CN102705724A - 改进光输出均匀性的光腔 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种辐射器件。该器件包括改进光输出均匀性的光腔，该光腔包括顶表面、底表面、以及侧壁。光转阵列包括至少一个形成在第一侧壁上的光源。该器件还包括反射涂层，该反射涂层至少形成在底表面上。该顶表面允许光传播，并且包括光转换层。

Description

改进光输出均匀性的光腔
技术领域
本发明涉及照明领域，更具体地，本发明涉及改进光输出均匀性的光腔。
背景技术
光腔(light cavity)通常用于需要相对均匀的区域照明的应用中，比如LCD和其他背光显示技术。
传统的光腔设计使用直接照明，意思是光源被置于与输出表面相平行的表面上。在使用多光源的设计中(例如，LED的阵列或者网格)，通过光源产生的光的波长或者强度的任何变化将以“热点”和/或表示了弱光输出均匀性的其他输出人工制品(artifact)的形式明显地出现在输出表面上。另外，为了减小这些人工制品的外观，这种配置对于不同光源的发光特性有着更为严格的要求，这就导致了制造时间的制造成本的增加。
因此，亟需一种改进了光输出均匀性、并且允许将要使用的光源的强度和波长的范围更宽的光腔。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种器件，包括：光腔，包括第一表面、第二表面和光转换层，第二表面与光转换层基本相对，第一表面从第二表面延伸到光转换层；至少一个光源，位于第一表面上；以及反射涂料，位于第二表面上。
其中，第二表面和光转换层基本平行，其中，第一表面垂直于第二表面和光转换层。
其中，光腔包括：多个附加表面，与第一表面和第二表面以及光转换层一起限定出腔室，腔室具有第一体积，以及其中，多个附加表面中的一个或多个上形成有反射涂料。
其中，至少一个光源所包括的光源的数量以第一比率与第一体积相关，并且其中，第一比率处于大约每立方厘米1个光源和大约每立方厘米10个光源之间。
其中，至少一个光源被配置为发出波长处于大约450纳米和大约500纳米之间的蓝光，其中，光转换层包括红荧光体层和绿荧光体层，以及其中，红荧光体层所设置的位置比绿荧光体层的位置更接近第二表面，
其中，红荧光体层的材料选自包含以下材料的组：
Y2O2S:Eu+Fe2O3(P22R)，(KF，MgF2):Mn(P26)，MgF2:Mn(P33)，(Zn，Mg)F2:Mn(P38)，CaSiO3:Pb，Mn，(Y，Eu)2O3，Y2O3:Eu，Mg4(F)GeO6:Mn，Y(P，V)O4:Eu，YVO4:Eu，Y2O2S:Eu，以及Mg5As2O11:Mn，以及
其中，绿荧光体层的材料选自包含以下材料的组：
Zn2SiO4:Mn(P1)，ZnO:Zn(P4)，Zn2SiO4:Mn，As(P39)，Gd2O2S:Tb(P43)，Y3Al5O12:Ce(P46)，ZnS:Cu，Al，ZnS:Cu，Au，Al，Y2SiO5:Tb，Y2OS:Tb，Y3(Al，Ga)5O12:Ce，(Ce，Tb)MgAl11O19，BaMgAl10O17:Eu，Mn，Ce0.67Tb0.33MgAl11O19:Ce，Tb，Zn2SiO4:Mn，Sb2O3，LaPO4:Ce，Tb，(La，Ce，Tb)PO4，以及(La，Ce，Tb)PO4:Ce，Tb。
其中，至少一个光源被配置为发出紫外光，从至少一个光源发出的紫外光的波长小于大约400nm，其中，光转换层包括红荧光体层、绿荧光体层、和蓝荧光体层，其中，红荧光体层所设置的位置比绿荧光体层的位置更接近至少一个光源，其中，红荧光体层和绿荧光体层所设置的位置比蓝荧光体层的位置更接近光源阵列，以及
其中，蓝荧光体层的材料选自包含以下材料的组：
