CN103003617A - 结合具有热消散特征的远置磷光体的led灯 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种LED灯或灯泡（50、210、240、270），其包括光源（58、218、248、272）、散热器结构（52、212、242、274）以及具有至少一种转换材料的远置平坦磷光体载体（62、220、250、280）。磷光体载体能够远离光源并且安装到散热器结构，以使来自磷光体载体的热量扩散到散热器中。磷光体载体能够包括热传导透明材料以及磷光体层，其中基于LED的光源安装到散热器，使得来自光源的光穿过磷光体载体。LED光中的至少一些被磷光体载体转换，其中一些灯的实施方式发射由LED和磷光体光组合的白光。根据本发明布置的磷光体能够以较低温度运行以便由此以较高的磷光体转换效率运行并且减少对磷光体与热量相关的损害。

Description

结合具有热消散特征的远置磷光体的LED灯
本申请要求以下申请的优先权：2010年3月3日提交的美国临时专利申请序列号61/339,516；2010年3月3日提交的美国临时专利申请序列号61/339,515；2010年9月24日提交的美国临时专利申请序列号61/386,437；2010年12月19日提交的美国临时申请序列号61/424,665；2010年12月19日提交的美国临时申请序列号61/424,665；2010年12月19日提交的美国临时申请序列号61/424,670；2011年1月19日提交的美国临时专利申请序列号61/434,355；2011年1月23日提交的美国临时专利申请序列号61/435,326；2011年1月24日提交的美国临时专利申请序列号61/435,759。本申请还是一个部分继续申请形式，并且要求以下申请的优先权：2010年8月2日提交的美国专利申请序列号12/848,825；2010年9月24日提交的美国专利申请序列号12/889,719；以及2010年12月22日提交的美国专利申请序列号12/975,820。
本发明在美国能源部门合同No.DE-FC26-08NT01577的政府支持下完成。政府对该发明具有一定权利。
发明背景
技术领域
本发明涉及固态灯和灯泡，并且更具体地涉及包括具有热消散特性的远置磷光体（remote phosphor，远离放置荧光粉）的有效且可靠的基于发光二极管（LED）的灯和灯泡。
相关技术的描述
发光二极管（一个LED或多个LED）是将电能转化为光的固态器件，并且通常地包括一个或多个夹置在相对掺杂层之间的半导体材料的一个或多个有源层。当横跨掺杂层施加偏压时，空穴和电子被注入到有源层中，在那里它们重新结合以产生光。光从有源层并且从LED的所有表面发射出来。
为了在电路或其他类似装置中使用LED芯片，已知的是将LED芯片装入在封装中以提供环境和/或机械保护、颜色选择、光聚焦等。LED封装还包括电引线、触点或者迹线以便使LED封装电连接到外部电路。在图1中示出的典型的LED封装10中，单个LED芯片12通过焊料粘合剂或者传导环氧树脂安装到反射杯13上。一个或更多引线键合11将LED芯片12的欧姆触点连接到引线15A和/或15B，其可以附接到或者与反射杯13整体形成。反射杯可以填充以密封剂材料16，该密封剂材料可以含有诸如磷光体的波长转换材料。由LED发射的第一波长的光可以被磷光体吸收，磷光体可以响应地发射第二波长的光。然后整个组件都被密封在干净的保护性树脂14中，其能被模制成透镜的形状以校准由LED芯片12发射的光。当反射杯13可以沿着向上的方向引导光时，当光被反射时可能发生光学损耗（即，由于实际反射器表面的小于100%的反射率，一些光可能被反射杯吸收）。此外，热量滞留对于诸如图1中示出的封装10的封装来说可能是一个问题，因为其可能很难通过引线15A、15B取出热量。
图2中示出的传统的LED封装20可能更适于高功率运作，其可能产生更多热量。在LED封装20中，一个或多个LED芯片22被安装到载体上，诸如印刷电路板（PCB）载体、基板或子底座。金属反射器24围绕LED芯片22安装到子底座23上并且使由LED芯片22发出的光反射远置封装20。反射器24还提供了对LED芯片22的机械保护。在LED芯片22上的欧姆触点与子底座23上的电迹线25A、25B之间制造一个或多个引线键合连接件27。安装好的LDE芯片22然后被密封剂26覆盖，密封剂可以为芯片提供环境和机械保护同时还用作透镜。金属反射器24通常通过焊料或环氧树脂粘合剂而附接到载体。
LED芯片，诸如在图2中的LED封装20中发现的这些，能够被涂覆以包括一种或多种磷光体的转换材料，其中磷光体吸收LED光中的至少一些光。转换材料可以发射不同波长的光，使得LED封装从LED芯片与磷光体发射光的组合。可以利用许多不同的方法使LED芯片涂覆以磷光体，其中一种适当的方法在美国专利申请序列号11/656,759和11/899,790中描述，这两个申请都属于Chitnis等人并且标题都是“Wafer LevelPhosphor Coating Method and Devices Fabricated Utilizing Method（晶圆级磷光体涂覆方法和利用该方法制造的器件）”。另选地，可以利用诸如电泳沉积（EPD）的其他方法来涂覆LED，其中一种适合的EPD方法在属于Tarsa等人的标题为“Close loop Electrophoretic Deposition of SemiconductorDevices（半导体器件的闭环电泳沉积）”的美国专利申请No.11/473,089中进行了描述。
这些类型的LED芯片已经在不同的灯中使用，但是基于器件的结构受到一些限制。磷光体材料在LED外延层上或者紧邻LED外延层并且在一些情形中在LED上方包括共形的涂层。在这些装置中，由于除了通过芯片自身以外缺少热消散路径，磷光体材料受到直接的芯片加热。因此磷光体材料可以在高于LED芯片的温度下工作。该升高的工作温度能够致使磷光体材料、粘合材料、和/或密封剂材料随时间劣化。其还能够造成磷光体转换效率的降低并且因此通常观察到的LED光的颜色偏差。
还已经利用固态光源（诸如LED）改进灯，其中转换材料与LED分离或者距离LED遥远。这样的装置在属于Tarsa等人的标题为“High OutputRadial Dispersing Lamp Using a Solid State Light Source（使用固态灯源的高输出径向分散灯）”的美国专利No.6,350,041中公开。在该专利中描述的灯可以包括使光传播通过分离器到达具有磷光体的分散器的固态灯源。分散器可以以期望的样式分散光和/或通过转换通过磷光体的光中的至少一些光来改变其颜色。在一些实施方式中，分离器将光源与分散器间隔开足够的距离，使得当光源承载对于房间照明来说必要的提升电流时，来自光源的热量不会传送到分散器。在属于Negley等人的标题为“Lighting device（照明装置）”的美国专利No.7,614,759中描述了其他的远置磷光体技术。
