刷墊的移印而印刷。在一些應(yīng)用中,可期望所述襯底經(jīng)塑形而非平面(舉例來(lái)說(shuō),例如,圓頂狀或半球殼)。為制作此類組件,所述襯底優(yōu)選包括具有印刷所述組合物的大體上平面表面的熱塑性塑料材料。所述方法進(jìn)一步包括加熱所述襯底且將所述組件形成為經(jīng)選擇的形狀。為確保完成組件中的組合物的均勻厚度層,所述方法進(jìn)一步包括:在印刷所述組合物期間,選擇性地改變所述層的厚度使得在將所述組件形成為經(jīng)選擇的形狀之后,所述所得組合物層具有大體上均勻的厚度。為防止光致發(fā)光組合物層在形成襯底期間與所述襯底分離(脫層),所述粘結(jié)劑在固化狀態(tài)中有利地具有300%到500%的彈性。制作波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換組件的此方法自身被認(rèn)為具有發(fā)明性。根據(jù)本發(fā)明的又一方面,一種光致發(fā)光組合物包括透光液體粘結(jié)劑中的至少一種磷光體材料的顆粒懸浮液,其中所述磷光體材料可通過(guò)波長(zhǎng)為380nm到480nm的藍(lán)光激發(fā),且其中所述粘結(jié)劑在固化狀態(tài)中具有300%到500%的彈性。根據(jù)本發(fā)明的又一方面,一種發(fā)光裝置包括可操作以產(chǎn)生藍(lán)光的至少一個(gè)固態(tài)光發(fā)射器(通常為L(zhǎng)ED)及根據(jù)本發(fā)明的各種方面的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換組件。盡管本發(fā)明的各種方面與固態(tài)發(fā)光裝置相關(guān),然而本發(fā)明的光致發(fā)光組合物進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)對(duì)固態(tài)發(fā)光標(biāo)牌的應(yīng)用,其中所述光致發(fā)光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換組件包括光致發(fā)光標(biāo)牌表面。根據(jù)本發(fā)明的另一方面,一種標(biāo)牌表面包括襯底,所述襯底具有印刷于其表面上的本發(fā)明的光致發(fā)光組合物的至少一層。所述組合物可配置為圖案以定義圖像、圖片、字母、數(shù)字、裝置、圖案或其它標(biāo)牌信息。替代地,例如,由于立體發(fā)光字(channellettering)所需要,所以所述標(biāo)牌表面、襯底的形狀可經(jīng)配置以定義標(biāo)牌信息。通常,所述襯底為透光且可為背光照明或邊緣照明。所述襯底可包括丙烯酸、聚碳酸酯、環(huán)氧樹脂、硅酮或玻璃。在所述標(biāo)牌表面為背光照明的情況下,即,一個(gè)或一個(gè)以上個(gè)固態(tài)光發(fā)射器位于標(biāo)牌表面之后(所述標(biāo)牌表面配置為透光窗使得通過(guò)所述組件的某一比例的藍(lán)光將通過(guò)所述磷光體材料轉(zhuǎn)換成不同色彩的光),所述標(biāo)牌表面優(yōu)選位于距離所述光發(fā)射器至少5mm的距離。替代地,在所述標(biāo)志為邊緣照明的情況下,所述襯底配置為光導(dǎo)且所述光致發(fā)光組合物印刷于所述光導(dǎo)的發(fā)光面的至少一部分上。通常,所述襯底將為平面且光可耦合到來(lái)自所述襯底的一個(gè)或一個(gè)以上個(gè)邊緣的光導(dǎo)。在標(biāo)牌應(yīng)用中,發(fā)光表面將經(jīng)常遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于照明應(yīng)用中的發(fā)光表面,且所述組合物將通常設(shè)置于至少100cm2的面積上。根據(jù)本發(fā)明的又一方面,一種發(fā)光標(biāo)志包括可操作以產(chǎn)生藍(lán)光的至少一個(gè)固態(tài)光發(fā)射器及根據(jù)本發(fā)明的標(biāo)牌表面。附圖說(shuō)明為更好地理解本發(fā)明,現(xiàn)在將參考附圖僅作為實(shí)例描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光致發(fā)光組合物、固態(tài)發(fā)光裝置、光致發(fā)光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換組件及發(fā)光標(biāo)牌,其中:圖1為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有透光光致發(fā)光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換組件的基于LED的發(fā)光裝置的示意圖;圖2為針對(duì)光反射材料的不同配重百分比負(fù)載的根據(jù)本發(fā)明的基于LED的發(fā)光裝置的發(fā)射強(qiáng)度對(duì)色度CIEx的曲線圖;圖3為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有配置為光導(dǎo)的透光光致發(fā)光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換組件的基于LED的發(fā)光裝置的示意圖;圖4為根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的具有配置為光導(dǎo)的透光光致發(fā)光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換組件的基于LED的發(fā)光裝置的示意圖;圖5為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有光反射光致發(fā)光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換組件的基于LED的發(fā)光裝置的示意圖;圖6a基于AM(振幅調(diào)制)半色調(diào)絲網(wǎng)的所印刷的磷光體噴墨圖案;圖6b基于一階隨機(jī)或FM(頻率調(diào)制)絲網(wǎng)的所印刷的磷光體噴墨圖案;及圖7a到7e為說(shuō)明制造圓頂狀光致發(fā)光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換組件的方法的示意表示。