光轉(zhuǎn)換組件、燈和燈具的制作方法
【專利摘要】提供一種光轉(zhuǎn)換組件（100)、燈和燈具。光轉(zhuǎn)換組件(100)包括第一層(108)和第二層(106)。第一層（108)包括第一發(fā)光材料。第一發(fā)光材料包括顯示量子限制并在至少一個維度上具有納米范圍的尺寸的顆粒。第一層設(shè)置為接收來自光源的光（110)，該光源發(fā)出紫色光譜或藍(lán)色光譜范圍內(nèi)第一光譜分布的光。第一光譜分布具有第一峰值波長。第一層（108)配置為與紫色或藍(lán)色光譜范圍內(nèi)第一光譜分布的位置無關(guān)地將基本上所有接收的光（110)轉(zhuǎn)換為藍(lán)色光譜范圍內(nèi)的第二光譜分布的光（104)。第二光譜分布具有波長大于第一峰值波長的第二峰值波長。第二層（106)包括第二發(fā)光材料。第二層設(shè)置為接收第二光譜分布的光（104)并被配置為將接收的光（104)至少部分地轉(zhuǎn)換為第三光譜分布的光（102)，該第三光譜分布不同于第一光譜分布和第二光譜分布。
【專利說明】光轉(zhuǎn)換組件、燈和燈具

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于將從光源發(fā)出的光轉(zhuǎn)換為不同色光的光轉(zhuǎn)換組件。

【背景技術(shù)】
[0002] 在一些應(yīng)用中，發(fā)出藍(lán)光的發(fā)光二極管（LED)與發(fā)光材料（luminescent material)組合，該發(fā)光材料將一部分藍(lán)光轉(zhuǎn)換為另一顏色的光，例如黃光、橙色光或紅 光。通常，并非所有的藍(lán)光都被轉(zhuǎn)換為另一顏色，因為必須由LED和發(fā)光材料的組件發(fā)出 白光。選擇發(fā)光材料的量和特性使得所需量的藍(lán)光被轉(zhuǎn)換為特定量的另一顏色，從而組合 發(fā)出的剩余的藍(lán)光和特定量的另一顏色的光組合成白光，這意味著組合成彈辨色點（color point)接近于顏色空間（color space)中的黑體線的光。
[0003] 專利申請公開US2012/0001204公開了一種顏色調(diào)節(jié)配置，其中發(fā)光器與發(fā)光材 料層組合以獲得特定顏色的發(fā)光。
[0004] 但是，在制造發(fā)光組件期間，產(chǎn)生了問題，該放光組件使用藍(lán)色光源與將藍(lán)光部分 地轉(zhuǎn)換為另一顏色的光的發(fā)光材料層的組合。制造全部精確地發(fā)出相同的藍(lán)光發(fā)光光譜的 發(fā)光器（例如LED)是相當(dāng)困難的。將稍微彼此偏差的發(fā)光器與具有一特定量的發(fā)光材料 的僅一種層組合是不能接受的，因為這將產(chǎn)生發(fā)出顏色稍微不同的光的發(fā)光組件。顏色稍 微不同的光發(fā)射能被人裸眼檢測出或可以導(dǎo)致例如不同光源的每一個都發(fā)出稍微不同顏 色的光的燈具。一個公知的方案是：在制造藍(lán)光發(fā)光器之后，每個藍(lán)光發(fā)光器都被特征化并 被封裝，并且與具有某一厚度的發(fā)光材料的層組合以獲得具有所需彈辨色點的發(fā)光，該某 一厚度與特定藍(lán)光發(fā)光器的特性相關(guān)。制造的發(fā)光器的特征化和封裝相當(dāng)昂貴，并且相對 大量的具有發(fā)光材料的不同層需要進(jìn)行存貨，這也是相對昂貴的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的一個目的是提供顏色轉(zhuǎn)換組件，其允許使用具有稍微不同藍(lán)光發(fā)光光譜 的藍(lán)光發(fā)光光源。
[0006] 本發(fā)明的第一方面提供一種光轉(zhuǎn)換組件。本發(fā)明的第二方面提供一種燈。本發(fā)明 的第三方面提供一種燈具。在從屬權(quán)利要求中限定了有利的實施例。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明第一方面的光轉(zhuǎn)換組件包括第一層和第二層。第一層包括第一發(fā)光材 料。第一發(fā)光材料包括顆粒，所述顆粒顯示量子限制并且在至少一個維度上具有納米范圍 的尺寸。第一層設(shè)置為接收來自光源的光，該光源發(fā)出在紫色光譜或藍(lán)色光譜范圍內(nèi)第一 光譜分布的光。第一光譜分布具有第一峰值波長。第一層配置為與在紫色或藍(lán)色光譜范圍 內(nèi)第一光譜分布的位置無關(guān)地將基本上所有接收的光轉(zhuǎn)換為藍(lán)色光譜范圍內(nèi)的第二光譜 分布的光。第二光譜分布具有第二峰值波長，第二峰值波長是大于第一峰值波長的波長。第 二層包括第二發(fā)光材料。第二層設(shè)置為接收第二光譜分布的光并被配置為將接收的光至少 部分地轉(zhuǎn)換為第三光譜分布的光，該第三光譜分布不同于第一光譜分布和第二光譜分布。