然而，磷光体在光转换过程中产生热量并且该磷光体转换热量可以占到LED封装中的总发热量的20-30%。在磷光体位于紧邻芯片（例如，共形地涂覆在芯片上）的地方的应用中，从芯片表面形成的激发光子的局部高密度可以导致非常高的局部发热以及因此在磷光体层中导致高峰值温度。在许多远置磷光体应用中，该光子密度在较大的磷光体区域上展开，通常导致减小的局部温度。然而，在许多远置磷光体装置中，来自磷光体转换发热的热量通常具有不充足的热量消散路径以消散磷光体转换热量。在没有有效的热消散路径的情况下，热隔离的远置磷光体可能遭受升高的工作温度，其在一些情形中可能甚至比在相当的共形涂覆层中的温度更高。这能够导致劣化、转换无效以及颜色偏差，其中的一些意味着需要通过具有远置磷光体来避免。
发明内容
本发明提供了有效、可靠并且有成本效益的灯和灯泡的多个实施方式。这些不同的实施方式能够布置有远置转换材料，远置转换材料帮助减小或者消除从光发射器扩散到磷光体材料的热量。灯和灯泡还能够包括热管理特征，其允许有效地引导转换产生的热量远离远置转换材料。这减小了或消除了升高的温度可能对转换材料的效率和可靠性造成的负面影响。在不同的实施方式中，转换材料可以包括可以是2维形状的磷光体载体。
根据本发明的灯的一个实施方式包括光源以及远离光源的平坦（planar，平面的，平板的）磷光体载体。磷光体载体可以包括对于来自光源的光至少部分地透明的热传导材料，以及吸收来自光源的光并且发射不同波长的光的转换材料。包括散热器结构，其中磷光体载体热耦合到散热器结构。
根据本发明的基于LED的灯的一个实施方式包括LED光源以及远离光源布置的平坦磷光体。从光源发射的光穿过磷光体并且光中的至少一些被磷光体转换。该灯进一步包括热传导路径以将磷光体转换热量引导远离磷光体并且使热量消散。
根据本发明的灯的另一个实施方式包括散热器结构和基于LED的光源。转换材料远离光源布置并且布置为吸收来自光源的光并且以不同的波长再发射光。第一热传导路径将转换产生的热量远离转换材料引导到散热器。
根据本发明的灯的又一个实施方式包括光源和光学腔，该光学腔包括位于腔的开口上方的磷光体载体。光源安装在光学腔中并远离磷光体载体，其中来自光源的光穿过磷光体载体。光学腔进一步包括反射性表面以反射来自光源和磷光体载体的光。热传导路径将磷光体转换热量引导远离磷光体并且使热量消散。
从以下详细的描述以及通过本发明的特征的例子的方式示出的附图中，本发明的这些以及其他方面和优点将变得显而易见。
附图说明
图1示出了现有技术LED灯的一个实施方式的截面图；
图2示出了现有技术LED灯的另一个实施方式的截面图；
图3是根据本发明的灯的一个实施方式的截面图；
图4是根据本发明的磷光体载体的另一个实施方式的截面图；
图5是根据本发明的磷光体载体的另一个实施方式的截面图；
图6是根据本发明的磷光体载体的另一个实施方式的截面图；
图7是根据本发明的磷光体载体的另一个实施方式的截面图；
图8是根据本发明的磷光体载体的另一个实施方式的截面图；
图9是根据本发明的磷光体载体的另一个实施方式的截面图；
图10是根据本发明的磷光体载体的又一个实施方式的截面图；
图11是根据本发明的灯的另一个实施方式的截面图；
图12是根据本发明的灯的另一个实施方式的截面图；
图13是示出对于根据本发明的灯的不同发射器和特征的工作温度的图表；
图14是根据本发明的灯的另一个实施方式的侧视图；以及
图15是示出对于根据本发明的灯的一个实施方式的稳定状态工作温度的图表。
具体实施方式
本发明致力于包括远置转换材料的灯或灯泡结构的不同的实施方式，其能够布置为使得来自发射器的较少热量加热转换材料，其中由于光转换过程在没有于转换材料中建立相当多热量的情形下，远置转换材料也能够工作。这减小了或消除了升高的温度可能对效率和转换材料的可靠性的负面冲击。本发明还致力于这样的灯，其具有使转换材料从灯使用者的视线掩藏的特征，并且还能够分散或再分配来自远置转换材料和/或灯的光源的光到期望的发射样式。
灯的不同的实施方式可以具有许多不同的形状和尺寸，并且在不同的灯的实施方式中转换材料可以包括诸如磷光体的一种或多种转换材料。可以包括这样的热路径，其用于在运行期间使热量从转换材料消散，而与此同时使转换材料保持远离光源，从而来自光源的大部分或者所有的热量都不进入到转换材料中并且磷光体层的入射激发光子的局部密度减小。这允许该远置转换材料与缺少热传导路径来驱散转换热量的转换材料相比能够以较低的温度和减小的光子激发密度运行。
通过远置并且保持相对冷却，该转换材料能够更有效率地运行并且不受到热量相关的颜色偏差。在较低温度下运行还减小了转换材料的热量相关的劣化并且可以增加转换材料的长期可靠性。根据本发明的不同的远置布置方式还能够允许转换材料以较低的激发密度运行，这能够减小磷光体将被来自光源的入射光光学渗透的可能性。
在根据本发明的一些灯的实施方式中，转换材料可以包括磷光体载体，该磷光体载体包括布置在载体层或材料上或与载体层或材料整体形成的一种或多种磷光体。载体层可以包括许多不同的热传导材料，这些热传导材料对于期望波长的光（诸如由灯的光发射器发射的光）基本上是透明的。在一些实施方式中，磷光体载体可以设有用于驱散转化热量积累的装置，并且在一个实施方式中磷光体载体与散热器结构良好的热接触。磷光体载体可以安装到散热器，在磷光体载体的边缘处热接触。光源可以安装在灯中，诸如在在使得光源与磷光体载体之间具有间隔的位置处的散热器结构中或者在散热器结构上；即磷光体载体及其磷光体远离光源。
光源还布置为使得其发射的光中的至少一些穿过磷光体载体及其磷光体，其中来自光源的光中的至少一些被磷光体转换。在一些实施方式中，该转换可以包括光子向下转换，其中转换光的波长比光源光的更长。在其他实施方式中，该转换可以包括向上转换，其中转换光的波长比光源光的更短。在任一情形中，该转换都能造成从转换过程中在磷光体中产生热量。磷光体转换热量可以通过热传导载体层传导并且进入到散热器结构中，在那里热量可以消散到周围环境中。在一些实施方式中，载体层可以收集从磷光体层产生的热量，将热量横向地散布，并且将热量引导到散热器结构。散热器结构可以布置有使热量消散到周围环境中的不同特征，并且这种热管理布置方式允许远置磷光体层保持在较低的运行温度，从而产生上述的好处。
