具有熱響應(yīng)黑體線調(diào)光的LED的制作方法
本發(fā)明涉及一種包括光源和發(fā)光材料的照明設(shè)備。本發(fā)明還涉及一種用于定制(現(xiàn)有)照明設(shè)備的方法。
背景技術(shù)：
本領(lǐng)域中已知基于液晶的材料在照明應(yīng)用中的用途。wo2010035171比如描述了一種照明設(shè)備，該照明設(shè)備包括被布置為生成光源光的光源、可選發(fā)光材料以及熱可變反射元件?？蛇x發(fā)光材料被布置在光源的下游，并且被布置為將光源光的至少一部分轉(zhuǎn)換成發(fā)光材料光。在光源生成光源光時，光源和可選發(fā)光材料中的一個或多個生成熱量。熱可變反射元件被布置在光源和可選發(fā)光材料的下游。熱可變反射元件具有其中它實(shí)質(zhì)上反射的第一狀態(tài)和其中它實(shí)質(zhì)上透明的第二狀態(tài)；熱量引起從第一狀態(tài)到第二狀態(tài)的機(jī)會。熱可變反射元件被布置為在處于第二狀態(tài)時，透射從由光源光和可選發(fā)光材料光構(gòu)成的組選擇的一個或多個的至少一部分。照明設(shè)備被布置為向熱可變反射元件輸送由光源和可選發(fā)光材料中的一個或多個生成的熱量。
jp2010027586描述了一種被布置在發(fā)光二極管前面的液晶調(diào)光快門或高聚物分布式液晶調(diào)光快門。優(yōu)選地，通過在液晶調(diào)光快門中添加或分散預(yù)定磷光體或顏料，來提供漫射光、經(jīng)調(diào)光的光的照明以及還有期望的光色?？扉T包括電激活的液晶材料。
wo2011/0176076描述了一種照明設(shè)備，該照明設(shè)備包括被布置為生成光源光的光源、可選發(fā)光材料以及熱可變反射元件?？蛇x發(fā)光材料被布置在光源的下游，并且被布置為將光源光的至少一部分轉(zhuǎn)換成發(fā)光材料光。在光源生成光源光時，光源和可選發(fā)光材料中的一個或多個生成熱量。熱可變反射元件被布置在光源和可選發(fā)光材料的下游。熱可變反射元件具有其中它實(shí)質(zhì)上反射的第一狀態(tài)和其中它實(shí)質(zhì)上透明的第二狀態(tài)；熱量引起從第一狀態(tài)到第二狀態(tài)的機(jī)會。熱可變反射元件被布置為在處于第二狀態(tài)時，透射從由光源光和可選發(fā)光材料光構(gòu)成的組選擇一個或多個的至少一部分。照明設(shè)備被布置為向熱可變反射元件輸送由光源和可選發(fā)光材料中的一個或多個生成的熱量。
us2012/018754描述了一種光發(fā)射器設(shè)備、封裝或燈，該光發(fā)射器設(shè)備、封裝或燈包括光發(fā)射器和遮蔽至少光發(fā)射器的外觀的透光控制材料。在一個實(shí)施例中，公開了一種基于發(fā)光二極管(led)的燈，該基于led的燈包括led光源。磷光體被布置為遠(yuǎn)離光源，使得從光源發(fā)出的光穿過該磷光體并被該磷光體轉(zhuǎn)換。透光控制材料被至少部分地應(yīng)用在led光源和磷光體外部，以可逆地遮蔽led光源和磷光體的外觀。透光控制材料在led光源活躍時遮蔽較少。還公開了一種用于遮蔽不活躍光發(fā)射器的外觀的方法，該方法包括：提供至少一個光發(fā)射器。至少一個光發(fā)射器中的每一個被提供有在光發(fā)射器上方的透光控制材料，以在光發(fā)射器不活躍時可逆地遮蔽光發(fā)射器的外觀。透光控制材料在led光源活躍時遮蔽較少。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
發(fā)光二極管(led)由于它們高得多的能量效率和更長的壽命，正快速取代用于一般照明應(yīng)用的傳統(tǒng)白熾光源。各種白色色澤(shade)的led已經(jīng)變得廣泛可用，以相關(guān)色溫(cct)為特征。該cct是由人眼感知為發(fā)出與led相同白光的黑體輻射器的溫度。白熾燈泡是具有大約2700k的cct的這種黑體輻射器。常用的led值在從具有6500k的cct的“冷白色”(像日光)、經(jīng)過具有4000k的cct的“中性白色”、直到具有2700k的cct的“暖白色”(像白熾燈泡)的范圍內(nèi)。
我們非常習(xí)慣于以下事實(shí)：如果傳統(tǒng)的白熾燈泡調(diào)光，則光譜變化且變得更加泛紅(即，cct減小)。這自然由以下事實(shí)產(chǎn)生：降低功率將降低白熾絲的溫度，因此將影響所發(fā)出的黑體光譜。
與白熾燈泡相反，led在調(diào)光時不改變光譜，因此在色溫上不降低。這在一些應(yīng)用中被感知為不自然，并且需要在調(diào)光時遵循黑體線的led照明系統(tǒng)。
當(dāng)磷光體轉(zhuǎn)換的白光led被完全嵌入到介電介質(zhì)(像玻璃或透明聚合物)中而不是在空氣中操作時，非常特色的問題發(fā)生?？吹剑荷珳?cct)顯著增加。這是由藍(lán)光的增強(qiáng)提取效率而引起的，借此，發(fā)生到光譜的黃色部分的更少轉(zhuǎn)換。
解決黑體線調(diào)光的上述問題的已知方式是：在一個封裝或系統(tǒng)中組合具有不同光譜的各種led，并且通過控制獨(dú)立led驅(qū)動電流來電子地設(shè)置產(chǎn)生的光譜。在低輸出功率的情況下，光譜應(yīng)更加泛紅，在高輸出功率的情況下，光譜應(yīng)更加泛藍(lán)。這可以通過包括一些驅(qū)動電子器件來實(shí)現(xiàn)。但還必須包括一些光學(xué)措施來在角度和空間上混合構(gòu)成led的光。因此，本系統(tǒng)具有電子器件和光學(xué)部件的成本和復(fù)雜性的缺點(diǎn)。此外，在這種系統(tǒng)中，不是所有安裝的led將在所有設(shè)置中有助于光輸出。比如，在高輸出電平下，因?yàn)楣庾V應(yīng)泛藍(lán)，所以紅光led將被調(diào)光。這些系統(tǒng)的放大或縮小也受限(例如系統(tǒng)可能由3個白光led和1個紅光led構(gòu)成)。縮放為更大的系統(tǒng)將必須通過非遞增地添加(3+1)的倍數(shù)個led來進(jìn)行。這在其中通常空間受限的聚光燈應(yīng)用中是問題。
因此，本發(fā)明的一個方面是提供一種備選的照明設(shè)備，該照明設(shè)備優(yōu)選地還至少部分地消除上述缺點(diǎn)中的一個或多個。本發(fā)明的另外方面是以這種方式定制現(xiàn)有照明設(shè)備，使得現(xiàn)有照明設(shè)備還至少部分地消除上述缺點(diǎn)中的一個或多個。
通過產(chǎn)生在調(diào)光時可以實(shí)質(zhì)上自動遵循黑體線的單個led，本發(fā)明要求克服電子和光學(xué)部件的增加的成本、可擴(kuò)展性以及復(fù)雜性的問題。本文中描述了：通過在由藍(lán)光或uvled激勵的磷光體混合物中引入熱響應(yīng)散射材料，可調(diào)光發(fā)光二極管組件的相關(guān)色溫可以被設(shè)置為遵循黑體線。該材料以依賴溫度的方式增大穿過磷光體的光學(xué)路徑長度。在低驅(qū)動功率下，路徑長度更長，因此更多光被轉(zhuǎn)換成更長的波長，這產(chǎn)生更加泛紅、更暖的光譜。在高驅(qū)動功率下，熱響應(yīng)材料散射更少的光，并且發(fā)出更加泛藍(lán)、更冷的光譜。優(yōu)點(diǎn)是黑體線調(diào)光可以用單一led實(shí)現(xiàn)，這暗示電子器件和/或顏色混合光學(xué)器件中的更少復(fù)雜性。本設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是這給予照明系統(tǒng)的制造商一種實(shí)現(xiàn)黑體線調(diào)光的簡單方式，而不需要額外的驅(qū)動電子器件或顏色混合光學(xué)器件，但本發(fā)明還可以產(chǎn)生其他光學(xué)效果。