[0008] 包括第一發(fā)光材料的第一層將基本上所有的第一光譜分布的光轉(zhuǎn)換為第二光譜 分布的光。與在藍(lán)色光譜或紫色光譜范圍內(nèi)的第一光譜分布的精確位置無關(guān)地實現(xiàn)轉(zhuǎn)換。 這意味著第一發(fā)光材料的吸收光譜相對寬并與在紫色光譜和藍(lán)色光譜的范圍內(nèi)第一光譜 分布的可能位置重疊。進(jìn)一步意味著第一層中第一發(fā)光材料的量相對大-至少足夠大到吸 收所有接收的第一光譜分布的光以獲得例如完全轉(zhuǎn)換。第一發(fā)光材料顯示量子限制，其意 味著顆粒具有取決于顆粒尺寸的光學(xué)特性。這種材料的例子包括量子點、量子棒和量子四 腳體（quantum tetrapod)。第一發(fā)光材料是具有定義明確的發(fā)光光譜的發(fā)光材料，并且這 樣，在藍(lán)色光譜范圍內(nèi)第二光譜分布的位置也是定義明確的，第二峰值波長也是如此。由 此，包括第一發(fā)光材料的第一層將不能精確知道其光譜分布在紫色光譜或藍(lán)色光譜范圍內(nèi) 的位置的光轉(zhuǎn)換為公知其光譜分布和峰值波長在哪個波長的藍(lán)光。
[0009] 隨后，將第二光譜分布的光的至少一部分轉(zhuǎn)換為第三光譜分布的光。第二光譜分 布的光的不轉(zhuǎn)換部分與產(chǎn)生的第三顏色分布的光一起被發(fā)射到周圍環(huán)境中。由于第二顏色 分布的位置是公知的并且吸收部分是公知的，產(chǎn)生的第三光譜分布的光的量是公知的，光 轉(zhuǎn)換組件的總的發(fā)發(fā)射是定義明確且公知的。不需要對發(fā)出第一光譜分布的光的光源進(jìn)行 特征化或封裝，并且不必存貨保留不同的第二層。尤其是具有第一發(fā)光材料的第一層對該 效果做出貢獻(xiàn)，因為在由第一層完全轉(zhuǎn)換光的顏色之后，第二光譜分布的位置不遭受可能 導(dǎo)致可見色差（color difference)的容差的問題。
[0010] 光轉(zhuǎn)換組件的進(jìn)一步優(yōu)勢在于具有第一發(fā)光材料的第一層將紫光或藍(lán)光轉(zhuǎn)換為 (第二光譜分布的）更高波長的藍(lán)光。人眼對波長在紫色和更低的藍(lán)色光譜范圍的光不那 么敏感。如果光的波長增加為更高的藍(lán)色光譜范圍的波長，則人眼對光體驗為更高強度的 光。因此人眼對轉(zhuǎn)換的光體驗為更高流明量的光。該更多流明的光的一部分不由第二層轉(zhuǎn) 換，因此是光轉(zhuǎn)換組件的總的光發(fā)射，其被體驗為更高強度的光，同時第一光譜分布的接收 光的量（以（光）瓦特表示）沒有增加。
[0011] 可選地，第一層配置為將從光源接收的光完全轉(zhuǎn)換為藍(lán)色光譜范圍內(nèi)的第二光譜 分布的光，所述光源發(fā)出在紫色或藍(lán)色光譜范圍內(nèi)的第一光譜分布的光。應(yīng)當(dāng)注意到光的 完全轉(zhuǎn)換意味著顏色轉(zhuǎn)換組件的光發(fā)射中沒有第一光譜分布的剩余光。由此，由第一層接 收的所有光都被轉(zhuǎn)換為另一顏色的光。但是，在轉(zhuǎn)換期間，一些損失可能導(dǎo)致第二光譜分布 的發(fā)出光稍微少些，但在完全轉(zhuǎn)換的上下文中，最重要的特征是沒有第一光譜分布的剩余 光。第二光譜分布的光部分轉(zhuǎn)換為第三光譜分布的光意味著并非所有光都被轉(zhuǎn)換并且第二 光譜分布的光的一部分被光轉(zhuǎn)換組件發(fā)射出。
[0012] 第一發(fā)光材料的顆粒至少在一個維度具有納米范圍的尺寸。這意味著例如如果顆 粒實質(zhì)上是球體，則它們的直徑是在納米范圍內(nèi)。或者這意味著例如如果它們是線狀的，則 線的橫截面的尺寸在一個方向是納米范圍內(nèi)的。尺寸在納米范圍內(nèi)表示它們的尺寸至少小 于1微米，也就是小于1000納米，并且大于或等于0. 5納米。在一個實施例中，一個維度的 尺寸小于50納米。另一個實施例中，一個維度的尺寸在2至30納米的范圍內(nèi)。
[0013] 可選地，光轉(zhuǎn)換組件包括用于發(fā)出在紫色或藍(lán)色光譜范圍內(nèi)的第一光譜分布的光 的光源。
[0014] 可選地，第一發(fā)光材料的吸收光譜與第一光譜分布完全重疊。如果吸收光譜與第 一光譜分布完全重疊，則潛在地第一光譜分布的所有光都被轉(zhuǎn)換為第二光譜分布的光。
[0015] 可選地，第一層包括的量子點的量足夠大以完全吸收接收的光。如果所有接收的 第一光譜分布的光都被吸收，則所有的光都將由第一發(fā)光材料轉(zhuǎn)換，并且不會有第一光譜 分布的光留在光轉(zhuǎn)換組件的發(fā)光光譜中。第一發(fā)光材料的轉(zhuǎn)換效率可以導(dǎo)致一些損失，使 得第一光譜分布的接收光的能量總量稍微高于第二光譜分布的生成光的總量。