如进一步描述的，根据本发明的灯可以以多种不同的方式布置。在一些实施方式中，光源可以包括固态光源，诸如不同类型的LED、LED芯片或者具有不同透镜或光学装置的LED封装。在其他的实施方式中，可以使用单个LED芯片或者封装，而在其他方式中可以使用多个LED芯片或封装并且以不同类型的阵列布置。通过使磷光体热隔离或者不与LED芯片直接热接触并且具有良好的热消散，LED芯片能够以较高的电流等级驱动而不对磷光体的转换效率和其长期可靠性造成有害影响。这可以允许灵活性以过度驱动LED芯片，以便可以使用较低数量的LED来制造期望的光通量，这进而可以减小灯的成本和/或复杂性。这些LED封装还能够包括密封以能够经受提升的光通量的LED，或者能够包括未密封（unencapsulated）的LED。
在一些实施方式中光源可以包括一个或多个蓝色发光LED并且在磷光体载体中的磷光体可以包括一种或多种材料，该一种或多种材料吸收蓝光的一部分并且发射一种或多种不同波长的光，使得灯发射由蓝色LED和转换材料组合的白光。该转换材料可以吸收蓝色LED光并且发射包括但不限于黄色和绿色的不同颜色的光。光源还可以包括发射不同颜色光的转换材料和不同的LED，以使灯发射具有诸如颜色温度和颜色呈现的期望特征的光。
对于一些应用来说，可能期望的是（为了符合颜色点/颜色温度和/或颜色呈现的特定要求）以使通过光源和/或磷光体层发射的光的一些部分包括本质上的红光。包括红色和蓝色的LED芯片的传统的灯可能受到具有不同运行温度和调光的颜色不稳定性。这可能由于在不同温度和运行功率（电流/电压）下的红色和蓝色LED的不同的行为，以及随时间变化的不同运行特征。通过主动控制系统的实施能够略微地减轻该影响，该主动控制系统将增加整个灯的成本和复杂性。根据本发明的不同的实施方式能够通过具有这样的光源解决这个问题：该光源具有与远置磷光体结合的相同类型的发射器，上述远置磷光体能够包括多种类型的磷光体的层和/或磷光体的区域，其通过这里公开的热消散装置保持相对冷却。远置磷光体载体可以吸收来自发射器的光并且并可以再发射包括红光的不同颜色的光，同时仍然经历用于磷光体的降低运行温度的效率和可靠性。
将磷光体元素从LED分离提供了更容易并且更一致的颜色分级的附加优势。这可以通过多种方式实现。来自各种分级（例如来自各种分级的蓝色LED）的LED可以装配在一起，以实现可以在不同灯中使用的基本波长均匀的激发源。然后这些可以与具有基本上相同转换特性的磷光体载体组合，以提供发射处于期望分级内的光的灯。此外，根据它们不同的转换特性，可以生产与预先分级出多种磷光体载体。不同的磷光体载体可以与具有不同发射特性的光源结合，以提供发射处于目标颜色分级内的光的灯。
在根据本发明的不同的实施方式中，散热器结构可以包括不同的结构和材料。在一些实施方式中，其可以包括具有热消散特征（诸如翅片或热管）的热传导材料。在此外的其他实施方式中，散热器结构可以包括能够安装到不同部件的不同类型的灯领，诸如单独的散热器。根据本发明的不同的磷光体载体可以以不同的方式布置，诸如磷光体层布置在载体层的不同表面上，磷光体区域以图案形式形成在载体层的一个或多个表面上，或者磷光体区域横跨或者贯穿载体层均匀或者非均匀地分布。磷光体载体还可以包括诸如散射颗粒（scattering particle，散射粒子）的其他材料，而在其他实施方式中磷光体载体可以包括不止一种磷光体材料。
根据本发明的灯还可以通过以反射性表面围绕光源提供用于改进发射效率。这可以通过从转换材料朝向光源再反射回很多光导致增强的光子循环。为了进一步增强效率并且提供期望的发射轮廓，磷光体层或者载体层的表面可以是平滑的或者散射的。在一些实施方式中，载体层的内表面可以是光学地光滑以促进减小从磷光体层向后导向的光量的全部内反射行为（向下转换光或者散射光）。对应地，在一些情形中载体层或者磷光体层的一个或多个外部表面可以粗糙化（roughened）或者另外的更改以促进从该外表面发射光。此外，可以使用一个或多个粗糙化外表面与光滑内表面的结合，以促进通过载体和磷光体层的沿着优选方向发射光。诸如载体层和磷光体层的表面粗糙度、反射率、以及折射率的特性可以大致地用于导向或者引导由载体/磷光体层发射的或者通过载体/磷光体层传送的光进入到优选方向，例如通过减小能够被灯的LED芯片、相关的基板、或者在灯的内部中的其他非理想反射表面吸收的向后发射的光的量来提供改进的效率，改进光束强度轮廓和颜色均一性等。磷光体层和/或载体层可以包括诸如平坦的或者盘状轮廓的大致二维几何形状。平坦的形状可以方便磷光体层的制造以及应用并且减小制造成本。
在本文中参照特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，本发明可以以许多不同的形式体现并且不应该理解为局限于本文中阐述的实施方式。特别地，下面联系一些具有不同构造的LED或LED芯片或LED封装的灯描述了本发明，但是应该理解的是，本发明可以用于具有许多不同阵列构造的许多其他灯。下面描述了以根据本发明的不同方式布置的不同的灯的例子，以及在2011年1月24日提交的Le等人的标题为“固态灯（Solid State Lamp）”的美国临时专利申请序列No.61/435,759中描述，并且其内容通过引证方式包含于此。
下面的实施方式参照一个LED或多个LED进行了描述，但是应该理解的是这表示涵盖LED芯片与LED封装。这些部件可以具有超过示出的部件的不同的形状和尺寸，并且可以包括不同数量的LED。还可以理解的是，下面描述的实施方式可以使用共面光源，但是应该理解的是也可以使用非共面光源。
这里参照转换材料、磷光体层和磷光体载体描述了本发明，上述所有都“远离（remote）”所述光源或LED。在本文中，远离表示间隔开和/或不是在上面或者直接热接触。
还可以理解的是，当一个元件（诸如层、区域或基板）被指出在另一个元件“上（on）”时，其可以直接在另一个元件上或者也可存在介入元件。此外，相关的术语诸如“内部”、“外部”、“上部”、“以上”、“较低”、“之下”、“下面”和类似的术语，可以在这里使用以描述一层或另一个区域之间的关系。应该理解的是，这些术语旨在涵盖该装置的与图中描绘的定向之外所不同的定向。
尽管可以在这里使用术语第一、第二等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些元件、部件、区域、层和/或部分不应该被这些术语所局限。这些术语仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一个区域、层或部分区别开。因此，在不偏离本发明的教导的前提下，下面描述的第一元件、部件、区域、层或部分可以称为第二元件、部件、区域、层或部分。
本发明的实施方式在这里参照本发明的实施方式的示意性描绘的截面图描述。因此，这些层的实际厚度可以是不同的，并且因此从示出的形状变化，例如，期望制造技术和/或公差的变化。本发明的实施方式不应该理解为限于这里示出的区域的特别的形状，而且包括例如由于制造形成的形状的偏差。由于正常的制造公差，示出或者描述为正方形或者长方形的区域将通常地具有圆形或者弯曲的特征。因此，附图中示出的区域本质上是示意性的，并且它们的形状不旨在示出装置的区域的准确的形状并且不旨在限定本发明的范围。
