本發(fā)明通常涉及發(fā)光系統(tǒng)和相關(guān)技術(shù)。更具體地講，本發(fā)明涉及一種用于光過濾的復(fù)合材料、使用復(fù)合材料的發(fā)光設(shè)備和用于確定復(fù)合材料中的釹化合物顆粒的摻雜濃度或復(fù)合材料的厚度的方法。
背景技術(shù)：
：led燈與傳統(tǒng)的白熾燈和熒光燈相比具有多種優(yōu)點(diǎn)，包括但不限于更長的預(yù)期壽命、很高的能效和無需預(yù)熱時(shí)間就能達(dá)到的全亮度。如本領(lǐng)域所知，led(這里也包括有機(jī)led或oled)是將電能轉(zhuǎn)換為包括可見光(半波長大約為400至750nm)的電磁輻射的固態(tài)半導(dǎo)體裝置。led通常包括摻雜有雜質(zhì)以產(chǎn)生pn結(jié)的半導(dǎo)材料芯片(裸片)。led芯片電連接到通常安裝于封裝件中陽極和陰極上。因?yàn)榕c諸如白熾燈或熒光燈的其他的燈相比，led以更窄的光束發(fā)射更具方向性的可見光，所以led通常用在諸如汽車、顯示器、安全/應(yīng)急和定向區(qū)域發(fā)光的應(yīng)用中。然而，led技術(shù)中的優(yōu)點(diǎn)使得基于led的高效發(fā)光系統(tǒng)能夠在采用其他傳統(tǒng)類型的光源的發(fā)光應(yīng)用(包括先前采用白熾燈和熒光燈的全向發(fā)光應(yīng)用)中得到更廣泛的使用。結(jié)果，led正越來越多地用于住宅，商業(yè)和市政設(shè)施等區(qū)域照明中?；趌ed的光源通常為led陣列，包括多個(gè)led裝置。因?yàn)閘ed裝置發(fā)射波長段很窄(例如，綠、藍(lán)、紅等)的可見光，所以在led燈中通常組合了不同的led裝置，以產(chǎn)生多種色彩的光(包括白光)?？蛇x擇地，可以通過將來自藍(lán)色led的光和將來自藍(lán)色led的藍(lán)光中的至少一部分轉(zhuǎn)換為一種不同顏色的熒光粉(yag:ce)進(jìn)行組合來產(chǎn)生基本呈現(xiàn)白色的光；轉(zhuǎn)換的光和藍(lán)光的組合可以產(chǎn)生呈現(xiàn)白色或基本呈現(xiàn)白色的光。然而，就來自藍(lán)色led的光和熒光粉的光組合產(chǎn)生的基本呈白色的光而言，光的白度和色彩飽和度指數(shù)仍不理想。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：提供了一種用于濾光的復(fù)合材料。該復(fù)合材料包括聚合物基體材料和摻雜在所述聚合物基體材料中的釹化合物顆粒，其中，所述復(fù)合材料中的釹化合物顆粒的重量百分比為0.4％至8％。提供了一種發(fā)光設(shè)備。該發(fā)光設(shè)備包括：白色led封裝件及包括如上所述的復(fù)合材料的光學(xué)組件。其中，由所述白色led封裝件產(chǎn)生的黃光的至少一部分經(jīng)所述光學(xué)組件過濾。提供了另一種發(fā)光設(shè)備。該發(fā)光設(shè)備包括：白色led封裝件及光學(xué)組件。所述白色led封裝件包括峰值波長小于435nm的藍(lán)光源和熒光粉。其中，由所述白色led封裝件產(chǎn)生的黃光的至少一部分經(jīng)所述光學(xué)組件過濾。提供了一種用于確定復(fù)合材料中的釹化合物顆粒的摻雜濃度的方法。該方法包括：預(yù)先確定穿過復(fù)合材料的可見光的色度學(xué)參數(shù)和復(fù)合材料中的釹化合物顆粒的摻雜濃度的第一映射關(guān)系；基于所述第一映射關(guān)系確定與期望的色度學(xué)參數(shù)對應(yīng)的復(fù)合材料中的釹化合物顆粒的摻雜濃度。提供了一種用于確定復(fù)合材料的厚度的方法。該方法包括：預(yù)先確定穿過復(fù)合材料的可見光的色度學(xué)參數(shù)和復(fù)合材料的厚度的第二映射關(guān)系；基于所述第二映射關(guān)系確定與期望的色度學(xué)參數(shù)對應(yīng)的復(fù)合材料的厚度。