CN104995450A - 基于led的照明设备的自动颜色调节 - Google Patents

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Abstract

通过修改波长转换材料的部分，由组装的基于发光二极管(LED)的照明设备发出的光的颜色被自动调节到目标色点的预定义容差之内，所述照明设备具有至少两种不同的波长转换材料。测量从组装的基于LED的照明设备发出的光的颜色，并且至少部分地基于光的测量颜色和将要发出的光的期望颜色来确定材料修改计划。材料修改计划还可包括要修改的波长转换材料的位置。根据材料修改计划选择性地修改波长转换材料，以使组装的基于LED的照明设备发出的光的第二颜色在目标色点的预定义容差内。

Description

基于LED的照明设备的自动颜色调节
相关申请的交叉引用
本申请要求递交于2013年12月13日的美国专利申请14/106,097的优先权，该美国专利申请No.14/106,097还基于35USC§119要求递交于2012年12月17日的美国临时申请No.61/738,314的优先权，二者的全部内容都在此通过引用而并入。
技术领域
本发明涉及包括发光二极管(LED)的照明设备。
背景技术
由于照明设备所生成的光输出水平或通量的限制，在一般照明中对发光二极管的使用仍然受限。使用LED的照明设备通常会经受体现为色点不稳定性的较差颜色质量。色点不稳定性随时间变化，并且各部分均不相同。较差的颜色质量还体现在较差的颜色渲染，这是由于LED光源所产生的光谱的频带不具有或几乎不具有功率。此外，使用LED的照明设备的颜色通常会出现空间或角度变化。另外，使用LED的照明设备之所以昂贵，是因为需要使用颜色控制电子器件和/或传感器来维持光源的色点或因为只使用所制造的LED中满足应用的颜色和/或通量要求的一小部分，等等。
因此，期望对使用发光二极管作为光源的照明设备进行改进。
发明内容
由组装的基于发光二极管(LED)的具有至少两种不同的波长转换材料的照明设备发出的光的颜色被自动调节到目标色点的预定义容差之内(通过修改波长转换材料的部分来实现)。测量从组装的基于LED的照明设备发出的光的颜色，并且至少部分地基于光的测量颜色和将要发出的光的期望颜色来确定材料修改计划。
材料修改计划还可包括要修改的波长转换材料的位置，其可基于例如输出光束强度分布、颜色转换效率、颜色均匀性和发光表面的温度分布。根据材料修改计划选择性地修改波长转换材料，以使得组装的基于LED的照明设备发出的光的第二颜色在目标色点的预定义容差内。例如，可通过使用激光去除、机械划线、离子蚀刻、化学蚀刻、放电加工、等离子蚀刻和化学机械剖光等方式移除一定量的波长转换材料或通过非接触式喷射、喷雾涂布、丝网印刷和刮刀涂布等方式添加一定量的波长转换材料来选择性的修改波长转换材料。
下文的详细描述中对进一步的细节和实施例和技术进行描述。发明内容部分不限定本发明。本发明由权利要求限定。
附图说明
图1-3示出了包括照明设备、反射器和灯具的三个示例性发光体。
图4示出了基于LED的照明设备的实施例中的组件的透视剖视图，其中所述基于LED的照明设备包括将透射板和LED安装板物理连接的基本反射器结构。
图5示出了基于LED的照明设备的另一实施例中的组件的透视剖视图，其中所述基于LED的照明设备包括将透射板和LED安装板物理连接的基本反射器结构。
图6示出了基于LED的照明设备的另一实施例中的组件的透视剖视图，其中所述基于LED的照明设备包括将透射板和LED安装板物理连接的基本反射器结构。
图7示出了基于LED的照明设备的另一实施例中的组件的侧视图，所述照明设备具有用来导引从LED发射到透射板的光的全内反射(TIR)透镜。
图8示出了基于LED的照明设备的另一实施例中的组件的侧视图，所述照明设备具有围绕LED且支撑透射板的反射材料坝。
图9示出了基于LED的照明设备的另一实施例中的组件的侧视图，所述照明设备具有布置在LED上且与LED安装板热耦合的成形透镜。
图10示出了基于LED的照明设备的另一实施例中的组件的侧视图，所述照明设备具有多个透射板。
图11示出了基于LED的照明设备的另一实施例中的组件的侧视图，所述照明设备具有均匀涂布到透射层的表面的波长转换材料的小滴。
图12示出了基于LED的照明设备的另一实施例中的组件的侧视图，所述照明设备具有以非均匀方式涂布到透射层的表面的波长转换材料的小滴。
图13示出了基于LED的照明设备的另一实施例中的组件的侧视图，所述照明设备具有以非均匀方式涂布到透射层的表面的不同波长转换材料的小滴。
图14示出了用于通过移除两种不同的波长转换材料的部分来将从组装的基于LED的照明设备发出的光的颜色自动调节到目标色点的预定义容差之内的系统。
图15示出了用于通过移除两种不同的波长转换材料的部分来将从组装的基于LED的照明设备发出的光的颜色自动调节到目标色点的预定义容差之内的系统的另一实施例。
图16示出了用于通过修改至少两种不同的波长转换材料的部分来将从组装的基于LED的照明设备发出的光的颜色自动调节到目标色点的预定义容差之内的方法。
图17示出了基于CIE 1931XYZ颜色空间的(xy)色品图。
图18在来自CIE 1960UCS图的黑体曲线上示出了LED设备的色点和预定目标色点，其中横轴表示CCT，纵轴表示与黑体曲线的偏离度(Δuv)。
图19示出了由基于LED的照明设备的发光表面的相机收集的图像。
图20是示出了沿图19中所示的剖面线A处的基于LED的照明设备发光表面的发光度的图。
图21示出了指示从与透射板共面的平面中的LED发出的光的强度的空间变化的图线。
图22示出了包括与每个下覆LED位置距离固定的材料移除轨线在内的材料修改计划。
具体实施方式
现在详细参考背景示例和本发明的一些实施例，其中的示例是结合附图描述的。
图1-3示出了标示为150、150’和150”的三个示例性发光体(有时统称为发光体150)。图1中所示的发光体包括具有矩形形状因子的基于LED的照明设备100。图2中所示的发光体包括具有圆形形状因子的基于LED的照明设备100’。图3中所示的发光体包括集成到改型灯设备中的基于LED的照明设备100’。这些示例只是为了说明的目的。还可设想具有一般多边形和椭圆形状的基于LED的照明设备的示例，并且一般来讲，基于LED的照明设备100和100’可统称为基于LED的照明设备100。如图1所示，发光体150包括照明设备100、反射器125、和灯具120。图2示出的发光体150’包括照明设备100’、反射器125’、和灯具120’，并且图3示出的发光体150”包括照明设备100”、反射器125”、和灯具120”。反射器125、125’、125”有时被统称为反射器125，以及灯具120、120’、120”有时被统称为灯具120。如图所示，灯具120包括热沉能力，并因此有时可以被称为热沉120。然而，灯具120可包括其它结构和装饰元素(未示出)。反射器125安装到照明设备100，以校准或偏转发自照明设备100的光。反射器125可由导热材料制成，比如包括铝或铜的材料，并可与照明设备100热耦合。热通过经由照明设备100和导热反射器125进行传导而流动。热还可以通过反射器125上的热对流而流动。反射器125可以是化合物抛物线形集中器，其中集中器由高反射材料构成或涂有高反射材料。可借助例如线、钳位、扭锁机制或其它合适的布置来将例如漫射器或反射器125的光学元件可移除地耦合到照明设备100。如图3所示，反射器125可包括侧壁126和窗口127，它们都被可选地涂有例如波长转换材料、漫射材料或任何其它期望材料。
