CN104428588A - 照明装置 - Google Patents

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金宝蓝
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Abstract

本发明提供一种照明装置，所述照明装置包含：发光器件；和设置在所述发光器件上的荧光体组合物。所述荧光体组合物包含荧光体和玻璃粉。所述荧光体包含黄色荧光体和红色荧光体。所述黄色荧光体与所述红色荧光体之比为6:1～10:1。

Description

照明装置
技术领域
本实施方案涉及照明装置。
背景技术
与白炽灯泡相比，发光二极管具有更高的效率、更长的寿命且更小。
近来，白色LED模块(或包装)正被广泛扩展用于发光。
例如通过使用蓝色LED芯片和荧光体组合物可以产生白色LED模块(或包装)。
通常通过将粉末状荧光体与液体有机硅混合然后将其固化形成常规荧光体组合物。这种常规荧光体组合物对热非常敏感，由此因热而变形并变为黄色。特别地，在近来上市的具有高光通量(大于约2000lm)的照明设备的条件下，迫切需要一种能够耐受高温的荧光体组合物。
此外，由于常规荧光体组合物其硬度小，所以需要一种结构以使得荧光体组合物良好地涂布在其上或良好地粘附于其上。这种结构劣化照明装置的光效率。
发明内容
技术问题
本发明的实施方案提供一种照明装置，所述照明装置包括能够耐受高温的荧光体组合物。
本发明的实施方案提供照明装置，所述照明装置包括具有大的硬度的荧光体组合物。
本发明的实施方案提供照明装置，所述照明装置能够发射具有高光通量的光。
本发明的实施方案提供照明装置，所述照明装置能够提高光通量。
技术方案
根据本发明实施方案的照明装置包括：发光器件；和设置在所述发光器件上的荧光体组合物。所述荧光体组合物包含荧光体和玻璃粉。所述荧光体包含黄色荧光体和红色荧光体。黄色荧光体与红色荧光体之比为6:1～10:1。
所述荧光体组合物可以还包含填料。
所述填料可以还包括如下物质中的至少任意一种物质：TiO2、ZnO、MgO、Fe2O3、Ca.Mg.硅酸盐、Al2O3、MgO·8SiO2·9H2O、Al2O3·2SiO2·2H2O、炭黑(C)、石墨(C)、MoS2、BaSO4和CaSO4。
黄色荧光体可以发射峰值波长为530nm～560nm的激发光。红色荧光体可以发射峰值波长为630nm～650nm的激发光。
所述荧光体可以还包含绿色荧光体。
所述照明装置可以还包括：散热器，在所述散热器上设置有发光器件；和反射器，所述反射器将发射自发光器件的光向所述荧光体组合物反射并连接到所述散热器。
所述发光器件可以以与荧光体组合物隔开预定间隔的方式设置。
根据本发明另一个实施方案的照明装置包括：发光器件；和荧光体组合物，所述荧光体组合物设置在所述发光器件上方。所述荧光体组合物包含荧光体和玻璃粉。按照重量百分比(重量％)，所述荧光体组合物包含80～90重量％的荧光体和10～20重量％的玻璃粉。
所述荧光体组合物可以还包含填料。
所述填料可以包括如下物质中的至少任意一种物质：TiO2、ZnO、MgO、Fe2O3、Ca.Mg.硅酸盐、Al2O3、MgO·8SiO2·9H2O、Al2O3·2SiO2·2H2O、炭黑(C)、石墨(C)、MoS2、BaSO4和CaSO4。
所述照明装置可以还包括：散热器，在所述散热器上设置有发光器件；和反射器，所述反射器将发射自发光器件的光向所述荧光体组合物反射并连接到所述散热器。
所述发光器件可以以与荧光体组合物隔开预定间隔的方式设置。有益效果
根据实施方案的照明装置能够耐受高温。
根据实施方案的照明装置由具有大的硬度的荧光体组合物制成，由此抵抗外部冲击。