因此，在第一方面中，本發(fā)明提供了一種照明設(shè)備(本文中還被指示為“設(shè)備”)，該照明設(shè)備包括被配置為生成光源光的光源和光轉(zhuǎn)換器元件(本文中還被指示為“光轉(zhuǎn)換器”；光轉(zhuǎn)換器元件還可以被指示為“光轉(zhuǎn)換元件”)，其中，光轉(zhuǎn)換器元件包括透光基質(zhì)，透光基質(zhì)包括：(i)第一發(fā)光材料，該第一發(fā)光材料被配置為將(a)光源光和(b)可選地來自可選第二發(fā)光材料的第二發(fā)光材料光中的一個或多個的至少一部分轉(zhuǎn)換成第一發(fā)光材料光；和(ii)熱響應(yīng)液晶化合物；其中，透光基質(zhì)被特別配置為與光源熱接觸，并且其中，照明設(shè)備還被配置為特別在所述透光基質(zhì)的下游提供照明設(shè)備光，照明設(shè)備光包括所述光源光(或其可見部分的至少一部分)、所述第一發(fā)光材料光以及可選地所述第二發(fā)光材料光，特別地其中，所述光轉(zhuǎn)換器元件被布置為隨著被提供給光源的電功率而改變照明設(shè)備光的顏色和色溫中的一個或多個，甚至更特別地其中，所述光轉(zhuǎn)換器元件被布置為隨著被提供給光源的電功率而改變照明設(shè)備光的色溫。
在又一個方面中，本發(fā)明還提供了一種用于定制照明設(shè)備(諸如現(xiàn)有照明設(shè)備)的方法，該照明設(shè)備被配置為生成白色照明設(shè)備光，其中，照明設(shè)備包括發(fā)光表面，方法包括向所述發(fā)光表面提供涂層，其中，涂層包括光轉(zhuǎn)換器元件，其中，光轉(zhuǎn)換器元件包括透光基質(zhì)，該透光基質(zhì)包括：(i)第一發(fā)光材料，該第一發(fā)光材料被配置為將照明設(shè)備光的至少一部分轉(zhuǎn)換成第一發(fā)光材料光；和(ii)熱響應(yīng)液晶化合物，并且其中，涂層透射所述照明設(shè)備光的至少一部分，并且其中，所述涂層下游的照明設(shè)備光還包括所述第一發(fā)光材料光的至少一部分。
本文中描述的照明設(shè)備特別可以用于提供照明設(shè)備光，該照明設(shè)備光的顏色和色溫中的一個或多個隨著被提供給光源的電功率(的量)而改變。甚至更特別地，這種照明設(shè)備可以被配置為提供白色照明設(shè)備光，其中，在電功率范圍的至少一部分內(nèi)，照明設(shè)備光的色溫隨著增加的電功率而增加，并且隨著降低的電功率而降低。因此，本發(fā)明用單個設(shè)備且不用復(fù)雜電子器件、濾波器、光學(xué)器件、移動件等，允許顏色和/或色溫的調(diào)整。更甚至，本發(fā)明在以下意義上允許照明設(shè)備的“自然”行為：在照明設(shè)備的強(qiáng)度也降低時，色溫可以降低(正如白熾燈的情況)。進(jìn)一步地，令人驚奇地顯現(xiàn)為可能提供一種提供白光的照明設(shè)備，該白光的色點(diǎn)作為照明設(shè)備的所施加功率的函數(shù)(至少在電功率范圍的一部分內(nèi)(可能的))，實(shí)質(zhì)上遵循黑體軌跡(bbl)。
如上面指示的照明設(shè)備特別是具有一個或多個(led)光源的單個封裝。優(yōu)選地，光源是在操作期間至少發(fā)出處于從200-490nm范圍選擇的波長的光(光源光)的光源，特別地是在操作期間至少發(fā)出處于從400-490nm范圍選擇(甚至更特別地在440-490nm的范圍內(nèi))的波長的光的光源。該光可以部分地由波長轉(zhuǎn)換器納米顆粒來使用(還進(jìn)一步參見下文)。因此，在具體實(shí)施例中，光源被配置成生成藍(lán)光。在具體實(shí)施例中，光源包括固態(tài)led光源(諸如led或激光二極管)。術(shù)語“光源”還可以涉及多個(不同)光源(諸如2-20個(固態(tài))led光源)。因此，術(shù)語led還可以指的是多個led。因此，通常，照明設(shè)備光將包括(可見)光源光的至少一部分。在又一個實(shí)施例中，光源包括發(fā)射白光的led。
如本文中所述的照明設(shè)備可以在若干實(shí)施例中來提供。比如，在一個實(shí)施例中，在沒有包括第一發(fā)光材料和熱響應(yīng)液晶化合物的透光基質(zhì)的情況下，照明設(shè)備(已經(jīng))可以提供白光(還參見上文)。附加的透光基質(zhì)可以用于調(diào)整白光。在這種實(shí)施例(和關(guān)于其的變型例)中，附加的透光基質(zhì)特別是可以包括紅色發(fā)光材料(作為第一發(fā)光材料)，更甚至包括(還)吸收照明設(shè)備光的綠光和/或黃光的一部分的紅色發(fā)光材料。這樣，透光基質(zhì)下游的照明設(shè)備光可以包括紅色分量，該紅色分量在具體實(shí)施例中在降低照明設(shè)備的功率時相對增大(例如相對于藍(lán)色和綠色發(fā)射、或藍(lán)色和黃色發(fā)射、或藍(lán)色和綠色和黃色發(fā)射)(還參見下文)。因此，這樣，可以精細(xì)調(diào)整現(xiàn)有照明設(shè)備。比如，包括透光基質(zhì)的涂層(還進(jìn)一步參見下文)可以被應(yīng)用到這種現(xiàn)有照明設(shè)備。據(jù)此，可以具有實(shí)質(zhì)上獨(dú)立于照明設(shè)備的功率的發(fā)射光譜的現(xiàn)有照明設(shè)備現(xiàn)在可以變得依賴于照明設(shè)備的功率。在又一實(shí)施例中，第一發(fā)光材料對提供白光本身實(shí)質(zhì)上是必要的。在沒有第一發(fā)光材料的照明設(shè)備將提供藍(lán)光和綠光時(這使得紅色分量對于提供白光是必要的)，或在照明設(shè)備將提供藍(lán)光、綠光以及黃光時(但在這種組合中，紅色分量還可以對于提供白光是必要的)，可能特別是這種情況。
因此，如本文中所述的照明設(shè)備特別被配置為提供特別具有可變色溫的白光，其中，色溫依賴于向照明設(shè)備提供的電功率。然而，因?yàn)榫哂邪ǖ谝话l(fā)光材料和熱響應(yīng)液晶化合物的基質(zhì)的本發(fā)明的原理還可以應(yīng)用于有色光源，所以照明設(shè)備還可以被配置為提供有色光。進(jìn)一步地，憑借本發(fā)明，不僅還可能提供其白光的色溫實(shí)質(zhì)上遵循黑體軌跡(bbl)的照明設(shè)備，而且還可能提供被配置為依賴于所施加的功率來提供白光或有色光的照明設(shè)備。
本文中所述的光轉(zhuǎn)換器元件特別是透光的光轉(zhuǎn)換器，并且特別地透射光源光的至少一部分。因此，當(dāng)向光轉(zhuǎn)換器元件提供光源光時，光源光中的一些可以在光轉(zhuǎn)換器元件的下游被找到。當(dāng)光轉(zhuǎn)換器元件被應(yīng)用于現(xiàn)有照明設(shè)備時，那么光轉(zhuǎn)換器元件(還)特別為透光的光轉(zhuǎn)換器，并且特別地透射照明設(shè)備光的至少一部分。因此，當(dāng)向光轉(zhuǎn)換器元件提供照明設(shè)備光時，照明設(shè)備光中的一些可以在光轉(zhuǎn)換器元件的下游被找到(但富集了一些第一發(fā)光材料光)。
同樣，本文中所述的透光基質(zhì)由此特別是透光的光轉(zhuǎn)換器，并且特別地透射光源光的至少一部分。因此，當(dāng)向透光基質(zhì)提供光源光時，光源光中的一些可以在透光基質(zhì)的下游被找到。當(dāng)透光基質(zhì)被應(yīng)用于現(xiàn)有照明設(shè)備時，那么該透光基質(zhì)(還)特別為透光基質(zhì)，并且特別地透射照明設(shè)備光的至少一部分。因此，當(dāng)向透光基質(zhì)提供照明設(shè)備光時，照明設(shè)備光中的一些可以在透光基質(zhì)的下游被找到(但富集了一些第一發(fā)光材料光)。注意，一個實(shí)施例中的光轉(zhuǎn)換器元件可以包括除了一個或多個透光基質(zhì)之外的其他元件(像例如，一個或多個(光學(xué)活性)層)。然而，在又一實(shí)施例中，光轉(zhuǎn)換器元件基本上由一個或多個透光基質(zhì)構(gòu)成。
