CN103180658B - 具有热扩散元件和导光光学器件的固态灯 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种灯和灯泡，所述灯一般包括光源、一种或多种波长转换材料、相对于光源分离或者远离定位的区域或层、以及分离的耗散层的不同的组合和布置。该布置允许制造高效、可靠并且有成本效益的灯和灯泡并且可以提供大致全方向的发射样式，甚至具有由共面布置的LED组成的光源。根据本发明的灯还可以包括用于使热量从LED有效耗散的热管理特征，这随之允许LED在较低温度下工作。灯还可以包括光学元件以助于将发射样式从LED的总体定向性（例如朗伯曼）样式改变为更加全方向的样式。

Description

具有热扩散元件和导光光学器件的固态灯

相关申请的交叉引用

本申请要求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61/424,670、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、以及2011年1月24日提交的美国临时专利申请序列号61/435,759的优先权。本申请还是2010年8月2日提交的美国专利申请序列号No.12/848,825、2010年9月24日提交的美国专利申请序列号No.12/889,719、以及2010年12月22日提交的美国专利申请序列号No.12/975,820的部分继续申请，并且要求它们的优先权。

本发明的背景

技术领域

本发明涉及一种固态灯和灯泡，并且更具体地涉及一种能够产生全方向发射样式的基于发光二极管(LED)的有效且可靠的灯和灯泡。

背景技术

基于白炽灯或灯丝的灯或灯泡通常地用作用于住宅与商业设施的光源。然而，这种灯是极其没有效率的光源，具有高达95％的输入能量损耗，主要是以热能或者红外能量的形式损耗。所谓的紧凑型荧光灯(CFL，compact fluorescent lamp)是一种对白炽灯的常用替代物，这种密集荧光灯在将电转换成光时更有效但是要求使用毒性材料，这种毒性材料具有多种化合物，可能造成慢性与急性中毒并且可能导致环境污染。一种用于改进灯或灯泡效率的技术方案是使用诸如发光二极管(一个或多个LED)的固态装置，而不是使用金属灯丝来产生光。

发光二极管通常包括夹置在进行相反地掺杂的层之间的半导体材料的一个或多个活性层。当横跨掺杂层施加偏压时，空穴和电子被注入活性层中，在那里它们重新结合以形成光。光从活性层以及从LED的多个表面发射出来。

为了在电路或者其他类似装置中使用LED芯片，将LED芯片封入封装中以提供环境和/或机械保护、颜色选择、光聚焦等是已知的。LED封装还包括电引线、触点或者迹线以便将LED封装电连接至外部电路。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性环氧树脂安装在反射杯13上。一个或更多焊丝(wire bond)11将LED芯片12的欧姆触点连接至引线15A和/或15B，所述引线可以附接至反射杯13或者与反射杯一体形成。反射杯可以以密封材料(encapsulant material，包封材料)16填充，该密封材料可以含有诸如磷光体(phosphor，荧光剂)的波长转换材料。由LED发射的第一波长的光可以由磷光体吸收，磷光体可以响应地发射第二波长的光。整个组件随后都被包封在透明的保护性树脂14中，该保护性树脂可以被模制成透镜的形状以准直自LED芯片12发射的光。在反射杯13可以将光在沿着向上方向引导的同时，当光被反射时可能发生光学损失(即由于实际反射体表面的反射性小于100％，一些光可能被反射杯吸收)。此外，热量残留对于诸如图1中示出的封装10的封装来说可能是一个问题，因为这种热量残留可能很难通过引线15A、15B提取出。

图2中示出的传统的LED封装20可能更适于可以产生更多热量的高功率工作。在LED封装20中，将一个或多个LED芯片22安装到诸如印刷电路板(PCB)承载件、基板或基台(submount)的承载件上。安装到基台23上的金属反射体24围绕LED芯片22并且将由LED芯片22发出的光从封装20反射走。反射体24还对LED芯片22提供机械保护。将一个或多个焊丝连接27布置在LED芯片22上的欧姆触点与基台23上的电迹线25A、25B之间。安装好的LED芯片22然后覆盖以密封剂26，密封剂可以为芯片提供环境和机械保护同时还充当透镜。金属反射体24通常通过焊料或环氧树脂粘合剂而附接至承载件。

诸如在图2中的LED封装20中发现的那些LED芯片可以涂覆有包括一种或多种磷光体的转换材料，磷光体吸收LED光中的至少一些。LED芯片可以发射不同波长的光，以便该LED芯片发射来自LED与磷光体的光的组合。可以利用许多不同的方法将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No.11/656,759和No.11/899,790中进行了描述，它们都属于Chitnis等并且名称都是“晶圆级磷光体涂覆方法和利用该方法制造的装置(Wafer Level Phosphor Coating Method and Devices Fabricated UtilizingMethod)”。可替换地，可以利用诸如电泳沉积(EPD)的其他方法涂覆LED，其中一种合适的EPD方法在属于Tarsa等的名称为“半导体装置的闭合回路电泳沉积(Close LoopElectrophoretic Deposition of Semiconductor Devices)”的美国专利申请No.11/473,089中进行了描述。

具有紧密靠近或者作为直接涂层的转换材料的LED芯片已经在多种不同的封装中使用，但是遇到了基于装置的结构的一些局限性。当磷光体材料在LED外延性层上或者与之紧邻时(并且在一些例子中包括在LED上方的保形涂层)，磷光体可能直接地经受到由芯片产生的热，这可以使磷光体材料的温度增加。此外，在这种情形中磷光体可能经受来自LED的非常高的集中度或者通量的入射光。由于转换过程的效率通常不是100％，在磷光体层中产生与入射光通量成比例的多余的热量。在靠近LED芯片的密集磷光体层中，由于在小的区域中产生大量的热量，这可能导致在磷光体层中的极大的温度增加。当磷光体颗粒嵌入在诸如硅的低导热性材料中时温度增加可能加剧，该低导热性材料不为在磷光体颗粒内产生的热量提供有效的耗散路径。这种升高的工作温度可能导致磷光体和周围材料随着时间而退化，以及使得磷光体转换效率下降和转换颜色的发生色移。

还已对灯进行了开发，利用诸如LED的固态光源与从LED隔开或者远离LED的转换材料相结合。在Tarsa等的名称为“使用固态光源的高输出径向散射灯(High OutputRadial Dispersing Lamp Using a Solid State Light Source)”的美国专利No.6,350,041中公开了这种布置。在该专利中描述的灯可以包括将光通过分离器传送到具有磷光体的散射器的固态光源。散射器可以以期望的样式散射光和/或通过使用磷光体或其他转换材料将光的的至少一些转换为不同的波长来改变光的颜色。在一些实施方式中，分离器将光源与散射器间隔开足够的距离，使得当光源承载房间照明所必要的升高的电流时，来自光源的热不会转移至散射器。在属于Negley等的名称为“发光装置(Lighting Device)”的美国专利No.7,614,759中描述了另外的远距离磷光体技术。

包括远距离磷光体的灯的一个潜在的缺点是它们可能具有不期望的视觉或美观特性。当灯不产生光时，灯可以具有不同于标准爱迪生灯泡的典型白色或透明外观的表面颜色。在一些例子中，灯可以具有黄色或者桔黄色外观，这种外观主要由诸如黄色/绿色和红色磷光体的磷光体转换材料导致。对于许多应用来说该外观可能被认为是不理想的，在这些应用中，当光未照亮时，这种外观可能带来与周围的结构件有关的美观问题。这可能对这些类型的灯的整体顾客接受度造成负面影响。

此外，与保形或相邻的磷光体布置(在这些布置中，转换过程中在磷光体层中产生的热量可以经由附近的芯片或者基板表面传导或者耗散)相比，远距离磷光体布置可能经受不充分的导热热耗散路径的影响。在没有有效的热耗散路径的情况下，隔热的远距离磷光体可能经受升高的工作温度，这种升高的工作温度在一些情形中可能甚至比在类似的保形涂覆层中的温度更高。这可抵消通过将磷光体相对于芯片远离地布置而实现的益处的一些或全部。换言之，磷光体相对于LED芯片的远距离布置可以减小或消除在工作期间由于在LED芯片内部产生的热量而导致的磷光体层的直接加热，但是由于在光转换过程中磷光体层自身产生的热量以及缺少使这些产生的热量耗散的合适路径，所导致的磷光体温度的降低被地部分或者全部地抵消。

影响利用固态光源的灯的实施与接受的另一个问题与由光源自身发射的光的性质有关。为了制造基于LED光源(以及相关的转换层)的高效的灯或灯泡，通常理想的是将LED芯片或封装设置在共面布置中。这方便了制造并且可以通过允许使用传统生产设备和过程来降低制造成本。然而，LED芯片的共面布置通常产生向前指向的光密度轮廓(例如，朗伯轮廓)。这种光束轮廓在旨在用固态灯或灯泡替换诸如传统白炽灯泡的传统灯(其具有更加全方向的光束样式)的应用中通常是不期望的。尽管有可能将LED光源或封装以三维布置安装，但制造这种布置通常是困难且昂贵的。

发明内容

本发明提供了灯与灯泡，通常包括光源、一种或多种波长转换材料、相对于光源分离或者远距离定位的区域或层、以及分离的散射层(diffusing layer)的不同组合和布置。该布置允许制造高效、可靠并且有成本效益的灯与灯泡，并且可以提供实质上全方向的发射样式，甚至具有由共面布置LED组成的光源。根据本发明的灯还可以包括用于使来自LED的热量高效耗散的热管理特征，这转而允许以较低温度工作LED。灯还可以包括光学元件以帮助将发射样式从LED的一般定向性(例如朗伯曼(Lambertian))样式改变为更加全方向的样式。