附圖說明當(dāng)參照附圖閱讀以下詳細(xì)描述時(shí)，本發(fā)明的這些和其它特征、方面及優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解，在附圖中，相同的元件標(biāo)號在全部附圖中用于表示相同的部件，其中：圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的包括光學(xué)組件的發(fā)光設(shè)備；圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的包括光學(xué)組件的發(fā)光設(shè)備的部分截面圖；圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于確定復(fù)合材料中的釹化合物顆粒的摻雜濃度的方法的示意性流程圖；圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的圖3中的步驟31的示意性流程圖；圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于確定復(fù)合材料的厚度的方法的示意性流程圖；圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的圖5中的步驟41的示意性流程圖。具體實(shí)施方式以下將描述本發(fā)明的一個(gè)或者多個(gè)具體實(shí)施方式。首先要指出的是，在這些實(shí)施方式的具體描述過程中，為了進(jìn)行簡明扼要的描述，本說明書不可能對實(shí)際的實(shí)施方式的所有特征均作詳盡的描述。應(yīng)當(dāng)可以理解的是，在任意一種實(shí)施方式的實(shí)際實(shí)施過程中，正如在任意一個(gè)工程項(xiàng)目或者設(shè)計(jì)項(xiàng)目的過程中，為了實(shí)現(xiàn)開發(fā)者的具體目標(biāo)，或者為了滿足系統(tǒng)相關(guān)的或者商業(yè)相關(guān)的限制，常常會(huì)做出各種各樣的具體決策，而這也會(huì)從一種實(shí)施方式到另一種實(shí)施方式之間發(fā)生改變。此外，還可以理解的是，雖然這種開發(fā)過程中所作出的努力可能是復(fù)雜并且冗長的，然而對于與本發(fā)明公開的內(nèi)容相關(guān)的本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，在本公開揭露的技術(shù)內(nèi)容的基礎(chǔ)上進(jìn)行的一些設(shè)計(jì)，制造或者生產(chǎn)等變更只是常規(guī)的技術(shù)手段，不應(yīng)當(dāng)理解為本發(fā)明公開的內(nèi)容不充分。除非另作定義，在本說明書和權(quán)利要求書中使用的技術(shù)術(shù)語或者科學(xué)術(shù)語應(yīng)當(dāng)為本發(fā)明所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
內(nèi)具有一般技能的人士所理解的通常意義。本說明書以及權(quán)利要求書中使用的“第一”或者“第二”以及類似的詞語并不表示任何順序、數(shù)量或者重要性，而只是用來區(qū)分不同的組成部分?！耙粋€(gè)”或者“一”等類似詞語并不表示數(shù)量限制，而是表示存在至少一個(gè)。“或者”包括所列舉的項(xiàng)目中的任意一者或者全部?！鞍ā被蛘摺鞍钡阮愃频脑~語意指出現(xiàn)在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵蓋出現(xiàn)在“包括”或者“包含”后面列舉的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。本發(fā)明提供一種適用于發(fā)光設(shè)備來影響對可見光的濾色效果(尤其是黃光過濾效果)的復(fù)合材料。該復(fù)合材料包括聚合物基體材料和摻雜在聚合物基體材料中的釹化合物顆粒。在一些實(shí)施例中，所述聚合物基體材料包括但不限于聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、硅樹脂或它們的任意組合。