具有光敏元件的照明单元的制作方法

专利名称：具有光敏元件的照明单元的制作方法
技术领域：
本发明总地涉及照明领域。更特别地，在此公开的各种发明方法和装置涉及一种 具有光敏元件的照明单元。
背景技术：
数字照明技术，即例如发光二极管(LED)的基于半导体光源的光照，对于传统荧 光、HID和白炽灯而言提供了另一个可行的选择。LED的功能性优点和好处包括高的能量 转化率和光效率、耐久性、较低的操作成本和许多其它方面。LED技术近期的进步提供了能 够在许多应用中实现多样照明效果的有效和鲁棒的全光谱照明源。实现这些源的器具以 照明模块为特征，包括一个或多个能够产生不同颜色，例如红色、绿色、和蓝色的LED，以及 用于独立地控制LED输出的处理器以生成多种颜色和颜色变化的照明效果，例如美国专利 No. 6，016, 038 和 No. 6，211，626 中所详细论述的。在例如固态半导体和有机LED的发光器件的光通量的发展和改进中的进步使得 这些器件适用于包括建筑、娱乐和公路照明的普通光照应用。发光二极管与例如白炽灯、荧 光灯和高强度放电灯的光源相比，日益具有竞争力。同样，由于可供选择的LED波长上的选 项增加，白光和颜色变化的泛光灯越来越普及。通常，白光或颜色变化的泛光灯一般包括不同波长的LED，例如红色(R)、绿色 (G)、蓝色(B)和可选的棕黄色(A)LED和/或可能需要的其它颜色。这种泛光灯输出的光 的颜色可以通过改变这些不同颜色LED的相对强度来改变或最佳化。然而，与白光或颜色变化的泛光灯通常关联的一个难题是，每一 LED的输出随着 环境和/或工作温度的变化而不一样地改变。如果LED中的平均驱动电流比率不能适应这 些情况而发生改变，那么该泛光灯的组合输出颜色将以可被时常察觉的、通常不期望的量 而被改变。其它可能影响该输出颜色的因素可以包括LED的寿命和泛光灯的输出强度。在各种环境下，由于这些和/或其它变化，都需要监视LED发射的光。为了获得一 个稳定的输出颜色，即不论环境和/或LED温度改变、光源的寿命、和/或在整体输出强度 上的变化都保持基本相同的一个输出颜色，需要监视组合的LED输出的色度，并且如有需 要，向其控制器提供反馈以基本保持所需的输出颜色。这种反馈控制也可应用于基本保持 所需的泛光灯光照强度，辐射能量和其它类似的，以及保持和/或优化泛光灯的色质和/或 呈色力。以下提供具有反馈控制系统的已知泛光灯的一些例子。例如，一种常规光源包括 LED，光检测器和收集器。每一 LED发射在前方方向上的光和在侧面方向上的光。在该侧面 方向上发射的光的一部分被收集器反射至该光检测器上。然而该光源具有多种缺点，例如， 导向侧面方向的光需要经反射被再次导向以到达该光检测器，其中由于反射损失可能减少 了导向光检测器的光量。另外，通过该光检测器感测的光也限于在侧面方向发射的光，而其 数量在各个芯片之间可能改变。已知的还有包括集成发光器件(例如垂直腔表面发射激光器(VCSEL)或谐振腔光发射二级管(RCLED))和光电二极管的光电子器件。在发光器件和光电二极管之间是跃迁 区域，其中至少部分跃迁区域被缩短。金属接触为发光器件和光电二极管都提供接触。根 据现有技术，具有整体形成的光敏元件的另一光源被描述为有机发光器件显示器，其包括 透明电极、具有透明窗的反射电极、介于该透明电极和该反射电极之间的光发射层和位于 该反射电极的透明窗下面的用于感测由该光发射层产生光的光敏元件。然而，与该发光器 件整体形成的光敏元件的缺点是会导致可用于那些与光敏元件整体形成兼容的发光器件 类型的限制，就光敏元件相对于这些发光器件的位置这一方面而言，其一般只允许受限的 适应性。同样，也已知一种自监视光源，其包括产生光的光源和接受产生的光的一部分的 光监视器，其中该光源产生导向光学元件的光。光的第一部分被透射至应用，以及光的第 二部分经光学元件反射至光监视器。由于光源和光监视器被制造在同一半导体管芯上，所 以该自监视光源具有与其它整体形成的光源相同的缺点，以及需要反射光至光敏元件的缺
点o因此，本技术领域中需要提供一种设备和方法，以减轻从光源发射的光中进行采 样所需的光处理的量。

发明内容
本公开涉及发明方法和设备，以从一个或多个光源输出的光中进行采样、同时限 制了由于该目的所需的光处理量。比如，通过在来自光源的光传播路径中定位光敏元件，用 于对光进行采样所需的光处理量减少了。一般地，在本发明的一方面中，提供一种照明单元，其包括一个或多个构造为发光 的光源；一个或多个光敏元件；以及一个远离该一个或多个光源、并构造为支撑该一个或 多个光敏元件的基本上透明的结构。经一个或多个光源发射的光的第一部分基本上透射通 过该结构，以及该光的第二部分由用于感测光的一个或多个光敏元件进行采样。根据本发明的另一方面，提供一种监视具有一个或多个光源的照明单元输出的方 法，该方法包括以下步骤利用一个基本上透明的结构将一个或多个光敏元件定位在远离 一个或多个光源的位置上，从而由所述一个或多个光源发射的光的第一部分基本上透射通 过所述结构，其中该光的第二部分由所述一个或多个光敏元件进行采样；利用所述一个或 多个光敏元件检测所述光。根据本发明的进一步方面，该一个或多个光敏元件被定位为与该一个或多个光源 基本上同轴。根据本发明的又一方面，该一个或多个光敏元件被构造为为基本上透明的光敏元 件。