具體實(shí)施方式本發(fā)明的實(shí)施例涉及與用于固態(tài)發(fā)光裝置及發(fā)光標(biāo)牌的光致發(fā)光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換組件一起使用的光致發(fā)光組合物。特定來(lái)說(shuō),(但不排它)本發(fā)明涉及可通過(guò)印刷沉積的光致發(fā)光組合物。印刷光致發(fā)光組合物以制造用于固態(tài)發(fā)光裝置的光致發(fā)光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換組件的概念據(jù)信自身具有發(fā)明性。由于所述光致發(fā)光組合物優(yōu)選為可印刷的,所以為簡(jiǎn)短起見,其在此說(shuō)明書中將稱為“磷光體墨水”。然而,應(yīng)了解,使用此術(shù)語(yǔ)未使本發(fā)明受限于可印刷光致發(fā)光組合物,且可通過(guò)其它方法(舉例來(lái)說(shuō),例如,使用刀片(例如,刮板(例如,刮刀))在襯底的表面上噴射、旋涂、狹縫涂布、浸漬或掃掠磷光體墨水)而沉積磷光體墨水。貫穿本專利說(shuō)明書,相同參考數(shù)字用于表示相同部件。圖1為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的基于LED的白色發(fā)光裝置10的示意圖。所述裝置10包括藍(lán)色發(fā)光LED(藍(lán)色LED)12及遠(yuǎn)距于所述LED12而定位的透光光致發(fā)光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換組件14。所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換組件14可包括在至少一面上具有組成光致發(fā)光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的一層或一層以上磷光體墨水18的透光襯底(窗)16。所述磷光體墨水18包括具有遍及其體積同質(zhì)分布的可由藍(lán)光激發(fā)的磷光體材料22的顆粒的透光粘結(jié)劑材料20。如圖1中所指示,所述磷光體墨水18可任選地進(jìn)一步包括遍及其體積同質(zhì)分布的光反射材料24的顆粒。為提供對(duì)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層18的物理保護(hù),如圖1中所指示,波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換組件14經(jīng)配置使得波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層18面向所述LED為優(yōu)選。襯底16可包括任何透光材料,例如聚合物材料(例如,丙烯酸系聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)或聚碳酸酯)或玻璃(例如,熔融硅石)或硼硅酸鹽玻璃(例如,Pyrex(Pyrex為康寧(Corning)公司的商標(biāo)名稱))。所述透光材料也可包括光學(xué)質(zhì)量硅酮或環(huán)氧樹脂。襯底16可為平面(例如,圓盤),然而所述襯底16也可取決于所期望的應(yīng)用而為正方形、矩形或其它形狀。在所述襯底為圓盤狀的情況下,直徑可介于約1cm與153cm(6英寸)之間,即,介于0.8cm2與184cm2之間的面積的孔徑。在替代實(shí)施例中,襯底16可為非平面且包括其它幾何形狀,例如,球狀或圓頂狀殼、部分圓柱表面或在經(jīng)選擇的方向上引導(dǎo)光的光學(xué)組件(例如,凸透鏡或凹透鏡)。為減少?gòu)腖ED12到波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換組件14的熱轉(zhuǎn)移(特定來(lái)說(shuō),到磷光體材料的熱轉(zhuǎn)移),所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換組件遠(yuǎn)距于所述LED而定位,即,物理上與所述LED分離至少5mm的距離L。遠(yuǎn)距于所述LED定位波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換組件14提供許多益處,即,磷光體材料的熱降解減少。此外,與磷光體材料經(jīng)提供直接與LED裸片的發(fā)光表面接觸的裝置相比,提供遠(yuǎn)距于所述LED的磷光體材料減少反向散射光被所述LED裸片的吸收。此外,遠(yuǎn)距離定位磷光體材料實(shí)現(xiàn)更一致色彩及/或CCT的光的產(chǎn)生,因?yàn)榕c將所述磷光體直接提供到所述LED裸片的發(fā)光表面相比,所述磷光體材料設(shè)置于更大得多的面積上。藍(lán)色LED12可包括可操作以產(chǎn)生具有在380nm到480nm(通常為440nm到450nm)的波長(zhǎng)范圍中的峰值波長(zhǎng)λ1的藍(lán)光26的基于GaN(基于氮化鎵)的LED。藍(lán)色LED12經(jīng)配置以用藍(lán)光26輻照波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換組件14,在此,一比例被磷光體材料22所吸收,磷光體材料22作為響應(yīng)而發(fā)射不同波長(zhǎng)λ2的光28(通常用于為冷白色發(fā)光裝置的黃綠色光)。經(jīng)配置以呈現(xiàn)白色的裝置10的發(fā)射產(chǎn)物30包括由所述LED發(fā)射的組合光26及由磷光體材料22產(chǎn)生的光28。磷光體材料22及光反射材料24(均為粉末形式)以已知比例與液體粘結(jié)劑材料20徹底混合以形成懸浮液,且所得磷光體墨水沉積到襯底16上以形成大體上均勻的厚度的層。在優(yōu)選實(shí)施例中,所述磷光體墨水通過(guò)絲網(wǎng)印刷沉積到襯底16上,且所述層的厚度t受印刷次數(shù)的控制。如將進(jìn)一步描述,所述磷光體墨水可使用其它印刷方法(包含噴墨印刷、凸版印刷、凹版印刷、柔版印刷或移印)加以涂敷。