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固态发光器封装、光发射设备、柔性LED条体以及灯具.pdf

摘要
申请专利号:

CN201480025163.3

申请日:

2014.12.11

公开号:

太阳城集团CN105164464A

公开日:

2015.12.16

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情: 专利权的转移IPC(主分类):H01L 25/075登记生效日:20170309变更事项:专利权人变更前权利人:皇家飞利浦有限公司变更后权利人:飞利浦照明控股有限公司变更事项:地址变更前权利人:荷兰艾恩德霍芬市变更后权利人:荷兰艾恩德霍芬市|||授权|||实质审查的生效IPC(主分类):F21K 99/00申请日:20141211|||公开
IPC分类号: F21K99/00; H01L25/075; H01L33/50; H01L33/56 主分类号: F21K99/00
申请人: 皇家飞利浦有限公司
发明人: J·H·A·哈格拉尔; G·A·奥纳什金; M·J·J·范德柳伯; R·T·韦格; R·C·布罗尔斯马
地址: 荷兰艾恩德霍芬市
优先权: 13197726.6 2013.12.17 EP
专利代理机构: 北京市金杜律师事务所11256 代理人: 郑立柱
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法律状态
申请(专利)号:

太阳城集团CN201480025163.3

授权太阳城集团号:

|||||||||

法律状态太阳城集团日:

2017.03.29|||2017.03.01|||2016.01.13|||2015.12.16

法律状态类型:

专利申请权、专利权的转移|||授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

提供了固态发光器封装(200)、发光设备、柔性LED条体、以及灯具。固态发光器封装包括:i)分别发射紫/蓝光、红光、以及其它光的至少三个固态发光器裸片(132、142、152);ii)具有发光材料的发光转换器(120);iii)用于将不同颜色光的至少一部分混合的光学元件(102、105);以及iv)光出射窗口(114)。发光材料至少部分地将其它光转换为在绿色或者青色光谱范围内具有峰值波长的泛绿的光,并且具有足够宽而使得固态发光器封装能够发射具有足够高的显色指数的光的颜色发射分布。显色指数涉及具有靠近黑体线的色点的光。

权利要求书

权利要求书
1.  一种固态发光器封装(100、180、190、200、280、290、291、300、402、432),包括:
-发射蓝光的固态发光器裸片(130、132),用于发射紫/蓝光,
-发射红光的固态发光器裸片(140、142),用于发射红光,
-其它固态发光器裸片(150、152、253),用于发射其它光,所述其它光包括在紫外、紫色、或者蓝色光谱范围中的至少一个内的波长的光,
-发光转换器(120、122、124、126),包括发光材料,所述发光转换器(120、122、124、126)被设置为接收所述其它光,所述发光材料被配置为吸收在吸收颜色分布(353、502、702)内的光并且根据发射颜色分布(354、510、710)将所吸收的光的一部分转换为泛绿的光,其中所述吸收颜色分布(353、502、702)与所述其它光的波长至少部分重叠,所述发射颜色分布(354、510、710)具有在青色或者绿色光谱范围中的至少一个内的峰值波长并且具有用于获得高于预定义最小值的显色指数的特定宽度,所述显色指数涉及当所述固态发光器封装(100、180、190、200、280、290、291、300、402、432)发射靠近黑体线的色点的光时由所述固态发光器封装(100、180、190、200、280、290、291、300、402、432)发射的光,
-光出射窗口(114),用于将光透射到所述固态发光器封装(100、180、190、200、280、290、291、300、402、432)的周围环境中,以及
-光学元件(102、103、105、124、126、302),被配置用于在光被发射通过所述光出射窗口(114)之前,将所述泛绿的光的一部分与所述紫/蓝光的一部分和所述红光的一部分中的至少一个混合,其中所述发射红光的固态发光器裸片被设置在所述发射蓝光的固态发光器裸片和所述其它固态发光器裸片之间。

2.  根据权利要求1所述的固态发光器封装(100、180、190、200、 280、290、291、300、402、432),其中所述发射颜色分布(354、510、710)的所述峰值波长(λpeak)在从490纳米到570纳米的范围内。

3.  根据权利要求1所述的固态发光器封装(100、180、190、200、280、290、291、300、402、432),其中当所述固态发光器封装(100、180、190、200、280、290、291、300、402、432)发射靠近黑体线的色点的光时,为了增加由所述固态发光器封装(100、180、190、200、280、290、291、300、402、432)发射的光的显色指数,所述发射颜色分布(354、510、710)的半高全宽光谱宽度至少为40纳米。

4.  根据权利要求1所述的固态发光器封装(100、180、190、200、280、290、291、300、402、432),其中当所述其它固态发光器裸片(150、152、253)发射其它光时,并且如果所述其它光为在所述蓝色光谱范围内的光,则所述其它光的至少30%的部分被所述发光材料吸收,并且所发射的所述泛绿的光和所述其它光的剩余部分的组合被发射通过所述光出射窗口(114)。

5.  根据权利要求1所述的固态发光器封装(100、180、190、200、280、290、291、300、402、432),其中所述发光转换器(120、122、124、126)是被提供在所述其它固态发光器裸片(150、152、253)的表面上的所述发光材料的层(122)。

6.  根据权利要求1所述的固态发光器封装(100、180、190、200、280、290、291、300、402、432),其中所述发光转换器(120、122、124、126)包括其中分布有所述发光材料的第一光透射材料,并且其中所述其它固态发光器裸片(150、152、253)的一个或者多个发光表面由所述第一光透射材料覆盖。

7.  根据权利要求6所述的固态发光器封装(100、180、190、200、280、290、291、300、402、432),其中所述发射红光的固态发光器裸片(140、142)的一个或者多个发光表面也由所述第一光透射材料覆盖,从而获得至少部分混合所述泛绿的光与所述红光的所述光学元件(124)。

8.  根据权利要求6或者7所述的固态发光器封装(100、180、190、200、280、290、291、300、402、432),其中所述发光材料的所述吸收颜色分布(353、502、702)可以与所述紫/蓝光的光谱重叠到如下程度,即不超过30%的所述紫/蓝光被所述发光材料吸收,并且其中所述发射蓝光的固态发光器裸片(130、132)的一个或者多个发光表面也由所述第一光透射材料覆盖,从而获得至少部分混合所述泛绿的光与所述紫/蓝光的所述光学元件(126)。

9.  根据权利要求1所述的固态发光器封装(100、180、190、200、280、290、291、300、402、432),其中所述光学元件(102、103、105、302)包括光学耦合到所述发射蓝光的固态发光器裸片(130、132)、所述发射红光的固态发光器裸片(140、142)的所述一个或者多个发光表面、以及所述发光转换器(120、122、124、126)的第二光透射材料。

10.  根据权利要求9所述的固态发光器封装(100、180、190、200、280、290、291、300、402、432),其中所述光学元件(102、103、105、302)进一步包括被设置在所述第二光透射材料和所述发光转换器(120、122、124、126)之间的光透射壁(105)。

11.  根据权利要求1所述的固态发光器封装(100、180、190、200、280、290、291、300、402、432),其中所述发光材料为有机磷光体、无机磷光体、以及示出量子限制并且至少在一个维度上具有纳米范围内的尺寸的粒子中的一种,其中所述粒子的示例为:量子点、量子棒、以及量子四脚体。

12.  根据权利要求1所述的固态发光器封装(100、180、190、200、280、290、291、300、402、432),进一步包括以下中的至少一个:
i)附加的发射蓝光的固态发光器裸片(302),用于发射附加的紫/蓝光,所述附加的发射蓝光的固态发光器裸片(302)设置有其它发光材料(304),所述其它发光材料至少吸收所述附加的紫/蓝光的一部分并且将所吸收的光转换为具有在黄色光谱范围或者橙色光谱范围内的峰值波长的颜色发射分布,所述附加的发射蓝光的固态发 光器裸片(302)和所述发光材料被配置为发射具有靠近所述黑体线的色点的光,
ii)发射绿光的固态发光器裸片(255),用于发射绿光。

