發(fā)光設(shè)備的制作方法
【專利摘要】提出一種發(fā)光設(shè)備，所述發(fā)光設(shè)備具有：至少一個(gè)第一發(fā)光半導(dǎo)體器件（1），所述第一發(fā)光半導(dǎo)體器件在運(yùn)行中放射紅光；至少一個(gè)第二發(fā)光半導(dǎo)體器件（2），所述第二發(fā)光半導(dǎo)體器件具有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件；以及至少一個(gè)第三發(fā)光半導(dǎo)體器件（3），所述第三發(fā)光半導(dǎo)體器件具有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件，其中第二發(fā)光半導(dǎo)體器件和第三發(fā)光半導(dǎo)體器件（2，3）分別放射藍(lán)色的初級(jí)光和轉(zhuǎn)換的次級(jí)光并且第二發(fā)光半導(dǎo)體器件和第三發(fā)光半導(dǎo)體器件（2，3）的初級(jí)光和次級(jí)光的相應(yīng)的疊加具有不同的色度坐標(biāo)。
【專利說(shuō)明】發(fā)光設(shè)備
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求德國(guó)專利申請(qǐng)10 2011 013 504.9的優(yōu)先權(quán)，其公開(kāi)內(nèi)容在此通過(guò)引用并入本文。
【背景技術(shù)】
[0003]發(fā)光二極管(LED)現(xiàn)今廣泛用于照明目的。因?yàn)長(zhǎng)ED通常產(chǎn)生窄帶的單色的具有準(zhǔn)單色光譜的光，所以為了產(chǎn)生白光而必須將多個(gè)不同色彩的LED或具有附加的轉(zhuǎn)換波長(zhǎng)的顏料的一個(gè)或多個(gè)LED組合。
[0004]用于產(chǎn)生白光的常見(jiàn)的LED組合包括峰值波長(zhǎng)在大約600nm至700nm的范圍中的準(zhǔn)單色的紅色的LED、峰值波長(zhǎng)在大約530nm至570nm的范圍中的準(zhǔn)單色的綠色的LED以及峰值波長(zhǎng)在大約440nm至475nm的范圍中的準(zhǔn)單色的藍(lán)色的LED。必要時(shí)，也還能夠?qū)⑵渌实腖ED添加至該所謂的RGB組合。
[0005]此外，也已知的是，在所謂的RBW組合中將上述紅色LED和藍(lán)色LED與一個(gè)或多個(gè)產(chǎn)生藍(lán)光并且具有下述顏料的白色轉(zhuǎn)換的藍(lán)色LED組合:所述顏料通過(guò)藍(lán)光的一部分而激發(fā)成放射具有更長(zhǎng)波長(zhǎng)的光，所述光通過(guò)與LED的藍(lán)光的未被轉(zhuǎn)換的部分疊加而得出白光。
[0006]通過(guò)改變分別由各個(gè)LED放射的光強(qiáng)度，能夠產(chǎn)生不同色彩的混合光，例如也能夠產(chǎn)生具有不同色溫的白光。然而，在此，各個(gè)LED根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的混合色彩而通常以小強(qiáng)度運(yùn)行，由此混合光的總強(qiáng)度是低的。由此，為了實(shí)現(xiàn)一定的光通量，需要應(yīng)用更大量的LED，由此增加用于LED的總成本。
[0007]也已知的是，將至少兩個(gè)或多個(gè)白色轉(zhuǎn)換的LED組合，所述LED分別具有位于普朗克黑體輻射體的白色曲線上或其附近的色坐標(biāo)。在此，色坐標(biāo)和白色曲線涉及已知的CIE-1931-色坐標(biāo)圖表或CIE標(biāo)準(zhǔn)比色圖表。然而，在具有白色轉(zhuǎn)換的LED的這種組合中能夠出現(xiàn)，尤其當(dāng)僅使用兩個(gè)不同的發(fā)射白色的LED或LED組時(shí)，分別放射的白光的疊加本身沒(méi)有位于白色曲線上或至少不能夠達(dá)到白色曲線上的區(qū)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]特定的實(shí)施形式的至少一個(gè)目的是，提出一種發(fā)光設(shè)備，所述發(fā)光設(shè)備在運(yùn)行中能夠放射具有多種波長(zhǎng)的光。
[0009]根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施形式，發(fā)光設(shè)備具有至少三個(gè)發(fā)光半導(dǎo)體器件，所述發(fā)光半導(dǎo)體器件放射彼此色彩不同的光。
[0010]可見(jiàn)光能夠在此和在下文中例如通過(guò)其具有根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的所謂的CIE-1931-色坐標(biāo)圖表或CIE標(biāo)準(zhǔn)比色圖表的cx和cy色度坐標(biāo)的色坐標(biāo)來(lái)表明。不同色彩的光在此能夠是具有不同的色度坐標(biāo)的光。
[0011]作為白光或具有白色的發(fā)光印象或色彩印象的光能夠在此和在下文中表示為具有下述色坐標(biāo)的光，所述色坐標(biāo)對(duì)應(yīng)于普朗克黑體輻射體的色坐標(biāo)或者與普朗克黑體輻射體的色坐標(biāo)在CX和/或cy色度坐標(biāo)中偏差小于0.23以及優(yōu)選地小于0.07。
