色彩可调谐的发光装置制造方法及图纸

一种色彩／色温可调谐的发光装置包括：激发源（ＬＥＤ），其可操作以产生第一波长范围的光；及波长转换组件，其包括磷光体材料，所述磷光体材料可操作以将所述光的至少一部分转换成第二波长范围的光。所述装置所发射的光包括所述第一及第二波长范围的组合光。所述波长转换组件具有在空间上变化的波长转换性质（每单位面积的磷光体材料浓度）。所述源所产生的光的色彩可通过所述波长转换组件与激发源的相对移动使得所述第一波长范围的所述光入射于所述波长转换组件的不同部分上来调谐，且所述所产生的光包括不同相对比例的所述第一及第二波长范围的光。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及色彩可调谐的/色温可调谐的发光装置，且特定来说涉及固态光源 (例如，发光二极管)，其包含波长转换磷光体材料以产生特定光色彩。
技术介绍
光源(特定来说，发光二极管(LED))所产生的光的色彩主要由装置架构及用于产 生所述光的材料选择来确定。举例来说，许多LED并入有为光致发光材料的一 种或多种磷 光体材料，其吸收所述LED芯片/裸片所发射的辐射的一部分并重新发射不同色彩(波长) 的辐射。此为制作“白色”LED光源的当前技术状态。这些LED所产生的光的净色彩来自所 述LED芯片的光与所述磷光体所重新发射的色彩的组合天然色彩(波长)，其在制造LED灯 时固定及确定。已知色彩可切换光源包括红色、绿色及蓝色LED。从此源输出的光的色彩可通过选 择性地激活所述不同色LED中的一者或一者以上来控制。举例来说，激活蓝色及红色LED 将产生在色彩上看来为紫色的光且激活所有三个LED产生在色彩上看来为白色的光。此光 源的缺点是操作这些源所需的驱动电路的复杂性。US 7，014，336揭示产生彩色光的系统及方法。一个照明器具包括组件照明源(不 同色彩LED)阵列及用于控制所述组件照明源集合的处理器。所述处理器控制所述阵列中 不同色彩LED的强度，以在由个别LED及任一滤光器或与所述照明器具相关联的其它光谱 更改装置的光谱所限界的范围内产生选定色彩的照明。白色LED在所属技术中为人已知且为相对新近创新。直到已开发出在电磁光 谱的蓝色/紫外线部分中发光的LED，开发基于LED的白色光源才变得实际。如例如 US5，998，925中所教示，产生白色光的LED( “白色LED”)包含为光致发光材料的一种或多 种磷光体材料，其吸收所述LED所发射的辐射的一部分并重新发射不同色彩(波长)的辐 射。通常，LED芯片或裸片产生蓝色光且所述磷光体吸收一百分比的蓝色光并重新发射黄 色光或绿色与红色光的组合、绿色与黄色光的组合或黄色与红色光的组合。所述LED所产 生的蓝色光的不由所述磷光体吸收的部分与所述磷光体所发射的光组合并提供人眼看来 在色彩上近似为白色的光。如已知，白色光源的相关色温(CCT)是通过将其色调与理论的经加热黑体辐射体 进行比较来确定。CCT是以开尔文(K)指定且对应于与所述光源辐射相同的白色光色调的 黑体辐射体的温度。一般来说，白色LED的CCT是由磷光体组成及并入于所述LED中的磷 光体的量来确定。白色LED常常通过使用粘合剂将所述LED芯片安装于金属或陶瓷杯中且接着将引 线接合到所述芯片来制造。所述杯常常具有反射内表面以将光反射出所述装置。所述磷光 体材料(其呈粉末形式)通常与硅酮粘结剂混合且接着将所述磷光体混合物置于所述LED 芯片顶部上。制造白色LED的问题是变化假设在标称上相同的LED之间的CCT及色彩色 调。此问题因以下事实而增加人眼对色彩色调尤其是“白色”色彩范围中的细小改变极其 敏感。白色LED的另一问题是，其CCT可在所述装置的整个操作寿命期间改变且此色彩改 变在包括多个白色LED的照明源(例如，LED照明条)中尤其值得注意。