根据实施方案的照明装置能够发射具有高光通量的光。
根据实施方案的照明装置能够提高光通量。
附图说明
图1是根据本发明实施方案的照明装置的横断面视图；
图2～4是用于描述图1中所示荧光体组合物的制造方法的视图；
图5是根据本发明另一个实施方案的照明装置的横断面视图；且
图6是根据本发明还另一个实施方案的照明装置的横断面视图。
具体实施方式
下文中，将参考附图对本发明的实施方案进行详细描述。然而，提供附图仅用于更容易地描述本发明。本领域技术人员易于理解，本发明的主旨和范围不限制为附图的范围。
为了描述的方便和清晰，各个层的厚度或尺寸可以放大、省略或示意性显示。各个组件的尺寸并不必须是指其实际尺寸。
根据本发明的实施方案的说明，在记载为某一元件形成于另一元件的“上(方)或下(方)”的情况下，上(方)或下(方)包括形成为两个元件彼此直接接触或一个以上的另一元件间接配置于上述两个元件之间。另外，在表示为“上(方)或下(下方)”的情况下，不仅包括以一个元件为基准的上侧方向的意思，还包括以一个元件为基准的下侧方向的意思。
图1是根据本发明实施方案的照明装置的横断面视图。
参考图1，根据实施方案的照明装置100可以包含散热器110、光源130、反射器150和荧光体组合物170。
散热器110可以接受辐射自光源130的热并然后可以放出热。具体地，散热器110可以由金属材料或具有优异热辐射效率的树脂材料制成。散热器110可以由具有高热导率(通常大于150Wm-1K-1且更优选大于200Wm-1K-1)的材料制成。例如，散热器110的材料可以包括铜(热导率大于约400Wm-1K-1)、铝(热导率大于约250Wm-1K-1)、阳极化铝、铝合金和镁合金。此外，散热器110的材料可以包括负载金属的塑性材料如聚合物，例如环氧树脂或导热陶瓷材料(例如铝碳化硅(AlSiC)(热导率约170～200Wm-1K-1))。
散热器110可以具有在其上设置光源130的一侧。此处，所述一侧可以是平坦的或在预定曲率下弯曲的。
散热器110可以连接到反射器150。具体地，散热器110的外部可以连接到反射器150的下部。
散热器110可以包括多个散热片(未示出)。所述散热片(未示出)可以从散热器110的一侧突出或向外延伸。散热片(未示出)提高散热器110的热辐射面积，由此提高热辐射效率。
光源130设置在散热器110上。具体地，光源130可以设置在散热器110的一侧上。光源130可以将预定的光发射至散热器110上。
光源130可以是发射预定光的发光器件。具体地，发光器件130可以是蓝色发光器件、绿色发光器件、红色发光器件和白色发光器件中的任意一种。
此外，发光器件130可以是发光二极管(LED)芯片。所述LED芯片130可以是如下芯片中的任意一种：在可见光谱中发射蓝光的蓝色LED芯片、在可见光谱中发射绿光的绿色LED芯片和在可见光谱中发射红光的红色LED芯片。此处，蓝色LED芯片具有约430nm～480nm的峰值波长。绿色LED芯片具有约510nm～535nm的峰值波长。红色LED具有约600nm～630nm的峰值波长。
可以设置多个发光器件130。多个发光器件130可以发射具有相同波长的光或可以发射具有相互不同波长的光。此外，多个发光器件130可以发射具有相同颜色的光或可以发射具有相互不同颜色的光。
反射器150将源自光源130的光向荧光体组合物170反射并支持光源130上方的荧光体组合物170。反射器150可以包围光源130并可以连接到散热器110。
反射器150可以具有反射发射自光源130的光的反射表面。所述反射表面与散热器110的一侧可以基本垂直或成钝角。反射表面可以涂布有或沉积有能够容易地反射光的材料。
同时，散热器110和反射器150可以相互集成形成。在此情况中，其可以形成一个室。