出于本公开的目的使用的术语“LED”应当被理解为包括任何场致发光二极管或其 它类型的能够响应电信号产生辐射的基于载流子注入/结的系统。因此，术语LED包括，但 不限于，各种响应于电流发光的基于半导体的结构、发光聚合物、有机发光二极管(0LED)、 场致发光带或其它类似的。特别地，术语LED涉及可以构造为产生在红外光谱、紫外光谱、 和可见光谱(通常包括波长在约400纳米到约700纳米的辐射)各个部分中的一个或多个 内的辐射的所有类型的发光二极管(包括半导体和有机发光二极管)。某些LED的例子包括，但并不限于，各种类型的红外LED、紫外LED、红色LED、蓝色LED、绿色LED、黄色LED、棕 黄色LED、桔色LED和白色LED (下文会进一步论述)。可以意识到的是LED可被构造为和 /或控制为产生以下辐射，该辐射具有对给定光谱(如，窄带宽，宽带宽)的多带宽(如，半 峰全宽，或FWHM)，以及给定通用颜色分类内的多个主波长。例如，构造为产生实质上白光的LED(如，白光LED)的一个实施例可以包括多个各 自发射不同场致发光光谱的管芯，其组合混合形成实质上的白光。在另一实施例中，白光 LED可以与将具有第一光谱的场致发光转换成不同的第二光谱的磷光材料关联。在该实施 方式的一个例子中，场致发光具有相对短的波长和窄的带宽光谱“泵浦”该磷光材料，其又 辐射具有更宽光谱的更长波长的辐射。可以理解，术语LED并不限于物理和/或电封装类型的LED。例如，如前所述，LED 可以表示具有多个构造为各自发射不同光谱辐射(如，可以、也可以不被独立控制)管芯的 单个发光器件。同样，LED也可以与被视为LED(如某些类型的白色LED)整体部分的磷光 体关联。通常，术语LED可以表示封装的LED、未封装的LED、表面安装LED、板上芯片LED、 T-封装安装LED、径向封装LED、电源封装LED、包括一些类型的套件和/或光学元件(如扩 散透镜)的LED，等等其它。术语“光源”应当被理解为表示各种辐射源中的任何一个或多个，该辐射源包括， 但不限于，基于LED的光源(包括如前定义的一个或多个LED)、白炽灯光源(如钨丝灯、卤 素灯)、荧光光源、磷光性光源、高强度放电光源(如钠汽、汞汽和金属卤化物灯)、激光、其 它类型的场致发光源、热(pyro-)发光源(如火焰)、烛焰发光源(如气体灯罩、碳电弧辐射 源)、光子发光源(如气体放电源)，利用电子饱和的阴极发光源、化学电发光源、结晶发光 源、运动发光源、热电发光源、摩擦发光源、声致发光源、辐射发光源和发光聚合物。给定光源可以被构造为产生在可见光谱、可见光谱外，或两者的组合内的电磁辐 射。因此，术语“光”和“辐射”在本文中互换使用。另外，光源作为整体元件可以包括一个 或多个滤波器(如滤色器)、透镜、或其它光学部件。同样，可以理解，光源可构造用于各种 应用，包括，但不限于，指示、显示和/或光照。“光照源”是特别构造为产生具有足够强度以 有效光照内部或外部空间的辐射的光源。在此上下文中，“足够强度”表示在空间或环境中 产生的可见光谱中足够的辐射能量(在辐射能量或“光通量”方面，单位“流明，，通常用来 表征光源发出的所有方向上的全部光输出)以提供环境光照(即，可被间接感测的和例如， 在全部或部分被感测前被各个中间表面中的一个或多个反射的光)。术语“光谱”应当被理解为表示一个或多个光源产生的辐射的一个或多个频率 (或波长)。相应地，术语“光谱”不仅表示可见范围内的频率(或波长)，也表示红外、紫外 和全部电磁谱上其它区域的频率(或波长)。同样，给定光谱可以具有相对窄的带宽(如， 具有实质上少的频率或波长成分的FWHM)或相对宽的带宽(具有不同相对强度的多个频率 或波长成分)。可以意识到的是给定光谱可以是两个或更多其它光谱混合的结果(如，由多 个光源各自发射的辐射的混合)。出于本公开的目的，术语“颜色”与术语“光谱”可互换使用。然而，术语“颜色”通 常用于主要表示观察者可察觉的辐射的特性(但这种使用并不用来限制该术语的范围)。 相应地，术语“不同颜色”隐含地表示具有不同波长成分和/或带宽的多个光谱。同样可以 了解到术语“颜色”可以与白光和非白光两者都相关。
本文使用的术语“色温”通常与白光相关，但这种使用并不用来限制该术语的范 围。色温实质上表示白光的一个特殊的颜色内容(color content)或阴影(如，带红色的， 带蓝色的)。按照惯例给定辐射样本的色温根据辐射与所讨论的辐射样本实质上相同光谱 的黑体辐射体的开尔文温度(K)来表征。黑体辐射体色温通常落入从约700开氏度(一般 被考虑为人眼的第一可见光)到超过10，000开氏度的范围内；白光通常在大约1500-2000 开氏度之上的色温被察觉。较低的色温通常指示白光具有一个更加显著的红色成分或“更暖的感觉”，同时较 高的色温通常指示白光具有一个更加显著的蓝色成分或“更冷的感觉”。通过举例说明，火 焰具有大约1，800开氏度的色温，常规的白炽灯泡具有大约2848开氏度的色温，清晨的日 光具有大约3，000开氏度的色温，以及阴霾的正午天空具有大约10，000开氏度的色温。在 具有大约3，000开氏度的色温的白光下观察的彩色图像具有相对带红色的色调，而在具有 大约10，000开氏度的色温的白光下观察的同一彩色图像具有相对带蓝色的色调。