发光设备的制造方法_2

文档序号:9925126阅读:来源:国知局
优势之外,包括第二光导的实施例提供如下发光设 备,该发光设备发射具有甚至更高强度或者亮度的光,并且能够W简单并且有成本效益的 方式提供具有高得多的复杂度的期望的形状、光分布、W及颜色分布的光束,特别地因为根 据运些实施例的发光设备的总光输出包括至少四个不同光分量,即至少第一、第二、W及第 Ξ成形光、W及从第二光导的第二端部表面禪合出的光(无论随后是否被成形)。
[0029] 此外,运些实施例提供可用于获得发光设备的不同几何配置和/或由发光设备发 射的光束的颜色、尺寸、W及形状的不同几何配置的其它参数。
[0030] 本发明还设及包括根据前述权利要求中的任一项的发光设备的灯、灯具、或者照 明系统,灯、灯具、W及系统用于W下应用中的一个或者多个应用中:数字投影、汽车照明、 舞台照明、商店照明、家庭照明、重点照明、聚光照明、剧场照明、光纤照明、显示系统、警告 照明系统、医疗照明应用、装饰照明应用。
[0031] 注意,本发明设及权利要求中记载的特征的所有可能组合。
【附图说明】
[0032] 现在将参照示出本发明的(多个)实施例的附图,更详细地描述本发明的运一方面 和其它方面。
[0033] 图1示出了根据本发明的发光设备的第一实施例的透视图。
[0034] 图2示出了根据图1的发光设备的侧视图。
[0035] 图3至图5示出了其特征在于不同的光学元件的根据本发明的发光设备的其它Ξ 个不同实施例的侧视图。
[0036] 图6示出了根据本发明的发光设备的第五实施例的侧视图。
[0037] 图7示出了根据本发明的发光设备的第六实施例的侧视图。
[0038] 图8示出了根据本发明的发光设备的第屯实施例的透视图。
[0039] 图9示出了根据图8的发光设备的侧视图。
[0040] 图10示出了根据本发明的发光设备的实施例的示意性横截面。
[0041] 图11示出了汽车车头灯中的根据本发明的发光设备的应用的图示。
[0042] 如图所示,层、元件W及区域的尺寸为了说明性目的而被夸大,并且因此被提供为 图示本发明的实施例的一般结构。自始至终,相同的附图标记指代相同的元件,使得例如根 据本发明的发光设备通常表示为1,而通过将〇1、〇2、03等添加到通用附图标记来表示其不 同的具体实施例。
【具体实施方式】
[0043] 现在将在下文中参照附图更充分地描述本发明,在附图中示出了本发明的实施 例。然而,本发明可很多不同形式体现并且不应该被解释为限于本文中阐述的实施例; 更确切地说,运些实施例被提供用于透彻性和完整性,并且向技术人员充分传达本发明的 范围。
[0044] W下描述将从关于根据本发明的发光设备的应用、合适的光源、W及用于各种元 件和特征的合适的材料的一般考虑开始。为了运一目的,若干特征和元件可W被添加到如 在下面进一步阐述的根据本发明的发光设备的实施例中的任何一个实施例。
[0045] 根据本发明的发光设备可W被用于如下应用中,该应用包括但不限于灯、光模块、 灯具、聚光灯、闪光灯、投影仪、数字投影设备、诸如例如机动车辆的车头灯或者车尾灯之类 的汽车照明、场地照明、剧场照明、W及建筑照明。
[0046] 其是如下面阐述的根据本发明的实施例的一部分的光源适于在操作中发射具有 第一光谱分布的光。运一光随后禪合到光导或者波导中。光导或者波导可W将第一光谱分 布的光转换为另一光谱分布,并且将光引导到出射表面。光源原则上可W是任何类型的点 光源,但是在实施例中是固态光源,诸如发光二极管化抓)、激光二极管或者有机发光二极 管(0LED)、多个L抓或者激光二极管或者化邸、或者L邸或者激光二极管或者0L抓的阵列、或 者运些中的任何的组合。L邸原则上可W是任何颜色的L邸或者是运些Lm)的组合,但是在实 施例中是蓝色光源,该蓝光光源产生在蓝颜色范围内的光源光,该蓝颜色范围被限定为 380nm和495nm之间的波长范围。在另一实施例中,光源为UV光源或者紫色光源,即在低于 420nm的波长范围内发射。在多个LED或者激光二极管或者0L邸或者其阵列的情形下,LED或 者激光二极管或者化ED原则上可W是两个或者更多不同颜色(诸如但不限于UV、蓝色、绿 色、黄色或者红色)的L邸或者激光二极管或者0LED。
[0047] 光源可W是红色光源,即在例如600nm和800nm之间的波长范围内发射。运种红色 光源可W为例如直接发射红光或者被提供有适合于将光源光转换为红光的憐光体的上述 类型中的任何类型的光源。在与适于将光源光转换为红外(IR)光(即具有大于大约800皿的 波长并且在合适的实施例中具有在从810nm到850nm的范围内的峰值强度的光)的光导组合 时,运一实施例特别有利。在实施例中,运种光导包括发射IR的憐光体。具有运些特性的发 光设备特别有利于在夜视系统中使用,但是还可W被用于任何上述应用中。
