CN103917822A - 磷光体减少的照明装置 - Google Patents

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Abstract

一种照明装置包括固态光源(62)和扩散器(63)，扩散器构造成对来自固态光源(62)的光进行颜色混合，并且在空间上与固态光源分开，扩散器(63)包括至少一种磷光体材料。一种制造具有总量减少的磷光体的照明装置的方法，该方法包括使一定量的磷光体(65，69，175，252，634，642，644，652，654，662，664，672，682，684)与扩散器结构(63，182，250，630，640，650，660，670，680)结合。

Description

磷光体减少的照明装置
技术领域
本公开大体涉及具有减少的磷光体含量的、具有改进的颜色均匀性的照明装置，并且涉及制造该照明装置的方法。特别地，本公开涉及远程磷光体固态照明装置，它具有包括磷光体的扩散器。
背景技术
发光二极管(LED或多个LED)是将电能转换成光的固态装置，并且一般包括夹在相对地掺杂的层之间的一个或多个半导体材料活性层。当在掺杂层上应用偏压时，空穴和电子注入到活性层中，在那里，空穴和电子重新结合而产生光。光从活性层和LED的所有表面发射出。
作为对现有照明***的替代，发光二极管(LED)照明***变得越来越普遍。LED是固态照明(SSL)的示例，并且具有胜过传统照明解决方案(诸如白炽照明和荧光照明)的优点，因为它们使用更少能量，更耐用，运行更长时间，可组合成红-蓝-绿阵列(其可被控制来输送实际上任何颜色的光)，并且不包含铅或汞。在许多应用中，一个或多个LED管芯(或芯片)安装在LED套件中，或者安装在LED模块上，LED套件或LED模块可组成包括用以对LED提供功率的一个或多个功率供应的照明单元、灯、“电灯泡”或较简单地“灯泡”的一部分。LED灯泡可制造成具有允许其代替标准的螺纹白炽灯泡或各种类型荧光灯中的任一个的形状因素。还可用LED来代替荧光，作为显示器的背光。
颜色重现可为任何类型的人造照明的重要特性，包括LED照明。对于灯而言，典型地使用显色指数(CRI)来测量颜色重现。CRI为相对度量，其度量照亮***的颜色再现与特定已知的光源的颜色再现相比如何。在更实际的方面，CRI是物体在被特定灯照亮时的表面颜色的偏移的相对度量。如果被灯照亮的一组测试表面的颜色坐标与被已知源辐射的相同的测试表面的坐标相同，则CRI等于100。对于给定类型的光或来自具有给定色温的特定类型的源的光，CRI是标准的。较高的CRI对于任何类型的替代灯是合乎需要的。
为了实现精确的颜色，有时在照明***中使用波长转换材料。在被特定颜色的光撞击时，波长转换材料可产生白光，或者波长转换材料可产生与其它颜色的光混合而产生白光的额外的颜色的光，或另一种期望的特定颜色的光。例如，LED可涂覆或覆盖有具有磷光体材料的磷光体层，磷光体材料在电磁光谱的一部分中吸收辐射能，并且在电磁光谱的另一部分中发射能量。发射自磷光体的颜色可通过选择激励源和磷光体来控制。激励源和/或磷光体发光的各种结合能够提供特定颜色的光，包括白光。
发明内容
在一些实施例中，本公开提供一种照明设备，它包括：激励源，例如固态光源；以及扩散器结构，其设置成使来自激励源的光扩散，以对产生的照明提供均匀的空间相关色温(CCT)和/或角度颜色同质性。在扩散器中提供预定体积的磷光体，或者对扩散器施用薄或稀的磷光体层，以对来自激励源的光的至少一部分提供波长转换。一方面，照明设备构造成发射基本白色的光。
因而，在第一实施例中，提供一种照明装置。该装置包括固态光源；扩散器结构，其构造成对来自固态光源的光进行颜色混合，以及在空间上与固态光源分开；扩散器，其包括磷光体材料。
在第二实施例中，提供一种照明装置，该照明装置包括LED光源；扩散器，其构造成对来自LED光源的光进行颜色混合，并且在空间上与LED光源分开；扩散器包括与反射材料结合的磷光体。
在第三实施例中，提供一种制造具有总量减少的磷光体的照明装置的方法。方法包括以下步骤：提供LED光源，以及对扩散器结构提供一定量的磷光体，扩散器结构构造成对来自LED光源的光进行颜色混合，以及在空间上使所述量的磷光体与LED光源分开。与(i)使磷光体淀积在LED光源上且(ii)具有基本类似的空间相关色温(CCT)变化(variance)或角度颜色同质性(angular color homogeneity)的类似照明装置相比，使用的磷光体的量减少至少5重量%。
附图说明
图1是传统的固态照明装置的截面图；
图2是表示本公开的实施例的截面图；
图3是表示本公开的备选实施例的截面图；
图4是表示本公开的备选实施例的截面图；
图5是表示本公开的备选实施例的截面图；
图6是根据本公开的实施例的灯的透视图；
图7是表示图6的实施例的截面图；
图8是图6的实施例的分解图；
图9是根据本公开的实施例的备选灯的截面图；
图10在色度图上描绘根据本公开的实施例的灯的颜色均匀性属性；以及
图11A、11B、11C、11D、11E和11F示意性地描绘本文公开和描述的扩散器涂层结构的各种截面图。
具体实施方式
作为本公开的实施例和各方面的示例，提供照明装置，它包括固态照明装置，例如LED装置，包括在空间上与LED装置分开的含量减少的磷光体，磷光体与扩散器相关联。特别地，本公开涉及照明装置，其具有在空间上与固态照明装置分开的磷光体，磷光体与扩散器相结合，磷光体包含在扩散器内，或者包括在扩散器上。
将理解的是，虽然可在本文使用用语第一、第二等来描述各种元件，但这些元件不应受这些用语限制。这些用语仅用来使元件彼此区分。例如，第一元件可被称为第二元件，而且类似地，第二元件可被称为第一元件，而不偏离本发明的范围。如本文所用，用语“和/或”包括一个或多个相关联的所列项目的任何和所有组合。
将理解的是，当诸如层、区域或衬底的元件被称为 “在另一个元件上”，或者“延伸到另一个元件上”时，它可直接在另一个元件上，或者直接延伸到另一个元件上，或者也可存在居间元件。相反，当元件被称为“直接在另一个元件上”，或者 “直接延伸到另一个元件上”时，则不存在居间元件。还将理解的是，当元件被称为“连接”或“联接”到另一个元件上，它可直接连接或联接到另一个元件上，或者可存在居间元件。相反，当元件被称为“直接连接”或“直接联接”到另一个元件上时，则不存在居间元件。将理解的是，除了图中描绘的任何定向之外，这些用语意于包括元件的不同的定向。
可在本文使用诸如“下方”或“上方”或“上部”或“下部”或“水平”或“竖向”的相对用语来描述一个元件、层或区域与另一个元件、层或区域的关系，如图中示出的那样。将理解的是，除了图中描绘的定向之外，这些用语意于包括装置的不同的定向。
如本文所用，当参照光源时，用语“发射”表示至少一些电流供应到光源，以使光源发射至少一些光。表达“激励峰值发光”包括这样的情形：光源(例如发光二极管(LED))以一定速率连续地或断断续续地发射较离散的光带(例如，电磁光谱的子集，诸如UV、蓝色、红色等)，使得人眼将把其当作在连续地发射光；或者产生相同颜色或不同的颜色的多个光源断断续续地和/或交替地(“接通”时间有或者没有重叠)发射光，使得人眼将把其当作在连续地发射光(以及在发射不同的颜色的情况下，当作那些颜色的混合物)。
