[發(fā)明專利]包括光源的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201180059209.X
• 申請日: 2011-10-04
• 公開（公告）號: CN103329296B
• 公開（公告）日: 2016-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 維賈伊·S·維拉薩米;杰姆西·阿爾瓦雷斯
• 申請（專利權(quán)）人: 葛迪恩實(shí)業(yè)公司
• 主分類號: H01L33/56
• 分類號: H01L33/56
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 王程;黎艷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的某些示例性實(shí)施例涉及光源、包括光源的裝置以及制作其的方法。更具體地，本發(fā)明的某些示例性實(shí)施例涉及用于提高朗伯型或非朗伯型光源性能(例如效率、顏色和/或光產(chǎn)生等)的技術(shù)。在某些示例性實(shí)施例中，這通過以下來實(shí)現(xiàn)，即，(1)在LED上提供有機(jī)-無機(jī)混合材料(在某些示例性實(shí)施例中可以是高折射率材料)，(2)增加LED的光散射能力(例如通過分形壓花、圖案化等和/或通過在其上提供隨機(jī)分散元件)，和/或(3)通過先進(jìn)的冷卻技術(shù)提高性能。

發(fā)明的背景及實(shí)施方式的概要

在美國每年有很大一部分發(fā)電(據(jù)一些估計(jì)高達(dá)25％)用于照明。因此，存在對提供更高能效照明的持續(xù)需求。眾所周知，白熾燈泡是非常低能效的光源。它們消耗的電力約90％被作為熱量釋放，而不是光。熒光燈泡比白熾燈泡更有效率(例如約10的因子)，但與固態(tài)發(fā)光元件如發(fā)光二極管相比其仍然是低效的。

另外，與固態(tài)發(fā)光元件如發(fā)光二極管的正常壽命相比，白熾燈泡的壽命相對較短，一般為約750-1000小時(shí)。相比較而言，發(fā)光二極管，例如，一般具有50000至70000小時(shí)的壽命。熒光燈泡比白熾燈具有更長的壽命(如10000-20000小時(shí))，但提供不夠好的顏色再現(xiàn)。

顏色再現(xiàn)通常使用顯色指數(shù)(CRI?Ra)測量，其為在被特定的燈點(diǎn)亮?xí)r對象的表面顏色移位的相對測量。CRI?Ra是當(dāng)照明8個(gè)參考顏色時(shí)，照明系統(tǒng)的顏色還原與參考輻射體(radiator)的顏色還原相比怎樣的測量的修改平均。如果被照明系統(tǒng)照明的一組測試顏色的顏色配位(coordinate)與被參考輻射體照射的同一測試顏色的配位相同，那么CRI?Ra等于100。日光具有高CRI(Ra為約100)，白熾燈泡也比較接近(RA大于95)，而熒光照明是比較不準(zhǔn)確的(一般Ra為70-80)。某些類型的專業(yè)照明具有非常低的CRI?Ra。例如水銀燈或鈉燈具有低至約40或更低的Ra。新的照明系統(tǒng)開發(fā)面臨的另一個(gè)挑戰(zhàn)是如何實(shí)現(xiàn)高CRI。

傳統(tǒng)燈具所面臨的另一個(gè)難題是需要定期更換照明裝置(如燈泡等)。這個(gè)的難題對于難以夠到的地方(如拱形天花板、橋梁、高層建筑、交通隧道等)和/或更換成本非常高的地方來說問題尤其嚴(yán)重。對應(yīng)于至少44000小時(shí)的光產(chǎn)生裝置的使用，典型燈具的一般壽命大約是20年(例如基于每天6小時(shí)的20年使用)。光產(chǎn)生裝置的壽命通常要短得多，從而產(chǎn)生周期性更換的需要。因此，進(jìn)一步的挑戰(zhàn)在于在實(shí)現(xiàn)長壽命，從而減少停用時(shí)間量。

現(xiàn)有的LED元件封裝和其他電子設(shè)備組裝成燈具的設(shè)計(jì)已有提供。在這種設(shè)計(jì)中，封裝好的LED被安裝到安裝到散熱片上的電路板上，散熱片與所需驅(qū)動電子設(shè)備一起被安裝到燈具殼體。在許多情況下，還需要額外的光學(xué)器件(二級封裝部件)以產(chǎn)生均勻的照明。光學(xué)器件的短處在于，LED表現(xiàn)為扇出光的點(diǎn)源。特別是芯片級LED本質(zhì)是朗伯型的。

表述“發(fā)光二極管”有時(shí)用來指基本的半導(dǎo)體二極管結(jié)構(gòu)(例如芯片)。(例如)在電子設(shè)備商店出售的常用確認(rèn)和市售“LED”通常表示由幾個(gè)部件組成的“封裝的”裝置。這些封裝的裝置通常包括基于半導(dǎo)體的發(fā)光二極管，例如(但不限于)美國專利第4918487、5631190和5912477中描述的(通過引用將其每個(gè)的全部內(nèi)容納入本文)，各種電線連接和封包發(fā)光二極管的封裝。

用發(fā)光二極管取代其他光源如白熾燈泡，封裝的LED已被用于傳統(tǒng)的燈具，例如，包括中空鏡片和附接在鏡片上的底板的燈具，其中所述底板具有帶有電耦合到電源的一個(gè)或多個(gè)接觸件的常規(guī)插座殼體。例如，包括電路板、安裝到電路板的多個(gè)封裝的發(fā)光二極管、后安裝到電路板上并適于被連接到燈具插座殼體的連結(jié)件從而多個(gè)LED可以被電源照明的LED燈泡，已被構(gòu)建。

圖1是可與LED光源結(jié)合使用的模制的、柔軟的硅氧烷橡膠不著色的、擴(kuò)散光導(dǎo)陣列102。圖1的示例可以，例如，結(jié)合背光鍵盤和指示器窗口使用，例如在前面板組件中的。不同尺寸和/或形狀的光管元件104、106和108也可設(shè)置在光導(dǎo)陣列102中。LED燈可安裝至固體光管元件104、106和108的基部，或者可裝進(jìn)空心光管元件。光管陣列102可被放置在LED燈PC板組件上以形成背光單元。