专利名称：具有oled的照明设备的制作方法
具有0LED的照明设备
本发明涉及具有光发射器的照明设备，所述光发射器包括至少两 种不同基色的单元。
从US2002/0080622A1可以获悉一种包括不同基色的分立发光二 极管(LED)阵列的照明设备，所述发光二极管设置在锥形管状反射 器的底部。该反射器和一些可选的初级光学器件混合所述LED的颜色 并且产生定向的、或多或少狭窄的光束。然而，这样的照明设备的颜 色特性在光束上表现出相对较大的变化。
基于这种情况，本发明的目的是提供具有更高颜色分布均匀性的 改进的照明设备。
这个目的通过依照权利要求1的照明设备来实现。在从属权利要 求中公开了优选的实施例。
依照本发明的照明设备包括以下部件
-光发射器，包括至少两种不同基色(即具有两个不同发射光谱) 的有机发光二极管(0LED) 。 0LED通常包括夹在基底上的电极之间 的一个或多个有机层，其中至少一层可以发光(例如，Shinar， Joseph (Ed. ) ， "Organic Light-Emi11ing Devices: A Survey"， NY: Springer-Verlag( 2004 );Klaus Muel len， Ul lrich Scherf( Eds.), "Organic Light Emitting Devices: Synthesis, Properties and Applications" ， John Wiley & Sons ( 2006 ))。应当指出的是， 所述至少两种不同颜色不必来自物理上独立的0LED，而是也可以源 自相同0LED的具有不同发射的不同区域，即源自相同基底但是不同 区域中的不同叠层。
-初级光学器件，用于准直并且混合由上述光发射器发出的光。 该初级光学器件一般紧邻光发射器布置，以便捕获最大量的发出的 光。
-锥形管状反射器，其直径从反射器的窄端到宽端递增，其中反射器布置为使得其窄端邻近初级光学器件。反射器管的中心轴通常也 是照明设备的光轴，其中主要的光发射沿着该光轴发生。而且，照明
设备通常关于该反射器轴对称，尤其是关于以360。的整数倍分数为步 长围绕该反射器轴的旋转对称。
利用上述类型的照明设备，可以实现优良的颜色混合以及沿希望 方向导向的光束。因此，该设备解决了在使用OLED用于普通照明方 面的主要问题之一，即根据来自发射表面的朗伯(Lambertian)辐射 的光的非定向发射。这个问题之前妨碍了将OLED有效地用于诸如局 部照明(聚光照明、台面照明、桌面照明、工作岗位照明等等)之类 的许多应用。OLED用于普通照明的第二个问题是颜色混合。之前在 这方面的一种选择是制作具有横向定位的红色、绿色和蓝色单色OLED 的图案化灯。然而，有效的颜色混合对"图案"尺寸施加了限制，并 且因此对底板的复杂性施加了限制。尽管堆叠单色OLED也是可能的， 但这是成本低效(cost ineffective)的。由于本发明提出的照明设 备能够实现优良的颜色混合，因而它也解决了所述第二个问题。
尽管光发射器原则上可以只包括两种不同颜色的两个0LED，但 是如果该光发射器包括不同颜色的三个或更多0LED，那么就可以产 生更大范围的颜色。如果这些不同0LED的颜色差别足够大(例如具 有处于红色、绿色和蓝色的发射峰值)，那么利用三个0LED就已经 可以实现大的色域。
在本发明的优选实施例中，光发射器包括处于其中心的蓝色 0LED。实践证明，较小的蓝色0LED表面面积(相比于红色和绿色而 言)对于混合许多不同色温的白光而言通常是足够的。
包括0LED的光发射器的一个特别的优点是，原则上可以使得其 直径如所期望那样大(其中任意形状的光发射器的直径被定义为能够 完全与光发射器的区域内切的最大圆的直径)，特别是大于l毫米。
在本发明的一个特定实施例中，光发射器覆盖圆形区域，其中所 述区域优选地垂直于反射器轴延伸，且其中心位于所述轴上。由于其 对称性，光发射器的圆形区域提供了用于所产生的光束的旋转对称性 的最佳条件。