ZnS:Ag，Cl(P11)，ZnS:Zn(P11)，ZnS:Ag+Co-on-Al2O3(P22B)，Y2SiO5:Ce(P47)，ZnS:Ag，Al(P55)，ZnS:Ag，(Ba，Eu)Mg2Al16O27，BaMgAl10O17:Eu，Mn，BaMg2Al16O27:Eu，CaWO4，CaWO4:Pb，MgWO4，(Sr，Eu，Ba，Ca)5(PO4)3Cl，Sr5Cl(PO4)3:Eu，(Ca，Sr，Ba)3(PO4)2Cl2:Eu，(Sr，Ca，Ba)10(PO4)6Cl2:Eu，Sr2P2O7:Sn(II)，Ca5F(PO4)3:Sb，以及3Sr3(PO4)2.SrF2:Sb，Mn。
其中，至少一个光源是发光二极管(LED)。
其中，光源阵列所包括的光源数量处于大约10个和大约30个之间。
其中，至少一个光源包括：第一光源，被配置为发出第一颜色的光；以及第二光源，被配置为发出第二颜色的光。
其中，反射涂料的厚度处于大约1微米和大约10微米之间，以及其中，反射涂料的材料选自包含以下材料的组：氧化钛、氧化锌、铝、银、铜、钛、以及锌。
此外，本发明还提供了一种背光显示系统，包括：光腔，包括底表面、多个侧壁、以及光转换层，底表面与光转换层基本相对，多个侧壁从底表面延伸到光转换层；液晶层，设置在光转换层上方，并且基本平行于光转换层；至少一个发光二极管，位于多个侧壁中的至少一个上；以及反射涂料，位于多个侧壁和底表面上；其中，光腔被配置以对液晶层进行照明。
其中，反射涂料的厚度处于大约1微米和大约10微米之间，以及其中，反射涂料的材料选自包含以下材料的组：氧化钛、铝、银、铜、钛、和锌。
其中，光转换层包括红荧光体层和绿荧光体层，其中，至少一个发光二极管被配置为发出蓝光，蓝光的波长处于大约450纳米和大约500纳米之间，以及其中，来自至少一个发光二极管的光从光转换层的相对侧发出，为红光、绿光和蓝光的组合。
其中，光转换层包括红荧光体层、绿荧光体层、以及蓝荧光体层，其中，至少一个发光二极管被配置为发出紫外光，紫外光的波长小于大约400纳米，以及其中，来自至少一个发光二极管的光从光转换层的相对侧发出，为红光、绿光和蓝光的组合。
此外，本发明还提供了一种器件，包括：底表面；光转换层，设置在底表面上方，并且与底表面间隔开，光转换层包括红荧光体层和绿荧光体层，红荧光体层比绿荧光体层更接近底表面；第一侧表面，从光转换层延伸到底表面；一个或者多个光源，形成在第一侧表面上；以及反射层，形成在底表面上。
其中，一个或者多个光源被配置为发出蓝光，蓝光由多个光源中的每一个发出，蓝光的波长处于大约450纳米和大约500纳米之间，其中，红荧光体层被配置为发出红光，红光的波长处于大约590纳米和大约750纳米之间，以及其中，绿荧光体层被配置为发出绿光，绿光的波长处于大约495纳米和大约570纳米之间。
其中，光转换层进一步包括：蓝荧光体层，蓝荧光体层比红荧光体层和绿荧光体层更靠近底表面，其中，一个或者多个光源被配置为发出紫外光，紫外光由多个光源中的每一个发出，紫外光的波长小于大约450纳米，其中，红荧光体层被配置为发出红光，红光的波长处于大约590纳米和大约750纳米之间，其中，绿荧光体层被配置为发出绿光，绿光的波长处于大约495纳米和大约570纳米之间，以及其中，蓝荧光体层被配置为发出蓝光，蓝光的波长处于大约450纳米和大约500纳米之间。
其中，反射涂料的材料选自包含以下材料的组：SiO2、和TiO2，并且其中，反射涂料的厚度处于大约1微米和大约10微米之间。
该器件进一步包括：多个附加侧表面，与第一侧表面和顶表面以及底表面一起限定出腔室，腔室具有第一体积，其中，光转换层是顶表面；以及多个反射层，多个反射层的每一个都位于多个附加侧表面中的一个上。
其中，一个或者多个光源所包括的光源的数量以第一比率与第一体积相关，以及其中，第一比率处于大约每立方厘米1个光源和大约每立方厘米10个光源之间。
附图说明
根据以下结合附图的详细描述可以最好地理解本发明。需要强调的是，根据工业中的标准实践，各种不同部件没有按比例绘制，并且只是用于图示的目的。实际上，为了使论述清晰，可以任意增加或减小各种部件的数量和尺寸。
图1是根据本发明的各个方面的光腔的实施例的横截面图。
图2是根据本发明的各个方面的沿着线2A-2A所得到的图1的光腔的横截面图。
图3是根据本发明的各个方面的沿着线2A-2A所得到的图1的光腔的另一个实施例的横截面图。
图4是根据本发明的各个方面的光腔的另一个实施例的横截面图。
