CN113654008A - 白光照明装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种白光照明装置。所述白光照明装置包括：白光光源，具有输出白光的出光面，所述白光由蓝光和黄光混合而成；二次光学器件，位于所述白光的输出光路上，用于改变所述白光的输出光路；反射器件，位于所述白光的输出光路上，用于反射出射角大于角度阈值的黄光。采用本申请能够消除白光边缘黄斑。

Description

白光照明装置

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种白光照明装置。

背景技术

随着照明技术的发展，出现了利用白光LED(light-emitting diode，发光二极管)进行照明的技术。目前白光LED一般是利用蓝光LED发出的蓝光激发黄色荧光粉形成黄光，与未激光黄色荧光粉的蓝光混合形成白光。

白光LED具有高光效、长寿命、无污染等优点，已经成为主流的照明光源。但是白光LED的光强分布曲线通常是郎伯型，直接输出的白光无法达到照明场景的要求。传统技术中，在白光的输出光路上设置二次光学结构，以高效利用光能，达到需要的照明效果。

然而，蓝光和黄光混合形成的白光在二次光学结构中会发生折射，折射率分别与波长、折射角成反比。由于黄光的波长大于蓝光的波长，因此黄光在二次光学结构中的折射率小于蓝光在二次光学结构中的折射率，黄光在二次光学结构中的折射角大于蓝光在二次光学结构中的折射角，导致白光的边缘存在未与蓝光混合的黄光而出现黄斑，形成色散现象，影响白光LED的照明效果。

发明内容

基于此，有必要针对白光边缘出现黄斑而影响照明效果的问题，提供一种能够消除白光边缘黄斑的白光照明装置。

一种白光照明装置，所述白光照明装置包括：

白光光源，具有输出白光的出光面，所述白光由蓝光和黄光混合而成；

二次光学器件，位于所述白光的输出光路上，用于改变所述白光的输出光路；

反射器件，位于所述白光的输出光路上，用于反射出射角大于角度阈值的黄光。

在其中一个实施例中，所述反射器件包括：

透明载体，位于所述出光面的边缘；

多个DBR膜层，间隔设置在所述透明载体内；每个所述DBR膜层由折射率不同的两种材料层交替层叠而成，每个所述材料层的厚度等于黄光波长的四分之一，所述多个DBR膜层的层叠方向在所述透明载体中各不相同。

在其中一个实施例中，所述多个DBR膜层的层叠方向在所述透明载体中的垂直平面与所述出光面的夹角，沿远离所述出光面的方向逐个增大。

在其中一个实施例中，所述多个DBR膜层中距离所述出光面最近的DBR膜层的层叠方向，在所述透明载体中与所述透明载体的至少一个表面垂直。

在其中一个实施例中，所述多个DBR膜层中距离所述出光面最远的DBR膜层的层叠方向，在所述透明载体中与所述出光面平行。

在其中一个实施例中，所述角度阈值为30°～60°。

在其中一个实施例中，所述反射器件还包括：

支撑架，包括具有开口的腔体，所述白光光源位于所述腔体内，所述开口与所述出光面相对，所述透明载体设置在所述腔体形成所述开口的边缘上。

在其中一个实施例中，所述支撑架设置所述透明载体的表面至少部分与所述出光面位于同一平面上。

在其中一个实施例中，所述反射器件还包括：

透明盖板，与所述出光面相对，并与所述透明载体连成一体。

在其中一个实施例中，所述反射器件位于所述白光光源和所述二次光学器件之间。

上述白光照明装置，白光光源的出光面输出由蓝光和黄光混合而成的白光，二次光学器件位于白光的输出光路上，可以改变白光的输出光路，达到需要的照明效果。与此同时，通过在白光的输出光路上设置反射器件，反射出射角大于角度阈值的黄光，可以避免白光边缘未与蓝光混合的黄光输出，从而消除白光边缘出现的黄斑，改善白光照明的色散现象，提高照明效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一实施例中白光照明装置的爆炸示意图；

图2为一实施例中反射器件的结构示意图；

图3为一实施例中二次光学器件的结构示意图。

附图标记说明：10-白光光源，11-出光面，20-二次光学器件，30-反射器件，31-透明载体，32-DBR膜层，33-支撑架，331-腔体，332-开口，40-底座。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种白光照明装置，包括白光光源10、二次光学器件20和反射器件30。白光光源10具有输出白光的出光面11，白光由蓝光和黄光混合而成。二次光学器件20位于白光的输出光路上，用于改变白光的输出光路。如图2所示，反射器件30位于白光的输出光路上，用于反射出射角大于角度阈值的黄光。

