CN103842718A - 带有优先照射的色彩转换表面的基于led的照射模块 - Google Patents

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Abstract

一种照射模块(100)包括色彩转换空腔(160)，所述色彩转换空腔带有具有第一波长转换材料(172)的第一内部表面(107)和具有第二波长转换材料(135)的第二内部表面(108)。第一LED(102A、102B)配置用于接收第一电流(184)和发出优先地照射第一内部表面(107)的光。第二LED(102C、102D)配置用于接收第二电流(185)和发出优先地照射第二内部表面(108)的光。第一电流(184)和第二电流(185)是能够选择的，用于实现由基于LED的照射装置(100)输出的光的相关色温(CCT)的范围。

Description

带有优先照射的色彩转换表面的基于LED的照射模块
相关申请的交叉引用
本申请要求于2012年7月27日递交的美国申请No.13／560,827的优先权，其又依据35USC119要求于2011年8月2日递交的美国临时申请No.61／514,258的优先权，并且通过引用将它们的全部内容并入到本文中。
技术领域
所描述的实施例涉及包括发光二级管(LED)的照射模块。
背景技术
在通常的照明中使用发光二级管仍然是受限的，这是由于照射装置所生成的光输出水平或光通量的限制。使用LED的照射装置典型地也受困于以色彩点不稳定性所表征的差的色彩品质。色彩点不稳定性随着时间变化并从部分至部分变化。差的色彩品质也由差的色彩渲染表征，这是由于由具有无功率或功率很低的带的LED光源所产生的光谱。而且，使用LED的照射装置典型地具有色彩的空间和／或角度变化。附加地，使用LED的照射装置是昂贵的，因为除去其它之外，用于保持光源的色彩点的色彩所需要的色彩控制电子装置和／或传感器是必须的或者需要使用选择余地很小的、满足应用的色彩和／或光通量要求的所制作的LED是必须的。
因此，期望改进将发光二级管用作光源的照射装置。
发明内容
照射模块包括具有第一内部表面和第二内部表面的色彩转换空腔，所述第一内部表面具有第一波长转换材料，第二内部表面具有第二波长转换材料。第一LED配置成接收第一电流和发出优先地照射所述第一内部表面的光。第一LED配置成接收第二电流和发出优先地照射所述第二内部表面的光。所述第一电流和第二电流是可选择的，以实现由基于LED的照射装置输出的光的相关色温(CCT)的范围。
进一步的细节和实施例和技术在下文中的具体实施方式中进行描述。该发明内容部分不限制本发明。本发明由权利要求所限定。
附图说明
图1、2和3示出三个示例性的照射设备，包括照射装置、反射器和光固定件。
图4示出图1所示的基于LED的照射模块的部件的分解图。
图5A和5B示出图1所示的基于LED的照射模块的透视剖视图。
图6示出在一实施例中的相关色温(CCT)与卤素光源以及基于LED的照射装置的相对光通量的关系曲线。
图7示出用于实现从基于LED的照射模块发出的光的CCT的范围所必须的模拟的相对功率比例图。
图8是在一个实施例中的基于LED的照射模块的示意性侧向剖视图。
图9是图8所示的基于LED的照射模块的示意性俯视图。
图10是被分成五个区的基于LED的照射模块的示意性俯视图。
图11是在另一实施例中的基于LED的照射模块的示意性剖视图。
图12是在另一实施例中的基于LED的照射模块的示意性剖视图。
图13是在另一实施例中的基于LED的照射模块的示意性剖视图。
图14是在另一实施例中的基于LED的照射模块的示意性剖视图。
图15是在另一实施例中的基于LED的照射模块的示意性剖视图。
图16是在另一实施例中的基于LED的照射模块的示意性侧向剖视图。
图17是图16所示的基于LED的照射模块的示意性俯视图。
图18是在另一实施例中基于LED的照射模块的示意性俯视图。
图19是图18所示的基于LED的照射模块的示意性侧向剖视图。
图20示出由图18-19所示的基于LED的照射装置100的实施例所实现的1931CIE色彩空间中的xy色彩坐标图。
具体实施方式
在此详细地描述本发明的背景示例和一些实施例，所述示例在附图中示出。
图1、2和3示出三种示例性的照射设备，都以150标记。在图1中示出的照射设备包括具有矩形规格的照射模块100。在图2中示出的照射设备包括具有圆形规格的照射模块100。在图3中示出的照射设备包括集成到改型灯装置中的照射模块100。这些示例是出于示意性目的的。也可以构想大体多边形和椭圆形状的照射模块的示例。照射设备150包括照射模块100、反射器125和光固定件120。如所述的，光固定件120具有热沉能力，因此有时可以被称为热沉120。然而，光固定件120可以包括其它的结构和装饰元件(未示出)。反射器125被安装至照射模块100以将从照射模块100发出的光准直或偏转。反射器125可以由导热材料制成，例如包括铝或铜的材料，并可以热耦合至照射模块100。热量借助于传导流过照射模块100和导热反射器125。热量也经由热对流在反射器125上流过。反射器125可以是复合抛物线状聚光器，其中所述聚光器由高反射材料构成或涂覆有高反射材料。光学元件，例如扩散器或反射器125可以以可移除方式耦合至照射模块100，例如借助于螺纹、夹具、扭锁机构或其它合适的布置来实现。如图3所示，反射器125可以包括侧壁126和窗口127，所述侧壁126和窗口127被可选地涂覆有例如波长转换材料、扩散材料或任何其它所需材料。
如图1、2和3所示，照射模块100被安装至热沉120。热沉120可以由导热材料制成，例如包括铝或铜的材料，且可以热耦合至照射模块100。热量借助于传导流过照射模块100和导热热沉120。热量也经由热对流在热沉120上流过。照射模块100可以借助于螺钉的螺纹连接至热沉120以将照射模块100夹持至热沉120。为了便于照射模块100易于去除和更换，照射模块100可以以可移除方式耦合至热沉120，例如借助于夹具机构、扭锁机构或其它合适的布置来实现。照射模块100包括至少一个导热表面，所述导热表面热耦合至热沉120，例如直接地热耦合至热沉120或使用热油脂、热带、热垫或热环氧树脂热耦合至热沉120。为了充分冷却LED，对于流入到板上的LED中的每瓦电能，应当使用至少50平方毫米，但是优选100平方毫米的热接触面积。例如，在当使用20个LED的情况下，应当使用1000至2000平面毫米的热沉接触面积。使用更大的热沉120可以允许LED102以更高功率被驱动，也允许不同的热沉设计。例如，一些设计可以表现出对于热沉的方向依赖性较小的冷却能力。另外，用于强制冷却的风扇或其它方案可以被用于从所述装置移除热量。底部热沉可以包括孔，以使得电连接可以被设置于照射模块100。
图4以示例方式示出如图1所示的基于LED的照射模块100的部件的分解图。应当理解，如在此所限定的，基于LED的照射模块不是LED，而是LED光源或固定件、或者LED光源或固定件的组成部件。例如，基于LED的照射模块可以是基于LED的替换灯，例如如图3所示。基于LED的照射模块100包括一个或更多个LED管芯或封装好的LED以及LED管芯或封装好的LED所连接至的安装板。在一个实施例中，LED102是封装好的LED，例如由Philips Lumileds Lighting制造的Luxeon Rebel。其它类型的封装好的LED也可以使用，例如，由OSRAM(Oslon封装)、Luminus Devices(美国)、Cree(美国)、Nichia(日本)或Tridonic(奥地利)制造的封装好的LED。如所限定的，封装好的LED是一个或更多个LED管芯的组件，所述LED管芯包含电连接，例如导线结合连接或柱形凸起，且可能包括光学元件和热、机械和电接口。LED芯片典型地具有大约1mm×1mm×0.5mm的尺寸，但是这些尺寸可以变化。在一些实施例中，LED102可以包括多个芯片。所述多个芯片可以发出相似的或不同色彩的光，例如红光、绿光和蓝光。安装板104连接至安装基座101并由安装板保持环103固定在合适位置。设置有LED102的安装板104和安装板保持环103包括光源子组件115。光源子组件115能够操作以使用LED102将电能转换成光。从光源子组件115发出的光被引导至光转换子组件116，用于色彩混合和色彩转换。光转换子组件116包括空腔体105和输出端口，所述输出端口如图所示为输出窗口108，但不限于此。光转换子组件116可以包括底部反射器106和侧壁107，其可以可选地由插入件形成。输出窗108，如果用作输出端口，则被固定于空腔体105的顶部。在一些实施例中，输出窗口108可以由粘合剂固定于空腔体105。为了促进从输出窗口至空腔体105的散热，导热粘合剂是期望的。该粘合剂应该可靠地耐受在输出窗口108和空腔体105的接口处存在的温度。进而，优选该粘合剂反射或透射尽可能多的入射光，而不是吸收从输出窗口108发出的光。在一个示例中，由Dow Coming(美国)制造的多种粘合剂中的一种(例如Dow Corning型号SE4420，SE4422，SE4486，1-4173或SE9210)的耐热性、热传导性和光学性能的组合，提供了合适的性能。然而，也可以考虑其他的导热粘合剂。
