针对单一白色色区选择多芯片发光器中的荧光体和LED制造技术

技术编号:8680102 阅读:158 留言:0更新日期:2013-05-09 00:17
本申请涉及针对单一白色色区选择多芯片发光器中的荧光体和LED,公开了一种用于基于LED的照明设备的发光器,具有多个LED组,这些LED组是可独立寻址的,从而允许通过调整供应到不同的组的相对电流来将发光器调谐到期望的色区(例如,特定的白色)。用于这些组的LED管芯以及用于每个LED管芯的荧光芯片被单独地选择使得每个LED管芯/荧光芯片组合在与LED所属的组相关联的期望的源区域中产生光。机器人贴片系统通过基于光谱特性从区中选择LED管芯以及从多个不同的荧光芯片类型选择荧光芯片而可以用于自动组装发光器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及基于发光二极管(LED)的灯,尤其涉及针对多管芯发光器(mult1-die emitter)的突光体和LED管芯的选择,以支持将发光器调谐到单一白色色区(color bin)。
技术介绍
由于白炽灯泡产生的热量比光多,世界急切需要更加高效的人造光源。LED是有发展潜力的技术并且已经广泛地用于具体的目的,诸如交通信号灯和手电筒。然而,通用照明的基于LED的灯的开发遇到了各种困难。其中就包括,难于大批量生产提供一致的色温的灯。本领域内已知的是,并非所有的白光都是相同的。白光的质量的特征在于色温,色温从标准的钨丝灯泡的暖色(略带红色或微黄色的)到荧光灯的冷色(带蓝色的)。在LED制造的现有工艺的情况下,大批量制造具有一致的色温的白色LED被证明是一项具有挑战性的工作。人们已尝试了各种解决方案。例如,可以根据色温划分白色LED并且可以从期望的色区中选择用于具体的灯的LED。然而,人眼对色温的变化足够敏感,使得需要有大量的色区,而且在任何特定色区中的产率相对较低。另一个解决方案依赖于混合不同颜色的光以产生期望的温度。例如,LED灯可以包括许多白色LED加上一些红色LED。可以增加红色LED的亮度以使光变暖到期望色温。这种灯通常需要主动反馈机构以保持色温,部分原因是因为使用的LED随着时间变化它们的颜色特性不稳定。主动反馈机构需要检测所产生的光的传感器、确定光是否为期望颜色的分析器以及需要用来保持期望颜色而调整白色和红色LED的相对亮度的调整机构。这些反馈回路元件可能是系统中的弱点,例如,如果光传感器随着时间变化而渐变(大部分如此),光的颜色也会渐变。此外,将主动反馈部件并入到灯中抬高了灯的制造(及操作)成本。
技术实现思路
本专利技术的实施例涉及在多管芯发光器中使用的LED管芯和荧光体的选择以产生可以调谐到单一白色色区的光。发光器被有利地设计成使得不同的LED组是可独立寻址(independently addressable)的,也就是说,传递到各组的电流是可单独控制的。这种发光器允许包含发光器的灯所产生的光的净颜色被调谐到介于由不同的LED组(例如,通过调整传递到不同的组的相对电流)所产生的颜色之间的颜色。为了产生期望的白色(例如,具有特定色温的白光),LED管芯和各管芯的包含荧光体的元件可以被选择成使得可独立寻址的LED组之一产生比期望的颜色更暖的白光而另一组产生比期望的颜色更冷的白光,使得期望的白色介于较暖色温与较冷色温之间,从而,灯可以被调谐到期望的白色。在一些实施例中,具体的颜色(例如,蓝色)的单独的LED管芯是根据LED管芯产生的光的特定光谱特性(例如,峰值波长)进行划分的。包含荧光体的元件可以被提供作为由固体基质(matrix)材料制成的“芯片”,该材料中分布了已知浓度的荧光化学物(例如,常规的黄色、绿色和/或红色荧光体);可以提供多种不同“类型”的荧光芯片,使得各种类型的荧光芯片例如由荧光化学物的厚度、组成(混合)和/或荧光化学物相对于基质材料的浓度(密度)来表征。