CN111615753B - 可调光固态光发射装置 - Google Patents
可调光固态光发射装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111615753B CN111615753B CN201880086608.7A CN201880086608A CN111615753B CN 111615753 B CN111615753 B CN 111615753B CN 201880086608 A CN201880086608 A CN 201880086608A CN 111615753 B CN111615753 B CN 111615753B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- light
- phosphor
- solid state
- led
- emitting device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims abstract description 62
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 201
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 57
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims abstract description 50
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 40
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 86
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 31
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 24
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 15
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 9
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 45
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 32
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 29
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 20
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 19
- 230000008859 change Effects 0.000 description 17
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 17
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 17
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 12
- VIDTVPHHDGRGAF-UHFFFAOYSA-N selenium sulfide Chemical compound [Se]=S VIDTVPHHDGRGAF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229960005265 selenium sulfide Drugs 0.000 description 10
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 9
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 9
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 7
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 6
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 5
- 239000008393 encapsulating agent Substances 0.000 description 5
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 5
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 5
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 5
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 4
- GETQZCLCWQTVFV-UHFFFAOYSA-N trimethylamine Chemical compound CN(C)C GETQZCLCWQTVFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 3
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004606 Fillers/Extenders Substances 0.000 description 2
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 2
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052765 Lutetium Inorganic materials 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N dichromium trioxide Chemical compound O=[Cr]O[Cr]=O QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AXAZMDOAUQTMOW-UHFFFAOYSA-N dimethylzinc Chemical compound C[Zn]C AXAZMDOAUQTMOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 2
- 239000002223 garnet Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- OHSVLFRHMCKCQY-UHFFFAOYSA-N lutetium atom Chemical compound [Lu] OHSVLFRHMCKCQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012702 metal oxide precursor Substances 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005424 photoluminescence Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 238000001429 visible spectrum Methods 0.000 description 2
- FRWYFWZENXDZMU-UHFFFAOYSA-N 2-iodoquinoline Chemical compound C1=CC=CC2=NC(I)=CC=C21 FRWYFWZENXDZMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VXEGSRKPIUDPQT-UHFFFAOYSA-N 4-[4-(4-methoxyphenyl)piperazin-1-yl]aniline Chemical compound C1=CC(OC)=CC=C1N1CCN(C=2C=CC(N)=CC=2)CC1 VXEGSRKPIUDPQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K Aluminium flouride Chemical compound F[Al](F)F KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MXRIRQGCELJRSN-UHFFFAOYSA-N O.O.O.[Al] Chemical compound O.O.O.[Al] MXRIRQGCELJRSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003564 SiAlON Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003902 SiCl 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LTPBRCUWZOMYOC-UHFFFAOYSA-N beryllium oxide Inorganic materials O=[Be] LTPBRCUWZOMYOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 230000002301 combined effect Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002372 labelling Methods 0.000 description 1
