[发明专利]发光器件、照明方法及发光器件的使用方法

说明书

技术领域

这里的主题涉及照明设备，包括指向使用一个或者多个电激发发射器（包括诸如激光器和/或发光二极管的固态发射器）的系统和方法的具体实施例，其中该一个或者多个电激发发射器被设置成用以从远离电激发发射器的一种或多种荧光材料激励发射。

背景技术

荧光材料通常用于电激发发射器以产生各种发射，比如彩色（例如，非白色）或者白色光（例如，感觉为白色或者接近白色）。这种发射器可以包括能够产生可见或者接近可见（例如，从红外到紫外）波长辐射的任何器件，包括但不限于氙灯、水银灯、钠灯、白炽灯和固态发射器（包括发光二极管（LED）、有机发光二极管（OLED）、聚合物发光二极管（PLED）、发光聚合物和激光器）。电激发发射器可以具有改变光的颜色的相关滤光片和/或包括吸收由发射器发射的第一峰值波长的部分并且重新发射在与第一峰值波长不同的第二峰值波长处的光的荧光材料。通常的荧光材料的实例包括但不限于磷光体、闪烁体和荧光墨。

LED是将电能转换成光的固态电激发发射器，并且通常包括一个或者多个夹在被进行相反掺杂的层之间的半导体材料的有源层。当偏压施加到掺杂层上时，空穴和电子被注入进一个或者多个有源层中，在有源层中它们重新结合以产生从该器件发出的光。激光二极管是根据类似原理工作的固态发射器。

固态光源可以被用以提供彩色的（例如，非白色）或者白色的光（例如，感觉为白色或者接近白色）。由于各种原因，包括充分提高效率并增加寿命，白色固态发射器已经作为白色白炽灯或者荧光灯的潜在代替者而被研究。固态发射器的寿命在难以接近和/或更换成本极其高的环境中特别有益。白光LED的代表性实例包括与吸收蓝色光（第一波长）的至少一部分并且重新发射黄色光（第二波长）的比如磷光体（典型地YAG:Ce）的荧光材料结合的蓝光LED芯片（例如，由InGaN和/或GaN制成）的封装件，其中混合了的黄色和蓝色发射提供了在特性上感觉为白色或者接近白色的光。如果混合的黄光和蓝光感觉为黄色或者绿色，则它可以被称为“蓝移黄”（“BSY”）光或者“蓝移绿”（“BSG”）光。来自于电激发发射器或者荧光材料的附加的红色光谱输出可以被用以提高总体光输出的温暖感。可以提供不同波长的额外的或者不同补充的电激发发射器和/或荧光体以提供期望的光谱响应。作为磷基白光LED的替代，红色、蓝色和绿色发射器和/或荧光材料的混合也可以在特性上感觉为白色或者接近白色。另一个用于产生白光的方法是用紫色或者紫外LED光源激发多个颜色的磷光体或者染料。

与太阳光相比，也与标准白炽灯和卤素灯相比，诸如LED的个体固态发射器通常发射的波长范围相对较窄。例如，每个“纯色”红光、绿光和蓝光二极管典型地具有从大约15nm到大约30nm的半峰值全宽度（FWHM）波长范围。已经进行了大量的努力以扩大包括固态发射器的器件的光谱输出（比如通过混合来自于许多具有不同色度的LED的光和/或使用一个或者多个磷光体），以提高在通常照明应用中的效能，并以更好地模拟白炽或者卤素发射器的光谱能量分布特性。例如，否则将是冷白光并且缺乏红色成分（例如，与白炽发射器相比）的来自于LED/磷光体组合的发射可以通过红色和/或青色LED补充（比如由美国专利No.7,095,056（维塔（Vitta））所披露的），以实现期望的色温并且提供通常更暖和的光。

许多现代照明应用需要高功率发射器以提供期望水平的亮度。高功率发射器可以吸收大的电流，从而产生大量的热。被用以将比如磷光体的荧光材料沉积到发射器表面上的常规的粘合介质典型地随着暴露于强热而降解并在颜色上发生变化（例如，变暗）。粘合磷光体到发射器表面的介质的降解缩短了发射器结构的寿命。当粘合介质由于强热而变暗时，颜色上的变化可能改变它的光传输特性，从而导致非最佳的发射光谱。与将磷光体粘合到发射器表面相关联的局限性通常限制了可以被施加到磷光体上的辐射强度的总量。为了提高可靠性并且延长包括荧光材料的照明器件的有效使用寿命，荧光材料可以与电激发发射器物理隔离。