如图1、2和3所示，照明设备100安装到热沉120。热沉120可由例如包括铝或铜的材料的导热材料制成，并可与照明设备100热耦合。热通过经由照明设备100和导热热沉120进行传导而流动。热还借助热沉120上的热对流而流动。可借助将照明设备100钳位到热沉120的螺线，来将照明设备100附接到热沉120。为了便于移除和替换照明设备100，可借助例如钳位机制、扭锁机制或其它合适的布置来将光学元件可移除地耦合到热沉120。照明设备100包括至少一个热耦合到热沉120的导热表面，例如直接地或使用热脂、热带、热垫或热环氧树脂。为了对LED充分地进行冷却，针对流入板上的LED的每一瓦特的电能，应该使用至少50平方毫米(优选地，100平方毫米)的热接触区域。例如，当使用了20个LED时，应该使用1000到2000平方毫米的热沉接触区域。使用较大的热沉120可使得能够以更高的功率来驱动LED 102，并且还允许不同的热沉设计。例如，一些设计可展示不大依赖于热沉的朝向的冷却能力。此外，还可使用用于强制冷却的风扇或其它方案来从设备移除热量。底热沉可包括孔，从而可与照明设备100电连接。
图4、5和6示出了基于LED的照明设备的各种实施例中的组件的透视剖视图。应该理解的是，如这里所定义的，基于LED的照明设备不只是LED，也可以是LED光源或器具，或LED光源或器具的组成部分。例如，基于LED的照明设备可以是基于LED的替换灯，如图3所示。基于LED的照明设备100包括一个或多个LED管芯或封装的LED以及LED管芯或封装的LED所附接到的安装板。在一个实施例中，LED 102A和102B(有时被称为LED 102)是封装的LED，比如Philips Lumileds Lighting公司制造的Luxeon Rebel。还可使用其它类型的封装LED，比如由OSRAM(Oslon封装)、Luminus Devices(美国)、Cree(美国)、Nichia(日本)、或Tridonic(奥地利)制造的封装LED。如这里所定义的，封装LED是包括一个或多个包含电连接(比如线接合连接或螺块连接)的LED管芯的组件，并且可以包括光学元件和热、机械和电接口。LED芯片通常大小为1mm×1mm×0.5mm，但尺寸可变。在一些实施例中，LED 102可包括多个芯片。多个芯片可以发出具有类似或不同颜色(例如红、绿和蓝)的光。LED 102安装到安装板104。从LED 102发出的光被导引到透射板174。导热基本反射器结构171促进从透射板174到安装有LED 102的安装板104的热耗散。
图5示出了具有基本反射器结构171’的基于LED的照明设备100。如图所示，基本反射器结构171’包括深反射器表面171B，深反射器表面171B将发射自LED 102的光导引到透射板174。此外，基本反射器结构171’包括位于中心的特征171C，特征171C将透射板174和安装板104热耦合。如图所示，基本反射器结构171’是从一个部件构造的，以最小化加工复杂度。
如图6所示，基本反射器结构171’包括导热插件171D，导热插件171D将透射板174和安装板104热耦合。通过这种方式，基本反射器结构可由低成本材料(例如塑料)构造，并且导热插件171D可由针对导热性进行了优化的材料(例如铝或铜)制成。
如图4-6所示，基本反射器结构171与透射板174和安装板104物理接触。然而，在一些其它实施例中，基本反射器结构171可以与透射板174和热沉120物理接触。通过这种方式，实现了透射板174和热沉120之间的更为直接的热路径。在一个示例中，基本反射器结构171的元件可被配置为经过LED板104的空隙，以将透射板174直接耦合到热沉120。
基本反射器结构171可具有高导热性，以最小化热阻。作为示例，基本反射器结构171可由高导热材料制成，比如经过处理以使材料高反射且持久的基于铝的材料。作为示例，可使用称为的材料，其由德国公司Alanod制造。
图7示出了基于LED的照明设备100的另一配置，其与图4-6所示类似，具有相同附图标记的元素相同。如图7所示，基于LED的照明设备100可包括全内反射(TIR)透镜结构178，以将从LED 102发出的光导引到透射板174。
图8示出了基于LED的照明设备100的另一配置，其与图4-6所示类似，具有相同附图标记的元素相同。如图8所示，基于LED的照明设备100包括多个LED 102A-F，统称为LED 102，它们布置在板上芯片(COB)配置中。基于LED的照明设备100还包括基本反射器结构，其中包括布置在每个LED之间的间隔中的反射材料176和围绕LED 102并制成透射板174的反射材料坝175。在一些示例中，反射材料175和176是基于反射硅树脂的白色材料。在图8所示的实施例中，LED 102和透射板174之间的间隔填充了封装光学半透材料177(例如硅树脂)，以改善从LED 102的光提取并将LED 102与环境分离。
图9示出了基于LED的照明设备100的另一配置，其与图4-6所示类似，具有相同附图标记的元素相同。如图所示，基于LED的照明设备100包括布置在统称为LED 102的LED 102A、102B和102C上的成形透镜172。如图所示，成形透镜172包括至少一种波长转换材料，它们位于成形透镜172的发光表面上。成形透镜172直接耦合到安装板104，以改善从成形透镜172到安装板104的热流。通过这种方式，通过颜色转换在成形透镜172上生成的热被有效地转移到安装板104并经由热沉120从基于LED的照明设备100移除。在一些其它实施例中，成形透镜172直接耦合到热沉120。
可处理基本反射器结构171的光学表面以实现高反射性。例如，基本反射器结构171的光学表面可被剖光或覆盖一种或多种反射涂层(例如，反射材料，比如3M(美国)销售的VikuitiTM ESR、Toray(日本)生产的LumirrorTM E60L或诸如由FurukawaElectric Co.Ltd.(日本)生产的微晶聚对苯二甲酸乙二醇酯(MCPET)、诸如由W.L.Gore(美国)和Berghof(德国)生产的聚四氟乙烯(PTFE)材料)。同样，高漫反射涂层可应用于基本反射器结构171的光学表面。这种涂层可包括二氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)和硫酸钡(BaSO4)颗粒或这些材料的组合。
在一些实施例中，基本反射器结构171可以从例如由CerFlexInternational(荷兰)生产的陶瓷材料的反射性陶瓷材料构成或包括反射性陶瓷材料。在一些实施例中，基本反射器结构171的任意光学表面的一部分可涂覆波长转换材料。
