CN101956949A - 具有单独的光线转换层的含有多个发光二极管照明装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有单独的光线转换层的含有多个发光二极管照明装置，照明装置包括LED块和波长偏移材料(例如磷光体)的结合，LED块发射第一颜色的光线，波长偏移材料将第一颜色的光线转换为第二颜色的光线。第一颜色的光线和第二颜色的光线的适当的结合可以用于产生目标颜色的光线。在一个实施例中，照明设备中的LED块分为两组。第一组中的每个LED块与比所需更少的波长偏移材料结合以产生目标颜色的光线，同时第二组中的每个LED块与比所需更多的波长偏移材料结合以产生目标颜色的光线。由此，该两组产生在国际照明委员会(CIE)色度图中具有目标颜色的相对侧的颜色的光线。在一些实施例中，目标颜色和两组的颜色变化在CIE色度图中的一条直线上，然而应理解组内可能有较小的分散。通过调节两组的相对亮度，可以获得目标颜色。

Description

具有单独的光线转换层的含有多个发光二极管照明装置
相关申请的交叉引用
本申请涉及共同指定的2008年12月24日递交并且名为“LIGHT-EMITTING DIODE WITH LIGHT-CONVERSION LAYER”的美国专利申请No.12/344,158、同日递交并且名为“PACKAGE FOR MULTIPLELIGHT EMITTING DIODES”的美国临时专利申请(代理案号027516-000500US)和同日递交并且名为“TOTAL INTERNAL REFLECTIONLENS AND MECHANICAL RETENTION AND LOCATING DEVICE”的美国专利申请(代理案号027516-000700US)。
技术领域
本发明大体上涉及照明装置，更具体地涉及基于发光二极管(LED)改善光源的颜色控制的方法和设备。
背景技术
发光二极管(LED)是当电流从其中通过时产生光线的半导体器件。LED相比传统的光源具有优势，包括小型的尺寸、低重量、长寿命、高抗振性和高可靠性。除了作为指示灯广泛地应用于电子产品，LED还成为重要的替代光源，用于白炽灯和荧光灯传统地占优势的各种应用。
此外，通过将磷光体和LED结合使用，可以得到LED的更宽广的应用。磷光体是当被特定波长的光线激励时在不同波长处产生光线的发光材料，从而改变LED的输出光线。因此，如果需要一种特殊的颜色并且该颜色不能成本有效地由可获得的LED产生，那么磷光体可以用作为光线“转换器”，将可获得的LED产生的光线的颜色改变为理想的颜色。
例如，磷光体现在与单色LED一起使用来产生白光。使用磷光体来将LED产生的光线转变为白光已经被证明是对传统的白光光源的可变替代，该白光光源包括白炽光源和直接红-绿-蓝(RGB)LED方法(其中多种单色LED以RGB方案结合来产生白光)。
在典型的基于LED的白光产生装置中，单色LED被含有适当的补偿磷光体的透明材料封装。从补偿磷光体发射的光线的波长与从LED发射的光线的波长互补，从而来自LED和补偿磷光体的波长混合起来以产生白光。例如，基于蓝色LED的白光光源通过使用蓝光LED和被LED发射的蓝光激励时发射黄光的磷光体产生白光。在这些装置中，透明材料中的磷光体的量被仔细控制，使得仅部分蓝光被磷光体吸收，同时其余的不被吸收而通过。黄光和未被吸收的蓝光混合以产生白光。
另一种示例方案结合使用产生可见光谱外侧的光线(例如紫外(UV)光线)的LED和受激励时可以产生红色、绿色或蓝色的光线的磷光体混合物。在这种情况下，LED发射的光线仅用于激励磷光体而对最终的彩色平衡没有贡献。
随着对更好的照明装置的需求的增加，希望提供成本有效的基于LED的照明装置，其具有改善的颜色控制及效率和亮度。
发明内容
尽管传统的基于LED的白光源具有广泛的应用，然而它们有许多缺陷。一个共同的问题是传统的基于LED的白光源在它们产生的光线中通常具有很宽的颜色变化。如以下更详细所述，许多传统的基于LED的装置不能满足紧凑的颜色规格。该缺陷可以导致产量下降和高生产成本。
在各实施例中，本发明具有改善的颜色控制的方法和装置；在一些实施例中，可以满足紧凑的颜色规格。