在上述情况下，光发射器优选地还可以包括不同颜色的0LED的 同心环。这样的同心环最佳地保持了光发射器的旋转对称性。可以调节这些环的直径以适应每种颜色所需的功率贡献。
该圆形光发射器还可以包括具有不同颜色的0LED扇区。这些不 同的颜色优选地可以沿光发射器的圆周以周期性顺序排列。由不同扇 区周期性组成的光发射器具有有利的离散旋转对称性。
可选地，可以例如通过具有不同颜色0LED扇区的环的光发射器 来组合上述两种i殳计。
用来增强光提取和/或准直的初级光学器件可以以各种不同方式 来实现。优选地，它包括准直器或透镜，特别是半球形透镜。
在本发明的另 一个优选实施例中，反射器沿其轴处处都具有规则 多边形形状的截面(所述截面垂直于该轴截取)，所述多边形优选地 为具有至少五个角的多边形，最优选地为六边形。
而且，反射器优选地可以由平面小面(facet)组成。
可选地，上述小面以围绕反射器的轴的环或"带"布置，其中相 邻带的边缘重叠。成线状布置的带的数量优选地在4和10之间的范 围内。
上述带的高度(沿反射器轴的方向测量)优选地从反射器的窄端 到其宽端递增。如果例如存在六个带，那么其高度的比值可以比如是 0. 19: 1. 11: 2. 55: 4. 99: 9. 43: 40. 78。
反射器的每个小面以一定角度围绕反射器轴，其中所述角度优选 地在10°和60。的范围内。应当注意的是，在上述带之一中的所有小 面都以相同的角度围绕反射器轴。
反射器的小面与反射器轴之间的角度优选地从反射器的窄端到 其宽端递减。因此，反射器在包括反射器轴的平面内具有抛物形状类 型。
依照本发明的另一个实施例，光发射器优选地嵌入在封装材料 中。这种材料在机械上保护了光发射器的OLED并且帮助收集所有发 出的光。该封装材料可以例如是环氧胶、硅树脂和/或具有高透明性 的任何其他足够热稳定的材料。
所述照明设备优选地还包括控制器，该控制器能够有选择地控制 光发射器的不同颜色以便允许调节总体发射的色点或色温。该控制器 可以通过独立的控制单元以及通过例如可以将不同电压施加到光发 射器/OLED的不同面板的单个控制单元来实现。该控制器可以例如取决于0LED元件的色点是否对电压变化敏感来控制所施加偏压的幅度 以及所施加脉冲偏压的脉宽。
本发明的这些和其他方面根据以下描述的实施例(多个)而将变
得清楚明白，并且将参照这些实施例进行阐述。这些实施例将借助于
附图通过举例的方式来描述，在附图中
图1示出了沿着通过依照本发明的照明设备的光轴的截面，所述
照明设备具有准直器；
图2示出了沿着通过依照本发明的另一个照明设备的光轴的截
面，所述照明设备具有透镜；
图3示出了图2的照明设备的顶视图4-6示出了用于照明设备的光发射器的不同实施例；
图7示出了依照本发明的照明设备的三种不同基色的角分布；
图8示出了在垂直于依照本发明的照明设备的光轴的平面内的
颜色变化的分布；
图9示出了在垂直于具有有机LED的照明设备的光轴的平面内的
颜色变化的分布。
附图中类似的附图标记表示相同或相似的部件。
有机发光二极管(0LED)是用于照明的大表面照明面板的理想光 源。然而，0LED应用于普通照明的瓶颈是非定向光输出(即它们的 散射光)以及颜色混合问题。在下文中，提出的基于0LED的照明设 备具有高的亮度、可调颜色、优良的颜色混合(相比于非有机发光二 极管而言)并且具有定向光输出，其可以用于诸如普通照明和特殊照 明之类的许多应用。所提出的照明设备使用了二维0LED结构(例如 0LED环)以及准直器或透镜或/和反射器，以便获得具有优良颜色混 合的普遍接受的光分布。
图1在沿照明设备IO光轴的截面内示出了这种照明设备10的第 一实施例。照明设备10包括三个主要部件
-光发射器1，其由不同基色的0LED组成(欲知可能的结构， 请参见图4-6)。
