具有漏斗形熒光體表面的固態(tài)光源模塊的制作方法
【專利摘要】一種光模塊(1)具有基部(2)、頂部、從基部的中心到頂部的中心的縱軸線(A)、以及圍繞該軸線的側(cè)緣。固態(tài)光源(3)在基部處朝頂部發(fā)出激發(fā)光(11,12)，其具有激發(fā)波長和以軸線為中心的角分布。透鏡(4)限定從基部延伸到頂部的模塊的側(cè)緣，且反射激發(fā)光。定形為具有接近頂部的寬端和接近基部的窄端的漏斗的模塊的熒光體表面(5)接收和吸收激發(fā)光，產(chǎn)生通過側(cè)緣離開模塊的熒光(17)。熒光的波長大于激發(fā)波長，且在相對于熒光體表面以局部表面法線為中心的熒光體表面上的各點(diǎn)處具有角分布。
【專利說明】具有漏斗形熒光體表面的固態(tài)光源模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及使用固態(tài)光源和遠(yuǎn)離固態(tài)光源定位的熒光體來產(chǎn)生大體上側(cè)向傳播和向下傳播的白光照明的幾何結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]固態(tài)光源，諸如但不限于發(fā)光二極管(LED)、有機(jī)LED (OLED)等，具有比常規(guī)的白熾燈光源更顯著的優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)包括降低的功率要求和較長的使用壽命。與大體上沿各個(gè)方向均勻地放射光的典型白熾燈光源不同，固態(tài)光源具有大體上定向的光輸出。此類定向性可在產(chǎn)生具有定制的光輸出的照明系統(tǒng)中提供新發(fā)現(xiàn)的靈活性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本文描述的實(shí)施例產(chǎn)生大體上沿側(cè)向和向下的傳播方向的白光照明。根據(jù)本文描述的實(shí)施例的模塊具有從向下到向上的方向的縱軸線，且從模塊發(fā)出大體上向下和側(cè)向的白色熒光。包括至少一個(gè)LED芯片的光引擎安裝在熱沉的頂部表面上，發(fā)出大體上向上的一般具有藍(lán)色波長的激發(fā)光。圓錐形的透鏡從熱沉延伸到模塊頂部，其中圓錐體具有在熱沉處的窄端和在模塊頂部處的寬端。透鏡向上反射撞擊該透鏡的所有或一部分任何藍(lán)色的激發(fā)光。向上行進(jìn)的藍(lán)光由漏斗形的熒光體表面接收和吸收，其中漏斗具有在熱沉處的窄端和在模塊頂部處或附近的寬端。熒光體表面發(fā)出具有比激發(fā)光的波長更長的波長的大體上向下和側(cè)向的熒光。熒光通過透鏡透射且離開模塊。
[0004]在實(shí)施例中，提供了 一種產(chǎn)生光的模塊，該模塊具有基部、頂部、從基部中心延伸到頂部中心的縱軸線、以及圍繞縱軸線的側(cè)緣。產(chǎn)生光的模塊包括:設(shè)置在朝模塊頂部發(fā)出激發(fā)光的模塊基部處的多個(gè)固態(tài)光源，該激發(fā)光具有至少一個(gè)激發(fā)波長且具有以模塊的縱軸線為中心的角分布；限定模塊的側(cè)緣且從模塊基部延伸到模塊頂部的透鏡，該透鏡反射激發(fā)光；以及接收和吸收激發(fā)光且產(chǎn)生熒光的熒光體表面，熒光體表面定形為具有接近模塊頂部的寬端和接近模塊基部的窄端的漏斗，熒光具有大于至少一個(gè)激發(fā)波長的波長，且相對于突光體表面的局部表面法線為中心的突光體表面上的各點(diǎn)處具有角分布，突光通過由透鏡限定的側(cè)緣離開模塊。
[0005]在有關(guān)實(shí)施例中，透鏡可包圍熒光體表面與模塊的側(cè)緣之間的氣體填充容積，且當(dāng)在模塊內(nèi)時(shí)，激發(fā)光和突光可通過氣體傳播。在另一個(gè)有關(guān)實(shí)施例中，突光體表面可為漏斗元件，漏斗元件具有接近模塊基部的窄端和接近模塊頂部的寬端，多個(gè)固態(tài)光源布置在漏斗元件的窄端之外，漏斗元件的寬端徑向地向外延伸到透鏡。在另一個(gè)有關(guān)實(shí)施例中，模塊的基部可包括安裝有多個(gè)固態(tài)光源的熱沉，且熱沉可包括在其中心處、與模塊的縱軸線同軸的孔，該孔收納漏斗元件的窄端。在另一個(gè)有關(guān)實(shí)施例中，透鏡可定形為具有在模塊基部處的窄端和在模塊頂部的寬端的圓錐體。