其中，出射角是指黄光从出光面11射出的方向与法线之间的夹角。

本实施例中，白光光源的出光面输出由蓝光和黄光混合而成的白光，二次光学器件位于白光的输出光路上，可以改变白光的输出光路，达到需要的照明效果。与此同时，通过在白光的输出光路上设置反射器件，反射出射角大于角度阈值的黄光，可以避免白光边缘未与蓝光混合的黄光输出，从而消除白光边缘出现的黄斑，改善白光照明的色散现象，提高照明效果。

在实际应用中，可以一边形成具有容纳腔的透明载体，一边在与透明载体材料相同的承载板上铺设DBR膜层，然后将铺设好DBR膜层的承载板插入容纳腔内，即可完成透明载体和DBR膜层的装配。

也可以在透明载体的沉积过程中，插入DBR膜层的铺设，再在DBR膜层上继续沉积透明载体，也可以完成透明载体和DBR膜层的装配。

还可以分别在多个透明载体上铺设DBR膜层，然后将多个铺设好DBR膜层的透明载体粘附在一起，完成透明载体和DBR膜层的装配。

示例性地，白光光源10包括蓝光LED芯片和黄色荧光粉层，黄色荧光粉层设置在蓝光LED芯片的出光面上。

蓝光LED芯片的出光面输出蓝光。蓝光进入黄色荧光粉层，一部分蓝光激发黄色荧光粉层中的黄色荧光粉形成黄光，另一部分蓝光通过黄色荧光粉层。黄色荧光粉层背向蓝光LED芯片的表面为白光光源10的出光面11，输出蓝光和黄光混合而成的白光。

具体地，白光光源10为3030LED光源。

示例性地，二次光学器件20包括透镜。例如，凸透镜对光线起到会聚作用，可以减小白光输出光路的横截面积，达到提高照明亮度的效果。又如，凹透镜对光线起到发散作用，可以增大白光输出光路的横截面积，达到增大照明区域的效果。

具体地，如图1所示，二次光学器件20呈球冠状，照明装置可以应用于投光灯。白光光源10位于球冠内，且白光光源10的出光面背向球冠的底面，这样白光光源10的出光面输出的白光均射向二次光学器件20，从而实现二次光学器件20位于白光的输出光路上。

可选地，如图3所示，球冠的顶部为平面或者下凹，照明装置可以应用于路灯。

在一个实施例中，如图2所示，反射器件30包括透明载体31和多个DBR(distributed bragg reflector，分布式布拉格反射)膜层32。透明载体31位于出光面11的边缘。多个DBR膜层32间隔设置在透明载体31内。每个DBR膜层32是由折射率不同的两种材料层交替层叠而成，每个材料层的厚度等于黄光波长的四分之一，多个DBR膜层32的层叠方向在透明载体中各不相同。

本实施例中，透明载体31位于出光面11的边缘，多个DBR膜层间隔设置在透明载体内，使得多个DBR膜层32间隔设置在出光面11的边缘上，实现设置在白光的输出光路上。每个DBR膜层32由折射率不同的两种材料交替层叠而成，每个材料层的厚度等于黄光波长的四分之一，多个DBR膜层32的层叠方向在透明载体中各不相同，因此多个DBR膜层32可以对出射角大于角度阈值的黄光进行反射，实现反射器件的作用并且对其它方向入射的黄光、以及各种方向入射的蓝光不反射。

具体地，透明载体31内设有与多个DBR膜层32一一对应的容纳腔，每个DBR膜层32设置在对应的容纳腔内。容纳腔的大小和形状与对应的DBR膜层32一致，即每个DBR膜层32填满对应的容纳腔，避免DBR膜层32在容纳腔内发生移位。

具体地，白光射入透明载体31的表面与白光射出透明载体31的表面平行，以保证白光的出射角经过透明载体31后未发生变化。

示例性地，如图1所示，透明载体31为截锥体的锥面，截锥体的截面面积沿远离出光面11的方向逐渐减小。这样，透明载体31从出光面11的边缘沿远离出光面11的方向延伸，并在远离出光面11的过程中向出光面11的中心倾斜，如倾斜45°。

在实际应用中，透明载体31的形状可以根据白光光源10的形状调整。例如，如图1所示，白光光源10为长方体，则透明载体31为方锥体。又如，白光光源10为圆柱体，则透明载体31为圆锥体。

具体地，透明载体31可以采用玻璃、PC(Polycarbonate，聚碳酸酯)材料或者PMMA(polymethyl methacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)形成，如光学玻璃BK7。玻璃、PC材料和PMMA均为透明材料，不会影响到白光光源10的正常出光。

