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    • 专利摘要:
    本發明提供一種用於產生具有一選定主波長λds之光之發光二極體(LED)為基礎之光源，該LED為基礎之光源包括裝納由來自第一波長色系及第二波長色系之LED組成之複數個LED之一封裝。該第一波長色系包括具有在一第一波長範圍內之一主波長λd1之LED，且該第二波長色系包括具有在一第二波長範圍內之一主波長λd2之LED。該第一波長色系可包括具有短於該選定主波長之一主波長之LED，而該第二波長色系包括具有長於該選定主波長之一主波長之LED。該等波長色系及LED之數目經選擇以使得在操作中由該光源發射之組合光之主波長係該選定主波長。本發明亦揭示併入有此等光源之照明配置及發光裝置。
    公开号:TW201307720A
    申请号:TW101113302
    申请日:2012-04-13
    公开日:2013-02-16
    发明作者:李依群；蘇驊；楊健理
    申请人:英特曼帝克司公司；
    IPC主号:F21K9-00
    专利说明:
    用於發光裝置之發光二極體為基礎之光源及具有光致發光波長轉換之照明配置
    本發明係關於使用LED為基礎(發光二極體為基礎)之光源以激發一光致發光材料(通常為一磷光體)產生一期望色彩的光之照明配置及發光裝置。特定而言，但並非窮盡，本發明涉及使用定位於該光源遠端處之一光致發光波長轉換組件之照明配置。更特定而言，本發明涉及用於此等照明配置及裝置中之LED為基礎之光源。
    本申請案主張優先於2011年4月13日提出申請且標題為「Light emitting devices with remote phosphor wavelength conversion component and LED-based light sources therefor」之美國臨時專利申請案第61/475,134號之權益，其說明書及圖式之整個內容以引用的方式併入本文中。
    白色光發射LED(「白色LED」)係習知且係一相對近期的創新。直至已開發出在電磁光譜之藍色/紫外線部分中發射之LED，開發基於LED之白色光源才變得實際。舉例而言，如US 5,998,925中所教示，白色LED包含係光致發光材料之一或多個磷光體材料，其吸收由該LED發射之輻射之一部分且重新發射一不同色彩(波長)之光。通常，LED晶片或晶粒產生藍色光，且該(等)磷光體吸收一定百分比之藍色光且重新發射黃色光或綠色光與紅色光、綠色光與黃色光、綠色光與橙色光或黃色光與紅色光之一組合。未被該磷光體吸收的由該LED產生之藍色光之部分連同由該磷光體發射之光一起提供在人眼看來在色彩上近似為白色的光。
    由於其長的操作壽命預期(>50,000小時)及高的發光效力(每瓦70流明及更高)，越來越多地使用高亮度白色LED取代習用螢光光源、緊湊型螢光光源及白熾光源。
    通常在白色LED中，將磷光體材料與一透光材料(諸如聚矽氧或環氧樹脂材料)混合且將混合物直接施加至LED晶粒之光發射表面。亦已知將磷光體材料作為一層提供於位於LED晶粒遠端處之一光學組件(一光致發光波長轉換組件)上，或將該磷光體材料併入至該光學組件內。在激發光源遠端處提供磷光體之優勢係減少磷光體材料之熱降級之可能性及一更一致色彩的所產生光。
    本發明人已發現，用於激發磷光體之激發光(通常為藍色)之主波長可對由配置/裝置發射之光之色彩及/或色溫具有一顯著效應。舉例而言，針對一3000 K白色光發射配置，激發波長之2.5 nm之一變化會導致在配置之輸出中約一個麥克亞當橢圓(MacAdam ellipse)之一色彩移位。本發明盡力提供一種用於與一光致發光波長轉換組件一起使用之LED為基礎之光源，其至少部分地克服習知光源之限制。
    本發明之實施例涉及照明配置及發光裝置，其包括：LED為基礎之光源，其可操作以產生具有一選定主波長之激發光(通常為藍色)；及至少一種光致發光材料，其可操作以透過一光致發光程序將激發光之至少一部分轉換成一不同波長之光。該配置/裝置之發射產物包括由光源及光致發光材料產生之組合光，且通常經組態以顯現為白色。
    於此說明書中，一「照明配置」係指包括一LED為基礎之光源及一光致發光波長轉換組件之一系統，且因此包含燈、筒燈、聚光燈、燈泡等等。相比而言，一「發光裝置」係指其中併入有LED為基礎之光源之光致發光材料通常作為裝納LED之封裝之一部分之一系統。
