CN102884364A

CN102884364A - 具有远端磷光体及漫射器布置的led灯

Info

Publication number: CN102884364A
Application number: CN2011800226214A
Authority: CN
Inventors: 童涛; 罗南·勒托奎内; 贝恩德·凯勒; 埃里克·塔尔萨; 马克·尤曼斯; 西奥多·洛韦斯; 尼古拉斯·W·梅登多尔普; 安东尼·范德文; 杰拉尔德·内格利
Original assignee: Cree Inc
Current assignee: Wolfspeed Inc
Priority date: 2010-03-03
Filing date: 2011-03-02
Publication date: 2013-01-16
Also published as: CN103003617A; CN103003625B; CN103180658B; CN103003625A; CN103038570B; CN102971574A; CN103038570A; CN103180658A; CN102859258A

Abstract

公开了一种LED灯（320）或灯泡，其包括光源（324）、散热器结构（325）及光学腔（322）。光学腔包括磷光体载体（328），该磷光体载体具有转换材料且设置在通向该空腔的开口之上。磷光体载体包括导热透明材料，且热耦接至所述散热器结构。基于LED的光源安装于光学腔中并远离磷光体载体，其中来自光源的光穿过该磷光体载体。包括漫射器圆顶（330），该漫射器圆顶安装于所述光学腔之上，其中来自光学腔的光穿过漫射器圆顶。漫射器圆顶可将穿过其的光分散成所期望的发射图案，诸如全向发射图案。在一个实施例中，光源可为蓝色发光LED，且磷光体载体可包括黄色磷光体，其中该LED灯或灯泡发出LED光与磷光体光的白光组合。

Description

具有远端磷光体及漫射器布置的LED灯

本申请主张以下各申请的权益：2010年3月3日提交的美国临时专利申请第61/339,516号、2010年3月3日提交的美国临时专利申请第61/339,515号、2010年9月24日提交的美国临时专利申请第61/386,437号、2010年12月19日提交的美国临时申请第61/424,665号、2010年12月19日提交的美国临时申请第61/424,670号、2011年1月19日提交的美国临时专利申请第61/434,355号、2011年1月23日提交的美国临时专利申请第61/435,326号、2011年1月24日提交的美国临时专利申请第61/435,759号。本申请还是以下申请的部分继续申请且主张其权益：2010年8月2日提交的美国专利申请第12/848,825号、2010年9月24日提交的美国专利申请第12/889,719号及2010年12月22日提交的美国专利申请第12/975,820号。

本发明的背景

技术领域

本发明涉及固态灯及灯泡，且尤其涉及能够产生全向发射图案（样式，pattern）的有效且可靠的基于发光二极管（LED）的灯及灯泡。

背景技术

白炽灯或灯泡或基于灯丝的灯或灯泡通常用作家用设施及商用设施的光源。然而，这种灯为效率极度低下的光源，其中多达95%的输入能量主要呈热或红外线能量的形式而损失。白炽灯的一个常见替代形式（所谓的紧凑荧光灯（CFL））在将电力转换为光方面更有效，但要求使用有毒材料，这种有毒材料以及其各种化合物可造成慢性及急性中毒，并且可导致环境污染。用于提高灯或灯泡的效率的一个解决方案为使用固态器件（诸如，发光二极管（LED））而非金属灯丝来产生光。

发光二极管一般包括夹置于掺杂类型相反的层之间的半导体材料的一个或多个活性层。当将偏压施加于掺杂层上时，空穴和电子注入于活性层中，空穴和电子在活性层中重组合以产生光。光从活性层以及从LED的各个表面发出。

为了在电路或其他相似布置中使用LED芯片，已知的是将LED芯片封入于封装件中以提供环境和/或机械保护、颜色选择、光聚焦等。LED封装件还包括用于将LED封装件电连接至外部电路的电导线、触点或迹线。在图1中所示的典型LED封装件10中，借助于焊料结合或导电环氧树脂将单个LED芯片12安装于反射杯13上。一个或多个引线结合部11将LED芯片12的欧姆触点连接至导线15A和/或15B，这种导线可附接至反射杯13或与反射杯13形成一体。该反射杯可填充有密封剂材料16，该密封剂材料可含有诸如磷光体（phosphor，荧光剂）的波长转换材料。由LED发出的在第一波长的光可由磷光体吸收，该磷光体可回应地发射第二波长的光。接着将整个装配件密封于透明保护树脂14中，该保护树脂可模制成透镜形状，以使自LED芯片12发出的光准直。虽然反射杯13可在向上方向上引导光，但在光被反射时（即，一些光由于实际反射器表面的小于100%的反射率而可能被反射杯吸收），可能发生光学损失。另外，热滞留对于封装件（诸如图1a中所示出了的封装件10）来说可能是个问题，因为可能难以经由导线15A、15B引出热。

图2中所示的传统LED封装件20可能更适合于可产生更多热的高功率操作。在LED封装件20中，一个或多个LED芯片22安装至载体（诸如，印刷电路板（PCB）载体、基板或基台（submount）23）上。安装于基台23上的金属反射器24环绕LED芯片22且反射由LED芯片22发出的光以使光远离封装件20。反射器24还提供对LED芯片22的机械保护。在LED芯片22上的欧姆触点与基台23上的电迹线25A、25B之间形成一个或多个引线结合连接件27。接着以密封剂26覆盖所安装的LED芯片22，该密封剂可提供对芯片的环境及机械保护，同时还充当透镜。金属反射器24通常借助于焊料或环氧树脂结合而附接至载体。

可通过包括一个或多个磷光体的转换材料来涂布LED芯片（诸如，图2的LED封装件20中所找到的LED芯片），其中所述磷光体吸收LED光中的至少一些。LED芯片可发射不同波长的光，使得其发射来自LED及磷光体的光的组合。可使用许多不同的方法用磷光体涂布LED芯片，其中一种合适方法描述于美国专利申请第11/656,759号及第11/899,790号中，这两个专利申请为Chitnis等人的申请且题目均为“Wafer LevelPhosphor Coating Method and Devices Fabricated Utilizing Method”。可替换地，可使用诸如电泳沉积（EPD）的其他方法来涂布LED，其中合适的EPD方法描述于Tarsa等人的题为“Close Loop Electrophoretic Deposition ofSemiconductor Devices”的美国专利申请第11/473,089号中。

具有在附近的或作为直接涂层的转换材料的LED芯片已用在各种不同封装件中，但遭遇到基于器件的结构的一些限制。当磷光体材料在LED外延层上或在LED外延层附近（且在一些例子中包括在LED上的保形涂层）时，磷光体可直接经受由芯片产生的热，该热可使磷光体材料的温度增加。另外，在这种情况下，磷光体可经受来自LED的极高浓度或通量的入射光。由于转换过程通常并非100%有效，因此在磷光层中产生与入射光通量成比例的过量热。在接近于LED芯片的紧凑磷光层中，此可导致磷光层中的温度明显增加，因为在小区域中产生大量的热。当磷光体颗粒嵌入于低热导率材料（诸如，硅树脂，所述低导热性材料不提供用于对在磷光体颗粒内产生的热的有效耗散路径）中时，此温度增加可加剧。这种升高的操作温度可造成磷光体及周围材料随着时间的流逝而劣化，并且造成磷光体转换效率的降低及转换颜色的偏移。

同样已开发出利用固态光源（诸如，LED）结合与LED分离的或相对于LED处于远端（远离LED）的转换材料的灯。这种布置公开于Tarsa等人的题为“High Output Radial Dispersing Lamp Using a Solid State LightSource”的美国专利第6,350,041号中。此专利中所描述的灯可包括经由分离器将光透射至具有磷光体的分散器的固态光源。该分散器可使光按照所期望的图案来分散和/或通过经由磷光体或其他转换材料将该光中的至少一些转换成不同波长来改变其颜色。在一些实施例中，分离器使光源与分散器隔开足够的距离，使得当光源载运室内照明所必需的升高电流时，来自光源的热将不传递至分散器。附加的远端磷光体技术描述于Negley等人的题为“Lighting Device”的美国专利第7,614,759号中。

合并有远端磷光体的灯的一个潜在缺点为其可具有不期望的视觉或审美特征。当灯并不产生光时，灯可具有与标准爱迪生灯泡的典型白色或透明外观不同的表面颜色。在一些例子中，灯可具有黄色或橙色外观，其主要由磷光体转换材料产生。此外观对于许多应用而言可被认为是不期望的，在所述这些应用中，当灯不照明时，其可造成关于周围的建筑元件的审美问题。这可使消费者对这种类型的灯的总体接受度具有负面影响。

另外，与在转换过程期间在磷光层中产生的热可经由附近的芯片或基板表面传导或耗散的保形的或邻近的磷光体布置相比，远端磷光体布置可经受于不充足的导热热耗散路径。在无有效的热耗散通路的情况下，热隔离的远端磷光体可遭受升高的操作温度，该升高的操作温度在一些情况下可甚至高于可比较的保形涂布层中的温度。此情形可抵消通过将磷光体相对于芯片置放于远端所达成的一些益处或所有益处。换言之，相对于LED芯片的远端磷光体置放可减少或消除由于在操作期间在LED芯片内产生的热的对磷光层的直接生热，但是所形成的磷光体温度减小可部分地或全部地由于在光转换过程期间磷光层自身中产生的热及缺少用于耗散此所产生的热的合适热路径而被抵消。

影响利用固态光源的灯的实施和接受度的另一问题与由光源自身发出的光的性质有关。为了制造基于LED光源（及相关联的转换层）的有效灯或灯泡，通常希望将LED芯片或封装件以共平面布置放置。这促进了制造且可通过允许使用传统生产设备和工艺而减少制造成本。然而，LED芯片的共平面布置通常产生前向光强度分布（profile，轮廓）（例如，朗伯分布）。这种光束分布在固态灯或灯泡意欲替换具有更好全向光束图案的传统灯（诸如，传统白炽灯泡）的应用中通常不是期望的。虽然可能将LED光源或封装件以三维布置安装，但这种布置的制造通常比较困难且昂贵。

发明内容

本发明提供灯及灯泡，所述灯及灯泡大体上包括以下的不同组合和布置：光源、一种或多种波长转换材料、相对于该光源隔开地定位或定位于远端的多个区域或层、及单独漫射（diffusing，扩散）层。此布置允许制造有效、可靠且节省成本的灯及灯泡，且甚至在使用由LED的共平面布置组成的光源的情况下，也可提供基本上全向发射图案。另外，此布置允许当灯不照明时为了美观而遮掩或隐蔽这种转换区域或层的外观。本发明的各种实施例可用以解决在制造适于直接替换传统白炽灯泡的灯或灯泡的过程中的与利用有效固态光源（诸如，LED）相关联的许多困难。本发明的实施例可经布置以适应所公认的标准大小的轮廓（诸如，属于常用灯（诸如，白炽灯泡）的轮廓），藉此促进直接替换这种灯泡。本发明的实施例还可包括具有位于该灯光源的远端的转换材料的各种布置，且可提供在该转换材料及该光源之上的漫射器，其中这种漫射器将来自该灯的光源和/或转换材料的光分散成一所需图案，诸如在视角范围内几乎均匀的颜色和/或强度。

通过具有在该光源的远端的转换材料及漫射器，可将升高的电信号施加至该光源，此可导致增加的光输出但也可使光源在较高温度下操作。该光源与转换材料之间的距离减少了该光源内产生的热向磷光体或转换层的传递。此维持高转换效率及可靠性，同时使小芯片计数成为可能，从而导致较低制造成本。一些实施例也可包括允许与转换相关的热有效传导离开远端转换材料的特征。这种漫射器及转换材料可具有不同形状，且在一些实施例中，该两者的几何形状可协作以提供所需灯发射图案或均匀性。