所述磷光體材料可包含無(wú)機(jī)或有機(jī)磷光體,舉例來(lái)說(shuō),例如,通用組合物A3Si(O,D)5或A2Si(O,D)4的基于硅酸鹽的磷光體,其中Si為硅,O為氧,A包括鍶(Sr)、鋇(Ba)、鎂(Mg)或鈣(Ca),且D包括氯(Cl)、氟(F)、氮(N)或硫(S)?;诠杷猁}的磷光體的實(shí)例揭示于美國(guó)專利US7,575,697B2“基于硅酸鹽的綠色磷光體(Silicate-basedgreenphosphors)”(轉(zhuǎn)讓給英特美公司(IntematixCorp.))、US7,601,276B2“基于硅酸鹽的兩相黃色磷光體(Twophasesilicate-basedyellowphosphors)”(轉(zhuǎn)讓給給英特美公司)、US7,655,156B2“基于硅酸鹽的橙色磷光體(Silicate-basedorangephosphors)”(轉(zhuǎn)讓給英特美公司)及US7,311,858B2“基于硅酸鹽的黃綠色磷光體(Silicate-basedyellow-greenphosphors)”(轉(zhuǎn)讓給英特美公司)中。所述磷光體也可包括基于鋁酸鹽的材料,例如我們的共同待決中的專利申請(qǐng)案US2006/0158090A1“新穎的基于鋁酸鹽的綠色磷光體(Novelaluminate-basedgreenphosphors)”及專利US7,390,437B2“基于鋁酸鹽的藍(lán)色磷光體(Aluminate-basedbluephosphors)”(轉(zhuǎn)讓給英特美公司)中所教示;硅酸鋁磷光體,如共同待決中的申請(qǐng)案US2008/0111472A1“硅酸鋁橙紅色磷光體(Aluminum-silicateorange-redphosphor)”中所教示;或基于氮化物的紅色磷光體材料,例如共同待決中的美國(guó)專利申請(qǐng)案US2009/0283721A1“基于氮化物的紅色磷光體(Nitride-basedredphosphors)”及國(guó)際專利申請(qǐng)案WO2010/074963A1“在RGB(紅綠藍(lán))照明系統(tǒng)中的基于氮化物的紅光發(fā)射(Nitride-basedred-emittinginRGB(red-green-blue)lightingsystems)”中所教示。應(yīng)了解,所述磷光體材料不限于所描述的實(shí)例且可包括任何磷光體材料(包含氮化物及/或硫酸鹽磷光體材料、氮氧化物及含氧硫酸鹽磷光體或石榴石材料(YAG))。所述磷光體材料包括具有10微米到20微米及通常為約15微米的平均顆粒大小的顆粒。所述磷光體材料可包括大小為2微米到60微米的顆粒,其部分取決于用于沉積磷光體墨水的所期望技術(shù)。所述光反射材料22包括具有盡可能高的反射率(通常為0.9或更高的反射比)的粉狀材料。所述光反射材料的顆粒大小通常在0.1微米到10微米的范圍中且在優(yōu)選實(shí)施例中在0.1微米到10微米的范圍內(nèi)。光反射材料對(duì)磷光體材料的配重百分比負(fù)載在0.1%到10%的范圍中且在優(yōu)選實(shí)施例中在1%到2%的范圍中。光反射材料的實(shí)例包含氧化鎂(MgO)、氧化鈦(TiO2)及硫酸鋇(BaSO4)。所述光反射材料也可包括白色墨水,舉例來(lái)說(shuō),例如,已包含高度光反射材料的顆粒(通常為TiO2)(重量比高達(dá)約42%)的諾固(Norcote)國(guó)際公司的超白墨水GN-027SA。在操作中,來(lái)自LED的藍(lán)光26通過(guò)粘結(jié)劑材料20直到其照射磷光體材料22的顆粒。據(jù)信,光子與磷光體材料顆粒的平均上盡可能小的1/1000的相互作用引起光致發(fā)光光28的吸收及產(chǎn)生。光子與磷光體顆粒的大多數(shù)(約99.9%)相互作用引起光子的散射。由于散射過(guò)程的各向同性本質(zhì),平均上一半的光子將以往回朝LED的方向散射。測(cè)試指示:通常,總?cè)肷渌{(lán)光26的約10%被散射且以往回朝LED的方向從波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換組件14發(fā)射。對(duì)于冷白色發(fā)光裝置,選擇磷光體材料的量以允許總?cè)肷渌{(lán)光的約10%從窗發(fā)射且貢獻(xiàn)發(fā)射產(chǎn)物30。入射光的大多數(shù)(約80%)被磷光體材料吸收且重新發(fā)射作為光致發(fā)光光28。由于光致發(fā)光光的產(chǎn)生的各向同性本質(zhì),由磷光體材料所產(chǎn)生的光28的約一半將朝向LED的方向發(fā)射。結(jié)果,總?cè)肷涔獾膬H高達(dá)約40%將被發(fā)射作為波長(zhǎng)為λ2的光28且貢獻(xiàn)發(fā)射產(chǎn)物30,總?cè)肷涔獾氖S嗖糠?高達(dá)約40%)在往回朝LED的方向上被發(fā)射作為波長(zhǎng)為λ2的光28。通常,通過(guò)光反射腔室(未展示)重新引導(dǎo)從波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換組件朝向LED發(fā)射的光以貢獻(xiàn)發(fā)射產(chǎn)物且增加裝置的總體效率。本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn),包含光反射材料24的顆粒增加光子散射的次數(shù),且借此增加光子將引起光致發(fā)光光的產(chǎn)生的可能性。初步測(cè)試指示:通過(guò)在磷光體墨水中包含光反射材料的顆粒連同磷光體材料的顆粒,可使產(chǎn)生給定色彩發(fā)射產(chǎn)物所需的磷光體材料的量減少高達(dá)33%。據(jù)信,光反射材料的顆粒增加光子照射磷光體材料的顆粒的可能性,且因此對(duì)于給定色彩的發(fā)射產(chǎn)物,需要較少的磷光體材料。圖2為針對(duì)◆-0%、■-0.4%、▲-1.1%及●-2%的光反射材料的配重百分比負(fù)載的根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光裝置的發(fā)射強(qiáng)度對(duì)色度CIEx的曲線圖。所述數(shù)據(jù)是用于經(jīng)絲網(wǎng)印刷的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層18,其中粘結(jié)劑材料20包括UV可固化平版透明套印PSLC-294,且磷光體材料包括具有15微米的平均顆粒大小的英特美公司的黃色(565nm)硅酸鹽磷光體EY4453。