[0016] 可選地，第二峰值波長在460納米到480納米的范圍內(nèi)。如果第二光譜分布的峰 值波長在此范圍內(nèi)，則峰值波長是在藍(lán)色光譜范圍內(nèi)相對長的波長，其意味著人裸眼對第 二光譜分布的光的體驗比對具有更低峰值波長的第一光譜分布的光強烈得多。因此，與人 基于第一光譜分布的接收光所期望的相比，對顏色轉(zhuǎn)換組件的總的光發(fā)射體驗得更強烈。
[0017] 可選地，第一峰值波長在380納米到460納米的范圍內(nèi)?？蛇x地，第一峰值波長在 440納米到460納米的范圍內(nèi)。如果第一峰值波長在這些范圍之一內(nèi)，仍有足夠的在藍(lán)色光 譜范圍內(nèi)的未使用的波長可用，其中可以發(fā)出第二光譜分布的光。因而光轉(zhuǎn)換組件的設(shè)計 者能夠選擇如下的第一發(fā)光材料，第一發(fā)光材料具有在藍(lán)色光譜范圍的一部分中不與第一 光譜分布重疊的發(fā)光光譜并且具有與第一光譜分布的可能位置完全重疊的光吸收光譜。此 夕卜，在紫色或藍(lán)色光譜范圍內(nèi)的該位置允許峰值波長從第一峰值波長到第二峰值波長的相 對大的增加，并且由此用表示流明時轉(zhuǎn)換的光顯著增加。
[0018] 可選地，第三光譜分布落在500納米到800納米的光譜內(nèi)。
[0019] 可選地，第一層與光源直接接觸。如果第一層與光源直接接觸，則易于獲得第一光 譜分布的光的完全轉(zhuǎn)換。該可選的實施例防止光源與第一層之間的光泄露。此外，第一層 的尺寸可以保持得相對小，這節(jié)省了材料。
[0020] 可選地，第一層和第二層之間存在間隙。換句話說，第二層以遠(yuǎn)的或近的配置設(shè) 置，這意味著第二層不與第一層直接接觸。間隙防止第二層由于熱傳導(dǎo)而從第一層接收熱 量（反之亦然）。通常有利的是防止第二層中的第二發(fā)光材料變得過熱，因為這可能損壞第 二發(fā)光材料并對第二發(fā)光材料的效率產(chǎn)生負(fù)面影響。此外，在特定的近的配置中，光轉(zhuǎn)換組 件的總效率可以更高。
[0021] 可選地，光轉(zhuǎn)換組件還包括反射光混合腔。光源、第一層、第二層中的至少一者被 設(shè)置在反射光混合腔中。可選地，反射光混合腔包括光出射窗并且第二層被設(shè)置在光出射 窗處。
[0022] 反射光混合腔的壁反射照射到其上的光，由此使由光轉(zhuǎn)換組件的部件中的一個沿 錯誤方向（該錯誤方向不是光出射窗的方向）發(fā)出或反射的光被重新利用。光源可以朝壁 發(fā)出光，并且第一層或第二層可以反射照射到其上的光的一部分。光轉(zhuǎn)換組件的效率總體 上增加。進(jìn)一步地，根據(jù)反射光混合腔內(nèi)的至少一個光源、第一層、第二層中的至少一者的 精確設(shè)置，光被更好地混合和/或分配，從而從光轉(zhuǎn)換組件獲得更均勻地光輸出。
[0023] 可選地，第一發(fā)光材料包括量子點、量子棒和量子四腳體中的至少一者。這種材料 具有取決于它們的尺寸的光學(xué)性質(zhì)，并且在一個方向上它們的尺寸是納米范圍內(nèi)的。由此， 它們是第一發(fā)光材料的合適材料。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種燈，其包括根據(jù)本發(fā)明第一方面的光轉(zhuǎn)換組件。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種燈具，其包括根據(jù)本發(fā)明第一方面的光轉(zhuǎn)換組 件或包括根據(jù)本發(fā)明第二方面的燈。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明第二方面的燈和根據(jù)本發(fā)明第三方面的燈具提供與根據(jù)本發(fā)明第一 方面的光轉(zhuǎn)換組件相同的優(yōu)勢，并且具有與光轉(zhuǎn)換組件的相應(yīng)實施例效果類似的類似實施 例。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明的第四方面，層的應(yīng)用包括提供光轉(zhuǎn)換組件中的第一發(fā)光材料。該應(yīng) 用用于將第一光譜分布的光完全轉(zhuǎn)換為第二光譜分布的光，第一光譜分布在紫色或藍(lán)色光 譜范圍內(nèi)并具有第一峰值波長。第二光譜分布在藍(lán)色光譜范圍內(nèi)并具有第二峰值波長。第 二峰值波長是比第一峰值波長更長的波長。完全轉(zhuǎn)換與在紫色或藍(lán)色光譜范圍內(nèi)第一光譜 分布的位置無關(guān)。第一發(fā)光材料包括顯示量子限制并在至少一個維度上尺寸在納米范圍內(nèi) 的顆粒。