[004引另一示例是在480nm和800nm之间的波长范围内发光并且将运一光禪合到发光棒 或者波导中的第一红色光源、和发射蓝光或者UV光或者紫光(即具有小于48化m的波长)并 且也将其发射的光禪合到发光波导或者棒中的第二光源的组合。第二光源的光由发光波导 或者棒转换到在48化m和800nm之间的波长范围,并且禪合到发光波导或者棒中的第一光源 的光将不被转换。换句话说,第二光源发射UV光、紫光、或者蓝光,并且随后由发光集中器转 换为绿色-黄色-澄色-红色光谱区域内的光。在另一实施例中,第一光源在500nm和600nm之 间的波长范围内发射,并且第二光源的光由发光波导或者棒转换到在500nm和600nm之间的 波长范围。在另一实施例中,第一光源在600nm和750nm之间的波长范围内发射,并且第二光 源的光由发光波导或者棒转换到在600nm和75化m之间的波长范围。在实施例中,第一光源 的光在另一表面处禪合到发光波导或者棒中,该另一表面为例如与光的出射表面相对的表 面,而不是第二光源的光禪合到发光波导或者棒中的表面。运些实施例提供在红光范围内 W增加的亮度发射的发光波导或者棒。
[0049] 根据本发明的实施例中的如下面阐述的光导通常可W是包括在互相垂直的方向 上延伸的高度H、宽度WW及长度L的杆状的或者棒状的光导,并且在实施例中是透明的、或 者透明且发光的。光通常在长度L方向上被引导。高度Η在一些实施例中<10mm,在另一些实 施例中<5mm,在又一些实施例中<2mm。宽度W在一些实施例中<10mm,在另一些实施例中< 5mm,在又一些实施例中<2mm。长度L在一些实施例中大于宽度W和高度H,在另一些实施例中 是宽度W的至少2倍或者高度Η的至少2倍,在又一些实施例中是宽度W的至少3倍或者高度Η 的至少3倍。高度Η:宽度W的高宽比通常为1:1(对于例如一般光源应用)或者1: 2、1:3或者1: 4(对于例如诸如头灯之类的特殊光源应用)或者4:3、16:10、16:9或者256:135(对于例如显 示应用)。光导通常包括未设置在平行平面中的光输入表面和光出射表面,并且在实施例中 光输入表面垂直于光出射表面。为了实现高亮度、集中的光输出,光出射表面的面积可W小 于光输入表面的面积。光出射表面可W具有任何形状,但是在实施例中被成形为正方形、长 方形、圆形、卵形、Ξ角形、五边形或者六边形。
[0050] 透明光导可W在实施例中包括透明基板,例如Lm)的多个光源被外延生长在该透 明基板上。基板在实施例中是单晶基板,诸如例如蓝宝石基板。光源的透明生长基板在运些 实施例中是光集中光导。
[0051] 通常杆状的或者棒状的光导可W具有任何横截面形状,但是在实施例中,具有正 方形、长方形、圆形、卵形、Ξ角形、五边形或者六边形的横截面形状。通常,光导是长方体, 但是可W被提供有除长方体之外的不同形状,其中光输入表面具有一定程度的梯形形状。 通过运样做,光通量可W再增强,运可能对于一些应用有利。
[0052] 光导还可W是圆柱状的棒。在实施例中,圆柱状的棒具有一个沿着棒的纵向方向 的平化表面,并且光源可W定位在该表面处W用于由光源发射的光高效率地内禪合到光导 中。平化表面还可W用于放置散热器。圆柱体光导还可W具有例如与彼此相对定位或者垂 直于彼此定位的两个平化表面。在实施例中,平化表面沿着圆柱体棒的纵向方向的一部分 延伸。
[0053] 用于根据本发明的实施例的如下面阐述的光导的合适材料是蓝宝石、多晶氧化侣 和/或诸如具有n=1.7的折射率的YAG、LuAG之类的非渗杂透明石恼石。运一材料(胜于例如 玻璃)的附加优点是,其具有良好的热传导性,从而减少局部发热。其它合适材料包括但不 限于玻璃、石英W及透明聚合物。在其它实施例中,光导材料是铅玻璃。铅玻璃是玻璃的变 体,其中铅代替典型钟玻璃中的巧成分,并且W此方式可W增加折射率。普通玻璃具有n = 1.5的折射率,而铅的添加产生了范围高达1.7的折射率。
[0054] 根据本发明的实施例的如下面阐述的光导可W包括用于将光转换到另一光谱分 布的合适发光材料。合适的发光材料包括诸如渗杂YAG、LuAG之类的无机憐光体、有机憐光 体、有机巧光染料、W及高度适合于如下面阐述的本发明的实施例的目的的量子点。
[0055] 量子点是半导体材料的小晶体,通常具有仅几个纳米的宽度或者直径。当被入射 光激发时,量子点发射由晶体的尺寸和材料确定的颜色的光。因此通过适配点的尺寸,可W 产生特定颜色的光。大多数已知的具有在可见范围内的发射的量子点是基于具有诸如硫化 儒(CdS)和硫化锋(ZnS)之类的壳的砸化儒(CdSe)。还可W使用诸如憐化铜(InP)W及铜铜 硫(化InS2)和/或银铜硫(AgInS2)之类的无儒量子点。量子点示出非常窄的发射带并且因此 它们示出饱和颜色。此外,发射颜色可W通过适配量子点的尺寸被容易地调谐。本领域已知 的任何类型的量子点可W用于如下面阐述的本发明的实施例中。然而,由于环境安全和关 注的原因,可能优选使用无儒量子点或者至少具有非常低的儒含量的量子点。
[0056] 也可W使用有机巧光染料。可W设计分子结构,使得光谱峰位置可W被调谐。合适 的有机巧光染料材料的示例是基于巧衍生物的有机发光材料,例如由BASFWLumogen⑩ 的名称出售的化合物。合适的化合物的示例包括但不限于Lumogen⑩Red F305、 Ltimoge打⑧Orange F240、LUln〇gen⑧化Ilow F083W及L
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