示例性地，DBR膜层32为沿截锥体的锥面铺展的层状结构。

具体地，DBR膜层32中两种材料层的折射率之差大于折射率阈值，使DBR膜层32中两种材料层的折射率相差较大，提高DBR膜层32的反射率。

具体地，DBR膜层32中同一种材料层的数量大于数量阈值，使DBR膜层32中两种材料层的层数较多，提高DBR膜层32的反射率。

在实际应用中，DBR膜层32中的材料和材料层的数量可以根据反射率大小进行调整。

在一个实施例中，如图2所示，多个DBR膜层32的层叠方向在透明载体31中的垂直平面与出光面11的夹角α，沿远离出光面11的方向逐个增大。

在实际应用中，如图2所示，多个DBR膜层32的层叠方向在透明载体31中各不相同，而透明载体31一般采用规则形状，无法匹配所有DBR膜层32在透明载体31中的层叠方向，造成部分DBR膜层32无法铺展到整个区域。多个DBR膜层32的层叠方向在透明载体31中的垂直平面与出光面11的夹角，沿远离出光面11的方向逐个增大，层叠方向在透明载体31中的垂直平面与出光面11的夹角较大DBR膜层32与出光面11的距离较远，可以在透明载体31内铺展部分区域的情况下，有效阻挡出光面11射出的大角度光线。

示例性地，如图2所示，多个DBR膜层32中距离出光面11最近的DBR膜层32的层叠方向，在透明载体31中与透明载体31的至少一个表面垂直。

在本实施例中，如图2所示，多个DBR膜层32中距离出光面11最近的DBR膜层32的层叠方向，在透明载体31中与透明载体31的至少一个表面垂直，这个DBR膜层32可以铺展到整个区域，可以有效反射沿层叠方向入射的黄光。而且可以利用透明载体31的表面确定DBR膜层32在透明载体31中的层叠方向，方便根据需要反射黄光的出射角度，调整反射器件30的安装角度，以保证DBR膜层32按照需要反射对应的黄光。

示例性地，多个DBR膜层32中距离出光面11最远的DBR膜层31的层叠方向，在透明载体31中与出光面11平行。

在本实施例中，多个DBR膜层32的层叠方向在透明载体31中的垂直平面与出光面11的夹角，沿远离出光面11的方向逐个增大，并且多个DBR膜层32中距离出光面11最远的DBR膜层31的层叠方向，在透明载体31中与出光面11平行，即多个DBR膜层32反射黄光的出射角最大为180°，此时多个DBR膜层32可以反射所有大角度出射的黄光，有效避免白光边缘未与蓝光混合的黄光输出。

结合多个DBR膜层32中距离出光面11最近的DBR膜层32的层叠方向，在透明载体31中与透明载体31的至少一个表面垂直，多个DBR膜层32在透明载体31中的层叠方向的范围，在与出光面11平行的方向到与透明载体31的至少一个表面垂直之间，根据需要反射黄光的最小出射角度安装透明载体31，即可对形成色散的黄光进行反射，有效改善照明装置的照明效果。

在实际应用中，多个DBR膜层32的数量以及各自在透明载体31中的层叠方向可以根据需要反射黄光的出射角度范围进行设置。

在其他实施例中，多个DBR膜层32的层叠方向在透明载体31中的垂直平面与出光面11的夹角，可以沿远离出光面11的方向逐个减小，也可以沿远离出光面11的方向先增大再减小，还可以沿远离出光面11的方向先减小再增大，各种变化方式都可以将沿各个DBR膜层32的层叠方向入射的黄光进行反射。

在上述实施例中，多个DBR膜层32在透明载体31中的层叠方向的范围，也可以在与出光面11平行的方向到与透明载体31的至少一个表面垂直之间。

示例性地，角度阈值为30°～60°，如45°。

在一个实施例中，如图2所示，反射器件30还包括支撑架33，支撑架33包括具有开口331的腔体332。白光光源10位于腔体332内，开口331与出光面11相对，透明载体31设置在腔体332形成开口331的边缘上。

在本实施例中，支撑架33包括具有开口331的腔体332，白光光源10位于腔体332内，开口331与出光面11相对，不会影响到白光光源10输出白光。与此同时，透明载体31设置在腔体332形成开口331的边缘上，可以反射出射角大于角度阈值的黄光，并且不会对白光光源10造成影响。

