發(fā)光組件、燈和照明設(shè)備的制作方法
【專利摘要】提供了發(fā)光組件100、燈和照明設(shè)備。發(fā)光組件100包括第一光源112、第二光源118、第一發(fā)光材料106、第二發(fā)光材料116和光出射窗102。第一光源112發(fā)射在紫外光譜范圍內(nèi)的光110。第二光源118發(fā)射在藍色光譜范圍內(nèi)的具有第一峰值波長的光。第一發(fā)光材料106被布置用于接收來自第一光源112的光110，并且被配置用于吸收在紫外光譜范圍內(nèi)的光110且用于將一部分吸收光轉(zhuǎn)換為在藍色光譜范圍內(nèi)的光104。第二發(fā)光材料116被布置用于接收來自第二光源118的光105，并且被配置用于將從第二光源接收的在藍色光譜范圍內(nèi)的接收光105幾乎完全轉(zhuǎn)換為具有第二峰值波長的光的光譜范圍的光。第二峰值波長大于第一峰值波長。光出射窗102被布置用于將由第一發(fā)光材料106和由第二發(fā)光材料116發(fā)射的光傳遞到發(fā)光組件100的周圍環(huán)境中。
【專利說明】發(fā)光組件、燈和照明設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及顏色轉(zhuǎn)換組件，其用于將由光源發(fā)射的光轉(zhuǎn)換為不同顏色的光。

【背景技術(shù)】
[0002]在若干應(yīng)用中，發(fā)射藍光的發(fā)光二極管(LED)與發(fā)光材料結(jié)合，發(fā)光材料將一部分藍光轉(zhuǎn)換為另一種顏色的光，例如轉(zhuǎn)換為黃色、橙色或紅色光。通常，藍光被部分轉(zhuǎn)換為另一種顏色，因為白光必須通過LED和發(fā)光材料的組件被發(fā)射。選擇發(fā)光材料的量和特性使得所要求的藍光的量被轉(zhuǎn)換為指定的另一種顏色的量，使得剩余藍光和指定量的另一種顏色的光的結(jié)合發(fā)射組合為白光，這意指組合為具有在色彩空間中接近黑體線的色點的光。
[0003]例如，已公布的專利申請US2012/0001204公開了顏色調(diào)整布置，其中發(fā)光器與發(fā)光材料層結(jié)合以得到指定顏色的光發(fā)射。
[0004]然而，問題出現(xiàn)在使用藍色光源和發(fā)光材料層的結(jié)合的照明組件的生產(chǎn)期間，其中發(fā)光材料將藍光部分轉(zhuǎn)換為另一顏色的光。相對困難的是制造全部發(fā)射完全一樣的藍光發(fā)射光譜的發(fā)光器，例如LED。不可接受的是相互輕微偏離的發(fā)光器與僅僅一種類型的具有一個指定量的發(fā)光材料的層結(jié)合，因為這會導致發(fā)射顏色輕微不同的光的照明組件。輕微不同顏色的光的發(fā)射可被人的裸眼很好的檢測，且可能導致例如具有各自發(fā)射顏色輕微不同的光的不同光源的照明設(shè)備。已知的解決方案是:在制造發(fā)射藍光的發(fā)光器后每個藍光發(fā)射器被表征和揀選，且每個藍光發(fā)射器與具有與指定藍光發(fā)射器的特性關(guān)聯(lián)的特定厚度的發(fā)光材料的層相結(jié)合以得到具有期望的色點的光發(fā)射。表征和揀選制造的發(fā)光器是相對貴的，且相對大量的具有發(fā)光材料的不同層需要保持有存貨，這也是相對貴的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供發(fā)光組件，其發(fā)射獨立于由所使用的光源發(fā)射的顏色的小偏差的界限清楚的色點的光。
[0006]本發(fā)明的第一方面提供發(fā)光組件。本發(fā)明的第二方面提供燈。本發(fā)明的第三方面提供照明設(shè)備。有利的實施例在從屬權(quán)利要求中被定義。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的第一方面的發(fā)光組件包括第一光源、第二光源、第一發(fā)光材料，第二發(fā)光材料和光出射窗。第一光源發(fā)射在紫外光譜范圍內(nèi)的光。第二光源發(fā)射在具有第一峰值波長的藍色光譜范圍內(nèi)的光。第一發(fā)光材料被布置用來接收來自第一光源的光，并且被配置用于吸收紫外光譜范圍內(nèi)的光且用于將部分吸收的光轉(zhuǎn)換為在藍色光譜范圍內(nèi)的光。第二發(fā)光材料被布置用于接收來自第二光源的光，并且被配置用于將從第二光源接收的在藍色光譜范圍內(nèi)的接收光幾乎完全轉(zhuǎn)換為具有第二峰值波長的光的光譜范圍的光。第二峰值波長比第一峰值波長更大。光出射窗被布置用于將由第一發(fā)光材料和第二發(fā)光材料發(fā)射的光傳遞到發(fā)光組件的周圍環(huán)境中。
[0008]發(fā)光組件包括兩個光源，它們各自發(fā)射在指定光譜范圍內(nèi)的光。這些光源的光發(fā)射在指定光譜范圍內(nèi)的確切位置可能輕微地偏離，因為經(jīng)由光出射窗發(fā)射到周圍環(huán)境中的可見光是由發(fā)光材料生成的且不直接發(fā)源于第二光源。一般而言，由發(fā)光材料發(fā)射的光具有獨立于由發(fā)光材料吸收的光的光譜的輕微偏離的界限清楚的顏色(這意指:界限清楚的光發(fā)射光譜)。因此，在使用它們的發(fā)射光譜的確切位置未知的光源時，發(fā)光材料將這些不確切知道位置的光譜轉(zhuǎn)換為確切知道的光發(fā)射光譜。因此，發(fā)射光的色點是眾所周知的，而同時使用非揀選的(且因此相對便宜的)光源。