13.  一种光发射设备(400),包括根据权利要求1所述的至少一个固态发光器封装(100、180、190、200、280、290、291、300、402、432),所述光发射设备(400)至少包括设置有导电轨道(406)的基板(404),所述至少一个固态发光器封装(100、180、190、200、280、290、291、300、402、432)电耦合到所述导电轨道。

14.  一种柔性LED条体(430),包括根据权利要求13所述的光发射设备(400),其中所述基板(434)是柔性的、具有拉长的形状,并且在所述基板上提供有多个固态发光器封装(432),并且所述固态发光器封装(432)的固态发光裸片为发光二极管裸片。

15.  一种灯具(460),包括根据权利要求1所述的固态发光器封装(100、180、190、200、280、290、291、300、402、432),或者包括根据权利要求13所述的光发射设备(400),或者包括根据权利要求14所述的柔性LED条体(430)。

说明书

说明书固态发光器封装、光发射设备、柔性LED条体以及灯具
技术领域
本发明涉及包括发射不同颜色的光的若干固态发光器的固态发光器封装。
背景技术
对于将发光二极管(LED)裸片集成在照明应用中而言,可以区分若干封装/集成等级。等级0是LED裸片本身。例如,LED裸片不适合直接焊接到印刷电路板,并且必须集成到封装中,并且必须配备有例如接线键合。等级1集成是LED裸片封装的第一等级,从而LED裸片可以不再被人触碰到,并且从而LED裸片可以被连接到其它电路。在等级1封装中,LED裸片通常使用接线键合连接到等级1封装的外部接触。集成等级的后续等级是将等级1LED封装提供到例如印刷电路板。
如今,若干照明应用包括等级1LED封装,其中若干LED裸片集成在单个封包中。这些LED封装可以包括例如发射蓝光的LED裸片、发射绿光的LED裸片、以及发射红光的LED裸片,使得通过向这些LED裸片中的每个LED裸片提供特定驱动信号,等级1LED封装可以发射众多发射颜色的光。这种LED封装的色域相对大。具有每个LED裸片发射另一颜色的若干LED裸片的LED封装可以在例如柔性LED条体(其中柔性条体充当印刷电路板)上使用,柔性LED条体用于可以发射可控颜色的光的装饰性照明。
用过使用发射蓝光的LED裸片、发射绿光的LED裸片、以及发射红光的LED裸片,可以生成在例如CIEXYZ颜色空间的相对大的部分内的颜色的光。然而,几乎所有颜色的光可以通过组合发射蓝光的LED裸片、发射绿光的LED裸片、以及发射红光的LED裸片的光发射来生成的事实不保证所发射的光的显色是良好的。发射蓝光的 LED裸片、发射绿光的LED裸片、以及发射红光的LED裸片在相对窄的光发射光谱内发射光,该光发射光谱具有例如30纳米的半高全宽值。当这种窄的光发射被组合时,光发射可以具有靠近CIEXYZ颜色空间中的黑体线的色点(并且,从而对于人类裸眼而言,呈现白色),但是所发射的光的显色指数(CRI)将相对低。因此,包括发射蓝光的LED裸片、发射绿光的LED裸片、以及发射红光的LED裸片的等级1LED封装不适合用作主功能照明,而仅适于装饰性照明目的。
已公开的专利申请US2009/0114932公开了发光二极管光引擎,该发光二极管光引擎包括用于支撑该LED光引擎的基板。发光二极管光引擎包括LED,LED包括红色LED、绿色LED、以及蓝色LED。每个蓝色LED至少部分覆盖有黄色磷光体涂覆化合物。控制黄色磷光体涂覆化合物的浓度,以允许来自每个蓝色LED的蓝色和黄色光谱光能量的发射。组合来自红色LED、绿色LED、以及蓝色LED的光能量的发射,以实现针对LED光引擎的目标相关色温和目标显色指数。
根据上文援引的专利申请的发光二极管引擎被设计为发射靠近黑体线的颜色的光。这通过使用覆盖有黄色磷光体的蓝色LED从而生成相对白的光来实现。绿色LED和红色LED用于甚至更好地控制所发射的光的颜色,并且更具体而言,用于获得具有相对高的显色指数的光发射。援引的专利的发光二极管引擎具有发射白光的目的,而不具有发射可控颜色的光的目的。至少援引的专利的发光二极管引擎的色域相对小。
文件WO2008/026851A1公开了包括用于发射在紫外波长区域内的光的第一发光二极管的发光设备。至少一个磷光体被布置在第一发光二极管周围,并且由从第一发光二极管发射的光激励,以发射具有长于从第一发光二极管发射的光的波长的峰值波长的光。至少一个第二发光二极管用于发射具有与从磷光体发射的光的峰值波长不同的波长的光。根据这一文件,提供了发射白光的设备,其中使用发光二 极管用于发射与从磷光体受激发射的光不同波长的光,有效地使用了激励光源,即在紫外区域内的用于激励磷光体的光,从而改进了能量转换效率并且改进了可靠性。
文件DE202011000007U1公开了用于生成白光的装置,该装置包括支撑元件、用于产生红光的布置在支撑元件上的第一LED、布置在支撑元件上以产生蓝光和/或紫外光的第二LED、以及被构造和布置使得第二LED的光的至少部分被转换为绿光(特别是转换为薄荷绿和/或泛绿的白光)的光影响元件。
文件US2004/0217364A1公开了发射白光的灯,该发射白光的灯包括发射在UV波长光谱内的光的固态紫外(UV)发射器。布置转换材料以吸收从UV发射器发射的光的至少一些并且再发射在一个或者多个不同光波长处的光。包括了一个或者多个互补固态发射器,其在与UV发射器和转换材料不同的光波长处发射。灯发射从互补发射器发射的光和从转换材料发射的光的白光组合。根据此公开,白光具有高的效能和好的显色。根据本发明的发射白光的灯的其它实施例包括固态激光器而不是UV发射器。发射高通量白光的灯的实施例包括在第一波长光谱处发射光的大面积发光二极管,并且包括转换材料。多个互补固态发射器围绕该大面积LED,其中每个发射器发射不同于大面积LED和转换材料的光谱内的光,使得灯发射平衡白光。散射粒子可以被包括在每个实施例中,以散射来自发射器、转换材料、以及互补发射器的光,以提供更均匀的发射。
文件US2011/0291114A1公开了包括基板、第一LED、第二LED、以及树脂材料的发光二极管(LED)封装结构。由透明材料制成的至少一个壳体被形成在基板的表面上,并且在基板上包围和形成至少一个区域。第一LED和第二LED被设置在该区域中并且邻近彼此,并且树脂材料被设置在该区域中并且覆盖第一LED和第二LED。LED封装结构通过混合分别由第一LED和第二LED发射的光,获得期望的照明光。
发明内容
本发明的目的是提供固态发光器封装,该固态发光器封装能够发射众多颜色的光,并且能够发射具有靠近黑体线的色点的光,并且是高质量的。
如在权利要求中限定的那样,本发明的方面提供了固态发射器封装,另一方面提供了光发射设备,又一方面提供了柔性LED条体,并且最后一方面提供了灯具。在从属权利要求中限定了有利的实施例。
根据本发明的第一方面的固态发光器封装包括发射蓝光的固态发光器裸片、发射红光的固态发光器裸片、其它固态发光器裸片、发光转换器、光出射窗口、以及光学元件。发射蓝光的固态发光器裸片被配置为当其接收电功率时发射紫/蓝光。发射红光的固态发光器裸片被配置为当其接收电功率时发射红光。其它固态发光器裸片被配置为当其接收电功率时发射其它光。其它光包括在紫外、紫色、或者蓝色光谱范围中的至少一个内的波长的光。发光转换器包括发光材料。发光转换器被布置在固态发光器封装中的位置处,其在该位置处可以接收其它光。发光材料被配置为吸收在吸收颜色分布内的光,并且将所吸收的光的一部分转换为根据发射颜色分布的泛绿的光。吸收颜色分布至少部分与其它光的波长重叠,并且发射颜色分布具有在绿色光谱范围内的峰值波长并且具有用于获得比预定义的最小值高的显色指数的特定宽度。当固态发光器发射靠近黑体线的色点的光时,显色指数涉及由固态发光器发射的光。光出射窗口用于将光透射到固态发光器封装的周围环境中。光学元件被配置用于在光发射通过光出射窗口之前,将泛绿的光的一部分与紫/蓝光的一部分和红光的一部分中的至少一种混合。