    根據本發明之實施例，一種用於產生具有選定主波長之激發光之LED為基礎之光源包括選自至少兩個不同波長色系(bin)之複數個LED。LED之數目及波長色系經選擇以使得光源之發射產物包括具有對應於選定波長之一主波長之光。本發明之一特定優勢係：藉由將來自不同波長色系之LED組合於一單個封裝中，與由來自一單個波長色系之LED構成之光源相比，該光源可產生具有一主波長之激發光，該主波長以一較小的量在名義上相同光源之間變化。此外，已發現，此等光源之主波長之變化可顯著地小於一單個波長色系內之波長變化。此外，本發明使得能夠使用來自較寬廣波長色系之更廉價LED及/或來自大量波長色系之LED。初始結果指示，使用由來自至少兩個不同波長色系之LED構成之一光源使得能夠構建針對一既定光致發光材料/光致發光波長轉換組件產生具有兩個麥克亞當橢圓之一致性的光之照明配置/裝置。而根據本發明之實施例之光源特別適用於使用其中光致發光材料係位於光源遠端處之一波長轉換組件之照明配置，該等光源進一步為其中光致發光材料併入源封裝中之發光裝置提供益處。
    根據本發明之一實施例，一種用於產生具有一選定主波長之光之光源包括：一封裝，其裝納包括來自一第一波長色系之至少一個第一LED及來自一第二波長色系之至少一個第二LED的複數個LED，其中該第一波長色系包括具有在一第一波長範圍內之一主波長之LED且該第二波長色系包括具有在一第二波長範圍內之一主波長之LED。第一波長色系可包括具有短於該選定主波長的一主波長之LED，且第二波長色系可包括具有包含該選定主波長或長於該選定主波長的一主波長之LED。
    第一LED及第二LED可係選自具有相同峰值發光通量範圍之波長色系。為使得能夠自一單個電源操作該等LED中之每一者，第一LED及第二LED較佳地係選自具有正向驅動電壓範圍之波長色系。
    波長色系及來自每一色系之LED之數目經選擇以使得在操作中由光源發射之組合光之主波長實質上對應於選定主波長。本發明人已發現，藉由組合來自不同波長色系之LED，此使得能夠構建具有一發射產物之一光源，該發射產物之主波長係在選定主波長之波長色系範圍之一分率(約十分之一)內。舉例而言，在光源經組態以產生具有在450 nm至480 nm之一範圍中之一主波長之藍色光時，每一波長色系之波長範圍可係2.5 nm。已發現，此一波長範圍使得能夠依照本發明構建具有一發射產物之一光源，該發射產物之主波長係在選定主波長之約±0.2 nm內。此一激發光源使得能夠構建產生具有兩個或更少個麥克亞當橢圓之一致性的白光之照明配置/裝置。
    在一項實施例中，光源進一步包括來自一第三波長色系之至少一個第三LED，其中第三波長色系包括具有在一第三波長範圍內之一主波長之LED，且其中該至少一個LED係裝納於封裝中。該第三波長色系可包括具有一主波長之LED，該主波長i)包含選定主波長，ii)比選定主波長短，或iii)比選定主波長長。
    為增加所產生光之CRI(演色性指數)，該光源可進一步包括至少一個紅色LED，該至少一個紅色LED可操作以產生波長介於450 nm至480 nm之一範圍中之紅色光。該至少一個紅色LED可與藍色LED一起裝納於封裝中。在一個配置中，該至少一個紅色LED包括複數個紅色LED，該複數個紅色LED包括來自一第一波長色系之至少一個第一紅色LED及來自一第二波長色系之至少一個第二紅色LED，其中該第一波長色系包括具有在一第一波長範圍內之一主波長之紅色LED且該第二波長色系包括具有在一第二波長範圍內之一主波長之紅色LED。
    在某些配置中，該等LED係使用下列適當關係選擇的： 其中λds係選定主波長，n1係第一LED之數目，n2係第二LED之數目，λd1係第一LED之主波長，λd2係第二LED之主波長，Φ1係第一LED之輻射通量，且Φ2係第二LED之輻射通量。
    光源可進一步包括至少一種光致發光材料(通常為磷光體材料)，該光致發光材料經組態以將由該光源產生之光之至少一部分轉換成一不同波長之光，且其中該光源之發射產物包括由第一LED及第二LED產生之光與由光致發光材料產生之光致發光光的組合。在某些裝置中，可將光致發光材料與一透光黏結劑混合並將混合物施加至LED。在光源另外包括一或多個紅色LED時，可將光致發光材料混合物僅施加至藍色LED。該透光黏結劑可包括一可固化液態聚合物，諸如(舉例而言)聚合樹脂、單體樹脂、丙烯酸、環氧樹脂、聚矽氧或氟化聚合物。另一選擇係，可將LED囊封於一透光材料中，且將光致發光材料提供於與光源分離之一波長轉換組件中。在此等波長轉換組件中，光致發光材料可併入至該組件內且貫穿該組件之體積同質地分佈，或提供為該組件之表面上之一或多個層。
    用於裝納該等LED之封裝可包括用於裝納該等LED中之一各別者之一腔。另一選擇係，該封裝可包括用於裝納多個LED之一或多個腔。
    根據本發明之一實施例，一照明配置包括：至少一個光源，其用於產生具有一選定主波長之光，該光源包括複數個LED，該複數個LED包括：至少一第一LED，其來自一第一波長色系，其中該第一波長色系包括具有在一第一波長範圍內之一主波長之LED；至少一第二LED，其來自一第二波長色系，其中該第二波長色系包括具有在一第二波長範圍內之一主波長之LED；及一封裝，其裝納該等LED；及一波長轉換組件，其位於該至少一個光源遠端處且可操作以將由該至少一個光源產生的光之至少一部分轉換成一不同波長之光，其中該配置之發射產物包括由該至少一個光源及波長轉換組件產生的光之組合；且其中該波長轉換組件包括一透光基板及至少一種光致發光材料。
