TWI502154B - 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

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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61/514,258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。
一照明模組包含一色彩轉換腔，該色彩轉換腔具有具備一第一波長轉換材料之一第一內表面及具備一第二波長轉換材料之一第二內表面。一第一LED經組態以接收一第一 電流並發射優先地照明該第一內表面之光。一第二LED經組態以接收一第二電流並發射優先地照明該第二內表面之光。該第一電流及該第二電流可經選擇以達成藉由以LED為基礎之照明裝置輸出之光之相關色溫(CCT)之一範圍。
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，本發明之實例係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夾持至該散熱器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徑，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1mm×1mm×0.5mm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可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)係固定至腔體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上方時光透射穿過輸出埠(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，如藉由3M(美國)出售之VikuitiTM ESR、藉由Toray(日本)製造之LumirrorTM E60L或諸如藉由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。在又其他實施例中，插入物106及107可由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，藉由特定LED 102發射之光優先地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，且自特定其他LED 102發射之光優先地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發射效率在此等波長範圍中。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，該等磷光體係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，則將需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3100K(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，期望具有2700K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3100K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3100K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3100K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3100K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係基於自一35W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35W鹵素燈光發射係2900K。由於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2500K。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2100K之一CCT，鹵素燈必須驅動至小於5%之一相對通量位準。雖然一傳統鹵素燈能夠達成低於2100K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2100K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類似於線202之圖解說明之一調暗特性之一光源。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1900K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(例如，0%相對通量至50%相對通量)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例示性色彩特性。
在一些實施例中，以LED為基礎之照明裝置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7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範圍之模擬相對功率部分所必需之一標繪圖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7中圖解說明，為達成低於2100K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為基礎之照明裝置100之全操作範圍內達成CCT之變化。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8中圖解說明之不同區中之LED之電流)，可達成CCT之變化。例如，以此方式可在全操作範圍內達成大於300K之變化。