- ORUIBWPALBXDOA-UHFFFAOYSA-L magnesium fluoride Chemical compound [F-].[F-].[Mg+2] ORUIBWPALBXDOA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000005049 silicon tetrachloride Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- XROWMBWRMNHXMF-UHFFFAOYSA-J titanium tetrafluoride Chemical compound [F-].[F-].[F-].[F-].[Ti+4] XROWMBWRMNHXMF-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- BHHYHSUAOQUXJK-UHFFFAOYSA-L zinc fluoride Chemical compound F[Zn]F BHHYHSUAOQUXJK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- HVIBDEARFMWSND-WNKXUTMESA-N φ 27 Chemical compound C([C@@H](C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(=O)N[C@@H](CO)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H]([C@@H](C)CC)C(N)=O)NC(=O)[C@H](CCCCN)NC(=O)[C@H](CCCCN)NC(=O)[C@H](C)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@H](CC(C)C)NC(=O)[C@H](CCC(N)=O)NC(=O)CNC(=O)[C@H](CC(C)C)NC(=O)[C@H](CC(C)C)NC(=O)[C@H](CCCNC(N)=N)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@H](CC=1C=CC=CC=1)NC(=O)[C@H](CC(O)=O)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@@H](NC(=O)[C@H](CC=1C=CC=CC=1)NC(=O)[C@@H](NC(=O)CNC(=O)[C@H](CC(O)=O)NC(=O)[C@H](C)NC(=O)[C@@H](N)CC=1NC=NC=1)C(C)C)[C@@H](C)O)C1=CC=C(O)C=C1 HVIBDEARFMWSND-WNKXUTMESA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
- C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
- C09K11/7766—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals
- C09K11/7774—Aluminates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
- C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
- C09K11/7728—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing europium
- C09K11/77342—Silicates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
- C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
- C09K11/7728—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing europium
- C09K11/77347—Silicon Nitrides or Silicon Oxynitrides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
- C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
- C09K11/7728—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing europium
- C09K11/77348—Silicon Aluminium Nitrides or Silicon Aluminium Oxynitrides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
- C09K11/88—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing selenium, tellurium or unspecified chalcogen elements
- C09K11/881—Chalcogenides
- C09K11/885—Chalcogenides with alkaline earth metals
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
- F21K9/20—Light sources comprising attachment means
- F21K9/23—Retrofit light sources for lighting devices with a single fitting for each light source, e.g. for substitution of incandescent lamps with bayonet or threaded fittings
- F21K9/232—Retrofit light sources for lighting devices with a single fitting for each light source, e.g. for substitution of incandescent lamps with bayonet or threaded fittings specially adapted for generating an essentially omnidirectional light distribution, e.g. with a glass bulb
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
- H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
- H01L25/10—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices having separate containers
- H01L25/13—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/50—Wavelength conversion elements
- H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
- H01L33/502—Wavelength conversion materials
- H01L33/504—Elements with two or more wavelength conversion materials
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B33/00—Electroluminescent light sources
- H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
- H05B33/14—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of the electroluminescent material, or by the simultaneous addition of the electroluminescent material in or onto the light source
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
- H05B45/10—Controlling the intensity of the light
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
- H05B45/10—Controlling the intensity of the light
- H05B45/18—Controlling the intensity of the light using temperature feedback
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
- H05B45/20—Controlling the colour of the light
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
- F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
- F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
- H05B47/10—Controlling the light source
- H05B47/105—Controlling the light source in response to determined parameters
- H05B47/11—Controlling the light source in response to determined parameters by determining the brightness or colour temperature of ambient light
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
Abstract
本发明涉及一种白光发射装置或LED灯丝，其包括：固态光发射器(LED)，其可操作以产生激发光；第一磷光体，其与所述固态光发射器相关联以产生具有在500nm到575nm范围内的峰值发射波长的光；及第二磷光体，其与所述固态光发射器相关联以产生具有在600nm到650nm范围内的峰值发射波长的光，其中对应于由所述第二磷光体展现的激发光光子密度的增加的转换效率的百分比降低大于对应于由所述第一磷光体展现的激发光光子密度的相同增加的转换效率的百分比降低。
Description
技术领域
本发明的实施例涉及可调光固态光发射装置，通常是基于LED的，且更特定来说，涉及用于灯及照明布置中的LED灯丝及白光LED。本发明涉及LED灯丝及白光LED，其光色温随着到LED灯丝/白光LED的功率的减小(调光)而降低。
背景技术
白光发射LED(“白光LED”)包含一或多种光致发光材料(例如，磷光体材料)，其吸收由LED发射的激发辐射的一部分且重新发射不同颜色(波长)的辐射。通常，LED芯片或裸片产生蓝光，且磷光体吸收某一百分比的蓝光且重新发射黄光或绿光与红光的组合、绿光与黄光的组合、绿光与橙光的组合或黄光与红光的组合。由LED产生的不会被磷光体吸收的蓝光的部分与由磷光体发射的光组合会提供在人眼看来颜色几乎是白色的光。由于其长预期操作寿命(>50,000小时)及高发光效率(100lm/W及更高)，白光LED迅速用于替换常规荧光灯、紧凑型荧光灯及白炽灯。
最近，已开发出包括其视觉外观类似传统白炽灯的灯丝的LED灯丝的LED灯丝灯。通常约2英寸(50nm)长的LED灯丝包括COG(玻璃上芯片)装置，其具有安装于透光玻璃衬底上的多个低功耗LED芯片。LED灯丝经套装于磷光体浸渍的囊封剂中，例如硅酮。
