具有电致可变散射元件的照明器件的制作方法

专利名称：具有电致可变散射元件的照明器件的制作方法
技术领域：
本发明涉 及照明器件，该照明器件包括腔室和发光材料层，所述腔室包含发光二极管(LED)，所述发光材料层布置成远离所述LED。本发明还涉及电致可变散射元件在这类照明器件中的使用。
背景技术：
具有可变颜色输出的器件为本领域所知。举例而言，US2007273265揭示了一种具有可变输出颜色的发光器件。更具体而言，这份文献描述了一种可置放于光源前侧以生成其他颜色或色温的颜色转换单元。所述光源典型地是功率高效但是在窄的且固定的光谱内发射的发光二极管(LED)。新颜色是由所述单元中包含的荧光染料的光致发光生成。优选地，通过控制所述荧光染料的定向、密度或分布，或通过控制所述单元中光的光路长度，可电控制所述单元的颜色转换。此外，W02007069142描述了一种用于发射具有期望色点的光的发光器件，所述发光器件包括至少一个固态光源、至少一个光转换元件、导光布置和开关控制单元，其中提供所述固态光源用于发射初级辐射，布置于所述固态光源和所述光转换元件之间的导光布置具有至少一个电光开关，用于可控制地将所述初级辐射分成第一部分和第二部分，所述开关控制单元被提供用于控制所述至少一个电光开关，以可变地调整所述初级辐射的第一部分和第二部分之间的比率，并且所述光转换元件被提供用于所述初级辐射的至少第一部分的部分的或全部的吸收，以及用于次级辐射的再发射。

发明内容
用以调节光学属性的现有技术系统的不利之处可能是使用较不稳定的有机染料、 器件的复杂性或通过光学开关的器件光的损失。此外，举例而言，这类器件可能不是容易地被用以提供能够调节所述器件光的相关色温的发光器件。颜色调节被认为是基于发光二极管的灯具的独特特征。例如，使用“冷白” LED或 “暖白”LED的组合允许移过靠近黑体轨迹的线。这些基于磷光体的白色LED可结合于光盒中，所述光盒由高反射腔室和覆盖所述腔室中的开口的漫射器组成。在这些种类的模块中调节颜色是可能的。然而，这导致所安装的LED的不完整使用和因此较高的成本。此外，通过靠近LED管芯的磷光层进行的蓝光转换不是非常高效。因此，本发明的一个方面是提供替代的照明器件，该照明器件优选地进一步至少部分地避免上述缺点中的一个或更多个。在第一方面，本发明提供一种照明器件，该照明器件被设置用于提供照明器件光 (也称为“器件光”)，所述照明器件包括光腔室、电致可变散射元件和控制器，其中a.所述光腔室包含设置用于发射LED光的发光二极管(LED)，所述光腔室包括设置成远离所述LED并设置用于吸收至少部分的所述LED光并发射发光材料光的发光材料层，并且包括出射面，所述发光材料光可通过该出射面出射至所述光腔室的外部，从而提供器件光；b.所述 电致可变散射元件设置在所述发光材料层的下游和出射面的上游，以及c.所述控制器电连接至所述电致可变散射元件并设置用于控制所述电致可变散射元件的散射。有利地，这类器件可允许所述照明器件光的颜色调节和/或相关色温调节的可能性，因为所述电致可变散射元件可被用以将部分的所述光(特别地是所述LED光)散射回 (也即向上游的方向)所述发光材料，这可导致进一步的吸收和所述发光材料光发射的相对增加。以这种方式，所述色点和相关色温(CCT)可依据散射而变化。这可有利地得到照明器件，该照明器件也允许基本沿所述黑体轨迹调光，这是例如传统低压照明灯几乎不可能得到的。因此，基于用户希望和/或基于预定参数，通过控制电致可变散射元件可产生暖光和冷光。有利地，所述照明器件可设置用于使得当所述照明器件处于关闭状态时，所述LED 和/或所述发光材料，特别是所述发光材料，对于观察者(该观察者位于所述照明器件外 (也即所述出射面的下游))而言基本是不可见的。通过将电致可变散射元件转换成基本散射状态，可防止观察者观察到所述发光材料。这可能是用户所期望的。因此，所述电致可变散射元件优选地具有基本上非透射的状态，并且当所述LED处于非发射状态时，所述电致可变散射元件处于所述基本非透射的状态。在一种实施方式中，所述发光二极管(LED)设置用于发射蓝光作为LED光，并且所述发光材料层包括以下之一或更多(a)黄光发射发光材料(能够吸收至少部分的蓝色LED 光)和可选的红光发射发光材料(能够吸收至少部分的所述蓝色LED光和/或至少部分的所述黄色发射光)以及(b)绿光发射发光材料(能够吸收至少部分的所述蓝色LED光)和红光发射发光材料(能够吸收至少部分的所述蓝色LED光和/或至少部分的所述绿色发射光)。然而，黄光、绿光和红光发射发光材料的组合也是可能的。以这种方式，可提供白色光。在另一种实施方式中，所述发光二极管(LED)设置用于发射紫外光作为LED光，并且所述发光材料层包括以下之一或更多(a)蓝光发射材料(能够吸收至少部分的紫外LED 光)和黄光发射发光材料(能够吸收至少部分的所述紫外LED光和/或至少部分的所述蓝色发射光)和可选的红光发射发光材料(能够吸收至少部分的所述紫外LED光和/或至少部分的所述蓝色发射光和/或至少部分的所述黄色发射光)以及(b)蓝光发射材料(能够吸收至少部分的所述紫外LED光)、绿光发射发光材料(能够吸收至少部分的所述紫外LED 光和/或至少部分的所述蓝色发射光)和红光发射发光材料(能够吸收至少部分的所述紫外LED光和/或至少部分的所述蓝色发射光和/或至少部分的所述绿色发射光)。