CN103842714B - 固态光源装置及利用该固态光源装置的灯 - Google Patents

固态光源装置及利用该固态光源装置的灯 Download PDF

Info

Publication number
CN103842714B
CN103842714B CN201280049133.7A CN201280049133A CN103842714B CN 103842714 B CN103842714 B CN 103842714B CN 201280049133 A CN201280049133 A CN 201280049133A CN 103842714 B CN103842714 B CN 103842714B
Authority
CN
China
Prior art keywords
state light
solid state
light emitter
chip
color
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201280049133.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103842714A (zh
Inventor
S.C.艾伦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osram Sylvania Inc
Original Assignee
Osram Sylvania Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Sylvania Inc filed Critical Osram Sylvania Inc
Publication of CN103842714A publication Critical patent/CN103842714A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103842714B publication Critical patent/CN103842714B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/60—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • F21K9/62—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction using mixing chambers, e.g. housings with reflective walls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00—Reflectors for light sources
    • F21V7/0091—Reflectors for light sources using total internal reflection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00—Reflectors for light sources
    • F21V7/04—Optical design
    • F21V7/048—Optical design with facets structure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00—Reflectors for light sources
    • F21V7/04—Optical design
    • F21V7/06—Optical design with parabolic curvature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2105/00—Planar light sources
    • F21Y2105/10—Planar light sources comprising a two-dimensional array of point-like light-generating elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2113/00—Combination of light sources
    • F21Y2113/10—Combination of light sources of different colours
    • F21Y2113/13—Combination of light sources of different colours comprising an assembly of point-like light sources
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Abstract

提供用于颜色混合的固态光源装置和包括该固态光源装置的光源。基板具有耦接到其上的多个不同颜色的LED芯片（314、316）。发出的光被混合以产生白光输出。将LED芯片布置在基板上，以使得例如通过形成包括不同颜色的一个或多个LED芯片的LED组、通过歪斜LED芯片和/或通过形成LED组和/或芯片的非矩形阵列或圆形阵列来改进颜色混合。颜色混合LED装置可以与准直光学器件一起用于灯或其它光源，所述准直光学器件用于准直和进一步混合从LED装置输出的颜色混合光。颜色混合LED装置可以被设置为具有多个LED芯片的单个封装结构或被设置为一个或多个LED芯片的多个封装结构。