本文中使用的术语“照明器具”用来表示一个或多个照明单元在一特殊形式因素、 装配或封装中的实施例或布置。本文中使用的术语“照明单元”用来表示包括一个或多个 相同或不同类型光源的设备。给定的照明单元可以具有多种光源的安装布置、封壳/外壳 布置和形状、和/或电与机械的连接构造中的任何一种。另外，给定的照明单元可选地可以 与多个涉及该光源操作的其他部件(如控制电路)相关联(如，包括，耦合至其上和/或封 装在一起)。“基于LED的照明单元”涉及包括如前所述的一个或多个基于LED的光源的照 明单元，该光源为单个的或与其它非基于LED的光源组合。“多波道”照明单元涉及包括至 少两个构造为分别产生不同辐射光谱的光源的基于LED的或非基于LED的照明单元，其中 每一个不同的光源光谱可以被称为该多波道照明单元的“波道”。本文使用的术语“控制器”通常描述涉及一个或多个光源的操作的多种设备。控 制器可以通过多种方式予以实施(如专用硬件)，以实现本文讨论的多种功能。“处理器” 是使用一个或多个可以利用软件(如微代码)编程的微处理器以实现本文讨论的多种功能 的控制器的一个示例。控制器可以使用、也可以不使用处理器来予以实施，同样，也可以作 为用以实现一些功能的专用硬件和用以实现其它功能的处理器(如，一个或多个已编程的 微处理器和关联电路)的组合来予以实施。本公开的多个实施例中可以使用的控制器组件 的例子包括，但不限于，常规的微处理器、特殊应用集成电路(ASICs)和现场可编程门阵列 (FPGAs)。在多个实施例中，处理器或控制器可以与一个或多个存储介质(这里一般地称为 “存储器”，如易失性和非易失性计算机存储器RAM，PROM, EPROM, EEPR0M，软盘，紧致盘，光 盘，磁带等)关联。在一些实施例中，该存储介质可以被一个或多个程序编码，在一个或多 个处理器和/或控制器上执行这些程序时可以实现至少一些本文讨论的功能。各种存储介 质可以固定于处理器或控制器内，也可以是可移动的，例如存储介质上的一个或多个程序 可以被下载到处理器或控制器中以实施本发明讨论的各个方面。本文使用的术语“程序” 或“计算机程序”一般涉及可以用来对一个或多个处理器或控制器编程的任何类型的计算 机代码(如软件或微代码)。本文使用的术语“可寻址”涉及构造为接收去往为包括其自身的多个装置的信息 (如数据)、并可选择地响应于去往其的特殊信息的装置(如通常的光源、照明单元或器具、与一个或多个光源或照明单元关联的控制器或处理器、其它非发光相关装置等)。术语“可 寻址”通常连同联网环境(或“网络”，下文中将讨论)使用，其中多个装置通过某个连通介 质或多个介质耦合至一起。在一个网络实施中，一个或多个耦合至一个网络的装置可作为(如以主/从关系) 耦合至该网络一个或多个其它装置的控制器来工作。在另一实施例中，联网环境可以包括 构造为控制一个或多个耦合至该网络的装置的一个或多个专用控制器。一般来说，耦合至 该网络的多个装置的每一个可以具有通往连通介质或多个介质上存在的数据的通路；然 而，给定装置可以是“可寻址”的，由于其被构造为可选择地基于例如一个或多个分配至其 的特殊的标识(如“地址”)来与该网络交换数据(即从其接收数据和/或向其传输数据)。本文使用的术语“网络”涉及两个或以上装置(包括控制器或处理器)的各种互 连，其促进了耦合至该网络的任何两个或以上装置之间和/或多个装置之间信息的传输 (如装置控制、数据存储、数据交换等)。容易理解，适合于互连多个装置的网络的各个实现 可以包括多种网络拓扑结构中的任何一种、并且可以采用多种通信协议中的任何一种。另 外，根据本公开披露的各种网络，两个装置之间的任何一个连接可以代表该两个系统间的 专用连接、或可选的非专用连接。除了承载去往这两个装置的信息之外，这样的非专用连接 也可以承载并不必去往该两个装置中任一个的信息(如一种开放式网络连接)。进一步地， 容易理解，本文讨论的装置的各种网络可以采用一个或多个无线、有线/电缆、和/或光纤 光学链接以促进在整个网络中的信息传输。本文使用的术语“用户界面”涉及使用者或操作者和一个或多个装置之间的一个 界面，其能实现该使用者和该装置之间的通信。本公开的各个实施例中可采用的用户界面 的例子包括，但不限于，开关、电位计、按钮、刻度盘、滑块、鼠标、键盘、小键盘、各种类型的 游戏控制器(如操纵杆)、跟踪球、显示屏、各种类型的图形用户界面(GUI)、触摸屏、麦克风 和可以接收某些形式的人体产生的刺激和产生响应其的信号的其它类型感测器。可以意识到，上述概念和下文进一步详细讨论的附加概念(假设这些概念不互相 矛盾)的所有组合作为本文公开的本发明主题的一部份。特别地，本文最后出现的主张权 利的主题的所有组合预期作为本文公开的发明主题的一部份。同样可以意识到，本文明确 使用的并且可能也出现在任何以引用方式合并入本文的术语应当被赋予与本文公开的特 殊概念最为一致的意思。


附图中，不同视图中相似参考特征通常涉及相同的部分。同样，附图也不必按比例 绘制，而重点一般放在阐明发明原理上。图1为根据本发明一个实施例的包括光敏元件的照明单元的示意图。图2为根据本发明另一实施例的包括光敏元件的照明单元的截面图。图3为根据本发明一实施例的包括光敏元件的照明单元的截面图。图4为根据本发明另一实施例的包括光敏元件的照明单元的截面图。图5为根据本发明又一实施例的包括光敏元件的照明单元的截面图。