[0028] 例如"基本上全部發(fā)射"中或"基本上由...組成"中的術(shù)語"基本上"在此處將被 所屬領(lǐng)域技術(shù)人員所理解。術(shù)語"基本上"也可以包括具有"整個"、"完全"、"所有"、"全部" 等的實施例。因此，在實施例中，副詞基本上也可以去除。如果適用，術(shù)語"基本上"也可以 涉及90 %或更高，例如95 %或更高，特別是99 %或更高，甚至更特別是99. 5 %或更高，包括 100%。術(shù)語"包括"也包括這樣的實施例，其中術(shù)語"包括"意味著"由...組成"。
[0029] 參照下面描述的實施例本發(fā)明的這些和其他方面是顯而易見的并將進(jìn)行闡述。
[0030] 所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是上面提到的本發(fā)明的選擇、實施方式和/或方面 中的兩個或多個可以以任何被認(rèn)為有用的方式組合。
[0031] 對應(yīng)于所描述的組件的變型和修改的系統(tǒng)或組件的變型和修改可以由所屬領(lǐng)域 技術(shù)人員根據(jù)本說明書來實施。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0032] 在附圖中：
[0033] 圖la示意性圖示根據(jù)本發(fā)明第一方面的光轉(zhuǎn)換組件的第一實施方式的截面圖。 [0034] 圖lb示意性圖示光轉(zhuǎn)換組件的光源和第一層的光發(fā)射光譜和光吸收光譜的圖。
[0035] 圖2a示意性圖示光轉(zhuǎn)換組件的另一實施例，
[0036] 圖2b示意性圖示光轉(zhuǎn)換組件的再一實施例，
[0037] 圖3示意性圖示光轉(zhuǎn)換組件的部件的可替換的配置，
[0038] 圖4a和4b示意性圖示根據(jù)本發(fā)明第二方面的燈的實施例，以及
[0039] 圖5示意性圖示根據(jù)本發(fā)明第三方面的燈具的實施例。
[0040] 應(yīng)當(dāng)注意到不同附圖中的相同附圖標(biāo)記指示的項目具有相同的結(jié)構(gòu)特征和相同 的功能，或者具有相同的信號。這種項目的功能和/或結(jié)構(gòu)已經(jīng)被解釋的情況下，不需要在 詳細(xì)說明中重復(fù)對其解釋。
[0041] 該圖純粹是圖示性的，并非成比例繪制。為清楚起見，一些尺寸被大幅度地放大地 繪制。

【具體實施方式】
[0042] 在圖1中示出了第一實施例。圖la示意性圖示根據(jù)本發(fā)明第一方面的光轉(zhuǎn)換組件 100的截面圖。光轉(zhuǎn)換組件100的第一層108接收第一光譜分布的光110。第一光譜分布 在紫色或藍(lán)色光譜范圍內(nèi)并且第一光譜分布具有紫色或藍(lán)色光譜范圍內(nèi)的第一峰值波長。 第一層108包括量子點（quantum dot),其為發(fā)光材料。量子點吸收第一光譜分布的光并 將吸收的光轉(zhuǎn)換為第二光譜分布的光104。第二光譜分布是在藍(lán)色光譜范圍內(nèi)的并具有第 二峰值波長，該第二峰值波長是比第一峰值波長更長的波長。第一層108配置為將接收的 第一光譜分布的光完全轉(zhuǎn)換為第二光譜分布的光104。完全轉(zhuǎn)換與紫色或藍(lán)色光譜范圍內(nèi) 第一光譜分布的精確位置無關(guān)。因而，從第一層發(fā)出的光是第二光譜分布的光104并且光 轉(zhuǎn)換組件還包括配置為接收第二光譜分布的光104的第二層106。第二層106包括第二發(fā) 光材料，其配置為吸收第二光譜分布的光104并將吸收的光轉(zhuǎn)換為第三光譜分布的光102。 第二層106配置為將接收的第二光譜分布的光104部分轉(zhuǎn)換為第三光譜分布的光102。由 此光轉(zhuǎn)換組件100的發(fā)出光包括第三光譜分布的光102和第二光譜分布的光104。在作為 替換的實施例中，第二層106配置為將第二光譜分布的光104完全轉(zhuǎn)換為第三光譜分布的 光 102。
[0043] 應(yīng)當(dāng)注意到在附圖的說明中第一層108的材料是量子點。也可以用其他的材料 代替量子點，例如量子棒或量子四腳體。第一層108的發(fā)光材料包括至少顯示量子限制 (quantum confinement)并且在至少一個維度具有納米范圍內(nèi)的尺寸的顆粒。這意味著，例 如如果顆粒實質(zhì)上是球體，則它們的直徑是在納米范圍內(nèi)的?；蛘?，這意味著例如如果它們 是線狀的，則線的橫截面的尺寸在一個方向上是納米范圍內(nèi)的。尺寸在納米范圍內(nèi)表示它 們的尺寸至少小于1微米，也就是小于1000納米，并且大于或等于0. 5納米。在一個實施 例中，一個維度的尺寸小于50納米。另一個實施例中，一個維度的尺寸在2至30納米的范 圍內(nèi)。
[0044] 應(yīng)當(dāng)注意到第一層108和第二層106并未設(shè)置在彼此的頂部上，而是兩層之間出 現(xiàn)間隙。在其他實施例中，兩個層106U08設(shè)置在彼此的頂部上。