磷光體材料22對(duì)粘結(jié)劑材料20的比率在2∶1重量比的比例中。光反射材料24包括諾固國(guó)際公司的超白墨水GN-027SA。光反射材料的負(fù)載數(shù)指超白墨水24對(duì)總磷光體墨水組合物(粘結(jié)劑材料+磷光體材料)的配重百分比。與每一數(shù)據(jù)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的較小參考數(shù)字指示用于形成波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層18的印刷次數(shù)“n”。應(yīng)了解,所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層18的厚度t與印刷次數(shù)成比例。橢圓32、34、36、38用于將具有大體上相同強(qiáng)度及CIEx值的發(fā)射產(chǎn)物的數(shù)據(jù)點(diǎn)分組。例如,橢圓32指示:類似強(qiáng)度及色彩的發(fā)射產(chǎn)物可經(jīng)產(chǎn)生用于包括a)沒(méi)有光反射材料的3個(gè)印刷遍次及b)具有光反射材料的2%負(fù)載的2個(gè)印刷遍次的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層18。這些數(shù)據(jù)指示:通過(guò)包含光反射材料24的2%配重負(fù)載,可以用包括約33%或更少的磷光體材料的磷光體墨水產(chǎn)生相同色彩及強(qiáng)度的光。橢圓34指示相同強(qiáng)度及色彩的發(fā)射產(chǎn)物經(jīng)產(chǎn)生用于包括a)沒(méi)有光反射材料的4個(gè)印刷遍次及b)具有光反射材料的0.4%負(fù)載的3個(gè)印刷遍次的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層18。這些數(shù)據(jù)指示:通過(guò)包含光反射材料的0.4%配重負(fù)載,可以用包括約25%或更少的磷光體材料的磷光體墨水而產(chǎn)生相同色彩及強(qiáng)度的光。橢圓36指示相同強(qiáng)度及色彩的發(fā)射產(chǎn)物經(jīng)產(chǎn)生用于包括a)沒(méi)有光反射材料的4個(gè)印刷遍次及b)具有光反射材料的1.1%負(fù)載的3個(gè)印刷遍次的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層18。這些數(shù)據(jù)指示:通過(guò)包含光反射材料的1.1%配重負(fù)載,可以用包括約25%或更少的磷光體的磷光體墨水而產(chǎn)生相同色彩及強(qiáng)度的光。橢圓38指示相同強(qiáng)度及色彩的發(fā)射產(chǎn)物經(jīng)產(chǎn)生用于包括a)具有光反射材料的0.4%配重負(fù)載的4個(gè)印刷遍次及b)具有光反射材料的2%配重負(fù)載的3個(gè)印刷遍次的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層18。這些數(shù)據(jù)指示:通過(guò)包含光反射材料的0.4%配重負(fù)載,可以用包括約25%或更少的磷光體的磷光體墨水而產(chǎn)生相同色彩及強(qiáng)度的光。點(diǎn)40(n=4,1.1%負(fù)載)及42(n=4,2%負(fù)載)暗示:存在飽和點(diǎn),高于所述飽和點(diǎn),光反射材料負(fù)載的增加會(huì)引起發(fā)射強(qiáng)度的減少,而對(duì)于色彩沒(méi)有多少影響。圖3為根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的基于LED的白色發(fā)光裝置10的示意圖。在此實(shí)施例中,透光襯底16配置為光導(dǎo)(波導(dǎo)),且波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層18設(shè)置(印刷)于所述襯底的發(fā)光面上。通常,所述襯底16大體上為平面且可取決于應(yīng)用為圓盤狀、正方形、矩形或其它形狀。在所述襯底為圓盤狀的情況下,直徑通??蓪?duì)應(yīng)于介于約20cm2與約700cm2之間的面積的發(fā)光面而介于約5cm與30cm之間。在所述襯底為正方形或矩形形式的情況下,側(cè)邊通常可對(duì)應(yīng)于介于約80cm2與約5000cm2之間的發(fā)光面而介于約5cm與40cm之間。一層光反射材料44可設(shè)置于襯底16的非發(fā)光面(如說(shuō)明的下部面)上以防止從裝置的背部發(fā)射光。所述反射材料44可包括金屬涂層(例如,鉻)或光滑白色材料(例如,塑料材料、涂料或紙)。為最小化從襯底的邊緣發(fā)射的光,所述襯底的邊緣優(yōu)選包含光反射表面(未展示)。一個(gè)或一個(gè)以上藍(lán)色LED12經(jīng)配置以將藍(lán)光26耦合到襯底16的一個(gè)或一個(gè)以上邊緣中。在操作中,耦合到襯底16中的光26通過(guò)全內(nèi)反射遍及襯底16的整個(gè)體積而被引導(dǎo)。將發(fā)射以高于臨界角的角度照射襯底的發(fā)光面的光26穿過(guò)所述面且到磷光體波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層18中。所述裝置的操作與參考圖1所描述的操作相同。如圖3中所指示,以遠(yuǎn)離于發(fā)光面的方向發(fā)射的磷光體所產(chǎn)生的光46可重新進(jìn)入襯底16且最終將通過(guò)被光反射層44反射而發(fā)射穿過(guò)發(fā)光面。由所述裝置發(fā)射的發(fā)射產(chǎn)物30為由LED產(chǎn)生的藍(lán)光26與由磷光體波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層18產(chǎn)生的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換光28的組合。圖4為替代的基于LED的白色發(fā)光裝置10的示意表示,其中透光襯底16配置為光導(dǎo)。