[发明专利]用于发射混合光的装置

说明书

本发明涉及包括至少两个电致发光光源以及光转换元件的装置，其 用于有效地发射具有不依赖于视角的色点的光。

电致发光光源(LED)发射光谱的窄区域中的光。所称的磷光体转 换LED(pcLED)将LED发射的初级辐射的至少一部分转换成次级辐射。 这个过程称为光转换并且用于该目的的材料称为光转换材料。因此， pcLED能够发射作为初级和次级辐射混合的结果而覆盖光谱的更宽区域 的混合光(宽带发射)。为了进行光转换，LED涂敷有例如嵌入到有机 基质(matrix)中的粉末状光转换磷光体材料的光转换层。这种装置构 成用于发射宽带光(由初级和次级辐射的混合产生的混合光)以及特别 是白色光的简单光源。由于LED的工作温度的原因，光转换层的光学性 质随着工作时间变得更长而改变，特别是作为有机基质变成有色的结果 而改变，其意味着强度随着时间而不稳定并且在混合光的色点中存在平 移。

文献WO2006/072918A1描述了一种具有多个相同颜色的蓝色LED 的磷光体转换装置，其用于发射通过混合蓝色初级辐射和磷光体转换的 次级辐射而产生的白色光。为了产生次级辐射，利用了陶瓷光转换材料， 该陶瓷光转换材料的光学性质以及尤其是它的透射和它的转换能力对 于LED工作期间的温度效应不敏感。假定每个LED具有相同的光产额 (yield)，那么该装置的亮度通过使用两个LED而增大。除了产生黄色 次级辐射的第一光转换材料之外，在这种情况下陶瓷光转换层也包括用 于产生红色次级辐射的另外的材料，由此发射具有高的颜色再现指数的 宽带白色光。然而，这种类型的装置的缺点在于，混合光的色点随着视 角而变化，在蓝色初级辐射转换成红色次级辐射的过程中出现能量损失 以及这种pcLED装置得到的效率低。

因此，本发明的目的是提供用于有效地发射混合光的装置，所述混 合光具有稳定且不依赖于视角的色点。

这个目的是通过用于在平均发射方向上发射包括初级和次级辐射 的混合光的装置来实现的，该装置包括：至少一个第一电致发光光源， 用于发射在第一波长处具有最大强度的第一初级辐射；至少一个第二电 致发光光源，用于发射在比第一波长更大的第二波长处具有最大强度的 第二初级辐射；以及光转换元件，用于吸收所述初级辐射中的至少一个 并且重新发射次级辐射，所述光转换元件被如此设置，使得混合光中所 有的初级辐射都经过该光转换元件，并且该光转换元件包括陶瓷光转换 材料，其微观结构被选择成使得包括初级和次级辐射的混合光的色点基 本上与视角无关。术语初级辐射和次级辐射在这种情况下指的是在给定 波长处具有最大强度的给定波长范围的发射光，其位置决定了所发射的 初级辐射和次级辐射的颜色。在下面提及例如蓝色初级辐射的地方，该 初级辐射的最大强度处于光谱的蓝色区域中，对于次级辐射，情况也是 如此。

基本上与视角无关的依照本发明的装置的色点借助于用于所述光 转换材料的适当的微观结构来实现，例如借助于适当的颗粒尺寸和/或孔 隙(pore)尺寸来实现，其使得穿过所述光转换材料的光被散射并且所 述初级和次级辐射因而被混合，从而混合光的色点不再依赖于视角。如 果光转换元件的散射效应足够大，那么对于混合光的所有成分获得相同 的朗伯(Lambert)发射特性。利用具有产生太小的散射效应的不适当微 观结构的光转换元件，初级辐射的角分布将由于渐变(shading-off)和/ 或光学效应的原因而明显不同于次级辐射的角分布，后者将由于其在光 转换材料中的各向同性发射而具有宽的朗伯发射特性。由这些成分组成 的混合光将表现出作为视角的函数的显著的色点变化。如果所述陶瓷材 料含有对光转换元件中的初级和次级辐射具有太严重的散射效应的不 适当微观结构，那么混合光的色点将仍然与视角无关，但是由过于严重 的散射造成的初级辐射的后向散射将导致由于吸收而引起的过高的光 损失并且将因而极大地降低所述装置的效率。另一方面，依照本发明的 装置的光转换材料具有适用于维持高的效率同时避免色点依赖于视角 的微观结构。散射的严重性被设置成使得以所述装置的效率的任意可察 觉的降低获得初级和次级辐射的有效混合物。为了允许待评定的色点表 现出与视角无关，在与平均发射方向的不同角度确定整个装置的光谱发 射。措辞“基本上与视角无关”表示色点随视角的变化Δu′v′小于0.02，优 选地小于0.01。在这种情况下，Δu′v′为1976 CIE颜色坐标系统中不同发 射角下的两个色点之间的矢量距离。