亦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為基礎之照明裝置100之操作範圍內達成CCT之變化。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8中圖解說明之不同區中之LED 之電流)，可達成CCT之變化。例如，以此方式可達成大於500K之變化。
圖8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及一輸出窗108。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係由該以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。
一不同的電流源供應電流給不同優先區中之LED 102。在圖8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，可在CCT之一廣泛範圍內調整藉由以LED為基礎之照明模組輸出之組合光141之相關色溫(CCT)。例如，可達成CCT之範圍可超過 300K。在其他實例中，可達成CCT之範圍可超過500K。在又另一實例中，可達成CCT之範圍可超過1000K。在一些實例中，該可達成CCT可小於2000K。
在一態樣中，包含於以LED為基礎之照明模組100中之LED 102位於優先地照明色彩轉換腔160之不同色彩轉換表面之不同區中。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經定位緊緊地靠近側壁107。在一些實施例中，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發射之光引導朝向輸出窗108。在一些實施例中，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LED 102C及102D輸出之90%以上的光引導至輸出窗108。
在一實施例中，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綠光磷光體材料及一發紅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。此外，藍色光相對紅色光的量亦減小，此係因為自LED 102發射之大量藍色光在與色彩轉換層135之綠色及紅色磷光體材料相互作用之前與色彩轉換層172之紅色磷光體材料相互作用。以此方式，隨著電流184相對於電流185增加，將藉由LED 102發射之一藍色光子轉換為一紅色光子之可能性增加。因此，電流184及185之控制可用以根據圖7中指示之比例將自以LED為基礎之照明模組100發射之光之CCT自一相對較高CCT(例如，大約3000K)調諧至一相對較低CCT(例如，大約2000K)。
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，轉換為紅色光及黃色光)。
而且，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，綠色光)。藉由最小化發紅光磷光體在色彩轉換層135中之含量，後向反射的紅色及綠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，藉由一LED(例如，藍色、紫色、紫外光等等)產生之一光子137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)。藉由最小化發綠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。
在另一實施例中，定位於圖8之區2中之LED 102係發紫外光LED，而定位於圖8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 紫外光並不敏感。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6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2900K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，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7中指示，此係達成CCT之所要減小所必需。在1900K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1900K)。
圖9圖解說明圖8中描繪之以LED為基礎之照明模組100之一俯視圖。圖9中描繪之截面A係圖8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藉由其等相對接近側壁107而分離且界定。雖然如圖8及圖9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9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10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 1021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10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。
在一實施例中，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分別可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，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。自一些LED 102發射之光優先地引導朝向色彩轉換腔160之一內表面或若干內表面，且自一些其他LED 102發射之光優先地引導朝向色彩轉換腔160之另一內表面或若干內表面。可選擇LED 102接近側壁107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11圖解說明另一實施例中以LED為基礎之照明模組100之一橫截面。在所圖解說明實施例中，側壁107經安置相對於安裝板104成一傾角α。以此方式，自優先區1中之LED(例如，LED 102A及102B)發射之一較高百分比的光直接照明側壁107。在一些實施例中，藉由LED 102A及102B輸出之50%以上的光引導至側壁107。例如，如圖11中圖解說明，區1中之LED(例如，LED 102A)經定位與側壁107相距一距離D。此外，側壁107自安裝板104延伸一距離H至輸出窗108。假設LED 102A展現出一軸對稱輸出光束分佈及傾角，則α選擇如下：