[0045] 圖lb表示光轉(zhuǎn)換組件的光源和第一層的發(fā)光光譜和光吸收光譜的圖表150。由第 一層108接收的來自光源的光是發(fā)光光譜156,其具有第一峰值波長λ pl。發(fā)光光譜156是 在紫光光譜或藍(lán)光光譜的范圍內(nèi)，并且因而第一峰值波長λρ1在這些范圍中的一個內(nèi)。第 一層108的量子點具有光吸收光譜154,該光吸收光譜與紫色光譜范圍重疊并與藍(lán)色光譜 范圍部分重疊。光吸收光譜154相對平并具有強大的截止波長λ i。隨后第一發(fā)光光譜156 的所有光都被量子點吸收。即使第一發(fā)光光譜156被定位成稍微朝向較短的波長或者稍微 朝向較長的波長（如箭頭152所指示的），第一發(fā)光光譜156仍然位于量子點的光吸收光譜 154內(nèi)。由此，與在量子點的光吸收光譜154內(nèi)第一發(fā)光光譜156的位置無關(guān)地，吸收第一 發(fā)光光譜156的光。如果第一層108中有足夠的量子點材料，則吸收第一光譜分布的所有 光110。量子點材料將吸收的光轉(zhuǎn)換為第二光譜分布的光。第二光譜范圍在圖lb中圖示為 第二發(fā)光分布158,其設(shè)置在藍(lán)色光譜范圍內(nèi)并具有波長比第一峰值波長λ pl更長的第二 峰值波長λ p2。第二發(fā)光分布158的位置是不變的，即使第一光譜分布的光位于量子點的 吸收光譜154的另一位置也是這樣。
[0046] 因此，光轉(zhuǎn)換組件100的第一層108貢獻(xiàn)如下效果，包括第二發(fā)光材料的第二層 106總是接收相同的第二光譜分布的光104,即使第一光譜分布的位置因不同光源的使用 而不同。因此，如果第二光譜分布的光104與第一光譜分布的光102的特定比率可被忽略， 則總是利用相同類型的第二層106構(gòu)成光轉(zhuǎn)換組件100。不需要使用不同類型的第二層106 來生成具有第二和第三光譜分布的光102、104的特定比的光，該不同類型的第二層具有第 二發(fā)光材料的不同厚度或不同濃度。
[0047] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，第一峰值波長λρ1在紫色光譜范圍內(nèi)，例如在380納米到 440納米的范圍內(nèi)。在另一個實施例中，第一峰值波長λρ1在較低的藍(lán)色光譜范圍內(nèi)，例如 在440納米到460納米的范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的實施例，第二峰值波長在較高的藍(lán)色光譜 范圍內(nèi)，例如在460納米到480納米的范圍內(nèi)。在本發(fā)明的進(jìn)一步實施例中，第三光譜分布 的光落在500納米到800納米的光譜內(nèi)。
[0048] 圖2a以橫截面圖的方式示意性圖示光轉(zhuǎn)換組件100的另一實施例。除了圖la的 光轉(zhuǎn)換組件100之外，圖2a的光轉(zhuǎn)換組件200包括發(fā)出第一光譜分布的光110的光源202。 可以使用任何合適的光源發(fā)出紫色或藍(lán)色光譜范圍的光。實例為：發(fā)光二極管（LED)或激 光二極管。應(yīng)當(dāng)注意到光源202與第一層108并非直接接觸。換句話說，光源202與第一 層108之間存在間隙。在其他實施例中，第一層108可以直接設(shè)置在光源202的頂部上。
[0049] 圖2b以截面圖的方式示意性圖示光轉(zhuǎn)換組件250的進(jìn)一步實施例。光轉(zhuǎn)換組件 250類似于圖2a的光轉(zhuǎn)換組件200,只有一處重要的不同：反射光混合腔252被加到光轉(zhuǎn) 換組件250。在圖2b的實施例中，在反射光混合腔252中提供光源202和第一層108,第二 層106提供在反射光混合腔252的光出射窗258處。反射光混合腔252的至少內(nèi)壁160是 反射性的，并且在實施例中是漫反射的。圖2b中示意性圖示了例如在位置254、256射到內(nèi) 壁260上的光被漫反射。在位置254,第一光譜分布的光可以射到反射內(nèi)壁260上。在位置 256,第二光譜分布的光可以射到反射壁上。反射光是循環(huán)的使得其仍可以到達(dá)第一層108 或第二層106,用于轉(zhuǎn)換為另一顏色。可選地，內(nèi)壁260具有超過90%的反射率，在另一實 施例中，內(nèi)壁260的反射率大于95%。
[0050] 可選地，光轉(zhuǎn)換組件250可以包括光學(xué)橋接元件（未示出），其設(shè)置為與光源 202光學(xué)接觸，與第一層108和/或第二層106光學(xué)接觸。光學(xué)橋接兀件可以增加從光 源202到第一層和/或到第二層106的光傳輸，并可以增加來自光源202的光的輸出f禹合 (outcoupling)。用于光學(xué)橋接元件的合適材料可以是玻璃、石英或熱穩(wěn)定的聚合物（例如 硅膠）。典型地，光學(xué)橋接元件的折射率在1. 2到1. 8的范圍內(nèi)，聚二甲硅氧烷（PDMS)具有 例如1. 4的折射系數(shù)。
