CN101960211B - 可变色发光器件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及可变色发光器件(100，200，300，400)，其包括至少一个光源(101，201，303，401)和至少一个可变形元件(102，202，301，402)。可变形元件(102，202，301，402)包括至少一种波长转换材料的颗粒(103，203，305，403)，所述元件(102，202，301，402)被设置为从所述至少一个光源(101，201，303，401)接收光并将其转换成不同波长的光。因为包括波长转换材料的所述元件是可变形的，所以所述元件的厚度可被改变。该厚度变化允许波长转换材料继而颜色可被调节。

Description

可变色发光器件
技术领域
本发明涉及包括至少一个光源和至少一个可变形元件的可变色发光器件。
背景技术
为了产生白光或任何其它颜色的光，经常使用这样的照明系统：其利用多个不同颜色的发光二极管(LED)与波长转换材料也就是荧光剂的组合。对这种基于荧光剂的发光器件的效率和颜色质量的改进不断被开发。
大多数的LED只包含单个内部管芯，并且可产生一种原色或光学波长。通常，RGB(红绿蓝)LED结构用来产生不同颜色的光。通过混合三原色红、绿、蓝，RGB LED，也称为“全色”LED，可以产生大量的颜色，并且当被适当地组合时，也可以产生白光。RGB LED灯具用于，例如LCD背光、商用冷柜照明和白光照明。
为了改变在RGB LED结构中的颜色，例如通过连续电流减小或脉宽调制(PWM)的调光是必需的。此外，从一个发光二极管到另一个发光二极管的颜色和输出的变化可变得非常明显。正因为如此，通过调光的颜色混合通常是低效的，并且对许多颜色混合应用是不切实际的。
因此，有必要在本领域提供发光器件，其中，输出光的颜色可以更容易地针对不同的应用被转移和改变。
发明内容
本发明的目的之一是为满足上述需求并提供克服了上述缺点的、实现了容易的颜色变化控制的发光器件。
本发明的该目的和其他目的通过根据所附的权利要求书的发光器件实现。
因此，在第一方面本发明涉及包括至少一个光源和至少一个由高度柔性的材料形成的可变形元件的可变色发光器件。该可变形元件包括至少一种波长转换材料的颗粒，并设置为接收来自于所述至少一个光源的光并将其转换成不同波长的光。
在本发明的器件中，光源以倾斜角度发出的光会遇到波长转换材料的颗粒，并被散射及被转换成不同波长的光。由于包括波长转换材料的元件是可变形的并且由高度柔性的材料形成，该元件的厚度可被改变。此厚度的变化允许波长转换材料继而颜色“被调节”。因此，获取很大的设计和美学的自由度并且输出的光的颜色可方便地被改变。
在本发明的诸实施方式中，所述可变形元件包括凝胶。凝胶增加元件的变形能力，这继而又导致元件的厚度从而颜色输出可被更容易地改变。
该凝胶和波长转换材料在可变形元件内的组合也允许光从可变形元件的整个体积中发出。
通常情况下，凝胶包括硅氧树脂。硅氧树脂是柔性的、惰性的和热稳定的材料。
在本发明的一种实施方式中，所述至少一个光源设置在可变形元件中。在这种实施方式中，可变形元件基本上包围了光源，光源从而被分散于可变形元件中的波长转换材料的颗粒包围。
这种结构的好处之一是，由于不断遇到波长转换材料的颗粒，光被有效地转换。向后散射的光即向后朝向光源散射的光没有失去，而是被有效地转换。
在根据本发明的可变色发光器件的另一实施方式中，所述至少一个光源与所述可变形元件相距一定距离而设置。在此实施方式中，光源可与可变形元件相距一定距离而放置，提供所谓的“远程荧光剂”应用。使用不直接附着于LED的波长转换材料即荧光剂减轻关于波长转换材料可承受的温度和光通量的要求。因此，该所谓的远程荧光剂实施方式提供低色温和良好的显色指数。此外，光的质量(令人不舒适的峰值亮度、颜色控制)可得到改善，且颜色可以通过改变波长转换材料的特性得到控制。
在光源与可变形元件相距一定距离而设置的诸实施方式中，使用导光体将光源发出的光导入可变形元件是有益的，其允许光接触波长转换材料的颗粒。导光体既可用于将来自于光源的光引导到波长转换材料的颗粒，又可用于捕获和循环利用从波长转换材料返回的光。
在本发明的另一实施方式中，可变色发光器件包括至少第一可变形元件和第二可变形元件。第二可变形元件被设置为接收已穿过第一可变形元件的、光源发出的光的至少一部分。通过组合两个或更多的可变形元件，可产生混合的颜色，并且可通过改变可变形元件的厚度整体上或局部地改变颜色。
第一可变形元件可包括第一波长转换材料，第二可变形元件可包括第二波长转换材料。以这种方式可得到多种颜色。
在本发明的诸实施方式中，可变色发光器件进一步包括用于改变可变形元件厚度的装置。这样的装置可是磁性的或热激活器。然而该厚度也可通过简单地使用人的手指改变。这是有益的，因为可获得发射不同的颜色的“个人化的”可变形元件。