荧光体组合物170可以设置在光源130上方并可以设置在反射器150上。荧光体组合物170的外部可以连接到反射器150的上部。反射器150使得荧光体组合物170与光源130在隔开预定间隔下设置。
荧光体组合物170可以由发射自光源130的光光激发。具体地，当发射自光源130的光入射到荧光体组合物170上时，荧光体组合物170可以使得一部分入射光以本来形式从其穿过并可以发射由入射光的其他部分所激发的光。因此，荧光体组合物170可以发射与激发光和发射自光源130的光相混合的光。因此，观察者会认为发射自荧光体组合物170的光为白光。
荧光体组合物170可以包含荧光体和玻璃粉。
所述荧光体为粉末形式。荧光体可以为黄色、绿色、红色荧光体中的至少一种。更具体地，荧光体可以包含黄色和红色荧光体。
黄色荧光体受到波长小于500nm并发射自光源130的光的激发，并然后发射峰值波长为530nm～560nm的光。黄色荧光体可以为硅酸盐荧光体、石榴子石(YAG)荧光体和氮氧化物荧光体。黄色荧光体可以选自Y3Al5O12:Ce3+(Ce:YAG)、CaAlSiN3:Ce3+和Eu2+-SiAlON荧光体和/或可以选自BOSE荧光体。黄色荧光体可以在任意水平下掺杂，从而提供期望波长的光输出。可以在约0.1％～约20％的掺杂剂浓度下将Ce和/或Eu掺杂在荧光体中。适用于该用途的荧光体可以包括由三菱化学株式会社(Mitsubishi Chemical Company)(日本，东京)、发光材料布雷特根有限公司(Leuchtstoffwerk Breitungen GmbH)(德国，布雷特根(Breitungen))和英特美公司(Intermatix Company)(加利福尼亚，弗里蒙特)制造的产品。
红色荧光体受到波长小于580nm并发射自光源130的光的激发，并然后发射峰值波长为630nm～650nm的光。红色荧光体可以为氮化物荧光体和硫化物荧光体。红色荧光体可以包括CaAlSiN3:Eu2+和Sr2Si5N8:Eu2+。这些荧光体在高于150℃的温度下能够使得所保持的量子效率大于80％。另一种可使用的红色荧光体可以不仅选自CaSiN2:Ce3+和CaSiN2:Eu2+荧光体，还可选自Eu2+-SiAlON荧光体和/或可以选自(Ca,Si,Ba)SiO4:Eu2+(BOSE)荧光体。特别地，三菱化学株式会社(Mitsubishi Chemical Company)的CaAlSiN:Eu2+荧光体可以具有约624nm的主波长、约628nm的峰值波长和约100nm的FWHM。
此处，荧光体组合物170的荧光体可以由预定比例的黄色荧光体和红色荧光体的混合物形成。具体地，在荧光体组合物170中，黄色荧光体和红色荧光体的比例可以为6:1～10:1。当黄色荧光体与红色荧光体之比为6:1～10:1时，发射自荧光体组合物170的光的色温可以为暖白与冷白之间的任意值。即，当黄色荧光体与红色荧光体之比为6:1～10:1时，根据实施方案的照明装置能够发射具有白温的光。
同时，荧光体组合物170的荧光体可以还包含绿色荧光体。由于所包含的绿色荧光体，发射自荧光体组合物170的光的CRI能够进一步提高。
绿色荧光体受到波长小于400nm并发射自光源130的光的激发，并然后发射具有450nm～530nm的峰值波长的光。绿色荧光体可以为硅酸盐荧光体、氮化物荧光体和氮氧化物荧光体。
包含在荧光体组合物170中的玻璃粉可以定义为粉末形式的玻璃或可以定义为用于电子材料的低熔点粉末状玻璃，其具有绝缘性和气密性并具有优异的机械强度和优异的化学稳定性。
所述玻璃粉可以为包含至少一种如下物质的化合物：PbO、ZnO、BiO、SiO2和B2O3。具体地，玻璃粉可以由60重量％的PbO和30重量％的SiO2构成或可以由30重量％的SiO2、30重量％的ZnO和30重量％的BiO构成，或可以由60重量％的B2O3和30重量％的PbO构成。