[0006]在另一個(gè)有關(guān)實(shí)施例中，透鏡可基本上填充熒光體表面與模塊的側(cè)向緣之間的所有容積，且當(dāng)在模塊內(nèi)時(shí)，激發(fā)光和熒光可通過透鏡材料傳播，而激發(fā)光可通過全內(nèi)反射反射離開模塊的側(cè)緣。在另一個(gè)有關(guān)實(shí)施例中，熒光體表面可為透鏡的內(nèi)表面。在另一個(gè)有關(guān)實(shí)施例中，模塊基部可包括安裝有多個(gè)固態(tài)光源的熱沉。
[0007]在又一個(gè)有關(guān)實(shí)施例中，熒光體表面可接收直接來自多個(gè)固態(tài)光源的激發(fā)光的一部分，且可接收來自從透鏡反射的激發(fā)光的其余部分。在又一個(gè)有關(guān)實(shí)施例中，模塊頂部可為不透明的，且可包括用以朝熒光體表面反射回未吸收的激發(fā)光的反射鏡。
[0008]在又一個(gè)有關(guān)實(shí)施例中，多個(gè)固態(tài)光源中的各個(gè)固態(tài)光源均可包括直接在相應(yīng)的芯片上方的半球狀透鏡。在又一個(gè)實(shí)施例中，熒光體表面和透鏡可關(guān)于模塊的縱軸線旋轉(zhuǎn)對稱。在又一個(gè)有關(guān)實(shí)施例中，至少一個(gè)激發(fā)波長可在380nm到500nm之間。
[0009]在另一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種產(chǎn)生光的模塊。產(chǎn)生光的模塊包括:布置在大體上水平的平面中的多個(gè)固態(tài)光源，多個(gè)固態(tài)光源大體上向上發(fā)出具有以模塊的垂直縱軸線為中心的角分布的藍(lán)光；具有熒光體的漏斗形熒光體表面，以用于吸收藍(lán)光和發(fā)出具有比所發(fā)出的藍(lán)光更長的波長的熒光，漏斗形的熒光體表面具有以模塊的縱軸線為中心的大體上圓柱形的部分，且從多個(gè)固態(tài)光源的中心部分向上延伸，漏斗形的熒光體表面從大體上圓柱形部分上方的縱軸線徑向地向外外擴(kuò)；以及側(cè)向地圍繞多個(gè)固態(tài)光源且從多個(gè)固態(tài)光源的大體上水平的平面延伸到漏斗形的熒光體表面的外周緣的大體上圓錐形的元件，該圓錐形元件從多個(gè)固態(tài)光源向上反射藍(lán)光到漏斗形的熒光體表面，圓錐形元件透射來自漏斗形的突光體表面的突光。
[0010]在有關(guān)實(shí)施例中，在多個(gè)固態(tài)光源的大體上水平的平面處，多個(gè)固態(tài)光源可徑向地設(shè)置在漏斗形的熒光體表面的大體上圓柱形部分的外緣與大體上圓錐形的元件的內(nèi)緣之間。在另一個(gè)有關(guān)實(shí)施例中，漏斗形熒光體表面可以以相距縱軸線增加的徑向距離和以相距多個(gè)固態(tài)光源增加的縱向距離漸進(jìn)地接近水平。在又一個(gè)有關(guān)實(shí)施例中，整個(gè)漏斗形的熒光體表面的徑向橫截面可具有非凸起的凹度。在又一個(gè)有關(guān)實(shí)施例中，大體上圓錐形的元件的徑向橫截面可大體上為平坦的。在又一個(gè)有關(guān)實(shí)施例中，漏斗形的熒光體表面可發(fā)出具有以局部表面法線為中心的角分布的突光。
[0011]在另一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種產(chǎn)生大體上側(cè)向傳播和向下傳播的照明的方法。該方法包括:大體上向上發(fā)出藍(lán)光，該藍(lán)光具有以垂直軸線為中心的角分布；以圓錐形的透鏡圍繞垂直軸線，圓錐形的透鏡向上反射撞擊到圓錐體外的任何藍(lán)光，該圓錐體沿向上的方向變寬；在漏斗形的熒光體表面處接收和吸收藍(lán)光，漏斗沿向上的方向上變寬；從漏斗形的熒光體表面發(fā)出熒光，該熒光大體上側(cè)向和向下地發(fā)出；以及通過圓錐形的透鏡外側(cè)透射熒光。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]本文公開的前述和其它目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)將從附圖示出的本文公開的特定實(shí)施例的以下描述中變得明顯，在附圖中，相同的參考標(biāo)號貫穿不同視圖表示相同部分。附圖不必按比例，重點(diǎn)放在示出本文公開的原理上。