[0009]第二光源的光幾乎完全被轉(zhuǎn)換為較高波長的光。這意指第一發(fā)光材料吸收幾乎所有的由第二光源發(fā)射的光(且將它轉(zhuǎn)化為較高波長的光)，且意指發(fā)光組件不發(fā)射直接源于第二光源的光。然而，在實際的實施例中，可能吸收所有的光是不可能的，例如因為反射。在本發(fā)明的上下文中假設(shè)，如果一些第二光源的光仍然經(jīng)由光出射窗發(fā)射到周圍環(huán)境中，這對于人的裸眼是不可見的。這可能意味著至少90 %的由第二光源發(fā)射的光被第二發(fā)光材料吸收。可選地，這可能意味著至少95%的由第二光源發(fā)射的光被第二發(fā)光材料吸收。進一步地，要注意的是，術(shù)語“完全轉(zhuǎn)換”可以不被解釋為“所有吸收的光被轉(zhuǎn)換為較高波長的光”，因為每種發(fā)光材料因斯托克斯(Stokes)位移具有有限的低效率。因此第二發(fā)光材料將一些吸收光的能量轉(zhuǎn)換為熱量。
[0010]要注意的是在可選的實施例中，由第一光源(其發(fā)射在紫外光譜范圍內(nèi)的光)發(fā)射的光沒有完全被轉(zhuǎn)換，且因此一些源于第一光源的光可以發(fā)射到周圍環(huán)境中。然而，在紫外(UV)光譜范圍內(nèi)的光對于人的裸眼是不可見的且不會影響顏色的感知。因此，發(fā)射的UV光不會改變由發(fā)光組件發(fā)射的可見光的色點。
[0011]發(fā)光組件的指定配置也是相對高效的。通過使用兩種各自在不同光譜范圍內(nèi)發(fā)射的不同光源，限制了吸收光和發(fā)射光之間的斯托克斯位移。斯托克斯位移是吸收光光譜的最大波長和發(fā)射光光譜的最大波長之間的差異。每一種發(fā)光材料都有有限的低效率，如果斯托克斯位移增加它也會增加。紫外光僅僅轉(zhuǎn)換為藍色，這是相對小的斯托克斯位移。該生成的藍光不是用于由第二發(fā)光材料轉(zhuǎn)換為更高波長的光，因為這會引入兩個連續(xù)的顏色轉(zhuǎn)換步驟，且因此兩次能量損失。代替地，使用藍色光源，其光幾乎完全被轉(zhuǎn)換為較高波長的光，且因此降低了兩個連續(xù)的顏色轉(zhuǎn)換步驟的能量損失。進一步，現(xiàn)今市場上可得到若干相對低價格的高功率藍色發(fā)射光源，且因此發(fā)光組件的制造價格保持在可接受的的界限內(nèi)。
[0012]在本發(fā)明的上下文中，UV光譜范圍包括10納米與400納米之間的波長。在本發(fā)明實際的實施例中，由第一光源發(fā)射的光包括300納米與400納米之間的波長。在本發(fā)明的上下文中，藍色光譜范圍包括440納米與500納米之間的波長。
[0013]可選地，第二發(fā)光材料被配置用于將在藍色光譜范圍內(nèi)的接收光完全轉(zhuǎn)換為具有第二峰值波長的光。
[0014]可選地，具有第二波長峰值的光譜范圍的光包括在紅色、橙色或黃色光譜范圍的至少一種內(nèi)的光。如果由第二波長發(fā)射的光被轉(zhuǎn)換為在黃色光譜范圍內(nèi)的光，那么相對高的相關(guān)色溫(CCT)的白光可以發(fā)射通過光出射窗。在藍光和黃光之間的斯托克斯位移相對小，且因此從藍光到黃光的轉(zhuǎn)換效率是相對高效的。如果光被轉(zhuǎn)換為橙光和/或紅光，那么白光可以被創(chuàng)建具有更低的CCT。在可見光譜的黃/橙/紅部分被粗略地細分為單獨的顏色時，黃光具有從570到590納米的范圍內(nèi)的波長，橙光具有從590到620納米的范圍內(nèi)的波長，且紅光具有從620到750納米的范圍內(nèi)的波長。
[0015]可選地，第一發(fā)光材料與第一光源接觸，和/或第二發(fā)光材料與第二光源接觸。如果發(fā)光材料直接應(yīng)用在光源上，那么發(fā)光材料接收其必須接收的光，且從第一光源朝向第二發(fā)光材料的光泄漏或從第二光源朝向第一發(fā)光材料的光泄漏的可能性降低。
[0016]可選地，間隙存在于第一光源和第一發(fā)光材料之間和/或間隙存在于第二光源和第二發(fā)光材料之間。在這個配置中，間隙可能是相對小的，例如500微米，這意指發(fā)光材料被布置在所謂的近配置中。間隙還可以更大，例如幾個毫米，其通常被稱為“附近配置”，或例如一厘米或幾厘米，其通常被稱為“遠程配置”。在間隙存在于光源和他們關(guān)聯(lián)的發(fā)光材料之間時，從光源到發(fā)光材料的傳熱是減少的，并且因此防止了發(fā)光材料的劣化或者加速老化。進一步，單位面積上接收光的光(能量)密度是減少的，這可能是有利的，因為例如發(fā)光材料單位體積中生成的熱量的量是減少的。要注意的是間隙需要是透光的，這意指在間隙內(nèi)的光吸收是有限的。因此，間隙可以包括氣體，或者環(huán)境空氣，或者可以填充有諸如硅樹脂之類的透明材料。
