固态发光装置及其制造方法制造方法及图纸

技术编号:5449782 阅读:153 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
照明装置,包括第一串、第二串和第三串固态发光装置。一方面还包括:用于提供流过所述第一串的第一固定电流的器件、用于提供流过所述第二串的第二固定电流的器件、用于提供流过所述第三串的第三串电流的器件。在第二方面中,所述第一串和第二串发出的光位于1931CIE色度图上特定区域内,且所述第三串发射主波长范围在从600nm至640nm的光。第三方面还包括电源线和电源,电源被配置成提供分别流过所述第一和第二串的第一第二固定电流,并向第三串提供电流。一种制造照明装置的方法,包括:测量颜色输出,调节供应给所述第一串、第二串和/或第三串的电流,并永久性设置供应给所述第一串和第二串的电流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种照明装置,更具体地说,涉及一种包括一个或多个固态发光体 (例如发光二极管)的装置,以及这种装置的制造方法。
技术介绍
在美国,每年有很大比例的(有人估计大约有25%)电量被用于照明。因此,需 要提供高能效的照明。众所周知地,白炽灯泡是非常低能效的光源——其消耗的电的大约 90%作为热量散发而不是转换成光能。荧光灯泡比白炽灯泡更为有效(乘以系数4),但是 与固态发光体相比(如发光二极管),其光效依然较低。另外,与固态发光体的正常使用寿命相比,白炽灯泡的使用寿命相对较短,也就 是,一般为750-1000小时。与其相比,发光二极管的使用寿命一般可以十年计算。与白炽 灯泡相比,荧光灯泡具有较长的使用寿命(例如,10,000-20,000小时),但是其颜色再现 (color reproduction)效果较差。—般采用显色指数(CRI Ra)来衡量颜色再现。CRI Ra是关于一个照明系统的显 色与基准辐射体在由8个基准色彩照明时的显色相差程度如何的相对测量的修正平均值, 即,它是物体在受到特定灯照射时表面色移的相对测量值。如果照明系统照射的一组测试 颜色的颜色坐标与基准辐射体照射的相同测试色的坐标相同,则CRI Ra等于100。自然光 具有较高的CRI (Ra大约为100),白炽光灯泡也具有相对接近的CRI (Ra大于95),而荧光灯 的CRI精度较低((Ra通常为70-80)。几种类型的特定照明装置的CRI Ra非常低(如汞蒸 汽或钠灯的Ra低至大约40或者甚至更低)。钠灯如用于照亮高速公路的话,司机响应时间 会因为较低的CRI Ra而明显减少(对于任何特定亮度,易辨认性会随较低的CRI Ra而降 低)。传统灯具面临的另一问题是需要定期更换照明装置(例如灯泡等)。当接近灯具 非常困难(举例来说,位于拱形天花板、桥、高大建筑、交通隧道)和/或更换费用相当高 时,这个问题变得尤为突出。传统灯具的使用寿命一般约为20年,对应的发光器件至少要 使用约44,000小时(基于20年中每天使用6小时)。一般发光器件的使用寿命非常短,这 样使得对其需要进行周期性更换。因此,由于这样或是那样的原因,一直在努力发展可使用固态发光体代替白炽灯、 荧光灯和其他发光器件并得到广泛应用的方法。另外,对于已经在使用的发光二极管(或 其他固态发光体),一直在努力改进其能率、显色指数(CRIRa)、对比度、光效(lm/W)和/或服务周期。发光二极管是一类固态发光体。发光二极管是众所周知的半导体器件,其可将电 流转换成光。多种发光二极管被用于不断增加的不同领域以达到更大范围的目的。更具体地说,发光二极管是在p-n节结构之间产生电势差时发光(紫外线、可见光 或红外线)的半导体器件。已经有多种制造发光二极管的方法并具有多种相关结构,并且 本专利技术可采用这些器件。例如,《半导体器件物理学》(Physics of Semiconductor Devices, 1981年第2版)的第12-14章和《现代半导体器件物理学》(Modern Semiconductor Device Physics, 1998年)的第7章中介绍了各种光子器件,包括发光二极管。已获得普遍承认并且在商业上出售(例如在电子器件商店中出售)的“LED”通常 表现为由多个部件组成的“封装”器件。这些封装器件一般包括有基于半导体的发光二极 管,例如但不限于美国专禾Ij 4,918,487,5, 631,190和5,912,477中所公开的各种发光二极 管,以及引线连接和封装该发光二极管的封装体。