[0013]圖1為根據(jù)本文描述的實(shí)施例的產(chǎn)生光的模塊的橫截面圖。
[0014]圖2為根據(jù)本文描述的實(shí)施例的具有漏斗形熒光體表面和圓錐形透鏡的實(shí)心元件的橫截面圖。
[0015]圖3為根據(jù)本文描述的實(shí)施例的具有漏斗形熒光體表面和圓錐形透鏡的中空元件的橫截面圖。
[0016]圖4為根據(jù)本文描述的實(shí)施例的具有漏斗形內(nèi)熒光體表面和具有圓錐形外表面的實(shí)心透鏡的橫截面圖。
[0017]圖5為根據(jù)本文描述的實(shí)施例的漏斗元件的橫截面圖，其中將實(shí)心漏斗元件的窄端插入熱沉的孔中。
[0018]圖6為根據(jù)本文描述的實(shí)施例的相對細(xì)小的漏斗元件的橫截面圖。
[0019]圖7為根據(jù)本文描述的實(shí)施例的相對較寬的漏斗元件的橫截面圖。
[0020]圖8為根據(jù)本文描述的實(shí)施例的具有轉(zhuǎn)角的漏斗元件的橫截面圖。
[0021]圖9為根據(jù)本文描述的實(shí)施例的具有向上的凹度的漏斗元件的橫截面圖。
[0022]圖10為根據(jù)本文描述的實(shí)施例的具有大體上直的橫截面的圓錐形透鏡的橫截面圖。
[0023]圖11為根據(jù)本文描述的實(shí)施例的具有上凹的橫截面的圓錐形透鏡的橫截面圖。
[0024]圖12為根據(jù)本文描述的實(shí)施例的具有下凹的橫截面的圓錐形透鏡的橫截面圖。
[0025]圖13為根據(jù)本文描述的實(shí)施例的具有帶有混合凹度的彎曲橫截面的圓錐形透鏡的橫截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]如本文中使用的用語〃向上〃、〃向下〃、〃垂直的〃、〃側(cè)向的〃、〃水平的〃等是為了方便起見。此類用語在描述特定的光輸出時(shí)是有用的，且在如預(yù)期的那樣使用時(shí)旨在描述光模塊上的特定特征的定向。例如，就戶外停車場中的頂燈來說，光模塊可安裝在觀察者上方，且可按期望具有向下或側(cè)向地朝路面引導(dǎo)其大部分或所有光的輸出模式，其中向上朝天空引導(dǎo)的很少或沒有。就該示例來說，在典型的使用期間，相對于其定向描述模塊上的特定特征的定向是有益的。模塊的"頂部"在模塊的使用期間可面向上，"底部"或"基部〃在使用期間可面向下。將理解的是，此類標(biāo)記并不意味著模塊的特定側(cè)面固有地且總是面向上或面向下，只是在典型的使用期間，所謂的"頂部"側(cè)面向上，"底部"側(cè)面向下等。在實(shí)際使用中，模塊可沿任何期望的定向放置。
[0027]圖1為示例的產(chǎn)生光的模塊I的橫截面圖。模塊I具有垂直定向的縱軸線A。模塊I的一些或所有元件和特征可圍繞縱軸線A旋轉(zhuǎn)地對稱。模塊I具有基部2，其通?？捎米髂KI的機(jī)械錨。在安裝和移除期間可抓持基部2，且基部2可選擇性地包括手柄、脊部或用以改善使用者的抓持的其它機(jī)械輔助件。如果將模塊I用于螺紋插座中，則基部2可包括在其底部的螺紋。作為備選，模塊I可放置在匹配的電連接器上，且可包括沿最底部表面或基部2上的其它地方的適合的連接。在一些情況下，基部2作用為熱管理系統(tǒng)(B卩，熱沉或能夠散熱的任何其它等同的系統(tǒng)、裝置和/或材料)。
[0028]模塊I包括多個(gè)固態(tài)光源，諸如但不限于發(fā)光二極管(LED) 3，其一般安裝在基部2的頂部表面上或附近。LED3可以以適合的模式來布置，諸如但不限于矩形、正方形，或圍繞模塊I的縱軸線A旋轉(zhuǎn)對稱。LED3可布置在單個(gè)平面中、在多個(gè)平面中，或在沿縱軸線的不同位置處。LED3可大體上垂直于縱軸線A安放，以便其表面法線平行于縱軸線A。一般說來，LED3具有定向的輸出，以便從LED3發(fā)出的大多數(shù)光垂直于LED3的面。在離表面法線較遠(yuǎn)的角度處，光輸出減少，以至于平行于LED3的光輸出基本上為零。在許多情況下，裸露的LED3的成角的光輸出可遵循朗伯分布。在一些情況下，LED3可具有放置在其上方的準(zhǔn)直透鏡，其可使來自其的光的角度范圍變窄。各個(gè)LED3均可具有其自己的準(zhǔn)直透鏡，或若干LED3可存在一個(gè)準(zhǔn)直透鏡。在一些情況下，準(zhǔn)直透鏡為半球狀的或?yàn)榍蝮w的一部分。