[0017]可選地，第一光源、第一發(fā)光材料、第二光源和第二發(fā)光材料被布置用于防止在第一光源和第二發(fā)光材料之間以及在第二光源和第一發(fā)光材料之間的交叉照射。在本發(fā)明的上下文中，交叉照射意指防止了第一光源照射第二發(fā)光材料，防止了第二光源照射第一發(fā)光材料，防止了由第一發(fā)光材料發(fā)射的光照射第二發(fā)光材料，并且防止了由第二發(fā)光材料發(fā)射的光照射第一發(fā)光材料。如果發(fā)光材料接收來自它不應(yīng)該接收光的第一光源的光且如果發(fā)光材料轉(zhuǎn)換這束光，低效率被引入:從UV光到黃/橙/黃光的大的斯托克斯位移導致大量能量損失且當吸收被接收的藍光的一些能量時，藍光可以轉(zhuǎn)換為藍光。如果發(fā)光材料接收由其他發(fā)光材料發(fā)射的光且如果這束光被吸收，低效率被引入:穿過光出射窗而發(fā)射的光的一部分通過不同的發(fā)光材料經(jīng)受兩個顏色轉(zhuǎn)換步驟，且因此經(jīng)受兩次轉(zhuǎn)換低效率。
[0018]可選地，第一發(fā)光材料和第二發(fā)光材料被布置在空間分離的配置中。如果相應(yīng)發(fā)光材料在空間上被分離，那么更容易防止交叉照射。
[0019]可選地，第一發(fā)光材料被配置用于將紫外光譜范圍的光完全轉(zhuǎn)換為藍色光譜范圍的光。在所有由第一光源發(fā)射的光被轉(zhuǎn)換為藍色光譜范圍的光時，關(guān)于不被有效地使用的UV光是沒有損失的。在前文的實施例中，討論了術(shù)語“完全轉(zhuǎn)換”的解釋。前文提供的解釋也適用于這個可選實施例。
[0020]可選地，發(fā)光組件包括不止一個第一光源和/或發(fā)光組件包括不止一個第二光源。
[0021]可選地，第一光源和第二光源中的至少一個是固態(tài)發(fā)光器。固態(tài)發(fā)光器的不例是發(fā)光二極管(LED)、有機發(fā)光二極管(OLED)或者例如激光二極管。固態(tài)發(fā)光器是相對有成本效益的光源，因為他們一般來講是不貴的、具有相對大的效率和長的壽命。
[0022]可選地,第一發(fā)光材料和第二發(fā)光材料中的至少一個包括無機磷光體、有機磷光體、量子點、量子棒或者量子四腳體。這些類型的發(fā)光材料在本發(fā)明的上下文中是有用的，因為在輕微地改變光譜的光被吸收時，他們的光發(fā)射光譜基本上不改變。所有類型的發(fā)光材料包括指定的發(fā)光材料，其提供本發(fā)明需要的顏色轉(zhuǎn)換。
[0023]可選地，發(fā)光組件包括紫外濾光器，其被配置用于防止紫外光譜范圍內(nèi)的光發(fā)射進入周圍環(huán)境。一般而言，不期望將紫外光發(fā)射到周圍環(huán)境中。這種光是不能被人的裸眼看見的且可能對存在于發(fā)光組件的環(huán)境中的人和/或材料產(chǎn)生不期望的影響。因此，如果不是所有的由第一光源發(fā)射的光被轉(zhuǎn)換為藍光，那么紫外濾光器可以被提供在發(fā)光組件中。紫外濾光器可被布置在光出射窗處，且可被布置在發(fā)光組件內(nèi)的另一位置處，只要阻止UV光發(fā)射到周圍環(huán)境中。
[0024]可選地,發(fā)光組件包括藍光吸收濾光器,其被布置在第二發(fā)光材料和周圍環(huán)境之間以防止藍色光譜范圍內(nèi)的光的泄漏。因此，在仍有一些由第二光源發(fā)射的藍光通過具有第二發(fā)光材料的元件泄漏時，藍光吸收濾光器阻止這束光被發(fā)射到周圍環(huán)境中，且因此第二光源的光發(fā)射中的變化不會被看向發(fā)光組件的人看見。要注意的是藍光吸收濾光器不是被布置在第一發(fā)光材料和周圍環(huán)境之間。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了燈，其包括根據(jù)本發(fā)明第一方面的發(fā)光組件。根據(jù)本發(fā)明的第二方面的燈可以是改裝的燈泡或光管。在其它實施例中，燈有另一種形狀，例如盒形。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了照明設(shè)備，其包括根據(jù)本發(fā)明第一方面的發(fā)光組件或者其包括根據(jù)本發(fā)明第二方面的燈。
[0027]根據(jù)本發(fā)明第二方面的燈和根據(jù)本發(fā)明第三方面的照明設(shè)備提供了與根據(jù)本發(fā)明的第一方面的發(fā)光組件相同的好處，且具有與系統(tǒng)的對應(yīng)實施例相似效果的相似實施例。
[0028]本發(fā)明的這些和其它方面根據(jù)下文中描述的實施例是顯而易見的，并且將參照下文中描述的實施例來說明。
[0029]將由本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解的是兩個或多個上面提到的本發(fā)明的選項、實施方式和/或方面可以以任何被認為有用的方式組合。