为减轻上述LED(特定来说白色LED)因磷光体波长转换而发生的色彩变化问题， 使用“分箱”或“装箱”系统在后制作期间分类LED。在装箱中，操作每一 LED并测量其所发 射光的实际色彩。接着，根据所述装置产生的光的实际色彩而不是基于借助其制作所述装 置的目标CCT来分类或装箱LED。通常，使用九个或更多个箱(色彩空间区域或色彩箱)来 分类白色LED。装箱的缺点是增加的制作成本及低良率，因为常常仅可接受所述九个箱中的 两个用于既定应用从而导致白色LED供应商及客户的供应链挑战。据预测，白色LED由于其长的操作寿命(可能几十万小时)及其在低功率消耗方 面的高效率而可能替代白炽、萤光及氖光源。最近，已使用高亮度白色LED来替代常规白色 萤光、汞蒸气灯及氖灯。像其它照明源一样，白色LED的CCT是固定的且是由用于制造所述 LED的磷光体组成来确定。US 7，014，336揭示产生高质量白色光的系统及方法，所述高质量白色光是具有在 人眼适光响应(光谱转移函数)内的大致连续光谱的白色光。由于眼的适光响应给出对眼 可看见者的限制程度，因此此在具有波长范围400nm(紫外线)到700nm(红外线)的高质 量白色光上设定多个边界。用于形成白色光的一个系统包括三百个LED，其中的每一者均具 有横越400nm到700nm波长范围的预定部分的狭窄光谱宽度及最大光谱峰。通过选择性地 控制所述LED中的每一者的强度，可控制色温(且还有色彩)。另一照明器具包括在整个波 长范围上具有每隔25nm间隔开的25nm光谱宽度的九个LED。通过调节所述九个LED的相 对强度，所述LED的功率可经调节以产生一色温(且还有色彩)范围。如果每一 LED均具 有增加的光谱宽度来维持满足眼的适光响应的大致连续光谱，那么也提议使用较少LED来 产生白色光。另一照明器具包括使用一个或一个以上白色LED并提供光学高通滤光器来改 变白色光的色温。通过提供一系列可互换滤光器，此通过为各种滤光器指定一系列范围而 使得单个灯器具能够产生任一温度的白色光。虽然这些系统可产生高质量白色光，但由于 制造多个离散单色彩LED的复杂性且由于操作这些器具所需的控制电路，因此这些器具对 于许多应用来说太过昂贵。因此，需要克服已知源限制的色彩可调谐的光源，且特定来说其光发射的色彩及/ 或CCT至少部分可调的便宜固态光源，例如，包含波长转换磷光体材料的LED。
技术实现思路
本专利技术在提供其色彩至少部分可调的发光装置的努力中产生。此外，本专利技术至少 部分地解决包含磷光体波长转换的LED色彩色调变化问题，并试图减少或甚至消除对装箱 的需要。本专利技术的另一目标是提供与多色LED封装相比便宜的色彩可调谐的光源。根据本专利技术，提供一种色彩可调谐的发光装置，其包括激发源，例如LED，其可操作以产生第一波长范围的光；及波长转换组件，其包括至少一种磷光体材料，所述至少一种 磷光体材料可操作以将所述光的至少一部分转换成第二波长范围的光，其中所述装置所发 射的光包括所述第一及第二波长范围的组合光，其中所述波长转换组件具有在空间上变化 的波长转换性质，且其中所述源所产生的光的色彩可通过所述波长转换组件与激发源的相 对移动使得所述第一波长范围的所述光入射于所述波长转换组件的不同部分上来调谐。本 专利技术的发光装置的特定优点是，由于其色温可在后制作期间准确地设定，因此此消除对昂 贵装箱的需要。除设定色彩/色温的厂商或安装者之外，使用者可在所述装置的整个寿命 期间周期性地调节色彩/色温或更频繁地调节以用于“情绪”照明。所述波长转换组件可相对于所述激发源移动且可具有沿单个维度变化、沿两个维 度变化或旋转地变化的波长转换性质。所述组件的波长转换性质可经配置以根据磷光体材 料的每单位面积浓度(密度)的空间变化而变化。