    在一項實施例中，該(等)光致發光材料併入該透光基板中且較佳地貫穿該基板之體積同質分佈。另一選擇係，及/或另外地，可將光致發光材料提供為該透光基板之一表面上之一層。較佳地，該波長轉換層包括該光致發光材料與一透光黏結劑之一混合物。該透光黏結劑可包括一可固化液態聚合物，諸如聚合樹脂、單體樹脂、丙烯酸、環氧樹脂、聚矽氧或氟化聚合物。該磷光體層可藉由絲網印刷、狹縫模具式塗佈、旋轉塗佈、滾筒塗佈、洩降式塗佈(drawdown coating)或刮刀塗佈(doctor blading)(亦即，使用一撓性刀片或刮漿板以在表面上延伸該材料)來沈積。
    透光基板可包括一塑膠材料，諸如聚碳酸酯或丙烯酸或一玻璃。
    波長轉換組件可定位於該至少一個光源上或呈一間隔關係。在該組件係呈一間隔關係時，其可與該至少一個光源分離開至少1 cm之一距離，以減少熱量之傳送，及減少光致發光材料之熱降級之可能性。
    根據本發明之一實施例，一種用於產生具有一選定主波長之光之光源包括裝納複數個藍色LED之一封裝，其中該等藍色LED係選自至少兩個不同波長色系，其中每一波長色系包括可操作以產生具有在一各別波長範圍中之一主波長之藍色光的LED。該光源可進一步包括可操作以產生紅色光且裝納於該封裝中之一或多個紅色LED。正如藍色LED，紅色LED可包括選自至少兩個不同波長色系之複數個紅色LED，其中每一波長色系包括可操作以產生具有在一各別波長範圍中之一主波長之紅色光的紅色LED。
    儘管本發明係關於白色光發射配置/裝置，但本發明亦可用於可操作以產生除白色外的其他色彩之光之配置/裝置。
    為更好地理解本發明，現將僅藉由實例、參照附圖來闡述根據本發明之實施例之LED為基礎之照明配置、發光裝置及光源。
    貫穿此專利說明書，使用相同元件符號來標識相同部分。 LED為基礎之照明配置(燈)
    現將參照圖1闡述根據本發明之一實施例之一LED為基礎之照明配置(燈)10，其中圖1展示該燈之示意性部分剖視俯視圖及截面圖。燈10經組態以產生具有大致3000 K之一CCT(相關色溫)及大致600流明之一發光通量之白色暖光。舉例而言，該燈可用於櫥櫃照明，或併入至其他照明器具中，諸如一筒燈、聚光燈、嵌燈等等。
    燈10包括一中空圓柱形主體12，該中空圓柱形主體係由一圓碟形底座14、一中空圓柱形壁部分16及一可拆卸環形頂部18構成。為輔助熱量之散發，較佳地自鋁、鋁合金或具有一高的熱傳導率(較佳地200 Wm-1K-1)之任何材料(舉例而言，諸如銅、一鎂合金或一經金屬裝載之塑膠材料)製造底座14。出於低成本生產之目的，較佳地自諸如HDPP(高密度聚丙烯)、尼龍或PMA(聚丙烯酸甲酯)之一熱塑性材料製造壁16及頂部18。另一選擇係，其可係自諸如鋁或鋁合金之一熱傳導性材料製造。如圖1中所指示，底座14可藉由螺釘或螺栓20或藉由其他扣件或使用一黏合劑附接至壁部分16。如圖1中進一步展示，頂部18可使用一卡口型架座可拆卸地安裝至壁部分16，其中徑向延伸之凸片22嚙合頂部18中之一對應環形凹槽。可藉由相對於主體旋轉頂部來安裝及卸除頂部18。在其他配置中，頂部可使用一黏合劑或其他緊固構件黏附至壁部分。
    燈10進一步包括複數個(在所圖解說明之實例中，4個)藍色光發射LED為基礎之光源24，其係與一圓形MCPCB(金屬核心印刷電路板)26熱連通地安裝。光源24係在下文詳細闡述且可操作以產生具有通常在450 nm至480 nm之一範圍中之一選定主波長之藍色激發光28(λds)。如所習知，一MCPCB包括由一金屬核心底座(通常為鋁)、一熱傳導/電絕緣電介質層及用於以一期望電路組態電連接電組件之一銅電路層構成之一分層結構。藉助於一熱傳導化合物(諸如，舉例而言，含有一標準散熱劑化合物之一黏合劑，該標準散熱劑化合物含有氧化鈹或氮化鋁)與底座14熱連通地安裝MCPCB 26之金屬核心底座。如圖1中展示，可使用螺釘或螺栓30將MCPCB附接至底座。
    為最大化光之發射，燈10可進一步包括光反射表面32、34，其分別覆蓋MCPCB 26之面及頂部18之內部彎曲表面。通常，光反射表面32、34可包括一高光反射薄片材料，諸如來自A.L.P.lighting Components,Inc of Niles(Illinois，USA)之WhiteOpticsTM「White 97」(一高密度聚乙烯纖維為基礎之複合膜)。如圖1中所指示，可使用該材料之一圓碟32來覆蓋MCPCB之面，其中具有針對每一光源之孔隙，且一光反射性材料條帶組態為插入至外殼中且經組態以覆蓋外殼壁部分16之內部表面之一圓柱形套筒34。