以这种方式，也可提供白光。尽管所述照明器件可被设置用于提供任何种类的可见光，但是在优选的实施方式中，所述照明器件被设置用于提供白光(优选地具有不同种类，例如暖白光或冷白光)。例如卤素磷酸盐之类的一些发光材料可发射可见光光谱内明显不同颜色的光。因此，也可使用发射两种或更多种颜色光的发光材料来取代两种或更多种发出明显不同颜色光的发光材料。所述发光材料的另一例子是掺杂有铈和镨的钇铝石榴石(YAG)(或相应的石榴石)。尽管可设置所述照明器件以提供任何种类的可见光，但是在优选的实施方式中， 所述照明器件设置用于提供白光(优选地具有不同种类，例如暖白光或冷白光)。在一种实施方式中，所述照明器件包括设置用于发射LED光的多个发光二极管 (LED)，例如大约2个至100个，诸如4个至64个。术语LED在实施方式中可包括多个LED。本文中的术语白光(例如照明器件光)为本领域技术人员所知。它特别地涉及具有位于约2000K至约20000K之间的相关色温(CCT)的光，它特别地涉及具有位于 2700K至20000K之间的相关色温的光，对于一 般照明而言，它特别地涉及相关色温范围是约2700K至约6500K的光，而为了背光照明目的，它特别地涉及相关色温范围是约7000K 至约20000K，并且特别位于依据黑体轨迹(BBL)的约15个颜色匹配标准偏差(standard deviation of color matching，缩写为SDCM)范围内，特别位于依据BBL的约10个SDCM 范围内，更为特别的是位于依据BBL的约5个SDCM范围内。术语“预定颜色”可涉及原色三角范围内的任何颜色，但是可特别指白色光。术语“蓝光”或“蓝光发射”特别指波长在约410nm至490nm的范围内的光。术语 “绿光”特别涉及波长在约500nm至570nm的范围内的光。术语“红光”特别涉及波长在约 590nm至650nm的范围内的光。术语“黄光”特别涉及波长在约560nm至590nm的范围内的光。本文中的术语“光”特别涉及可见光，也即波长选自380nm至780nm的范围内的光。这些术语并不排除可特别具有宽波段发射光的发光材料，所述宽波段发射光具有分别位于例如约500nm至约700nm、约590nm至约650nm和约560nm至590nm的范围外的波长。然而，发现这类发光材料(或相应的LED)的发射光的主要波长分别位于此处给定的范
围内。因此，“具有位于......范围内的波长”特别表明所述发射光可具有指定范围内的主
要发射波长。特别优选的发光材料可选自石榴石和氮化物，特别是分别掺杂有三价铈或二价铕的石榴石和氮化物。石榴石的实施方式特别包括A3B5O12石榴石，其中A至少包括钇或镥且其中B至少包括铝。这类石榴石可掺杂有铈(Ce)、镨(Pr)或铈和镨的组合；然而这类石榴石特别掺杂有铈。特别地，B包括铝(Al)，然而，B还可部分地包括镓(Ga)和/或钪(Sc)和 /或铟(In)，特别地，所述镓(Ga)和/或钪(Sc)和/或铟(In)多达B的约20%，更为特别地，所述镓(Ga)和/或钪(Sc)和/或铟(In)多达B的约10% (也即B离子基本上由90% 或更多摩尔％的Al和10%或更少摩尔％的Ga、Sc和In中的一种或多种组成)；B可特别包括多达10%的Ga。在另一变体中，B和0可至少部分地由Si和N取代。元素A可特别地选自下列组，该组包括钇(Y)、钆(Gd)、铽(Tb)和镥(Lu)0此外，Gd和/或Tb的量特别地仅多达A的约20%。在一种具体实施方式
中，所述石榴石发光材料包括(YhLux)3B5O12 = Ce, 其中χ大于等于0且小于等于1。术语“Ce”表明所述发光材料中的部分金属离子(也即在所述石榴石中部分的 “A”离子)被Ce取代。例如，假定为(YhLux)3Al5O12 = Ce,部分的Y和/或Lu被Ce取代。这种标记方法为本领域技术人员所知。一般而言，Ce取代不超过10%的A ；—般而言，Ce浓度位于(相对于A的)0. 1 %至4%的范围内，特别是0. 1 %至2%的范围内。假定1 %的Ce 和10%的Y，则完全正确的分子式可以是(YaiLua89Ceacil)3Al5O12t5如本领域技术人员所知， 石榴石中的Ce基本是或仅是三价态。
实施方式中红色发光材料可包括选自下列组中的一种或两种，该组包括(Ba，Sr, Ca) S:Eu、(Ba, Sr, Ca) AlSiN3 = Eu 和(Ba，Sr, Ca)2Si5N8:Eu。在这些化合物中，铕(Eu)基 本是或仅是二价态，并取代一个或更多个所示的二价阳离子。一般而言，相对于被Eu取代的阳离子而言，Eu的存在量不大于阳离子的10%，特别地，Eu在约0.5%至10%的范围内，更为特别地，Eu在约0.5%至5%的范围内。术语“:Eu”表明部分的金属离子由Eu取代(在这些例子中由Eu2+取代)。例如，假定CaAlSiN3 = Eu中有2%的Eu，则正确的分子式可以是 (Caa98Euaci2)AlSiNy —般而言，二价铕将取代二价阳离子，例如上述二价碱土阳离子，特别 i Ca> Sr nJc Ba。材料(Ba，Sr，Ca) S:Eu还可表示为MS:Eu，其中M是选自下列组中的一种或多种元素，该组包括钡(Ba)、锶(Sr)和钙(Ca)；特别地，这类化合物中的M包括钙或锶，或者钙和锶，更为特别地，M包括钙。此处，Eu被引入并取代至少部分的M(也即，Ba、Sr和Ca中的一种或多种)。此外，材料(Ba，Sr，Ca)2Si5N8:Eu还可表示为M2Si5N8 = Eu,其中M是选自下列组中的一种或多种元素，该组包括钡(Ba)、锶(Sr)和钙(Ca)；特别地，这类化合物中的M包括锶和/或钡。在另一具体实施方式