根据本发明的固态灯的一个实施方式包括LED以及光学元件，所述光学在所述LED上方以使得来自LED的光与光学元件相互作用。光学元件使LED的发射样式改变为更宽广的发射样式。该灯还包括在光学元件上方的磷光体承载件，磷光体承载件将LED光的至少一些转换为不同的波长。

根据本发明的固态灯的另一个实施方式包括热耗散元件，在该热耗散元件上具有电介质层。热扩散基板包括在电介质层上，并且LED包括在热扩散基板上面并与之热接触。散热基板布置成在LED热量到达电介质层之前扩散来自LED的热量。

根据本发明的固态灯的又一个实施方式包括以基本定向性发射样式发射光的一列固态发射器。在固态光发射器的阵列的上方包括三维光学元件，该光学元件将所述固态光发射器的阵列的定向发射样式更改为更加全方向的发射样式。来自固态光发射器的光的一部分提供用于灯发射样式的向前的光发射。

本发明的这些以及其他方面和优点从下面详细的描述以及通过实例示出本发明的特征的附图中将变得显而易见。

附图说明

图1示出了现有技术的LED灯的一个实施方式的剖视图；

图2示出了现有技术的LED灯的另一个实施方式的剖视图；

图3示出了用于A19替换灯泡的尺寸规格；

图4是根据本发明的灯的一个实施方式的剖视图；

图5是根据本发明的灯的一个实施方式的剖视图；

图6是根据本发明的灯的一个实施方式的剖视图；

图7-图10是根据本发明的磷光体承载件的不同实施方式的剖视图；

图11是根据本发明的灯的一个实施方式的立体图；

图12是图11中的灯的剖视图；

图13是图11中的灯的分解图；

图14是根据本发明的灯的一个实施方式的立体图；

图15是具有磷光体承载件的图14中的灯的立体图；

图16是根据本发明的灯的另一个实施方式的立体图；

图17是图16中的灯的顶部的剖视图；

图18是图16中的灯的分解图；

图19是根据本发明的电介质基板与散热器的一个实施方式的示意图；

图20是在根据本发明的金属基板上的LED芯片的一个实施方式的立体图；

图21是根据本发明的光学元件的一个实施方式的立体图；

图22是图21中的光学元件的俯视图；

图23是图21中的光学元件的侧视图；

图24是图21中的光学元件的剖视图；

图25是根据本发明的光学元件的侧视图，其中示出了来自光源的光束迹线(lightray trace)；

图26是根据本发明的光学元件的另一个实施方式的立体图；

图27是图26中的光学元件俯视图；以及

图28是根据本发明的灯的另一个实施方式的侧视图。

具体实施方式

本发明涉及高效、可靠并且有成本效益的灯或灯泡结构的不同实施方式，并且在一些实施方式中，该灯或灯泡结构可以从诸如向前发射光源的定向发射光源而提供实质上全方向的发射样式。本发明还涉及使用具有远距离转换材料(或磷光体)以及远距离散射元件或散射器的固态发射器的灯结构。在一些实施方式中，散射器不仅用于将磷光体从灯的使用者的视野遮挡开，而且还可以将来自远距离磷光体和/或灯的光源的光扩散或再分配成期望的发射样式。在一些实施方式中，散射器圆罩可以布置成将向前指向的发射样式散射为对于一般照明应用有用的更加全方向的样式。散射器可以在具有二维以及三维形状的远距离转换材料的实施方式中使用，具有能够将来自LED光源的向前指向的发射转换成与标准白炽灯泡类似的光束轮廓的特征组合。

这里参照转换材料、波长转换材料、远距离磷光体、磷光体、磷光体层和相关术语来描述本发明。这些术语的使用不应当理解为限制性的。应该理解的是，术语远距离磷光体、磷光体或磷光体层的使用意味着包括并且可同等地应用到全部波长转换材料。

灯的一些实施方式可以具有在光源上方并且与光源隔开的圆罩形状(或截头球形)的三维转换材料，以及与转换材料隔开并且在转换材料上方的圆罩形散射器，使得灯呈现双圆罩结构。在多种结构之间的空间可以包括光混合室(light mixing chambers)，该光混合室不仅可以促进灯发射的扩散而且可以提高灯发射的颜色均匀性。光源与转换材料之间的空间，以及转换材料之间的空间，可以充当光混合室。其他实施方式可以包括能够形成额外的混合室的额外转换材料或散射器。圆罩转换材料与圆罩形状的散射器的布置顺序(order)可以是不同的，以使得一些实施方式可以在转换材料内部具有散射器，并且其间的空间形成光混合室。这些仅是根据本发明的多种不同转换材料与散射器布置中的一些。

根据本发明的一些灯的实施方式可以包括具有一个或多个LED芯片或封装共面布置的光源，发射器安装在平坦或平面的表面上。在其他实施方式中，LED芯片可以是非共面的，诸如在基座或其他三维结构上。共面光源可以降低发射器装置的复杂性，使得所述发射器装置既易于制造又成本低廉。然而，共面光源趋于主要沿着向前的方向诸如以朗伯曼发射模式发射。在不同的实施方式中，期望发射模拟传统白炽灯泡的光样式，该光样式可以不同的发射角度提供几乎均匀的发射强度和颜色均匀性。本发明的不同实施方式可以包括可以在观察角度范围内将发射样式从非均匀转换到基本均匀的特征。

所述灯的不同实施方式可以具有多种不同的形状和尺寸，一些实施方式具有装配到标准尺寸的包封物中的尺寸，诸如如图3中示出的A19尺寸的包封物30。这使得所述灯作为传统的白炽灯与荧光灯或灯泡的替代物是特别有用的，根据本发明的灯具有减小的能量损耗以及从它们的固态光源提供的长寿命。根据本发明的灯还可以与包括但不限于A21与A23的标准尺寸轮廓的其他类型装配。该灯具有高效率与低制造成本。

本发明包括用于使来自LED芯片的热量在遇到任何电介质层之前横向扩展的有效的热耗散系统。这允许LED以较低的温度工作。热有效的热耗散系统的一些实施方式可以包括以多种不同方式布置的多个不同的元件。一些实施方式包括具有高导热性的热扩展基板，该热扩展基板用于使来自LED芯片的热量在遇到任何电介质层之前横向扩展。热耗散系统还可以包括安装在诸如散热器或热管的热耗散元件上的电介质层。通过在使LED热量遇到电介质层之前扩展，使电介质层的热阻的影响最小化。

可以包括有效地将来自多个共面LED芯片的光引导或反射成具有最小光损耗的特定光束轮廓中的光学元件。根据本发明的灯可以包括一个或多个远距离地定位的磷光体和/或散射器，所述磷光体和/或散射器可以被包括在光学元件上方，并且磷光体承载件将由LED芯片发射的光的至少一部分转换为不同波长的光。磷光体承载件还可以布置成使得在磷光体承载件中的磷光体颗粒的加热与饱和度最小化。在磷光体承载件的上方还可以包括散射器以进一步将光散射成期望的发射样式。

在一些实施方式中，光源可以包括固体光源，诸如不同类型的LED、LED芯片或者LED封装。在一些实施方式中，可以使用单个LED芯片或者封装，而在其他的实施方式中，多个LED芯片或封装可以布置成不同类型的阵列。通过使磷光体与LED芯片热隔离并且使其具有良好的热耗散性，在不对磷光体的转换效率和其长期可靠性造成有害影响的情况下，可以以更高的电流水平驱动LED芯片。这可以允许一定的灵活性以过度驱动LED芯片从而降低产生期望的光通量所需LED的数量。这随之可以降低在灯的复杂性上的花费。这些LED封装可以包括由可以承受升高的光通量的材料包封的LED或者可以包括未包封的LED。

这里参照特定的实施方式来描述本发明，但是应当理解的是本发明可以以许多不同的形式体现并且不应当理解为局限于这里阐述的实施方式。特别地，下面考虑不同构造的具有一个或多个LED或LED芯片或LED封装的特定的灯来描述本发明，但是应当理解的是，本发明可以用于具有许多不同构造的许多其他的灯。根据本发明的以不同方式布置的不同灯的例子在下面以及在2011年1月24日提交的Le等的名称为“固态灯(Solid State Lamp)”的美国临时专利申请序列No.61/435,759中进行了描述，并且以引证方式结合于此。

下面的实施方式参照多个LED的LED进行了描述，但是应当理解的是，这意味着包括LED芯片与LED封装。这些部件可以具有超出示出的那些形状和尺寸的不同的形状和尺寸，并且可以包含不同数量的LED。还应当理解的是，下面描述的实施方式使用的是共面光源，但是应当理解的是，也可以使用非共面光源。还应当理解的是，灯的LED光源可以由一个或多个LED组成，并且在具有不止一个LED的实施方式中，这些LED可以具有不同的发射波长。类似地，一些LED可以具有相邻或者相接触的磷光体层或区域，而其他的LED可以或者具有不同成分的相邻磷光体层或者根本没有磷光体层。

这里参照相互远离的转换材料、磷光体层和磷光体承载件以及散射器描述本发明。在本文中，远离是指之间隔开和/或不在之上或者不与之直接热接触。

还应当理解的是，当诸如层、区域或基板的元件被称为在另一个元件“之上”时，该元件可以直接在另一个元件之上或者也可存在居间元件。此外，相关的术语诸如“内部”、“外部”、“上面”、“上方”、“下方”、“以下”、“下面”和类似的术语，可以在这里使用以描述一个层或另一个区域的关系。应当理解的是，这些术语意在涵盖该装置中除图中描绘的方位之外的不同的方位。