固态发光器封装能够发射在CIE颜色空间的相对大的部分内的颜色的光,因为通过控制发射蓝光的固态发光器、发射红光的固态发光器、以及其它固态发光器的驱动,可以控制紫/蓝光、红光、以及泛绿的光如何混合以获得特定颜色的光。因为发光材料将其它光转换为对 于人类裸眼而言呈现为绿色或者泛绿色的光,固态发光器封装的色域仍然相对大,并且可能仅生成具有纯绿光的色点的光是困难的。此外,因为发射颜色分布足够宽(例如,当用其半高全宽(FWHM)宽度值表示时),当控制所有三种固态发光器发射光从而获得靠近黑体线的色点时,这一发射的光的显色指数(CRI)相对高。相对宽的发射颜色分布有助于以下事实,即当所有三种固态发光器发光时,完整的光发射光谱仅具有几个相对小的波长范围,在这些波长范围中发射的光量低,并且因此,CRI相对高。具有相对高的CRI的光被视为高质量的光。要注意的是,预定义的最小CRI在实施例中为70,或者在另一实施例中为75,或者在其它实施例中为80。在实施例中,当色点到黑体线在7个SDCM内时,则色点靠近黑体线。在另一实施例中,当色点到黑体线在5个SDCM内时,则色点靠近黑体线。在又一实施例中,当色点到黑体线在3个SDCM内时,则色点靠近黑体线。
为了防止分立的固态发光器裸片单独对于人类裸眼而言可见,固态发光器封装包括光学手段,该光学手段至少有助于如下效果:不同颜色的光被混合并且因此人类裸眼在某种程度上体验到沿着光出射窗口的均匀颜色分布。这种沿着光出射窗口的相对均匀的颜色分布也是高质量光发射。
泛绿意指光对于人眼而言呈现为在蓝颜色和黄颜色之间的光,并且对于该光人们推断其至少包括在绿色光谱范围内的波长。这包括对于人类裸眼而言完全呈现绿色的光,但是还可以包括青色、青柠色、橄榄色、绿松色、薄荷色。
其它固态发光器发射在UV和/或蓝色光谱范围内的光。结果,这就有发光材料必须被配置为具有与其它光的光谱(至少部分)重叠的吸收颜色分布。在实施例中,吸收颜色分布与其它光的光谱(完全)重叠。
要注意的是,发光转换器可以包括多于一种发光材料。例如,可以使用两种、三种、或者更多种其吸收颜色分布与其它光的光谱至少部分重叠并且发射泛绿的光的发光材料。
其它光在蓝色、紫色、或者紫外光谱范围内。蓝色光谱范围从大约450纳米到495纳米。紫色光谱范围从大约380纳米到450纳米。紫外光具有小于380纳米(并且一般大于10纳米)的波长。发射蓝光的固态发光器裸片发射紫/蓝光,这意指所发射的光分布的峰值波长在从380纳米到495纳米的范围内。
发射红光的固态发光器裸片被布置在发射蓝光的固态发光器裸片和其它固态发光器裸片之间。如果发射蓝光的固态发光器裸片和其它固态发光器裸片两者都被布置在发射红光的固态发光器裸片的另一侧,则在特定实施例中,紫/蓝光可以最大程度地不撞击在发光转换器的发光材料上,并且因此,大部分紫/蓝光将不被转换为泛绿的光。因此,换句话说,发射蓝光的固态发光器裸片未被发光材料围绕,并且因此,大部分紫/蓝光被发射到周围环境中而未被转换为泛绿的光。这种紫/蓝光到泛绿的光的转换并不总是期望的,因为它限制了固态发光器的色域。然而,在实际的实施例中,紫/蓝光的相对小的部分(小于10%)可以被转换为泛绿的光,并且从而紫/蓝光与经转换的光的色点仅沿着小距离(minordistance)从纯蓝色朝向纯绿色的色点位移。术语“在…之间”不仅仅意指当从发射蓝光的固态发光器裸片朝向其它固态发光裸片绘制直线时,发射红光的固态发光裸片恰好在这一线上。发射红光的固态发光裸片还可以靠近这条线。在实施例中,术语“在…之间”被限定为:当从发射红光的固态发光器裸片的中心朝向发射蓝光的固态发光器裸片的中心绘制第一虚拟线并且从发射红光的固态发光器裸片的中心朝向其它固态发光器裸片的中心绘制第二虚拟线时,第一虚拟线和第二虚拟线之间的最小角度在从120度直到180度的范围内。
在实施例中,几乎所有其它光被发光材料吸收并且被转换为泛绿的光。因此,发光材料的量应该足够高以吸收其它光的几乎所有光子,使得当其它固态发光器裸片生成光时,固态发光器封装几乎不发射其它光。
可选地,发射颜色分布的峰值波长在从490纳米到570纳米的范 围内。在实施例中,发射颜色分布的峰值波长在从500纳米到560纳米的范围内,或者在又一实施例中,在从505纳米到550纳米的范围内。
可选地,当固态发光器发射靠近黑体线的色点的光时,为了增加由固态发光器发射的光的显色指数,发射颜色分布的半高全宽(FWHM)光谱宽度至少为40纳米。在另一可选实施例中,FWHM光谱宽度至少为55。在又一实施例中,FWHM光谱宽度至少为70。
可选地,当其它固态发光器发射其它光时,并且如果其它光为在蓝色光谱范围内的光,则其它光的至少30%的部分被发光材料吸收,并且泛绿的光和其它光的剩余部分的组合发射通过光出射窗口。从而,作为泛绿的光和剩余的其它光的组合的光发射具有在蓝色和绿色之间的色点。因此,固态发光器封装的色域减少,但是仍然可能生成很多不同颜色的光,并且黑体线的大部分可以落在该色域内,使得固态发光器封装可以生成白光(如果色温不同的话)。如后面将讨论的那样,可以添加发射绿光的发光器裸片,以用于将固态发光器封装的色域增大到CIEXYZ颜色空间的绿色区域。对于这一可选实施例而言:光学元件可以被布置为将其它光和泛绿的光与红光和紫/蓝光中的至少一种至少部分地混合。此外,当无机磷光体被用于发光材料时,发光转换器变成光学元件的部分,因为无机磷光体粒子散射接收的光并且从而协助不同颜色的光的混合。在另一实施例中,其它光的至少40%被转换。在又一实施例中,其它光的至少50%被转换为泛绿的光。
可选地,发光转换器是被提供在其它固态发光器的发光表面上的发光材料层。当其它固态发光器裸片包括多于一个发光表面时,所有发光表面可以用发光材料层覆盖。在这一可选实施例中,发光材料基本上耐热,因为其它固态发光器裸片可以变得相对温热——在这一可选实施例中,发光材料可以是无机磷光体。
可选地,发光转换器包括第一光透射材料,发光材料分布在第一光透射材料中,其它固态发光器的发光表面由第一光透射材料覆盖。在第一光透射材料(诸如例如,在硅酮或者另一树脂、玻璃、或者透 明合成材料等中)中提供发光材料具有若干优势:i)泛绿的光在发光转换器中被散射,并且因此,沿着更大的光发射表面发射;ii)在发光材料中生成的热量可以通过第一光透射材料传导走,并且例如,iii)发光材料不与第二发射蓝光的固态发光器裸片直接接触,并且因此,不直接接收其它固态发光裸片的热量(这防止了发光材料的转换效率下降太多)。
可选地,发射红光的固态发光器的发光表面也由发光转换器的第一光透射材料覆盖,从而获得将泛绿的光与红光至少部分混合的光学手段。在这一可选实施例中,假设发光材料不吸收红光。因此,第一光透射材料中的发光材料散射红光(就像其也散射泛绿的光那样),并且从而在第一光透射材料中获得了自动的光混合。因此,以相对高效率和有效的方法将红光和泛绿的光混合。要注意的是,在又一实施例中,吸收颜色分布与紫/蓝光的颜色分布不会重叠很多,这防止了由发射紫/蓝光的固态发光器裸片发射的很多光被转换为泛绿的光。
