发光设备的制造方法_3

文档序号:9925126阅读:来源:国知局
umogen⑧F170。
[0057] 发光材料还可w是无机憐光体。无机憐光体材料的示例包括但不限于姉(Ce)渗杂 的YAG(Y3Al5〇i2)或者LuAG(Lu3Ai5〇i2)DCe渗杂的YAG发射淡黄色的光,而Ce渗杂的LuAG发射 淡黄绿色的光。发射红光的其它无机憐光体材料的示例可W包括但不限于ECAS和BSSN; ECAS 是 Cai-xAlSiN3:Eux,其中 0<x< 1,在其它实施例中 0<x<0.2;并且 BSSN 是 Ba2-x-zMxSi5- yAlyNs-yOy: Euz,其中Μ表示Sr或者Ca,0 < X < 1、0<y < 4并且0.0005 < Z < 0.05,并且在实施例 中 0<x<0.2。
[005引在如下面阐述的本发明的实施例中,发光材料由从包括W下项的组中选择的材料 制成:(1<1〉(1-口仰<11〉加<111\)3(1<1¥〉(1-3仰<¥〉3)日012,其中1<1〉从包括¥、山或者其混合 物的组中选择,M< II〉从包括Gd、La、化或者其混合物的组中选择,M< III〉从包括Tb、Pr、Ce、 化、NcUEu或者其混合物的组中选择,M<IV>是A1,M<V>从包括Ga、Sc或者其混合物的组中选 择,并且0<x < l、0<y < 0.1、0知<1; (M<I〉(l-x-y)M<II〉xM<III〉y)203,其中M<I〉从包括Y、Lu或者 其混合物的组中选择,M< II〉从包括Gd、La、化或者其混合物的组中选择,M< III〉从包括化、 ?'、〔6、6'、炯、611、81、56或者其混合物的组中选择,并且0<又<1、0勺<0.1;(1<1〉(1-口仰<11 〉xM<III〉y)S(i-z)Se,其中M<I>从包括0曰、5'、1邑、8曰或者其混合物的组中选择,1<11〉从包括 Ce、Eu、Mn、Tb、Sm、Pr、Sb、Sn或者其混合物的组中选择,M<III〉从包括K、化、Li、肺、al或者其 混合物的组中选择,并且0<x < 0.01、0<y < 0.05、0 < ; (M<I〉(l-x-y)M<II〉xM<III〉y)0,其中 M< I〉从包括Ca、Sr、Mg、Ba或者其混合物的组中选择,M< II〉从包括Ce、Eu、Μη、Tb、Sm、Pr或者 其混合物的组中选择,M<III〉从包括Κ、化、Li、Rb、Zn或者其混合物的组中选择,并且0<x < 0.1、0勺<0.1;(1<1〉(2-、仙<11〉加<111〉2)07,其中龄1〉从包括1^曰、¥、6(1、山、8曰、5'或者其混合 物的组中选择,M< II〉从包括化、Tb、Pr、Ce、Nd、Sm、Tm或者其混合物的组中选择,M< III〉从包 括Hf、Zr、Ti、Ta、Nb或者其混合物的组中选择,并且0<x<l;(M<I〉(l-x)M<II〉xM<III〉(l-y)M<IV 〉y) 03,其中M< I〉从包括Ba、Sr、Ca、La、Υ、Gd、Lu或者其混合物的组中选择,M< II〉从包括Eu、 Tb、Pr、Ce、Nd、Sm、Tm或者其混合物的组中选择,M<II I〉从包括Hf、Zr、Ti、Ta、Nb或者其混合 物的组中选择,并且M<IV>从包括41、6曰、5(3、51或者其混合物的组中选择,并且0知含0.1、0< y< 0.1;或者其混合物。
[0059] 其它合适的发光材料是Ce渗杂的锭侣石恼石(YAG,Y3Al5〇i2)和错侣石恼石 (LuAG)。发光光导可W包括在蓝颜色范围内或者绿颜色范围内或者红颜色范围内的中屯、发 射波长。蓝颜色范围被限定在380皿和495皿之间,绿颜色范围被限定在495皿和590皿之间, 并且红颜色范围被限定在590nm和800nm之间。
[0060] 可W用于实施例中的憐光体的选择连同最大发射波长在下面的表1中给出。
[0061]
[0062]
[0063] 表 1
[0064] 根据本发明的实施例的如下面阐述的光导可W包括具有不同密度的用于将光转 换为另一光谱分布的合适发光材料的区域。在实施例中,透明光导包括彼此邻近的两个部 分,并且其中的仅一个部分包括发光材料,而另一个部分是透明的或者具有相对低浓度的 发光材料。在另一实施例中,光导包括邻近第二部分的又一第Ξ部分,第Ξ部分包括不同的 发光材料或者不同浓度的相同发光材料。不同的部分可W-体形成,从而形成整体式或者 一个光导。在实施例中,部分反射元件可W设置在光导的不同部分之间,例如在第一部分和 第二部分之间。部分反射元件适于透射具有一个特定波长或者光谱分布的光,并且适于反 射具有另一不同特定波长或者光谱分布的光。部分反射元件因此可W是诸如二色性镜之类 的二色性元件。