根据本发明的发光装置的一个实施例包括固态光源及与该固态光源隔开的漫射器。磷光体设置在该固态光源与该漫射器之间，且与该固态光源及该漫射器隔开，该磷光体被定位成接收由该固态光源发出的光。

根据本发明的发光装置的另一个实施例包括固态光源及磷光层。该磷光层可与该固态光源隔开且可具有基本上截头球形状。

根据本发明的发光装置的又一个实施例包括远端磷光体、固态光源及远端漫射器。自该漫射器发出的光与自该远端磷光体发出的光相比在指定角范围上的空间发射强度分布方面可具有减少的变化。

根据本发明的固态灯的一个实施例包括至少一个固态发光器，其界定基本上垂直于该灯的径向轴线的平面。包括光学系统，其在一个方向上分布由该灯发出的光的至少5%，该方向在通过该至少一个固态发光器限定的所述平面下方。

根据本发明的固态灯的另一个实施例包括基于发光二极管（LED）的光源及与该LED光源隔开的远端磷光体。包括漫射器，其在该远端磷光体的远端，其中该漫射器包括形状及光散射性质以将来自该LED光源和该远端磷光体的光分散成基本上全向发射图案。

根据本发明的固态灯的又一个实施例包括基于LED的光源及与该LED光源隔开的远端磷光体。包括漫射器，漫射器远离该远端磷光体，其中当该固态灯不操作时该漫射器遮掩或至少部分地隐蔽该远端磷光体的外观。

本发明的这些及其他方面及优点将通过以下详细描述及附图变得显而易见，这些附图通过实例说明本发明的特征。

附图说明

图1示出了现有技术LED灯的一个实施例的截面图；

图2示出了现有技术LED灯的另一个实施例的截面图；

图3示出了A19更换灯泡的尺寸规格；

图4为根据本发明的灯的一个实施例的截面图；

图5为根据本发明的灯的一个实施例的侧视图；

图6为根据本发明的灯的另一个实施例的侧视图；

图7为根据本发明的灯的又一个实施例的侧视图；

图8为示出了根据本发明的灯的一个实施例的发射特性的曲线图；

图9为根据本发明的漫射器的侧视图；

图10为根据本发明的另一漫射器的侧视图；

图11为根据本发明的漫射器的另一个实施例的侧视图；

图12为根据本发明的又一漫射器的侧视图；

图13至16为示出了具有图9中所示的漫射器及图30中示意性示出的平坦远端磷光体圆盘的灯的发射特性的曲线图；

图17至20为示出了具有图10中所示的漫射器及图30中示意性示出的平坦远端磷光体圆盘的灯的发射特性的曲线图；

图21至24为示出了具有图11中所示的漫射器及图30中示意性示出的平坦远端磷光体圆盘的灯的发射特性的曲线图；

图25至28为示出了具有图12中所示的漫射器及图30中示意性示出的平坦远端磷光体圆盘的灯的发射特性的曲线图；

图29为根据本发明的灯的另一个实施例的截面图，该灯具有漫射器圆顶；

图30为根据本发明的灯的另一个实施例的截面图；

图31为根据本发明的灯的另一个实施例的截面图，该灯具有漫射器圆顶；

图32为根据本发明的灯的另一个实施例的透视图，该灯具有带有不同形状的漫射器圆顶；

图33为图32中所示的灯的截面图；

图34为图32中所示的灯的分解图；

图35为根据本发明的三维磷光体载体的一个实施例的截面图；

图36为根据本发明的三维磷光体载体的另一个实施例的截面图；

图37为根据本发明的三维磷光体载体的另一个实施例的截面图；

图38为根据本发明的三维磷光体载体的另一个实施例的截面图；

图39为根据本发明的灯的另一个实施例的透视图，该灯具有三维磷光体载体；

图40为图39中所示的灯的截面图；

图41为图39中所示的灯的分解图；

图42为根据本发明的灯的一个实施例的透视图，该灯包括散热器及光源；

图43为具有圆顶形磷光体载体的图42中的灯的透视图；

图44为根据本发明的圆顶形漫射器的一个实施例的侧视图；

图45为通过尺寸示出的图44中所示的圆顶形漫射器的实施例的截面图；

图46至49为示出了具有图43中的球体形磷光体载体及图44和45中所示的圆顶形漫射器的灯的发射特性的曲线图；

图50至53为示出了具有图10中所示的漫射器及图43中所示的磷光体球体的灯的发射特性的曲线图；

图54至57为示出了具有图11中所示的漫射器及图43中所示的磷光体球体的灯的发射特性的曲线图；

图58至61为示出了具有图12中所示的漫射器及图43中所示的磷光体球体的灯的发射特性的曲线图；

图62为示出了根据本发明的灯的在视角上的颜色分布特性的CIE色度图；

图63为根据本发明的漫射器的又一个实施例的截面图；

图64为根据本发明的灯的另一个实施例的透视图，该灯具有三维磷光体载体；

图65为图64中所示的灯的截面图；

图66为图64中所示的灯的分解图；

图67为根据本发明的灯的另一个实施例的截面图；

图68为根据本发明的领腔的一个实施例的截面图；

图69为示出了根据本发明的灯的一个实施例的不同特征的占据面积的示意图；

图70为根据本发明的灯的另一个实施例的截面图；

图71为根据本发明的灯的另一个实施例的截面图；

图72为根据本发明的灯的另一个实施例的截面图；

图73为根据本发明的灯的又一个实施例的截面图；

图74为根据本发明的灯的另一个实施例的俯视图；

图75为根据本发明的灯的泛光型实施例的截面图；

图76为根据本发明的泛光型灯的另一个实施例的截面图；

图77为根据本发明的泛光型灯的另一个实施例的截面图；

图78为根据本发明的灯的二维面板实施例的截面图；

图79为根据本发明的灯的另一二维面板实施例的截面图；

图80为根据本发明的灯的另一二维面板实施例的截面图；

图81为根据本发明的灯的管形实施例的截面图；

图82为根据本发明的灯的另一管形实施例的截面图；

图83为根据本发明的灯的另一管形实施例的截面图；

图84为根据本发明的灯的光发射面板实施例的截面图；

图85为根据本发明的灯的另一泛光实施例的截面图；

图86为根据本发明的灯的又一个实施例的侧视图；

图87为示出了图86中的灯的发射特性的曲线图；

图88为根据本发明的灯的又一个实施例的侧视图；以及

图89为示出了图86中的灯的发射特性的曲线图。

具体实施方式

本发明涉及灯或灯泡结构的不同实施例，这种实施例有效、可靠且节省成本，且在一些实施例中可提供来自方向性发射光源（诸如，前向发射光源）的基本上全向发射图案。本发明还涉及使用固态发光器及远端转换材料（或磷光体）以及远端漫射元件或漫射器的灯结构。在一些实施例中，漫射器不仅用以遮掩磷光体以免灯使用者看到，且也可将来自远端磷光体和/或灯的光源的光分散或重分布成所期望的发射图案。在一些实施例中，漫射器圆顶可被布置成将前向发射图案分散成可用于一般照明应用的更全向的图案。漫射器可用于具有二维以及三维形状的远端转换材料的实施例中，具有能够将来自LED光源的前向发射转换成可与标准白炽灯泡相当的光束分布的特征的组合。

本文中参照转换材料、波长转换材料、远端磷光体、磷光体、磷光层及相关术语来描述本发明。这种术语的使用不应被理解为限制性的。应理解，术语远端磷光体、磷光体或磷光层的使用意味着包括所有波长转换材料且同等地适用于所有波长转换材料。

灯的一些实施例可具有位于光源之上且与光源间隔开的圆顶形（或截头球形）三维转换材料、以及与转换材料间隔开且位于转换材料之上的圆顶形漫射器，使得灯展现出双圆顶结构。各个结构之间的空间可包括光混合腔室，这些光混合腔室可促进灯发射的分散及颜色均匀性。光源与转换材料之间的空间以及转换材料之间的空间可用作光混合腔室。其他实施例可包括可形成附加混合腔室的附加转换材料或漫射器。圆顶转换材料及圆顶形漫射器的次序可不同，从而使得一些实施例可具有位于转换材料内部的漫射器，并且其间的空间形成光混合腔室。这些仅为根据本发明的多种不同转换材料及漫射器布置中的一些。

根据本发明的一些灯实施例可包括具有一个或多个LED芯片或封装件的共平面布置的光源，其中发光器安装在平坦或平面表面上。在其他实施例中，LED芯片可以是非共平面的，诸如在基座或其他三维结构上。共平面光源可降低发光器布置的复杂性，使其制造更容易且更廉价。然而，共平面光源倾向于主要在前向方向上（诸如，以朗伯发射图案）来发光。在不同实施例中，可希望发射模拟传统白炽灯泡（所述传统白炽灯泡可以不同发射角度提供几乎均匀的发射强度及颜色均匀性）的光图案的光图案。本发明的不同实施例可包括可将发射图案从非均匀变换成在视角范围内基本上均匀的特征。

在一些实施例中，转换层或区域可包括磷光体载体，该磷光体载体可包括导热材料和至少一个磷光体材料，所述导热材料对于来自光源的光来说是至少部分地透明的，所述至少一个磷光体材料中的每一个均吸收来自光源的光且发射不同波长的光。漫射器可包括散射膜/颗粒及相关联载体（诸如，玻璃外壳），且可用以散射或重新引导由光源和/或磷光体载体发出的光中的至少一些以提供所期望的光束分布。在一些实施例中，根据本发明的灯可发射与标准白炽灯泡一致的光束分布。

可包括散热器结构，所述散热器结构可与光源热接触且与磷光体载体热接触，以便将在光源及磷光层内产生的热耗散至环境中。也可包括电子电路以将电力提供至光源并且提供其他能力（诸如，调光等），且这种电路可包括用于将电力施加至灯的构件（诸如，爱迪生螺纹座等）。

灯的不同实施例可具有许多不同的形状和大小，其中一些实施例具有可装设至标准大小外壳（诸如，如图3中所示的A19大小外壳30）中的尺寸。这使得灯尤其可用作传统白炽灯或灯泡以及荧光灯或灯泡的替换物，其中根据本发明的灯具有由其固态光源提供的减少的能量消耗及较长的使用寿命。根据本发明的灯也可适应其他类型的标准大小轮廓，包括但不限于A21及A23。

在一些实施例中，光源可包括固态光源，诸如不同类型的LED、LED芯片或LED封装件。在一些实施例中，可使用单个LED芯片或封装件，而在其他实施例中，可使用布置成不同类型的阵列的多个LED芯片或封装件。通过使磷光体与LED芯片热隔离且具有良好热耗散，可通过较高电流水平来驱动LED芯片，而不会对磷光体的转换效率及其长期可靠性造成有害影响。此可允许对LED芯片进行过驱动以降低产生所期望的发光通量所需的LED的数量的灵活性。此进而可降低灯的复杂性方面的成本。这种LED封装件可包括通过可耐受升高的发光通量的材料密封的LED或可包括未经密封的LED。

在一些实施例中，光源可包括一个或多个蓝色发光LED，且磷光体载体中的磷光层可包括一种或多种材料，该一种或多种材料吸收蓝光中的一部分且发射一个或多个不同波长的光，以使得灯发射来自蓝色LED及转换材料的白光组合。转换材料可吸收蓝色LED光且发射不同颜色的光，包括但不限于黄色和绿色。光源也可包括发射不同颜色的光的不同LED及转换材料，以使得灯发射具有所期望特性（诸如，色温及显色性）的光。