[0012]此外，作為“暖白色”能夠在此和在下文中表示下述發(fā)光印象，所述發(fā)光印象具有小于或等于4000K的色溫，這也能夠稱作“中性白色”，并且優(yōu)選地具有小于或等于3500K的色溫。此外，作為暖白色的色溫表示小于或等于上述值并且大于或等于2000K并且尤其優(yōu)選地大于或等于2400K的色溫。作為“冷白色”能夠在此和在下文中表示下述白色的發(fā)光印象，所述發(fā)光印象具有大于5500K的色溫。術(shù)語(yǔ)“色溫”能夠在此和在下文中表示普朗克黑體輻射體的色溫，或在上文描述的范圍中的能夠通過(guò)與普朗克黑體輻射體的色度坐標(biāo)偏離的色度坐標(biāo)來(lái)表明的白色的發(fā)光印象的情況下也表示本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的所謂的相關(guān)色溫(“correlated color temperature，，，CCT)。
[0013]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施形式，發(fā)光半導(dǎo)體器件具有帶有外延層序列、S卩外延生長(zhǎng)的半導(dǎo)體層序列的半導(dǎo)體芯片。例如，發(fā)光設(shè)備的發(fā)光半導(dǎo)體器件中的至少一個(gè)發(fā)光半導(dǎo)體器件能夠具有帶有基于InGaAlN的半導(dǎo)體層序列的半導(dǎo)體芯片?；贗nGaAlN的半導(dǎo)體層序列尤其指下述半導(dǎo)體層序列，在所述半導(dǎo)體層序列中，外延制造的半導(dǎo)體層序列通常具有由不同的單層組成的層序列，所述層序列包含至少一個(gè)具有出自πι-v族化合物半導(dǎo)體材料體系InxAlyGa1TyN的材料的單層,其中O≤x≤1、0≤y≤I并且x+y ( I。具有至少一個(gè)基于InGaAlN的有源層的半導(dǎo)體芯片和半導(dǎo)體層序列例如能夠優(yōu)選地發(fā)射在紫外至綠色波長(zhǎng)范圍中的并且尤其優(yōu)選在藍(lán)色波長(zhǎng)范圍中的電磁輻射。
[0014]此外，至少一個(gè)發(fā)光半導(dǎo)體器件也能夠具有帶有基于INGaAlP的半導(dǎo)體層序列的半導(dǎo)體芯片，也就是說(shuō)，半導(dǎo)體層序列能夠具有不同的單層，所述單層中的至少一個(gè)單層具有出自II1-V族化合物半導(dǎo)體材料體系InxAlyGa1IyP的材料，其中O≤x≤1、0≤y≤I并且x+y < I。替選地或附加地，至少一個(gè)發(fā)光半導(dǎo)體器件能夠具有帶有基于化合物半導(dǎo)體材料體系A(chǔ)lGaAs的至少一個(gè)層的半導(dǎo)體層序列。具有基于InGaAlP或AlGaAs的至少一個(gè)有源層的半導(dǎo)體芯片和半導(dǎo)體層序列例如能夠優(yōu)選地發(fā)射具有在紅色波長(zhǎng)范圍中的一個(gè)或多個(gè)光譜組分的電磁輻射。
[0015]特別地，發(fā)光半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體層序列能夠放射準(zhǔn)單色的光，即窄帶的單色的光，所述光的光譜寬度通常位于幾十納米的范圍中并且取決于半導(dǎo)體層序列的組成和結(jié)構(gòu)。
[0016]此外，發(fā)光半導(dǎo)體器件中的至少一個(gè)發(fā)光半導(dǎo)體器件能夠具有帶有至少一種波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件，所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件施加在半導(dǎo)體芯片上或其上方。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料能夠適合于將由半導(dǎo)體芯片發(fā)射的在此和在下文中也稱作初級(jí)光的光的至少一部分轉(zhuǎn)換成更長(zhǎng)波長(zhǎng)的在此和在下文中也稱作次級(jí)光的光。轉(zhuǎn)換能夠尤其優(yōu)選地僅涉及由半導(dǎo)體芯片發(fā)射的初級(jí)光的一部分，使得具有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件的半導(dǎo)體器件能夠放射由轉(zhuǎn)換的和未轉(zhuǎn)換的光組成的疊加。
[0017]在此，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料能夠具有一種或多種下述材料:稀土元素的和堿土金屬的石榴石，例如YAG: Ce3+，氮化物，氮化物硅酸鹽，Sione，硅鋁氧氮化物、鋁酸鹽、氧化物、齒素磷酸鹽、正硅酸鹽、硫化物、釩酸鹽和氯硅酸鹽。此外，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料能夠附加地或替選地包括有機(jī)材料，所述有機(jī)材料能夠選自:二萘嵌苯、苯并芘、香豆素、若丹明和偶氮顏料。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件能夠具有所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的合適的混合物和/或組合。由此，例如可行的是，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件在藍(lán)色的第一波長(zhǎng)范圍中吸收并且在第二波長(zhǎng)范圍中發(fā)射，所述第二波長(zhǎng)范圍具有綠色的和紅色的波長(zhǎng)和/或黃色的波長(zhǎng)范圍。