在一个实施例中，照明装置包括LED块和波长偏移材料(例如磷光体)的结合。LED块发射第一颜色的光线，波长偏移材料将第一颜色的光线转换为第二颜色的光线。第一颜色的光线和第二颜色的光线的适当的结合可以用于产生目标颜色的光线。在本发明的一个实施例中，为目标颜色设计的照明设备中的LED块分为两组。第一组中的每个LED块与比所需更少的波长偏移材料结合以产生目标颜色的光线，同时第二组中的每个LED块与比所需更多的波长偏移材料结合以产生目标颜色的光线。由此，该两组产生在公知的国际照明委员会(CIE)色度图中具有在目标颜色的相对侧的颜色的光线。通过调节两组的相对亮度，可以获得目标颜色。使用这种方法，照明设备可以配置为在相对小的颜色范围内发射光线。由此，采用这种方法形成的几乎所有照明设备可以满足颜色规格。由此，可以极大提高照明设备的产量并且降低生产成本。
尽管这里参照基于LED的白光源描述了实施例，然而很明显本发明具有更宽的应用范围。例如，磷光体的各种组合和具有不同颜色的光源可以用于产生大体上一致的理想颜色的光线或具有多种颜色的光线的组合。
根据本发明的一个实施例，一种用于制造照明设备的方法，所述方法包括：对于配置为发射第一颜色的多个LED块的LED管芯，确定能将所述第一颜色的光线转变为第二颜色的光线的波长偏移材料的目标量，其中所述目标量是指与来自所述LED管芯的光线结合时产生第三颜色的光线。将LED块设置在基底上以形成照明设备。所述方法包括：将少于所述目标量的所述波长偏移材料沉积在所述多个LED块的第一子集的每个上；将多于所述目标量的所述波长偏移材料沉积在所述多个LED块的第二子集的每个上。将功率控制器连接到所述多个LED块的所述第一子集和所述第二子集，来调节它们的相对亮度，使得所述照明设备配置为产生所述第三颜色的光线。
在上述方法的具体实施例中，所述波长偏移材料混合在基材中以形成光线转变材料，并且其中，通过控制沉积的光线转变材料的量来控制沉积的波长偏移材料的量。在另一个实施例中，通过控制所述光线转变材料中的所述波长偏移材料与所述基材的比率来控制沉积的波长偏移材料的量。在具体的实施例中，所述第一颜色是蓝色，所述第二颜色是黄色，并且所述第三颜色是白色。在这种情况下，所述波长偏移材料包括黄色的磷光体。
在上述方法的另一个具体实施例中，选择比所述目标量少的量，使得所述第一子集中的所述LED块配置为与所述波长偏移材料一起提供冷白光线，并且选择比所述目标量多的量，使得所述第二子集中的所述LED块配置为与所述波长偏移材料一起提供暖白光线。在一些实施例中，所述波长偏移材料包括黄色和红色的磷光体。在一个示例中，所述波长偏移材料以约4∶1的重量比包括黄色和红色的磷光体。在另一个示例中，所述波长偏移材料以约20∶1的重量比包括黄色和红色的磷光体。在另一个实施例中，所述第一颜色是绿色，所述第二颜色是洋红色，并且所述第三颜色是白色。在另一个实施例中，所述第一颜色是红色，所述第二颜色是青色，并且所述第三颜色是白色。在所述方法的另一个实施例中，调节所述多个LED块的所述第一子集和所述第二子集的相对亮度包括使用一个或多个可变电阻来调节所述第一子集的LED块和所述第二子集的LED块中的电流。
在本发明的另一个实施例中，一种照明设备包括：第一组的一个或多个发光二极管(LED)块以及设置在上面的第一含量的互补波长偏移材料，每个所述LED块配置为发射第一颜色的光线。所述第一含量小于与所述第一颜色的光线一起产生白光所需的量。所述照明设备还包括：第二组的一个或多个LED块以及设置在上面的第二含量的所述互补波长偏移材料，每个所述LED块配置为发射所述第一颜色的光线。所述第二含量大于与所述第一颜色的光线一起产生白光所需的量。所述照明设备还包括：连接到所述第一组和所述第二组的LED块的功率控制电路。所述功率控制电路配置为控制所述第一组和所述第二组的LED块的相对亮度。