接合有红色和蓝色LED芯片的传统灯可经受在不同操作温度及调光下的颜色不稳定性。此可由于红色和蓝色LED在不同温度及操作功率（电流/电压）下的不同行为以及随着时间的不同操作特性。此效应可通过实施主动控制系统来稍微减轻，该主动控制系统可增加整个灯的成本及复杂性。根据本发明的不同实施例可通过使具有相同类型的发光器的光源与远端磷光体载体组合来解决此问题，该远端磷光体载体可包括多层磷光体，该多层磷光体通过本文中所公开的热耗散布置而维持相对较冷。在一些实施例中，远端磷光体载体可吸收来自发光器的光且可重新发射不同颜色的光，同时仍具有磷光体的操作温度减少时的效率及可靠性。

磷光体元件与LED的分离可提供增加的优点：更容易且更一致的颜色分选。此可以许多种方式来达成。可将来自各种分选等级的LED（例如，来自各种分选等级的蓝色LED）装配到一起以达成可用在不同灯中的基本上波长一致的激发源。这些激发源可接着与具有基本上相同的转换特性的磷光体载体组合以提供发射在所期望分选等级内的光的灯。另外，可制造多种磷光体载体，且可根据其不同转换特性来对该多种磷光体载体预先分选。不同磷光体载体可与发射不同特性的光源组合以提供发射在目标颜色分选等级内的光的灯。

根据本发明的一些灯也可通过用反射表面来环绕光源提供提高的发射效率。这通过将从转换材料重新发射的多数光往回向光源反射而导致增强的光子再循环。为了进一步增强效率且提供所要发射分布，磷光层、载体层或漫射器的表面可为平滑或散射的。在一些实施例中，载体层及漫射器的内表面可以是光学平滑的以促进全内反射行为，该全内反射行为减少自磷光层向后引导的光（向下转换（downconverted）的光或散射光）的量。这减少了可由灯的LED芯片、相关联基板或灯内部的其他非理想反射表面吸收的向后发射的光的量。

本文中参照某些实施例来描述本发明，但应理解，本发明可以许多不同形式来体现且不应被理解为限于本文中所陈述的实施例。特别地，在下文关于具有呈不同构造的一个或多个LED或LED芯片或LED封装件的某些灯来描述本发明，但应理解，本发明可用于具有许多不同构造的许多其他灯。根据本发明的以不同方式布置的不同灯的实例描述于下文且描述于Le等人的题为“Solid State Lamp”、于2011年1月24日提交的美国临时专利申请第61/435,759号中，该临时专利申请以引用的方式并入本文中。

下文参照一个或多个LED来描述实施例，但应理解，此意味着包括LED芯片及LED封装件。这些元件可具有除所示的形状及大小以外的不同形状及大小，且可包括不同数量的LED。同样应理解，下文所描述的实施例利用共平面光源，但应理解，也可使用非共平面光源。同样应理解，灯的LED光源可包括一个或多个LED，且在具有一个以上LED的实施例中，这些LED可具有不同的发射波长。类似地，一些LED可具有邻近的磷光层或区域或接触磷光层或区域，而其他LED可具有邻近的不同组分的磷光层或者根本不具有磷光层。

本文中参照转换材料来描述本发明，磷光层及磷光体载体及漫射器在彼此的远端。在该上下文中，远端（remote，远离）是指彼此间隔开和/或并未直接热接触。

同样应理解，当诸如层、区域或基板的元件被称作在另一元件“上”时，其可直接在另一元件上或也可存在介入元件。此外，诸如“内”、“外”、“上”、“上方”、“下”、“之下”及“下方”的相关术语及类似术语在本文中可用以描述一个层或另一区域的关系。应理解，这种术语意欲涵盖器件的除了图中所描绘的定向之外的其他不同定向。

虽然在本文中可使用术语第一、第二等来描述各种元件、部件、区域、层和/或区段，但这些元件、部件、区域、层和/或区段不应受这些术语的限制。这些术语仅用以区分一个元件、部件、区域、层或区段与另一区域、层或区段。因此，在不脱离本发明的教导的情况下，可将下文所论述的第一元件、部件、区域、层或区段称为第二元件、部件、区域、层或区段。

本文中参照为本发明的实施例的示意性说明的横截面图说明来描述本发明的实施例。因而，层的实际厚度可为不同的，且预期到由于（例如）制造技术和/或公差而存在相对于说明的形状的差异。本发明的实施例不应被解释为限于本文中所示的区域的特定形状，而是将包括由（例如）制造而造成的形状偏差。说明或描述为正方形或矩形的区域将由于正常制造公差而通常具有圆化或弯曲的特征。因此，图中所示的区域本质上为示意性的且其形状并不意欲说明器件的区域的精确形状，且并不意欲限制本发明的范围。

图4示出了根据本发明的灯50的一个实施例，该灯包括具有光学腔54的散热器结构52，该散热器结构具有用于保持光源58的平台56。虽然下文中参照光学腔来描述此实施例及一些实施例，但应理解，可提供无光学腔的许多其他实施例。这些实施例可包括但不限于光源在灯结构的平面表面上或在基座上。光源58可包括许多不同发光器，其中所示的实施例包括LED。可使用许多不同的市售LED芯片或LED封装件，包括但不限于可购自位于北卡罗来纳州达勒姆的Cree,Inc.的LED芯片或LED封装件。应理解，可提供无光学腔的灯实施例，其中在这些其他实施例中LED以不同方式来安装。通过实例说明，光源可安装至灯中的平面表面，或可提供用于保持LED的基座。

可使用许多不同的已知安装方法和材料将光源58安装至平台56，其中来自光源58的光自空腔54的顶部开口发射出。在一些实施例中，光源58可直接安装至平台56，而在其他实施例中，可将光源包括于基台或印刷电路板（PCB）上，接着将该基台或印刷电路板（PCB）安装至平台56。平台56和散热器结构52可包括用于将电信号施加至光源58的导电路径，其中导电路径中的一些为导电迹线或电线。平台56的部分也可由导热材料制成，且在一些实施例中，在操作期间产生的热可散布至平台且接着散布至散热器结构。

散热器结构52可至少部分包括导热材料，且可使用多种不同的导热材料，包括不同的金属（诸如，铜或铝）或金属合金。铜可具有高达400W/m-k或更多的热导率。在一些实施例中，散热器可包括高纯度铝，高纯度铝在室温下可具有约210W/m-k的热导率。在其他实施例中，散热器结构可包括具有约200W/m-k的热导率的压铸铝。散热器结构52也可包括诸如散热鳍片60的其他热耗散特征，所述其他热耗散特征增加散热器的表面积以促进更有效地耗散至环境中。在一些实施例中，散热鳍片60可由热导率高于散热器的剩余部分的材料制成。在所示的实施例中，以大体上水平定向来示出了鳍片60，但应理解，在其他实施例中，鳍片可具有竖直或成角度定向。在另外其他实施例中，散热器可包括主动冷却元件（诸如，风扇）以降低灯内的对流热阻。在一些实施例中，自磷光体载体的热耗散通过对流热耗散与通过散热器结构52的传导的组合来达成。不同的热耗散布置和结构在Tong等人的美国专利申请第61/339,516号中得以描述，该美国专利申请题为“LED Lamp Incorporating Remote Phosphor withHeat Dissipation Features and Diffuser Element”、共同转让给Cree,Inc.，该美国专利申请以引用的方式并入本文中。

反射层53也可被包括在散热器结构52上，诸如，在光学腔54的表面上。在不具有光学腔的实施例中，可包括在光源周围的反射层。在一些实施例中，表面可涂布有对由光源58和/或波长转换材料发出的光（“灯光”）的灯可见波长具有约75%或更大的反射率的材料，而在其他实施例中，该材料对灯光可具有约85%或鳍片的反射率。在另外其他实施例中，材料对灯光可具有约95%或更大的反射率。

散热器结构52也可包括用于连接至电源（诸如，连接至不同电插座）的特征。在一些实施例中，散热器结构可包括用以装配于传统电插座中的类型的特征。例如，散热器结构可包括用于安装至标准Edison螺纹座的特征，该特征可包括可拧紧至Edison螺纹座中的螺纹部分。在其他实施例中，散热器结构可包括标准插塞且电插座可为标准插口，或散热器结构可包括GU24底座单元，或散热器结构可为夹片且电插座可为接收并保持夹片的插座（例如，如许多荧光灯中所使用的）。这些仅是用于散热器结构和插座的选项中的一些，且也可使用安全地将电从插座传递至灯50的其他布置。根据本发明的灯可包括电源供应单元或电力转换单元，该电源供应单元或电力转换单元可包括驱动器以允许灯泡从AC线路电压/电流供电并提供光源调光能力。在一些实施例中，电源供应器可包括使用非隔离的准谐振返驰式（flyback）拓扑的脱机恒定电流LED驱动器。LED驱动器可装设于灯内，且在一些实施例中，LED驱动器可包括小于25立方厘米的体积，而在其他实施例中，LED驱动器可包括约20立方厘米的体积。在一些实施例中，电源供应器可为不可调光的，但成本较低。应理解，所使用的电源供应器可具有不同的拓扑或几何形状，且也可为可调光的。

在空腔54的顶部开口之上包括磷光体载体62，且在磷光体载体62之上包括圆顶形漫射器76。在所示的实施例中，磷光体载体覆盖整个开口，且空腔开口示出了为圆形的，且磷光体载体62为圆盘。应理解，空腔开口及磷光体载体可为许多不同形状及大小。同样应理解，磷光体载体62可覆盖小于整个空腔开口。如下文进一步描述，漫射器76被布置成将来自磷光体载体和/或LED的光分散成所期望的灯发射图案，且漫射器根据其所接收的光及所期望的灯发射图案而可包括许多不同的形状及大小。

可将根据本发明的磷光体载体的实施例特征化为包括转换材料及导热透光材料，但应理解，也可提供不导热的磷光体载体。该透光材料可以是对于自光源54发出的光来说是透明的，且该转换材料应为吸收来自光源的波长的光且重新发射不同波长的光的类型。在所示的实施例中，导热透光材料包括载体层64，且转换材料包括位于磷光体载体上的磷光层66。如下文进一步描述，不同实施例可包括导热透光材料及转换材料的许多不同布置。

当来自光源58的光被磷光层66中的磷光体吸收时，光在各向同性方向上被重新发射，其中约50%的光向前发射且50%的光向后发射至空腔54中。在具有保形磷光层的先前LED中，向后发出的光的大部分可被引导回至LED中，且光逃逸的可能性受LED结构的提取效率限制。对于一些LED，提取效率可为约70%，因此自转换材料引导回至LED中的光中的一百分比可能损失。在根据本发明的具有远端磷光体布置的灯中，LED位于空腔54的底部处的平台56上，向后的磷光体光中的较高百分比的光撞击空腔的表面而非LED。对这些表面涂布有反射层53增加了反射回至磷光层66（在该磷光层处，光可自灯发射）中的光的百分比。这些反射层53允许光学腔使光子有效地再循环，且增加灯的发射效率。应理解，反射层可包括许多不同材料及结构，包括但不限于反射金属或多层反射结构（诸如，分布式Bragg反射器）。在不具有光学腔的实施例中，也可包括在LED周围的反射层。