按照重量百分比(重量％)，荧光体组合物170可以由80～90重量％的荧光体和10～20重量％的玻璃粉构成。当按照重量百分比(重量％)时，荧光体组合物170由80～90重量％的荧光体和10～20重量％的玻璃粉构成时，荧光体组合物170能够耐受高温并具有大的硬度。因此，即使从光源130发射具有高光通量(大于约2000lm)的光，荧光体组合物170也不会变黄并且不存在透射率问题。
所述荧光体组合物170可以还包含填料。此处，填料可以为陶瓷填料。此外，填料可以为如下物质中的一种或多种：TiO2、ZnO、MgO、Fe2O3、Ca.Mg.硅酸盐、Al2O3、MgO·8SiO2·9H2O、Al2O3·2SiO2·2H2O、炭黑(C)、石墨(C)、MoS2、BaSO4和CaSO4。
通过向荧光体组合物170中添加填料能够进一步提高发射自荧光体组合物170的光的光通量。下表1提供了显示该结果的实验结果。
表1
试样 Lm(光通量)
试样1不含填料的荧光体组合物 100.00％
试样2包括TiO2的荧光体组合物 101.14％
试样3包括ZnO的荧光体组合物 100.87％
参考上表1能够看出，当试样1的光通量为100时，试样2和3的光通量大于100。因此，与不含填料的荧光体组合物相比，包含填料的荧光体组合物能够进一步提高光通量。
此外能够发现，与ZnO相比，作为填料的TiO2对光通量的影响更大。
由于图1中所示的根据实施方案的照明装置的荧光体组合物170包含玻璃粉，所以荧光体组合物170能够耐受高温并具有大的硬度。因此，即使从光源130发射具有高光通量(大于约2000lm)的光，荧光体组合物170仍不会变黄并且不存在透射率问题。因此，包括荧光体组合物170的照明装置100能够发射具有高光通量的光。
由于图1中所示的荧光体组合物170可以与光源130以隔开预定间隔的方式设置，所以荧光体组合物170能够取代常规的远距离荧光体。常规远距离荧光体需要使得远距离荧光体涂布在其上或与粘附在其上的结构，但根据实施方案的照明装置因荧光体组合物自身的硬度高而不需要用于固定荧光体组合物的结构。
下文中，将参考图2～4对制造荧光体组合物170的方法进行描述。
图2～4是用于描述图1中所示荧光体组合物的制造方法的视图。
首先，如图2中所示，准备预先制造的模具200。模具200为具有空的内部的矩形六面体。所述矩形六面体可以具有开口的顶面。
将浆料170a倒入模具200内，所述浆料170a包含以预定比例混合的荧光体、玻璃粉、填料和添加剂。
所述添加剂可以为粘合剂或聚合物如聚乙烯醇缩丁醛(PVB)。
粘合剂是一种树脂或接合剂。粘合剂的粒子均一以提高机械强度、均匀的粘附力和凝固。粘合剂可以还包括降低机械摩擦力并有助于机械的滑动的润滑剂或还包括用于软化粘合剂自身的塑性材料。
用于挤出成型或压缩成型的粘合剂为PVA、PVB、PEG、甲基纤维素等。建议应将用于根据实施方案的荧光体组合物的制造中的粘合剂溶解或分散在不与玻璃粉和荧光体反应的溶剂中并应在低于400℃的温度下完全溶解，且在溶解和挥发之后应不留残渣。
与荧光体相比，所添加粘合剂的量可以为4％～10％。
添加剂可以为溶剂、增塑剂和分散剂中的任意一种。
在将浆料170a倒入模具200中之后，将包含浆料170a的模具200塑化。详细的具体塑化工艺可以为如下。将添加剂在100℃～200℃的温度下烧掉，然后在300℃～600℃的温度下对玻璃粉进行烧结。
然后，将模具200冷却。通过将在冷却的模具200内固化的荧光体组合物170拉出，得到如图3中所示的固化的荧光体组合物170b。
最后，如图4中所示，由使用者根据需要将固化的荧光体组合物170b进行水平或/和垂直切割，从而得到图1中所示的荧光体组合物170。
