[發(fā)明專利]發(fā)光設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010174284.8
• 申請(qǐng)日: 2005-05-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101852337A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-10-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 納德拉賈·納倫德朗;顧益敏;讓·保羅·弗雷西尼耶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 倫斯勒工業(yè)學(xué)院
• 主分類號(hào): F21K99/00
• 分類號(hào): F21K99/00;F21V5/04;F21V8/00;F21V7/00;F21V17/00;F21V19/00
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 蔡勝利

本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2005年5月5日、申請(qǐng)?zhí)枮?00580022283.9、發(fā)明名稱為“使用固態(tài)發(fā)射器和降頻轉(zhuǎn)換材料的高效光源”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

背景技術(shù)

固態(tài)發(fā)光裝置，包括具有發(fā)光二極管(LED)和諧振腔發(fā)光二極管(RCLED)的固體燈，是非常有用的，因?yàn)樗鼈儩撛诘靥峁┝伺c傳統(tǒng)的白熾燈和熒光燈相比更低的制造成本和更長(zhǎng)期的耐用性。由于它們工作(發(fā)光)時(shí)間長(zhǎng)耗能低，固態(tài)發(fā)光裝置常常提供功能成本收益，即使它們的起初成本高于傳統(tǒng)燈。因?yàn)榭梢圆捎么笠?guī)模半導(dǎo)體制造技術(shù)，所以很多固體燈可以在極低的成本下生產(chǎn)。

除了應(yīng)用于家庭電器和消費(fèi)電器，音像設(shè)備，通訊裝置和汽車儀表標(biāo)識(shí)上的指示燈之外，LED還被發(fā)現(xiàn)相當(dāng)多地應(yīng)用于室內(nèi)和戶外信息顯示器中。

隨著發(fā)射藍(lán)光或紫外光的高效LED的發(fā)展，生產(chǎn)產(chǎn)生白光的LED開(kāi)始成為可能，其通過(guò)將LED的一部分原發(fā)射光(primaryemission)熒光轉(zhuǎn)換成為較長(zhǎng)波長(zhǎng)的光以產(chǎn)生白光。將LED的原發(fā)射光轉(zhuǎn)換為較長(zhǎng)的波長(zhǎng)通常被稱為原發(fā)射光的降頻轉(zhuǎn)換(downconversion)。原發(fā)射光中沒(méi)有被轉(zhuǎn)換的部分和較長(zhǎng)波長(zhǎng)的光結(jié)合產(chǎn)生白光。

LED一部分原發(fā)射光的熒光轉(zhuǎn)換是通過(guò)在被用來(lái)填滿反射杯的環(huán)氧樹(shù)脂中放置熒光體層實(shí)現(xiàn)的，反射杯罩住LED燈內(nèi)的LED。熒光體是粉末形式，在環(huán)氧固化之前與環(huán)氧混和。包含熒光體粉末的沒(méi)有固化的環(huán)氧樹(shù)脂漿即被沉積在LED上隨后被固化。

已經(jīng)固化的環(huán)氧樹(shù)脂中的熒光體顆粒通常任意散布充滿整個(gè)環(huán)氧樹(shù)脂。LED發(fā)射的一部分原始光穿過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂而沒(méi)有撞擊到熒光體顆粒，LED發(fā)射的另一部分原始光撞擊到熒光體顆粒，促使熒光體顆粒發(fā)出耀眼的光。原始藍(lán)光和熒光體發(fā)射的光結(jié)合產(chǎn)生白光。

在可見(jiàn)光譜區(qū)域，現(xiàn)有的LED技術(shù)效率低下。單個(gè)LED的發(fā)光量低于已知的白熾燈的發(fā)光量，白熾燈占可見(jiàn)光譜區(qū)域中效率的大約10％。具有相當(dāng)發(fā)光量能量密度的LED裝置必須需要更大的LED或包含多個(gè)LED的新設(shè)計(jì)。而且，必須引入一種直接進(jìn)行能量吸收冷卻的形式以處理LED裝置自身內(nèi)部的溫度升高。更特殊地，LED裝置當(dāng)被加熱到高于100℃的溫度時(shí)效率變得更低，導(dǎo)致了可視光譜區(qū)域中的衰減返回。對(duì)于某些熒光體，當(dāng)溫度增加到高于大約90℃的閾值溫度時(shí)，熒光體自身的轉(zhuǎn)換效率戲劇性地衰減。

授予Wojnarowski等人的美國(guó)專利No.6,452,217提出了一種大功率LED燈或復(fù)合LED燈的設(shè)計(jì)，以用于發(fā)光產(chǎn)品和從發(fā)光產(chǎn)品中排除熱的熱源中。它具有被設(shè)置于多維陣列中的LED晶片。每個(gè)LED晶片都具有用以產(chǎn)生白光的半導(dǎo)體層和熒光體材料。反射器將從每個(gè)晶片發(fā)來(lái)的光收集并聚焦生成近似的大功率LED燈。該專利的圖12中闡明了沿一定角度的射線軌跡路徑發(fā)射光線的多側(cè)面陣列。該專利的圖19中闡明了有角度的LED燈頂部。

授予Baretz等人的美國(guó)專利No.6,600,175和Baretz等人提交的美國(guó)專利申請(qǐng)No.2004/0016938提出了一種產(chǎn)生白光的固態(tài)發(fā)光裝置。美國(guó)專利申請(qǐng)No.2004/0016938是美國(guó)專利No.6,600,175的繼續(xù)申請(qǐng)。固態(tài)發(fā)光裝置產(chǎn)生較短波長(zhǎng)的射線，射線被傳輸?shù)?!-- SIPO -->發(fā)光介質(zhì)上進(jìn)行降頻轉(zhuǎn)換以產(chǎn)生白光。在該專利的圖2和圖6中，LED和發(fā)光介質(zhì)被隔開(kāi)。在圖6中，例如，較短波長(zhǎng)的射線光，優(yōu)選藍(lán)光波長(zhǎng)至紫外光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的射線光，從固體裝置82中發(fā)射出來(lái)。當(dāng)發(fā)光介質(zhì)90撞擊到較短波長(zhǎng)射線時(shí)，即被激勵(lì)發(fā)生反應(yīng)發(fā)射出具有在可視光譜區(qū)域波長(zhǎng)范圍內(nèi)的波長(zhǎng)的射線以產(chǎn)生白光。

授予Mueller-Mach等人的美國(guó)專利No.6,630,691提出了一種包括熒光轉(zhuǎn)換基板的LED裝置，熒光轉(zhuǎn)換基板將LED的發(fā)光結(jié)構(gòu)發(fā)射出的一部分原光轉(zhuǎn)換為一種或多種波長(zhǎng)的光，再與未被轉(zhuǎn)換的原光結(jié)合產(chǎn)生白光。如該專利中圖2所示，反射電極21被布置于LED表面上。LED發(fā)射的一部分原光撞擊到發(fā)射電極21，發(fā)射電極將原光通過(guò)LED和基板發(fā)射回去。傳播進(jìn)入基板的一部分原光被轉(zhuǎn)換為黃光一部分沒(méi)有被轉(zhuǎn)換。當(dāng)這兩種類型的光被基板發(fā)射出來(lái)時(shí)，它們結(jié)合在一起產(chǎn)生白光。使用反射電極通過(guò)保證進(jìn)入基板的原始光量達(dá)到最大值提高了LED裝置的效率。