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/或部分不应当被这些术语限制。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。

这里参照本发明的实施方式的示意性说明的截面图来说明来描述本发明的实施方式。如此，层的实际厚度可以是不同的，并且预期例如由制造技术和/或公差造成的相对于示出的形状的变化。本发明的实施方式不应当理解为局限于这里示出的区域的特定的形状而是包括例如由制造造成的形状的偏差。由于正常的制造公差，示出或者描述成正方形或者矩形的区域将通常具有圆的或者弯曲的特征。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精确形状并且不旨在限制本发明的范围。

这里描述的本发明的不同的实施方式可以用作用于生产与制造高效、低成本的基于LED的固态灯的基础。能够通过本发明实现的一个例子可以是将基于传统的钨的全方向灯泡(也称作“A-灯泡”)大规模替换的、更高效、更耐用的基于LED的灯或灯泡。这里描述的一般概念与创新还可以应用到替换多种类似的基于钨/卤素的灯或者灯泡的基于相应的LED的灯或灯泡。

本发明还针对与诸如LED基板与光学元件的器件相关的特定的独立LED灯。这些可以提供给灯的设计者与制造商以结合到超出这里所描述的那些灯或灯泡的多种不同灯或灯泡设计中，这些灯或灯泡依照这里描述的创新方式来工作。不同发明特征的组合还可以供作可以在不同的发光设计中使用的“光引擎”。例如，包括LED、热扩展基板、可选的光学元件、可选的电介质层、以及远距离磷光体承载件的小型、单芯片灯可以作为待结合在其他发光设计中的单元，所有发光设计都将依照这里描述的创新方式工作。

图4示出了根据本发明的灯50的一个实施方式，该实施方式包括具有光学腔(optical cavity，光学谐振腔)54的散热器结构52，该光学腔具有用于保持光源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，应当理解的是，多个其他实施方式可以不设置有光学腔。这些实施方式可以包括，但不限于，在灯结构的平的表面上或者在基座上的光源。光源58可以包括多种不同的发射器，并且示出的实施方式包括LED。可以使用多种不同的可购得的LED芯片或LED封装，包括但不限于从位于北卡罗来纳州的达勒姆的克利公司(Cree,Inc.)购得的那些LED芯片或LED封装。应当理解的是，这些灯实施方式可以不设置有光学腔，并且在这些其他实施方式中LED以不同的方式安装。例如，光源可以安装至灯中的平表面或者可以设置基座以用于保持LEDs。

可以使用多种不同的已知安装方法和材料将光源58安装至平台56，并且来自光源58的光发射出腔54的顶部开口。在一些实施方式中，光源58可以直接安装至平台56，而在其他实施方式中，光源可以包含在基台或印刷电路板(PCB)上，所述基台或印刷电路板随后安装至平台56。平台56和散热器结构52可以包括用于将电信号施加给光源58的导电路径，并且传导路径中的一些是导电迹线或电线。平台56的部分也可以由导热材料制成，并且在一些实施方式中，在工作过程中产生的热量可以扩散至平台并且然后扩散至散热器结构。

散热器结构52可以至少部分地包括导热材料，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导热材料。铜可以具有达400W/m-k或更高的导热系数。在一些实施方式中，散热器可以包括可以在室温下具有约210W/m-k的导热系数的高纯铝。在其他实施方式中，散热器结构可以包括具有约200W/m-k的导热系数的模铸铝。散热器结构52还可以包括诸如散热片60的其他热扩散特征，这些散热片增加散热器的表面积从而有利于进入外界环境中的更高效的耗散。在一些实施方式中，散热片60可以由比散热器的剩余部分导热性更高的材料制成。在示出的实施方式中，散热片60以总体水平的方向示出，但是应当理解的是，在其他实施方式中，散热片可以具有竖直的或者有角度的定向。在此外的其他实施方式中，散热器可以包括诸如风扇的主动冷却元件，以降低在灯内的对流热阻。在一些实施方式中，通过对流热耗散与经由散热器结构52的传导的结合实现了从磷光体承载件的热耗散。不同的热耗散布置和结构在Tong等的名称为“包括具有热耗散特征的远距离磷光体的LED灯(LED Lamp Incorporating Remote Phosphor With Heat DissipationFeature)”美国专利申请序列号No.61/339,516中进行了描述，该专利申请转让给克利公司应用，并且以引证方式结合于此。

反射层53还可以包含在散热器结构52上，诸如在光学腔54的表面上。在不具有光学腔的那些实施方式中，可以包括在光源周围的反射层。在一些实施方式中，所述表面可以涂覆有反射率对由光源58和/或波长转换材料发射的光(“灯光”)的灯可见波长而言约75％或更多的材料，而在其他实施方式中该材料可以具有对灯光而言约85％或更多的反射率。在另外其他实施方式中，该材料可以具有对灯光而言约95％或更多的反射率。

散热器结构52还可以包括用于连接至诸如不同的电插座的电源的特征。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中的类型的特征。例如，散热器结构可以包括用于安装至标准爱迪生插座的特征，该特征可以包括可以拧入爱迪生插座中的螺纹部分。在其他实施方式中，该特征可以包括标准插头并且电插座可以是标准电源插座，或者可以包括GU24基座单元，或者该特征可以是夹子并且电插座可以是接纳并且保持该夹子的插座(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，并且还可以使用将电安全地从插座传送到灯50的其他装置。根据本发明的灯可以包括电力供应或电力转换单元，该电力供应或电力转换单元可以包括驱动器以允许灯泡以交流线电压/电流工作并且提供灯源调节(dimming)能力。在一些实施方式中，电力供应可以包括使用非隔离的准谐振回扫式拓扑结构的离线恒定电流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，可以具有小于25立方厘米的体积，而在其他实施方式中，该LED驱动器可以具有约20立方厘米体积。在一些实施方式中，电力供应可以是不可调节的但是低成本的。应该理解的是，使用的电力供应可以具有不同的拓扑或几何形状并且还可以是可调节的。

在腔体54的顶部开口上方包括磷光体承载件62，并且在磷光体承载件62的上方包括圆罩形状的散射器76。在示出的实施方式中，磷光体承载件覆盖整个开口并且腔体开口示出为圆形并且磷光体承载件62是圆盘。应该理解的是，腔体开口与磷光体承载件可以是多种不同的形状和尺寸的。还应该理解的是，磷光体承载件62可以不覆盖腔体开口的全部。如下面进一步描述的，散射器76布置成使来自磷光体承载件和/或LED的光散射成期望的灯发射样式，并且根据该散射器接收的光和期望的光发射样式而可以包括多种不同的形状和尺寸。

根据本发明的磷光体承载件的实施方式的特征在于包括转换材料与导热光传输材料，但是应该理解的是，还可以提供不导热的磷光体承载件。

对于从光源58发射的光，光传输材料可以是透明的，并且转换材料应该这种类型的，其吸收来自光源的波长的光并且重新发射不同波长的光。在示出的实施方式中，导热光传送材料包括承载件层64，且转换材料包括在磷光体承载件上的磷光体层66。如下面进一步描述的，不同的实施方式可以包括导热光传输材料与转换材料的多种不同的布置。

当来自光源58的光被磷光体层66中的磷光体吸收时，光沿着各向同性方向重新发射，其中约50％的光向前发射并且50％的光向后发射至腔体54中。在具有保形磷光体层的现有的LED中，向后发射的光的相当大一部分可以被向后引导至LED中并且这部分光逸出的可能性由于LED结构的提取效率而受到限制。对于一些LED来说，提取效率可以是约70％，因此被从转换材料引导返回至LED中的光的百分比可能损失。在根据本发明的具有远距离磷光体构造的灯中，其中LED在腔体54底部的平台56上，更高百分比的向后发射的磷光体光冲击腔体的表面而不是LED的表面。以反射层53涂覆这些设施增加向回反射至磷光体层66中的光的百分比，在磷光体层中其可以从灯发射。这些反射层53允许光学腔有效地重复利用光子，并且增加灯的发射效率。应该理解的是，反射层可以包括多种不同的材料和结构，包括但不限于反射金属或诸如分布式布拉格反射体的多层反射结构。在那些不具有光学腔的实施方式中，反射层还可以包括在LED周围。

承载件层64可以由具有导热系数为0.5W/m-k或更多的多种不同的材料制成，诸如石英、碳化硅(SiC)(导热系数～120W/m-k)、玻璃(导热系数为1.0-1.4W/m-k)或蓝宝石(导热系数为～40W/m-k)。在其他实施方式中，承载件层64可以具有大于1.0W/m-k的导热系数，而在其他实施方式中，该承载件层可以具有大于5.0W/m-k的导热系数。在另外的其他实施方式中，该承载件层可以具有大于10W/m-k的导热系数。在一些实施方式中，承载件层可以具有从1.4到10W/m-k的导热系数。磷光体承载件还可以具有取决于所用材料的不同厚度，适当的厚度的范围是0.1mm到10mm或更多。应该理解的是，根据用于承载件层的材料的特性，还可以使用其他厚度。材料应该足够厚以提供用于特定的工作条件的充分横向热扩展。通常地，材料的导热系数越高，该材料就可能越薄同时仍提供必要的热耗散。不同的因素可能影响使用何种承载件层材料，这些因素包括但不限于成本和对光源光的透明度。一些材料也可能更适于较大的直径，诸如玻璃或石英。通过在较大直径的承载件层上形成磷光体层并且然后切割封装(singulation)成较小的承载件层，这些材料可以提供降低的制造成本。