通过直接发射或通过荧光物质转换，例如在将荧光物质层作为LED封装的一部分应用于LED的情况下，LED 102可发出不同或相同的颜色。照明设备100可使用例如红、绿、蓝、琥珀、青的彩色LED 102的任意组合，或者LED 102可都产生相同颜色的光。LED 102中的一些或全部可产生白光。此外，LED 102还可发出偏振光或非偏振光，并且基于LED的照明设备100可使用偏振或非偏振LED的任意组合。在一些实施例中，LED 102可发出蓝光或UV光，这是由于以这些波长范围进行发射的LED的效率高。例如，当LED 102与例如透射板174或成形透镜172上的波长转换材料组合使用时，从照明设备100发出的光具有期望的颜色。通过调节波长转换材料的化学和/或物理属性(比如厚度和浓度)以及反射板174或成形透镜172的表面上的涂层的几何属性，可指定由基于LED的照明设备100输出的光的特定颜色属性，比如色点、色温和显色指数(CRI)。
针对本专利文献的目的，波长转换材料是可执行颜色转换功能的任何单个化学化合物或不同化学化合物的混合，例如吸收一定量的一种峰值波长的光，并作为响应，以另一峰值波长发出一定量的光。
在一些示例中，波长转换材料是荧光物质或不同荧光物质的混合。作为示例，荧光物质可以是从由以下化学式标示的集合中选择的：Y3Al5O12：Ce(还被称为YAG：Ce，或简称为YAG)、(Y，Gd)3Al5O12：Ce、CaS：Eu、SrS：Eu、SrGa2S4：Eu、Ca3(Sc，Mg)2Si3O12：Ce、Ca3Sc2Si3O12：Ce、Ca3Sc2O4：Ce、Ba3Si6O12N2：Eu、(Sr，Ca)AlSiN3：Eu、CaAlSiN3：Eu、CaAlSi(ON)3：Eu、Ba2SiO4：Eu、Sr2SiO4：Eu、Ca2SiO4：Eu、CaSc2O4：Ce、CaSi2O2N2：Eu、SrSi2O2N2：Eu、BaSi2O2N2：Eu、Ca5(PO4)3Cl：Eu、Ba5(PO4)3Cl：Eu、Cs2CaP2O7、Cs2SrP2O7、Lu3Al5O12：Ce、Ca8Mg(SiO4)4Cl2：Eu、Sr8Mg(SiO4)4Cl2：Eu、La3Si6N11：Ce、Y3Ga5O12：Ce、Gd3Ga5O12：Ce、Tb3Al5O12：Ce、Tb3Ga5O12：Ce和Lu3Ga5O12：Ce。
在一个示例中，可通过向透射板174或成形透镜172添加波长转换材料或从中移除波长转换材料来实现对照明设备的色点的调整，透射板174或成形透镜172还可类似地被涂覆或浸渗一种或多种波长转换材料。在一个实施例中，比如碱土金属氧氮化硅的发红光的荧光物质181覆盖透射板174或成形透镜172的一部分，以及比如YAG的发黄光的荧光物质180覆盖透射板174或成形透镜172的另一部分(如图4-9所示)。
在一些实施例中，在合适的溶剂介质中将荧光物质与粘结剂以及可选地表面活性剂和增塑剂混合在一起。以下方式中的任意一种沉积得到的混合物：喷射、丝网印刷、刮刀涂布(blade coating)、喷注或其它合适方式。通过选择透射板174或成形透镜172的形状和高度以及选择透射板174或成形透镜172的哪部分将被覆盖或不覆盖特定荧光物质，以及通过优化表面上的荧光物质层的层厚度和浓度，可按照期望调节从设备发出的光的色点。
在一个示例中，可在透射板174或成形透镜172的一部分上图案化单个类型的波长转换材料。作为示例，可在透射板174或成形透镜172的不同区域上对发红光的荧光物质181进行图案化，可在透射板174或成形透镜172的其它区域上对发黄光的荧光物质180进行图案化。在一些示例中，所述区域可彼此物理分离。在一些其它示例中，所述区域可彼此相邻。荧光物质的覆盖和/或浓度可发生变化，以产生不同的色温。应该理解的是，如果由LED 102产生的光发生变化，则红色的覆盖区域和/或红和黄色荧光物质的浓度将需要变化，以产生期望的色温。可通过基于性能来添加或移除荧光物质材料来测量和修改LED 102、红色荧光物质和黄色荧光物质的颜色性能，从而最终组装产品产生期望的色温。
可由合适的光学透射材料(例如蓝宝石、铝、冕牌玻璃、聚碳酸酯和其它塑料)构造透射板174和成形透镜172。
在一些实施例中，可采用多重堆叠的透射层。每个透射层包括不同的波长转换材料。例如，如图10所示，透射层174的表面区域上包括波长转换材料180。此外，第二透射层163置于透射层174之上并与透射层174接触。透射层163包括波长转换材料181。虽然图10中将透射层163置于透射层174之上并与透射层174接触，但可在两种元件之间保持间隔。这是改善对透射层的冷却所期望的。例如，可将气流引入所述间隔中，以冷却透射层。
在一些实施例中，波长转换材料中的任一种可被涂布为图案(例如条、点、块、滴等)。例如，如图11所示，波长转换材料180的滴均匀地涂布于透射层174的表面上。成形滴可通过增加滴的表面积来改善提取效率。
如图12所示，在一些实施例中，波长转换材料180的滴以非均匀方式在透射层174上间隔开。例如，位于LED 102C上的一组滴165紧密堆积(例如相邻的滴彼此接触)，而位于LED 102A和102B之间的间隔上的一组滴164则松散堆积(相邻的滴彼此间隔)。通过这种方式，可通过改变透射层174上的滴的堆积密度来调节从基于LED的照明设备100发出的光的色点。
如图13所示，在一些实施例中，不同波长转换材料的滴可置于透射层174的不同位置，并且还可以非均匀方式放置。例如，一组滴164可包括波长转换材料180，而一组滴165可包括包括波长转换材料181和波长转换材料180的滴的组合。通过这种方式，不同波长转换材料的组合以变化的密度相对于LED 102放置，以实现从基于LED的照明设备100发出的光的期望色点。
在所示出的实施例中，波长转换材料位于透射层174的表面上。然而，在一些其它实施例中，可将任意波长转换材料嵌入到透射层174内、置于透射层174的面对LED 102的一侧、或两者的组合。
LED 102与透射板174或成形透镜172之间的区域可填充有非固体材料，比如空气或惰性气体，从而LED 102将光发射到非固体材料中。作为示例，腔体可被密封并使用氩气来填充腔体。备选地，可使用氮气。在其它实施例中，LED 102与透射板174或成形透镜172之间的区域可填充有固体封装材料。作为示例，可使用硅树脂来填充腔体。在一些其它实施例中，可使用流体来填充颜色转换腔体160，以改善从LED 102的热提取。在一些实施例中，可将波长转换材料包括在流体中以实现颜色转换。
通过使用两种或更多种波长转换材料(每种具有不同的波长转换属性)，基于LED的照明设备100可以高准确度产生预定或目标色点。
图17示出了基于CIE 1931XYZ颜色空间的(xy)色品图。CIE 1931颜色空间基于三个颜色匹配函数。三个三色值将CIE 1931XYZ颜色空间表示为三维颜色空间。每个颜色匹配函数将给定谱S(λ)与三个三色值中的每一个相关，如式(1)所示：
X1931＝∫CMFXS(λ)dλ
Y1931＝∫CMFY S(λ)dλ  (1)
Z1931＝∫CMFZS(λ)dλ
图17的色品图是三维CIE 1931XYZ颜色空间到二维空间(xy)的投影，以便忽略亮度。每个颜色坐标(x，y)可被表示为三个三色值的函数，如式(2)所示：
x = X X + Y + Z y = Y X + Y + Z - - - ( 2 ) .