[0018]此外,波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件能夠包括透明的基體材料,所述基體材料包圍或包含一種或多種所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料并且化學(xué)結(jié)合于一種或多種所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料。透明的基體材料例如能夠具有:硅氧烷、環(huán)氧化物、丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、酰亞胺、碳酸酯、烯烴、苯乙烯、氨基甲酸乙酯或其以單體、低聚物或聚合物形式的衍生物，并且此外也具有與其的混合物、共聚物或化合物。例如，基體材料能夠包括或?yàn)榄h(huán)氧樹(shù)脂、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚氨基甲酸乙酯，或者硅樹(shù)脂，例如聚硅氧烷或其混合物。
[0019]波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件能夠以直接施加的層或小板的形式設(shè)置在發(fā)光半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體芯片上。對(duì)此替選地，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件也能夠通過(guò)澆注件或澆注件的一部分形成，在所述澆注件中嵌入發(fā)光半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體芯片。
[0020]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施形式，發(fā)光設(shè)備具有至少一個(gè)第一發(fā)光半導(dǎo)體器件，所述第一發(fā)光半導(dǎo)體器件在運(yùn)行中放射紅光。
[0021]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施形式，第一半導(dǎo)體器件具有發(fā)射紅光的第一半導(dǎo)體芯片。對(duì)此，第一半導(dǎo)體芯片能夠具有基于磷化物化合物半導(dǎo)體材料或砷化物化合物半導(dǎo)體材料、也就是尤其基于上述InGaAlP化合物半導(dǎo)體材料或AlGaAs化合物半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體層序列。特別地，第一發(fā)光半導(dǎo)體器件能夠具有下述半導(dǎo)體芯片，所述半導(dǎo)體芯片在沒(méi)有設(shè)置在下游的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件的情況下能夠直接產(chǎn)生具有準(zhǔn)單色光譜分布的紅光。
[0022]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施形式，由第一半導(dǎo)體器件發(fā)射的紅光具有在大于或等于600nm和小于或等于700nm的范圍中的所謂的峰值波長(zhǎng)。在此和在下文中用“峰值波長(zhǎng)”表示由發(fā)光半導(dǎo)體器件或半導(dǎo)體芯片發(fā)射的光的下述波長(zhǎng)，在所述波長(zhǎng)下，發(fā)射的光的光譜分布具有全局最大值。
[0023]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施形式，發(fā)光設(shè)備具有帶有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件的至少一個(gè)第二發(fā)光半導(dǎo)體器件和帶有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件的至少一個(gè)第三發(fā)光半導(dǎo)體器件，其中第二和第三發(fā)光半導(dǎo)體器件分別放射藍(lán)色的初級(jí)光和轉(zhuǎn)換的次級(jí)光，并且第二和第三發(fā)光半導(dǎo)體器件的初級(jí)光和次級(jí)光的相應(yīng)的疊加具有不同的色度坐標(biāo)。相應(yīng)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件能夠根據(jù)上述實(shí)施形式中的一個(gè)來(lái)實(shí)施。
[0024]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施形式，分別由半導(dǎo)體器件放射的光的疊加得出白光。
[0025]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施形式，第二和第三半導(dǎo)體器件分別具有至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片，所述半導(dǎo)體芯片發(fā)射藍(lán)色的初級(jí)光。對(duì)此，相應(yīng)的半導(dǎo)體芯片尤其能夠具有基于氮化物化合物半導(dǎo)體材料體系、即上述InGaAlN化合物半導(dǎo)體材料體系的半導(dǎo)體層序列。由第二和/或第三半導(dǎo)體器件放射的藍(lán)色的初級(jí)光能夠具有下述峰值波長(zhǎng)，所述峰值波長(zhǎng)位于大于或等于430nm并且小于或等于480nm以及優(yōu)選地位于大于或等于445nm并且小于或等于470nm的范圍中。
