[发明专利]照明装置

说明书

本申请是申请日为2006年12月20日、申请号为200680048121.7、发明创造名称为“照明装置”的中国发明申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本发明专利申请要求申请日为2005年12月21日、申请号为60/752,753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，尤其涉及一种包括一个或多个固态发光体的照明装置。本发明还涉及一种照明装置，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）。在一些特殊方面，本发明涉及一种照明装置，其包括一个或多个发光二极管，而且还可选择性的进一步包括一种或多种发光材料。

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三分之一）。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百分之九十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）来衡量，被特定灯光照时的物体的表面色移的相关测量。日光具有最高的显色指数CRI（其为100），白炽灯的显色指数与此相近（约95），荧光灯的照明的显色性就要差些（CRI为70-85）。某些特殊照明装置的显色指数更低（如：汞蒸气灯或钠灯，它们都低至40，甚至更低）。

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光发射器代替白炽灯、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（lm/w）、和/或使用寿命。

各种固态发光体广为人之。例如，一种固态发光体为发光二极管。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（Chapters12-14of Sze,Physics of Semiconductor Devices,(2d Ed.1981)and Chapter7of Sze,Modern Semiconductor Device Physics(1998)）。

此处所表达的“发光二极管”指基本的半导体二极管结构（即芯片）。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（packaged）设备。这些封装设备包括基于发光二极管的半导体，例如在专利号为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。

尽管发光二极管的发展在很多方面对照明行业进行了改革，但是发光二极管的一些特性依然面临着挑战，其中某些特性还被没有完全开发出来。例如，任何特定的发光二极管发出的光的波长通常是单一波长（其取决于发光二极管的成分和结构，这种单一波长适合有些应用，但是不适合其它应用，（例如，应用在照明时，这样的发光光谱具有非常低的CRI））。