空腔体105的内部侧壁或者侧壁插入件107在可选地被置于空腔体105内部时，是反射性的，以使得来自LED102的光以及任何波长转换光在空腔160内被反射直到其透射穿过输出端口，例如安装在光源子组件115上方的输出窗108。底部反射器插入件106可以可选地被置于安装板104上方。底部反射器插入件106包括孔，以使得每个LED102的发光部不被底部反射器插入件106阻挡。侧壁插入件107可以可选地被置于空腔体105内部，以使得当空腔体105被安装在光源子组件115上方时，侧壁插入件107的内部表面将光从LED102引导至输出窗口。尽管如图所示，空腔体105的内部侧壁从照射模块100的顶部看是矩形形状的，但是也可以构造其它形状(例如三叶草形状或多边形)。另外，空腔体105的内部侧壁可以从安装板104至输出窗108向外逐渐变窄或弯曲的，而不是如图所示与输出窗口108垂直。
底部反射器插入件106和侧壁插入件107可以是高反射性的，以使得在空腔160中向下反射的光大体上被朝向输出端口(例如输出窗口108)反射回来。另外，插入件106和107可以具有高的热传导性，以使得其用作附加的热扩散装置。以示例的方式，插入件106和107可以由高导热性材料制成，例如被处理成高反射性和耐用的材料的基于铝的材料。以示例的方式，由Alanod(一德国公司)制作的被称为
Figure BDA0000485577280000051
的材料可以被使用。高反射性可以通过对铝抛光或通过用一个或更多个反射涂层来覆盖插入件106和107的内部表面来实现。插入件106和107可以替代地由高反射性薄材料制成，例如3M(美国)出售的VikuitiTMESR、由Toray(日本)制造的LumirrorTM E60L或者诸如由FurukawaElectric Co.Ltd.(日本)制造的微晶聚乙烯对苯二酸(MCPET)。在其它示例中，插入件106和107可以由聚四氟乙烯PTFE材料制成。在一些示例中，插入件106和107可以由一至二毫米厚的PTFE材料制成，如由W.L.Gore(美国)和Berghof(德国)出售的。在其它实施例中，插入件106和107可以由PTFE材料构成，该PTFE材料由薄反射层(例如金属层或非金属层，诸如ESR、E60L或MCPET)背衬加固。高扩散反射涂层也可以被施加于侧壁插入件107、底部反射器插入件106、输出窗口108、空腔体105和安装板104中的任一个。这种涂层可以包括二氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)和硫酸钡(BaSO4)粒子或这些材料的组合。
图5A和5B示出如图1所示的基于LED的照射模块100的透视剖视图。在该实施例中，设置在安装板104上的侧壁插入件107、输出窗口108和底部反射器插入件106在基于LED的照射模块100中限定色彩转换空腔160(如图5A所示)。来自LED102的光的一部分在色彩转换空腔160中被反射直至其穿过输出窗口108射出为止。将光在离开输出窗口108之前在空腔160内反射具有混合光和提供从基于LED的照射模块100发出的光的更均匀的分布的效果。另外，由于光在离开输出窗口108之前在空腔160内反射，所以光量通过与包括在空腔160中的波长转换材料的相互作用而被色彩转换。
如图1-5B所示，由LED102生成的光大体上被发射到色彩转换空腔160中。然而，各种实施例在此被介绍，用于优先地将从特定的LED102发出的光引导至基于LED的照射模块100的特定的内部表面。以这种方式，基于LED的照射模块100包括被优先激励的色彩转换表面。在一个方面中，由某些LED102发出的光被优先地引导至色彩转换空腔160的内部表面，其包括第一波长转换材料，并且从某些其它LED102发出的光被优先地引导至包括第二波长转换材料的色彩转换空腔160的另一内部表面。以这种方式，有效的色彩转换可以比通过总体上使从LED102发出的光溢满色彩转换空腔160的内部表面更为有效地实现。
LED102可以发出不同或相同的色彩，或者通过直接发射或者通过磷光体转换来实现，例如，其中磷光体层被作为LED封装的一部分施加于LED。照射模块100可以使用彩色的LED102(诸如红、绿、蓝、琥珀色或青色)的任意组合，或者LED102可以都产生相同颜色的光。LED102中的一些或全部可以产生白光。另外，LED102可以发出偏振光或非偏振光，且基于LED的照射模块100可以使用偏振或非偏振的LED的任意组合。在一些实施例中，LED102发出蓝光或者紫外光，因为LED在这些波长范围中的发射效率。当LED102与包括在色彩转换空腔160中的波长转换材料组合使用时，从照射模块100发出的光具有期望的色彩。波长转换材料的光转换性质结合空腔160内的混光导致了色彩转换光输出。通过调整波长转换材料的化学和／或物理(例如厚度和浓度)性质和空腔160的内部表面上的涂层的几何性质，由输出窗口108输出的光的具体的色彩性质可以被指定，例如，色彩点、色温和显色指数(CRI)。
为本专利文件的目的，波长转换材料是任意的单种化合物或不同的化合物的混合物，其执行色彩转换功能(例如吸收一峰波长的光量)和作为响应发出处于另一峰波长的光量。
空腔160的部分，例如底部反射器插入件106、侧壁插入件107、空腔体105、输出窗口108以及置于空腔内部的其它部件(未示出)可以涂覆有或包括波长转换材料。图5B示出涂覆有波长转换材料的侧壁插入件107的部分。而且，空腔160的不同部件可以涂覆有相同的或不同的波长转换材料。
以示例的方式，磷光体可以选自由下列化学式表示的组：Y3A15O12：Ce(也称为YAG：Ce，或简称为YAG)，(Y,Gd)3A15O12：Ce，CaS：Eu，SrS：Eu，SrGa2S4：Eu，Ca3(Sc,Mg)2Si3O12：Ce，Ca3Sc2Si3O12：Ce，Ca3Sc2O4：Ce，Ba3Si6O12N2：Eu，(Sr,Ca)A1SiN3：Eu，CaAlSiN3：Eu，CaAlSi(ON)3：Eu，Ba2SiO4：Eu，Sr2SiO4：Eu，Ca2SiO4：Eu，CaSc2O4：Ce，CaSi2O2N2：Eu，SrSi2O2N2：Eu，BaSi2O2N2：Eu，Ca5(PO4)3CI：Eu，Ba5(PO4)3CI：Eu，Cs2CaP2O7，Cs2SrP2O7，Lu3A15O12：Ce，Ca8Mg(SiO4)4C12：Eu，Sr8Mg(SiO4)4C12：Eu，La3Si6N11：Ce，Y3Ga5O12：Ce，Gd3Ga5O12：Ce，Tb3A15O12：Ce，Tb3Ga5O12：Ce，和Lu3Ga5O12：Ce。
在一个示例中，照射装置的色彩点的调整可以通过更换侧壁插入件107和／或输出窗口108来实现，所述侧壁插入件107和／或输出窗口108类似地可以涂覆有或浸渍有一种或更多种波长转换材料。在一个实施例中，发红光的磷光体，例如铕激活碱土氮化硅(例如(Sr,Ca)A1SiN3：Eu)，在空腔160的底部处覆盖侧壁插入件107的一部分和底部反射器插入件106，且YAG磷光体覆盖输出窗口108的一部分。在另一实施例中，发红光的磷光体，例如碱土氧氮化硅，在空腔160的底部处覆盖侧壁插入件107的一部分和底部反射器插入件106，且发红光的碱土氧氮化硅和发黄光的YAG磷光体的混合物覆盖输出窗口108的一部分。
在一些实施例中，磷光体在合适的溶剂介质中与粘接剂和可选地表面活性剂和塑化剂混合。所形成的混合物由喷涂、丝网印刷、刮涂或其它合适的手段中的任一种来沉积。通过选择限定空腔的侧壁的形状和高度和选择空腔中的哪些部分将覆盖有磷光体与否，以及通过优化光混合空腔160的表面上的磷光体层的层厚和浓度，从该模块发出的光的色彩点可以根据需要来调整。
在一个示例中，单一类型的波长转换材料可以在侧壁上被图案化，其可以例如是侧壁插入件107，如图5B所示。借助于示例，红光磷光体可以在侧壁插入件107的不同区域上被图案化且黄光磷光体可以覆盖输出窗口108。磷光体的覆盖度和／或浓度可以被改变以产生不同的色温。应当理解，如果由LED102产生的光改变，则红光磷光体的覆盖面积和／或红光磷光体和黄光磷光体的浓度将需要变化以产生所需的色温。LED102、在侧壁插入件107上的红光磷光体和在输出窗口108上的黄光磷光体的色彩性能可以在基于性能被组装和选择之前被测量，以使得所组装的元件产生所需的色温。