众所周知地,发光二极管通过激发电子穿过半导体活性(发光)层的导带 (conduction band)和价带(valence band)之间的带隙(band gap)来发光。电子跃迁产 生的光线的波长取决于带隙。因此,发光二极管发出的光线的颜色(波长)取决于发光二 极管的活性层的半导体材料。一般来说,CIE 1931色度图(在1931年建立的原色国际标准)和CIE 1976色度 图(类似于1931色度图但对其进行如下更改色度图中相似的距离表示相似的颜色感知区 别)提供可用于将颜色定义成原色加权和的有用参考。对本领域技术人员来说,已知存在多种可用发光材料(和包含发光材料,已知如 发光荧光体(Iumiphor)或发光荧光媒介(luminophoric media)的结构,例如在美国专利 6,600,175中公开的内容,在此全文引用以作参考)。例如,磷光体(phosphor)就是一种 发光材料,当其受到激发光源的激发时,可发出对应光线(例如,可见光)。在多数情况中, 对应光线的波长不同于激发光的波长。发光材料的其他例子包括闪烁物质、日辉光带(day glow tape)和在紫外光的激发下发出可见光的油墨。发光材料可分类成下迁移(down-converting)材料,也就是将光子迁移到较低能 级(更长的波长)的材料,或上迁移材料,也就是将光子迁移到较高能级(更短的波长)的 材料。可通过向纯净的塑胶封装材料(例如,基于环氧树脂或硅树脂的材料)中加入前 述的发光材料来使得LED器件内包含发光材料,例如通过涂覆或混合工艺。例如,美国专利6,963,166 (Yano' 166)公开了一种传统的发光二极管灯,其包括 发光二极管芯片、用以罩着该发光二极管芯片的子弹形透明壳体、提供电流给该发光二极 管芯片的引线、以及用于将发光二极管芯片发出的光线反射到同一方向的杯形反射器,其 中采用第一树脂部件封装该发光二极管芯片,然后用第二树脂部件进一步封装该第一树脂 部件。根据Yano' 166,可这样获得第一树脂部件采用树脂材料填满杯形反射器,并在将 发光二极管芯片安装到所述杯形反射器的底部上后使其凝固,然后通过金属线将该发光二 极管芯片的阴极和阳极电连接到引线。根据Yano' 166,将磷光体分散在所述第一树脂部 件内,这样在受到发光二极管芯片发出的光线A激发后,磷光体可发出荧光(光线B,光线B 的波长比光线A更长)。光线A的一部分穿透包含磷光体的第一树脂部件,最后可获得光线A和B的混合光线C,用于照明。在用发光二极管取代其他光源(举例来说,白炽灯泡)的情况中,封装LED可与传 统的灯具一起使用,例如如下灯具,所述固定装置包括有空心棱镜和与所述空心棱镜相连 的基板,该基板具有传统的插座外壳,该插座外壳上有一个或多个与电源电连接的触头。例 如,构建的LED灯泡包括一个电路板、装配在所述电路板上的多个封装LED和与所述电路板 相连并适合与灯具的插座外壳相连的连接柱,从而所述多个LED可由电源点亮。使用具有改进能效、显色指数(color rendering index,CRI)、颜色输出一致性、 光效(lm/W)、服务周期和/或相对简单的电路的固态发光体(例如发光二极管)以在多种 应用中提供白光的需要日渐增长。
技术实现思路
较为理想的是,在提供具有一致性色温产品的同时,还考虑到LED光源(和其它固 态发光体)在制造过程中的变化性。本专利技术涉及提供一致性色温(和/或颜色输出,即对 于单个照明装置以及在不同照明装置之间,照明装置的输出对应在CIE色度图上的色度坐 标是一致的)的照明装置,尽管该照明装置中所包含的光源本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种照明装置,其特征在于,包括:至少第一串固态发光装置、第二串固态发光装置和第三串固态发光装置;至少第一电源线;当给所述电源线提供线电压时,用于提供流过所述第一串固态发光装置的第一固定电流的器件;当给所述电源线提供线电压时,用于提供流过所述第二串固态发光装置的第二固定电流的器件;用于提供流过所述第三串固态发光装置的第三串电流的器件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-11-28 60/990,724;US 2008-4-1 61/041,404;US一种照明装置,其特征在于,包括至少第一串固态发光装置、第二串固态发光装置和第三串固态发光装置;至少第一电源线;当给所述电源线提供线电压时,用于提供流过所述第一串固态发光装置的第一固定电流的器件;当给所述电源线提供线电压时,用于提供流过所述第二串固态发光装置的第二固定电流的器件;用于提供流过所述第三串固态发光装置的第三串电流的器件。