在磷光体层66中可以使用多种不同的磷光体，并且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中的光。磷光体层可以吸收蓝色光中的一些并且重新发射黄色光。这允许灯发射蓝光与黄光组合而成的白光。在一些实施方式中，蓝色LED光可以由使用可购得的YAG:Ce磷光体的黄色转换材料转换，但是使用由基于(Gd,Y)3(Al,Ga)₅O₁₂:Ce系统(诸如Y₃Al₅O₁₂:Ce(YAG))的磷光体制成的转换颗粒，实现宽广黄色光谱的全范围发射是可能的。当与基于蓝色发射LED的发射器一起使用时，用于产生白色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。

磷光体层还可以布置有多于一种的磷光体，所述磷光体或者是混合在磷光体层66中或者用作承载件层64上的第二磷光体层。在一些实施方式中，两种磷光体中的每一种都可以吸收LED光并且可以重新发射不同颜色的光。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用于不同白色色调中的较高CRI的白色(暖白)。这可以包括来自上面的黄色磷光体的光，该光可以与来自红色磷光体的光结合。可以使用不同的红色磷光体，包括：

Sr_xCa_1-xS:Eu，Y；Y＝卤化物；

CaSiAlN₃:Eu；或者

Sr_2-yCa_ySiO₄:Eu。

可以使用其他的磷光体通过将基本上所有的光转换为特定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色光：

SrGa₂S₄:Eu；

Sr_2-yBa_ySiO₄:Eu；或者

SrSi₂O₂N₂:Eu。

下面列出了用作转换颗粒磷光体层66的另外一些合适的磷光体，但是可以使用其他的磷光体。每种磷光体都展现了在蓝色和/或紫外(UV)发射光谱中的激发，提供了期望的峰值发射，具有高效的光转换，并且具有可接受的斯托克斯频移(Stokes shift)：

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⁺

以Ce³⁺掺杂的Lu₃Al₅O₁₂

以Eu²⁺掺杂的(Ca,Sr,Ba)Si₂O₂N₂；

CaSc2O4:Ce³⁺

(Sr,Ba)2SiO4: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⁺

可以使用不同尺寸的磷光体颗粒，包括但不限于在10纳米(nm)到30微米(μm)的范围或更大范围内的颗粒。较小颗粒尺寸通常比较大尺寸的颗粒更好地弥散以及混合颜色以提供更加均匀的光。与较小的颗粒相比，较大的颗粒通常在转换光上更有效率，但是发射均匀度较低的光。在一些实施方式中，磷光体可以设置在粘合剂中的磷光体层66中，并且在粘合剂中，磷光体也可以具有不同的浓度(concentration，集中度)或者填充度(loading)的磷光体材料。通常的浓度是在按重量的30-70％的范围内。在一个实施方式中，磷光体浓度大约为按重量的65％，并且该磷光体浓度优选地遍布整个远距离磷光体均匀分散。磷光体层66还可以包括具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粘合剂，优选地，这些材料在固化后是坚固的并且在可见光波长光谱中是基本透明的。合适的材料包括硅、环氧树脂、玻璃、无机玻璃、电介质、BCB、聚酰亚胺，聚合物以及它们的混合物，优选的材料是硅树脂，因为硅树脂在高能量LED中具有高的透光度和可靠性。合适的苯基与甲基基(methyl-based)硅树脂可从化学购得。取决于诸如所用结合剂(binder，密合料)类型的不同因素，粘合剂可以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热固化、紫外光(UV)固化、红外光(IR)固化或者空气固化。

磷光体层66可以利用不同的过程施加，这些过程包括但不限于旋转涂覆、溅射、印刷、粉末涂覆、电泳沉积(EPD)、静电沉积，以及其他过程。如上所述，磷光体层66可以与粘合剂材料一起施加，但是应当理解的是粘合剂不是必需的。在此外的其他实施方式中，磷光体层66可以独立地制造然后安装至承载件层64。

在一个实施方式中，磷光体粘合剂混合物可以喷洒或分散在承载件层64的上方，然后粘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-粘合剂混合物可以喷洒、倾倒或者分散到加热的承载件层64上或上方，使得当磷光体粘合剂混合物与承载件层64接触时，来自承载件层64的热量扩散至粘合剂中并且使粘合剂固化。这些过程还可以包括在磷光体粘合剂混合物中的溶剂，该溶剂可以溶解该混合物并且降低该混合物的粘性使其更适合喷洒。可以使用多种不同的溶剂，包括但不限于从道康宁购得的甲苯、苯、二甲苯(zylene)、或OS-20，并且可以使用不同的溶剂浓度。当溶剂-磷光体-粘合剂混合物被喷洒或者分散在发热的承载件层64上时，来自承载件层64的热使溶剂蒸发，并且承载件层的温度影响溶剂多快地蒸发。来自承载件层64的热量也可以使混合物中的粘合剂固化，从而在承载件层上留下固定的磷光体层。承载件层64可以被加热到多种不同的温度，这取决于使用的材料以及溶剂蒸发与结合剂的期望固化速度。合适的温度范围是90至150℃，但是应当理解的是，还可以使用其他温度。在Donofrio等的名称为“用于将光学材料施加至光学元件的系统和方法(Systems and Methods for Application of OpticalMaterials to Optical Elements)”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，该专利申请也转让给克利公司。该申请与本申请同时提交并且通过引证方式结合于此。

磷光体层66可以具有多种不同的厚度，至少部分地取决于磷光体材料的浓度以及待由磷光体层66转换的光的期望量。根据本发明的磷光体层可以以高于30％的浓度等级(磷光体填充量)施加。其他实施方式可以具有50％以上的浓度等级，而在另外其他实施方式中，浓度等级可以在60％以上。在一些实施方式中，磷光体层可以具有在10-100微米范围内的厚度，而在其他实施方式中磷光体层可以具有在40-50微米范围内的厚度。

上述的方法可以用于施加不同磷光体材料中的同一种的多个层，并且可以使用已知的覆盖过程将不同的磷光体材料施加在承载件层的不同区域中。上述的方法为磷光体层66提供一些厚度控制，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的厚度或者甚至使整个层的厚度平坦。研磨特征提供了附加的优点，即能够产生在CIE色度图上的单个级(bin)内发射的灯。分级(binning)在本领域中是公知的并且其用于确保提供给终端客户的LED或灯在可接受的颜色范围内发光。LED或灯可以测试并且通过颜色或亮度分类至不同的级中，在本领域中通常称作分级。每个级通常都包含多个LED或来自一种颜色与亮度组的灯并且通常地通过级代码来识别。发白光的LED或灯可以通过色度(颜色)和光通量(亮度)分类。通过控制由磷光体层转换的光源光的量，磷光体层的厚度控制在生产在目标级中发射光的灯过程中提供较大的控制。可以提供具有相同厚度的磷光体层66的多个磷光体承载件62。通过使用具有基本相同发射特征的光源58，可以制造具有几乎相同的发射特征的灯，在一些情形中这些相同发射特征可能落入单个级内。在一些实施方式中，灯发射落入与CIE图表上的一点的标准偏差之内，并且在一些实施方式中，标准偏差包括小于10级的麦克亚当斯椭圆(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级麦克亚当斯椭圆内。

可以使用不同的已知的方法或材料(诸如导热结合材料或热油脂)将磷光体承载件62安装并且结合在腔54中的开口上方。传统导热油脂可以包含诸如氧化铍和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，可以使用诸如夹持机构、螺钉的导热装置将磷光体承载件安装在开口的上方，或者热粘合剂将磷光体层紧密地保持至散热器结构以使导热率最大化。在一个实施方式中，使用厚度约100pm以及导热率为k＝0.2W/m-k的热油脂层。该装置提供了用于使来自磷光体层66的热量耗散的高效导热路径。如上所述，可以提供不具有腔的不同灯实施方式，并且磷光体承载件可以以除了在所述腔的开口上方以外的多种不同方式安装。

在灯50的工作过程中，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光的主要部分撞击并且通过磷光体承载件62。承载件层64的导热性能使该热量朝着磷光体承载件62的边缘横向地扩散，如由第一热流70示出的。在那里该热量穿过热油脂层并且进入散热器结构52中，如由第二热流72示出的，在那里热量可以有效地耗散到周围环境中。

如上所述，在灯50中，平台56和散热器结构52可以热连接或耦接。这种耦接布置形成磷光体承载件62并且导致光源58至少部分地共用用于耗散热量的导热路径。如来自光源58并穿过平台56的热量(以第三热流74示出)也可以扩散至散热器结构52。来自磷光体承载件62并流入散热器结构52中的热量还可以流入平台56中。如下面进一步描述的，在其他实施方式中，磷光体承载件62与光源58可以具有用于耗散热量的独立导热路径，这些独立的路径被称为“脱离连接”，如在上面通过引证方式结合的Tong等的美国临时专利申请序列号No.61/339,516,中描述的。

应当理解的是，磷光体承载件可以以除了图4中示出的实施方式以外的多种不同方式布置。磷光体层可以在承载件层的任意表面上或者可以与承载件层混合在一起。磷光体承载件还可以包括弥散层，所述弥散层可以包括在磷光体层或承载件层上或者与磷光体层或承载件层混合。还应当理解的是，磷光体与弥散层可以覆盖小于承载件层的表面的区域，并且在一些实施方式中转换层与弥散层在不同的区域中可以具有不同的浓度。还应当理解的是，磷光体承载件可以具有不同粗糙度或者不同形状的表面以加强穿过磷光体承载件的发射。