在许多应用中，期望生成具有低于3100开尔文的相关色温(CCT)的白光输出。例如，在许多应用中，具有2700开尔文的CCT的白光是期望的。一些的红光发射量通常需要将从在光谱的蓝或紫外部分发射的LED生成的光转换成具有低于3100开尔文的CCT的白光输出。努力将黄光磷光体与发红光的磷光体混合，例如CaS：Eu，SrS：Eu，SrGa2S4：Eu，Ba3Si6O12N2：Eu，(Sr,Ca)A1SiN3：Eu，CaAlSiN3：Eu，CaAlSi(ON)3：Eu，Ba2SiO4：Eu，Sr2SiO4：Eu，Ca2SiO4：Eu，CaSi2O2N2：Eu，SrSi2O2N2：Eu，BaSi2O2N2：Eu，Sr8Mg(SiO4)4C12：Eu，Li2NbF7：Mn4+，Li3ScF6：Mn4+，La2O2S：Eu3+和MgO.MgF2.GeO2：Mn4+，以达到所需的CCT。然而，输出光的色彩一致性典型地是差的，因为输出光的CCT对于在混合物中的红光磷光体成分的灵敏度。差的色彩分布在被混合的磷光体的情形中，尤其在照明应用中是更为引人注目的。通过用不包括任何发红光的磷光体的磷光体或磷光体混合物涂覆输出窗口108，可以避免色彩一致性问题。为了生成具有低于3100开尔文的CCT的白光输出，发红光的磷光体或磷光体混合物被沉积在基于LED的照射模块100的侧壁和底部反射器中的任意一个上。具体的发红光的磷光体或磷光体混合物(例如发射的峰波长从600nm至700nm)以及发红光的磷光体或磷光体混合物的浓度被选择以生成具有低于3100开尔文的CCT的白光输出。以这种方式，基于LED的照射模块可以用不包括发红光的磷光体成分的输出窗口生成具有低于3100开尔文的CCT的白光。
期望在将光子损失最小化的同时，基于LED的照射模块在至少一个色彩转换空腔160中将从LED发出的光的一部分(例如从LED102发出的蓝光)转换成更长波长的光。密集地堆积的磷光体薄层适合于在将与由相邻的磷光体粒子进行的重新吸收、内全反射(TIR)和菲涅尔效应相关联的损失最小化的同时有效地将入射光的显著大的部分进行色彩转换。
图6示出卤素光源的相关色温(CCT)与相对光通量的关系图200。相对光通量被描绘为该装置的最大额定功率水平的百分比。例如，100％是光源在其最大额定功率水平下工作，50％是光源在其最大额定功率水平的一半下工作。图线201是基于从35W卤素灯所收集的实验数据的。如图所示，在最大额定功率水平处，35W卤素灯光发射为2900K。随着卤素灯变暗至较低的相对光通量水平，从卤素灯输出的光的CCT被降低。例如，在25％的相对光通量处，从卤素灯发出的光的CCT是近似2500K。为了实现CCT的进一步减小，卤素灯必须变暗至非常低的相对光通量水平。例如，为了实现低于2100K的CCT，卤素灯必须被驱动至低于5％的相对光通量水平。尽管传统的卤素灯能够实现低于2100K的CCT水平，但是其仅能够通过严重地降低从每个灯发出的光的强度来完成。这些极低的强度水平使晚餐空间非常暗且对于顾客不舒适。
更期望的选择是具有类似于线202所表示的情形的变暗的特性的光源。线202表示出当光强被从100％的相对光通量减小至50％的相对光通量时CCT的减小。在50％的相对光通量处，获得1900K的CCT。相对光通量的进一步减小不明显地改变CCT。以这种方式，餐馆运营者可以将环境中的光水平的强度在大范围(例如0-50％的相对的光通量)上调整至期望的水平而不改变所发出的光的期望的CCT特性。线202以示例方式示出。可以设想用于可变暗光源的许多其它的示例性色彩特性。
在一些实施例中，基于LED的照射装置100可以配置以实现CCT随着光通量水平的相对小的变化的相对大的改变(例如如图所示在从50-100％的相对光通量的线202中)且也实现光通量水平随着CCT的相对小的变化的相对大的改变(例如如图所示在从0-50％的相对光通量的线202中)。
图7示出实现从基于LED的照射模块100发出的光的CCT范围所必须的模拟的相对功率比例的图210。相对功率比例描述在基于LED的照射模块100内的三个不同的发光元件的相对分布：发蓝光的LED阵列、发绿光的磷光体的量(由日本Mitsubishi制造的型号BG201A)和发红光的磷光体的量(由日本Mitsubishi制造的型号BR102D)。如图7所示，来自于发红光的元件的贡献必须相对于绿光和蓝光发射占据主导地位以实现低于2100K的CCT水平。另外，蓝光发射必须被显著地衰减。
CCT在基于LED的照射装置100的全工作范围上的变化可以通过采用具有小的发射特性的LED(例如全发蓝光LED)来实现，所述发射特性优先地照射不同的色彩转换表面。通过控制从LED的不同的区发出的相对的光通量(通过独立地控制被供给至如图8中所示的不同区中的LED的电流)，CCT中的变化可以实现。例如，以这种方式，可以实现在全工作范围上的超过300开尔文的变化。
也可以通过引入优先地照射不同的色彩转换表面的不同的LED来实现CCT在基于LED的照射模块100的工作范围上的变化。通过控制从不同类型的LED的不同区发出的相对的光通量(通过独立地控制被供给至如图8中所示的不同区中的LED的电流)，可以实现CCT的变化。例如，可以以这种方式实现超过500K的变化。
图8是在一个实施例中的基于LED的照射模块100的示意性侧向剖视图。如图所示，基于LED的照射模块100包括多个LED102A-102D、侧壁107和输出窗口108。侧壁107包括反射层171和色彩转换层172。色彩转换层172包括波长转换材料(例如发红光的磷光体材料)。输出窗口108包括透射层134和色彩转换层135。色彩转换层135包括具有与包括在侧壁107中的波长转换材料(例如发黄光的磷光体材料)不同的色彩转换性质的波长转换材料。色彩转换空腔160由基于LED的照射模块100的内部表面形成，所述基于LED的照射模块100的内部表面包括侧壁107的内部表面和输出窗口108的内部表面。
基于LED的照射模块100的LED102A-102D将光直接发射到色彩转换空腔160中。光在色彩转换空腔160内被混合和色彩转换，所形成的组合的光141由基于LED的照射模块100发出。
不同的电流源将电流提供至不同的优先区中的LED102。在如图8所示的示例中，电流源182将电流185供给至位于优先区2中的LED102C和102D。类似地，电流源183将电流184供给至位于优先区1中的LED102A和102B。通过独立地控制被供给至位于不同的优先区中的LED的电流，由基于LED的照射模块输出的组合的光141的相关色温(CCT)可以在CCT的宽范围上被调整。例如，可实现的CCT的范围可以超过300开尔文。在其它示例中，可实现的CCT的范围可以超过500开尔文。在另一示例中，可实现的CCT的范围可以超过1000开尔文。在一些示例中，所述可实现的CCT可以小于2000开尔文。
在一个方面中，被包括在基于LED的照射模块100中的LED102位于不同的区中，所述不同的区优先地照射色彩转换空腔160的不同的色彩转换表面。例如，如图所示，一些LED102A和102B位于区1中。从位于区1中的LED102A和102B发出的光优先地照射侧壁107，因为LED102A和102B位于侧壁107附近。在一些实施例中，由LED102A和102B输出的超过百分之五十的光被引导至侧壁107。在一些其他实施例中，由LED102A和102B输出的超过百分之七十五的光被引导至侧壁107。在一些其它实施例中，由LED102A和102B输出的超过百分之九十的光被引导至侧壁107。
如图所示，一些LED102C和102D位于区2中。从区2中的LED102C和102D发出的光被朝向输出窗口108引导。在一些实施例中，由LED102C和102D输出的超过百分之五十的光被引导至输出窗口108。在一些其它实施例中，由LED102C和102D输出的超过百分之七十五的光被引导至输出窗口108。在一些其它实施例中，由LED102C和102D输出的多于百分之九十的光被引导至输出窗口108。
在一个实施例中，从位于优先区1中的LED发出的光被引导至侧壁107，所述侧壁107可以包括发红光的磷光体材料，而从位于优先区2中的LED发出的光被引导至输出窗口108，所述输出窗口108可以包括发绿光的磷光体材料和发红光的磷光体材料。通过将被供给至位于区1中的LED的电流184相对于被供给至位于区2中的LED的电流185进行调整，包含在组合的光141中的红光相对于绿光的量可以被调整。另外，绿光相对于红光的量也被减小，因为从LED102发出的更大量的蓝光在与色彩转换层135的绿光磷光体材料和红光磷光体材料相互作用之前与色彩转换层172的红光磷光体材料相互作用。以这种方式，由LED102发出的蓝光子被转换成红光子的可能性随着电流184相对于电流185的增加而增加。于是，电流184和185的控制可以被用于根据图7所示的比例将从基于LED的照射模块100发出的光的CCT从相对高的CCT(例如大约3000开尔文)调整至相对低的CCT(例如大约2000开尔文)。