在上述设备的一些实施例中，所述波长偏移材料混合在基材中以形成光线转变材料，并且其中，所述第一组的LED块和所述第二组的LED块上覆盖有不同量的所述光线转变材料。在其它的实施例中，所述波长偏移材料混合在基材中以形成光线转变材料，并且其中，所述第一组的LED块和所述第二组的LED块上覆盖有其中的所述波长偏移材料与所述基材的比率不同的所述光线转变材料。在一些实施例中，所述波长偏移材料的所述第一含量是与来自所述第一组的LED块的光线一起产生冷白光线的量，并且所述波长偏移材料的所述第二含量是与来自所述第二组的LED块的光线一起产生暖白光线的量。在具体的实施例中，所述第一颜色是蓝色，并且所述波长偏移材料包括黄色的磷光体。
在上述设备的一些实施例中，所述互补波长偏移材料配置为将所述第一颜色的光线转变为第二颜色的光线。在一个示例中，所述第一颜色是绿色，并且所述第二颜色是洋红色。在另一个示例中，所述第一颜色是红色，并且所述第二颜色是青色。在一些实施例中，所述波长偏移材料包括黄色和红色的磷光体。在具体的示例中，所述波长偏移材料以约4∶1的重量比包括黄色和红色的磷光体。在另一个示例中，所述波长偏移材料以约20∶1的重量比包括黄色和红色的磷光体。在具体的实施例中，所述功率控制电路包括一个或多个可变电阻，用于调节所述第一组和所述第二组的LED块中的电流。
在本发明的另一个实施例中，一种用于提供白光的灯，所述灯包括：第一组的一个或多个发光二极管(LED)块以及设置在上面的第一含量的互补波长偏移材料，每个所述LED块配置为发射第一颜色的光线。所述第一含量小于与所述第一颜色的光线一起产生白光所需的量。所述设备还包括：第二组的一个或多个LED块以及设置在上面的第二含量的所述互补波长偏移材料，每个所述LED块配置为发射所述第一颜色的光线。所述第二含量大于与所述第一颜色的光线一起产生白光所需的量。此外，所述照明设备包括：主透镜，覆盖所述第一组和所述第二组的LED块；辅透镜，覆盖所述第一组和所述第二组的LED块以及所述主透镜，所述辅透镜配置为至少部分地通过全内反射混合来自所述第一组和所述第二组的LED块的光线。此外，功率控制电路连接到所述第一组和所述第二组的LED块。所述功率控制电路配置为控制所述第一组和所述第二组的LED块的相对亮度，从而所述照明设备适于产生白光。
在上述照明设备的一个实施例中，每个所述第一组的LED块配置为产生冷白光线，并且每个所述第二组的LED块配置为产生暖白光线。在一个实施例中，所述波长偏移材料混合在基材中以形成光线转变材料，并且其中，所述第一组的LED块和所述第二组的LED块上覆盖有不同量的所述光线转变材料。在另一个实施例中，所述第一组的LED块和所述第二组的LED块上覆盖有其中的所述波长偏移材料与所述基材的比率不同的所述光线转变材料。在一个实施例中，所述波长偏移材料的所述第一含量是与来自所述第一组的LED块的光线一起产生冷白光线的量，并且所述波长偏移材料的所述第二含量是与来自所述第二组的LED块的光线一起产生暖白光线的量。在具体的实施例中，所述第一颜色是蓝色，并且所述波长偏移材料包括黄色的磷光体。
参照以下的详细描述和附图，将更充分地理解本发明的各种附加的目的、特征和优势。
附图说明
图1A和图1B分别是传统的基于LED的具有多个LED块的照明装置的简化的俯视图和横截面视图；
图2是示出一组传统封装的白色LED装置的颜色分布的部分CIE色度图；
图3是示出根据本发明的实施例的操作原理的部分CIE图；
图4A和图4B分别是根据本发明的实施例的基于LED的具有多个LED块的照明装置的简化的俯视图和横截面视图；
图5是示出形成根据本发明的实施例的照明设备的方法的简化流程图；
图6A是示出形成根据本发明的实施例的具有四个LED块的照明设备的方法的照明设备的简化俯视图；
图6B是示出用于调节图6A的照明设备中的两组LED块的相对亮度的方法的简化示意图；
图7A是示出根据图5的方法形成的照明设备的颜色变化的简化CIE颜色图；
图7B列出图7A的照明设备的性能参数；并且
图8是示出根据本发明的另一个实施例的白光设备的简化的横截面视图。
具体实施方式
本发明的实施例涉及具有改善的颜色控制的照明装置以及制造该装置的方法。在具体的应用中，蓝色LED和黄色磷光体的控制量被用于产生具有理想的光线颜色或色温度的白光。改善的颜色控制可以提高给定的颜色规格内的产量并从而相比传统装置降低生产成本。但是应了解本发明具有宽得多的应用范围。