图3示出了根据本发明的灯50的一个实施方式，灯包括具有光学腔54的散热器结构52，具有用于保持光源58的平台56。尽管参照光学腔描述了本实施方式以及下面的一些实施方式，应该理解的是，可以提供没有光学腔的多个其他实施方式。光源58可以包括许多不同的发射器，示出的实施方式包括LED，其可以包括多个不同的商业上可获得的LED芯片或者LED封装，包括但不限于从位于美国北卡罗来纳州的达勒姆的Cree公司的商业上可获得的这些部件。光源58可以利用多种不同的已知安装方法以及材料安装到平台56，其中来自光源58的光从腔54的顶部开口发射出。在一些实施方式中，光源58可以直接地安装到平台56，而在其他实施方式中，光源可以包括在子底座上或者印刷电路板（PCB）上然后安装到平台56。平台56和散热器结构52可以包括电传导路径以便将电信号应用到光源58，其中传导路径中的一些是传导迹线或电线。平台56的全部或者部分还可以由热传导材料制成并且该热传导材料可以热耦合到散热器结构52或者与散热器结构整体形成。
在一些实施方式中，灯的光源可以提供为共面的发射器阵列，发射器安装在平的或者平坦的表面上。共面光源可以减小发射器装置的复杂性，使得它们既较容易又较便宜地制造。共面光源，然而，趋于主要地沿着向前的方向以诸如朗伯（Lambertian）发射模式发射。
散热器结构52可以至少部分地包括热传导材料，并且可以使用包括诸如铜或铝或金属合金的不同金属的多种不同的热传导材料。在一些实施方式中，散热器可以包括能够在约210W/m-k的室温下具有热传导性的高纯度铝。在其他实施方式中，散热器结构可以包括具有约200W/m-k的热传导性的铸模铝。散热器结构52还可以包括其他热消散特征，诸如增加散热器的表面积以方便更有效地将热量消散到外界环境中的散热翅片60。在一些实施方式中，散热翅片60可以由具有比剩余的散热器更高热传导性的材料制成。在示出的实施方式中，翅片60大致以水平方向示出，但是应该理解的是，在其他实施方式中翅片可以具有竖直的或者成角度的定向。
还可以在散热器结构52上，诸如光学腔54的表面上，包括反射性层53。在一些实施方式中，这些表面可以涂覆以具有对于由光源58和/或波长转换材料发射的可见波长光（“灯光”）约75%或更大反射率的材料，而在其他实施方式中该材料可以具有对于灯光约85%或更大的反射率。在又一个实施方式中，该材料可以具有对于灯光约95%或更大的反射率。
散热器结构52还可以包括用于连接到电源（诸如连接到不同的电插座）的特征。在一些实施方式中，散热器结构可以包括适配到传统电插座的类型的特征。例如，其可以包括用于安装到标准爱迪生插座的特征，其可以包括能够拧入到爱迪生插座中的螺纹部分。在其他实施方式中，其可以包括标准的插头并且电插座可以是标准的出口，或者可以包括GU24基座单元，或者其可以是夹子并且电插座可以是容纳并且保持夹子的插座（例如，如在许多荧光灯中使用的）。这些仅是用于散热器结构和插座的一些选择，并且还可以使用能够安全地将电从插座传送到灯50的其他装置。根据本发明的灯可以包括动力转换单元，该动力转换单元可以包括驱动器以允许灯泡从交流线电压/电流运行并且以提供灯源调光能力。在一些实施方式中，动力供应装置可以包括使用非隔离式准谐振反激式拓扑结构的线下恒定电流LED驱动器。LED驱动器可以装配在灯中并且在一些实施方式中可以包括小于25立方厘米的体积，而在其他实施方式中其可以包括约20立方厘米体积。在一些实施方式中，动力供应装置可以是非调光但低成本的。应该理解的是，使用的动力供应装置可以具有不同的拓扑或几何形状并且还可以是可调光的。
磷光体载体62包含在腔54的顶部开口的上方并且在示出的实施方式中其覆盖整个开口。腔开口示出为是圆形的并且磷光体载体62是圆盘，但是应该理解的是，腔开口和磷光体载体可以是多种不同的形状和尺寸。还应该理解的是，磷光体载体62可以覆盖少于腔开口的全部。根据本发明的磷光体载体的特征可以是包括转换材料和热传导光传送材料。光传送材料对于从光源58发射的光可以是透明的，并且转换材料应该是吸收来自光源的波长的光并且再发射不同波长的光的类型。在示出的实施方式中，热传导光传送材料包括载体层64和在载体层64上包括磷光体层66的转换材料。如下面进一步描述的，不同的实施方式可以包括载体层和磷光体层的多种不同的布置方式。
当来自光源58的光被磷光体层66中的磷光体吸收时，其沿着各向同性方向再发射以约50%的光向前发射以及50%向后发射回腔54中。在具有共形磷光体层的现有的LED中，向后发射的光的相当大部分可以向后引导到LED中并且其脱离的可能性被LED结构的提取效率限定。对于一些LED来说，提取效率可以是约70%，因此从转换材料向回引导到LED中的光的百分比可能损耗。在根据本发明的具有远置磷光体构造的灯中，其中LED在腔54的底部处的平台56上，较高百分比的向后发射的磷光体光冲击腔的表面而不是LED。以反射性层53涂覆这些表面增加了向回反射到磷光体层66中的光的百分比，在那里光能够从灯发射。这些反射性层53允许光学腔有效地再循环光子，并且增加了灯的发射效率。应该理解的是，反射性层可以包括多种不同的材料和结构，包括但不限于反射性金属或多层反射性结构，诸如分布式布拉格反射器。反射性层还可以包含在不具有光学腔的实施方式中。在使LED安装在平坦表面或者安装在基座的实施方式中，反射性层还可以包括设置在LED周围以便以与具有光学腔的实施方式中的反射性层大致相同的方式增加效率。
载体层64可以由具有0.5W/m-k或更大的热传导率的多种不同的材料制成，诸如石英，碳化硅（SiC）（热传导率为120W/m-k），玻璃（热传导率为1.0-1.4W/m-k）或蓝宝石（热传导率为40W/m-k）。根据使用的材料，磷光体载体还可以具有不同的厚度，厚度的适当范围是0.1mm到10mm或更多。应该理解的是，根据用于载体层的材料的特性还可以使用其他厚度。材料应该足够厚以提供用于特别运行条件的充足的横向热扩散。通常地，该材料的热传导率越高，该材料就可能越薄同时仍提供必要的热消散。不同的因素可能影响使用哪种载体层材料，包括但不限于成本和对光源光的透明度。对于较大的直径来说一些材料也可能是更适合的，诸如玻璃或石英。通过在较大直径的载体层上形成磷光体层并且然后分离成较小的载体层，这样可以降低制造成本。