如上所述，散射器布置成使来自磷光体承载件与LED的光散射成期望的灯发射样式，并且可以具有多种不同的形状与尺寸。在一些实施方式中，散射器也可以布置在磷光体承载件的上方以便当灯不发光时遮盖磷光体承载件。散射器可以具有呈现基本白色外观的材料，从而使当灯没有发光时灯泡呈现白色的外观。

具有不同形状与特性的多种不同的散射器可以与灯50以及如下所述的灯一起使用，诸如在2010年3月3日提交的名称为“具有远距离磷光体和散射器构造的LED灯(LEDLamp With Remote Phosphor and Diffuser Configuration)”的美国临时专利申请No.61/339,515中描述的那些灯，该申请通过引证的方式结合于此。散射器还可以具有多种形状，包括但不限于如在2010年10月8日提交的名称为“用于将光散布到均匀发射样式中的非均匀散布器(Non-uniform Diffuser to Scatter Light Into Uniform EmissionPattern)”的美国专利申请序列号No.12/901,405中的总体非对称的“矮胖形(squat)”，该申请以引证方式结合于此。

根据本发明的灯可以包括除了上述那些以外的多种不同的特征。再次参照图4，在具有腔54的那些灯实施方式中，所述腔可以填充以透明热传导性材料以进一步加强灯的热耗散。腔传导性材料可以提供用于使来自光源58的热量耗散的辅助路径。来自光源的热量可能仍经由平台56传导，但是也可能穿过腔材料到达散热器结构52。这可以允许用于光源58的较低的工作温度，但是存在磷光体承载件62的工作温度升高的危险。该布置可以在许多不同的实施方式中使用，但是特别地可用于具有比磷光体承载件的温度高的光源工作温度的灯。这种布置允许来自应用中的光源的热量更有效地扩散，在那里可以承受磷光体承载件层的额外加热。

如上所述，根据本发明的不同灯实施方式可以布置有多种不同类型的光源。在一个实施方式中，可以使用串联连接的并且用两根电线连接至电路板的八个LED。电线随后可以连接至上述的电力供应单元。在其他实施方式中，可以使用差不多八个LED，并且如上所述，可以使用从克利公司商业购得的LED，包括八个XP-E LED或者四个XP-GLED。在van de Ven等的名称为“具有单串颜色控制的单串发光装置的颜色控制(ColorControl of Single String Light Emitting Devices Having Single String ColorControl)”的美国专利申请序列号No.12/566,195中以及van de Ven等的名称为“具有补偿旁通电路的固态发光装置及其操作方法(Solid State Lighting Apparatus withCompensation Bypass Circuits and Method of Operation Thereof)”的美国专利申请序列号No.12/704,730中描述了不同的单串LED回路，这两个申请都通过引证方式结合于此。

图5示出了根据本发明的灯100的又一个实施方式，其中在散热器结构105中包括光学腔102。与上面的实施方式相似，灯100也可以设置为不具有灯腔，并且LED安装在散热器的表面上或者在具有不同形状的三维或基板结构上。基于平面LED的光源104安装至平台106，并且磷光体承载件108安装至腔102的顶部开口，磷光体承载件108具有上述这些特征中的任一个特征。在示出的实施方式中，磷光体承载件108可以是平坦圆盘形状并且包括导热性透明材料和磷光体层。所述磷光体承载件可以通过导热材料或者如上所述的装置安装至所述腔。腔102可以具有反射性表面从而如上所述地增强发射效率。

来自光源104的光穿过磷光体承载件108，在那里光的一部分由在磷光体承载件108中的磷光体转换为不同波长的光。在一个实施方式中，光源104可以包括发射蓝光的LED并且磷光体承载件108可以包括如上所述的吸收蓝光的一部分并且重新发射黄光的黄色磷光体。灯100发射LED光和黄色磷光体光组合而成的白色光。同上，光源104还可以包括发射不同颜色光的多种不同的LED并且磷光体承载件可以包括其他磷光体以产生具有期望的色温与再现性的光。

灯100还包括安装在腔102上方的整形散射器圆罩110，该散射器圆罩包括散射或弥散颗粒，诸如上面列出的那些。弥散颗粒可以提供在以圆罩的总体形状形成的可固化结合剂中。在示出的实施方式中，圆罩110安装至散热器结构105并且在与散热器结构105相对的端部具有放大的部分。可以使用如上所述的不同结合剂材料，诸如硅树脂、环氧树脂、玻璃、无机玻璃、电介质、BCB、聚酰亚胺、聚合物以及它们的混合物。在一些实施方式中，白色弥散颗粒可以与具有白颜色的圆罩一起使用，白色掩盖了在光学腔中的磷光体承载件108中的磷光体的颜色。这为整个灯100提供了白色外观，该白色外观通常比磷光体的颜色对消费者而言是更加视觉上可接受的或者有吸引力的。在一个实施方式中，散射器可以包括白色二氧化钛颗粒，所述白色二氧化钛颗粒可以为散射器圆罩110提供整体的白色外观。

散射器圆罩110可以提供附加的优点，即，以更加均匀的样式分配从光学腔发射的光。如上所述，来自在光学腔中的光源的光可以以大体朗伯曼样式发射并且圆罩110的形状与弥散颗粒的弥散特性一起导致光从圆罩以更加全方向的发射样式发射。设计好的圆罩可以具有在不同区域中有不同浓度的弥散颗粒，或者可以整形为特定的发射样式。在一些实施方式中，包括下面描述的那些，圆罩可以设计成使得灯的发射样式符合能源部(DOE)的能源之星计划限定的全方向分布标准。这里的灯达到的该标准的一个要求是，发射均匀性必须在从0到135°观测的平均值的20％以内并且；来自灯的总通量的>5％必须在135-180°的发射区域中发射，并且在0、45、90°的方位角处获取测量量。如上所述，这里描述的不同灯的实施方式还可以包括符合DOE标准的A-型改进LED灯泡。本发明提供了高效、可靠并且有成本效益的灯。在一些实施方式中，整个灯可以包括能够快速且易于装配的五个部件。

与上面的实施方式相似，灯100可以包括装配至传统电插座中的类型的安装机构112。在示出的实施方式中，灯100包括螺纹部分112以便安装至标准的爱迪生插座。与上面实施方式相似，灯100可以包括标准插头并且电插座可以是标准电源插座，或者可以包括GU24基座单元，或者插头可以是夹子并且电插座可以是接纳并且保持夹子的插座(例如，如在许多荧光灯中使用的)。

如上所述，灯100的特征中的一些特征之间的空间可以认为是混合室，并且灯源106与磷光体承载件108之间的空间构成第一光混合室。磷光体承载件108与散射器110之间的空间可以构成第二光混合室，并且该混合室促进灯的均匀颜色和强度发射。同样的布置可以应用于下面的具有不同形状磷光体承载件与散射器的实施方式。在其他实施方式中，可以包括另外的散射器和/或磷光体承载件以形成另外的混合室，并且散射器和/或磷光体承载件可以以不同的顺序布置。

根据本发明的不同灯实施方式可以具有多种不同的形状和尺寸。图6示出了根据本发明的灯120的另一个实施方式，该实施方式与灯100相似并且类似地在散热器结构125中包括光学腔122，其中光源124安装至光学腔122中的平台126。同上，散热器结构不必要具有光学腔，并且光源可以设置在除散热器结构以外的其他结构上。这些结构可以包括具有光源的平面表面或者基座。磷光体承载件128以热连接安装在腔开口的上方。灯120还包括安装至散热器结构125且在光学腔上方的散射器圆罩130。该散射器圆罩可以由与如上所述的散射器圆罩110相同的材料制成，但是在该实施方式中，圆罩130是椭圆或卵形的以提供不同的灯发射样式，同时还遮盖来自磷光体承载件128中的磷光体的颜色。还应当注意的是，散热器结构125与平台126脱离热耦合。即，在平台126与散热器结构之间存在空间使得它们不共用用于耗散热量的热路径。如上所述，与不具有脱离耦合的热路径的灯相比，这可以提供从磷光体承载件的改进的热耗散。灯120还包括用于安装至爱迪生插座的螺纹部分132。

在上面的实施方式中，磷光体承载件是二维的(或者平坦/平面的)，并且LED在光源中是共面的。然而，应该理解的是，在其他灯的实施方式中，磷光体承载件可以采用多种不同的形状，包括不同的三维形状。术语三维意在表示除了如在上面的实施方式中示出的平面以外的任何形状。图7至图10示出了根据本发明的是三维磷光体承载件的不同的实施方式，但是应该理解的是，这些磷光体承载件还可以具有多种其他的形状。如上所述，当磷光体吸收并且重新发射光时，所述光以各向同性的方式重新发射，使得三维磷光体承载件用于转换并且还散射来自光源的光。与上述散射器类似，三维承载件层的不同形状可以以具有不同特性的发射样式发射光，这部分地取决于光源的发射样式。散射器则可以与磷光体承载件的发射相匹配以提供期望的灯发射样式。

图7示出了包括半球形承载件155和磷光体层156的半球形磷光体承载件154。半球形承载件155可以由与上述承载件层相同的材料制成，并且磷光体层可以由与上述磷光体层相同的材料制成，并且弥散颗粒可以包含在如上所述的承载件和磷光体层中。

