[发明专利]照明装置及照明方法

说明书

相关申请的交叉引用

本发明专利申请要求申请日为2006年4月20日、申请号为60/793,530(发明人：Gerald H.Negley及Antony Paul van de Ven)美国临时专利申请的优先权，本申请引用并结合其全部内容。

技术领域

本发明涉及一种照明装置，其包括一个或多个固态发光体，而且，其还可选择性的进一步包括一种或多种发光材料(如：一个或多个磷光体)。本发明还涉及一种照明方法。

背景技术

在美国，每年有一大部分的电量用于照明(有些评估表明照明用电高达整个电量的25％)。因此，有必要继续努力来提供一种能效更高的照明装置。众所周知，白炽灯是能效很低的光源——它们所消耗的电大约有90％的作为热能作为热量散发而不是转换成光能。荧光灯的能效比白炽灯的要高(大约是其4倍)，但是相比于例如发光二极管之类的固态发光体，荧光灯的能效还是很低。

另外，相比于固态发光体的正常寿命，白炽灯的寿命相对较短，也就是其寿命一般大约是750-1000小时。相比而言，例如，发光二极管的寿命一般可以以10年计。荧光灯的寿命比白炽灯长(例如，10000-20000小时)，但是荧光灯发出的光的显色性要差些。

显色性一般用显色指数(CRI Ra)来衡量。CRI Ra是一个照明系统的显色相较于当由8个参考色彩照明时的参考辐射体的显色为如何的相对测量的修正平均值，也就是对被特定灯光照射的物体的表面色移的相关测量。

若由该照明系统所照明的一组测试色的色度坐标与该参考辐射体所照射的色度坐标相同时，则CRI Ra等于100。日光具有最高的CRI(100Ra)，白炽灯泡具有相对接近的CRI(Ra大于95)，荧光灯的CRI精度较低(通常为70-80 Ra)。部份类型的专用照明装置具有非常低的CRI(举例来说，水银蒸汽或钠灯具有40或更低的Ra)。例如，钠灯用来照明高速公路时-驾驶的反应时间随着CRI值的降低而显著降低(对于任何特定的亮度而言，易读性系随着CRI越低而降低)。

传统照明装置面临的另一个问题是需要周期性的更换照明装置(如灯泡等)。当在接近灯具非常困难的场合(如拱形天花板，桥梁，高大建筑，交通轨道)和/或一些更换照明装置成本非常高的场合，这个问题显得尤为突出。传统照明装置的寿命一般大约是20年，对应发光设备使用至少44000小时(基于20年中每天使用6小时)。发光设备寿命一般较短，以致需要周期性的更换。

因此，由于诸如此类的原因，一直在努力发展使用固态发光体代替白炽灯、荧光灯和其他发光设备并使其得到广泛应用的方法。另外，在那些已经在使用固态发光体(发光二极管)的地方，人们正在努力改进其能效、显色性(CRI)、光效(1m/w)、和/或使用寿命。

发光二极管是众所周知的能把电能转换为光能的半导体设备。各种发光二极管由于不断扩大的使用目的而应用在不断增长的多种领域里。

更具体地说，发光二极管是半导体设备，当p-n节结构之间产生电势差时，其可发光(如紫外光、可见光、红外光)。有许多著名的制造发光二极管及其相关结构的方法，本发明可以采用任何一种这样的设备。例如《半导体设备的物理特性》的12-14章中(1981年第二版的)及现代半导体设备物理特性的第7章(1998年版的)中描述的大量光学设备，包括发光二极管(Chapters 12-14of Sze，Physics of Semiconductor Devices，(2d Ed.1981)and Chapter 7 of Sze，Modern Semiconductor Device Physics(1998))。

那些通常所知的且在(例如)电子商店里出售的“LED”通常是指由大量元件组成的已经封装件(packaged)设备。这些封装件设备包括基于发光二极管的半导体，例如(但不限于)在专利号为4918487、5631190和5912477的美国专利中公开的各种导线接头和封装件整个发光二极管的封装件。

众所周知，发光二极管是通过激发电子穿过半导体的有源层(既发光层)的导带与价带间的带隙的来产生光的。电子跃迁产生的光的波长取决于带隙能级。因此，发光二极管发出的光的颜色取决于发光二极管的有源层的半导体材料。