    燈10進一步包括一光致發光波長轉換組件36，其可操作以吸收一定比例的由光源24產生之藍色激發光28(λds)，並藉由一光致發光程序36將其轉換成一不同波長(λp)之光38。燈10之發射產物40包括由光源24及光致發光波長轉換組件36產生之波長λds、λp之組合光28、38。波長轉換組件36(更特定而言，光致發光材料)係定位於光源24遠端處，且藉由通常至少為1 cm之距離d之一空氣間隙與光源空間分離。於此專利說明書中，「遠端地」及「遠端」意指呈一間隔或分離關係。該分離可包括如圖1中圖解說明之一空氣間隙或一透光媒體。波長轉換組件36經組態以完全覆蓋外殼12開口，以使得由裝置發射之所有光穿透組件36。如所展示，波長轉換組件36可使用頂部18可拆卸地安裝至壁部分16之頂部，使得易於改變燈之組件及發射色彩。在其他配置中，可將波長轉換組件黏附至外殼。
    波長轉換組件包括一透光基板42及含有一或多個光致發光材料之一波長轉換層44。通常，光致發光材料包括一磷光體材料，但其亦可包括其他光致發光材料(諸如一量子點材料)或其一組合。如圖1中所展示，波長轉換組件36經組態以使得在操作中，波長轉換層44面對光源24。另外(未展示)，波長轉換組件可包括一光擴散層，該光擴散層包括一均勻厚度之光擴散顆粒層，諸如二氧化鈦(TiO2)、硫酸鋇(BaSO4)、氧化鎂(MgO)、二氧化矽(SiO2)或氧化鋁(Al2O3)。該光擴散材料不僅可改良所產生光之色彩均勻度，且可額外地改良波長轉換組件之關斷狀態白色外觀。
    透光基板42可係對介於一波長範圍380 nm至740 nm之光實質上可透射之任何材料，且可包括一透光聚合物，諸如聚碳酸酯或丙烯酸或諸如硼矽玻璃之一玻璃。舉例而言，在圖1中，基板42包括直徑φ=62 mm且厚度t1通常為0.5 mm至3 mm之一平面圓碟。在其他實施例中，基板可包括其他幾何形狀，諸如凸或凹之形式，諸如(舉例而言)穹形、碟形或圓柱形。
    波長轉換層44可包括由光致發光材料及一透光黏結劑材料構成之一均勻厚度層。該黏結劑可包括一可固化液態聚合物，諸如聚合樹脂、單體樹脂、丙烯酸、環氧樹脂(聚環氧化物)、聚矽氧或氟化聚合物。重要地是，黏結劑材料在其固化狀態下對由磷光體材料及光源24產生之所有波長的光實質上可透射，且較佳地具有在可見光譜上至少0.9之一透射率(380 nm至800 nm)。黏結劑材料較佳地係U.V.可固化的，但其亦可係可熱固化的、溶劑為基礎的或其一組合。U.V.可固化或熱可固化黏結劑可係較佳的，乃因不同於溶劑為基礎之材料，其在聚合作用期間不會「排氣」。
    在光致發光材料包括一磷光體材料(其係呈粉末形式)時，此係與液態黏結劑材料以習知比例完全混合以形成一懸浮液且將所得磷光體化合物「磷光體油墨」沈積於透光基板上。波長轉換層44較佳地藉由絲網印刷而沈積，但亦可使用其他沈積技術，諸如狹縫模具式塗佈、旋轉塗佈、滾筒塗佈、洩降式塗佈或刮刀塗佈。由波長轉換組件36產生之發射產物之色彩將相依於磷光體材料組成及波長轉換層44中之每單位面積之磷光體材料之數量。將瞭解，每單位面積之磷光體材料之數量係相依於波長轉換層44之厚度及磷光體油墨中磷光體材料對黏結劑之重量負載。在其中發射產物係白色之應用中，或在其中發射產物具有一高飽和度色彩(亦即，發射產物包括實質上所有光致發光產生之光)之應用中，波長轉換層44中之每單位面積之磷光體材料之數量將通常係在10 mg.cm-2與40 mg.cm-2之間。為達成在最小數目個印刷通程中印刷波長轉換層44，磷光體油墨較佳地具有儘可能高的磷光體材料對黏結劑材料之固體負載，且較佳地具有介於40%至75%之一範圍中之磷光體材料對黏結劑之一重量負載。該磷光體材料包括具有10 μm至20 μm且通常約15 μm之一平均顆粒大小之顆粒。在替代配置(未展示)中，該磷光體材料可併入透光基板中，且貫穿基板之體積同質地散佈。
    在一般照明應用中，發射產物40將通常係白色光，且光致發光材料可包括一或多個藍色光可激發磷光體材料，其發射綠色(510 nm至550 nm)、黃-綠色(550 nm至570 nm)、黃色(570 nm至590 nm)、橙色(590 nm至630 nm)或紅色(630 nm至740 nm)光。波長轉換層44之厚度、磷光體材料組成及每單位面積之磷光體材料之密度(重量負載)將判定由燈10發射之光之色彩。
    該光致發光材料可包括一無機或有機磷光體，諸如(例如)大致組成為A3Si(O,D)5或A2Si(O,D)4之矽酸鹽為基礎之磷光體，其中Si係矽，O係氧，A包括鍶(Sr)、鋇(Ba)、鎂(Mg)或鈣(Ca)，且D包括氯(Cl)、氟(F)、氮(N)或硫(S)。矽酸鹽為基礎之磷光體之實例係揭示於美國專利US 7,575,697 B2「Silicate-based green phosphors」(受讓於Intematix Corp.)、US 7,601,276 B2「Two phase silicate-based yellow phosphors」(受讓於Intematix Corp.)、US 7,655,156 B2「Silicate-based orange phosphors」(受讓於Intematix Corp.)及US 7,311,858 B2「Silicate-based yellow-green phosphors」(受讓於Intematix Corp.)中。