在此實(shí)施例中,磷光體轉(zhuǎn)換層18設(shè)置于所述襯底的與發(fā)光面對(duì)置的面上,且光反射層44設(shè)置于磷光體轉(zhuǎn)換層18上。圖5展示根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例的基于LED的白色發(fā)光裝置10的示意表示。在此實(shí)施例中,波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換組件14反射光且經(jīng)配置以轉(zhuǎn)換由所述組件所反射的光的色彩。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換組件14包括具有設(shè)置于所述組件的光反射表面上的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層18的光反射襯底48。如所示,光反射襯底48可包括拋物表面,然而其可包括任何表面,包含平面表面、半球狀表面、部分圓柱狀表面、凸?fàn)畋砻婕鞍紶畋砻?。為最大化從所述裝置的光發(fā)射,所述光反射表面需盡可能反射且優(yōu)選具有至少0.9的反射比。所述光反射表面可包括拋光金屬表面(例如,銀、鋁、鉻)、光反射聚合物、光反射紙或包含光反射涂層(例如,光反射涂料)的表面。為幫助熱的消散,所述光反射表面也可導(dǎo)熱。由于圖5的發(fā)光裝置的操作類似于圖1的發(fā)光裝置的操作,所以未詳細(xì)描述圖5的發(fā)光裝置的操作。然而,應(yīng)了解,由于平均上高達(dá)一半的LED所產(chǎn)生的光26將行進(jìn)穿過(guò)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層18兩次,所以與具有透光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換組件(圖1)的布置相比,波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層18的厚度可高達(dá)一半(≈t/2)。由于在光反射表面上提供磷光體材料,可以用磷光體材料使用率的高達(dá)50%的進(jìn)一步可能減少而實(shí)現(xiàn)相同色彩的發(fā)射產(chǎn)物。通過(guò)在襯底(透光或光反射)上印刷一層磷光體墨水制造用于固態(tài)發(fā)光裝置的光致發(fā)光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換組件的概念據(jù)信自身具有發(fā)明性。為確保所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換組件在其整個(gè)表面上產(chǎn)生均勻色彩的發(fā)射光,波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層18可印刷為覆蓋所述襯底的整個(gè)發(fā)光表面的一個(gè)或一個(gè)以上個(gè)均勻厚度層。在其它實(shí)施例中,所述磷光體墨水可印刷為覆蓋所述襯底的表面的一部分或整個(gè)表面的圖案。例如,所述磷光體墨水可印刷為一系列平行線、規(guī)則圖案(例如,棋盤形圖案)或不規(guī)則圖案。可進(jìn)一步想到,在其它應(yīng)用中將所述磷光體墨水印刷為分級(jí)或漸變圖案。此漸變圖案可用于對(duì)跨所述襯底的所發(fā)射的光的色彩的變動(dòng)作補(bǔ)償。例如,已發(fā)現(xiàn):對(duì)于具有均勻磷光體轉(zhuǎn)換層的圓形波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換組件的白色發(fā)光裝置,與圍繞所述組件的周邊發(fā)射的光相比,從所述組件的中央發(fā)射的光可具有相對(duì)較高比例的藍(lán)光。結(jié)果在于:此裝置的發(fā)射產(chǎn)物在被黃白色光暈環(huán)繞的中央處可為藍(lán)白色。據(jù)信,通過(guò)與邊緣相比在所述襯底的中央處印刷相對(duì)較多的磷光體墨水,此可至少部分減少此光暈現(xiàn)象。更多的磷光體墨水可通過(guò)如下方式而設(shè)置于襯底的經(jīng)選擇的區(qū)域上:a)在此類區(qū)域處選擇性印刷更多磷光體層或b)優(yōu)選通過(guò)將所述磷光體墨水印刷為漸變圖案(其中所述磷光體墨水按此類區(qū)域中的襯底的每單位面積覆蓋較高比例)。圖6a及6b分別展示基于AM(振幅調(diào)制)半色調(diào)絲網(wǎng)及一階隨機(jī)或FM(頻率調(diào)制)絲網(wǎng)的漸變印刷的磷光體墨水圖案。在圖6a中,磷光體墨水被印刷為具有不同大小的規(guī)則隔開的點(diǎn)的陣列。當(dāng)調(diào)制(改變)所述點(diǎn)的振幅(大小)而所述點(diǎn)的頻率(間隔)保持固定時(shí),此圖案化稱為AM半色調(diào)絲網(wǎng)。在圖6b中,磷光體墨水被印刷為包括具有相同大小的磷光體點(diǎn)的偽無(wú)規(guī)陣列的一階隨機(jī)圖案,其中改變點(diǎn)的頻率(密度)。與一半色調(diào)圖案化相比,由于點(diǎn)的大小為固定且對(duì)于絲網(wǎng)印刷為優(yōu)選,由于所述點(diǎn)的大小可對(duì)應(yīng)于篩眼大小,所以一階隨機(jī)圖案可較容易地印刷。此外,由于此無(wú)規(guī)圖案化對(duì)對(duì)準(zhǔn)問(wèn)題不太敏感,所以在需要進(jìn)行多個(gè)印刷遍次或印刷包括兩種或兩種以上的磷光體墨水的圖案的情況下,隨機(jī)圖案可為優(yōu)選。進(jìn)一步想到使用二階隨機(jī)絲網(wǎng)印刷磷光體墨水,其中調(diào)制所述點(diǎn)的頻率及振幅兩者。圖7a到7e說(shuō)明制造經(jīng)塑形(即,非平面)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換組件14(例如,半球狀組件、拋物狀組件或圓柱狀組件)的方法。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換組件14可為透光(圖1)或反射光(圖5)。對(duì)于任一組件,磷光體墨水沉積到的襯底16、48包括可熱成型材料(通常為熱塑性塑料聚合物材料,例如,丙烯酸系聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)或PET(聚對(duì)苯二甲酸乙二酯))。