[0026]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施形式，第二發(fā)光半導(dǎo)體器件放射位于具有色度坐標(biāo)(cx，cy)的色坐標(biāo)范圍中的光，其中cy <0.45。在一個(gè)尤其優(yōu)選的實(shí)施形式中，第二發(fā)光半導(dǎo)體器件放射具有位于CIE標(biāo)準(zhǔn)比色圖表中的具有在色度坐標(biāo)(0.15，0.25)，(0.25，0.20)，(0.40，0.43)和(0.20，0.45)處的角的多角形的區(qū)域中的色坐標(biāo)(cx，cy)的光。在一個(gè)更尤其優(yōu)選的實(shí)施形式中，第二發(fā)光半導(dǎo)體器件放射具有下述色度坐標(biāo)(cx，cy)的光，對(duì)于所述色度坐標(biāo)適用的是:0.20≤cx≤0.31且0.1≤cy≤0.32。[0027]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施形式，第三發(fā)光半導(dǎo)體器件放射位于具有色度坐標(biāo)(cx，cy)的色坐標(biāo)范圍中的光，其中cy ≥ 0.37。在一個(gè)尤其優(yōu)選的實(shí)施形式中，第三發(fā)光半導(dǎo)體器件放射具有位于CIE標(biāo)準(zhǔn)比色圖表中的下述多角形的區(qū)域中的色坐標(biāo)(cx，cy)的光，其中所述多角形的區(qū)域具有位于色度坐標(biāo)(0.20,0.40)，(0.37,0.37)，(0.52,0.48)和(0.22,0.75)處的角。在一個(gè)更尤其優(yōu)選的實(shí)施形式中，第三發(fā)光半導(dǎo)體器件放射具有下述色度坐標(biāo)(cx, cy)的光,對(duì)于所述色度坐標(biāo)適用的是:0.35 ≤ cx ≤ 0.45且0.44 < cy < 0.61。
[0028]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施形式，由第二發(fā)光半導(dǎo)體器件發(fā)射的光的色度坐標(biāo)Cy小于或等于由第三發(fā)光半導(dǎo)體器件發(fā)射的光的色度坐標(biāo)cy。這尤其能夠與上述色度坐標(biāo)范圍相結(jié)合地適用。
[0029]通過(guò)將在此描述的第一、第二和第三半導(dǎo)體器件組合以及尤其通過(guò)將兩個(gè)不同強(qiáng)度轉(zhuǎn)換的第二和第三半導(dǎo)體器件與發(fā)射紅色的第一半導(dǎo)體器件結(jié)合，與由現(xiàn)有技術(shù)的已知的LED組合相比，能夠?qū)崿F(xiàn)以流明每瓦為單位的更高的效率。此外，尤其是與在上文中描述的出自現(xiàn)有技術(shù)的RGB組合相比較,能夠?qū)崿F(xiàn)更高的顯色指數(shù)(“color rendering index”，CRDo
[0030]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施形式，發(fā)光半導(dǎo)體器件設(shè)置在共同的載體上。載體例如能夠通過(guò)殼體和/或?qū)w框和/或電路板形成，在其上安裝發(fā)光半導(dǎo)體器件并且電連接。發(fā)光設(shè)備在此能夠?qū)嵤樗^的LED多芯片部件。
[0031]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施形式，發(fā)光設(shè)備具有多個(gè)第一發(fā)光半導(dǎo)體器件和/或多個(gè)第二發(fā)光半導(dǎo)體器件和/或多個(gè)第三發(fā)光半導(dǎo)體器件。
[0032]例如，殼體能夠具有塑料，尤其是熱塑性塑料或熱固性塑料，所述熱塑性塑料或熱固性塑料例如能夠通過(guò)成型工藝，例如壓鑄、注塑、模壓或其組合來(lái)制造。在此，塑料能夠具有硅樹(shù)脂和/或環(huán)氧樹(shù)脂或者也具有硅樹(shù)脂-環(huán)氧化物混合材料。此外，殼體也能夠是陶瓷殼體。
[0033]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施形式，載體具有一個(gè)或多個(gè)光學(xué)部件，例如反射器和/或散射和/或折射光的元件，所述光學(xué)部件共同分配給發(fā)光半導(dǎo)體器件。散射和/或折射光的元件例如能夠是具有散射的體積元件和/或表面元件例如散射顆粒和/或表面粗化部的散射板或散射膜形式的光學(xué)漫散射器，所述光學(xué)漫散射器共同地設(shè)置在半導(dǎo)體器件的下游。通過(guò)光學(xué)部件，通過(guò)分別由半導(dǎo)體器件放射的光的能夠?qū)崿F(xiàn)的混勻，能夠?qū)崿F(xiàn)由發(fā)光設(shè)備放射的混合光的高的空間色彩均勻性。
[0034]如果發(fā)光設(shè)備例如具有其中設(shè)置有半導(dǎo)體器件的殼體，那么光學(xué)元件尤其能夠用作半導(dǎo)體器件的覆蓋件。
[0035]對(duì)此替選地，也可行的是，將發(fā)光半導(dǎo)體器件分別設(shè)置在各個(gè)殼體中或設(shè)置在單獨(dú)的載體上。發(fā)光設(shè)備在此能夠由單個(gè)LED的組合形成或包括單個(gè)LED的組合。
[0036]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施形式，發(fā)光設(shè)備具有調(diào)節(jié)電流的器件，所述器件調(diào)節(jié)半導(dǎo)體器件的相應(yīng)的工作電流。調(diào)節(jié)電流的器件例如也還能夠具有光傳感器和/或溫度傳感器，借助于所述光傳感器和/或溫度傳感器，能夠?qū)⒎派涞幕旌瞎庠谄渖鴺?biāo)和/或其亮度方面主動(dòng)地穩(wěn)定和調(diào)節(jié)到期望值上。尤其地，可以通過(guò)調(diào)節(jié)電流的器件實(shí)現(xiàn)由發(fā)光設(shè)備放射的混合光的可調(diào)諧性，尤其優(yōu)選地沿著CIE標(biāo)準(zhǔn)比色圖表中的白色曲線的的可調(diào)諧性。