可选地,发光材料的吸收颜色分布可以与紫/蓝光的光谱重叠到如下程度,即不超过30%的紫/蓝光被发光材料吸收,并且其中发射蓝光的固态发光器裸片的发光表面也由第一光透射材料覆盖,从而获得将泛绿的光与紫/蓝光至少部分混合的光学手段。当发光材料仅吸收由发射蓝光的固态发光器裸片发射的光的相对小的部分时,发光材料不会将紫/蓝光转换为泛绿的光,并且因此,固态发光器封装的色域保持相对大。在发光材料在发射蓝光的固态发光器裸片前方的情况下使用第一光透射材料可以是有利的,还因为其散射紫/蓝光并且从而改进了紫/蓝光和泛绿的光的颜色混合,并且当发射红光的固态发光器裸片也由包括发光材料的第一光透射材料覆盖时,还改进了紫/蓝光、泛绿的光和红光的颜色混合。在另一实施例中,不多于20%的紫/蓝光被发光材料吸收。在又一实施例中,不多于10%的紫/蓝光被发光材料吸收。
可选地,光学元件包括第二光透射材料,第二光透射材料光学耦合到发光转换器和以下中的至少一个:发射蓝光的固态发光器的发光 表面和发射红光的固态发光器的发光表面。作为光学耦合的结果,第二光透射材料接收泛绿的光的至少一部分以及紫/蓝光和红光中的至少一种的至少一部分。因此,光学手段可以将不同颜色的接收光混合。第二光透射材料的光学手段还可以被配置为将光朝向光出射窗口引导,以用于将光透射到固态发光器封装的周围环境中。光学耦合可以暗指,第二光透射材料可以与发光表面和发光转换器直接接触,但是它还暗指其它光学元件可以被提供在第二光透射材料和所述其它元件之间。第二光透射材料可以例如为硅酮、PMMA、或者另一光透射树脂或者合成材料。第二光透射材料还可以由玻璃制成。
可选地,光学手段进一步包括被布置在第二光透射材料和发光转换器之间的光透射壁。将发光转换器与第二光透射材料物理分离可以是有利的(更具体而言,当需要限定发光转换器和发光材料之间的确切转变时)。例如,当光学元件是例如通过在靠近发射蓝光的固态发光器裸片的特定位置处分配硅酮制造的,并且发光转换器是通过在靠近其它固态发光器裸片的特定位置处分配包括发光材料的硅酮制造的时,这种分离壁可以用于确切地限定从第二光透射材料到发光转换器的转变的位置。
可选地,提供了用于制造固态发光器封装的方法。该方法包括:i)在其可以是基板或者印刷电路板的基底上提供发射蓝光的固态发光器裸片,发射蓝光的固态发光器裸片被配置为发射紫/蓝光;ii)在基底上提供其它固态发光器裸片,其它固态发光器裸片被配置为发射其它光,其它光包括在紫外、紫色、或者蓝色光谱范围中的至少一个内的波长的光;iii)在基底上处于发射蓝光的固态发光器裸片和其它固态发光器裸片之间的位置处提供发射红光的固态发光器裸片,发射红光的固态发光器裸片被配置为发射红光,在…之间意指第一直线和第二直线之间的角度在从120度直到180度的范围内,第一直线从发射红光的固态发射器裸片到发射蓝光的固态发光器裸片,并且第二直线从发射红光的固态发光器裸片到其它固态发光器裸片;iv)在基底上提供光透射壁,其中其它固态发光器裸片被布置在光透射壁的第一侧 并且发射蓝光的固态发光器裸片被布置在光透射壁的第二侧,第二侧与第一侧相对;v)在光透射壁的第二侧的特定位置处分配光透射树脂的第一部分;vi)在光透射壁的第一侧的特定位置处分配包括发光材料的光透射材料的第二部分,以形成发光转换器,其中发光被布置为接收其它光,发光材料被配置为吸收在吸收颜色分布内的光,并且根据发射颜色分布将所吸收的光的一部分转换为泛绿的光,吸收颜色分布与其它光的波长至少部分重叠,发射颜色分布具有在青色或者绿色光谱范围中的至少一个内的峰值波长,并且具有特定宽度以用于获得高于预定义最小值的显色指数,当固态发光器封装发射靠近黑体线的色点的光时,显色指数涉及由固态发光器封装发射的光。可选地,光透射树脂为硅酮。可选地,方法包括固化光透射树脂的步骤。可选地,靠近发射蓝光的固态发光器分配光透射材料的第一部分。可选地,靠近其它固态发光器裸片分配包括发光材料的光透射材料的第二部分。要注意的是,在这种位置分配这种材料还可以在没有光透射壁的情况下执行,并且当根据预定义计划很好地控制(分配的时机和/或)量时,光透射材料的第一部分和光透射材料的第二部分可以在很好地限定的位置处彼此接触。可选地,发光材料是有机磷光体、无机磷光体、以及示出量子限制并且至少在一个维度上具有纳米范围内的尺寸的粒子中的一种,其中粒子的示例为:量子点、量子棒、以及量子四脚体。当然,发光材料必须适合于在固态发光器封装中使用,并且因此,吸收颜色分布不得不与其它光的波长至少部分地重叠,并且发射颜色分布至少具有在青色或者绿色光谱范围内的峰值波长,并且发射颜色分布的宽度足够大以获得足够高的显色指数。
可选地,固态发光器封装可以进一步包括附加的发射蓝光的固态发光器裸片以用于发射附加的紫/蓝光。附加的发射蓝光的固态发光器裸片设置有其它发光材料,该其它发光材料至少吸收附加的紫/蓝光的一部分并且将所吸收的光转换为具有在黄色或者橙色光谱范围内的峰值波长的颜色发射分布。具有发光材料的附加的发射蓝光的固态发光器裸片被配置为发射具有靠近黑体线的色点的光。因此,提供了附 加的发光器,其本质上发射被人类裸眼体验为白光的光。当固态发光器不得不发射具有靠近黑体线的色点的光时,附加的发光器增加了可能的光输出。此外,附加的发光器增加了具有靠近黑体线的色点的光的CRI。还有,这种附加的发光器的使用增加了固态发光器封装的色域。黄色光谱范围从570纳米到590纳米,并且橙色光谱范围从590纳米到620纳米。
可选地,固态发光器封装可以进一步包括发射绿光的固态发光器裸片以用于发射绿光。发射绿光的固态发光器裸片增加了固态发光器封装的色域。绿光具有在从495纳米到570纳米的光谱范围内的峰值波长。
可选地,所述固态发光器裸片为发光二极管裸片。
根据本发明的另一方面,提供了光发射设备,其包括根据本发明的先前所讨论的方面的至少一个固态发光器。光发射设备还包括设置有导电轨道的基板,至少一个固态发光器封装电耦合到导电轨道。光发射设备为固态发光器的等级2集成。基板可以是刚性结构(例如印刷电路板)或者可以是柔性基板。
根据本发明的又一方面,提供了柔性LED条体。柔性LED条体包括根据上文讨论的本发明的另一方面的光发射设备。在柔性LED条体中,基板是柔性的并且具有拉长的形状。在基板上提供了多个固态发光器设备,并且所述固态发光裸片为发光二极管裸片。
根据本发明的最后一个方面,提供了灯具,其包括固态发光器封装、或者光发射设备、或者柔性LED条体。
光发射设备、柔性LED条体、和/或灯具提供了与根据本发明的第一讨论方面的固态发光器封装相同的益处,并且具有与固态发光器封装的对应实施例效果相似的相似实施例。
本发明的这些和其它方面通过下文所描述的实施例而变得明显,并且将参照下文所描述的实施例进行阐述。
本领域技术人员将领会的是,上述选项、实施方式、和/或本发明的方面中的两个或者多个可以以任何认为有用的方式组合。
对应于所描述的对固态发光器封装的修改和变化的对光发射设备和/或柔性LED条体的修改和变化可以由本领域技术人员基于本描述来执行。
附图说明
在附图中:
图1a至图1c示意性地示出了固态发光器封装的实施例,
图2a至图2c示意性地示出了固态发光器封装的实施例,
图3a示意性地示出了固态发光器封装的实施例,
图3b示意性地示出了一些光发射光谱和吸收颜色分布,
图4a示意性地示出了光发射设备的实施例,
图4b示意性地示出了柔性LED条体的实施例,
图4c示意性地示出了灯具的实施例,并且
图5a呈现了第一特定示例的光发射和吸收光谱,
图5b呈现了由第一特定示例的实施例生成的大约6500K的色温的光的光发射光谱,