術(shù)語“上游”和“下游”涉及相對于來自光生成裝置(這里特別是光源)的光的傳播的項(xiàng)或特征的布置，其中，相對于來自光生成裝置的光束內(nèi)的第一位置，更靠近光生成裝置的光束中的第二位置是“上游”，并且更遠(yuǎn)離光生成裝置的光束內(nèi)的第三位置是“下游”。特別地，對于由光源或照明設(shè)備生成且具有從可見波長范圍選擇的波長的光，(一個或多個透光基質(zhì)或(整個)光轉(zhuǎn)換器元件的)材料具有在50％-100％范圍內(nèi)(特別地是在70％-100％范圍內(nèi))的透光率。這樣，光轉(zhuǎn)換器元件透射來自光源或照明設(shè)備的可見光。本文中，術(shù)語“可見光”特別涉及具有從380nm-780nm范圍內(nèi)選擇的波長的光。透射率或光透性可以通過如下方式來確定：向材料提供具有第一強(qiáng)度的特定波長處的光，并使在透射通過材料之后測量的該波長處的光的強(qiáng)度與以該特定波長提供給材料的光的第一強(qiáng)度相關(guān)(還參見e-208ande-406ofthecrchandbookofchemistryandphysics,69thedition,1088-1989)。
光轉(zhuǎn)換器元件包括基質(zhì)，該基質(zhì)包括第一發(fā)光材料和熱響應(yīng)液晶化合物(至少兩種功能材料)。這種基質(zhì)例如可以容納(host)作為發(fā)光材料顆粒的發(fā)光材料，在應(yīng)用無機(jī)發(fā)光材料時可以特別是這種情況。然而，基質(zhì)還可以容納例如可以(分子地)分散在基質(zhì)材料中的有機(jī)發(fā)光材料。由此，基質(zhì)包括基質(zhì)材料，該基質(zhì)材料包括(至少兩種)功能材料?；|(zhì)材料特別可以包括從由透射性有機(jī)材料支撐物或無機(jī)材料支撐物或混合材料支撐物構(gòu)成的組選擇的一種或多種材料，諸如從由以下構(gòu)成的組選擇的一種或多種材料：pe(聚乙烯)、pp(聚丙烯)、pen(聚萘二甲酸乙二醇酯)、pc(聚碳酸酯)、聚丙烯酸甲酯(pma)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)(樹脂玻璃或有機(jī)玻璃)、乙酸丁酸纖維素(cab)、有機(jī)硅、聚氯乙烯(pvc)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(pet)、(petg)(乙二醇改性聚對苯二甲酸乙二醇酯)、pdms(聚二甲基硅氧烷)以及coc(環(huán)烯共聚物)。特別地，基質(zhì)材料包括有機(jī)硅或聚硅氧烷(諸如pdms或聚二苯基硅氧烷、或包括甲基和苯基的聚硅氧烷等)。光轉(zhuǎn)換器元件特別可以是主體或?qū)印Ｈ缟厦鏄?biāo)識的這樣的材料可以提供透光基質(zhì)。有機(jī)硅是包括經(jīng)常與碳和/或氫(諸如甲基和/或苯基)組合的硅氧烷的重復(fù)單元的聚合物。
基質(zhì)特別可以包括熱響應(yīng)液晶化合物和第一發(fā)光材料的混合物。比如，第一發(fā)光材料可以嵌入在熱響應(yīng)液晶化合物中，或者第一發(fā)光材料和熱響應(yīng)液晶化合物兩者都嵌入在主材料(諸如聚合材料)中。
術(shù)語“光轉(zhuǎn)換器元件”還可以指的是多個(不同的)光轉(zhuǎn)換器元件。這些光轉(zhuǎn)換器元件可以被配置為彼此物理接觸，但還可以被配置為與彼此距離非零距離。通常，將存在至少一個光轉(zhuǎn)換器元件，在該至少一個光轉(zhuǎn)換器元件的下游側(cè)可以感知實(shí)質(zhì)上所有照明設(shè)備光。
如上面指示的，發(fā)光材料可以從無機(jī)發(fā)光材料和有機(jī)發(fā)光材料選擇。術(shù)語“發(fā)光材料”還可以指的是多種不同的發(fā)光材料。同樣，術(shù)語“第一發(fā)光材料”或“第二發(fā)光材料”分別可以指的是多種(不同的)第一發(fā)光材料或多種(不同的)第二發(fā)光材料。
合適的發(fā)光材料包括高度適于如下文闡述的本發(fā)明的實(shí)施例的目的的無機(jī)磷光體(諸如(鈰)摻雜的yag、(鈰)摻雜的luag)、有機(jī)磷光體、有機(jī)熒光染料以及量子點(diǎn)等。
量子點(diǎn)是通常具有僅幾納米的寬度或直徑的半導(dǎo)體材料的小晶體。在由入射光激勵時，量子點(diǎn)發(fā)出由晶體的尺寸和材料確定的顏色的光。因此，特定顏色的光可以通過更改量子點(diǎn)的尺寸來產(chǎn)生。具有可見光范圍內(nèi)的發(fā)射的大多數(shù)已知的量子點(diǎn)基于具有殼(諸如硫化鎘(cds)和硫化鋅(zns))的硒化鎘(cdse)。
術(shù)語“量子點(diǎn)”或“發(fā)光量子點(diǎn)”還可以指的是不同類型的量子點(diǎn)(即，具有不同光譜特性的量子點(diǎn))的組合。qd在本文中還被指示為“波長轉(zhuǎn)換器納米顆?！薄Ｐg(shù)語“量子點(diǎn)”特別指的是(在用諸如uv輻射的合適輻射激勵時)在uv、可見光以及ir中的一個或多個中發(fā)光的量子點(diǎn)。
本文中被指示為波長轉(zhuǎn)換器納米顆粒的量子點(diǎn)或發(fā)光納米顆粒比如可以包括從由以下構(gòu)成的組選擇的ii-vi族化合物半導(dǎo)體量子點(diǎn)(核殼量子點(diǎn)，其中核從由以下構(gòu)成的組選擇)：cds、cdse、cdte、zns、znse、znte、hgs、hgse、hgte、cdses、cdsete、cdste、znses、znsete、znste、hgses、hgsete、hgste、cdzns、cdznse、cdznte、cdhgs、cdhgse、cdhgte、hgzns、hgznse、hgznte、cdznses、cdznsete、cdznste、cdhgses、cdhgsete、cdhgste、hgznses、hgznsete以及hgznste。在另一個實(shí)施例中，發(fā)光納米顆粒比如可以是從由以下構(gòu)成的組選擇的iii-v族化合物半導(dǎo)體量子點(diǎn)(核殼量子點(diǎn)，其中核從由以下構(gòu)成的組選擇)：gan、gap、gaas、ain、a1p、alas、inn、inp、ingap、inas、ganp、ganas、gapas、a1np、alnas、alpas、innp、innas、inpas、gaalnp、gaalnas、gaalpas、galnnp、galnnas、galnpas、inalnp、inalnas以及inalpas。在又一實(shí)施例中，發(fā)光納米顆粒比如可以是從由cuins2、cuinse2、cugas2、cugase2、aglns2、aglnse2、aggas2以及aggase2構(gòu)成的組選擇的i-iii-vi2黃銅礦型半導(dǎo)體量子點(diǎn)(核殼量子點(diǎn)，其中核從由上述材料構(gòu)成的組選擇)。
也可以使用有機(jī)熒光染料。分子結(jié)構(gòu)可以被設(shè)計為使得可以調(diào)整光譜峰位置。合適的有機(jī)熒光染料材料的示例是基于苝衍生物(例如由basf出售的名稱
發(fā)光材料還可以為無機(jī)磷光體。無機(jī)磷光體材料的示例包括但不限于鈰(ce)摻雜的yag(y3al5o12)或luag(lu3a15o12)。ce摻雜的yag(簡短地指示為“yag”)發(fā)出泛黃光，而ce摻雜的luag(簡短地指示為luag)發(fā)出泛黃綠光。發(fā)出紅光的其他無機(jī)磷光體材料的示例可以包括但不限于ecas和bssn；ecas是ca1-xalsin3:eux，其中，0<x≤l，在其他實(shí)施例中0<x≤0.2；并且bssn是ba2-x-zmxsi5-yalyn8-yoy:euz，其中，m表示sr或ca，0≤x≤l，0<y≤4，并且0.0005≤z≤0.05，并且在實(shí)施例中0≤x≤0.2。