具体实施例方式申请人:认识并意识到减少对由光源发射的光进行采样所需的光处理的量是有利 的。例如，通过在来自光源的光传播路径中定位光敏元件，可以减少对其进行采样所需的光
处理的量。考虑到前述内容，本发明的多个具体实施例和实现涉及对从一个或多个光源输出 的光进行采样、同时限制为此目的所需的光处理的方法和装置。本发明一般实现为具有光敏元件的照明单元。特别地，照明单元被描述为包括一 个或多个构造为产生光的光源，以及一个或多个光敏元件。该一个或多个光敏元件被一个 基本上透明的结构支撑以使得它们远离该一个或多个光源，其中所述一个或多个光源发射 的光的较大部分基本上透射通过所述结构和可选地透射通过一个或多个该光敏元件，并且 其中该光的较小部分被所述用来对其进行感测的所述一个或多个光敏元件采样。通常，该基本上透明的结构和一个或多个光敏元件构造为使得由一个或多个光源 发射的大部分光量未被阻挡，部分该光入射到该一个或多个光敏元件上。根据本发明的一个实施例的照明单元示意地示出为图1中的照明单元10。照明单 元10通常包括一个或多个构造为产生光的光源12。照明单元10进一步包括一个或多个光 敏元件16和用于支撑所述光敏元件的基本上透明的结构18。一个或多个光敏元件提供代 表一个或多个光源的输出的输出信号26。由一个或多个光源发射并入射至该结构上的光基 本上透射通过该结构，由一个或多个光源发射的部分光入射至一个或多个光敏元件上。通 常，一个或多个光敏元件构造为对由一个或多个光源发射的少量的光进行采样。另外，照明 单元10可以包括驱动系统14，其向一个或多个光源提供合适的驱动信号以操作光源。光源该照明单元通常包括一个或多个光源。一个或多个光源，如前定义，可选地可布置 在一个封装内，该封装以多种组合方式包括外壳、输出光学器件(例如，类似半球透镜的透 镜、全息光学元件、镜子、滤光器、涂膜等)、驱动电路等其它。在一个实施例中，光源经由可 操作地耦合在构造为驱动该光源的驱动电路的基板从而装配至该照明单元。例如，光源可 被耦合至印刷电路板(PCB)或类似物，其既可以特别地构造为驱动单独光源，也可以构造 为驱动以各种串行和/或并行构造连接的光源组或阵列。此外，在实施例中，该照明单元包括多个光源，每一个都可以具有各自的光谱能量 分布或颜色。这些可以包括不同类型的高强度LED，和/或其它类型的LED或光源。在一个 实施例中，该照明单元由包括红色光源、绿色光源和蓝色光源的三个或更多的光源组成，其 中该光源的组合输出可以被控制成提供所需颜色或白光输出。在另一实施例中，该光源由 包括红色光源、棕黄色光源、绿色光源和蓝色光源的四个或更多的光源组成，该光源的组合 输出也可以被控制成提供所需颜色或白光输出。其它这样的颜色组合对所属领域技术人员 来说也是显而易见的。在其它实施例中，该照明单元包括一个或多个光源组或阵列，每一组或阵列都具 有各自的光谱能量分布或颜色。这些一个或多个组或阵列可以包括不同类型的高强度LED， 和/或其它类型的LED或光源。在一个实施例中，该照明单元由包括红色光源组或阵列、绿 色光源组或阵列和蓝色光源组或阵列的三个或更多光源组或阵列组成，该光源的组合输出 可以被控制成提供所需颜色或白光输出。在另一实施例中，该光源由包括红色光源组或阵
8列、棕黄色光源组或阵列、绿色光源组或阵列和蓝色光源组或阵列的四个或更多的光源组 或阵列组成，该光源的组合输出可以被控制成提供所需颜色或白光输出。其它这样的颜色 组合对所属领域技术人员来说也是显而易见的。在一些实施例中，该照明单元包括一个或多个多彩光源组或阵列。这些一个或多 个组或阵列可以包括不同类型的高强度LED，和/或其它类型的LED或光源。光敏元件和支撑结构如前所述，在各个实施例中，该照明单元包含由远离一个或多个光源的基本上透 明的结构支撑的至少一个光敏元件。由一个或多个光源发射并入射至该结构上的光基本上 透射通过该结构，其中由一个或多个光源发射的部分光入射至一个或多个光敏元件上并由 其进行采样。通常，一个或多个光敏元件构造为对由一个或多个光源发射的少量光进行采 样，因此该光敏元件通常可用来监视一个或多个光源的输出。例如，在一个实施例中，该光 敏元件可用来监视涂磷LED的退化，比如长期或中期退化。 在一些实施例中，来自一个或多个光敏元件的代表了一个或多个该光源输出的信 号可以作为一个可选的反馈控制或驱动系统的部分，在下文中将会阐述。这种形式的驱动 和控制系统可以提供例如用以基本上保持所需照明单元输出、或创造所需照明单元输出的 一种途径。通常，可以使用一个或多个光敏元件。在一个实施例中，每一该光源的该输出由一 个单独的光敏元件监视。在另一实施例中，使用一个单独的光敏元件用于每一类型的光源， 例如，每一颜色的光源产生的光由一个单独的光敏元件进行采样。光敏元件是构造为提供了将检测的光发射转换成电信号的途径的光学感测器。例 如，光敏元件可以是宽带光学感测器、窄带光学感测器或其它形式的本领域技术人员已知 的光学感测器。正如已知的那样，可以使用各种技术来制作用于本发明的合适的光敏元件。在本发明的一些实施例中，一个或多个光敏元件构造为基本上透明的光敏元件。 