如本文所用，当参照光源时，用语“照亮”(“被照亮”)表示至少一些电流供应到光源，以使光源发射至少一些光。“照亮”包括这样的情形：光源是固态光发射器或者其它照明设备，其以一定速率连续地或断断续续地发射光，使得人眼将把其当作在连续地发射光；或者颜色相同或不同的多个固态光发射器断断续续地和/或交替地发射光(“接通”时间有或者没有重叠)，使得人眼将把其当作在连续地发射光(以及在发射不同的颜色的情况下，当作那些颜色的混合物)。
在本文使用用语“磷光体”和“多种磷光体”来表示吸收处于一个波长的光且重新发射处于不同的波长的光的任何材料或物质成分，而不管吸收和重新发射之间的延迟如何，而且不管所涉及的波长如何。因此，“磷光体”包括“荧光体(lumiphor)”、“波长转换材料”、“发光材料”和“色移元件”，并且在本文使用来包括这样的材料，即，该材料是荧光性和/或磷光性的，并且/或者可为吸收具有吸收波长(一个或多个)的光且重新发射具有更长或更短的波长(一个或多个)的光的颗粒。可用多种方式实现在LED装置中包括磷光体材料，一个代表性方式是如本文论述的那样，通过例如通过掺合或涂覆工艺而将磷光体材料添加到清澈或透明的封装材料(例如，基于环氧树脂、基于硅酮、基于玻璃或基于金属氧化物的材料)。
在本文中可互换地使用短语“磷光体层”和“磷光体涂层”，以参照包括一种或多种磷光体或由一种或多种磷光体组成的任何层(一个或多个)或类似的结构。一方面，可提供多个“磷光体层”，例如，多个磷光体层中的各个单独由叠片结构表示。衬底上的一层可与另一个层共面，例如，成分不同但厚度相似的(或不同)的两个磷光体层可在空间上在衬底上布置成层。
如本文所用，表达“在辐射方面耦合”表示当光源发射光时，磷光体材料被光源激励。例如， “在辐射方面耦合到”UV光源上的红色磷光体将在接收到从UV光源发射出的光之后被激励。
本文参照磷光体材料所用的短语“在空间上分开”包括使一定体积的材料以及材料的梯度在一个维度或多个维度(长度、宽度、高度)上在物理上完全或部分地与光源分开。因而，短语“在空间上分开”包括磷光体、磷光体层和扩散器远离光源。远离在此语境中表示间隔开，以及/或者不在其上或者不直接进行热接触。
根据其众所周知的含义，短语“相关色温”使用来参照在明确的意义上(即，本领域技术人员可容易地且准确地确定)颜色最接近的黑体的温度。
如传统上使用的那样在本文使用短语“发光效能”，例如，用作光通量与功率的比。取决于上下文，功率可为源的输出的辐射通量，或者它可为源所消耗的总电功率。典型地用流明每瓦(lm/W)的单位来表达发光效能，例如，对于辐射为555 nm的单色光(绿色)，人最高可适应的发光效能是683 lm/W。
本文使用的术语仅是为了描述特定实施例，而不意于限制本发明。如本文所用，单数形式“一个”、“一种”和“该”也意于包括复数形式，除非上下文另有明确的规定。将进一步理解的是，当在本文使用时，用语“包括”和/或“包含”具体说明存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或构件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、构件和/或它们的组合。
除非另有限定，否则本文使用的所有用语(包括技术和科学用语)都具有与本发明所属领域的普通技术人员普遍理解的相同的含义。将进一步理解的是，本文使用的用语应解释为具有与它们在本说明书和相关领域的语境中的含义一致的含义，而且不会以理想化或过于正式的意义来解释本文使用的用语，除非本文明确地这样规定。
提供固态光源或照明装置，它最终将照亮和激活扩散器内的预定体积的磷光体，或者施用到照明装置的扩散器上的薄或稀的远程磷光体涂层。扩散器和远程磷光体的组合允许减少对每个装置使用的磷光体的总量。使用体积减少或层较薄的远程磷光体会减少对每个装置使用的磷光体的量，这又会降低装置的总生产成本。
扩散器可由任何适当的材料构建而成，诸如硅酮、聚酯、聚碳酸酯、多芳基化合物、环烯共聚物(COC)和玻璃，以及它们的混合物。扩散器结构可预成形有涂覆在其表面上的磷光体，使得磷光体在空间上与固态装置分开。适当的材料包括有机聚合物。适当的透明有机聚合物包括硅酮、聚酯、聚亚安酯、聚丙烯酸物(例如聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯，这在后面称为“聚(甲基)丙烯酸酯”)、多芳基化合物、环烯共聚物、环氧树脂、含氟聚合物和它们的组合。扩散器在光谱的可见区域中可为透明或半透明的。适当的材料的示例包括聚二甲基硅氧烷、聚亚安酯、聚丙烯酸酯、多芳基化合物、环烯共聚物(COC)、玻璃、陶瓷，并且它们的前体、衍生物、混合物等可包括这样的磷光体。
可用具有磷光体的可固化材料和/或熔融材料制造扩散器结构，在使材料固化/冷却成针对固态装置或套件构造的形状和/或形式之前，磷光体以分布或散布的方式与材料结合。聚碳酸酯包括Lexan®、Makrolon®(例如Makrolon LED 2245)和Markroclear®。多芳基化合物是一种类型的芳香族聚酯。代表性多芳基化合物包括例如来自Plastics International公司(明尼苏达州的伊登普雷里)的ARDEL®、聚-4-羟基苯甲酸酯(也称为聚对羟基苯甲酸酯)和聚双酚A对苯二甲酸盐(polybisphenol-A terephthalate)。环烯共聚物(COC)包括例如APEL ®(例如来自Mitsui Chemical公司(日本的东京)的APL5514ML)、TOPAS®(例如，来自Topas Advanced Polymers公司(肯塔基州的佛罗伦萨)的TOPAS 5013)。扩散器在其内表面/外表面中的一个或两者上可经过蚀刻或喷砂。
扩散器可由光学材料制造或包括光学材料，例如，光学材料形成或构造成形成至少部分地包围LED装置的球体或其它半球体形状。扩散器还可构造成完全包围LED装置。
根据本公开的不同的扩散器可沿着内表面和外表面的任何方向包括不同的散射属性。在一些实施例中，扩散器可包括透明材料(衬底)，透明材料在其内表面上包括具有不同的散射属性的反射材料和磷光体。其它构造可包括透明球体，透明球体具有在其内表面和/或外表面上和/或嵌在扩散器内的反射材料和磷光体。可使用一个或多个反射材料和磷光体膜，它们具有相同或不同的厚度，这至少部分地取决于使用的膜/粘结剂材料、反射材料和/或磷光体的类型，以及膜中的反射材料的密度、反射率和/或折射率。
在其中磷光体与扩散器结合或结合在扩散器中的实施例中，装置中需要的磷光体的总重量百分比减少，同时获得与磷光体直接涂覆在固态光源上的基本类似的传统固态照明装置相当的预定的空间相关色温(CCT)变化或角度颜色同质性。典型地，在传统的LED发光体中，在粘结剂中使用大约65重量%的磷光体。将磷光体分布或散布在扩散器中有效地减少使用的磷光体的总量。例如，分布到扩散器中的基本所有的磷光体用于LED套件中，这与具有直接涂覆有磷光体的固态光源的传统的发光体相反。在这样的传统的装置中，光源的直接涂覆不可避免地导致在制造期间损失或浪费一些磷光体，例如，由于在光源或其它位置之间进行磷光体涂覆。
