CN103946621B - 具有半导体光源和间隔开的发光材料区域的照明装置 - Google Patents

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CN103946621B CN201280057071.4A CN201280057071A CN103946621B CN 103946621 B CN103946621 B CN 103946621B CN 201280057071 A CN201280057071 A CN 201280057071A CN 103946621 B CN103946621 B CN 103946621B
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Abstract

本发明涉及一种照明装置。所述照明装置(11)具有至少一个发出初级光的半导体光源(15)、至少一个与所述至少一个半导体光源(15)间隔开的、用于将初级光至少部分地转换成次级光的发光材料区域(16)和至少一个接在所述至少一个发光材料区域(16)后方的滤光体(19，19a，19b)，其中，所述至少一个滤光体(19，19a，19b)至少能够部分地反射初级光。所述照明装置尤其可以是一种灯，特别是改型灯。

Description

具有半导体光源和间隔开的发光材料区域的照明装置
技术领域
本发明涉及一种照明装置，其具有至少一个发初级光的半导体光源和至少一个与所述至少一个半导体光源间隔开的发光材料区域(远程荧光“Remote Phosphor”)，该区域用于将初级光至少部分地转换成次级光。本发明优选地能够用于改型灯。
背景技术
在相关类型的作为发白光的LED灯存在的照明装置中，在发光材料区域内由发光二极管(LED)发出的蓝光至少部分地转换为黄光。于是，两者相加就由发光材料区域发出蓝黄色的或白色的混合光。在从外部观察的情况下，发光材料区域在LED灯关闭时表现为黄色的。然而在许多的应用场合中要避免这种黄色的外观表现。
已知了许多LED灯，其中，发光材料区域被漫射的泡壳所覆盖。由此使得黄色的发光材料区域只能轻微地穿过泡壳发亮。在这种情况，发光材料不能布置在外部泡壳的外侧上，因为那样的话，黄色的感觉过于强烈。然而，位于内部的发光材料在热学上是不利的，因为周围空气不能被将其冷却。
为了将闪光灯照明装置用在汽车技术中，已知了许多Osram(欧司朗)公司的传统白炽灯类型的DIADEM，它们的泡壳上具有蓝光滤光体。借助蓝光滤光体从白炽灯的宽光谱中将蓝光部分过滤出去(也即是说反射到灯内)，使得只剩下黄色的或者淡黄色的光射出。
发明内容
本发明的目的在于，至少部分地克服现有技术的缺点，并且特别是提供一种所述类型的灯具，它在同时能够在多方面形成光束的情况下具有更好的外观表现。
该目的通过一种照明装置得以实现，其具有至少一个发出第一光谱范围的光(“初级光”)的半导体光源、至少一个与所述至少一个半导体光源间隔开的、用于将初级光至少部分地转换成第二光谱范围的光(“次级光”)的发光材料区域和至少一个接在所述至少一个发光材料区域后方的滤光体，其中，所述至少一个滤光体至少对于初级光来说是有部分反射性的。
所述至少一个滤光体至少对于初级光来说是部分反射性，这可以包括以下内容：至少一个滤光体仅对于初级光来说是部分反射性的(并且因此是部分透射性的)并且例如对于次级光是没有反射性的，并且(可替代或附加地)至少一个滤光体对于初级光并且对于次级光也是部分反射性的(并且因此分别是部分透射性的)。相反地并不提出将初级光完全反射。