Description

固态光源装置及利用该固态光源装置的灯
政府权益声明
本发明是在美国政府的支持下根据美国能源部授予的DOE合作协议No. DE-EE0000611完成的。美国政府享有本发明的一定权利。
相关申请的交叉引用
本申请要求于2011年10月6日提交的名称为“GROUPINGS OF SOLID STATE LIGHTSOURCES FOR COLOR MIXING”的美国临时专利申请No. 61/544,186以及于2012年10月5日提交的名称为“ARRANGEMENT OF SOLID STATE LIGHT SOURCES AND LAMP USING SAME”的美国专利申请序列号No. 13/645,790的优先权，该两个美国申请的全部内容通过引用合并于本文。
技术领域
本发明涉及照明设备，更具体地，涉及固态光源的颜色混合。
背景技术
固态光源由于它们的能量效率和持续下降的成本而被越来越多地用于照明设备中。固态光源通过各种方式产生白光。例如，一个或多个固态光源可以被安装在基板上，诸如但不限于印刷电路板，这有时被称作“板上芯片”（COB）封装结构。所述一个或多个固态光源（它们通常发出产生蓝色的波长的光）可以被直接位于封装结构内或远离封装结构的磷光体和/或磷光体混合物覆盖，以为从下面的一个或多个固态光源发出的光提供磷光体转换，从而产生白光。替代性地，结合有两种或更多种不同“颜色”（即，对应于不同颜色的光波长）的固态光源可以混合在一起以产生白光。
发明内容
尽管与使用“传统”光源的灯相比使用固态光源的灯具有总体增大的功效，但是也遇到了其它问题和挑战。一种灯用的现有固态光源封装结构包括具有含磷光体的平坦硅树脂包封体的固态光源芯片阵列。尽管这种封装结构通常产生均匀颜色的辐射，但是最大功率和流明由于保留在硅树脂包封体中的磷光体热量而受到限制。另一种类型的固态光源封装结构包括在电路板上的固态光源的矩形网格或阵列，所述固态光源中的一些产生形成偏绿白色（“薄荷色”）的波长的光，所述固态光源中的一些产生形成偏红色（“琥珀色”）的波长的光。由于通常期望将固态光源高密度地封装在电路板上，因此矩形阵列用于允许尽可能紧密地封装大体正方形的固态光源芯片。尽管这种封装结构提供高功效，但是矩形阵列在与某些类型的光学器件一起使用时不能提供期望的颜色混合，和/或不能提供诸如聚光灯的某些应用所期望的更紧凑的光束角。
本发明的实施例提供优化了颜色混合的固态光源装置，其相比上述常规装置具有更高的功效。实施例进一步提供便于在例如聚光灯中使用的更紧凑的光束角。
在实施例中，提供一种固态光源装置。所述装置包括：基板；以及多个固态光源组，其被布置在所述基板的各个固态光源区上，每个固态光源组包括被耦接到所述基板并且被布置为彼此紧邻的第一颜色固态光源芯片和第二颜色固态光源芯片，所述第一颜色固态光源芯片被配置为发出第一波长的光，所述第二颜色固态光源芯片被配置为发出与所述第一颜色固态光源芯片不同的第二波长的光，其中，每个固态光源组紧邻至少两个其它固态光源组，其中，在至少一个固态光源组中的固态光源芯片相对于在至少另一个固态光源组中的固态光源芯片歪斜，并且其中，所述固态光源芯片的至少子组位于假想圆上，并且固态光源芯片的至少子组位于假想圆的内部。
在相关实施例中，所述固态光源芯片可以在所述基板上形成非矩形阵列。在另一相关实施例中，所述固态光源组可以在所述基板上形成圆形阵列。在另一相关实施例中，在每个固态光源组中第一颜色固态光源芯片与第二颜色固态光源芯片的比率可以和所述基板上第一颜色固态光源芯片与第二颜色固态光源芯片的比率相同。在另一相关实施例中，所述第一颜色固态光源芯片与第二颜色固态光源芯片可以围绕穿过固态光源组中固态光源芯片的至少子组的假想圆交替。
在另一相关实施例中，所述第一波长可以对应于薄荷色光，并且所述第二波长可以对应于琥珀色光。在另一相关实施例中，每个固态光源组可以提供1：1至2：1的薄荷色-琥珀色比率。
在另一相关实施例中，所述第一颜色固态光源芯片和第二颜色固态光源芯片中的至少一个可以包括磷光体转换固态光源，该磷光体转换固态光源包括蓝光固态光源，其作为含磷光体元件的激励源。在另一相关实施例中，每个固态光源组可以包括被配置为发出第三波长的光的第三颜色固态光源芯片。在另一相关实施例中，所述第一波长可以对应于薄荷色光，所述第二波长可以对应于琥珀色光，并且所述第三波长可以对应于蓝色光。
在另一相关实施例中，所述第一颜色固态光源芯片可以大于所述第二颜色固态光源芯片。在另一相关实施例中，每个固态光源组可以包括至少三个固态光源芯片的预定图案，该至少三个固态光源芯片包括所述第一颜色固态光源芯片和第二颜色固态光源芯片。在另一相关实施例中，每个固态光源组可以包括一个第一颜色固态光源芯片和多个第二颜色固态光源芯片。