图6a呈现了由第一特定示例的实施例生成的大约2725K的色温的光的光发射光谱,
图6b呈现了第一特定示例的实施例的色域,
图7a呈现了第二特定示例的光发射和吸收光谱,
图7b呈现了由第二特定示例的实施例生成的大约6500K的色温的光的光发射光谱,
图8a呈现了由第二特定示例的实施例生成的大约2725K的色温的光的光发射光谱,
图8b呈现了第二特定示例的实施例的色域,
图9呈现了三个固态发光器裸片的布置的顶视图。
应该注意的是,在不同的图中由相同的附图标记表示的项具有相同的结构特征和相同的功能,或者是相同的信号。在这种项的功能和/或结构已经被解释过的地方,不必要在详细描述中对其重复解释。
附图纯粹是图解性的并且未按比例绘制。特别地为了清楚,一些尺寸被大程度地放大。
具体实施方式
在这一描述的后续部分,通过使用特定术语讨论特定实施例。必须注意的是,当使用术语发射蓝光或者(第一或者第二)蓝光时,还意指发射紫光或者紫光。第二蓝光和第二发射蓝光的固态发光器裸片的实施例是落在如权利要求中提供的术语其它光和其它固态发光器的范围内的实施例。因此,代替第二蓝光,还可以读作紫光或者紫外光,并且代替第二发射蓝光的固态发光器裸片,还可以读作发射紫外光的固态发光器裸片或者发射紫光的固态发光器裸片。
图1a至图1c示意性地示出了固态发光器封装100、180、190的实施例。第一实施例在图1a中示出。图1a示意性地呈现了包括固态发光器裸片130、140、150的等级1固态发光器封装100的截面图。固态发光器封装100具有外表面104,该外表面可以是某种外壳,但是后面将看到,外表面104还可以包括例如基板,在该基板上提供特定形状的壁。固态发光器封装100具有光出射窗口114,通过该窗口,由固态发光器封装100生成的光被发射到固态发光器封装100的周围环境中。在固态发光器封装100的底侧处绘制了电接触106、108、110、112,该电接触可以用于将固态发光器封装100焊接到例如印刷电路板。在后续的图中,电接触106、108、110、112未绘制,但是固态发光器封装的所有后续实施例可以具有诸如绘制出的电接触106、108、110、112之类的电接触,但是还可以在固态发光器封装的另一位置处具有电接触。在固态发光器封装100中绘制了三个固态发光器裸片130、140、150(例如,发光二极管的裸片)。所绘制的固态发光器裸片130、140、150在其底部表面处具有一个电极并且在其顶部表面处具有一个电极。如图1a所示,放置固态发光器裸片130、140、150,其中其底部表面在固态发光器封装100的底部板上并且其顶部表面用接线键合132连接,使得当经由电接触106、108、110、112 提供电能时,固态发光器裸片130、140、150可以被提供有这样的电能。第一固态发光器裸片130是第一发射蓝光的固态发光裸片130。如果固态发光器裸片是发射蓝光的固态发光裸片130,裸片本身发射根据第一光发射分布的第一蓝光,并且这一特性由在第一发射蓝光的固态发光裸片130中具体使用的材料(诸如,例如所使用的半导体材料以及所使用的掺杂物)确定。固态发光器裸片140是发射红光的固态发光器裸片140,其发射根据第二光发射分布的红光。固态发光器裸片150是第二发射蓝光的固态发光裸片150,其发射根据第三光发射分布的第二蓝光。在实施例中,第一发射蓝光的固态发光器130和第二发射蓝光的固态发光器150彼此等同,并且因此,第一光发射分布等同于第二光发射分布。在另一实施例中,第一发射蓝光的固态发光器130和第二发射蓝光的固态发光器150彼此不等同,并且因此,第一光发射分布与第二光发射分布不重叠或者仅部分重叠。当第一发射蓝光的固态发光器130和第二发射蓝光的固态发光器150彼此不等同时,第一光发射分布和第二光发射分布之间的重叠不大于30%。固态发光器封装100进一步包括被提供在第二发射蓝光的固态发光器裸片150的顶部上的发光转换器120。发光转换器包括发光材料,该发光材料被配置为吸收在吸收颜色分布内的光,并且将所吸收的光能的一部分转换为根据发射颜色分布的泛绿的光。吸收颜色分布至少部分与第二蓝光的波长重叠,因此,至少部分与第三光发射分布重叠。在实施例中,第三光发射分布与吸收颜色分布完全重叠。发光材料的发射颜色分布在青色或者绿色光谱范围内具有峰值波长,并且具有至少40纳米的半高全宽光谱宽度,并且在另一实施例中,具有至少50纳米的半高全宽光谱宽度,并且在又一实施例中,具有至少60纳米的半高全宽光谱宽度。发光转换器120可以进一步包括其中分散了发光材料的硅酮或者另一特定基体聚合物(诸如,例如PMMA)。由第二发射蓝光的固态发光器裸片150发射的光被发射到发光转换器中,并且第二蓝光被吸收并且转换为泛绿的光。泛绿的光至少部分发射通过光出射窗口114,并且还可以在侧向方向上发射。固态发光器100进 一步包括光学元件102。光学元件102包括光透射材料,诸如例如在图1a中的实施例中的硅酮,硅酮与第一发射蓝光的固态发光器裸片130直接接触、与发射红光的固态发光器裸片140直接接触、并且光学耦合到发光转换器120。光学元件102至少被配置为部分地将泛绿的光的一部分与第一蓝光的一部分和红光的一部分中的至少一种混合。该混合在光发射通过光出射窗口之前执行。作为光学元件102和发光转换器120之间的光学耦合的结果,如在图1a中的位置199处所示,被困在光学元件102内的光可以透射进入发光转换器,并且在侧向方向上发射的泛绿的光透射进入光学元件102。这导致泛绿的光的至少一部分与一些红光和/或一些第一蓝光混合。
在上面的实施例中,用接线键合电连接的固态发光器裸片130、140、150还可以由如将在后续的实施例中讨论的所谓的倒装芯片固态发光器裸片代替。
在上面的实施例中,并且还在后续讨论的实施例中,使用了术语泛绿的光。泛绿的光意指人类裸眼将把光的颜色特性化为属于绿颜色家族的光。泛绿的光包括绿光,但是还包括例如青色光、薄荷色光、橄榄色光、绿松色光、青柠颜色的光。从波长尺度上看,泛绿的光总体上在黄光和蓝光之间。发光材料发射根据发射颜色分布的光,并且这一发射颜色分布的峰值波长在青色光谱范围内或者在绿色光谱范围内,这些范围分别从大约490纳米到大约520纳米和从520纳米到大约570纳米。发射颜色分布是相对宽的分布,这意指发射颜色分布的半高全宽(FWHM)值为至少40纳米。发射颜色分布的尾部甚至可以延伸到黄色或者蓝色光谱范围内。
在另一实施例中,发射颜色分布的峰值波长在从大约500纳米到大约560纳米的范围内。在又一实施例中,发射颜色分布的峰值波长在从大约505纳米到大约550纳米的范围内。在附加实施例中,发射颜色分布的FWM值为至少50纳米。在又一附加实施例中,发射颜色分布的FWM值为至少60纳米。
发光材料可以为以下中的一个:有机磷光体、无机磷光体、以及 示出量子限制并且至少在一个维度上具有纳米范围内的尺寸的粒子,其中粒子的示例为:量子点、量子棒、以及量子四脚体。
更具体而言,合适的无机磷光体的示例为:
-Lu1-x-y-a-bYxGdy)3(Al1-z-uGazSiu)5O12-uNu:CeaPrb,其中0≤x≤1、0≤y≤1、0<z≤0.1、0≤u≤0.2、0<a≤0.2、并且0<b≤0.1,诸如Lu3Al5O12:Ce3+和Y3Al5O12:Ce3+,
-(Sr1-a-b-cCabBac)SixNyOz:Eua2+,其中a=0.002–0.2、b=0.0–0.25、c=0.0–1.0、x=1.5–2.5、y=0.67–2.5、z=1.5–4,包括例如SrSi2N2O2:Eu2+和BaSi2N0.67O4:Eu2+,