在磷光体层66中可以使用多种不同的磷光体，本发明特别地适于发射白光的灯。如上所述，在一些实施方式中，光源58可以是基于LED的并且可以发射在蓝色波长光谱的光。磷光体层可以吸收蓝色光中的一些并且再发射黄色光。这允许灯发射蓝光与黄光结合的白光。在一些实施方式中，蓝色LED光可以利用商业上可获得的YAG:Ce磷光体由黄色转换材料转换，然而利用基于诸如Y3Al5O12:Ce（YAG）的（Gd,Y）3（Al,Ga）5O12:Ce系统的磷光体制成的转换颗粒对于广义黄色光谱的全范围发射是可能的。当与基于蓝色发光LED的发射器一起使用时，可以使用其他黄色磷光体产生白光，包括但不限于：
Tb3-xRExO12:Ce(TAG)；RE＝Y，Gd，La，Lu；或
Sr2-x-yBaxCaySiO4:Eu。
磷光体层还可以由多于一种磷光体布置为混合在磷光体层66中或者作为竖直地或者横向地在载体层64上的单独的磷光体层/区域。在一些实施方式中，两种磷光体中的每个都可以吸收LED光并且能够再发射不同颜色的光。在这些实施方式中，来自两个磷光体层的颜色可以结合在一起以便不同白色色调（暖白）的较高的CRI白色。这可以包括来自黄磷光体的光，在其上可以与来自红磷光体的光结合。可以使用不同的红磷光体，包括：
SrxCa1-xS:Eu，Y；Y=卤化物；
CaSiAlN3:Eu；或者
Sr2-yCaySiO4:Eu。
可以使用其他的磷光体以通过将基本上所有的光都转换到特别的颜色以产生颜色发射。例如，下面的磷光体可以用于产生绿光：
SrGa2S4:Eu；
Sr2-yBaySiO4:Eu；或者
SrSi2O2N2:Eu。
下面列出了用作转换颗粒磷光体层66的一些附加的适当的磷光体，尽管可以使用其他的磷光体。每个都显示了在蓝色和/或UV发射光谱中的激发，提供了期望的峰值发射，具有有效的光转换，并且具有可接受的斯托克司频移：
黄色/绿色
(Sr，Ca，Ba)(Al，Ga)2S4:Eu2+
Ba2(Mg，Zn)Si2O7:Eu2+
Gd0.46Sr0.31Al1.23OxF1.38:Eu2+ 0.06
(Ba1-x-ySrxCay)SiO4:Eu
Ba2SiO4:Eu2+
红色
Lu2O3:Eu3+
(Sr2-xLax)(Ce1-xEux)O4
Sr2Ce1-xEuxO4
Sr2-xEuxCeO4
SrTiO3:Pr3+，Ga3+
CaAlSiN3:Eu2+
Sr2Si5N8:Eu2+
可以使用包括但不限于10纳米（nm）到30微米（μm）或更大范围的颗粒的不同尺寸的磷光体颗粒。较小颗粒尺寸通常地比较大尺寸的颗粒更好地散射与混合颜色以提供更加均匀的光。与较小的颗粒相比，较大的颗粒通常地在转换光时更有效率，但是发射不很均匀的光。在一些实施方式中，磷光体可以设置在结合剂中的磷光体层66中，并且磷光体还可以具有不同的浓度或者将磷光体材料加载到结合剂中。通常的浓度是在30-70%的重量百分比的范围内。在一个实施方式中，是约65%的重量百分比的磷光体浓度并且贯穿远置磷光体优选地均匀地分散。磷光体层66还可以具有带有不同转换材料和不同转换材料浓度的不同区域。
不同的材料可以用于结合剂，材料优选地在固化以后耐用并且对于可见波长光谱基本上透明。适当的材料包括硅树脂、环氧化物、玻璃、无机玻璃、电介质、BCB、聚酰亚胺，聚合物与它们的混合物，优选的材料是硅树脂，因为其在高功率LED中具有高的透明度和可靠性。适合的基于苯基和甲基的硅树脂从
Figure BDA00002353059800171
化学商业上可获得。结合剂可以根据诸如使用的结合剂的类型的不同的因素利用多种不同的固化方法固化。不同的固化方法包括但不限于加热、紫外线（UV）、红外线（IR）或者空气固化。
磷光体层66可以使用不同的过程施加，包括但不限于喷涂法、旋涂法、溅射法、印刷、粉末涂覆、电泳沉积（EPD）、静电沉积，以及其他方法。如上所述，磷光体层66可以与结合剂材料一起施加，但是应该理解的是不必需结合剂。在又一实施方式中，磷光体层66可以单独地制造并且然后安装到载体层64。
在一个实施方式中，磷光体结合剂混合物能够被喷射或分散在载体层64的上方，然后结合剂固化以形成磷光体层66。在这些实施方式的一些中，磷光体结合剂混合物可以喷射或者分散在加热的载体层64上以便当磷光体结合剂混合物与载体层64接触时，来自载体层64的热量扩散到结合剂并且使结合剂固化。这些过程还可以包括在磷光体结合剂混合物中的溶剂，其可以溶解并且降低混合物的粘性使其更适合喷射。可以使用多种不同的溶剂，包括但不限于从Dow
Figure BDA00002353059800172
商业上可获得的甲苯、苯、zylene，或者OS-20，并且可以使用不同浓度的溶剂。当溶剂-磷光体-结合剂混合物喷射或者分散到加热载体层64上时，来自载体层64的热使溶剂蒸发，载体层的温度影响溶剂蒸发的快速程度。来自载体层64的热量也可以使混合物中的结合剂固化，使固定的磷光体层留在载体层上。根据使用的材料以及期望的溶剂蒸发与结合剂固化速度，载体层64可以被加热到多种不同的温度。适合的温度范围是90到150°C，但是应该理解的是还可以使用其他温度。在Donofrio等人的标题为“Systems and Methods forApplication of Optical Materials to Optical Elements（用于光学材料到光学元件的系统和方法）”并且还转让给Cree公司的美国专利申请公开No.2010/0155763中描述了多种沉积方法和系统，并且其整体内容通过引证结合于此。
根据磷光体材料的浓度以及将要由磷光体层66转换的光的期望量，磷光体层66可以具有多种不同的厚度。根据本发明的磷光体层可以施加以高于30%的浓度等级（磷光体载荷）。其他实施方式可以具有50%以上的浓度等级，而在其他实施例中浓度等级可以在60%以上。在一些实施方式中磷光体层可以具有10-100微米的范围的厚度，而在其他实施方式中其可以具有40-50微米范围的厚度。
上述方法可以用于施加多层相同的不同磷光体材料并且可以利用已知的掩蔽和/或印刷过程将不同的磷光体材料施加到载体层的不同的区域/范围。上述的方法提供用于磷光体层66的一些厚度控制，但是对于甚至更大的厚度控制来说，可以利用已知的方法研磨磷光体层以减小磷光体层66的厚度或者甚至是整个层上方的厚度外部。该研磨特征提供能够产生在CIE色度图上的单个分级中发射的灯的增加的优势。在本领域中分级是公知的并且用于确保设置在终端用户的LED或灯在可接受的颜色范围内发射光。LED或灯可以测试并且通过颜色或亮度分类到不同分级中，在本领域中通常称作分级。每个级都通常地含有来自一种颜色或亮度组的LED或灯并且通常地通过分级代码确认。发白光LED或灯可以通过色度（颜色）和光通量（亮度）分类。对磷光体层的厚度控制通过控制由磷光体层转换的光源光的量提供了对生产的灯较大的控制：生产的灯发射处于目标级别中的光。可以提供具有相同厚度的磷光体层66的多个磷光体载体62。通过使用具有基本上相同发射特征的光源58，具有在一些情形中可以落入单个颜色级别范围内的约一个颜色点的灯可以被制造出来。在一些实施方式中，灯发射落入到从CIE图表上的点标准的偏离范围内，并且在一些实施方式中标准的偏离包括小于10-步麦克亚当斯椭圆（McAdams ellipse）。在一些实施方式中灯的发射落在以CIExy（0.313，0.323）为中心的4-步麦克亚当斯椭圆内。