在一些實(shí)施例中，摻雜在聚合物基體材料中的釹化合物顆粒包括nd3+離子。一種nd3+離子源可為包括nd-f化合物的材料。這里所使用的“nd-f化合物”應(yīng)被廣泛地解釋為包括含釹和氟化物及可選地含其他元素的化合物。這樣的含釹和氟化物的化合物可以包括氟化釹、或氟氧化釹(例如，ndoxfy，其中2x+y＝3)、或含不定的水和/或氧的氟化釹、或氟氫氧化釹(例如，nd(oh)afb，其中a+b＝3)、或含釹和氟化物的多種其他的化合物。在一些應(yīng)用中，nd-f化合物可以具有相對低的折射率，諸如與選擇的聚合物基體材料匹配的折射率以提供低霧度復(fù)合材料。一種可用的nd3+離子源可為折射率約為1.6的氟化釹(ndf3)，其提供與特定聚合物基體材料匹配的合適的低折射率，以最小化散射損失。也可以采用其他的nd3+離子源，例如，包含nd-f的其他化合物，其非限制性的示例包括nd–x–f化合物，其中，x為與釹形成化合物的至少一種元素(例如，氧、氮、硫、氯等)、或是與氟形成化合物的至少一種金屬元素(除了nd之外)(例如，諸如na、k、al、mg、li、ca、sr、ba和y的金屬元素)、或是這些元素的組合。nd–x–f化合物的具體的示例可以包括：釹的氟氧化物(nd–o–f)化合物；nd–x–f化合物，其中，x可以為mg和ca或可以為mg、ca和o；以及包含nd-f的其他化合物。復(fù)合材料中的釹化合物顆粒的重量百分比為0.4％至8％。在一些實(shí)施例中，復(fù)合材料中的釹化合物顆粒的重量百分比為2％至8％。在一些實(shí)施例中，復(fù)合材料中的釹化合物顆粒的重量百分比為4％至6％。下面的表1示出了由led封裝件產(chǎn)生的穿過具有不同的釹化合物顆粒摻雜濃度(重量百分比)的復(fù)合材料的光的色坐標(biāo)(ccx和ccy)、cri(顯色指數(shù))、r9(紅光的cri)和csi(色飽和度指數(shù))，其中，每個(gè)復(fù)合材料的厚度為1mm，每個(gè)復(fù)合材料的聚合物基體材料由硅樹脂形成，釹化合物為ndf3，led封裝件的顯色指數(shù)大約為80％，另外，當(dāng)ndf3顆粒的摻雜濃度為0％時(shí)，沒有顯色濃度的相應(yīng)數(shù)值。表1從表1可以看出，cri、r9、csi都隨著ndf3顆粒的摻雜濃度的提高而變得更好。下面的表2示出了由led封裝件產(chǎn)生的穿過具有不同的釹化合物顆粒摻雜濃度(重量百分比)的復(fù)合材料的光的色坐標(biāo)(ccx和ccy)、cri和r9，其中，每個(gè)復(fù)合材料的厚度都從材料的中心到邊緣增加，中間的厚度是1.5mm，邊緣的厚度是4.2mm，每個(gè)復(fù)合材料的聚合物基體材料是pc，釹化合物為ndfo，led封裝件的顯色指數(shù)為約80％。表2ndf3顆粒的摻雜濃度(重量百分比)ccxccycrir90％0.45930.408881.084.490.4％0.45660.404087.5432.480.75％0.45610.401990.5646.971.25％0.45110.397395.3780.971.5％0.45110.393294.4493.242％0.45110.389590.7187.90從表2可以看出，與不含ndf3顆粒的材料相比，含ndf3顆粒的復(fù)合材料可以通過使光穿過復(fù)合材料來改善光性能。在一些實(shí)施例中，復(fù)合材料可以進(jìn)一步包括摻雜在聚合物基體材料中的用于光散射的添加劑顆粒。在一些實(shí)施例中，摻雜在聚合物基體材料中的添加劑顆粒包括但不限于金紅石二氧化鈦(tio2，折射率約2.74)，al2o3、以及nd-o化合物(諸如nd2o3)或其他含釹金屬氧化物(諸如含釹鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料)。在這樣的情況下，ndf3顆粒(或另一種nd3+離子源)可成為影響濾色效果的重要或唯一因素，添加劑顆?？沙蔀橛绊戯@著程度的光學(xué)散射實(shí)現(xiàn)的重要或唯一因素。在一些實(shí)施例中，在可見光區(qū)域中聚合物基體材料和釹化合物顆粒的折射率的差異小于0.1。