TWI406432B - 場致發光裝置 - Google Patents

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TWI406432B
TWI406432B TW095125288A TW95125288A TWI406432B TW I406432 B TWI406432 B TW I406432B TW 095125288 A TW095125288 A TW 095125288A TW 95125288 A TW95125288 A TW 95125288A TW I406432 B TWI406432 B TW I406432B
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Description

場致發光裝置
本發明係關於一種螢光轉換場致發光裝置，其具有一適合於作為一視角之函數的應用的相關色溫，且係關於一種調適該色溫之方法。
螢光轉換場致發光裝置(pcLED)已為吾人所知，其包含一場致發光光源(LED)與一光轉換螢光粉層。在該等pcLED中，LED發射一初級輻射，其中部分由一排列於LED上之螢光粉層吸收，且作為較長波長之次級輻射再發射。該方法亦指顏色轉換或光轉換。利用初級與次級輻射之適當地結合，可能(例如)經由藍色初級輻射與黃色次級輻射之加色混和產生白光。pcLED之重要參數係所謂的封裝增益(package gain)(光轉換與提取效率)及用於整體上設定LED之混色的初級與次級輻射強度之比率，。封裝增益可理解為一含螢光層pcLED與不含螢光層pcLED之發射光子比率。現今最佳之可用pcLEDs具有一不低於50%之封裝增益。
文獻US 6417019揭示含螢光粉層之pcLED，其含有不同尺寸之螢光粒子。根據顆粒尺寸及材料條件區分含高光學散射之螢光粉層(意指螢光層)與含低光學散射之螢光粉層(意指螢光薄膜)。一LED可排列於一填滿螢光粉材料之碗狀物底部或塗上一層均勻厚度之螢光層。在螢光層之情況下，嵌埋於基質中之螢光粒子濃度與特性確定初級輻射轉換為次級輻射的整體比例。螢光薄膜施加至一LED作為一均勻厚度之陶瓷層，該薄膜本質上僅含有螢光粒子材料，其中此處螢光薄膜之厚度與其散射能力確定初級輻射轉換為次級輻射的比例。此外，該螢光層之散射能力確定光源初級輻射之角度分佈確定螢光層次級輻射之餘弦分佈的程度。由於當前LED相當地不同於餘弦分佈之角度分佈，故使用具有高散射能力之螢光層，但此亦減少了光源之封裝增益。螢光薄膜之不同實施例僅適用於設定一整體相關色溫。在所有視角上平均之色溫意指整體相關色溫。
當一選擇性發射器之多色不同於一黑體發射器時使用術語相關色溫。因而所謂的相關色溫意指感知顏色最類似於給定發射器的黑體發射器溫度。對於CIE色度圖之所有值可確定一對應相關色溫。
然而，舉例而言，具有一整體相關色溫之白色pcLED光源展示一在高達2000 K之視角上之相關色溫的變化，該變化可由觀察者輕易感知。關於作為視角之函數之相關色溫中的均勻性或變化有很多要求。一方面，對於許多應用，例如指示燈，要求在視角上之相關色溫的變化盡可能少。另一方面，具有特殊光效應之應用可(例如)需要在視角上之相關色溫的經界定之不均勻性。先前技術未給熟習此項技術者關於一對於視角β之相關色溫FT之所要的函數FT(β)以一目標方式如何設定任何提示。
因此本發明之一目標在於提供一螢光轉換場致發光裝置，其特徵在於視角上之相關色溫的變化，其適合於該應用。
該目標藉由一場致發光裝置達成，該場致發光裝置包含具有一場致發光層之至少一場致發光光源及用於將該初級輻射之至少部分轉換為一次級輻射之至少一光轉換元件，該場致發光光源用於發射一具有一圍繞一中間發射方向之發射特徵的初級輻射，其中該光轉換元件之形狀適合於該場致發光光源之該發射特徵以便產生一作為一視角之一函數的經界定之相關色溫。此處發射特徵指初級輻射圍繞一中間發射方向之傳播方向的分佈。
在該場致發光裝置之一實施例中，該光轉換元件光學地連接至該場致發光光源。該光源至該光轉換元件之此連接允許一近似各向同性發射特徵穿過連接材料，且結果允許與可能存在之無連接光源相比色溫之角度依賴性更易調整，該無連接之光源近似地具有一蘭伯特(Lambert)發射特徵。蘭伯特光源係具有一餘弦發射特徵之光源。
在另一實施例中，該光轉換元件包含一陶瓷材料及/或一具有嵌埋光轉換顆粒之尺寸穩定基質材料。此處，尺寸穩定可理解為一在作業條件與超過作業時間下仍保持完整之幾何形狀。陶瓷材料本身提供該特性。
在一包含一由陶瓷材料製成之光轉換元件之場致發光裝置的另一實施例中，該陶瓷材料具有一大於理論固體密度97%之密度。由於高密度，作為初級/次級輻射比例可獨立於散射比例調整之結果，該光轉換元件內之光散射減少，且此對色溫角度分佈具有一效應。
在另一實施例中，該光轉換元件之形狀包含一朝向該場致發光光源之第一表面，一背離該場致發光光源之第二表面，及一排列於該第一與該第二表面之間的邊緣表面。
在另一實施例中，該光轉換元件之形狀係一來自由下列各形狀組成之群中的形狀：片狀形狀、碟狀形狀及/或碗狀形狀。此處，片狀意指其中在兩個空間方向上之平均尺寸遠大於在第三空間方向(其與另兩個空間方向垂直)上之尺寸的形狀。碟狀形狀意指其中第一與第二表面基本互相平行排列之形狀。碗狀形狀意指一圍繞場致發光光源之所有發射側之形狀。
在場致發光裝置之另一實施例中，該邊緣表面經配置與該場致發光光源之該場致發光層之層法線成一角度，其經調適以產生一經界定之相關色溫。層法線可理解為一以垂直方式位於對應層上之向量。在較大視角的情形下，相關色溫可藉由邊緣表面與場致發光層之層法線所成角度來設定。在一較佳實施例中，該角度在20°與70°之間。在邊緣表面之此角度範圍內，可達成很大程度上獨立於視角之色溫。
在另一實施例中，該場致發光層突出超過該光轉換元件一平行於該光轉換元件之該第一表面之超過長度UE L 。在另一實施例中，該光轉換元件突出超過該場致發光層一平行於該場致發光光源之該場致發光層之超過長度UL K E 。根據一超過長度，來自場致發光光源之側面區域之初級輻射的強度可由於較大視角變化，且因此該色溫可相對於在較小視角情形下之色溫設定。
在另一實施例中，超過長度UL K E 等於或大於該場致發光層與該光轉換元件之該第一表面之間的距離。根據該超過長度，使較大與較小視角之色溫相等。
在另一實施例中，在該光轉換元件之該第一與該第二表面之間，具有一第一間距與一小於或等於該第一間距之四倍的第二間距。根據間距之該等不同，邊緣區域中之相關色溫可藉由增加或減少初級輻射之吸收為光束設定，該光束具有一沿著中間發射方向之傳播方向。
在另一實施例中，來自由第一表面、第二表面及邊緣表面組成之群中的至少一表面具有一折射結構。根據該結構，可改良自場致發光光源至光轉換元件之光耦合入與自光轉換元件之光耦合出。此外，折射結構對初級與次級輻射之光分佈具有一效應，且因此作為視角之函數之色溫具有效應。
在另一實施例中，該光轉換元件(3)反射少於該初級輻射之20%。結果，光轉換元件之散射行為減少，且因此可對某些視角範圍之相關色溫中之變化進行更好調整。此外，一更好透射能力帶來一更高封裝增益。
另外，本發明係關於一種產生如請求項1之場致發光裝置之方法，其包含以下步驟：－界定一作為一視角之一函數的所要相關色溫，－確定在無一光轉換元件的情況下該場致發光光源之該發射特徵，及－使該光轉換元件適合於該場致發光光源之該發射特徵以便產生作為該視角之一函數的該經界定之相關色溫。
圖1展示根據先前技術之場致發光裝置1，其包含一場致發光光源2及一光轉換元件3，該場致發光光源2施加至一基座4以發射一具有圍繞一中間發射方向5之發射特徵之初級輻射，該光轉換元件3排列於初級輻射之光束路徑中以至少部分吸收初級輻射並發射一次級輻射。該場致發光光源2發射一由初級輻射與次級輻射組成具有一結果相關色溫之混合光。該場致發光光源2與施加於該場致發光光源2之光轉換元件3通常由一透明材料製成之透鏡6環繞，該透明材料在光發射方向5看上去具有一外部凹面。
如圖1展示之場致發光光源2包含一基板(例如，藍寶石)及一施加於該基板之場致發光層結構，該層結構包含排列於兩個電極之間的至少一有機或無機場致發光層。通常，該基板對初級與次級輻射皆係透明的。通常，朝向基板之電極透明，因此該初級輻射發射穿過該基板。從而，在背離該基板之側上之電極係反射的(底部發射器)。在另一實施例中，亦有可能初級輻射發射不穿過基板而穿過一在背離該基板之側上之透明電極(頂部發射器)。該場致發光裝置1亦可包含若干場致發光光源2以發射相同及/或不同初級輻射。該光轉換元件3排列於初級輻射之光束路徑中以至少部分地吸收初級輻射。在此情形下，其可直接加於該場致發光元件2上或經由透明材料光學地連接至該場致發光裝置2。為了將該光轉換元件3光學地連接至該場致發光裝置2，例如，在該光轉換元件3與該場致發光光源2之間，可利用由彈性或硬材料製成之黏著層，該材料對初級輻射具有一在1.4與3.0之間的折射率，例如，與鉑或高溫下接合至該光源且接合至光轉換元件之玻璃材料交聯之可交聯雙成分之矽橡膠。此外，若使該光轉換元件3緊密接觸該場致發光光源2則會顯著地有利，因此該兩者之間距離平均比初級輻射之平均波長小30倍，較佳為10倍，顯著更佳為比平均波長小3倍。然而，在其他實施例中，根據其排列，尺寸，幾何形狀或材料而不同之若干光轉換元件光學地連接至一或多個場致發光光源亦為可能的。
在未連接光轉換元件3之情形下，該初級輻射以大約為蘭伯特之角度分佈(相對於中間發射方向5之傳播角度之分佈)到達該光轉換元件3。若該光轉換元件光學地連接於該場致發光光源2，則該初級輻射之角度分佈視光學連接之折射率而定近似於一各向同性角度分佈。此外，該場致發光光源之角度分佈在很大程度上由該光源本身之各種作用層之層結構確定。
不同於圖1之光轉換元件3，根據本發明之光轉換元件具有一適合於對於一視角之所要相關色溫的形狀。為了能夠執行適當調適，該場致發光光源2之發射特徵必須預先(無先轉換元件3)確定。為此，該場致發光光源之初級輻射之強度在無光轉換元件的情況下以角度相關之方式量測。此處需注意確保該角度相關由用於光學地連接至該光轉換元件之材料/媒介量測。因而視相關色溫之所要之角度相關而定，初級輻射在混合光中之比例可根據光轉換元件之經調適形狀而增加或減少。
圖2展示一根據本發明之場致發光裝置1之實施例的實例，該裝置具有一碟狀光轉換元件3。在此情形下，該光轉換元件3可包含：(例如)一基本由光轉換螢光材料或一尺寸穩定之基質材料製成之受壓陶瓷，(例如)聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或可摻雜顆粒之其他材料，從而包含嵌埋之光轉換顆粒。此處，該光轉換元件3之幾何形狀經調適以使得設定在視角10上混合光之相關色溫之所要相依性，觀察者11以視角10觀察該場致發光裝置1。以實例展示於圖2中之碟狀形狀包含一第一表面3a與第二表面3b及一邊緣表面3c。一碟狀形狀係一第一與第二表面3a與3b基本互相平行排列之形狀。以光轉換元件3之第一表面3a與場致發光層21之間具有一距離8來排列該光轉換元件3。然而，該光轉換元件3亦(例如)視利用條件而定且不考慮光轉換元件3之材料而具有其他形狀，諸如片狀，曲面或碗狀形狀。此處，片狀意指其中在兩個空間方向上之平均尺寸遠大於在第三空間方向(其與另兩個空間方向垂直)上之尺寸的形狀。在此情形下，片狀形狀可具體化為一在第三維上彎曲或不均勻之薄片。一碗狀形狀意指一圍繞場致發光光源2之所有發射側之形狀。
在大視角情形下，一用於調適相關色溫之參數係平行於場致發光層21之光轉換元件3之相對超過長度UE L 或UL K E 。若該場致發光光源2突出超過該光轉換元件3，則該超過長度標示為UE L 。若該光轉換元件3突出超過該場致發光光源2，則該光轉換元件3突出超過該場致發光光源2之平行於場致發光層21的超過長度7標示為UL K E 。
在視角10上調適色溫之另一參數係光轉換元件3之第一表面3a與第二表面3b之間之間距(或厚度)。在光轉換元件3具有區域33中一第一間距9a及區域34中一第二間距9b的情形下，可對於視角之特定區域彼此獨立地設定該色溫。
在視角10上調適色溫之另一參數係角度12，該角度為場致發光光源2之場致發光層21之層法線與光轉換元件3之邊緣表面3c之間的角度。
圖3展示：使用一光學地連接至場致發光光源2之碟狀光轉換元件3的實例，對於不同超過長度UE L 與UL K E 的作為視角10之函數的色溫變化，該光轉換元件3具有一均勻厚度(第一間距9a＝第二間距9b)及一平行於場致發光層之層法線(此處對應於發射方向5)排列的邊緣表面3c。在此情形下，超過長度UE L 與UL K E 係給定為距離8之倍數，在圖3之圖說中，該距離8標示為參數d，且其為光轉換元件3之第一表面3a與場致發光層21之間的距離。由於因較長光路而在光轉換元件3中較大程度地吸收具有一在與中間發射方向5成較大角度下之傳播方向之初級輻射的比例，故對於較大超過長度7，較小與較大視角之間的色溫之變化尤其大。此尤其適用於自場致發光光源2之側發出的初級輻射。給定光轉換元件3之該形狀，隨著UL K E 值增加，在較大視角10下，色溫愈來愈對應於純次級輻射之色溫。對相對於光轉換元件3之第一表面3a與場致發光層21之間的距離8之每一較小超過長度UL K E 或其中場致發光層突出超過光轉換元件之超過長度UE L ，獲得初級與次級輻射之相反相對比率。
自小視角10至大視角10之相關色溫曲線可經由場致發光光源2之場致發光層21之層法線與邊緣表面3c之間的角度12另外調整。對較大角度12，隨著在視角10之較大角度範圍內之視角而增加的初級輻射比例在對於此視角發射之混合光中獲得。在較小或負角度12之情形下，對於較大視角10之初級輻射的比例另一方面可甚至小於場致發光裝置1之垂直視角之情形。
圖4展示第一間距9a及第二間距9b對作為視角10之函數的相關色溫的影響，其藉由一具有等於零之超過長度7及一平行於場致發光層21之層法線(此處對應於發射方向5)的邊緣表面3c的碟狀形狀光轉換元件的實例說明。在圖4之圖說中，第一間距標示為A1且第二間距標示為A2。在光轉換元件3之外部區域34中之第二間距9b為光轉換元件3之內部區域33中之第一間距9a的60%的情形下，獲得一作為視角10之函數的波動色溫，其對於相對於中間發射方向5成－50°與＋50°之間的角度具有一很大程度上均勻之相關色溫。對於大於|50°|的視角10，初級輻射在混合光中之比例增加，從而相對於在較小視角情形下之值色溫之差異增加。同時對於大於|60°|視角之色溫的曲線本質上不依靠區域34之第二間距9b(因該光轉換元件具有一零超過長度)，隨著相對於小視角10的第二間距增加，在20°至50°及－20°至－50°之角度範圍中次級輻射比例增加。
圖5展示對於具有與圖4中之第一間距與第二間距之比率相同的比率的作為視角之函數的相關色溫之曲線，其藉由一具有等於距離8之超過長度7及一平行於場致發光層21之層法線(此處對應於發射方向5)之邊緣表面3c的碟狀形狀光轉換元件的實例說明，該距離8係光轉換元件3之第一表面3a與場致發光層21之間的距離。在圖5之圖說中，第一間距標示為A1且第二間距標示為A2。在光轉換元件3之外部區域34中之第二間距9b為光轉換元件3之內部區域33中之第一間距9a的60%的情形下，圖5展示隨著視角10增加的初級輻射在混合光中之比例之色溫。外部區域34中之第二間距9b愈大，在視角10上之相關色溫愈均勻。在第二間距9b為第一間距9a的兩倍的情形下，獲得一很大程度上獨立於視角10之色溫。色點之位置(其對應於初級輻射與次級輻射之比率)必須在此情形下藉由第一間距9a及第二間距9b之絕對值調整為所要值。此處，混合光中初級輻射之比例對較大第二間距9b可局部地減少直至其完全地轉換為次級輻射。根據光轉換元件3之適當結構，有可能產生具有混合光中初級輻射之較高及較低比例之其他局部區域。
在給定第一間距9a與第二間距9b時，相關色溫亦視超過長度而定，此自圖4與圖5之比較可見。
具有所描述之效應的該等參數亦用於光轉換元件3之其他、非片狀幾何實施例，並進行對應的調適。
對於具有在所有視角10上之相關色溫之變化盡可能小的其他例示性實施例，需注意確保未轉換之初級輻射之光路(其視場致發光光源2通過光轉換元件3之外部區域34之在較大視角下之發射特徵而定)或多或少與具有對應的傳播方向之光轉換元件3之內部區域33中的光路相同。在所有視角10上之非常均勻之相關色溫可如下達成，例如使用一場致發光裝置1，其中一光轉換元件3具有一大於光轉換元件3之第一表面3a與場致發光層21之間的距離的超過長度UL K E 7。邊緣表面3c之角度12在20°與70°之間以便改良相關色溫之均勻性。外部區域34之第二間距9b係比光轉換元件3之內部區域33之第一間距9a大60%與100%之間的一比例。該平均間距(或平均元件厚度)在此情形下對於一大於40%之陶瓷光轉換材料透射率係在50 μm與500 μm之間。一高透射率減少以一較大角度進入光轉換元件3之初級輻射之散射的可能性，從而增加初級輻射對於較大視角10之比例。另外，場致發光裝置1之所謂封裝增益隨著光轉換元件3之透射率增加。
圖6展示根據本發明之作為視角10之函數的兩個白光發射場致發光裝置1之相關色溫，該等兩個白光發射場致發光裝置1具有藍色初級輻射及一摻Ce之釔鋁石榴石(YAG)陶瓷以用於產生黃色次級輻射。為了比較之目的，展示一習知螢光粉層及螢光粉薄膜的相應資料。展示於圖6之資料由發射光譜計算，其在pcLED上經由一梅爾徹斯股份有限公司(Melchers GmbH)之Autronic DMS 401量測裝置量測。
在具有不同光轉換元件3之pcLED上量測根據本發明之兩種場致發光裝置之資料，該等光轉換元件3突出超過場致發光光源不同量。場致發光光源在每一情形下具有一2×2 mm2 的表面積。圖6中之曲線51係為一具有由光轉換顆粒嵌埋其中之基質材料組成之光轉換元件之場致發光裝置予以確定，該光轉換元件以一拱頂狀圍起該場致發光光源。此處相關色溫作為視角10之函數改變大於2000 K。曲線52展示相關色溫中一較小變化800 K且其在一場致發光光源上量測，在該場致發光光源中由電泳產生之覆蓋顆粒層具有一恆定厚度。曲線53及54對應於對於根據本發明之具有光轉換元件3之兩種場致發光裝置1的值，該光轉換元件具有上文提及之形狀參數，其在所有視角上變化小於300 K。對於>60°之大視角之相關色溫分別之輕微增加及輕微減少可藉由調適外部區域34中之元件厚度而進一步減少。運用一根據本發明適合於場致發光光源2之發射特徵之光轉換元件3的形狀，有可能提供(例如)一用於發射混合光10之場致發光裝置1，其中相關色溫幾乎獨立於視角10。光轉換元件之平均厚度係450 μm。超過長度為場致發光層21與光轉換元件3之間的距離的五倍，且邊緣表面3c以與該場致發光層21之層法線成45°角排列。第一間距9a與第二間距9b之間的差為200 μm。
圖6中展示之量測值係在場致發光光源上量測，該光源不具有圍繞場致發光光源與光轉換元件3之透鏡6或光學元件。儘管如此，根據本發明之實施例之功效遠大於習知之pcLED。
在根據本發明之場致發光裝置1之另一實施例中，一根據本發明光學地連接至場致發光光源2之光轉換元件3在由第一表面3a、第二表面3b及邊緣表面3c組成之群中的至少一表面上具有一折射結構，以用於改良自場致發光光源2射出光轉換元件3之光的耦合，及/或用於改良進入光轉換元件3之光的耦合。在一實施例中，根據本發明之光轉換元件3可同時包含一為了改良光之耦合入的折射結構及一為了改良光之耦合出的折射結構。該等結構可併入光轉換元件之材料中或作為一附加層(例如經由黏著層)施加於光轉換元件上。舉例而言，該等折射結構可設計為角錐、拱頂之規則圖案或以某些其他方式成形的結構。
光轉換元件之材料可由有機螢光物質組成，例如BASF之路瑪近(Lumogen)，其主要基於嵌埋於一諸如PMMA之載劑材料中之二萘嵌苯(perylene)染料。獲得高效透明光轉換元件，其覆蓋自黃色經由橘黃、紅色、藍色及綠色的色空間。通常，可利用經由習知沈積技術施加之無機粉末螢光物質。一方面，該等粉末螢光物質嵌埋於一典型有機基質材料(例如，PMMA)中。該材料可處理為一層或一板。另一方面，該等粉末螢光物質亦可經處理以形成多晶陶瓷。在該情形下，陶瓷密度視處理參數而定。對於一具有高透射率之光轉換元件，需要該陶瓷密度大於理論固體密度之97%。
視應用區域與所要結果混合光而定，包含無機粉末螢光物質之光轉換元件包括來自由下列各物組成之群中之至少一材料：－(MI 1 － x － y MI I x MI I I y )3 (Al1 － z MI V z )5 O1 2 其中MI ＝(Y,Lu)；MI I ＝(Gd,La,Yb)；MI I I ＝(Tb,Pr,Ce,Er,Nd,Eu)且MI V ＝(Gd,Sc)，其中0x1；0y0.1且0z1－(MI 1 － x － y MI I x MI I I y )2 O3 其中MI ＝(Y,Lu)；MI I ＝(Gd,La,Yb)且MI I I ＝(Tb,Pr,Ce,Er,Nd,Eu,Bi,Sb)，其中0x1且0y0.1,－(MI 1 － x － y MI I x MI I I y )S1 － z Sez 其中MI ＝(Ca,Sr,Mg,Ba)；MI I ＝(Ce,Eu,Mn,Tb,Sm,Pr,Sb,Sn)且MI I I ＝(K,Na,Li,Pb,Zn)，其中0x0.01；0y0.05且0z1－(MI 1 － x － y MI I x MI I I y )O其中MI ＝(Ca,Sr,Mg,Ba)；MI I ＝(Ce,Eu,Mn,Tb,Sm,Pr)且MI I I ＝(K,Na,Li,Pb,Zn)其中0x0.1且0y0.1－(MI 2 － x MI I x MI I I 2 )O7 其中MI ＝(La,Y,Gd,Lu,Ba,Sr)；MI I ＝(Eu,Tb,Pr,Ce,Nd,Sm；Tm)且MI I I ＝(Hf,Zr,Ti,Ta,Nb)，其中0x1，－(MI 1 － x MI I x MI I I 1 － y MI V y )O3 其中MI ＝(Ba,Sr,Ca,La,Y,Gd,Lu)；MI I ＝(Eu,Tb,Pr,Ce,Nd,Sm,Tm)；MI I I ＝(Hf,Zr,Ti,Ta,Nb)且MI V ＝(Al,Ga,Sc,Si)，其中0x0.1且0y0.1－(MI 1 － x MI I x MI I I y )Al1 1 O1 9 其中MI ＝(La,Y,Gd,Lu,Sc,Ba,Sr,Ca)；MI I ＝(Eu,Tb,Pr,Ce,Nd,Sm,Tm)且MI I I ＝(Mg,Al,Zn,Sc,B,Ga,Mn)，其中0x1與0y1及－(MI 1 － x MI I x MI I I y )Al1 0 O1 7 其中MI ＝(Ba,Sr,Ca)；MI I ＝(Eu,Tb,Pr,Ce,Nd,Sm,Tm,Mn)且MI I I ＝(Mg,Al,Zn,Sc,B,Ga)，其中0x1且0y1。
此處記號(例如)MI ＝(Ca,Sr,Mg,Ba)，希望MI 不僅意謂其中之個別元素而且意謂括號中該等元素之混合物。
初級輻射之平均波長較佳位於200 nm與490 nm之間的波長範圍中，以使得藉由混合初級輻射與次級輻射產生白光所需之所有其他光譜區域受到激發。在一藍色初級輻射之情形下，次級輻射因此較佳地包含黃色或綠色及紅色光譜區域中之光，藉以台光可經由色混合產生。
在根據本發明之光轉換元件之又一實施例中，一尺寸穩定之基質材料包含具有不同直徑之光轉換顆粒，其中平均直徑可局部不同。吸收與散射之比率視顆粒大小而定且可經由由第一及第二光轉換顆粒之數目與濃度調整。螢光層之透射與吸收行為由所謂的散射能力，散射係數與層厚度之乘積及吸收係數確定。當吸收係數係一材料常數(例如，由活化劑之特性與濃度確定)時，在μm範圍內之直徑之散射係數與平均顆粒直徑成反比。給定場致發光裝置發射之光中之初級輻射與次級輻射的相同比例，增加光轉換元件之散射(例如由一減少之顆粒直徑產生)具有以下效應：較少初級輻射以其初始發射方向離開場致發光裝置。
參看諸圖及實施方式說明之實施例係僅僅為用於減少作為一場致發光裝置之視角的函數之相關色溫中的變化的實例，而不是理解為限制對於該等實例之申請專利範圍。替代實施例對於熟習此項技術者而言亦係可能的，且該等替代實施例同樣由申請專利範圍之保護範圍覆蓋。獨立項之編號並不意欲暗示請求項之其他組合不代表本發明之有利實施例。
1．．．場致發光裝置
2．．．場致發光光源
3．．．光轉換元件
3a．．．第一表面
3b．．．第二表面
3c．．．邊緣表面
4．．．基座
5．．．間發射方向
6．．．透鏡
7．．．超過長度
8．．．距離
9a．．．第一間距
9b．．．第二間距
10．．．視角
11．．．觀察者
12．．．角度
21．．．場致發光層
33．．．內部區域
34．．．外部區域
圖1展示一根據先前技術之場致發光裝置。
圖2展示一根據本發明之場致發光裝置之另一實施例。
圖3展示對於不同超過長度UE L 與UL K E 的作為一視角之函數的相關色溫變化。
圖4展示在一超過長度等於零之情形下對於不同的第一與第二間距的作為一視角之函數的相關色溫變化。
圖5展示在一超過長度等於場致發光層與光轉換元件之第一表面之間的距離的情形下對於不同的第一與第二間距的作為一視角之函數的相關色溫變化。
圖6展示對於根據本發明之如圖3中展示之場致發光裝置作為視角之函數的相關色溫變化的比較。
2．．．場致發光光源
3．．．光轉換元件
3a．．．第一表面
3b．．．第二表面
3c．．．邊緣表面
4．．．基座
5．．．中間發射方向
7．．．超過長度
8．．．距離
9a．．．第一間距
9b．．．第二間距
10．．．視角
11．．．觀察者
12．．．角度
21．．．場致發光層
33．．．內部區域
34．．．外部區域

Claims (13)

  1. 一種場致發光裝置，其包含：具有一場致發光層(21)之至少一場致發光光源(2)，該場致發光光源(2)係用於發射一具有一圍繞一中間發射(mean emission)方向(5)之發射特徵的初級(primary)輻射；及用於將該初級輻射之至少部分轉換為一次級輻射之至少一光轉換元件(3)，其中該光轉換元件(3)之形狀包含朝向該場致發光光源(2)之一第一表面(3a)，背離該場致發光光源(2)之一第二表面(3b)，及排列於該第一表面與該該第二表面(3a,3b)之間的一邊緣表面(3c)，藉由將該邊緣表面(3c)與該場致發光光源(2)之該場致發光層(21)之層法線(normal)配置成一20°到70°之間的角度(12)，該光轉換元件(3)之形狀適合於該場致發光光源(2)之該發射特徵，以便產生一作為一視角(10)之一函數的經界定之相關色溫。
  2. 如請求項1之場致發光裝置，其中該光轉換元件(3)光學地連接至該場致發光光源(2)。
  3. 如請求項1之場致發光裝置，其中該光轉換元件(3)包含一陶瓷材料及一具有嵌埋光轉換顆粒之尺寸穩定基質材料。
  4. 如請求項1之場致發光裝置，其中該光轉換元件(3)包含一陶瓷材料或一具有嵌埋光轉換顆粒之尺寸穩定基質材料。
  5. 如請求項3或4之場致發光裝置，其中該陶瓷材料具有一大於理論固體密度97%之密度。
  6. 如請求項1之場致發光裝置，其中該光轉換元件(3)之形狀係一來自由下列各形狀組成之群中的形狀：片狀形狀、碟狀形狀或碗狀形狀。
  7. 如請求項1之場致發光裝置，其中該場致發光層(21)突出超過該光轉換元件(3)一平行於該光轉換元件(3)之該第一表面(3a)之超過長度UEL 。
  8. 如請求項1之場致發光裝置，其中該光轉換元件(3)突出超過該場致發光層(21)一平行於該場致發光光源(2)之該場致發光層(21)之超過長度ULKE (7)。
  9. 如請求項8之場致發光裝置，其中該超過長度ULKE (7)等於或大於該場致發光層(21)與該光轉換元件(3)之該第一表面(3a)之間的距離(8)。
  10. 如請求項1之場致發光裝置，其中在該光轉換元件(3)之該第一與該第二表面(3a,3b)之間，具有一第一間距(9a)與一小於或等於該第一間距(9a)之四倍的第二間距(9b)。
  11. 如請求項1之場致發光裝置，其中來自由第一表面(3a)、第二表面(3b)及邊緣表面(3c)組成之群中的至少一表面具有一折射結構。
  12. 如請求項3或4之場致發光裝置，其中該光轉換元件(3)反射少於該初級輻射之20%。
  13. 一種產生如請求項1之場致發光裝置之方法，其包含以下步驟：界定一作為一視角之一函數的所要相關色溫，確定在無一光轉換元件(3)的情況下該場致發光光源 (2)之該發射特徵，及藉由將一邊緣表面(3c)與該場致發光光源(2)之一場致發光層(21)之層法線配置成一20°到70°之間的角度(12)，使該光轉換元件(3)適合於該場致發光光源(2)之該發射特徵，以便產生作為該視角之一函數的該經界定之相關色溫，該光轉換元件(3)包含朝向該場致發光光源(2)之一第一表面(3a)，背離該場致發光光源(2)之一第二表面(3b)，及排列於該第一表面與該該第二表面(3a,3b)之間的該邊緣表面(3c)。
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