[0065] 在另一实施例中(未示出),发光材料的多个波长转换区域设置在诸如LED之类的 多个光源的上方或者顶部上的透明光导的光输入表面处。因此,多个波长转换区域中的每 个波长转换区域的表面区域对应于多个光源中的每个光源的表面区域,使得来自光源的光 经由发光材料区域禪合到透明光导中。被转换的光然后禪合到光导的透明部分中,并且随 后被引导到光导的光出射表面。波长转换区域可W设置在光输入表面上或者它们可W形成 在光导中。波长转换区域可W形成设置在光导上或者光导中在光输入表面处的均匀层的一 部分。在两个相邻波长转换区域之间延伸的均匀层的部分可W是透明的,并且可W另外地 或者备选地具有与波长转换区域相同的折射率。不同的波长转换区域可W包括互相不同的 发光材料。光源和发光区域之间的距离可W低于2mm、低于1mm、或者低于0.5mm。
[0066] 在如下面阐述的根据发明的发光设备的实施例中,禪合结构或者禪合介质可W被 提供用于将由光源发射的光高效率地禪合到光导中。禪合结构可W是具有诸如例如形成波 形结构的突出和凹部之类特征的折射结构。禪合结构的特征的典型尺寸是扣m到500μπι。特 征的形状可W是例如半球形(透镜)、棱柱形、正弦曲线形或者杂乱无章的(例如喷砂的)。通 过选择适当的形状,可W调谐禪合到光导中的光的量。折射结构可W通过机械手段制作,诸 如通过携刻、喷砂等。备选地,折射结构可W通过在诸如例如聚合物或者溶胶凝胶材料之类 的适当材料中的复制来制作。备选地,禪合结构可W是衍射结构,其中衍射禪合结构的特征 的典型尺寸是0.2皿至I帖m。光导内的衍射角目in由光栅方程λ/八=mn · sin目in-n〇ut · sin0〇ut 给出,其中λ是LED光的波长,Λ是光栅周期,riin和riDut分别是光导内和光导外的折射率,9in 和9du*分别是光导内的衍射角和光导外的入射角。如果我们针对低折射率层和禪合介质假 设相同的折射率n〇ut=l,通过全内反射条件mnsin0in = n〇ut,我们发现W下条件:λ/Λ =1- sin0〇ut,即对于法线入射0咖=〇, Λ =λ。通常,不是所有其它角都被衍射到光导中。仅如 果其折射率run足够高,运才会发生。从光栅方程得出对于条件mn^ 2,如果Λ =λ,则所有角 都被衍射。还可W使用其它周期和折射率,从而导致更少的光被衍射到光导中。此外,一般 透射大量的光(0阶)。衍射的光的量依赖于光栅结构的形状和高度。通过选择适当的参数, 可W调谐禪合到光导中的光的量。运种衍射结构最容易通过复制已经通过例如电子束光刻 或者全息术制成的结构来制作。复制可W通过像软纳米压印光刻那样的方法完成。禪合介 质可W例如是空气或者另一合适的材料。
[0067] 图1示出了根据本发明的第一和通用实施例的发光设备1的透视图。图2示出了发 光设备1的侧视图。发光设备1通常包括多个第一光源21、22、23、24、25、第一光导3、^及至 少一个第一光学元件91。
[0068] 本文中描述的光源是诸如Lm)之类的固态光源,合适类型的Lm)在上面进行了描 述。在实施例中,第一光源21、22、23、24、25全部发射具有相同光谱分布的光,但是可W在备 选实施例中发射具有两个或者更多不同光谱分布的光。在实施例中,光源在蓝色波长区域 内发光,但是还可W在紫色或者紫外区域内发光。
[0069] 第一光源21、22、23、24、25可^被设置在散热器形式的基体或者基板上,其在实施 例中由诸如铜、铁、或者侣之类的金属制成。散热器可W包括用于改善的热量消散的翅片。 注意,在其它实施例中,基体或者基板不需要是散热器。通过提供散热器,由光源产生的热 量可高效率方式从光导消散走。运转而提供了发光设备的最大可获得输出光强度的增 加,W及对由光导中的过多热量引起的对发光设备的光学性能的不利影响的减少或者甚至 消除。然而,散热器不是必需元件,并且因此可W在又一些实施例中被省略。
[0070] 如可W在本实施例中所见,第一光源被设置在五个第一光源的行中。注意,原则上 可W存在任何其它数目的第一光源,诸如例如十个、二十个、或者Ξ十个第一光源。
[0071] 第一光导3被示出为大体上被成形为方形板,该方形板具有彼此W不为零的角度 延伸的第一光输入表面31和第二光出射表面32,使得第一光出射表面32是第一光导3的第 一端部表面。第一光导3进一步包括第一其它表面33、34、35、36,其中的表面36相对于并且 平行于第一光出射表面32延伸。在实施例中,相对于并且平行于第一光出射表面32的表面 可W被提供有反射器或者反射层。第一光导3还可W是棒状或者杆状的,或者被成形为例如 长方形板。第一光源21、22、23、24、25被设置为邻近第一光导3的第一光输入表面31并且与 其光学接触。在实施例中,多个固态光源还被设置为邻近第一其它表面36并且与其光学接 触,第一其它表面36相对于并且平行于第一光出射表面32延伸,其中运一第一其它表面36 也作为光输入表面起作用。
[0072] 根据本发明的发光设备的备选配置也是可行的,其中第一光出射表面32和其它表 面36是互相相对的侧表面,并且第一光输入表面31是端部表面。
[0073] 根据本发明的发光设备的备选配置也是可行的,其中第一光出射表面32和第一光 输
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