在一些实施例中，在区1中的LED102A和102B可以被以有效地与包括在侧壁107中的波长转换材料相互作用的发光性质来选择。例如，在区1中的LED102A和102B的发射光谱和在侧壁107中的波长转换材料可以被选择成使得LED的发射光谱和波长转换材料的吸收光谱被紧密地匹配。这确保高效的色彩转换(例如转换成红光)。类似地，在区2中的LED102C和102D可以被以有效地与包括在输出窗口108中的波长转换材料相互作用的发光性质来选择。例如，在区2中的LED102C和102D的发射光谱和在输出窗口108中的波长转换材料可以被选择成使得LED的发射光谱和波长转换材料的吸收光谱被紧密地匹配。这确保高效的色彩转换(例如转换成红光和绿光)。
而且，采用不同的LED区最小化了无效率的两阶段的色彩转换过程的出现，其中每个所述LED区优先地照射不同的色彩转换表面。以示例的方式，由来自区2的LED(例如蓝、紫、紫外等)生成的光子138被引导至色彩转换层135。光子138与色彩转换层135中的波长转换材料相互作用，并被转换成色彩转换光(例如绿光)的朗伯发射。通过将在色彩转换层135中的发红光的磷光体的含量最小化，增加了被反射回的红光和绿光将被再次朝向输出窗口108反射而不被另一波长转换材料吸收的可能性。相似地，由来自区1的LED(例如蓝、紫、紫外等)生成的光子137被引导至色彩转换层172。光子137与色彩转换层172中的波长转换材料相互作用，并被转换成色彩转换光(例如红光)的朗伯发射。通过将在色彩转换层172中的发绿光的磷光体的含量最小化，增加了被反射回的红光将被再次朝向输出窗口108反射而不被再次吸收的可能性。
在另一实施例中，在图8中位于区2中的LED102是发紫外光的LED，而在图8中位于区1中的LED102是发蓝光的LED。色彩转换层172包括发黄光的磷光体和发绿光的磷光体中的任伺磷光体。色彩转换层135包括发红光的磷光体。包含在侧壁107中的发黄光和／或发绿光的磷光体被选择成具有中心位于区1的蓝LED的发射光谱附近但远离区2的紫外LED的发射光谱的窄带吸收光谱。以这种方式，从区2中的LED发出的光优先地被引导至输出窗口108，并经过转换成为红光。另外，从紫外LED发出的、照射侧壁107的任何光量导致非常少的色彩转换，因为这些磷光体对于紫外光不敏感。以这种方式，从在区2中的LED发出的光对于组合光141的贡献几乎完全是红光。以这种方式，红光对于组合光141的贡献量可以受到被供给至区2中的LED的电流影响。从位于区1中的蓝光LED发出的光被优先地引导至侧壁107并导致至绿光和／或黄光的转换。以这种方式，从区1中的LED发出的光对于组合光141的贡献是蓝光与黄光和／或绿光的组合。于是，蓝光与黄光和／或绿光对于组合光141的贡献量可以受被供给至区1中的LED的电流影响。
为了模拟由图6中的线202所示的期望的变暗特性，在区1和区2中的LED可以被独立地控制。例如，在2900K处，区1中的LED可以以最大电流水平操作而没有供给至在区2中的LED的电流。为了减小色温，被供给至在区1中的LED的电流可以减小而被供给至在区2中的LED的电流可以被增加。因为在区2中的LED的数量小于在区1中的数量，所以基于LED的照射模块100的总的相对光通量被减小。因为在区2中的LED对于组合光141的贡献是红光，所以红光对于组合光141的相对贡献增加。如图7所示，这对于实现CCT的期望的减小是必须的。在1900K处，被供给至在区1中的LED的电流被减小至非常低的水平或零且对于组合光的占主导地位的贡献来自区2中的LED。为了进一步减小基于LED的照射模块100的输出光通量，被供给至在区2中的LED的电流减小而对于被供给至区1中的LED的电流没有变化或变化很小。在该操作区域中，组合光141被在区2中的LED所供给的光所支配。为此原因，在被供给至在区2中的LED的电流减小时，色温基本保持恒定(在该示例中是1900K)。
图9是图8所示的基于LED的照射模块100的示意性俯视图。图9所示的截面A是图8所示的剖视图。如图所示，在该实施例中，基于LED的照射模块100是圆形的，如在图2和图3中示出的示例性配置中所示。在该实施例中，基于LED的照射模块100被分成包括不同组的LED102的环形区(例如区1和区2)。如图所示，区1和区2被分离并由它们与侧壁107的相对的接近程度来限定。虽然如图8和9所示，基于LED的照射模块100是圆形的，但是可以设想其它形状。例如，基于LED的照射模块100可以是多边形的。在其它实施例中，基于LED的照射模块100可以是任何其它封闭形状(例如椭圆形等)。类似地，可以为基于LED的照射模块100的任何区设想其它形状。
如图9所示，基于LED的照射模块100被分成两个区。然而，可以设想更多的区。例如，如图10所示，基于LED的照射模块100被分成五个区。区1-4将侧壁107细分成多个不同的色彩转换表面。以这种方式，从在区1中的LED102I和102J发出的光被优先地引导至侧壁107的色彩转换表面221，从在区2中的LED102B和102E发出的光被优先地引导至侧壁107的色彩转换表面220，从在区3中的LED102F和102G发出的光被优先地引导至侧壁107的色彩转换表面223，且从在区4中的LED102A和102H发出的光被优先地引导至侧壁107的色彩转换表面222。如图10所示的五个区配置以示例方式设置。然而，可以设想许多其它数量的区和区的组合。
在一个实施例中，在区1和区3中的色彩转换表面区221和223可以分别包括密集地堆积的发黄光和／或发绿光的磷光体，而在区2和区4中的色彩转换表面区220和222可以分别包括稀疏地堆积的发黄光和／或发绿光的磷光体。以这种方式，从在区1和区3中的LED发出的蓝光可以几乎完全地被转换成黄光和／或绿光，而从在区2和区4中的LED发出的蓝光可以仅仅被部分地转换成黄光和／或绿光。以这种方式，蓝光对于组合光141的贡献量可以通过独立地控制被供给至在区1和区3中的LED和供给至在区2和区4中的LED的电流来控制。更具体地，如果期望蓝光对于组合光141的贡献相对大，则可以将大电流供给至在区2和区4中的LED而被供给至在区1和区3中的LED的电流被最小化。然而，如果期望蓝光的贡献相对小，则可以仅仅将有限的电流供给至区2和区4中的LED，而将大电流供给至区1和区3中的LED。以这种方式，蓝光与黄光和／或绿光对于组合光141的相对贡献可以被独立地控制。这对于调节由基于LED的照射模块100所生成的光输出以匹配期望的变暗特性(例如线202)可能是有用的。前述实施例以示例的方式提供。优先地照射不同的色彩转换表面的独立可控的LED的不同区的许多其它组合可以被设想以实现期望的变暗特性。
在一些实施例中，LED102在基于LED的照射模块100内的位置被选择以实现组合光141的均匀的发光性质。在一些实施例中，LED102的位置可以是关于基于LED的照射模块100的LED102的安装平面中的轴线对称的。在一些实施例中，LED102的位置可以是关于垂直于LED102的安装平面的轴线对称的。优先地将从一些LED102发出的光朝向一个或多个内部表面引导，并优先地将从一些其它的LED102发出的光朝向色彩转换空腔160的另一内部表面或另外的多个内部表面引导。LED102与侧壁107的接近程度可以被选择以促进从色彩转换空腔160的有效的光提取和组合光141的均匀的发光性质。在这种实施例中，从最接近侧壁107的LED102发出的光优先地被朝向侧壁107引导。然而，在一些实施例中，从靠近侧壁107的LED发出的光可以被朝向输出窗108引导以避免由于与侧壁107的相互作用导致的过量的色彩转换。相反地，在一些其它的实施例中，当由于与侧壁107的相互作用导致的附加的色彩转换是必需的时，从距离侧壁107最远的LED发出的光可以被优先地朝向侧壁107引导。
图11是在另一实施例中的基于LED的照射模块100的示意性剖视图。在所示的实施例中，侧壁107以相对于安装板104的倾斜角α布置。以这种方式，更高的百分比的从在优先区1中的LED(例如LED102A和102B)发出的光直接地照射侧壁107。在一些实施例中，由LED102A和102B输出的超过50％的光被引导至侧壁107。例如，如图11所示，在区1中的LED(例如LED102A)位于距离侧壁107巨离D处。另外，侧壁107从安装板104延伸一距离H到达输出窗1口108。假定LED102A具有轴对称的输出光束分布且倾斜角α被选择成如下所示：
α ≤ tan - 1 ( H D ) - - - ( 1 )
则由在区1中的LED所输出的超过百分之五十的光被引导至侧壁107。在一些其它实施例中，倾斜角α被选择成使得由在区1中的LED所输出的超过百分之七十五的光被引导至侧壁107。在一些其它实施例中，倾斜角α被选择成使得由在区1中的LED所输出的超过百分之九十的光被引导至侧壁107。
