CN102089566A - 发光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种发光装置，该发光装置包括发光件(40；94)及固体粒子(64，66)，所述发光件在被施加电压时发射初级辐射，所述固体粒子至少局部包围所述发光件(40；94)，且与所述初级辐射相互作用。所述粒子(64，66)的粒子数密度在至少一个背离所述发光件(40；94)的方向上从第一粒子数密度变为第二粒子数密度。

Description

发光装置
技术领域
本发明涉及一种发光装置，该发光装置具有
a)发光件，所述发光件在被施加电压时发射初级辐射；
b)固体粒子，所述固体粒子至少局部包围所述发光件，且与该初级辐射相互作用。
背景技术
市场上有此类发光装置供应，其中，带有发光半导体结构的发光二极管被越来越多地用作发光件。与初级辐射相互作用的固体粒子主要为已知的磷光粒子/荧光粒子，所述磷光粒子由具有色心的透明材料制成并吸收落在其上的辐射，其中，所述磷光粒子至少以另一波长发射作为次级辐射的辐射。因此，若对磷光粒子或磷光粒子混合物加以适当选择，则可将发光件所发射的辐射转变为具有其它光谱的辐射。这里，另一种与初级辐射相互作用的固体粒子例如可以是反射粒子，所述反射粒子可反射及散射落在其上的辐射。
开篇所述类型的已知发光装置所发出的光通常具有相对较小、介于120°与160°之间的发射角。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种开篇所述类型的发光装置，该发光装置的发光效果有所改进，尤其是发射角有所增大。
所述目的在一种开篇所述类型的发光装置中这样实现，使得
c)所述粒子的粒子数密度在至少一个背离所述发光件的方向上从第一粒子数密度变化为第二粒子数密度。
结果表明，在与初级辐射相互作用的粒子以此种方式绕发光件分布的情况下，可产生一种基本朝所有空间方向发射光的发光结构。由此可增大该发光装置的发射角。此外还可增强该发光装置的发光度。
粒子数密度是指每单位体积的粒子数。
有利的改进方案由从属权利要求给出。
有利的是，所述粒子包括吸收初级辐射且发射次级辐射的磷光粒子和/或反射粒子，其中，所述反射粒子尤其是硫化钡粒子、亚硫酸钡粒子、硫酸钡粒子或二氧化钛粒子。
若所述粒子的粒子数密度的所述变化是减小，特别是，若所述粒子的粒子数密度的减小均匀地发生，则可得到特别强的发光效果。
若a)所述粒子的最大粒子数密度存在于相比其它区域最靠近发光件布置的第一区域中，以及b)所述粒子的最小粒子数密度存在于相比其它区域离发光件最远的第二区域中，则发光效果还更好。在此情况下，所述粒子的粒子数密度随着粒子与发光件间距离的增大而减小。
若所述粒子的最大粒子数密度为所述粒子的最小粒子数密度的5倍至10000倍，优选为10倍至100倍，尤其优选为10倍至20倍，则可获得良好的发光结果。
其中有利的是，a)所述粒子的最大粒子数密度介于每立方厘米500个粒子与每立方厘米20000个粒子之间，优选介于每立方厘米1000个粒子与每立方厘米10000个粒子之间，尤其优选介于每立方厘米5000个粒子与每立方厘米10000个粒子之间，以及b)所述粒子的最小粒子数密度介于每立方厘米2个粒子与每立方厘米5000个粒子之间，优选介于每立方厘米2个粒子与每立方厘米2500个粒子之间，尤其优选介于每立方厘米2个粒子与每立方厘米1000个粒子之间。
从制造技术角度看有利的是，所述粒子通过载体介质相对于发光件保持在其位置上。
其中被证明特别有利的是，该载体介质是有机硅材料或树脂，其中，有机硅材料尤其是弹性有机硅块，树脂尤其是环氧树脂或聚酯树脂。
根据该载体介质所占据的体积的形状，可实现各种发光效果。若该带有粒子的载体介质占据柱形、锥形或半球形的体积，或者其所占据的体积包括一过渡至球形区段的截锥形区段，则在发光效果良好时被证明是悦目的。被证明特别有利的是，该带有粒子的载体介质占据U形体积。
根据对发光件的制造有利的方案，该带有粒子的载体介质布置在该发光装置的腔室内。
根据有利方案，腔室壁至少部分由玻璃、合成材料(特别是环氧树脂或聚酯树脂)构成。
若在该载体介质内设置有多个气泡，则可获得有利的发光效果。
在此被证明有利的是，所述气泡在该载体介质内的浓度的值为500至20000个气泡/cm3，优选为1000至10000个气泡/cm3，尤其优选为3000至5000个气泡/cm3。
有利地，所述气泡的直径为0.1mm至2mm，优选为0.1mm至1mm，尤其优选为0.2mm至0.5mm。
若存在有多个由该带有粒子的载体介质规定的体积，且所述体积彼此间隔一定距离地布置，则可取得特别好的发光效果。
