本发明专利技术涉及以半导体发光二极管为基础的带有荧光粉-转换器的白光光源。发明专利技术实质：本发明专利技术的灯具包含一个散热底座、LED、一个辐射转换器和一个光反射器，其中，散热底座上有孔，以方便辐射输出，LED固定在孔的四周，辐射转换器是由凹陷的荧光粉层构成，并位于远离LED的方向，光反射器带有凹陷的反光面，其把反射的光反射到LED和辐射输出孔。LED的初始辐射投射到转换器的表面，被反射的初始辐射和荧光材料的再辐射混合形成白光，然后从散热底座上的孔输出。转换器表面和反射器表面如呈轴对称形状的图形，例如旋转椭球面，尤其是的球面或者抛物面，被与散热底座上孔平行的平面截断，主轴与散热底座上孔的平面垂直。为了更好地排热，辐射转换器的凸面和反射器的凹陷面要有很好的热接触，反射器的外表面可以是有散热片的散热器的形状，其与散热底座相连接。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带有光致发光转换器的白光LED光源本专利技术涉及电工技术和电子学，具体地，本专利技术涉及以半导体发光二极管为基础的光源，更具体地，本专利技术涉及以半导体发光二极管为基础的带有荧光粉-转换器的白光光源。得益于有关高效率发光二极管，特别是有关氮化铟InGaN异质结的最新研究成果，固态照明技术开始占据白光市场，其效率也是在所有为人所知的白光光源中最高的。LED被广泛地用于线性照明设备和路灯中，在这些线性照明设备和路灯中灯具相对来说比较大，使用能够快速产生热效应的LED，并很好地布局这些LED的位置，可以有效输出热量。由于现在大力提倡节能，研制外形小巧但是具有高光通量的LED灯来替代传统的白炽灯和卤素灯，是现在最迫切的科技问题，但是由于LED灯的容积有限，会限制电子控制装置（驱动器）的放置，并且其热输出表面相对较小，这些都为研制外形小巧的LED灯增加了困难。白光LED通常包括覆盖YAG:Ce荧光粉的蓝光LED。当每瓦中有550-700毫瓦被分配给加热装置时，大功率（1瓦特或以上）蓝光LED的效率为30-45%。除此之外，当荧光粉把蓝光转换为黄光时白光LED中接近20%的光能量都被用来加热荧光粉了。这些技术特征表明，当温度为25-125°C时，蓝光LED的辐射率会下降接近7%，同时在同样的温度下，白光LED功率会下降接近20%。由此可见，大功率白光LED在散热和光通量方面有很大的局限。本专利技术的目的在于，研制一种外形小巧的白光LED灯，以解决上述现有标准灯具的技术缺陷并替代现有的标准灯具。本专利技术白光LED灯的基础是LED芯片。所获得的白光部分是由组合在一起的LED芯片发出的不同颜色的光（例如蓝光、绿光和红光或者蓝光和橙色光）混合所得。但是最近几年，人们逐渐倾向使用这类白光LED光源，其带有荧光粉-转换器，当吸收LED芯片辐射出的蓝光或者紫外光时，其能辐射出黄光或者橙色光（红光）。请参考图1，图1为这种类型白光光源示意图。该白光光源包含LED芯片和一个辐射转换环境，芯片能发出短波辐射，该短波辐射辐射到辐射转换器上，辐射转换器被短波辐射激发发出波长较长的长波辐射。在具体的光合成过程中，包裹在有机或无机荧光粉里的芯片辐射出的单色蓝光或者紫外光会转化成白光。图2是以带有荧光粉-转换器的发光二极管为基础的著名白光光源设备，该白光光源在美国专利US6351069中有过描述。白光光源110包含LED氮化物芯片112，该芯片被激发时能发射出初始蓝光。芯片112放置在反射器114巢内的导线框里，用电线和导体116、118连接起来。导体116和118向芯片112传送电力。芯片112被透明树脂层120覆盖，树脂内包含用来转换辐射波长的转换材料122用于形成120的转换材料，可以根据再辐射的光谱分布随意的选择。芯片112和透明树脂层120被透镜124罩住。透镜124通常由透明的环氧树脂或者硅树脂做成。在本专利技术中往芯片112上施加电压，芯片上表面会发射出初始辐射。部分初始辐射被120中的转换材料122吸收。然后转换材料122会在初始辐射基础上发出再辐射，也就是说对辐射进行转换，使其变成具有较长峰值波长的光。初始辐射中另一部分没有被吸收的辐射通过转换层和再辐射混合。透镜124把没被吸收的初始辐射和再辐射一起输出，如图所示，箭头126表示输出的光。因此，输出的光是混合的，其包括由芯片112辐射出的初始辐射和转换层120辐射出的再辐射。可以选择用只让小部分初始辐射或不让初始辐射逸出的材料做转换材料，当发出紫外光初始辐射的芯片和一个或者多个发出可见再辐射的转换材料放置在一起时。在上述提到的著名光源中，荧光粉层形成于发光二极管的表面，其有以下缺陷：由于受到穿过荧光粉层时光传播角的影响，光的波长会发生很大的变化，因此当荧光粉和发光二极管的表面发生直接的光热接触时，很难达到光颜色的均匀性；除此之外，当发光二极管发热时，很高的温度会使荧光粉的色坐标发生变化或者让其色衰。