[发明专利]基于散射光子提取的灯具

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是2010年11月17日提交的第12/947,899号美国申请的继续申请，第12/947,899号美国申请是2006年12月20日提交的第11/642,089号美国申请的继续申请，第11/642,089号美国申请是2007年4月23日提交的题为“High Efficiency Light Source Using Solid-State Emitter And Down-Conversion Material（使用固态发光体和下转换材料的高效光源）”的第10/583,105号美国申请（现为美国专利7,819,549）的部分继续申请，第10/583,105号美国申请是2005年5月5日提交的第PCT/US2005/015736号国际申请的371国家阶段，第PCT/US2005/015736号国际申请要求2004年5月5日提交的第60/568,373号美国临时申请的优先权和2004年12月15日提交的第60/636,123号美国临时申请的优先权。本申请还要求2010年3月11日提交的第61/339,958号美国临时申请的优先权。所有这些申请的公开内容通过引用整体合并于此。

技术领域

本发明总体上涉及固态照明。具体地，本发明涉及使用固态照明（SSL）光源、光学元件、散热器和远程波长转换材料的高效照明灯具。

背景技术

包括具有发光二极管（LED）的固态灯具的固态照明（SLL）发光装置是极为有用的，因为相比于传统灯具，例如采用白炽灯和荧光灯的灯具，固态照明发光装置潜在地提供了更低的制造成本和长期耐用性的益处。由于固态照明发光装置的长的操作（燃烧）时间和低功耗，即使当它们的初始成本大于传统灯的初始成本时，它们也常常提供功能性成本益处。因为可以使用大规模的半导体制造技术，所以可以以极低的成本生产许多固态照明灯具。

除了诸如家用和消费电器、视听设备、电信设备和汽车仪表标记上的指示器灯的应用以外，LED还在室内或室外的信息显示方面获得了相当多的应用。例如，LED可以合并到头顶式照明灯具或壁挂式照明灯具中，并且可以针对美观性诉求来设计。

随着发射蓝光或紫外（UV）光的高效LED的发展，生产如下LED已经变得可行：所述LED通过LED的初级发射的一部分到更长波长的波长转换来生成白光。用于通过将初级发射的未转换部分与更长波长的光进行组合来产生白光的该系统是本领域中公知的。利用LED产生白光的其他选择包括以不同的比例混合两种或更多种彩色LED。例如，本领域中公知的是通过混合红色LED、绿色LED和蓝色LED来产生白光。类似地，已知通过混合RBG LED与琥珀色（RGBA）LED、或混合RGB LED与白色（RGBW）LED产生白光。

最近的研究查明了：由LED生成的热减小了整体的光发射和灯泡耐用性。更具体地，当LED器件被加热到大于100°C的温度时，LED器件就变得效率更低，从而导致可见光谱的回报下降。持续的操作和结果产生的对高热的暴露还减小了LED的有效寿命。另外，随着温度增加到大约90°C的阈值以上，一些下转换磷光体的固有的波长转换效率也急剧下降。

本领域中还公知的是，可以使用反射面来增加投向到特定环境中的光发射量。反射面已经被用来将来自LED的光投向至波长转换材料和/或用来反射从波长转换材料生成的下转换的光。即使有了这些改进，本领域LED技术的现状在可见光谱中还是效率低下的。单个LED的光输出小于传统灯具（例如采用白炽灯的那些灯具）的光输出，，传统灯具在可见光谱中大约是10%的有效性。为了实现与采用白炽灯的现有灯具技术相当的光输出功率密度，LED器件通常需要更大的LED或具有多个LED的设计。然而，已经发现了合并更大的LED或多个LED的设计带来其自身的挑战，例如发热和能量利用率。

发明内容