这种形式的光敏元件可以提供基本上最小水平的光吸收。进一步地，基本上透明的光敏元 件可以使用有机半导体以非常简单的方式制造，从而以基本上低的成本来制造。此外，这种 形式的光敏元件可以与例如低温塑料光学器件兼容。在本发明的一些实施例中，光敏元件是使用本领域已知的技术，例如半导体层化 学气相沉积、溶液模铸、旋涂、喷墨印刷和压印制作在例如玻璃、氧化铝或比如聚甲基丙烯 酸甲酯(PMMA)的塑料的基本上透明的结构上的光电二极管。该基本上透明的结构可具有 依赖构造而呈各种形状和尺寸。在一个实施例中该基本上透明的结构被定位为使得基本上 所有该照明单元输出穿过该结构。在其它实施例中，该基本上透明的结构可以为单独制造光敏元件而设置尺寸。电 极可以是不透明、半透明和/或透明的。在一些实施例中用于该光敏元件的电极可以是在 同一结构上真空沉积的，并且连接至结合接线或其它已知电连接器。用于本发明一些实施例中的适合的光敏元件的一个例子公开在SPIE学报第2808 卷，1996，第605-612页，作者是G. Naletto和P. Nicolosi。其公开了以低成本在玻璃或基本 上透明的塑料基板上利用辉光放电技术制作非结晶硅薄膜光电检测器的一项技术。在一个 实施例中，这些光敏元件的光谱响应度可以通过改变薄膜层的厚度在可见光谱范围上调节。经检验可用于本发明一些实施例的光敏元件的另一个例子在PCCP，2006，第8卷第3904-3908页中被J. Huang报道，其公开了在柔性透明基板上制作的有效聚合物光电二极管。用于本发明的可应用的光敏元件的进一步例子于2005年7月被NAN0IDENT宣布， 其中公开了包括微结构电极的超薄层和在一柔性箔上以例如印墨的流体形式加工的光敏 半导体的有机光敏元件。可以理解，以上描述的各实施例用来描述适用于本发明的光敏元 件，而并不用来以任何方式限制本发明。此外，本领域技术人员容易理解出可应用用于本发 明的其它光敏元件形式或构造。在本发明的一些实施例中，一个或多个光敏元件和支撑结构构造为使基本上所有 发射的光入射其上，其中较大部分由此透射、较小部分入射至一个或多个光敏元件上并被 其采样。在一个实施例中，该光敏元件可以是不透明、半透明、基本上透明、或以上的组合， 其使得入射至该光敏元件上的部分光被由此透射，而不是被该光敏元件阻挡或采样。在一些实施例中，该基本上透明的结构构造作为该光源的光学部件，例如透镜、镜 子、滤光器和/或全息光学元件。例如，可被定位在LED封装光学器件上的一个或多个光敏 元件，例如如图4所示，或它们可被定位在该照明单元外壳光学器件上，例如如图3所示。在一些实施例中，一个或多个光敏元件和支撑结构构造为使得仅仅该光源发射的 部分光入射其上。例如，在该实施例中，该基本上透明的结构可以具有条、带、棒或其它形 状，其中该结构与一个或多个光源发射的光部分交叉，从而使得透射通过该结构的光的相 对量减少。在本发明的实施例中，一个或多个光敏元件定位使得一个或多个光源发射的部分 光非反射地入射其上。例如，一个或多个光敏元件定位使得并不需要为了一个或多个光源 发射的部分光到达光敏元件而经由反射再导向。可以理解，尽管该照明单元内一些光可能 被反射，比如被该光敏元件的外部表面或该支撑结构反射，但是仍可以保有由一个或多个 光源发射的部分光，其到达该光敏元件、并因此无需经由在该光源和该光敏元件之间的反 射而再导向就入射其上。以这种方式，具有光敏元件的照明单元可以被描述为不需要一个 单独的光学耦合手段，例如经由反射一个或多个光源发射的光从而向光敏元件再导向的光 学耦合手段不再被需要。在许多实施例中，光敏元件被定位为与一个或多个光源基本上同轴；例如，该光敏 元件可以定位为相对于一个或多个光源的光路同轴。当光源的光谱能量分布随视角变化 时，本发明的这些实施例对光源特别有用。例如，一些光源，比如涂磷发光二极管，具有随着 相对于该LED光轴的视角而改变的光谱能量分布，其中这种变化会导致关于光采样的取决 于该光敏元件和一个或多个光源之间相对位置的错误。在一些实施例中，该光敏元件相对于一个或多个光源定位，以避免因光化辐射而 对该光敏元件的潜在损害，光化辐射例如一般包括可能由该光源发射的，具有小于约450nm 波长的电磁辐射。例如，在包括紫外光源，例如紫外LED和有机半导体光敏元件的照明单元 中，例如，该光敏元件和该光源间的距离可以选择为大于该辐射通量密度超过该光敏元件 损害阈值处的距离。在一些实施例中该光敏元件定位在基本上透明的结构的远离一个或多 个光源的表面上，其中该结构可对光化辐射基本上不透明。在其它实施例中，一个或多个光敏元件通过有机或无机材料的基本上透明的盖或 钝化层与环境隔离密封。在一些实施例中该基本上透明的盖或钝化层具有与一个或多个光源的光谱能量分布相似的光谱透射率，因而可以用来吸收不是该光源发射的无关光。在本发明的一些实施例中，模拟和/或数字支持电子器件在相同的基本上透明的 结构上制作，并且可以构造为对由光敏元件产成的光电流可选地进行放大、滤波、和/或数 字化、或其它形式的操作。在一些实施例中，这些支持电子器件可以采用与例如用来制造该 光敏元件相同的工艺来制造。可选的输出控制在一些实施例中，如有需要，该光敏元件可以用来帮助控制该照明单元的输出。通 常，该照明单元包括一个或多个光源，其输出对该照明单元的整个光学输出做出了贡献。