[0030]對發(fā)光組件、燈和照明設(shè)備(它們對應(yīng)于所描述的對發(fā)光組件的修改和變化)的修改和變化可在本描述的基礎(chǔ)上由本領(lǐng)域的技術(shù)人員執(zhí)行。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]附圖中:
[0032]圖1a示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明第一方面的發(fā)光組件的第一實施例的剖視圖，
[0033]圖1b示意性地示出了光的光譜的轉(zhuǎn)換，
[0034]圖2a示意性地示出了發(fā)光組件的第二實施例的剖視圖，
[0035]圖2b示意性地示出了發(fā)光組件的第三實施例的剖視圖，
[0036]圖3a示意性地示出了發(fā)光組件的第四實施例的剖視圖，
[0037]圖3b示意性地示出了發(fā)光組件的第五實施例的剖視圖，
[0038]圖4a示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明第二方面的燈的第一實施例，
[0039]圖4b示意性地示出了燈的第二實施例，
[0040]圖4c示意性地示出了燈的第三實施例，且
[0041]圖5示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明第三方面的照明設(shè)備。
[0042]應(yīng)當注意的是，在不同的圖中由同樣的附圖標記表示的項具有同樣的結(jié)構(gòu)特征和同樣的功能，或是同樣的信號。在這樣的項的功能和/或結(jié)構(gòu)已被解釋的地方，沒有必要在【具體實施方式】中重復(fù)對其解釋。
[0043]圖片是純粹圖示性的且不是按比例繪制的。特別是為了清楚起見，一些尺寸被強烈夸大。

【具體實施方式】
[0044]圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的第一方面的發(fā)光組件100的第一實施例的剖視圖。發(fā)光組件100包括發(fā)射紫外光譜范圍內(nèi)的光110的第一光源112，這意指至少第一光源112的光發(fā)射的峰值波長落在從10納米到400納米的范圍內(nèi)。發(fā)光組件100進一步包括第二光源118，其發(fā)射在藍色光譜范圍內(nèi)的光105。因此，由第二光源118發(fā)射的光105具有落在從440納米到500納米的范圍內(nèi)的第一峰值波長。發(fā)光組件進一步包括第一發(fā)光材料106、第二發(fā)光材料116和光出射窗102。
[0045]在圖1a的實施例中，第一發(fā)光材料106被布置在例如母體聚合物的層中。然而，在其它實施例中，發(fā)光材料還可以被提供作為在透明層上的涂層。在本發(fā)明的上下文中，第一發(fā)光材料106被布置用來接收來自第一光源112的光110。第一發(fā)光材料106被配置用來吸收在紫外光譜范圍內(nèi)的光110并將至少一部分被吸收的光轉(zhuǎn)換為在藍色光譜范圍內(nèi)的光104。要注意的是由第一發(fā)光材料106發(fā)射的光104是藍色的且由第二光源118發(fā)射的光105也是藍色的，然而，他們確切的光發(fā)射光譜可能是不同的。尤其是第二光源118的光發(fā)射經(jīng)受制造偏差。由第一發(fā)光材料106發(fā)射的藍光104的光發(fā)射光譜是相對穩(wěn)定的且在第一發(fā)光材料106的不同批次之間沒有偏離。進一步要注意的是，因為第一發(fā)光材料106的斯托克斯位移，第一發(fā)光材料106可能將一些被吸收的光轉(zhuǎn)換為熱量。進一步，在可選的實施例中，所有的紫外光110被吸收，然而，在本發(fā)明的上下文中沒有必要轉(zhuǎn)換所有的由第一光源112發(fā)射的紫外光110。
[0046]在圖1a的實施例中，第二發(fā)光材料116被布置在例如母體聚合物的層中。然而，在本發(fā)明的上下文中，唯一重要的是第二發(fā)光材料116被布置用來接收來自第二光源118的光104。第二發(fā)光材料116被配置用來吸收幾乎所有的從第二光源118接收的光105并將被吸收的光轉(zhuǎn)換為具有第二峰值波長的光譜范圍的光114。第二峰值波長大于第一峰值波長。因此具有第二峰值波長的光譜范圍的光114包括至少大量的在綠色、黃色、橙色和/或紅色光譜范圍內(nèi)的光。幾乎完全轉(zhuǎn)換在本發(fā)明的上下文中意指沒有被接收的光殘留在發(fā)光組件100的光發(fā)射中。在實際的實施例中意指第二發(fā)光材料116吸收所有的光105。要注意的是，不一定意指藍光到具有更高波長的光中的轉(zhuǎn)換是100%能量有效的。因為發(fā)光材料的斯托克斯位移，被吸收的藍光的一些能量由第二發(fā)光材料116轉(zhuǎn)換為熱量。要注意的是具有第二發(fā)光材料116的層的厚度應(yīng)該足夠大以防止藍光穿過具有第二發(fā)光材料116的層的泄漏。在實施例中，第二發(fā)光材料116被配置用來吸收所有的從第二光源118接收的光105且將被吸收的光完全轉(zhuǎn)換為具有第二峰值波長的光譜范圍的光114。如果包括第二發(fā)光材料116的層不足夠厚以轉(zhuǎn)換所有的從第二光源118接收的光105，那么可以在具有第二材料116的層的頂部上提供層，其吸收或背反射仍然穿過具有第二發(fā)光材料116的層而泄漏的光。