接著藉由區1中之LED輸出之50%以上的光引導至側壁107。在一些其他實施例中，傾角α經選擇使得藉由區1中之LED輸出之75%以上的光引導至側壁107。在一些其他實施例中，傾角α經選擇使得藉由區1中之LED輸出之90%以上的光引導至側壁107。
圖12圖解說明另一實施例中以LED為基礎之照明模組100之一橫截面。在所圖解說明實施例中，位於優先區1中之LED 102(例如，LED 102A及102B)經安裝相對於優先區2中之LED成一傾角β。以此方式，自優先區1中之LED發射之一較高百分比的光直接照明側壁107。在所圖解說明實施例中，採用一有角安裝襯墊161以將LED安裝在優先區1中使該等LED相對於安裝板104成一傾角。在另一實例(未展示)中，可將優先區1中之LED安裝至三維安裝板，該三維安裝板包含針對優先區1中之LED之一安裝表面，該安裝表面經定向相對於針對優先區2中之LED之一安裝表面成一傾角。在又另一實例中，安裝板104在被填裝上LED 102之後可變形使得優先區1中之LED經定向相對於優先區2中之LED成一傾角。在又另一實例中，可將優先區1中之LED安裝至一分離安裝板。包含優先區1中之LED之安裝板可經定向相對於包含優先區2中之LED之安裝板成一傾角。可預期其他實施例。在一些實施例中，傾角β經選擇使得藉由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，傾角β經選擇使得藉由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，傾角β經選擇使得藉由LED 102A及102B輸出之90%以上的光引導至側壁107。
圖13圖解說明另一實施例中以LED為基礎之照明模組100之一橫截面。在所圖解說明實施例中，一透射元件162安置在LED 102A及102B上並與LED 102A及102B分離。如圖解說明，透射元件162位於LED 102A與輸出窗108之間。在一些實施例中，透射元件162包含與側壁107包含之材料相同之波長轉換材料。在前述提及之實施例中，自優先區1中之LED發射之藍色光優先地引導至側壁107並與位於色彩轉換層172中之一紅色磷光體相互作用以產生紅色光。為增強藍色光轉換為紅色光，包含色彩轉換層172之紅色磷光體之一透射元件162可安置在位於優先區1中之LED之任一者上。以此方式，自位於優先區1中之LED之任一者發射之光優先地引導至透射元件162。此外，自透射元件162發射之光可優先地引導至側壁107以將其額外轉換為紅色光。
在一些實施例中，亦可在位於優先區2中之LED之任一者上安置包含一黃色及/或綠色磷光體之一透射元件163。以此方式，自位於優先區2中之LED之任一者發射之光在作為組合光141之部分離開以LED為基礎之照明模組100之前更可能經歷色彩轉換。
在一些其他實施例中，透射元件162包含不同於包含於側壁107及輸出窗108中之波長轉換材料之一波長轉換材料。在一些實施例中，一透射元件162可位於優先區1及2 之任一者中之一些LED上。在一些實施例中，透射元件162係安置在一個別LED 102上方之一圓頂形元件。在一些其他實施例中，透射元件162係安置在若干LED 102上方之一塑形元件(例如，安置在一以圓形LED為基礎之照明模組100之優先區1中之LED 102上方之一平分環形形狀，或安置在以一線性圖案配置之若干LED 102上方之一線性延伸形狀)。
在一些實施例中，安置在位於優先區1中之LED 102上之透射元件162之形狀不同於安置在位於優先區2中之LED 102上之一透射元件162之形狀。
例如，安置在位於優先區1中之LED 102上之透射元件162之形狀經選擇使得自位於優先區1中之LED發射之光優先地照明側壁107。在一些實施例中，透射元件162經選擇使得藉由位於優先區1中之LED輸出之50%以上的光引導至側壁107。在一些其他實施例中，透射元件162經選擇使得藉由位於優先區1中之LED輸出之75%以上的光引導至側壁107。在一些其他實施例中，透射元件162經選擇使得藉由位於優先區1中之LED輸出之90%以上的光引導至側壁107。
類似地，安置在位於優先區2中之LED 102上之任何透射元件經塑形以優先地照明輸出窗108。在一些實施例中，透射元件163經選擇使得藉由位於優先區2中之LED輸出之50%以上的光引導至輸出窗108。在一些其他實施例中，透射元件163經選擇使得藉由位於優先區2中之LED輸出之 75%以上的光引導至輸出窗108。在一些其他實施例中，透射元件163經選擇使得藉由位於優先區2中之LED輸出之90%以上的光引導至輸出窗108。
圖14圖解說明另一實施例中以LED為基礎之照明模組100之一橫截面。在所圖解說明實施例中，一內表面166自安裝板104延伸朝向輸出窗108。在一些實施例中，表面166之高度H經判定使得自優先區1中之LED發射之至少50%以上的光直接照明側壁107或內表面166。在一些其他實施例中，內表面166之高度H經判定使得自優先區1中之LED發射之至少75%的光直接照明側壁107或內表面166。在又一些實施例中，內表面166之高度H經判定使得自優先區1中之LED發射之至少90%的光直接照明側壁107或內表面166。
在一些實施例中，內表面166包含一反射表面167及一色彩轉換層168。在所圖解說明實施例中，色彩轉換層168位於反射表面167面對側壁107之側上。此外，色彩轉換層168包含側壁107之色彩轉換層172中包含之相同波長轉換材料。以此方式，自位於優先區1中之LED發射之光優先地引導至側壁107及內表面166以增強色彩轉換。在一些其他實施例中，色彩轉換層168包含不同於包含於色彩轉換層172中之波長轉換材料之一波長轉換材料。