[0051] 圖3以截面圖的方式示意性圖示光轉(zhuǎn)換組件的部件的配置。在光轉(zhuǎn)換元件300中， 發(fā)出第一光譜分布的光的光源302設(shè)置在支撐層304上。光源302配置為發(fā)出紫色或藍(lán)色 光譜范圍內(nèi)的第一光譜分布的光。在光源302頂部上設(shè)置有包括量子點的第一層308。第 一層308配置為使得第一光譜分布的所有光都轉(zhuǎn)換為第二光譜分布的光。該第二光譜分布 在藍(lán)色光譜范圍內(nèi)。在第一層308的頂部上設(shè)置包括第二發(fā)光材料的第二層306,該第二發(fā) 光材料配置為將第二光譜分布的光的一部分轉(zhuǎn)換為第三光譜分布的光。
[0052] 光轉(zhuǎn)換組件320類似于光轉(zhuǎn)換組件300。光源302不設(shè)置在支撐層304上，但是在 光轉(zhuǎn)換組件320的其他實施例中，光源302可以設(shè)置在支撐層304上。第一層308設(shè)置在 光源302上。面積大于第二層306的第二層326設(shè)置在遠(yuǎn)離光源302和第一層308的組合 體的位置處。換句話說，第二層326和光轉(zhuǎn)換組件320的其他部件之間存在間隙。
[0053] 光轉(zhuǎn)換組件340類似于光轉(zhuǎn)換組件320,但是第一層348并未設(shè)置在光源302的頂 部上，而是與第二層326直接接觸。光源302與第一層348之間存在間隙。
[0054] 光轉(zhuǎn)換組件360類似于光轉(zhuǎn)換組件340,但是在第二層326的頂部上提供額外的第 三層363。第三層363包括第三發(fā)光材料，其將第二光譜分布的光的一部分或第三光譜分布 的光的一部分轉(zhuǎn)換為第四光譜分布的光。在第三發(fā)光材料作用下，光轉(zhuǎn)換組件360的發(fā)射 光包括第三顏色的光，其是第四光譜分布的光。由此，可以產(chǎn)生更多不同顏色或者可以獲得 具有更高的顯色指數(shù)的白光。在圖3的顏色轉(zhuǎn)換組件360中，第二發(fā)光材料和第三發(fā)光材 料設(shè)置在不同的層中。在其他實施例中，它們可以設(shè)置為單個層中的混合物，或者它們可以 設(shè)置在單個層中，其中不同的發(fā)光材料在單個層中是空間分離的。甚至可以使用多于兩種 發(fā)光材料以產(chǎn)生光的更多顏色或質(zhì)量更高的白光。
[0055] 光轉(zhuǎn)換組件380是另一作為替換的配置。在支撐層384上設(shè)置多個光源302與光 源302頂部上的第一層308的組合體。具有第二發(fā)光材料的單個第二層386設(shè)置為離第一 層308的距離很短。在作為替換的配置中，第一層308不直接設(shè)置在光源302的頂部上，而 是設(shè)置在離光源302短的距離處，或者它們組合到單個層中，該單個層例如與第二層386直 接接觸。
[0056] 應(yīng)當(dāng)注意到所屬領(lǐng)域技術(shù)人員能夠組合圖la、lb、2a、2b和3的所有種類的配置以 獲得最好地適應(yīng)他的需求的光轉(zhuǎn)換組件。
[0057] 本發(fā)明的實施例中，量子點可以用作第一層的第一發(fā)光材料。量子點是半導(dǎo)體材 料的小晶體，通常具有僅幾納米的寬度或直徑。當(dāng)被入射光激勵時，量子點發(fā)出顏色由晶 體尺寸和材料確定的光。因而可以通過調(diào)整點的尺寸產(chǎn)生特定顏色的光。具有可見范圍 的發(fā)射的大多數(shù)已知量子點是基于帶殼的硒化鎘（CdSe)，殼例如為硫化鎘（CdS)和硫化鋅 (ZnS)。也可以使用無鎘量子點，例如磷化銦（InP)和硫化銦銅（CuInS 2)和/或硫化銦銀 (AgInS2)。量子點顯示非常窄的發(fā)射頻帶，并且由此它們顯示飽和色。此外，可以通過調(diào)整 量子點的尺寸容易地調(diào)整發(fā)出的顏色。本發(fā)明中可以使用本領(lǐng)域公知的任何類型的量子 點，假設(shè)它具有合適的波長轉(zhuǎn)換特征的話。
[0058] 在本發(fā)明的實施例中，第二層包括第二發(fā)光材料。第二發(fā)光材料可以是有機(jī) 或無機(jī)材料。適合用作波長轉(zhuǎn)換材料的有機(jī)發(fā)光材料的實例包括基于二萘嵌苯衍生物 (Perylene derivative)的發(fā)光材料，其例如以商標(biāo)名為Lumogen出售的二萘嵌苯衍生 物。因此合適的商業(yè)可用的產(chǎn)品的實例包括但不限于Lumogen紅F305、Lumogen橙F240、 Lumogen 黃 F170、LumogenF083 及其組合。