通常，如果在可見光區(qū)域中聚合物基體材料和釹化合物顆粒的折射率的差異小于0.1，則這里實(shí)現(xiàn)了通常因最小化的程度的光學(xué)散射導(dǎo)致的低霧度(低擴(kuò)散度)光學(xué)效果。如果釹化合物顆粒由ndf3形成且其聚合物基質(zhì)材料為聚碳酸酯(pc)或聚苯乙烯(ps)，則ndf3的折射率(約1.60)和pc與ps的折射率(約1.586)使得在光穿過復(fù)合材料時(shí)出現(xiàn)最小程度的光學(xué)散射。折射率在0.1之內(nèi)ndf3的聚合物的另一示例是氟摻雜的聚酯(折射率約1.607)。就此，基于折射率與釹化合物顆粒的折射率相似的基準(zhǔn)來選擇聚合物基質(zhì)材料，以實(shí)現(xiàn)低霧度(低擴(kuò)散度)光學(xué)效果。在一些實(shí)施例中，在可見光區(qū)域中聚合物基體材料和釹化合物顆粒的折射率的差異大于0.1。例如，聚合物基體材料為聚碳酸酯，其折射率為1.586，釹化合物為ndfo，其折射率為1.7。本發(fā)明還提供了一種包括白色led封裝件的發(fā)光設(shè)備和包括前述復(fù)合材料的光學(xué)組件，其中，由白色led封裝件產(chǎn)生的黃光的至少一部分可以經(jīng)光學(xué)組件過濾。在一些實(shí)施例中，包括所述復(fù)合材料的光學(xué)組件可以為燈蓋或燈罩。例如，圖1示出了一種的發(fā)光設(shè)備10，其包括蓋或罩11、愛迪生型螺紋基座連接器12、在蓋或罩11和連接器12之間的殼體或基體13、和可選的散熱鰭14，其中，蓋或罩11由所述復(fù)合材料形成。作為另一示例，圖2示出了包括用于光學(xué)地包封安裝在印刷電路板(pcb)23上的led芯片22的穹頂蓋或罩21；其中，穹頂蓋或罩21由所述復(fù)合材料形成。在一些實(shí)施例中，包括所述復(fù)合材料的光學(xué)組件可以為位于燈蓋或罩內(nèi)部或外部的其他組件。在一些實(shí)施例中，白色led封裝件包括熒光粉和峰值波長段在440nm至460nm的范圍，特別地，為450nm的藍(lán)光源，在這些實(shí)施例中，用于形成光學(xué)組件的復(fù)合材料中的釹化合物顆粒的重量百分比為0.4％至8％。在一些實(shí)施例中，白色led封裝件熒光粉和峰值波長段小于435nm(例如，峰值波長小于430nm、在420nm至430nm的范圍內(nèi)、或?yàn)榇蠹s425nm)的藍(lán)光源。在這些實(shí)施例中，用于形成光學(xué)組件的復(fù)合材料中的釹化合物顆粒的重量百分比可以不受限制或也可以為0.4％至8％。此外，在這些實(shí)施例中，由于峰值波長小于430nm，不再需要添加到發(fā)光設(shè)備以實(shí)現(xiàn) 更好的可視效果的額外的uv光，這有助于保護(hù)眼睛。下面的表3示出了包括由具有不同厚度的復(fù)合材料形成的光學(xué)組件的發(fā)光設(shè)備的光的色坐標(biāo)(ccx和ccy)、cri、r9和凈csi，其中，在每個(gè)發(fā)光設(shè)備中，聚合物基體材料為pc，釹化合物為ndf3，ndf3的摻雜濃度(重量百分比)為4.5％，白色led封裝件的顯色指數(shù)大約是80，白色led封裝件包括具有熒光粉且峰值波長為大約450nm的藍(lán)光源。表3厚度crir9凈csiccxccy0mm81.113.7-20.45950.41131mm86.530.720.46930.40532mm89.139.190.47090.4014從表3可以看出，cri、r9和凈csi都隨著摻雜了4.5％濃度的ndf3顆粒的光學(xué)組件的厚度的增加而變得更好。當(dāng)厚度是2mm時(shí)光的性能是好的。下面的表4示出了包括由具有不同厚度的復(fù)合材料形成的光學(xué)組件的發(fā)光設(shè)備的光的色坐標(biāo)(ccx和ccy)、cri、r9和凈csi，其中，在每個(gè)發(fā)光設(shè)備中，聚合物基體材料為聚碳酸酯，釹化合物為ndf3，ndf3的摻雜濃度(重量百分比)為1％，白色led封裝件的顯色指數(shù)大約是80。