也可使用聚碳酸酯,但對(duì)于磷光體墨水不作為優(yōu)選,其中粘結(jié)劑材料基于常規(guī)墨水,因?yàn)檫@些材料可展現(xiàn)脫層問(wèn)題。由于丙烯酸及PET的強(qiáng)勁粘著力及容易熱形成能力,丙烯酸及PET為優(yōu)選的襯底材料。為使得磷光體墨水可輕易沉積,至少所述襯底的由所述磷光體墨水沉積到的表面大體上為平面是優(yōu)選的(圖7a)。所述磷光體墨水印刷(通常為絲網(wǎng)印刷)于所述襯底上以形成大體上均勻厚度層(圖7b)。如所指示,所述磷光體墨水可印刷為圖案或覆蓋所述襯底的整個(gè)表面的層。接著所述襯底通過(guò)(例如)使用模具或成型器50的真空及熱形成而形成為經(jīng)選擇的形狀(圖7c及7d)。在冷卻之后,從所述模具移除完成的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換組件14(圖7e)。當(dāng)將磷光體墨水印刷于此類組件上時(shí),預(yù)期考慮可在形成過(guò)程期間發(fā)生的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的厚度的局部改變??赏ㄟ^(guò)在所述襯底的將在最后波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換組件中變形最多的區(qū)域處印刷按比例地較厚的磷光體墨水的層且在所述襯底變形較少或?qū)е虏ㄩL(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的壓縮的位置印刷按比例地較薄的層而補(bǔ)償此類所期望的改變。以此方式,可制作具有一致且可預(yù)測(cè)厚度的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的形狀復(fù)雜的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換組件。磷光體墨水如所描述,根據(jù)本發(fā)明的磷光體墨水包括裝載有至少一種磷光體材料22的透光粘結(jié)劑材料20且可任選地進(jìn)一步包括光反射材料24的顆粒。通過(guò)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換組件所產(chǎn)生的發(fā)射產(chǎn)物的色彩將取決于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層中的每單位面積的磷光體材料的量。應(yīng)了解,每單位面積的磷光體材料的量取決于所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的厚度及磷光體材料到粘結(jié)劑的配重負(fù)載。在發(fā)射產(chǎn)物為白色的應(yīng)用中或在發(fā)射產(chǎn)物具有高飽和色彩的應(yīng)用中(即,發(fā)射產(chǎn)物包括大體上所有光致發(fā)光所產(chǎn)生的光),所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層中的每單位面積的磷光體材料的量通常將介于10mg.cm-2與40mg.cm-2之間。為實(shí)現(xiàn)以最少步驟印刷此波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層,所述磷光體材料優(yōu)選具有適用于經(jīng)選擇的印刷(沉積)方法中的高的磷光體材料對(duì)粘結(jié)劑材料的固體物負(fù)載。替代地,可使用具有磷光體材料的較低固體物負(fù)載的磷光體墨水,但是將需要沉積多層以實(shí)現(xiàn)經(jīng)選擇的轉(zhuǎn)換發(fā)射產(chǎn)物的色彩。對(duì)于許多應(yīng)用(特定來(lái)說(shuō),發(fā)射產(chǎn)物包括白光的應(yīng)用),所述磷光體墨水必須允許來(lái)自LED的某一比例藍(lán)光穿過(guò)。一般來(lái)說(shuō),白光及較冷的色彩將使用從所述LED引導(dǎo)的原生藍(lán)光作為發(fā)射產(chǎn)物中的藍(lán)光分量。因此,波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層必須經(jīng)配置以不僅產(chǎn)生所需比例的光致發(fā)光的光,還允許適當(dāng)比例的藍(lán)光通過(guò)。對(duì)于冷白光,通過(guò)的藍(lán)光比例為約10%到30%,其取決于發(fā)射產(chǎn)物的色溫(較低比例用于暖光)。控制通過(guò)的藍(lán)光的量還取決于磷光體墨水中的磷光體材料的固體物負(fù)載及波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的厚度t。在通過(guò)模式中,磷光體墨水對(duì)藍(lán)光充當(dāng)散射體且輔助混色。紅色發(fā)光LED(紅色LED)可為產(chǎn)生暖色及暖白光的紅色分量的非常有效率且低成本的方式。對(duì)于包含普通照明、LED背光、交通的一些應(yīng)用且尤其對(duì)于需要具有高CRI(演色性指數(shù))的白光的那些應(yīng)用,可期望在用于激發(fā)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換組件的光源中使用與藍(lán)色LED結(jié)合的紅色LED。在此類裝置中,磷光體墨水必須也允許紅光通過(guò)。由于紅光未通過(guò)磷光體材料轉(zhuǎn)換,所以磷光體墨水應(yīng)具有紅光的最大透射率(通常為至少60%)。在操作中,藍(lán)色通過(guò)光將用于藍(lán)色分量,墨水中的綠色及黃色磷光體將用于中間范圍的色彩,且紅色的LED通過(guò)光將用作紅色分量。磷光體墨水粘結(jié)劑材料通常,粘結(jié)劑材料20包括可固化液體聚合物,例如,聚合物樹脂、單體樹脂、丙烯酸系聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、環(huán)氧樹脂(聚環(huán)氧化物)、硅酮或氟化聚合物。粘結(jié)劑材料20在其固化狀態(tài)中對(duì)由磷光體材料24及LED12產(chǎn)生的所有波長(zhǎng)的光透射且在可見光譜(380nm到800nm)上優(yōu)選具有至少0.9的透射率為重要的。