[0037]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施形式，由發(fā)光設(shè)備放射的、通過(guò)由第一、第二和第三發(fā)光半導(dǎo)體器件放射的光的疊加形成的混合光可在沿著普朗克黑體輻射體的白色曲線的范圍中調(diào)節(jié)。特別地，所述范圍能夠包括至少大于或等于3000K或者大于或等于2700K也或者大于或等于2400K并且小于或等于4000K或者也小于或等于5000K或者也小于或等于6500K的色溫范圍，其中能夠目的明確地調(diào)節(jié)混合光。在此，能夠用色溫范圍表示色溫的或相關(guān)色溫(CCT)的范圍。尤其優(yōu)選地，混合光可在大于或等于2400K并且小于或等于6500K的范圍中的具有大于或等于500K的大小的色溫范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0038]對(duì)于例如能夠通過(guò)將發(fā)光設(shè)備例如用作照明裝置而預(yù)設(shè)的固定限定的色溫范圍而言，針對(duì)在所述范圍之內(nèi)的色溫能夠?qū)崿F(xiàn)的最小光通量可以是要最大化的參數(shù)。換言之，在預(yù)設(shè)的色溫范圍之內(nèi)的最低光通量應(yīng)當(dāng)盡可能地高。通過(guò)將在此描述的第二和第三發(fā)光半導(dǎo)體器件、尤其是上述用于發(fā)光半導(dǎo)體器件的色度坐標(biāo)范圍的第二和第三發(fā)光半導(dǎo)體器件與第一發(fā)光半導(dǎo)體器件組合，各個(gè)半導(dǎo)體器件能夠在上述范圍中的任意期望的色溫下以與出自現(xiàn)有技術(shù)的已知的解決方案相比高的光通量來(lái)運(yùn)行。特別地，能夠確定，與從現(xiàn)有技術(shù)中已知的白光解決方案相比，尤其當(dāng)應(yīng)用三類中的每一類的少量發(fā)光半導(dǎo)體器件時(shí)，最小光通量的提高是很大的。例如確定，在使用僅一個(gè)第一半導(dǎo)體器件、僅一個(gè)第二半導(dǎo)體器件和僅一個(gè)第三半導(dǎo)體器件時(shí)，與具有一個(gè)發(fā)射藍(lán)色的LED且同樣具有每種色彩分別僅一個(gè)LED的已知的解決方案相比，按單位非紅色份額計(jì)的CCT的最小光通量能夠高出幾乎30%。
[0039]因此，通過(guò)發(fā)光設(shè)備的發(fā)光半導(dǎo)體器件的在此描述的組合，各個(gè)發(fā)光半導(dǎo)體器件在發(fā)光設(shè)備的混合色彩不同的情況下分別以高的光通量運(yùn)行，由此在此描述的設(shè)備與已知的混合光解決方案相比、也就是例如與在上文中描述的RGB或RBW組合相比能夠具有明顯更高的放射強(qiáng)度。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0040]本發(fā)明的其他的優(yōu)點(diǎn)和有利的實(shí)施形式和改進(jìn)形式從在下文中結(jié)合附圖描述的實(shí)施形式中得出。
[0041]附圖示出:
[0042]圖1A示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的發(fā)光設(shè)備的示意圖，
[0043]圖1B示出根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的發(fā)光設(shè)備的示意圖，
[0044]圖2和3示出根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的發(fā)光設(shè)備的半導(dǎo)體器件的色坐標(biāo)范圍的示意圖以及
[0045]圖4A至5B示出模擬運(yùn)算。
[0046]在實(shí)施例和附圖中，相同的或起相同作用的組件能夠分別設(shè)有相同的附圖標(biāo)記。所示出的元件和元件相互間的大小比例原則上不能夠視作是按照比例的，相反地，為了更好的可視性和/或?yàn)榱烁玫睦斫?，能夠以尺寸設(shè)計(jì)成夸張厚或大的方式示出個(gè)別元件，例如層、構(gòu)件、器件和區(qū)域。
【具體實(shí)施方式】
[0047]在圖1A中示出發(fā)光設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例。發(fā)光設(shè)備具有第一發(fā)光半導(dǎo)體器件1、第二發(fā)光半導(dǎo)體器件2和第三發(fā)光半導(dǎo)體器件3，所述發(fā)光半導(dǎo)體器件設(shè)置在作為共同的載體的共同的殼體4中并且電接觸。發(fā)光設(shè)備在運(yùn)行中放射混合光，所述混合光是由半導(dǎo)體器件1、2、3分別在運(yùn)行中放射的光的疊加并且所述混合光是白色的。
[0048]殼體4在示出的實(shí)施例中具有由塑料制成的殼體本體40和導(dǎo)體框，所述導(dǎo)體框以電端子41的形式從殼體本體40中引出。特別地，能夠設(shè)有適合于每個(gè)半導(dǎo)體器件1、2、3的端子41，以便能夠分開(kāi)地控制和運(yùn)行半導(dǎo)體器件1、2、3。對(duì)此，此外，發(fā)光設(shè)備能夠具有調(diào)節(jié)電流的器件(沒(méi)有示出)，所述器件能夠?qū)Ψ謩e注入(aufgeprSgten )半導(dǎo)體器件1、
2、3的電流進(jìn)行調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)電流的器件也能夠設(shè)置在殼體4之內(nèi)。
[0049]此外，殼體本體40具有凹陷部42，在所述凹陷部中設(shè)置半導(dǎo)體器件1、2、3并且所述凹陷部例如能夠具有反射的側(cè)面，以便將由發(fā)光半導(dǎo)體器件1、2、3放射的光偏轉(zhuǎn)到優(yōu)選的放射區(qū)域中。