磷光体载体62可以利用不同的已知方法或材料（诸如热传导结合材料或热油脂）安装并且结合在腔54中的开口上方。传统的热传导油脂可以包含诸如氧化铍、氮化铝的陶瓷材料或者诸如胶态银的金属颗粒。在其他实施方式中，可以利用诸如夹持机构、螺钉、或热粘合剂的热传导装置将磷光体载体安装在开口的上方以将磷光体载体62紧密地保持到散热器结构以使热传导率最大化。在一个实施方式中，使用具有约100μm厚度且热传导率为k=0.5W/m-k的热油脂层。该布置方式为从磷光体层66消散热量提供了有效的热传导路径。在灯50的运行过程中，磷光体转换加热集中在磷光体层66中（诸如在磷光体层66的中央），在那里LED光的主要部分冲击并且通过磷光体载体62。如通过第一热流70示出的，载体层64的热传导特性使该热量朝向磷光体载体62的边缘横向地扩散。如通过第二热流72示出的，在那里热量通过热油脂层并且进入到散热器结构中，在那里其可以有效地消散到周围环境中。
如上所述，在灯50中平台56和散热器结构52热连接或耦合。这种耦合布置方式导致磷光体载体62以及光源58至少部分地共用用于消散热量的热传导路径。如通过第三热流74示出的，从光源58通过平台56的热量还可以扩散到散热器结构52。从磷光体载体62流入到散热器结构52中的热量还可以流入到平台56中。如下面进一步描述的，在其他实施方式中，磷光体载体62和光源58可以具有用于消散热量的单独的热传导路径，其中这些单独的路径称为“去耦合（decoupled，断开耦接）”。
应该理解的是，磷光体载体可以超越图3中示出的实施方式而以多种不同的方式布置。图4至图10中示出了这些不同实施方式中的一些，但是应该理解的是，在其他实施方式中多种更多的布置也是可能的。图4示出了根据本发明的磷光体载体80的另一个实施方式，其包括载体层82和磷光体层84，其可以由如上所述相同的材料制成并且可以利用相同的过程形成。在该实施方式中，磷光体层84位于载体层82的底部表面上以使来自LED光源的光首先穿过磷光体层84。转换的光与通过磷光体层84泄露的LED光然后穿过载体层82。在该布置方式中，载体层82对于来自磷光体层84与LED光源的光应该是透明的。在该实施方式中磷光体层84不需要覆盖载体层82的整个底部表面。此外，载体层82的边缘可以不被磷光体层84覆盖以允许与散热器的良好的热接触。在一些实施方式中，然而，磷光体层84可以覆盖载体层82的整个底部表面。
图5示出了根据本发明的磷光体载体100的又一个实施方式，其取代包括单独的磷光体层和载体层，而包括具有磷光体104分散贯穿其中的载体层102。就如先前的实施方式一样，当在转换过程中通过磷光体产生热量时，热量横向地通过载体层102扩散，在那里其可以消散到散热器中。在该实施方式中，磷光体104以大致均匀浓度分散到载体层中，但是应该理解的是在其他实施方式中，磷光体104可以在载体层102的不同区域中具有不同的浓度。还应该理解的是，可以在载体层中包括不止一种磷光体，均匀地分散或者以不同浓度分散在各区域中。
图6示出了根据本发明磷光体载体120的另一个实施方式，也包括与在图3中示出的和上面描述的那些相同元件类似的载体层122和磷光体层124。在该实施方式中，可以在载体层122上包括散射颗粒层126，并且示出为位于磷光体层124上。应该理解的是，其可以在载体层上或载体层中的多个不同的位置处。包括散射颗粒层，以便当从磷光体载体层120发射光以给以其期望的发射样式时使光分散。在该实施方式中，散射颗粒布置为以总体上均匀的样式使光分散。
在一些实施方式中，可以参照磷光体层的沉积利用上述方法沉积散射颗粒层并且可以包括颗粒的紧密堆积。散射颗粒还可以包括在结合剂材料中，其可以是与上述参照与磷光体层一起使用的结合剂相同的结合剂。根据应用和使用的材料，散射颗粒层可以具有不同浓度的散射颗粒。散射颗粒的浓度的适合的范围是从0.01%到0.2%，但是应该理解的是浓度可以更高或者更低。在一些实施方式中，浓度可以低至0.001%。还应该理解的是，散射颗粒层126可以在不同的区域中具有不同浓度的散射颗粒。对于一些散射颗粒来说，由于对于较高浓度的吸收，可以存在损耗的增加。因此，可以选择散射颗粒的浓度以便保持可接受的损耗量，而与此同时使光分散以提供期望的发射样式。
散射颗粒可以包括多种不同的材料，包括但不限于：
硅胶；
氧化锌（ZnO）；
氧化钇（Y2O3）；
二氧化钛（TiO2）；
硫酸钡（BaSO4）；
氧化铝（Al2O3）；
熔融石英（SiO2）；
烘制石英（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）；或者
磷光体颗粒（例如，YAG:Ce，BOSE）。
在材料的多种组合或者相同的材料的不同形式的组合中可以使用多于一种散射材料来实现特别的散射效果。应该理解的是，在其他实施方式中可以在载体层122、磷光体层124或二者中包括散射颗粒。
图7示出了根据本发明的磷光体载体140的另一个实施方式，其具有与图5中示出的和上面描述的相同元件类似的载体层142和磷光体144。在该实施方式中，散射颗粒146分散在载体层142中以使LED光和通过载体层142的磷光体光分散。相同的散射颗粒可以用作上述的那些并且在不同的实施方式的它们可以包括不同浓度。其他的实施方式可以包括不同浓度的区域使得穿过载体层的光以期望的发射样式散射。
图8示出了根据本发明的磷光体载体160的另一个实施方式，其包括在其底部表面上具有磷光体层164的载体层162，二者均与上述且在图4中示出的相同的元件类似地布置。在本实施方式中，散射颗粒层166包括在载体层162的顶部表面上并且可以具有以与图6中的散射颗粒层126相同的方式沉积的相同材料。在一些实施方式中，在散射颗粒层166中的散射颗粒可以布置为使来自磷光体层164的光与通过磷光体层164泄露的LED光都散射。在又一个实施方式中，散射颗粒可以布置为仅散不这些中的一个。应该理解的是，散射颗粒还可以分散在载体层162或者磷光体层164，或载体层和磷光体层两者中。
磷光体载体的其他实施方式还可以包括用于增强来自灯的光抽取特性。一定的光量可能以脱离角度外侧冲击载体层或者磷光体层的表面，使得光将会朝向散热器结构的腔向回反射。该光中的一些可以被吸收，而光的其他部分可以经历完全内部反射（TIR）。图9示出了磷光体载体180的一个实施方式，其具有布置为减小这些损耗的特征。与上面的实施方式相同，磷光体载体包括载体层182和磷光体层184。在该实施方式中，磷光体层的表面被粗糙化或者形成为提供变化的表面角度。这可以增加光在其脱离角度内将要冲击表面的可能性，使得其可以贡献有用的发射。该表面可以利用已知的粗糙化或蚀刻过程来成形。磷光体载体层180还可以在不同的位置处布置散射颗粒以使光分散，如上所述。