被证明特别可行的是，存在有两个或三个由该带有粒子的载体介质规定的体积，且所述体积彼此间隔一定距离地布置。
若将所述体积设置在一发光体的多个容置区内，则可产生具有良好发光性能的灯具。
其中，从美观角度看也有利的是，该发光体呈柱形，所述容置区设计成轴向平行于该发光体的通道。
若所述发光件包括至少一个在被施加电压时发光的半导体结构，则可制造低能耗的发光装置。此种发光件以发光二极管(LED)的形式为人所知。
若该至少一个发光的半导体结构在被施加电压时发射蓝光，则可回到已知的LED上来。其中，所述粒子有利地既由磷光粒子构成，也由反射粒子构成，其中，磷光粒子从由该半导体结构所发射的蓝色辐射产生白光，反射粒子对落在其上的辐射进行传导。
作为替代方案，所述发光件可包括至少一个红光半导体结构、至少一个绿光半导体结构及至少一个蓝光半导体结构。在此情况下可放弃使用磷光粒子，仅将反射粒子用作与初级辐射相互作用的粒子。
为增大发光光谱，所述发光件可包括至少一个红外半导体结构和/或至少一个紫外半导体结构。
为得到好的发光效果，有利的是，存在有至少三个层，所述固体粒子，尤其是磷光粒子和/或反射粒子，以不同的粒子数密度存在于所述层中。
附图说明
下面结合附图更详细地阐述本发明的实施例。在附图中：
图1为一球泡灯的局部剖视图，在该球泡灯中，装载有磷光粒子及反射粒子的载体介质布置在柱形腔室内；
图2为球泡灯的第二实施例的与图1相应的局部剖视图，其中，该腔室是锥形的；
图3为球泡灯的第三实施例的与图1相应的局部剖视图，其中，该腔室是半球形的；
图4为球泡灯的第四实施例的与图1相应的局部剖视图，其中，该腔室具有一过渡至球形区段的截锥形区段；
图5为一发光二极管的剖面图，该发光二极管的内腔中充填有装载有磷光粒子及反射粒子的载体介质；
图6为图1所示的球泡灯的变型，其中在载体介质中设置有气泡；
图7为球泡灯的第五实施例的与图1相应的局部剖视图；
图8为球泡灯的第六实施例的与图1相应的局部剖视图，其中载体介质设计为发光指；
图9为球泡灯的第七实施例的与图8相应的局部剖视图，该球泡灯具有两个发光指；
图10为球泡灯的第八实施例的与图9相应的局部剖视图，其中，两个发光指相连成一发光弯拱；
图11为球泡灯的第九实施例的与图8相应的局部剖视图，该球泡灯包括三个发光指；
图12为图8所示的灯具的变型，其中用反射器代替了玻璃灯泡；
图13为单个在如图8、图9、图11及图12所示的灯具中所使用的发光指；
图14为一用于自行车照明系统或机动车照明系统的发光件，该发光件包括如图13所示的发光指；
图15为由两个相对而置的、图13的发光指构成的棒形发光组件；
图16为一柱形发光件，其中，多个发光指结构布置在透明柱体的容置通道内；
图17为图16的发光件的沿图16中曲折的切割线XVII-XVII剖开的剖视图；
图18为图18的发光件的变型的与图17相应的剖视图，其中，所述容置通道彼此相连；
图19为一发光带沿图20中的切割线XIX-XIX剖开的剖视图；
图20为图19的发光带的俯视图；
图21为一发光板沿图22中的切割线XXI-XXI剖开的剖视图；以及
图22为图20的发光板的透视图。
具体实施方式
在图1中整体用10表示一球泡灯，该球泡灯包括标准化接线座12。接线座12可例如设计为爱迪生螺旋灯座E27或E11。也可采用任何其它标准化的接线座，如卡口灯座、插座、玻璃挤压座等。
以接线座12的接线区为起点在接线座内部延伸有用虚线表示的两根导线14、16。这两根导线从接线座12朝电压转换器18延伸，该电压转换器布置在由接线座12支承的转换器壳体20内。第一供电线22从电压转换器18穿过散热器24延伸至发光芯片布置结构28的第一接触区26。第二供电线30从电压转换器18穿过散热器24延伸至发光芯片布置结构28的第二接触区32。
球泡灯10包括由透光材料(例如玻璃或环氧树脂)制成的灯泡34，该灯泡与散热器24一起界定球泡灯10的内腔36。球泡灯10的灯泡34可在必要时起聚光光学系统的作用。
发光芯片布置结构28包括四个通过细的接合线38a、38b、38c、38d及38e串联在发光芯片布置结构28的接触区26与32之间的半导体结构40a、40b、40c及40d，图1仅对所述半导体结构进行了示意性图示。所述半导体结构布置在载体基板46的凹陷部44的底部42上。载体基板46由蓝宝石玻璃构成，蓝宝石玻璃也以刚玉玻璃(Al2O3玻璃)的名称为人所知。