图12是在另一实施例中的基于LED的照射模块100的示意性剖视图。在所示的实施例中，位于优先区1中的LED102(例如LED102A和102B)被安装成相对于在优先区2中的LED成倾斜角β。以这种方式，更高的百分比的从在优先区1中的LED发出的光直接地照射侧壁107。在所示的实施例中，采用倾斜的安装垫161将优先区1中的LED安装成相对于安装板104成一倾斜角。在另一示例(未示出)中，在优先区1中的LED可以被安装至三维安装板，所述三维安装板包括用于优先区1中的LED的安装表面，所述安装表面相对于用于在优先区2中的LED的安装表面成一倾斜角。在又一示例中，安装板104可以在设置有LED102之后产生变形，以使得在优先区1中的LED相对于优先区2中的LED成一倾斜角。在还一示例中，在优先区1中的LED可以被安装至独立的安装板。该安装板包括在优先区1中的LED，可以相对于包括在优先区2中的LED的安装板成一倾斜角。可以设想其他的实施例。在一些实施例中，倾斜角β被选择成使得由LED102A和102B所输出的超过百分之五十的光被引导至侧壁107。在一些其他实施例中，倾斜角β被选择成使得由LED102A和102B所输出的超过百分之七十五的光被引导至侧壁107。在一些其它实施例中，倾斜角β被选择成使得由LED102A和102B所输出的超过百分之九十的光被引导至侧壁107。
图13是在另一实施例中的基于LED的照射模块100的示意性剖视图。在所示的实施例中，透射式元件162被布置在LED102A和102B上方并与LED102A和102B分离。如图所示，透射式元件162位于LED102A和输出窗口108之间。在一些实施例中，透射式元件162包括与侧壁所包括的材料相同的波长转换材料。在前述实施例中，从在优先区1中的LED发出的蓝光优先地被引导至侧壁107并与位于色彩转换层172中的红光磷光体相互作用以产生红光。为了增强蓝光至红光的转换，包括色彩转换层172的红磷光体的透射式元件162可以设置在位于优先区1中的任何LED的上方。以这种方式，从位于优先区1中的任何LED发出的光被优先地引导至透射式元件162。另外，从透射式元件162发出的光可以被优先地引导至侧壁107，用于至红光的附加转换。
在一些实施例中，包括黄光和／或绿光磷光体的透射式元件163也可以被设置在位于优先区2中的任何LED上方。以这种方式，从位于优先区2中的任何LED发出的光更可能在作为组合光141的一部分离开基于LED的照射模块100之前进行色彩转换。
在一些其他实施例中，透射式元件162包括与包括在侧壁107和输出窗口108中的波长转换材料不同的波长转换材料。在一些实施例中，透射式元件162可以位于在优先区1和2中的任何优先区中的一些LED上方。在一些实施例中，透射式元件162是布置在单个的LED上方的穹形元件。在一些其它实施例中，透射式元件162是布置在多个LED102上方的成形元件(例如，设置在圆形的基于LED的照射模块100的优先区1中的LED上方的二等分环或在设置成线性图案的多个LED102上方布置的线性延伸形状)。
在一些实施例中，设置在位于优先区1中的LED102上方的透射式元件162的形状与设置在位于优先区2中的LED102上方的透射式元件162的形状不同。
例如，设置在位于优先区1中的LED102上方的透射式元件162的形状被选择成使得从位于优先区1中的LED发出的光优先地照射侧壁107。在一些实施例中，透射式元件162被选择成使得由位于优先区1中的LED输出的超过百分之五十的光被引导至侧壁107。在一些其他实施例中，透射式元件162被选择成使得由位于优先区1中的LED输出的超过百分之七十五的光被引导至侧壁107。在一些其他实施例中，透射式元件162被选择成使得由位于优先区1中的LED输出的超过百分之九十的光被引导至侧壁107。
类似地，设置在位于优先区2中的LED102上方的任何透射式元件被成形以优先地照射输出窗口108。在一些实施例中，透射式元件163被选择成使得由位于优先区2中的LED输出的超过百分之五十的光被引导至输出窗口108。在一些其他实施例中，透射式元件163被选择成使得由位于优先区2中的LED输出的超过百分之七十五的光被引导至输出窗口108。在一些其他实施例中，透射式元件163被选择成使得由位于优先区2中的LED输出的超过百分之九十的光被引导至输出窗口108。
图14是在另一实施例中的基于LED的照射模块100的示意性剖视图。在所示的实施例中，内部表面166从安装板104朝向输出窗口108延伸。在一些实施例中，表面166的高度H被确定成使得从在优先区1中的LED发出的至少百分之五十的光直接地照射侧壁107或内部表面166。在一些其它实施例中，内部表面166的高度H被确定成使得从在优先区1中的LED发出的至少百分之七十五的光直接地照射侧壁107或内部表面166。在又一些其它实施例中，内部表面166的高度H被确定成使得从在优先区1中的LED发出的至少百分之九十的光直接地照射侧壁107或内部表面166。
在一些实施例中，内部表面166包括反射表面167和色彩转换层168。在所示的实施例中，色彩转换层168位于反射表面167的面对侧壁107的一侧上。另外，色彩转换层168包括与包括在侧壁107的色彩转换层172中的波长转换材料相同的波长转换材料。以这种方式，从位于优先区1中的LED发出的光被优先地引导至侧壁107和内部表面166，用于增强色彩转换。在一些其它的实施例中，色彩转换层168包括与包括在色彩转换层172中的波长转换材料不同的波长转换材料。
图15示出侧面发光的基于LED的照射模块100的示例，所述侧面发光的基于LED的照射模块100优先地将从LED102A和102B发出的光朝向侧壁107引导和优先地将从LED102C和102D发出的光朝向顶壁173引导。在侧面发光的实施例中，组合光141从基于LED的照射模块100通过透射(式)侧壁107发出。在一些实施例中，顶壁173是反射性的，并成形以将光朝向侧壁107引导。
图16是在一个实施例中的基于LED的照射模块100的示意性侧向剖视图。如图所示，基于LED的照射模块100包括多个LED102A-102D、侧壁107和输出窗口108。侧壁107包括反射层171和色彩转换层172。色彩转换层172包括波长转换材料(例如发红光的磷光体材料)。输出窗口108包括透射层134和色彩转换层135。色彩转换层135包括具有与包括在侧壁107中的波长转换材料(例如发黄光的磷光体材料)不同的色彩转换性质的波长转换材料。基于LED的照射模块100也包括设置在LED102A-102D上方的透射元件190。如所述的，透射元件190在物理上与LED102的发光表面分离。然而，在一些其它的实施例中，透射元件190由光学透射介质(例如硅树脂、光学粘合剂等)在物理上耦合至LED102的发光表面。如所示的，透射元件190是光学透射材料(例如玻璃、蓝宝石、氧化铝、聚碳酸酯和其它塑料等)的板。然而，可以设想任何其他形状。如图16所示，色彩转换空腔160由基于LED的照射模块100的内部表面形成，所述基于LED的照射模块100的内部表面包括侧壁107的内部表面、输出窗口108的内部表面和透射元件109。同样地，LED102与色彩转换空腔160物理分离。通过将波长转换材料与LED102间隔开，从LED102至波长转换材料的热量得以减小。因此，波长转换材料在操作过程中被维持在较低的温度。这增加了基于LED的照射装置100的可靠性和色彩养护。
在一些实施例中，色彩转换层172和135不包括在基于LED的照射装置100中。在这些实施例中，基本上所有的色彩转换通过由透射元件190所包括的磷光体来实现。
透射元件190包括具有第一波长转换材料191的第一表面区域和具有第二波长转换材料192的第二表面区域。该波长转换材料191和192可以设置在透射元件190上或嵌入在透射元件190内。附加的波长转换材料也可以被包括作为透射元件190的一部分。例如，透射元件190的附加的表面区域可以包括附加的波长转换材料。在一些示例中，不同的波长转换材料可以被层叠在透射元件190上。如图16所示，波长转换材料191是发红光的磷光体，其优先地由LED102A和102B所照射。另外，波长转换材料192是发黄光的磷光体，其优先地由LED102C和102D所照射。
墓于LED的照射模块100的LED102A-102D直接地将光发射到色彩转换空腔160中。光在色彩转换空腔160内被混合和转换色彩，且所形成的组合光141由基于LED的照射模块100发出。不同的电流源将电流供给至在不同的优先区中的LED102。在如图16所示的示例中，电流源182将电流185供给至位于优先区1中的LED102A和102B。类似地，电流源183将电流184供给至位于优先区2中的LED102C和102D。通过分别地控制供给至位于不同的优先区中的LED的电流，由基于LED的照射模块输出的组合光141的相关色温(CCT)可以在CCT的大范围上调整。在一些实施例中，基于LED的照射装置的LED102发出峰发射波长在彼此五纳米以内的光。例如，LED102A-D都发出峰发射波长在彼此五纳米以内的蓝光。以这种方式，从基于LED的照射装置100发出的白光大部分由波长转换材料生成。于是，色彩控制基于由不同的子组LED优先地照射的不同的波长转换材料的布置。