可以在根据本发明的磷光体载体的不同表面上包括成形或者粗糙化。图10示出了根据本发明的磷光体载体200的另一个实施方式，其包括载体层202和磷光体层204。在该实施方式中，成形的/粗糙化层设置在载体层202的顶部表面上，磷光体层设置在粗糙化表面上。成形/粗糙化表面提供变化的表面，其增加了光将要通过磷光体载体200脱离的可能性。粗糙化表面可以包括在载体层202的其他表面上，并且磷光体载体200还可以布置有如上所述的散射颗粒。还应该理解的是，粗糙化表面可以包括在上述实施方式的不同磷光体载体层的任一表面上。
根据本发明的灯可以包括不同于上述这些特征的多种不同的特征。再次参照图3，在一些实施方式中，腔54可以填充以透明热传导材料以进一步增强用于灯的热消散。腔传导材料可以提供用于使热量从光源58消散的第二路径。来自光源的热量还将传导通过平台56，但是还可以穿过腔材料到散热器结构52。这可以允许用于光源58的较低的运行温度，但是存在用于磷光体载体62的运行温度升高的危险。该布置方式可以在不同的实施方式中使用，但是特别适用于与磷光体载体相比具有较高光源运行温度的灯。这种布置方式允许热量从应用中的光源更有效地扩散，在那里可以容忍磷光体载体层的额外的加热。
如上所述，根据本发明的不同的灯的实施方式可以布置有多种不同类型的光源。图11示出了与如上所述并且在图3中示出的灯50类似的灯210的另一个实施方式。灯210包括具有腔214的散热器结构212，腔中布置有保持光源218的平台216。磷光体载体220可以设置腔的开口上方并且至少部分地覆盖腔214的开口。在该实施方式中，光源218可以包括布置在单独LED封装中的多个LED或者在单个多LED封装中以阵列布置。在各实施方式中，发射器能够以不同的串联与并联布置方式耦接。在一个实施方式中，可以使用由两个电线串联连接到电路板的八个LED。然后电线可以连接到上述的能量供给单元。在其他实施方式中，可以使用多于或少于八个LED并且如上所述，可以使用从Cree公司商业上可获得的LED，包括八个
Figure BDA00002353059800241
XP-E LED或者四个
Figure BDA00002353059800242
XP-G LED。Van de Ven等人的标题为“Color Control of Single String Light Emitting Devices HavingSingle String Color Control（具有单串颜色控制的单串灯发射装置的颜色控制）”的美国专利申请序列No.12/566,195中以及van de Ven等人的标题为“Solid State Lighting Apparatus with Compensation Bypass Circuits andMethods of Operation Thereof（具有补偿旁通电路的固态发光设备及其运行方法）”的美国专利申请序列No.12/704,730描述了不同的单串LED电路，二者均通过引证结合于此。
对于包括单独LED封装的实施方式来说，每个LED都可以包括其自身的LED主要光学件或透镜222。在具有单个多LED封装的实施方式中，单个主要光学件或透镜224可以覆盖所有的LED。应该理解的是，这些LED可以提供为没有透镜并且在阵列实施方式中每个LED都可以具有其自身的透镜。同样地，未封装的LED可以设置在“散热器上的芯片”或者“在板上的芯片”的构造中。还应该理解的是，每个都可以设有以不同方式布置的第二光学件。与灯50相同，散热器结构和平台可以布置有必要的电迹线或电线以将电信号提供到光源218。
在上述的灯50和210中，光源和磷光体载体共享用于消散热量的热路径，称作为热耦合。在一些实施方式中，如果用于磷光体载体和光源的热路径不热连接的话，称作热去耦合（thermally decoupled），可以提高磷光体载体的热消散。图12示出了根据本发明的灯240的另一个实施方式，进一步包括具有腔244的散热器结构242，具有用于安装光源248的平台246。磷光体载体250通过热传导材料安装在腔的开口上方并且至少部分地覆盖腔244的开口，使得来自光源的至少一些光穿过磷光体载体250。在该实施方式中散热器结构242和平台246具有相互基本上热隔离的分离的热消散路径（尽管对流可以致使二者之间的一些热耦合）。来自光源248的热量沿着第四热流252传导并且通过平台246，在那里其可以消散到外界环境中或另一个散热器结构（未示出），诸如灯的连接件。来自磷光体载体250的热量沿着第五热流254传导并且进入到散热器结构242中，在那里其消散到外界环境中。在散热器结构242与平台246之间的热分离可以通过二者的物理分离来实现，或者通过在二者之间提供诸如已知的热绝缘体（例如电介质）抗热材料来实现。
图13是示出与远置磷光体载体的运行温度相比的用于共形磷光体材料的峰值运行温度的图表260，远置磷光体载体具有带有不同热传导性的的载体层并且布置为使得热量可以通过上述的热路径消散。图表260还比较了关于热耦合与热去耦合的散热器的这些不同布置方式的热性能。第一实线262示出了具有如上所述的热去耦合的散热器的发射器的结点温度（junction temperature，结温），并且第二实线264示出了对于热耦合散热器的发射器的结点温度。关于耦合布置方式的运行温度略低于去耦合布置方式的温度。第一虚线266示出了对于具有带有共形磷光体涂层和热去耦合散热器的LED的灯的峰值磷光体温度。第二虚线268示出了对于具有热耦合散热器的相同的灯的峰值磷光体温度。在共形涂覆布置方式中，磷光体以总体上一致的峰值磷光体温度运行并且热耦合灯与去耦合布置方式相比以较低的峰值磷光体温度运行。
通过比较，第三实线270示出了对于布置在热耦合散热器上的远置磷光体载体的峰值磷光体温度，对于不同热传导性的载体层测得的温度在0.2到更大的100w/m-K的范围中。第四实线272示出了相同的远置磷光体载体以及相同的热传导性范围，其中磷光体载体在热去耦合散热器上。具有带有1.05W/m-k以上热传导性的载体层并且布置在热去耦合散热器上的远置磷光体载体可以以较低磷光体温度运行，使得比共形磷光体涂覆LED具有更高的转换效率。这允许使用诸如普通玻璃、熔融石英、蓝宝石和碳化硅的材料。可以使用热耦合散热器，但是要求略微较高的热传导率并且与热耦合布置方式相比以较高的温度运行。