[0047]光出射窗102在圖1a中被示意性地指示為在兩條黑線之間的開口。由第一發(fā)光材料106和第二發(fā)光材料116生成的光104、114通過光出射窗102被發(fā)射到發(fā)光組件100的周圍環(huán)境中。這意指光出射窗102關(guān)于第一發(fā)光材料106和第二發(fā)光材料116的相對布置，使得所生成的藍光104和所生成的在具有第二峰值波長的光譜范圍內(nèi)的光114朝光出射窗102發(fā)射且穿過光出射窗102而離開發(fā)光組件100。在實際的實施例中，光出射窗102可以是在發(fā)光組件100周圍的基本上不透明外殼中的開口，或者光出射窗102由鄰近的發(fā)光兀件形成，鄰近的發(fā)光兀件均包括第一發(fā)光材料106和第二發(fā)光材料116之一。
[0048]在實施例中，如果第一發(fā)光材料106不將所有的UV光110轉(zhuǎn)換為藍光104，那么發(fā)光設(shè)備100可以設(shè)置有UV濾光器以用于防止UV光110發(fā)射進入周圍環(huán)境。例如UV濾光器被設(shè)置在光出射窗102處。
[0049]在進一步的實施例中，如在圖1a中繪制的，第一光源112在界限清楚的光束108中將UV光110發(fā)射到第一發(fā)光材料106，從而防止UV光110被發(fā)射到第二發(fā)光材料116上。在同一實施例中，第二光源118在界限清楚的光束108中將藍光105發(fā)射到第二發(fā)光材料116,從而防止由第二光源118發(fā)射的光105被第一發(fā)光材料106接收。在其它實施例中，發(fā)光組件100包括一個或多個分離壁120以用于防止交叉照射，意思是，防止來自第一光源112的光110被第二發(fā)光材料116接收且防止來自第二光源118的光105被第一發(fā)光材料106接收。
[0050]第一光源112和/或第二光源118是固態(tài)發(fā)光器。固態(tài)發(fā)光器的不例是發(fā)光二極管(LED)、有機發(fā)光二極管(OLED)或者例如激光二極管。發(fā)光二極管(LED)可以是基于GaN或InGaN的LED以用于發(fā)射在例如從440納米到460納米的波長范圍內(nèi)的藍光。
[0051]發(fā)光材料可以是無機發(fā)光材料、有機發(fā)光材料或者例如包括表現(xiàn)出量子限域且至少在一個維度上具有在納米范圍內(nèi)的尺寸的顆粒的材料。
[0052]例如磷光體的適于用在本發(fā)明中的無機發(fā)光材料的示例包括但不限于鈰摻雜的釔鋁石榴石(Y3Al5O12:Ce3+,還被稱為YAG =Ce或Ce摻雜的YAG)或镥鋁石榴石(LuAG，Lu3Al5O12)、a -SiAlON:Eu2+(黃色)和 M2Si5N8 =Eu2+(紅色)，其中 M 是從鈣 Ca、Sr 和 Ba 中選出的至少一種元素。典型地在被接收的光是藍光時可以用在本發(fā)明的實施例中的無機磷光體的另一個示例是YAG:Ce。此外，鋁的一部分可用釓(Gd)或鎵(Ga)替換，其中較多的Gd導致黃色發(fā)射的紅移。其它適合的材料可以包括(Sivx_yBaxCay) 2_zSi5_aAlaN8_a0a:Euz2+，其中O彡a<5，0彡X彡1，0彡y彡I且0<z彡1，并且(x+y) ( 1，諸如Sr2Si5N8:Eu2+，其發(fā)射在紅色范圍內(nèi)的光。無機磷光體的顆?？杀环稚⒃谀阁w聚合物中，諸如例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)或聚碳酸酯(PC)。在其它實施例中，無機磷光體可以形成陶瓷發(fā)光層的基體。要注意的是，假設(shè)用UV光激發(fā)發(fā)光材料，母體聚合物對紫外光應(yīng)該是至少部分透過的。聚硅氧烷是UV透過的聚合物。
[0053]適合用作波長轉(zhuǎn)換材料的有機發(fā)光材料的不例包括基于二萘嵌苯衍生物的發(fā)光材料，其例如由BASF在品牌名稱Lumogen下銷售。適合的市場上可買到的產(chǎn)品的示例因此包括但不限于Lumogen Red F305、Lumogen Orange F240>Lumogen Yellow F170及其組合。有機發(fā)光材料的分子可被溶解在母體聚合物中，諸如例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)或聚碳酸酯(PC)。
[0054]表現(xiàn)出量子限域且至少在一個維度上具有在納米范圍內(nèi)的尺寸的顆粒的示例是量子點、量子棒和量子四腳體。量子限域意指顆粒具有依賴于顆粒尺寸的光學性質(zhì)。顆粒至少在一個維度上具有在納米范圍內(nèi)的尺寸。這意指，例如如果顆粒大致上是球形的，他們的尺寸是在納米范圍內(nèi)的?；蛘哌@意指，例如如果他們是線形的，那么線的橫截面的尺寸在一個方向上是在納米范圍內(nèi)的。尺寸在納米范圍內(nèi)的意思是他們的尺寸在一個維度上是至少小于I微米的?？蛇x地，他們的尺寸在一個維度上小于500納米且大于或等于0.5納米。在實施例中，他們的尺寸在一個維度上是小于50納米的。在另一個實施例中，他們的尺寸在一個維度上在從2納米到30納米的范圍內(nèi)。