图5是示出了根据本发明的各个方面的方法的流程图。
图6是根据本发明的各个方面的光腔的另一个实施例的横截面图。
具体实施方式
以下公开内容提供了许多用于实施所公开的不同特征的不同实施例或实例。以下描述组件和配置的具体实例以简化本发明。当然，这仅仅是实例，并不是用于限制本发明。例如，在以下所描述中，第一部件形成在第二部件上方或者之上可以包括第一部件和第二部件以直接接触的方式形成的实施例，还可以包括第一部件和第二部件之间形成有附加部件，从而使得第一部件和第二部件可能不直接接触的实施例。另外，本公开的内容可以在不同实例中重复参考标号和/或字母。这种重复是为了简化和清晰的目的，并且没有在本质上表示各个实施例和/或所讨论配置之间的关系。
另外，空间相对位置的术语，比如“在......之下”、“下方”、“底部”、“上方”、“顶部”等等用于使本发明内容中的一个元件或者部件与另一个元件或者部件的关系变得简明。空间相对位置的术语覆盖了包括部件的器件的不同定向。例如，如果附图中的器件翻转，则描述为在另一个元件或者部件“下方”或者“之间”的元件将定向为在该另一个元件或者部件“上方”。因此，示例性术语“下方”可以包含上方和下方两个方向。设备可以被另外地定向(旋转90度或者其他方向)，相应地，本文所使用的空间相对位置描述可以进行同样的解释。
图1是根据本发明的各个实施例的光腔60的实施例的横截面图。如所示，光腔60具有底表面70和两个侧表面80、90。在某些实施例中，侧表面80和90相对平行设置。在该实施例中，侧表面80和90被设置为垂直于底表面70。在其他实施例中，侧表面80和90被设置为与底表面70呈锐角。在其他实施例中，侧表面80和90被设置为与底表面70呈钝角。在另外的其他实施例中，侧表面80和90中的一个侧表面被设置为与底表面70呈锐角，另一个侧表面被设置为与底表面70呈钝角。在某些实施例中，光腔60的高度92可以处于大约1厘米(cm)到10厘米(cm)之间，宽度94可以处于大约10cm和100cm之间。在其他实施例中，上述高度和宽度可以大于或者小于上述范围。
光源100形成在光腔60的侧表面90上。光源100可以形成在侧表面90上的任何位置，例如，在一个实施例中靠近顶部，在另一个实施例中靠近底部，在又一个实施例中靠近中部。在某些实施例中，光源100可以是发光二极管或者LED。在一个实施例中，光源100是布置在侧表面90上的多个光源中的一个(如图2所示，并在以下进行详细描述)。光源100被配置为发出期望的波长范围内的某个波长的光LB。在一个实施例中，光源100被配置为所发出的光的波长处于大约450纳米(nm)和大约500纳米nm之间(蓝可见光)。在该实施例中，光源100可以是被配置为发出蓝光的LED，例如，氮化镓(GaN)LED或者氮化铟镓(InGaN)LED。在其他实施例中，光源100被配置为发出波长小于400nm的光(紫外光)。
在实施例中，光转换层120被设置为平行于光腔60的底表面70。在其他实施例中，光转换层120可以与底表面70间隔开，而不必平行于底表面70。在某些实施例中，光转换层120由一个或者多个荧光体层130、140构成。如图2所示，光转换层由红荧光体层130和绿荧光体层140构成。荧光体层130、140用于将光源100发出的光LB的一部分转换为波长不同的光。例如，当光LB照到红荧光体层130时，构成光LB的一部分光子将被吸收。被吸收的光子使得红荧光体层130所发出的光子具有与红可见光相对应的波长。通过这种方式，一部分光LB穿过红荧光体层130而没有经过转换。在某些实施例中，由光源100发射的蓝光LB照到红荧光体层130，使得某些红光由红荧光体层130发出，并且使得一部分蓝光穿过。然后，该红光和蓝光照到绿荧光体层140。如上所述，照到绿荧光体层140的一部分蓝光转换为绿光，剩下的一部分蓝光穿过而没有经过转换。基本上所有红光都穿过而没有被绿荧光体吸收，而仅一小部分红光可能被绿荧光体吸收而没有导致发出绿光。因此，从绿荧光体层140发射出，从而从光腔60输出红光、绿光和蓝光的混合光。红光、绿光和蓝光的混合光被人眼感知为白光LW。