在所述至少一个滤光体后方接着有至少一个发光材料区域，这特别是可以表示，所述至少一个滤光体在照明装置处于接通状态时(具有至少一个激活的半导体光源)在初级光的光路中位于所述至少一个发光材料区域后方。在从外部射入光的情况下，所述至少一个滤光体在相反的方向上布置在所述至少一个发光材料区域的前方。
通过滤光体使从外部投落到照明装置上的光至少在包含初级光的光谱区域中被反射，并且因此增加了其在混合光中的份额，从而使得混合光相比在不存在滤光体的情况下更少地在次级光的颜色、例如黄色中显现。
在通电的状态下得到另一个优点，即，一部分由滤光体朝所述至少一个发光材料区域的方向上反射的初级光通过所述至少一个发光材料区域 转换波长或者被转换，并且因此需要更少的发光材料，就能够获得特定的色位。通过这种效果可以减少用于发光材料的成本。
部分可透射的滤光体特别是也可以称为部分可透射的反射器或者镜。
所述至少一个发光材料区域可以具有一种或者多种发光材料。如果所述至少一个发光材料区域具有多种发光材料，那么一个发光材料区域可能仅具有一种发光材料和/或一个发光材料区域可能具有多种发光材料。
一种构造方案是，所述至少一个滤光体是金属的镜层。金属的镜层在可见光谱内特别是(部分)反射宽波段的。对于这种金属的部分可透射的镜而言，在照明装置处于关断状态时，通过以下方式缓和所述至少一个发光材料区域的黄色观感，即，主要可见的是被镜层反射的、波段更宽的光。金属的镜层此外还具有以下优点，即，它能够特别简单并且低廉地进行安装。
镜层尤其可以是银层。它具有特别小的吸收率和高反射率。
还有一种构造方案是，所述至少一个滤光体是干涉滤光体。干涉滤光体通常构造成干涉式层系统，它能够部分地反射初级光，而同时基本上完全透射次级光。在关断的状态下，照明装置不再显现出次级光，因为从周围投入的白光的绝大部分的初级光部分都在干涉滤光体上被反射。从外部透射到照明装置内的光(也就是说剩下的初级光和未受影响的光谱剩余)在初级光的光谱范围内在发光材料区域上经历一次吸收，然后在放射的情况下部分地转换波长，剩余部分特别是能够在不转换波长的情况下被反射。但是，因为一部分初级光已经在干涉滤光体上被反射了，所以在干涉滤光体以外可以通过光谱重叠再次形成一种至少接近混合光的整体感觉。
在通电状态下，一部分初级光和次级光穿过这个层到达外部。
干涉滤光体的一个优点是，次级光能够在没有显著损耗的情况下被透射。
这在总体上导致照明装置的低损耗。特别是可以比较分明和精确地调节至少一个可部分反射的光谱范围，使得处于该至少一个可部分反射的光谱范围以外的光谱范围几乎不会受到干涉滤光体的影响。
通过相应地调适干涉滤光体的反射率，原则上可以对外设置色感，这例如能够通过改变(干涉)滤光体的层数量、结构和/或顺序得以实现。
另一种构造方案是，可部分透射的滤光体具有交替地由SiO2和TiO2构成的层。
还有另一种构造方案是，所述至少一个半导体光源包括至少一个发出蓝色初级光的半导体光源，特别是在440nm到480nm之间的光谱范围内。蓝色光具有以下优点，即，它位于可见光谱的短波末端，并且因此能够通过下转换(“Down Conversion”)转换成许多其他的颜色，例如转换成绿色、黄色、橙色和/或红色等等。干涉滤光体则尤其可以是“蓝光滤光体”。
如果初级光是短波的蓝光，特别是在440nm到460nm之间的光谱范围内，也可以借助合适的发光材料转换成波长较大的蓝光。
因此有一种构造方案是，可部分透射的滤光体是用于短波蓝光的滤光体，特别是在440nm到460nm之间的范围内。
此外还有一种构造方案是，所述至少一个发光材料区域为了产生白色的混合光而转换初级光。因此特别是可以模仿通过许多传统灯所产生的光色。白光例如可以是暖白光或者冷白光。