存在作为CIE 1931XYZ颜色空间的简单投影变换的其他颜色空间。例如，CIE 1960均匀色标(CIE 1960UCS)和CIE 1976均匀色标(CIE 1976UCS)都是CIE 1931XYZ颜色空间的简单变换。CIE 1960UCS将二维色品(uv)表示为三个三色值的函数，如式(3)所示：
u = 4 X X + 15 Y + 3 Z v = 6 Y X + 15 Y + 3 Z - - - ( 3 ) .
CIE 1976UCS将二维色品(u’v’)表示为三个三色值的函数，如式(4)所示：
u ′ = 4 X X + 15 Y + 3 Z v ′ = 9 Y X + 15 Y + 3 Z - - - ( 4 ) .
作为均匀色品的表示，CIE 1960UCS颜色空间总体上已经被CIE1976UCS颜色空间所取代。然而，作为色品的表示，CIE 1960UCS颜色空间仍然是有用的，这是因为互相关色温(CCT)的等温线与CIE 1960UCS中的Planckian轨迹垂直对齐。在CIE 1960UCS的语境下，偏离度是由光源产生的光的色点和沿恒定CCT线的Planckian轨迹之间的距离。在CIE 1960UCS中，偏离度的单位是Δuv。因此，白色光源的色点可被描述为CCT值和Δuv值，即距在CIE 1960颜色空间中测量的黑体曲线的偏离度。因此，由基于LED的照明设备100输出的光的颜色的规范可被表示为预定容差内的CCT值和预定容差内的Δuv值。图18示出了有时被称为Planckian轨迹的在CIE 1960色品图的语境中的黑体曲线400的图，该黑体曲线400平行于水平轴并且在竖直轴方向的单位是Δuv。将目标色点256-258示为示例性目标色点。距离目标色点的偏离度的单位是Δuv。当光源的色点从预定目标色点明显变化时，光的颜色将可感知地与期望颜色不同。此外，当光源彼此相近时，例如在重点照明或显示中，即使是微小的色差也是可注意到并且被认为是不期望的。
期望制作能够产生目标色点附近的光的光源。例如，当用于一般照明时，期望基于LED的照明设备100产生具有特定互相关色温(CCT)的白光。CCT涉及黑体辐射体的温度，并且针对一般照明目的通常使用2700K和6000K之间的温度。较高的色温被认为是“冷的”，这是因为它们的颜色偏蓝，而较低的温度则被认为是“暖的”，这是因为他们包含更多的黄-红色。作为示例，经常期望2700K、3000K、3500K、4000K、4200K、5000K、6500K的CCT。在另一示例中，期望从基于LED的照明设备发出的以CIE发光体系列A、B、C、D、E和F中的任一个为目标的光。
如图17所示，CIE 1931颜色空间中的黑体辐射体的色品由曲线200表示。该曲线有时被称为Planckian轨迹。理想地，光源产生在目标色点处位于黑体曲线200上的光。但是实践中，很难产生位于黑体曲线200上的目标色点处的光，尤其使用LED光源更是如此，这是因为对于使用当前工艺制作的LED光源，还不能被精确控制其光输出。通常，在由光源产生的光的色点与黑体曲线200上的目标色点之间存在一定距离，这被称为距离黑体曲线上的目标色点的偏离度。
通常在一个制作流程之后，基于从谱功率分布导出的多种特性对LED进行分档(bin)。LED的成本是由所分的档的大小(分布)确定的。例如，可基于峰值波长的值对特定LED进行分档。LED的峰值波长是谱功率分布的幅度最大的波长。峰值波长是用来表示蓝光LED的谱功率分布的颜色方面特征的常用度量。许多其它的度量也常用来基于其谱功率分布(例如主要波长、xy色点、uv色点等)对LED进行分档。对于蓝光LED，常为了销售将其分为具有五纳米的峰值波长范围的档。
如上所述，基于LED的照明设备100包括具有多个LED 102的板104。占据板104的多个LED 102可操作为产生具有特定谱功率分布的光。该谱功率分布的颜色方面的特征在于其质心波长。质心波长满足：在该质心波长处，谱功率分布的面积的一半基于来自小于质心波长的波长的贡献，而谱功率分布的面积的另一半基于来自大于质心波长的波长的贡献。针对多个板，可以计算执行波长的标准差。在一些制作示例中，多个板的质心波长的标准差可小于0.1nm，例如其中板上布满针对严密匹配的谱功率分配而仔细选择的LED或来自小分档的LED。当然，当制作具有大约0.1nm或更小的质心波长标准差的板时，成本明显增加。在其它示例中，多个板的质心波长标准差可小于0.5nm。在其它示例中，多个板的质心波长标准差可小于2.0nm.
基于LED的照明设备100可容纳具有宽谱功率分布的LED而同时仍在预定容差内实现目标色点。此外，可制作多个LED设备100，每个具有一个或多个LED，所述LED具有不同的谱功率分布，例如质心波长的大标准差，同时仍实现从一个基于LED的照明设备100到另一个实现紧密匹配的色点，其中LED设备100的匹配色点位于目标色点的预定容差之内。因此，可以使用较为低廉的LED。通过使用两种或更多种波长转换材料，可准确控制由基于LED的照明设备100发出的光的色点。在一方面，可基于对组装的基于LED的照明设备的颜色测量来修改两种或更多种波长转换材料的量，以使得经过修改的基于LED照明设备发出在目标色点的预定容差内的光。波长转换材料的量可被修改为产生在0.009和0.0035之间的期望偏离度Δu’v’，并且如果期望的话，可以更小，比如0.002。
图14示出了系统350，用于通过移除两种不同的波长转换材料的部分来将从组装的基于LED的照明设备100发出的光的颜色自动调节到目标色点的预定义容差之内。虽然如图所示系统350通过移除波长转换材料来自动调节基于LED的照明设备100，但是系统350也可被配置为通过添加波长转换材料来调节基于LED的照明设备100。
系统350包括光学检测系统310、材料修改计划工具320和材料修改系统330。在图14中所示的实施例中，光学检测系统310包括集成球体311和光谱仪313。此外，光学检测系统310包括可选相机系统314，以用来对从基于LED的照明设备100的表面发出的光进行成像。光学检测系统310被配置为测量从被测的基于LED的照明设备100发出的光的颜色。虽然集成球体311和光谱仪313被用来测量从基于LED的照明设备100发出的光的颜色，也可设想其它测量设备。例如，从基于LED的照明设备100发出的光可被三个滤色器过滤，每个滤色器被配置为仿真CIE颜色匹配函数。在过滤之后，由光度计检测到的光可被用来确定参照式1描述的三个三色值。还可设想其它示例性颜色测量技术。
材料修改计划工具320包括处理器321和一定量的处理器可读存储器322。在所示示例中，处理器321和存储器322被配置为通过总线323进行通信。存储器322包括一定量的存储器324，存储器324存储指令，所述指令当由处理器321执行时实现这里所述的材料修改计划功能。
在所示的实施例中，材料修改系统330包括控制器331、激光光源332和检流计扫描器333。基于由材料修改计划工具320生成的材料修改计划，控制器331控制激光器332和检流计扫描器333来将从激光器332发出的辐射导引到基于LED的照明设备100。入射辐射去除第一波长转换材料的一部分和第二波长转换材料的一部分，以使得经过修改的基于LED的照明设备100发出处于目标色点的预定容差内的带颜色的光。除了所示的实施例之外，还可设想其它材料修改系统330。例如，基于激光的去除系统可采用多种移动控制方案，以精确地将激光导引到基于LED的照明设备100上。例如，移动系统可被用来使基于LED的照明设备沿一个方向移动并以协调的方式使激光沿正交的方向移动。这一移动系统可被用来精确地单独导引激光，或与扫描镜系统一起导引激光。在一些其它示例中，材料修改系统330可以是机械划线系统，其以机械的方式从基于LED的照明设备移除材料。还可设想基于离子蚀刻、化学蚀刻、电放电加工、等离子蚀刻和化学机械剖光的材料修改系统330。
在一些其它示例中，材料修改系统330可向基于LED的照明设备100添加材料，以精确地修改两种不同的波长转换材料的量。作为示例，可采用非接触喷射、喷雾涂布、丝网印刷和刮刀涂布等来精确地向基于LED的照明设备100添加至少两种不同的波长转换材料，以将从基于LED的照明设备100发出的光的颜色调节到目标色点的预定容差内。
图16示出了方法300，用于通过修改至少两种不同的波长转换材料的部分来将从组装的基于LED的照明设备100发出的光的颜色自动调节到目标色点的预定义容差之内。为了说明的目的，参照图14中所示的系统350来描述方法300。但是，方法300的元素的执行并不限于图14中所描述的特定实施例。