在以下详细描述本发明的实施例之前，首先分析传统的白光LED的特定的局限。图1A和图1B分别是传统的基于LED的具有多个LED块(dice)的照明装置100的简化的俯视图和横截面视图。如图1A所示，四个LED块101-104设置在基底106上的凹入107中。如图1B所示，例如含磷光体材料的光线转换材料105设置在LED块上。例如，对于白光装置，LED块101-104可以是蓝色LED，并且光线转换材料105可以包括黄色磷光体。
尽管得到越来越广泛的应用，传统的装置受到很多局限。一个局限是在磷光体封装的白色LED装置中常观察到颜色变化，如以下所述。
图2是示出一组传统的封装的白色LED装置的颜色分布的部分国际照明委员会(CIE)色度图。在图2中，区域201对应于CIE坐标X和Y中一般所接受的白光的定义附近的颜色范围，例如X在(0.25-0.49)的范围并且Y在(0.25-0.47)的范围。传统的基于LED的白光装置通常加工为具有在CIE图中占相对较小分布的目标白色规格，例如图2中的区域202。然而，从照明装置中发射的实际颜色中通常有巨大改变。传统的基于LED的白光装置的颜色分布的示例如图2中的椭圆形区域203所示。这样宽的分布的原因可能是LED块或与每个块有关的荧光材料发射的波长的改变、封装或加工过程中的其它限制，或材料的可靠性。在需要恒定的颜色的照明应用中，这样宽的分布通常是不能接受的。由此，许多装置可能不能满足加工规格，导致低产量和高生产成本。例如在图2所示的情况中，区域202外侧的所有照明装置可能要被丢弃。
因此，非常需要用于改善基于LED的照明装置的颜色控制的方法。
图3是示出根据本发明的实施例的操作原理的部分CIE图。在图3中，示出了两组光源装置(例如基于LED的照明设备)的颜色分布。区域301表示第一组照明装置(以下称为“组A”)中的颜色变化。即使组A中有基本的颜色分布，第一组中的所有装置产生“冷白”光，即比目标白光更蓝。类似地，区域302表示第二组照明装置(以下称为“组B”)中的颜色变化。组B中的所有装置产生“冷白”光，即比目标白光更黄。根据本发明的实施例，通过结合使用第一组中的一个或多个基于LED的光线装置和第二组中的一个或多个基于LED的光线装置来形成照明设备。然后，来自两组的基于LED的光线装置的相对亮度被调节，例如改变通过LED的电流，从而使结合的光线装置产生目标白光，如图3中的区域303所示。由于这两组的颜色在CIE色度图中位于目标颜色的相对侧，即它们彼此互补，所以它们的颜色可以彼此补偿，并且可以通过调节它们各自的亮度来控制最终产生的颜色。
在一些实施例中，可以从由于加工过程而具有固有的颜色变化的白光LED装置(例如具有蓝色LED和黄色磷光体)的集合中选择两组白光设备(冷白组和暖白组)。第一组包括发射比目标白光更冷的白光的LED装置，并且第二组包括发射更暖的白光的LED装置。可以通过结合来自第一组的一个或多个LED装置和来自第二组的一个或多个LED装置并如上所述调节相对亮度来形成发光设备。
在其它实施例中，可以通过改变每组中的LED块上的磷光体的量来形成两组白光设备(冷白组和暖白组)。图4A和图4B分别是基于LED的具有多个LED块的照明装置400的简化的俯视图和横截面视图。如图4A所示，四个LED块401-404(例如蓝色LED)设置在基底406上的凹入407中。在图4B中，每个LED管芯上设置含磷光体材料，例如421和422。含磷光体材料设置在每个LED管芯的上表面，并且LED的侧面基本上没有含磷光体材料。可以使用注射器或针为每个LED执行沉积过程，使得每个LED管芯的含磷光体材料的量可以不同。用于在各个LED块上沉积磷光体的方法的进一步的细节例如可以在共同指定的2008年12月24日递交的名为“LIGHT-EMITTING DIODE WITH LIGHT-CONVERSIONLAYER”的美国专利申请No.12/344,158中找到。
图5是根据本发明的实施例用于制造白光设备的过程500的流程图。该实施例适合于构造为发射第一颜色的LED块和能够将第一颜色转变为第二颜色的波长依偏移材料(例如磷光体)。例如，该方法可以用于蓝色LED块和黄色磷光体，用于产生白光。