在另一实施例中，提供一种光源。所述光源包括：基板，其中所述基板包括多个固态光源区和多个固态光源组，其中，所述多个固态光源组中的每组被布置在所述基板的所述多个固态光源区中的各个固态光源区上，其中，每个固态光源组包括被耦接到所述基板并且被布置为彼此紧邻的第一颜色固态光源芯片和第二颜色固态光源芯片，所述第一颜色固态光源芯片被配置为发出第一波长的光，所述第二颜色固态光源芯片被配置为发出与所述第一波长不同的第二波长的光，其中，每个固态光源组紧邻所述多个固态光源组中的至少两个其它固态光源组，其中，在所述多个固态光源组中的至少一个固态光源组中的固态光源芯片相对于在至少另一个固态光源组中的固态光源芯片歪斜，并且其中，所述固态光源芯片的子组位于所述基板上的假想圆上，并且所述固态光源芯片的子组位于所述基板上的假想圆的内部；光学系统，其被配置为准直从所述多个固态光源组发出的光；以及外壳，其中所述外壳至少部分地包围所述基板和所述光学系统。
在相关实施例中，光源还可以包括：散射体，其被配置为散射经准直的光，其中，所述散射体至少部分地被所述外壳包围。
附图说明
通过如在附图中所示的本文公开的特定实施例的以下描述，本文公开的前述和其它目的、特征和优点将变得显而易见，在所有附图中，相似的附图标记表示相同的部件。附图不必按比例绘制，而是着重于图示本文所公开的原理。
图1示出根据本文公开的实施例的包括固态光源装置的灯的侧视图。
图2是根据本文公开的实施例的包括固态光源装置和全内反射（TIR）光学器件的灯的侧视图。
图3-10是根据本文公开的实施例的固态光源装置的各种实施例的示意性俯视图。
具体实施方式
如本文所使用的，术语“固态光源”通常用于指代一个或多个发光二极管（LED）、有机发光二极管（OLED）、高分子发光二极管（PLED）以及任何其它发光半导体装置，并且包括其结合。在一些实施例中，固态光源包括并联、串联和/或混联的多于一个固态光源。此外，在一些实施例中，固态光源包括单个半导体裸片（die）、在单个基板上的一组半导体裸片、包括多组半导体裸片的芯片及其组合。为方便起见，在本文中术语LED可与术语固态光源互换地使用。
如本文所使用的，术语“颜色”通常用于指代观察者可感知到的辐射的性质，并且术语“不同的颜色”意味着具有不同主波长和/或带宽的两种不同光谱。此外，“颜色”可用于表示白光和非白光。使用特定的颜色来描述LED或LED所发出的光表示与该特定颜色相关的主波长的特定范围。具体地，术语“红色”在被用于描述LED或LED发出的光时指的是LED发出主波长在610nm和750nm之间的光，并且术语“琥珀色”表示主波长更具体地在610nm和630nm之间的红光。术语“绿色”在被用于描述LED或LED发出的光时指的是LED发出主波长在495nm和570nm之间的光，并且术语“薄荷色”表示白光和/或白光中稍带绿光的大体白光，从而该光位于普朗克轨迹上方并处于或大体处于1931 CIE色度图的绿色空间中。术语“蓝色”在被用于描述LED或LED发出的光时指的是LED发出主波长在430nm和490nm之间的光。术语“白色”通常表示相关色温（CCT）在约2600和8000K之间的白光，“冷白色”表示CCT大体在3600K以上的光，其颜色更偏蓝；“暖白色”表示CCT在约2600K和3600K之间的白光，其颜色更偏红。
如本文所使用的，术语“歪斜”表示LED芯片的一个或多个侧面相对于另一个LED芯片的一个或多个侧面具有倾斜或偏斜的方向或位置。如本文所使用的，术语“非矩形阵列”表示一阵列，该阵列中的元件（例如，LED芯片）未被布置在由直角坐标（诸如，关于阵列中心的x、y位移）限定的直角坐标网中。术语“圆形阵列”表示一阵列，相比直角坐标，利用极坐标（诸如，沿半径（r）且具有位移角（Θ）的关于阵列中心（c）的位移）更容易限定该阵列中的元件。
在图1中，灯100包括LED装置110、诸如但不限于多面反射器120的光学系统、和散射体130。LED装置110提供发射和混合不同颜色的光的光源。多面反射器120反射、准直并进一步混合由LED装置发射的光，当光从灯100传播出去时，散射体130散射并进一步混合光。灯100可以用于，例如但不限于，光束角小于25°（在一些实施例中为20°或更小）的聚光灯应用。在其它实施例中，LED装置110可以用于具有其它类型的准直光学器件的其它类型的灯以及用于其它应用，例如，用于光束角大于25°的照明设备和光束角大于40°的投光灯。
LED装置110包括基板112、耦接到基板112的多个不同颜色的LED芯片114、116、以及包封LED芯片114、116的透明圆罩118。LED芯片114、116包括用于发出第一颜色的光的至少一个第一颜色LED芯片114和用于发出不同于第一颜色的第二颜色的光的至少一个第二颜色LED芯片116。LED芯片114、116可以以有助于颜色混合同时从相对小的区域产生相对高的通量的方式被布置在基板112上。具体地，例如通过形成包括不同颜色的LED芯片114、116图案的LED组111、通过歪斜LED芯片和/或通过形成LED组和/或芯片的非矩形阵列或圆形阵列，可以布置LED芯片114，如下面更详细地描述的。