通 过监视一个或多个光源的输出，可以获得受控的照明单元输出。例如，在一些实施例中，为 了光学控制可考虑的各个输出参数包括，但并不限于，辐射输出能量、光通量输出和类似 的，以及本领域技术人员容易理解的其它参数中的色度、色质、校正颜色温度(CCT)和/或 该光源的呈色指数。如上所述，该照明单元包括一个或多个构造为监视一个或多个光源的输出的光敏 元件。通常，一个或多个光敏元件构造为产生代表一个或多个光源的输出的电信号。在一 些实施例中，如有需要，这些信号可以经由信号处理器而被驱动系统使用，该信号处理器例 如为控制器、微控制器、软件和/或硬件装置或其它类似容易理解的控制手段，以评估该照 明单元的输出和在需要的情况下调节一个或多个光源的各自的输出以获得所需的输出。在一些实施例中，该照明单元包括两个或更多的光源，或这些光源的多个组或多 个阵列，其每一个通常具有各自的光谱能量分布。通过组合该两个或更多光源的输出，可以 提供通常由每一光源的各自光谱分布的求和确定的组合整体光谱能量分布。因此，可以通 过控制该两个或更多光源各自的输出，来控制该照明单元的整体的光谱能量分布。在实施例中，该照明单元包括构造为提供一可控白色或彩色光输出的红(R)、绿 (G)和蓝(B)光源。在另一实施例中，该照明单元包括构造为提供一可控白色或彩色光输出 的红(R)、棕黄(A)、绿(G)和蓝(B)光源。在不背离本发明一般范围和性质的情况下也可以 考虑，可选地，两个、三个、四个或更多光源的其它组合，或这些光源的多组或多个阵列，每 一个光源产生具有各自的光谱能量分布的光，其可组合以提供一个可选的、可变的和/或 优化的白色或彩色光输出。如上所述，该照明单元输出的该光谱能量分布可以通过调节该光源的相对输出强 度而被改变和/或优化(例如，RGB, RAGB，等)。从而，通过监视该照明单元和/或每一光 源、或这些光源的组或阵列的输出，该照明单元的输出可以被控制。此外，容易理解，由于每 一光源的输出在环境和/或工作温度、或光源的寿命或其它变化下的改变并不相同，该照 明单元和/或每一光源、或这些光源的组或阵列的输出，可以进一步被监视以检测这些变 化并且在需要的情况下提供适当的补偿以基本保持一个特定的输出。因此，在一些实施例中，为了获得一个基本稳定的输出颜色，即不论环境和/或器 件温度改变、光源的寿命、和/或在整体输出强度上的变化都保持基本相同的一个输出颜 色，该光源的组合输出的色度可以通过光学耦合至其的一个或多个光敏元件被监视。一个 或多个光敏元件产生的信号可以用来向驱动和控制系统提供反馈，该系统通常控制该光源 (例如，经由各自的驱动器和/或控制电路)以基本保持所需的输出颜色。类似可选的反馈 控制可以应用于各个实施例，以基本保持所需的光通量输出，并保持和/或优选色质、CCT、色度和/或该光源的呈色率。本发明将参考具体实施例而被阐述。可以理解，以下例子用来阐述本发明的实施 方式，但并不用来以任何方式限制本发明。示例示例1 参考图2，现阐述根据本发明一个实施例的照明单元，其通常由标号210表示。该 照明单元通常包括构造为产生光、并且可选地定位于封装213内一个或多个光源212，照 明单元外壳220和用以感测一个或多个光源发射的光的光敏元件216 (其被放大以清楚示 出)。该光敏元件可以提供代表一个或多个光源输出的输出信号226。该光敏元件被远离 一个或多个光源的基本上透明的结构218支撑，因而一个或多个光源发射的部分光入射至 其上。本领域技术人员可以理解，该光敏元件可以定位在该基本上透明的结构的顶部、该基 本上透明的结构的底部、该基本上透明的结构的内部或以上的组合。在该实施例中，该光敏 元件和支撑结构构造为使得基本上所有该光源发射的光都入射其上，其中较大部分入射于 该基本上透明的结构上，较少部分入射至该光敏元件上。在相似的实施例中，该基本上透明 的结构可以构造为使得仅有部分该光源发射的光入射其上，即，该基本上透明的结构可以 成条、带、棒状，等，仅是部分地与一个或多个光源发射的光相交。一个或多个光源发射并入 射至该结构上的光基本上透射该结构、其中一个或多个光源发射的部分光入射至该光敏元 件上。在该实施例中，该光敏元件定位成与一个或多个光源同轴；在相似的实施例中该光敏 元件可以定位的更靠近该基本上透明的结构的边缘。该照明单元可以进一步地包括用来驱 动一个或多个光源的驱动系统214。根据本发明的实施例，一个或多个光敏元件构造为基本上透明的光敏元件，其构 造可以提供基本上最低水平的光吸收。另外，一个基本上透明的光敏元件可以进一步地利 用有机半导体以基本上简单的方式制造，因而可以以基本上低的成本制造。此外，这种形式 的光敏元件可以与例如低温塑料的光学器件兼容。示例 2 参考图3，现阐述根据本发明一个实施例的照明单元，其通常由标号310表示。该 照明单元通常包括可选地定位于封装313内的一个或多个光源312，用于驱动一个或多个 光源的驱动系统314，照明单元外壳320和用以感测一个或多个光源发射的光的光敏元件 316(其被放大以清楚示出)。该光敏元件可以提供代表一个或多个光源输出的输出信号 326。该光敏元件被远离一个或多个光源的基本上透明的结构322支撑，因而一个或多个光 源发射的部分光入射至其上。在该实施例中该结构是该照明单元外壳光学器件。本领域技 术人员可以理解，该光敏元件可以定位在该照明单元外壳光学器件的顶部、底部、内部或以 上的组合。在该实施例中，该光敏元件定位为与一个或多个光源同轴；在相似的实施例中该 光敏元件可以定位得更靠近该照明单元外壳光学器件的边缘。在某些实施例中，输出信号 326提供至驱动系统314从而该光敏元件基于该发光向该驱动系统提供反馈。根据本发明的实施例，一个或多个光敏元件构造为基本上透明的光敏元件，其构 造可以提供基本上最低水平的光吸收。另外，这种形式的光敏元件可以进一步地利用有 机半导体以基本上低的成本相对容易地制造，并且进一步地与例如低温塑料的光学器件兼 容。