图17示出如图16所示的基于LED的照射模块100的俯视图。图16示出沿着如图17所示的剖切线B的基于LED的照射装置的剖视图。如图17所示，波长转换材料191覆盖透射元件190的一部分，波长转换材料192覆盖透射元件190的另一部分。在区2中的LED(包括LED102A和102B)优先地照射波长转换材料191。类似地，在区1中的LED(包括LED102C和102D)优先地照射波长转换材料192。在一些实施例中，由在区1中的LED输出的超过百分之五十的光被引导至波长转换材料191，而由在区2中的LED输出的超过百分之五十的光被引导至波长转换材料192。在一些其它实施例中，由在区1中的LED输出的超过百分之七十五的光被引导至波长转换材料191，而由在区2中的LED输出的超过百分之七十五的光被引导至波长转换材料192。在一些其它实施例中，由在区1中的LED输出的超过百分之九十的光被引导至波长转换材料191，而由在区2中的LED输出的超过百分之九十的光被引导至波长转换材料192。
在一个实施例中，从位于优先区1中的LED发出的光被引导至波长转换材料191，所述波长转换材料包括发红光的磷光体材料和发黄光的磷光体材料的混合物。当电流源182将电流185供给至在优先区1中的LED时，光输出141是相关色温(CCT)小于7500开尔文的光。在一些其它示例中，光输出具有小于5000开尔文的CCT。在一些实施例中，光输出具有在由国际照明委员会(CIE)在1931年建立的CIE1931xy图表中相对于目标色彩点的0.010的偏离度Δxy以内的色彩点。于是，当电流被供给至在优先区1中的LED且基本上没有电流被供给至在优先区2中的LED时，来自基于LED的照射模块100的组合光输出141是白光，该白光满足特定的色彩点目标(例如在普朗克轨迹(Planckian locus)上在3000开尔文内0.010的偏离度Δxy以内)。在一些实施例中，光输出具有在CIE1931xy图表中相对于目标色彩点0.004的偏离度Δxy以内的色彩点。以这种方式，不需要调节被供给至基于LED的照射装置100的不同的LED的多个电流以实现满足特定的色彩点目标的白光输出。
波长转换材料192包括发红光的磷光体材料。当电流源183将电流184供给至在优先区2中的LED时，该光输出具有相对低的CCT。在一些示例中，该光输出具有小于2200开尔文的CCT。在一些其它示例中，该光输出具有小于2000开尔文的CCT。在一些其它示例中，该光输出具有小于1800开尔文的CCT。于是，当电流被供给至在优先区2中的LED且基本上没有电流被供给至在优先区1中的LED时，来自于基于LED的照射模块100的组合光输出141是色彩非常暖的光。通过将被供给至位于区1中的LED的电流185相对于被供给至位于区2中的LED的电流184进行调整，可以调整相对于被包括在组合光141中的相对于彩色光的白光量。于是，可以使用对电流184和185的控制来将基于LED的照射模块100发出的光的CCT从相对高的CCT调整至相对低的CCT。在一些示例中，可以使用对电流184和185的控制来将从基于LED的照射模块100发出的光的CCT从至少2700开尔文的白光调整成低于1800开尔文的暖光。在一些其它示例中，实现低于1700开尔文的暖光。
图18示出在另一实施例中基于LED的照射模块100的俯视图。图19示出沿着如图18所示的剖切线C的基于LED的照射装置100的剖视图。如图18所示，波长转换材料191覆盖透射元件190的一部分，并由在区1中的LED所优先地照射。波长转换材料192覆盖透射元件190的另一部分，并由在区2中的LED所优先地照射。在区3中的LED不优先地照射波长转换材料191或192。在区3中的LED优先地照射存在于色彩转换层135和172中的波长转换材料。在该实施例中，色彩转换层172包括发红光的磷光体材料，且色彩转换层135包括发黄光的磷光体材料。然而，可以设想磷光体材料的其它组合。在一些其它的实施例中，色彩转换层135和172不被实施。在这些实施例中，色彩转换通过包括在透射元件190上的波长转换材料来进行，而不是通过包括在侧壁107或输出窗口108上的波长转换材料来进行。
图20示出由如图18和19所示的基于LED的照射装置100可实现的色彩点范围。当电流被供给至区3中的LED时，从基于LED的照射装置100发出的光141具有如图20所示的色彩点231。当电流被供给至在区3中的LED且基本上没有电流被供给至区1和2中的LED时，从基于LED的照射装置100发出的光具有在CIE1931xy图表中相对于在普朗克轨迹上的低于5000开尔文的目标色彩点偏离0.010的偏离度Δxy的色彩点。当电流源183将电流184供给至在优先区1中的LED时，从基于LED的照射装置100发出的光具有色彩点232。当电流被供给至区1中的LED且基本上没有电流被供给至区2和3中的LED时，从基于LED的照射装置100发出的光具有在小于1800开尔文的CCT的CIE1931xy图表中的普朗克轨迹下方的色彩点。当电流源182将电流185供给至在优先区2中的LED时，从基于LED的照射装置100发出的光具有色彩点233。当电流被供给至区2中的LED且基本上没有电流被供给至区1和3中的LED时，从基于LED的照射装置100发出的光具有在小于3000开尔文的CCT的CIE1931xy图表240中的普朗克轨迹230上方的色彩点。
通过调整被供给至位于区1、2和3中的LED的电流，从基于LED的照射模块100发出的光141可以被调节至如图20所示的三角形连接色彩点231-233内的任何色彩点。以这种方式，从基于LED的照射模块100发出的光141可以被调节以实现从相对高的CCT(例如近似3000开尔文)至相对低的CCT(例如低于1800开尔文)的任何CCT。
如图6所示，主线(plotline)203表示对于如图18-19所示的实施例的在CCT和相对光通量之间的一种可实现的关系。如图6所示，可以将从基于LED的照射装置100发出的光的CCT从3000开尔文减小至近似2200开尔文而没有光通量损失。可以实现从2200开尔文至近似1750开尔文的CCT的进一步减小，在相对光通量从100％至55％的近似线性减小。可以通过减小被供给至基于LED的照射装置100的LED的电流来进一步减小相对光通量，而不改变CCT。主线203以示例方式表示以示出基于LED的照射装置100可以被配置成以光通量水平相对小的变化实现相对大的CCT变化(例如，如线203示出的从55-100％的相对光通量)，且也以CCT相对小的变化实现光通量水平相对大的变化(例如，如线203示出的从0-55％的相对光通量)。然而，可以通过将被供给至在不同的优先区中的LED的供给至在不同的优先区中的LED的相对电流和绝对电流都进行重建来实现许多其它的变暗特性。
上述实施例以示例方式示出。用于优先地照射不同的色彩转换表面的不同区的独立受控的LED的许多其它组合可以被设想，以实现期望的变暗特性。
在一些实施例中，包括倾斜的安装垫161的色彩转换空腔160的部件可以由PTFE材料构成或包括PTFE材料。在一些示例中，该部件可以包括背衬有反射层(例如经过抛光的金属层)的PTFE材料层。该PTFE材料可以由烧结的PTFE粒子构成。在一些实施例中，色彩转换空腔160的任何内部正对表面的部分可以由PTFE材料构成。在一些实施例中，该PTFE材料可以涂覆有波长转换材料。在其它实施例中，波长转换材料可以与PTFE材料混合。
在其它实施例中，色彩转换空腔160的部件可以由反射性陶瓷材料(例如由CerFlex International(荷兰)制作的陶瓷材料)构成或包括反射性陶瓷材料(例如由CerFlex International(荷兰)制作的陶瓷材料)。在一些实施例中，色彩转换空腔160的任何内部正对表面的部分可以由陶瓷材料构成。在一些实施例中，该陶瓷材料可以涂覆有波长转换材料。
在其它实施例中，色彩转换空腔160的部件可以由反射性金属材料(例如铝或由Alanod(德国)生产的
Figure BDA0000485577280000241
)构成或包括反射性金属材料(例如铝或由Alanod(德国)生产的
Figure BDA0000485577280000242
)。在一些实施例中，色彩转换空腔160的任何内部正对表面的部分可以由反射性金属材料构成。在一些实施例中，该反射性金属材料可以涂覆有波长转换材料。
在其它实施例中，色彩转换空腔160的部件可以由反射性塑性材料(例如3M(美国)出售的VikuitiTM ESR、由Toray(日本)制造的LumirrorTM E60L或者诸如由Furukawa Electric Co.Ltd.(日本)制造的微晶聚乙烯对苯二酸(MCPET))制成或包括反射性塑性材料(例如3M(美国)出售的VikuitiTM ESR、由Toray(日本)制造的LumirrorTME60L或者诸如由Furukawa Electric Co.Ltd.(日本)制造的微晶聚乙烯对苯二酸(MCPET))。在一些实施例中，色彩转换空腔160的任何内部正对表面的部分可以由反射性塑性材料构成。在一些实施例中，该反射性塑性材料可以涂覆有波长转换材料。