从LED芯片114、116发出的不同颜色的光在其传播经过圆罩118时被混合，由此提供良好的源级颜色混合。圆罩118可以包括提供大于120°的半高全宽（FWHM）（在一些实施例中约150°的FWHM）的光束角的低轮廓包封体（例如，透明硅树脂）圆罩。圆罩118可以（在一些实施例中就是这样）例如利用磨光的铝模具被模塑在基板120上的LED芯片114、116上方，以提供相对光滑的表面抛光从而提高光效率。圆罩118还可以（在一些实施例中就是这样）是半球形圆罩，以提供更大的光提取但具有更低的颜色均匀性。
在一些实施例中，第一颜色LED芯片114发出薄荷色的光并且第二颜色LED芯片116发出琥珀色的光，从而这些颜色混合以产生白光。LED芯片114、116可以（在一些实施例中就是这样）被布置在基板112上的相对小的区域内，从而混合薄荷色和琥珀色，例如，以达到大于或等于90的高相关显色指数（CRI）、大于约2000 lm的高通量、和/或大于或等于100 LPW的高功效。实际性能可能受以下因素影响，所述因素包括但不限于LED芯片和磷光体的效率、LED芯片的数量、驱动电流、LED芯片的密度和操作温度。LED芯片114、116的精确尺寸、数量和布置取决于光源的期望性能和应用。下面更详细地论述LED芯片的各种可能布置方式。在一些实施例中，LED装置110和准直光学器件的结合可以得到高品质的暖白光输出，其具有类似于卤素聚光灯的相对小的光束角（例如小于25°）但是具有较高的发光功效。
LED芯片114、116中的一个或两者可以包括磷光体转换LED芯片，磷光体转换LED芯片包括发出蓝光的LED（诸如但不限于III族氮化物LED），其作为覆盖发出蓝光的LED的含磷光体元件（诸如磷光体板或块）的激励源。第一颜色LED芯片114的一个例子包括具有薄荷色磷光体转换器（诸如偏绿的YAG：Ce）的蓝光III族氮化物LED（诸如InGaN），所述转换器用于将蓝光转换为薄荷色（也被称作EQ白光）。薄荷色磷光体转换器提供将由III族氮化物LED发出的蓝光转换至薄荷绿波长范围的芯片级转换（CLC）。利用直接位于LED芯片上的磷光体薄层，使得在磷光体不过热的情况下允许高驱动电流并最小化光源尺寸（即，光展量）。第二颜色LED芯片116的一个例子包括琥珀光LED，诸如InGaAIP，其在不存在磷光体转换的情况下直接发出琥珀色光。
在一些实施例中，基板112是电路板，并且LED芯片114、116直接粘合到电路板，以形成多LED“板上芯片”（COB）封装。基板112可以由（例如但不限于）陶瓷、具有金属过孔的陶瓷或包括至少三个层（金属底板、绝缘电介质和金属电路）的金属芯PCB制成。利用已知技术，诸如但不限于回流焊接、环氧树脂粘合和引线键合，可以将LED芯片114、116机械地和电气地耦接到基板112上的焊盘和迹线（未示出）。利用借助于陶瓷基板的COB技术，例如，允许实现紧贴的LED芯片间隔（例如，~0.1mm的边缘对边缘）、小电路特征（例如，50-100微米的最小迹线宽度和间隔）和用于从小区域产生高通量的优异热管理。尽管本文描述的颜色混合多LED装置的一些实施例使用COB技术，但是在其它实施例中，还可以将单独封装的LED（诸如可从德国的雷根斯堡的OSRAM Opto Semiconductors购买的OSLON® LED）以本文描述的图案布置在基板或电路板上，以改进颜色混合。
还可以将诸如光伏（PV）或颜色传感器芯片的其它部件（在一些实施例中就是这样）耦接到基板112。驱动电路系统（未示出）可以耦接到LED芯片114、116（例如，经由基板112上的迹线），用于驱动不同颜色的LED芯片114、116，以实现期望的颜色混合。在名称为“DRIVER CIRCUIT FOR SOLID STATE LIGHT SOURCES”的共有美国专利申请序列号No.13/471,650中更详细地描述了驱动电路系统的一个例子，该美国申请的全部内容通过引用合并于本文。
LED装置110还可以（在一些实施例中就是这样）包括用于发出第三种颜色（诸如蓝色）的至少第三颜色LED芯片。利用第三颜色LED芯片允许更宽的色品范围并通过调制三个（3）LED芯片（例如，调制电流或脉宽调制）而允许电子合并（binning），以达到期望的色品。还构想到其它颜色和颜色组合。例如，第一颜色LED芯片114可以包括任何类型的绿光LED芯片，并且第二颜色芯片116可以包括任何类型的红光LED芯片。
多面反射器120可以（在一些实施例中就是这样）包括涂覆铝的多面反射器，以反射、准直和进一步混合光。灯100的其它实施例可以使用其它类型的反射器，诸如但不限于光滑抛物面反射器。散射体130可以（在一些实施例中就是这样）包括微结构聚合物散射体板，其以约5-10度的散射角来散射光。在其它实施例中，可以使用其它类型的散射体或可以省除散射体。
在一些实施例中，LED装置110可以与其它类型的光准直光学器件一起使用。例如，如图2所示，灯200包括LED装置110和用于反射、准直和进一步混合LED光的全内反射（TIR）光学器件220。具有TIR光学器件220的灯200的一些实施例包括多面侧壁222和有纹理的上表面224，用于进一步混合颜色。具有TIR光学器件220的灯200的其它实施例可以包括散射体片（未示出），以用于散射和进一步混合光。