該磷光體亦可包括：鋁為基礎之材料，諸如同在申請中之專利申請案US2006/0158090 A1「Novel aluminate-based green phosphors」及專利US 7,390,437 B2「Aluminate-based blue phosphors」(受讓於Intematix Corp.)中所教示；矽酸鋁磷光體，如同在申請中之申請案US2008/0111472 A1「Aluminum-silicate orange-red phosphor」中所教示；或氮化物為基礎之紅色磷光體材料，諸如同在申請中之美國專利申請案US2009/0283721 A1「Nitride-based red phosphors」及國際專利申請案WO2010/074963 A1「Nitride-based red-emitting in RGB(red-green-blue)lighting systems」中所教示。將瞭解，該磷光體材料並不限於所述實例，且可包括任一磷光體材料，包含氮化物及/或硫酸鹽磷光體材料、氧氮化物及含氧硫酸鹽磷光體或石榴石材料(YAG)。
    圖2展示根據本發明之一實施例之一LED為基礎之燈泡(燈)10之透視圖及截面圖。燈10包括一大體圓錐形熱傳導主體46，其包含以圓周方式間隔地圍繞主體46之外部彎曲表面以輔助熱量散發之複數個經向熱輻射鰭片(脈絡(veins))48。燈10進一步包括一連接器帽(愛迪生螺旋燈座)50，其使得燈能夠使用一標準電氣照明螺旋接管套直接連接至一電力供應器。連接器帽50安裝至主體46之截斷頂部。燈10進一步包括與主體46之底座熱連通地安裝之一或多個LED為基礎之光源24。為產生白色光，燈10進一步包括一光致發光波長轉換組件36，其安裝至主體之底座且經組態以包封光源24。如圖2中所指示，波長轉換組件36可係一大體穹形殼，且包含一或多個光致發光材料以提供由光源24產生之藍色光之波長轉換。光致發光材料可併入組件或貫穿組件之體積同質地散佈或提供為組件之內部或外部表面上之一或多個層。為便於製造，該光致發光波長轉換組件可係注入模製的。出於審美考量之目的，燈可進一步包括包封波長轉換組件36之一透光玻殼52。 LED為基礎之光源
    根據本發明之實施例，LED為基礎之光源24可包括一封裝或外殼54，該封裝或外殼裝納複數個第一LED晶粒56及第二LED晶粒58。在圖3中展示之實例中，該封裝包括具有一圓形凹部或腔60陣列之一低溫共燒陶瓷(LTCC)，其中每一凹部經組態以裝納LED晶粒56、58中之一各別者。如所展示，該封裝可包括十二個腔60之一方形陣列(3列乘4行)，用於裝納6個第一LED晶粒56及6個第二LED晶粒58。為提供LED晶粒56、58及接合線之保護，每一凹部60填充有一透光囊封物62，諸如聚矽氧或環氧樹脂。該等LED晶粒中之每一者較佳地包括一藍色光發射GaN為基礎(氮化鎵為基礎)之LED晶粒。根據本發明，第一藍色LED晶粒56中之每一者係來自一第一波長色系，該第一波長色系包括具有在一第一波長範圍內之一主波長λd1之LED晶粒，而第二藍色LED晶粒58中之每一者係來自一第二不同波長色系，該第二波長色系包括具有在一第二不同波長範圍內之一主波長λd2之LED晶粒。如進一步闡述，來自不同波長色系之LED晶粒之數目及輻射通量及波長色系之挑選係經選擇以使得光源24闡述具有對應於選定波長λds之一主波長之光28。
    在圖4中展示根據本發明之一進一步實施例之一LED為基礎之光源24之一實例。於此實施例中，封裝54具有裝納第一藍色LED晶粒56及第二藍色LED晶粒58之一單個圓形凹部60。在圖4中展示之實例中，該封裝裝納23個LED晶粒之一六方體陣列，包括11個第一藍色LED晶粒56及12個第二藍色LED晶粒58。腔凹部可填充有一透光囊封物62以保護LED晶粒及線接合。
    如所習知，LED晶粒通常係藉由稱為分色(binning)之一過程來分類(分組)。通常，LED晶粒係根據其產生的光之主波長λd及其針對一選定正向電壓(VF)而產生的光之輻射通量Φ(以瓦特為單位定義)來分色。
    表1展示藍色LED晶粒之一分色方案之一實例。在該實例中，存在32個色系，8個波長範圍色系中之每一者包括4個色系。舉例而言，色系9包括產生具有介於450.0 nm至452.5 nm之一範圍中之一主波長λd及針對一正向電壓VF1之一輻射通量Φ1的光之LED晶粒，而色系21包括產生具有介於457.5 nm至460.0 nm之一範圍中之一主波長λd及針對一正向電壓VF1之一輻射通量Φ1的光之LED晶粒。
    現將參照圖5闡述選擇第一LED晶粒56及第二LED晶粒58以確保光源24產生具有選定發射波長λds的光之方法，其中圖5針對以下各項展示輻射通量對波長之曲線圖：i)第一LED晶粒，ii)第二LED晶粒，及iii)針對根據本發明之一實施例之一LED為基礎之光源之組合輸出。如實線64所指示，第一LED晶粒56產生具有一主波長λd1及一峰值發光通量Φ 1 之藍色光。第一LED晶粒56係選自其主波長範圍短於選定波長λds之一第一波長色系。如虛線66所指示，第二LED晶粒58產生具有一主波長λd2及一峰值發光通量Φ 2 之藍色光。第二LED晶粒58係選自其主波長範圍長於選定主波長λds之一第二波長色系。虛線68展示來自光源之選定主波長λds及峰值發光通量Φ s 之組合輸出28。