每个半导体结构40均包括三个层，附图仅在半导体结构40a中为所述三个层标注了附图标记。与载体基板46接触的底层48为一例如由n-GaN或n-InGaN构成的n型层。中层50为一MQW层。MQW是“multiple quantum well(多量子阱)”的缩写。MQW材料显示出超晶格，该超晶格具有依据超晶格结构发生变化的电子带结构并相应地在不同波长下发光。通过对该MQW层进行选择，可对半导体结构40所发出的辐射的光谱施加影响。顶层52由p型III-V型半导体材料(例如p-GaN)制成。
载体基板46利用其径向包围凹陷部44的边缘区域54支承一柱形壳体56，该壳体朝半导体结构40敞开，该壳体的远离载体基板46的一侧被一端壁58封闭。壳体56由合成材料制成，可全透明或半透明。壳体56与载体基板46共同界定一腔室60，若不考虑载体基板46中的凹陷部44，该腔室也呈柱形。
腔室60内填充有载体介质62，该载体介质在本实施例中以弹性有机硅块的形式存在。有机硅块62中分布有磷光粒子64及反射粒子66，所述磷光粒子及反射粒子通过有机硅块62相对于半导体结构40保持在其位置上。
半导体结构40在被施加电压时发射420nm至480nm波长范围内的蓝光及紫外光。通过将半导体结构40包围且带有磷光粒子64的有机硅块62，可实现一白光球泡灯10。磷光粒子64由具有色心的固体材料制成。为能将半导体结构40的紫外初级辐射及蓝色初级辐射转变为白光，使用了三种类型的磷光粒子64，所述磷光粒子部分吸收该紫外光及蓝光，自身则发射黄光及红光。在需要时也可附加使用自身发射蓝光的磷光粒子64。
特别是可将硫化钡、亚硫酸钡、硫酸钡或二氧化钛用作反射粒子66的材料。作为替代方案，也可将氧化钪或硫化锌以及镧系氧化物和稀土金属氧化物例如氧化铈、氧化钕、氧化钐、氧化铕、氧化钆、氧化镝、氧化钬、氧化铒、氧化铥、氧化镱或氧化镥用作反射粒子66的材料。
半导体结构40所发射的辐射通过反射粒子66在有机硅块62内传导。
磷光粒子64及反射粒子66的粒子数密度朝壳体56的端壁58的方向(即沿背离半导体结构40的方向)发生变化，并且是在该方向上减小。磷光粒子64及反射粒子66的最大粒子数密度存在于有机硅块62的第一层68中，该第一层在腔室60内最靠近半导体结构40布置。磷光粒子64及反射粒子66的最小粒子数密度存在于有机硅块62的第二层70中，该第二层离半导体结构40最远，并与壳体56的端壁58的内表面相接触。
第一层68与第二层70之间布置有用大写字母表示的中间层A至K，其中，磷光粒子64及反射粒子66的粒子数密度朝壳体56的端壁58的方向逐层均匀减小。这点通过每层中所示出的磷光粒子64及反射粒子66的数量来表示。每两个相邻的层68、A至K及70之间的界线分别用点线表示。
根据半导体结构40以之工作的功率(该功率可通过电压转换器18提供)，可通过磷光粒子64及反射粒子66在有机硅块62内部的分布产生外轮廓各不相同的各种发光结构，所述发光结构例如能令观测者产生火焰或光球的印象，该发光结构从半导体结构40开始形成。
在图1中用点划线示出一球形发光结构72a及一火焰状发光结构72b的外轮廓。球泡灯10当工作电压较低时形成球形发光结构72a，而工作电压较高时则产生火焰状发光结构72b。当工作电压高低适度时，存在于腔室60内的有机硅块62基本上全部发光；在此情况下，发光结构呈柱形。
制造球泡灯10时，可用粘度较低的硅油逐层充填腔室60，该硅油事先与固化剂和达到预期粒子数密度所需用量的磷光粒子64及反射粒子66相混合。该硅油随后以已知方式固化成弹性有机硅块62。在第一层固化后，可相应地在该第一层上制造带有磷光粒子64及反射粒子66的另一层有机硅材料62。
为能以此种方式对腔室60进行充填，例如可采用充填管，当腔室60充填完毕后移除或关闭该充填管。
已证明可行的是，按如下标准选择磷光粒子64及反射粒子66的粒子数密度，使得固化的有机硅块62在肉眼看来呈淡乳白色至黄色透明。另外，这一点也可通过下述方式来实现：使磷光粒子64及反射粒子66的最大粒子数密度为磷光粒子64及反射粒子66的最小粒子数密度的5倍至10000倍、优选为10倍至100倍、尤其优选为10倍至20倍。
在实践中，磷光粒子64及反射粒子66的最大粒子数密度可介于每立方厘米500个粒子与每立方厘米20000个粒子之间，优选介于每立方厘米1000个粒子与每立方厘米10000个粒子之间，尤其优选介于每立方厘米5000个粒子与每立方厘米10000个粒子之间，而磷光粒子64及反射粒子66的最小粒子数密度则可介于每立方厘米2个粒子与每立方厘米5000个粒子之间，优选介于每立方厘米2个粒子与每立方厘米2500个粒子之间，尤其优选介于每立方厘米2个粒子与每立方厘米1000个粒子之间。