一些特定無機(jī)發(fā)光材料在下文討論。用于綠發(fā)射體的若干選項(xiàng)是可能的，包括(ca,sr,ba)(al,ga,in)2(o,s,se)4:eu2+、硫代鎵酸鹽中的一個或者多個，特別地諸如srga2s4:eu2+之類的至少包括sr、ga以及s的這種發(fā)光材料。這些類型的發(fā)光材料可以特別地是窄帶綠發(fā)光體?？蛇x地或者備選地，無機(jī)發(fā)光材料可以包括m3a5o12:ce3+(石榴石材料)，其中m從由sc、y、tb、gd以及l(fā)u組成的組中選擇，其中a從由al和ga組成的組中選擇。優(yōu)選地，m至少包括y和lu中的一個或者多個，并且其中a至少包括al。這些類型的材料可以給出最高的效率。石榴石的實(shí)施例特別地包括m3a5o12石榴石，其中m包括至少釔或者镥，并且其中a包括至少鋁。這種石榴石可以用鈰(ce)摻雜，用鐠(pr)或用者鈰和鐠的組合摻雜；然而特別地用至少ce摻雜。特別地，a包括鋁(al)，然而，a還可以部分地包括鎵(ga)和/或鈧(sc)和/或銦(in)，特別地達(dá)到al的大約20％，更特別地達(dá)到al的大約10％(即，a離子基本上由90％或者更大摩爾百分比的al和10％或者更小摩爾百分比的ga、sc以及in中的一個或者多個組成)；a可以特別地包括達(dá)到大約10％的鎵。在另一變型例中，a和o可以至少部分地由si和n代替。元素m可以特別地從由釔(y)、釓(gd)、鋱(tb)以及镥(lu)組成的組中選擇。此外，特別地僅存在達(dá)到m的大約20％的量的gd和/或tb。在特定實(shí)施例中，石榴石發(fā)光材料包括(y1-xlux)3al5o12:ce，其中x等于或者大于0并且等于或者小于1。術(shù)語“:ce”或者“:ce3+”指示發(fā)光材料中的金屬離子的部分(即，在石榴石中：“m”離子的部分)被ce代替。特別地，包括镥的石榴石可以提供期望的發(fā)光，特別地當(dāng)镥為m的至少50％時。另外或者備選地，無機(jī)發(fā)光材料還可以包括從由含有二價銪的氮化物發(fā)光材料或者含有二價銪的氮氧化物發(fā)光材料組成的組中選擇的發(fā)光材料，諸如從由(ba,sr,ca)s:eu、(mg,sr,ca)alsin3:eu以及(ba,sr,ca)2si5n8:eu組成的組中選擇的一種或者多種材料。在這些化合物中，銪(eu)實(shí)質(zhì)上或者僅是二價的，并且代替所指示的二價陽離子中的一個或者多個。一般，不會存在eu的量大于陽離子的10％，相對于其代替的一個或多個陽離子，特別地在大約0.5％到10％的范圍內(nèi)，更特別地在大約0.5％到5％的范圍內(nèi)。術(shù)語“:eu”或者“:eu2+”指示金屬離子的部分被eu代替(在這些示例中被eu2+代替)。比如，假設(shè)caalsin3:eu中2％的eu，則正確的分子式可以是(ca0.98eu0.02)alsin3。二價銪將一般代替二價陽離子，諸如上述二價堿土陽離子，特別地ca、sr或者ba。材料(ba,sr,ca)s:eu還可以指示為ms:eu，其中m為從由鋇(ba)、鍶(sr)以及鈣(ca)組成的組中選擇的一種或者多種元素；特別地，在這一化合物中，m包括鈣或者鍶，或者包括鈣和鍶，更特別地包括鈣。這里，eu被引入并且代替m的至少一部分(即ba、sr以及ca中的一個或者多個)。進(jìn)一步地，材料(ba,sr,ca)2si5n8:eu還可以指示為m2si5n8:eu，其中m為從由鋇(ba)、鍶(sr)以及鈣(ca)組成的組中選擇的一種或者多種元素；特別地，在這一化合物中，m包括sr和/或ba。在另一特定實(shí)施例中，m由sr和/或ba組成(不考慮存在eu)，特別地50％到100％、特別地50％到90％的ba和50％到0％、特別地50％到10％的sr，諸如ba1.5sr0.5si5n8:eu(即75％的ba；25％的sr)。這里，eu被引入并且代替m的至少一部分(即ba、sr以及ca中的一個或者多個)。同樣地，材料(ba,sr,ca)alsin3:eu還可以指示為malsin3:eu，其中m為從由鋇(ba)5、鍶(sr)以及鈣(ca)組成的組中選擇的一種或者多種元素；特別地，在這一化合物中，m包括鈣或者鍶，或者包括鈣和鍶，更特別地包括鈣。這里，eu被引入并且代替m的至少一部分(即ba、sr以及ca中的一個或者多個)。優(yōu)選地，在一個實(shí)施例中，無機(jī)發(fā)光材料包括(ca,sr,mg)alsin3:eu，優(yōu)選地包括caalsin3:eu。進(jìn)一步地，在可以與之前的實(shí)施例組合的另一實(shí)施例中，無機(jī)發(fā)光材料包括(ca,sr,ba)2si5n8:eu，優(yōu)選地包括(sr,ba)2si5n8:eu。術(shù)語“(ca,sr,ba)”指示：對應(yīng)陽離子可以由鈣、鍶或者鋇占據(jù)。其還指示：在這種材料中，對應(yīng)陽離子位點(diǎn)可以用從由鈣、鍶以及鋇組成的組中選擇的陽離子占據(jù)。因此，材料比如可以包括鈣和鍶，或者僅包括鍶等。
無機(jī)發(fā)光材料還可以包括從由含有三價鈰的石榴石(見上文)和含有三價鈰的氮氧化物組成的組中選擇的一種或者多種發(fā)光材料。氮氧化物(oxonitride)材料在本領(lǐng)域中還經(jīng)常指示為氮氧化合物(oxynitride)材料。
如上面指示的，照明設(shè)備至少包括第一發(fā)光材料，但還可以可選地包括第二發(fā)光材料。第一發(fā)光材料和第二發(fā)光材料中的至少一個將可用光源激勵。因此，第一發(fā)光材料、或第二發(fā)光材料、或第一發(fā)光材料和第二發(fā)光材料兩者可以用光源激勵。
當(dāng)?shù)谝话l(fā)光材料和第二發(fā)光材料兩者可用時，那么在一些實(shí)施例中，第一發(fā)光材料和第二發(fā)光材料中的至少一個可以備選地或另外用其他發(fā)光材料的發(fā)光來激勵。比如，存在于藍(lán)色和綠色/黃色中吸收的紅色發(fā)射磷光體可用。令人驚奇地顯現(xiàn)為：當(dāng)基質(zhì)中的發(fā)光材料還包括熱響應(yīng)液晶化合物(除了發(fā)光材料之外)時，在這種發(fā)光材料可以能夠吸收其他發(fā)光材料的發(fā)光的至少一部分時，可以獲得最佳的結(jié)果(還進(jìn)一步參見下文)。
熱響應(yīng)液晶化合物特別可以是具有液晶特性或具有包括這種特性的基團(tuán)的材料?？梢杂糜谠撃康牡牟牧现械囊环N是聚合物分散液晶(pdlc)。pdlc例如可以在液晶分子被分散在各向同性聚合物中時獲得。因此，特別地，(包括熱響應(yīng)液晶化合物的基質(zhì)的)基質(zhì)材料包括各向同性聚合物(該各向同性聚合物由此包括所述(第一)發(fā)光材料和所述熱響應(yīng)液晶化合物)。低于液晶的各向同性轉(zhuǎn)變溫度，系統(tǒng)是雙折射的，并且分子隨機(jī)定向，由此它們引起光散射。高于液晶的透亮化溫度或轉(zhuǎn)變溫度，材料變成各向同性的，并且當(dāng)各向同性相的折射率實(shí)質(zhì)上匹配高于各向同性轉(zhuǎn)變溫度的聚合物的折射率時，系統(tǒng)可以變得實(shí)質(zhì)上透明。還可能使用具有高檢測點(diǎn)密度的液晶，該高檢測點(diǎn)例如由雜質(zhì)(諸如聚合物，但它還可以為顆粒)的存在而引起。這種系統(tǒng)由于引起疇形成的缺陷的存在而是高度散射的。在將系統(tǒng)加熱至高于各向同性轉(zhuǎn)變溫度時，因?yàn)橄到y(tǒng)的各向異性消失，所以系統(tǒng)變得透明。以相同的方式，沒有宏觀定向的膽甾相織構(gòu)可能具有由缺陷(諸如示出了強(qiáng)的光散射的液晶中的顆粒和聚合物)引起的所謂的焦錐織構(gòu)。這里再次，在將系統(tǒng)加熱至高于其各向同性轉(zhuǎn)變時，散射消失。膽甾相液晶還可以處于示出反射顏色的宏觀定向狀態(tài)。這里再次，在加熱系統(tǒng)時，反射消失，并且系統(tǒng)變得透明。因此，比如可以使用從低溫時的近晶態(tài)變成更高溫度時的各向同性態(tài)的系統(tǒng)。因此，特別地，熱響應(yīng)液晶化合物是如下材料，該材料被配置為引起透光基質(zhì)根據(jù)溫度從不那么透明變?yōu)楦该?或反之亦然)(特別地，從低溫時的不那么透明(更多散射)變?yōu)楦邷貢r的更透明(更少散射))。同樣，可以應(yīng)用不同類型的pdlc的組合。