2.根据权利要求1所述的照明装置,其特征在于所述用于提供第一固定电流的器件包括提供基于以下因素的第一固定电流的器件 从所述第一串中所述固态发光装置输出的光的色调; 从所述第二串中所述固态发光装置输出的光的色调; 从所述第三串中所述固态发光装置输出的光的色调; 从所述第一串中所述固态发光装置输出的流明; 从所述第二串中所述固态发光装置输出的流明; 从所述第三串中所述固态发光装置输出的流明;以及 从所述照明装置输出的光的色调的目标区域;所述用于提供第二固定电流的器件包括提供基于以下因素的第二固定电流的器件 从所述第一串中所述固态发光装置输出的光的色调; 从所述第二串中所述固态发光装置输出的光的色调; 从所述第三串中所述固态发光装置输出的光的色调; 从所述第一串中所述固态发光装置输出的流明; 从所述第二串中所述固态发光装置输出的流明; 从所述第三串中所述固态发光装置输出的流明;以及 从所述照明装置光输出的光的色调的目标区域;所述用于提供第三电流的器件包括提供基于以下因素的第三电流的器件 从所述第一串中所述固态发光装置输出的光的色调; 从所述第二串中所述固态发光装置输出的光的色调; 从所述第三串中所述固态发光装置输出的光的色调; 从所述第一串中所述固态发光装置输出的流明; 从所述第二串中所述固态发光装置输出的流明; 从所述第三串中所述固态发光装置输出的流明;以及 从所述照明装置光输出的光的色调的目标区域。3.根据权利要求2所述的照明装置,其特征在于,所述用于提供第一固定电流的器件 包括提供进一步基于从所述照明装置输出的流明的目标区域的第一固定电流的器件,所述 用于提供第二固定电流的器件包括提供进一步基于从所述照明装置输出的流明的目标区 域的第二固定电流的器件,且所述用于提供第三电流的器件包括提供进一步基于从所述照 明装置输出的流明的目标区域的第三电流的器件。4.一种照明装置,包括至少第一串固态发光装置、第二串固态发光装置和第三串固态发光装置;所述第一串固态发光装置包括至少一个固态发光装置,如果给所述第一串供电,所述 至少一个固态发光装置发射具有色度坐标X,y的光,该色度坐标χ,y定义了 1931CIE色度 图上由第一线段、第二线段、第三线段、第四线段和第五线段围成的区域内的点,所述第一 线段将第一点连接至第二点,所述第二线段将第二点连接至第三点,所述第三线段将第三 点连接至第四点,所述第四线段将第四点连接至第五点,所述第五线段将第五点连接到第 一点,所述第一点的X,y坐标为0. 32,0. 40,所述第二点的x,y坐标为0. 36,0. 48,所述第三 点的X,y坐标为0. 43,0. 45,所述第四点的x,y坐标为0. 42,0. 42,所述第五点的x,y坐标 为 0. 36,0. 38 ;所述第二串固态发光装置包括至少一个固态发光装置,如果给所述第二串供电,所述 至少一个固态发光装置发射具有色度坐标X,y的光,该色度坐标X,y定义了 1931CIE色度 图上由第一线段、第二线段、第三线段、第四线段和第五线段围成的区域内的点,所述第一 线段将第一点连接至第二点,所述第二线段将第二点连接至第三点,所述第三线段将第三 点连接至第四点,所述第四线段将第四点连接至第五点,所述第五线段将第五点连接到第 一点,所述第一点的x,y坐标为0. 32,0. 40,所述第二点的x,y坐标为0. 36,0. 48,所述第三 点的X,y坐标为0. 43,0. 45,所述第四点的x,y坐标为0. 42,0. 42,所述第五点的x,y坐标 为 0. 36,0. 38 ;所述第三串固态发光装置包括至少一个固态发光装置,如果给所述第三串供电,所述 至少一个固态发光装置发射主波长范围在从大约600nm至大约640nm的光。5.根据权利要求4所述的照明装置,其特征在于所述照明装置还包括电源线和电源电路,其中如果给所述电源线提供线电压,第一电流将流过所述第一串固态发光装置中的每一个 固态发光装置。6.根据权利要求4或5所述的照明装置,其特征在于,所述照明装置还包括传感器,所述传感器检测由所述第一串固态发光装置发射的光和由所述第二串固态发 光装置发射的光所产生的混合光的强度;以及电路,所述电路根据所述由所述第一串固态发光装置发射的光和由所述第二串固态发 光装置发射的光所产生的混合光的强度调节供应给所述第三串固态发光装置的电流。