空腔160可以填充有非固体材料，例如空气或惰性气体，以使得LED102将光发射到该非固体材料中。以示例的方式，该空腔可以被密闭地密封且氩气用于填充该空腔。可替代地，可以使用氮气。在其它实施例中，空腔160可以填充有固体囊材料。以示例的方式，硅树脂可以用于填充该空腔。在一些其他实施例中，色彩转换空腔160可以填充有流体以促进从LED102提取热量。在一些实施例中，可以将波长转换材料包括在流体中以在色彩转换空腔160的整个体积中实现色彩转换。
该PTFE材料的反射性比可以用于构造或包括在色彩转换空腔160的部件中的其它材料(例如由Alanod生产的)更低。在一个示例中，构造有未涂覆的
Figure BDA0000485577280000252
侧壁插入件107的基于LED的照射模块100的蓝光输出与构造有未涂覆的PTFE侧壁插入件107的同一模块相当，所述构造有未涂覆的PTFE侧壁插入件107由Berghof(德国)制的烧结PTFE材料构成。从模块100输出的蓝光通过使用PTFE侧壁插入件而降低7％。类似地，通过使用由W.L.Gore(美国)制造的烧结PTFE材料构成的未涂覆的PTFE侧壁插入件107，从模块100输出的蓝光与未涂覆的侧壁插入件107相比降低了5％。与其它可获得的反射材料相比，来自模块100的光提取与空腔160内部的反射率直接相关，并因此与PTFE材料的内部反射率直接相关，这将舍弃在空腔160中使用PTFE材料。然而，本发明人已经确定，当PTFE材料涂覆有磷光体时，相比于有类似的磷光体涂层的其它更多的反射材料(例如
Figure BDA0000485577280000254
)，PTFE材料出乎意料地产生发光输出的增加。在另一示例中，以4000开尔文的相关色温(CCT)为目标的、构造有涂覆有磷光体的
Figure BDA0000485577280000255
的侧壁插入件107的照射模块100的白光输出，与构造有涂覆有磷光体的PTFE侧壁插入件107的同样的模块相当，所述涂覆有磷光体的PTFE侧壁插入件107由Berghof(德国)制造的烧结PTFE材料构成。通过使用涂覆有磷光体的PTFE侧壁插入件，从模块100输出的白光与涂覆有磷光体的
Figure BDA0000485577280000256
相比增加了7％。类似地，通过使用由W..LGore(美国)制造的烧结PTFE材料构成的PTFE侧壁插入件107，从模块100输出的白光与涂覆有磷光体的
Figure BDA0000485577280000258
的侧壁插入件107相比增加了14％。在另一示例中，以3000开尔文的相关色温(CCT)为目标的、构造有涂覆有磷光体的
Figure BDA0000485577280000257
的侧壁插入件107的照射模块100的白光输出，与构造有涂覆有磷光体的PTFE侧壁插入件107的同样的模块相当，所述涂覆有磷光体的PTFE侧壁插入件107由Berghof(德国)制造的烧结PTFE材料构成。通过使用涂覆有磷光体的PTFE侧壁插入件，从模块100输出的白光与涂覆有磷光体的相比增加了10％。类似地，通过使用由W.L.Gore(美国)制造的烧结的PTFE材料构成的PTFE侧壁插入件107，从模块100输出的白光与涂覆有磷光体的
Figure BDA0000485577280000261
的侧壁插入件107相比增加了12％。
于是，已经被发现，尽管反射性较低，但仍期望由PTFE材料构成光混合空腔160的磷光体覆盖部分。另外，本发明人也已经发现涂覆有磷光体的PTFE材料在暴露于来自LED的热量时(例如在光混合空腔160中)与具有类似的磷光体涂层的其它更多的反射材料(例如
Figure BDA0000485577280000262
)相比，具有更大的耐用性。
虽然，上文出于示例的目的对某些具体的实施例进行了描述，但是本专利文件的教导具有普遍的实用性且不限于上述具体的实施例。例如，色彩转换空腔160的任何部件可以用磷光体进行图案化。该图案自身和磷光体成分可以变化。在一个实施例中，该照射装置可以包括不同类型的磷光体，所述不同类型的磷光体位于光混合空腔160的不同区域。例如，红光磷光体可以位于该插入件107和底部的反射器插入件106中的一者或两者上，且黄光磷光体和绿光磷光体可以位于输出窗口108的顶表面或底表面上或者嵌于输出窗口108内。在一个实施例中，不同类型的磷光体(例如红光磷光体和绿光磷光体)可以位于侧壁107上的不同区域上。例如，一种类型的磷光体可以在侧壁插入件107上在第一区域处被图案化，例如成条带、点或其它图案，而另一类型的磷光体位于侧壁插入件107的不同的第二区域上。如果需要，附加的磷光体可以被使用并位于空腔160中的不同区域中。附加地，如果需要，仅仅单种类型的波长转换材料可以被使用和在空腔160中图案化，例如在侧壁上。在另一示例中，空腔体105被用于将安装板104直接地夹持至安装基座101而不使用安装板保持环103。在其它示例中，安装基座101和热沉120可以是一体部件。在另一示例中，在图1-3中示出的基于LED的照射模块100作为照射设备150的一部分。如图3所示，基于LED的照射模块100可以是更新灯或改型灯的一部分。但是。在另一实施例中，基于LED的照射模块100可以被成形为更新灯或改型灯，并可以被同样地考虑。相应地，所述的实施例的各种特征的组合、各种修改、适应可以在不背离权利要求中所列出的本发明的范围的情况下进行。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种基于LED的照射装置，包括：
色彩转换空腔，所述色彩转换空腔包括第一表面区域和第二表面区域，所述第一表面区域包括第一波长转换材料，所述第二表面区域包括第二波长转换材料；
第一LED，所述第一LED配置用于接收第一电流，其中从第一LED发出的光进入色彩转换空腔并主要地照射第一波长转换材料，该第一波长转换材料与该第一LED的发光表面物理分离，其中基于从第一LED发出的光从基于LED的照射装置发出的光的色温小于1800开尔文；
第二LED，所述第二LED配置用于接收第二电流，其中从第二LED发出的光进入色彩转换空腔并主要地照射第二波长转换材料，该第二波长转换材料与该第二LED的发光表面物理分离，其中基于从第二LED发出的光从基于LED的照射装置发出的光的色温小于5000开尔文；
其中第一电流和第二电流是能够选择的，用于实现由基于LED的照射装置输出的光的相关色温(CCT)的范围；以及
在色彩转换空腔的输出端口上方的输出窗口，所述输出窗口包括第一波长转换材料和第二波长转换材料中的至少一个，其中色彩转换空腔配置成将从第一LED发出并由第一波长转换材料转换的第一光与从第二LED发出并由第二波长转换材料转换的第二光混合以产生组合光，所述组合光通过输出窗口发射出。
2.根据权利要求1所述的基于LED的照射装置，还包括：
第三LED，所述第三LED配置用于接收第三电流，其中从第三LED发出的光进入色彩转换空腔并主要地照射第三波长转换材料，该第三波长转换材料与该第三LED的发光表面物理分离，其中基于从第三LED发出的光从基于LED的照射装置发出的光的色温小于3000开尔文。
3.根据权利要求1所述的基于LED的照射装置，其中，第二LED和第二波长转换材料配置成产生从基于LED的照射装置发出的光的色彩点，当第二电流被供给至第二LED且第一电流基本上为零时，所述色彩点在CIE1931xy图表中相对于目标色彩点的0.010的偏离度Δxy以内。
4.根据权利要求1所述的基于LED的照射装置，其中第一波长转换材料和第二波长转换材料被包括作为与第一LED和第二LED物理分离并置于第一LED和第二LED上方的透射层的一部分。
5.根据权利要求1所述的基于LED的照射装置，其中第一LED和第二LED中的每一个发出峰发射波长在彼此五纳米以内的光。
6.根据权利要求2所述的基于LED的照射装置，其中第一LED、第二LED和第三LED中的每一个发出峰发射波长在彼此五纳米以内的光。
7.根据权利要求2所述的基于LED的照射装置，其中第一LED和第一波长转换材料配置成产生从基于LED的照射装置发出的、具有在CIE1931色彩空间中在普朗克轨迹下方的色彩点的光，且其中第三LED和第三波长转换材料配置成产生从基于LED的照射装置发出的、具有在CIE1931色彩空间中在普朗克轨迹上方的色彩点的光。
8.根据权利要求1所述的基于LED的照射装置，其中从第一LED发出的超过百分之五十的光被引导至第一表面区域，且其中从第二LED发出的超过百分之五十的光被引导至第二表面区域。
9.一种基于LED的照射装置，包括：