在一变型方案中，不是单只使用蓝光半导体结构40，而是通过至少一个红光半导体结构40a、至少一个绿光半导体结构40b及至少一个蓝光半导体结构40c的组合来获得白光，其中，不使用第四半导体结构40d。在此情况下可在有机硅块62内放弃使用磷光粒子64，而仅需在有机硅块62内分布相应粒子数密度的反射粒子66。
根据另一变型方案，载体介质62可由在固化状态下透光的树脂、例如环氧树脂或聚酯树脂构成。在此情况下，可通过使以液态形式涂覆的树脂的层固化来分别获得载体介质62的所述层68、A至K及70，为此须以已知方式向该树脂内添加固化剂，其中该树脂事先与达到预期粒子数密度所需用量的磷光粒子64及反射粒子66相混合。
根据另一变型方案，载体介质62可在不受壳体56限制的情况下占据与腔室60相符的体积。为此须在载体介质62完全固化后移除壳体56，在此情况下，壳体56用作载体介质62的铸模。
图2、图3及图4展示了球泡灯10的其它实施例，所述实施例与图1所示的球泡灯10之间的区别仅在于用以界定腔室60的壳体56的形状。为清楚起见，载体介质62的各个层在图2、图3及图4中未标注附图标记，也省却了表示层间界线的点线。下文中若无其它说明，上文中针对如图1的球泡灯10所说明的内容也相应地适用于如图2至图4的球泡灯10。
在图2所示的球泡灯10中，用锥形壳体74代替了壳体56，从而载体介质62在一除了载体基板46中的凹陷部44以外其余呈锥形的腔室76内占据锥形体积。该锥形壳体74采用其尖端远离半导体结构40的布置方式。当工作电压高低适度时，这里所形成的发光结构也具有锥形的形状。
在图3所示的球泡灯10中，用半球形壳体78代替了壳体56，从而载体介质62在一除了载体基板46中的凹陷部44以外其余呈半球形的腔室80内占据半球形体积。该半球形壳体78采用其拱顶远离半导体结构40的布置方式。当工作电压高低适度时，这里所形成的发光结构也具有半球的形状。
在图4所示的球泡灯10中，代替壳体56设置有一壳体82，该壳体82包括一过渡至球形区段82b的截锥形区段82a。壳体82以其截锥形区段82a落座在载体基板46的边缘区域54上。因此载体介质62在除载体基板46中的凹陷部44以外还具有一截锥形区域和一半球形区域的腔室84内占据一相应体积。当工作电压高低适度时，这里所形成的发光结构也具有一相应的形状。
在图5中示出一发光二极管86，该发光二极管包括球形透明壳体88，该壳体88具有可拆松的盖件88a。壳体88界定一腔室90，在该腔室内布置有对应于载体基板46的载体基板92，该载体基板92承载一对应于半导体组件40的半导体组件94。载体基板92被第一接线端子96保持，该第一接线端子穿过盖件88a向外延伸，且与盖件88a固定连接。第二接线端子98同样也穿过壳体88的盖件88a从发光二极管86的腔室90向外延伸，其中，该第二接线端子与盖件88a固定连接。壳体88在发光二极管86中执行腔室60在如图1至图4的球泡灯10中的功能。
半导体组件94通过接合线100及102与接线端子96、98相连接，且可通过所述接线端子被施加工作电压。
发光二极管86的腔室90内填充有载体介质62，在该载体介质内分布有磷光粒子64及反射粒子66，如上文联系图1至图4所示的球泡灯10所说明的。
若要将弹性有机硅块用作所述载体介质62，则在制造发光二极管86时，可在移除盖件88a的情况下用较低粘度的硅油逐层充填壳体88，其中该硅油事先与固化剂和达到预期粒子数密度所需用量的磷光粒子64及反射粒子66相混合。该硅油随后以已知方式固化成弹性有机硅块62。第一层固化后，可在该第一层上相应地制造带有磷光粒子64及反射粒子66的另一层有机硅材料62。为此，壳体88可具有充填管(附图并未对该充填管进行图示)。
通过发光二极管86可在接近360°的范围内发射光。
在实践中，如图1至图4所示的球泡灯10的腔室60、76、80、84及发光二极管86的腔室90的——在必要时平均的——直径例如介于1mm与300mm之间，优选介于1mm与200mm之间，尤其优选介于3mm与30mm之间。若以半导体结构40或半导体结构94为起点，则腔室60、76、80、84或90的高度在实践中例如介于3mm与300mm之间，优选介于3mm与150mm之间，尤其优选介于10mm与60mm之间。
图6展示出另一球泡灯10，该球泡灯与图1所示的球泡灯10之间的区别仅在于，在腔室60内的中间层D至K中除磷光粒子64及反射粒子66外还存在有气泡104，图6仅为其中一气泡标注了附图标记。
每一层D至K的气泡104例如产生于如上文所述对腔室60进行的逐层充填的过程中。这可例如这样实现，即：在充填腔室之前，已添加有达到预期粒子数密度所需用量的磷光粒子64及反射粒子66的、配备有固化剂的较低粘度的硅油被剧烈搅拌并由此几乎形成漩涡，从而令空气以气泡104的形式进入该硅油。在必要时也可令气泡104形成在先，达到预期粒子数密度所需用量的磷光粒子64及反射粒子66的添加在后。