白光LED、LED灯丝及荧光灯与传统白炽灯泡相比的一个感知到的缺点或特性在于：当对其进行调光时，其光发射的色温(CCT)不会改变；即，其保持基本上恒定。相比之下，对于白炽灯，当经完全调光时，CCT可从全功率下的暖白(2700K)变为暖橙光芒(900K)；1800K的范围。对于许多应用，LED灯丝及白光LED的此特性将是高度合意的。因此，本发明的目的是提供固态白光发射装置，其至少部分解决已知装置的限制且其经发射光的色温在调光时降低，从而至少部分类似常规白炽灯泡。
发明内容
本发明的实施例涉及固态光发射装置(白光LED)及灯及LED灯丝及LED灯丝灯。
本发明的实施例涉及白光发射装置及LED灯丝，其具有可由激发光(通常是蓝色激发光)激发的发红光光致发光材料(例如，磷光体)及发黄光到绿光光致发光材料(例如，磷光体)，且其中“蓝色淬熄”在比发黄光到绿光光致发光材料更大的程度上发生于发红光光致发光材料中。为了简洁起见，在以下揭示内容中，“光致发光材料”称为“磷光体”，但应了解，其它类型的光致发光材料也可为合适的，例如量子点。更特定来说，红色磷光体在增加到相关联LED的DC功率时展现转换效率的百分比降低，更特定来说，激发(蓝光)光子密度的增加，其基本上大于在增加功率时发黄光到绿光磷光体的转换效率的百分比降低。此布置具有以下作用：装置/LED灯丝的发射光谱中的绿光与红光的相对比例将随着功率改变，且发射光谱的此变化会导致经发射光的色温响应于功率的变化而变化。因此，尽管使用具有不同“蓝色淬熄”性质的发红光磷光体与发黄光到绿光磷光体的组合，但此实现提供展现“温暖调光”的白光发射装置与LED灯丝，这是因为由所述装置产生的光的色彩构成(色温)将随着功率改变。在此说明书中，“温暖调光”被定义为调光(功率降低)时的色温的降低(下降)，其是响应于功率电平的降低的红光增加比例。
“蓝色淬熄”被定义为随着激发(蓝光)光子密度的增加的转换效率(CE)减少及/或色度(颜色)变化。激发(蓝光)光子密度可通过增加提供到产生激发(蓝色)光子的LED的DC功率来增加。虽然假定增加激发能量(蓝光光子密度)时转换效率(CE)的降低(下降)是实现“温暖调光”效果的主要原因，与由发黄光到绿光磷光体产生的光相比在增加激发(蓝色)光子密度时由红色磷光体产生的光的色度CIE x的更大变化(ΔCIE x)及色度CIE y的更大变化(ΔCIE y)也可促成“温暖调光”效果。另外，与发黄光到绿光磷光体相比，本发明的发红光磷光体可展现具有增强水平的“热淬熄”的光致发光特性，且此可进一步增加“温暖调光”量。“热淬熄”被定义为随着温度增加的发射强度降低及/或色度(颜色)变化。
根据本发明的实施例，提供一种白光发射装置或LED灯丝，其包括：固态光发射器，其可操作以产生激发光；第一磷光体，其与所述固态光发射器相关联以产生具有在500nm到575nm范围内的峰值发射波长的光；及第二磷光体，其与所述固态光发射器相关联以产生具有在600nm到650nm范围内的峰值发射波长的光，其中对应于由所述第二磷光体展现的激发光光子密度的增加的转换效率的百分比降低大于对应于由所述第一磷光体展现的激发光光子密度的相同增加的转换效率的百分比降低。此也可被表达为：由第二磷光体展现的在增加激发光光子密度时的转换效率降低(下降)大于第一磷光体。
根据本发明的实施例，一种白光发射装置或LED灯丝包括：固态光发射器，其产生激发光；第一磷光体，其可操作以产生具有在500nm到575nm范围内的峰值发射波长的光(其是可见光谱的黄色到绿色部分中的光)；及第二磷光体，其可操作以产生具有在600nm到650nm范围内的峰值发射波长的光(其是可见光谱的红色部分中的光)，其中增加由第二磷光体展现的激发光光子密度时转换效率的降低(下降)大于第一磷光体。激发光可包括具有在440nm到470nm范围内的主波长的蓝光或更短波长紫外或UV光。在一些实施例中，所述第二磷光体的所述百分比转换效率响应于激发光光子密度增加95％而降低至少8％。相比来说，所述第一磷光体的所述百分比转换效率响应于激发光光子密度增加95％而降低至少2％。
可能的情况是：所述白光发射装置或LED灯丝可包括用于至少将所述固态光发射器安装于其上的光透射衬底。
在实施例中，可能的情况是：对应于由所述第二磷光体展现的温度的增加的峰值发射强度的百分比降低大于对应于由所述第一磷光体展现的温度的相同增加的峰值发射强度的百分比降低。
第二(发红光)磷光体可进一步包括具有随温度增加降低的峰值发射强度的光致发光特性。在一些实施例中，可能的情况是：所述第二磷光体的峰值发射强度的所述百分比降低响应于温度从25℃增加到200℃降低至少18％。
根据实施例，所述第二(发红光)磷光体可包括IIA/IIB族硫化硒基磷光体材料。所述IIA/IIB族硫化硒基磷光体材料可包括组合物MSe1-xSx:Euy，其中M是Mg、Ca、Sr、Ba及Zn中的至少一者，0<x<1.0,且0.0005≤y<0.005。在一些实施例中，M可包括钙。
所述白光发射装置或LED灯丝可经配置使得在操作中到所述固态光发射器的DC功率降低(下降)全功率的约90％会导致经发射光的CCT降低(下降)至少400K或至少700K或至少1500K。
根据本发明的另一方面，设想一种白光发射装置或LED灯丝，其包括：固态光发射器，其产生具有在440nm到470nm范围内的主波长的激发光；第一磷光体，其与所述固态光发射器相关联以产生具有在500nm到575nm范围内的峰值发射波长的光；及第二磷光体，其与所述固态光发射器相关联以产生具有在600nm到650nm范围内的峰值发射波长的光，其中所述第二磷光体包括IIA/IIB族硫化硒基磷光体材料，且其中所述白光发射装置经配置使得在操作中到所述固态光发射器的DC功率的约90％的降低导致经发射光的CCT降低(下降)至少700K。据定义，可存在可操作以产生具有在500nm到575nm范围内的峰值发射波长的光的蓝光可激发发黄光到绿光磷光体；及可操作以产生具有在600nm到650nm范围内的峰值发射波长的光的蓝光可激发发红光磷光体。
根据另一方面，本发明涵盖一种对白光发射装置或LED灯丝进行调光的方法，其包括以下步骤：提供固态光发射器以产生具有在440nm到470nm范围内的主波长的激发光；提供与所述固态光发射器相关联的第一磷光体以产生具有在500nm到575nm范围内的峰值发射波长的光；提供与所述固态光发射器相关联的第二磷光体以产生具有在600nm到650nm范围内的峰值发射波长的光；其中由所述第二磷光体展现的对应于激发光光子密度的增加的转换效率的百分比降低大于对应于由所述第一磷光体展现的激发光光子密度的相同增加的转换效率的百分比降低；及降低到所述固态光发射器的所述DC功率以降低所述激发光光子密度。
所述方法可包括以下步骤：将到所述固态光发射器的所述DC功率降低约90％会导致经发射光的所述CCT降低至少400K或降低至少700K或降低至少1500K。
附图说明
所属领域的一般技术人员一旦连同附图审阅本发明的特定实施例的以下描述就将变得明白本发明的这些及其它方面及特征，其中：
图1A及1B分别说明根据本发明的实施例的4LED灯丝A系列(A19)灯的部分横截面A-A侧视图及平面图；
图2A及2B说明根据本发明的实施例的用于图1A及1B的灯中的LED灯丝的示意性横截面B-B侧视图及部分剖视侧视图；
图3A及3B分别说明根据本发明的实施例的4LED灯丝B系列(子弹(Bullet)B11)灯的部分横截面C-C侧视图及平面图；
图4A及4B分别说明根据本发明的实施例的基于LED的光发射装置(白光LED)的示意性横截面D-D侧视图及平面图；
图5是并入图4A及4B的光发射装置的LED灯泡的示意性表示；
图6展示不同S/Se比率的发红光CSS(Ca1-ySe1-xSx:Euy)磷光体的归一化发射光谱；
图7展示以下发红光磷光体：(i)CSS627H、(ii)CSS630L、(iii)CSS630H、(iv)CSS634L、(v)CSS634M、(vi)CSS634H、(vii)CASN650及(viii)发绿光磷光体GAL535的经测量相对转换效率(CE)对DC功率(W)；
图8展示以下发红光磷光体：(i)CSS627H、(ii)CSS630L、(iii)CSS630H、(iv)CSS634L、(v)CSS634M、(vi)CSS634H、(vii)CASN650、(viii)发绿光磷光体GAL535及(ix)蓝光LED的经测量相对色度CIE x变化(ΔCIE x)对DC功率(mA)；
图9展示以下发红光磷光体：(i)CSS627H、(ii)CSS630L、(iii)CSS630H、(iv)CSS634L、(v)CSS634M、(vi)CSS634H、(vii)CASN650、(viii)发绿光磷光体GAL535及蓝光LED的经测量相对色度CIE y变化(ΔCIE y)对DC功率(W)；
图10展示以下发红光磷光体的经测量相对峰值强度(％)对温度(℃)：(i)CSS627H、(ii)CSS630L、(iii)CSS630H、(iv)CSS634L、(v)CSS634H及(vi)CASN650；
图11展示以下发红光磷光体的经测量相对色度CIE x变化(ΔCIE x)对温度(℃)：(i)CSS627H、(ii)CSS630L、(iii)CSS630H、(iv)CSS634L、(v)CSS634H及(vi)CASN650；
图12展示以下发红光磷光体的经测量色度CIE y变化(ΔCIE y)对温度(℃)：(i)CSS627H、(ii)CSS630L、(iii)CSS630H、(iv)CSS634L、(v)CSS634H及(vi)CASN650；
图13展示根据本发明的LED灯丝(CSS630H+GAL535)的经测量CCT(K)对DC功率(W)；
图14展示根据本发明的(i)LED灯丝(CSS630H+GAL535)及用于参考的黑体轨迹的经测量色度CIE y对CIE x；
图15展示根据本发明的LED灯丝(CSS630H+GAL535)的经测量显色指数(CRI)(i)CRI Ra、(ii)CRI R8及(iii)CRI R9对DC功率(W)；
图16展示根据本发明的LED灯丝(CSS630H+GAL535)的针对不同DC功率(W)的经测量发射光谱归一化强度对波长(nm)；
图17展示根据本发明的白光LED(CSS627H+GAL535)及(ii)参考白光LED(CASN628+CASN650+GAL535)的经测量CCT(K)对DC功率(W)；
图18展示根据本发明的白光LED(CSS627H+GAL535)、(ii)参考白光LED(CASN628+CASN650+GAL535)、黑体轨迹及2700K麦克亚当(MacAdam)椭圆的经测量色度CIE y对CIE x；
图19展示根据本发明的白光LED(CSS627H+GAL535)及(ii)参考白光LED(CASN628+CASN650+GAL535)的经测量通用显色指数(CRI Ra)对DC功率(W)；
图20展示根据本发明的白光LED(CSS627H+GAL535)及(ii)参考白光LED(CASN628+CASN650+GAL535)的经测量显色指数(CRI R8)对DC功率(W)；
图21展示根据本发明的白光LED(CSS627H+GAL535)及(ii)参考白光LED(CASN628+CASN650+GAL535)的经测量通用显色指数(CRI R8)对DC功率(W)；
图22展示根据本发明的白光LED(CSS627H+GAL535)针对不同DC功率(W)的经测量发射光谱归一化强度对波长(nm)；及
图23展示参考白光LED(CASN628+CASN650+GAL535)针对不同DC功率(W)的经测量发射光谱归一化强度对波长(nm)。
具体实施方式