[0029]LED3可全部具有相同的輸出波長，或至少兩個(gè)LED3可選擇地使用不同的波長。在一些實(shí)施例中，至少一個(gè)LED3可具有在可見光譜的藍(lán)色部分中的在450nm到475nm范圍內(nèi)的波長，或在可見光譜的紫色部分中的在380nm到450nm的范圍內(nèi)的波長。還可使用所發(fā)出的短于380nm的波長，但此類較短的波長被認(rèn)為是處于光譜的紫外線部分中，在此情況下，可能難以或不可能通過普通玻璃透射。就本文的目的來說，用語〃藍(lán)色〃可用于表示在450nm 至 475nm、450nm 至 500nm、400nm 至 475nm、400nm 至 500nm、400nm 至 475nm、380nm 至475nm、380nm至500nm、小于450nm、小于475nm、和/或小于500nm的范圍內(nèi)的波長。
[0030]一般說來，發(fā)光二極管的光譜輸出具有通常以中心波長和帶寬描述的分布。帶寬通常給定為輸出功率的半最大值全寬度(FWHM)。普通LED的典型的FWHM帶寬在15nm至40nm、15nm 至 35nm、15nm 至 30nm、15nm 至 25nm、15nm 至 20nm、20nm 至 40nm、20nm 至 35nm、20nm 至 30nm、20nm 至 25nm、25nm 至 40nm、25nm 至 35nm、25nm 至 30nm、和 / 或 24nm 至 27nm的范圍內(nèi)。
[0031]在典型的使用中，藍(lán)色LED3產(chǎn)生在光譜的藍(lán)色部分中的光，本文中被稱為〃激發(fā)光"11。激發(fā)光11被引導(dǎo)到吸收在光譜的藍(lán)色部分中的激發(fā)光11的熒光體上，且發(fā)出具有更長波長的光，本文中被稱為"熒光"13和16。熒光的光譜性質(zhì)極大地取決于所使用的特定熒光體，但普通熒光體發(fā)出與其余的可見光譜相比具有相對較大的帶寬的光，一般從475nm到750nm。在許多情況下，可調(diào)整熒光體成分，以便熒光13和16可選擇地與激發(fā)光11組合，產(chǎn)生在美學(xué)上令人的視覺舒適的照明。
[0032]模塊I可包括圍繞模塊I的縱軸線A且限定模塊I的側(cè)緣的透鏡4。為了保護(hù)，此類透鏡4包圍模塊1，且將輸出光透射到模塊I外。在圖1的具體示例中，透鏡4大體上為圓錐或圓錐形的，其具有在模塊I的基部2處或附近的窄端和在模塊I的頂部處或附近的寬端。圖2至圖4以及圖10至圖13中示出了透鏡4的更多具體設(shè)計(jì)。此外，在一些實(shí)施例中，透鏡4還通過向上朝熒光體反射激發(fā)光11來重新引導(dǎo)撞擊透鏡4的任何激發(fā)光11。反射可來自空氣與透鏡4的玻璃或塑料之間裸露的界面，或可由透鏡4的表面上的一個(gè)或多個(gè)薄膜涂層增強(qiáng)。因而，熒光體可接收直接來自LED3的激發(fā)光11，以及從透鏡4反射的激發(fā)光15。
[0033]在一些實(shí)施例中，激發(fā)光15的較大的入射角而不是任何依賴于波長的性質(zhì)導(dǎo)致了較高的反射率。一般說來，裸露的空氣/玻璃或空氣/塑料界面以較大的入射角示出了相當(dāng)高的功率反射率，而較少地取決于波長。就來自空氣的入射來說，大于布魯斯特角的入射角趨于示出該相當(dāng)高的反射率。就來自空氣的入射來說，布魯斯特角為(tan—1!!)，其中η為玻璃或塑料的折射指數(shù)。就來自玻璃或塑料的入射來說，大于布魯斯特角(tan—ll/n])的入射角示出了該相當(dāng)高的反射率，但由于界面處的全內(nèi)反射，故大于臨界角(sidl/n])的角示出了 100%或幾乎100%的功率反射率。注意，模塊I可以以任何適合的氣體來填充，如，空氣或氮?dú)饣驓鍤?；臨界角和布魯斯特角不會(huì)顯著地改變。模塊可被密封，或可具有一個(gè)或多個(gè)通氣口。因而，透鏡4趨于以相對較大的入射角反射激發(fā)光15，而以相對較小的入射角透射熒光14，17。[0034]熒光體本身可設(shè)置在熒光體表面5上。熒光體表面5可定形成像漏斗，其具有在模塊I的頂部處或附近的寬端和在模塊I的基部2處或附近的窄端。在一些實(shí)施例中，熒光體表面5可在漏斗形狀的〃外側(cè)〃或〃下側(cè)〃上。在其它實(shí)施例中，漏斗形狀可為實(shí)心外殼或中空外殼，其中熒光體粒子嵌入該漏斗形狀中。就此類實(shí)施例來說，熒光體可嵌入大體上透明的塑料材料或陶瓷材料中，且然后模制成期望的漏斗形狀。就本申請的目的來說，用語"熒光體表面"旨在不僅意指外表面或內(nèi)表面上的熒光體粒子，而且也意指分布在容積內(nèi)的熒光體粒子。一般說來，容積可為相對較薄的，如，形成漏斗表面的外殼，或可為相對較厚的，如，具有面向下的漏斗形表面的實(shí)心元件。