在框301中，测量由基于LED的照明设备100发出的光的颜色。基于LED的照明设备100包括两种不同的波长转换材料。如图14所示，电源(例如电流源312)向基于LED的照明设备100供应电能(例如电流315)。作为响应，基于LED的照明设备100发出具有第一颜色的光。所发出的的光由集成球体311收集。通过收集集成球体311中的光，由光谱仪313收集的光的样本有效地表示从基于LED的照明设备100发出的光的平均颜色。光谱仪313被配置为确定由基于LED的照明设备100发出的光的颜色，并且将指示所测量的颜色的信号316传送到材料修改计划工具320。
在框302中，材料修改计划工具320确定材料修改计划，该材料修改计划包括对第一波长转换材料的修改和对第二波长转换材料的修改。按照修改，基于LED的照明设备发出具有经过改变的色点的光，该经过改变的色点位于目标色点的预定容差内。
图17的CIE 1931色品图中示出了与每种波长转换材料相关联的色点移位。例如在445nm处产生蓝光的测试光源的色点在图中示于点210处。由例如透射板174上或透射板174内的波长转换材料180产生的色点被示为点220，其对应于例如630nm的主波长。取决于基于LED的照明设备100的几何结构以及透射板174上的波长转换材料180的厚度和/或浓度，由波长转换材料180在测试光源下产生的色点沿虚线222移位。作为示例，点224示出了由波长转换材料180产生的被测色点，线226示出了在不具有波长转换材料180的情况下距离由测试光源产生的色点(例如点210)的移位Δxy。
由例如透射板174上或透射板174内的波长转换材料181产生的色点被示为点230，其对应于例如570nm的主波长。取决于透射板174上的波长转换材料181的厚度和/或浓度，由波长转换材料181在测试光源下产生的色点沿虚线232移位。作为示例，点234示出了由波长转换材料181在测试光源下产生的被测色点，线236示出了在不具有波长转换材料181的情况下距离由测试光源产生的色点(例如点210)的移位Δxy。如果期望的话，还可使用波长转换材料的不同配方，这将改变由波长转换材料产生的色点(如箭头240所示)，并从而改变色点移位的斜率。
通常，在不同LED之间，谱功率分布会有所不同。例如，假定在452nm处产生蓝光的LED通常会产生在450nm到455nm或更大范围内的光。在另一示例中，假定产生蓝光的LED可产生在440nm到475nm之间的光。在该示例中，从一个LED到另一个LED的谱功率分布可达到百分之八。LED的谱功率分布发生变化是难以制作具有持续和准确的色点的基于LED的光源的原因之一。然而，由于基于LED的照明设备100包括具有可被单独修改的波长转换材料的两个或更多个波长转换组件，所以针对LED 102的较大谱功率分布变化，可以调节适当的波长转换特性，以产生位于距目标色点预定容差之内的色点，例如小于0.0035的Δu’v’。目标色点可以是例如2700K、3000K、4000K或黑体曲线上的其他温度的CCT，或备选地，目标色点可以在黑体曲线之外。
图18示出了CIE 1960UCS图的黑体曲线上的LED设备的色点和预定目标色点，其中横轴表示CCT，纵轴表示与黑体曲线的偏离度(Δuv)。目标色点可以是例如黑体曲线400上的4000K、3000K和2700K。如果期望的话，还可使用黑体曲线400之外的其它目标CCT或色点。图18使用矩形示出了每个目标色点的预定容差。例如，4000K处的目标色点处，CCT可变化±90K，而3000K处，CCT可变化±55K，2700K处，CCT可变化±50K。这些CCT的预定义容差位于以黑体曲线上的每个相应目标色点为中心的两步MacAdam椭圆内。针对每个CCT，针对距离黑体曲线的偏离Δuv的预定容差是±0.001。在该示例中，Δuv可变化到黑体曲线400之上距离0.001处(表示为，正容差值，+0.001)，并且可变化到黑体曲线400之下距离0.001处(表示为，负容差值，-0.001)。针对Δuv的该预定容差位于以黑体曲线上的每个相应目标色点为中心的一步MacAdam椭圆内。图18中所示的针对CCT和Δuv的预定容差位于两步MacAdam椭圆内，并且还在大小为0.0035的Δu’v’容差内。距离目标色点的所示容差之内的色点非常接近，以至于即使并排查看光源时大多数人也不能对色差进行区分。
该图示出了以3000K CCT为中心的两条色线，以用于参考。一条色线402对应于由第一波长转换材料产生的色点移位。本示例中，色线402是涂覆在透射板174上的黄色荧光物质。色线404对应于由第二波长转换材料产生的色点移位。在本例中，色线404是涂覆在透射板174上的红色荧光物质。色线402指示由黄色荧光物质产生的光的色点的移位方向。色线404指示由红色荧光物质产生的光的色点的移位方向。选择第一波长转换材料和第二波长转换材料，以使得它们各自的色点移位方向不平行。由于黄色荧光物质和红色荧光物质的移位方向并不平行，可任意指定由基于LED的照明设备100发出的光的色点移位方向。这可通过按如上所述修改每种荧光物质的量来实现。作为示例，小点412、414、416和418图形上示出了由一个基于LED的照明设备100使用不同量的波长转换材料产生的色点。例如，点412示出了具有两种不同的波长转换材料的量的一个集合的基于LED的照明设备100的色点。通过修改黄色荧光物质的量，色点针对基于LED的照明设备100移位到点414。如图可见，从点412到414的色点差别与色线402平行。通过修改红色荧光物质的量，颜色从点414移位到点416，其与色线404平行。尽管这处于3000K目标之内，对黄色荧光物质的量的附加修改导致如点418所示的色点，其中点416与418之间的移位与色线402平行。通过再次修改黄色荧光物质的量，基于LED的照明设备100的色点沿线402移位，以产生如大点420所示的色点，其很好地位于黑体曲线上的3000K的目标色点的预定容差之内。
对于将从基于LED的照明设备100发出的光的颜色从框301中测量的值移位到预定容差内的目标色点，材料修改计划工具320确定对每种波长转换材料的量的必要修改。对每种波长转换材料的量的修改基于与每种波长转换材料相关联的颜色移位的方向以及与不同量的每种波长转换材料相关联的颜色移位的幅度。材料修改计划工具320将指示材料修改计划的信号325传送到材料修改系统330。材料修改计划包括：应当修改各个波长转换材料的基于LED的照明设备100上，被修改的每种波长材料的量和要进行修改的位置。
在框303中，材料修改系统330根据材料修改计划修改第一和第二波长转换材料的量。例如，如图14所示，控制器331接收指示材料修改计划的信号325。作为响应，控制器331控制激光器332的激光功率输出和检流计扫描器333，以根据材料修改计划移除至少两种不同的波长转换材料的一部分。
图15示出了另一实施例中的系统350。在所示实施例中，光检测系统310和材料修改系统330实现于公用机械平台上。通过这种方式，基于LED的照明设备100不必被运送到分离的处理站进行颜色测量和材料修改。
为了调节从基于LED的照明设备100发出的光的色点，材料修改计划工具320确定对每种波长转换材料的量进行的实现期望颜色移位所需的适当修改。此外，材料修改计划工具320还确定应该在何处进行材料修改。在一些示例中，可在基于LED的照明设备100的特定位置中添加或移除材料转换材料的一条细线或线的集合。在一些其它示例中，可在基于LED的照明设备100的特定位置中添加或移除材料转换材料的一串点。
在另一方面，除了色点之外，材料修改计划工具320基于LED的照明设备100的其他性能度量来确定应该在哪里进行材料修改。
在一个示例中，材料修改的位置至少部分地基于基于LED的照明设备的输出光束强度分布。图19示出了由基于LED的照明设备100的发光表面的相机(例如相机314)收集的图像360。在一个示例中，该图像信息317如图14和15所示被传送到材料修改计划工具320。图20是示出了沿图19中所示的剖面线A处的基于LED的照明设备100的发光表面的发光度371的图370。如图20中所强调的，基于LED的照明设备100的发光表面处的发光度并不是完美对称的。例如，图20中强调的部分372比位于轴373对侧的相应部分具有更高的发光度。基于该测量，材料修改计划工具320确定材料修改计划，该材料修改计划添加达到部分372的区域中的目标色点所需的波长转换材料，从而经过修改的设备的发光度展示出改进的输出光束均匀性。
在另一示例中，材料修改的位置至少部分地基于实现组装的基于LED的照明设备的改进的颜色转换效率。图21示出了指示从与透射板174共面的平面中的LED 102发出的光的强度的空间变化的图线375。作为该空间变化的结果，位于透射板174上的波长转换材料根据位置受到不同级别的激发光。例如，在峰值强度的区域中，与具有较小强度的区域相比，波长转换材料对材料量的改变更为敏感。因此，波长转换材料的量的改变基于它们的位置可以对色点和总体转换效率有不同的影响。基于已知的发射图案和波长转换材料的初始布置，材料修改计划工具320确定添加或移除达到展示改进的颜色转换效率的区域中的目标色点所需的波长转换材料的材料修改计划。例如，在图22中，材料修改计划包括材料移除轨线380A-D，所述材料移除轨线380A-D与每个基本LED位置具有固定距离。