图14示出了根据本发明的灯270的另一个实施方式，该灯以不同方式布置以提供期望的远置磷光体和用于磷光体载体的热特性。灯270包括安装在散热器结构274的顶部表面上的光源272。散热器结构可以由上述热传导材料制成，并且包括诸如翅片275的热消散结构。在运行过程中，热量从光源272扩散到散热器结构274中，在那里热扩散到翅片275和周围环境中。
灯270进一步包括灯套环（collar，领）276，该灯套环具有套环腔278，其安装在散热器结构274的顶部表面上。套环腔278延伸穿过灯套环，使得其在底部与顶部处打开。当灯套环276安装到散热器结构274时，光源布置为使得其将光发射出套环腔278的顶部开口的外部。在该实施方式中，光源272还布置为使得其在套环腔278内。
磷光体载体280安装在套环腔278的顶部开口的上方，具有如上所述的热传导材料或者装置。其布置为使得来自光源272的光穿过磷光体载体280，在那里至少其中的一些被转换。磷光体载体280可以以在上述不同的实施方式中描述的结构和特征布置，包括但不限于载体层、磷光体、散射颗粒、和/或粗糙化/成形。灯套环276还可以由热传导材料制成以使来自磷光体载体280的热量扩散到灯套环276中。来自灯套环276的热量可以直接地消散到周围环境中或者可以扩散到散热器结构274中，在那里其可以扩散到周围环境中。用于磷光体载体和光源的热路径是耦合的，使得来自磷光体载体的热量和来自灯套环276的热量可以扩散到散热器结构274中，并且光源热量可以从散热器结构274扩散到灯套环276。灯套环276还具有紧密地适配在散热器结构274的顶部周围的裙边282以允许在灯套环276与散热器结构274之间的有效传导。
图15是示出在灯270中使用的不同远置磷光体载体的运行特征的图表285。第一虚线286示出了用于灯的基座或者板的温度，其为去耦合散热器保持恒定在约74.7°C。第二虚线288示出了用于根据本发明的远置磷光体载体的不同实施方式中的磷光体的峰值温度。对于在上面旋涂有磷光体层的5mm厚的玻璃和对于在上面旋涂有磷光体层的0.5mm厚的蓝宝石而言，峰值磷光体运行温度在基座温度以下。如上所述，这允许较大的发射效率以及与磷光体的劣化相关的较少热量。
尽管已经参照其特定优选的构造描述了本发明，但是其他方案也是可能的。因此，本发明的精神和范围不应该局限于上述的各种方案。

Claims (30)

1.一种灯，包括：
光源；
平坦磷光体载体，所述平坦磷光体载体远离所述光源并且包括对于来自所述光源的光至少部分地透明的热传导材料、以及吸收来自所述光源的光并且发射不同波长的光的转换材料；以及
散热器结构，所述磷光体载体热耦合到所述散热器结构。
2.根据权利要求1所述的灯，其中，所述磷光体载体包括载体层和磷光体层。
3.根据权利要求1所述的灯，其中，所述磷光体载体包括散射颗粒。
4.根据权利要求1所述的灯，其中，所述磷光体载体包括含有散射颗粒的单独层。
5.根据权利要求1所述的灯，其中，所述磷光体载体包括被粗糙化或者成形的表面。
6.根据权利要求1所述的灯，其中，来自所述磷光体载体层的热量通过所述热耦合传导到所述散热器结构中。
7.根据权利要求1所述的灯，其中，所述光源包括基于LED的光源。
8.根据权利要求1所述的灯，其中，所述光源包括蓝色发光LED并且所述磷光体载体包括吸收蓝光并且再发射不同波长的光的磷光体，所述灯发射由蓝色LED光和转换材料光组合的感知白光。
9.根据权利要求1所述的灯，进一步包括光学腔，所述磷光体载体安装在所述腔中的开口的上方，所述光源安装在所述腔内，其中来自所述光源的光穿过所述磷光体载体。
10.根据权利要求9所述的灯，其中，所述光学腔包括反射性表面。
11.一种基于发光二极管（LED）的灯，包括：
LED光源；
平坦磷光体，所述平坦磷光体远离所述光源布置使得从所述光源发射的光穿过所述磷光体并且被所述磷光体转换；以及
热传导路径，所述热传导路径将磷光体转换热量引导远离所述磷光体并且使所述热量消散。
12.根据权利要求11所述的灯，进一步包括散热器，所述热传导路径至少部分地包括所述散热器。
13.根据权利要求12所述的灯，其中，所述磷光体布置在磷光体载体中。
14.根据权利要求13所述的灯，其中，所述磷光体载体包括磷光体层和载体层。
15.根据权利要求13所述的灯，其中，所述磷光体载体层包括热传导透明材料。
16.根据权利要求13所述的灯，其中，所述磷光体载体包括被粗糙化或者成形的表面。
17.根据权利要求11所述的灯，进一步包括散射颗粒。
18.根据权利要求11所述的灯，其中，所述光源包括蓝色发光LED并且所述磷光体吸收蓝光并且再发射不同波长的光，所述灯发射由蓝色LED光和磷光体光组合的感知白光。
19.根据权利要求11所述的灯，进一步包括光学腔，所述磷光体布置在所述腔中的开口的上方，所述光源安装在所述腔内，其中来自所述光源的光穿过所述磷光体。
20.根据权利要求19所述的灯，其中，所述光学腔包括反射性表面。
21.一种灯，包括：
散热器结构；
基于发光二极管（LED）的灯源：
转换材料，所述转换材料远离所述光源并且布置为吸收来自所述光源的光并且以不同的波长再发射光；以及
第一热传导路径，所述第一热传导路径将转换产生的热量远离所述转换材料传导到所述散热器。
22.根据权利要求21所述的灯，进一步包括光学腔，所述转换材料布置在光学腔开口上并且所述基于LED的光源布置在所述腔中，其中来自光源的光穿过所述转换材料。
23.根据权利要求22所述的灯，进一步包括位于所述光学腔内的平台，所述光源安装在所述腔上，其中热量从所述光源通过所述平台消散。
24.根据权利要求22所述的灯，其中，所述光学腔包括反射性表面。
25.根据权利要求21所述的灯，其中，来自所述第一光源的热量通过第二热传导路径被引导远离所述光源。
26.根据权利要求25所述的灯，其中，所述第一和第二热传导路径相耦合。
27.根据权利要求25所述的灯，其中，所述第一和第二热传导路径去耦合。
28.一种灯，包括：
光源；
光学腔，所述光学腔包括位于所述腔的开口的上方的磷光体载体，所述光源安装在所述光学腔中并远离所述磷光体载体，其中来自所述光源的光穿过所述磷光体载体，所述光学腔进一步包括反射性表面以反射来自所述光源和所述磷光体载体的光；以及
热传导路径，所述热传导路径将磷光体转换热量引导远离所述磷光体并且使所述热量消散。
29.根据权利要求28所述的灯，进一步包括散热器，其中，所述光学腔与所述散热器成整体并且所述热传导路径通过所述散热器。
30.根据权利要求28所述的灯，其中，所述磷光体载体是平坦的。
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Application publication date: 20130327

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