[發(fā)明專利]照明裝置和照明方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200880014693.2
• 申請日: 2008-05-08
• 公開（公告）號: CN101711325A
• 公開（公告）日: 2010-05-19
• 發(fā)明（設計）人: 安東尼·保羅·范德溫;杰拉爾德·H.·尼格利
• 申請（專利權(quán)）人: 科銳LED照明科技公司
• 主分類號: F21K7/00
• 分類號: F21K7/00
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 郭偉剛;李琴

相關申請的交叉引用

本申請要求申請日為2007年5月8日、申請?zhí)枮?0/916,607的美國臨時 專利申請的優(yōu)先權(quán)，并在此將該美國臨時專利申請的全文引用入本申請中。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及照明裝置，更具體地說，涉及一種包括一個或多個固態(tài)發(fā)光體 (例如，發(fā)光二極管)和/或一個或多個發(fā)光材料(例如，一個或多個磷光體) 的照明裝置。本發(fā)明還涉及封裝的固態(tài)發(fā)光體。本發(fā)明還涉及照明方法。

背景技術(shù)

在美國，每年有很大比例的(有人估計大約有25％)電量被用于照明。因 此，需要提供高能效的照明。眾所周知地，白熾燈泡是非常低能效的光源—— 其消耗的電的大約90％作為熱量散發(fā)而不是轉(zhuǎn)換成光能。熒光燈泡比白熾燈泡 更為有效(乘以系數(shù)10)，但是與固態(tài)發(fā)光體相比(如發(fā)光二極管)，其光效 依然較低。

另外，與固態(tài)發(fā)光體的正常使用壽命相比，白熾燈泡的使用壽命相對較 短，也就是，一般為750-1000小時。與其相比，發(fā)光二極管的使用壽命一般 可以十年計算。與白熾燈泡相比，熒光燈泡具有較長的使用壽命(例如， 10,000-20,000小時)，但是其顏色再現(xiàn)(color?reproduction)效果較差。

一般采用顯色指數(shù)(CRI?Ra)來衡量顏色再現(xiàn)。CRI?Ra是關于一個照明 系統(tǒng)的顯色與基準輻射體在由8個基準色彩照明時的顯色相差程度如何的相 對測量的修正平均值，即，它是物體在受到特定燈照射時表面色移的相對測量 值。如果照明系統(tǒng)照射的一組測試顏色的顏色坐標與基準輻射體照射的相同測 試色的坐標相同，則CRI?Ra等于100。自然光具有較高的CRI(Ra大約為100)， 白熾光燈泡也具有相對接近的CRI(Ra大于95)，而熒光燈的CRI精度較低 ((Ra通常為70-80)。幾種類型的特定照明裝置的CRI?Ra非常低(如汞蒸汽 或鈉燈的Ra低至大約40或者甚至更低)。鈉燈如用于照亮高速公路的話，司 機響應時間會因為較低的CRI?Ra而明顯減少(對于任何特定亮度，易辨認性 會隨較低的CRI?Ra而降低)。

傳統(tǒng)燈具面臨的另一問題是需要定期更換照明裝置(例如燈泡等)。當接 近燈具非常困難(舉例來說，位于拱形天花板、橋、高大建筑、交通隧道)和 /或更換費用相當高時，這個問題變得尤為突出。傳統(tǒng)燈具的使用壽命一般約 為20年，對應的發(fā)光器件至少要使用約44,000小時(基于20年中每天使用6 小時)。一般發(fā)光器件的使用壽命非常短，這樣使得對其需要進行周期性更換。

因此，由于這樣或是那樣的原因，一直在努力發(fā)展可使用固態(tài)發(fā)光體代替 白熾燈、熒光燈和其他發(fā)光器件并得到廣泛應用的方法。另外，對于已經(jīng)在使 用的發(fā)光二極管(或其他固態(tài)發(fā)光體)，一直在努力改進其能率、顯色指數(shù)(CRI Ra)、對比度、光效(1m/W)和/或服務周期。

一種固態(tài)發(fā)光體類型是發(fā)光二極管。發(fā)光二極管是眾所周知的半導體器 件，其可將電流轉(zhuǎn)換成光。多種發(fā)光二極管被用于不斷增加的不同領域以達到 更大范圍的目的。

更具體地說，發(fā)光二極管是在p-n節(jié)結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生電勢差時發(fā)光(紫外線、 可見光或紅外線)的半導體器件。已經(jīng)有多種制作發(fā)光二極管的方法并具有多 種相關結(jié)構(gòu)，并且本發(fā)明可采用這些器件。例如，《半導體器件物理學》 (Physics?of?Semiconductor?Devices，1981年第2版)的第12-14章和《現(xiàn)代半 導體器件物理學》(Modern?Semiconductor?Device?Physics，1998年)的第7章 中介紹了各種光子器件，包括發(fā)光二極管。

已獲得普遍承認并且在商業(yè)上出售(例如在電子器件商店中出售)的 “LED”通常表現(xiàn)為由多個部件組成的“封裝”器件。這些封裝器件一般包括 有基于半導體的發(fā)光二極管，例如但不限于美國專利4,918,487、5,631,190和 5,912,477中所公開的各種發(fā)光二極管，以及引線連接和封裝該發(fā)光二極管的 封裝體。

眾所周知地，發(fā)光二極管通過激發(fā)電子穿過半導體活性(發(fā)光)層的導帶 (conduction?band)和價帶(valence?band)之間的帶隙(band?gap)來發(fā)光。 電子躍遷產(chǎn)生的光線的波長取決于帶隙。因此，發(fā)光二極管發(fā)出的光線的顏色 (波長)取決于發(fā)光二極管的活性層的半導體材料。