每个层内的气泡104的浓度可例如受搅拌强度或搅拌器类型影响。在实践中已证明有利的是，气泡104的浓度值为500至20000个气泡/cm3，优选为1000至10000个气泡/cm3，尤其优选为3000至5000个气泡/cm3。其中，气泡104的直径有利地为约0.1mm至2mm，优选为0.1mm至1mm，尤其优选为0.2mm至0.5mm。
在球泡灯10的本实施例中，这样选择由三个底层A、B及C规定的厚度，使得带有气泡104的层D与半导体结构40间隔1mm至10mm布置。
在层68、A、B、C及70内不设置气泡104。然而根据一变型方案，也能以上述方式在这些层或这些层中的一部分中引入气泡104。
结果表明，当在有机硅块62内存在气泡104时，可令球泡灯10产生其它发光效果。
如上所述，在图1至图4及图6所示的球泡灯10中能以不同方式产生有机硅块62的带有磷光粒子64、反射粒子66和/或气泡104的层68、A至K及70，例如对相应壳体56、74、78或82进行逐层充填，随后将已固化的层68、A至K及70安装在发光芯片布置结构28上，在此过程中可一并安装壳体56、74、78或82，或事先将所述壳体移除。作为替代方案，也可通过已知的注射成型法直接在发光芯片布置结构28上施加和固化所述层68、A至K及70。此种制造方式特别适用于大件数生产/大批量生产。
形式为层68、A至K及70的有机硅块62的外轮廓并非仅限于上述由壳体56、74、78或82所规定的外轮廓。通过采用其它壳体或借助注射成型法进行个别成型，可根据需要形成由所述层68、A至K及70构成的有机硅块62的外轮廓。层68及70之间的层数也是可变的。
在图7的球泡灯10中，载体基板46的凹陷部44过渡至一基座106，而非过渡至底部42。该基座在其远离载体基板46的凹陷部44的上侧106a上承载半导体组件40，该基座采用令所述半导体组件40在腔室60内大致居中地位于载体介质62的第一层68与第二层70之间的设计。
根据一种此处未作图示的变型方案，磷光粒子64和/或反射粒子66的粒子数密度也可从半导体组件40所处的位置起分别朝载体介质62的第一层68及第二层70的方向均匀减小。
在图8所示的球泡灯10中，壳体56与载体基板46及半导体组件40共同构成一大致呈棒形的发光指/发光条/指形发光物(Leuchtfinger)108。在所示实施例中，该发光指大致沿灯泡34的灯泡轴线布置在支承板110上，该支承板自身则安装在散热器24上。发光指108的载体基板46与图1所示的球泡灯10的载体基板46相当，但相比后者在平行于载体基板46的底部42的方向上设计得较窄。发光指108的载体基板46的凹陷部44内仅布置有两个半导体组件40a、40b。
为支持半导体组件40a、40b的散热，在散热器24内一体形成有风扇112，该风扇由电压转换器18以已知方式供电，并将热量从支承板110上导散。
本文所述的全部实施例均可设置此种风扇112。风扇112能以恒定转速进行工作。可选地，风扇112的转速也可随半导体组件40的温度而变化。
在如图9所示的球泡灯10中，支承板110上布置有两个由电压转换器18供电的发光指108。
在图10所示的变型方案中，这样的两个发光指108在其远离支承板110的端部通过连接片114彼此连接，为此，这两个彼此连接的发光指108的壳体56也相应地连接成U形壳体116。因此，载体介质62在如图10的球泡灯10中占据一基本呈U形的体积。
在图11所示的球泡灯10中，作为另一变型方案，在支承板110上布置有三个发光指108。其中，这三个发光指108可采用任意一种布置方式，例如，如图11所示地成行布置、布置在等边三角形的顶点上或不对称地布置。为清楚起见，图11未示出供电线22及30朝发光指108的相应接触区26、32延伸的线路。
图9及图11所示的球泡灯10均包括多个由载体介质62及分布在该载体介质中的磷光粒子64及反射粒子66构成的体积，所述体积分别由每个发光指108的相应壳体56来决定。换言之，图9及图11所示的球泡灯10包括多个由带有磷光粒子64及反射粒子66的载体介质62确定的体积，所述体积彼此间隔一定距离布置。
图12示出一反射灯118，该反射灯与图8的球泡灯10基本一致，区别仅在于，反射灯118不是设有灯泡34而是设有一已知反射器120，该反射器朝背离支承板110的方向敞开，从而确定一光出射口，被反射器120聚束的光从该光出射口射出。
