[發明專利]包括磷光體、輻射源、光學系統和散熱器的燈

有效

• 申請號: 201180008584.1
• 申請日: 2011-02-09
• 公開（公告）號: CN102753883A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 戴維·詹姆斯·蒙哥馬利;詹姆斯·羅蘭·薩克林;岸本克彥
• 申請（專利權）人: 夏普株式會社
• 主分類號: F21S2/00
• 分類號: F21S2/00;F21S8/10;F21S8/12;F21V29/00;F21Y101/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 劉曉峰

技術領域

本發明涉及燈。這種燈可以用作照明或汽車燈，并且可以將作為激勵系統的激光器或LED與作為主發光體的遠的磷光體結合。這種燈可以允許較高的效率或較小的尺寸或較輕的燈，以滿足汽車規定。

背景技術

附圖中的圖1a圖示簡化的照明系統，說明由透鏡12會聚以滿足照明區域13上的目標亮度的光源11。附圖中的圖1b還示出了用于與目標13相遇但具有反射器14的類似系統。接下來的描述還適用于包括反射器和/或透鏡的組合或更復雜的系統，雖然在此沒有圖示這些系統。

為了減小這些系統的尺寸，可以進行兩種改進。圖2a和2b圖示了這些改進中的第一種。第一種改進涉及將透鏡21或反射器22簡單地形成為較小。這種改進的效果在于將減小來自光源11的光的受光角。因此將減少目標區域13上的照明。源光必須形成得更亮(效率降低)或者光源的角發射必須更加準直23以與目標13相遇。

圖3a和3b圖示第二種改進，其將增加透鏡31和反射器32的光學聚焦度并移動光源33更靠近光學元件以維持目標上的聚焦(或在遠場中準直)。受光角被維持，但該系統的放大倍率現在由于光源距離的減小而已經增加。然而，目標或遠場上的源象34已經增大，使得亮度降低。為了維持目標亮度13，源光必須形成得更亮(效率降低)，或者光源的尺寸35必須形成得更小。

這說明源尺寸和角發射寬度的乘積主要地決定針對滿足照明目標所需要的給定效率的最終尺寸。用于真實光源的實際分析更加復雜，但適用相同的本質結果，并且對于所有線性幾何的光學系統都是如此。

該乘積稱為“集光率(etendue)”，并且通常是這些光學系統的恒量。

因此，對于其效率和準直度是重要的實際燈和前燈系統，尺寸根本上由燈泡或LED尺寸決定，在次要程度上由角分布決定。最小尺寸由物理極限決定，并且對于明亮的燈，熱因數可能優先。可以采用集成反射器系統稍微控制角分布；然而，這些系統在本質上是使光重新循環返回通過光源。這種做法的效果是產生可能降低效率改善的吸收和惡化光源周圍的熱環境。

例如，LED前燈的典型遠光部可以具有超過8000mm²的系統前部面積。

JP?2005/331468(Sharp，2005年12月2日公布)說明了一種用于通過將光源結合在反射杯中并將光源向回引向拋物面反射器而改善角分布的方法。這種系統說明了使光再循環和改變光源發射的角分布的方法。

JP?2004/241142(Koito?Manufacturing，2004年8月24日公布)說明了一種不同的系統，其中單色LED被聚焦在磷光體源上，其隨后由反射器/透鏡結構準直。磷光體的尺寸由LED的聚焦性質決定，因此集光率根本上仍然由LED和磷光體發射決定。

實現較小源尺寸的一種方式是采用激光器的出色聚焦性質，其中束焦點可以非常小。如果小的磷光體放置在焦點處，則可以產生集光率非常低的光源。這種方法在現有技術中是已知的。

JP?7-318998(Mitsubishi，1995年12月8日公布)公開了通過光纖傳遞至燈并入射在磷光體珠子上的激光束。拋物面反射器隨后對光進行準直。

JP?2004-354495(NEC?ViewTechnology，2004年12月16日公布)公開了對這種系統的改進，其中磷光體放置在次反射器，并且激光束被準直在磷光體上，并且將發射向回引導至較大的主反射器上，用于準直。

JP?2003-295319(Nitto?Kogaku，2003年10月15日公布)公開了可替換的系統，其中激光直接由光學系統準直，并且通過磷光體聚焦光束，彎曲的次反射器位于磷光體之外以重新聚焦穿過磷光體的激光。

這些系統具有多個基本問題，包括需要將磷光體支撐在反射器上方和支撐方法將降低效率的事實。此外，磷光體的有效冷卻非常困難，限于采用空氣或水的對流方法，這些對流方法復雜且實現費用高。所述系統仍然還具有各向同性或涉及重新循環的光穿過磷光體，這將涉及一定的吸收損失。

WO2009/115976(2009年9月24日公布)提出了一種汽車前光，包括嵌入常見散熱器中的橫向分布的磷光體元件。在一些實施例中，磷光體的輸出側與形成在散熱器中的圓錐形反射器連通。

WO2009/024952(2009年2月26日公布)提出了一種聚光燈，其中藍色或紫外線LED光源通過光學板將光引導至安裝在該板上的黃色磷光體上，散熱器安裝在磷光體的上方。