此外还有一种构造方案是，所述至少一个发光材料区域将初级光转换成黄色到红色(也就是黄色的、橙色的和/或红色的)次级光。由此特别是 能够在发出蓝色的初级光的半导体光源中产生白色的、特别是暖白色的混合光。然而例如也可以为了产生橙色光部分或者红色光部分而设置至少一个半导体光源，它发出这种光谱范围的光，而特别是不需要进行光转换。
一般而言，一种构造方案是，照明装置包括至少一个半导体光源，它发出不被照明装置转换波长的光。特别是如果需要转换波长的初级光是蓝光时，这种不需要转换波长的光例如可以包括橙色的、红色的和/或绿色的光。
优选地，所述至少一个半导体光源包括至少一个发光二极管。在存在多个发光二级管的情况下，它们能够以相同的颜色或者以不用的颜色发光。颜色可以是单色的(例如红、绿、蓝等等)或者多色的(例如白色)。由所述至少一个发光二级管发出的光也可以是红外光(IR-LED)或者是紫外光(UV-LED)。多个发光二级管可以产生混合光；例如白色的混合光。所述至少一个发光二极管可以包含至少一种能够转换波长的发光材料(转换LED)。所述至少一个发光二级管可以以至少一个单独带壳的发光二极管的形式或者以至少一个LED芯片的形式存在。多个LED芯片可以装配到一个共同的基板(“Submount”)上。所述至少一个发光二极管可以配有至少一个固有的和/或共同的用于引导光束的光学元件，例如至少一个菲涅尔透镜、准直仪等等。作为例如以InGaN或者AlInGaP为基础的无机发光二级管的代替或者补充，通常也可以使用有机的LED(OLED，例如聚合物有机发光二级管)。作为代替，所述至少一个半导体光源例如可以具有至少一个二极管激光器。
还有一种构造方案是，所述至少一个半导体光源的滤光体的后方也(直接地)接着半导体光源。由此提供了构造光的多样性。例如，由所述至少一个半导体光源发出的初级光基本上能够完全投落到至少一个发光材料区域上。作为代替，一部分由所述至少一个半导体光源发出的光投落到所述至少一个发光材料区域上，然而另一部分却绕过所述至少一个发光材料区域。在另一种具有多个半导体光源的改进方案中，一部分半导体光 源能够至少部分地照射所述至少一个半导体照明区域，并且在这个过程中(至少部分地)转换波长，并且另一部分半导体光源的光(完全)不被转换波长。
一种改进方案是，如下地布置所述至少一个滤光体，即，使它如下地覆盖所述至少一个发光材料区域，即，禁止或者说不可能从外部直接看到所述至少一个发光材料区域，而是只能透过滤光体观察所述至少一个发光材料区域。
还有一种改进方案是，滤光体遮盖住用于容纳所述至少一个发光材料区域和/或所述至少一个半导体光源的、至少基本上单侧开放的容纳室的透光孔。这种容纳室例如可以是模块的壳体或者是反射器，特别是例如卤素灯-改型灯的空心反射器。
此外还有一种改进方案是，所述至少一个滤光体遮盖所述至少一个发光材料区域或者在其上形成拱顶。于是，所述至少一个滤光体尤其是可以(在径向上)从侧面越过所述至少一个发光材料区域(在俯视所述至少一个滤光体时特别是从外部)向外伸出，或者至少覆盖到相同的侧边位置上。
还有一种构造方案是，照明装置的由滤光体覆盖的自由面构造成能够(漫反射和/或镜面反射)反射。由此能够减少光损耗，即是在通电状态下由滤光体镜面反射的光。例如可以将模块的底部构造成具有反射性，例如通过漫反射的底板。特别是可以将承载着所述至少一个半导体光源的载体(例如陶瓷基片或者电路板)表面的位于所述至少一个半导体光源以外的部分相应地构造成具有反射性。
另一种构造方案是，所述至少一个滤光体布置在所述至少一个发光材料区域上。由此能够实现特别紧凑并且无损耗的布置方式。
还有另一种构造方案是，至少一个滤光体布置在至少一个可透光的遮盖体上。可透光的遮盖体在此特别是与所述至少一个发光材料区域间隔开。例如，可透光的遮盖可以是可透光的泡壳，其例如形成所述至少一个发光材料区域的拱顶，并且滤光体安置在其上。