示例 3 参考图4，现阐述根据本发明一个实施例的照明单元，其通常由标号410表示。该 照明单元通常包括定位于封装413内一个或多个光源412，用于驱动一个或多个光源的驱 动系统414，照明单元外壳420和用以感测一个或多个光源发射的光的光敏元件416 (其被 放大以清楚示出)。该光敏元件可以提供代表一个或多个光源输出的输出信号426。该光 敏元件被远离一个或多个光源的基本上透明的结构424支撑，因而一个或多个光源发射的 部分光入射至其上。在该示例中该结构是该封装光学器件。本领域技术人员可以理解，该 光敏元件可以定位在该封装光学器件的顶部、底部、内部或以上的组合。根据本发明的实施例，一个或多个光敏元件构造为基本上透明的光敏元件，其构 造可以提供基本上最低水平的光吸收。另外，这种形式的光敏元件可以进一步地利用有机 半导体以基本上低的成本相对容易制造，并且进一地与例如低温塑料的光学器件兼容。示例 4 参考图5，现阐述根据本发明一个实施例的照明单元，其通常由标号510表示。该 照明单元的这一示例通常包括可选地定位于封装513内三组一个或多个光源512，用于驱 动该三组一个或多个光源的驱动系统514，照明单元外壳520和用以感测该三组一个或多 个光源发射的光的三个光敏元件516(其被放大以清楚示出)。该光敏元件可以提供代表一 个或多个光源输出的输出信号526。该光敏元件被远离该光源的基本上透明的结构522支 撑，使得发射的部分光入射至其上。在该实施例中该结构是该照明单元外壳光学器件。本 领域技术人员可以理解，该光敏元件可以定位在该照明单元外壳光学器件的顶部、底部、内 部或以上的组合。在某些实施例中，该三组一个或多个光源中的每一个发射不同颜色的光， 以及每一光敏元件用于某一特定类型的光源。在某些实施例中，输出信号526提供至驱动 系统514从而该光敏元件基于该发光向该驱动系统能够提供反馈。在某些实施例中，该三 组一个或多个光源中的每一个发射不同颜色的光，以及每一光敏元件用于某一特定类型的 光源。根据本发明的各个实施例，一个或多个光敏元件构造为基本上透明的光敏元件， 其构造可以提供基本上最低水平的光吸收。另外，这种形式的光敏元件可以利用有机半导 体以基本上低的成本相对容易地制造。此外，基本上透明的光敏元件可以与例如低温塑料 的光学器件兼容。尽管本文描述并详细阐述了多个发明实施例，但是本领域技术人员容易预见多个 其它途径和/或结构以执行该功能和/或获得该结果和/或一个或多个本文描述的优点， 每一个这些变型和/或修正被认为是在本文所描述的发明实施例的范围内。更普遍地，本 领域技术人员容易意识到本文所描述的所有参数、尺寸、材料和构造是用来示例的，实际的 参数、尺寸、材料和/或构造将基于特定的应用或使用本发明的教导的的应用。利用不超过 例程试验，本领域技术人员可以认识、或能够确定出本文所描述的特定发明实施例的许多 等价物。因而可以理解，前述实施例只是通过示例的方式呈现的，在所附的权利要求书和其 等价物的范围内，可以实践出不同于特别描述和要求的发明实施例。本文披露的发明实施 例涉及本文描述的每一个单独特征、系统、物件、材料、套件和/或方法。另外，如果这些特 征、系统、物件、材料、套件和/或方法并不互相矛盾，两个或更多这些特征、系统、物件、材 料、套件和/或方法的任意组合被本文披露的发明范围所包括。
本文定义和使用的所有的定义，应当被理解为涵盖辞典定义、通过引用并入的文 献中的定义、和/或该限定的术语的通常含义。本文说明书和权利要求书中所使用的不确定冠词“一”和“一个”，除了明显地导向 相反含义，应当被理解为表示“至少一个”。本文说明书和权利要求书中所使用的短语“和 /或”，应当被理解为表示其联合的成分的“任一个或都”，即，一些情况下这些成分联合出现 而另一些情况下这些成分不联合出现。与“和/或”一起列举的多个成分应当以同样的方 式来解释，即，“一个或多个”所联合的成分。其它成分可以可选地出现，不同于被“和/或” 句式特别标识的成分，不论与特别标识的那些成分相关与否。因此，作为一个没有限制意义 的举例，参考“A和/或B”，当与例如“包括”的开放性语言联合使用时，在一个实施例中，只 有A(可选包括除了 B的成分)；在另一实施例中，只有B(可选包括除了 A的成分)；在另一 实施例中，A和B都有(可选包括其它成分)；等等。作为本说明书和权利要求书中所使用的，“或”应当被理解为与上述定义的“和/ 或”具有相同的含义。例如，当分离列举中的项目时，“或”或“和/或”应当被解释为包含， 即，包含多个或一列成分中的至少一个，但也包括超过一个，并且可选地包括另外没有列出 的项。