本发明的这些和其他方面将从本文下面所述的实施方式变得显明，并参考本文下面所述的实施方式阐明。
附图说明
图1a示出了根据本发明的可变色发光器件的第一实施方式，其中，光源设置在可变形元件中。
图1b示出了根据本发明的可变色发光器件的第二实施方式，其中，光源与可变形元件相距一定距离而设置。
图2示出了根据本发明的一种实施方式的可变色发光器件，其中使用了导光体。
图3示出了根据本发明的可变色发光器件的实施方式，其包括两个可变形元件和两个光源。
图4是根据本发明的、从二维表面发光的可变色发光器件的原理结构。
具体实施方式
本发明涉及包括至少一个光源和至少一个可变形的元件的可变色发光器件，其中所述可变形元件包括至少一种波长转换材料的颗粒。
根据本发明的可变色发光器件100的一种实施方式示于图1。可变色发光器件100包括至少一个光源101和可变形元件102。可变形元件102包括分散在可变形元件102中的至少一种波长转换材料的颗粒103。可变形元件102设置为接收来自于光源101的光。
如本文使用的，术语“光源”可能是任何光源，但在这里上下文中，它通常是指一个或多个发光二极管(LED)。由于其体积小、有节省能源的潜力和寿命长，LED有利地被使用。
光源101所发出的光由可变形元件102接收；包括于可变形元件102中的波长转换颗粒103将光的至少一部分转换成不同波长的光。
可变形元件102从而用作波长转换元件。
如本文使用的，术语“波长转换”是指吸收第一波长的光并导致发射第二更长波长的光的材料或元件。吸收光后，材料中的电子被激励到更高的能级。当从较高能级弛豫回来后，多余的能量便以比被吸收的光有更长的波长的光的形式从材料释放。因此，这个术语涉及到荧光和磷光波长转换两者。
可变形元件102对于温度、氧化和辐射是稳定的，当暴露在热、氧气和/或光下不会发生退化。
术语“可变形元件”是指由高度柔性的材料形成的元件，该元件是可弯曲的和塑性的，使得该元件的厚度可被局部地或整体上改变。
经与可变形元件中的颗粒103接触，光会被散射在不同的方向，从可变形元件102发出的光已有效地被波长转换材料的颗粒103转换。此外，光是从可变形元件102的整个体积而不是只从它的外表面发出的。
通常，可变形元件102包括凝胶，以进一步提高元件的变形能力和柔性，使得该元件的厚度可方便地被局部地或从整体上改变。
优选地，凝胶包括硅氧树脂，其是耐热的、惰性的从而适合于在本发明的可变色发光器件中使用。本发明不仅限于使用硅氧树脂，而也可使用其它几种可变形材料，例如高粘有机材料，这些是为本领域的技术人员知晓的。
优选地，凝胶是光学透明的，从而可变形元件也是光学透明的，这意味着其可以被看透，即它允许清晰的图像透过。
在本发明的诸实施方式中，光源可被设置在可变形元件中或设置在与可变形元件相距一定距离处。
根据图1a所示的实施方式，至少一个光源101设置在可变形元件102中。如前面提到的，这种结构的好处之一是，因为不断遇到围绕光源101的波长转换材料的颗粒103，光被有效地转换。向后散射的光即向后朝向光源101散射的光没有失去，而是被有效地转换。
在示于图1b的根据本发明的可变色发光器件100的另一实施方式中，所述至少一个光源101设置在与可变形元件102相距一定距离处。
在这种实施方式中，光源101可放置于远离可变形元件102处，提供所谓的“远程荧光剂”应用。在传统的LED中，波长转换材料即荧光剂嵌入在直接附着于芯片的粘合剂之中。在这种结构中，波长转换材料必须同时承受LED的温度和光通量。使用不是直接附着于LED的波长转换材料减轻关于波长转换材料可承受的温度和光通量的要求。因此，这种所谓的远程荧光剂实施方式可提供低色温和良好的显色指数。此外，光的质量(令人不舒适的峰值亮度、颜色控制)可得到改善，颜色可以通过改变波长转换材料的特性得到控制。此外，灯具制造商可以独立于LED而选择颜色。
包括波长转换材料颗粒103的可变形元件102用作波长转换元件并且是自我支撑的。这样自我支撑的可变形元件102可大规模成批生产，以波长转换材料的颗粒103包括于其中而完成，并继而可在后期的步骤与光源101相组合。
在光源与可变形元件相距一定距离而设置的实施方式中，可使用导光体，根据本发明的该实施方式的可变色发光器件200如图2所示。
光源201所发出的光由导光体204接收，导光体204用于将所发出的光导入可变形元件202。经与分散在可变形元件202内的波长转换材料的颗粒203接触，光被有效地转换成不同波长的光。因此，导光体204有两种不同的目的：即将来自光源201的光引导到波长转换材料的颗粒203，和捕获和循环利用从可变形元件202返回的光。
在某些实施方式中，可变色发光器件200可包括不止一个可变形元件。因此，第二可变形元件205可被设置以接收已穿过第一可变形元件202的、光源201发出的光的至少一部分。