此变化可包括所述至少一种磷光体材料 在厚度上的空间变化，例如大致线性地变化的厚度。在一个布置中，所述至少一种磷光体并 入于透明材料(例如，丙烯酸或硅酮材料)中，其中每单位体积透明材料的磷光体材料的浓 度大致恒定且所述波长转换组件的厚度在空间上变化。一个此组件的实例是楔形形状且具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种色彩可调谐的发光装置，其包括：激发源，其可操作以产生第一波长范围的光；及波长转换组件，其包括至少一种磷光体材料，所述至少一种磷光体材料可操作以将所述光的至少一部分转换成第二波长范围的光，其中所述装置所发射的光包括所述第一及第二波长范围的组合光，其中所述波长转换组件具有在空间上变化的波长转换性质，且其中所述源所产生的光的色彩可通过所述波长转换组件与激发源的相对移动使得所述第一波长范围的所述光入射于所述波长转换组件的不同部分上来调谐。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-10-1 11/906,532一种色彩可调谐的发光装置，其包括激发源，其可操作以产生第一波长范围的光；及波长转换组件，其包括至少一种磷光体材料，所述至少一种磷光体材料可操作以将所述光的至少一部分转换成第二波长范围的光，其中所述装置所发射的光包括所述第一及第二波长范围的组合光，其中所述波长转换组件具有在空间上变化的波长转换性质，且其中所述源所产生的光的色彩可通过所述波长转换组件与激发源的相对移动使得所述第一波长范围的所述光入射于所述波长转换组件的不同部分上来调谐。2.根据权利要求2所述的装置，其中所述至少一种磷光体材料的每单位面积浓度在空 间上变化。3.根据权利要求2所述的装置，其中所述至少一种磷光体材料的厚度在空间上变化。4.根据权利要求3所述的装置，其中所述厚度大致线性地变化。5.根据权利要求3所述的装置，其中所述至少一种磷光体并入于透明材料中，其中每 单位体积透明材料的所述至少一种磷光体材料的浓度大致恒定，且其中所述波长转换组件 的厚度在空间上变化。6.根据权利要求2所述的装置，其中所述波长转换组件在其提供有所述至少一种磷光 体材料的表面上包括透明载体。7.根据权利要求6所述的装置，其中所述至少一种磷光体提供为在空间上变化的图案。8.根据权利要求1所述的装置，其中所述波长转换组件进一步包括第二磷光体材料， 所述第二磷光体材料可操作以将所述第一波长范围的所述光的至少一部分转换成第三波 长范围的光，其中所述装置所发射的光包括所述第一、第二及第三波长范围的组合光，且其 中所述第二磷光体材料的每单位面积浓度在空间上变化。9.根据权利要求1所述的装置，其中所述波长转换组件可相对于所述激发源移动且具 有波长转换性质，所述波长转换性质变化且选自由以下变化组成的群组沿单个维度的变 化；沿两个维度的变化；及旋转地变化。10.根据权利要求1所述的装置，且其进一步包括第二波长转换组件，所述第二波长转 换组件包括第二磷光体材料，所述第二磷光体材料可操作以将所述第一波长范围的所述光 的至少一部分转换成第三波长范围的光，其中所述装置所发射的光包括所述第一、第二及 第三波长范围的所述组合光，其中所述第二波长转换组件具有在空间上变化的波长转换性 质，且其中所述源所产生的光的色彩可通过相对于所述激发源移动所述第一及第二波长转 换组件使得所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯卡鲁索，查尔斯爱德华兹，
申请(专利权)人：英特曼帝克司公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]