在某些实施例中，红荧光体层130设置在绿荧光体层140下方，从而使得来自腔60内部的光LB首先照到红荧光体层130。通常，在这些实施例中，产生出波长较长的光的荧光体层应该比产生出波长较短的光的荧光体层设置得更靠近腔的内部。这种配置防止了荧光体再转换现象，其中，通过内部荧光体层转换的光会通过外部荧光体层而被再次转换。
在某些实施例中，红荧光体层130可以由发磷光的材料或者荧光材料组成，其中，该发磷光的材料或者荧光材料能够发出波长在620nm和750nm之间的红可见光谱的光。这些材料包括，例如，带有Eu+Fe2O3活化剂的Y2O2S(Y2O2S:Eu+Fe2O3)(P22R)，(KF，MgF2):Mn(P26)，MgF2:Mn(P33)，(Zn，Mg)F2:Mn(P38)，CaSiO3:Pb，Mn，(Y，Eu)2O3，Y2O3:Eu，Mg4(F)GeO6:Mn，Y(P，V)O4:Eu，YVO4:Eu，Y2O2S:Eu，Mg5As2O11:Mn，或者已知的能够发出具有红可见光谱的波长的光的任何其他荧光体。
在某些实施例中，绿荧光体层140可以由发磷光的材料或者荧光材料组成，其中，该发磷光的材料或者荧光材料能够发出波长在495nm和570nm之间的绿可见光谱的光。这些材料包括，例如，Zn2SiO4:Mn(P1)，ZnO:Zn(P4)，Zn2SiO4:Mn，As(P39)，Gd2O2S:Tb(P43)，Y3Al5O12:Ce(P46)，ZnS:Cu，Al，ZnS:Cu，Au，Al，Y2SiO5:Tb，Y2OS:Tb，Y3(Al，Ga)5O12:Ce，(Ce，Tb)MgAl11O19，BaMgAl10O17:Eu，Mn，Ce0.67Tb0.33MgAl11O19:Ce，Tb，Zn2SiO4:Mn，Sb2O3，LaPO4:Ce，Tb，(La，Ce，Tb)PO4，(La，Ce，Tb)PO4:Ce，Tb，或者已知的能够发出具有可见绿光谱的波长的光的任何其他荧光体。
红荧光体层130和绿荧光体层140的浓度根据期望从光腔输出的光的种类而发生变化。红荧光体层130和绿荧光体层140的厚度也可以发生变化。在某些实施例中，该厚度可以处于大约1毫米(mm)和大约5mm之间。在其他实施例中，厚度可以大于大约5mm。在另外的其他实施例中，厚度可以小于大约1mm。取决于由LED发射出的光量，浓度不同的荧光体可以产生出色温度不同的白光。例如，浓度较高的红荧光体用于产生色温度较低的暖白光。
在某些实施例中，末端用户(end user)可以改变光转换层120，从而改变最终光输出。在实施例中，用户将附加的荧光体层增加到光转换层120，从而改变光输出。在另一实施例中，用户从光转换层120中移除荧光体层，从而改变光输出。在另一实施例中，用户移除一层荧光体层，并替换为与其浓度不同的荧光体层。在另一实施例中，用户增加附加层，从而改变光输出的性质，例如，增加透镜、滤色镜、或者任何其他本领域所公知的用来改变光性质的其他类型的层。
再次参考图1，反射涂料150形成在光腔60的侧表面80和底表面70上方。在某些实施例中，反射涂料150还可以形成在侧表面90上。反射涂料150能够反射光LB。在光LB照到光腔60顶部的光转换层120之前，该光LB可以在光腔60中被侧表面80上的反射涂料150反射多次。这种反射通过使得从光源100(可能具有不同的波长和不同的强度)的不同部分发出的光LB照到相互邻接的位置上的光转换层120，来提高由光转换层120输出的光LW的均匀性。然后，光LW在对应位置上从光转换层120的相对侧发出，使得来自光源100的光能够更均匀地发送。在包含多个光源的实施例中，这种反射混合了来自各个光源的光，从而进一步增加了均匀性，并且降低了不同光源的不同波长和强度的能见度。
在实施例中，反射涂料150由能够反射光的材料形成。在一个实施例中，反射涂料150由氧化钛或者氧化锌或者二者的组合形成。在另一实施例中，反射涂料由诸如，银(Ag)、铝(Al)、铜(Cu)、钛(Ti)、锌(Zn)、或者任何其他适合反射光的金属形成。在某些实施例中，反射涂料150的厚度可以处于大约1微米(μm)和大约10μm之间。在其他实施例中，反射涂料150的厚度可以大于大约10μm。在另外的其他实施例中，反射涂料的厚度可以小于大约1μm。在其他实施例中，反射涂料通过将反射薄膜粘贴或者粘合到例如玻璃衬底的衬底而形成。在另外的其他实施例中，反射涂料150是薄膜。