载体层64可由具有0.5W/m-k或更大的热导率的许多不同材料制成，诸如石英、碳化硅（SiC）（热导率为~120W/m-k）、玻璃（热导率为1.0-1.4W/m-k）或蓝宝石（热导率为~40W/m-k）。在其他实施例中，载体层64可具有大于1.0W/m-k的热导率，而在其他实施例中，其可具有大于5.0W/m-k的热导率。在另外其他实施例中，载体层64可具有大于10W/m-k的热导率。在一些实施例中，载体层可具有在1.4W/m-k至10W/m-k的范围内的热导率。磷光体载体也可根据所使用的材料而具有不同厚度，其中合适的厚度范围为0.1mm至10mm或更大。应理解，也可根据用于载体层的材料的特性而使用其他厚度。材料应厚得足以针对特定操作条件提供足够的横向散热。大体而言，材料的热导率愈高，材料可能愈薄，同时仍提供必要的热耗散。不同的因素可影响使用哪种载体层材料，所述不同的因素包括但不限于成本及对光源光的透明度。一些材料也可能更适合于较大直径，诸如玻璃或石英。通过在较大直径的载体层上形成磷光层且接着将载体层单个化为较小载体层，这些材料可提供降低的制造成本。

许多不同的磷光体可用于磷光层66中，其中本发明特别适应于发射白光的灯。如上文所描述，在一些实施例中，光源58可为基于LED的光源且可发射蓝色波长光谱的光。磷光层可吸收一些蓝光且重新发射黄光。这允许灯发射蓝光与黄光的白光组合。在一些实施例中，蓝色LED光可由使用市售YAG:Ce磷光体的黄色转换材料来转换，但使用由基于(Gd,Y)₃(Al,Ga)₅O₁₂:Ce系（诸如，Y₃Al₅O₁₂:Ce(YAG)）的磷光体制成的转换颗粒可能获得全范围的宽广黄光光谱发射。可用于在与基于蓝色发光LED的发光器一起使用时产生白光的其他黄色磷光体包括但不限于：

Tb_3-xRE_xO₁₂:Ce(TAG)；RE=Y、Gd、La、Lu；或

Sr_2-x-yBa_xCa_ySiO₄:Eu。

磷光层也可布置有一个以上磷光体，该一个以上磷光体混合于磷光层66中或作为载体层64上的第二磷光层。在一些实施例中，该两个磷光体中的每一者均可吸收LED光且可重新发射不同颜色的光。在这些实施例中，可将来自该两个磷光层的颜色组合以用于具有不同白色色调的较高CRI白色（暖白色）。这可包括来自黄色磷光体的光，在该来自黄色磷光体的光上可与来自红色磷光体的光组合。可使用不同的红色磷光体，包括：

Sr_xCa_1-xS:Eu，Y；Y=卤化物；

CaSiAlN₃:Eu；或

Sr_2-yCa_ySiO₄:Eu。

其他磷光体可用以通过将基本上所有的光转换成一特定的颜色而产生颜色发射。例如，以下磷光体可用于产生绿光：

SrGa₂S₄:Eu；

Sr_2-yBa_ySiO₄:Eu；或

SrSi₂O₂N₂:Eu。

下文列出一些附加的适合用作转换颗粒磷光层66的磷光体，但可使用其他磷光体。每一磷光体展现在蓝色和/或UV发光光谱中的激励，提供所期望的峰值发射，具有有效率的光转换，且具有可接受的Stokes（斯托克）位移：

黄色/绿色

(Sr，Ca,Ba)(Al,Ga)₂S₄:Eu²⁺

Ba₂(Mg,Zn)Si₂O₇:Eu²⁺

Gd_0.46Sr_0.31Al_1.23O_xF_1.38:Eu²⁺ _0.06

(Ba_1-x-ySr_xCa_y)SiO₄:Eu

Ba₂SiO₄:Eu²⁺。

红色

Lu₂O₃:Eu³⁺

(Sr_2-xLa_x)(Ce_1-xEu_x)O⁴

Sr₂Ce_1-xEu_xO₄

Sr_2-xEu_xCeO₄

SrTiO₃:Pr³⁺,Ga³⁺

CaAlSiN₃:Eu²⁺

Sr₂Si₅N₈:Eu²⁺。

可使用不同大小的磷光体颗粒，包括但不限于在10纳米（nm）至30微米（μm）或更大的范围内的颗粒。在散射及混合颜色方面，较小颗粒大小通常比较大的颗粒更佳，以提供更均匀的光。与较小颗粒相比较，较大颗粒通常在转换光方面更有效率，但发射较不均匀的光。在一些实施例中，磷光体可在粘合剂中提供于磷光层66中，且磷光体也可具有在粘合剂中的不同浓度或负载的磷光体材料。按重量计，典型浓度在30%至70%的范围内。在一个实施例中，按重量计，磷光体浓度为约65%，且优选地均匀地分散于整个远端磷光体。磷光层66也可具有带有不同转换材料的不同区域和不同浓度的转换材料。

不同材料可用于粘合剂，其中材料优选地在固化之后坚固且在可见波长光谱内为基本上透明的。合适材料包括硅树脂、环氧树脂、玻璃、无机玻璃、介电质、BCB、聚酰胺、聚合物及其混合物，其中由于硅树脂在高功率LED中的高透明度及可靠性，所以优选材料为硅树脂。合适的基于苯基及甲基的硅树脂可从

Chemical购得。诸如所使用的粘合剂的类型的不同因素，可使用许多不同的固化方法来使粘合剂固化。不同的固化方法包括但不限于热固化、紫外线（UV）固化、红外线（IR）固化或空气固化。

可使用不同工艺来涂覆磷光层66，所述不同的工艺包括但不限于旋涂、溅镀、印刷、粉末涂布、电泳沉积（EPD）、静电沉积以及其他。如上文所提及，磷光层66可连同粘合剂材料一起涂覆，但应理解，可以不需要粘合剂。在另外其他实施例中，可分别地制造磷光层66且接着将磷光层66安装至载体层64。

在一个实施例中，可将磷光体-粘合剂混合物喷涂或分散于载体层64之上，接着使粘合剂固化以形成磷光层66。在这种实施例中的一些实施例中，可将磷光体-粘合剂混合物喷射、倾注或分散至经加热的载体层64上或之上，以使得当磷光体粘合剂混合物接触载体层64时，来自载体层64的热散布至粘合剂中且使粘合剂固化。这种工艺也可包括磷光体-粘合剂混合物中的溶剂，该溶剂可使混合物液化且降低混合物的粘度，从而使得混合物可更适合于喷涂。可使用许多不同的溶剂，包括但不限于甲苯、苯、二甲苯或可从Dow购得的OS-20，且可使用不同浓度的溶剂。当将溶剂-磷光体-粘合剂混合物喷涂或分散于经加热的载体层64上时，来自载体层64的热使溶剂蒸发，其中载体层的温度影响溶剂蒸发的迅速程度。来自载体层64的热也可使混合物中的粘合剂固化，从而在载体层上留下固定的磷光层。根据所使用的材料及所期望的溶剂蒸发和粘合剂固化速度，可将载体层64加热至许多不同温度。合适的温度范围为90℃至150℃，但应理解，也可使用其他温度。各种沉积方法及系统描述于Donofrio等人的题为“Systems and Methods for Application of Optical Materials toOptical Elements”的美国专利申请公开第2010/0155763号中，而且该公开也已转让给Cree,Inc.。

至少部分地根据磷光体材料的浓度及待由磷光层66转换的所期望的光量，磷光层66可具有多种不同的厚度。根据本发明的磷光层可以高于30%的浓度水平（磷光体负载）来涂覆。其他实施例可具有高于50%的浓度水平，而在另外其他实施例中，浓度水平可高于60%。在一些实施例中，磷光层可具有在10-100微米的范围内的厚度，而在其他实施例中，磷光层可具有在40-50微米的范围内的厚度。

上文所描述的方法可用以涂覆相同或不同磷光体材料的多个层，且可使用已知的遮掩工艺在载体层的不同区域中涂覆不同的磷光体材料。上文所描述的方法提供针对磷光层66的某种厚度控制，但对于甚至更大的厚度控制，可使用已知方法来研磨磷光层以减少磷光层66的厚度或整平整个层之上的厚度。此研磨特征提供附加的优点：能够产生在CIE色度图上的单个分选等级内发射的灯。分选大体上为此项技术中已知的，且意欲确保给终端客户提供的LED或灯发射在可接受的颜色范围内的光。可测试这种LED或灯并按颜色或亮度来将LED或灯分类成不同分选等级（在此项技术中大体上称作分选）。每一分选等级通常含有来自一个颜色和亮度群组的LED或灯，且通常通过分选等级码来识别。可通过色度（颜色）及发光通量（亮度）来分类白色发光LED或灯。对磷光层的厚度控制通过控制由磷光层转换的光源光的量而在产生发射在目标分选等级内的光的灯的方面提供较大控制。可提供具有相同厚度的磷光层66的多个磷光体载体62。通过使用具有基本上相同发光特性的光源58，可制造具有几乎相同发射特性的灯，所述发射特性在一些情况中可落个单个分选等级内。在一些实施例中，灯发光落在自CIE图上的点的标准偏差内，且在一些实施例中，该标准偏差包括小于10步阶（10-step）麦克亚当椭圆。在一些实施例中，灯的发光落在以CIExy（0.313,0.323）为中心的4步阶麦克亚当椭圆内。

可使用不同的已知方法或材料（诸如，导热结合材料或热油脂）将磷光体载体62安装及结合于空腔54中的开口之上。传统的导热油脂可含有诸如氧化铍及氮化铝的陶瓷材料、或诸如胶体银的金属颗粒。在其他实施例中，可使用导热器件（诸如，夹紧机构、螺钉或热粘着剂）将磷光体载体安装于开口之上，从而将磷光体载体62紧紧地保持至散热器结构，以使热导率最大化。在一个实施例中，使用具有约100μm的厚度及k=0.2W/m-k的热导率的热油脂层。此布置提供用于使热自磷光层66耗散的有效导热路径。如上文所提及，可提供无空腔的不同灯实施例，且除了在空腔的开口之上外，磷光体载体也可以许多不同方式来安装。

在灯50的操作期间，磷光体转换加热集中于磷光层66中，诸如集中于磷光层66的中心中，其中大多数LED光在磷光层66的中心撞击磷光体载体62且穿过磷光体载体62。载体层64的导热性质使此热在横向上朝向磷光体载体62的边缘散布，如由第一热流70示出的。在所述边缘处，热穿过热油脂层且进入散热器结构52中，如通过第二热流72示出的，在散热器结构52中，热可有效率地耗散至环境中。

如上文所论述，在灯50中，平台56与散热器结构52可热连接或耦接。此耦接布置导致磷光体载体62与光源58至少部分地共享用于耗散热的导热路径。来自光源58的穿过平台56的热（如由第三热流74示出的）也可散布至散热器结构52。自磷光体载体62流入至散热器结构52中的热也可流入至平台56中。如下文进一步描述，在其他实施例中，磷光体载体62和光源54可具有用于耗散热的单独的导热路径，其中这些单独的路径被称作“解耦”。

应理解，除了图4中所示的实施例之外，磷光体载体可以许多不同方式来布置。磷光层可在载体层的任一表面上或可混合于载体层中。磷光体载体也可包括散射层，所述散射层可包括于磷光层或载体层上或混合于磷光层或载体层中。同样应理解，磷光体及散射层可覆盖小于载体层的表面，且在一些实施例中，转换层及散射层可在不同区域中具有不同浓度。同样应理解，磷光体载体可具有不同粗糙度或形状的表面以增强透过磷光体载体的发射。

如上文所提及，漫射器被布置成将来自磷光体载体和LED的光分散成所期望的灯发射图案，且可具有许多不同形状及大小。在一些实施例中，漫射器也可布置于磷光体载体之上，以当灯不发光时遮掩磷光体载体。漫射器可具有用于赋予基本上白色外观的材料，以当灯不发光时赋予灯泡白色外观。