在图5中的过程500的步骤502处，确定波长偏移材料的目标量，从而当波长偏移材料的目标量与来自LED块的光线结合时，产生理想的第三颜色的光线。在黄色磷光体和蓝色LED的白光示例中，黄色磷光体的目标量是与蓝色LED结合时产生理想的白光(例如，在图3的区域303内)所需要的量。
在图5中的步骤504处，LED块设置在基底上，以形成照明设备。图6中示出示例，其中照明设备600具有设置在基底610上的四个蓝色LED块601-604。目的是形成产生在图3的区域303内的白光的照明设备600。
在过程500的步骤506处，在LED块的第一子集的每个上设置少于目标量的波长偏移材料。在过程500的步骤508处，在LED块的第二子集的每个上设置多于目标量的波长偏移材料。参照图6A，蓝色LED 601和603可以定义为第一子集，同时蓝色LED 602和604可以定义为第二子集。这里，少于目标量的黄色磷光体被设置在LED 601和603上。通过这样的结合产生的光线颜色比目标白色更蓝(例如图3中的区域301)。类似地，多于目标量的黄色磷光体被设置在LED 602和604上，将产生比目标白色更黄的光线(例如图3中的区域302)。
在步骤606和608中，可以通过使用如上所述参照图4的注射器或针来执行磷光体在每个单独的LED管芯上的沉积，或通过其它方法。
在一个实施例中，磷光体可以混合在例如硅的基材中来形成光转换材料。在这种情况中，可以通过控制沉积的光转换材料的量来控制沉积的磷光体的量。在另一个实施例中，可以通过控制光转换材料中磷光体和硅的比率来控制沉积的磷光体的量。
还应注意到设备600可以具有这样的封装和电连接，其允许设备中各LED连接到电源的不同端子来接收不同的电流。适当的封装的示例在共同指定的名为“PACKAGE FOR MULTIPLE LIGHT EMITTING DIODES”的美国临时专利申请(代理案号027516-000500US)中描述。
在过程500的步骤510处，LED块的第一子集和LED块的第二子集连接到功率控制器。在一个实施例中，使用功率控制器使得两个可独立调节的电源分别提供到两组LED。图6B是简化视图，其中电源示为与电压供应V串联的可变电阻R。在图6B中，包含LED 601和603的“A”组连接到第一可调节电源(由V1和R1表示)，并且包含LED 602和604的“B”组连接到第二可调节电源(由V2和R2表示)。
在过程500的步骤512处，使用功率控制器，调节两组LED块的相对亮度，使得照明设备构造为产生理想颜色的光线。在图6中，可以通过调节可变电阻R1和R2来控制每组的亮度。当然，也可以使用其它的电流调节的方法。在具体的实施例中，变阻器可以用于调节电流。如上所述，来白两组的光线是互补的并且可以彼此补偿。如图3所示，通过调节区域301中的组A和区域302中的组B的相对亮度，可以获得区域303中的目标颜色。
已经对根据本发明的实施例形成的特定的照明设备的性能进行了测试。在一个实验中，28个白光设备每个具有带有黄色磷光体的四个LED块。两个LED块适于产生冷白光，另外两个适于产生暖白光，类似于图6中的设备600。对于28个设备中的每个，测量发射的光线的颜色。结果在图7A的部分CIE色度图中示出。区域701中的每个数据点表示仅打开两个冷LED块时28个设备中的一个的光线的颜色，并且区域702中的每个数据点表示仅打开两个暖LED块时设备的光线的颜色。可以看出，两组位于区域705中的目标颜色的相对侧，并且在颜色分布上具有巨大的分散。区域703中光线颜色的较宽变化也很明显，区域703中每个数据点表示打开全部四个LED块时设备的颜色，即来自28个设备的每个的两个冷LED块和两个暖LED块的合成的光线的颜色。
相比之下，在区域705中获得窄得多的光线颜色的分布，其中每个数据点表示28个设备的每个中的“冷白组”和“暖白组”中的LED电流被调节为使得每个设备产生非常接近目标颜色的白色光线时的光线颜色。可以看出使用上述方法可以实现光线颜色变化的巨大的降低。
在该特别的示例中，每个LED管芯中的电流标定为700mA。在具体的实施例中，两个LED块的一组可以接收大于700mA的电流，并且另一组可以接收小于700mA的电流，使总电流为1400mA。但是也可以使用其它的电流调节配置。