[0059] 適于第二層的如磷光體的無機(jī)發(fā)光材料的實例包括但不限于鈰摻雜釔鋁石榴石 (Y3A 15012 :Ce3+，也稱作 YAG :Ce 或 Ce 摻雜 YAG)或镥鋁石榴石（LuAG，Lu3A15012)，α -硅鋁氧 氮聚合物（SiALON) :Eu2+(黃）和￥丨具：Eu2+(紅），其中Μ是選自鈣Ca、Sr和Ba的至少一 種元素。當(dāng)接收的光是藍(lán)光時，典型地可用于本發(fā)明的實施例中的無機(jī)磷光體的另一實例 是YAG:Ce。此外，可以由釓（Gd)或鎵（Ga)替代鋁的一部分，其中更多的Gd導(dǎo)致黃光發(fā)射 的紅飄移。其他合適的材料可以包括（S ri_x_yBaxCay) 2_zSi5_aAlaN8_ a0a :Euz2+，其中0彡a < 5， 0彡X彡1，0彡y彡1并且0<ζ<1，以及（x+y)彡1，例如在紅色范圍內(nèi)發(fā)光的Sr2Si 5N8: Eu2+。
[0060] 可選地，第二層包括散射元件，例如Al203、BaS0 4或Ti02的顆粒。
[0061] 圖4a和4b示意性圖示根據(jù)本發(fā)明第二方面的燈400、500的實施例。燈400是 改進(jìn)的燈泡，其中設(shè)置多個根據(jù)本發(fā)明第一方面的光轉(zhuǎn)換組件402。燈450被稱作光引擎， 其包括光混合盒454,該光混合盒的內(nèi)壁是光反射性的并且該光混合盒在其光出射窗處包 括擴(kuò)散體452。與該光擴(kuò)散體相對的，在光混合盒454的內(nèi)部設(shè)置多個光轉(zhuǎn)換組件，其向 光混合盒454的光出射窗發(fā)射光。不直接通過擴(kuò)散體452發(fā)送到周圍環(huán)境并被背射（back reflect)的光由光混合盒454的反射內(nèi)壁再循環(huán)。公開的光轉(zhuǎn)換組件可以用作任何燈中， 包括但不限于白熾替換燈、TL替換燈、鹵素替換燈。
[0062] 圖5示意性圖示根據(jù)本發(fā)明第三方面的燈具500的實施例。燈具500包括根據(jù)本 發(fā)明第一方面的一個或多個光轉(zhuǎn)換組件（未示出），或者包括根據(jù)本發(fā)明第二方面的一個 或多個燈（未示出）。
[0063] 應(yīng)當(dāng)注意到，上面提到的實施例為示意性的而非限制本發(fā)明，并且所屬領(lǐng)域技術(shù) 人員將能夠設(shè)計多個可替換的實施例而不背離權(quán)利要求的范圍。
[0064] 權(quán)利要求中，置于括號之間的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)當(dāng)被解釋為限制權(quán)利要求。動詞 "包括"及其變形詞的使用不排除除了權(quán)利要求所述的元件或步驟以外的元件或步驟的存 在。元件前的冠詞"一"或"一個"不排除多個這種元件的存在。本發(fā)明可以利用包括多個 不同元件的硬件實施。在列舉多個裝置的設(shè)備權(quán)利要求中，這種裝置的多個可以由一個相 同的硬件項體現(xiàn)。相互不同的從屬權(quán)利要求中所述的某些措施實際上不代表這些措施的組 合不能被有利地使用。
【權(quán)利要求】
1. 一種光轉(zhuǎn)換組件（100、200、250、300、320、340、360、380、402)，包括 -第一層（108、308、348)，所述第一層包括第一發(fā)光材料，所述第一發(fā)光材料包括顯不 量子限制并在至少一個維度上具有納米范圍的尺寸的顆粒，所述第一層（108、308、348)被 設(shè)置為接收來自光源（202、302)的光（110)，所述光源發(fā)出在紫色光譜或藍(lán)色光譜范圍內(nèi) 第一光譜分布（156)的光，所述第一光譜分布（156)具有第一峰值波長（λ ρ1)，所述第一 層（108、308、408)被配置為與在紫色或藍(lán)色光譜范圍內(nèi)第一光譜分布（156)的位置無關(guān) 地將基本上所有接收的所述光（110)轉(zhuǎn)換為在藍(lán)色光譜范圍內(nèi)的第二光譜分布（158)的光 (104)，所述第二光譜分布（158)具有第二峰值波長（λ ρ2)，所述第二峰值波長是大于第一 峰值波長（λ ρ1)的波長， -第二層（106、306、326、386)，所述第二層包括第二發(fā)光材料，所述第二層（106、306、 326、386)被設(shè)置為接收所述第二光譜分布（158)的光（104)并被配置為將接收的所述光 (104)至少部分地轉(zhuǎn)換為第三光譜分布的光（102)，所述第三光譜分布不同于所述第一光 譜分布（156)和所述第二光譜分布（158)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光轉(zhuǎn)換組件（100、200、250、300、320、340、360、380、402)，還 包括用于發(fā)出在紫色或藍(lán)色光譜范圍內(nèi)的所述第一光譜分布（156)的光（110)的所述光源 (202,302)〇