图1和2示出了具有单个LED装置110和相关的光准直光学器件的灯100、200。其它实施例可以包括多个LED装置110和相关的反射器或TIR光学器件。多个LED装置110可以用于（例如但不限于）具有三种颜色混合的多个LED装置110（例如，每个5瓦）和三个相关的反射器或TIR光学器件的聚光灯模块。
参照图3-10，更详细地示出和描述了LED装置的各种实施例。本文示出和描述的每个LED装置包括至少两个不同颜色的LED芯片，所述LED芯片被布置在相邻的LED组中、相对于另一LED芯片歪斜和/或被布置为圆形阵列，以改进沿角方向和/或径向方向的颜色混合。尽管示出了LED芯片和LED组的具体布置，但是其它布置也是可行的并且在本公开的范围内。所示的实施例至少包括薄荷色-琥珀色比率在1：1和2：1之间的薄荷色LED芯片和琥珀色LED芯片，以实现期望的颜色混合；然而，也可以采用其它的颜色和颜色比率。可以基于颜色混合LED光源的期望性质（例如，功率输入、通量、功效、光源直径、亮度、颜色均匀性和CRI）来确定LED芯片的数量、尺寸和布置。
在图3中，LED装置310包括多个LED组311，其具有被布置在基板312的各个LED区313上的两种不同颜色的至少两个LED芯片314、316。LED芯片314、316歪斜，以允许被布置为圆形阵列，使得每个LED组311与圆形阵列中的另外两个这种LED组紧邻。在图3中，每个LED组311包括被布置为彼此紧邻（即，其间不存在其他LED芯片）的一个薄荷色LED芯片314和一个琥珀色LED芯片316的图案，并且LED芯片314、316的尺寸大致相同，并且薄荷色LED芯片314和薄荷色芯片316的数量相同，以提供1：1的薄荷色-琥珀色比率。如图所示，每个LED组311可以具有与基板312上的LED装置310的总薄荷色-琥珀色比率相同的薄荷色-琥珀色比率。
LED组311和单独的LED芯片314、316在基板312上被布置为圆形阵列，以促进颜色混合。换言之，LED芯片314、316中的每个都位于沿半径（r）且具有位移角（Θ）的关于阵列中心（c）的位移d处。LED芯片314、316还被布置为使得子组LED芯片314、316位于假想圆318上，薄荷色和琥珀色沿假想圆318交替，并使得子组LED芯片314、316位于假想圆318内部。因此，LED芯片314、316沿径向方向和角方向延伸。通过分组LED芯片314、316并且沿角方向交替颜色，薄荷色和琥珀色大致平衡以改进颜色混合。将LED芯片314、316布置为圆形阵列并使不同颜色沿角方向平衡使得在被用于具有圆孔的圆形灯中时能够具有良好的颜色混合。尽管图3示出被布置为圆形阵列的LED芯片314、316，但是其它实施例可以包括并且确实包括被布置为其他非矩形阵列的歪斜LED芯片。
在图4中，LED装置410包括相邻LED组411的圆形阵列，LED组411包括被布置在基板412上的具有两种不同颜色的三（3）个LED芯片414a、414b、416。每个LED组411例如包括尺寸大致相同的两个薄荷色LED芯片414a、414b和一个薄荷色LED芯片416的预定图案，从而在每个LED组411中提供2：1的薄荷色-琥珀色比率。六（6）个LED组411提供总计十二（12）个薄荷色LED芯片414a、414b和六（6）个琥珀色LED芯片416。LED芯片414a、414b、416歪斜，以允许LED组411被布置为圆形阵列，并且不同颜色（例如，薄荷色和琥珀色）沿穿过子组LED芯片414a、416的假想圆418交替。在图4中，子组LED芯片414a、416沿假想圆418放置并且子组LED芯片414b位于假想圆418内部，从而使得LED芯片相对于圆形阵列沿径向和角方向两者延伸。
在图5中，LED装置510包括LED组511的圆形阵列，LED组511具有被布置在基板512上的三种不同颜色的三个LED芯片514、515、516。每个LED组511例如包括尺寸大致相同的一个薄荷色LED芯片514、一个蓝色LED芯片515和一个琥珀色LED芯片516的预定图案。LED芯片514、515、516歪斜，以允许LED组511被布置为圆形阵列并且额外的LED组511位于中心区。三种不同颜色（例如，薄荷色、琥珀色和蓝色）沿穿过子组LED芯片的假想圆518在角方向上交替，并且LED芯片位于假想圆518上以及位于假想圆518内部。
在图6中，LED装置610包括LED组611的圆形阵列，LED组611具有被布置在基板612上的两种不同颜色的五（5）个LED芯片。每个LED组611例如包括尺寸大致相同的三个薄荷色LED芯片614a-c和两个琥珀色LED芯片616a、616b的预定图案，从而在每个LED组611和整个阵列中提供3：2的薄荷色-琥珀色比率。在图6中，五（5）个LED组611提供总计15个薄荷色LED芯片和10个琥珀色LED芯片。LED芯片614a-c、616a、616b可以（在一些实施例中确实是这样）歪斜，以允许LED组形成圆形阵列，并且不同颜色（例如，薄荷色和琥珀色）沿穿过子组LED芯片的假想圆618在角方向上交替。在图6中，子组LED芯片614a、616a沿假想圆618放置，并且子组LED芯片614b、614c、616b位于假想圆618内部，从而使得LED芯片相对于圆形阵列沿径向和角方向两者延伸。