只有明显导向相反含义的术语，例如“仅其中之一”或“就是其中之一”或，当在权利 要求书中使用的，“由......组成”将表示包括就这多个或一列成分中的一个成分。本文说明书和权利要求书中所使用的涉及一列单个或多个成分的短语“至少一 个”，应当被理解为表示从任何该列成分中一个或多个成分中选择的至少一个成分，而并不 需包括该列成分中特别列出的每个成分的至少一个成分、且不排斥该列成分的任何组合。 该定义也允许可选地出现除了短语“至少一个”涉及的一列成分中特别标识的成分以外的 成分，不论其与那些特别标识的成分是否相关。因此，作为一个没有限制意义的举例，在一 个实施例中“A和B中至少一个”(或，等价地，“A或B中至少一个”，或者等价地“A和/或B 中至少一个”)，可一指至少一个，可选地包括超过一个，A，但B不出现(并且可选地包括除 了 B的成分)；在另一实施例中，至少一个，可选地包括超过一个，B，但A不出现(并且可选 地包括除了 A的成分)；在另一实施例中，至少一个，可选地包括超过一个，A，和至少一个， 可选地包括超过一个，B(且可选包括其它成分)；等等。可以理解，除非明显地导向相反的含义，此处要求的任何方法中，包括不止一个步 骤或操作，该方法中步骤或操作的顺序也并不必需限制为所叙述的方法的步骤或操作顺序。在权利要求及上述的说明书中，例如“包含”、“包括”、“含有”、“具有”、“容纳”、“涉
及”、“拥有”、“由......构成”(composed of)和其它类似的过渡性短语被理解为开放式，
即，表示包括但并不限于此。只有“由......组成”(consisting of)和“主要由......组
成”分别为封闭或半封闭的过渡性短语。同样，权利要求中的参考标号仅仅是为了便利而不 能作为以任何限定方式来解释。
1权利要求
一种照明单元(10)，包括一个或多个构造为发光的光源(12)；一个或多个光敏元件(16)；以及基本上透明的结构(18)，其远离该一个或多个光源(12)，该结构(18)构造为支撑该一个或多个光敏元件(16)，其中由该一个或多个光源(12)发射的光的第一部分基本上透射通过该结构(18)，以及其中该光的第二部分由用于感测该光的一个或多个光敏元件(16)进行采样。
2.如权利要求1所述的照明单元(10)，其中该一个或多个光敏元件(16)构造为基本 上透明的光敏元件。
3.如权利要求1所述的照明单元(10)，其中光敏元件(16)的一个或多个是非晶硅薄 膜光电检测器、聚合物光电二极管或有机光敏元件。
4.如权利要求1所述的照明单元(10)，其中该一个或多个光敏元件(16)在该基本上 透明的结构(18)上制造。
5.如权利要求1所述的照明单元(10)，其中该基本上透明的结构(18)构造为该光源 (12)的光学组件。
6.如权利要求5所述的照明单元(10)，其中至少一个该光源(12)是包括封装光学器 件的LED，以及该基本上透明的结构(18)是该封装光学器件的至少一部分。
7.如权利要求1所述的照明单元(10)，其中该基本上透明的结构(18)构造为使得由 该一个或多个光源(12)发射的基本上所有的光入射到其上。
8.如权利要求1所述的照明单元(10)，其中一个或多个光敏元件(16)包括至少部分 透明的电极。
9.如权利要求1所述的照明单元(10)，其中所述一个或多个光敏元件(16)定位成与 所述一个或多个光源(12)基本上同轴。
10.如权利要求1所述的照明单元(10)，其中该光敏元件(16)中的一个构造为对预定 光源(12)或预定光源(12)组发射的光进行采样。
11.如权利要求1所述的照明单元(10)，其中该光敏元件(16)中的一个构造为对特定 颜色的光进行采样。
12.一种监视具有一个或多个光源(12)的照明单元(10)的输出的方法，该方法包括以 下步骤利用基本上透明的结构(18)在远离该一个或多个光源(12)的位置处定位一个或多个 光敏元件(16)；至少部分地透射由所述一个或多个光源(12)发射的光的第一部分通过所述结构；以及通过所述一个或多个光敏元件(16)对该光的第二部分进行采样。
13.如权利要求12所述的方法，其中该一个或多个光敏元件(16)构造为基本上透明的 光敏元件。
14.如权利要求12所述的方法，其中一个或多个光敏元件(16)是非晶硅薄膜光电检测 器、聚合物光电二极管或有机光敏元件。
15.如权利要求12所述的方法，其中该一个或多个光敏元件(16)在该基本上透明的结 构(18)上制造。
全文摘要
在此公开了一种照明单元(10)，包括一个或多个构造为发光的光源(12)；和一个或多个由基本上透明的结构(18)支撑的光敏元件(16)。一个或多个光源(12)发射并入射至该结构(18)上的光基本上透射通过该结构，而一个或多个光源(12)发射的一部分光入射至用于检测该光的一个或多个光敏元件(16)上。在一些实施例中，一个或多个光敏元件(16)被构造为基本上透明的光敏元件。
文档编号H05B33/08GK101925804SQ200980103391
公开日2010年12月22日 申请日期2009年1月26日 优先权日2008年1月28日
发明者I·阿施道恩 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司