-初级光学器件，其在照明设备10中通过不止在基板(submount )11上的电介质准直器13来实现。电介质准直器是由电介质材料(例 如PMMA或聚碳酸酯)制成的准直器。
-反射器14,其例如在内表面上经过镜面涂敷并且具有随着与 初级光学器件13和光发射器1的距离增大而(递减)扩展的管的一 般形状。
照明i殳备10的所述部件以该i殳备的光轴A为中心。可选地，可 以保留在光发射器1和初级光学器件13之间的腔填充有封装材料12。 此外，反射器14由平面梯形小面15组成，其中在六个带的每个中都 布置了八个相同形状的小面(条件是垂直于轴A的截面是八边形；如 果该截面是六边形，则数目会是六个小面)，所述带沿着所述光轴一 个接着一个布置。每个带j ( j=l，2，...6)中的小面15以相对于光轴 A的相同角度aj定向。如图l所示，小面15的几何结构可以由在光 轴A的方向上从基板11测量的它们的上边缘高度hj以及该上边缘与 轴A的距离rj来唯一地描述。例如，反射器的优选几何参数为 r0=3. 24mm, r产3. 51mm， r2=4. 52mm, r3=5. 71mm, r4=7. 32mm, r5=9. 59mm, r6=19. 02mm，并且h产O. 19mm, h2=l. 11mm, h3=2. 55mm, h4=4. 99mm， h5=9. 43mm, h6=40. 78mm，其中r。为带1的底部边缘与光轴A的距离。
图2示出了依照本发明的照明设备20的第二个实施例，其中像 图1中的部件的相同部件用相同的附图标记加上10来表示(即，照 明设备20包括OLED 1、底板21、封装22、初级光学器件23、反射 器24以及小面25 )。照明设备20相对于图1的照明设备10的区别 在于，所述初级光学器件包括透镜而不是准直器，并且优选地包括半 球形透镜23。图3在照明设备20的顶视图(参见图2中的箭头III) 中示出了该透镜23。
在图1-3中示出的照明设备10、20的这两个实施例中，来自OLED 的光首先由初级光学器件(准直器/透镜)"准直"并且混合。然后， 该光进一步由经过专门设计的次级光学器件(反射器)进行准直并且 混合以便在角分布方面获得最佳的颜色混合。
图4-6示出了可以用在照明设备10、 20中的三种不同光发射器 1、 2、 3的可能的OLED结构。在图4所示的光发射器1的第一实施 例中，光发射器1由具有单色或/和具有不同色温的白色的同心OLED 环R、 G和B组成。由于对于颜色混合(以便获得具有不同色温的白色)而言，需要相对较少的蓝色光(这里相应于0LED的小的表面面 积)，因而可以将蓝色0LED置于其他颜色的中间以便得到良好的颜 色混合。
图5示出了一种可替换的光发射器2，其由具有不同颜色的OLED 的扇区组成，其中颜色红色、绿色和蓝色占据不同的区域R、 G、 B。 此外，这些基色以周期性顺序R-G-B-R-G-B等布置。
图6示出了光发射器3的第三种结构，其中两种基色(红色和绿 色)l象图5中一样布置在扇区R、 G中，并且其中一种颜色(蓝色) 设置在光发射器3的中心B。
如果图4的光发射器1用于图2的照明设备20中，那么就生成 了具有2x15度的聚光分布。图7中示出了所述照明设备的蓝色、绿 色和红色光的输出分布(垂直轴每立体角的光通量；水平轴相对 于光轴A的角度)。
依照本发明的照明设备实现了优良的颜色混合。颜色混合质量的 一种可能描述是Au，v， (CIE-1976，均匀色标坐标)值。图8中示出 了透镜-反射器组合(图1)的Au，v，分布。该Au，v，分布的大多数部 分小于0.002。这意味着色差几乎不为人眼所感知。仅在边缘附近的 小区域内，Au，v，处于0.003-0. 004的范围内，这比通过使用非有机 发光二极管的Au，v，要好得多。
图9中示出了基于与图8中的相同光学器件的非有机LED芯片的 Au，v，分布。由于该OLED结构比非有机LED灵活得多，因而通过将OLED 用作光源，颜色混合比使用非有机发光二极管好得多。