    針對包括兩個LED晶粒之一光源(其中第一LED晶粒係來自具有一主波長λd1及峰值輻射通量Φ 1 之一第一波長色系且第二LED晶粒係來自具有一主波長λd2及輻射通量Φ 2 之一第二色系)，由該光源發射之組合光具有大致由以下關係給出之一主波長λds： 針對包括n1個第一LED晶粒及n2個第二LED晶粒之一光源，該光源具有大致由以下關係給出之一主波長λds： 若第一LED晶粒及第二LED晶粒係選自具有相同峰值發光通量(亦即Φ1=Φ2)之色系，則該關係簡化為：
    應注意，儘管LED晶粒之正向驅動電壓VF不影響光源之發射波長，然而，較佳地可自具有相同正向驅動電壓之色系選擇LED晶粒以使得LED晶粒中之每一者能夠自一單個電源進行操作。另一選擇係，該等LED晶粒可藉由正向驅動電壓分組，使得每一群組將使用一共同電源來驅動。
    表2將針對經組態以產生具有一選定主波長λds為455 nm之藍色光之一光源的第一LED晶粒56色系及第二LED晶粒58色系之LED色系之實例列表。如自該表可見，儘管LED色系具有一主波長範圍為2.5 nm(±1.25 nm)，但初始測試指示，根據本發明之光源可非期望地產生具有在0.4 nm(±0.2 nm)之一範圍上變化的一選定主波長的光。在將此等光源24用於圖1之燈10內時，已發現，該燈可產生在一色度圖上係在選定光色彩之兩個麥克亞當橢圓內的白光。出於比較之目的，具有包括一單個類型之LED晶粒之光源24之一相同燈10產生通常在選定色彩之約五個麥克亞當橢圓內的光。將瞭解，本發明之光源使得能夠構建產生一更精確色彩的光之燈。另一選擇係，本發明使得能夠用來自更寬廣波長色系之更廉價LED晶粒來構建產生具有一致色彩的光之燈。
    在進一步實施例中，可設想藉由增加LED晶粒56、58之總數目來增加選定主波長之精確度。舉例而言且如表3中指示，針對包括總計36個LED晶粒(18個第一LED晶粒56及18個第二LED晶粒58)之一光源，初始測試表明該光源可產生具有在0.2 nm(±0.1 nm)內(其係色系波長範圍的十分之一)之一選定波長的光。
    圖6展示包括來自3個波長色系之LED晶粒之一LED為基礎之光源。在圖6中，光源包括總計9個LED晶粒，包括來自一第一波長色系之3個LED晶粒56、來自一第二波長色系之3個LED晶粒58及來自一第三波長色系之3個LED晶粒70。針對包括來自具有一主波長λd1及峰值輻射通量Φ 1 之一第一波長色系之n1個第一LED晶粒、來自具有一主波長λd2及輻射通量Φ 2 之一第二色系之n2個第二LED晶粒及來自具有一主波長λd3及輻射通量Φ 3 之一第三色系之n3個第三LED晶粒之一光源，由光源發射之組合光具有大致由以下關係給出之一主波長λds：
    在用於產生具有一選定主波長之藍色光之進一步LED為基礎之光源中，可設想裝納來自4個或更多個波長色系之藍色LED晶粒。
    此外，儘管在前述實施例中，光源係闡述為包括來自不同色系之相等數目個LED晶粒，但將瞭解，光源可包括相異數目之LED晶粒。
    在其中要求燈10產生具有一高CRI(演色性指數)(亦即CRI>90)的光之應用中，可設想光源24額外地包括可操作以產生介於630 nm至740 nm之一範圍中的波長之紅色光之一或多個紅色發射LED晶粒。圖7展示此一光源24，其包括來自第一波長色系之5個藍色LED晶粒56、來自一第二波長色系之5個藍色LED晶粒58及兩個紅色LED晶粒72。正如藍色LED晶粒，光源可包括選自不同波長色系以使得其組合輸出係一選定主波長之紅色光之複數個紅色LED晶粒。 LED為基礎之發光裝置
    儘管本發明之LED為基礎之光源24尤其適用於照明配置及包括一單獨波長轉換組件36之燈，但與一單獨波長轉換組件中所提供的相反，本發明亦適用於其中將光致發光材料併入裝置中之發光裝置。在圖8及圖9中展示此等裝置之實例。
    在圖8之實例中，發光裝置74包括具有一單個圓形凹部60之一封裝54，該單個圓形凹部60裝納第一藍色LED晶粒56及第二藍色LED晶粒58。如所指示，LED晶粒係組態為具有23個LED晶粒之一六方體陣列，包括11個第一藍色LED晶粒56及12個第二藍色LED晶粒58。凹部60填充有包含一或多個光致發光材料之一透光囊封物76。將瞭解，圖8之裝置包括圖3之光源24，其中光致發光材料以一囊封物76之形式併入該裝置中。
    在圖9中展示之實例中，裝置74包括具有一圓形凹部60陣列，其中每一凹部經組態以裝納LED晶粒56、58中之一各別者。如所展示，該封裝可包括12個腔60之一方形陣列(3列乘4行)，用於裝納6個第一LED晶粒56及6個第二LED晶粒58。凹部60中之每一者填充有包含一或多個光致發光材料之一透光囊封物76。將瞭解，圖9之裝置包括圖2之光源24，其中光致發光材料以一囊封物76之形式併入該裝置中。