圖15圖解說明優先地引導自LED 102A及102B發射之光朝向側壁107並優先地引導自LED 102C及102D發射之光朝向頂壁173之一以側發光LED為基礎之照明模組100之一實 例。在側發光實施例中，組合光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16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及一輸出窗108。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)。以LED為基礎之照明模組100亦包含安置在LED 102A至102D上之一透射元件190。如描繪，透射元件190與該等LED 102之發光表面實體分離。然而，在一些其他實施例中，透射元件190藉由一光學透射介質(例如，聚矽氧、光學黏著劑等等)實體耦合至該等LED 102之發光表面。如描繪，透射元件190係光學透射材料(例如，玻璃、藍寶石、氧化鋁、聚碳酸脂及其他塑膠等等)之一板。然而，可預期任何其他形狀。如圖16中描繪，色彩轉換腔160係由包含側壁107之內表面、輸出窗108之內表面及透射元件190之以LED為基礎之照明模組100之內表面形成。如此一來，LED 102與色彩轉換腔160實體分離。藉由使波長轉換材料與LED 102隔開，降低自該等LED 102至波長轉換材料之熱。因此，在操作期間該 等波長轉換材料維持在一較低溫度下。此增加該以LED為基礎之照明裝置100之可靠性及色彩維持。
在一些實施例中，色彩轉換層172及135未包含於以LED為基礎之照明裝置100中。在此等實施例中，藉由透射元件190所包含之磷光體達成實質上全部色彩轉換。
透射元件190包含具有一第一波長轉換材料191之一第一表面區域及具有一第二波長轉換材料192之一第二表面區域。該等波長轉換材料191及192可安置在透射元件190上或嵌入透射元件190內。亦可包含額外波長轉換材料作為透射元件190之部分。例如，透射元件190之額外表面區域可包含額外波長轉換材料。在一些實例中，不同的波長轉換材料可在透射元件190上分層。如圖16中描繪，波長轉換材料191係藉由LED 102A及102B優先地照明之一發紅光磷光體。此外，波長轉換材料192係藉由LED 102C及102D優先地照明之一發黃光磷光體。
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。一不同的電流源供應電流給不同優先區中之LED 102。在圖16中描繪之實例中，電流源182供應電流185給位於優先區1中之LED 102A及102B。類似地，電流源183供應電流184給位於優先區2中之LED 102C及102D。藉由個別控制供應給位於不同優先區中之LED之電流，可在CCT之一廣泛範圍內調整藉由以LED為基礎之照 明模組輸出之組合光141之相關色溫(CCT)。在一些實施例中，以LED為基礎之照明裝置之LED 102發射具有彼此在5奈米內之一峰值發射波長之光。例如，LED 102A至102D全部發射具有彼此在5奈米內之一峰值發射波長之藍色光。以此方式，自以LED為基礎之照明裝置100發射之白色光大部分係藉由波長轉換材料產生。因此，色彩控制係基於待由LED之不同子組優先地照明之不同波長轉換材料之配置。
圖17圖解說明圖16中描繪之以LED為基礎之照明模組100之一俯視圖。圖16描繪沿圖17中描繪之截面線B之以LED為基礎之照明裝置100之一橫截面視圖。如圖17中圖解說明，波長轉換材料191覆蓋透射元件190之一部分，且波長轉換材料192覆蓋透射元件190之另一部分。區2中之LED(包含LED 102A及102B)優先地照明波長轉換材料191。類似地，區1中之LED(包含LED 102C及102D)優先地照明波長轉換材料192。在一些實施例中，藉由區1中之LED輸出之50%以上的光引導至波長轉換材料191，而藉由區2中之LED輸出之50%以上的光引導至波長轉換材料192。在一些其他實施例中，藉由區1中之LED輸出之75%以上的光引導至波長轉換材料191，而藉由區2中之LED輸出之75%以上的光引導至波長轉換材料192。在一些其他實施例中，藉由區1中之LED輸出之90%以上的光引導至波長轉換材料191，而藉由區2中之LED輸出之90%以上的光引導至波長轉換材料192。
在一實施例中，自位於優先區1中之LED發射之光引導至包含發紅光磷光體材料與發黃光磷光體材料之一混合物之波長轉換材料191。當電流源182供應電流185給優先區1中之LED時，該光輸出141係具有小於7500K之一相關色溫(CCT)之一光。在一些其他實例中，該光輸出具有小於5000K之一CCT。在一些實施例中，該光輸出具有由國際照明委員會(CIE)在1931年創造之CIE 1931 xy圖中與一目標色點之一偏差度△xy在0.010內之一色點。因此，當電流供應給優先區1中之LED且實質上無電流供應給優先區2中之LED時，來自以LED為基礎之照明模組100之組合光輸出141係滿足一特定色點目標(例如，在3000K內的黑體軌跡(Planckian locus)上一偏差度△xy在0.010內)之白色光。在一些實施例中，該光輸出具有在CIE 1931 xy圖中在與一目標色點之一偏差度△xy在0.004內之一色點。以此方式，無需調諧供應給以LED為基礎之照明裝置100之不同LED之多個電流以達成滿足指定色點目標之一白色光輸出。
波長轉換材料192包含一發紅光磷光體材料。當電流源183供應電流184給優先區2中之LED時，光輸出具有一相對較低CCT。在一些實例中，光輸出具有小於2200K之一CCT。在一些其他實例中，光輸出具有小於2000K之一CCT。在一些其他實例中，光輸出具有小於1800K之一CCT。因此，當電流供應給優先區2中之LED且實質上無電流供應給優先區1中之LED時，來自以LED為基礎之照明模組100之組合光輸出141係一極暖彩色光。藉由相對於供應 給位於區2中之LED之電流184調整供應給位於區1中LED之電流185，可調整包含於組合光141中之白色光相對於彩色光的量。因此，電流184及185之控制可用以將自以LED為基礎之照明模組100發射之光之CCT自一相對較高CCT調諧至一相對較低CCT。在一些實例中，電流184及185之控制可用以將自以LED為基礎之照明模組100發射之光之CCT自至少2700K之一白色光調諧至低於1800K之一暖光。在一些其他實例中，達成低於1700K之一暖光。