一方面，扩散器中的磷光体的量为粘结剂的大约30重量%。另一方面， 与磷光体直接涂覆在LED上的LED照明装置相比，本公开制备的装置的磷光体的量可减少大约5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%或更多，这取决于磷光体的性质。例如，在粘结剂中典型地加载大约65重量%的磷光体可减少到大约30重量%或更少。可存在一种或多种磷光体材料。
又一个方面，反射材料可与磷光体材料结合起来使用，与磷光体直接涂覆在固态光源上的基本类似的传统的固态照明装置相比，这也可减少获得预定的空间相关色温(CCT)变化或角度颜色同质性所需要的磷光体的量。这个方面，在粘结剂中典型地加载大约65重量%的磷光体可减少到大约30重量%或更少，磷光体的一部分(5-60重量%)由反射材料替代。因而，反射材料的量可为磷光体的大约5重量%至磷光体的大约60重量%。这提供例如包括磷光体和反射材料的扩散器，磷光体为大约25重量%至大约60重量%，而反射材料的量为磷光体的大约5重量%至磷光体的大约60重量%。相反，传统的LED-磷光体涂层工艺(例如，溅射、CVD、旋涂等)不可避免地导致每个装置采用更高的量的磷光体，以及导致一定量的磷光体在制造装置时使用但是不存在于最终LED套件中(损失)，因此导致每个套件有更高成本。因而，本公开提供有利于使用更昂贵的磷光体(诸如红磷光体)来产生照明装置的制造方法，这允许进行更成本有效的制造，同时在套件中保持可接受的空间相关色温(CCT)变化和/或角度颜色同质性。
在其中磷光体涂覆在扩散器上的实施例中，磷光体涂层可具有范围为10-100微米的厚度(单独的层或总共多个层)，而在其它实施例中，其可具有范围为40-50微米的厚度。在某些方面，当前公开的方法提供受控制的厚度的磷光体(一种或多种)，其中，磷光体淀积在扩散器的内表面和外表面中的一个或两者上达大约预定厚度，例如，30-40μm，厚度变化的控制(在淀积前或淀积后)为+/-10%、5%或1%。在LED元件和包括磷光体(在扩散器内或涂覆在扩散器上)的扩散器上的最远点之间的典型的距离可介于0.1mm和80mm之间或更长。扩散器的外表面和/或内表面可在磷光体涂覆之前进行蚀刻或喷砂。
在一些实施例中，透明球体可具有反射材料和磷光体膜，厚度范围为0.1至1000微米，膜在球体的内部和/或外部上，以便用作扩散器。例如可使用基于纤维素的粘结剂来构造，透明球体，膜厚度的范围为0.1至100微米，膜在球体的内部和/或外部上。在另外的其它实施例中，扩散器可包括一个或多个反射材料和磷光体膜的透明球体，反射材料和磷光体在基于甲基硅酮的粘结剂中，膜在球体的内部和/或外部上。在这些实施例中的膜的厚度的范围可为0.1至700微米，并且可包括作为相同或不同的材料的颗粒的一种或多种反射材料。膜的厚度可大于上面描述的那些，并且可利用不同的粘结剂、磷光体和颗粒材料。
在一些实施例中，磷光体可在具有不同的预定浓度的粘结剂中设置成层，或在适于涂覆在扩散器上或形成扩散器(例如，扩散器前体材料)的粘结剂中加载磷光体。示例性粘结剂材料可为有机聚合物，诸如乙基纤维素、硝化纤维或聚(环氧乙烷)或无机聚合***，诸如，硅酮、聚硅酸乙酯、环氧树脂、玻璃、无机玻璃、陶瓷、电介质、BCB、聚酰亚胺、聚合物和其混合物，优选的材料为硅酮，因为其在高功率LED中有高透明度和可靠性。适当的基于苯基和甲基的硅酮可从Dow®chemical公司商购获得。在另外的其它实施例中，粘结剂可包括珐琅。可使用许多不同的固化方法来固化粘结剂，这取决于不同的因素，诸如使用的粘结剂的类型。不同的固化方法包括(但不限于)热固化、紫外(UV)固化、红外(IR)固化或空气固化。可用各种方法来施用一个或多个层的相同或不同的磷光体材料。可使用已知的技术将不同的磷光体材料施用在扩散器的不同的区域中或施用在扩散器上，诸如CVD、溅射和/或掩模工艺。其它实施例可包括将磷光体均匀和/或不均匀地分布在膜材料中，诸如使得不同的磷光体层厚度和/或不同的磷光体材料浓度在空间上布置在设置在扩散器上的膜材料中。
可使用不同的工艺来将磷光体材料施用在扩散器上，包括(不限于)旋涂、溅射、印刷、粉末涂覆、电泳淀积(EPD)、静电淀积等。磷光体材料可与粘结剂材料一起施用，但是要理解，粘结剂不是必要的。在另外的其它实施例中，呈一个或多个层的形式的磷光体材料可分开来制造，并且然后安装到和/或粘附到LED衬底、形成的光学介质和/或扩散器上。示例性涂覆工艺公开在共同转让的在2011年2月24日提交的美国申请No.13/034,501中，该申请通过引用而结合在本文中。
在一个实施例中，磷光体材料-粘结剂混合物可喷涂或散布在扩散器或光学介质上，然后粘结剂固化而形成磷光体层。在上面的工艺中的任一个中，一个或多个反射材料可结合或添加到磷光体上，以便包括在扩散器中或涂覆在扩散器上。
除了磷光体之外，扩散器可包括散射和/或反射材料和相关联载体，诸如玻璃封罩，并且可用来使由光源和/或磷光体载体发射的至少一些光散射或改向，以提供期望光束分布。扩散器的属性(诸如几何结构)、散射层的散射属性、表面粗糙度或平滑度以及散射层属性的空间分布可用来根据观察角度控制各种灯属性，诸如颜色均匀性和光强度分布。在本公开中，这些属性结合远程的在空间上分开的磷光体允许以减少量的磷光体(例如红色磷光体)制造灯。
反射材料可与扩散器-磷光体结构分开，例如，反射材料可分布或散布在LED装置和扩散器-磷光体之间的光学介质中。在优选的方面，反射材料与扩散器-磷光体结构分开，并且分布或散布在LED装置和包括磷光体的扩散器之间的光学介质中，以借助于光学介质提供的与扩散器厚度体积的扩散体积相比更大的扩散体积而最大程度地减小空间CCT变化。在这个方面，与扩散器分开且在光学介质中的反射材料的重量百分比可介于0.001至大约1之间，或在大约0.01至大约0.1之间。可利用光学介质中的反射材料来进一步减少扩散器中的磷光体，其中反射材料的量最大程度地减小了空间CCT变化和发光效能损失。
反射材料的示例包括二氧化钛、氧化锌、硫化锌、硫酸钡、氮化硼、滑石、硅石、氧化铝、沸石、碳酸钙、碳酸镁、硫酸钡、氧化锌、氧化钛、氢氧化铝、氢氧化镁、云母、蒙脱粘土、碳颗粒、玻璃颗粒、碳纳米管和它们的混合物。反射材料可与磷光体共同淀积，以提供涂层。一方面，二氧化钛和氧化铝中的至少一个用作反射材料。反射材料可在扩散器的内侧/外侧中的一个或两者上分层地置于磷光体涂层上和/或置于磷光体涂层之间。备选地，反射材料可分开达扩散器(例如，反射材料在内表面上，磷光体在外表面上或相反)的厚度。使用的反射材料的量可为磷光体的大约1重量%至大约60重量%，或磷光体的大约2重量%至大约(重量)50%。相对于磷光体可使用更多重量百分比的反射材料，这取决于磷光体和LED组合的性质。