现在参考图2，图2示出了沿着线2A-2A得到的图1的光腔60的横截面图。如所示，光腔60具有两个附加的侧表面160、170。对于读者来说，图1中的侧表面90是图2中的背表面。在所示实施例中，侧表面160、170被设置为垂直于底表面70，并且与侧表面90相交。侧表面160、170被设置为相互平行。在其他实施例中，侧表面160和170被设置为与底表面70呈锐角。在其他实施例中，侧表面160和170被设置为与底表面70呈钝角。在另外的其他实施例中，侧表面160和170中的一个侧表面被设置为与底表面70呈锐角，另一个侧表面被设置为与底表面70呈钝角。在某些实施例中，侧表面90、160、和170、底表面70、光转换层120、以及侧表面80(图1中所示)形成了一个腔室。
在某些实施例中，光腔60包含形成在侧表面90上的光源阵列180。该光源阵列180包括多个光源，包括图1中示出的光源100。在某些实施例中，光源阵列180将包含大约2个到大约30个的单个光源。在其他实施例中，光源阵列180包含多于大约30个光源。在另外的其他实施例中，光源阵列180包含单个光源。该单个光源可以设置于图2中所示出的单个行中。在其他实施例中，单个光源可以布置在多个行和多个列中(见图3)。单个光源可以间隔开大约1mm到大约10mm。在其他实施例中，单个光源可以间隔开大于大约10mm。
另外，阵列中光源的数量可以根据光腔60的总体积而变化。在某些实施例中，所使用的比例可以为，每10cm3的单个光源数量为大约1个到8个。在其他实施例中，所使用的光源与腔体积的比例可以更高。
在光LB照到光腔60顶部的光转换层120之前，反射涂料150勇于将该光LB在光腔60中反射多次。与图1中所描述相应的，这种反射增加了由光转换层120输出的光LW的均匀性。在图2所示的实施例中，反射涂料150还将来自光源阵列180的各个光源的光混合，从而进一步增加了均匀性，并且降低了不同光源的不同波长和强度的能见度。这种混合增加了从光腔60输出的光LW的均匀性。另外，这种混合使得波长和强度变化较大的光源能够用于光源阵列180中。由于波长和强度处于可选范围之外而使得被排斥的光源减少，故降低了成本。
现在参考图3，示出了沿着线2A-2A得到的图1的光腔的另一个实施例200的横截面图。为了清晰和一致，使用相同的参考标号来表示图2中的相似元件。如所示，光腔200具有底表面70、以及三个侧表面90、160、170。光腔200还包括图1中的侧表面80，该侧表面80未在该横截面图中示出。在所示实施例中，侧表面160、170垂直于底表面70、和侧表面90设置。侧表面160和170相互平行设置。在其他实施例中，侧表面160和170被设置为与底表面70呈钝角。在另外的其他实施例中，侧表面160和170中的一个侧表面被设置为与底表面70呈锐角，另一个侧表面被设置为与底表面70呈钝角。在某些实施例中，反射涂料150形成在侧表面160、170和底表面70上。在其他实施例中，反射涂料150还形成在侧表面90上。
光源阵列210形成在光腔200的侧表面90上。光源阵列210与图2中的光源阵列180不同，其中，该光源阵列210包含了附加行的单个光源，从而总共具有两行。在某些实施例中，光源阵列210可以包含多于两行的光源。在其他实施例中，光源阵列210可以被配置为“棋盘格(checkerboard)”图案，从而使得每行和每列的交叉点不包含光源。在另外的其他实施例中，光源阵列219可以被配置为任何规则几何图案或者不规则几何图案。
光转换层120与光腔200的底表面70平行设置。在某些实施例中，光转换层120由一个或者多个荧光体层构成。类似于图1和图2，光腔200的光转换层120由红荧光体层130和绿荧光体层140构成。该荧光体层130、140用于将由光源阵列210发出的光LB的一部分转换为不同波长的光。在某些实施例中，如之前的图1所描述的，由光转换层120所发出的光被人眼感知为白光LW。