图13展示出由单独一个发光指108构成的发光元件121，其载体基板46布置在支承板110上，该支承板的外部净轮廓与载体基板46的外部净轮廓相符。如图13所示，载体基板46上的接触区26及32分别通过导线122、126与连接线124、128相连接。连接线124、128在远离载体基板46的一侧上从支承板110内伸出。采用此种设计的发光指108可如传统LED般接在相应的电路板上。
多个发光指108或发光元件121可例如在视频投影设备中用作光源。在此情况下，多个发光指108与一反射器共同作用或每个发光指108分别与一相应反射器共同作用，由所述反射器朝预期方向对光进行聚束。
作为发光元件121或发光指108的另一应用实例，图14示出一如可应用在自行车照明系统和/或机动车照明系统中的灯具130。为此，灯具130包括一相应的标准化接线座132(图14仅对该接线座进行了示意性图示)及由该接线座保持的灯泡134，该灯泡包围布置在发光指108的壳体56内的载体介质62，且与该载体介质间隔一小的距离。
图15展示出由两个发光元件121构成的棒形发光组件136，所述两个发光元件121在其远离各自的载体基板46的端面处彼此邻接。在此布置结构中，各发光指108或各发光元件121可固定在一单独的壳体内，该外壳在此未作图示。为了稳定此结构，所述两个发光指108的相对端面可彼此粘接在一起。
棒形发光组件136可采用不同长度，特别是其长度为1cm至50cm，优选为2cm至10cm。
图16及图17用138表示一柱形灯具，该灯具包括一透明的发光柱140，该发光柱可例如用玻璃或丙烯酸玻璃制成。在实践中，发光柱140的直径为3mm至100mm，优选为8mm至30mm，尤其优选为5mm至15mm，但总体而言可采用任意尺寸。
发光柱140具有一与其纵轴线同轴的贯通通道142及八个轴向平行于该贯通通道的其它贯通通道144，所述贯通通道均具有圆形的恒定截面。在图16及图17中均只为贯通通道144中的一个标注了附图标记。发光柱140所包括的贯通通道142、144的数量优选介于一个与十个之间，其中，无需总是设置一中央贯通通道142。贯通通道142、144的截面也可为非圆形截面。
发光柱140在其端面146上具有一底板148，该底板的外轮廓与发光柱140互补。
所述贯通通道142及144内各布置有一由底板148支承的载体基板46，所述载体基板在本实施例中均仅承载单独一个半导体结构40。发光柱140中的所述贯通通道142、144各界定一柱形腔室150，该腔室的容积内填充有载体介质62，磷光粒子64及反射粒子66以不同的粒子密度保持在该载体介质内的层68、70及这两层之间的未标注附图标记的各层中。若在不同贯通通道142、144内使用发红光、绿光及蓝光且合起来发白光的不同半导体结构40，则可放弃使用磷光粒子64。
因此在发光柱140的贯通通道142、144内布置有与发光指108基本一致的发光指结构152，二者间的区别仅在于，该发光指结构不包括自己的、界定腔室150的壳体。无需为发光柱140的全部贯通通道142、144配备此种发光指结构152，此处可参见图17所示的空的贯通通道140。
通过导线154及156为载体基板46上的接触区26及32供电，所述导线可通过底板148内的接线端子(本文对其不进一步关注)与电网或电池相连。
在必要时，发光柱140可在其第二端面158上具有一盖板160，该盖板在本实施例中仅用虚线表示。
在实践中，发光柱140中的贯通通道142、144的直径为0.1mm至15mm，优选为1mm至10mm，尤其优选为2mm至5mm。发光柱140中的贯通通道142、144的直径也可互不相同，且通常取决于有待安置在其内部的半导体组件40的尺寸。发光柱140自身的长度为5mm至800mm，优选为20mm至150mm，尤其优选为20mm至50mm，然而也可视需要采用比之更长或更短的长度。
在图18所示的灯具138的变型方案中，贯通通道142、144在发光柱140的一侧146上彼此相连，其实现方式是在此处设置一圆盘形凹陷部161。在凹陷部161中存在有两个由有机硅材料62构成的、最靠近半导体结构40布置的层68及A，在该两个层内存在有磷光粒子64及反射粒子66。因此还可将来自半导体结构40的光传递至相邻的发光指结构152中。
图19及图20示出一发光带162，该发光带具有一柔性护套164，该护套界定一腔室165，且在一侧上具有多个半球形突出部166，所述突出部沿发光带162的纵向彼此间隔很小距离地顺序布置。突出部166也可呈非半球形，例如呈锥形。根据一变型方案，也可不设置突出部166。
护套164在其位于突出部166另一侧的内表面168上具有一柔性带状导线组件/导体电路组件(Leiterbahnelement)170，在该带状导线组件上多个半导体结构40以已知方式彼此相连接。例如，总是可将多个半导体结构40串联成组，其中多个所述组彼此并联。