[0050]此外，也還能夠在半導(dǎo)體器件1、2、3的下游附加地設(shè)置光學(xué)元件，例如散射膜或散射板形式的光學(xué)漫散射器(沒(méi)有示出)，以便將由半導(dǎo)體器件1、2、3在運(yùn)行中放射的光混勻進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)具有空間均勻的色坐標(biāo)的混合光的放射。
[0051]發(fā)光半導(dǎo)體器件1、2、3也能夠分別存在多個(gè)。
[0052]第一發(fā)光半導(dǎo)體器件I具有下述半導(dǎo)體芯片，所述半導(dǎo)體芯片如同在
【發(fā)明內(nèi)容】
部分中描述的那樣基于InGaAlP化合物半導(dǎo)體材料或AlGaAs化合物半導(dǎo)體材料，并且所述半導(dǎo)體芯片在運(yùn)行中放射峰值波長(zhǎng)大于或等于600nm并且小于或等于700nm的準(zhǔn)單色的紅光。
[0053]第二和第三發(fā)光半導(dǎo)體器件2、3分別具有下述半導(dǎo)體芯片，所述半導(dǎo)體芯片如同在
【發(fā)明內(nèi)容】
部分中描述的那樣基于InGaAlN化合物半導(dǎo)體材料并且在運(yùn)行中放射準(zhǔn)單色的藍(lán)色的初級(jí)光。此外，第二和第三發(fā)光半導(dǎo)體器件2、3分別具有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件，所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件將相應(yīng)的初級(jí)光的一部分轉(zhuǎn)換成波長(zhǎng)更長(zhǎng)的次級(jí)光，使得半導(dǎo)體器件2、3中的每一個(gè)放射相應(yīng)的初級(jí)光的疊加和相應(yīng)的次級(jí)光的疊加，其中由第二發(fā)光半導(dǎo)體器件2發(fā)射的光和由第三發(fā)光半導(dǎo)體器件3發(fā)射的光具有不同的色度坐標(biāo)。
[0054]各個(gè)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件能夠如同在概論部分中描述的那樣構(gòu)成。
[0055]在一個(gè)實(shí)施例中，第二發(fā)光半導(dǎo)體器件2放射具有色度坐標(biāo)(cx,cy)且cy ( 0.45的光并且第三發(fā)光半導(dǎo)體器件3放射具有色度坐標(biāo)(cx，cy)且cy > 0.37的光，其中由第二發(fā)光半導(dǎo)體器件2發(fā)射的光的色度坐標(biāo)cy小于或等于由第三發(fā)光半導(dǎo)體器件3發(fā)射的光的色度坐標(biāo)cy。
[0056]因此,第二發(fā)光半導(dǎo)體器件2實(shí)施成低轉(zhuǎn)換的藍(lán)色的LED,而第三發(fā)光半導(dǎo)體器件3實(shí)施成高轉(zhuǎn)換的藍(lán)色的LED。
[0057]結(jié)合圖2和3示出對(duì)于第一、第二和第三發(fā)光半導(dǎo)體器件1、2、3和分別由所述半導(dǎo)體器件放射的尤其適合于在此描述的發(fā)光設(shè)備的光的其他的實(shí)施例。
[0058]在圖1B中示出根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的發(fā)光設(shè)備，所述發(fā)光設(shè)備與圖1A的實(shí)施例相比具有分別在自有的殼體中的第一、第二和第三半導(dǎo)體器件1、2、3。因此，半導(dǎo)體器件1、2、3實(shí)施成單LED并且例如能夠連接和安裝在通過(guò)虛線表示的共同的載體上。載體例如能夠是電路板。
[0059]圖1B中的實(shí)施例的發(fā)光半導(dǎo)體器件1、2、3和發(fā)光設(shè)備能夠具有如同結(jié)合圖1A、2和3的實(shí)施例的和/或如同在
【發(fā)明內(nèi)容】
部分中描述的其他的特征。[0060]在圖2和3中分別示出CIE標(biāo)準(zhǔn)比色圖表，在所述CIE標(biāo)準(zhǔn)比色圖表中，示出普朗克黑體輻射體的白色曲線90，色度坐標(biāo)為cx=cy=0.33的數(shù)學(xué)白點(diǎn)E，以及色溫2500K、4000K、5000K和6500Κ以附圖標(biāo)記91、92、93和94表示。
[0061]借助附圖標(biāo)記21和31在圖2和3中標(biāo)出第一發(fā)光半導(dǎo)體器件I的色坐標(biāo)范圍。
[0062]在結(jié)合圖2示出的實(shí)施例中，第二發(fā)光半導(dǎo)體器件2放射下述光，所述光的色坐標(biāo)(cx,cy)位于CIE標(biāo)準(zhǔn)比色圖表中的多角形的區(qū)域22中，所述多角形的區(qū)域具有位于色度坐標(biāo)(0.15,0.25),(0.25,0.20),(0.40,0.43)和(0.20,0.45)處的角。第三發(fā)光半導(dǎo)體器件3放射下述光，所述光的色坐標(biāo)(cx，cy )位于CIE標(biāo)準(zhǔn)比色圖表中的多角形的區(qū)域23中，所述多角形的區(qū)域具有位于色度坐標(biāo)(0.20,0.40)、(0.37,0.37)、(0.52,0.48)和(0.22，
0.75)處的角。在此，由第二發(fā)光半導(dǎo)體器件2發(fā)射的光的色度坐標(biāo)cy小于或等于由第三發(fā)光半導(dǎo)體器件3發(fā)射的光的色度坐標(biāo)cy。第二和第三發(fā)光半導(dǎo)體器件在此優(yōu)選地放射峰值波長(zhǎng)在大于或等于430nm且小于或等于480nm并且優(yōu)選為大約445nm范圍中的初級(jí)光。
