[發明專利]用于發射混合光的裝置

無效

• 申請號: 200780041424.0
• 申請日: 2007-10-29
• 公開（公告）號: CN101542754A
• 公開（公告）日: 2009-09-23
• 發明（設計）人: H·-H·貝克特爾;P·J·施米特;M·溫特
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦電子股份有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 劉 鵬;譚祐祥

本發明涉及包括至少兩個電致發光光源以及光轉換元件的裝置，其 用于有效地發射具有不依賴于視角的色點的光。

電致發光光源(LED)發射光譜的窄區域中的光。所稱的磷光體轉 換LED(pcLED)將LED發射的初級輻射的至少一部分轉換成次級輻射。 這個過程稱為光轉換并且用于該目的的材料稱為光轉換材料。因此， pcLED能夠發射作為初級和次級輻射混合的結果而覆蓋光譜的更寬區域 的混合光(寬帶發射)。為了進行光轉換，LED涂敷有例如嵌入到有機 基質(matrix)中的粉末狀光轉換磷光體材料的光轉換層。這種裝置構 成用于發射寬帶光(由初級和次級輻射的混合產生的混合光)以及特別 是白色光的簡單光源。由于LED的工作溫度的原因，光轉換層的光學性 質隨著工作時間變得更長而改變，特別是作為有機基質變成有色的結果 而改變，其意味著強度隨著時間而不穩定并且在混合光的色點中存在平 移。

文獻WO2006/072918A1描述了一種具有多個相同顏色的藍色LED 的磷光體轉換裝置，其用于發射通過混合藍色初級輻射和磷光體轉換的 次級輻射而產生的白色光。為了產生次級輻射，利用了陶瓷光轉換材料， 該陶瓷光轉換材料的光學性質以及尤其是它的透射和它的轉換能力對 于LED工作期間的溫度效應不敏感。假定每個LED具有相同的光產額 (yield)，那么該裝置的亮度通過使用兩個LED而增大。除了產生黃色 次級輻射的第一光轉換材料之外，在這種情況下陶瓷光轉換層也包括用 于產生紅色次級輻射的另外的材料，由此發射具有高的顏色再現指數的 寬帶白色光。然而，這種類型的裝置的缺點在于，混合光的色點隨著視 角而變化，在藍色初級輻射轉換成紅色次級輻射的過程中出現能量損失 以及這種pcLED裝置得到的效率低。

因此，本發明的目的是提供用于有效地發射混合光的裝置，所述混 合光具有穩定且不依賴于視角的色點。

這個目的是通過用于在平均發射方向上發射包括初級和次級輻射 的混合光的裝置來實現的，該裝置包括：至少一個第一電致發光光源， 用于發射在第一波長處具有最大強度的第一初級輻射；至少一個第二電 致發光光源，用于發射在比第一波長更大的第二波長處具有最大強度的 第二初級輻射；以及光轉換元件，用于吸收所述初級輻射中的至少一個 并且重新發射次級輻射，所述光轉換元件被如此設置，使得混合光中所 有的初級輻射都經過該光轉換元件，并且該光轉換元件包括陶瓷光轉換 材料，其微觀結構被選擇成使得包括初級和次級輻射的混合光的色點基 本上與視角無關。術語初級輻射和次級輻射在這種情況下指的是在給定 波長處具有最大強度的給定波長范圍的發射光，其位置決定了所發射的 初級輻射和次級輻射的顏色。在下面提及例如藍色初級輻射的地方，該 初級輻射的最大強度處于光譜的藍色區域中，對于次級輻射，情況也是 如此。

基本上與視角無關的依照本發明的裝置的色點借助于用于所述光 轉換材料的適當的微觀結構來實現，例如借助于適當的顆粒尺寸和/或孔 隙(pore)尺寸來實現，其使得穿過所述光轉換材料的光被散射并且所 述初級和次級輻射因而被混合，從而混合光的色點不再依賴于視角。如 果光轉換元件的散射效應足夠大，那么對于混合光的所有成分獲得相同 的朗伯(Lambert)發射特性。利用具有產生太小的散射效應的不適當微 觀結構的光轉換元件，初級輻射的角分布將由于漸變(shading-off)和/ 或光學效應的原因而明顯不同于次級輻射的角分布，后者將由于其在光 轉換材料中的各向同性發射而具有寬的朗伯發射特性。由這些成分組成 的混合光將表現出作為視角的函數的顯著的色點變化。如果所述陶瓷材 料含有對光轉換元件中的初級和次級輻射具有太嚴重的散射效應的不 適當微觀結構，那么混合光的色點將仍然與視角無關，但是由過于嚴重 的散射造成的初級輻射的后向散射將導致由于吸收而引起的過高的光 損失并且將因而極大地降低所述裝置的效率。另一方面，依照本發明的 裝置的光轉換材料具有適用于維持高的效率同時避免色點依賴于視角 的微觀結構。散射的嚴重性被設置成使得以所述裝置的效率的任意可察 覺的降低獲得初級和次級輻射的有效混合物。為了允許待評定的色點表 現出與視角無關，在與平均發射方向的不同角度確定整個裝置的光譜發 射。措辭“基本上與視角無關”表示色點隨視角的變化Δu′v′小于0.02，優 選地小于0.01。在這種情況下，Δu′v′為1976?CIE顏色坐標系統中不同發 射角下的兩個色點之間的矢量距離。