表4厚度crir9凈csiccxccy0mm81.113.7-20.45950.41132mm832000.46440.40834.5mm86.530.720.46930.40539mm89.139.190.47910.399314mm9245150.48990.3926從表4可以看出，和不含ndf3顆粒的光學(xué)組件相比，含ndf3顆粒的光學(xué)組件可通過使光通過復(fù)合材料的方法提高光的性能。圖3示出了確定復(fù)合材料中的釹化合物顆粒的摻雜濃度的方法30的示意性流程圖。方法30包括步驟31和步驟32。步驟31包括預(yù)先確定穿過復(fù)合材料的可見光的色度學(xué)參數(shù)(colorimetryproperty)和復(fù)合材料中的釹化合物顆粒的摻雜濃度的第一映射 關(guān)系。色度學(xué)參數(shù)表明穿過復(fù)合材料的可見光的色彩。色度學(xué)參數(shù)包括但不限于色坐標(biāo)、cri、r9和csi。在一些實(shí)施例中，如圖4中所示，步驟31包括：使由白光源產(chǎn)生的光穿過第一復(fù)合材料以得到第一色度學(xué)參數(shù)的步驟311；使由白光源產(chǎn)生的光穿過第二復(fù)合材料以得到第二色度學(xué)參數(shù)的步驟312；以及基于第一色度學(xué)參數(shù)和第二色度學(xué)參數(shù)確定第一映射關(guān)系的步驟313，其中，第一復(fù)合材料和第二復(fù)合材料厚度相同且釹化合物顆粒的摻雜濃度不同。通過使由相同的白光源產(chǎn)生的光穿過除了釹化合物顆粒的摻雜濃度之外幾乎相同的第一復(fù)合材料和第二復(fù)合材料，可以得到穿過復(fù)合材料的可見光的色度學(xué)參數(shù)和復(fù)合材料中的釹化合物顆粒的摻雜濃度的第一映射關(guān)系。在一些實(shí)施例中，第一映射關(guān)系可以通過使由白光源產(chǎn)生的光穿過除了釹化合物顆粒的摻雜濃度之外幾乎相同的多個(gè)(例如，超過兩個(gè))復(fù)合材料來得到。步驟32包括基于第一映射關(guān)系確定與期望的色度學(xué)參數(shù)對應(yīng)的復(fù)合材料中的釹化合物顆粒的摻雜濃度。因?yàn)榈玫搅说谝挥成潢P(guān)系，所以容易根據(jù)期望的色度學(xué)參數(shù)來確定釹化合物顆粒的摻雜濃度。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的確定復(fù)合材料的厚度的方法40的示意性流程圖。方法40包括步驟41和步驟42。步驟41包括預(yù)先確定穿過復(fù)合材料的可見光的色度學(xué)參數(shù)和復(fù)合材料的厚度的第二映射關(guān)系。在一些實(shí)施例中，步驟41包括：使由白光源產(chǎn)生的光穿過第三復(fù)合材料以得到第三色度學(xué)參數(shù)的步驟411；使由白光源產(chǎn)生的光穿過第四復(fù)合材料以得到第四色度學(xué)參數(shù)的步驟412；以及基于第三色度學(xué)參數(shù)和第四色度學(xué)參數(shù)確定第二映射關(guān)系的步驟413，其中，第三復(fù)合材料和第四復(fù)合材料的厚度不相同且釹化合物顆粒的摻雜濃度相同。通過使由相同的白光源產(chǎn)生的光穿過除了厚度之外幾乎相同的第三復(fù)合材料和第四復(fù)合材料，可以得到穿過復(fù)合材料的可見光的色度學(xué)參數(shù)和復(fù)合材料的厚度的第二映射關(guān)系。在一些實(shí)施例中，第二色度學(xué)參數(shù)可以通過使由白光源產(chǎn)生的光穿過除了厚度之外幾乎相同的多個(gè)(例如，超過兩個(gè))復(fù)合材料來得到。步驟42包括基于第二映射關(guān)系確定與期望的色度學(xué)參數(shù)對應(yīng)的復(fù)合材料的厚度。因?yàn)榈玫搅说诙成潢P(guān)系，所以容易根據(jù)期望的色度學(xué)參數(shù)來確定復(fù)合材料的厚度。雖然結(jié)合特定的具體實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，對本發(fā)明可以作出許多修改和變型。因此，要認(rèn)識到，權(quán)利要求書的意圖在于覆蓋在本發(fā)明真正構(gòu)思和范圍內(nèi)的所有這些修改和變型。當(dāng)前第1頁12