在光LB照到光腔60顶部的光转换层120之前，反射涂料150用于将该光LB在光腔60中反射多次。这种反射提高了由光转换层120输出的光LW的均匀性。在图3所示的实施例中，反射涂料150还能够将来自光源阵列210的各个光源的光混合，从而进一步增加了均匀性，并且降低了不同光源的不同波长和强度的能见度。
现在参考图4，示出了根据本发明的各个方面的光腔220的另一个实施例的横截面图。因为在该附图中示出的实施例类似于之前的图1，所以重复的元件保留了与图1中相同的参考标号。类似于图1中所示出的实施例，光腔220包含底表面70、侧表面80、90、以及光转换层120。光转换层120不仅与前述相同包含了红荧光体层130和绿荧光体层140，还包含了附加的蓝荧光体层230。在某些实施例中，蓝荧光体层230可以被设置在红荧光体层130和绿荧光体层140上方，从而使得在来自光腔内部的光LUV照到蓝荧光体层230之前，照到红荧光体层130和绿荧光体层140。这种配置防止了荧光体再转换现象，其中，通过内部荧光体层转换的光通过外部荧光体层被再次转换。
在某些实施例中，蓝荧光体层230可以由发磷光的材料或者荧光材料组成，其中，该发磷光的材料或者荧光材料能够发射出波长在蓝可见光谱450nm和475nm之间的光。这些材料包括，例如，ZnS:Ag，Cl(P11)，ZnS:Zn(P11)，ZnS:Ag+Co-on-Al2O3(P22B)，Y2SiO5:Ce(P47)，ZnS:Ag，Al(P55)，ZnS:Ag，(Ba，Eu)Mg2Al16O27，BaMgAl10O17:Eu，Mn，BaMg2Al16O27:Eu，CaWO4，CaWO4:Pb，MgWO4，(Sr，Eu，Ba，Ca)5(PO4)3Cl，Sr5Cl(PO4)3:Eu，(Ca，Sr，Ba)3(PO4)2Cl2:Eu，(Sr，Ca，Ba)10(PO4)6Cl2:Eu，Sr2P2O7:Sn(II)，Ca5F(PO4)3:Sb，3Sr3(PO4)2.SrF2:Sb，Mn，或者已知的能够发出具有蓝可见光谱的波长的光的任何其他荧光体。
再次参考图4，光源240形成在侧表面90上。在所示实施例中，光源240是能够产生出波长小于大约400nm的紫外光LUV的光源。在该实施例中，该光源240可以是被配置为发出紫外光的LED，例如金刚石、氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)、氮化铝镓(AlGaN)、或者氮化铝镓铟(AlGaInN)LED。
荧光体层130、140、和230用于将由光源240发出的紫外光LUV的一部分转换为波长不同的光。例如，当紫外光LUV照到红荧光体层130时，组成紫外光LUV的一部分光子将被吸收。所吸收的光子导致红荧光体层发出波长对应于红可见光的光子。紫外光LUV的一部分将穿过红荧光体层130而没有以上述方式进行转换。在某些实施例中，由光源240发出的紫外光LUV照到红荧光体层130，导致一部分红光由红荧光体层130发出，一部分紫外光穿过。然后，该红光和紫外光照到绿荧光体层140。如上所述，一部分紫外光照到绿荧光体层140而转换为绿光，一部分紫外光穿过而没有经过转换。基本上所有红光都穿过而没有被绿荧光体吸收，只有小部分红光可以被绿荧光体吸收而没有发出绿光。然后，该红光、绿光和紫外光照到蓝荧光体层230。如上所述，一部分紫外光照到蓝荧光体层230而被转换为蓝光，一部分紫外光穿过而没有被转换。在某些实施例中，基本上所有紫外光都被转换为红光、绿光或者蓝光。基本上所有红光和绿光都穿过而没有被蓝荧光体吸收，只有一小部分红光和绿光可以被蓝荧光体吸收而没有发出蓝光。因此，红光、绿光、和蓝光将从蓝荧光体层230发出，并且从光腔220输出。红光、绿光和蓝光的混合被人眼感知为白光LW。在一些实施例中，留下了一部分紫外光LUV没有被各个荧光体层130、140、230转换。