可以通过生产大片的包含荧光体的材料并且将片材切成芯片,使得每个芯片的面积近似等于LED管芯的顶部表面的面积,来制作荧光芯片。当被包含主要是黄色的荧光体的荧光芯片所覆盖时,蓝色LED管芯可以产生白光。白光的特定颜色(或色温)以可再现的方式取决于蓝光的初始波长(和/或其他光谱特性)以及荧光芯片的特定特性或芯片类型。给定有限数目个类型的荧光芯片以及基于光谱特性(例如,峰值波长)而被分类成管芯类型的蓝色LED管芯划分成有限数目个色区的情况下,可以形成有限数目个管芯类型/荧光体类型的组合。各组合产生的颜色例如可以通过对各样本进行测量来确定。使用这个颜色数据,可以针对多管芯发光器选择LED管芯的集合以及针对每个LED管芯选择荧光芯片,使得旨在用于包含发光器的灯的白色色区介于一个LED组产生的“暖白”色与另一 LED组产生的“冷白”色之间。因此,发光器可以被设计成使得灯可以调谐到具体期望的白色色区。白色色区在颜色空间中可以被定义成相对较小的区域,使得色区中灯之间的颜色变化是觉察不到的或几乎难以觉察到的。针对多管芯的发光器的LED和突光体的选择可以是自动的。例如,基于LED管芯类型和荧光芯片类型的各种组合的多个测试样本产生的光的颜色测量,可以建立将各组合与产生的光的颜色相关联的查找表。一旦建立了表格,就可以使用该表格来给具有已知的峰值波长的LED管芯(或其他的光谱特性)的给定发光器来选择针对各LED管芯的合适的荧光芯片,使得每个可独立寻址的LED组产生该组所期望的色温的光。本专利技术的某些方面涉及发光设备。这种设备可以包括:基底,多个LED管芯布置在基底的表面上;多个荧光芯片,布置成使得各荧光芯片覆盖一个不同的LED管芯的发光表面。电连接LED管芯以形成至少两个可独立寻址的LED组,包括第一组以产生其颜色在颜色空间的第一区域(例如,暖白区域)中的光以及第二组以产生其颜色在颜色空间的第二区域(例如,冷白区域)中的光,第一区域与第二区域不重合。一些实施例可以包括额外的组(例如,红色组、绿色组或第二暖白或冷白组);所有的组有利地在颜色空间中的非重叠区域产生光。覆盖每个LED管芯的荧光芯片是基于给定的LED管芯产生的光的已知的光谱特性(例如,峰值波长)以及其中包括给定的LED管芯的组产生的光的颜色而单独选择的。在一些实施例中,LED管芯是蓝色LED管芯(主要或全部发出电磁光谱的蓝色区域中的光)并且荧光芯片包含至少一种黄色的荧光体。荧光芯片有利地在至少以下各方面之一互不相同:芯片厚度、包含在其中的荧光材料的浓度、包含在其中的荧光材料的混合物(或组合物)。本专利技术的某些方面涉及用于制作发光设备的方法。例如,可以确定用于针对发光设备的色区。可以提供发光器基底,该基底有利地具有用于连接发光二极管(LED)的多个位置并且提供这些位置之间的电连接,使得LED位置布置成至少两个可单独地寻址的组。颜色空间中的源区域被选择为与可独立寻址的组相关联,使得用于设备的色区介于颜色空间中的源区域之间。对于每个LED位置,选择LED管芯和荧光芯片,使得LED管芯和荧光芯片在与LED位置所属的可独立寻址的组相关联的源区域中一起产生光。选择的LED管芯和突光芯片安装在发光器基底上的LED位置处。比如,可以操作贴片系统(pick-and-placesystem)以将选择的LED管芯和荧光芯片放置在发光器基底上。在一些实施例中,选择的LED管芯首先被放置于并且电连接至基底,此后荧光芯片附接到LED管芯,例如,通过在LED管芯的顶部表面上涂布粘合剂并且将荧光芯片放置在粘合剂上。在一些实施例中,选择LED管芯和突光芯片包括从多个选项中选择突光芯片类型;各个荧光芯片类型可以在以下一个或多个方面互不相同:芯片厚度、荧光材料的浓度和/或荧光材料的混合物(组合物)。选择LED管芯和荧光芯片可以包括针对LED管芯选择波长区。本专利技术的某些面涉及用于组装发光设备的装置。这种装置可以包括机器人贴片系统以从部件托盘选择LED管芯和突光芯片并且将选择的LED管芯和突光芯片放置在发光器基底上;部件托盘有利地容纳分类成多个波长区的LED管芯以及分类成多个荧光芯片类型的荧光芯片。