图7B的表中列出了从实验获得的照明装置的统计性能参数。如所示，分别列出对于区域703和区域705的流明、CIEx、CIEy、CCT(K)和CRI的统计数据。从“STDEV”和“Max-Min”行中可以看出，区域705显示了更紧凑的颜色分布。注意到在该实验中，执行旋转(电流调节)来调节CIE坐标(x、y)来获得CIEx和CIEy的最小分布。或者，也可以执行旋转来减小CCT(相关色温)、流明、CRT(色彩再现指数)或其它参数。
按照本发明的实施例的照明设备可以结合到灯中。图8是示出根据本发明的另一个实施例的白光灯800的简化横截面视图。如所示，灯800包括光源801、主透镜806和辅透镜810。光源801可以包括多个LED，图8中示出其中的两个802和804。
在一个实施例中，多个LED分为两个子集，类似于上述的图6的设备600。一个或多个发光二极管(LED)块的每个第一子集配置为发射蓝光并具有布置于其上的第一含量的互补的波长偏移材料(例如黄色的磷光体)。第一含量是小于用于与第一颜色的光线结合产生白光所需的含量。换言之，LED的第一子集配置为产生冷白光。在一个或多个LED块的第二子集中，每个具有布置于其上的第二含量的互补的波长偏移材料。第二含量是大于用于与第一颜色的光线结合产生白光所需的含量。因此，LED的第二子集配置为产生暖白光。可以使用任意数量的LED，例如4个、12个或16个LED。
灯800还具有连接到LED块的第一子集和第二子集的功率控制电路(未图示)。功率控制电路配置为调节LED块的第一子集和第二子集的相对亮度，使得灯800配置为产生白光。具有可变电阻的功率控制电路可以用于该目的，如上所述。或者，也可以使用其它的功率控制电路。
灯800还具有覆盖LED块的第一子集和第二子集(例如802和804)的主透镜806。此外，设备800具有覆盖LED块的第一子集和第二子集以及主透镜806的辅透镜810。在实施例中，辅透镜810配置为通过全内反射至少部分地混合来自LED块的第一子集和第二子集的光线。此外，透镜810配置为即使在光源偏离光轴也提供大体上居中的投射光线。例如，图8中的LED 802和804两者都偏离光轴820。
在具体的实施例中，辅透镜810具有主体件812，其具有外表面区域814和纵向延伸通过主体件812的内部开口通道816。主体件812和内部开口通道816大体上关于光轴820对称。在实施例中，外表面区域814形为提供全内反射。
如图8所示，辅透镜810在开口通道816的第一端817处具有第一端区域830，用于容纳光源。透镜810在开口通道816的第二端818处具有与第一端区域830相对的第二端区域840。第二端区域840具有圆形表面842，圆形表面842包括位于开口通道816的第二端818周围的多个微透镜844。
在一些实施例中，辅透镜810的各种特征对透镜的光学特性作出贡献。例如，内部开口通道816用于准直中心区域中的光线。全内反射表面814可以防止光线损失，并且多反射表面区域1144可以有助于均匀地分布光线。
辅透镜的进一步的细节例如可以在共同指定的同日递交的名为“TOTAL INTERNAL REFLECTION LENS AND MECHANICALRETENTION AND LOCATING DEVICE”的美国专利申请(代理案号027516-000500US)中找到。
尽管参照具体实施例描述了本发明，对于本领域的技术人员应理解多种改变和修改是可以的。例如，在上述的具体示例中，两组分别由冷白光线和暖白光线表示，具有蓝色LED块和黄色磷光体材料的结合。然而，波长偏移材料不一定是一种材料，例如单种类型的磷光体。在一些应用中，蓝色LED块可以与包括黄色和红色磷光体的波长偏移材料结合。作为示例，黄色和红色的重量比约为4∶1的黄色和红色磷光体的结合可以用在暖白照明设备中，同时重量比约为20∶1的黄色和红色磷光体的结合可以用在冷白照明设备中。
在替代实施例中，用于形成白光装置的方法使用基于蓝色波长分开的LED。在每个LED上沉积大体上相同量的磷光体。在实施例中，产生的白光的分布可能与最初的分级相关。可以选择两组LED，一组发射较冷的白色，另一组发射较暖的白色。然后可以调节两组的相对亮度来获得目标白光颜色。在一些实施例中，目标颜色和两组的颜色变化在CIE色度图中在一条直线上，然而应理解在组内可能有小的分散。