顯現(xiàn)為在這種情況下，在降低溫度時，相對于光源的光(和/或相對于第二發(fā)光材料的發(fā)光)(或在實(shí)施例中相對于在光轉(zhuǎn)換器元件的上游提供的照明設(shè)備光)，促進(jìn)第一發(fā)光材料的發(fā)光。當(dāng)比如第一發(fā)光材料將提供紅色發(fā)光時，更高操作溫度時(即，更高電力時)時的紅色的貢獻(xiàn)可能相對低于更低操作溫度時(即，更低電力時)。這可能是由于更低溫度(低于熱響應(yīng)液晶化合物的轉(zhuǎn)變溫度)時的增強(qiáng)散射。在一個實(shí)施例中，熱響應(yīng)液晶化合物包括從由以下(lc1、lc2以及l(fā)c3)構(gòu)成的組選擇的一個或多個基團(tuán)：
這里，k特別地是6。然而，本發(fā)明不限于那些基團(tuán)。進(jìn)一步地，同樣，對那些基團(tuán)的變體(諸如其中k至少為2，諸如k至少為4，像至少6，諸如在4-20的范圍，諸如6-10的范圍內(nèi))也可以是可能的。
進(jìn)一步地，特別地，這種液晶基團(tuán)可以為被嫁接到基質(zhì)的聚合物的官能團(tuán)。因此，比如假定有機(jī)硅基質(zhì)，特別地，熱響應(yīng)液晶化合物可以包括具有熱響應(yīng)液晶基團(tuán)的有機(jī)硅。因此，這樣，可以提供熱響應(yīng)液晶化合物。因此，在具體實(shí)施例中，透光基質(zhì)包括有機(jī)硅，并且熱響應(yīng)液晶化合物包括液晶基團(tuán)官能化有機(jī)硅。因此，在實(shí)施例中，透光基質(zhì)可以包括有機(jī)硅，容納用(諸如例如，上面指示的)熱響應(yīng)液晶基團(tuán)嫁接的有機(jī)硅分子(即，熱響應(yīng)液晶化合物)。
如上面指示的，透光基質(zhì)與光源熱接觸。這可以暗示透光基質(zhì)與光源物理接觸(諸如與led裸片物理接觸)。然而，在其他實(shí)施例中，在透光基質(zhì)與光源之間可以沒有物理接觸。因此，在另一個實(shí)施例中，透光基質(zhì)被配置為不與所述led裸片物理接觸。例如在所謂的“遠(yuǎn)程配置”中可以是這種情況，即，其中，透光基質(zhì)或更特別地(第一)發(fā)光材料被配置為距光源(發(fā)射表面，諸如led裸片)非零距離。比如，光源可以包括具有l(wèi)ed裸片的(藍(lán)光)led。然而，在其中光源(諸如led裸片)的發(fā)光表面與透光基質(zhì)之間沒有物理接觸的這種情況下，光源的熱能可以通過熱傳導(dǎo)和/或熱輻射傳遞到光轉(zhuǎn)換器元件。然而，可以選擇光源和透光基質(zhì)之間的距離以及光源和透光基質(zhì)的布置，以便使得光源的熱量能夠經(jīng)由一個或多個熱傳導(dǎo)和/或熱輻射到達(dá)。這例如還可以暗示散熱器可以更小或可以不是必要的。在一個實(shí)施例中，透光基質(zhì)與光源(特別是與led裸片)物理接觸。
因此，在照明設(shè)備的操作期間，至少在最大功率下，光源將變得更熱。熱能的一部分將被傳遞到光轉(zhuǎn)換器元件。因此，光源和透光基質(zhì)被配置為使得在照明設(shè)備的最大電功率下，透光基質(zhì)將具有升高的溫度(諸如高于40℃，特別是高于60℃，諸如處于從50-150℃范圍選擇的溫度)。在中間功率下，透光基質(zhì)還可以具有更低的溫度。在具體實(shí)施例中，透光基質(zhì)在照明設(shè)備的最大操作(最大輸出)下具有溫度tmax(在照明設(shè)備的最大操作功率下，基質(zhì)的溫度)，并且特別地，熱響應(yīng)液晶化合物具有從tmax的10-90％(諸如15-85％)范圍選擇的轉(zhuǎn)變溫度。換言之，照明設(shè)備被配置為在照明設(shè)備的最大操作下將透光基質(zhì)加熱到溫度tmax。這里，術(shù)語“最大操作”可以特別指示如對于這種照明設(shè)備指示的最大操作(特別地，單位為瓦特)。進(jìn)一步地，該術(shù)語特別是指示在大約20-25℃下(諸如在大約20℃下)的周圍環(huán)境中的操作。因此，特別地，照明設(shè)備被配置為用光源的熱能來加熱透光基質(zhì)。由此，在光源的溫度隨著功率而縮放時，透光基質(zhì)的溫度可以隨著功率而縮放。在增加的功率的情況下，光源的溫度升高，并且由于熱接觸，透光基質(zhì)的溫度升高。由此，特別地，在本文中，熱響應(yīng)液體不是電驅(qū)動的，而是實(shí)質(zhì)上僅由熱量來驅(qū)動。這允許比現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備更簡化的設(shè)備，在現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備中，光源被電驅(qū)動，并且透射基質(zhì)根據(jù)光源的溫度而改變特性。
如上面指示的，照明設(shè)備被配置為提供照明設(shè)備光。如上面還指示的，照明設(shè)備光可以為照明設(shè)備光本身、或富集了第一發(fā)光材料光的照明設(shè)備光。兩個實(shí)施例都被指示為“照明設(shè)備光”。進(jìn)一步地，當(dāng)照明設(shè)備包括第二發(fā)光材料時，那么照明設(shè)備光還可以包括第二發(fā)光材料光。注意，術(shù)語“照明設(shè)備光”不指示固定顏色和/或色點(diǎn)的光。取決于被提供給照明設(shè)備的電功率，顏色和/或色溫可以改變，這是本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。
特別地，照明設(shè)備可以被配置為透射模式。因此，光轉(zhuǎn)換器元件被配置在光源的下游，并且在光轉(zhuǎn)換器元件的另一側(cè)的光轉(zhuǎn)換器元件的下游，可以觀察到光源光和光轉(zhuǎn)換器光(即，至少第一發(fā)光材料光)。因此，光源光行進(jìn)穿過光轉(zhuǎn)換器從一側(cè)到另一側(cè)，并且光源光的一部分從另一側(cè)逸出。
如上面指示的，光轉(zhuǎn)換器元件(或透光基質(zhì))例如可以為涂層。這種涂層可以被應(yīng)用在照明設(shè)備或其元件上。因此，在一個實(shí)施例中，照明設(shè)備包括支撐部，并且透光基質(zhì)被配置為所述支撐部上的涂層。比如，支撐部可以是led裸片。然而，支撐部還可以包括圓頂(dome)。支撐部可以包括樹脂，該樹脂包括第二發(fā)光材料(還參見下文)，該樹脂由此可以被配置為第二透光基質(zhì)。然而，支撐部還可以包括陶瓷材料(諸如lumiramic)。支撐部在不是發(fā)光表面(諸如led裸片)時，可以被配置為遠(yuǎn)離發(fā)光表面，或者可以與發(fā)光表面物理接觸。光轉(zhuǎn)換器可以被配置在支撐部的上游(當(dāng)支撐部不是發(fā)光表面時)和/或可以被配置在支撐部的下游。本發(fā)明的另外優(yōu)點(diǎn)是透光基質(zhì)比如可以用可固化樹脂或其他可固化材料容易地應(yīng)用為涂層(還進(jìn)一步參見下文)。
在一個實(shí)施例中，透光基質(zhì)包括所述第一發(fā)光材料和所述第二發(fā)光材料，其中，所述第二發(fā)光材料被配置為將(a)光源光和(b)可選地第一發(fā)光材料光中的一個或多個的至少一部分轉(zhuǎn)換成第二發(fā)光材料光，其中，第一發(fā)光材料光具有與第二發(fā)光材料光的第二主波長不同的第一主波長。比如，所述第一發(fā)光材料可以為紅色發(fā)射發(fā)光材料，并且所述第二發(fā)光材料可以為黃色和/或綠色發(fā)射發(fā)光材料(諸如含有鈰的yag和/或luag)，并且光源特別是可以為藍(lán)光源(諸如具有在440-475nm范圍內(nèi)的主波長)。因此，在這種實(shí)施例中，第一發(fā)光材料的主波長處于比第二發(fā)光材料的主波長更長的波長。短語“與第二主波長不同的第一主波長”和類似短語可以特別指示至少20nm(諸如至少40nm、像至少50nm)的波長差。