一方面，与具有远程磷光体涂层的LED照明装置相比，将反射材料和磷光体结合在扩散器上或扩散器中可有效地减少使用的磷光体的量达大约5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%或更多，这取决于磷光体的性质。另一方面，具有包括量为磷光体的大约1重量%-大约50重量%的反射材料的扩散器的在空间上分开的磷光体LED照明装置提供良好的颜色均匀性和基本90%或更好的效率，其中减少了大约5-60重量%的磷光体。
可使用呈颗粒的形式的不同大小的磷光体材料(和/或反射材料)，包括(但不限于)纳米颗粒或平均粒度的范围为10纳米(nm)至30微米(µm)或更大的颗粒。与较大的颗粒相比，较小的粒度典型更好地散射和混合颜色，以提供更均匀的光。与小颗粒相比，大颗粒典型地更高效地转换光，但是发射不那么均匀的光。可采用平均粒度为大约0.25微米至大约10微米、大约0.3微米至大约7微米或大约0.5微米至大约5微米的反射材料。
可使用任何固态光源。为了示出本公开的实施例，LED固态装置用作示例。在示例性实施例中，光源包括在辐射方面耦合到基于YAG的或基于TAG的黄色磷光体上的AlGaN 和AlGaInN紫外LED芯片，以及/或者诸如基于GaN的蓝色LED芯片的基于III族氮化物的蓝色LED芯片与在辐射方面耦合的基于YAG的或基于TAG的黄色磷光体一起使用。在这个情况下，磷光体被发射自紫外/蓝色LED芯片的UV光和蓝色光两者激励，并且然后黄色光以及杂散蓝色光可混合在一起，从而提供预定CCT和/或CRI。
作为另一个示例，光源包括由具有红色、绿色和橙色磷光体的组合或混合物的基于III族氮化物的蓝色LED芯片和/或基于III族氮化物的紫外LED芯片制成的LED。在这个情况下，多磷光体材料由发射自紫外/蓝色LED芯片的UV和蓝色光两者激励，并且然后红色光、绿色光、橙色光以及杂散蓝色光的混合物可混合在一起，从而提供预定CCT值。照明装置的CCT值可通过下者改变：调节通往紫外LED的电流，从而改变通往磷光体的相对UV光强度，以提供第二或额外的CCT值。在实践本公开时，可使用LED和磷光体的其它组合。
一方面，当前照明装置包括滤波器，以减少或消除从装置发射的的IR光和UV光，以避免或阻止损害脆弱的展品和/或表面。这样的滤波器可设置在穹顶或封装材料上或穹顶或封装材料中，或可构造在装置的外部。UV滤波器可包括L37和/或L39滤波器或包括L37和/或L39滤波器的材料，而L37滤波器有效地移除具有短于370nm的波长的杂散紫外光，而L39滤波器消除具有短于390nm的波长的杂散光，而两个滤波器对于可见光是透明的。IR滤波器可包括对于可见波长是透明的且阻挡电磁光谱的基本所有红外区域的材料和涂层。可使用UV/IR滤波器的组合，以及可见光“带通”滤波器。磷光体材料可包括在UV/IR滤波器中或UV/IR滤波器上。
现在将在下文参照附图更完整地描述本发明的实施例，附图中显示了本发明的实施例。但是，本发明可以许多不同的形式实现，并且不应当理解为限于本文阐述的实施例。相反，提供这些实施例来使得这个公开将是完整和完全的，并且将对本领域技术人员完整地传达本发明的范围。相同标号在本文中表示相同元件。
图1显示传统的单块LED套件60，其包括安装在底座64的表面上的多个LED芯片62，光学介质61围绕周缘底座64具有球体状形状66。显示LED芯片62涂覆有一种或多种磷光体65。光学介质61可为空气和/或与光学介质61相比具有适当的折射率差的物质。在芯片62上的磷光体典型地从任何或所有点沿所有方向发射光。离开球体66且由观察者观察到的光可为基本上由磷光体发射的所有光或那个光的一部分，这取决于观察者的位置。这种效果大体为不合需要的。
图2提供根据本公开的在空间上分开的磷光体的示例性布置，磷光体在辐射方面耦合到与扩散器63相关联的LED上。因而，描绘单块LED套件70包括安装在底座64的表面上的多个LED芯片62，底座64具有带有内表面63a和外表面63b的扩散器63，内表面63a和外表面63b包括围绕底座64的周缘的磷光体65。在其它实施例中，LED芯片可安装在非平面衬底或底座上。至少一些LED芯片62互连成串联电路。除了扩散器63之外，LED芯片62可安装在底座64的基本平面表面上且布置在多个球体形光学元件下面。扩散器63具有内表面63a，其比外表面63b更紧邻LED芯片62。在这些构造中使用具有在空间上分开的磷光体65的扩散器63允许LED套件70在空间相关色温(CCT)变化和/或角度颜色同质性方面有均匀性。包括磷光体的扩散器63可进一步包括反射材料，如下面所论述。光学介质61可与扩散器63分开和隔开，以及/或者可分开来形成或被扩散器63封装。
要理解，根据本公开的LED构件可使用结合包括多个底座的底座面板或晶片的方法制造。各个底座64可形成有其自身的LED阵列和球体形光学元件，使得多个LED芯片62可形成在底座面板上。然后可将多个LED芯片62从底座面板上单列开(singulate)。各个底座64还可包括更复杂的元件组合，诸如安装在底座的平表面上的多个“底座”组件。底座组件可具有不同的功能性，诸如为各种LED芯片提供静电放电(ESD)保护。LED套件70中的底座64的大小可改变，这取决于某些因素，诸如LED的大小和数量。要理解，底座64可具有基本任何形状，诸如圆形、卵形、长方形、六边形或其它多边形。在另一个实施例中，还可提供单LED元件发光套件。LED装置可构造成倒装芯片LED套件。
要理解，本文公开和描述呈阵列的LED芯片可布置成一个或多个多芯片LED灯，如名称为“Multi-Chip Light Emitting Device for Providing High-CRI Warm White Light and Light Fixtures Including the Same (用于提供高CRI暖白光的多芯片发光装置和包括该装置的灯具)”的美国专利公开No.2007/0223219中描述的那样，该专利的公开内容通过引用而结合在本文中。
图3提供根据本公开的各种实施例的磷光体-扩散器的备选布置。因而，描述了单块LED套件80包括安装在底座64的表面上的多个LED芯片62，底座64具有围绕底座64的周缘的扩散器63。扩散器63在内表面上涂覆有磷光体65。磷光体65可与反射材料(未显示)结合或反射材料可存在于光学介质61中，或涂覆在衬底64上。
图4提供根据本公开的各种实施例的磷光体-扩散器的备选布置。因而，描绘单块LED套件90包括安装在底座64的表面上的多个LED芯片62，底座64具有围绕底座64的周缘的扩散器63。扩散器63在内表面上涂覆有磷光体65和在外表面上涂覆有额外的磷光体69。
磷光体65、69可为相同或不同的。一个或多个球体可构造成围绕扩散器，例如，如图6中显示，以调节照明装置的发光强度和/或CRI。在这个方面，额外的磷光体可涂覆在扩散器的外侧上，即，在面向额外的球体的侧部处，从而在扩散器上形成磷光体层或壳。
图5提供根据本公开的各种实施例的磷光体-扩散器的备选布置。因而，描绘单块LED套件100包括安装在底座64的表面上的LED芯片62，底座64具有带有内表面63a和外表面63b的扩散器67，内表面63a和外表面63b包括磷光体65。光学介质61中的反射材料57提供增大的发光强度。