在又一示例中，材料修改的位置至少部分地基于实现组装的基于LED的照明设备的发光表面上的改进的温度分布。透射板174的发射表面的红外图像可被用来确定发射表面上的“热点”。这些“热点”可指示不成比例量的颜色转换。作为响应，材料修改计划工具320确定达到最小化基于LED的照明设备100的发射表面上的“热点”的区域中的目标色点所需的添加或移除波长转换材料的材料修改计划。
在又一示例中，材料修改的位置至少部分地基于实现组装的基于LED的照明设备的发光表面上的改进的颜色均匀性。透射板174的发射表面的图像可被用来确定发射表面上的不同位置处的色温。不同色温可指示材料涂层的不均匀性或不同LED 102的峰值发射波长的差别。作为响应，材料修改计划工具320确定达到目标平均色点并且还改善基于LED的照明设备100的发光表面上的色温均匀性的添加或移除波长转换材料的材料修改计划。
虽然上文为了说明的目的描述了特定实施例，但本专利文件的教导具有通常应用性并且不限于上述特定实施例。例如，虽然基于LED的照明设备100被描述为从设备的顶部(即与LED安装板104相对的一侧)发射，但是在一些其它实施例中，基于LED的照明设备100可从设备侧(即与LED安装板104相邻的一侧)发光。在另一示例中，可使用荧光物质对基于LED的照明设备100的任何组件进行图案化。图案本身和荧光物质成分都可发生变化。在一个实施例中，照明设备可包括位于基于LED的照明设备100的不同区域处的不同类型的荧光物质。例如，红色荧光物质可位于透射板174的底侧上，黄色和绿色荧光物质可位于透射板174的顶部。在一个实施例中，不同类型的荧光物质(例如红和绿)可位于透射板174或成形透镜172的不同区域上。例如，可在透射板174或成形透镜172的第一区域上图案化一种类型的荧光物质，例如采用带、点或其它图案，而另一类型的荧光物质可位于透射板174或成形透镜172的不同的第二区域上。如果期望的话，可使用其它荧光物质并使其位于不同的区域。此外，如果期望的话，可只使用单个类型的波长转换材料，并将其在透射板174或成形透镜172上图案化。在另一示例中，在图1-3中将基于LED的照明设备100描述为发光体150的一部分。如图3所示，基于LED的照明设备100可以是替换灯或改型灯的一部分。但是，在另一实施例中，基于LED的照明设备100可被成形为替换灯或改型灯，并被如此认为。相应地，在不偏离权利要求所述的本发明的范围的情况下，可以对所描述的实施例的各种特征进行各种修改、改变和组合。

Claims (30)

1.一种方法，包括：
测量从组装的基于LED的照明设备发出的光的第一颜色，所述组装的基于LED的照明设备包括一定量的第一波长转换材料和一定量的第二波长转换材料；
至少部分地基于光的第一颜色确定材料修改计划，所述材料修改计划包括对所述一定量的第一波长转换材料的修改和对所述一定量的第二波长转换材料的修改，其中根据所述材料修改计划被修改的所述组装的基于LED的照明设备发出位于目标色点的预定容差内的第二颜色的光；以及
根据所述材料修改计划，修改所述组装的基于LED的照明设备的所述一定量的第一波长转换材料和所述一定量的第二波长转换材料。
2.根据权利要求1所述的方法，其中对所述一定量的第一波长转换材料的修改包括添加或移除所述第一波长转换材料的一部分。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述材料修改计划包括所述第一波长转换材料的将被修改的一部分的位置。
4.根据权利要求3所述的方法，还包括：至少部分地基于以下各项中的任何一个来确定所述第一波长转换材料的所述一部分的位置：组装的基于LED的照明设备的输出光束强度分布、组装的基于LED的照明设备的颜色转换效率、组装的基于LED的照明设备的颜色均匀性以及组装的基于LED的照明设备的发光表面上的温度分布。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述一定量的第一波长转换材料和所述一定量的第二波长转换材料位于所述组装的基于LED的照明设备的颜色转换元件上。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述一定量的第一波长转换材料和所述一定量的第二波长转换材料在所述组装的基于LED的照明设备的颜色转换元件上物理分离。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所述颜色转换元件是所述组装的基于LED的照明设备的输出窗。
8.根据权利要求1所述的方法，其中响应于由所述组装的基于LED的照明设备的至少一个发光二极管产生的光量，对所述一定量的第一波长转换材料的修改沿CIE 1976u’v’图中的第一方向产生色点移位；以及响应于由所述至少一个发光二极管产生的所述光量，对所述一定量的第二波长转换材料的修改沿所述CIE 1976u’v’图中的第二方向产生色点移位，其中所述第一方向和所述第二方向不平行。
9.根据权利要求1所述的方法，其中光的第二颜色具有在CIE 1976u’v’图中位于距离目标色点0.009的偏离度Δu’v’之内的色点。
10.根据权利要求2所述的方法，其中，通过激光去除、机械划线、离子蚀刻、化学蚀刻、放电加工、等离子蚀刻和化学机械剖光中的任意一种实现移除一定量的所述第一波长转换材料。
11.根据权利要求2所述的方法，通过非接触式喷射、喷雾涂布、丝网印刷和刮刀涂布中的任意一种实现添加一定量的所述第一波长转换材料。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述一定量的第一波长转换材料被布置为第一多个像素，并且其中所述一定量的第二波长转换材料被配置为第二多个像素。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一多个像素中的每一个像素与所述第二多个像素中的每一个像素物理分离。
14.一种调节组装的基于LED的照明设备的方法，包括：
提供所述组装的基于LED照明设备，所述组装的基于LED的照明设备包括位于第一位置处的一定量的第一波长转换材料和位于第二位置处的一定量的第二波长转换材料；
测量从所述组装的基于LED的照明设备发出的光的颜色；
确定对所述一定量的第一波长转换材料的修改，以将从所述组装的基于LED的照明设备发出的光的颜色改变为预定容差内的目标色点；以及
基于对从所述组装的基于LED的照明设备发出的光的颜色的测量，选择性地修改所述组装的基于LED的照明设备的所述一定量的第一波长转换材料。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括：
确定对所述一定量的第二波长转换材料的修改，以便将从所述组装的基于LED的照明设备发出的光的颜色改变为目标色点；以及
基于对从所述组装的基于LED的照明设备发出的光的颜色的测量，选择性地修改所述一定量的第二波长转换材料。
16.根据权利要求14所述的方法，还包括：
在对所述一定量的第一波长转换材料的修改之后，确定从所述组装的基于LED的照明设备发出的光的第二色点。
17.根据权利要求16所述的方法，其中从所述组装的基于LED的照明设备发出的光的颜色在修改后具有在CIE 1976u’v’图中位于距离目标色点0.009的偏离度Δu’v’之内的色点。
18.根据权利要求14所述的方法，其中响应于由组装的基于LED的照明设备的至少一个发光二极管产生的一定量的光，所述第一波长转换材料沿CIE 1976u’v’图中的第一方向产生色点移位；以及响应于由所述至少一个发光二极管产生的所述一定量的光，所述第二波长转换材料沿所述CIE 1976u’v’图中的第二方向产生色点移位，其中所述第一方向和所述第二方向不平行。
19.根据权利要求14所述的方法，其中所述第一波长转换材料和所述第二波长转换材料位于透明元件的表面上。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述透明元件位于所述组装的基于LED的照明设备的至少一个发光二极管上。
21.根据权利要求14所述的方法，其中对所述一定量的第一波长转换材料的修改包括以下任意一个：添加一定量的所述第一波长转换材料或移除一定量的所述第一波长转换材料。
22.根据权利要求21所述的方法，其中通过激光去除、机械划线、离子蚀刻、化学蚀刻、放电加工、等离子蚀刻和化学机械剖光中的任意一种实现所述移除一定量的所述第一波长转换材料。
23.根据权利要求21所述的方法，其中通过非接触式喷射、喷雾涂布、丝网印刷和刮刀涂布中的任意一种实现所述添加一定量的所述第一波长转换材料。
24.根据权利要求14所述的方法，还包括：