    將瞭解，本發明並不限於所述實例性實施例，且可在本發明之範疇內做出變化。舉例而言，在不背離本發明之發明性概念之情形下，LED晶粒之數目、LED色系之數目及封裝配置可發生變化。
    10‧‧‧照明配置/燈/燈泡
    12‧‧‧中空圓柱形主體/外殼
    14‧‧‧圓碟形底座
    16‧‧‧中空圓柱形壁部分/壁
    18‧‧‧可拆卸環形頂部
    20‧‧‧螺釘或螺栓
    22‧‧‧凸片
    24‧‧‧光源/源
    26‧‧‧金屬核心印刷電路板
    28‧‧‧藍色激發光/組合輸出
    30‧‧‧螺釘或螺栓
    32‧‧‧光反射表面/圓碟
    34‧‧‧光反射表面/圓柱形套筒
    36‧‧‧光致發光波長轉換組件/光致發光程序/波長轉換組件/組件
    40‧‧‧發射產物
    42‧‧‧透光基板/基板
    44‧‧‧波長轉換層
    46‧‧‧圓錐形熱傳導主體/主體
    48‧‧‧鰭片/脈絡
    50‧‧‧連接器帽/愛迪生螺旋燈座
    52‧‧‧透光玻殼
    54‧‧‧封裝/外殼
    56‧‧‧第一LED晶粒/第一藍色LED晶粒
    58‧‧‧第二LED晶粒/第二藍色LED晶粒
    60‧‧‧圓形凹部/腔
    62‧‧‧透光囊封物
    64‧‧‧實線
    66‧‧‧虛線
    68‧‧‧虛線
    d‧‧‧距離
    t1‧‧‧厚度
    VF‧‧‧正向電壓
    λd‧‧‧主波長
    λd1‧‧‧第一LED之主波長
    λd2‧‧‧第二LED之主波長
    λds‧‧‧波長/選定主波長
    λp‧‧‧波長
    Φ‧‧‧輻射通量
    Φ1‧‧‧第一LED之峰值發光通量
    Φ2‧‧‧第二LED之峰值發光通量
    Φs‧‧‧峰值發光通量
    圖1展示根據本發明之一實施例之一LED為基礎之照明配置之示意性部分剖視俯視圖及截面圖；圖2展示根據本發明之一實施例之一LED為基礎之燈泡之示意性透視圖及截面圖；圖3展示根據本發明之一實施例用於圖1及圖2之配置中之一LED為基礎之光源之示意性俯視圖及截面圖；圖4展示根據本發明之一實施例用於圖1及圖2之配置中之一LED為基礎之光源之示意性俯視圖及截面圖；圖5係根據本發明之一LED為基礎之光源之輻射通量對波長之一示意圖；圖6展示根據本發明之一實施例用於圖1及圖2之配置中之一LED為基礎之光源之示意性俯視圖及截面圖；圖7展示根據本發明之一實施例用於圖1及圖2之配置中之一LED為基礎之光源之示意性俯視圖及截面圖；圖8展示根據本發明之一實施例之一LED為基礎之發光裝置之示意性俯視圖及截面圖；且圖9展示根據本發明之一實施例之一LED為基礎之發光裝置之示意性俯視圖及截面圖。
    10‧‧‧照明配置/燈/燈泡
    12‧‧‧中空圓柱形主體/外殼
    14‧‧‧圓碟形底座
    16‧‧‧中空圓柱形壁部分/壁
    18‧‧‧可拆卸環形頂部
    20‧‧‧螺釘或螺栓
    22‧‧‧凸片
    24‧‧‧光源
    26‧‧‧金屬核心印刷電路板
    28‧‧‧藍色激發光
    30‧‧‧螺釘或螺栓
    32‧‧‧光反射表面/圓碟
    34‧‧‧光反射表面/圓柱形套筒
    36‧‧‧光致發光波長轉換組件/光致發光程序/波長轉換組件/組件
    40‧‧‧發射產物
    42‧‧‧透光基板/基板
    44‧‧‧波長轉換層
    权利要求:
    Claims (25)
    [1] 一種用於產生具有一選定主波長之光之LED為基礎之光源，其包括：一封裝，其裝納複數個LED，該複數個LED包括來自一第一波長色系之至少一個第一LED及來自一第二波長色系之至少一個第二LED，其中該第一波長色系包括具有在一第一波長範圍內之一主波長之LED，且該第二波長色系包括具有在一第二波長範圍內之一主波長之LED。
    [2] 如請求項1之光源，其中該第一波長色系包括具有短於該選定主波長之一主波長之LED。
    [3] 如請求項1之光源，其中該第二波長色系包括具有長於該選定主波長之一主波長之LED。
    [4] 如請求項1之光源，其中該波長色系及來自每一波長色系之LED之數目經選擇以使得在操作中由該光源發射之組合光之該主波長係該選定主波長。
    [5] 如請求項1之光源，其中該第等一LED及第二LED係來自選自由以下各項組成之群組之波長色系：具有實質上相同峰值發光通量範圍之波長色系；具有實質上相同正向驅動電壓範圍之波長色系；及其組合。
    [6] 如請求項1之光源，且其進一步包括來自一第三波長色系之至少一個第三LED，其中該第三波長色系包括具有在一第三波長範圍內之一主波長之LED，且其中該第三色系之該至少一個LED係裝納於該封裝中。
    [7] 如請求項1之光源，其中該等第一LED及第二LED可操作以產生介於450 nm至480 nm之一範圍中之波長之藍色光。