在根据本公开的一个示例性实施例中，LED芯片62构造成提供得到的光，例如，冷白光或暖白光(或其它颜色的光)。例如，LED芯片62可具有发射处于蓝色波长光谱中的光LED，并且磷光体吸收一些蓝色光和重新发射黄色光，LED芯片62发射蓝色光和黄色光的白光组合。在一个实施例中，磷光体包括可商购获得的YAG:Ce，但是使用由基于(Gd, Y)3(Al, Ga)5O12:Ce***(诸如Y3Al5O12:Ce (YAG))的磷光体制成的转换颗粒能够获得完整范围的宽黄色光谱发射。可用于发射白光的LED芯片的其它黄色磷光体包括例如Tb3-xRExO12:Ce(TAG)；RE=Y、Gd、La、Lu；或Sr2-x-yBaxCaySiO4:Eu。
适于这些结构的一些磷光体可包括，例如红色Lu2O3:Eu3+ 、(Sr2-xLax)(Ce1-xEux)O4、Sr2Ce1-xEuxO4、Sr2-xEuxCeO4、SrTiO3:Pr3+,Ga3+ CaAlSiN3:Eu2+、Sr2Si5N8:Eu2+以及SrxCa1-xS:Eu,Y；Y=卤化物；CaSiAlN3:Eu；和/或Sr2-yCaySiO4:Eu。可用其它磷光体来通过将基本所有的光转换成特定颜色而产生颜色发射。例如，可用以下的磷光体来产生绿色光：SrGa2S4:Eu；Sr2-yBaySiO4:Eu；或SrSi2O2N2:Eu。以下列出了例如在一个或多个层中作为颗粒的一些额外的适当的磷光体，但是可使用其它磷光体。这些磷光体中的一种或多种展示蓝色和/或UV LED的激励，具有高效的光转换，并且具有可接受的斯托克司(Stokes)频移：
作为示例，以下的磷光体中的各个在UV发射光谱中展现激励，提供合乎需要的峰值发射，具有高效的光转换，并且具有可接受的斯托克司频移，例如：黄色/绿色：(Sr,Ca,Ba)(Al,Ga)2S4:Eu2+、Ba2(Mg,Zn)Si2O7:Eu2+、Gd0.46Sr0.31Al1.23OxF1.38:Eu2+ 0.06、(Ba1-x-ySrxCay)SiO4: Eu、Ba2SiO4:Eu2+。
照明装置可包括固态光源，其布置有一种或多种磷光体，以便提供蓝移黄(BSY)，蓝移绿(BSG)、蓝移红(BSR)、绿移红(GSR)和青移红(CSR)光中的至少一个。因而，例如，具有在辐射方面与其耦合且吸收一些蓝色光且发射黄色光的黄光发射磷光体的蓝色LED提供具有BSY光的装置。同样，具有在辐射方面与其耦合且吸收一些蓝色光且发射绿色或红色光的绿光或红光发射磷光体的蓝色LED分别提供具有BSG或BSR光的装置。具有在辐射方面与其耦合且吸收一些绿色光和发射红光的红光发射磷光体的绿色LED提供具有GSR光的装置。示例性GSR LED-磷光体组合公开在 2011年4月11日提交的共同转让的美国申请No.61/474,069中，该申请通过引用而结合在本文中。同样，具有在辐射方面与其耦合且吸收一些青色光并发射红光的红发射磷光体的青色LED提供具有CSR光的装置。
作为示例，可选择多种不同的磷光体材料，并且/或者它们的成分、浓度、厚度和/或空间布置在扩散器上或在扩散器内预定成使得磷光体定位成远离LED元件。照这样，具有定位在远处的磷光体的扩散器可更均匀和可重现地将LED光转换成磷光体发射的不同的波长的光的组合，这通过通往激励磷光体的特定LED元件的功率分配来确定。这个构造还允许在LED套件中使用的磷光体的总体积和/或量相对于涂覆有磷光体的LED元件而减少。
因而，例如，当在LED套件中期望增大的颜色暖度时，可使用一个或多个红光发射磷光体，例如，掺杂了Eu+2的氮化物或硫化物，但是，成本的增加与使用的总量成比例。可使用其它适当的在空间上分开的磷光体-扩散器构造，这取决于LED和期望的特定颜色光、CRI、发光效能或CCT值。
另外的其它实施例可包括具有发射激励至少一种磷光体的不同的波长的多个LED的不同的LED芯片。例如，可使用在辐射方面耦合到一个或多个磷光体发射器上的短波长发射器(即紫外光发射LED)作为LED。同样，在同一照明装置中，可布置在辐射方面耦合到一个或多个磷光体发射器上的蓝色光发射LED，磷光体发射器还在辐射方面耦合到紫外LED上。
磷光体可在空间上布置在扩散器上或扩散器中，扩散器可构造成球体形状，球体可包含或包围光学介质61，这包括空气。磷光体可布置成单个层或具有不同的厚度和/或成分和/或浓度的多个层或体积。磷光体层的厚度可在整个层中改变，或者在层的离散的区段中改变，以及/或者沿着层的厚度或长度方向成梯度。可使用传统的印刷和/或光刻技术实现和/或结合本领域已知的喷涂淀积/掩模/显影/蚀刻或抛光技术来实现磷光体的厚度和磷光体浓度和成分。将磷光体材料直接涂覆到预定厚度将提供与涂覆的厚度相当的浓度。扩散器中或扩散器上的具有磷光体材料的一个或多个膜可使用来提供预定厚度、浓度和/或成分。一个或多个膜可具有不同的厚度，这至少部分地取决于磷光体材料的预定浓度和要由多个层转换的光的期望量。层中的磷光体材料的预定浓度或层中的总量的范围为大约30重量%到小于大约65重量%。这样的量小于磷光体直接涂覆在固态光源上的类似的照明装置所需要的量，并且因此为当前公开的装置的制造提供成本节约。在当前公开的装置中使用减少的量的磷光体，而照明装置的空间相关色温(CCT)变化或角度颜色同质性没有显著损失。在一个实施例中，磷光体材料浓度小于65重量%。
根据本公开的一个方面的多个层可施用成每个装置具有大约30重量%到小于60重量%的总浓度水平(磷光体加载量)。在一个实施例中，磷光体材料具有带有不同的预定成分的磷光体材料和/或不同的预定浓度的磷光体材料的不同的预定区域(空间布置)。
图6至8显示根据本公开的灯170的实施例，其具有热沉结构172、光学腔体174、光源176、本体部分162和带螺纹部分180。这些特征可由本领域已知的材料和方法制成。内部扩散器182包括在扩散器182内或扩散器182上的预定成分、浓度、厚度或空间布置的磷光体。取决于实施例，扩散器182包括磷光体或磷光体层(一个或多个)175，其内表面上、外表面上和/或嵌在内表面或外表面内。在这个实施例中，扩散器182在热沉结构172 上(例如，安装到热沉结构172上)，并且在热方面联接或连接到热沉结构172上。在其它实施例中，电绝缘元件(未显示)可在热沉结构和扩散器182之间，并且扩散器182可由电绝缘元件固持。电绝缘元件可包括在光源176(例如，LED)上面的开口(一个或多个)，以允许光穿过，同时覆盖热沉结构172，以防止电击。在一些实施例中，电绝缘元件还可用作反射器。在这个实施例中，扩散器182定位在光源176和外部穹顶178之间。扩散器182构造成基本半球形形状，以便提供球体或球体形状，并且固态光发射器布置成使得来自光源的光在辐射方面耦合到扩散器182中或扩散器182上的磷光体上，其中，来自光源的至少一些光被转换。外部穹顶178包围扩散器182。外部穹顶178也可用作第二扩散器。外部穹顶178可为清澈、透明或半透明材料。可采用在扩散器182的外表面上的磷光体涂层外表面(面向外部穹顶178)，如图4中描绘，以及可采用在外部穹顶178的内表面上的磷光体涂层(面向扩散器182)。