中，M包括Sr和/或Ba (未计入存在的Eu的量)，特别地50 %至100 %，特别地50 %至90 %的Ba和50 %至0 %，特别地50 %至10 %的Sr，例如 Ba1^Sra5Si5N8:Eu (也即75%的Ba ；25%的Sr)。此处，Eu被引入并取代至少部分的M(也即Ba、Sr和Ca中的一种或多种)。类似地，材料(Ba，Sr，Ca) A1SiN3 Eu还可表示为MA1SiN3 Eu，其中M是选自下列组中的一种或多种元素，该组包括钡(Ba)、锶(Sr)和钙(Ca)；特别地，在这种化合物中M包括钙或锶、或者钙和锶，更为特别地，M包括钙。此处，Eu被引入并取代至少部分的M(也即 Ba、Sr和Ca中的一种或多种)。本文中的术语发光材料特别地涉及无机发光材料，该无机发光材料有时也表示为发光材料。这些术语为本领域技术人员所知。所述发光材料可包含在所述腔室壁上的层中、在透射的陶瓷材料中和/或上的层中、在透射的玻璃中和/或上的层中、或可包含于透射的有机支撑件中和/或上的层中。诸如透射的陶瓷材料、透射的玻璃和透射的有机支撑件之类的透射的支撑件可针对实施方式特别地设置，其中所述照明器件设置用于经由这类透射的支撑件向外部提供LED光。术语“层”可包括一层或更多层。因此，在一种实施方式中，术语层还可解读为多层。例如，各层可相邻设置，非相邻地设置或设置成在彼此之上。在一种实施方式中，层可覆盖于部分的腔室上，例如壁和/或底部上，但是这些壁或底部还可部分地覆盖有这类层。如上所述，所述透射的支撑件可包括至少部分的发光材料。所述透射的支撑件包括发光材料的事实并不排除所述部分的发光材料可设置在所述照明器件中的其他地方；然而，在一种具体实施方式
中，基本上所有的发光材料都由所述透射的材料所包含。表述“所述透射的支撑件包括所述发光材料”可涉及选自下列组中的透射的支撑件，该组包括所述发光材料内嵌于透射的支撑件中的透射的支撑件、自身是发光材料的透射的支撑件、具有包括发光材料(发光材料侧朝外)的下游涂层的透射的支撑件、具有包括发光材料(发光材料侧朝向LED)的上游涂层的透射的支撑件、以及具有均包括发光材料的上游涂层和下游涂层的透射的支撑件。
在 一种实施方式中，所述透射的支撑件具有包括所述涂层的上游面，其中所述涂层包括至少部分的所述发光材料。这类实施方式能从发光材料的远端位置(也即远离LED) 和从距离出射窗的较远位置获益。在一种具体实施方式
中，至少部分的发光材料包括透射的陶瓷发光材料，其中所述透射的支撑件包括所述透射的陶瓷发光材料。因此，在这个实施方式中，所述透射的支撑件是发光陶瓷。特别合适的发光陶瓷是基于如上所述的含铈石榴石。透射的陶瓷层或发光陶瓷以及它们的制备方法为本领域所知。举例而言，参见第10/861，172号美国专利申请(US2005/0269582)、第11/080, 801号美国专利申请(US2006/0202105)或者 W02006/097868, W02007/080555, US2007/0126017 和 W02006/114726。所述文献，特别是这些文献中所提供的关于陶瓷层的制备的信息在此通过引用并入本文。在另一实施方式中，所述透射的支撑件包括有机材料，例如薄片或薄板。因此，在一种实施方式中，所述发光材料层包括选自下列组中的透射的有机材料支撑件，该组包括 PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)、PEN(聚萘乙稀)、PC(聚碳酸脂)、聚丙烯酸甲酯(PMA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) (Plexiglas (商标名))或Perspex (商标名))、醋酸丁酸纤维素(CAB)、 聚碳酸酯、聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、(PETG)(乙二醇改性聚对苯二甲酸乙二醇酯(glycol modified polyethyleneter印hthalate))、PDMS (聚二甲基硅氧烧) 和COC (环烯烃共聚物)。然而，在另一实施方式中，所述透射的支撑件包括无机材料。优选的无机材料选自下列组，该组包括玻璃、(熔融)石英、陶瓷材料(见上文)和聚硅酮。如上所述，所述发光材料可设置于所述透射的支撑件内和/或上。本文中的术语“透射的”表示某物可被光穿透，特别是可被部分的可见光波长区域的光穿透，更为特别地对于整个可见光区域(也即380nm至780nm)的光而言是基本上可穿透的。一般而言，本文中的术语透射的表示所有的或部分的可见光被允许至少部分地通过 (所述材料)，无论所述所有的或部分的可见光是否被漫射。特别地，术语“透射的”可表示 (可见)光垂直照射下的Icm厚的块(例如l*l*lcm的立方体)在选自(可见)光的预定波长处透射至少约50%，优选地为至少约80%，更为优选地至少约90%，又更为优选地至少约95%的所述预定波长的光。