[0055]在被入射光激發(fā)時，量子點發(fā)射由晶體尺寸和材料決定的顏色的光。特定顏色的光可因此通過改變點的尺寸而產(chǎn)生。大多數(shù)已知的具有在可見范圍內(nèi)的發(fā)射的量子點基于具有諸如硫化鎘(CdS)和硫化鋅(ZnS)之類的殼的硒化鎘(CdSe)。還可以使用諸如磷化銦(InP)和銅銦硫(CuInS2)和/或銀銦硫(AgInS2)之類的無鎘的量子點。量子點示出非常窄的發(fā)射帶，并且因此他們示出飽和色。此外，發(fā)射顏色可以通過改變量子點尺寸容易地調(diào)節(jié)。本領(lǐng)域中已知的任何類型的量子點可被用在本發(fā)明中，倘若它有適當?shù)牟ㄩL轉(zhuǎn)換特性。
[0056]圖1b示意性地示出了當由圖1a的發(fā)光設(shè)備100執(zhí)行時的光的光譜的轉(zhuǎn)換。第一光發(fā)射光譜152由第一光源112發(fā)射。大致上所有的第一光發(fā)射光譜152的波長具有低于400納米的波長。因此，第一光發(fā)射光譜152代表紫外光。第二光發(fā)射光譜154由第二光源118發(fā)射。第二光發(fā)射光譜154具有第一峰值波長λ pl，其在藍色光譜范圍內(nèi)。第一發(fā)光材料106將第一光發(fā)射光譜152的大部分光轉(zhuǎn)換為在藍色光譜范圍內(nèi)的光發(fā)射峰156。第二發(fā)光材料116將第二光發(fā)射光譜154所有的光幾乎完全轉(zhuǎn)換為具有第二峰值波長λρ2的第三光發(fā)射光譜158。第二峰值波長λρ2比第一峰值波長λ ρ1大，且因此第三光發(fā)射光譜158具有可以是綠色、黃色、橙色、紅色或這些顏色的組合的顏色。在可選的實施例中，由第二發(fā)光材料116生成的所有光都在其對于人的裸眼是可見的且因此低于800納米的光譜范圍內(nèi)一但是，在第二發(fā)光材料116變熱時，它還可以輻射在紅外光譜范圍內(nèi)的電磁波。
[0057]圖2a示意性地示出了發(fā)光組件200的第二實施例的剖視圖。發(fā)光組件200與圖1a的發(fā)光組件100相似，具有如下的小差異:第一發(fā)光材料206直接應(yīng)用在第一光源112的發(fā)光表面的頂部上且第二發(fā)光材料216直接應(yīng)用在第二光源118的發(fā)光表面的頂部上。在某些應(yīng)用中，將相應(yīng)發(fā)光材料206、216直接應(yīng)用在相應(yīng)光源112、118的頂部上可能是有利的，因為由第一光源112發(fā)射的光僅朝第一發(fā)光材料206發(fā)射且第二光源118的光僅朝第二發(fā)光材料216發(fā)射。進一步地，更緊湊的發(fā)光組件是可獲得的。
[0058]圖2b示意性地示出了發(fā)光組件250的第三實施例的剖視圖。發(fā)光組件250包括外殼252，其包圍具有通過壁254相互分隔的不同腔室的空間。腔室延伸在光出射窗102和外殼252的基底之間。在實施例中，壁不透射且反射撞擊到他們上的光。外殼面向腔室的表面也是反光的。
[0059]在每一個腔室中，提供了一個光源，并且在光出射窗102處，腔室的開口用包括發(fā)光材料的層封閉。如果指定的腔室包括發(fā)射在紫外光譜范圍內(nèi)的光的第一光源112，那么具有發(fā)光材料的層包括第一發(fā)光材料106。如果指定的腔室包括發(fā)射在藍色光譜范圍內(nèi)的光的第二光源118,那么具有發(fā)光材料的層包括第二發(fā)光材料116。在圖2b中,在相應(yīng)光源112、118和具有相應(yīng)發(fā)光材料的層之間，存在距離d的間隙。間隙可填充有空氣或另一種透光氣體，或者間隙可填充有透光(透明的或半透明的)材料，諸如例如硅樹脂。如果間隙填充有透光材料，那么腔室可以完全或部分填充有透光材料。透光材料可充當光導，以用于將由相應(yīng)光源112、118發(fā)射的光導向具有相應(yīng)發(fā)光材料106、116的層。要注意的是，發(fā)光組件的實施例不限于具有4個腔室的發(fā)光組件。發(fā)光組件可以有任意數(shù)量的腔室，其存在于例如橫向方向上或存在于例如垂直于附圖平面的方向上。
[0060]在圖2b的配置中，在相應(yīng)腔室的壁處提供相應(yīng)發(fā)光材料也是可能的，因此具有相應(yīng)發(fā)光材料的層不被布置在光透射模式，而是在光反射模式。撞擊到相應(yīng)發(fā)光材料上的光被吸收并轉(zhuǎn)換為另一種顏色的光，并且另一種顏色的光沿腔室內(nèi)部的方向被反向發(fā)射。在這樣的實施例中必須在腔室的光出射窗處提供吸收濾光器，使得沒有UV光并且沒有由第二光源生成的光被發(fā)射到發(fā)光組件的周圍環(huán)境中。