此外，该方法可以用于不同颜色的光源和不同的波长偏移材料。例如，例如除上述的结合蓝色和黄色的示例外，红色和青色或绿色和洋红色的互补的颜色可以使用本发明来形成白色光源。此外，不同类型的磷光体或其它的波长偏移材料可以包含在相同的光线转换层中。
按照应用，白光装置可以包括4个、6个、8个、12个、16个或更多的LED块。在这种情况下，“冷白”组和“暖白”组每个可以具有2个、3个、4个、6个或8个LED块。尽管希望将LED块平均地分为两组，然而也可以使用其它的分组。在一个实施例中，可以使用两电源，一个用于“冷白”组，另一个用于“暖白”组。在这种情况下，可以通过改变每个电源的电流输出来调节每个组的亮度。
在其它的实施例中，目标光线的颜色不一定是白的。对于这些应用，形成两组LED/波长偏移材料的结合，发射在CIE色度图中位于目标颜色的任一侧的光线。换言之，两组相对于目标颜色是互补的。在具体的实施例中，调节这两组的相对亮度来产生目标颜色。
在其它的实施例中，上述的方法还可以用于在照明设备的操作寿命时间中进行颜色调节。例如，设备的颜色可能由于设备中的成分老化或材料可靠性的问题而偏移。在其它应用中，在设备安装后可能期望不同的颜色阴影。在这些情况中，可以使用上述方法调节设备中LED装置的每组的亮度，以提供理想的颜色。
尽管示出并描述了本发明的一些实施例，本领域技术人员根据本文的公开应理解本发明不仅仅限于这些实施例。多种修改、变化、改变、替代及其等同的对本领域技术人员来说是显而易见的。因此，应理解本发明旨在含盖权利要求范围内的全部变化、修改和等同。

Claims (29)

1.一种用于制造照明设备的方法，所述方法包括：
对于配置为发射第一颜色的多个LED块的LED管芯，确定能将所述第一颜色的光线转变为第二颜色的光线的波长偏移材料的目标量，其中所述目标量是指与来自所述LED管芯的光线结合时产生第三颜色的光线；
将所述多个LED块设置在基底上以形成照明设备；
将少于所述目标量的所述波长偏移材料沉积在所述多个LED块的第一子集的每个上；
将多于所述目标量的所述波长偏移材料沉积在所述多个LED块的第二子集的每个上；
将所述多个LED块的所述第一子集和所述多个LED块的所述第二子集连接到功率控制器；并且
利用所述功率控制器来调节所述多个LED块的所述第一子集和所述第二子集的相对亮度，使得所述照明设备配置为产生所述第三颜色的光线。
2.根据权利要求1所述的方法，
其中，所述波长偏移材料混合在基材中以形成光线转变材料，并且其中，通过控制沉积的光线转变材料的量来控制沉积的波长偏移材料的量。
3.根据权利要求1所述的方法，
其中，所述波长偏移材料混合在基材中以形成光线转变材料，并且其中，通过控制所述光线转变材料中的所述波长偏移材料与所述基材的比率来控制沉积的波长偏移材料的量。
4.根据权利要求1所述的方法，
其中，所述第一颜色是蓝色，所述第二颜色是黄色，并且所述第三颜色是白色。
5.根据权利要求4所述的方法，
其中，所述波长偏移材料包括黄色的磷光体。
6.根据权利要求4所述的方法，
其中，选择比所述目标量少的量，使得所述第一子集中的所述LED块配置为与所述波长偏移材料一起提供冷白光线，并且选择比所述目标量多的量，使得所述第二子集中的所述LED块配置为与所述波长偏移材料一起提供暖白光线。
7.根据权利要求1所述的方法，
其中，所述波长偏移材料包括黄色和红色的磷光体。
8.根据权利要求7所述的方法，
其中，所述波长偏移材料以约4∶1的重量比包括黄色和红色的磷光体。
9.根据权利要求7所述的方法，
其中，所述波长偏移材料以约20∶1的重量比包括黄色和红色的磷光体。
10.根据权利要求1所述的方法，
其中，所述第一颜色是绿色，所述第二颜色是洋红色，并且所述第三颜色是白色。
11.根据权利要求1所述的方法，
其中，所述第一颜色是红色，所述第二颜色是青色，并且所述第三颜色是白色。
12.根据权利要求1所述的方法，
其中，调节所述多个LED块的所述第一子集和所述第二子集的相对亮度包括使用一个或多个可变电阻来调节所述第一子集的LED块和所述第二子集的LED块中的电流。
13.一种照明设备，包括：