如图6所示，LED芯片614a-c、616a、616b还可以被紧密地封装在基板上，以减小阵列的尺寸。如本文所使用的，“紧密地封装”表示多个LED芯片被足够紧密地放置，以致没有足够空间以用于另一LED芯片，另一LED芯片可以（在一些实施例中确实是这样）包括单个LED半导体裸片。具有如上所述地布置的歪斜LED芯片的紧密封装的阵列能够发出具有良好的颜色混合的紧凑光束（即，较小的光束角），其尤其是（例如但不限于）聚光灯应用中所需要的。在一个实施例中，可以紧密地封装二十五（25）个1mm x 1mm的LED芯片（即，15个薄荷色和10个琥珀色），以提供约12.3mm的光源直径。
在图7中，LED装置710包括LED组711的圆形阵列，LED组711包括被布置在基板712上的两种不同颜色和两种不同尺寸的四（4）个LED芯片。每个LED组711例如包括一个较大的薄荷色LED芯片714和三个较小的琥珀色LED芯片716a-716c的预定图案。较大的薄荷色LED芯片714具有例如是较小的琥珀色LED芯片716a-716c的表面积的约4倍的表面积，由此在每个LED组711和整个阵列中提供4：3的薄荷色-琥珀色比率。LED芯片714、716a-716c歪斜，以允许LED组711形成薄荷色和琥珀色交替的圆形阵列。在一些实施例中，较大的LED芯片714大致为1mm2（1mm x 1mm），较小的LED芯片716a-716c大致为0.25mm2（0.5mm x 0.5mm），并且三（3）个1mm2的薄荷色LED芯片714和九（9）个0.25mm2的琥珀色LED芯片在6.6mm的正方形基板上被布置为圆形图案。
在图8中，LED装置810包括LED组811的圆形阵列，LED组811包括被布置在基板812上的两种不同颜色和两种不同尺寸的五（5）个LED芯片。每个LED组811例如包括一个较大的薄荷色LED芯片814和四个较小的琥珀色LED芯片816a-816d的预定图案。较大的薄荷色LED芯片814具有例如是较小的琥珀色LED芯片816a-816c的表面积的约4倍的表面积，由此提供1：1的薄荷色-琥珀色比率。LED芯片814、816a-816d歪斜，以允许LED组811形成围绕圆以一（1）个较大的薄荷色LED芯片814和四（4）个较小的琥珀色LED芯片816a-816d交替的圆形阵列。在一些实施例中，五（5）个1mm2的薄荷色LED芯片814和二十（20）个0.25mm2的琥珀色LED芯片在10mm的正方形基板上被布置为圆形阵列。在图8中，LED组811形成为具有开放中心区819的圆形阵列，所述开放中心区用于其它部件（诸如但不限于，光伏芯片和/或另一种类型的传感器）。
图9示出包括交替薄荷色LED芯片914和琥珀色LED芯片916的同心圆形阵列的LED装置910。图10示出包括交替薄荷色LED芯片1014和琥珀色LED芯片1016的圆形阵列的LED装置1010。
尽管所示实施例示出了具有LED组和/或LED芯片布置的LED装置的具体例子，但是其它图案、数量、尺寸、组合和颜色的LED芯片也可以被布置在LED组中和/或圆形阵列或其它非矩形阵列中。此外，所示的每个实施例都并非旨在是排他性的，并且除了或排除所示的图案和布置之外，可以在基板上的其它位置处耦接额外的LED组和/或LED芯片。诸如光伏芯片的其它部件也可以耦接到基板。因此，本文描述的LED装置可以辅助颜色混合，同时提供高功效的光源。具体地，包括一个或多个这类LED装置的灯可以提供良好的颜色混合和高功效以及适于某些照明应用的相对小的光束角。
如本文所使用的，术语“耦接”表示任何连接、耦接、联接等，一个系统元件载有的信号经由所述“耦接”被提供给“耦接”的元件。这类“耦接”设备或信号和设备不必彼此直接连接，并且可以通过可操纵或修改这类信号的中间部件或设备而分开。类似地，如本文所使用的，关于机械或物理连接或耦接的术语“连接”或“耦接”是相对术语并且不需要直接的物理连接。
除非另作声明，使用词语“大致”可以被看作是包括精确的关系、条件、布置、取向和/或其他特征，以及本领域技术人员理解的上述的偏差值，只要所述偏差不会实质上影响所公开的方法和系统。
贯穿本公开的全文，使用冠词“一”和/或“一个”和/或“所述”来修饰名词可以被理解为出于方便的目的并且包括一个或一个以上的所修饰名词，除非另作声明。术语“包含”、“包括”和“具有”试图是包含性的并且意味着除了所列元素外可以存在附加元素。
被描述和/或在附图中以其他方式描绘的要与其连通、关联和/或基于等等的元件、部件、模块和/或其零件可以被理解为以直接和/或间接方式被这样地连通、关联和/或基于等等，除非另作声明。
虽然已经相对于其具体实施例描述了方法和系统，但是方法和系统不局限于此。显然地，从上述教导中可以显而易见到许多改型和变体。本领域技术人员可以对本文描述和图释的细节、材料和零件布置做出许多附加改变。