基于LED的光源中远端发光材料似乎在系统功效方面是非常有利的，特别是对于产生具有低色温(暖白)的光而言尤为如此。将发光材料涂层应用在透射的支撑件(或远离LED的其他地方)可导致高的系统功效，因为仅有极少的光可反射进入LED，在LED中， 所述光很有可能被吸收。相比于在LED封装体中具有发光材料的系统，使用远离LED的发光材料可导致高达约50%的功效增加。因此，本发明实施了具有远离LED的发光材料的光腔室。发光材料远离光源的远端系统例如在W02007046035或由Narendran，SPIE 2005， "Improved performance white LED”，固态发光第五次国际会议，SPIE5941会议记录， 45-50，Bellingham, WA，光学工程师国际协会中有描述。作为将发光材料布置至LED的取代，包括发光材料的透射的支撑件的布置允许所述发光材料和所述LED之间的非零距离。这个距离在本文中称为dLL (发光材料LED距离)。 距离dLL特别是最短距离。这意味着在一种实施方式中LED和发光材料之间的任何最短距离等于或特别地大于0mm。在一种实施方式中，发光材料LED距离(dLL)的范围是0. 5mm至50mm,特别地是3mm至20mm。所述照明器件可包括多于一个的透射的支撑件，其中一个或多个这类的透射的支撑件包括发光材料。
例如，所述多于一个的透射的支撑件可包括不同发光材料。如上所述，发光材料层在一种实施方式中或在其他实施方式中可不被所述光腔室的部分壁所包括。这些不包括所述发光材料的部分壁(包括底部)优选地是反射性的，例如可包括反射涂层。举例而言，可应用MCPET(微发泡聚对苯二甲酸乙二醇酯)作为反射材料。以这种方式，可获得LED光和发光材料发射光的良好混合。所述电致可变散射元件可以是可在至少部分透射的状态和至少部分散射的状态之间电致转换的任何元件。举例而言，在W02007/007220、US2007/0273265和 W02007/007235中描述了这样的系统，这些文献在此通过引用并入本文。举例而言，合适的系统可选自下列各项构成的组液晶、胆留型液晶、聚合物混合物以及特别是聚合物分散液晶(PDLC)。因此，在一种具体实施方式
中，所述电致可变散射元件包括聚合物分散液晶 (PDLC)。基于聚合物分散液晶的种类，这类系统可在关闭状态或在开启状态中散射。优选地，选取在关闭状态中散射的那些种类。可以以各种方式获得电可控散射。可用于这个目的的最为人所知的材料是聚合物分散液晶、凝胶和胆留型结构。当液晶分子分散于各向同性聚合物中时，获得PDLC。在电场关闭状态下，液晶分子在聚合基质中随机定向并且光在所有方向随机散射。在施加电场时，所述散射逐渐减弱，并且当所述液晶分子变成完全在所述电场方向上对齐时，所述分子的寻常折射率与所述聚合物的折射率匹配，所以所述单元变得透明。在提供与极化无关的散射的凝胶的情形下，优选使用分散于定向的各向异性聚合物基质中的具有负介电各向异性的液晶。在电场关闭状态下，所述各向异性网络在所述液晶(LC)内部定向，从而在所述单元内没有反射率波动，这样所述单元表现出透明。当施加跨所述凝胶的电场时，所述分子倾向于变成定向为垂直于所施加的电场，从而产生具有导致散射光的各种LC定向的晶畴。在胆留型结构的情形下，使用表面处理或聚合物以在所述液晶中引入显示出光的强散射的所谓的焦锥织构。当施加电场时，液晶分子变成在电场方向上对齐，而散射结构消失。如上所述，诸如聚合物分散液晶之类的电致可变散射元件设置在所述发光材料层的下游。所述电致可变散射元件(在所述关闭状态中)在一种实施方式中可具有白色，或在另一种实施方式中可具有另一种颜色(例如由于在所述电致可变散射元件中存在有染料)。术语“上游”和“下游”涉及相对于来自所述光源(此处是LED)的光的传播的物品设置或特征设置，其中相对于来自于所述光源的光束内的第一位置，所述光束中距离所述光源更近的第二位置是“上游”，而所述光束内距离所述光源更远的第三位置是“下游”。在一种实施方式中，所述出射窗可包括电致可变散射元件，但是所述电致可变散射元件可以可选地或附加地还设置在所述光腔室的内部(还参见下文)。在一种实施方式中，所述照明器件还可包括传感器，所述传感器设置用于感测所述照明器件光的一种或多种光学属性并设置用于提供相应的传感器信号，其中所述控制器还设置用于响应于所述传感器信号来控制电致可变散射元件。以这种方式，所述控制器可用以响应于所述传感器信号来调节所述照明器件的器件光为期望的色点和/或相关色温。 在又一实施方式中，所述照明器件可包括多个电致可变散射元件。这种实施方式可特别地与多个腔室和/或多个发光材料层结合使用。以这种方式，可更容易地调节所述色点和/或相关色温。因此，在具体实施方式