包括磷光体的扩散器182在其和光源176之间提供空间分离。一方面，光源176不安装在热沉中的形成光学腔体的凹部中。在这个实施例中，光源176改为安装在热沉结构172的表面上，光学腔体174由扩散器182和热沉结构172的顶部之间的空间形成。这个布置可允许从光学腔体174有较低的朗伯(Lambertian)发光性，因为没有光学腔体侧表面阻挡发的光和使发的光向侧面改向。
在另一个实施例中，图9显示根据本公开的另一个实施例的灯200的侧视图。灯200可为全向的。图9以局部横截面显示。在图9的情况下，具有模块240和242的LED组件已经与灯的功率供应部分204互连。灯的功率供应部分204包括功率供应，功率供应包括对LED组件提供直流电的电路。作为示例，图9中显示的LED灯的特定功率供应部分包括螺口(Edison)基部206。螺口基部可接合螺口插口，使得这个示例LED灯200可代替标准白炽灯泡。螺口基部的电端子连接到功率供应上，以将AC功率提供给功率供应。LED组件可包括多个LED模块，其安装在诸如电路板212或其它衬底/底座的载体上，载体对LED提供支承连接和电连接。提供了热沉217和隔热装置230。热沉的设计可改变，例如，热沉可具有延伸得更多的弯曲翅片、更多或更少的翅片等。可提供具有装饰性更强的外观的热沉。
仍然参照图9，LED组件可包括例如九个LED套件或LED模块，其中，LED芯片封装在具有透镜和导线的套件的内部。透镜可具有扩散属性和可具有在透镜中或透镜上的磷光体。各个LED模块安装在电路板212中。LED模块包括用来发射两种不同颜色的光的LED。LED组件可包括例如九个LED套件或LED模块，其中，LED芯片封装在具有透镜(和/或扩散器)和导线的套件的内部。
显示图9的灯200具有单个扩散器250，磷光体252涂覆在扩散器250的内表面上。在这个特定实施例中，扩散器250结合减少量的磷光体252提供颜色混合，使得颜色热点不以从灯发射的光型式出现。扩散器250的外表面可经过磨砂、上漆、蚀刻、粗糙化、可具有模制模式，或可以许多其它方式处理，以对灯提供颜色混合。扩散器250可由玻璃、塑料或如上面公开的那样透光的一些其它材料制成。描绘磷光体252在扩散器250的内表面(例如，面向LED组件的表面)上或内表面中，但是可结合在扩散器中，或呈其组合的方式。额外的穹顶结构可添加到灯200上，如图6-8中的那样。颜色混合处理对封罩施加特定的透射-反射比，因为一些光必须反射，并且从扩散器的一部分反射的光可最终在封罩的一些其它部分处传出灯。图9的示出的实施例中的扩散器250包括基本透明的区段260。透明区段260设置成与反射表面支承件244相对，并且允许反射自磷光体252的一些光相对不受阻地离开灯。“基本透明”的意思是，对于撞击在区段260上的光，与反射相比，更多的光被透射。这种区段可为如可利用普通制造方法合理地实现的那样透明，使得它对于眼而言显得透明，或它可对于眼而言显得半透明，虽然其透射-反射比不同于封罩的其余部分。
LED组件可利用粘合剂或任何各种紧固机构紧固到支承件上。在这个示例中，支承件244安装在基架上，基架设置在LED组件202和功率供应之间。在这个示例实施例中，支承件244是薄反射表面，其用来增强灯200的光输出和光分配，但是可为圆锥形。反射表面的表面可通过下者来调节：通过改变LED组件或基部的高度和大小和形状而设定角度，以及进行用以调节外表面的反射率的表面处理。线材248传送通过灯200的反射表面的内部的空隙，并且使LED模块240和242与功率供应互连。
照明装置的底座可由许多不同的材料形成，优选的材料为电绝缘材料，诸如介电元件，底座在LED阵列和构件背侧之间。底座可包括陶瓷(诸如氧化铝、氮化铝、碳化硅或聚合材料)或复合物(诸如聚酰亚胺、聚酯等)。在优选的实施例中，介电材料具有高导热率，诸如氮化铝和碳化硅。
当来自光源的光被磷光体材料吸收时，光在无向性方向上重新发射，大约50%的光向前发射而50%的光向后发射向LED。在现有的具有共形磷光体层的LED中，向后发射的光的大部分可被引导回到LED中，并且它逃逸的可能性受LED结构的萃取(extraction)效率限制。对于一些LED，萃取效率可为大约70%，所以从转换材料引导回到LED中的光的一定百分比可能会损失掉。在上面的实施例的其它方面，底座64还可包括额外的高反射材料，诸如反射性陶瓷或金属层或锥体，例如银，以增强对构件的光萃取。
在其它实施例中，底座64可包括印刷电路板(PCB)、氧化铝、蓝宝石或硅或任何其它适当的材料，诸如可从明尼苏达州的善哈森的Bergquist公司获得的T-Clad热包层隔离的衬底材料。对于PCB实施例，可使用不同的PCB类型，诸如标准FR-4 PCB、金属芯PCB，或任何其它类型印刷电路板。
要理解，根据本公开的LED构件可使用结合包括多个底座的底座面板或晶片的方法来制造。各个底座64可形成有其自己的LED阵列和球体光学元件，使得多个LED芯片62可形成在下面论述的底座面板上。多个LED芯片62可然后从底座面板上单列开。各个底座64还可包括元件的更复杂的组合，诸如安装在底座的平表面上的多个“底座”组件。底座组件可具有不同的功能性，诸如为各种LED芯片提供静电放电(ESD)保护。
为了评价根据本公开制造的LED套件的光学属性，套件可安装在例如金属芯印刷电路板(MC PCB)上，而可例如使用传统的LED测试装备确定350mA下的光通量和CCT。从-90度到90度，可在LED测试装备中从略微小于大约-90至大约90度在1度的间隔下确定发光强度和CCT，以在空间CCT的最大值和最小值之间提供空间CCT变化或差异，作为角度颜色同质性的指标。
可使用不同的工艺(包括(但不限于)喷涂、浸没(浸渍)、旋涂、溅射、印刷、粉末涂覆、电泳淀积(EPD)、静电淀积等)将仅磷光体层或包括粘结剂和/或反射材料的磷光体层施用到扩散器表面上。要理解，粘结剂不是必要的。在另外的其它实施例中，磷光体层可分开来制造，并且然后安装或施用在扩散器上。
在一个示例中，磷光体-粘结剂混合物可喷涂或散布在扩散器的一个或多个表面上，粘结剂然后固化而形成磷光体层。要理解，磷光体-反射材料-粘结剂混合物可喷涂或散布在透明球体的一个或多个表面上，粘结剂然后固化而提供具有磷光体层的扩散器。磷光体-粘结剂混合物可喷涂、灌注或散布在经加热扩散器(其可围绕基本垂直于灌注或喷涂的轴线旋转)上或上面，使得当磷光体-粘结剂混合物接触扩散器时，来自扩散器的热扩散到粘结剂中且使粘结剂固化。这些工艺还可包括在磷光体-粘结剂混合物中的溶剂，其可使混合物液化和降低混合物的粘度，从而使得其更适合喷涂或灌注。可使用许多不同的溶剂，包括(但不限于)甲苯、苯、二甲苯或可从Dow Corning®公司获得的OS-20，并且可使用不同的浓度的溶剂。当溶剂-磷光体-粘结剂混合物喷涂或散布在被加热的扩散器上时，来自扩散器的热会蒸发溶剂，扩散器的温度部分地控制溶剂多快速地蒸发。扩散器的适当的温度范围可布置在大约90℃至大约150℃之间，但是要理解，还可使用其它温度。
可将仅磷光体或包括粘结剂和/或反射材料的磷光体淀积在扩散器的三维形状上，这可能需要额外的步骤或其它工艺，以提供必要的覆盖。例如，提供适于喷涂的溶剂-磷光体-粘结剂混合物以及上面描述的经加热的扩散器，可使用多个喷涂喷嘴来对扩散器提供期望覆盖，诸如大致均匀的覆盖，或不均匀覆盖(例如，条带)。在其它实施例中，可使用更少的喷涂喷嘴，同时使扩散器自旋，以提供期望的覆盖。