图5是根据本发明另一个实施方案的照明装置的横断面视图。
图5中所示的根据另一个实施方案的照明装置100’包括散热器110、光源130和荧光体组合物170’。
由于散热器110和光源130与图1中所示照明装置100的相同。所以省略其详细说明。
尽管构成荧光体组合物170’的材料与构成图1中所示荧光体组合物170的材料相同，但荧光体组合物170’的位置与图1中所示荧光体组合物170的不同。具体地，荧光体组合物170’以与光源130的发光表面直接接触的方式设置。
图6是根据本发明还另一个实施方案的照明装置的横断面视图。
通过将成型部件190添加到图5中所示的根据另一个实施方案的照明装置100’得到图6中所示的根据还另一个实施方案的照明装置100”。
成型部件190覆盖光源130和荧光体组合物170’并设置在散热器110上。成型部件190可以由树脂材料如有机硅形成。成型部件190能够将荧光体组合物170’固定在光源130上。
尽管上面对本发明的优选实施方案进行了说明，但其只是实例且不用于限制本发明。此外，在不背离本发明的基本特征的条件下，本领域技术人员可以对本发明以各种方式进行变化和改进。例如，可以对本发明的实施方案中详细描述的组件进行改进。此外，由于变体和应用造成的不同应解释为包括在附属权利要求书中所述的本发明的范围和主旨内。

Claims (12)

1.一种照明装置，所述照明装置包含：
发光器件；和
设置在所述发光器件上的荧光体组合物，
其中所述荧光体组合物包含荧光体和玻璃粉，其中所述荧光体包含黄色荧光体和红色荧光体，且其中所述黄色荧光体与所述红色荧光体之比为6:1～10:1。
2.权利要求1的照明装置，其中所述荧光体组合物还包含填料。
3.权利要求2的照明装置，其中所述填料还包含如下物质中的至少任意一种物质：TiO2、ZnO、MgO、Fe2O3、Ca.Mg.硅酸盐、Al2O3、MgO·8SiO2·9H2O、Al2O3·2SiO2·2H2O、炭黑(C)、石墨(C)、MoS2、BaSO4和CaSO4。
4.权利要求1的照明装置，其中所述黄色荧光体发射峰值波长为530nm～560nm的激发光，且其中所述红色荧光体发射峰值波长为630nm～650nm的激发光。
5.权利要求1的照明装置，其中荧光体还包含绿色荧光体。
6.权利要求1的照明装置，还包含：
散热器，在所述散热器上设置有所述发光器件；和
反射器，所述反射器将发射自所述发光器件的光向所述荧光体组合物反射，并连接到所述散热器。
7.权利要求1的照明装置，其中所述发光器件以与所述荧光体组合物隔开预定间隔的方式设置。
8.一种照明装置，所述照明装置包含：
发光器件；和
荧光体组合物，所述荧光体组合物设置在所述发光器件上，
其中所述荧光体组合物包含荧光体和玻璃粉，其中按照重量百分比(重量％)，所述荧光体组合物包含80重量％～90重量％的所述荧光体和10重量％～20重量％的所述玻璃粉。
9.权利要求8的照明装置，其中所述荧光体组合物还包含填料。
10.权利要求9的照明装置，其中所述填料包含如下物质中的至少任意一种物质：TiO2、ZnO、MgO、Fe2O3、Ca.Mg.硅酸盐、Al2O3、MgO·8SiO2·9H2O、Al2O3·2SiO2·2H2O、炭黑(C)、石墨(C)、MoS2、BaSO4和CaSO4。
11.权利要求8的照明装置，还包含：
散热器，在所述散热器上设置有所述发光器件；和
反射器，所述反射器将发射自所述发光器件的光向所述荧光体组合物反射，并连接到所述散热器。
12.权利要求8的照明装置，其中所述发光器件以与所述荧光体组合物隔开预定间隔的方式设置。
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