现将参考图式详细描述本发明的实施例，所述图式被提供为本发明的说明性实例以便使所属领域的技术人员能够实践本发明。值得注意的是，下文的图及实例并不意在将本发明的范围限制于单个实施例，而是其它实施例通过互换所描述或说明的元件中的一些或全部是可能的。此外，在本发明的某些元件可部分或完全使用已知组件实施的情况下，将仅描述此类已知组件中的对理解本发明必要的那些部分，且将省略此类已知组件的其它部分的详细描述以便不模糊本发明。在本说明书中，展示单数组件的实施例不应认为是具限制性的；确切来说，本发明希望涵盖包含多个相同组件的其它实施例，且反之亦然，除非本文中另外明确声明。此外，申请者不希望将说明书或权利要求书中的任何术语归于非通用或特殊意义，除非明确如此陈述。此外，本发明涵盖本文中通过说明参考的已知组件的当前及未来已知等效物。
本发明的实施例涉及固态光发射装置，其包括固态光发射器，通常是LED，其可操作以产生用于激发光致发光材料(例如蓝光可激发磷光体材料)的激发光(通常是蓝光)。特定来说，本发明的实施例涉及至少部分克服已知装置的限制且其经发射光的色温在调光时降低的固态光发射装置。在此说明书中，其色温在其调光时降低(即，朝向更暖色温移动)的发光装置的特性将称为“温暖调光”。
LED灯丝灯：A系列(A19)灯
图1A及1B分别说明根据本发明的实施例的LED灯丝A系列灯(灯泡)100的贯穿A-A的部分横截面侧视图及部分剖视平面图。LED灯丝灯(灯泡)100希望是白炽A19灯泡的节能替代物，且可经配置以在全功率下(即，未调光)产生具有2700K的CCT(相关色温)及80的CRIRa的550lm光，且经配置使得其CCT随到装置的功率降低(即，随着装置被调光)而降低。LED灯丝灯的标称额定功率是4W。如已知，A系列灯是最常见的灯类型，且A19灯在其最宽点处是2 3/8英寸(19/8)宽且长度大约是4 3/8英寸。
LED灯丝灯100包括连接器基座110、透光包络120、LED灯丝支撑件130及四个LED灯丝140a、140b、140c、140d。
在一些实施例中，LED灯丝灯100可经配置以在如在北美洲使用的110V(r.m.s.)AC(60Hz)主电力供应器下操作。举例来说且如说明，LED灯丝灯100可包括E26(φ26mm)连接器基座(爱迪生螺口灯座)110，其使灯能够使用标准电气照明螺口插座直接连接到主电力供应器。应了解，取决于预期应用，可使用其它连接器基座，例如(举例来说)英国、爱尔兰、澳大利亚、新西兰及英联邦的各个部分所常用的双接点卡口连接器(即，B22d或BC)或欧洲所用的E27(φ27mm)螺口灯座(爱迪生螺口灯座)。连接器基座110可容置整流器或用于操作LED灯丝灯的其它驱动器电路***(未展示)。
透光包络120经附接到连接器110。透光包络120及LED灯丝支撑件130可包括玻璃使得所述包络界定LED灯丝140a到140d定位于其中的气密密封体积150。包络120可另外并入或包含一层光漫射(散射)材料，例如(举例来说)氧化锌(ZnO)、二氧化钛(TiO2)、硫酸钡(BaSO2)、氧化镁(MgO)、二氧化硅(SiO2)或氧化铝(Al2O3)颗粒。
呈线性(条形或细长)形式的LED灯丝140a到140d经定向使得其伸长方向通常平行于灯100的轴线250。LED灯丝140a到140d可围绕玻璃灯丝支撑件130在圆周上等距地间隔(图1B)。在连接器基座110远端的每一LED灯丝140a到140d的第一端上的第一电接点(230a-图2A)电且机械地连接到沿着LED灯丝支撑件130的轴线向下穿过到连接器基座110的第一传导线160。在连接器基座110近端的每一LED灯丝140a到140d的第二端的第二电接点(230b-图2A)电且机械连接到穿过LED灯丝支撑件130的基座部分180到连接器基座110的第二传导线170。如说明，LED灯丝140a到140d并联电连接。
现将参考展示LED灯丝的贯穿A-A的横截面侧视图及部分剖视平面图的图2A及2B描述根据本发明的实施例的LED灯丝140。LED灯丝140包括透光衬底200，其具有直接安装到一个面的发蓝光(440到470nm)的未封装LED芯片(裸片)阵列210。通常，每一LED灯丝具有约1W的总标称功率。
衬底200可进一步包括在其第一及第二端处的用于电连接到传导线160、170(图1A)中的相应者以提供电功率来操作LED灯丝的相应电接点230a、230b。电接点230a/230b可包括铜、银或其它金属或透明电导体(例如铟锡氧化物(ITO))。在说明的实施例中，衬底200是平面的，且具有细细长式(条形)，其中LED芯片210经配置为沿着衬底的长度的线性阵列(串)。如图2A及2B中指示，LED芯片210可通过接合线220串联电连接于串的邻近LED芯片之间且通过线接合220串联电连接于衬底的远端处的LED芯片与相关联电接点230a/230b之间。
当LED灯丝140用作节能灯泡的部分时，细长配置可为优选的，这是因为装置的外观及发射特性更像白炽灯泡的传统灯丝。取决于应用，衬底200可包括其它形式，例如(举例来说)方形或圆形，且LED芯片配置为其它阵列或配置。应注意，LED芯片210直接安装到衬底200且未经封装。此封装原本会阻挡光在向后方向上朝向衬底200发射并穿过衬底200。
衬底200可包括至少半透明且优选地具有50％可见光或更大的透射率的任何透光材料。因此，衬底可包括玻璃或塑料材料，例如聚丙烯、硅酮或丙烯酸。为帮助消散由LED芯片210产生的热，衬底200不仅是透光的而且也是有利地导热的以帮助消散由LED芯片产生的热。合适的透光导热材料的实例包含：氧化镁、蓝宝石、氧化铝、石英玻璃、氮化铝及钻石。导热衬底的透射率可通过使衬底变薄来增加。为了增加机械强度，衬底可包括层压结构，其中导热层安装于透光支撑件(例如玻璃或塑料材料)上。为了进一步帮助热消散，玻璃包络内的体积优选地填充有导热气体，例如氦气、氢气或其混合物。
LED灯丝140进一步包括光致发光波长转换材料240，其包括以囊封层形式直接施覆到LED芯片210的发黄光到绿光光致发光材料(例如，磷光体)及发红光光致发光材料(例如，磷光体)的混合物。
发黄光到绿光光致发光材料(例如，磷光体)可包括当其由激发光(通常是蓝激发光)激发时产生具有在500nm到575nm范围内的峰值发射波长λp的光的任何光致发光材料，且可包含(例如)硅酸盐基磷光体、石榴石基磷光体，例如YAG或LuAG磷光体。此类磷光体的实例在表1中给出。在实施例中，发黄光到绿光磷光体包括发绿光LuAG基磷光体，如标题为“通用及背光照明应用中的发绿光石榴石基磷光体(Green-Emitting,Garnet-BasedPhosphors in General and Backlighting Applications)”的美国专利US 8,529,791中教示，所述美国专利特此以全文并入。此发绿光磷光体包括由镥、铈、至少一种碱土金属、铝、氧及至少一种卤素组成的铈活化的发绿光铝酸镥磷光体，其中磷光体经配置以吸收具有从约380nm到约480nm范围的波长的激发辐射及发射范围从约500nm到约550nm的峰值发射波长λp的光。此磷光体的实例是来自美国加利福尼亚州弗里蒙特的英特美公司(Intematix Corporation,Fremont California,USA)的GAL535磷光体，其具有535nm的峰值发射波长。
发红光光致发光材料(例如，磷光体)可包括当其由激发光(通常是蓝光)激发时发射具有在600nm到650nm范围内的峰值发射波长λp的光的任何光致发光材料。如下文描述且根据本发明的实施例，发红光光致发光材料展现其中其发射强度随激发光子密度增加而降低的“蓝色淬熄”特性。
任选地，光致发光波长转换材料可进一步包括发橙光到红光光致发光材料(例如，磷光体)，例如用于增加CRI及/或降低色温。发橙光到红光光致发光材料可包括当其由蓝光激发时发射具有在580nm到620nm范围内的峰值发射波长λp的光的任何光致发光材料，且可包含(例如)硅酸盐铕活化的氮化硅基磷光体或α-SiAlON磷光体。此发橙光到红光磷光体的实例在表2中给出。在一个实施例中，发橙光磷光体包括发红光磷光体，如在标题为“发红光氮化物基钙稳定的磷光体(Red-Emitting Nitride-Based Calcium-StabilizedPhosphors)”的美国专利US 8,597,545中教示，所述美国专利特此以全文并入。此发红光磷光体包括由化学式MaSrbSicAldNeEuf表示的氮化物基组合物，其中：M是Ca，且0.1≤a≤0.4；1.5<b<2.5；4.0≤c≤5.0；0.1≤d≤0.15；7.5<e<8.5；且0<f<0.1；其中a+b+f>2+d/v且v是M的原子价。替代地，发红光磷光体包括红光发射氮化物基磷光体，如在标题为“发红光氮化物基磷光体(Red-Emitting Nitride-Based Phosphors)”的美国专利US 8,663,502中教示，所述美国专利特此以全文并入。此发红光磷光体包括由化学式M(x/v)M'2Si5-xAlxN8:RE表示的氮化物基组合物，其中：M是具有原子价v的至少一种单价、二价或三价金属；M'是Mg、Ca、Sr、Ba及Zn中的至少一者；且RE是Eu、Ce、Tb、Pr及Mn中的至少一者；其中x满足0.1≤x<0.4，且其中所述发红光磷光体具有通用晶体结构M'2Si5N8:RE，在通用晶体结构内，Al取代Si，且M在所述通用晶体结构内定位于基本上填隙位点处。一种此磷光体的实例是来自美国加利福尼亚州弗里蒙特的英特美公司(Intematix Corporation,Fremont California,USA)的XR600红色氮化物磷光体，其具有600nm的峰值发射波长。
在操作中，由LED芯片210产生的蓝激发光激发光致发光波长转换材料240以产生黄到绿及红光致发光光。颜色看起来是白色的LED灯丝140的发射产物包括经组合光致发光光及未经转换的蓝发射光。因为光致发光光产生过程是各向同性的，所以磷光体光均等地在所有方向上产生，且在朝向衬底的方向上发射的光可穿过衬底且可从LED灯丝的后面发射。透光衬底的使用因此使LED灯丝能够实现大体上全方向发射特性。另外，光反射材料的颗粒可与磷光体材料组合以降低产生给定发射产物颜色所需的磷光体数量。此外，应理解，由LED灯丝产生的光的颜色可通过包含额外磷光体而改变。
在其它实施例中，LED芯片可包括表面可安装或倒装芯片装置。LED芯片210可通过焊接、导热粘合剂或通过所属领域的技术人员将明白的其它固定方法安装到衬底板。
在透光衬底200包括导热材料的情况下，LED芯片210有利地经安装成与电路板热连通。散热化合物(例如氧化铍)可用于帮助将LED芯片热耦合到电路板。
LED灯丝灯：B系列(B11)子弹灯
图3A及3B分别说明根据本发明的实施例的LED灯丝B系列子弹灯(烛型灯泡)300的贯穿C-C的部分横截面侧视图及部分剖视平面图。LED灯丝灯(灯泡)300希望是白炽B11子弹灯泡的节能替代物，且经配置以在全功率(未经调光)下产生具有2700K的CCT及90的CRI Ra的450lm光且经配置使得其CCT随着到装置的功率降低(即，随着装置经调光)而降低。如已知，B11子弹灯在其最宽点处是1 3/8英寸(11/8)宽。LED灯丝灯300包括4个1W LED灯丝且标称额定功率是4W。LED灯丝灯300实质上与关于图1A、1B描述的A19 LED灯丝灯100相同，且相似的参考数字用于标示相似部件。
如说明，LED灯丝灯300可包括E12(φ12mm)连接器基座(爱迪生螺口灯座)110。如果可实践，那么连接器基座110可容置用于操作LED灯丝的驱动器电路***(未展示)。在将驱动器电路***容置于连接器基座110中是不可行的情况下，LED灯丝灯300可进一步包括安置于包络120与连接器基座110之间的延长器(未展示)。延长器可包括(例如)包含塑料材料的中空截头圆锥形元件。
本文中已将本发明的光发射装置描述为具有呈细长形式的透光衬底的LED灯丝，同时也将本发明的光发射装置描述为具有安装于衬底的仅一个侧上的LED芯片的装置。然而，在其它实施例中，透光衬底可为圆形、方形或许多其它形状中的一者，装置可具有可经安装于透光衬底中的两个或若干侧上的LED芯片。