在另外的其它实施例中，可通过浮现工艺形成磷光体层，由此磷光体层可形成在扩散器的内表面或外表面上。扩散器可至少部分地填充有磷光体混合物，或以别的方式接触磷光体混合物，磷光体混合物粘附在扩散器的表面上。混合物然后可从扩散器排出，从而在表面上留下一层磷光体混合物，这然后可固化。在一个实施例中，混合物可包括聚环氧乙烷(PEO)和磷光体和反射材料。扩散器可被填充(或浸渍)并且然后排出或移除，从而留下一层PEO-磷光体-反射材料混合物，这然后可进行热固化。在一些实施例中，可施用粘结剂来进一步固定磷光体层，而在其它实施例中，可在没有粘结剂的情况下使用磷光体。可利用这些工艺来涂覆三维扩散器，以便施用可具有相同或不同的磷光体材料的多个磷光体层。还可在扩散器的内侧和外侧上施用一个或多个磷光体层，并且/或者一个或多个磷光体层可具有在扩散器的不同的区域中带有不同的厚度的不同的磷光体。在另外的其它实施例中，可使用不同的工艺，诸如对扩散器涂覆可通过热的方式形成到扩散器上或形成在透明球体上的一片磷光体或磷光体-反射材料。
如上面所提到，可在扩散器上构造磷光体或磷光体-反射材料的一个或多个带或区域。可使用可包括多个局部涂层的不均匀磷光体或磷光体-反射材料涂层。可诸如在大约45°至105°的观察角范围中例如通过将一个涂层淀积在扩散器的中间附近来制备局部涂层，并且然后可将第二涂层淀积在扩散器穹顶的顶部处，以覆盖0°至大约45°的观察角。这些组合的涂层可构造成阻挡或衰减在大约0°和大约105°之间的角之间的大多数可见光子，从而允许更多的光在更高的角度下传送通过扩散器穹顶。涂层的这种不均匀构造可给灯提供符合ENERGY STAR®的发射强度分布。可利用不同的扩散器带布置来产生预定的期望灯发光特性。
图11A-11F显示根据本公开的扩散器穹顶的不同的实施例，其具有以不同的方式布置的不同的扩散器层。这些仅提供来作为示例，并且要理解可提供许多不同的布置。
图11A显示扩散器穹顶630，其具有包括磷光体和可选的粘结剂的均匀外部扩散器涂层632，以及在均匀涂层632上的外部局部涂层634(其可为相同成分或不同的成分的磷光体和/或反射材料的涂层)。要理解，涂层634可包括磷光体和/或反射材料和/或粘结剂，即使扩散器穹顶630可用来使光扩散。可使用上面论述的任何不同的方法施用局部涂层634，诸如通过喷涂或浸渍涂覆。图11B显示具有均匀内部涂层642和局部外部涂层644的扩散器穹顶640，可使用上面论述的任何不同的方法来施用均匀内部涂层642和局部外部涂层644，诸如喷涂或浸渍涂覆。图11C显示具有均匀外部涂层652和局部内部涂层654的扩散器穹顶650。图11D显示具有均匀外部涂层662和局部内部涂层664的扩散器穹顶660，均匀外部涂层662和局部内部涂层664具有不同的厚度。图11E显示清澈或透明的穹顶670，其具有由磷光体和反射材料制成的局部内部涂层672，局部内部涂层672具有不同的厚度，使得透明穹顶670使光扩散。图11F还显示清澈或透明的穹顶680，其具有由磷光体和反射材料制成的多个内部涂层682、684。图11A-11F中描绘的所有或一些涂层可具有不同的厚度和/或不同的成分的磷光体和/或反射材料和/或粘结剂。
虽然上面的论述中的一些涉及改变扩散器穹顶的区域中的涂层的特性，但是要理解，远程磷光体可具有不同浓度、不同的相对体积和不同的成分的一种或多种磷光体的区域。这些构造和特性可协助使发光体产生期望的发光分布以及期望光特性。例如，发光体可在穹顶的顶部处或周围具有增加的量(厚度/浓度/体积)的一种或多种磷光体，但是可在其它区域中进行增加。
示例
类似于包括多UV发射LED和以65重量%加载(其余为粘结剂)的在空间上分开的Ce掺杂YAG磷光体(例如，NYAG-04、Intematix、Fremont、CA)的灯200的灯用作控制，并且用来将效率标准化为100%。额外的样本通过喷涂来制备，其中反射材料的加载量不同，磷光体的加载量减少。在表1中概述标准化效率-控制和颜色均匀性(du’v’)的结果随反射材料的成分、大小和加载量而改变。
表1. 以重量百分比为单位对磷光体加载反射材料(其余为粘结剂)。颜色差(du’v’)源自2个最极端的颜色点(1个方位角)之间的距离的一半。
表1的数据展示添加到结合在空间上分开的磷光体的扩散器的反射材料可在较低的磷光体总加载量下提供非常好的颜色均匀性，具有高效率。因而，因为反射材料比磷光体的成本更低，所以能够减少使用的磷光体的量，并且因此减少装置的总成本。此外，远离光源而定位的反射材料的高折射率和小粒度提供了向后的散射，由于缺少处于高角度的蓝色光而最大程度地减小颜色均匀度差(du’v’)。表1的数据还展示可在最大程度地减小颜色均匀度差(du’v’)且不损失效率的情况下增加Al2O3加载量。
参照图10，在表1中概述的来自灯的测试数据在色度图上呈现。代表性数据点A、B和C分别对应于示例1、10和4。数据点B表示高效率，低磷光体加载量(30%)，具有最小du’v’，包括为磷光体的5重量%的0.5微米的平均粒度的二氧化钛。数据点C表示98.7%的标准化效率，低磷光体加载量(30%)，具有最小du’v’，包括为磷光体的15重量%的0.5微米平均粒度的氧化铝。表1的其余数据点在图10上显示在数据点A和C附近。
要理解，呈阵列的包括本文公开和描述的球体光学元件的LED芯片可布置成一个或多个多芯片LED灯，如标题为“Multi-Chip Light Emitting Device for Providing High-CRI Warm White Light and Light Fixtures Including the Same (用于提供高CRI暖白光的多芯片光发射装置和包括该装置的灯具)”的美国专利公布No.2007/0223219中描述的那样，该专利的公开内容通过引用而结合在本文中。在其它实施例中，还可提供单LED元件发光体套件。LED装置可构造成倒装芯片LED套件。
当前公开的光源和装置大体可用于各种现有照明套件，例如，由Cree公司制造的XLamp产品XM-L、ML-B、ML-E、MP-L Easy White、MX-3、MX-6、XP-G、XP-E、XP-C、MC-E、XR-E、XR-C和XR LED 套件。本公开的益处可应用于许多照明应用，例如，商用/零售展示聚光灯、LED翻新灯泡，以及其它室内和室外通用照亮应用。
已经一般地且参照特定实施例来描述上述内容。虽然已经在相信为优选的实施例的实施例的方面阐述本公开，但是可在一般的公开内选择本领域技术人员已知的各种备选方案。根据上面的描述且进一步通过实践本公开，本公开的其它优点和显著的修改对于技术人员将是显而易见。

Claims (46)

1. 一种照明装置，包括：
固态光源；
扩散器结构，其构造成对来自所述固态光源的光进行颜色混合，并且在空间上与所述固态光源分开；所述扩散器包括至少一种磷光体。
2. 根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述至少一种磷光体的量介于大约30重量%至小于大约65重量%之间。