控制贴片系统的控制系统可以本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种发光设备,包括:基底;多个LED管芯,所述多个LED管芯布置在所述基底的表面,其中,这些LED管芯电连接以形成至少两个可独立寻址的LED组,这些LED组包括第一组和第二组,所述第一组产生的光的颜色在颜色空间的第一区域中,所述第二组产生的颜色在颜色空间的第二区域中,其中,所述第一区域和所述第二区域是非重叠的区域;以及多个荧光芯片,每个所述荧光芯片被布置来覆盖这些LED管芯中的一个不同LED管芯的发光表面,其中,覆盖每个LED管芯的荧光芯片是基于该LED管芯产生的光的已知光谱特性以及包含该LED管芯的那个组所产生的光的颜色而选择的。

【技术特征摘要】
2011.09.22 US 13/240,7961.一种发光设备,包括: 基底; 多个LED管芯,所述多个LED管芯布置在所述基底的表面,其中,这些LED管芯电连接以形成至少两个可独立寻址的LED组,这些LED组包括第一组和第二组,所述第一组产生的光的颜色在颜色空间的第一区域中,所述第二组产生的颜色在颜色空间的第二区域中,其中,所述第一区域和所述第二区域是非重叠的区域;以及 多个荧光芯片,每个所述荧光芯片被布置来覆盖这些LED管芯中的一个不同LED管芯的发光表面,其中,覆盖每个LED管芯的荧光芯片是基于该LED管芯产生的光的已知光谱特性以及包含该LED管芯的那个组所产生的光的颜色而选择的。2.按权利要求1所述的发光设备,其中,所述第一颜色是暖白色,所述第二颜色是冷白色。3.按权利要求2所述的发光设备,其中,所述LED组还包括第三组以产生第三颜色的光,其中,所述第三颜色是不同于所述第二颜色的暖白色。4.按权利要求2所述的发光设备,其中,所述LED组还包括第三组以产生第三颜色的光,其中,所述第三颜色是红色。5.按权利要求2所 述的发光设备,其中,所述LED组还包括第三组以产生第三颜色的光,其中,所述第三颜色是绿色。6.按权利要求2所述的发光设备,其中,所述LED管芯产生具有蓝色波长的光,所述荧光芯片包含黄色荧光体。7.按权利要求1所述的发光设备,其中,所述荧光芯片中的至少两个荧光芯片在以下方面中的至少一个方面彼此不同:芯片厚度、荧光材料的浓度、荧光材料的混合物。8.一种用于制造发光设备的方法,所述方法包括: 确定用于所述发光设备的色区; 提供发光器基底,该基底具有用于连接发光二极管(LED)的多个位置,其中,所述发光器基底提供这些位置之间的电连接,使得这些位置被布置成至少两个可独立地寻址的组; 对于所述可独立地寻址的组中的至少两个组,在颜色空间中选择要与所述可独立地寻址的组相关联的不同的源区域,使得所述色区介于所述颜色空间中不同的源区域之间并且这些不同的源区域互不重叠; 对于所述发光器基底上的所述多个LED位置中的每一个,选择LED管芯和荧光芯片,使得所述LED管芯和所述荧光芯片在与该LED位置所属于的那个可独立地寻址的组相关联的源区域中一起产生光;并且 将所选择的LED管芯和荧光芯片在所述发光器基底上安装在所述LED位置处。9.按权利要求8所述的方法,其中,所述源区域包括暖白区域和冷白区域。10.按权利要求9所述的方法,其中,所述LED管芯产生具有蓝色波长的光,所述荧光芯片至少包含黄色荧光体。11.按权利要求8所述的方法,其中,选择所述LED管芯和所述荧光芯片的步骤包括从多个荧光芯片类型选择荧光芯片类型,其中,这些荧光芯片类型中的至少两个类型在以下方面中的至少一个方面彼此不同:芯片厚度、...

【专利技术属性】
技术研发人员:严贤涛李家骏
申请(专利权)人:里德安吉公司
类型:发明
国别省市:

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