基于LED的光发射装置—白光LED
图4A及4B分别展示根据本发明的实施例的基于LED光发射装置400、白光LED的示意性横截面A-A表示及平面图。装置10经配置在全功率(未调光)下产生具有大约2700K的CCT(相关色温)的暖白光且经配置使得其色温随着到装置的功率降低(即，随着装置经调光)而降低。相似的参考数字用于标示相似部件。
装置400可包括容置于封装402内的一或多个发蓝光GaN(氮化镓)基LED芯片210。一或多个LED芯片可操作以产生具有在440nm到470nm范围内(通常在450nm到455nm范围内)的主波长的蓝光。可(例如)包括表面可安装装置(SMD)的封装(例如SMD 5630LED封装)包括上主体部分404及下主体部分406。上主体部分404界定经配置以接纳一或多个LED芯片210的矩形形状的凹部(空腔)408。封装进一步包括基座上的电连接到凹部408的底板上的对应电极接触垫414及416的电连接器410及412。使用粘合剂或焊料，LED芯片110可经安装到定位在凹部408的底板上的导热垫418。导热垫418经热连接到封装的基座上的导热垫420。LED芯片的电极垫使用接合线422及424经电连接到封装的底板上的对应电极接触垫414及416，且凹部418完全经填充有透明硅酮426，其经装载有发黄光到绿光磷光体、任选地发橙光到红光磷光体及发红光磷光体的混合物，使得LED芯片210的经暴露表面被磷光体/硅酮材料混合物覆盖。为了增强装置的发射亮度，凹部408的壁倾斜且具有光反射表面。
图5说明根据本发明的实施例的并入图4A及4B的光发射装置的LED A系列灯(灯泡)500的部分横截面侧视图。LED灯(灯泡)500希望是白炽A19灯泡的节能替代物，且可经配置以在全功率(未调光)下产生具有2700K的CCT及80的CRI Ra的550lm光且经配置使得其CCT随着到装置的功率降低(即，随着装置经调光)而降低。LED灯100的标称额定功率是4W。LED灯500包括包含螺口基座110的发光基座510。螺口基座110经配置以配合于标准灯泡插座内，例如，实施为标准爱迪生螺口灯座。包络120可围绕LED发光装置500的上部延伸。包络120是提供LED发光装置500的保护及/或漫射性质的透光材料(例如玻璃或塑料)。
发红光磷光体
如上文描述，据发明者发现，使用具有具增强水平的“蓝色淬熄”的光致发光特性的发红光磷光体与已知磷光体(特定来说，发黄光到绿光磷光体)相比会使能够实施展现类似传统白炽灯源的“温暖调光”水平的“温暖调光”水平的基于LED的装置及LED灯丝。更特定来说，发明者假定，转换效率(CE)随着激发能量(蓝光光子密度)增加而降低具有最大效果，尽管由红色磷光体产生的光的色度CIE x及CIE y随着激发(蓝光)光子密度增加而增强的变化也会促成“温暖调光”效果。另外，本发明的发红光磷光体也可展示增强的“热淬熄”水平—发射强度及/或色度CIE x及CIE y改变随着温度增加而降低—且通过装置/灯丝的细心热管理，“热淬熄”可用于在调光时增加CCT的变化。
IIA/IIB族硫化硒基发红光磷光体
展现“蓝色淬熄”且适于本发明的发红光磷光体是具有组合物M1-ySe1-xSx:Euy的IIA/IIB族硫化硒基磷光体，其中M是Mg、Ca、Sr、Ba及Zn中的至少一者，0<x<1.0且0.0005≤y<0.005。此磷光体材料的特定实例是CSS磷光体(CaSe1-xSx:Euy)。CSS磷光体的细节在2016年9月30日申请的共同待决的序列号为15/282,551的美国专利申请案中提供，所述美国专利申请案特此以全文引用方式并入。设想序列号为15/282,551的美国专利申请案中描述的CSS窄带红色磷光体可用于本发明中。
图6展示CSS磷光体针对不同S/Se比率的归一化发射光谱，发射峰值可按组合物中的S/Se比率从600nm调整到650nm且展现具有通常在从～48nm到～60nm范围内的半高全宽(FWHM)的窄带红色发射光谱(较长波长通常具有较大FWHM值)。为了比较，CASN红色氮化物磷光体(钙铝氮化硅基磷光体—通常是组合物CaAlSiN3:Eu2+)通常具有～80nm的FWHM。如已知，CASN红色磷光体通常用于LED应用中。注意，针对图1中展示的组合物，x在从约0.05到约0.8的范围内变化，较高峰值波长对应于较大x值；即，随着S的量增加，此使发射峰值移位到更高波长。注意，本文中使用的标记法CSS630表示磷光体类型(CSS)，然后是以纳米为单位的峰值发射波长(630)。相同标记规则适用于其他磷光体类型，例如(举例来说)CSS634。
CSS磷光体颗粒可在温和的H2(气体)环境(例如～5％H2/N2)中由纯化CaSeO4及CaSO4合成。
CSS磷光体颗粒可经涂覆有一或多种氧化物，例如：氧化铝(Al2O3)、氧化硅(SiO2)、氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)、氧化镁(MgO)、氧化锆(ZrO2)、氧化硼(B2O3)或氧化铬(CrO)。替代地或另外，窄带红色磷光体颗粒可经涂覆有一或多种氟化物，例如：氟化钙(CaF2)、氟化镁(MgF2)、氟化锌(ZnF2)、氟化铝(AlF3)或氟化钛(TiF4)。在实施例中，涂层可为单个层，或具有前述涂层的组合的多个层。组合涂层可为在第一材料与第二材料之间具有突然转变的涂层，或可为其中存在从第一材料到第二材料的逐渐转变从而形成具有跨涂层的厚度改变的混合组合物的区的涂层。涂层的厚度通常可在100nm到5μm、50nm到100nm、100nm到500nm、500nm到1μm或1μm到2μm范围内。本文中的实例中使用的经涂覆CSS窄带红色磷光体颗粒样本经涂覆有大约1μm的无定形氧化铝(Al2O3)。
颗粒可通过CVD工艺在流化床反应器中涂覆。在典型的涂覆工艺中，磷光体粉末经装载到反应器中且在N2气流下经加热到100到250℃，优选地是200℃。当将要沉积氧化物涂层时，金属有机氧化物前驱体MO(例如三甲基胺(TMA)、四氯化钛(TiCl4)、四氯化硅(SiCl4)或二甲基锌(DMZ))与N2载气一起通过起泡器经引入到反应器中。H2O蒸气也经引入到反应器中以与金属氧化物前驱体反应以在磷光体颗粒上形成氧化物涂层。在无任何死角空间的情况下完全流体化被涂覆的颗粒(从气体流量优化等)是重要的以保证所有磷光体颗粒的均质涂覆。在200℃下进行的典型涂覆中，针对反应器的250g磷光体颗粒装载，在4小时内以1到10g/小时的金属氧化物前驱体馈送速率同时以2到7g/小时的速率馈送H2O来产生涂层。这些条件可产生密集且无针孔涂层，且这些条件能够产生均匀厚度的密集的基本上无针孔涂层，其中理论立体空间百分比(堆积密度百分比)大于95％，且在实施例中大于97％，且在实施例中大于99％。在此专利说明书中，立体空间百分比＝(单个颗粒内涂层的堆积密度/材料的密度)x 100。应理解，立体空间百分比(％立体空间)提供由针孔产生的涂层的孔隙率的测量。
发明者发现，“蓝色淬熄”及“热淬熄”的量可通过改变活化剂(Eu)的量来更改(调改变)。表3把本发明的各种样本发红光CSS磷光体的组合物制成表格。
测试数据—发红光磷光体“蓝色淬熄”
磷光体“蓝色淬熄”使用磷光体腔体测试进行测量。腔体测试方法包含混合磷光体粉末与未固化的光学囊封剂(硅酮)及将所述混合物置放于含有0.5W蓝光LED(主波长454nm)的5630腔体(5.6mm x 3.0mm)中及测量积分球中的总光发射。
图7到9展示腔体针对各种CSS红色磷光体(囊封剂中的17wt％磷光体)的经测量腔体测试数据且指示活化剂(Eu)浓度对“蓝色淬熄”的影响。为了比较，图还包含针对发红光CASN650磷光体及发绿光GAL535磷光体的数据。更特定来说，图7展示以下发红光磷光体：(i)CSS627H(Eu＝0.0040)、(ii)CSS630L(Eu＝0.0015)、(iii)CSS630H(Eu＝0.0030)、(iv)CSS634L(Eu＝0.0015)、(v)CSS634M(Eu＝0.0020)、(vi)CSS634H(Eu＝0.0030)、(vii)CASN650及(viii)发绿光磷光体GAL535的相对转换效率(CE)(％)—相对于最小功率(0.013W)下的CE-对LED DC功率(W)。图8展示以下发红光磷光体：(i)CSS627H、(ii)CSS630L、(iii)CSS630H、(iv)CSS634L、(v)CSS634M、(vi)CSS634H、(vii)CASN650、(viii)发绿光磷光体GAL535及(ix)蓝光LED的色度CIE x变化(ΔCIE x)-相对于最小功率(0.013W)下的CIE x-对LED DC功率(W)。图9展示以下发红光磷光体：(i)CSS627H、(ii)CSS630L、(iii)CSS630H、(iv)CSS634L、(v)CSS634M、(vi)CSS634H、(vii)CASN650、(viii)发绿光磷光体GAL535及(ix)蓝光LED的色度CIE y变化(ΔCIE y)-相对于最小功率(0.013W)下的CIEy-对LED DC功率(W)。
表4把以下发红光磷光体：(i)CSS627H、(ii)CSS630L、(iii)CSS630H、(iv)CSS634L、(v)CSS634M、(vi)CSS634H、(vii)CASN650及(viii)发绿光磷光体GAL535的依据LED DC功率(W)变化的相对CE(％)的经测量腔体测试数据制成表格。
如从表4及图7可见，相对CE(转换效率)随着LED DC功率增加而降低；即，磷光体的转换效率随着蓝光(激发)光子密度增加而降低—“蓝色淬熄”。换句话来说，随着蓝光光子密度增加，磷光体产生与光子密度的增加相比相对较少的光致发光光。此外，应明白，本发明的CSS磷光体展示与CASN650相比在相对CE方面显著更大的降低。举例来说，针对从0.013W(2.6％全功率)到0.508W(100％全功率)的DC功率变化，与CASN650的仅4.6％的相对CE降低及GAL535的仅2.3％的相对CE降低相比，本发明的CSS磷光体的相对CE的降低是在8.5％(CSS634L)与32.6％(CSS627H)之间。此外，如通过CSS634L到CSS634H系列磷光体的数据证明，“蓝色淬熄”效果随着活化剂(Eu)含量增加而增加。如将进一步解释，在白光LED或白光LED灯丝中与发绿光磷光体组合使用具有此“蓝色淬熄”的发红光磷光体可导致CCT在调光(即，蓝光光子功率密度降低)时显著降低，这是因为红光与绿光的相对比例将在调光时增加。
表5把以下发红光磷光体：(i)CSS627H、(ii)CSS630L、(iii)CSS630H、(iv)CSS634L、(v)CSS634M、(vi)CSS634H、(vii)CASN650及(viii)发绿光磷光体GAL535的依据LED DC功率(W)变化的色度CIE x变化(ΔCIE x)-相对于最低功率(0.013W)下的CIE x-经测量腔体测试数据制成表格。
表5
如从表5及图8可见，色度CIE x变化(ΔCIE x)随着LED DC功率增加而降低；即，由磷光体产生的光致发光光的颜色随着蓝光光子密度而变化。此外，应明白，本发明的CSS磷光体展示与CASN650相比的ΔCIE x的显著更大的变化(降低)。举例来说，与CASN650的仅-0.0002的ΔCIE x降低相比，本发明的CSS磷光体的ΔCIE x降低是在-0.0238(CSS634L)与-0.0601(CSS627H)之间。此外，如通过CSS634L到CSS634H系列磷光体的数据证明，颜色ΔCIEx的降低随着活化剂(Eu)含量增加而增加。图8还包含针对蓝光LED的数据，且指示针对蓝光LED，ΔCIE x随着DC功率的变化十分小。