中，所述照明器件可包括多个发光材料层。为了进一步允许调节所述器件光的光学属性，所述多个发光材料层中的两个或更多个可具有不同的发射特性。因此，在一种具体的实施方式中，第一发光材料层和第二发光材料层可发射具有不同色点，特别是具有不同相关色温的发光材料发射光。如本领域技术人员所清楚地，可具有其他发光材料层，所述其他发光材料层可选地可都具有不同色点，特别是具有不同相关色温。这可允许更广的色域和/或沿所述照明器件光的BBL的更宽的调节。为了简便起见，本文仅进一步论述具有这类第一发光材料层和第二发光材料层等的实施方式。特别地，第一电致可变散射元件设置在所述第一发光材料层的下游，并且第二电致可变散射元件设置在所述第二发光材料层的下游。类似地，所述照明器件可包括分别设置在其他发光材料层下游的其他电致可变散射元件。特别地，基于设定散射，每个电致可变散射元件设置用于能将部分光，特别是部分所述LED光分别散射回(所述腔室内)相应的发光材料层，从而允许进一步将LED光分别转换成发光材料发射光。在一种实施方式中，所述照明器件可包括多个光腔室，所述多个光腔室分别包括多个电致可变散射元件和多个发光材料层。以这种方式，每个光腔室可提供具有特定光学属性的发光材料发射光。优选地，有一个朝向外部的单出射面，也即由所述腔室提供的基本上所有的光仅可通过所述出射面出射至外部。在另一方面，本发明提供在包括光腔室的照明器件中电致可变散射元件的使用， 其中a.所述光腔室包含设置用于发射LED光的发光二极管(LED)；设置成远离所述 LED并设置用于吸收至少部分所述LED光并发射发光材料发射光的发光材料层；以及出射面，所述LED光和所述发光材料发射光中的一种或多种可通过所述出射面出射至所述光腔室的外部，从而提供照明器件光；b.所述电致可变散射元件设置在所述发光材料层的下游和所述出射面的上游； 并将所述LED光和发光材料发射光中的一种或多种的部分反射回所述发光材料层。这种电致可变散射元件可特别地用于控制选自下列各项构成的组中的一种光学属性或多种光学属性由所述照明器件产生的照明器件光的色点和相关色温。如上所述，所述电致可变散射元件优选地包括基本上非透射的状态，并且所述电致可变散射元件可因此特别地用于当所述LED关闭时阻碍(有色的)所述发光材料层和所述LED对外部的可见性。


现仅通过示例的方式针对随附示意图来描述本发明的实施方式，其中对应的参考标记指示对应的布局，并且其中图1示意性地描绘了依据本发明的照明器件的一种实施方式；图2示意性地描绘了依据本发明的照明器件的另一种实施方式；
图3a至图北示意性地描绘了依据本发明的照明器件的多种实施方式；图如至图4b示意性地描绘了依据本发明的具有多个光腔室的照明器件的多种实施方式；以及图5示意性地描绘了通过使用漫射器的不同漫射(散射)级别测量到的色点偏移。
具体实施例方式图1示意性地描绘了本发明的照明器件的一种实施方式。所述照明器件用附图标记1指示；由使用中的照明器件1产生的照明器件光用附图标记250指示。照明器件1包括光腔室100、电致可变散射元件500和控制器600。后者可集成入照明器件1或可设置在器件1的外部。光腔室100是空腔或腔室，光腔室100包含发光二极管10，发光二极管10在使用中发射LED光20。所述光腔室还包括发光材料层200，发光材料层200设置成远离LED 10。所述发光材料层包括发光材料201。这种发光材料层200 或者更特别而言地是发光材料201能吸收至少部分的LED光20并发射以附图标记220指示的发光材料发射光。LED光20和/或发光材料发射光220可通过出射面301从腔室100 射出，此处出射面301是窗300的一部分。这种出射窗300可以是漫射器；然而，电致可变散射元件500也可设置为出射窗300。此处照明器件1包括单个出射面301，但是可存在多于1个的出射面301。从光腔室100出射的光出射至照明器件1的外部，该外部由附图标记 22指示。通过示例的方式，描绘了 2个LED 10，但是可应用仅1个LED，或多个LED，所述多个LED例如为4个或10个、16个或100个等。原则上讲，基于发光材料201的种类和量，以及照明器件1的布置，所有的LED光 20可转换成发光材料发射光220。这暗示了当来自光腔室100的光出射至外部时，照明器件光250基本上由发光材料光构成。对于使用蓝光LED产生白光而言，发光材料发射光220 和LED光20均可被用于提供白色的照明器件光250。电致可变散射元件500设置在发光材料层200的下游和出射面301的上游。这意味着当电致可变散射元件500处于完全散射状态时，较少的发光材料发射光220或没有发光材料发射光220可出射至外部22。此处，电致可变散射元件500被绘制为发光材料光220 为了出射至外部(通过(此处也通过出射窗300和)出射面301)所必须通过的光学元件。在图1中，电致可变散射元件500位于发光材料层200的下游和出射面301的上游，因为来自LED 10的光20可照射在发光材料层200上，而反射光和/或来自发光材料层 200的发光材料发射光220随后可(部分地)在穿过出射面301朝向外部22的方向上通过电致可变散射元件500。光腔室100的内部还用附图标记21指示。注意，在这个实施方式中，和在其他一些实施方式中，术语“出射面”指示来自光腔室100的光可通过其从光腔室100射出的面；然而这不排除在出射面22下游存在有可选的更多光学元件，例如准直器、颜色过滤器、遮板等(为了便于理解，未描绘这些元件)。在未描绘的另一种实施方式中，仅部分的发光材料发射光220同样地在下游由电致可变散射元件500拦截，而部分的发光材料发射光220还可不受发光材料发射光220“阻碍”地出射至外部22。注意，电致可变散射元件500还可包括平行设置的多个电致可变散射元件500，在相邻的电致可变散射元件500之间具有或不具有空隙。