Claims (14)

1.一种固态光源装置，包括：
基板；以及
多个固态光源组，所述固态光源组被布置在所述基板的各个固态光源区上，每个固态光源组包括被耦接到所述基板并且被布置为彼此紧邻的第一颜色固态光源芯片和第二颜色固态光源芯片，所述第一颜色固态光源芯片被配置为发出第一波长的光，所述第二颜色固态光源芯片被配置为发出与所述第一颜色固态光源芯片所发出的不同的第二波长的光，其中，每个固态光源组紧邻至少两个其它固态光源组，其中，在至少一个固态光源组中的固态光源芯片相对于在至少另一个固态光源组中的固态光源芯片歪斜，并且其中，所述固态光源组中的固态光源芯片的至少一个子组位于穿过其的假想圆上，并且固态光源芯片的至少另一子组位于所述假想圆的内部，所有固态光源组的所有固态光源芯片位于所述假想圆上及其内部，并且在所述假想圆内部包括所述第一颜色固态光源芯片和第二颜色固态光源芯片中的至少一种，位于所述假想圆上的所述第一颜色固态光源芯片与第二颜色固态光源芯片围绕所述假想圆交替。
2.根据权利要求1所述的固态光源装置，其中，所有固态光源芯片在所述基板上形成非矩形阵列。
3.根据权利要求1所述的固态光源装置，其中，所述固态光源组在所述基板上形成圆形阵列。
4.根据权利要求1所述的固态光源装置，其中，在每个固态光源组中第一颜色固态光源芯片与第二颜色固态光源芯片的比率和所述基板上第一颜色固态光源芯片与第二颜色固态光源芯片的比率相同。
5.根据权利要求1所述的固态光源装置，其中，所述第一波长对应于薄荷色的光，并且其中，所述第二波长对应于琥珀色的光。
6.根据权利要求5所述的固态光源装置，其中，每个固态光源组提供1：1至2：1的薄荷色-琥珀色比率。
7.根据权利要求1所述的固态光源装置，其中，所述第一颜色固态光源芯片和第二颜色固态光源芯片中的至少一个包括磷光体转换固态光源，所述磷光体转换固态光源包括蓝光固态光源，所述蓝光固态光源作为含磷光体元件的激励源。
8.根据权利要求1所述的固态光源装置，其中，每个固态光源组包括被配置为发出第三波长的光的第三颜色固态光源芯片。
9.根据权利要求8所述的固态光源装置，其中，所述第一波长对应于薄荷色的光，其中，所述第二波长对应于琥珀色的光，并且其中，所述第三波长对应于蓝色的光。
10.根据权利要求1所述的固态光源装置，其中，所述第一颜色固态光源芯片大于所述第二颜色固态光源芯片。
11.根据权利要求1所述的固态光源装置，其中，每个固态光源组包括至少三个固态光源芯片的预定图案，所述至少三个固态光源芯片包括所述第一颜色固态光源芯片和第二颜色固态光源芯片。
12.根据权利要求1所述的固态光源装置，其中，每个固态光源组包括一个第一颜色固态光源芯片和多个第二颜色固态光源芯片。
13.一种光源，包括：
基板，其中所述基板包括多个固态光源区和多个固态光源组，其中，所述多个固态光源组中的每组被布置在所述基板的所述多个固态光源区中的各个固态光源区上，其中，每个固态光源组包括被耦接到所述基板并且被布置为彼此紧邻的第一颜色固态光源芯片和第二颜色固态光源芯片，所述第一颜色固态光源芯片被配置为发出第一波长的光，所述第二颜色固态光源芯片被配置为发出与所述第一波长不同的第二波长的光，其中，每个固态光源组紧邻所述多个固态光源组中的至少两个其它固态光源组，其中，在所述多个固态光源组中的至少一个固态光源组中的固态光源芯片相对于在至少另一个固态光源组中的固态光源芯片歪斜，并且其中，所述固态光源组中的固态光源芯片的至少一个子组位于所述基板上的穿过其的假想圆上，并且所述固态光源芯片的另一子组位于所述基板上的假想圆的内部，并且在所述假想圆内部包括所述第一颜色固态光源芯片和第二颜色固态光源芯片中的至少一种，所有固态光源组的所有固态光源芯片位于所述假想圆上及其内部，位于所述假想圆上的所述第一颜色固态光源芯片与第二颜色固态光源芯片围绕所述假想圆交替；
光学系统，所述光学系统被配置为准直从所述多个固态光源组发出的光；以及
外壳，其中所述外壳至少部分地包围所述基板和所述光学系统。
14.根据权利要求13所述的光源，还包括：
散射体，所述散射体被配置为散射经准直的光，其中，所述散射体至少部分地被所述外壳包围。
CN201280049133.7A 2011-10-06 2012-10-05 固态光源装置及利用该固态光源装置的灯 Expired - Fee Related CN103842714B (zh)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161544186P 2011-10-06 2011-10-06
US61/544186 2011-10-06
US61/544,186 2011-10-06
US13/645790 2012-10-05
US13/645,790 US20130088142A1 (en) 2011-10-06 2012-10-05 Arrangement of solid state light sources and lamp using same
US13/645,790 2012-10-05
PCT/US2012/058897 WO2013052762A1 (en) 2011-10-06 2012-10-05 Arrangement of solid state light sources and lamp using same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103842714A CN103842714A (zh) 2014-06-04
CN103842714B true CN103842714B (zh) 2017-07-18