在上文中，除其他之外，已經(jīng)關(guān)于單個發(fā)光基質(zhì)描述了本發(fā)明。然而，光轉(zhuǎn)換器元件還可以包括多個發(fā)光基質(zhì)。比如，光轉(zhuǎn)換器元件可以包括多個層。然而，如上面指示的，還可以應(yīng)用多個光轉(zhuǎn)換器元件。因此，光轉(zhuǎn)換器元件可以包括第一透光基質(zhì)和第二透光基質(zhì)。通常，上面關(guān)于透光基質(zhì)描述的實(shí)施例還可以應(yīng)用于第一透光基質(zhì)和第二透光基質(zhì)中的一個或多個。
注意，第一透光基質(zhì)和第二透光基質(zhì)的存在不排除另外透光基質(zhì)的可用性。術(shù)語“第二”特別是僅用于指示不同的功能。如可以從上述推斷的，術(shù)語“第一透光基質(zhì)”或術(shù)語“第二透光基質(zhì)”還可以指的是多個(不同的)第一透光基質(zhì)或多個(不同的)第二透光基質(zhì)。進(jìn)一步地，同樣地，單個第一透光基質(zhì)可以與多個第二透光基質(zhì)組合，或者多個第一透光基質(zhì)還可以與單個第二透光基質(zhì)組合等。
在具體實(shí)施例中，照明設(shè)備包括第一透光基質(zhì)和第二透光基質(zhì)，其中，透光基質(zhì)中的一個包括所述第一發(fā)光材料和所述熱響應(yīng)液晶化合物，并且其中，透光基質(zhì)中的另一個包括第二發(fā)光材料(且可選地還包括(不同的)熱響應(yīng)液晶化合物)，其中，第一發(fā)光材料光具有與第二發(fā)光材料光的第二主波長不同的第一主波長。因此，透光基質(zhì)中的至少一個包括熱響應(yīng)液晶化合物，但在實(shí)施例中，同樣，兩個透光基質(zhì)都包括熱響應(yīng)液晶化合物。注意，在這種實(shí)施例中，不同透光基質(zhì)中的熱響應(yīng)液晶化合物也可以彼此不同。兩個透光基質(zhì)的基質(zhì)材料可以相同，但還可以不同。至少透光基質(zhì)中的發(fā)光材料可以不同。這可選地還可以包括透光基質(zhì)可以在發(fā)光材料的成分上不同。比如，可選地兩個透光基質(zhì)都可以包括第一發(fā)光材料和第二發(fā)光材料兩者，但以不同的比率。包括所述熱響應(yīng)液晶化合物的透光基質(zhì)特別地與光源熱接觸。
在另一具體實(shí)施例中，特別是結(jié)合上面指示的、具有兩個透光基質(zhì)的實(shí)施例，第一透光基質(zhì)被配置在所述第二透光基質(zhì)的下游，并且所述第一透光基質(zhì)包括所述熱響應(yīng)液晶化合物。因此，在第二透光基質(zhì)下游的光可以進(jìn)入第一透光基質(zhì)，并且至少部分地透射通過第一透光基質(zhì)，以在第一透光基質(zhì)的下游(在另一側(cè)處)被感知(但富集了第一發(fā)光材料光)。在又一具體實(shí)施例中，特別地，光源可以包括具有l(wèi)ed裸片的藍(lán)光led，其中，第二透光基質(zhì)被配置為與led裸片物理接觸，并且其中，第一透光基質(zhì)與第二透光基質(zhì)物理接觸。在又一實(shí)施例中，第一發(fā)光材料被配置為將第二發(fā)光材料光的至少一部分轉(zhuǎn)換成所述第一發(fā)光材料光。特別地顯現(xiàn)為：這種實(shí)施例可以提供照明設(shè)備光，特別地以類似于白熾燈的方式，當(dāng)至少在電功率范圍的一部分內(nèi)增大或減小電功率時遵循bbl。
上述實(shí)施例可以包括所述照明設(shè)備，其中，特別地，第二發(fā)光材料光具有在可見光譜的綠色或黃色部分中的第二主波長，并且其中，第一發(fā)光材料光具有在可見光譜的紅色部分中的第一主波長。然而，其他實(shí)施例也可以是可能的。
如上面指示的，光轉(zhuǎn)換器元件可以被配置為例如層。比如，可以提供包括合適單體的液體混合物，以結(jié)合例如第一發(fā)光材料(和可選地第二發(fā)光材料以及熱響應(yīng)液晶化合物)來提供聚合主基質(zhì)(諸如有機(jī)硅基質(zhì))?；旌衔镞€可以包括聚合催化劑或引發(fā)劑。比如，在用光加熱或照射時，液體混合物可以硬化并形成例如第一透光基質(zhì)。從而，可以提供光轉(zhuǎn)換器元件(特別是透光基質(zhì))。如上面指示的，使用液體混合物的這種方法的優(yōu)點(diǎn)是涂層可以應(yīng)用于例如定制現(xiàn)有照明設(shè)備。因此，本發(fā)明例如還可以用于生產(chǎn)過程中的照明設(shè)備的后期適配(定制)。
附圖說明
現(xiàn)在將參照示意附圖、僅用示例的方式來描述本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中，對應(yīng)的附圖標(biāo)記指示對應(yīng)的部分，并且在附圖中：
圖1示意性示出了由藍(lán)光led激勵的磷光體混合物中的熱響應(yīng)散射材料的操作的一些方面；
圖2a至圖2e描繪了照明設(shè)備的一些實(shí)施例；
圖3a至圖3c描繪了透光基質(zhì)(a、b)以及一些變型例(c)的實(shí)施例的一些組分；以及
圖4a至圖4b示出了一些數(shù)據(jù)。
示意圖不一定按比例。
具體實(shí)施方式
如上面指示的，當(dāng)磷光體轉(zhuǎn)換的白光led被完全嵌入到介電介質(zhì)(像玻璃或透明聚合物)中而不是在空氣中操作時，可能發(fā)生問題?？吹剑荷珳?cct)顯著增加。這是由藍(lán)光的增強(qiáng)提取效率引起的，借此，發(fā)生到光譜的黃色部分的更少轉(zhuǎn)化。下表中圖示了該效應(yīng)。在空氣中操作的磷光體轉(zhuǎn)換的led中，特定分?jǐn)?shù)的藍(lán)光被反射回到磷光體層中，并在二次通過中被轉(zhuǎn)換。重要的反射過程是發(fā)生在led與空氣之間的界面處的全內(nèi)反射。當(dāng)led嵌入比如有機(jī)硅中時，立即提取更大分?jǐn)?shù)的藍(lán)光。因此，發(fā)生更少的波長轉(zhuǎn)換，并且色溫更高。在下表中，yag在led裸片上(在空氣中)的、yag嵌入在不同的透亮有機(jī)硅中的、以及yag嵌入在散射有機(jī)硅中的藍(lán)光led的配置。測量對色溫的影響，并且下表中示出了該影響：嵌入在有機(jī)硅中，cct從3100k上升至大約4300k，添加散射，cct下降至2100k。led電流沒有作用。
在空氣中，通過輻射，14％在光譜的藍(lán)色部分中。當(dāng)將led嵌入在透亮有機(jī)硅中時，該比率上升至20％。添加散射顆粒，該比率降低至4％。
清楚的是，基質(zhì)和散射可以對相關(guān)色溫產(chǎn)生大的影響。
圖1示意性描繪了由藍(lán)光led激勵的磷光體混合物中的熱響應(yīng)散射材料的操作的一些基本要素。在左邊，描繪了低電流情形，并且在右邊，描繪了高電流情形。圖1示出了照明設(shè)備10的一個實(shí)施例，該照明設(shè)備包括光源100和光轉(zhuǎn)換器元件200，該光源被配置為生成光源光101。光轉(zhuǎn)換器元件200包括透光基質(zhì)205，該透光基質(zhì)包括(i)第一發(fā)光材料210，該第一發(fā)光材料被配置為將(a)光源光101和(b)可選地來自可選第二發(fā)光材料220的第二發(fā)光材料光221中的一個或多個的至少一部分轉(zhuǎn)換成第一發(fā)光材料光211。這里實(shí)際上第二發(fā)光材料220可用。比如，第二發(fā)光材料220可以包括yag，該yag提供黃光，并且第一發(fā)光材料210可以包括紅色發(fā)射發(fā)光材料，該紅色發(fā)射發(fā)光材料除了吸收一些藍(lán)色光源光101之外，還可以能夠吸收黃色第二發(fā)光材料光221的至少一部分。進(jìn)一步地，透光基質(zhì)205包括(ii)熱響應(yīng)液晶化合物250。透光基質(zhì)205被配置為與光源100熱接觸。然而，如圖示出的——在該示意性描繪的實(shí)施例中——光源100與透光基質(zhì)205之間不存在物理接觸。進(jìn)一步地，如圖示出的，照明設(shè)備10被配置為提供照明設(shè)備光11，該照明設(shè)備光包括所述光源光101、所述第一發(fā)光材料光210以及可選地所述第二發(fā)光材料光221。在該示意性描繪的實(shí)施例中，光源100包括具有l(wèi)ed裸片112的藍(lán)光led110。進(jìn)一步地，照明設(shè)備包括支撐部15，并且透光基質(zhì)205被配置在該支撐部上。比如，透光基質(zhì)205包括涂層(或者是涂層)。這里，支撐部15例如可以包括第二透光基質(zhì)，該第二透光基質(zhì)包括所述第二發(fā)光材料220(諸如包括yag的有機(jī)硅)(還參見上文)。