[0035]LED3可在漏斗的窄端的半徑之外。透鏡4可從基部2 (其中LED3可在透鏡4的窄端的半徑之內(nèi))朝模塊I的頂部(其中透鏡4可接近或會(huì)合漏斗形的熒光體表面5的寬端)延伸。熒光體表面5可接收和吸收直接來自LED3激發(fā)光12，然后發(fā)出通過透鏡4離開模塊I的熒光13。類似地，熒光體表面5可接收和吸收反射離開透鏡4的激發(fā)光15，然后發(fā)出通過透鏡4離開模塊I的熒光16。
[0036]在所有的此類實(shí)施例中，所發(fā)出的熒光的角輪廓以熒光體表面5的局部表面法線為中心，熒光體表面5上的位置對應(yīng)于激發(fā)光被吸收的位置。就圖1的具體設(shè)計(jì)來說，從位置13發(fā)出的熒光比從位置16發(fā)出的熒光更側(cè)向地定向，從位置16發(fā)出的熒光相比之下更垂直和向下。熒光體表面5和透鏡4的具體形狀輪廓選擇為用以實(shí)現(xiàn)通過透鏡4離開的光14和17的期望的空間角輪廓。在模塊I的設(shè)計(jì)階段期間和在零件的制造之前，在模塊I的光學(xué)性能的計(jì)算機(jī)光線追蹤模擬期間，此類形狀是最容易處理的。
[0037]圖2至圖4以及圖6至圖9中示出了熒光體表面5的更多具體選擇。
[0038]在一些實(shí)施例中，不是所有的激發(fā)光11，12，15都被熒光體表面5吸收，因此將反射鏡6定位在突光體表面5上方，以向下朝突光體表面5反射回所透射的任何激發(fā)光11，12，15，以用于潛在吸收。反射鏡6的形狀可用于進(jìn)一步定制模塊I的輸出輪廓。在圖1中示出的具體實(shí)施例中，反射鏡6為凹陷的，沿模塊的縱軸線A最遠(yuǎn)地向下延伸。在其它實(shí)施例中，可使用不同的形狀，包括平坦的、彎曲的，或向上凹陷的。在一些實(shí)施例中，模塊I的頂部大體上為不透明的，以至于沒有光通過頂部離開模塊。
[0039]注意，圖1中示出了光學(xué)表面而不是機(jī)械地支承該表面的結(jié)構(gòu)。例如，透鏡4示為反射激發(fā)光15且透射熒光14，17的單個(gè)表面。此類表面具有由真實(shí)的物理元件的機(jī)械支承。圖2至圖4中示出了此類物理元件的一些示例。
[0040]圖2為具有在其〃下側(cè)〃上的漏斗形的熒光體表面5和在其〃頂部〃側(cè)上的反射鏡6的實(shí)心元件20的橫截面圖。這可被稱為漏斗元件20。此類實(shí)心漏斗元件20可由任何適合的透明和/或大致透明的塑料模制成。一般說來，實(shí)心漏斗元件的透明度可為中等的，而半透明度可以是充分的，因?yàn)閷?shí)心漏斗20內(nèi)的大部分或所有光都可為最初未能穿過熒光體層被吸收的激發(fā)光。該示例中的透鏡4可為相對較薄的片，形狀像圓錐，更像普通品脫大小的飲用玻璃杯的側(cè)表面。
[0041]圖3為具有在其〃下側(cè)〃上的漏斗形的熒光體表面5和在其〃頂部〃側(cè)上的反射鏡6的中空元件20的橫截面圖。在一些情況下，中空漏斗可比實(shí)心漏斗更難以模制，但在光學(xué)上，其應(yīng)在很大程度上與圖2的實(shí)心漏斗起相同的作用，其中熒光體設(shè)置在其"下側(cè)"表面上。[0042]在圖2和圖3中，漏斗形的熒光體表面5在與透鏡4分離的元件上。在其它實(shí)施例中，透鏡4可制作成還附加地包括熒光體表面。
[0043]圖4為具有漏斗形的內(nèi)熒光體表面5且具有圓錐形的外表面21的實(shí)心透鏡4的橫截面圖。此類實(shí)心透鏡4可由適合的塑料材料模制。突光體表面5和實(shí)心透鏡4的外表面21兩者都可假定為任何適合的形狀，包括圖6至圖13中通過舉例示出的那些。使用此類固體透鏡4的模塊可附加地包括靠近模塊頂部的反射鏡(未示出)，該反射鏡將穿過熒光體表面5的任何激發(fā)光反射回到熒光體表面5。