此外还有一种构造方案是，至少一个滤光体和至少一个发光材料区域布置在一个共同的可透光的遮盖体上。这使得特别简单的产生和紧凑的构造方式成为可能。特别是所述至少一个滤光体可以布置在遮盖体的可透光的主体的一侧上，并且所述至少一个发光材料区域可以布置在另一侧上。这种遮盖体例如可以是模块的或反射器的遮盖体。
此外还有一种构造方案是，照明装置是一种灯具。特别是对于灯具来说有利的是，避免在关断状态下产生非白色的观感。这特别是适用于传统上非彩色显现的改型灯。改型灯尤其可以是白炽灯-改型灯或者卤素灯-改型灯。
还有一种构造方案是，所述照明装置是模型。遮盖体在此尤其可以是平坦的或者仅轻微弯曲的遮盖体，它遮盖住模块的透光平面。该模块尤其可以是LED模块。
本发明的目的还通过一种用于运行照明装置的方法得以实现，其中，由至少一个半导体光源发出初级光，至少一部分初级光在至少一个与所述至少一个半导体光源间隔开的发光材料区域上被转换(至少部分地转换成次级光)，并且然后将至少初级光在至少一个滤光体上部分地反射。该方法有所述照明装置一样的优点，并且也可以类似地构造而成。
附图说明
结合下面对那些结合附图更详尽地阐述的实施例的示意性的描述使得能够更清楚明白地理解本发明的上述特征、特点和优点，以及实现这些 特点和优点的方式和方法。在此，为了清楚起见可以为相同的或者作用相同的元件配上相同的附图标记。
图1用侧视图示出根据第一实施例的照明装置；
图2用侧视图示出根据第二实施例的照明装置；
图3用侧视图示出根据第三实施例的照明装置；以及
图4作为剖面图用侧视图示出根据第四实施例的照明装置。
具体实施方式
图1用侧视图示出根据第一实施例的照明装置11。所述照明装置11以白炽灯-改型灯的形式存在，它被设计用来取代传统的白炽灯，并且至少近似地具有其外部轮廓。为了与灯座(未示出)机械连接并且电连接，照明装置在朝后的末端上具有灯头12，例如爱迪生灯头。在灯头12上向前连接着散热体13，它也是用于容纳激励器的激励器凹腔的壳体。在散热体13的上侧上(用虚线表示)布置着用于承载多个发光二级管15形式的、在这里是发出蓝色初级光的半导体光源的载体14。发光二级管15完全由发光材料层16形式的发光材料区域拱顶式覆盖。发光材料层16与发光二级管15间隔开，并且将蓝色的初级光部分地转换成黄色的次级光。发光材料层16在白天自然光下看表现为黄色。因此，在具有已激活的发光二级管15的接通的照明装置11中，由发光材料层16的外侧表面17发出蓝黄色的或白色的混合光。
为了保护自身并且可能为了影响光束形式，发光材料层16又由透明的或者半透明的泡壳18形式的、可透光的遮盖体拱顶式覆盖。
从发光二级管15出发，在发光材料层16后方连接着滤光体19。在本实施例中，滤光体19直接安置在发光材料层16的外侧的表面17上， 从而获得特别紧凑的并且无损耗的构造形式。滤光体19完全遮盖住发光材料层16。滤光体19至少对于蓝色的初级光是部分可透的或者说是可部分反射的(“半透明的镜”)。
滤光体19可以作为薄银层19a形式的金属镜层存在。在这种情况下，在照明装置11关断时，从外部投入的光在它的整个可视的光谱上被部分地反射，并且因此显著地削弱了黄色观感。
作为代替，滤光体19可以构造成干涉滤光体19b。在这种情况下，通过干涉获得部分透光性或者说部分反射性，并且因此损耗特别低。干涉滤光体19b尤其是可以只对蓝色的初级光起作用，却不对蓝色的初级光起作用。由此，在照明装置11通电时，一部分蓝色的初级光反射到发光材料层16上，在那里被部分地转换并且再次投向滤光体19。由此使得外侧的表面17上的初级光份额降低，从而为了设置理想的色位需要用于发光材料层16的发光材料更少。