图5是示出了根据本发明的使用一个实施例的方法250的流程图。步骤260涉及形成具有顶表面、底表面、和侧表面的光腔。步骤270涉及形成在侧表面上包括至少一个光源的光源阵列。在某些实施例中，步骤280涉及在底表面形成反射涂料。在一些实施例中，所形成的反射涂料的厚度处于大约1μm和大约10μm之间。在实施例中，反射涂料由氧化钛、氧化锌、上述二者的组合、或者适于反射可见光的任何材料和材料的组合形成。在另一实施例中，反射涂料由诸如，银(Ag)、铝(Al)、铜(Cu)、钛(Ti)、锌(Zn)、或者任何其他适合反射光的金属形成。步骤290涉及在顶表面上形成光转换层。在某些实施例中，光转换层可以由一个或者多个荧光体层(例如红荧光体层和绿荧光体层)构成。在某些实施例中，光转换层被配置为发出红光、绿光和蓝光的组合，该组合被人眼感知为白光。在其他实施例中，光转换层可以被配置为其他光的波长的组合。在其他实施例中，光转换层可以被配置为所发出的单个光的波长不同于由各个光源产生的光的波长。备选地，光转换层所发出的光的波长可以与由各个光源所产生的光的波长相同。
现在参考图6，根据本发明的各个方面的光腔300的另一个实施例的横截面图。类似于图1的光腔60，光腔300包括侧表面80和90、底表面70、和光转换层120。光转换层120包括红荧光体层130和绿荧光体层140。光源100形成在侧表面90上。光源100被配置为发出蓝光LB。反射涂料150形成在底表面70、以及两个侧表面80和90上。本实施例不同于图1中所示出的实施例，其中，反射涂料150不仅形成在底表面70和侧表面80上，还形成在侧表面90上。该附加的反射涂料150增加了LB被反射到光转换层120上的量，并且因此从光腔输出为白光LW。
本发明中所描述的光腔的各个实施例相比于现有技术具有多个优点，可以理解为每个实施例都可以具有不同的实施例，而没有哪个具体优点是所有实施例都必须具备的。一个优点是没有了涉及将来自各个光源的光进行不充分混合的“热点”和其他人工制品。实际上，来自每个光源的光都在强度和波长上发生略微的改变。如果来自每个光源的所有光都直接从腔中输出，则每个人工制品都将对于观察者来说都是可见的。这里所描述的光腔的实施例通过以下方式减少了这些人工制品的出现：通过在将一部分光从腔中输出之前，将该部分光反射出各个反射表面，从而将来自各个光源的一部分光混合。来自各个光源的光照到腔的顶表面的多个点上，该多个点与来自照到顶表面的其他光源的光相邻接并相混合。因此，从光腔输出的光是腔中的各个光源的光的混合。
本发明所描述的光腔的各个实施例的另一个优点是能够使用所产生的光的强度和波长的范围较宽的光源。由于光源之间的这些区别因为光的混合而被掩盖，因此，由于产生的光的强度和波长过于不同而被排除的光源较少。这种光源的“广泛纳入(wide binning)”节省了时间和成本。
本文的光腔的实施例还可以用于各种用途。这种用途的实例包括，但不限于：户内和户外使用的一般照明、用于部分示出诸如幻灯片透明介质的灯箱、光转换层能够被消费者改变或者配置的情景照明系统、冰箱照明、显示器照明、诸如音乐会的娱乐活动的照明、用于诸如广告牌的广告的背部照明、外科手术期间对病人身体的均匀照明、或者需要均匀光源的任何用途。
上面论述了多个实施例的部件，使得本领域普通技术人员可以更好地理解本发明的各个方面。本领域普通技术人员应该理解，可以很容易地使用本发明作为基础来设计或修改其他用于执行与本文所介绍实施例相同的目的和/或实现相同优点的处理和结构。本领域普通技术人员还应该意识到，这种等效构造并不背离本发明的精神和范围，并且在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以进行多种变化、替换以及改变。

Claims (10)

1.一种器件，包括：
光腔，包括第一表面、第二表面和光转换层，所述第二表面与所述光转换层基本相对，所述第一表面从所述第二表面延伸到所述光转换层；
至少一个光源，位于所述第一表面上；以及
反射涂料，位于所述第二表面上。
2.根据权利要求1所述的器件，其中，所述第二表面和所述光转换层基本平行，
其中，所述第一表面垂直于所述第二表面和所述光转换层。