[0044]圖5示出了可怎樣將漏斗元件20附接到基部2上的示例。在圖5的示例中，漏斗元件20的窄端22可插入基部2中的孔23中。注意，孔23可在LED3分布的中心處。相同的附接可用于中空漏斗元件。作為備選，漏斗元件的孔和窄端可設(shè)有匹配的螺紋，以便可將漏斗元件擰入基部中。
[0045]注意，圖1至圖5中的熒光體表面5和透鏡4的形狀僅為示例。實(shí)際上，可調(diào)整這兩個(gè)元件的形狀以及反射鏡6的形狀，以給出期望的輸出照明。通常，設(shè)計(jì)者可從功率要求開始，如，特定的波長區(qū)中的瓦特總數(shù)。與功率需求組合的熒光體的效率和其它性質(zhì)可確定發(fā)光二極管的性質(zhì)，如，發(fā)光二極管的數(shù)目和發(fā)光二極管的位置。設(shè)計(jì)者可執(zhí)行光線追蹤計(jì)算，以調(diào)整源位置和性質(zhì)、熒光體表面5的形狀，以及透鏡4的形狀，以便模塊輸出滿足特定的設(shè)計(jì)需要，其可包括輸出功率與傳播角的關(guān)系，以及其它適合的屬性。結(jié)果，表面形狀可以與圖1至圖5的示例不同。圖6至圖13的附加示例中示出了此類表面變化。
[0046]圖6為相對細(xì)小的漏斗元件20的橫截面圖。這里，漏斗元件20的窄部分在漏斗的很大一部分處保持較窄，很大一部分可能高達(dá)漏斗高度的一半或更高。漏斗元件20的寬端相對較陡地向外外擴(kuò)，以便窄部與寬部之間的過渡可相對較清楚。在一些實(shí)施例中，漏斗元件的窄端可為圓柱形的，在漏斗的特定高度下方?jīng)]有分叉，特定高度是例如漏斗高度的5%，10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50% 或 50% 以上。
[0047]與圖6相反，圖7為相對較寬的漏斗元件20的橫截面圖。與圖6中的寬部與窄部之間的急劇過渡相反，熒光體表面5可相當(dāng)平緩地彎曲。在圖7中，熒光體表面5的橫截面在突光體表面5上的各個(gè)點(diǎn)處均可為凹面。在圖6的設(shè)計(jì)中，突光體表面5的橫截面還可包括可選擇的平坦的點(diǎn)，如，離漏斗元件20的頂部和底部最近的點(diǎn)。
[0048]圖8為在熒光體表面5的橫截面上具有一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)角的漏斗元件20的橫截面圖。
[0049]圖9為具有向上的凹度的漏斗元件20的橫截面圖，其中熒光體表面5的上部部分可認(rèn)為是凸的。在一些實(shí)施例中，熒光體表面5的凸度和凹度在熒光體表面5上的位置與位置間可不同。
[0050]在一些實(shí)施例中，如圖6至圖9中所75,突光體表面5的徑向范圍從突光體表面5的底部到頂部增大或保持恒定(即，不會(huì)縮小)。
[0051]如熒光體表面5的形狀那樣，也可改變透鏡4(或在類似圖4中的實(shí)心透鏡的情況下，透鏡的外表面)的形狀，以實(shí)現(xiàn)來自模塊的特定輸出。圖10至圖13中示出了一些示例。
[0052]圖10為具有大體上直的橫截面的圓錐形透鏡4的橫截面圖。圖11為具有向上凹的(或凸的)橫截面的圓錐形透鏡的橫截面圖。圖12為具有向下凹的(或凹的)橫截面的圓錐形透鏡的橫截面圖。圖13為具有帶混合凹度的彎曲橫截面的圓錐形透鏡的橫截面圖。就像熒光體表面5的形狀那樣，設(shè)計(jì)者在模擬過程期間可調(diào)整透鏡4的形狀，以便實(shí)現(xiàn)來自模塊的期望的輸出。
[0053]除非另外指出，否則詞語〃大致〃可理解為包括精確的關(guān)系、情況、布置、定向，和/或其它特點(diǎn)，以及如由本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員理解的其偏差，此類偏差在一定程度上不會(huì)實(shí)質(zhì)上影響所公開的方法和系統(tǒng)。
[0054]在本公開內(nèi)容的全部內(nèi)容各處，用以修飾名詞的冠詞〃 一個(gè)"和/或〃 一種〃和/或"該"的使用可解釋成為了方便起見而使用，且除非另外明確說明，則其包括一個(gè)，或一個(gè)以上所修飾的名詞。用語〃包含〃、〃包括〃，以及〃具有〃旨在為開放性的，且意指存在除所列元件外的其它元件。