在照明装置11关断的状态下，从外部投入的光的初级光份额部分地被反射，而剩余的光谱部分完全投落到发光材料层16上。于是，再次向外逆投的光相比在没有滤光体19b的情况下具有更高的初级光份额，并且由此显现得没那么黄。
干涉滤光体19b例如可以具有多个交替地由SiO2和TiO2构成的层。
为了设置暖白色的色位，照明装置11也可以具有至少一个发出红光的发光二级管20，它的光同样(从内)投射到发光材料层16上，其中，发光材料层16对于红光来说仅作为漫射器起作用，而不是作为波长转换器。
图2用侧视图示出了根据第二实施例的照明装置31。照明装置31的构造与照明装置11类似，只是现在的滤光体19或者说19a或19b是布置在泡壳18上的。
图3用侧视图示出了根据第三实施例的照明装置41。照明装置41的构造与照明装置31类似，只是现在的发光材料层16和滤光体19共同安置在泡壳18上。发光材料层16相对于滤光体19靠内布置，并且例如可以直接安置在滤光体19上，或者通过泡壳18的基体与滤光体19分离开。
图4作为剖面图用侧视图示出了根据第四实施例的、LED模块形式的照明装置51。照明装置具有杯形的、前侧具有透光孔53的壳体52。在壳体的底部54上有发出蓝色的初级光的发光二极管15，它向前半部分空间发射初级光。底部54和侧壁55构造成具有反射性(例如通过设计相应的反射层，未示出)，特别是漫反射，从而避免光损耗。
透光孔53被平坦的或者轻微弯曲的盖板56形式的遮盖件所遮盖。盖板56的上侧被发光材料层16和滤光体19或者说19a或19b覆盖，也就是滤光体19覆盖发光材料层16。由此实现更好地冷却发光材料层16。
尽管通过所示实施例更详尽地阐述和描述了本发明的细节，但是本发明不受其局限，专业技术人员可以从中推导出其他的变化方案，而不离开本发明的保护范围。
附图标记列表
11 照明装置
12 灯头
13 散热体
14 载体
15 发光二级管
16 发光材料层
17 表面
18 泡壳
19 滤光体
19a 薄银层
19b 干涉滤光体
20 发光二级管
31 照明装置
41 照明装置
51 照明装置
52 壳体
53 透光孔
54 底部
55 侧壁
56 盖板

Claims (25)

1.一种照明装置(11；31；41；51)，具有，
-至少一个发出初级光的半导体光源(15)，
-至少一个与所述至少一个半导体光源(15)间隔开的发光材料区域(16)，用于将初级光至少部分地转换成次级光，以及
-至少一个接在所述至少一个发光材料区域(16)后方的滤光体(19，19a，19b)，
-其中，至少一个所述滤光体(19，19a，19b)至少能够部分地反射所述初级光，其中，
在从外部射入光的情况下，至少一个所述滤光体在相反的方向上布置在所述至少一个发光材料区域的前方。
2.根据权利要求1所述的照明装置(11；31；41；51)，其中，至少一个所述滤光体(19，19a，19b)是金属的镜层(19a)。
3.根据权利要求2所述的照明装置(11；31；41；51)，其中，至少一个所述滤光体(19，19a，19b)是银层。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的照明装置(11；31；41；51)，其中，至少一个所述滤光体(19，19a，19b)是干涉滤光体(19b)。
5.根据权利要求4所述的照明装置(11；31；41；51)，其中，至少一个所述滤光体(19，19a，19b)具有交替地由SiO2和TiO2构成的层。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的照明装置(11；31；41；51)，其中，至少一个所述滤光体(19)也接在所述至少一个半导体光源(15，20)的后方。