表6把以下发红光磷光体：(i)CSS627H、(ii)CSS630L、(iii)CSS630H、(iv)CSS634L、(v)CSS634M、(vi)CSS634H、(vii)CASN650及(viii)发绿光磷光体GAL535的依据LED DC功率(W)变化的色度CIE y变化(ΔCIE y)-相对于最低功率(0.013W)下的CIE y-经测量腔体测试数据制成表格。
如从表6及图9可见，色度CIE y变化(ΔCIE y)随着LED DC功率增加而降低；即，由磷光体产生的光致发光光的颜色随着蓝光光子密度而变化。此外，应明白，本发明的CSS磷光体展示与CASN650相比的ΔCIE y的显著更大的变化(降低)。举例来说，与CASN650的0.0027的ΔCIE y增加相比，本发明的CSS磷光体的ΔCIE y降低是在-0.0118(CSS634L)与-0.0345(CSS627H)之间。此外，如通过CSS634L到CSS634H系列磷光体的数据证明，颜色ΔCIEy的降低随着活化剂(Eu)含量增加而增加。图9还包含针对蓝光LED的数据，且指示针对蓝光LED，ΔCIE y随着DC功率的变化十分小。
测试数据—发红光磷光体-“热淬熄”
磷光体“热淬熄”使用磷光体粉末测试进行测量。磷光体粉末测试涉及将磷光体粉末置放在温度可控载物台上及用恒定功率的蓝色LED光(主波长454nm)照射磷光体粉末及测量经发射光。
图10到12展示各种CSS红色磷光体的经测量粉末测试数据，且指示活化剂(Eu)浓度对“热淬熄”的影响。为了比较，图还包含针对发红光CASN650磷光体的数据。更特定来说，图10展示以下发红光磷光体的经测量相对峰值强度(％)-相对于25℃下的峰值强度-对温度(℃)：(i)CSS627H(Eu＝0.0040)、(ii)CSS630L(Eu＝0.0015)、(iii)CSS630H(Eu＝0.0030)、(iv)CSS634L(Eu＝0.0015)、(v)CSS634H(Eu＝0.0030)及(vi)CASN650。图11展示以下发红光磷光体的色度CIE x变化(ΔCIE x)-相对于25℃下的CIE x-对温度(℃)：(i)CSS627H、(ii)CSS630L、(iii)CSS630H、(iv)CSS634L、(v)CSS634H及(vi)CASN650。图12展示以下发红光磷光体的色度CIE y变化(ΔCIE y)-相对于25℃下的CIE y-对温度(℃)：(i)CSS627H、(ii)CSS630L、(iii)CSS630H、(iv)CSS634L、(v)CSS634H及(vi)CASN650。
如从图10可见，相对峰值强度随着温度增加而降低；从而指示磷光体的效率也随着温度降低—“热淬熄”。此外，应明白，本发明的CSS磷光体展示与CASN650相比的相对峰值强度更大的降低。举例来说，针对从约25℃到约200℃的温度变化，与CASN650的17％的相对峰值强度降低相比，本发明的CSS磷光体的相对峰值强度的降低是在18.5％(CSS630L及CSS634L)与36.5％(CSS627H)之间。此外，如通过CSS634L及CSS634H磷光体及CSS630L及CSS630H的数据证明，“热淬熄”效果看起来是随着活化剂(Eu)含量增加而增加。
如从图11可见，色度CIE x变化(ΔCIE x)随着温度增加而降低，即，由磷光体产生的光致发光光的颜色随着温度而变化。此外，应明白，本发明的CSS磷光体展示与CASN650相比的ΔCIE x的显著更大的变化(降低)。举例来说，与CASN650的仅-0.0018的ΔCIE x降低相比，本发明的CSS磷光体的ΔCIE x降低是在-0.0230与-0.0235之间。此外，如通过CSS630L及CSS630H磷光体的数据指示，颜色ΔCIE x的降低看起来像是随着活化剂(Eu)含量增加而略微增加。
如从图12可见，色度CIE y变化(ΔCIE y)随着温度增加而降低，即，由磷光体产生的光致发光光的颜色随着温度而变化。此外，应明白，本发明的CSS磷光体展示与CASN650相比的ΔCIE y的显著更大的变化(增加)。举例来说，与CASN650的0.0175的ΔCIE y增加相比，本发明的CSS磷光体的ΔCIE y的增加是在0.0225与0.024之间。此外，所述数据指示颜色ΔCIE y的增加随着活化剂(Eu)含量增加而略微增加。
测试数据—LED灯丝
现将描述根据本发明的LED灯丝的测试数据。LED灯丝包括包含31个串联连接的LED芯片(芯片大小是9x21千分之一英寸，主波长是455到460nm)的38mm x 0.8mm玻璃衬底。磷光体囊封剂包括GAL53(92wt％)与CSS630H(8wt％)的混合物。
表7把根据本发明的LED灯丝的经测量测试数据制成表格。所有数据都是在稳态条件下测量。
表7
图13到16展示根据本发明的包括CSS630H+GAL535的LED灯丝针对不同DC驱动条件的经测量测试数据。更特定来说，图13展示根据本发明的LED灯丝的经测量CCT(K)对DC功率(W)；图14展示根据本发明的LED灯丝、用于参考的黑体轨迹及2700K麦克亚当(MacAdam)椭圆的经测量色度CIE y对CIE x；图15展示根据本发明的LED灯丝的经测量显色指数(CRI)(i)CRI Ra、(ii)CRI R8及(iii)CRI R9对DC功率(W)；及图16展示根据本发明的LED灯丝针对不同DC功率(W)的经测量发射光谱归一化强度对波长(nm)。
如从图13及表7可见，由LED灯丝产生的光的CCT从全功率(1.66W)下的2794K降低到全功率的7％(0.11W)下的2082K，即，LED灯丝展现712K的温暖调光。图15及表7指示CRIRa及CRI R8在调光时保持大体上恒定，而CRI R9在调光时从约46降低到约24。
比较图16针对不同DC功率的发射光谱指示，随着DC功率增加，红光的相对比例降低且伴随绿光的相对比例增加。没有可观测到的蓝光比例的变化。为了强调此变化，每一光谱都已经归一化使得每一者都具有CIE 1931XYZ相对亮度Y＝100。数据使用考虑观测器的明视响应的标准观测器的CIE 1931光度函数y(λ)进行归一化。如上文描述，红光减少的原因是由于“蓝色淬熄”(即，相对转换效率随着功率增加而降低)及“热淬熄”(即，相对峰值强度随着温度增加而降低，因此，LED随着功率增加而变热)的经组合效果。如图7中展示，因为与发红光磷光体相比，发绿光磷光体(GAL535)展现最小“蓝色淬熄”，所以此解释绿光的相对比例随着红光比例降低而增加的原因。此外，因为发红光磷光体能够由绿光激发，即，发红光磷光体可将绿光转换成红光，所以此也可促成绿光的相对比例随着红光比例降低而增加。在色温(CCT)方面，伴随红光的相对比例降低的绿光的相对比例增加对应于CCT的增加，即，随着DC功率增加，CCT增加(图14)。相反，随着DC功率降低、调光，CCT降低—“温暖调光”。
测试数据—白光LED
现将描述根据本发明的白光LED的测试数据。白光LED包括包含单个蓝光LED芯片(芯片大小是22x 40千分之一英寸，主播长是445到450nm)的Kaistar 2835(28mm x 35mm)腔体。磷光体囊封剂包括GAL535(89wt％)与CSS630H(11wt％)的混合物。所有数据都使用脉冲电流布置进行测试以分离“蓝色淬熄”与“热淬熄”的效果。
表8把根据本发明的标称2700K 2835白光LED的经测量测试数据制成表格。
图17到22展示根据本发明的包括GAL535+CSS627H的白光LED依据DC功率变化的经测量测试数据。更特定来说，图17展示根据本发明的白光LED的经测量CCT(K)对DC功率(W)；图18展示根据本发明的白光LED、黑体轨迹及2700K麦克亚当(MacAdam)椭圆的经测量色度CIE y对CIE x；图19展示根据本发明的白光LED的经测量显色指数CRI Ra对DC功率(W)；图20展示根据本发明的白光LED的经测量显色指数CRI R8对DC功率(W)；图21展示根据本发明的白光LED的经测量显色指数CRI R9对DC功率(W)；及图22展示根据本发明的白光LED针对不同DC功率(W)的经测量发射光谱归一化强度对波长(nm)。为了比较，图还包含包括GAL535(86.5wt％)、CASN628(1.4wt％)及CASN650(12.1wt％)的混合物的参考白光LED的经测量测试数据。图23展示参考白光LED针对不同DC功率(W)的经测量发射光谱归一化强度对波长(nm)。
如从图17及表8可见，由白光LED产生的光的CCT从全功率(0.46W)下的2622K降低到全功率的7％(0.003W)下的2187K，即，白光LED展现约440K的温暖调光。相比之下，参考白光LED展现小于约20K的温暖调光。图19到21及表8指示CRI Ra及CRI R8在调光时保持大体上恒定，而CRI R9在调光时从约24降低到约18。参考白光LED观测到类似CRI特性。
类似于上文描述的LED灯丝数据(图16)，图22的发射光谱指示调光时色温(CCT)的降低起因于绿光的相对比例在红光的相对比例增加时降低。为了比较，图23展示参考白光LED针对不同DC功率(W)的经测量发射光谱归一化强度对波长(nm)。这些光谱指示在DC功率发生变化的情况下在红光或绿光的相对比例方面没有可以观测到的变化。据信，这样的原因是红色磷光体CASN650展现类似于绿色磷光体GAL535的“蓝色淬熄”量的“蓝色淬熄”量(图7)，即，其相对转换效率随着功率的变化是类似的，从而导致较小整体颜色变化。
如上文描述，白光LED测试数据是使用脉冲电流进行的使得仅“蓝色淬熄”效果被测量。因此，红光减少的原因是由于“蓝色淬熄”。白色的热测量指示针对25℃到100℃的温度变化另一300K的温暖调光可为可能的。为了比较，图23展示参考白光LED针对不同DC功率(W)的经测量发射光谱归一化强度对波长(nm)，且指示在调光时绿光的比例没有可观增加。
总而言之，假定本发明是通过提供具有可通过蓝光激发(蓝光可激发)的发红光磷光体及发黄光到绿光磷光体的白光发射装置或LED灯丝实现，且其中“蓝色淬熄”在比发黄光到绿光磷光体更大的程度上发生于发红光磷光体中。更特定来说，红色磷光体展现转换效率随着功率增加的变化—更明确来说，激发(蓝光)光子密度的增加—其基本上大于发黄光到绿光磷光体随着功率增加的转换效率的变化。此布置具有以下效果：发射光谱中的绿光及红光的相对比例将随着功率变化，且是发射光谱的此变化响应于功率的变化而导致经发射光的色温的变化。
应了解，根据本发明的光发射装置不限于描述的示范性实施例且在本发明的范围内可作出变化。举例来说，虽然已关于基于LED的光发射装置描述了本发明，但本发明也适用于基于其它固态光发射器(包含固态激光器及激光二极管)的装置。
应理解，以下条款形成本文中定义的本发明的揭示内容的部分。更特定来说，本文中的本发明可由下文所详述的条款的特征的组合定义，且所述条款提供修正本申请案的权利要求书内的特征的组合的基础。
条款
1.一种白光发射装置，其包括：
固态光发射器，其可操作以产生激发光；
第一磷光体，其与所述固态光发射器相关联以产生具有在500nm到575nm范围内的峰值发射波长的光；及
第二磷光体，其与所述固态光发射器相关联以产生具有在600nm到650nm范围内的峰值发射波长的光，
其中对应于由所述第二磷光体展现的激发光光子密度的增加的转换效率的百分比降低大于对应于由所述第一磷光体展现的激发光光子密度的相同增加的转换效率的百分比降低。
2.根据条款1所述的白光发射装置，其中所述第二磷光体的所述百分比转换效率响应于激发光光子密度增加95％而降低至少8％。