第一组的一个或多个发光二极管(LED)块以及设置在上面的第一含量的互补波长偏移材料，每个所述LED块配置为发射第一颜色的光线，所述互补波长偏移材料配置为将所述第一颜色的光线转变为第二颜色的光线，所述第一含量小于与所述第一颜色的光线一起产生白光所需的量；
第二组的一个或多个LED块以及设置在上面的第二含量的所述互补波长偏移材料，每个所述LED块配置为发射所述第一颜色的光线，所述第二含量大于与所述第一颜色的光线一起产生白光所需的量；以及
连接到所述第一组和所述第二组的LED块的功率控制电路，所述功率控制电路配置为控制所述第一组和所述第二组的LED块的相对亮度。
14.根据权利要求13所述的设备，
其中，所述波长偏移材料混合在基材中以形成光线转变材料，并且其中，所述第一组的LED块和所述第二组的LED块上覆盖有不同量的所述光线转变材料。
15.根据权利要求13所述的设备，
其中，所述波长偏移材料混合在基材中以形成光线转变材料，并且其中，所述第一组的LED块和所述第二组的LED块上覆盖有其中的所述波长偏移材料与所述基材的比率不同的所述光线转变材料。
16.根据权利要求13所述的设备，
其中，所述波长偏移材料的所述第一含量是与来自所述第一组的LED块的光线一起产生冷白光线的量，并且所述波长偏移材料的所述第二含量是与来自所述第二组的LED块的光线一起产生暖白光线的量。
17.根据权利要求13所述的设备，
其中，所述第一颜色是蓝色，并且所述波长偏移材料包括黄色的磷光体。
18.根据权利要求13所述的设备，
其中，所述第一颜色是绿色，并且所述第二颜色是洋红色。
19.根据权利要求13所述的设备，
其中，所述第一颜色是红色，并且所述第二颜色是青色。
20.根据权利要求13所述的设备，
其中，所述波长偏移材料包括黄色和红色的磷光体。
21.根据权利要求20所述的设备，
其中，所述波长偏移材料以约4∶1的重量比包括黄色和红色的磷光体。
22.根据权利要求20所述的设备，
其中，所述波长偏移材料以约20∶1的重量比包括黄色和红色的磷光体。
23.根据权利要求13所述的设备，
其中，所述功率控制电路包括一个或多个可变电阻，用于调节所述第一组和所述第二组的LED块中的电流。
24.一种用于提供白光的灯，所述灯包括：
第一组的一个或多个发光二极管(LED)块以及设置在上面的第一含量的互补波长偏移材料，每个所述LED块配置为发射第一颜色的光线，所述第一含量小于与所述第一颜色的光线一起产生白光所需的量；
第二组的一个或多个LED块以及设置在上面的第二含量的所述互补波长偏移材料，每个所述LED块配置为发射所述第一颜色的光线，所述第二含量大于与所述第一颜色的光线一起产生白光所需的量；
主透镜，覆盖所述第一组和所述第二组的LED块；
辅透镜，覆盖所述第一组和所述第二组的LED块以及所述主透镜，所述辅透镜配置为至少部分地通过全内反射混合来自所述第一组和所述第二组的LED块的光线；以及
连接到所述第一组和所述第二组的LED块的功率控制电路，所述功率控制电路配置为控制所述第一组和所述第二组的LED块的相对亮度。
25.根据权利要求24所述的设备，
其中，每个所述第一组的LED块配置为产生冷白光线，并且其中，每个所述第二组的LED块配置为产生暖白光线。
26.根据权利要求24所述的设备，
其中，所述波长偏移材料混合在基材中以形成光线转变材料，并且其中，所述第一组的LED块和所述第二组的LED块上覆盖有不同量的所述光线转变材料。
27.根据权利要求24所述的设备，
其中，所述波长偏移材料混合在基材中以形成光线转变材料，并且其中，所述第一组的LED块和所述第二组的LED块上覆盖有其中的所述波长偏移材料与所述基材的比率不同的所述光线转变材料。
28.根据权利要求24所述的设备，
其中，所述波长偏移材料的所述第一含量是与来自所述第一组的LED块的光线一起产生冷白光线的量，并且所述波长偏移材料的所述第二含量是与来自所述第二组的LED块的光线一起产生暖白光线的量。
29.根据权利要求24所述的设备，
其中，所述第一颜色是蓝色，并且所述波长偏移材料包括黄色的磷光体。
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