[0055]除非本文另外規(guī)定，否則用以與別的物件連通、相關(guān)聯(lián)，和/或基于別的物件的通過附圖描述的和/或以其它方式描繪的其元件、構(gòu)件、模塊，和/或零件可理解成以直接和/或間接的方式這樣連通、與其相關(guān)聯(lián)，和/或基于此。
[0056]盡管已經(jīng)描述了與其具體實(shí)施例有關(guān)的方法和系統(tǒng)，但方法和系統(tǒng)不限于此。顯然，鑒于以上教授內(nèi)容，許多變型和變化可變得明顯。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員可作出本文所描述和示出的細(xì)節(jié)、材料和零件布置的許多附加改變。
【權(quán)利要求】
1.一種具有基部、頂部、從所述基部中心延伸到所述頂部中心的縱軸線、以及圍繞所述縱軸線的側(cè)緣的產(chǎn)生光的模塊，包括: 多個(gè)固態(tài)光源，所述多個(gè)固態(tài)光源設(shè)置在所述模塊的基部處，朝所述模塊的頂部發(fā)出激發(fā)光，所述激發(fā)光具有至少一個(gè)激發(fā)波長且具有以所述模塊的縱軸線為中心的角分布； 透鏡，所述透鏡限定所述模塊的側(cè)緣且從所述模炔基部延伸到所述模塊頂部，所述透鏡反射激發(fā)光；以及 熒光體表面，所述熒光體表面接收和吸收激發(fā)光且產(chǎn)生熒光，所述熒光體表面定形為具有接近所述模塊頂部的寬端和接近所述模炔基部的窄端的漏斗，所述熒光具有大于所述至少一個(gè)激發(fā)波長的波長，且在相對于所述熒光體表面的局部表面法線為中心的所述熒光體表面上的各點(diǎn)處具有角分布，所述熒光通過由所述透鏡限定的側(cè)緣離開所述模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生光的模塊，其特征在于，所述透鏡包圍所述熒光體表面與所述模塊的側(cè)緣之間的氣體填充容積，以及其中在所述模塊內(nèi)時(shí)，所述激發(fā)光和所述熒光通過所述氣體傳播。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的產(chǎn)生光的模塊，其特征在于，所述熒光體表面為漏斗元件，所述漏斗元件具有接近所述模炔基部的窄端和接近所述模塊頂部的寬端，所述多個(gè)固態(tài)光源布置在所述漏斗元件的窄端之外，所述漏斗元件的寬端徑向地向外延伸到所述透鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的產(chǎn)生光的模塊，其特征在于，所述模塊的基部包括安裝有所述多個(gè)固態(tài)光源的熱沉，以及其中所述熱沉包括在其中心的、與所述模塊的縱軸線同軸的孔，所述孔接收所述漏斗元件的窄端。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的產(chǎn)生光的模塊，其特征在于，所述透鏡定形為具有在所述模炔基部處的窄端和在所述模塊頂部處的寬端的圓錐體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生光的模塊，其特征在于，所述透鏡基本上填充了所述熒光體表面與所述模塊的側(cè)緣之間的所有容積，以及其中在所述模塊內(nèi)時(shí)，所述激發(fā)光和所述熒光通過所述透鏡材料傳播，以及其中所述激發(fā)光通過全內(nèi)反射反射離開所述模塊的側(cè)緣。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的產(chǎn)生光的模塊，其特征在于，所述熒光體表面為所述透鏡的內(nèi)表面。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的產(chǎn)生光的模塊，其特征在于，所述模炔基部包括安裝有所述多個(gè)固態(tài)光源的熱沉。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生光的模塊，其特征在于，所述熒光體表面接收直接來自所述多個(gè)固態(tài)光源的所述激發(fā)光的一部分和接收來自從所述透鏡反射的所述激發(fā)光的其余部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生光的模塊，其特征在于，所述模塊頂部為不透明的，且包括用以朝所述熒光體表面反射回未吸收的激發(fā)光的反射鏡。