确定修改所述一定量的第一波长转换材料应该发生的位置，其中所述确定修改所述一定量的第一波长转换材料的位置基于以下各项中的任何一个：组装的基于LED的照明设备的输出光束强度分布、组装的基于LED的照明设备的颜色转换效率、组装的基于LED的照明设备的颜色均匀性以及基于LED的照明设备的发光表面上的温度分布。
25.一种存储有指令的非瞬时计算机可读介质，所述指令当被处理器读取时使得所述处理器：
接收对第一光的指示，所述第一光具有从基于LED的照明设备发出的第一颜色，所述基于LED的照明设备包括一定量的第一波长转换材料和一定量的第二波长转换材料；以及
生成材料修改计划，所述材料修改计划包括对所述基于LED的照明设备的所述一定量的第一波长转换材料的修改和对所述基于LED的照明设备的所述一定量的第二波长转换材料的修改，从而所述基于LED的照明设备在根据所述材料修改计划修改了所述一定量的第一波长转换材料和所述一定量的第二波长转换材料之后第二光，所述第二光具有位于目标色点的预定容差内的第二颜色。
26.根据权利要求25所述的非瞬时计算机可读介质，还包括：
接收对所述第二颜色的指示；以及
确定所述第二颜色在CIE 1976u’v’图中位于距离目标色点0.009的偏离度Δu’v’之内。
27.根据权利要求25所述的非瞬时计算机可读介质，所述材料修改计划包括对所述一定量的第一波长转换材料的修改的位置和对所述一定量的第二波长转换材料的修改的位置。
28.根据权利要求27所述的非瞬时计算机可读介质，其中至少部分地基于以下各项中的任何一个确定所述第一波长转换材料的位置：基于LED的照明设备的输出光束强度分布、基于LED的照明设备的颜色转换效率、基于LED的照明设备的颜色均匀性以及基于LED的照明设备的发光表面上的温度分布。
29.根据权利要求25所述的非瞬时计算机可读介质，其中对所述一定量的第一波长转换材料的修改包括添加或移除所述第一波长转换材料的一部分。
30.根据权利要求25所述的非瞬时计算机可读介质，其中响应于由基于LED的照明设备的至少一个发光二极管产生的一定量的光，对所述一定量的第一波长转换材料的修改沿CIE 1976u’v’图中的第一方向产生色点移位；以及响应于由所述至少一个发光二极管产生的所述一定量的光，对所述一定量的第二波长转换材料的修改沿所述CIE 1976u’v’图中的第二方向产生色点移位，其中所述第一方向和所述第二方向不平行。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109237435A (zh) * 2017-05-22 2019-01-18 惠州市德赛西威汽车电子股份有限公司 一种灯光调试装置及调试方法

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140022761A1 (en) * 2011-01-21 2014-01-23 Osram Sylvania Inc. Luminescent Converter and LED Light Source Containing Same
US8845380B2 (en) * 2012-12-17 2014-09-30 Xicato, Inc. Automated color tuning of an LED based illumination device
US8870617B2 (en) 2013-01-03 2014-10-28 Xicato, Inc. Color tuning of a multi-color LED based illumination device
US9764686B2 (en) * 2013-11-21 2017-09-19 Ford Global Technologies, Llc Light-producing assembly for a vehicle
CN103674496B (zh) * 2013-12-23 2016-05-25 京东方科技集团股份有限公司 光源发光特性检测装置
US10161786B2 (en) * 2014-06-25 2018-12-25 Lutron Ketra, Llc Emitter module for an LED illumination device
JP6672582B2 (ja) * 2014-09-30 2020-03-25 日亜化学工業株式会社 発光ダイオードランプ
US9947844B1 (en) * 2015-04-10 2018-04-17 Rayvio Corporation Package for ultraviolet emitting devices
US20170059127A1 (en) * 2015-09-01 2017-03-02 GE Lighting Solutions, LLC Methods and apparatus for use in association with lighting systems
US10837607B2 (en) * 2017-09-26 2020-11-17 Lumileds Llc Light emitting device with improved warm-white color point
US10772169B1 (en) 2019-05-28 2020-09-08 Lumileds Llc Wireless color tuning for constant-current driver

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1729574A (zh) * 2001-10-31 2006-02-01 克里公司 宽谱光发射器件和用于制造它们的方法和系统
EP1657757A2 (en) * 2004-11-12 2006-05-17 LumiLeds Lighting U.S., LLC Semiconductor light emitting device with bonded optical element and method of manufacturing the same
US20100127289A1 (en) * 2008-11-26 2010-05-27 Bridgelux, Inc. Method and Apparatus for Providing LED Package with Controlled Color Temperature
CN101828271A (zh) * 2007-10-17 2010-09-08 英特曼帝克司公司 具有磷光体波长转换的发光装置
WO2012024598A2 (en) * 2010-08-20 2012-02-23 Research Triangle Institute, International Lighting devices with color-tuning materials and methods for tuning color output of lighting devices

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6600175B1 (en) 1996-03-26 2003-07-29 Advanced Technology Materials, Inc. Solid state white light emitter and display using same
EP2284912B1 (de) 1996-06-26 2013-09-04 OSRAM Opto Semiconductors GmbH Licht abstrahlendes Halbleiterbauelement mit Lumineszenzkonversionselement
US5959316A (en) 1998-09-01 1999-09-28 Hewlett-Packard Company Multiple encapsulation of phosphor-LED devices
US6351069B1 (en) 1999-02-18 2002-02-26 Lumileds Lighting, U.S., Llc Red-deficiency-compensating phosphor LED
US6680569B2 (en) 1999-02-18 2004-01-20 Lumileds Lighting U.S. Llc Red-deficiency compensating phosphor light emitting device
TW455908B (en) 1999-04-20 2001-09-21 Koninkl Philips Electronics Nv Lighting system