[0063]通過(guò)調(diào)節(jié)相應(yīng)的工作電流，由發(fā)光設(shè)備放射的混合光能夠具有沿著白色曲線90的色度坐標(biāo)。優(yōu)選地，混合光能夠在大于或等于2400K且小于或等于6500K的范圍中的具有大于或等于500K的大小的色溫范圍內(nèi)是可調(diào)的。在示出的實(shí)施例中，混合光的尤其優(yōu)選的色度坐標(biāo)設(shè)有附圖標(biāo)記25，所述色度坐標(biāo)位于大于或等于大約2500K并且小于或等于大約4000K的色溫范圍中。區(qū)域24表示由第二和第三發(fā)光半導(dǎo)體器件放射的光的疊加的優(yōu)選的色坐標(biāo)并且在色度坐標(biāo)(0.20，0.35)、(0.30，0.30)、(0.42，0.52)和(0.25，0.60)處具有角點(diǎn)。
[0064]作為對(duì)所示出的混合光色溫范圍25的替代，所述混合光色溫范圍例如也能夠位于2400K和5000K之間并且通常最低的色溫位于2400K至4000K的范圍中并且最高的色溫位于4000K至6500K的范圍中。
[0065]在圖3的實(shí)施例中，第二發(fā)光半導(dǎo)體器件放射下述光,所述光位于具有色度坐標(biāo)(cx, cy)的區(qū)域32中，其中0.20 < cx < 0.31且0.1 < cy < 0.32，而第三發(fā)光半導(dǎo)體器件放射下述光，所述光位于具有色度坐標(biāo)(cx,cy)的區(qū)域33中，其中0.35 ≤cx ≤ 0.45且
0.44 ≤ cy ≤ 0.61，其中區(qū)域33僅包含下述色度坐標(biāo)，所述色度坐標(biāo)位于馬蹄形的區(qū)域之內(nèi)并且能夠歸入可能的色彩，這通過(guò)對(duì)區(qū)域33限界的實(shí)線和點(diǎn)線表示。
[0066]為了將在此描述的發(fā)光設(shè)備的效率與已知的白色解決方案進(jìn)行比較，執(zhí)行模擬運(yùn)算，其中考慮放射具有在圖2和3的區(qū)域22或32中的色度坐標(biāo)cy與可變的色度坐標(biāo)cxl的光的第二發(fā)光半導(dǎo)體器件以及放射具有在圖2和3的區(qū)域23或33中的色度坐標(biāo)cy與可變的色度坐標(biāo)cx2的光的第三發(fā)光半導(dǎo)體器件。
[0067]為了進(jìn)行比較，考慮在上文中描述的RBW組合具有峰值波長(zhǎng)在470nm的藍(lán)色的LED和帶有可變色度坐標(biāo)cx的綠色轉(zhuǎn)換的LED。
[0068]在兩種情況下，采用為IA的最大工作電流和相同的發(fā)射紅色的第一半導(dǎo)體器件。
[0069]模擬運(yùn)算的結(jié)果在圖4A至5B中示出。
[0070]其確定:對(duì)于此描述的發(fā)光設(shè)備，為了覆蓋放射的混合光的2400K至5000K的色溫范圍，能夠?qū)Φ诙偷谌l(fā)光半導(dǎo)體器件對(duì)Cxl=0.27和cx2=0.40實(shí)現(xiàn)3831m的最小的光通量PhiV_min，而在出自現(xiàn)有技術(shù)的針對(duì)藍(lán)色和偏綠的白色轉(zhuǎn)換的LED的RBW組合的情況下，能夠?qū)x=0.39實(shí)現(xiàn)僅為3331m的最小光通量PhiV_min，這與現(xiàn)有技術(shù)相比對(duì)應(yīng)于提高15% (參見(jiàn)圖4A和4B，箭頭分別表示最小光通量的所提出的值，圖4A中的圖例說(shuō)明以流明為單位的PhiV_min的區(qū)域)。
[0071]對(duì)于在此描述的發(fā)光設(shè)備，為了覆蓋2700K至4000K的色溫范圍，與針對(duì)已知的RBW組合的對(duì)于cx=0.40的3651m的最小光通量相比，分別對(duì)于第二和第三發(fā)光半導(dǎo)體器件或者藍(lán)色和綠色轉(zhuǎn)換的LED，對(duì)于cxl=0.28且cx2=0.405確定4491m的最小光通量PhiV_min，這對(duì)應(yīng)于提高23% (參見(jiàn)圖5A和5B，箭頭分別表示最小光通量的所提出的值，圖5A中的圖例說(shuō)明以流明為單位的PhiV_min的區(qū)域)。
[0072]在兩種情況下，紅色光通量份額分別是第二和第三發(fā)光半導(dǎo)體器件的或藍(lán)色和綠色轉(zhuǎn)換的LED的分別說(shuō)明的光通量的與CCT相關(guān)的倍數(shù)。
[0073]因此，從模擬運(yùn)算中得出，第一、第二和第三半導(dǎo)體器件的在此描述的組合在工作電流相同的情況下在預(yù)設(shè)的色溫范圍中與已知的白光解決方案相比能夠?qū)崿F(xiàn)更高的最小光通量。
[0074]本發(fā)明不局限于根據(jù)實(shí)施例進(jìn)行的描述。相反地，本發(fā)明包括每個(gè)新特征以及特征的任意的組合，尤其是包含在權(quán)利要求中的特征的任意的組合，即使所述特征或所述組合自身沒(méi)有明確地在權(quán)利要求中或?qū)嵤├姓f(shuō)明時(shí)也如此。