所述半导体结构40按如下方式布置，即每个突出部166下方均存在一个大致居中布置的半导体结构40。
在带状导线组件170与护套164的由突出部166确定的内表面172之间布置有由有机硅材料62构成的层68、A、B及70，该有机硅材料内分布有磷光粒子64及反射粒子66。磷光粒子64及反射粒子66的粒子数密度从层68朝层70的方向随着粒子与半导体结构40间距离的增大而减小。若使用发红光、绿光及蓝光且合起来发白光的不同半导体结构40，则发光带162也可放弃使用磷光粒子64。
通过本身已知的连接件(未示出)为半导体结构40供电——如果该连接件与电源相连。
在实践中，发光带162的宽度介于1mm与20mm之间，优选介于3mm与15mm之间，尤其优选介于8mm与12mm之间，而厚度介于1mm与10mm之间，优选介于2mm与5mm之间。
当位于发光带162内部的所述半导体结构40被激活时，发光带162的发光基本均匀，在半导体结构40的位置上不存在可辨识的离散发光区。因此发光带162可应用于原本需采用氖管等的领域，例如灯光广告。发光带162也可用于将光输入耦合至光导组件(例如导光板)内。为此例如沿导光板的周边将发光带162粘接在该导光板的窄面上。
图21及图22展示出一板形的发光板174，其中，在包围一腔室175的护套177的两个相对布置的窄侧176及178的相应内表面上，多个半导体结构40以上文在发光带162中所述的方式分别连接在带状导线组件180及182上。
分别沿离开带状导线组件180及182的方向，布置有由有机硅材料62构成的层68、A、B及C，该有机硅材料内分布有磷光粒子64及反射粒子66，从而两个层C彼此邻接地居中布置在带状导线组件180及182之间。两个层68内的粒子数密度相等，两个层A、两个层B及两个层C中的粒子数密度情况亦如此。
其中，磷光粒子64的粒子数密度从层68起经由与层68相邻的层A和B朝层C方向减小。与之相反，反射粒子66的粒子数密度则从层68起经由与层68相邻的层A和B朝层C方向增大。若使用发红光、绿光及蓝光且合起来发白光的不同半导体结构40，则发光板174也可放弃使用磷光粒子64。
发光板174因有机硅材料62而具有柔性，可塑造成不同形状，在必要时也可定型成所述形状。
在实践中，发光板174的厚度介于1mm与20mm之间，优选介于3mm与5mm之间。
半导体结构40被激活时，发光板174以在其主面184上均匀的光分布来发射光，在图22中仅能看到发光板174的其中一个主面。
如图1至图22的上述全部实施例都是在采用在UV或可见波长范围内发射辐射的半导体结构40的情况下进行阐述的。作为替代方案，也可采用发射其它波长的辐射(尤其是红外辐射)的其它半导体结构。
在上述如图1至图18所示的全部实施例中，总是设置有多个由有机硅块62构成的层68、A至K及70，其中，磷光粒子64及反射粒子66的粒子数密度沿背离半导体结构40的方向发生变化，特别是沿该方向减小。在如图19至图22的实施例中，还存在一些由具有不同粒子数密度的磷光粒子64及反射粒子66的有机硅块62构成的层。
但是，为获得良好的光色及发光效果，原则上，设置至少三个其中以不同的粒子数密度存在有磷光粒子64及反射粒子66的层或区域就足以。磷光粒子64或反射粒子66的粒子数密度沿背离半导体结构40的方向所发生的变化、特别是减小也可以是不均匀的，即以不同的步长来进行，即使均匀变化所产生的效果相对较好。

Claims (25)

1.一种发光装置，该发光装置具有
a)发光件(40；94)，所述发光件在被施加电压时发射初级辐射；
b)固体粒子(64，66)，所述固体粒子至少局部地包围所述发光件(40；94)，所述固体粒子与所述初级辐射相互作用；
其特征在于，
c)所述粒子(64，66)的粒子数密度在至少一个背离所述发光件(40；94)的方向上从第一粒子数密度变化为第二粒子数密度。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述粒子(64，66)包括磷光粒子(64)和/或反射粒子(66)，所述磷光粒子吸收初级辐射并发射次级辐射，所述反射粒子特别是硫化钡粒子、亚硫酸钡粒子、硫酸钡粒子或二氧化钛粒子。
3.根据权利要求2所述的发光装置，其特征在于，所述粒子的所述粒子数密度的所述变化是减小。
4.根据权利要求3所述的发光装置，其特征在于，所述粒子的所述粒子数密度的所述减小均匀地发生。
5.根据权利要求2～4中任一项所述的发光装置，其特征在于，