此处，发光材料层200相邻于电致可变散射元件500并且基本上与电致可变散射元件500接触，所述电致可变散射元件500例如为PDLC。其他配置也是可能的(参见下面的一些例子)。壁11和底部12优选地具有反射材料，例如包括MCPET的反射涂层。所述反射涂层以附图标记700指示。此外，照明器件1可包括(内部的或外部的)控制器600，控制器600电连接至电致可变散射元件500。这个控制器600设置用于控制电致可变散射元件500的散射。此处， 在示意性描绘出的实施方式中，但是也是一般性地，控制器600还可电连接至传感器800和 /或电连接至LED 10，传感器800设置用于测量一种或多种光学属性，例如器件光250的色点和/或相关色温，并且传感器800设置用于产生对应的传感器信号。当控制器600电连接至LED 10时，控制器600还可控制LED 10的光强。照明器件1还可包括用户接口(图中未示)。所述用户接口可电连接至控制器 600。所述用户接口或用户输入装置(“本地”或“远程”)依据用户选择来控制由照明器件 1产生的照明。所述接口或输入装置可包括以终端用户如何沿可用设定导航的直观方式显示的控制动作按钮。智能微处理器通过算法可允许用户产生动态光效果。所述用户接口可包括远程控制单元。可选地，传感器600可设置用于测量(生物)物理输入参数、记录音频和视频信号、测量照明状况等。术语传感器还可表示多个传感器。可使用智能(生物)物理输入参数和/或音频/视频监测来自动地将某人的行为(动作、声音、选择的音乐、面部表情)或活动(醒来、阅读、入睡)解读为照明器件的某种设定或所述照明器件的动态照明效果。存在有各种可能性，在下面非限制性地总结所述可能性。为了检测用户情绪/情感，可应用一个或更多个传感器600作为单独的装置和/ 或结合于所述用户接口中。备选地，可使用视频/音频记录以检测声音和/或面部表情(微笑、悲伤、大笑、睁眼/闭眼、醒来、昏睡、困倦)。图2示意性地描绘了另一实施方式。此处，照明器件1分别包括至少两个发光材料层200和至少两个电致可变散射元件500。第一发光材料层200用附图标记200’指示， 并且第二发光材料层200用附图标记200”指示。类似地，第一电致可变散射元件500用附图标记500’指示，并且第二电致可变散射元件500用附图标记200”指示。第一电致可变散射元件500’位于第一发光材料层200’的上游；第二电致可变散射元件500”位于第二发光材料层200”的上游。然而注意，在这种配置中LED光20首先必须穿过电致可变散射元件500，随后激励发光材料层200中的发光材料201，并且然后LED光20和/或发光材料发射光220可透射通过电致可变散射元件500。因此，在这个示意性描绘的实施方式中，电致可变散射元件500以如下方式设置电致可变散射元件500实际上分别既设置在发光材料层200的上游又设置在其下游。在这种实施方式中，壁11可覆盖有(两种或更多不同种类的)发光材料201。特别地，使用包括不同种类的发光材料201的发光材料层200允许示意性描绘的实施方式控制第一发光材料层200’的发射光强和控制第二发光材料层200”的发射光强，以及假定发光材料层200包括不同波长(或波长范围)处的发光材料201，可控制照明器件光250的颜色和相关色温。
具有出射面301的出射窗300可以是透明的或是半透明的，并且可包括上述用于透射的支撑件的材料之一。电致可变散射元件500可设置成基本完全覆盖发光材料层200，从而当LED 10关闭并且当电致可变散射元件500转换至基本散射状态时，使得发光材料层200对于外部观察者的“不可见性”成为可能。图2中示意性描绘的实施方式的优势可以是控制照明器件光250的色点或色温的可能性。举例而言，第一发光材料层200’可包括发射暖白光的发光材料，而第二发光材料层200”可包括发射冷白光的发光材料。图3a至图北以及图如至图4b示意性地描绘了也可提供这种优势的其他实施方式。图3a和图北分别示意性地描绘了包括多个发光材料层200和一个(图3a)或多个热致可变散射元件500(图北)的照明器件1，所述多个发光材料层200同样通过示例的方式指示为第一发光材料层200’和第二发光材料层200”(尽管，当然也可能存在更多个发光材料层)。在后一附图中，通过示例的方式，所述多个电致可变散射元件500再次指示为第一电致可变散射元件500’和第二电致可变散射元件500”(尽管，当然也可能存在更多个电致可变散射元件)。在图3a中，第一发光材料层200’位于所述(第一)电致可变散射元件500’的上游，而所述(第一)电致可变散射元件500’又位于第二发光材料层200”的上游，但是位于第一发光材料层200’的下游。以这种方式，可控制LED光20和/或第一发光材料层200’ 的发射光的透射能，并因而在一定程度上也可控制第二发光材料层200”的发射光(因为这种发射光可依赖于LED光20的量)。在这种实施方式中，第二发光材料层200”被用作出射窗300，第二发光材料层200”可例如是发光陶瓷材料。为了清楚起见，在这幅附图中并未绘出所有的发射光和光线。与图3a形成对照，图北示意性地描绘了电致可变散射元件还设置在第二发光材料层200”的下游的实施方式，所述电致可变散射元件再次被指示为第二电致可变散射元件 500”。尽管这个第二发光材料层500”当然也可对LED光20和/或第一发光材料层200” 的发光材料层光220的透射有影响，但是以这种方式，同样地通过这个第二电致可变散射元件500”，可控制第二发光材料层200”的发射光。为了清楚起见，在这个示意性附图中并未绘出所有发射光和光线。图如和图4b更详细地、示意性地描绘了照明器件1包括多个腔室100的实施方式。此处以附图标记100指示的主腔室可用以混合颜色(如同它也可用于上述的实施方式中)，然而以示例性方式分别表示为第一光腔室100’和第二光腔室100”的“附属”腔室可被分别用以产生具有不同色点的光。附图标记111指示分隔腔室100’和100”的反射壁。