为了克服上述缺陷，我们提议这样一类白光光源中，在该类白光光源中，波长转换器远离发光二极管，其原理如图3所示。按照该原理所制成的发光设备，曾经有人做过描述，例如美国专利US6600175（B1），如图4所示。这类白光光源包括外壳207，并且有内部容积，外壳由透明介质211做成。介质211可以由任何合适的透光材料做成，例如透明的聚合物或者玻璃。由介质211所包覆的内部容积里设置有芯片213，芯片位于底座214上。第一电触点216、第二电触点217分别与芯片213上的辐射部分218与底部219相连，其中218是通过导体212和第一电触点216相连的。做成透光介质211的材料是荧光或者磷光成分，或者是它们的混合物，换句话说，是能把发光二极管213中辐射部分218所发辐射转换成白光的荧光介质。荧光粉分布于做成外壳207的介质211内或者以薄膜209的形式覆在外壳207的内壁上。或者荧光粉可以涂覆在外壳的外壁上，如果外壳在自然的状态下使用（例如，在外表层不会受到磨损和破坏的状态下）的话外表层也可以处于很好的工作状态。荧光粉可以分布在聚合物或者玻璃熔体内，然后由此形成外壳，以保障外壳成分的均匀性和光从其表面输出。在美国专利US7618157B1中描述了著名的带筒状转换器的白光LED灯具。其装置示意图如图5所示。灯具310包括一长条形的吸热部件312，许多发光二极管314，这些发光二极管顺着吸热部件长的一边依次安装在吸热部件上，灯具还包括半球形灯罩316，其位于312上314的上方，在半球形灯罩316剖面弧形的部位、与发光二极管314相反的方向含有能被发光二极管发出的光激发的荧光粉。吸热部件312由导热材料做成，例如铝。半球形的灯罩316由玻璃或者塑料等类型的透明材料做成。荧光粉320可以当作覆盖层附在半球形灯罩的内壁上或者将荧光粉放入作为覆盖层的材料中。灯罩上不含荧光粉的平滑的部分326位于吸热部件312上LED的两侧，其具有内部反射面328，例如铝覆盖层，其能反射发光二极管314投射到其上的光，将其反射到半球形灯罩上的部分位置318上。转换层可以是荧光材料，量子点材料或者是这些材料的混合，甚至还可以是透明的基质材料，在该材料中含有磷或者量子点材料。众所周知，包含荧光粉粉末的转换层可以渗透、吸收、反射和散射投在其上的光。当转换层散射光的时候，它还同时可以渗透、吸收和反射部分被其散射的光。上述专利技术的缺陷在于，被发光二极管辐射所激发的荧光粉颗粒的辐射及发光二极管的反射，都不可避免地被荧光粉层和灯具内部的元件部分吸收，从而导致白光光源效率的降低。Yamada[1]和Narendran[2]确定了YAG:Ce荧光粉转换层来回传播的辐射比例，该荧光粉能被波长为470nm左右的蓝光激发，然后转换成长波波段的黄光辐射。Narendran证实，有60%的被转换层发射并反射的光都会投射到激发光源并且大部分都会在发光二极管内部消失[2]。试验过程中证实[3]，即使当折射系数为1.8，密度为8mg/cm2的YAG:Ce荧光粉与折射系数为1.6的环氧树脂混合能得到稳定白光，蓝光和黄光辐射中反射回来的辐射份额和发射出的辐射份额也分别为53%和47%，相应的，单对黄光辐射来说，份额分别为55%和45%。根据上述原因，在其他条件本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.01.13 RU 20111004871.一灯具，包含初始辐射光源、散热底座、辐射转换器、光反射器，其中，初始辐射光源由一个或多个LED组成，LED固定在散热底座上，辐射转换器是由一定材料做成的转换层，转换器可以把LED投射到其上的初始辐射转换成再辐射，光反射器可反射投射到其上面的辐射，辐射转换器位于初始辐射光源和反射器之间，与反射器的表面挨着，光反射器与辐射转换器都远离初始辐射光源，该灯具的特征在于，散热底座上有孔以利于辐射输出，辐射转换器的表面被LED辐射，光反射器的表面是凹形的，其朝向散热底座上的孔和LED，LED位于孔的边缘，其散热底座上有凸起，能屏蔽初始辐射，使其不直接从散热底座上的孔流出，散热底座上的凸起包含平滑的像镜子一样可反射光的部分，其能将投射到其上的初始辐射投射到与其对置的转换器表面上。2.如权利要求1所述的灯具，其特征在于，转换器表面和反射器表面呈轴对称形状的图形，被与散热底座上孔平行的平面截断，主轴与散热底座上孔的平面垂直。3.如权利要求1所述的灯具，其特征在于，转换器表...
【专利技术属性】
技术研发人员：弗拉基米尔·尼古拉耶维奇·乌拉索科，
申请(专利权)人：艾尔坦研究生产商业联合股份公司，
类型：
国别省市：
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