两个或更多可变形元件的组合允许通过改变可变形元件之一或二者的厚度，整体上或局部地改变颜色。
通常地在此实施方式中，使用多种波长转换材料可生成混合的颜色。例如，第一可变形元件202可包括第一波长转换材料203，第二可变形元件205可包括第二波长转换材料206。可选地，可变形元件包括不止一种波长转换材料的混合物。因此，可得到多种并且混合的颜色，不同的颜色可简单地通过改变所述元件的厚度产生。
可选地，散热器207可被设置以从发光器件200驱散热量。
现在参见图3，示出了包括第一可变形元件301和第二可变形元件302的可变色发光器件300。第二可变形元件302设置为接收已穿过第一可变形元件301的光的至少一部分。
本发明并不局限于若干数量的光源或其特定的结构设置。相反，也可以使用许多光源，它们可设置在可变形元件中和/或与可变形元件相距一定距离处。例如，有可能在可变形元件中设置第一光源303，以及在与可变形元件相距一定距离处设置第二光源304。也可仅在可变形元件之一中设置光源发光。
可变形元件301和302可包括不同类型的波长转换材料颗粒305和306。
图4是从二维表面发射光的根据本发明的可变色发光器件400的原理结构。
在此实施方式中，可变色发光器件400包括至少一个光源401、包括至少一种波长转换材料403的第一可变形元件402，所述第一可变形元件402被设置为接收光源401所发出的光的至少一部分。第二可变形元件404被设置为接收已穿过第一可变形元件402的光。第二可变形元件403可包括与第一可变形元件402的波长转换材料403相同或不同的至少一种波长转换材料405。
在本发明的实施方式中，附加光学器件，例如散热器406可被设置以从发光器件400驱散热量。此外，为产生均匀的和漫散的光输出，可设置扩散器407以接收由光源401发出的光。
在本发明的诸实施方式中，可变色发光器件进一步包括用于改变可变形元件厚度的装置。这样的装置可是磁性的或热激活器，其通过磁或热影响可变形元件的厚度。也有可能简单地通过使用人的手指改变可变形元件的厚度。这种相对容易的厚度控制是有利的，由于可获得发射不同的颜色的“个人化的”可变形元件。
当可变形元件局部变形时，该局部变形可被用来激活另一装置的功能，例如借助于电流。同时，通过简单地显示局部变形，变形的元件可以向用户提供关于哪个区最后被触摸的反馈。
根据本发明的可变色发光器件可用于多种应用，如在触觉产品中。它也可以应用在触摸屏、手机、枕头、水床、压力表等中。
虽然本发明已被图示和详细描述于附图和上述的说明中，但是这些图示和描述都被认为是示意性或示范性的而不是限制性的；本发明不仅限于所公开的诸实施方式。
所公开的实施方式的其它变体是可以为本领域的技术人员基于学习附图、公开的内容和所附的权利要求书在实施本发明时理解和实现的。例如，尽管通常使用LED，但是本发明并不限于使用特定的光源。本发明不限于特定类型的LED，而是可使用有任何颜色或波长的组合的任何类型的LED。

Claims (5)

1.一种可变色发光器件(100，200，300，400)，包括：
用于发射第一波长的光的至少一个光源(101，201，303，401)；
至少一个第一可变形元件(102，202，301，402)，其中所述第一可变形元件(102，202，301，402)包括至少一种波长转换材料的颗粒(103，203，305，403)，所述第一可变形元件(102，202，301，402)被设置为通过导光体从所述至少一个光源(101，201，303，401)接收光；所述至少一个光源与所述第一可变形元件相距一定距离并且分隔布置；所述第一可变形元件被布置成将所发射的所述第一波长的光转换成与所述第一波长不同的第二波长的光，并且被配置成改变厚度，从而控制光输出的感知颜色，
第二可变形元件，基本上包围所述第一可变形元件。
2.根据权利要求1的可变色发光器件(100，200，300，400)，其中所述可变形元件(102，202，301，402)包括凝胶。
3.根据权利要求2的可变色发光器件(100，200，300，400)，其中所述凝胶包括硅氧树脂。
4.根据上述权利要求之一的可变色发光器件(100，200，300，400)，其中所述第二可变形元件(205，302，404)被设置为接收已通过所述第一可变形元件(202，301，402)的、所述至少一个光源(201，303，401)发出的光的至少一部分。
5.根据权利要求4的可变色发光器件(100，200，300，400)，其中所述第一可变形元件(202，301，402)包括第一波长转换材料(203，305，403)，以及所述第二可变形元件(205，302，404)包括第二波长转换材料(206，306，405)。
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