漫射器的至少四个属性或特性可用于控制灯50的输出光束特性。第一个属性或特性为独立于磷光层几何形状的漫射器几何形状。第二个属性或特性为关于磷光层几何形状的漫射器几何形状。第三个属性或特性为漫射器散射性质，包括散射层的性质及漫射器表面的平滑度/粗糙度。第四个属性或特性为表面上的漫射器的分布（诸如，散射的有意不均匀性）。这些属性允许控制（例如）轴向发射光相对于“侧向”发射光（~90°）、以及还相对于“高角度”（>~130°）的比率。根据磷光体载体及光源的几何形状及由磷光体载体及光源发出的光的图案，这些属性也可不同地应用。

对于二维磷光体载体和/或光源（诸如，图4中所示的那些）而言，所发出的光大体上为前向的（例如，朗伯）。对于这些实施例，上文所列出的属性可提供将前向发射图案分散成宽广光束强度分布。第二属性及第四属性的变化可特别适用于由前向发射分布达成宽广光束全向发射。

对于三维磷光体载体（下文更详细描述）及三维光源，假设发射不被其他灯表面（诸如，散热器）阻挡，则所发出的光在大于90°时可已具有显著发射强度。结果，上文所列出的漫射器属性可用于提供对来自磷光体载体及光源的光束分布的进一步调整或微调，使得其更接近地匹配所期望的输出光束强度、颜色均匀性、色点等。在一些实施例中，可调整光束分布以基本上匹配来自传统白炽灯泡的输出。

就上文关于独立于磷光体几何形状的漫射器几何形状的第一属性而论，在光自漫射器表面均匀地发射的实施例中，相对于侧向（~90°）且相对于“高角度”（>~130°）被“向前”（轴向上或~0°）引导的光的量可很大程度上取决于当自那个角度观看时漫射器的横截面积。图5示出了根据本发明的高窄漫射器80的一个实施例，其具有小的二维磷光体载体81。其特征在于，当沿第一视角82在轴向上观察时具有圆形区域，并且当沿第二视角84自侧面观察时具有较大区域。相应地，此漫射器将具有相对于“侧向”发射的较低轴向光发射。若散热器或其他光阻挡特征存在于漫射器的底座处，则增加漫射器的高度可增加向后或高角度发射的量。

图6示出了根据本发明的漫射器90的另一个实施例，其根据共平面光源和/或磷光体载体91的发射图案而特别适用于均匀全向发射。漫射器90具有几乎均匀的球形几何形状，其提供当自所有角度观察时几乎恒定的横截面积。这促进了均匀或几乎全向的发射强度。

就第二属性——相对于磷光体载体几何形状的漫射器几何形状而论，图7示出了漫射器100的另一个实施例，该漫射器被布置成特别适用于通常提供前向或朗伯发射图案的二维磷光体载体及共平面LED光源。漫射器100为长椭圆形的且具有窄颈102。通过将光源和/或磷光体载体置放于漫射器100的底座处，原本自该源引导至前向角的光由于漫射器表面的散射性质而将会被“截获”且引导至较高角或侧向（~90°）。三维光源及磷光体载体也可发生此效应，但可能具有较少效应。在这些三维实施例中的一些实施例中，漫射器可能不需要颈特征，而可更多地采用球体形状。

图8为示出了来自二维磷光体载体及共平面LED光源的前向或朗伯发射图案112的一个实施例的曲线图110。发射图案114示出了在由线112表示的发射图案穿过漫射器（如图7中所示出了）后的灯发射图案。图案114示出了轴向上（~0°）的发射强度减少，而侧向上（~90°）的发射显著较高。此反映了与前向发射图案112相比更均匀的发射图案。

就上文所列出的第三属性——漫射器散射性质而论，漫射器的不同实施例可包括由不同材料（诸如，玻璃或塑料）制成的载体、及一个或多个散射膜、层或区域。散射层可使用上文参照磷光层的沉积而描述的方法来沉积，且可包括颗粒的密集充填。散射颗粒也可被包括于粘合剂材料中，该粘合剂材料可与上文参考与磷光层一起使用的粘合剂描述的粘合剂材料相同。根据应用及所使用的材料，散射颗粒层可具有不同浓度的散射颗粒。散射颗粒浓度的合适范围为0.01%至0.2%，但应理解，浓度可更高或更低。在一些实施例中，浓度可低至0.001%。同样应理解，散射颗粒层在不同区域中可具有不同浓度的散射颗粒。对于一些散射颗粒，可能存在由于较高浓度的吸收而产生的损失的增加。因此，可选择散射颗粒的浓度以便维持可接受损失数字，而同时分散光以提供所期望的发射图案。

散射颗粒可包括许多不同材料，包括但不限于：

二氧化硅；

高岭土；

氧化锌（ZnO）；

氧化钇（Y₂O₃）；

二氧化钛（TiO₂）；

硫酸钡（BaSO₄）；

氧化铝（Al₂O₃）；

熔融二氧化硅（SiO₂）；

烟雾状二氧化硅（SiO₂）；

氮化铝；

玻璃珠；

二氧化锆（ZrO₂）；

碳化硅（SiC）；

氧化钽（TaO₅）；

氮化硅（Si₃N₄）；

氧化铌（Nb₂O₅）；

氮化硼（BN）；或

磷光体颗粒（例如，YAG:Ce、BOSE）。

可使用呈各种材料组合或相同材料的不同形式的组合的一种以上散射材料来达成特定散射效应。

散射层可位于漫射器的内表面、外表面上，或可混合于载体中。散射层的载体的表面可光学平滑或粗糙。散射层可由膜或颗粒构成，诸如粘附至载体的表面的二氧化硅或高岭土颗粒，其中颗粒之间具有空气。散射层也可包括粘合剂基质层（诸如，二氧化硅、铝等的膜）中的颗粒、硅中的颗粒。该层可喷涂至载体的内表面或外表面上，或载体自身可含有散射颗粒。可模制成漫射器的形状的散射膜的一个实例为可购自FusionOptix,Inc.的膜。

大体上，散射材料或颗粒的特征可在于入射于颗粒上的光自其原始路线被重新引导的程度。在各个颗粒的情况下，较大颗粒将倾向于米氏（Mie）散射，从而导致光的方向的相对较少改变。较小颗粒倾向于瑞利（Reyleigh）散射，从而导致在与颗粒相互作用之后光的方向的大改变及光的基本上均匀或各向同性的分布。由颗粒构成的膜可以类似方式来表现。可使用各种各样的表面特征和/或散射颗粒，其效果由吸收（愈低愈好）及与周围基质/环境的折射率差异（较大差异产生更有效的散射）来判定。

漫射器表面的平滑度可由于全内反射（TIR）效应而用于影响向后朝向磷光体载体的光源引导的光的量。平滑的内表面可导致TIR且使原本朝向该源引导的光被重新引导。相对照地，被粗糙化的内表面不展现此效应。被向后朝向其他内部灯表面的源重新引导的光可被吸收，从而导致减少的灯效率。向后朝向磷光层散射的光可导致增加的向下转换（downconversion）的量且因此由于漫射器而导致灯的色温或色点的偏移。然而，高程度的反向散射（backscattering，后向散射）也可通过产生“光箱”效应而提高均匀性，在该“灯光箱”效应中光在漫射器内部散射，从而导致漫射器表面上的更均匀分布、及灯发出的光束分布的更均匀的色点及强度分布。

对于第四属性——表面上的漫射器散射分布，漫射器表面上的散射性质的均匀性可用以控制在特定区域中自表面发出的光的量且因此控制所形成的光束分布。此可尤其可用在与其他属性（诸如在分散器中具有颈特征的图7中所示的第二个属性）组合时。通过在展现二维磷光体载体及共平面LED光源的发射的灯中利用具有窄颈区域的长椭圆形漫射器及粗糙的高度散射（瑞利或各向同性）内部粗糙表面膜，可在侧向上引导光的显著部分，如图8所示。该效应可通过增加透射通过漫射器的颈区域中的散射膜的光的量而放大。若由磷光体载体及光源发出的光的显著部分与散射层相互作用，则光将在漫射器的本体内四处反弹，此可增强均匀发射。通过形成散射膜较为透明的区域（诸如，通过使这种区域中的散射膜更薄或更平滑），有可能增加离开那个表面的相对强度。在图7中所示的实施例中，离开颈区域进入侧向光束方向的光的量可通过在那个区域中具有更薄或更平滑的散射层而增加。

这种方式仅为这种属性可以不同方式组合以提供所要发射图案的方式中的一些。该组合可导致可提供除了全向图案之外的许多不同灯发射图案的许多不同形状。图9至12示出了可与根据本发明的灯中的二维载体磷光体（及如下文所描述的三维磷光体）一起使用的一些附加漫射器形状及大小。图9示出了与图7中所示的实施例类似的且大体上为具有较短的窄颈部分的球体形状的漫射器130。图9示出了漫射器130的一个实施例的尺寸，其中也示出了图10至12中的漫射器的尺寸。图10示出了具有较短颈且保留其大部分球体形状的漫射器140的另一个实施例。图11示出了不具有颈区域但保留其大部分球体形状的漫射器150的另一个实施例。图12示出了漫射器160的又一个实施例，其中漫射器更多地包括半球形形状。这种形状给发光器提供不同图案及不同等级的效率，如下文所描述且附图中所示出的。这种形状为漫射器可采取的数不尽的其他形状，且一些额外形状为蘑菇形、子弹形、圆柱形、蛋形、椭圆形等。在其他实施例中，漫射器可采取以下形状：其在底座处较宽且至少经由移离底座的一部分而变窄。这种实施例可采取底部宽于顶部的形状。

图13至16为示出了根据本发明的具有二维磷光体载体的灯的发射特性的曲线图，其中漫射器130布置于磷光体之上以使得来自磷光体载体的光穿过漫射器。图13及图14示出了与不具有漫射器的灯相比且也与标准General Electric 60W Extra Soft灯泡相比的灯的发射特性。图15及图16示出了自视角0°至180°的发射强度的变化。

图17至20类似于图13至16中的曲线图且示出了根据本发明的同样具有二维磷光体载体的灯的发射特性，其中漫射器140布置于磷光体载体之上。图21至24同样类似于图13至16中的曲线图且示出了根据本发明的同样具有二维磷光体载体的另一灯的发射特性，其中漫射器150布置于磷光体载体之上。同样，图25至28同样类似于图13至16中的曲线图且示出了根据本发明的同样具有二维磷光体载体的另一灯的发射特性，其中漫射器160布置于磷光体载体之上。

根据本发明的灯可包括除上文所描述的特征之外的许多不同特征。再次参照图4，在那些灯实施例中，空腔54可填充有透明导热材料以进一步增强灯的热耗散。空腔传导材料可提供用于耗散来自光源58的热的次要路径。来自光源的热仍将经由平台56传导，但也可穿过空腔材料至散热器结构52。此情形将允许光源58的较低操作温度，但对于磷光体载体62造成升高的操作温度的危险。此布置可用于许多不同实施例中，但特别适用于与磷光体载体的操作温度相比较具有较高光源操作温度的灯。此布置在可容忍磷光体载体层的额外加热的应用中允许更有效率地自光源散布热。

如上文所论述，根据本发明的不同灯实施例可布置有许多不同类型的光源。图29示出了灯210的另一个实施例，灯210类似于上文所描述且在图4中所示的灯50。灯210包括具有空腔214的散热器结构212，空腔214布置有平台216以保持光源218。磷光体载体220可包括于空腔214的开口之上且至少部分覆盖该开口。在此实施例中，光源218可包括多个LED，该多个LED布置于单独LED封装件中或布置于单一多LED封装件中的阵列中。对于包括单独LED封装件的实施例，这种LED中的每一者可包括其自身的主要光学器件或透镜222。在具有单一多LED封装件的实施例中，单一主要光学器件或透镜224可覆盖所有LED。同样应理解，LED及LED阵列可具有次要光学器件或可具备主要光学器件与次要光学器件的组合。应理解，可提供无透镜的LED，且在阵列实施例中，这种LED中的每一者可具有其自身的透镜。类似灯50，散热器结构及平台可布置有必要的电迹线或电线以将电信号提供至光源218。在每一个实施例中，发光器可以不同的串联及并联布置耦接。在一个实施例中，可使用八个LED，该八个LED通过两个电线而串联连接至电路板。可接着将这种电线连接至上文所描述的电源供应器单元。在其他实施例中，可使用八个以上或八个以下LED，且如上文所提及，可使用可自Cree,Inc.购得的LED，包括八个