在该实施方式中磷光体层156示出为在承载件155的外侧表面上，但是应当理解的是，磷光体层可以在承载件的内侧层上、与承载件混合、或者这三种方式的任意组合。在一些实施方式中，使磷光体层在外侧表面上可以使发射损耗最小化。当发射器光被磷光体层156吸收时，该发射器光被全方向发射并且光的一些可以向回发射并且被诸如LED的灯元件吸收。磷光体层156还可以具有不同于半球形承载件355的折射率，以使得从磷光体层向前发射的光可以从承载件355的内侧表面反射回去。由于被灯元件的吸收，该光还可能损耗掉。由于磷光体层156在承载件155的外侧表面上，向前发射的光不需要穿过承载件155并且不会损耗在反射上。发射回的光将遇到承载件的顶部，在那里光中的至少一些将反射回去。该布置导致来自磷光体层156的光减少，光向回发射至承载件中，在那里光可能被吸收。

可以利用上述相同方法中的一些使磷光体层156沉积。在一些情形中，承载件155的三维形状可能需要另外的步骤或其他过程以提供必要的覆盖。在喷洒溶剂-磷光体-粘合剂混合物的实施方式中，承载件可以被如上所述加热并且可能需要多个喷洒喷嘴以提供在承载件上方的期望覆盖，诸如大致均匀的覆盖。在其他实施方式中，可以使用较少的喷洒喷嘴同时旋转承载件以提供期望的覆盖。同上，来自承载件155的热量可以使溶剂蒸发并且帮助粘合剂固化。

在此外的其他实施方式中，磷光体层可以通过浮现(emersion)过程形成，从而磷光体层可以形成在承载件155的内侧或外侧表面上，但是磷光体层特别地适用于形成在内侧表面上。承载件155可以至少部分地填充有磷光体混合物，或者在其他情况下与磷光体混合物接触，其中所述磷光体混合物粘附到承载件的表面。然后该混合物可以从承载件排出，在表面上留下一磷光体混合物层，该磷光体混合物层然后可以固化。在一个实施方式中，该混合物可以包括聚乙烯氧化物(polyethylen oxide，PEO)和磷光体。该承载件可以被填充并且然后被排出，留下一PEO-磷光体混合物层，该PEO-磷光体混合物层然后可以被加热固化。PEO蒸发或者被热量驱散而留下一磷光体层。在一些实施方式中，可以应用结合剂以进一步固定磷光体层，而在其他实施方式中磷光体可以在没有结合剂的情况下保持。

与用于涂覆平面承载件层的过程类似，这些过程可以用于三维承载件中以施加可以具有相同或不同磷光体材料的多个磷光体层。这些磷光体层还可以施加至承载件的内侧与外侧，并且可以具有在承载件的不同区域中具有不同厚度的不同类型。在又一些其他实施方式中，可以使用不同的过程，诸如将承载件涂覆有可以热形成至承载件的磷光体材料片。

在使用承载件155的灯中，发射器可以布置在承载件的基部处，使得来自发射器的光向上发射并且穿过承载件155。在一些实施方式中，发射器可以以大体朗伯曼样式发射光，并且该承载件可以帮助使光散射成更均匀的样式。

图8示出了根据本发明的三维磷光体承载件157的另一个实施方式，该实施方式包括在承载件的外侧表面上的子弹形承载件158和磷光体层159。承载件158与磷光体层159可以使用如上所述的相同方法由如上所述的相同材料形成。不同形状的磷光体承载件可以与不同的发射器一起使用以提供总体的期望的灯发射样式。图9示出了根据本发明的三维磷光体承载件160的又一个实施方式，该实施方式包括球形承载件161和在承载件的外侧表面上的磷光体层162。承载件161和磷光体层162可以使用如上所述的相同方法由如上所述的相同材料形成。

图10示出了根据本发明的磷光体承载件163的又一个实施方式，该实施方式具有带有窄颈部165的大体球形的承载件164。与上面的实施方式类似，磷光体承载件163包括在承载件164的外侧表面上的磷光体层166，该承载件和磷光体层由如上所述的相同材料制成并且利用与如上所述的相同方法形成。在一些实施方式中，具有与承载件164类似形状的磷光体承载件在转换发射器光以及将来自光源的朗伯曼样式的光重新发射成更加均匀的发射样式方面可以更高效。

图11至图13示出了根据本发明的灯170的又一个实施方式，该实施方式具有散热器结构172、光学腔174、光源176、散射器圆罩178和螺纹部分180。该实施方式还包括三维磷光体承载件182，该三维磷光体承载件包括导热性透明材料和一个磷光体层。该三维磷光体承载件还通过热连接安装至散热器结构172。然而，在该实施方式中，磷光体承载件182是半球形的并且发射器布置成使得来自光源的光穿过磷光体承载件182，在那里光的至少一些被转换。

磷光体承载件182的三维形状在该磷光体承载件与光源176之间提供了自然分离。据此，光源176不安装在散热器中的形成光学腔的凹部中。代替地，光源176安装在散热器结构172的顶部表面上，并且光学腔174由磷光体承载件182与散热器结构172的顶部之间的空间形成。该布置可以允许来自光学腔174的较少的朗伯曼发射，因为没有用于阻挡以及重新指引旁路发射的光学腔侧表面。

在灯170的实施方式中，对光源176使用发射蓝光的LED并且在磷光体承载件中使用黄色和红色的磷光体组合。这可导致磷光体承载件182呈现黄色或桔黄色，并且散射器圆罩178遮盖该颜色同时将灯光散射成期望的发射样式。在灯170中，用于平台和散热器结构的传导性路径耦接在一起，但是应该理解的是，在其他实施方式中，这些路径可以脱离耦接。

图14示出了根据本发明的灯190的一个实施方式，该实施方式包括安装在如上所述的散热器194上的八个LED光源192。发射器可以包括多种不同类型的LED，这些LED可以以多种不同的方式耦接在一起，并且在示出的实施方式中是串联连接的。在其他实施方式中，这些LED可以以不同的串联与并联互连组合相互连接。应当指出的是，在该实施方式中，发射器不是安装在光学谐振腔中的，而是安装在散热器194的顶部平面表面上。图15示出了图14中示出的灯190，其中圆罩形磷光体承载件196安装在图14中示出的光源192的上方。图15中示出的灯190可以与如上所述的散射器198结合以形成具有散射光发射的灯。

如上所述，根据本发明的灯还可包括热耗散特征以允许LED以较低的温度工作，并且包括将LED芯片的发射样式改变为期望的发射样式的光学元件。在一些实施方式中，所述灯可以包括基本上全方向的发射样式。

图16至图18示出了根据本发明的灯200的另一个实施方式，该实施方式具有如上所述的散热器结构202、光源204、磷光体承载件206以及螺纹部分208。磷光体承载件是三维的并且可以包括导热性透明材料以及如上所述的磷光体材料层。该磷光体承载件还通过合适的热连接安装至散热器结构202。光源204包括安装到散热器结构202的顶部表面上的一个或多个LED芯片。应当理解的是，根据本发明的灯还可以包括除了散热器之外的其他热耗散元件，诸如热管。

灯200还包括在LED下方的横向扩展热耗散结构210，以提供对于LED所产生的热量的改进的热管理。在传统的灯布置中，LED可以安装在电介质基板(诸如A1₂O₃)上，并且来自LED的热量在具有横向扩散的机会之前会遇到热阻性电介质材料。根据本发明的不同耗散结构布置成使来自LED的热量在该热量遇到热阻性电介质层之前横向扩散。

图19示出了根据本发明的热耗散结构210的一个实施方式，该实施方式包括相对较厚的导热性热扩散基板212以及与散热器202热接触的电介质层214。可以利用诸如焊料218的导热材料将一个或多个LED芯片216直接安装至热扩散基板212。这导致了在LED芯片216与散热基板212之间的没有电介质的结构。通过使LED 216的热量在该热量遇到电介质层214之前扩散，电介质层214的热阻影响被降低，并且热量更有效地从LED216扩散。该布置提供了紧邻LED芯片的增强热扩散并且使LED芯片与散热器202之间的热障碍(例如电介质)层的总数量最小化。

热扩散基板212可以包括多种不同的导热性材料。在一些实施方式中，热扩展基板可以包括诸如铜的金属，而在其他实施方式中，基板212可以包括镀金的铜。在此外的其他实施方式中，基板212可以包括诸如其他金属的其他导热性材料。该基板可以是多种不同的厚度，合适的厚度提供使来自LED(多个LED)216的热量有效地横向扩散的导热率。在一些实施方式中，基板212的厚度可以在大致0.05mm到10mm的范围内，而在其他实施方式中该厚度可以在0.5mm到2mm的范围内。

如上所述，基板212应该与LED(多个LED)216紧密热接触。在一些实施方式中，可以使用诸如锡银铜(SnAgCu)或金锡(AuSn)的传统无铅焊料将LED(多个LED)焊接至热扩散基板212。根据本发明的电介质层应该具有适当的热导率和电击穿电阻性能，以允许热量在热扩散基板212与散热器202之间穿过，从而允许热量有效地扩散到周围的环境中同时还提供期望的电绝缘。在一些实施方式中，该系统包括单个电介质层。

在一些实施方式中，电介质层214可以直接结合至热扩散基板212，而在其他实施方式中所述电介质层可以直接结合至散热器。图20示出了直接结合至热扩散基板212的LED(LED芯片)216的一个实施方式。将电介质层结合至散热器元件允许附加的优势，即使电介质层214延伸超过并且环绕热扩散基板212的边界。这转而使得沿着在热扩散基板212边界处的边缘的电击穿路径最小化。该布置可以包括简单并且有成本效益的结构，该结构将LED216、焊料218、热扩散基板212、电介质层214以及散热器202以“夹置”设计设置在彼此之上。这允许由LED 216产生的热量在到达电介质层之前大量地横向扩散至热扩散基板212并且由此使LED 216与散热器202或外界环境之间的热阻显著地降低。这使得在给定的工作电流下能够降低LED的工作温度，导致提高的效率(功效)与可靠性，同时简化制造装配并且降低成本。这提供了对于当前技术的改进，当前技术通常要求多个电介质层以在LED芯片与散热器之间提供电绝缘。