3.根据条款1或条款2所述的白光发射装置，其中对应于由所述第二磷光体展现的温度的增加的峰值发射强度的百分比降低大于对应于由所述第一磷光体展现的温度的相同增加的峰值发射强度的百分比降低。
4.根据条款3所述的白光发射装置，其中所述第二磷光体的峰值发射强度的所述百分比减少响应于从25℃到200℃的温度增加降低至少18％。
5.根据任一前述条款所述的白光发射装置，其中所述第二磷光体包括IIA/IIB族硫化硒基磷光体材料。
6.根据条款5所述的白光发射装置，其中所述IIA/IIB族硫化硒基磷光体材料具有组合物MSe1-xSx:Euy，其中M是Mg、Ca、Sr、Ba及Zn中的至少一者，0<x<1.0且0.0005≤y<0.005。
7.根据条款6所述的白光发射装置，其中M是钙。
8.根据任一前述条款所述的白光发射装置，其中在操作中，到所述固态光发射器的DC功率的约90％的降低导致经发射光的CCT降低至少400K、至少700K或至少1500K。
9.根据任一前述条款所述的白光发射装置，其包括用于至少将所述固态光发射器安装于其上的光透射衬底。
10.一种LED灯丝，其包括：
固态光发射器，其用以产生具有在440nm到470nm范围内的主波长的蓝光；
光透射衬底，其用于至少安装所述固态光发射器；
发黄光到绿光磷光体，其与所述固态光发射器相关联以产生具有在500nm到575nm范围内的峰值发射波长的光；及
发红光磷光体，其与所述固态光发射器相关联以产生具有在600nm到650nm范围内的峰值发射波长的光，
其中对应于由所述发红光磷光体展现的蓝光光子密度的增加的转换效率的百分比降低大于对应于由所述发黄光到绿光磷光体展现的激发光光子密度的相同增加的转换效率的百分比降低。
11.根据条款10所述的LED灯丝，其中所述发红光磷光体的所述百分比转换效率响应于蓝光光子密度增加95％而降低至少8％。
12.根据条款10或条款11所述的LED灯丝，其中对应于由所述发红光磷光体展现的温度的增加的峰值发射强度的百分比降低大于对应于由所述发黄光到绿光磷光体展现的温度的相同增加的峰值发射强度的百分比降低。
13.根据条款12所述的LED灯丝，其中所述发红光磷光体的峰值发射强度的所述百分比降低响应于从25℃到200℃的温度增加降低至少18％。
14.根据条款10到13中任一条款所述的LED灯丝，其中所述发红光磷光体包括IIA/IIB族硫化硒基磷光体材料。
15.根据条款14所述的LED灯丝，其中所述IIA/IIB族硫化硒基磷光体材料具有组合物MSe1-xSx:Euy，其中M是Mg、Ca、Sr、Ba及Zn中的至少一者，0<x<1.0且0.0005≤y<0.005。
16.根据条款15所述的LED灯丝，其中M是钙。
17.根据条款10到16中任一条款所述的LED灯丝，其中在操作中，到所述固态光发射器的DC功率的约90％的降低导致经发射光的CCT降低至少400K、至少700K或至少1500K。
18.一种白光发射装置或LED灯丝，其包括：
固态光发射器，其用以产生具有在440nm到470nm范围内的主波长的蓝激发光；
发黄光到绿光磷光体，其与所述固态光发射器相关联以产生具有在500nm到575nm范围内的峰值发射波长的光；及
发红光磷光体，其与所述固态光发射器相关联以产生具有在600nm到650nm范围内的峰值发射波长的光，
其中所述发红光磷光体包括IIA/IIB族硫化硒基磷光体材料，且
其中所述白光发射装置经配置使得在操作中到所述固态光发射器的DC功率的约90％的降低导致经发射光的CCT降低至少700K。
19.一种对白光发射装置或LED灯丝进行调光的方法，其包括以下步骤：
提供固态光发射器以产生具有在440nm到470nm范围内的主波长的激发光；
提供与所述固态光发射器相关联的第一磷光体以产生具有在500nm到575nm范围内的峰值发射波长的光；
提供与所述固态光发射器相关联的第二磷光体以产生具有在600nm到650nm范围内的峰值发射波长的光；
其中对应于由所述第二磷光体展现的激发光光子密度的增加的转换效率的百分比降低大于对应于由所述第一磷光体展现的激发光光子密度的相同增加的转换效率的百分比降低；及
降低到所述固态光发射器的所述DC功率以降低所述激发光光子密度。
20.根据条款19所述的方法，其中将到所述固态光发射器的所述DC功率降低约90％会导致经发射光的所述CCT降低至少400K或降低至少700K。
Claims (14)
1.一种光发射装置，其包括：
固态光发射器，其用于在施加电功率到其上时产生激发光；
YAG或LuAG磷光体，其用于产生具有在500nm到575nm范围内的峰值发射波长的光；其中所述YAG磷光体包括化合物Y3-x(Al1-yGAy)5O12:Cex，其中，0.01<x<0.2且0<y<2.5；及所述LuAG磷光体包括化合物Lu3-x(Al1-yMy)5O12:Cex，其中M是Mg、Ca、Sr、Ba和Ga中的至少一者，其中，0.01<x<0.2且0<y<1.5；及
CSS磷光体，其用于产生具有在600nm到650nm范围内的峰值发射波长的光；其中所述CSS磷光体包括组合物CaSe1-xSx:Euy，其中，0<x<1.0且0.0005≤y<0.005，
其中对应于由所述CSS磷光体展现的激发光光子密度的增加的转换效率的降低大于对应于由所述YAG或LuAG磷光体展现的激发光光子密度的相同增加的转换效率的降低；且
其中所述光发射装置被配置使得通过所述光发射装置产生的光的CCT随着到所述固态光发射器的电功率的降低而降低。
2.根据权利要求1所述的光发射装置，其中所述CSS磷光体的所述转换效率响应于激发光光子密度增加95％而降低至少8％。
3.根据权利要求1所述的光发射装置，其中对应于由所述CSS磷光体展现的温度的增加的峰值发射强度的降低大于对应于由所述YAG或LuAG磷光体展现的温度的相同增加的峰值发射强度的降低。
4.根据权利要求3所述的光发射装置，其中所述CSS磷光体的峰值发射强度的所述降低响应于从25℃到200℃的温度增加降低至少18％。
5.根据权利要求1所述的光发射装置，其中在操作中，到所述固态光发射器的电功率的约90％的降低导致经发射光的CCT降低至少400K、至少700K或至少1500K。
6.根据权利要求1所述的光发射装置，其包括用于至少将所述固态光发射器安装于其上的光透射衬底。
7.一种LED灯丝，其包括：
固态光发射器，其用于在施加电功率到其上时产生具有在440nm到470nm范围内的主波长的蓝光；
光透射衬底，其用于至少安装所述固态光发射器；
YAG或LuAG磷光体，其用于产生具有在500nm到575nm范围内的峰值发射波长的光；其中所述YAG磷光体包括化合物Y3-x(Al1-yGAy)5O12:Cex，其中，0.01<x<0.2且0<y<2.5；及所述LuAG磷光体包括化合物Lu3-x(Al1-yMy)5O12:Cex，其中M是Mg、Ca、Sr、Ba和Ga中的至少一者，其中，0.01<x<0.2且0<y<1.5；及
CSS磷光体，其用于产生具有在600nm到650nm范围内的峰值发射波长的光；其中所述CSS磷光体包括组合物CaSe1-xSx:Euy，其中，0<x<1.0且0.0005≤y<0.005，
其中对应于由所述CSS磷光体展现的蓝光光子密度的增加的转换效率的降低大于对应于由所述YAG或LuAG磷光体展现的激发光光子密度的相同增加的转换效率的降低。
8.根据权利要求7所述的LED灯丝，其中所述CSS磷光体的所述转换效率响应于蓝光光子密度增加95％而降低至少8％。
9.根据权利要求7所述的LED灯丝，其中对应于由所述CSS磷光体展现的温度的增加的峰值发射强度的降低大于对应于由所述YAG或LuAG磷光体展现的温度的相同增加的峰值发射强度的降低。
10.根据权利要求9所述的LED灯丝，其中所述CSS磷光体的峰值发射强度的所述降低响应于从25℃到200℃的温度增加降低至少18％。
11.根据权利要求7所述的LED灯丝，其中在操作中，到所述固态光发射器的电功率的约90％的降低导致经发射光的CCT降低至少400K、至少700K或至少1500K。
12.一种光发射装置或LED灯丝，其包括：
固态光发射器，其用于在施加电功率到其上时产生具有在440nm到470nm范围内的主波长的蓝激发光；
YAG或LuAG磷光体，其用于产生具有在500nm到575nm范围内的峰值发射波长的光；其中所述YAG磷光体包括化合物Y3-x(Al1-yGAy)5O12:Cex，其中，0.01<x<0.2且0<y<2.5；及所述LuAG磷光体包括化合物Lu3-x(Al1-yMy)5O12:Cex，其中M是Mg、Ca、Sr、Ba和Ga中的至少一者，其中，0.01<x<0.2且0<y<1.5；及
CSS磷光体，其用于产生具有在600nm到650nm范围内的峰值发射波长的光；其中所述CSS磷光体包括组合物CaSe1-xSx:Euy，其中，0<x<1.0且0.0005≤y<0.005，且
其中所述光发射装置经配置使得在操作中到所述固态光发射器的电功率的约90％的降低导致经发射光的CCT降低至少700K。
13.一种对光发射装置或LED灯丝进行调光的方法，其包括以下步骤：
提供固态光发射器以产生具有在440nm到470nm范围内的主波长的激发光；
提供与所述固态光发射器相关联的YAG或LuAG磷光体以产生具有在500nm到575nm范围内的峰值发射波长的光；其中所述YAG磷光体包括化合物Y3-x(Al1-yGAy)5O12:Cex，其中，0.01<x<0.2且0<y<2.5；及所述LuAG磷光体包括化合物Lu3-x(Al1-yMy)5O12:Cex，其中M是Mg、Ca、Sr、Ba和Ga中的至少一者，其中，0.01<x<0.2且0<y<1.5；
提供与所述固态光发射器相关联的CSS磷光体以产生具有在600nm到650nm范围内的峰值发射波长的光；其中所述CSS磷光体包括组合物CaSe1-xSx:Euy，其中，0<x<1.0且0.0005≤y<0.005；
其中对应于由所述CSS磷光体展现的激发光光子密度的增加的转换效率的降低大于对应于由所述YAG或LuAG磷光体展现的激发光光子密度的相同增加的转换效率的降低；及
降低到所述固态光发射器的电功率以降低所述激发光光子密度；
其中所述光发射装置或LED灯丝被配置使得通过所述光发射装置或LED灯丝产生的光的CCT随着到所述固态光发射器的电功率的降低而降低。
14.根据权利要求13所述的方法，其中将到所述固态光发射器的所述电功率降低约90％会导致经发射光的所述CCT降低以下至少一者：至少400K和至少700K。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201762599739P | 2017-12-17 | 2017-12-17 | |
| US62/599,739 | 2017-12-17 | ||
| PCT/US2018/065952 WO2019118959A1 (en) | 2017-12-17 | 2018-12-17 | Dimmable solid-state light emitting devices |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111615753A CN111615753A (zh) | 2020-09-01 |
| CN111615753B true CN111615753B (zh) | 2024-05-31 |
Family
ID=65024014
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201880086608.7A Active CN111615753B (zh) | 2017-12-17 | 2018-12-17 | 可调光固态光发射装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10568172B2 (zh) |