XP-E LED或四个

XP-G LED。不同的单串LED电路描述于以下美国专利申请中：van de Ven等人的题为“Color Control ofSingle String Light Emitting Devices Having Single String Color Control”的美国专利申请第12/566,195号，及van de Ven等人的题为“Solid StateLighting Apparatus with Compensation Bypass Circuits and Methods ofOperation Thereof”的美国专利申请第12/704,730号，该两个申请皆以引用的方式并入本文中。

在上文所描述的灯50及210中，光源与磷光体载体共享用于耗散热的热路径（称作热耦接）。在一些实施例中，若用于磷光体载体与光源的热路径未热连接（称作热解耦），则磷光体载体的热耗散可得以增强。

图30示出了根据本发明的灯300的又一个实施例，其包括在散热器结构305内的光学腔302。类似上述实施例，也可提供无灯空腔的灯300，其中LED安装于散热器的表面上或安装于具有不同形状的三维结构或基座结构上。基于平面LED的光源304安装至平台306，且磷光体载体308安装至空腔302的顶部开口，其中磷光体载体308具有上述特征中的任一特征。在所示的实施例中，磷光体载体308可呈平坦圆盘形状且包括导热透明材料及磷光层。磷光体载体308可与如上文所描述的导热材料或器件一起安装至空腔。空腔302可具有反射表面以增强发射效率，如上文所描述。

来自光源304的光穿过磷光体载体308，在磷光体载体308中，该光的一部分由磷光体载体308中的磷光体转换成不同波长的光。在一个实施例中，光源304可包括蓝色发光LED，且磷光体载体308可包括如上文所描述的黄色磷光体，该黄色磷光体吸收蓝光的一部分且重新发射黄光。灯300发射LED光与黄色磷光体光的白光组合。类似上文，光源304也可包括发射不同颜色的光的许多不同LED，且磷光体载体可包括其他磷光体以产生具有所要色温及演色性的光。

灯300还包括安装于空腔302之上的成形的漫射器圆顶310，该漫射器圆顶310包括诸如上文所列出的漫射或散射颗粒的漫射或散射颗粒。散射颗粒可提供于可固化的粘合剂中，该可固化的粘合剂以大体圆顶形状形成。在所示的实施例中，圆顶310安装至散热器结构305，且在与散热器结构305相反的末端处具有放大部分。可使用如上文所论述的不同粘合剂材料，诸如硅树脂、环氧树脂、玻璃、无机玻璃、介电质、BCB、聚酰胺、聚合物及其混成物。在一些实施例中，可将白色散射颗粒用于具有白色的圆顶，该圆顶隐藏光学腔中磷光体载体308中的磷光体的颜色。此赋予整个灯300白色外观，与磷光体的颜色相比，该白色外观大体上在视觉上更被消费者接受或更吸引消费者。在一个实施例中，漫射器可包括白色二氧化钛颗粒，白色二氧化钛颗粒可赋予漫射器圆顶310总体白色外观。

漫射器圆顶310可提供以下添加的优点：使自光学腔发出的光按照更均匀图案分布。如上文所论述，来自光学腔中的光源的光可按照大体上朗伯图案来发射，且圆顶310的形状以及散射颗粒的散射性质使光按照更全向发射图案自圆顶发射。经工程设计的圆顶可在不同区域中具有不同浓度的散射颗粒或可经成形为特定发射图案。在一些实施例中，该圆顶可经工程设计，使得来自灯的发射图案符合能源部（DOE）Energy Star（能源之星）定义的全向分布准则。灯300满足的此标准的一要求在于：发射均匀性必须在0°至135°观察下的平均值的20%内；且来自灯的总通量的>5%必须在135°至180°发射区域内发射，其中测量在0°、45°、90°方位角下进行。如上文所提及，本文中所描述的不同灯实施例也可包括满足DOEEnergy Star的A型修整LED灯泡。本发明提供有效率、可靠且节省成本的灯。在一些实施例中，整个灯可包括可快速且容易地装配的五个元件。

类似上述实施例，灯300可包括装设于传统电插座中的类型的安装机构。在所示的实施例中，灯300包括用于安装至标准Edison螺纹座的螺纹部分312。类似上述实施例，灯300可包括标准插塞且电插座可为标准插口，或电插座可包括GU24底座单元，或灯300可为夹片且电插座可为接纳并保持该夹片的插座（例如，如许多荧光灯中所使用）。

如上文所提及，灯300的特征中的一些之间的空间可被当作混合腔室，其中光源306与磷光体载体308之间的空间包括第一光混合腔室。磷光体载体308与漫射器310之间的空间可包括一第二光混合腔室，其中该混合腔室促进该灯的均匀的颜色及强度发射。相同情况可适用于下文的具有不同形状的磷光体载体及漫射器的实施例。在其他实施例中，可包括形成附加混合腔室的附加漫射器和/或磷光体载体，且漫射器和/或磷光体载体可以不同次序来布置。

根据本发明的不同灯实施例可具有许多不同形状及大小。图31示出了根据本发明的灯320的另一个实施例，其类似于灯300，且类似地包括散热器结构325中的光学腔322，其中光源324安装至光学腔322中的平台326。类似上文，散热器结构无需具有光学腔，且光源可提供于除了散热器结构之外的其他结构上。这种结构可包括具有光源的平面表面或基座。磷光体载体328通过热连接件而安装于空腔开口之上。灯320还包括安装至散热器结构325、在光学腔之上的漫射器圆顶330。漫射器圆顶可由与上文所描述及图15中所示的漫射器圆顶310相同的材料制成，但在此实施例中，圆顶300经成形为椭圆形或蛋形的以提供不同的灯发射图案，同时仍遮掩来自磷光体载体328中的磷光体的颜色。同样请注意，散热器结构325与平台326为热解耦的。即，平台326与散热器结构之间存在空间，使得其不共享用于耗散热的热路径。如上文所提及，与不具有解耦的热路径的灯相比，此可提供提高的自磷光体载体的热耗散。灯300还包括用于安装至Edison螺纹座的螺纹部分332。

图32至34示出了根据本发明的灯340的另一个实施例，其类似于图31中所示的灯320。灯340包括具有光学腔342的散热器结构345（其中光学腔342具有在平台346上的光源344），及在光学腔之上的磷光体载体348。灯340进一步包括一螺纹部分352。灯340还包括漫射器圆顶350，但在此实施例中，漫射器圆顶在顶部经平坦化以提供所要发射图案，同时仍遮掩磷光体的颜色。

灯340还包括自光源344起的在光源344与散热器结构345之间的界面层354。在一些实施例中，界面层可包括热绝缘材料，且光源344可具有促进热自发光器耗散至光源的基板的边缘的特征。此情形可促进热耗散至散热器结构345的外边缘，在这种外边缘处热可经由散热鳍片耗散。在其他实施例中，界面层354可为电绝缘的，以使散热器结构345与光源344电隔离。可接着进行至光源的顶面的电连接。

在上述实施例中，磷光体载体为二维的（或平坦/平面），同时光源中的LED为共平面的。然而，应理解，在其他灯实施例中，磷光体载体可采用许多不同形状，包括不同的三维形状。术语“三维”意欲意谓除了如上述实施例中所示出了的平面之外的任何形状。图35至38示出了根据本发明的三维磷光体载体的不同实施例，但应理解，这种磷光体载体也可采用许多其他形状。如上文所论述，当磷光体吸收并重新发射光时，其以各向同性方式发射，使得三维磷光体载体用以转换来自光源的光且也分散来自光源的光。类似上述漫射器，不同形状的三维载体层可以具有不同特性的发射图案来发射光，此部分视光源的发射图案而定。可接着使漫射器与磷光体载体的发射匹配以提供所要灯发射图案。

图35示出了半球形形状的磷光体载体354，该磷光体载体包括半球形载体355及磷光层356。半球形载体355可由与上文所描述的载体层相同的材料制成，且磷光层可由与上文所描述的磷光层相同的材料制成，且散射颗粒可如上文所描述地被包括于载体和磷光层中。

在此实施例中，将磷光层356示出为位于载体355的外表面上，但应理解，磷光层可位于载体的内层上、与载体混合、或以上三种情况的任何组合。在一些实施例中，在外表面上具有磷光层可使发射损失最小化。当发光器光被磷光层356吸收时，光全向发射，且一些光可向后发射并被诸如LED的灯元件吸收。磷光层356也可具有与半球形载体355不同的折射率，使得自磷光层向前发出的光可被自载体355的内表面反射返回。此光也可由于被灯元件吸收而损失。在磷光层356位于载体355的外表面上的情况下，向前发出的光不需要穿过载体355且将不会由于反射而损失。向后发出的光将碰到载体的顶部，在该顶部处至少一些光将反射回。此布置导致来自磷光层356的被发射返回至载体中的光的减少，在载体中，光可被吸收。

可使用上文所描述的相同方法中的许多方法来沉积磷光层356。在一些例子中，载体355的三维形状可能要求附加步骤或其他工艺以提供必要的覆盖。在喷涂溶剂-磷光体-粘合剂混合物的实施例中，可如上文所描述对载体加热，且可能需要多个喷嘴以提供在载体之上的所要覆盖（诸如，近似均匀覆盖）。在其他实施例中，可使用较少喷嘴，同时旋转载体以提供所要覆盖。类似上文，来自载体355的热可使溶剂蒸发且帮助固化粘合剂。

在另外的其他实施例中，可经由浸水工艺形成磷光层，藉此可在载体355的内表面或外表面上形成磷光层，但其特别适用于形成于内表面上。载体355可至少部分填充有黏附至载体的表面的磷光体混合物，或以其他方式使载体355接触磷光体混合物。可接着自载体排出该混合物，从而在表面上留下磷光体混合物层，可接着使该磷光体混合物层固化。在一个实施例中，混合物可包括聚氧化乙烯（PEO）及磷光体。可填充载体且接着将载体排空，从而留下PEO-磷光体混合物层，可接着热固化该PEO-磷光体混合物层。PEO蒸发或被热驱散，从而留下磷光层。在一些实施例中，可涂覆粘合剂以进一步固定磷光层，而在其他实施例中，磷光体可保留而无粘合剂。

类似用以涂布平面载体层的工艺，这种工艺可用于三维载体中以涂覆可具有相同或不同的磷光体材料的多个磷光层。磷光层也可涂覆于载体的内部与外部两者上，且可具有在载体的不同区域中具有不同厚度的不同类型。在另外的其他实施例中，可使用不同工艺，诸如，对载体涂布以磷光体材料薄片，其可热形成至载体。

在利用载体355的灯中，发光器可布置于载体的底座处，以使得来自发光器的光向上发射且穿过载体355。在一些实施例中，发光器可按大体上朗伯图案发光，且载体可帮助使光按更均匀图案分散。

图36示出了根据本发明的三维磷光体载体357的另一个实施例，三维磷光体载体357包括子弹形载体358及在载体的外表面上的磷光层359。载体358与磷光层359可使用与上文所描述的方法相同的方法由与上文所描述的材料相同材料形成。不同形状的磷光体载体可与不同发光器一起使用以提供所需的总体灯发射图案。图37示出了根据本发明的三维磷光体载体360的又一个实施例，三维磷光体载体360包括球体形状载体361及在载体的外表面上的磷光层362。载体361与磷光层362可使用与上文所描述的方法相同的方法由与上文所描述的材料相同材料形成。