    [8] 如請求項7之光源，且其進一步包括至少一個紅色LED，該紅色LED可操作以產生介於450 nm至480 nm之一範圍中之波長之紅色光，且其中該至少一個紅色LED係裝納於該封裝中。
    [9] 如請求項8之光源，其中該至少一個紅色LED包括複數個紅色LED，該複數個紅色LED包括來自一第一波長色系之至少一個第一紅色LED及來自一第二波長色系之至少一個第二紅色LED，其中該第一波長色系包括具有在一第一波長範圍內之一主波長之紅色LED，且該第二波長色系包括具有在一第二波長範圍內之一主波長之LED。
    [10] 如請求項1之光源，其中使用以下近似關係選擇該等LED： 其中λsd係該選定主波長，n1係第一LED之數目，n2係第二LED之數目，λd1係該等第一LED之該主波長，λd2係該等第二LED之該主波長，Φ1係該等第一LED之輻射通量，且Φ2係該等LED之輻射通量。
    [11] 如請求項1之光源，其中該封裝包括用於裝納該等LED中之一各別者之一腔。
    [12] 一種照明配置，其包括：至少一個光源，其用於產生具有一選定主波長之光，該至少一個光源包括複數個LED，該複數個LED包括來自一第一波長色系之至少一個第一LED及來自一第二波長色系之至少一個第二LED，其中該第一波長色系包括具有在一第一波長範圍內之一主波長之LED，且該第二波長色系包括具有在一第二波長範圍內之一主波長之LED；及一波長轉換組件，其位於距該至少一個光源遙遠處且可操作以將由該至少一個光源產生之光之至少一部分轉換成一不同波長之光，其中該配置之發射產物包括由該光源及該波長轉換組件產生之光之組合；且其中該波長轉換組件包括一透光基板及至少一種光致發光材料。
    [13] 如請求項12之照明配置，其中該至少一種光致發光材料係選自由以下各項組成的群組：係併入於該透光基板中；係提供為該透光基板之一表面之至少一部分上之一層；及其組合。
    [14] 如請求項13之照明配置，其中該波長轉換組件係與該至少一個光源分離至少1 cm之一距離。
    [15] 如請求項12之照明配置，其中該第一波長色系包括具有短於該選定主波長之一主波長之LED。
    [16] 如請求項12之照明配置，其中該第二波長色系包括具有長於該選定主波長之一主波長之LED。
    [17] 如請求項12之照明配置，其中該等第一LED及第二LED係選自由以下各項組成的群組：具有實質上相同之峰值發光通量範圍之波長色系；具有實質上相同之正向驅動電壓範圍之波長色系；及其組合。
    [18] 如請求項12之照明配置，其中該波長色系及來自每一波長色系之LED之數目經選擇以使得在操作中由該配置發射之組合光之主波長係該選定主波長。
    [19] 如請求項12之照明配置，且其進一步包括來自一第三波長色系之第三LED中之至少一者，其中該第三波長色系包括具有在一第三波長範圍內之一主波長之LED，且其中該第三色系之該至少一個LED係裝納於該封裝中。
    [20] 如請求項12之照明配置，其中該等第一LED及第二LED可操作以產生介於450 nm至480 nm之一範圍中之波長之藍色光。
    [21] 如請求項20之照明配置，且其進一步包括至少一個紅色LED，該至少一個紅色LED可操作以產生介於450 nm至480 nm之一範圍中之波長之紅色光，且其中該至少一個紅色LED係裝納於該封裝中。
    [22] 如請求項21之照明配置，其中該至少一個紅色LED包括複數個紅色LED，該複數個紅色LED包括來自一第一波長色系之至少一個第一紅色LED及來自一第二波長色系之至少一個第二紅色LED，其中該第一波長色系包括具有在一第一波長範圍內之一主波長之紅色LED，且該第二波長色系包括具有在一第二波長範圍內之一主波長之紅色LED。
    [23] 一種LED為基礎之發光裝置，其包括：至少一個光源，其用於產生具有一選定主波長之光，該至少一個光源包括複數個LED，該複數個LED包括來自一第一波長色系之至少一個第一LED及來自一第二波長色系之至少一個第二LED，其中該第一波長色系包括具有在一第一波長範圍內之一主波長之LED，且該第二波長色系包括具有在一第二波長範圍內之一主波長之LED；及至少一種光致發光材料，其可操作以將由該至少一個光源產生之光之至少一部分轉換成一不同波長之光，其中該裝置之發射產物包括由該光源及該至少一種光致發光材料產生之光之組合。
    [24] 一種用於產生具有一選定主波長之藍色光之LED為基礎之光源，其包括裝納複數個藍色LED之一封裝，其中該等藍色LED係選自至少兩個不同波長色系，其中每一波長色系包括可操作以產生具有在一各別波長範圍中之一主波長之藍色光之LED。
    [25] 如請求項24之光源，且其進一步包括可操作以產生紅色光之至少一個紅色LED，且其中該至少一個紅色LED係裝納於該封裝中。
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