7.根据权利要求4至6中任一权利要求所述的照明装置,其特征在于,所述照明装置还 包括电源线,如果给所述电源线提供电流,由所述照明装置发射的光的颜色具有坐标X,1, 该坐标X,y定义的点位于1931CIE色度图上的黑体轨迹上的至少一个点的十个麦克亚当椭 圆内。8.一种照明装置,包括至少第一串固态发光装置、第二串固态发光装置和第三串固态发光装置;电源线;以及电源,所述电源被配置成(1)当给所述电源线提供线电压时,提供流过所述第一串固态发光装置的第一固定电流;(2)当给所述电源线提供线电压时,提供流过所述第二串固态发光装置的第二固定电流;(3)提供流过所述第三串固态发光装置的第三串电流。9.根据权利要求8所述的照明装置,其特征在于 所述电源被配置成(1)提供基于以下因素的第一固定电流从所述第一串中所述固态发光装置输出的光的色调; 从所述第二串中所述固态发光装置输出的光的色调; 从所述第三串中所述固态发光装置输出的光的色调; 从所述第一串中所述固态发光装置输出的流明; 从所述第二串中所述固态发光装置输出的流明; 从所述第三串中所述固态发光装置输出的流明;以及 从所述照明装置输出的光的色调的目标区域;(2)提供基于以下因素的第二固定电流从所述第一串中所述固态发光装置输出的光的色调; 从所述第二串中所述固态发光装置输出的光的色调; 从所述第三串中所述固态发光装置输出的光的色调; 从所述第一串中所述固态发光装置输出的流明; 从所述第二串中所述固态发光装置输出的流明; 从所述第三串中所述固态发光装置输出的流明;以及 从所述照明装置输出的光的色调的目标区域;(3)提供基于以下因素的第三电流从所述第一串中所述固态发光装置输出的光的色调; 从所述第二串中所述固态发光装置输出的光的色调; 从所述第三串中所述固态发光装置输出的光的色调; 从所述第一串中所述固态发光装置输出的流明; 从所述第二串中所述固态发光装置输出的流明; 从所述第三串中所述固态发光装置输出的流明;以及 从所述照明装置输出的光的色调的目标区域。10.根据权利要求9所述的照明装置,其特征在于,所述电源被配置成 提供进一步基于从所述照明装置输出的流明的目标区域的第一固定电流,提供进一步基于从所述照明装置输出的流明的目标区域的第二固定电流,以及 提供进一步基于从所述照明装置输出的流明的目标区域的第三电流。11.根据权利要求1-3和8-10中任意一项所述的照明装置,其特征在于所述第一串固态发光装置包括至少一个固态发光装置,如果给所述第一串供电,所述 至少一个固态发光装置发射具有色度坐标χ,y的光,该色度坐标χ,y定义了 1931CIE色度 图上由第一线段、第二线段、第三线段、第四线段和第五线段围成的区域内的点,所述第一 线段将第一点连接至第二点,所述第二线段将第二点连接至第三点,所述第三线段将第三 点连接至第四点,所述第四线段将第四点连接至第五点,所述第五线段将第五点连接到第 一点,所述第一点的x,y坐标为0. 32,0. 40,所述第二点的x,y坐标为0. 36,0. 48,所述第三点的X,y坐标为0. 43,0. 45,所述第四点的x,y坐标为0. 42,0. 42,所述第五点的x,y坐标 为 0. 36,0. 38 ;所述第二串固态发光装置包括至少一个固态发光装置,如果给所述第二串供电,所述 至少一个固态发光装置发射具有色度坐标X,y的光,该色度坐标X,y定义了 1931CIE色度 图上由第一线段、第二线段、第三线段、第四线段和第五线段围成的区域内的点,所述第一 线段将第一点连接至第二点,所述第二线段将第二点连接至第三点,所述第三线段将第三 点连接至第四点,所述第四线段将第四点连接至第五点,所述第五线段将第五点连接到第 一点,所述第一点的X,y坐标为0. 32,0. 40,所述第二点的x,y坐标为0. 36,0. 48,所述第三 点的X,y坐标为0. 43,0. 45,所述第四点的x,y坐标为0. 42,0. 42,所述第五点的x,y坐标 为 0. 36,0. 38 ;且所述第三串固态发光装置包括至少一个固态发光装置,如果给所述第三串供电,所述 至少一个固态发光装置发射主波长范围在从大约600nm至大约...

【专利技术属性】
技术研发人员:杰拉尔德H尼格利安东尼保罗范德温肯尼思R伯德彼得杰梅耶斯迈克尔哈里斯
申请(专利权)人:科锐LED照明科技公司
类型:发明
国别省市:US[美国]

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