图38示出了根据本发明的又一个实施例磷光体载体363，磷光体载体363具有大体上球体形状载体364以及窄颈部分365。类似上述实施例，磷光体载体363包括在载体364的外表面上的磷光层366，磷光层366由与上文所描述的材料相同的材料制成且使用与上文所描述的方法相同的方法形成。在一些实施例中，具有类似于载体364的形状的磷光体载体可能在转换发光器光及将来自光源的呈朗伯图案的光重新发射成更均匀的发射图案方面更有效率。

具有保持LED的三维结构（诸如，基座）的实施例可提供来自三维磷光体载体的更分散的光图案。在这种实施例中，LED可成不同角度而在磷光体载体内，使得与平面LED光源相比，这种LED提供较不类似朗伯图案的光发射图案。此可接着通过三维磷光体载体进一步分散，其中分散器微调灯的发射图案。

图39至41示出了根据本发明的灯370的另一个实施例，灯370具有散热器结构372、光学腔374、光源376、漫射器圆顶378，及螺纹部分380。此实施例还包括三维磷光体载体382，三维磷光体载体382包括导热透明材料及一磷光层。三维磷光体载体382同样通过热连接件而安装至散热器结构372。然而，在此实施例中，磷光体载体382为半球形的，且发光器经布置以使得来自光源的光穿过磷光体载体382，在磷光体载体382中，至少一些光被转换。

磷光体载体382的三维形状提供磷光体载体382与光源376之间的自然分离。因此，光源376并不安装于形成光学腔的散热器中的凹座中。实情为，光源376安装于散热器结构372的顶面上，其中光学腔374通过磷光体载体382与散热器结构372的顶部之间的空间形成。此布置可允许来自光学腔374的较少朗伯发射，因为不存在阻挡或被重新引导朝向侧向发出的光学腔侧面。

在利用用于光源376的蓝色发光LED及黄色磷光体的灯370的实施例中，磷光体载体382可呈黄色，且漫射器圆顶378遮掩此颜色，同时使灯光分散成所要发射图案。在灯370中，用于平台的传导路径与用于散热器结构的传导路径耦接，但应理解，在其他实施例中，用于平台的传导路径与用于散热器结构的传导路径可解耦。

图42示出了根据本发明的灯390的一个实施例，其包括如上文所描述安装于散热器394上的八个LED光源392。发光器可以许多不同方式耦接到一起，且在所示的实施例中是串联连接的。然而，应理解，发光器可以许多不同串联及并联互连组合而耦接到一起。请注意，在此实施例中，发光器不安装于光学腔中，而是安装于散热器394的顶部平面表面上。图43示出了图42中所示的灯390，其中圆顶形磷光体载体396安装于光源392之上。图43中所示的灯390可如图44及图45中所示与漫射器398组合以形成灯分散的光发射。

图46至49为示出了根据本发明的具有圆顶形三维磷光体载体的灯390的发射特性的曲线图，其中漫射器398布置于磷光体之上使得来自磷光体载体的光穿过漫射器。图46及图47示出了与不具有漫射器的灯相比且也与标准General Electric 60W Extra Soft灯泡相比的该灯的发射特性。图48及图49示出了自视角0°至180°的发射强度的变化。

图50至53类似于图46至49中的曲线图且示出了根据本发明的同样具有圆顶形三维磷光体载体的灯的发射特性，其中如图10中所示的漫射器140布置于磷光体载体之上。图54至57同样类似于图46至49中的曲线图且示出了根据本发明的同样具有圆顶形三维磷光体载体的另一灯的发射特性，其中如图11中所示的漫射器150布置于磷光体载体之上。同样，图58至61同样类似于图46至49中的曲线图，且示出了根据本发明的同样具有圆顶形三维磷光体载体的另一灯的发射特性，其中如图12中所示的漫射器160布置于磷光体载体之上。

图62主要包括CIE图，其示出了上文所描述且图42至61中所示的不同灯实施例的跨越视角的颜色变化。如上文所提及，漫射器可采用许多不同形状及大小，此视所要发射图案及其他灯元件的布置而定。作为一实例，图63示出了漫射器400的另一个实施例，其可用于经历磷光体载体光的泄漏（诸如，经由散热器的边缘）的实施例中。漫射器400的底座420可漫射经过这种边缘的光。

图64至66示出了根据本发明的灯410的又一个实施例。灯410包括与上述图39至41中所示的灯370相同的特征中的许多者。然而，在此实施例中，磷光体载体412为子弹形且以与上文所描述的磷光体载体的其他实施例几乎相同的方式起作用。应理解，这种形状仅为在本发明的不同实施例中磷光体载体可采用的不同形状中的两者。

图67示出了根据本发明的灯420的另一个实施例，灯420还包括具有光学腔424的散热器422，光学腔424具有光源426及磷光体载体428。灯420还包括漫射器圆顶430及螺纹部分432。然而，在此实施例中，光学腔424可包括单独的套环结构434，如图68所示，可自散热器422移除该套环结构434。此情形提供了单独件，该单独件可比整个散热器更容易地涂布以反射材料。套环结构434可为有螺纹的以与散热器结构422中的螺纹配合。套环结构434可提供以下添加的优点：可用机械方式将PCB向下夹紧至散热器。在其他实施例中，套环结构434可包括机械搭锁器件而非螺纹以便更易于制造。

如上文所提及，三维磷光体载体的形状及几何形状可辅助将发光器的发射图案变换成另一更合意的发射图案。在一个实施例中，三维磷光体载体的形状及几何形状可辅助将朗伯发射图案改变成在不同角度下更均匀的发射图案。分散器可接着进一步将来自磷光体载体的光变换成最终所要发射图案，而同时在光熄灭时遮掩磷光体的黄色外观。其他因素也可有助于发光器、磷光体载体及分散器组合产生所要发射图案的能力。图69示出了根据本发明的一灯实施例的发光器占据面积440、磷光体载体占据面积442及分散器占据面积444的一个实施例。磷光体载体占据面积442及分散器占据面积444示出了发光器440周围的这种特征的下边缘。除了这种特征的实际形状之外，这种特征的边缘之间的距离D1及D2也可影响磷光体载体及分散器提供所要发射图案的能力。可基于发光器的发射图案来优化这种特征的形状以及这种边缘之间的距离以获得所要灯发射图案。

应理解，在其他实施例中，可移除灯的不同部分（诸如，整个光学腔）。使得套环结构414可移除的这种特征可允许更容易地对光学腔涂布以反射层，且也可允许在光学腔发生故障的情况下移除及替换光学腔。

根据本发明的灯可具有包括许多不同数量的LED的光源，其中一些实施例具有小于30个LED且在其他实施例中具有小于20个LED。另外其他实施例可具有小于10个LED，其中LED芯片愈少，灯光源的成本及复杂性大体上愈低。在一些实施例中，被多个芯片光源覆盖的面积可能小于30mm²，且在其他实施例中，该面积可能小于20mm²。在另外其他实施例中，该面积可能小于10mm²。根据本发明的灯的一些实施例也提供大于400流明的稳态光输出，且在其他实施例中，提供大于600流明的稳态光输出。在另外其他实施例中，灯可提供大于800流明的稳态光输出。一些灯实施例可通过灯的热管理特征来提供此光输出，这种热管理特征允许灯触摸起来保持相对较冷。在一个实施例中，灯的触摸温度保持小于60℃，且在其他实施例中，灯的触摸温度保持小于50℃。在另外其他实施例中，灯的触摸温度保持小于40℃。

根据本发明的灯的一些实施例也可以大于40流明/瓦特的效率操作，且在其他实施例中，可以大于50流明/瓦特的效率操作。在另外其他实施例中，灯可以大于55流明/瓦特操作。根据本发明的灯的一些实施例可产生具有大于70的显色指数（CRI）的光，且在其他实施例中，产生具有大于80的CRI的光。在另外其他实施例中，灯可以大于90的CRI操作。根据本发明的灯的一个实施例可具有磷光体，这种磷光体提供具有大于80的CRI的灯发射，及在＠3000K相关色温（CCT）下的大于320流明/光学瓦特的流明等效辐射（LER）。

根据本发明的灯也可按照在0°至135°视角下的平均值的40%内的分布发光，且在其他实施例中，该分布可在相同视角下的平均值的30%内。另外其他实施例可具有为相同视角下的平均值的20%的分布（符合EnergyStar规格）。这种实施例也可在135°至180°视角下发射大于总通量的5%的光。

应理解，根据本发明的灯或灯泡可以除了上述实施例之外的许多不同方式来布置。上述实施例参考远端磷光体进行论述，但应理解，替代实施例可包括具有保形磷光层的至少一些LED。此情形可特别适用于具有自不同类型的发光器发射不同颜色的光的光源的灯。这种实施例另外可具有上文所描述的特征中的一些特征或全部特征。

图70至85示出了根据本发明布置的附加灯或灯泡实施例。图70示出了灯450的一个实施例，灯包括平面基台或散热器452，散热器452的顶面上具有共平面LED 454的阵列。三维或非平面磷光体载体456安装至散热器452且位于LED 454之上，其中LED 454与磷光体载体456之间具有空间。包括位于磷光体载体456之上的漫射器458，其中该两者之间具有空间。灯450及下文在图71至85中所描述的实施例的元件可具有与上述实施例中所描述的灯中的对应元件相同的性质且可以与这种对应元件相同的方式来制造。在此实施例中，磷光体载体456和漫射器458基本上为球形的，其中漫射器458遮掩磷光体载体456。

图71为根据本发明的具有基台或散热器462的灯460的另一个实施例，其中共平面LED 464安装至散热器462且磷光体载体466安装于LED464之上且与LED 464间隔开。漫射器468安装于磷光体载体466之上且与磷光体载体466间隔开，其中该两者再次为基本上球形的。在此实施例中，散热器462具有较大深度且在一个实施例中可具有立方体形状。漫射器468安装至散热器462的侧面，且磷光体载体466安装至散热器462的顶面。图72示出了根据本发明的灯470的另一个实施例，灯470具有与图71的灯460中所示出了的散热器、共平面LED及漫射器类似的散热器472、共平面LED 474及漫射器478。还包括安装至散热器472的侧面的磷光体载体476。

图73示出了根据本发明的灯480的另一个实施例，灯480类似于图71中的灯450且包括基台或散热器482，具有磷光体载体486及漫射器488。灯480还包括LED 484，在此实施例中，这种LED 484安装于具有成角度表面的基座489上，使得LED 484并非共平面且可在不同方向上发光。图74示出了根据本发明的灯490的另一个实施例，灯490具有立方体形状的基台或散热器492、磷光体载体496及漫射器498。还包括LED494，但在此实施例中，这种LED 494在散热器492的侧面上使得LED 494在不同方向上发光。应理解，LED 494也可在散热器492的其他表面上，且磷光体496及漫射器498可为球形的或许多其他形状（诸如，管形）。

图75至77示出了可布置为泛光灯的灯的不同实施例。图75示出了灯500的一个实施例，灯500具有安装于外壳504的底座处的共平面LED502，外壳504具有可不透灯光且可为反射性的侧面505。磷光体载体506安装于外壳504内在LED 502之上且与LED 502间隔开。漫射器508安装至外壳在磷光体载体506之上且与磷光体载体506间隔开。图76示出了根据本发明的灯510的另一个实施例，灯510类似于灯500，但在此实施例中，LED 512安装于基座514上，使得其并不共平面。图77示出了根据本发明的灯520的另一个实施例，灯520类似于灯510，但具有安装于LED 524之上的球形磷光体载体522。