圖2a至圖2e示意性描繪了若干實(shí)施例和變型例。在這些附圖中，除其他之外，描繪了照明設(shè)備10的實(shí)施例，其中，照明設(shè)備包括第一透光基質(zhì)1205和第二透光基質(zhì)2205，其中，透光基質(zhì)1205、2205中的一個包括所述第一發(fā)光材料210和所述熱響應(yīng)液晶化合物250，并且其中，透光基質(zhì)2205、1205中的另一個包括第二發(fā)光材料221，其中，第一發(fā)光材料光211具有與第二發(fā)光材料光221的第二主波長不同的第一主波長。
圖2a示意性描繪了如下實(shí)施例，其中熱響應(yīng)磷光體混合物(即，第一透光基質(zhì)1205)被涂布在磷光體轉(zhuǎn)換的白光led的頂部上，取決于溫度來轉(zhuǎn)換所生成的藍(lán)光和綠光的附加部分。比如，該熱響應(yīng)磷光體混合物可以是由混合有紅色磷光體的聚合物分散液晶(pdlc)材料構(gòu)成的涂層。注意，在圖2a中，例如第二透光基質(zhì)2205包括所述第二發(fā)光材料220，該第二發(fā)光材料例如可以提供(已經(jīng)提供)白色照明設(shè)備光11。通過向第一透光基質(zhì)1205提供熱響應(yīng)液晶化合物250和第一發(fā)光材料210，可以定制照明設(shè)備10及其照明設(shè)備光11。因?yàn)橹辽俚谝话l(fā)光材料光211被添加到照明設(shè)備光11的光譜，但可選地還因?yàn)榭梢杂傻谝话l(fā)光材料吸收照明設(shè)備光的一部分以生成所述第一發(fā)光材料光211，照明設(shè)備光11將由于第一透光基質(zhì)1205的存在而改變。因此，照明設(shè)備光11在光轉(zhuǎn)換器元件200的上游側(cè)處被提供給光轉(zhuǎn)換器元件200，并且在光轉(zhuǎn)換器元件200的下游，提供富集了第一發(fā)光材料光221的、且可選地在光源光101和第二發(fā)光材料光221中的一個或多個中相對減少的照明設(shè)備光。由此，這里，光轉(zhuǎn)換器元件200透射照明設(shè)備光和/或光源光的至少一部分。術(shù)語“透射”例如可以涉及半透明或透明。在(一個)狀態(tài)下，半透明度可以更高，并且在另一個狀態(tài)下(特別是在更高溫度下)，透明度可以更高(高于另一個更低溫度狀態(tài))。
圖2b中示意性描繪了另外的實(shí)施例。這里，熱響應(yīng)磷光體混合物被添加在由藍(lán)光led的陣列激勵的遠(yuǎn)程磷光體板的附近。熱響應(yīng)磷光體混合物與遠(yuǎn)程磷光體元件熱接觸，但不與光源接觸。經(jīng)由熱傳遞，可以加熱透光基質(zhì)205(這里為第一透光基質(zhì)1205)。因此，圖2b示意性描繪了藍(lán)光led在蓋有遠(yuǎn)程磷光體板和熱響應(yīng)磷光體混合物(即，第一透光基質(zhì)1205)的混合腔中的實(shí)施例。
在另外的實(shí)施例中，參見圖2c，簡述了板上芯片配置。這里，藍(lán)光led110(作為光源100的示例)嵌入在磷光體層(這里為第二透光基質(zhì)2205)中。熱響應(yīng)磷光體混合物(這里為第一透光基質(zhì)1205)被涂布在磷光體層上方。因此，圖2c示意性描繪了具有板上芯片配置的實(shí)施例，其中藍(lán)光led110在磷光體層中的板上且由熱響應(yīng)磷光體混合物覆蓋。
在圖2d的示意性描繪的實(shí)施例中，示出了熱響應(yīng)磷光體混合物(這里為透光基質(zhì)205)還可以取代覆蓋led封裝中的藍(lán)光led的常見磷光體混合物。這具有在制造時需要更少步驟的優(yōu)點(diǎn)。因此，該圖2d示出了在填充有熱響應(yīng)磷光體混合物的典型led封裝中的藍(lán)光led110，該熱響應(yīng)磷光體混合物包括第一發(fā)光材料210、第二發(fā)光材料220以及熱響應(yīng)液晶化合物250。
熱響應(yīng)磷光體混合物的另外實(shí)施例如圖2e所示出的在有色led的領(lǐng)域里。熱響應(yīng)磷光體混合物可以與各種有色磷光體且與各種熱行為一起應(yīng)用。散射隨著溫度升高而可能變得更強(qiáng)，這導(dǎo)致更長的光學(xué)路徑和更多的波長轉(zhuǎn)換。或者散射隨著溫度升高而可能變得更弱，這導(dǎo)致更短的路徑長度和更少的波長轉(zhuǎn)換。各種熱響應(yīng)材料的轉(zhuǎn)變溫度可以不同，比如一種材料響應(yīng)于中間溫度，并且第二種材料響應(yīng)于高溫。這樣，可以制作比如取決于環(huán)境溫度或由led電流本身引起的溫度，隨著溫度而將顏色從藍(lán)色(低溫)變?yōu)榧t色(高溫)或從藍(lán)色(低溫)變?yōu)榫G色(中間溫度)變?yōu)榧t色(高溫)等的系統(tǒng)。圖2e特別描繪了熱響應(yīng)有色led的配置。藍(lán)光led在封裝內(nèi)部且涂布有兩種熱響應(yīng)磷光體混合物，即，第一透光基質(zhì)1205和第二透光基質(zhì)2205(在第一透光基質(zhì)1205上游)。這些混合物可以具有不同的有色磷光體和不同的熱行為。
除其他之外，應(yīng)用可以在室外照明、或蒸汽浴室、冰箱、游泳池、水龍頭、淋浴器、熨斗、干燥器、洗滌機(jī)、空調(diào)等中的照明中。
已經(jīng)制備基于有機(jī)硅的液晶化合物的庫，并且已經(jīng)檢查化合物的熱光特性。這里呈現(xiàn)的材料在50℃下經(jīng)受從散射近晶液晶態(tài)到透明各向同性態(tài)的轉(zhuǎn)變，這使得該材料成為用于應(yīng)用于led的優(yōu)秀候選。圖3a示出了基于有機(jī)硅的液晶組分(即，熱響應(yīng)液晶化合物250的實(shí)施例)，并且圖3b示出了可聚合基質(zhì)(這里為雙酚a二丙烯酸酯(sr349基質(zhì)))。為了形成穩(wěn)定且可打印墨的目的，基于有機(jī)硅的液晶與雙酚a二丙烯酸酯(參見圖3(b))被混合成1:1混合物，可聚合基質(zhì)針對其折射率被選擇為匹配有機(jī)硅的平均折射率。在聚合時，墨在載玻片和led上形成散射涂層。其他轉(zhuǎn)變溫度可以如圖3c指示的來實(shí)現(xiàn)，圖3c示出了指示取決于組分的、各種相之間的轉(zhuǎn)變溫度的表，其中s指示近晶相，n指示向列相，并且i指示各向同性相。比如，a160i指示在大約160℃的溫度下，材料從近晶相(散射)變?yōu)楦飨蛲韵?更少或沒有散射)。s1-s3指示有機(jī)硅的三個不同(非限制性)示例；lc1-lc3指示可以被嫁接到s1-s3有機(jī)硅鏈的液晶官能團(tuán)的三個不同(非限制性)示例。在圖3a和圖3c中，特別地，m和n可以大約為6，但其他值也可以是可能的。進(jìn)一步地，有機(jī)硅還可以為環(huán)狀的(進(jìn)一步參見下文)。在圖3a至圖3c中，指數(shù)“k”也可以為6，但其他值也可以是可能的(還參見上文)。注意，s1、s2以及s3中的側(cè)基r可以如表所示出的全部相同，但在其他實(shí)施例中還可以包括兩個或更多個不同的基團(tuán)。圖3a是有機(jī)硅s2和lc3基團(tuán)的組合。
進(jìn)一步地，圖3c中的有機(jī)硅s1-s3是非限制性示例。用示例的方式，s1在環(huán)中包括5個si原子。然而，環(huán)還可以包括多于5個si原子(諸如例如，多達(dá)40個si原子)。用示例的方式，s2中的m和n兩者都可以為大約6，但m和n還可以彼此不同和/或不同于大約6的值(還參見s3)。進(jìn)一步地，用示例的方式，有機(jī)硅s3具有大約17的m值和大約9的n值。同樣，這些值中的一個或多個可以不同(在其他實(shí)施例中)。在一個實(shí)施例中，m和n可以從由2-25(諸如4-20(像4-10))構(gòu)成的組獨(dú)立選擇。