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)光設(shè)備，所述發(fā)光設(shè)備具有:至少一個(gè)第一發(fā)光半導(dǎo)體器件(I)，所述第一發(fā)光半導(dǎo)體器件(I)在運(yùn)行中放射紅光；至少一個(gè)第二發(fā)光半導(dǎo)體器件(2)，所述第二發(fā)光半導(dǎo)體器件(2)具有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件；和至少一個(gè)第三發(fā)光半導(dǎo)體器件(3)，所述第三發(fā)光半導(dǎo)體器件(3)具有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件，其中所述第二發(fā)光半導(dǎo)體器件和第三發(fā)光半導(dǎo)體器件(2，3)分別放射藍(lán)色的初級(jí)光和轉(zhuǎn)換的次級(jí)光并且所述第二發(fā)光半導(dǎo)體器件和第三發(fā)光半導(dǎo)體器件(2，3)的初級(jí)光和次級(jí)光的相應(yīng)的疊加具有不同的色度坐標(biāo)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光設(shè)備，其中紅光是準(zhǔn)單色的。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的發(fā)光設(shè)備，其中紅光具有在大于或等于600nm并且小于或等于700nm的范圍中的峰值波長(zhǎng)。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的發(fā)光設(shè)備，其中由所述第二發(fā)光半導(dǎo)體器件和/或第三發(fā)光半導(dǎo)體器件(2，3)放射的藍(lán)色的初級(jí)光具有在大于或等于430nm并且小于或等于480nm的范圍中的峰 值波長(zhǎng)。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的發(fā)光設(shè)備，其中所述第二發(fā)光半導(dǎo)體器件(2)放射具有色坐標(biāo)(cx，cy)且cy < 0.45的光，并且所述第三發(fā)光半導(dǎo)體器件(3)放射具有色坐標(biāo)(cx, cy)且cy > 0.37的光，其中由所述第二發(fā)光半導(dǎo)體器件(2)發(fā)射的光的色度坐標(biāo)cy小于或等于由所述第三發(fā)光半導(dǎo)體器件(3)發(fā)射的光的色度坐標(biāo)cy。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的發(fā)光設(shè)備，其中所述第二發(fā)光半導(dǎo)體器件(2)放射具有下述色坐標(biāo)(cx，cy)的光，所述色坐標(biāo)位于CIE標(biāo)準(zhǔn)比色圖表中的具有位于色度坐標(biāo)(0.15,0.25)，(0.25,0.20)，(0.40,0.43)和(0.20,0.45)處的角的多角形的區(qū)域中，并且其中所述第三發(fā)光半導(dǎo)體器件(3)放射具有下述色坐標(biāo)(cx，cy)的光:所述色坐標(biāo)位于CIE標(biāo)準(zhǔn)比色圖表中的具有位于色度坐標(biāo)(0.20,0.40)，(0.37,0.37)，(0.52,0.48)和(0.22，0.75)處的角的多角的區(qū)域中，其中由所述第二發(fā)光半導(dǎo)體器件(2)發(fā)射的光的色度坐標(biāo)cy小于或等于由所述第三發(fā)光半導(dǎo)體器件(3)發(fā)射的光的色度坐標(biāo)cy。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光設(shè)備，其中由所述第二發(fā)光半導(dǎo)體器件和第三發(fā)光半導(dǎo)體器件(2，3)放射的光在色度坐標(biāo)(0.20,0.35)、(0.30,0.30)、(0.42,0.52)和(0.25，0.60)處的色度坐標(biāo)范圍中的角點(diǎn)相疊加。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的發(fā)光設(shè)備，其中所述第二發(fā)光半導(dǎo)體器件(2)放射具有色坐標(biāo)(cx，cy)為0.20 < cx < 0.31且0.1 < cy < 0.32的光，并且其中所述第三發(fā)光半導(dǎo)體器件(3)放射具有色坐標(biāo)(cx，cy)為0.35 < cx < 0.45并且0.44 ≤ cy ≤ 0.61的光。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的發(fā)光設(shè)備，其中所述發(fā)光半導(dǎo)體器件(1，2，3)設(shè)置在共同的載體上，尤其設(shè)置在共同的殼體(4)中。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的發(fā)光設(shè)備，其中所述發(fā)光半導(dǎo)體器件(1，2，3)設(shè)置在單獨(dú)的載體上，尤其設(shè)置在單獨(dú)的殼體中。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的發(fā)光設(shè)備，所述發(fā)光設(shè)備還包括調(diào)節(jié)電流的器件，所述調(diào)節(jié)電流的器件調(diào)節(jié)所述發(fā)光半導(dǎo)體器件(1，2，3)的工作電流，使得由所述發(fā)光設(shè)備放射的混合光沿著普朗克黑體輻射體的白色曲線(90)至少能夠在大于或等于2400K并且小于或等于6500K的范圍中的具有大于或等于500K大小的色溫范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
【文檔編號(hào)】F21Y113/00GK103443920SQ201280012652
【公開(kāi)日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月10日
【發(fā)明者】克里斯蒂安·蓋特納, 阿萊斯·馬爾基坦, 揚(yáng)·馬費(fèi)爾德 申請(qǐng)人:歐司朗光電半導(dǎo)體有限公司