最后，应当指出的是，在本申请中术语"包括"并没有排除其他 元件或步骤，"一"或"一个"并没有排除复数，并且单个处理器或 其他单元可以实现若干装置的功能。本发明存在于每一个新颖特有特 征以及每一种特有特征的组合之中。而且，权利要求中的附图标记不 应当被视为限制了其范围。
权利要求
1.一种照明设备(10)，包括-光发射器(1，2，3)，包括至少两种不同基色的OLED；-初级光学器件(13，23)，用于准直并且混合所述光发射器的光；-锥形管状反射器(14，24)，其直径(d)从该反射器的窄端到其宽端递增，其中该反射器(14，24)布置为使得其窄端邻近所述初级光学器件(13，23)。
2. 依照权利要求1的照明设备(10， 20)，其特征在于，所述光发射器(l, 2, 3)包括不同颜色的至少三 个0固(R， G, B)。
3. 依照权利要求1的照明设备(10， 20)，其特征在于，所述光发射器(l， 2, 3)包括处于其中心的蓝色 0LED ( B)。
4. 依照权利要求1的照明设备(10, 20)， 其特征在于，所述光发射器(l， 2， 3)的直径大于lmm。
5. 依照权利要求1的照明设备(10， 20)， 其特征在于，所述光发射器(l， 2, 3)覆盖圓形区域。
6. 依照权利要求1的照明设备(10， 20)，其特征在于，所述光发射器(1， 2， 3)包括不同颜色的OLED(R， G, B)的同心环。
7. 依照权利要求1的照明设备(10, 20)，其特征在于，所述光发射器(1， 2, 3)包括不同颜色的0LED(R， G， B)扇区。
8. 依照权利要求1的照明设备(10， 20),其特征在于，所述初级光学器件包括准直器(13)或透镜(23)。
9. 依照权利要求1的照明设备(10， 20),其特征在于，垂直于所述反射器(14， 24)的轴(A)截取的所 述反射器的截面具有规则多边形的形状，所述多边形优选地为六边 形。
10. 依照权利要求1的照明设备(10， 20)，其特征在于，所述反射器(14, 24)由平面小面(15， 25)组成。
11. 依照权利要求1的照明设备(10, 20)，其特征在于，所述小面(15， 25)布置在围绕所述反射器(14， 24)的轴(A)的带(j)中。
12. 依照权利要求1的照明设备(10， 20),其特征在于，带(j)的高度(hj)从所述反射器(H, 24)的窄端到其宽端递增。
13. 依照权利要求1的照明设备(10, 20),其特征在于，所述反射器(14， 24)的小面(15， 25)与轴(A) 之间的角度(otj)处于10°和60。之间的范围内。
14. 依照权利要求1的照明设备(10， 20)，其特征在于，所述反射器(14， 24)的小面(15， 25)与轴(A) 之间的角度(aj)从该反射器的窄端到其宽端递减。
15. 依照权利要求1的照明设备(10， 20)， 其特征在于，所述光发射器(l， 2， 3)嵌入在封装材料(12，22)中。
16. 依照权利要求1的照明设备(10, 20)，其特征在于，所述照明设备包括用于有选择地控制所述光发射器 (1, 2， 3)的不同颜色的控制器。
全文摘要
本发明涉及具有光发射器(1)的照明设备(10)，所述光发射器包括至少两种不同基色的OLED。光发射器(1)之后是初级光学器件(例如准直器(13)或透镜)，并且之后是其直径(d)从其窄端到其宽端递增的锥形管状反射器(14)。光发射器(1)特别地可以由不同OLED的同心环组成。
文档编号F21V13/04GK101410667SQ200780010398
公开日2009年4月15日 申请日期2007年3月13日 优先权日2006年3月23日
发明者D·J·C·范奥尔斯, D·伯特拉姆, J·P·M·安塞姆斯, L·王 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司