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光轉(zhuǎn)換組件（100、200、250、300、320、340、360、380、 402)， 其中，所述第一發(fā)光材料的吸收光譜（154)與所述第一光譜分布（156)完全重疊。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光轉(zhuǎn)換組件（100、200、250、300、320、340、360、380、 402)，其中所述第一層（108、308、348)包括的第一發(fā)光材料的量足夠大以完全吸收接收的 所述光（110)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光轉(zhuǎn)換組件（100、200、250、300、320、340、360、380、 402)，其中所述第二峰值波長在460納米到480納米的范圍內(nèi)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光轉(zhuǎn)換組件（100、200、250、300、320、340、360、380、 402)，其中所述第一峰值波長（λ ρ1)在380納米到460納米的范圍內(nèi)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光轉(zhuǎn)換組件（100、200、250、300、320、340、360、380、 402)，其中所述第三光譜分布落在500納米到800納米的光譜內(nèi)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光轉(zhuǎn)換組件（100、200、250、300、320、340、360、380、402)，其 中所述第一層（1〇8、308、348)與所述光源（202、302)直接接觸。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光轉(zhuǎn)換組件（100、200、250、300、320、340、360、380、 402)，其中間隙存在于所述第一層（108、308、348)和所述第二層（106、306、326、386)之間。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光轉(zhuǎn)換組件（100、200、250、300、320、340、360、380、 402)，還包括反射光混合腔，其中在所述反射光混合腔中設(shè)置所述光源（202、302)、所述第 一層（108、308、348)、所述第二層（106、306、326、386)中的至少一個。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光轉(zhuǎn)換組件（100、200、250、300、320、340、360、380、 402)，其中所述反射光混合腔包括光出射窗（258)并且所述第二層（106、306、326、386)被 設(shè)置在所述光出射窗（258)處。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光轉(zhuǎn)換組件（100、200、250、300、320、340、360、380、402)，其 中所述第一發(fā)光材料包括量子點、量子棒和量子四腳體中的至少一個。
13. -種燈（400、450)，包括根據(jù)權(quán)利要求1至12中的任一項所述的光轉(zhuǎn)換組件（100、 200、250、300、320、340、360、380、402)。
14. 一種燈具（500)，包括根據(jù)權(quán)利要求1至12中的任一項所述的光轉(zhuǎn)換組件（100、 200、250、300、320、340、360、380、402)或根據(jù)權(quán)利要求 13 所述的燈（400、450)。
15. -種在光轉(zhuǎn)換組件中包括第一發(fā)光材料的層的應(yīng)用，所述層用于將基本上所有第 一光譜分布的光轉(zhuǎn)換為第二光譜分布的光，所述第一光譜分布在紫色或藍(lán)色光譜范圍內(nèi)并 具有第一峰值波長，所述第二光譜分布在藍(lán)色光譜范圍內(nèi)并具有第二峰值波長，所述第二 峰值波長是大于所述第一峰值波長的波長，基本上完全的所述轉(zhuǎn)換與在紫色或藍(lán)色光譜范 圍內(nèi)所述第一光譜分布的位置無關(guān)，所述第一發(fā)光材料包括顯示量子限制并在至少一個維 度上具有納米范圍的尺寸的顆粒。
【文檔編號】H01J61/44GK104221172SQ201380019641
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2013年4月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月13日
【發(fā)明者】R·A·M·?？嗣诽? T·范博梅爾 申請人:皇家飛利浦有限公司