当然，可指示出还具有第三腔室等。标记100，、100”、......、500，、500”、......、和 200，、200”、......、指示照明器
件1可分别包括两个或更多个光腔室100，两个或更多个电致可变散射元件500以及两个或更多个发光材料层000’、200”......)。具有出射面301的出射窗300可以是透明或是半透明的，并且可以是上述用于透射的支撑件的材料之一。图4b示意性地描绘了照明器件可以能具有受控色点(和相关色温)的实施方式。此处，所述照明器件包括多个光腔室(100’、100”.......)，所述多个光腔室分别包括多个
电致可变散射元件(500’、500”.......)和多个发光材料层(200’、200”、···)。为了简便
起见，仅绘出了两个这类腔室。第一电致可变散射元件500’可控制从第一腔室100’射出至主腔室100的光的透射能并因此可控制其颜色；类似地，第二电致可变散射元件500”可控制从第二腔室100”射出至主腔室100的光的透射能并因此可控制其颜色。例如关于图 1所描述地，可如上所述地执行对所述多个腔室的单个腔室的颜色的控制。注意，如图如和图4b所绘的多个腔室还可包括图2中示意性地绘出的腔室100。图5描绘了作为通过作为出射窗300的漫射器的透射的函数的照明器件光250的色点的例子，所述出射窗300例如为本文中描述的电致可变散射元件500，所述透射为反射的函数。实线“a”表示黑体轨迹(BBL)。参考点“b”指示完全透明出射窗300。点“c”、“d” 和“e”分别指示针对50%、65%和70%透射(从而50%、35%和30%反射回腔室100)的色点。在一种具体实施方式
中，可应用诸如(小)GLS灯之类的传统光源以取代所述LED， 或可除应用LED之外，应用诸如(小)GLS灯之类的传统光源。此外，可应用蓝光LED和紫外LED的组合和伴随的发光材料。本文中的术语“基本上”或“基本”，例如“基本上全部发射”或“基本上由......组
成”，为本领域技术人员所理解。术语“基本上”或“基本”还可包括“完全地”、“完整地”、“全部地”等实施方式。因此，在一些实施方式中，形容词“基本上”或“基本”还可被移除。适用时，术语“基本上”或“基本”还可涉及90 %或更多，例如95 %或更多，特别地是99 %或更多，甚至更为特别地是99. 5%或更多，并包括100%。术语“包括”还包括术语“包括”意指 “由......组成”的实施方式。此外，说明书和权利要求书中的术语第一、第二、第三等用于区分类似元素，并不必定描述序列次序或时间顺序。可以理解，如此使用的术语在合适的情形下是可互换的，本文中描述的发明的实施方式能够以不同于本文中所描述的或示出的其他的次序来运行。本文中的器件是在运行过程中描述的器件之一。如本领域技术人员所清楚地，本发明不限于运行方法或运行中的器件。应注意，上述实施方式示出本发明而非限制本发明，并且本领域技术人员在不偏离所附权利要求书的范围的情形下能够设计许多备选的实施方式。在权利要求书中，至于括号内的任何附图标记都不应解释为对权利要求的限制。动词“包括”及其变化形式的使用不排除权利要求中所述的元件或步骤之外的元件和步骤。元件前的词语“一个”等不排除多个这样的元件的存在。本发明可通过包括一些不同元件的硬件来实现以及通过适当地编程的计算机来实现。在装置权利要求中列举了一些装置，这些装置中的一些可体现为硬件中的一项和相同项。在彼此不同的从属权利要求中描述一些方法的事实并不表明不能够对这些方法的组合加以利用。
权利要求
1.一种照明器件(1)，被设置用于提供照明器件光050)，所述照明器件(1)包括光腔室(100)、电致可变散射元件(500)和控制器(600)，其中光腔室(100)包含设置用于发射LED光00)的发光二极管(10) (LED)；发光材料层 000)，设置成远离所述LED (10)，且被设置用于吸收至少部分的所述LED光Q0)并发射发光材料发射光O20)；出射面(301)，所述LED光00)和发光材料发射光(220)中的一种或多种可通过所述出射面(301)射出至所述光腔室(100)的外部(22)，从而提供照明器件光 (250)；所述电致可变散射元件(500)设置在所述发光材料层O00)的下游和所述出射面 (301)的上游；以及所述控制器(600)电连接至所述电致可变散射元件(500)，并被设置用于控制所述电致可变散射元件(500)的散射。
2.根据权利要求1的照明器件(1)，其中所述发光材料层(200)包括透射的陶瓷层。