-(Sr1-u-v-xMguCavBax)(Ga2-y-zAlyInzS4):Eu2+,包括例如SrGa2S4:Eu2+,
-(Sr1-xBax)2SiO4:Eu,其中0<x≤1,包括例如BaSrSiO4:Eu2+,(Ca1-x-y-a-bYxLuy)3(Sc1-zAlz)2(Si1-x-yAlx+y)3O12:CeaPrb,其中0≤x≤1、0≤y≤1、0<z≤1、0≤u≤0.2、0<a≤0.2、并且0<b≤0.1,诸如Ca3Sc2Si3O12:Ce3+,并且更多其它合适的无机发光材料在图2c的上下文中讨论。
更具体而言,有机磷光体的示例为发射绿光的有机染料,诸如苝衍生物,诸如LumogenF材料083(黄色)、170(黄色)、850(绿色)。
合适的量子点是具有诸如硫化镉(CdS)和硫化锌(ZnS)之类的外壳的硒化镉(CdSe),或者诸如磷化铟(InP)、和铜铟硫(CuInS2)、和/或银铟硫(AgInS2)之类的无镉量子点。
图1b公开了固态发光器封装180的后续实施例的截面图。固态发光器封装180相似于图1a中的固态发光器封包100,但是对于下文讨论的要点而言是不同的。固态发光裸片132、142、156是所谓的倒装芯片固态发光裸片132、142、156,这意指固态发光裸片132、142、156的两个电极都位于一侧,并且因此,不需要接线键合向它们提供电能。为了完整性,提供后续的固态发光器裸片:第一发射蓝光的固态发光器裸片132、发射红光的固态发光器裸片142、以及第二发射蓝光的固态发光器裸片152。此外,光学发光转换器122不同于发光 转换器120。在图1b中的实施例中,发光转换器122不包括硅酮或者另一基体聚合物,并且发光材料被直接提供在第二发射蓝光的固态发光器裸片152的顶部上。发光材料为例如耐受在第二发射蓝光的固态发光器裸片152中生成的热量的无机磷光体。还有,光学元件103大于图1a中的光学元件102。光学元件103为例如硅酮并且完全填充固态发光器封装的外表面104、固态发光器132、142、发光转换器122、以及光出射窗口之间的空间。因此,在第一发射蓝光的固态发光器裸片132、发射红光的固态发光器裸片142、以及发光转换器122中生成的所有光被光学元件接收,并且由于光学元件中的一些内部反射,在其发射通过光出射窗口之前,泛绿的光中的至少一些与第一蓝光和/或红光混合。注意,光学元件103还可以由玻璃制成,并且可以设置有几个凹部以接收固态发光器裸片132、142、152。为了获得在这种玻璃光学元件103和固态发光器裸片132、142、152之间的良好的光学接触,固态发光器裸片132、142、152可以被粘附到玻璃光学元件103。
图1c示意性地呈现了固态发光器封装190的另一实施例。固态发光器封装190相似于图1b中的固态发光器封装180。差异涉及固态发光器封装190的外表面。固态发光器封装190被制造在底部板/基板192上,在该底部板/基板上提供了边缘116,该边缘在截面图中是三角形的。边缘116的至少一个表面(其为面向固态发光器裸片132、142、152的表面118)是光反射的(镜面反射的或者漫反射的),使得被困在硅酮103内或者发射到侧向方向上的第一蓝光、红光、以及泛绿的光被反射向光出射窗口114。在图1c中的示例中,硅酮103(其为光学元件)用弯曲表面绘制。这种弯曲表面可以是在半完成的固态发光器封装上提供一滴硅酮的结果,该半完成的固态发光器封装包括底部板/基板192、边缘116、以及第一发射蓝光的固态发光器裸片132、发射红光的固态发光器裸片142、以及具有发光转换器122的第二发射蓝光的固态发光器裸片152。该滴硅酮可以自然地获得所呈现的形状,并且在固化之后,这是光学元件/硅酮元件103的最终形状。
图9呈现了对于例如图1b和/或图1c(顶视图中看到的)的实施例而言,发射红光的固态发光器裸片142、发射蓝光的固态发光器裸片132、以及其它固态发光器裸片152(被发光转换器122包围)相对于彼此如何布置的示例。发射红光的固态发光器裸片142被布置在发射蓝光的固态发光器裸片132和其它固态发光器裸片152之间。在这一上下文中,“在…之间”被限定为:当穿过发射红光的固态发光器裸片142的中心904和发射蓝光的固态发光器裸片132的中心903绘制第一虚拟线901时,并且当穿过发射红光的固态发光器裸片142的中心904和其它固态发光器裸片152的中心905绘制第二虚拟线902时,第一虚拟线901和第二虚拟线902之间的最小角度α在从120度到180度的范围内。
图2a到图2c示意性地示出了固态发光器封装200、280、290的其它实施例。
图2a呈现了作为图1a中的固态发光器封装100和图1b中的固态发光器封装180的变体的固态发光器封装200。相似于图1b中的固态发光器封装180,固态发光器裸片132、142、152是将其电极包括在固态发光器裸片132、142、152的一侧的所谓的倒装芯片。然而,这一实施例和其它实施例不限于使用倒装芯片固态发光器裸片132、142、152。代替倒装芯片固态发光器裸片132、142、152,这一实施例可以包括其必须通过诸如在图1a的上下文中讨论的接线键合的方式电连接的固态发光器裸片。对于发光转换器120的类型而言,固态发光器封装200进一步相似于图1a中的固态发光器封装100。固态发光器封装200包括由光透射基体聚合物(例如硅酮)制成的发光转换器120,在该光透射基体聚合物中分散了发光粒子或者溶解了分子。在图2a中的实施例中,光学元件至少包括填充有光透射材料(例如硅酮)102的空间,并且包括光透射或者透明壁105。使用这种壁在固态发光器封装200的制造过程中可以是有利的。例如,在将发光转换器120和硅酮102应用到固态发光器封装200之前,光透射壁105可以被放置在发射红光的固态发光器裸片142和第二发射蓝光的固态 发光器裸片152之间,以限定未来的发光转换器120和硅酮102之间的界面的位置。当发光转换器120的发光材料具有吸收颜色分布,使得当第一蓝光撞击在发光材料上时很大部分的第一蓝光也被吸收,并且因此,必须防止发光转换器太靠近第一发射蓝光的固态发光器裸片132时,限定这种位置可能是期望的。因此,通过在第一发射蓝光的固态发光器裸片132和发光转换器120之间创建足够长的空间分离,防止了当第一发射蓝光的固态发光器裸片132发射第一蓝光(使得第一蓝光透射通过光出射窗口114)时,发光材料还生成泛绿的光。假设硅酮102和发光转换器120被很好地光学耦合到光透射壁105,使得(如箭头199所示)泛绿的光中的至少一些可以透射通过光透射壁105到达硅酮102,并且一些红光可以透射通过光透射壁105进入发光转换器120。
图2b呈现了相似于先前讨论的固态发光器封装的固态发光器封装280,然而,其中一个重要的不同是,发光转换器124明显更大并且覆盖第二发射蓝光的固态发光器裸片152和发射红光的固态发光器裸片142。因此,发光转换器124接收红光和第二蓝光(被发光材料转换为泛绿的光)。此外,作为结果,硅酮102仅被提供在第一发射蓝光的固态发光器132的顶部上。如图2b所示,发光转换器124和硅酮102彼此接触并且光学耦合到彼此,使得第一蓝光可以透射进入发光转换器124,并且使得泛绿的光和红光可以透射进入硅酮102。此外,发光转换器124可以包括无机磷光体,该无机磷光体的粒子分散在发光转换器124的基体聚合物中。对于根据吸收颜色分布未被吸收的光而言,无机磷光体的粒子充当散射粒子。因此,泛绿的光和红光(以及从硅酮102接收的第一蓝光)被无机磷光体的粒子散射,并且因此,这些不同颜色的光在它们透射通过光出射窗口114之前被很好地混合。在图1a中的固态发光器封装100中,发光转换器120也在相对低的水平上做这件事,但是在图2b中的固态发光器封装280中,发光转换器124在很大程度上有助于光的混合,并且因此,发光转换器124与硅酮102一起形成了固态发光器封装280的光学元件。 注意,这一实施例当发光材料的吸收颜色分布与第一蓝光的波长不重叠或者仅最小程度重叠时工作良好。备选地,仅发光转换器124是将不同颜色的光混合的光学元件,并且在硅酮102和发光转换器124之间提供不透明壁(其可以是反射的),使得第一蓝光不进入发光转换器124。