再次参照图16-图18，灯200还可以包括光学元件220，该光学元件布置成将光从单个或多个LED芯片引导成期望的输出光束轮廓。光学元件可以由这样的材料制成并且可以具有这样的形状，即，允许以最小的光损耗使发射轮廓有效改变的形状。在一个优选的实施方式中，光学元件可以包括诸多种不同的透光光学材料，比如丙烯酸、聚碳酸酯、硅树脂、玻璃、环烯烃聚合物(比如从Zeon公司购得的以及可购得的与)。光学元件220可以布置成将来自LED(多个LED)的发射样式至少部分地改变成期望的灯发射样式。这些光学元件可以部分地或者完全地改变至期望的发射样式。在光学元件220部分地改变发射样式的那些实施方式中，灯可以使用磷光体承载件和/或散射器以用于样式改变的剩余部分。

应当理解的是，光学元件可以具有多种不同的形状与尺寸，这依赖于LED光源发射样式与期望的灯发射样式，并且在多个实施方式中包括三维(即非平面)形状。现在参照图21至图24，光学元件220的一个实施方式包括弯曲锥形或蘑菇形的形状。下部部分222可以具有弯曲区段224，该弯曲区段的尺寸设计成装配到LED芯片的透镜的上方，并且具有很小的空气间隙或没有空气间隙(在图24中最佳示出)。这帮助指引并且准直LED光以使该光进入光学元件220。由于来自传统LED的光发射(例如朗伯曼)的方向性质，实现从共面LED源的全方向灯发射可能是具有挑战性的。然而，与非共面装置相比，共面源可以提供改进的热管理以及简化的制造。可以由上面列出的材料制成的光学元件220可以利用全内反射(TIR)将来自共面LED的光引导成更加全方向的样式。可以实现期望的输出光束样式同时保持共面LED布置的简洁与性能。光学元件还可以用于使均匀分布的光进入远距离磷光体或弥散层，从而能进一步提高效率以及发射光束的高度颜色均匀性。

图25示出了光学元件220，其中光线轨迹示出了如何可以将LED的定向性发射改变为更加全方向。来自LED芯片的光耦合至如上所述的光学元件中，LED光的一部分通过TIR并结合折射被沿着光学元件向下引导。该引导的光可以自光学元件220从侧发射表面226发射以提供宽广光束样式的可超过约70度或更多的一部分。在其他实施方式中，发射样式可以超过约80度或更多，并且在另外的其他实施方式中，发射样式可以超过90度或更多。侧表面226可以成多种不同的角度，这取决于来自侧表面226的光的期望的发射角度。在示出的实施方式中，侧表面226略微向下成角度，但是应当理解的是，该表面可以成其他角度或者是竖直的。

LED光的一部分也可以从光学元件的上弯曲表面228(在图24与图25中最佳示出)朝着灯的顶部从光学元件的顶表面逃逸出，以提供除了从发射表面226的发射以外的额外发射。逃逸的光量可以取决于不同的因素，诸如上弯曲表面228的曲率以及包括光学元件220的材料。该逃逸的光有助于整体的灯发射样式，尤其是在发射更加全方向发射样式的那些实施方式中。在示出的实施方式中，光学元件指引来自四个LED的光，但是应当理解的是，其他实施方式可以利用单个LED或多个LED，并且光学元件使来自LED的光扩散成期望的光束样式。

再次参照图16至图18并且如上所述，灯200还可以包括可具有与上述那些类似的特征和材料的远距离磷光体承载件206。在其他实施方式中，灯200还可以包括同样如上所述的散射器。通过将磷光体布置在远距离磷光体承载件中使磷光体材料与LED分离，可以获得光转换效率与颜色均匀性的提升。例如，该布置允许使用更大散射的或稀释的磷光体浓度，由此减弱磷光体颗粒的局部加热，这减小了热量对磷光体颗粒的效率的影响。磷光体承载件206可以包括如上所述的导热材料以允许由光转换过程产生的热量从磷光体材料有效地流向周围环境或散热器202。

通过将磷光体承载件206整形为三维圆罩形状，并且利用例如经由光学元件从LED216发出的蓝光来照亮磷光体承载件，这能够确保对于从LED发射的每条光线具有通过磷光体承载件206的几乎相同的路径长度。通过磷光体承载件206中的磷光体材料的光转换的可能性一般与光通过磷光体材料(采取基本均匀的磷光体浓度)的路径长度成比例，通过直接的和向下转换的LED光的混合可以在宽广的光束角度范围上实现均匀的颜色发射。

根据本发明的具有光学元件220与远距离定位的磷光体承载件206(或者弥散层)的灯布置的另一个优点是，该布置用于减小在灯200的工作过程中被吸收的光量，由此增加灯200的过功效(over efficacy)。在包括与LED结合的一种或多种磷光体的典型的LED灯中，所述磷光体紧邻LED芯片定位。因此，由磷光体发射或被磷光体弥散的光的相当一部分被朝着LED芯片和/或围绕芯片的其他吸收表面向回指引。这可以导致在这些表面处的光吸收与光损耗。这里描述的这些灯实施方式可以减小光的损耗：这是因为由于光学元件的光学设计，使得由远距离磷光体承载件206(或者散射器)发射或被该远距离磷光体承载件弥散的光被引导至LED芯片表面中或者邻近吸收区域中的机会减小。在一些实施方式中，可以在灯200的内表面(诸如电介质层或者散热器的表面)上放置低损耗的弥散或者反射材料以进一步限制由远距离磷光体承载件发射或者弥散的光的吸收。

图16至图18中示出的灯200包括用于实现热扩散基板212与散热器202之间的物理与热接触的简单而且廉价的布置。光学元件220可以包括中央开口或孔232，紧固件或夹持连接件234(诸如螺钉或者夹子)可以穿过该中央开口或孔并且安装至散热器202。连接器234可以用于将光学元件220、热扩散基板212、电介质层214、与散热器202“夹持”或按压在一起。这用于将灯200的这些部分附接在一起，并且将热扩散基板212按压至散热器202，并且电介质层214在热扩散基板与散热器这二者之间。这可以消除对于这些元件之间的粘结剂或焊料接合层的需求，该需求会增加花费、制造复杂性，并且会抑制热量在LED芯片216与周围环境之间的流动。

该布置的另一个优点在于，通过允许在不损坏周围部件的情况下容易地移除有缺陷的灯部件，该布置允许在生产过程中灯进行方便的“再工作”。这种特征还可以用于寿命成本的降低，因为可以在不更换整个灯组件(散热器、灯泡封装等，它们通常具有非常长的使用寿命)的情况下移除并且更换故障部件(诸如LED封装组件)。此外，由于通过更换灯泡封装/磷光体承载件可以简单地实现不同颜色点的灯(color point lamp)，因此这种基于部件的组装可以帮助降低生产成本，从而允许组件在这些颜色点上的剩余部分的统一制造。作为附加的益处，可以向消费者提供具有不同磷光体组合的多个灯泡封装从而允许由消费者灵活地改变使用中的灯的颜色/色调。

应当理解的是，多种不同的光学元件可以根据本发明以多种不同的方式布置。这些光学元件可以具有多种不同的形状、由多种不同的材料制成、并且可以具有多种不同的性能。图26至图28示出了根据本发明的光学元件250的另一个实施方式，该实施方式可以利用镜面反射和/或漫反射来将来自LED源的光重新引导至更大的光束角度或者优选的方向中。光学元件250通常是花形的并且特别适用于重新引导来自诸如共面LED的共面固态光源的光。该光学元件包括可以安装至共面光源的狭窄的底部区段或者柄部区段252。在示出的实施方式中，底部区段包括中空管状区段，但是应当理解的是，该底部区段可以包括多种不同的形状并且可以不是中空的。

光学元件还包括从底部区段252沿着光学元件向上延展的上反射区段254。上区段254包括在LED 258(在图28中最佳示出)上方的一系列反射叶片或瓣(pedal)256，使得来自LED 258的光冲击叶片256的底部表面并且被反射。在示出的实施方式中，叶片256的宽度沿着光学元件250向上增大以在顶部处反射更多的LED光，但是应当理解的是，在其他实施方式中，所述叶片可以具有沿着光学元件向上相同或者减小的宽度。还应当理解的是，叶片中不同的叶片可以具有不同的宽度或者可以具有沿着光学元件向上以不同方式增加或减小的宽度。

LED光从叶片256的反射有助于使来自LED 258的光散射至期望的发射样式。叶片256可以与底面区段成角度或者弯曲，并且根据期望的发射样式，叶片可以具有不同的弯曲或角度。叶片256的不同部分中可以具有不同的弯曲或角度，并且叶片中的不同叶片可以具有不同的角度与弯曲。现在参照图28，示出了曲率增加的叶片260，增加的曲率导致以较大光束角度的反射。从高曲率叶片260反射的光以更加向下的方向发射。这可以导致具有以较大光束角度的一部分发射的整体灯发射，这在期望全方向发射的实施方式中特别有用(例如，发射)。

还可以在叶片256之间存在空间262，该空间允许来自LED 258的光穿过。穿过叶片256的光可以提供来自LED的向前的发射光，这在期望全方向发射的实施方式中也可以是有用的。不同的实施方式可以具有不同数量和尺寸的叶片256和空间262，这取决于期望的发射样式。在一些实施方式中，叶片256之间的空间262可以包括可在LED光穿过所述空间时转换或散射LED光的转换或散射材料。