7.根据权利要求5所述的照明装置(11；31；41；51)，其中，至少一个所述滤光体(19)也接在所述至少一个半导体光源(15，20)的后方。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的照明装置(11；31；41；51)，其中，所述至少一个半导体光源(15)包括至少一个发出蓝色初级光的半导体光源，并且所述至少一个发光材料区域(16)为了产生白色的混合光对初级光进行转换。
9.根据权利要求7所述的照明装置(11；31；41；51)，其中，所述至少一个半导体光源(15)包括至少一个发出蓝色初级光的半导体光源，并且所述至少一个发光材料区域(16)为了产生白色的混合光对初级光进行转换。
10.根据权利要求8所述的照明装置(11；31；41；51)，其中，所述至少一个发光材料区域(16)将所述初级光转换成黄色至红色的次级光。
11.根据权利要求9所述的照明装置(11；31；41；51)，其中，所述至少一个发光材料区域(16)将所述初级光转换成黄色至红色的次级光。
12.根据权利要求1至3中任一项所述的照明装置(11；31；41)，其中，所述照明装置(11；31；41；51)包括至少一个发出不被转换波长的光的半导体光源(20)。
13.根据权利要求11所述的照明装置(11；31；41)，其中，所述照明装置(11；31；41；51)包括至少一个发出不被转换波长的光的半导体光源(20)。
14.根据权利要求11所述的照明装置(11；31；41)，其中，所述照明装置(11；31；41；51)包括至少一个发出红光的半导体光源(20)。
15.根据权利要求1至3中任一项所述的照明装置(11；31；41；51)，其中，可部分透光的所述滤光体(19)是用于短波蓝光的滤光体。
16.根据权利要求14所述的照明装置(11；31；41；51)，其中，可部分透光的所述滤光体(19)是用于短波蓝光的滤光体。
17.根据权利要求1至3中任一项所述的照明装置(11)，其中，至少一个所述滤光体(19)布置在所述至少一个发光材料区域(16)上。
18.根据权利要求16所述的照明装置(11)，其中，至少一个所述滤光体(19)布置在所述至少一个发光材料区域(16)上。
19.根据权利要求1至3中任一项所述的照明装置(31)，其中，至少一个所述滤光体(19)布置在至少一个可透光的遮盖件(18)上。
20.根据权利要求18所述的照明装置(31)，其中，至少一个所述滤光体(19)布置在至少一个可透光的遮盖件(18)上。
21.根据权利要求1至3中任一项所述的照明装置(41)，其中，至少一个所述滤光体(19)和所述至少一个发光材料区域(16)布置在一个共同的可透光的遮盖件(18)上。
22.根据权利要求18所述的照明装置(41)，其中，至少一个所述滤光体(19)和所述至少一个发光材料区域(16)布置在一个共同的可透光的遮盖件(18)上。
23.根据权利要求1所述的照明装置(11；31；41；51)，其中，所述照明装置(11；31；41)是灯具，或者所述照明装置(51)是模块。
24.根据权利要求23所述的照明装置(11；31；41；51)，其中，所述照明装置(11；31；41)是改型灯。
25.一种用于运行照明装置(11；31；41；51)的方法，其中，
-由至少一个半导体光源(15)发出初级光，
-将所述初级光在至少一个与所述至少一个半导体光源(15)间隔的发光材料区域(16)上至少部分地转换成次级光，并且
-接下来至少将初级光在至少一个滤光体(19，19a，19b)上部分地反射，其中，
在从外部射入光的情况下，至少一个所述滤光体在相反的方向上布置在所述至少一个发光材料区域的前方。
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