Family

ID=48041636

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280049133.7A Expired - Fee Related CN103842714B (zh) 2011-10-06 2012-10-05 固态光源装置及利用该固态光源装置的灯

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20130088142A1 (zh)
EP (1) EP2764293B1 (zh)
KR (1) KR20140073565A (zh)
CN (1) CN103842714B (zh)
WO (1) WO2013052762A1 (zh)

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9289574B2 (en) * 2011-12-05 2016-03-22 Biological Illumination, Llc Three-channel tuned LED lamp for producing biologically-adjusted light
US9913341B2 (en) * 2011-12-05 2018-03-06 Biological Illumination, Llc LED lamp for producing biologically-adjusted light including a cyan LED
US20150233536A1 (en) * 2012-04-17 2015-08-20 Soraa, Inc. Phosphor-coated element in a lamp cavity
EP2973992B1 (en) * 2013-03-13 2018-07-25 Ofs Fitel Llc Light-emitting diode input for hybrid solar lighting systems
CN105339827B (zh) * 2013-06-27 2019-06-14 飞利浦照明控股有限公司 照明设备
US8928023B1 (en) 2013-08-08 2015-01-06 Osram Sylvania Inc. Arrangement of solid state light sources and lamp using same
US9736895B1 (en) 2013-10-03 2017-08-15 Ketra, Inc. Color mixing optics for LED illumination device
JP6284079B2 (ja) * 2014-03-14 2018-02-28 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 発光装置、照明用光源、および照明装置
DE202014103033U1 (de) * 2014-03-27 2015-07-02 Tridonic Jennersdorf Gmbh LED-Modul zur Abgabe von Weißlicht
EP3164757A1 (en) * 2014-07-01 2017-05-10 Philips Lighting Holding B.V. A lighting device providing light mixed from several light sources
US9500324B2 (en) 2014-09-02 2016-11-22 Ketra, Inc. Color mixing optics for LED lighting
CN104456361A (zh) * 2014-12-08 2015-03-25 苏州科利亚照明科技有限公司 一种新型车载混用探照灯
DE102014226661A1 (de) * 2014-12-19 2016-06-23 Osram Gmbh Leuchtvorrichtung
CN105782903A (zh) * 2014-12-26 2016-07-20 杭州上达光电科技有限公司 一种led光学系统
KR101692290B1 (ko) * 2015-03-31 2017-01-04 (주) 디엠라이트 색온도 조절이 가능한 엘이디 조명장치
DE102015206471A1 (de) * 2015-04-10 2016-10-13 Osram Gmbh Beleuchtungseinrichtung
US10591134B2 (en) 2016-01-19 2020-03-17 Lutron Ketra, Llc Lens for improved color mixing and beam control of an LED light source
US11106025B2 (en) 2016-01-19 2021-08-31 Lutron Technology Company Llc Total internal reflection lens having a straight sidewall entry and a concave spherical exit bounded by a compound parabolic concentrator outer surface to improve color mixing of an LED light source
JP2017163001A (ja) * 2016-03-09 2017-09-14 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 発光モジュール及び照明装置
JP6823800B2 (ja) * 2016-09-30 2021-02-03 東芝ライテック株式会社 発光モジュールおよび照明装置
US10400994B2 (en) * 2016-12-19 2019-09-03 Whelen Engineering Company, Inc. LED illumination module with fixed optic and variable emission pattern
US10420177B2 (en) * 2016-12-19 2019-09-17 Whelen Engineering Company, Inc. LED illumination module with fixed optic and variable emission pattern
EP3781975B1 (en) * 2018-04-19 2022-06-08 Signify Holding B.V. A lighting device
JP7178820B2 (ja) * 2018-08-09 2022-11-28 シチズン時計株式会社 Ｌｅｄ発光装置
US10779369B2 (en) * 2018-10-04 2020-09-15 Electronic Theatre Controls, Inc. Light fixture with LEDs of multiple different wavelengths
WO2020120247A1 (en) * 2018-12-13 2020-06-18 Lumileds Holding B.V. Dual cct automotive headlight
EP3900491A4 (en) * 2018-12-17 2022-09-14 Lutron Technology Company LLC LIGHT SOURCE WITH MULTIPLE EMITTERS OF DIFFERENT COLORS
WO2020212464A1 (en) * 2019-04-18 2020-10-22 Signify Holding B.V. Illumination device, lighting system and method of operating the illumination device
CN112013353A (zh) * 2019-05-29 2020-12-01 华域视觉科技(上海)有限公司 Led发光结构、车灯和信号屏
JP7235801B2 (ja) * 2021-05-12 2023-03-08 ミネベアミツミ株式会社 照明装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1310790A (zh) * 1999-03-26 2001-08-29 皇家菲利浦电子有限公司 用发光二极管的照明设备
CN101676601A (zh) * 2008-08-12 2010-03-24 贝加甘滕布林克灯具公司 聚焦彩色led发射器

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6547416B2 (en) * 2000-12-21 2003-04-15 Koninklijke Philips Electronics N.V. Faceted multi-chip package to provide a beam of uniform white light from multiple monochrome LEDs
US20080062682A1 (en) * 2004-09-24 2008-03-13 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Illumination System
US8998444B2 (en) * 2006-04-18 2015-04-07 Cree, Inc. Solid state lighting devices including light mixtures
US7618157B1 (en) * 2008-06-25 2009-11-17 Osram Sylvania Inc. Tubular blue LED lamp with remote phosphor
JP2010231938A (ja) * 2009-03-26 2010-10-14 Panasonic Electric Works Co Ltd Ｌｅｄ照明装置
DE102009035369B4 (de) * 2009-07-30 2018-03-22 Osram Gmbh Leuchtmodul, Leuchtband mit mehreren zusammenhängenden Leuchtmodulen und Verfahren zum Konfektionieren eines Leuchtbands
WO2012167799A1 (en) * 2011-06-10 2012-12-13 Martin Professional A/S Multi-mode illumination device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1310790A (zh) * 1999-03-26 2001-08-29 皇家菲利浦电子有限公司 用发光二极管的照明设备
CN101676601A (zh) * 2008-08-12 2010-03-24 贝加甘滕布林克灯具公司 聚焦彩色led发射器

Also Published As

Publication number Publication date
US20130088142A1 (en) 2013-04-11
KR20140073565A (ko) 2014-06-16
CN103842714A (zh) 2014-06-04
EP2764293A1 (en) 2014-08-13
WO2013052762A1 (en) 2013-04-11
EP2764293B1 (en) 2016-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103842714B (zh) 固态光源装置及利用该固态光源装置的灯
US8672517B2 (en) Light-emitting module
US9528666B2 (en) Integrated LED based illumination device
CN104364919B (zh) 具有有平坦表面的密封体的led包装件
JP6079629B2 (ja) 発光装置
US10683971B2 (en) Solid state lighting components
JP5865884B2 (ja) 照明装置、電熱構造、及び電熱素子
US8928023B1 (en) Arrangement of solid state light sources and lamp using same
CN1605790B (zh) Led灯设备及方法
US10153408B2 (en) Light-emitting apparatus and illumination apparatus
US8845380B2 (en) Automated color tuning of an LED based illumination device
JP6206795B2 (ja) 発光モジュール及び照明装置
US20110068354A1 (en) High power LED lighting device using high extraction efficiency photon guiding structure
KR20110026490A (ko) 광혼합재를 포함하는 고상 조명 디바이스
US8899789B2 (en) Lamp module
JP2007059272A (ja) 照明装置及び照明方法
US9159886B2 (en) Lighting apparatus with a carrier layer
US10575374B2 (en) Package for flip-chip LEDs with close spacing of LED chips
CN101630678B (zh) 发光装置和制造该发光装置的方法
TWI538551B (zh) 發光結構
CN107833951A (zh) 一种led封装方法
TW201320301A (zh) 混光式多晶封裝結構及使用混光式多晶封裝結構的燈泡

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20170718