光学元件250可以提供一些优点，其中散射元件可以是轻质的并且由管状或角状箔或者反射性聚合物元件廉价地制造。在其他实施方式中，光学元件250可以简单地包括反射纸或塑料。此外，通过依赖镜面反射和/或漫反射，元件的尺寸可以相对于使用TIR的元件减小，因为TIR表面可能仅将入射光反射至最大角度，该最大角度主要由元件与周围环境之间的折射率的差异确定。

应当理解的是，镜面反射和/或漫反射光学元件可以具有多种不同的形状和尺寸并且可以以多种不同的方式布置。在一些实施方式中，叶片之间的空间可以包括诸如孔或狭槽的不同形状，并且所述空间可以在多个不同的位置中。还应当理解的是，光学元件可以以除了安装至光源以外的多种不同的方式安装在灯中。在一些实施方式中，光学元件可以安装至磷光体承载件或散射器。其他光学元件的实施方式可以包括TIR、镜面反射以及弥散的组合以实现期望的光束散射。

对于上述的在图21至图25中示出的光学元件，光学元件250可以在也包括磷光体承载件264的灯中使用(在图28中最佳示出)。磷光体承载件264可以具有与上述的那些特征相同的特征，并且可以由相同的材料制成。磷光体承载件264可以在光学元件250与LED 258上方具有圆罩形状并且包括诸如磷光体的转换材料，该转换材料转换穿过它的LED光中的至少一部分。磷光体承载件264还可以使光散射，从而使来自光学元件250的到受阻的或者反射的光的发射强度变化平稳。其他的实施方式还可以在磷光体承载件上方包括散射器(未示出)以进一步将光散射成期望的发射样式。散射器可以具有与如上所述的散射器相同的特征并且可以由相同的材料制成。

根据本发明的LED阵列可以以多种不同的串联与并联组合耦接在一起。在一个实施方式中，红色与蓝色LED可以相互连接在不同的组中，所述组可以包括它们特有的多种串联与并联组合。由于具有独立的串，施加于每个串的电流均可以被控制以产生诸如3000K的期望的灯色温。图28与图29示出了具有3个红色和5个蓝色(450nm)LED的LED阵列的性能特性。

根据本发明的一些LED灯可以具有从约1200K至3500K的关联色温(CCT)，具有80或更大的显色指数。其他的灯实施方式可以从灯的顶部发射从0至150度的照明强度分布变化不大于10％的光。在其他实施方式中，灯可以发射从0至135度的照明强度分布变化不大于20％的光。在一些实施方式中，来自灯的总通量的至少5％在135-180度的区域中。其他实施方式可以发生从0至120度的照明强度分布变化不大于30％的光。在一些实施方式中，LED灯具有的颜色空间均匀性使得随视角变化的色度自加权平均点的改变不大于0.004。其他的灯可以符合对于60瓦白炽灯泡替换灯泡的照明功效、颜色空间均匀性、光分布、显色指数、尺寸以及基座类型的工作要求。

根据本发明的灯可以发射具有高显色指数(CRI)的光，在一些实施方式中比如为80或更高。在一些其他实施方式中，灯可以发射具有90或更高CRI的光。灯还可以产生具有从2500K至3500K的关联色温(CCT)的光。在其他实施方式中，光可以具有从2700K至3300K的CCT。在此外的其他实施方式中，光可以具有从约2725K至约3045K的CCT。在一些实施方式中，光可以具有约2700K或约3000K的CCT。在此外的其他实施方式中，其中光是可调节的，CCT可以随着调节而降低。在这种情况下，CCT可以降低至1500K或者甚至1200K。在一些实施方式中，CCT可以随着调节而升高。根据该实施方式，其他输出光谱特性可以基于调节而改变。

尽管参照特定的优选配置详尽地描述了本发明，其他方案也是可能的。因此，本发明的精神和范围不应当局限于上述的方案。

Claims (35)

1.一种固态灯，包括：

发光二极管LED；

光学元件，所述光学元件被整形为套在所述LED上且至少部分包围所述LED，从而使得来自所述LED的光与所述光学元件相互作用，所述光学元件被整形为弯曲锥形的形状，并限定中空的中央开口，上弯曲表面以及侧发射表面，所述光学元件将所述LED的发射样式改变为更宽广的发射样式，其中，来自所述LED的光的一部分经所述光学元件引导从所述侧发射表面发射以提供所述更宽广的发射样式的一部分；

热扩散基板，使来自所述LED的热量在遇到热阻材料之前扩散；

紧固件，穿过所述中央开口并将所述光学元件紧固至所述热扩散基板；以及

磷光体承载件，所述磷光体承载件在所述光学元件上方，所述磷光体承载件将所述LED光的至少一些转换为不同的波长。

2.根据权利要求1所述的灯，其中，所述光学元件包括基本透明的材料，来自所述LED的光被所述光学元件引导成更宽广的发射样式。

3.根据权利要求2所述的灯，其中，所述LED光在所述光学元件中通过全内反射引导。

4.根据权利要求2所述的灯，其中，所述LED光在所述光学元件中通过折射引导。

5.根据权利要求2所述的灯，其中，所述LED光的一部分被所述光学元件引导成以70度或更大的角度发射至所述LED。

6.根据权利要求2所述的灯，其中，所述LED光的一部分被所述光学元件引导成以80度或更大的角度发射至所述LED。

7.根据权利要求2所述的灯，其中，所述LED光的一部分被所述光学元件引导成以90度或更大的角度发射至所述LED。

8.根据权利要求2所述的灯，其中，所述LED光的一部分穿出所述光学元件。

9.根据权利要求2所述的灯，其中，所述光学元件具有三维形状。

10.根据权利要求1所述的灯，其中，所述光学元件包括反射性表面，

所述LED光中的至少一些从所述表面反射离开。

11.根据权利要求10所述的灯，其中，所述反射性表面在所述LED的上方。

12.一种固态灯，包括：

热耗散元件；

电介质层，所述电介质层在所述热耗散元件上；

热扩散基板，所述热扩散基板在所述电介质层上；以及

发光二极管LED，所述LED在所述热扩散基板上并且与所述热扩散基板热接触，所述热扩散基板使来自所述LED的热量在所述LED热量到达所述电介质层之前扩散；

光学元件，所述光学元件被整形为套在所述LED上且至少部分包围所述LED，所述光学元件被整形为弯曲锥形的形状，并限定中空的中央开口，上弯曲表面以及侧发射表面，其中，来自所述LED的至少一些光经所述光学元件引导从所述侧发射表面发射以提供所述LED的更宽广的发射样式的一部分；以及

紧固件，穿过所述中央开口并将所述光学元件紧固至所述热扩散基板。

13.根据权利要求12所述的灯，其中，所述热扩散基板包括高导热性材料。

14.根据权利要求12所述的灯，其中，所述热扩散基板包括金属。

15.根据权利要求12所述的灯，其中，所述热扩散基板包括铜或镀金铜。

16.根据权利要求12所述的灯，其中，所述LED通过导热机构或材料安装至所述热扩散基板。

17.根据权利要求12所述的灯，其中，所述LED通过焊料安装至所述热扩散基板。

18.根据权利要求12所述的灯，其中，所述热耗散元件包括散热器。

19.根据权利要求12所述的灯，所述光学元件将来自所述LED的发射样式改变成更宽广的发射样式。

20.根据权利要求12所述的灯，进一步包括远距离磷光体承载件。

21.根据权利要求12所述的灯，进一步包括散射器。

22.一种固态灯，包括：

固态发射器阵列，所述固态发射器阵列以基本定向性的发射样式发射光；

三维光学元件，所述光学元件被整形为套在所述固态光发射器阵列上并至少部分包围所述固态光发射器阵列，所述光学元件被整形为弯曲锥形的形状，并限定中空的中央开口，上弯曲表面以及侧发射表面，所述光学元件将所述固态光发射器阵列的定向性发射样式改变为更全方向的灯发射样式，来自所述固态光发射器的光的一部分经所述光学元件引导朝向所述侧发射表面并提供用于所述灯发射样式的向前的光发射；

热扩散基板，使来自所述固态发射器阵列的热量在遇到热阻材料之前扩散；以及

紧固件，穿过所述中央开口并将所述光学元件紧固至所述热扩散基板。

23.根据权利要求22所述的灯，其中，所述固态光发射器阵列包括发光二极管LED阵列。

24.根据权利要求22所述的灯，其中，所述光学元件包括基本透明的材料，来自所述发射器阵列的光通过所述光学元件被引导成更加全方向发射样式。

25.根据权利要求24所述的灯，其中，所述阵列光在所述光学元件中通过全内反射引导。

26.根据权利要求24所述的灯，其中，所述阵列光在所述光学元件中通过折射引导。

27.根据权利要求22所述的灯，其中，所述光发射器阵列是共面的。

28.根据权利要求24所述的灯，其中，所述阵列光的一部分被所述光学元件引导成以70度或更大的角度发射至所述光发射器阵列。

29.根据权利要求24所述的灯，其中，所述阵列光的一部分穿出所述光学元件的顶部表面。

30.根据权利要求22所述的灯，其中，所述光学元件包括反射性表面，所述阵列光中的至少一些从所述表面反射离开。

31.根据权利要求30所述的灯，其中，所述反射性表面在LED的上方。

32.根据权利要求22所述的灯，进一步包括磷光体承载件。

33.根据权利要求22所述的灯，进一步包括散射器。

34.根据权利要求22所述的灯，尺寸设计为适配A19尺寸轮廓。

35.根据权利要求22所述的灯，包括符合能源之星的发射样式。