粘結(jié)劑材料20優(yōu)選為可U.V.固化,然其也可為可熱固化、溶劑基或其的組合??蒛.V.固化或可熱固化粘結(jié)劑可為優(yōu)選,因?yàn)椴煌谌軇┗牧希蒛.V.固化或可熱固化粘結(jié)劑在聚合期間不具有“除氣作用”。當(dāng)溶劑蒸發(fā)時(shí),組合物的體積及粘度將改變,其導(dǎo)致磷光體材料的較高濃度,這將影響所述裝置的發(fā)射產(chǎn)物的色彩。通過(guò)可U.V.固化聚合物,粘度與固體物比率在使用U.V.固化的沉積過(guò)程期間更穩(wěn)定以用于在完成沉積之后聚合及凝固所述層。此外,由于在絲網(wǎng)印刷磷光體墨水的情況中,經(jīng)常需要進(jìn)行多次印刷才能實(shí)現(xiàn)所需的層厚度,所以使用可U.V.固化粘結(jié)劑為優(yōu)選,因?yàn)樵谟∷⑾乱粚又懊恳粚訋缀蹩稍谟∷⒅罅⒓垂袒3颂峁┯糜诹坠怏w材料的透光懸浮液介質(zhì),所述粘結(jié)劑還充當(dāng)用于磷光體材料的保護(hù)囊封,其保護(hù)磷光體材料免受可損害磷光體材料的性能的水分及空氣的損害。為增強(qiáng)磷光體材料的密封性,所述粘結(jié)劑材料可包括聚酰亞胺、氟化塑料材料或硅酮。除了粘結(jié)劑的密封性質(zhì)外,還應(yīng)考慮所述襯底對(duì)水分及空氣的滲透性。為實(shí)現(xiàn)最佳性能,所述透光襯底包括玻璃、包含一個(gè)或一個(gè)以上透光無(wú)機(jī)密封層的多層機(jī)構(gòu)或?qū)λ翱諝饩哂械蜐B透性的塑料材料。因此,組合所述襯底與粘結(jié)劑材料以在印刷過(guò)程期間產(chǎn)生受保護(hù)的磷光體層。此外,保護(hù)層可被印刷、層壓或以另外方式沉積于襯底上或波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層上以最大化對(duì)磷光體材料的保護(hù)。對(duì)于襯底16、48大體上為平面或僅在印刷波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層之后適度地重新形成襯底的應(yīng)用,粘結(jié)劑材料20可具有低彈性(即,彈性限制100%或更低)。在希望在印刷磷光體墨水之后重新形成所述襯底以產(chǎn)生更復(fù)雜形狀(例如,圓頂狀、碟狀、半球狀、球殼狀等-圖7a到7e)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換組件的情況下,粘結(jié)劑材料20優(yōu)選具有擁有300%到500%的彈性限制的彈性。在光致發(fā)光波長(zhǎng)組件為透光的情況下,期望使粘結(jié)劑材料(在固化狀態(tài)下)的折射率與透光襯底的折射率盡可能接近相配以最小化襯底與波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層之間的界面處的光的折射。表1給定各種襯底材料的折射率值。優(yōu)選粘結(jié)劑材料為具有折射率n=1.48的可U.V.固化丙烯酸粘合劑。當(dāng)與丙烯酸襯底、硅石襯底、Pyrex襯底及硅酮襯底結(jié)合使用時(shí),所述折射率與約±0.02的范圍內(nèi)相配。優(yōu)選地,粘結(jié)劑材料具有在1.46到1.59的范圍中的折射率。表1可印刷磷光體墨水用于沉積磷光體墨水的預(yù)期印刷方法將影響粘結(jié)劑材料的所需性質(zhì)(通常為粘度)、磷光體材料對(duì)粘結(jié)劑的配重負(fù)載及何時(shí)存在磷光體/光反射材料負(fù)載/顆粒大小。例如,如果磷光體墨水的粘度太高,那么將無(wú)法印刷所述墨水。相反,如果粘度太低,那么磷光體材料可在印刷期間趨于凝聚,導(dǎo)致印刷層中的磷光體材料的叢集。主要通過(guò)粘結(jié)劑材料的粘度及磷光體/光反射材料的配重負(fù)載而確定磷光體墨水的粘度。可在初始調(diào)配磷光體墨水期間使用稀釋的添加劑以實(shí)現(xiàn)所需粘度且在印刷期間“稀釋”磷光體墨水。然而,在稀釋時(shí)必須謹(jǐn)慎行使以維持固體物負(fù)載,因?yàn)闆Q定由磷光體墨水產(chǎn)生的光的色彩的是磷光體材料的含量(負(fù)載)及層厚度而非粘度。除了粘度外,粘結(jié)劑材料的表面張力也可影響磷光體墨水性能。例如,如果磷光體墨水的表面張力太高,那么可能在印刷期間形成泡沫,導(dǎo)致劣質(zhì)層的形成。泡沫也可以低表面張力形成于磷光體墨水中,且此外添加去泡沫劑到磷光體墨水為優(yōu)選。表2絲網(wǎng)印刷磷光體墨水對(duì)于絲網(wǎng)印刷,粘結(jié)劑材料優(yōu)選具有0.1Pa.s到5Pa.s(100cps到5000cps)的范圍中的粘度且優(yōu)選約1Pa.s到2.5Pa.S(1000cps到2500cps)。為減少實(shí)現(xiàn)經(jīng)沉積的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層中的每單位面積的磷光體材料的所需量而需要的印刷次數(shù),磷光體材料對(duì)粘結(jié)劑的配重負(fù)載為盡可能高且優(yōu)選是在40%到75%的范圍中,其取決于磷光體材料密度。已發(fā)現(xiàn),高于約75%的配重負(fù)載可能難于確保強(qiáng)勁的內(nèi)聚力、粘著性及維持磷光體墨水的可印性。對(duì)于低于約40%的配重負(fù)載,發(fā)現(xiàn)需要五個(gè)或多于五個(gè)的印刷遍次來(lái)實(shí)現(xiàn)每單位面積的所需磷光體材料。在本發(fā)明的磷光體墨水中,磷光體材料到粘結(jié)劑材料的配重負(fù)載比常規(guī)絲網(wǎng)印刷墨水中的顏料的配重負(fù)載高的多。已發(fā)現(xiàn),當(dāng)磷光體材料的平均顆粒大小為約15微米時(shí),可實(shí)現(xiàn)有效的光轉(zhuǎn)換。凹版及柔版磷光體墨水在凹版印刷及柔版印刷兩者中,具有孔或空穴的圖案的板或鼓在涂覆步驟期間填充有墨水。接著所述板或鼓在襯底上翻轉(zhuǎn)且墨水從所述板流到所述襯底,其中墨水的量受空穴的大小的控制。柔版印刷一般使用聚合物板且凹版印刷一般使用適于較長(zhǎng)生產(chǎn)過(guò)程的金屬板。