具体地，支撑架33采用玻璃形成，与透明载体31的材料相同，可以一体成形。而且玻璃的支撑性较好，也不会影响到光线的射出。

示例性地，如图2所示，支撑架33设置透明载体31的表面至少部分与出光面11位于同一表面上。

在本实施例中，支撑架33设置透明载体31的表面至少部分与出光面11位于同一表面上，可以有效避免透明载体31与白光光源10发生干涉。

具体地，支撑架33的高度与白光光源10的高度相同，如0.65mm。

可选地，支撑架33设置透明载体31的表面可以为环形，也可以为截锥体的锥面，截面面积沿远离透明载体31的方向逐渐减小，以便于透明载体31的底面贴合。

在实际应用中，支撑架33设置透明载体31表面的形状可以根据白光光源10的形状调整。例如，如图1所示，白光光源10为长方体，则支撑架33设置透明载体31的表面为方环或者方椎体的锥面。又如，白光光源10为圆柱体，则支撑架33设置透明载体31的表面为圆环或者圆锥体的锥面。

示例性地，如图2所示，腔体332的内壁与白光光源10间隔设置。

在本实施例中，腔体332的内壁与白光光源10间隔设置，可以有效避免反射器件30与白光光源10发生干涉，不会对白光光源10造成影响。

示例性地，反射器件30还包括透明盖板34，透明盖板34与出光面11相对，并与透明载体31连成一体。

具体地，透明盖板34的材料与透明载体31的材料相同。

具体地，透明盖板34可以与透明载体31一体成型。例如，透明载体31为截锥体的锥面，透明盖板34可以设置在截锥体的最小截面面积上与透明载体31连成一体。

在一个实施例中，如图1所示，反射器件30位于白光光源10和二次光学器件20之间。

在本实施例中，反射器件30位于白光光源10和二次光学器件20之间，可以利用现有的封装方式将反射器件30与白光光源10、二次光学器件20固定在一起。

在其他实施例中，反射器件30位于二次光学器件20背向白光光源10的一侧，即二次光学器件20位于白光光源10和反射器件30之间。

在一个实施例中，如图1所示，白光照明装置还包括底座40，白光光源10、二次光学器件20和反射器件30分别设置在底座40上。

具体地，如图1所示，底座40为长方体。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种白光照明装置，其特征在于，所述白光照明装置包括：

白光光源(10)，具有输出白光的出光面(11)，所述白光由蓝光和黄光混合而成；

二次光学器件(20)，位于所述白光的输出光路上，用于改变所述白光的输出光路；

反射器件(30)，位于所述白光的输出光路上，用于反射出射角大于角度阈值的黄光。

2.根据权利要求1所述的白光照明装置，其特征在于，所述反射器件(30)包括：

透明载体(31)，位于所述出光面(11)的边缘；

多个DBR膜层(32)，间隔设置在所述透明载体(31)内；每个所述DBR膜层(32)由折射率不同的两种材料层交替层叠而成，每个所述材料层的厚度等于黄光波长的四分之一，所述多个DBR膜层(32)的层叠方向在所述透明载体(31)中各不相同。

3.根据权利要求2所述的白光照明装置，其特征在于，所述多个DBR膜层(32)的层叠方向在所述透明载体(31)中的垂直平面与所述出光面(11)的夹角，沿远离所述出光面(11)的方向逐个增大。

4.根据权利要求3所述的白光照明装置，其特征在于，所述多个DBR膜层(32)中距离所述出光面(11)最近的DBR膜层(32)的层叠方向，在所述透明载体(31)中与所述透明载体(31)的至少一个表面垂直。

5.根据权利要求3所述的白光照明装置，其特征在于，所述多个DBR膜层(31)中距离所述出光面(11)最远的DBR膜层(31)的层叠方向，在所述透明载体(31)中与所述出光面(11)平行。

6.根据权利要求1至5任一项所述的白光照明装置，其特征在于，所述角度阈值为30°～60°。

7.根据权利要求1至5任一项所述的白光照明装置，其特征在于，所述反射器件(30)还包括：

支撑架(33)，包括具有开口(331)的腔体(332)，所述白光光源(10)位于所述腔体(332)内，所述开口(331)与所述出光面(11)相对，所述透明载体(31)设置在所述腔体(332)形成所述开口(331)的边缘上。

8.根据权利要求7所述的白光照明装置，其特征在于，所述支撑架(33)设置所述透明载体(31)的表面至少部分与所述出光面(11)位于同一平面上。

9.根据权利要求8所述的白光照明装置，其特征在于，所述反射器件(30)还包括：

透明盖板(34)，与所述出光面(11)相对，并与所述透明载体(31)连成一体。

10.根据权利要求1至5任一项所述的白光照明装置，其特征在于，所述反射器件(30)位于所述白光光源(10)和所述二次光学器件(20)之间。

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