3. 根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述至少一种磷光体与所述扩散器结合。
4. 根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述至少一种磷光体淀积在所述扩散器上。
5. 根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，扩散器至少部分地包围所述至少一个固态光源。
6. 根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述扩散器是透明或半透明的。
7. 根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述扩散器是玻璃或陶瓷。
8. 根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述扩散器是聚合物。
9. 根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，进一步包括至少部分地包围所述扩散器的球体。
10. 一种照明装置，包括：
LED光源；
扩散器，其构造与对来自所述LED光源的光进行颜色混合，并且在空间上与所述LED光源分开；所述扩散器包括与反射材料结合的磷光体。
11. 根据权利要求10所述的照明装置，其特征在于，所述磷光体和反射两者材料结合在所述扩散器中。
12. 根据权利要求10所述的照明装置，其特征在于，所述磷光体和反射材料淀积在所述扩散器上。
13. 根据权利要求10所述的照明装置，其特征在于，所述磷光体淀积在所述反射材料上。
14. 根据权利要求10所述的照明装置，其特征在于，扩散器至少部分地包围所述至少一个固态光源。
15. 根据权利要求10所述的照明装置，其特征在于，所述扩散器是透明或半透明的。
16. 根据权利要求10所述的照明装置，其特征在于，所述扩散器是玻璃或陶瓷。
17. 根据权利要求10所述的照明装置，其特征在于，所述扩散器是聚合物。
18. 根据权利要求10所述的照明装置，其特征在于，所述聚合物包括下者中的至少一个：聚硅酮、聚丙烯酸酯、多芳基化合物、聚碳酸酯和它们的掺合物。
19. 根据权利要求10所述的照明装置，其特征在于，所述反射材料是下者中的至少一个：二氧化钛、氧化锌、硫化锌、硫酸钡、氮化硼、滑石、硅石、氧化铝、沸石、碳酸钙、碳酸镁、硫酸钡、氧化锌、氧化钛、氢氧化铝、氢氧化镁、云母、蒙脱粘土、碳颗粒、玻璃颗粒、碳纳米管和它们的混合物。
20. 根据权利要求10所述的照明装置，其特征在于，所述反射材料是二氧化钛。
21. 根据权利要求10所述的照明装置，其特征在于，所述反射材料是氧化铝。
22. 根据权利要求10所述的照明装置，其特征在于，所述反射材料的量为所述磷光体的大约5重量%至所述磷光体的大约60重量%。
23. 根据权利要求10所述的照明装置，其特征在于，所述扩散器具有外表面和内表面，所述内表面更靠近所述LED光源；其中，所述反射材料在所述外表面上，而所述磷光体在所述内表面上。
24. 根据权利要求10所述的照明装置，其特征在于，所述扩散器具有外表面和内表面，所述内表面更靠近所述LED光源；其中，所述磷光体在所述外表面上，而所述反射材料在所述内表面上。
25. 根据权利要求10所述的照明装置，其特征在于，进一步包括至少部分地包围所述扩散器的球体。
26. 根据权利要求10所述的照明装置，其特征在于，所述磷光体的厚度介于5μm和50μm之间。
27. 根据权利要求10所述的照明装置，其特征在于，所述磷光体的厚度介于1μm和25μm之间。
28. 根据权利要求10所述的照明装置，其特征在于，所述扩散器的外表面经过蚀刻或喷砂。
29. 根据权利要求10所述的照明装置，其特征在于，所述固态光源包括具有GaN发射层的至少一个LED。
30. 根据权利要求10所述的照明装置，其特征在于，所述LED光源和所述磷光体构造成提供下者中的至少一个：蓝移黄(BSY)光、蓝移绿(BSG)光、蓝移红(BSR)光、绿移红(GSR)光和青移红(CSR)光。
31. 根据权利要求10所述的照明装置，其特征在于，所述固态光源至少包括第二LED，所述第二LED发射UV光、蓝光、品蓝光和青光中的一个。
32. 根据权利要求10所述的照明装置，其特征在于，所述固态光源包括UV LED装置、蓝LED装置、绿LED装置、橙LED装置和红LED装置中的至少一个。
33. 根据权利要求10所述的照明装置，其特征在于，所述磷光体包括下者中的至少一个：发射红光的磷光体、发射红光/橙光的磷光体、发射黄光的磷光体、发射绿光的磷光体和发射青光的磷光体。
34. 根据权利要求10所述的照明装置，其特征在于，所述磷光体包括至少两种发射不同颜色的磷光体。
35. 一种制造具有总量减少的磷光体的照明装置的方法，所述方法包括以下步骤
提供LED光源；
提供具有一定量的磷光体的扩散器结构，所述扩散器结构构造成对来自所述LED光源的光进行颜色混合，以及使所述量的磷光体在空间上与所述LED光源分开，
其中，与(i)使所述磷光体淀积在所述LED光源上且(ii)具有基本类似的空间相关色温(CCT)变化或角度颜色同质性的类似照明装置相比，使用的磷光体的量减少至少5重量%。
36. 根据权利要求35所述的方法，其特征在于，所述磷光体与所述扩散器结合。
37. 根据权利要求35所述的方法，其特征在于，所述磷光体淀积在所述扩散器上。
38. 根据权利要求35所述的方法，其特征在于，所述扩散器结构包括聚硅酮、聚丙烯酸酯、多芳基化合物、聚碳酸酯、环烯共聚物、玻璃、陶瓷或它们的前体材料。
39. 根据权利要求35所述的方法，其特征在于，所述扩散器结构至少部分地包围所述LED光源。
40. 根据权利要求35所述的方法，其特征在于，所述减少的量的磷光体是红磷光体。
41. 根据权利要求35所述的方法，其特征在于，所述扩散器结构进一步包括与所述量的磷光体结合的一定量的反射材料。
42. 根据权利要求41所述的方法，其特征在于，所述反射材料是下者中的至少一个：二氧化钛、氧化锌、硫化锌、硫酸钡、氮化硼、滑石、硅石、氧化铝、沸石、碳酸钙、碳酸镁、硫酸钡、氧化锌、氧化钛、氢氧化铝、氢氧化镁、云母、蒙脱粘土、碳颗粒、玻璃颗粒、碳纳米管和它们的混合物。
43. 根据权利要求41所述的方法，其特征在于，磷光体的量介于大约30重量%至大约60重量%之间。
44. 根据权利要求41所述的方法，其特征在于，所述磷光体为大约30重量%，并且所述反射材料的量为磷光体的大约5重量%至磷光体的大约30重量%。
45. 根据权利要求41所述的方法，其特征在于，所述扩散器包括外表面和内表面，其中，所述反射材料淀积在所述扩散器的所述外表面上。
46. 根据权利要求41所述的方法，其特征在于，所述照明装置进一步包括一个或多个滤波器，以减少或消除来自所述照明装置的IR光释放和UV光释放。
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