3.根据权利要求1所述的器件，其中，所述光腔包括：多个附加表面，与所述第一表面和所述第二表面以及所述光转换层一起限定出腔室，所述腔室具有第一体积，以及
其中，所述多个附加表面中的一个或多个上形成有反射涂料。
4.根据权利要求3所述的器件，其中，所述至少一个光源所包括的光源的数量以第一比率与所述第一体积相关，并且
其中，所述第一比率处于大约每立方厘米1个光源和大约每立方厘米10个光源之间。
5.根据权利要求1所述的器件，其中，所述至少一个光源被配置为发出波长处于大约450纳米和大约500纳米之间的蓝光，
其中，所述光转换层包括红荧光体层和绿荧光体层，以及
其中，所述红荧光体层所设置的位置比所述绿荧光体层的位置更接近所述第二表面，
其中，所述红荧光体层的材料选自包含以下材料的组：
Y2O2S:Eu+Fe2O3(P22R)，(KF，MgF2):Mn(P26)，MgF2:Mn(P33)，(Zn，Mg)F2:Mn(P38)，CaSiO3:Pb，Mn，(Y，Eu)2O3，Y2O3:Eu，Mg4(F)GeO6:Mn，Y(P，V)O4:Eu，YVO4:Eu，Y2O2S:Eu，以及Mg5As2O11:Mn，以及
其中，所述绿荧光体层的材料选自包含以下材料的组：
Zn2SiO4:Mn(P1)，ZnO:Zn(P4)，Zn2SiO4:Mn，As(P39)，Gd2O2S:Tb(P43)，Y3Al5O12:Ce(P46)，ZnS:Cu，Al，ZnS:Cu，Au，Al，Y2SiO5:Tb，Y2OS:Tb，Y3(Al，Ga)5O12:Ce，(Ce，Tb)MgAl11O19，BaMgAl10O17:Eu，Mn，Ce0.67Tb0.33MgAl11O19:Ce，Tb，Zn2SiO4:Mn，Sb2O3，LaPO4:Ce，Tb，(La，Ce，Tb)PO4，以及(La，Ce，Tb)PO4:Ce，Tb。
6.根据权利要求1所述的器件，其中，所述至少一个光源被配置为发出紫外光，从所述至少一个光源发出的所述紫外光的波长小于大约400nm，
其中，所述光转换层包括红荧光体层、绿荧光体层、和蓝荧光体层，
其中，所述红荧光体层所设置的位置比所述绿荧光体层的位置更接近所述至少一个光源，
其中，所述红荧光体层和所述绿荧光体层所设置的位置比所述蓝荧光体层的位置更接近所述光源阵列，以及
其中，所述蓝荧光体层的材料选自包含以下材料的组：
ZnS:Ag，Cl(P11)，ZnS:Zn(P11)，ZnS:Ag+Co-on-Al2O3(P22B)，Y2SiO5:Ce(P47)，ZnS:Ag，Al(P55)，ZnS:Ag，(Ba，Eu)Mg2Al16O27，BaMgAl10O17:Eu，Mn，BaMg2Al16O27:Eu，CaWO4，CaWO4:Pb，MgWO4，(Sr，Eu，Ba，Ca)5(PO4)3Cl，Sr5Cl(PO4)3:Eu，(Ca，Sr，Ba)3(PO4)2Cl2:Eu，(Sr，Ca，Ba)10(PO4)6Cl2:Eu，Sr2P2O7:Sn(II)，Ca5F(PO4)3:Sb，以及3Sr3(PO4)2.SrF2:Sb，Mn。
7.根据权利要求1所述的器件，其中，所述至少一个光源是发光二极管(LED)。
8.根据权利要求1所述的器件，其中，所述光源阵列所包括的光源数量处于大约10个和大约30个之间。
9.一种背光显示系统，包括：
光腔，包括底表面、多个侧壁、以及光转换层，所述底表面与所述光转换层基本相对，所述多个侧壁从所述底表面延伸到所述光转换层；
液晶层，设置在所述光转换层上方，并且基本平行于所述光转换层；
至少一个发光二极管，位于所述多个侧壁中的至少一个上；以及
反射涂料，位于所述多个侧壁和所述底表面上；
其中，所述光腔被配置以对所述液晶层进行照明。
10.一种器件，包括：
底表面；
光转换层，设置在所述底表面上方，并且与所述底表面间隔开，所述光转换层包括红荧光体层和绿荧光体层，所述红荧光体层比所述绿荧光体层更接近所述底表面；
第一侧表面，从所述光转换层延伸到所述底表面；
一个或者多个光源，形成在所述第一侧表面上；以及
反射层，形成在所述底表面上。
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