US6504301B1 (en) 1999-09-03 2003-01-07 Lumileds Lighting, U.S., Llc Non-incandescent lightbulb package using light emitting diodes
US7858403B2 (en) 2001-10-31 2010-12-28 Cree, Inc. Methods and systems for fabricating broad spectrum light emitting devices
EP1540746B1 (en) 2002-08-30 2009-11-11 Lumination LLC Coated led with improved efficiency
US7250715B2 (en) 2004-02-23 2007-07-31 Philips Lumileds Lighting Company, Llc Wavelength converted semiconductor light emitting devices
US7462502B2 (en) 2004-11-12 2008-12-09 Philips Lumileds Lighting Company, Llc Color control by alteration of wavelength converting element
US7564180B2 (en) 2005-01-10 2009-07-21 Cree, Inc. Light emission device and method utilizing multiple emitters and multiple phosphors
US7543959B2 (en) 2005-10-11 2009-06-09 Philips Lumiled Lighting Company, Llc Illumination system with optical concentrator and wavelength converting element
CN101351891B (zh) 2005-12-22 2014-11-19 科锐公司 照明装置
US20090117672A1 (en) 2007-10-01 2009-05-07 Intematix Corporation Light emitting devices with phosphor wavelength conversion and methods of fabrication thereof
US20100327306A1 (en) 2008-02-11 2010-12-30 Koninklijke Philips Electronics N.V. Led based light source for improved color saturation
US8877524B2 (en) 2008-03-31 2014-11-04 Cree, Inc. Emission tuning methods and devices fabricated utilizing methods
US8220971B2 (en) * 2008-11-21 2012-07-17 Xicato, Inc. Light emitting diode module with three part color matching
JP5680278B2 (ja) * 2009-02-13 2015-03-04 シャープ株式会社 発光装置
JP2011165827A (ja) * 2010-02-08 2011-08-25 Stanley Electric Co Ltd 発光装置の製造方法
US8104908B2 (en) * 2010-03-04 2012-01-31 Xicato, Inc. Efficient LED-based illumination module with high color rendering index
US8835963B2 (en) 2010-06-04 2014-09-16 3M Innovative Properties Company Light converting and emitting device with minimal edge recombination
TW201243239A (en) 2011-03-17 2012-11-01 Rambus Inc Lighting assembly with adjustable light output
US20120250320A1 (en) 2011-03-31 2012-10-04 Xicato, Inc. Color conversion cavities for led-based illumination modules
DE102011018921B4 (de) 2011-04-28 2023-05-11 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Träger, optoelektronisches Bauelement mit Träger und Verfahren zur Herstellung dieser
US8637877B2 (en) 2011-05-05 2014-01-28 Cree, Inc. Remote phosphor light emitting devices
JP5413404B2 (ja) 2011-05-30 2014-02-12 パナソニック株式会社 Ｌｅｄパッケージ製造システムおよびｌｅｄパッケージ製造システムにおける樹脂塗布方法
US8449129B2 (en) 2011-08-02 2013-05-28 Xicato, Inc. LED-based illumination device with color converting surfaces
US8558252B2 (en) 2011-08-26 2013-10-15 Cree, Inc. White LEDs with emission wavelength correction
JP2013197294A (ja) * 2012-03-19 2013-09-30 Toshiba Lighting & Technology Corp 照明装置
US8845380B2 (en) * 2012-12-17 2014-09-30 Xicato, Inc. Automated color tuning of an LED based illumination device
US8870617B2 (en) 2013-01-03 2014-10-28 Xicato, Inc. Color tuning of a multi-color LED based illumination device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1729574A (zh) * 2001-10-31 2006-02-01 克里公司 宽谱光发射器件和用于制造它们的方法和系统
EP1657757A2 (en) * 2004-11-12 2006-05-17 LumiLeds Lighting U.S., LLC Semiconductor light emitting device with bonded optical element and method of manufacturing the same
CN101828271A (zh) * 2007-10-17 2010-09-08 英特曼帝克司公司 具有磷光体波长转换的发光装置
US20100127289A1 (en) * 2008-11-26 2010-05-27 Bridgelux, Inc. Method and Apparatus for Providing LED Package with Controlled Color Temperature
WO2012024598A2 (en) * 2010-08-20 2012-02-23 Research Triangle Institute, International Lighting devices with color-tuning materials and methods for tuning color output of lighting devices

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109237435A (zh) * 2017-05-22 2019-01-18 惠州市德赛西威汽车电子股份有限公司 一种灯光调试装置及调试方法

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