图2c呈现了相似于图2b中的固态发光器封装280的固态发光器封装290。不同在于,发光转换器126完全填充固态发光器封装290的外壁104之间的空间,并且不存在硅酮区域。发光转换器126是将第一蓝光、红光、以及泛绿的光混合的光学元件,因为其直接从第一发射蓝光的固态发光器裸片132、发射红光的固态发光器裸片142、以及第二发射蓝光的固态发光器裸片152接收第一蓝光、红光、以及第二蓝光。当发光转换器126的发光材料的吸收颜色分布与第一发射蓝光的固态发光器裸片132的光发射分布几乎没有重叠时,图2c中的实施例工作良好。因此,第一蓝光的波长几乎不落在吸收颜色分布内。换句话说,第一蓝光的波长至少落在吸收颜色分布的半高全宽波长范围之外。要注意的是,在实施例中,不是所有的第二蓝光都被转换为泛绿的光,并且当第二发射蓝光的固态发光器裸片152接收电能时,产生的光发射是第二蓝光和泛绿的光的组合。这一组合具有在纯蓝光的色点和泛绿的光的色点之间某处的色点。这仍然导致固态发光器封装290的光发射的相对大的色域,并且具有靠近黑体线的色点的光的CRI保持相对大。还可以的是,第一蓝光的相对小的部分(例如小于第一蓝光的20%)仍然被发光材料吸收并且被转换为泛绿的光。虽然当第一发射蓝光的固态发光器裸片132接收电功率时发射的光的色点朝着绿色轻微位移,但是总体上固态发光器的色域保持相对大,并且仍然可以获得相对大的CRI。
在图2c中的实施例中,对于在发光材料的吸收颜色分布之外的波长而言,发光转换器的发光材料可以充当散射粒子。这导致了不同颜色的光的良好混合。具体而言,对于在吸收颜色分布之外的波长而言,无机磷光体是有利的散射粒子。在实施例中,发光转换器还可以 包括用于散射透射通过发光转换器的光的手段。光的体散射通过引入材料折射率的转变实现。这可以通过在基体材料中添加不同折射率的粒子来实现。由于效率原因,粒子对光的吸收应该低。用于散射粒子的典型材料为:TiO2、SiO2、ZnO、Al2O3、BaSO4。作为固体散射粒子的备选,可以引入气泡或者甚至液泡。在图1a至图1c、图2a至图2b中的实施例中,硅酮102、103(光学元件)也可以包括这种用于将不同颜色的光更好地混合的散射手段。备选地,可以使用表面散射,其中上面提到的粒子未被混合在基体(硅酮或者另一透明材料)中,而是被应用在材料的顶部处或顶部上。备选地,将基体材料自身的表面粗糙化将有助于散射光。
图2c中的实施例还可以用于讨论另一实施例。在这一另一实施例中,固态发光器封装291包括第一发射蓝光的固态发光器裸片132、发射红光的固态发光器裸片142、以及其它固态发光器裸片253。这一其它固态发光器裸片253发射例如紫光或者紫外光。当其它固态发光器裸片253发射紫外光时,光透射材料102中的发光材料被配置为吸收该紫外光,并且如先前所讨论的那样,将这一被吸收的紫外光转换为泛绿的光。当其它固态发光器裸片253发射紫光时,光透射材料102中的发光材料被配置为吸收该紫光的至少一部分,并且如先前所讨论的那样,将所吸收的紫光转换为泛绿的光。发光材料的量可以使得紫光的一部分被吸收并且转换为泛绿的光,使得作为剩余的紫光和泛绿的光的组合的光的色点在蓝色色点和绿色色点之间某处。发光材料的量还可以使得几乎所有紫光被吸收并且转换为泛绿的光,使得当(仅)其它固态发光器裸片253接收电能时,由固态发光器封装291发射泛绿的光。
在图2c中的固态发光器封装290、291的两个实施例中,可以提供发射具有纯绿光的色点的绿光的可选的发射绿光的固态发光器。这增强了固态发光器封装290、291的色域。一般地,固态发光器封装290、291的实施例可以包括附加的固态发光器裸片(具有或者不具有附加的特定发光材料),以向固态发光器封装290、291提供附加手 段以发射其它颜色的光、或者在更大的光强度下发射、或者增大色域、或者增加具有靠近黑体线的色点的所发射的光的CRI。
一般地,在图2c中的固态发光器封装290、291的实施例的上下文中,对第一蓝光、第二蓝光、以及发光材料的要求是:i)合适的发光材料为在短波长蓝色(“第二蓝光”)处比在长波长蓝色(“第一蓝光”)处具有明显更高吸收的发射绿光的发光材料;ii)发光材料具有在480纳米和600纳米之间的发射最大值,在其它实施例中,具有在520纳米到570纳米之间的发射最大值,和最小值为30nm的半高全宽,在其它实施例中,最小值为50nm的半高全宽;iii)对第二蓝光具有40%-100%、很可能70%-100%的吸收,并且对第一蓝光具有0%-40%、很可能0%-20%的吸收;iv)第二蓝光的光谱范围在380nm到460nm处具有其发射最大值,优选地在400nm到440nm处,并且第一蓝光的光谱范围在440nm到500nm处具有其发射最大值,优选地在460nm到480nm处。合适的发光材料为:SSONE(SrSi(2)N(2)O(2):Eu)、SIAlON(SrSi(2)N(2)O(2):Eu)、SAE(Sr4Al14O25:Eu)、GaYAG((YxGa(1-x))3Al5O12:Eu)、明晰的(lucid)绿色量子点、BAM:Mn(BaMgAl10O17:Mn)、BBG(BaMgAl10O17:Eu,Mn)、BSONE(BaSi(2)N(2)O(2):Eu)、以及不同的硅酸盐(A2Si(OD)4:Eu,其中A=Sr、Ba、Ca、Mg、Zn并且D=F、Cl、S、N、Br;BOSE=(SrBaCa)2SiO4:Eu;(Ba2MgSi2O7:Eu2+;Ba2SiO4:Eu2+);(Ca,Ce)3(Sc,Mg)2Si3O12。
图3a示意性地示出了相似于图2a中的固态发光器封装200的固态发光器封装300的实施例。不同在于,提供了附加的固态发光器裸片302。附加的固态发光器裸片302可以发射第三蓝光。在附加的固态发光器裸片302的顶部上提供了第二发光转换器304,该第二发光转换器包括将第三蓝光的一部分转换为黄光的发光材料。附加的固态发光器裸片302和第二发光转换器304的组合可以被配置为发射具有靠近CIEXYZ颜色空间中的黑体线的色点的白光。该白光是第三蓝光和黄光的组合。当固态发光器封装300不得不发射接近或靠近黑体线 的颜色的光时和/或当必须生成白光的相对大的光输出时,可以控制附加的固态发光器裸片302发光。此外,当发射具有接近黑体线的色点的光时,使用附加的固态发光器裸片302发光还增加所发射的光的显色指数。注意,附加的固态发光器裸片302的位置在发射红光的固态发光裸片142和第一发射蓝光的固态发光裸片142之间。在其它实施例中,附加的固态发光器裸片302还可以被布置在外壁104和第一发射蓝光的固态发光裸片142之间,或者被布置在发射红光的固态发光裸片142和光透射壁105之间。