| CN (1) | CN111615753B (zh) |
| WO (1) | WO2019118959A1 (zh) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10711192B2 (en) | 2016-08-12 | 2020-07-14 | Osram Oled Gmbh | Lighting device |
| DE102016121692A1 (de) | 2016-08-12 | 2018-02-15 | Osram Gmbh | Leuchtstoff und Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffs |
| JP7050774B2 (ja) * | 2016-11-11 | 2022-04-08 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 蛍光体、照明装置および照明装置の使用 |
| DE112018004067A5 (de) | 2017-08-10 | 2020-04-23 | Osram Oled Gmbh | Dimmbare Lichtquelle |
| DE102018205464A1 (de) | 2017-11-10 | 2019-05-16 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Beleuchtungsvorrichtung und verwendung einer beleuchtungsvorrichtung |
| WO2020190914A1 (en) | 2019-03-18 | 2020-09-24 | Intematix Corporation | Packaged white light emitting device comprising photoluminescence layered structure |
| EP3942607A1 (en) | 2019-03-18 | 2022-01-26 | Intematix Corporation | Led-filament |
| US11781714B2 (en) | 2019-03-18 | 2023-10-10 | Bridgelux, Inc. | LED-filaments and LED-filament lamps |
| US11342311B2 (en) | 2019-03-18 | 2022-05-24 | Intematix Corporation | LED-filaments and LED-filament lamps utilizing manganese-activated fluoride red photoluminescence material |
| EP4031802B1 (en) * | 2019-09-18 | 2024-03-20 | Signify Holding B.V. | Led filament lamp |
| DE102019125268A1 (de) * | 2019-09-19 | 2021-03-25 | OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Betriebsverfahren für ein optoelektronischen halbleiterbauteil und optoelektronisches halbleiterbauteil |
| JP7266763B2 (ja) * | 2020-04-16 | 2023-04-28 | シグニファイ ホールディング ビー ヴィ | 改善された光品質を提供する色温度制御可能なｌｅｄフィラメントランプ |
| US11933459B2 (en) * | 2022-04-26 | 2024-03-19 | Ledvance Llc | Lamp including reduced phosphor light emitting diode filaments |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103904197A (zh) * | 2014-03-24 | 2014-07-02 | 东莞市雷明灯照明科技有限公司 | 一种led灯丝片及其制造方法以及led灯丝片灯泡 |
| WO2017044380A1 (en) * | 2015-09-10 | 2017-03-16 | Intematix Corporation | Phosphor converted white light emitting devices and photoluminescence compounds for general lighting and display backlighting |
| WO2017062314A1 (en) * | 2015-10-09 | 2017-04-13 | Intematix Corporation | Narrow band red phosphor |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8529791B2 (en) | 2006-10-20 | 2013-09-10 | Intematix Corporation | Green-emitting, garnet-based phosphors in general and backlighting applications |
| US9374856B2 (en) * | 2008-09-23 | 2016-06-21 | Jeffrey Winton | Energy saving undercabinet lighting system using light emitting diodes |
| US8632196B2 (en) * | 2010-03-03 | 2014-01-21 | Cree, Inc. | LED lamp incorporating remote phosphor and diffuser with heat dissipation features |
| US9024517B2 (en) * | 2010-03-03 | 2015-05-05 | Cree, Inc. | LED lamp with remote phosphor and diffuser configuration utilizing red emitters |
| US8663502B2 (en) | 2011-12-30 | 2014-03-04 | Intematix Corporation | Red-emitting nitride-based phosphors |
| US8597545B1 (en) | 2012-07-18 | 2013-12-03 | Intematix Corporation | Red-emitting nitride-based calcium-stabilized phosphors |
| US20160116124A1 (en) | 2014-10-28 | 2016-04-28 | Soraa, Inc. | Light emitting diode device configured to change color during dimming |
| US10253257B2 (en) * | 2015-11-25 | 2019-04-09 | Intematix Corporation | Coated narrow band red phosphor |
-
2018
- 2018-12-17 CN CN201880086608.7A patent/CN111615753B/zh active Active
- 2018-12-17 WO PCT/US2018/065952 patent/WO2019118959A1/en active Application Filing
- 2018-12-17 US US16/221,860 patent/US10568172B2/en active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103904197A (zh) * | 2014-03-24 | 2014-07-02 | 东莞市雷明灯照明科技有限公司 | 一种led灯丝片及其制造方法以及led灯丝片灯泡 |
| WO2017044380A1 (en) * | 2015-09-10 | 2017-03-16 | Intematix Corporation | Phosphor converted white light emitting devices and photoluminescence compounds for general lighting and display backlighting |
| WO2017062314A1 (en) * | 2015-10-09 | 2017-04-13 | Intematix Corporation | Narrow band red phosphor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20190191516A1 (en) | 2019-06-20 |
| US10568172B2 (en) | 2020-02-18 |
| CN111615753A (zh) | 2020-09-01 |
| WO2019118959A1 (en) | 2019-06-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111615753B (zh) | 可调光固态光发射装置 | |
| US11050003B2 (en) | Narrow-band red phosphors for LED lamps | |
| TWI758615B (zh) | 全頻譜白光發光裝置 | |
| CN110234926B (zh) | 用于led灯的窄带红色磷光体 | |
| CN108305929B (zh) | 具有高显色性的白光发光装置 | |
| US11781065B2 (en) | Narrow-band red photoluminescence materials for solid-state light emitting devices and filaments | |
| US20240145442A1 (en) | Warm Dimming LED-Filaments and LED-Filament Lamps | |
| TWI741532B (zh) | Led燈絲及led燈絲之燈具 | |
| WO2020190960A1 (en) | Led-filament | |
| US20240117946A1 (en) | LED-Filaments and LED-Filament Lamps | |
| CN118280972A (zh) | Led灯丝和led灯丝的灯具 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |