TW201312050A - 具有優先地照明色彩轉換表面之以發光二極體為基礎之照明模組 - Google Patents

具有優先地照明色彩轉換表面之以發光二極體為基礎之照明模組 Download PDF

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TW201312050A
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傑拉德 哈伯斯
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Abstract

本發明揭示一種照明模組,該照明模組包含具有諸如側壁及一輸出窗之多個內表面之一色彩轉換腔。一塑形反射器安置在上面安裝LED之一安裝板上。該塑形反射器包含:第一複數個反射表面,其等優先地將自一第一LED發射之光引導至該色彩轉換腔之一第一內表面;及第二複數個反射表面,其等優先地將自一第二LED發射之光引導至一第二內表面。該照明模組可進一步包含一第二色彩轉換腔。

Description

具有優先地照明色彩轉換表面之以發光二極體為基礎之照明模組
所描述之實施例係關於包含發光二極體(LED)之照明模組。
本專利申請案根據35 USC §119主張2011年8月2日申請之美國臨時專利申請案第61/514,233號之權利,該案以引用的方式全部併入本文。
歸因於藉由照明裝置產生之光輸出位準或通量之限制,在一般照明中使用發光二極體仍有所限制。使用LED之照明裝置通常亦遭受特徵為色點不穩定性之不良色彩品質。該色點不穩定性隨時間且隨部分而變化。不良色彩品質之特徵亦在於不良演色性,該不良演色性係歸因於藉由LED光源產生之光譜頻帶不具有功率或具有極小功率。此外,使用LED之照明裝置在色彩方面通常具有空間及/或角度變動。此外,使用LED之照明裝置係昂貴的,此尤其係歸因於需要所需色彩控制電子器件及/或感測器以維持光源之色點或僅使用滿足應用之色彩及/或通量需求之所生產LED的小選擇。
因此,期望改良使用發光二極體作為光源之照明裝置。
一照明模組包含具有諸如側壁及一輸出窗之多個內表面之一色彩轉換腔。一塑形反射器安置在上面安裝LED之一安裝板上。該塑形反射器包含第一複數個反射表面,其等 優先地將自一第一LED發射之光引導至該色彩轉換腔之一第一內表面;及第二複數個反射表面,其等優先地將自一第二LED發射之光引導至一第二內表面。該照明模組可進一步包含一第二色彩轉換腔。
在下列[實施方式]中描述進一步細節及實施例以及技術。本發明內容並未定義本發明。本發明係藉由申請專利範圍定義。
現在將詳細參考本發明之背景實例及一些實施例,本發明之實例在隨附圖式中予以圖解說明。
圖1、圖2及圖3圖解說明三個例示性照明器,全部標記為150。圖1中圖解說明之照明器包含具有一矩形外型尺寸之一照明模組100。圖2中圖解說明之照明器包含具有一圓形外型尺寸之一照明模組100。圖3中圖解說明之照明器包含整合為一改裝燈裝置之一照明模組100。此等實例係為闡釋性目的。亦可預期大體上呈多邊形及橢圓形之照明模組之實例。照明器150包含照明模組100、反射器125及燈具120。如描繪,燈具120包含一散熱器能力,且因此有時候可稱為散熱器120。然而,燈具120可包含其他結構及裝飾元件(未展示)。反射器125安裝至照明模組100以準直或偏轉自照明模組100發射之光。該反射器125可由一導熱材料(諸如包含鋁或銅之一材料)製成且可熱耦合至照明模組100。熱藉由透過照明模組100及導熱反射器125傳導而流動。熱亦經由該反射器125上之熱對流而流動。反射器125 可為一複合式抛物線集中器,其中該集中器由一高度反射材料建構或塗佈有一高度反射材料。諸如一漫射器或反射器125之光學元件可(例如)藉由螺紋、一夾箝、一扭鎖機構或其他適當配置而可移除地耦合至照明模組100。如圖3中所圖解說明,該反射器125可包含視需要塗佈有(例如)一波長轉換材料、漫射材料或任何其他所要材料之側壁126及一窗127。
如圖1、圖2及圖3中描繪,照明模組100安裝至散熱器120。散熱器120可由一導熱材料(諸如包含鋁或銅之一材料)製成且可熱耦合至照明模組100。熱藉由透過照明模組100及導熱散熱器120傳導而流動。熱亦經由該散熱器120上之熱對流而流動。照明模組100可藉由螺紋附接至散熱器120,以將該照明模組100夾箝至該散熱器120。為促進照明模組100容易移除或更換,可藉由(例如)一夾箝機構、一扭鎖機構或其他適當的配置將照明模組100可移除地耦合至散熱器120。照明模組100包含(例如)直接熱耦合至或使用熱油脂、熱帶、熱墊或熱環氧樹脂熱耦合至散熱器120之至少一導熱表面。為充分冷卻LED,流入板上之LED中之每一瓦特電能應使用至少50平方毫米但較佳100平方毫米之一熱接觸面積。例如,在使用20個LED之情況中,應使用1000平方毫米至2000平方毫米的散熱器接觸面積。使用一較大的散熱器120可允許以較高功率驅動LED 102,且亦容許不同的散熱器設計。例如,一些設計可展現出較少取決於散熱器之定向之一冷卻能力。此外,可使用風扇 或強制冷卻之其他解決方案以自裝置移除熱。底部散熱器可包含一孔隙,使得可電連接至該照明模組100。
圖4藉由實例圖解說明如圖1中描繪之以LED為基礎之照明模組100之組件之一分解圖。應瞭解,如本文中所定義,一以LED為基礎之照明模組並非為一LED,而是為一LED光源或器具或一LED光源或器具之組件部分。例如,以LED為基礎之照明模組可為諸如圖3中描繪之以一LED為基礎之備用燈。以LED為基礎之照明模組100包含一或多個LED晶粒或封裝式LED以及LED晶粒或封裝式LED所附接之一安裝板。在一實施例中,LED 102係封裝式LED,諸如由Philips Lumileds Lighting製造之Luxeon Rebel。亦可使用其他類型的封裝式LED,諸如由OSRAM(Oslon封裝)、Luminus Devices(美國)、Cree(美國)、Nichia(日本)或Tridonic(澳大利亞)製造之封裝式LED。如本文中所定義,一封裝式LED係含有電連接件(諸如線接合連接件或柱形凸塊)且可能包含一光學元件及熱介面、機械介面以及電介面之一或多個LED晶粒之一總成。LED晶片通常具有約1 mm×1 mm×0.5 mm之一大小,但是此等尺寸可變化。在一些實施例中,該等LED 102可包含多個晶片。該多個晶片可發射類似或不同色彩(例如,紅色、綠色及藍色)的光。安裝板104係藉由安裝板扣環103附接至安裝基座101且固定在適當位置中。填裝LED 102之安裝板104及安裝板扣環103一起構成光源子總成115。光源子總成115可操作以使用LED 102將電能轉換為光。將自光源子總成115發射 之光引導至光轉換子總成116以進行色彩混合及色彩轉換。光轉換子總成116包含腔體105及一輸出埠,該輸出埠經圖解說明為(但不限於)一輸出窗108。光轉換子總成116包含可視需要由插入物形成之一底部反射器106及側壁107。輸出窗108(若用作為輸出埠)固定至腔體105之頂部。在一些實施例中,輸出窗108可藉由一黏著劑固定至腔體105。為促進熱自輸出窗耗散至腔體105,可期望一導熱黏著劑。該黏著劑應可靠地耐受該輸出窗108與該腔體105之介面處存在之溫度。而且,較佳的是,該黏著劑反射或透射儘可能多的入射光,而非吸收自輸出窗108發射之光。在一實例中,藉由Dow Corning(美國)製造之若干黏著劑(例如,Dow Corning型號SE4420、SE4422、SE4486、1-4173或SE9210)之一者之耐熱性、導熱性及光學性質之組合提供合適效能。然而,亦可考慮量其他導熱黏著劑。
腔體105之內側壁或側壁插入物107在視需要放置在腔體105內部時具有反射性,使得來自LED 102之光以及任何波長轉換之光在腔160內反射直到當腔體105安裝在光源子總成115上方時透射穿過輸出埠(例如,輸出窗108)。底部反射器插入物106可視需要放置在安裝板104上方。底部反射器插入物106包含若干孔使得每一LED 102之發光部分不被底部反射器插入物106阻斷。側壁插入物107可視需要放置在腔體105內部使得當腔體105安裝在光源子總成115上方時側壁插入物107之內表面將來自該等LED 102之光引導至該輸出窗。雖然如描繪,自照明模組100之頂部觀看,腔 體105之內側壁為矩形,但是亦可預期其他形狀(例如,三葉草形狀或多邊形)。此外,腔體105之內側壁可自安裝板104向外呈錐形或彎曲至輸出窗108,而非如描繪般垂直於輸出窗108。
底部反射器插入物106及側壁插入物107可具有高度反射性,使得向下反射於該腔160中之光通常經反射回而朝向輸出埠(例如,輸出窗108)。此外,插入物106及107可具有一高導熱性,使得其充當一額外散熱片。例如,該等插入物106及107可用一高度導熱材料(諸如經處理以使材料具有高度反射性及耐久性之以鋁為基礎的材料)製成。例如,可使用由德國公司Alanod製造之稱為Miro®之一材料。可藉由拋光鋁或藉由用一或多個反射塗層覆蓋插入物106及107之內表面達成高反射性。插入物106及107可替代性地由一高度反射薄材料(諸如,如由3M(美國)出售之VikuitiTM ESR、由Toray(日本)製造之LumirrorTM E60L或諸如由Furukawa Electric Co.Ltd.(日本)製造之微晶聚對苯二甲酸乙二醇酯(MCPET))製成。在其他實例中,插入物106及107可由聚四氟乙烯PTFE材料製成。在一些實例中,插入物106及107可由如由W.L.Gore(美國)及Berghof(德國)出售之1毫米或2毫米厚之一PTFE材料製成。在其他實施例中,插入物106及107可由藉由諸如金屬層或非金屬層(諸如ESR、E60L或MCPET)之一薄反射層支撐之PTFE材料建構。又,高度漫反射塗層可塗敷於側壁插入物107、底部反射器插入物106、輸出窗108、腔體105及安裝 板104之任一者。此等塗層可包含二氧化鈦(TiO2)粒子、氧化鋅(ZnO)粒子及硫酸鋇(BaSO4)粒子或此等材料之一組合。
圖5A及圖5B圖解說明如圖1中描繪之以LED為基礎之照明模組100之透視橫截面視圖。在此實施例中,安置在安裝板104上之側壁插入物107、輸出窗108及底部反射器插入物106在以LED為基礎之照明模組100中界定一色彩轉換腔160(圖5A中圖解說明)。來自LED 102之一部分光在色彩轉換腔160內反射直到其透過輸出窗108離開。在光離開該輸出窗108之前,於該腔160內反射光具有混合光及提供自該以LED為基礎之照明模組100發射之光的一更均勻分佈之效應。此外,由於光在離開該輸出窗108之前於該腔160內反射,故藉由與包含於該腔160中之一波長轉換材料之相互作用而對一定量之光進行色彩轉換。
如圖1至圖5B中描繪,藉由LED 102產生之光通常經發射至色彩轉換腔160中。然而,本文介紹各種實施例以優先地將自特定LED 102發射之光引導至以LED為基礎之照明模組100之特定內表面。以此方式,以LED為基礎之照明模組100包含優先地模擬色彩轉換表面。在一態樣中,一塑形基底反射器包含若干反射表面,該等反射表面優先地將藉由特定LED 102發射之光引導至包含一第一波長轉換材料之色彩轉換腔160之一內表面,且將藉由其他LED 102發射之光引導至包含一第二波長轉換材料之色彩轉換腔160之另一內表面。以此方式,可達成比通常用自LED 102發射之光充滿色彩轉換腔160之內表面更有效地有效色彩轉換。
LED 102可藉由直接發射或藉由磷光體轉換(例如,其中磷光體層塗敷於該等LED作為LED封裝之部分)而發射不同或相同色彩。該照明模組100可使用彩色LED 102(諸如紅色、綠色、藍色、琥珀色或青色)之任何組合,或該等LED 102皆可產生相同色彩的光。一些或全部該等LED 102可產生白光。此外,該等LED 102可發射偏振光或非偏振光,且以LED為基礎之照明模組100可使用偏振LED或非偏振LED之任何組合。在一些實施例中,LED 102發射藍光或UV光,此係由於LED在此等波長範圍中的發射效率。當LED 102與包含於色彩轉換腔160中之波長轉換材料組合使用時,自該照明模組100發射之光具有一所要色彩。組合波長轉換材料之光子轉換性質與腔160內之光混合導致一色彩轉換之光輸出。藉由調諧該等波長轉換材料之化學及/或物理(諸如厚度及濃度)性質及腔160之內表面上之塗層之幾何性質,可指定藉由輸出窗108輸出之光之特定色彩性質,例如,色點、色溫及演色指數(CRI)。
為此專利文件之目的,一波長轉換材料係執行一色彩轉換功能(例如,吸收一峰值波長之一定量之光且作出回應而發射另一峰值波長之一定量之光)的任何單一化學化合物或不同化學化合物之混合物。
腔160之部分(諸如底部反射器插入物106、側壁插入物107、腔體105、輸出窗108及放置在該腔內部之其他組件 (未展示))可塗佈有或包含一波長轉換材料。圖5B圖解說明塗佈有一波長轉換材料之側壁插入物107之部分。而且,腔160之不同組件可塗佈有相同或不同波長轉換材料。
例如,可自藉由下列化學式表示之集合選擇磷光體:Y3Al5O12:Ce(亦稱為YAG:Ce或簡稱為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及Lu3Ga5O12:Ce。
在一實例中,可藉由更換類似地可塗佈有或充滿一或多個波長轉換材料之側壁插入物107及/或輸出窗108來完成照明裝置之色點之調整。在一實施例中,諸如銪活化鹼土氮化矽(例如,(Sr,Ca)AlSiN3:Eu)之一發紅光磷光體覆蓋側壁插入物107之一部分及該腔160之底部處之底部反射器插入物106,且一YAG磷光體覆蓋該輸出窗108之一部分。在另一實施例中,諸如鹼土氮氧化矽之一發紅光磷光體覆蓋側壁插入物107之一部分及該腔160之底部處之底部反射器插入物106,且一發紅光鹼土氮氧化矽與一發黃光YAG磷光體之一摻合物覆蓋該輸出窗108之一部分。
在一些實施例中,該等磷光體在一適當溶劑介質中與一 黏合劑混合,且視需要與一表面活化劑及一塑化劑混合。所得混合物係藉由噴射、網版印刷、刮塗或其他適當方式沈積。藉由選擇界定該腔之側壁之形狀及高度並選擇該腔中將覆蓋或不覆蓋有一磷光體之部分,且藉由最佳化光混合腔160之表面上之磷光體層之層厚度及濃度,可按需要調諧自該模組發射之光之色點。
在一實例中,可在側壁(例如,其可為圖5B中所示之側壁插入物107)上圖案化一單一類型的波長轉換材料。例如,可在該側壁插入物107之不同區域上圖案化一紅色磷光體且一黃色磷光體可覆蓋該輸出窗108。可改變該等磷光體之覆蓋範圍及/或濃度以產生不同色溫。應瞭解,若藉由LED 102產生之光發生變化,則將必須改變紅色磷光體之覆蓋面積及/或紅色及黃色磷光體之濃度以產生所要色溫。LED 102、側壁插入物107上之紅色磷光體及輸出窗108上之黃色磷光體之色彩效能可在組裝之前予以量測且基於效能選擇,使得組裝件產生所要色溫。
在許多應用中,可期望產生具有小於3100 K(Kelvin,絕對溫度)之一相關色溫(CCT)之白色光輸出。例如,在許多應用中,可期望具有2700 K之一CCT之白色光。通常需要一定量的紅光發射來將自LED發射產生之在光譜之藍色或UV部分中之光轉換為具有小於3100 K之一CCT之一白色光輸出。嘗試摻和黃色磷光體與發紅光磷光體(諸如CaS:Eu、SrS:Eu、SrGa2S4:Eu、Ba3Si6O12N2:Eu、(Sr,Ca)AlSiN3:Eu、CaAlSiN3:Eu、CaAlSi(ON)3:Eu、Ba2SiO4:Eu、Sr2SiO4:Eu、 Ca2SiO4:Eu、CaSi2O2N2:Eu、SrSi2O2N2:Eu、BaSi2O2N2:Eu、Sr8Mg(SiO4)4Cl2:Eu、Li2NbF7:Mn4+、Li3ScF6:Mn4+、La2O2S:Eu3+及MgO.MgF2.GeO2:Mn4+)以達到所需CCT。然而,歸因於輸出光之CCT對摻和物中之紅色磷光體組份之敏感度,該輸出光之色彩一致性通常不良。不良色彩分佈在摻和磷光體之情況中(尤其係在照明應用中)更顯著。藉由用不包含任何發紅光磷光體之一磷光體或磷光體摻和物塗佈輸出窗108,可避免色彩一致性之問題。為產生具有小於3100 K之一CCT之白色光輸出,在以LED為基礎之照明模組100之側壁及底部反射器之任一者上沈積一發紅光磷光體或磷光體摻和物。選擇特定發紅光磷光體或磷光體摻和物(例如,自600奈米至700奈米之峰值波長發射)以及發紅光磷光體或磷光體摻和物之濃度以產生具有小於3100 K之一CCT之白色光輸出。以此方式,一以LED為基礎之照明模組可用不包含一發紅光磷光體組份之一輸出窗產生具有小於3100 K之一CCT之白色光。
一以LED為基礎之照明模組可期望將自LED發射之一部分光(例如,自LED 102發射之藍色光)在至少一色彩轉換腔160中轉換為較長波長的光,同時最小化光子損失。磷光體之密集封裝薄層適用於有效地對大部分入射光進行色彩轉換,同時最小化與藉由相鄰磷光體粒子之再吸收、全內反射(TIR)及菲涅爾效應(Fresnel effect)相關聯之損失。
圖6圖解說明一實施例中一以LED為基礎之照明模組100之一橫截面側視圖。如圖解說明,以LED為基礎之照明模 組100包含複數個LED 102A至102D、一側壁107、一輸出窗108及一塑形反射器161。側壁107包含一反射層171及一色彩轉換層172。色彩轉換層172包含一波長轉換材料(例如,一發紅光磷光體材料)。輸出窗108包含一透射層134及一色彩轉換層135。色彩轉換層135包含具有不同於側壁107中所包含之波長轉換材料之一色彩轉換性質之一波長轉換材料(例如,一發黃光磷光體材料)。色彩轉換腔160由該以LED為基礎之照明模組100之內表面形成,該等內表面包含側壁107之內表面及輸出窗108之內表面。
以LED為基礎之照明模組100之LED 102A至102D將光直接發射至色彩轉換腔160中。光在色彩轉換腔160中混合並進行色彩轉換,且藉由以LED為基礎之照明模組100發射所得組合光141。
如圖6中描繪,塑形反射器161作為一底部反射器插入物106包含於以LED為基礎之照明模組100中。因此,塑形反射器161放置在安裝板104上方且包含若干孔,使得塑形反射器161未阻斷每一LED 102之發光部分。塑形反射器161可由憑藉一適當程序(例如,壓印、模製、壓縮模製、擠壓、壓鑄等等)形成之金屬材料(例如,鋁)或非金屬材料(例如,PTFE、MCPET、高溫塑膠等等)建構。塑形反射器161可由一件材料或由藉由一適當程序(例如,焊接、膠合等等)連結在一起之一件以上材料建構。
在一態樣中,塑形反射器161將包含於以LED為基礎之照明模組100中之LED 102分為優先地照明色彩轉換腔160 之不同色彩轉換表面之不同區。例如,如圖解說明,一些LED 102A及102B位於區1中。自位於區1中之LED 102A及102B發射之光優先地照明側壁107,此係因為LED 102A及102B經定位緊密靠近側壁107且因為塑形反射器161優先地引導自LED 102A及102B發射之光朝向該側壁107。
更具體言之,在一些實施例中,塑形反射器161之反射表面162及163將藉由LED 102A及102B輸出之50%以上的光引導至側壁107。在一些其他實施例中,藉由塑形反射器161將藉由LED 102A及102B輸出之75%以上的光引導至側壁107。在一些其他實施例中,藉由塑形反射器161將藉由LED 102A及102B輸出之90%以上的光引導至側壁107。
如圖解說明,一些LED 102C及102D位於區2中。自區2中之LED 102C及102D發射之光藉由塑形反射器161引導朝向輸出窗108。更具體言之,塑形反射器161之反射表面164及165將藉由LED 102C及102D輸出之50%以上的光引導至輸出窗108。在一些其他實施例中,藉由塑形反射器161將藉由LED 102C及102D輸出之75%以上的光引導至輸出窗108。在一些其他實施例中,藉由塑形反射器161將藉由LED 102C及102D輸出之90%以上的光引導至輸出窗108。
在一些實施例中,區1中之LED 102A及102B可經選擇具有與包含於側壁107中之波長轉換材料有效地相互作用之發射性質。例如,區1中之LED 102A及102B之發射光譜及側壁107中之波長轉換材料可經選擇使得該等LED之發射光譜與該波長轉換材料之吸收光譜緊密匹配。此保證高效 色彩轉換(例如,轉換為紅色光)。類似地,區2中之LED 102C及102D可經選擇具有與包含於輸出窗108中之波長轉換材料有效地相互作用之發射性質。例如,區2中之LED 102C及102D之發射光譜及輸出窗108中之波長轉換材料可經選擇使得該等LED之發射光譜與該波長轉換材料之吸收光譜緊密匹配。此保證高效色彩轉換(例如,轉換為黃色光)。
而且,用一波長轉換材料使自一些LED發射之光集中在表面上且用另一波長轉換材料使自其他LED發射之光集中在表面上減小藉由一不同波長轉換材料吸收色彩轉換光之可能性。因此,採用各自優先地照明一不同色彩轉換表面之LED之不同區最小化一無效二級色彩轉換程序之發生。例如,藉由來自區2之一LED(例如,藍色、紫色、紫外光等等)產生之一光子138藉由塑形反射器161引導至色彩轉換層135。光子138在色彩轉換層135中與一波長轉換材料相互作用且被轉換為呈朗伯(Lambertian)發射的色彩轉換光(例如,黃色光)。藉由最小化發紅光磷光體在色彩轉換層135中之含量,後向反射的黃色光將經再次反射朝向該輸出窗108而不會藉由另一波長轉換材料吸收之可能性增加。類似地,藉由來自區1之一LED(例如,藍色、紫色、紫外光等等)產生之一光子137藉由塑形反射器161引導至色彩轉換層172。光子137在色彩轉換層172中與一波長轉換材料相互作用且被轉換為呈朗伯(Lambertian)發射的色彩轉換光(例如,紅色光)。藉由最小化發黃光磷光體在色 彩轉換層172中之含量,後向反射的紅色光將經再次反射朝向該輸出窗108而未被再吸收之可能性增加。
圖7圖解說明圖6中描繪之以LED為基礎之照明模組100之一俯視圖。圖7中描繪之截面A係圖6中描繪之橫截面視圖。如描繪,在此實施例中,如在圖2及圖3中描繪之例示性組態中圖解說明,以LED為基礎之照明模組100之形狀為圓形。在此實施例中,以LED為基礎之照明模組100被分為包含LED 102之不同群組之環形區(例如,區1及區2)。如圖解說明,區1與區2藉由塑形反射器161分離且界定。雖然如圖6及圖7中描繪以LED為基礎之照明模組100之形狀為圓形,但是亦可預期其他形狀。例如,以LED為基礎之照明模組100之形狀可為多邊形。在其他實施例中,以LED為基礎之照明模組100可為任何其他封閉形狀(例如,橢圓形等等)。類似地,以LED為基礎之照明模組100之任何區可預期其他形狀。
如圖7中描繪,以LED為基礎之照明模組100被分為兩個區。然而,可預期更多區。例如,如圖20中描繪,以LED為基礎之照明模組100被分為5個區。區1至4將側壁107細分為若干相異色彩轉換表面。以此方式,自區1中之LED 102I及102J發射之光優先地引導至側壁107之色彩轉換表面221,自區2中之LED 102B及102E發射之光優先地引導至側壁107之色彩轉換表面220,自區3中之LED 102F及102G發射之光優先地引導至側壁107之色彩轉換表面223,且自區4中之LED 102A及102H發射之光優先地引導至側壁 107之色彩轉換表面222。藉由實例提供圖20中描繪之5個區組態。然而,可預期許多其他若干區或區組合。
在一些實施例中,LED 102在以LED為基礎之照明模組100內之位置經選擇以達成組合光141之均勻光發射性質。在一些實施例中,LED 102之位置可關於以LED為基礎之照明模組100之LED 102之安裝平面中之一軸對稱。在一些實施例中,LED 102之位置可關於垂直於LED 102之安裝平面之一軸對稱。塑形反射器161優先地引導自一些LED 102發射之光朝向色彩轉換腔160之一內表面或若干內表面,且優先地引導自一些其他LED 102發射之光朝向色彩轉換腔160之另一內表面或若干內表面。塑形反射器161之位置可經選擇以促進自色彩轉換腔160之有效光提取及組合光141之均勻光發射性質。在此等實施例中,自最靠近側壁107之LED 102發射之光優先地引導朝向側壁107。然而,在一些實施例中,自靠近側壁107之LED發射之光可經引導朝向輸出窗108以避免色彩轉換歸因於與側壁107相互作用而過量。相反,在一些其他實施例中,當必須歸因於與側壁107相互作用而產生額外色彩轉換時,自遠離側壁107之LED發射之光可優先地引導朝向側壁107。
圖8圖解說明類似於圖6及圖7中描繪之以LED為基礎之照明模組之一橫截面,惟在所描繪實施例中塑形反射器161附接至輸出窗108除外。如描繪,塑形反射器161包含反射表面163至165以優先地引導自LED 102A及102B發射之光朝向側壁107,且優先地引導自LED 102C及102D發射 之光朝向輸出窗108。在一些實施例中,塑形反射器161可形成為輸出窗108之部分。在一些其他實施例中,塑形反射器161可經形成與輸出窗108分離並附接至輸出窗108(例如,藉由黏著劑、焊接等等)。藉由包含塑形反射器161作為輸出窗108之部分,塑形反射器161及輸出窗108兩者皆可被視為用於以LED為基礎之照明模組100之色彩調諧之目的之一單一組件。若包含波長轉換材料作為塑形反射器161之部分,則此可能特別有利。藉由包含塑形反射器161作為輸出窗108之部分,可藉由變更塑形反射器161自輸出窗108朝向LED 102延伸之距離來控制在色彩轉換腔160中混合之光的量。
圖9圖解說明包含一塑形反射器161之一以側發光LED為基礎之照明模組100之一實例,該塑形反射器161包含反射表面163至165以優先地將自LED 102A及102B發射之光引導朝向側壁107,且優先地將自LED 102C及102D發射之光引導朝向輸出窗108。在側發光實施例中,聚集光141自以LED為基礎之照明模組100發射穿過透射側壁107。在一些實施例中,頂壁173具有反射性且經塑形以引導光朝向側壁107。
圖10圖解說明類似於圖6及圖7中描繪之以LED為基礎之照明模組100之一橫截面,惟在所描繪實施例中塑形反射器161之一些或全部反射表面包含至少一波長轉換材料除外。在圖10中描繪之實例中,反射表面162至165各自包含一層波長轉換材料。藉由包含一波長轉換材料,為除優先 地引導光朝向色彩轉換腔160之特定內表面之外之色彩轉換之目的,可善用反射表面162至165於自LED 102發射之光下的曝露。藉由在塑形反射器161上包含至少一波長轉換材料,藉由以LED為基礎之照明模組100輸出之色彩轉換光的量以及組合光141之均勻性增加。塑形反射器161可包含任何若干個波長轉換材料。在一些實施例中,塑形反射器161上方之一塗層中包含波長轉換材料。在一些實施例中,可圖案化該塗層(例如,圓點、條帶等等)。在一些其他實施例中,波長轉換材料可嵌入塑形反射器161中。例如,波長轉換材料可包含於形成塑形反射器161之材料中。
圖11圖解說明類似於圖6及圖7中描繪之以LED為基礎之照明模組100之一橫截面,惟在所描繪實施例中一不同電流源供應電流給不同優先區中之LED 102除外。在圖11中描繪之實例中,電流源182供應電流185給位於優先區2中之LED 102C及102D。類似地,電流源183供應電流184給位於優先區1中之LED 102A及102B。藉由個別控制供應給位於不同優先區中之LED之電流,可達成色彩調諧。例如,如關於圖6論述,自位於優先區1中之LED發射之光引導至可包含一發紅光磷光體材料之側壁107,而自位於優先區2中之LED發射之光引導至可包含一發黃光磷光體材料之輸出窗108。藉由相對於供應給位於區2中之LED之電流185調整供應給位於區1中之LED之電流184,可調整組合光141中包含之紅色光相對於黃色光的量。以此方式, 電流184及185之控制可用以調諧自以LED為基礎之照明模組100發射之光之色彩。
圖12圖解說明類似於圖6及圖7中描繪之以LED為基礎之照明模組100之一橫截面。在所描繪實施例中,塑形反射器161之部分包含引導光至色彩轉換腔160之特定內表面之一抛物線表面形狀。如圖12中描繪,反射表面163至165之各者包含一抛物線形輪廓。例如,反射表面164及165之各者包含優先地引導自LED 102C及102D發射之光朝向輸出窗108之一抛物線形輪廓,且反射表面163包含優先地引導自LED 102A及102B發射之光朝向側壁107之一抛物線形輪廓。藉由採用一抛物線形輪廓,反射表面163以近似平行路徑優先地引導光朝向側壁107。以此方式,側壁107儘可能均勻地充滿自LED 102A及102B發射之光。藉由用光均勻地充滿側壁107,避免側壁107上之任何波長轉換材料產生熱點及飽和。類似地,具有一抛物線形輪廓之反射表面164及165以近似平行路徑優先地引導光朝向輸出窗108。以此方式,輸出窗108儘可能均勻地充滿自LED 102C及102D發射之光。藉由用光均勻地充滿輸出窗108,避免輸出窗108上之任何波長轉換材料產生熱點及飽和。而且,改良組合光141之輸出光束均勻性。
圖13圖解說明類似於圖6及圖7中描繪之以LED為基礎之照明模組100之一橫截面。在所描繪實施例中,塑形反射器161之部分包含引導光至色彩轉換腔160之特定內表面之一橢圓形表面輪廓。如圖13中描繪,反射表面163包含優 先地引導自LED 102A及102B發射之光朝向側壁107之一橢圓形輪廓。藉由採用一橢圓形輪廓,反射表面163以近似一聚焦線(描繪為圖13之橫截面表示中之一點166)優先地引導光朝向側壁107。以此方式,自LED 102A及102B發射之光聚焦至其中可發生再吸收之可能性減小之色彩轉換之一小區域。在一些實施例中,藉由塑形反射器161優先地引導朝向側壁107之光之聚焦線位於自LED 102所附接之安裝板104及輸出窗108延伸之距離的中點上方。如圖13中描繪,基準面175標記自該安裝板104及輸出窗108延伸之距離的中點。橢圓形表面163之聚焦線位於比該安裝板104更靠近輸出窗108(即,該基準面175上方)。藉由將橢圓形表面163之聚焦線定位在基準面175上方,可達成改良之光提取效率。
圖14圖解說明類似於圖6及圖7中描繪之以LED為基礎之照明模組100之一橫截面。在所描繪實施例中,塑形反射器161之部分自上面安裝該等LED 102之一平面及輸出窗108延伸。以此方式,塑形反射器161將以LED為基礎之照明模組100之色彩轉換腔分隔為多個色彩轉換腔。如圖14中圖解說明,以LED為基礎之照明模組100包含色彩轉換腔168及色彩轉換腔169。自位於優先區1中之LED 102A及102B發射之光被引導至色彩轉換腔169中。自位於優先區2中之LED 102C及102D發射之光被引導至色彩轉換腔168中。藉由用塑形反射器161將以LED為基礎之照明模組100細分為多個色彩轉換腔,自一些LED(例如,LED 102C及 102D)發射之光可與以LED為基礎之照明模組100之一些內表面(例如,側壁107)光學隔離。以此方式,可藉由最小化再吸收損失達成更高的色彩轉換效率。
圖15圖解說明圖14中描繪之以LED為基礎之照明模組100之一俯視圖。圖15中描繪之截面A係圖14中描繪之橫截面視圖。如描繪,在此實施例中,如在圖2及圖3中描繪之例示性組態中圖解說明,以LED為基礎之照明模組100之形狀為圓形。在此實施例中,以LED為基礎之照明模組100被分為藉由塑形反射器161分離且界定之色彩轉換腔168及169。雖然如圖14及圖15中描繪以LED為基礎之照明模組100之形狀為圓形,但是亦可預期其他形狀。例如,以LED為基礎之照明模組100之形狀可為多邊形。在其他實施例中,以LED為基礎之照明模組100可為任何其他封閉形狀(例如,橢圓形等等)。在一些實施例中,LED 102可位於以LED為基礎之照明模組100內以達成組合光141之均勻光發射性質。在一些實施例中,LED 102之位置可關於以LED為基礎之照明模組100之LED 102之安裝平面中之一軸對稱。在一些實施例中,LED 102之位置可關於垂直於LED 102之安裝平面之一軸對稱。塑形反射器161優先地引導自LED 102A及102B發射之光朝向色彩轉換腔169之一內表面或若干內表面,且優先地引導自LED 102C及102D發射之光朝向色彩轉換腔168之一內表面或若干內表面。塑形反射器161之位置可經選擇以促進自色彩轉換腔160之有效光提取及組合光141之均勻光發射性質。
圖16圖解說明類似於圖6及圖7中描繪之以LED為基礎之照明模組100之一橫截面。在所描繪實施例中,一次級光混合腔174接收自色彩轉換腔160發射之光並發射自以LED為基礎之照明模組100之組合光141。次級光混合腔174包含促進光混合之反射內表面。以此方式,自色彩轉換腔160發射之光在離開以LED為基礎之照明模組100之前在次級光混合腔174中進一步混合。自以LED為基礎之照明模組100發射之所得組合光141在色彩及強度方面高度均勻。在一些實施例(未展示)中,次級光混合腔174可包含位於腔174之內表面上之波長轉換材料以執行除光混合之外之色彩轉換。於此專利文件中論述之任一實施例中,可包含次級光混合腔174作為以LED為基礎之照明模組100之部分。
圖17圖解說明類似於圖6及圖7中描繪之以LED為基礎之照明模組100之一橫截面。在所描繪實施例中,色彩轉換層172覆蓋側壁107之一有限部分。在所描繪實施例中,色彩轉換層172係一圓環形狀,覆蓋側壁107之內表面之一部分。如描繪,色彩轉換層172未延伸至該輸出窗108。因未延伸至該輸出窗,包含於輸出窗108之色彩轉換層135及側壁107之色彩轉換層172中之不同波長轉換材料之間維持一距離D。此減小藉由不同波長轉換材料再吸收之可能性,因此增加色彩轉換腔160之提取效率。在一些實施例(未展示)中,色彩轉換層172延伸以接觸塑形反射器161。在一些其他實施例(如圖17中描繪)中,色彩轉換層172始終未延伸至塑形反射器161。以此方式,色彩轉換層172之尺寸可 經選擇以達成所要的色彩轉換量。
在許多應用環境中,可期望明顯地改變自所安裝光源發射之光之色溫及強度。例如,午餐時間在一餐館環境中,可期望具有色溫相對較高(例如,3000 K)之明亮照明。然而,晚餐時間在相同餐館中,可期望減小所發射光之強度及色溫兩者。在一晚上用餐設定中,可期望產生具有小於2100 K之一CCT之光。例如,日出/日落光位準展現出大約2000 K之一CCT。在另一實例中,燭光火焰展現出大約1900 K之一CCT。期望仿真此等光位準之餐館可調暗白熾光源,過濾其等發射以達成此等CCT位準,或增加額外光源(例如,點亮每一桌子上之一蠟燭)。餐館環境中通常使用之一鹵素光源在全操作功率下發射具有大約3000 K之一色溫之光。歸因於一鹵素燈之本質,減小發射強度亦減小自鹵素光源發射之光之CCT。因此,可調暗鹵素燈以減小所發射光之CCT。然而,一鹵素燈之CCT與發光強度之間之關係對於一特定裝置而言係固定的,且在許多操作環境中可能不需要。
圖18圖解說明一鹵素光源之相關色溫(CCT)對相對通量之一標繪圖200。相對通量被標繪為裝置之最大額定功率位準之一百分比。例如,100%係光源在其最大額定功率位準下之操作,且50%係光源在其最大額定功率的一半下之操作。標繪線201係基於自一35 W鹵素燈收集之實驗資料。如圖解說明,在最大額定功率位準下,該35 W鹵素燈光發射係2900 K。隨著鹵素燈調暗至較低相對通量位準, 故自該鹵素燈輸出之光之CCT減小。例如,在25%相對通量下,自該鹵素燈發射之光之CCT係大約2500 K。為達成CCT之進一步減小,鹵素燈必須調暗至極低相對通量位準。例如,為達成小於2100 K之一CCT,鹵素燈必須被驅動至小於5%之一相對通量位準。雖然一傳統鹵素燈能夠達成低於2100 K之CCT位準,但是僅藉由大幅度減小自每一燈具發射之光之強度方可達成低於2100 K之CCT位準。此等極低強度位準使餐飲空間極暗且使顧客不舒適。
一更合意的選項係展現出藉由線202圖解說明之調暗特性之一光源。線202展現出CCT隨著光強度自100%相對通量減小至50%相對通量而減小。在50%相對通量下,獲得1900 K之一CCT。相對通量之進一步減小並未明顯改變CCT。以此方式,一餐館運營人可在一廣泛範圍內將環境中之光位準之強度調整至一所要位準而不改變所發射光之合意CCT特性。線202藉由實例圖解說明。可調暗光源可預期許多其他合意色彩特性。
在一些實施例中,以LED為基礎之照明模組100可經組態以在通量位準變化相對較小(例如,如線202圖解說明,相對通量自50%至100%)之情況下達成CCT之相對較大變化,且亦在CCT變化相對較小之情況下達成通量位準之相對較大變化(例如,如線202圖解說明,相對通量自0%至50%)。
圖19圖解說明達成自一以LED為基礎之照明模組100發射之光之一CCT範圍所必需之模擬相對功率部分之一標繪 圖210。該相對功率部分描述三個不同發光元件在以LED為基礎之照明模組100內之相對貢獻:一發藍光LED陣列、一定量的發綠光磷光體(由日本Mitsubishi製造之型號BG201A)及一定量的發紅光磷光體(由日本Mitsubishi製造之型號BR102D)。如圖19中圖解說明,為達成低於2100 K之一CCT位準,來自一發紅光元件之貢獻相對於綠光及藍光發射必須佔主導地位。此外,藍光發射必須明顯衰減。
可藉由採用具有優先地照明不同色彩轉換表面之類似發射特性之LED(例如,全部發藍光LED)在一以LED為基礎之照明模組100之全操作範圍內達成CCT之小變化。藉由控制自LED之不同區發射之相對通量(藉由獨立控制供應給如圖11中圖解說明之不同區中之LED之電流),可達成CCT之小變化。例如,以此方式可在全操作範圍內達成大於300 K之變化。
可藉由引入優先地照明不同色彩轉換表面之不同LED在一以LED為基礎之照明模組100之操作範圍內達成CCT之大變化。藉由控制自不同類型LED之不同區發射之相對通量(藉由獨立控制供應給如圖11中圖解說明之不同區中之LED之電流),可達成CCT之大變化。例如,以此方式可達成大於500 K之變化。
在一實施例中,定位於圖7之區2中之LED 102係發紫外光LED,而定位於圖7之區1中之LED 102係發藍光LED。色彩轉換層172包含一發黃光磷光體及一發綠光磷光體之任一者。色彩轉換層135包含一發紅光磷光體。包含於側 壁107中之發黃光磷光體及/或發綠光磷光體經選擇以使窄頻帶吸收光譜之中心在區1之藍色LED之發射光譜附近,但遠離區2之紫外光LED之發射光譜。以此方式,自區2中之LED發射之光優先地引導至輸出窗108,且經歷至紅色光的轉換。此外,自照明側壁107之紫外光LED發射之任何量的光導致極少色彩轉換,此係因為此等磷光體對紫外光不敏感。以此方式,自區2中之LED發射之光對組合光141之貢獻幾乎全部為紅色光。以此方式,對組合光141之紅色光的貢獻量可受供應給區2中之LED之電流影響。自定位於區1中之藍色LED發射之光優先地引導至側壁107且導致至綠色及/或黃色光的轉換。以此方式,自區1中之LED發射之光對組合光141之貢獻係藍色及黃色及/或綠色光之一組合。因此,對組合光141之藍色及黃色及/或綠色光的貢獻量可受供應給區1中之LED之電流影響。
為仿真藉由圖18之線202圖解說明之所要調暗特性,可獨立控制區1及區2中之LED。例如,在2900 K下,區1中之LED可在最大電流位準下操作,其中無電流供應給區2中之LED。為減小色溫,可減小供應給區1中之LED之電流並同時可增加供應給區2中之LED之電流。因為區2中之LED數量小於區1中之數量,故以LED為基礎之照明模組100之總相對通量減小。因為區2中之LED促成對組合光141貢獻紅色光,所以紅色光對組合光141之相對貢獻增加。如圖19中指示,此必須達成CCT之所要減小。在1900 K下,供應給區1中之LED之電流減小至一極低位準或零, 且對組合光之主導貢獻源自區2中之LED。為進一步減小以LED為基礎之照明模組100之輸出通量,減小供應給區2中之LED之電流且供應給區1中之LED之電流變化小或不變化。在此操作區域中,藉由憑藉區2中之LED供應之光主導組合光141。為此,隨著供應給區2中之LED之電流減小,色溫大體上保持恆定(在此實例中保持在1900 K)。
如關於圖20論述,可採用額外區。例如,區1及3中之色彩轉換表面區221及223分別可包含一緊密封裝的發黃光及/或發綠光磷光體,而區2及4中之色彩轉換表面區220及222分別包含一稀疏封裝的發黃光及/或發綠光磷光體。以此方式,自區1及3中之LED發射之藍色光可幾乎完全轉換為黃色及/或綠色光,而自區2及4中之LED發射之藍色光可僅部分地轉換為黃色及/或綠色光。以此方式,可藉由獨立地控制供應給區1及3中之LED及供應給區2及4中之LED之電流來控制對組合光141之藍色光的貢獻量。更具體言之,若期望藍色光對組合光141之一相對較大貢獻,則可給區2及4中之LED供應一大電流,同時最小化供應給區1及3中之LED之一電流。然而,若期望藍色光之一相對較小貢獻,則僅可給區2及4中之LED供應一有限電流,同時給區1及3中之LED供應一大電流。以此方式,可獨立控制藍色光及黃色及/或綠色光對組合光141之相對貢獻。此可對調諧藉由以LED為基礎之照明模組100產生之光輸出以匹配一所要調暗特性(例如,線202)有用。前述提及的實施例藉由實例提供。優先地照明不同色彩轉換表面之經獨立 控制之LED之不同區之許多其他組合可預期為一所要調暗特性。
在一些實施例中,包含塑形反射器161之色彩轉換腔160之組件可由PTFE材料建構或包含PTFE材料。在一些實例中,該組件可包含藉由一反射層(諸如經拋光金屬層)支撐之一PTFE層。該PTFE材料可由經燒結PTFE粒子形成。在一些實施例中,色彩轉換腔160之面向內部的表面之任一者之部分可由一PTFE材料建構。在一些實施例中,該PTFE材料可塗佈有一波長轉換材料。在其他實施例中,一波長轉換材料可與該PTFE材料混合。
在其他實施例中,色彩轉換腔160之組件可由諸如藉由CerFlex International(荷蘭)生產之陶瓷材料之一反射陶瓷材料建構或包含該反射陶瓷材料。在一些實施例中,色彩轉換腔160之面向內部的表面之任一者之部分可由一陶瓷材料建構。在一些實施例中,該陶瓷材料可塗佈有一波長轉換材料。
在其他實施例中,色彩轉換腔160之組件可由諸如鋁或藉由Alanod(德國)生產之Miro®之一反射金屬材料建構或包含該反射金屬材料。在一些實施例中,色彩轉換腔160之面向內部的表面之任一者之部分可由一反射金屬材料建構。在一些實施例中,該反射金屬材料可塗佈有一波長轉換材料。
在其他實施例中,色彩轉換腔160之組件可由一反射塑膠材料(諸如,如由3M(美國)出售之VikuitiTM ESR、由 Toray(日本)製造之LumirrorTM E60L或諸如由Furukawa Electric Co.Ltd.(日本)製造之微晶聚對苯二甲酸乙二醇酯(MCPET))建構或包含該反射塑膠材料。在一些實施例中,色彩轉換腔160之面向內部的表面之任一者之部分可由一反射塑膠材料建構。在一些實施例中,該反射塑膠材料可塗佈有一波長轉換材料。
可用諸如空氣或惰性氣體之一非固體材料填充腔160,使得LED 102發射光至該非固體材料中。例如,可氣密式密封該腔且使用氬氣填充該腔。或者,可使用氮氣。在其他實施例中,可用一固體囊封材料填充腔160。例如,可使用聚矽氧填充該腔。在一些其他實施例中,可用一流體填充色彩轉換腔160以促進自LED 102之熱提取。在一些實施例中,該流體中可包含波長轉換材料以在色彩轉換腔160之整個體積達成色彩轉換。
PTFE材料之反射性小於可用以建構或包含於色彩轉換腔160之組件之其他材料(諸如由Alanod生產之Miro®)。在一實例中,用未經塗佈之Miro®側壁插入物107建構之一以LED為基礎之照明模組100之藍色光輸出與用由由Berghof(德國)製造之經燒結PTFE材料建構而成之一未經塗佈之PTFE側壁插入物107建構之相同模組相比。藉由使用一PTFE側壁插入物使來自模組100之藍色光輸出降低7%。類似地,與未經塗佈之Miro®側壁插入物107相比,使用由由W.L.Gore(美國)製造之經燒結PTFE材料建構而成之一未經塗佈之PTFE側壁插入物107使來自模組100之藍色光輸 出降低5%。來自該模組100之光提取直接有關於該腔160內部之反射率,且因此與其他可用反射材料相比,該PTFE材料之內部反射率與使用該腔160中之PTFE材料相差甚遠。然而,發明者已判定當該PTFE材料塗佈有磷光體時,該PTFE材料與具有一類似磷光體塗層之其他反射材料(諸如Miro®)相比非所期地產生發光輸出之增加。在另一實例中,建構有塗佈有磷光體之Miro®側壁插入物107之目標在於4000 K之一相關色溫(CCT)之一照明模組100之白色光輸出與建構有由由Berghof(德國)製造之經燒結PTFE材料建構而成之塗佈有磷光體的PTFE側壁插入物107之相同模組相比。與塗佈有磷光體之Miro®相比,藉由使用塗佈有磷光體之PTFE側壁插入物,使來自模組100之白色光輸出增加7%。類似地,與塗佈有磷光體之Miro®側壁插入物107相比,藉由使用由由W.L.Gore(美國)製造之經燒結PTFE材料建構而成之一PTFE側壁插入物107,使來自模組100之白色光輸出增加14%。在另一實例中,建構有塗佈有磷光體之Miro®側壁插入物107之目標在於3000 K之一相關色溫(CCT)之一照明模組100之白色光輸出與建構有由由Berghof(德國)製造之經燒結PTFE材料建構而成之塗佈有磷光體的PTFE側壁插入物107之相同模組相比。與塗佈有磷光體之Miro®相比,藉由使用塗佈有磷光體之PTFE側壁插入物,使來自模組100之白色光輸出增加10%。類似地,與塗佈有磷光體之Miro®側壁插入物107相比,藉由使用由由W.L.Gore(美國)製造之經燒結PTFE材料建構而成 之一PTFE側壁插入物107,使來自模組100之白色光輸出增加12%。
因此,已發現儘管反射性小,亦可期望由一PTFE材料建構該光混合腔160之磷光體覆蓋部分。此外,發明者亦發現與具有一類似磷光體塗層之其他更具反射性的材料(諸如Miro®)相比,塗佈有磷光體之PTFE材料在曝露於來自LED之熱量時(例如,在一光混合腔160中)具有更好的持久性。
雖然上文為指導目的描述某些特定實施例,但是本專利文件之教示具有普遍適用性且並不限於上述特定實施例。例如,可用磷光體圖案化色彩轉換腔160之任何組件。圖案本身及磷光體組合物兩者可改變。在一實施例中,照明裝置可包含位於一光混合腔160之一不同區域處之不同類型的磷光體。例如,一紅色磷光體可位於側壁插入物107及底部反射器插入物106之一者或兩者上,且黃色及綠色磷光體可位於輸出窗108之頂部或底部表面上或嵌入該輸出窗108內。在一實施例中,不同類型的磷光體(例如,紅色及綠色)可位於側壁107之不同區域上。例如,一種類型的磷光體可以(例如)條帶、點或其他圖案圖案化於側壁插入物107上的一第一區域處,而另一種類型的磷光體係位於該插入物107之一不同第二區域上。若需要,可使用額外磷光體且將其等定位在腔160中之不同區域中。此外,若需要,可僅使用一單一類型的波長轉換材料且將該波長轉換材料圖案化於腔160中(例如,側壁上)。在另一實例 中,使用腔體105以在不使用安裝板扣環103之情況下將安裝板104直接夾持至安裝基座101。在其他實例中,安裝基座101及散熱器120可為一單一組件。在另一實例中,以LED為基礎之照明模組100在圖1至圖3中係描繪為一照明器150之一部分。如圖3中圖解說明,以LED為基礎之照明模組100可為一備用燈或改裝燈之一部分。但是在另一實施例中,以LED為基礎之照明模組100可塑形為一備用燈或改裝燈且視為備用燈或改裝燈。因此,在不脫離如申請專利範圍中陳述之本發明之範疇之情況下,可實行所述實施例之各種特徵之各種修改、調適及組合。
100‧‧‧以發光二極體(LED)為基礎之照明模組
101‧‧‧安裝基座
102‧‧‧發光二極體(LED)
102A‧‧‧發光二極體(LED)
102B‧‧‧發光二極體(LED)
102C‧‧‧發光二極體(LED)
102D‧‧‧發光二極體(LED)
102E‧‧‧發光二極體(LED)
102F‧‧‧發光二極體(LED)
102G‧‧‧發光二極體(LED)
102H‧‧‧發光二極體(LED)
102I‧‧‧發光二極體(LED)
102J‧‧‧發光二極體(LED)
103‧‧‧安裝板扣環
104‧‧‧安裝板
105‧‧‧腔體
106‧‧‧底部反射器
107‧‧‧側壁插入物
108‧‧‧輸出窗
115‧‧‧光源子總成
116‧‧‧光轉換子總成
120‧‧‧燈具/散熱器
125‧‧‧反射器
126‧‧‧側壁
127‧‧‧窗
134‧‧‧透射層
135‧‧‧色彩轉換層
137‧‧‧光子
138‧‧‧光子
141‧‧‧聚集光/組合光
150‧‧‧照明器
160‧‧‧色彩轉換腔/光混合腔
161‧‧‧塑形反射器
162‧‧‧反射表面
163‧‧‧反射表面
164‧‧‧反射表面
165‧‧‧反射表面
166‧‧‧點
168‧‧‧色彩轉換腔
169‧‧‧色彩轉換腔
171‧‧‧反射層
172‧‧‧色彩轉換層
173‧‧‧頂壁
174‧‧‧次級光混合腔
175‧‧‧基準面
182‧‧‧電流源
183‧‧‧電流源
184‧‧‧電流
185‧‧‧電流
201‧‧‧標繪線
202‧‧‧調暗特性
210‧‧‧標繪圖
220‧‧‧色彩轉換表面區
221‧‧‧色彩轉換表面
222‧‧‧色彩轉換表面區
223‧‧‧色彩轉換表面
圖1、圖2及圖3圖解說明三個例示性照明器,包含一照明裝置、反射器及燈具。
圖4圖解說明圖1中描繪之以LED為基礎之照明模組之組件之一分解圖。
圖5A及圖5B圖解說明圖1中描繪之以LED為基礎之照明模組之透視橫截面視圖。
圖6圖解說明一實施例中一以LED為基礎之照明模組之一橫截面側視圖。
圖7圖解說明圖6中描繪之以LED為基礎之照明模組之一俯視圖。
圖8圖解說明類似於圖6及圖7中描繪之以LED為基礎之照明模組之一橫截面。
圖9圖解說明包含一塑形反射器之一以側發光LED為基 礎之照明模組之一實例,該塑形反射器包含反射表面以優先地將自LED發射之光引導朝向一側壁或輸出窗。
圖10圖解說明類似於圖6及圖7所描繪之一以LED為基礎之照明模組之一橫截面,該以LED為基礎之照明模組具有具備至少一波長轉換材料之塑形反射器之反射表面。
圖11圖解說明類似於圖6及圖7所描繪之一以LED為基礎之照明模組之一橫截面,該以LED為基礎之照明模組具有供應電流給不同優先區中之LED之不同電流源。
圖12圖解說明類似於圖6及圖7所描繪之一以LED為基礎之照明模組之一橫截面。
圖13圖解說明類似於圖6及圖7所描繪之一以LED為基礎之照明模組之一橫截面。
圖14圖解說明類似於圖6及圖7所描繪之一以LED為基礎之照明模組之一橫截面。
圖15圖解說明圖14中描繪之一以LED為基礎之照明模組之一俯視圖。
圖16圖解說明類似於圖6及圖7所描繪之一以LED為基礎之照明模組之一橫截面。
圖17圖解說明類似於圖6及圖7所描繪之一以LED為基礎之照明模組之一橫截面。
圖18圖解說明一鹵素光源之相關色溫(CCT)對相對通量之一標繪圖。
圖19圖解說明對自一以LED為基礎之照明模組發射之光達成一CCT範圍所必需之模擬相對功率部分之一標繪圖。
圖20圖解說明被分為5個區之一以LED為基礎之照明模組之一俯視圖。
100‧‧‧以發光二極體(LED)為基礎之照明模組
102A‧‧‧發光二極體(LED)
102B‧‧‧發光二極體(LED)
102C‧‧‧發光二極體(LED)
102D‧‧‧發光二極體(LED)
107‧‧‧側壁插入物
108‧‧‧輸出窗
134‧‧‧透射層
135‧‧‧色彩轉換層
137‧‧‧光子
138‧‧‧光子
141‧‧‧聚集光/組合光
160‧‧‧色彩轉換腔/光混合腔
161‧‧‧塑形反射器
162‧‧‧反射表面
163‧‧‧反射表面
164‧‧‧反射表面
165‧‧‧反射表面
171‧‧‧反射層
172‧‧‧色彩轉換層

Claims (26)

  1. 一種以LED為基礎之照明裝置,其包括:一色彩轉換腔,其包括一第一內表面及一第二內表面;一第一LED,其安裝至一安裝板,其中自該第一LED發射之光進入該色彩轉換腔;一第二LED,其安裝至該安裝板,其中自該第二LED發射之光進入該色彩轉換腔;及一塑形反射器,其安置在該安裝板上,該塑形反射器包含第一複數個反射表面,其等優先地將自該第一LED發射之光引導至該第一內表面;及第二複數個反射表面,其等優先地將自該第二LED發射之光引導至該第二內表面。
  2. 如請求項1之以LED為基礎之照明裝置,其中自該第一LED發射之50%以上的光被引導至該第一內表面。
  3. 如請求項2之以LED為基礎之照明裝置,其中該第一內表面係一反射側壁且該第二內表面係一透射輸出窗,該反射側壁包含自該安裝板延伸至該透射輸出窗之一高度尺寸,且其中自該第一LED發射之50%以上的光被引導至該反射側壁在小於來自該透射輸出窗之一半高度尺寸之一距離內之一部分。
  4. 如請求項1之以LED為基礎之照明裝置,其中該第一內表面包含一第一波長轉換材料,且其中該第二內表面包含一第二波長轉換材料。
  5. 如請求項4之以LED為基礎之照明裝置,其中一第一電流供應給該第一LED,且其中一第二電流供應給該第二LED,且其中該第一電流及該第二電流可經選擇以達成藉由該以LED為基礎之照明裝置輸出之光之一目標色點。
  6. 如請求項1之以LED為基礎之照明裝置,其中該第一內表面係一透射側壁,且其中藉由該以LED為基礎之照明裝置輸出之光離開該透射側壁。
  7. 如請求項1之以LED為基礎之照明裝置,其中該塑形反射器包含一抛物線形表面輪廓。
  8. 如請求項1之以LED為基礎之照明裝置,其中該塑形反射器包含一橢圓形表面輪廓。
  9. 如請求項8之以LED為基礎之照明裝置,其中該橢圓形表面輪廓之一焦點近似位於該第一內表面在比該第一LED更靠近該第二內表面之一位置處之一表面上。
  10. 如請求項1之以LED為基礎之照明裝置,其中該第一LED經定位比該第二LED更靠近該第一內表面。
  11. 如請求項1之以LED為基礎之照明裝置,其中該塑形反射器包含一波長轉換材料。
  12. 一種以LED為基礎之照明裝置,其包括:一第一色彩轉換腔(CCC),其包括一第一內表面及一第二內表面;一第二CCC,其包括一第三內表面及該第二內表面;一第一LED,其安裝至一安裝板,其中自該第一LED 發射之光進入該第一CCC;一第二LED,其安裝至該安裝板,其中自該第二LED發射之光進入該第二CCC;及一塑形反射器,其安置在該安裝板上,該塑形反射器包含第一複數個反射表面,其等優先地將自該第一LED發射之光引導至該第一內表面;及第二複數個反射表面,其等優先地將自該第二LED發射之光引導至該第三內表面。
  13. 如請求項12之以LED為基礎之照明裝置,其中自該第一LED發射之50%以上的光被引導至該第一內表面。
  14. 如請求項13之以LED為基礎之照明裝置,其中該第一內表面係一反射側壁且該第二內表面係一透射輸出窗,該反射側壁包含自該安裝板延伸至該透射輸出窗之一高度尺寸,且其中自該第一LED發射之50%以上的光被引導至該反射側壁在小於來自該透射輸出窗之一半高度尺寸之一距離內之一部分。
  15. 如請求項12之以LED為基礎之照明裝置,其中該第一內表面包含一第一波長轉換材料,且其中該第二內表面包含一第二波長轉換材料。
  16. 如請求項15之以LED為基礎之照明裝置,其中一第一電流供應給該第一LED,且其中一第二電流供應給該第二LED,且其中該第一電流及該第二電流可經選擇以達成藉由該以LED為基礎之照明裝置輸出之光之一目標色點。
  17. 如請求項12之以LED為基礎之照明裝置,其中該第一內表面係一透射側壁,且其中藉由該以LED為基礎之照明裝置輸出之光離開該透射側壁。
  18. 如請求項12之以LED為基礎之照明裝置,其中該塑形反射器包含一抛物線形表面輪廓。
  19. 如請求項12之以LED為基礎之照明裝置,其中該塑形反射器包含一橢圓形表面輪廓。
  20. 如請求項19之以LED為基礎之照明裝置,其中該橢圓形表面輪廓之一焦點近似位於該第一內表面在比該第一LED更靠近該第二內表面之一位置處之一表面上。
  21. 如請求項12之以LED為基礎之照明裝置,其中該第一LED經定位比該第二LED更靠近該第一內表面。
  22. 如請求項12之以LED為基礎之照明裝置,其中該塑形反射器包含一波長轉換材料。
  23. 一種以LED為基礎之照明裝置,其包括:一色彩轉換腔,其包括包含一第一波長轉換材料之一第一內表面及包含一第二波長轉換材料之一第二內表面;一第一LED,其安裝至一安裝板,該第一LED經組態以接收一第一電流,其中自該第一LED發射之光進入該色彩轉換腔並優先地照明該第一內表面;及一第二LED,其安裝至該安裝板,該第二LED經組態以接收一第二電流,其中自該第二LED發射之光進入該色彩轉換腔並優先地照明該第二內表面,且其中該第一 電流及該第二電流可經選擇以達成藉由該以LED為基礎之照明裝置輸出之光之相關色溫(CCT)之一範圍。
  24. 如請求項23之以LED為基礎之照明裝置,其中自該第一LED發射之50%以上的光被引導至該第一內表面,且其中自該第二LED發射之50%以上的光被引導至該第二內表面。
  25. 如請求項24之以LED為基礎之照明裝置,其中該第一內表面係一反射側壁且該第二內表面係一透射輸出窗。
  26. 如請求項23之以LED為基礎之照明裝置,其中藉由選擇該第一電流及該第二電流之藉由該以LED為基礎之照明裝置輸出之光之CCT之該範圍大於500 K。
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