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生光的模塊，其特征在于，所述多個(gè)固態(tài)光源中的各個(gè)固態(tài)光源均包括直接在相應(yīng)的芯片上方的半球狀透鏡。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生光的模塊，其特征在于，所述熒光體表面和所述透鏡關(guān)于所述模塊的縱軸線旋轉(zhuǎn)對稱。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生光的模塊，其特征在于，至少一個(gè)激發(fā)波長為380nm到500nm之間。
14.一種產(chǎn)生光的模塊,包括: 布置在大體上水平的平面中的多個(gè)固態(tài)光源，所述多個(gè)固態(tài)光源大體上向上發(fā)出具有以所述模塊的垂直縱軸線為中心的角分布的藍(lán)光； 具有熒光體的漏斗形熒光體表面，所述熒光體表面用于吸收所述藍(lán)光并發(fā)出具有比所述發(fā)出的藍(lán)光更長的波長的熒光，所述漏斗形的熒光體表面具有以所述模塊的縱軸線為中心的大體上圓柱形的部分，且從所述多個(gè)固態(tài)光源的中心部分向上延伸，所述漏斗形的熒光體表面從所述大體上圓柱形的部分上方的所述縱軸線徑向地向外外擴(kuò)；以及 大體上圓錐形的元件，所述大體上圓錐形的元件側(cè)向地圍繞所述多個(gè)固態(tài)光源且從所述多個(gè)固態(tài)光源的大體上水平的平面延伸到所述漏斗形的熒光體表面的外圍邊緣，所述圓錐形元件從所述多個(gè)固態(tài)光源向上反射所述藍(lán)光到所述漏斗形的熒光體表面，所述圓錐形元件透射來自所述漏斗形的熒光體表面的熒光。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的產(chǎn)生光的模塊,其特征在于,在所述多個(gè)固態(tài)光源的大體上水平的平面處，所述多個(gè)固態(tài)光源徑向地設(shè)置在所述漏斗形的熒光體表面的大體上圓柱形部分的外緣與所述大體上圓錐形的元件的內(nèi)緣之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的產(chǎn)生光的模塊，其特征在于，所述漏斗形的熒光體表面以相距所述縱軸線增加的徑向距離和以相距所述多個(gè)固態(tài)光源增加的縱向距離漸進(jìn)地接近水平。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的產(chǎn)生光的模塊，其特征在于，整個(gè)所述漏斗形的熒光體表面的徑向橫截面具有非凸的凹度。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的產(chǎn)生光的模塊，其特征在于，所述大體上圓錐形的元件的徑向橫截面為大體上平坦的。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的產(chǎn)生光的模塊，其特征在于，所述漏斗形的熒光體表面發(fā)出具有以局部表面法線為中心的角分布的突光。
20.一種產(chǎn)生大體上側(cè)向傳播和向下傳播的照明的方法，包括: 大體上向上發(fā)出藍(lán)光，所述藍(lán)光具有以垂直軸線為中心的角分布； 以圓錐形的透鏡圍繞所述垂直軸線，所述圓錐形的透鏡向上反射撞擊在所述圓錐體外側(cè)的任何藍(lán)光，所述圓錐體沿向上的方向變寬； 在漏斗形的熒光體表面處接收和吸收所述藍(lán)光，所述漏斗在向上的方向上變寬； 從所述漏斗形的熒光體表面發(fā)出熒光，所述熒光大體上側(cè)向和向下發(fā)出；以及 通過所述圓錐形的透鏡外側(cè)透射所述熒光。
【文檔編號】F21K99/00GK103477145SQ201280020028
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2012年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月25日
【發(fā)明者】H.羅, M.加爾貝斯 申請人:奧斯蘭姆施爾凡尼亞公司