[0061]圖3a示意性地示出了發(fā)光組件300的第四實施例的剖視圖。該發(fā)光組件與圖2b的發(fā)光組件250相似。相比于發(fā)光組件250，發(fā)光組件300有更大的包括多于一個光源的腔室。在一個腔室中同樣類型的光源被提供，并且根據(jù)本發(fā)明的第一方面，他們與他們的對應(yīng)發(fā)光材料結(jié)合。因此，如圖3a所示，在左側(cè)繪制的腔室中多個第一光源112朝具有第一發(fā)光材料306的層發(fā)射UV光，且在右側(cè)繪制的腔室中多個第二光源118朝具有第二發(fā)光材料316的層發(fā)射藍光。腔室由壁304分隔開。
[0062]圖3b示意性地示出了發(fā)光組件350的第五實施例的剖視圖。發(fā)光組件350與圖1a的發(fā)光組件100相似。在發(fā)光組件350中提供了框架，其支持第一光源112、第二光源118、具有第一發(fā)光材料106的層和具有第二發(fā)光材料116的層?？蚣苓€將相應(yīng)光源布置在如下位置:由相應(yīng)光源112、118發(fā)射的光被對應(yīng)發(fā)光材料106、116接收。例如，框架可以由金屬片或金屬棒制造。
[0063]圖4a示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明第二方面的燈的第一實施例。該燈是改裝的光管400。光管400在橫向方向上包括光源與其相應(yīng)發(fā)光材料的多個組合402、404。一種組合可以是圖1a的發(fā)光設(shè)備100的第一光源112與第一發(fā)光材料106或者發(fā)光設(shè)備200的第一光源112與第一發(fā)光材料206。另一種被使用的組合可以是圖1a的發(fā)光設(shè)備100的第二光源118與第二發(fā)光材料116或者發(fā)光設(shè)備200的第二光源118與第二發(fā)光材料216。光管400的玻璃是光出射窗。
[0064]圖4b示意性地示出了燈的第二實施例，其是改裝的燈泡430。改裝的燈泡430包括基底，在其上提供了根據(jù)本發(fā)明第一方面的發(fā)光組件432。發(fā)光組件432朝燈泡430的玻璃發(fā)射由第一發(fā)光材料生成的藍光和由第二發(fā)光材料生成的較高波長的光的組合。
[0065]圖4c示意性地示出了燈的第三實施例,其是LED單元460。LED單元460包括具有圓柱形狀的外殼464。外殼464包圍空腔,在空腔中提供了根據(jù)本發(fā)明第一方面的一個或多個發(fā)光組件。光出射窗由封閉空腔的層462形成。層462可以是漫射層。備選地，層462可以包括空間分隔的區(qū)域，其分別具有第一發(fā)光材料和第二發(fā)光材料，并且第一光源(或多個)和第二光源(或多個)被提供在空腔內(nèi)部。
[0066]圖5示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明第三方面的照明設(shè)備500。照明設(shè)備包括根據(jù)本發(fā)明第一方面的一個或多個發(fā)光組件或者包括根據(jù)本發(fā)明第二方面的燈。
[0067]應(yīng)該注意的是，上面提到的實施例說明而不是限制本發(fā)明，且本領(lǐng)域的技術(shù)人員將能夠設(shè)計許多替代的實施例，而不脫離所附權(quán)利要求的范圍。
[0068]在權(quán)利要求中，置于括號之間的任何引用符號不應(yīng)被解釋為限制權(quán)力要求。動詞“包括”及其詞形變化的使用并不排除存在不同于在權(quán)利要求中陳述的那些的元件或步驟。在元件前面的冠詞“一”或“一個”不排除存在多個這樣的元件。本發(fā)明可以借助于包括若干不同元件的硬件來實現(xiàn)。在枚舉了若干裝置的設(shè)備權(quán)力要求中，這些裝置中的幾個可以由同一件硬件來體現(xiàn)。僅憑某些措施被記載在互不相同的從屬權(quán)利要求中的事實并不指示這些措施的組合不能被有利地使用。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)光組件(100，200，300，350，432)，包括: -第一光源(I 12)，發(fā)射在紫外光譜范圍內(nèi)的光(110)， -第二光源(118)，發(fā)射具有第一峰值波長(λ pi)的在藍色光譜范圍內(nèi)的光(105)， -第一發(fā)光材料(106,206,306),被布置用于接收來自所述第一光源(112)的光(110),并且被配置用于吸收在所述紫外光譜范圍內(nèi)的光(110)并用于將所吸收的光的一部分轉(zhuǎn)換為在所述藍色光譜范圍內(nèi)的光(104)， -第二發(fā)光材料(116,216,316),被布置用于接收來自所述第二光源(118)的光(105)且被配置用于將從所述第二光源(118)接收的在所述藍色光譜范圍內(nèi)的所接收的光(105)幾乎完全轉(zhuǎn)換為具有第二峰值波長(λΡ2)的光的光譜范圍的光(114)，所述第二峰值波長(λ ρ2)大于所述第一峰值波長(λ pi)，以及 -光出射窗(102),被布置用于將由所述第一發(fā)光材料(106,206,306)和由所述第二發(fā)光材料(116，216，316)發(fā)射的光傳遞到所述發(fā)光組件(100，200，300，350，432)的周圍環(huán)境中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光組件(100，200，300，350，432)，其中所述第二發(fā)光材料(116,216,316)被配置用于將在所述藍色光譜范圍內(nèi)的所述接收的光(105)完全轉(zhuǎn)換為具有所述第二峰值波長(λΡ2)的光(114)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光組件(100，200，300，350，432)，其中具有所述第二峰值波長(λρ2)的所述光譜范圍的所述光(114)包括在紅色、橙色或黃色光譜范圍的至少一個內(nèi)的光。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光組件(100，200，300，350，432)，其中所述第一發(fā)光材料(106，206，306)與所述第一光源(112)接觸和/或所述第二發(fā)光材料(116，216，316)與所述第二光源(118)接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光組件(100，200，300，350，432)，其中所述第一光源(112)和所述第一發(fā)光材料(106，206，306)之間存在間隙和/或所述第二光源(118)和所述第二發(fā)光材料(116，216，316)之間存在間隙。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光組件(100，200，300，350，432)，其中所述第一光源(112)、所述第一發(fā)光材料(106, 206, 306)、所述第二光源(118)和所述第二發(fā)光材料(116,216,316)被布置成防止在所述第一光源(112)和所述第二發(fā)光材料(116,216,316)之間的以及在所述第二光源(118)和所述第一發(fā)光材料(106，206，306)之間的交叉照射。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光組件(100，200，300，350，432)，其中所述第一發(fā)光材料(106，206，306)被配置用于將所述紫外光譜范圍的所述光(110)完全轉(zhuǎn)換為所述藍色光譜范圍的光(104)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光組件(100,200, 300, 350,432),包括多于一個第一光源(112)和/或包括多于一個第二光源(118)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光組件(100，200，300，350，432)，其中所述第一光源(112)和所述第二光源(118)中的至少一個是固態(tài)發(fā)光器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光組件(100，200，300，350，432)，其中所述第一發(fā)光材料(106，206，306)和所述第二發(fā)光材料(116，216，316)中的至少一個包括無機磷光體、有機磷光體、量子點、量子棒或量子四腳體。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光組件(100，200，300，350，432)，包括: -紫外濾光器，配置用于防止在所述紫外光譜范圍內(nèi)的光(110)經(jīng)由所述光出射窗(102)發(fā)射到所述周圍環(huán)境中。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光組件，包括: -藍光吸收濾光器，被布置在所述第二發(fā)光材料(116,216,316)和所述周圍環(huán)境之間以防止由所述第二光源(118)發(fā)射的光(105)經(jīng)由所述光出射窗(102)泄漏到所述周圍環(huán)境中。
13.一種燈(400，430，460)，包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光組件(100，200，300，350，432)。
14.一種照明設(shè)備(500)，包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光組件(100，200，300，350，432)或根據(jù)權(quán)利要求13所述的燈(400，430，460)。
【文檔編號】H01L33/50GK104322149SQ201380023597
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2013年8月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月24日
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