图3b在图350中示意性地示出了一些光发射光谱352、356、发射颜色分布354、以及吸收颜色分布358。图350的x轴表示光的波长λ。y轴表示光功率P。先前实施例中的第二发射蓝光的固态发光器裸片以及可选地还有第一发射蓝光的固态发光器裸片发射例如根据光发射光谱352的蓝光。发射红光的固态发光器裸片发射例如根据光发射光谱356的红光。先前实施例中的发光材料具有例如根据虚线358的吸收颜色分布。在图3b的示例中,吸收颜色分布与光发射光谱352重叠,并且因此,当发光材料接收由第二发射蓝光的固态发光器裸片发射的光时,这一光被吸收并且转换为另一颜色的光。由发光材料发射的光根据发射颜色分布354发射。发射颜色分布354的峰值波长λpeak在青色和/或绿色光谱范围内,例如在490纳米和570纳米之间,或者备选地,在500纳米和560纳米之间,或者在又一备选实施例中,在505纳米和550纳米之间。此外,发射颜色分布354相对宽,这意指半高全宽FWHM值大于40纳米。在实施例中,FWHM值大于50纳米,并且在另一实施例中,FWHM值大于60纳米。根据发射颜色分布的光至少对于人类裸眼而言呈现为泛绿的光,并且在实施例中,这一光被体验为绿光。在另一实施例中,第二(发射蓝光的)固态发光器裸片的光发射光谱352至少部分在紫外光谱范围内,并且吸收光谱358也更多地位于紫外光谱范围内,使得紫外光被发光材料吸收并且转换为泛绿的光。
图5a在图500中呈现了所发射的光的光谱范围的第一特定示例、 特定发光材料的吸收颜色分布以及发射颜色分布。示例涉及如图2c中呈现的固态发光器封装290、291。在示例中,一个固态发光器裸片发射根据发射光谱506的在465纳米处具有峰值波长的蓝光。发射红光的固态发光器裸片发射根据光发射光谱508的具有620纳米的峰值波长的红光。其它固态发光器裸片发射根据光发射光谱504的在大约405纳米处具有峰值波长的紫/蓝光。在示例中,提供了名为SSONE(SrSi(2)N(2)O(2):Eu)的发光材料,其具有吸收颜色分布502并且发射根据发射颜色分布510的光。注意,吸收颜色分布502以反转方式呈现,这意指当线跟随图500的顶部线(归一化强度0,06)时,发光材料SSONE不吸收光,并且这一顶部线和吸收颜色分布502的线之间的距离表示该特定波长的光的吸收量,并且因此,表示发光材料被该特定波长的光激励的量。因此,380nm波长的光的吸收是高的,而大约500纳米的光的吸收相对低。发射颜色分布的峰值波长在大约535纳米处,并且发射颜色分布的半高全宽为大约75纳米。当所发射的第一蓝光的(光谱506的)量和所发射的其它光的(光谱504的)量具有50%:50%的比率时,发射特定量的红光,并且特定量的发光材料用于创建具有6500开尔文色温的靠近黑体线的色点的光,固态发光器封装的总光发射对应于图2b中的颜色分布550。这一光具有为83的CRI以及为85的R9值。获得了209Lumen/Wopt的转换效率。当后续将其它光和蓝光之间的比率改变为96%:4%并且调整了所发射的红光的量时,可以获得具有大约2725开尔文的色点的光发射,其具有为88的CRI和为30的R9值。这一光发射的颜色分布600在图6a中示出。在这一示例中,仅64%的其它光被转换为绿光。固态发光器封装的这一实施例的色域652在图6b中的CIEXYZ颜色空间650中呈现。
根据图2c(其中还存在发射绿光的固态发光器裸片)中的实施例之一的固态发光器封装的第二特定的光发射结果在图7a、图7b、图8a、以及图8b中呈现。
图7a在图700中呈现了所发射的光的光谱范围的第一特定示例 以及特定发光材料的吸收和发射颜色分布。示例涉及如图2c中呈现的固态发光器封装290、291,并且其包括附加的发射绿光的固态发光器裸片。在示例中,一个固态发光器裸片发射根据发射光谱706的在465纳米处具有峰值波长的蓝光。发射红光的固态发光器裸片发射根据光发射光谱708的具有620纳米的峰值波长的红光。其它固态发光器裸片发射根据光发射光谱504的在大约405纳米处具有峰值波长的紫/蓝光。发射绿光的固态发光器裸片具有发射光谱712,该发射光谱具有523纳米的峰值波长。在第二特定示例中,提供了名为SSONE(SrSi(2)N(2)O(2):Eu)的发光材料,其具有吸收颜色分布502并且发射根据发射颜色分布510的光。注意,吸收颜色分布502以反转方式呈现,如先前在图5a的上下文中所讨论的那样。发射颜色分布710的峰值波长在大约535纳米处,并且发射颜色分布710的半高全宽为大约75纳米。当所发射的第一蓝光的(光谱506的)量、所发射的其它光的(光谱504的)量、以及绿光的(光谱712的)量根据46%:45%:9%的比率生成时,发射特定量的红光,并且特定量的发光材料用于创建具有6500开尔文色温的靠近黑体线的色点的光,固态发光器封装的总光发射对应于图2b中的颜色分布750。这一光具有为86的CRI以及为81的R9值。获得了242Lumen/Wopt的转换效率。当后续将其它光、蓝光、以及绿光之间的比率改变为84%:4%:11%并且调整了所发射的红光的量时,可以获得具有大约2725开尔文的色温的接近黑体线的色点的光发射,其具有为81.5的CRI。具有2725开尔文的色温的白光的光发射的颜色分布800在图8a中示出。在这一示例中,仅32%的其它光被转换为绿光。固态发光器封装的这一实施例的色域852在图6b中的CIEXYZ颜色空间850中呈现。
图4a示意性地示出了光发射设备400的实施例。光发射设备400是包括固态发光器裸片的等级2集成设备。光发射设备400包括在其上提供了导电轨道406的基板404或者箔,并且包括根据发光器封装402的先前讨论的实施例之一的固态发光器封装402。固态发光器封装402例如通过焊接电连接到导电轨道406。注意,在先前的实施例 中,呈现了固态发光器封装的截面图,而在图4a中呈现了三维图。截面图可以是这种盒形固态发光器封装402的截面图,但是还可以是不同形状的固态发光器封装(诸如圆柱形状的固态发光器封装)的截面图。
图4b示意性地示出了柔性LED条体430的实施例。柔性LED条体包括柔性箔434,该柔性箔包括导电轨道并且包括固态发光器封装432。导电轨道被布置为向固态发光器封装432提供功率。柔性LED条体430可以连接到驱动电路,该驱动电路控制提供到固态发光器封装432的不同固态发光器裸片的电能的量,使得可以使用柔性LED条体430生成不同颜色的光。要注意的是,术语柔性LED条体暗指固态发光器封装432的固态发光器裸片为发光二极管。
图4c示意性地示出了灯具460的实施例。灯具460包括上面讨论的固态发光器封装的实施例之一,或者包括图4a中的光发射设备,或者包括图4b中的柔性LED条体。
综上,提供了固态发光器封装、发光设备、柔性LED条体、以及灯具。固态发光器封装包括:i)分别发射紫/蓝光、红光、以及其它光的至少三个固态发光器裸片;ii)具有发光材料的发光转换器;iii)用于混合不同颜色光的至少一部分的光学元件;以及iv)光出射窗口。发光材料至少部分地将其它光转换为在绿色或者青色光谱范围内具有峰值波长的泛绿的光,并且具有足够宽的颜色发射分布,使得固态发光器封装能够发射具有足够高的显色指数的光。显色指数涉及具有靠近黑体线的色点的光。
应该注意的是,上述实施例说明了而非限制了本发明,并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下,将能够设计出很多备选实施例。
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