a)所述粒子的最大粒子数密度存在于第一区域(68)中，该第一区域相比其它区域最靠近所述发光件(40；94)布置；
b)所述粒子的最小粒子数密度存在于第二区域(70)中，该第二区域相比其它区域离所述发光件(40；94)最远。
6.根据权利要求5所述的发光装置，其特征在于，所述粒子的所述最大粒子数密度为所述粒子的所述最小粒子数密度的5倍至10000倍，优选为10倍至100倍，尤其优选为10倍至20倍。
7.根据权利要求5或6所述的发光装置，其特征在于，
a)所述粒子的所述最大粒子数密度介于每立方厘米500个粒子与每立方厘米20000个粒子之间，优选介于每立方厘米1000个粒子与每立方厘米10000个粒子之间，尤其优选介于每立方厘米5000个粒子与每立方厘米10000个粒子之间；
b)所述粒子的所述最小粒子数密度介于每立方厘米2个粒子与每立方厘米5000个粒子之间，优选介于每立方厘米2个粒子与每立方厘米2500个粒子之间，尤其优选介于每立方厘米2个粒子与每立方厘米1000个粒子之间。
8.根据权利要求2～7中任一项所述的发光装置，其特征在于，所述粒子(64，66)通过载体介质(62)相对于所述发光件(40；94)保持在其位置上。
9.根据权利要求8所述的发光装置，其特征在于，所述载体介质(62)是有机硅材料或树脂，其中，该有机硅材料尤其是弹性有机硅块，该树脂尤其是环氧树脂或聚酯树脂。
10.根据权利要求8或9所述的发光装置，其特征在于，带有所述粒子(64，66)的所述载体介质(62)占据柱形、锥形、半球形或基本呈U形的体积，或者其所占据的体积包括一过渡至球形区段的截锥形区段。
11.根据权利要求8～10中任一项所述的发光装置，其特征在于，带有所述粒子(64，66)的所述载体介质(62)布置在该发光装置(10；86；118；130；136；138；162；174)的腔室(60；76；80；84；90；150；165；175)内。
12.根据权利要求11所述的发光装置，其特征在于，腔室壁至少局部由玻璃、合成材料尤其是环氧树脂或聚酯树脂构成。
13.根据权利要求8～12中任一项所述的发光装置，其特征在于，在所述载体介质(62)内设有多个气泡(104)。
14.根据权利要求13所述的发光装置，其特征在于，所述气泡(104)在所述载体介质(62)内的浓度的值为500至20000个气泡/cm3，优选为1000至10000个气泡/cm3，尤其优选为3000至5000个气泡/cm3。
15.根据权利要求13或14所述的发光装置，其特征在于，所述气泡(104)的直径为0.1mm至2mm，优选为0.1mm至1mm，尤其优选为0.2mm至0.5mm。
16.根据权利要求8～15中任一项所述的发光装置，其特征在于，存在有多个由带有所述粒子(64，66)的所述载体介质(62)确定的体积，这些体积彼此间隔一定距离地布置。
17.根据权利要求16所述的发光装置，其特征在于，存在有两个由带有所述粒子(64，66)的所述载体介质(62)确定的体积，这两个体积彼此间隔一定距离地布置。
18.根据权利要求17所述的发光装置，其特征在于，存在有三个由带有所述粒子(64，66)的所述载体介质(62)确定的体积，这三个体积彼此间隔一定距离地布置。
19.根据权利要求16～18中任一项所述的发光装置，其特征在于，所述体积设置在一发光体(140)的多个容置区(142，144)内。
20.根据权利要求17所述的发光装置，其特征在于，所述发光体(140)呈柱形，所述容置区(142，144)设计成轴向平行于该发光体的通道。
21.根据权利要求1～20中任一项所述的发光装置，其特征在于，所述发光件(40；94)包括至少一个半导体结构(40；94)，该半导体结构在被施加电压时发光。
22.根据权利要求21所述的发光装置，其特征在于，所述至少一个发光的半导体结构(40；94)在被施加电压时发射蓝光。
23.根据权利要求21所述的发光装置，其特征在于，所述发光件(40)包括至少一个红光半导体结构(40a)、至少一个绿光半导体结构(40b)和至少一个蓝光半导体结构(40c)。
24.根据权利要求21～23中任一项所述的发光装置，其特征在于，所述发光件(40)包括至少一个红外半导体结构(40；94)和/或至少一个UV半导体结构(40；94)。
25.根据权利要求1～24中任一项所述的发光装置，其特征在于，存在有至少三个层(68，A至K，70)，所述固体粒子(64，66)——尤其是磷光粒子(64)和/或反射粒子(66)——以不同的粒子数密度存在于所述层中。
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