參見圖4a，評估在將磷光體添加到熱響應(yīng)材料時的性能。含有紅色磷光體組分和散射tio2顆粒的100μm厚的層被添加在中間功率的磷光體轉(zhuǎn)換的暖白光led的頂部上。散射程度通過增大散射顆粒密度來增大。對應(yīng)的cct在從3000k至4000k的范圍內(nèi)。色點(diǎn)相對緊密地遵循黑體線。因此，沒有磷光體的熱響應(yīng)材料的性能通過增加紅色磷光體得到改善。用i指示的線示出了在散射從強(qiáng)變?nèi)鯐r色點(diǎn)的估算坐標(biāo)。對應(yīng)的cct在從3000k至4000k的范圍內(nèi)。用i指示的線涉及圖2a的實(shí)施例；用ii指示的線涉及圖2d的實(shí)施例。在這些初步結(jié)果中，根據(jù)i的變型例最佳地遵循bbl。然而，憑借一些優(yōu)化，變型例ii也可以良好地遵循bbl。進(jìn)一步地，本發(fā)明不限于其中在增加或減少到照明設(shè)備的電功率時光設(shè)備光遵循bbl的實(shí)施例。
圖4b中給出了圖4a的實(shí)施例的另外實(shí)驗(yàn)證明。在這些實(shí)驗(yàn)中，具有藍(lán)光led芯片的空杯填充有熱響應(yīng)散射液晶材料和黃色磷光體的混合物。該圖示出了填充有熱響應(yīng)lc和黃色磷光體的混合物的led杯的所測量色點(diǎn)。用附圖標(biāo)記ii指示的點(diǎn)：按重量計4％磷光體，具有圓頂。用附圖標(biāo)記i指示的點(diǎn)：按重量計4％，沒有圓頂。當(dāng)通過led的電流在10ma至80ma之間變化時，色溫被測量為在一個情況下從5000k至6800k變化，并且在另一個情況下從7300k至9800k變化。
照明設(shè)備可以為例如辦公室照明系統(tǒng)、家用應(yīng)用系統(tǒng)、商店照明系統(tǒng)、家庭照明系統(tǒng)、重點(diǎn)照明系統(tǒng)、聚光照明系統(tǒng)、劇場照明系統(tǒng)、光纖應(yīng)用系統(tǒng)、投影系統(tǒng)、自點(diǎn)亮顯示系統(tǒng)、像素化顯示系統(tǒng)、段式顯示系統(tǒng)、警示標(biāo)志系統(tǒng)、醫(yī)學(xué)照明應(yīng)用系統(tǒng)、指示標(biāo)志系統(tǒng)、裝飾照明系統(tǒng)、便攜式系統(tǒng)、汽車應(yīng)用、溫室照明系統(tǒng)、園藝照明或lcd背光照明的一部分，或可以應(yīng)用于它們中。本文中的術(shù)語白光為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知。它特別涉及如下光，該光具有在大約2000與20000k(特別是2700至20000k)之間、對于一般照明特別是在大約2700k與6500k的范圍內(nèi)、并且對于背光照明目的特別是在大約7000k至20000k的范圍內(nèi)的相關(guān)色溫(cct)，且特別是在距bbl(黑體軌跡)的大約15sdcm(顏色匹配的標(biāo)準(zhǔn)偏差)內(nèi)(特別地，在距bbl的大約10sdcm內(nèi)，甚至更特別地，在距bbl的大約5sdcm內(nèi))。
術(shù)語“紫光”或“紫色發(fā)射”特別涉及具有在大約380-440nm范圍內(nèi)的波長的光。術(shù)語“藍(lán)光”或“藍(lán)色發(fā)射”特別涉及具有在大約440-495nm范圍內(nèi)的波長的光(包括一些紫色和藍(lán)綠色色調(diào))。術(shù)語“綠光”或“綠色發(fā)射”特別涉及具有在大約495-570nm范圍內(nèi)的波長的光。術(shù)語“黃光”或“黃色發(fā)射”特別涉及具有在大約570-590nm范圍內(nèi)的波長的光。術(shù)語“橙光”或“橙色發(fā)射”特別涉及具有在大約590-620nm范圍內(nèi)的波長的光。術(shù)語“紅光”或“紅色發(fā)射”特別涉及具有在大約620-780nm范圍內(nèi)的波長的光。術(shù)語“粉色光”或“粉色發(fā)射”指的是具有藍(lán)色分量和紅色分量的光。術(shù)語“可見”、“可見光”或“可見發(fā)射”指的是具有在大約380-780nm范圍內(nèi)的波長的光。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解本文中的術(shù)語“實(shí)質(zhì)上”(諸如在“實(shí)質(zhì)上所有光”中或在“實(shí)質(zhì)上構(gòu)成”中)。術(shù)語“實(shí)質(zhì)上”還可以包括具有“整個”、“完全”、“全部”等的實(shí)施例。因此，在實(shí)施例中，還可以去除形容詞實(shí)質(zhì)上。在適用情況下，術(shù)語“實(shí)質(zhì)上”還可以涉及90％或更高(諸如95％或更高，特別地為99％或更高，甚至更特別地為99.5％或更高，包括100％)。術(shù)語“包括”還包括其中術(shù)語“包括”意指“由……構(gòu)成”的實(shí)施例。術(shù)語“和/或”特別涉及“和/或”之前和之后提及的項(xiàng)中的一個或多個。比如，短語“項(xiàng)1和/或項(xiàng)2”以及類似短語可以涉及項(xiàng)1和項(xiàng)2中的一個或多個。術(shù)語“包括”在一個實(shí)施例中可以指的是“由……構(gòu)成”，但在另一個實(shí)施例中還可以指的是“含有至少所限定的物種和可選地一個或多個其他物種”。
此外，說明書和權(quán)利要求書中的術(shù)語第一、第二、第三等用于區(qū)分類似的元件，并且不一定用于描述先后順序或時間順序。要理解，這樣使用的術(shù)語在適當(dāng)環(huán)境下可互換，并且本文中所述的本發(fā)明的實(shí)施例能夠以與本文中所述或圖示的順序不同的順序來操作。
本文中的設(shè)備除其他之外在操作期間描述。如將對本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚的，本發(fā)明不限于操作方法或操作中的設(shè)備。
應(yīng)注意，上述實(shí)施例圖示而不是限制本發(fā)明，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠在不脫離所附權(quán)利要求范圍的情況下設(shè)計許多備選實(shí)施例。在權(quán)利要求書中，置于括號之間的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)被解釋為限制權(quán)利要求。動詞“包括”及其變形的使用不排除除了權(quán)利要求中敘述的那些元件或步驟之外的元件或步驟的存在。元件之前的冠詞“一”或“一個”不排除多個這種元件的存在。本發(fā)明可以借助于包括若干不同元件的硬件且借助于合適編程的計算機(jī)來實(shí)現(xiàn)。在列舉了若干裝置的設(shè)備權(quán)利要求中，這些裝置中的若干可以由同一硬件項(xiàng)來具體實(shí)施。在相互不同的從屬權(quán)利要求中記載特定措施的簡單事實(shí)不指示不可以有利地使用這些措施的組合。
本發(fā)明還適用于包括說明書中描述和/或附圖中示出的表征特征中的一個或多個的設(shè)備。本發(fā)明還與包括說明書中描述和/或附圖中示出的表征特征中的一個或多個的方法或處理有關(guān)。
本專利中討論的各種方面可以組合，以便提供附加的優(yōu)點(diǎn)。進(jìn)一步地，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可以組合實(shí)施例，并且還可以組合多于兩個實(shí)施例。此外，特征中的一些可以形成用于一個或多個分案申請的基礎(chǔ)。
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