不同实施例可具有许多不同布置及形状，且图78示出了包括二维灯面板的灯530的另一个实施例。LED 532安装于具有不透明/反射侧面535的外壳534内。磷光体转换器536及漫射器538安装至外壳534在LED 532之上且与LED 532间隔开。图79示出了包括二维双侧发光面板/箱的灯540的另一个实施例。在此实施例中，LED 542可安装于该箱的相对侧上以朝着彼此发光。磷光体载体544可在LED 542的边缘上沿该箱的长度延伸，且漫射器546沿该箱的长度延伸至外部与磷光体载体544间隔开。图80示出了根据本发明的灯550的又一个实施例，灯550类似于灯540但在此实施例中为具有背面反射器552的二维单侧发光面板/箱。

图81示出了根据本发明的灯560的另一个实施例，灯560类似于图79中所示的灯540。然而，在此实施例中，磷光体载体562及漫射器564为管形的，且可包括在LED 566之间至少部分沿着磷光体载体的长度的波导或空气。图82示出了根据本发明的灯570的另一个实施例，灯570类似于灯560，但具有管形的磷光体载体572及漫射器574。在该实施例中，灯570进一步包括在LED 578之间至少部分沿着磷光体载体572的长度延伸的分级提取元件波导576。图83示出了根据本发明的灯580的另一个实施例，灯580同样类似于灯560，但在此实施例中管形漫射器的一部分可包括反射器582。

图84示出了根据本发明的灯590的又一个实施例，其包括二维均匀光发射面板。共平面LED 592的阵列安装于空腔或基板594的边缘上。磷光体载体596安装于LED 592之上且与LED 592间隔开，且多漫射器层598安装于磷光体载体之上且与磷光体载体间隔开。基板594的底面可包括一反射表面，通过此布置，一面板光源在垂直于基板594的方向上发射至少一些光。

图85示出了灯600的又一个实施例，灯600可布置为类似于图75至77中的实施例的泛光灯。灯600包括具有不透明或反射侧面的外壳602，其中LED 604安装于外壳602的底座处。漫射器606同样安装至外壳602且与LED 604间隔开。三维波导608被包括于外壳602中且在LED 604与漫射器之间，其中LED 604将光发射至波导608中。波导608的表面中的至少一些由磷光体或磷光体载体610覆盖，其中穿过波导的LED光与磷光体608相互作用且被转换。

如上文所提及，根据本发明的漫射器可具有不同区域，这种不同区域散射及透射来自灯光源的不同量的光以获得所要灯发射图案。再次参照图7及图9中所示的漫射器形状，漫射器的不同区域可具有具不同散射及透射性质的区域以获得全向发射。图86示出了根据本发明的灯620的一个实施例，灯620包括漫射器621，其中漫射器的底座处的下部622可具有与上部624不同的散射（反射）及透射性质。在此实施例中，下部622反射穿过其的光的约20%且透射约80%。上部624反射穿过其的光的80%且透射约20%。图87为示出了提高的灯发射特性的曲线图640，这种提高的灯发射特性可通过包括漫射器621及共平面光源以及平面或二维磷光体载体的灯所实现。颈状几何形状的透射可增加相对于轴向发出的光（~0°）的侧向引导（~90°）的光量。

图88示出了根据本发明的灯650的另一个实施例，该灯具有形状类似于图6中所示的漫射器90的漫射器652。漫射器的底座处的下部654可具有与上部656不同的散射（反射）及透射性质。在此实施例中，下部654反射穿过其的光的约20%且透射约80%。上部656反射穿过其的光的80%且透射约20%。图89为示出了提高的发射特性的曲线图660，这种提高的发射特性可通过包括漫射器652及共平面光源以及平面或二维磷光体载体的灯所实现。通过增加透射通过漫射器652的下部的光的量，有可能在将平面（朗伯）光与几乎球形的漫射器组合时达成几乎类白炽灯的强度分布。也可通过修改厚度、散射颗粒密度、颗粒大小或性质等，使得（例如）沉积于下部654上的散射层的厚度小于沉积于上部656上的散射层的厚度来产生此分布。

虽然已参照本发明的特定优选布置详细描述了本发明，但其他形式也是可能的。因此，本发明的精神及范围不应限于上文所描述的形式。

Claims

1.一种发光装置，包括：

光源；

漫射器，与所述固态光源隔开；以及

波长转换材料，设置在所述固态光源与所述漫射器之间且与所述固态光源和所述漫射器隔开，所述波长转换材料被定位成接收由所述固态光源发出的光。

2.根据权利要求1所述的发光装置，其中，所述光源为固态光源。

3.根据权利要求1所述的发光装置，其中，所述波长转换材料包括具有导热材料的磷光体载体。

4.根据权利要求1所述的发光装置，其中，所述波长转换材料吸收来自所述固态光源的光中的至少一些。

5.根据权利要求1所述的发光装置，其中，所述漫射器分散来自所述光源和/或所述波长转换材料的光。

6.根据权利要求1所述的发光装置，进一步包括热耗散元件以将转换热远离所述波长转换材料传导。

7.根据权利要求1所述的发光装置，其中，所述波长转换材料是三维的。

8.根据权利要求1所述的发光装置，其中，所述波长转换材料是平面的。

9.根据权利要求1所述的发光装置，其中，所述光源包括多个共平面发光二极管（LED）。

10.根据权利要求1所述的发光装置，其中，所述光源包括多个非共平面发光二极管（LED）。

11.根据权利要求1所述的发光装置，其中，所述波长转换材料为基本上截头球形。

12.根据权利要求1所述的发光装置，其中，所述漫射器为基本上截头球形。

13.根据权利要求1所述的发光装置，其中，所述波长转换材料和所述漫射器为基本上截头球形，使得所述波长转换材料磷光体和漫射器提供双圆顶结构。

14.根据权利要求1所述的发光装置，其中，所述光源与所述波长转换材料之间的空间及所述漫射器与所述磷光体之间的空间包括光混合腔室。

15.根据权利要求1所述的发光装置，其中，在所述发光装置不操作时所述漫射器至少部分地隐蔽所述波长转换材料的外观。

16.根据权利要求15所述的发光装置，其中，在所述发光装置不操作的情况下，所述漫射器呈现白色外观。

17.根据权利要求1所述的发光装置，提供至少800流明的稳态光输出。

18.根据权利要求1所述的发光装置，具有大于50流明/瓦特的发射效率。

19.根据权利要求1所述的发光装置，其中，所述光源包括10个或更少的发光二极管。

20.根据权利要求1所述的发光装置，其中，所述光源包括10mm²或更小的发光芯片面积。

21.根据权利要求1所述的发光装置，发出具有大于80的显色指数（CRI）的光。

22.根据权利要求1所述的发光装置，发出具有符合Energy Star的发射图案的光。

23.根据权利要求1所述的发光装置，尺寸设置成适应A19尺寸轮廓。

24.一种发光装置，包括：

固态光源；以及

波长转换材料，与所述固态光源隔开，所述磷光体具有基本上截头球形形状。

25.一种发光装置，包括：

远端波长转换材料；

光源；以及

远端漫射器，其中从所述漫射器发出的光与从所述远端磷光体发出的光相比在角范围上的空间发射强度分布方面具有减少的变化。

26.根据权利要求25所述的发光装置，其中，所述光源包括固态光源。

27.根据权利要求25所述的发光装置，其中，从所述漫射器发出的光具有空间均匀性，所述空间均匀性在视角范围内的平均值的40%内。

28.根据权利要求27所述的发光装置，其中，所述视角范围为0°至135°。

29.根据权利要求25所述的发光装置，其中，从所述漫射器发出的光具有空间均匀性，所述空间均匀性在视角范围内的平均值的20%内。

30.根据权利要求29所述的发光装置，其中，所述视角范围为0°至135°。

31.根据权利要求25所述的发光装置，其中，从所述漫射器发出的光具有颜色均匀性，所述颜色均匀性在视角范围内在CIE图上的标准偏差内。

32.根据权利要求31所述的发光装置，其中，所述标准偏差为4步阶麦克亚当椭圆。

33.根据权利要求32所述的发光装置，其中，所述视角范围为0°至135°。

34.根据权利要求25所述的发光装置，其中，所述远端波长转换材料包括具有导热材料的磷光体载体。

35.根据权利要求34所述的发光装置，其中，所述导热材料的热导率为至少0.5W/m-k。

36.根据权利要求25所述的发光装置，进一步包括热耗散元件以将转换热远离所述远端波长转换材料传导。

37.根据权利要求25所述的发光装置，其中，所述波长转换材料是三维的。

38.根据权利要求25所述的发光装置，其中，所述波长转换材料是二维的。

39.根据权利要求25所述的发光装置，其中，所述光源包括多个共平面发光二极管（LED）。

40.根据权利要求25所述的发光装置，其中，所述光源包括多个非共平面发光二极管（LED）。

41.根据权利要求25所述的发光装置，其中，所述远端波长转换材料和所述远端漫射器为圆顶形，使得所述磷光体和漫射器提供双圆顶结构。

42.根据权利要求25所述的发光装置，进一步包括所述光源与所述波长转换材料之间的第一空间以及所述漫射器与所述波长转换材料之间的第二空间，其中，所述空间包括光混合腔室。

43.根据权利要求25所述的发光装置，其中，在所述发光装置不操作时所述漫射器至少部分地隐蔽所述波长转换材料。

44.一种固态灯，包括：

至少一个固态发光器，且其限定基本上垂直于该灯的径向轴线的平面；

光学系统，所述光学系统在一方向上分布由该灯发出的光的至少5%，所述方向位于由所述至少一个固态发光器限定的所述平面下方。

45.根据权利要求44所述的固态灯，其中，所述至少5%的光是以在135°至180°的范围内的视角发射的。

46.根据权利要求25所述的固态灯，发出具有符合Energy Star的发射图案的光。

47.根据权利要求25所述的固态灯，尺寸被设置成适应A19轮廓。

48.一种固态灯，包括：

基于发光二极管（LED）的光源；

远端波长转换材料，与所述LED光源隔开；

漫射器，远离所述远端波长转换材料，其中所述漫射器包括一形状和光散射性质，以将来自所述LED光源和所述波长转换材料的光分散成基本上全向发射图案。

49.一种固态灯，包括：

基于发光二极管（LED）的光源；

远端磷光体，与所述LED光源隔开；

漫射器，远离所述远端磷光体，其中在所述固态灯不操作时所述漫射器遮掩所述远端磷光体。

50.根据权利要求49所述的固态灯，其中，在所述灯不操作时所述漫射器呈现白色。

51.根据权利要求49所述的固态灯，发出具有符合Energy Star的发射图案的光。

52.根据权利要求49所述的固态灯，尺寸设置成适应A19轮廓。

53.一种固态灯，包括：

基于发光二极管（LED）的光源；

三维远端磷光体，与所述LED光源隔开；

三维漫射器，远离所述远端磷光体，其中，从所述漫射器发出的光与从所述远端磷光体发出的光相比在角范围上的空间发射强度分布方面具有减少的变化。

54.一种固态灯，包括：

基于发光二极管（LED）的光源；

圆顶形远端磷光体，与所述LED光源隔开；

圆顶形漫射器，远离所述远端磷光体，其中所述远端磷光体和所述漫射器形成双圆顶结构。

55.根据权利要求54所述的固态灯，其中，从所述漫射器发出的光与从所述远端磷光体发出的光相比在角范围上的空间发射强度分布方面具有减少的变化。

56.根据权利要求54所述的固态灯，发出具有符合Energy Star的发射图案的光。

57.根据权利要求54所述的固态灯，尺寸设置成适应A19轮廓。