3.根据前述权利要求中任一项的照明器件(1)，其中所述发光材料层(200)包括透射的有机材料支撑件，所述透射的有机材料支撑件选自下列各项构成的组PE(聚乙烯)、 PP(聚丙烯)、PEN(聚萘乙稀)、PC(聚碳酸脂)、聚丙烯酸甲酯(PMA)、聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)、醋酸丁酸纤维素(CAB)、聚碳酸酯、聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、 (PETG)(乙二醇改性聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PDMS(聚二甲基硅氧烷)和COC(环烯烃共聚物)。
4.根据前述权利要求中任一项的照明器件(1)，其中所述电致可变散射元件(500)包括聚合物分散液晶(PDLC)。
5.根据前述权利要求中任一项的照明器件(1)，其中所述电致可变散射元件(500) 具有基本非透射的状态，并且当所述LED(IO)处于非发射状态时，所述电致可变散射元件 (500)处于所述基本非透射的状态。
6.根据前述权利要求中任一项的照明器件(1)，其中所述发光二极管(10)(LED)设置用于发射蓝光作为LED光(20)，并且其中所述发光材料层(200)包括以下之一或更多(a) 黄光发射发光材料和可选的红光发射发光材料以及(b)绿光发射发光材料和红光发射发光材料。
7.根据前述权利要求中任一项的照明器件(1)，其还包括传感器(800)，该传感器 (800)设置用于感测所述照明器件光O50)的一种或多种光学属性，并设置用于提供对应的传感器信号，并且其中所述控制器(600)还设置用于响应于所述传感器信号来控制电致可变散射元件(500)。
8.根据前述权利要求中任一项的照明器件(1)，其包括多个电致可变散射元件(500’、 500”......)。
9.根据前述权利要求中任一项的照明器件(1)，其包括多个发光材料层O00’、 200”......)。
10.根据权利要求9的照明器件(1)，其中第一发光材料层(200’)和第二发光材料层 (200")发射具有不同色点的发光材料发射光(220)。
11.根据权利要求9或10的照明器件(1)，其中第一电致可变散射元件(500’)设置在所述第一发光材料层000’)的下游，并且其中第二电致可变散射元件(500”)设置在所述第二发光材料层O00 ”)的下游。
12.根据权利要求8至10中任一项的照明器件(1)，其包括多个光腔室(100’、100”.......)，所述多个光腔室(100’、100”.......)分别包括多个电致可变散射元件(500，、500”、......)和多个发光材料层(200，、200”、......)。
13.包含光腔室(100)的照明器件(1)中电致可变散射元件(500)的使用，其中光腔室(100)包含设置用于发射LED光00)的发光二极管(10) (LED)；发光材料层000)，设置成远离所述LED (10)，并被设置用于吸收至少部分的所述LED光Q0)并发射发光材料发射光O20)；以及出射面(301)，所述LED光00)和所述发光材料发射光Q20)中的一种或多种可通过所述出射面(301)射出至所述光腔室(100)的外部(22)，从而提供照明器件光O50)；所述电致可变散射元件(500)设置在所述发光材料层O00)的下游和所述出射面 (301)的上游；并设置用于将所述LED光00)和发光材料发射光O20)中的一种或多种的一部分反射回所述发光材料层(200)。
14.根据权利要求13的使用，以控制选自下列各项构成的组中的一种或多种光学属性由所述照明器件(1)产生的照明器件光O50)的色点和相关色温。
15.根据权利要求13或14的使用，其中所述电致可变散射元件(500)包括基本非透射的状态，其中使用电致可变散射元件(500)以当所述LED(IO)关闭时阻碍从外部0 对所述发光材料层(200)和所述LED(IO)中的一个或更多个的可见性。
全文摘要
本发明提供一种设置用于提供照明器件光(250)的照明器件(1)。所述照明器件(1)包括光腔室(100)、电致可变散射元件(500)和控制器(600)。所述光腔室(100)包含设置用于发射LED光(20)的发光二极管(10)(LED)；发光材料层(200)，设置成远离所述LED(10)，且被设置用于吸收至少部分的所述LED光(20)并发射发光材料发射光(220)；出射面(301)，所述LED光(20)和所述发光材料发射光(220)中的一种或多种可通过所述出射面(301)射出至所述光腔室(100)的外部(22)，从而提供照明器件光(250)。所述电致可变散射元件(500)设置在所述发光材料层(200)的下游和所述出射面(301)的上游。所述控制器(600)电连接至所述电致可变散射元件(500)，并被设置用于控制所述电致可变散射元件(500)的散射。这种器件可使得所述照明器件光的颜色调节和/或相关色温调节成为可能。
文档编号F21V9/16GK102159880SQ200980137184
公开日2011年8月17日 申请日期2009年9月16日 优先权日2008年9月23日
发明者E·布尼坎普, J·P·M·安塞姆斯, M·范阿斯 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司