色彩转换空腔，所述色彩转换空腔包括第一表面区域和第二表面区域，所述第一表面区域包括第一波长转换材料，所述第二表面区域包括第二波长转换材料，所述色彩转换空腔包括第一透射元件和第二透射元件，所述第一透射元件具有包括第一波长转换材料的第一表面区域和包括第二波长转换材料的第二表面区域，所述第二透射元件设置在第一透射元件上方并与第一透射元件分离，第二透射元件包括第三波长转换材料；
第一LED，所述第一LED配置用于接收第一电流，其中从第一LED发出的光进入色彩转换空腔并优先主要地照射第一波长转换材料，所述第一波长转换材料与第一LED的发光表面物理分离，其中基于从第一LED发出的光从基于LED的照射装置发出的光的色温小于1800开尔文；和
第二LED，所述第二LED配置用于接收第二电流，其中从第二LED发出的光进入色彩转换空腔并优先主要地照射第二波长转换材料，所述第二波长转换材料与第二LED的发光表面物理分离，其中基于从第二LED发出的光从基于LED的照射装置发出的光的色温小于5000开尔文；
第三LED，所述第三LED配置用于接收第三电流，其中从第三LED发出的光进入色彩转换空腔并优先主要地照射第三波长转换材料；
其中第一电流和第二电流是能够选择的，用于实现由基于LED的照射装置输出的光的相关色温(CCT)的范围。
10.根据权利要求9所述的基于LED的照射装置，其中所述第一透射元件设置在第一LED和第二LED上方并与第一LED和第二LED分离。
11.根据权利要求9所述的基于LED的照射装置，其中第一LED、第二LED和第三LED中的每一个发出峰发射波长在彼此五纳米以内的光。
12.根据权利要求9所述的基于LED的照射装置，其中基于从第一LED发出的光从基于LED的照射装置发出的光具有在CIE1931色彩空间中在普朗克轨迹下方的色彩点，且其中，基于从第三LED发出的光从基于LED的照射装置发出的光具有在CIE1931色彩空间中在普朗克轨迹上方的色彩点。
13.一种基于LED的照射装置，包括：
色彩转换空腔，所述色彩转换空腔包括第一表面区域和第二表面区域，所述第一表面区域包括第一波长转换材料，所述第二表面区域包括第二波长转换材料；
第一LED，所述第一LED配置用于接收第一电流，其中从第一LED发出的光进入色彩转换空腔并优先主要地照射第一波长转换材料，所述第一波长转换材料与第一LED的发光表面物理分离，其中基于从第一LED发出的光从基于LED的照射装置发出的光的色温小于1800开尔文；
第二LED，所述第二LED配置用于接收第二电流，其中从第二LED发出的光进入色彩转换空腔并优先主要地照射第二波长转换材料，所述第二波长转换材料与第二LED的发光表面物理分离，其中基于从第二LED发出的光从基于LED的照射装置发出的光的色温小于5000开尔文；
其中所述第二LED安装至安装板，相对于第一LED成一倾斜角；且
其中第一电流和第二电流是能够选择的，用于实现由基于LED的照射装置输出的光的相关色温(CCT)的范围。
14.根据权利要求13所述的基于LED的照射装置，其中所述第一表面区域是透射输出窗口且第二表面区域是反射侧壁。

Claims (20)

1.一种基于LED的照射装置，包括：
色彩转换空腔，所述色彩转换空腔包括第一表面区域和第二表面区域，所述第一表面区域包括第一波长转换材料，所述第二表面区域包括第二波长转换材料；
第一LED，所述第一LED配置用于接收第一电流，其中从第一LED发出的光进入色彩转换空腔并优先地照射第一波长转换材料，该第一波长转换材料与该第一LED的发光表面物理分离，其中基于从第一LED发出的光从基于LED的照射装置发出的光小于1800开尔文；
第二LED，所述第二LED配置用于接收第二电流，其中从第二LED发出的光进入色彩转换空腔并优先地照射第二波长转换材料，该第二波长转换材料与该第二LED的发光表面物理分离，其中基于从第二LED发出的光从基于LED的照射装置发出的光小于5000开尔文，且其中第一电流和第二电流是能够选择的，用于实现由基于LED的照射装置输出的光的相关色温(CCT)的范围。
2.根据权利要求1所述的基于LED的照射装置，还包括：
第三LED，所述第三LED配置用于接收第三电流，其中从第三LED发出的光进入色彩转换空腔并优先地照射第三波长转换材料，该第三波长转换材料与该第三LED的发光表面物理分离，其中基于从第三LED发出的光从基于LED的照射装置发出的光小于3000开尔文。
3.根据权利要求1所述的基于LED的照射装置，其中，当第二电流被供给至第二LED且第一电流基本上为零时，从基于LED的照射装置发出的光的色彩点在CIE1931xy图表中相对于目标色彩点的0.010的偏离度Δxy以内。
4.根据权利要求1所述的基于LED的照射装置，其中第一波长转换材料和第二波长转换材料被包括作为与第一LED和第二LED物理分离并置于第一LED和第二LED上方的透射层的一部分。
5.根据权利要求2所述的基于LED的照射装置，还包括：
输出窗口，所述输出窗口包括第二波长转换材料。
6.根据权利要求1所述的基于LED的照射装置，其中第一LED和第二LED中的每一个发出峰发射波长在彼此五纳米以内的光。
7.根据权利要求2所述的基于LED的照射装置，其中第一LED、第二LED和第三LED中的每一个发出峰发射波长在彼此五纳米以内的光。
8.根据权利要求2所述的基于LED的照射装置，其中基于从第一LED发出的光从基于LED的照射装置发出的光具有在CIE1931色彩空间中在普朗克轨迹下方的色彩点，且其中基于从第三LED发出的光从基于LED的照射装置发出的光具有在CIE1931色彩空间中在普朗克轨迹上方的色彩点。
9.根据权利要求1所述的基于LED的照射装置，其中从第一LED发出的超过百分之五十的光被引导至第一表面区域，且其中从第二LED发出的超过百分之五十的光被引导至第二表面区域。
10.一种基于LED的照射装置，包括：
色彩转换空腔，所述色彩转换空腔包括第一透射元件，所述第一透射元件具有第一表面区域和第二表面区域，所述第一表面区域包括第一波长转换材料，所述第二表面区域包括第二波长转换材料；
第一LED，所述第一LED配置用于接收第一电流，其中从第一LED发出的光进入色彩转换空腔并优先地照射第一波长转换材料；和
第二LED，所述第二LED配置用于接收第二电流，其中从第二LED发出的光进入色彩转换空腔并优先地照射第二波长转换材料，且其中第一电流和第二电流是能够选择的，用于实现由基于LED的照射装置输出的光的相关色温(CCT)的范围。
11.根据权利要求10所述的基于LED的照射装置，其中所述第一透射元件设置在第一LED和第二LED上方并与第一LED和第二LED分离。
12.根据权利要求10所述的基于LED的照射装置，还包括：
第二透射元件，所述第二透射元件设置在第一透射元件上方并与第一透射元件分离，所述第二透射元件包括第三波长转换材料。
13.根据权利要求10所述的基于LED的照射装置，其中，当第一电流被供给至第一LED且第二电流基本上为零时，从基于LED的照射装置发出的光的色彩点在CIE1931xy图表中相对于目标色彩点的0.010的偏离度Δxy以内。
14.根据权利要求10所述的基于LED的照射装置，其中第一LED和第二LED中的每一个发出峰发射波长在彼此五纳米以内的光。
15.根据权利要求12所述的基于LED的照射装置，还包括：
第三LED，所述第三LED配置用于接收第三电流，其中从第三LED发出的光进入色彩转换空腔并优先地照射第三波长转换材料。
16.根据权利要求15所述的基于LED的照射装置，其中第一LED、第二LED和第三LED中的每一个发出峰发射波长在彼此五纳米以内的光。
17.根据权利要求15所述的基于LED的照射装置，其中基于从第一LED发出的光从基于LED的照射装置发出的光具有在CIE1931色彩空间中在普朗克轨迹下方的色彩点，且其中，基于从第三LED发出的光从基于LED的照射装置发出的光具有在CIE1931色彩空间中在普朗克轨迹上方的色彩点。
18.根据权利要求10所述的基于LED的照射装置，其中从第一LED发出的超过百分之五十的光被引导至第一表面区域，且其中从第二LED发出的超过百分之五十的光被引导至第二表面区域。
19.一种基于LED的照射装置，包括：
色彩转换空腔，所述色彩转换空腔包括第一表面区域和第二表面区域，所述第一表面区域包括第一波长转换材料，所述第二表面区域包括第二波长转换材料；
第一LED，所述第一LED安装至安装板，所述第一LED配置用于接收第一电流，其中从第一LED发出的光进入色彩转换空腔并优先地照射第一表面区域；和
第二LED，所述第二LED安装至安装板，相对于第一LED成一倾斜角，所述第二LED配置用于接收第二电流，其中从第二LED发出的光进入色彩转换空腔并优先地照射第二表面区域，且其中第一电流和第二电流是能够选择的，用于实现由基于LED的照射装置输出的光的相关色温(CCT)的范围。
20.根据权利要求19所述的基于LED的照射装置，其中所述第一表面区域是透射输出窗口且第二表面区域是反射侧壁。
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