用于制作波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的凹版印刷及柔版印刷的特定優(yōu)點(diǎn)在于:各者在單一遍次中可沉積相對(duì)較高量的磷光體墨水。此外,由于墨水量是通過(guò)空穴的體積而確定,所以也可精確控制經(jīng)沉積的磷光體墨水的量。對(duì)于凹版印刷及柔版印刷,磷光體墨水優(yōu)選具有0.05Pa.s到0.5Pa.s(50cps到500cps)的范圍中的粘度。噴墨磷光體墨水對(duì)于噴墨印刷,優(yōu)選地,磷光體墨水具有非常低的粘度(通常在0.004Pa.s到0.020Pa.s(4cps到20cps)的范圍中,優(yōu)選約0.014Pa.s(14cps))及約25%的磷光體材料對(duì)粘結(jié)劑的配重負(fù)載(表2)為優(yōu)選。對(duì)于具有高達(dá)100微米的噴嘴的壓電噴墨打印機(jī)的操作,所述磷光體/光反射材料具有小于約10微米的平均顆粒大小。噴墨可印刷磷光體墨水對(duì)于定制應(yīng)用及低批量生產(chǎn)可為優(yōu)選。設(shè)想在噴墨印刷期間使用高溫(高達(dá)100℃)以降低磷光體墨水的粘度。與常規(guī)噴墨墨水顏料相比,較大的磷光體材料顆粒大小可導(dǎo)致磷光體墨水內(nèi)的磷光體材料的沉淀。為減少磷光體材料的沉淀,設(shè)想使用具有再循環(huán)系統(tǒng)的噴墨打印機(jī)(舉例來(lái)說(shuō),例如,來(lái)自光譜(Spectra)公司的具有雙端口印刷頭的打印機(jī))以連續(xù)循環(huán)磷光體墨水及借此在印刷期間維持一致的固體物負(fù)載。這在需要印刷非常小面積的磷光體墨水的情況下尤其重要。此外,用于噴墨印刷的磷光體墨水可進(jìn)一步包含表面活性劑以降低磷光體與粘結(jié)劑材料之間的表面張力,對(duì)于空間分散及/或靜電分散兩者輔助使磷光體材料均勻地分散在粘結(jié)劑材料中。移印磷光體墨水移印為用于印刷到經(jīng)塑形(即,非平面)的襯底(舉例來(lái)說(shuō),例如,鍵盤鍵、高爾夫球及筆筒)上的沿用已久的技術(shù)。如所知,經(jīng)常由硅酮橡膠制成的彈力變形墊用于將墨水從印刷板轉(zhuǎn)移到襯底。所述墊可為圓形“圓墊”、條狀“條墊”或其它形狀(例如,正方形或矩形,稱為“面包墊”)。磷光體墨水的移印特別在所述襯底具有簡(jiǎn)單形狀表面(舉例來(lái)說(shuō),例如,為部分圓柱狀、碟狀或圓頂狀)的情況下為優(yōu)選。摻合磷光體墨水迄今為止,磷光體墨水已被描述為包含單一磷光體材料。此類單一磷光體墨水在需要產(chǎn)生飽和色彩的情況下特別有用。可通過(guò)印刷不同單一磷光體墨水的多層或多個(gè)圖案(例如,點(diǎn)圖案)而獲得經(jīng)選擇的發(fā)射產(chǎn)物的色彩。在進(jìn)一步實(shí)施例中,所述磷光體墨水可包括具有不同發(fā)射特性的兩種或兩種以上的磷光體材料的摻合物以產(chǎn)生經(jīng)選擇的發(fā)射產(chǎn)物的色彩。通過(guò)摻合不同比率的磷光體材料,可實(shí)現(xiàn)不同目標(biāo)發(fā)射的色彩。經(jīng)摻合的磷光體墨水可提供色彩的一致比率且通過(guò)消除多次印刷的需要而簡(jiǎn)化印刷。因此,經(jīng)摻合的磷光體墨水特別適于涂覆工藝,例如,用于單一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的噴射、旋涂、狹縫涂布或浸漬。具有光致發(fā)光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的發(fā)光標(biāo)牌雖然本發(fā)明的磷光體墨水已相對(duì)于用于固態(tài)發(fā)光裝置的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換組件予以描述,但是本發(fā)明也可應(yīng)用到其它應(yīng)用。特定來(lái)說(shuō),根據(jù)本發(fā)明的磷光體墨水特別適于使用光致發(fā)光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換以產(chǎn)生經(jīng)選擇的色彩的光的發(fā)光標(biāo)志,舉例來(lái)說(shuō),例如轉(zhuǎn)讓給李(Li)等人的共同待決中的美國(guó)專利申請(qǐng)案US2007/0240346A1所教示,其說(shuō)明書以引用的方式并入本文中。應(yīng)了解,在此類發(fā)光標(biāo)志中,波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換組件14可用作為光致發(fā)光標(biāo)牌表面以產(chǎn)生所需光色彩的標(biāo)牌信息。磷光體墨水可配置為圖案以定義透光襯底上的圖像、圖片、字母、數(shù)字、裝置、圖案或其它標(biāo)牌信息。替代地,例如,由于立體發(fā)光字的需要,標(biāo)牌表面(即,透光襯底)的形狀可經(jīng)配置以定義標(biāo)牌信息。磷光體墨水可特別有利于標(biāo)牌應(yīng)用,其中發(fā)光標(biāo)牌表面的面積為數(shù)百平方厘米,其需要將磷光體材料分布于100cm2的最小面積上(10cm乘以10cm)且更通常地分布于數(shù)百或甚至數(shù)千平方厘米的面積上。對(duì)于此類應(yīng)用,在磷光體墨水中包含光反射材料可提供磷光體材料使用率的明顯節(jié)約及制造成本的實(shí)質(zhì)減少。所述標(biāo)志可為背光照明,即,LED位于(例如)光盒內(nèi)的標(biāo)牌表面及覆蓋所述光盒開口而提供的標(biāo)牌表面之后。通常,所述標(biāo)牌表面以距離所述LED至少5mm的距離而定位。替代地,所述標(biāo)志可為邊緣照明,且透光標(biāo)牌表面配置為光導(dǎo)且磷光體材料與光反射材料的混合物設(shè)置于所述光導(dǎo)的發(fā)光面的至少一部分上。應(yīng)了解,本發(fā)明不限于所描述的示范性實(shí)施例,且可在本發(fā)明的范疇內(nèi)作變動(dòng)。例如,雖然本發(fā)明已相對(duì)于基于LED的發(fā)光裝置及標(biāo)牌予以描述,但是本發(fā)明也適用于基于包含固態(tài)激光器及激光二極管的其它固態(tài)光發(fā)射器的裝置。
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