[发明专利]发光器件

说明书

技术领域

本发明涉及具有高效率和余弦光分布、包括固体光源和用于光转换的元件的发光器件。

背景技术

包括电致发光光源(LED)和光转换磷光体层(phosphor layer)(通常磷光粉(phosphor powder)层或者多晶磷光体层)的磷光体转换电致发光器件(pcLED)是已知。在这样的pcLED中，LED发射初级辐射，初级辐射的至少一部分被安排在LED上的磷光体层(转换元件)所吸收，并且被重新发射为更长波长的次级辐射。这种方法也被称为颜色或者光转换。根据应用，初级辐射被完全转换为次级辐射，或者在部分转换中，被转换为不同颜色的光，例如，可以通过混合初级和次级辐射来产生白光。尽管次级辐射在活性材料中被无方向性地辐射并且因此在粉层(powder layer)的情况下从转换元件基本上具有余弦角分布，但是未被转换的初级辐射具有辐射的平均方向，该辐射的平均方向由固态光源的层结构所定义并且，通常显著地偏离发光层的方向。因此通过重叠初级和次级辐射而产生的混合光不具有余弦地依赖于观察角度的光强分布(朗伯(Lambertian)光分布)，并且产生的混合颜色作为辐射角度的函数显著地变化。用户期望的光分布为朗伯分布图案(pattern)，其以在正向方向上强度最大为特征。

US6652765公开了一种光源，该光源具有在蓝色或者紫外光谱范围内发光(初级辐射)的部件(例如，LED)，以及用于至少部分地将初级辐射转换为次级辐射的磷光体材料层，和用于产生光源的朗伯光分布图案的光散射材料的层。光散射颗粒用作光散射材料，该颗粒优选地布置在发光部件和磷光体材料之间，因为最佳散射粒度然后必须只适于初级辐射的波长。光散射颗粒的粒度应该在波长的1/10和波长的10倍之间。最佳散射行为用等于波长的粒度获得，例如，对于紫外初级辐射用0.3μm的粒度。

在US 6653765中公开的光源中以这样的方式布置磷光体材料：使得用于产生相同色点(color point)的全部初级辐射(100％)都打到磷光体层上。在一个实施例中，LED由磷光体层完全遮蔽住，在另外的实施例中，反射器被用于将初级辐射完全偏转到磷光体材料上。由悬浮液(suspension)通过通常的湿化学(wet-chemical)方法制造磷光体层、或者作为具有支撑的基质材料的粉末层。这些层具有高的内在散射能力。所公开的光源的效率(发光效率)受在磷光体材料中的后向散射效应和无辐射(再)吸收过程消极地影响。

发明内容

因此本发明的目的是提供具有朗伯光分布的发光器件，其特征在于改善的发光效率。

本发明的目的通过发光器件实现，该发光器件包括固态光源、至少一个转换元件、和光散射元件，其中该固态光源被提供来发射进入该光散射元件的初级辐射的第一部分和进入该转换元件以至少部分地转换为至少一个次级辐射的初级辐射的第二部分；该光散射元件被提供来根据初级辐射的第一部分、次级辐射和在该转换元件中尚未被转换的初级辐射的第二部分的部分来生成具有朗伯光分布的混合辐射；并且初级辐射的第一部分不经过该转换元件而离开该发光器件。因此，至少对于初级辐射的第一部分避免了由于在转换元件中的无辐射吸收而导致的光损耗，因为它不经过转换元件，在进入该光散射元件之前和从该光散射元件出射之后都不经过转换元件。根据本发明，发光器件因此和最新技术进展(the state of the art)相比在相同的色点具有增加的效率。一个或者几个非有机的和/或有机的LED或者激光二极管可以被用作固态光源。独立权利要求明显地也包括完全将初级辐射的第二部分转换为次级辐射的发光器件的实施例。

在一个实施例中，转换元件包括具有大于晶体连接(crystallineconnection)的理论固态密度的97％的密度的陶瓷材料。由于小的内在散射效应，这样的转换元件垂直于初级辐射的第二部分的传播的平均方向发射次级辐射的更高部分。这导致了初级辐射的第一部分和次级辐射更好的可混合性。此外，小的散射效应减小了初级和次级辐射进入转换元件中光路的平均长度。因此，又减小了在转换元件中的无辐射的再吸收的部分，并且因此，进一步增加了发光器件的效率。

在另一个实施例中，转换元件在初级辐射的第二部分的辐射的平均方向上具有至少30μm的厚度。用这样厚的转换元件，可以获得吸收强度的足够大的改变，用于调整混合光的期望的色点。