圖18圖解說明另一實施例中以LED為基礎之照明模組100之一俯視圖。圖19描繪沿圖18中描繪之截面線C之以LED為基礎之照明裝置100之一橫截面視圖。如圖18中圖解說明，波長轉換材料191覆蓋透射元件190之一部分且藉由區1中之LED優先地照明。波長轉換材料192覆蓋透射元件190之另一部分且藉由區2中之LED優先地照明。區3中之LED並未優先地照明波長轉換材料191或192之任一者。區3中之LED優先地照明存在於色彩轉換層135及172中之波長轉換材料。在此實施例中，色彩轉換層172包含一發紅光磷光體材料且色彩轉換層135包含一發黃光磷光體材料。然而，可預期磷光體材料之其他組合。在一些其他實施例中，未實施色彩轉換層135及172。在此等實施例中，藉由包含於透射元件190上之波長轉換材料而非側壁107或輸出窗108來執行色彩轉換。
圖20圖解說明可藉由圖18及圖19中描繪之以LED為基礎之照明裝置100達成之一色點範圍。當一電流供應給區3中 之LED時，自以LED為基礎之照明裝置100發射之光141具有圖20中圖解說明之一色點231。當電流供應給區3中之LED且實質上無電流供應給區1及2中之LED時，自以LED為基礎之照明裝置100發射之光具有在該CIE 1931 xy圖中與黑體軌跡上小於5000K之一目標色點之一偏差度△xy在0.010內之一色點。當電流源183供應電流184給優先區1中之LED時，自以LED為基礎之照明裝置100發射之光具有一色點232。當電流供應給區1中之LED且實質上無電流供應給區2及3中之LED時，自以LED為基礎之照明裝置100發射之光在該CIE 1931 xy圖中具有低於具低於1800K之一CCT之黑體軌跡之一色點。當電流源182供應電流185給優先區2中之LED時，自以LED為基礎之照明裝置100發射之光具有一色點233。當電流供應給區2中之LED且實質上無電流供應給區1及3中之LED時，自以LED為基礎之照明裝置100發射之光在該CIE 1931 xy圖240中具有高於具低於3000K之一CCT之黑體軌跡230之一色點。
藉由調整供應給位於區1、2及3中之LED之電流，可將自以LED為基礎之照明模組100發射之光141調諧至圖20中圖解說明之三角形連接色點231至233內之任何色點。以此方式，可調諧自以LED為基礎之照明模組100發射之光141以達成自一相對較高CCT(例如，大約3000K)至一相對較低CCT(例如，低於1800K)之任何CCT。
如圖6中圖解說明，標繪線201展現出圖18至圖19中圖解說明之實施例之CCT與相對通量之間之一可達成關係。如 圖6中圖解說明，可將自以LED為基礎之照明裝置100發射之光之CCT自3000K減小至大約2200K而不損失通量。可獲得自2200K至大約1750K之CCT之進一步減小，其中相對通量自100%至55%呈一大約線性減小。可藉由減小供應給以LED為基礎之照明裝置100之LED之電流進一步減小相對通量而不改變CCT。標繪線201藉由實例呈現以圖解說明以LED為基礎之照明裝置100可經組態以在通量位準變化相對較小(例如，如線201圖解說明，相對通量自55%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201圖解說明，相對通量自0%至55%)。然而，可藉由重組態供應給不同優先區中之LED之相對電流及絕對電流兩者來達成許多其他調暗特性。
藉由實例提供前述提及之實施例。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，包含有角安裝襯墊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更具反射性的材料(諸如Miro®)相比非所期地產生發光輸出之一增加。在另一實例中，建構有塗佈有磷光體之Mir0®側壁插入物107之目標在於4000K之一相關色溫(CCT)之一照明模組100之白色光輸出與用塗佈有磷光體之由由Berghof(德國)製造之經燒結PTFE材料建構而成之PTFE側壁插入 物107建構之相同模組相比。與塗佈有Miro®之磷光體相比，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3000K之一相關色溫(CCT)之一照明模組100之白色光輸出與建構有塗佈有磷光體之由由Berghof(德國)製造之經燒結PTFE材料之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。該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/照明裝置
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‧‧‧光輸出/組合光
150‧‧‧照明器
160‧‧‧色彩轉換腔/光混合腔
161‧‧‧有角安裝襯墊
162‧‧‧透射元件
163‧‧‧透射元件
167‧‧‧反射表面
168‧‧‧色彩轉換層
171‧‧‧反射層
172‧‧‧色彩轉換層
173‧‧‧頂壁
182‧‧‧電流源
183‧‧‧電流源
184‧‧‧電流
185‧‧‧電流
190‧‧‧透射元件
191‧‧‧第一波長轉換材料
192‧‧‧第二波長轉換材料
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
230‧‧‧黑體軌跡
231‧‧‧色點
232‧‧‧色點
233‧‧‧色點
240‧‧‧國際照明委員會(CIE)1931 xy圖
α‧‧‧傾角
β‧‧‧傾角
H‧‧‧表面之高度
D‧‧‧距離
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鹵素光源及一以LED為基礎之照明裝置之相關色溫(CCT)對相對通量之一標繪圖。
圖7圖解說明針對自一以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8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9圖解說明圖8中描繪之以LED為基礎之照明模組之一俯視圖。
圖10圖解說明分為5個區之一以LED為基礎之照明模組之一俯視圖。
圖11圖解說明另一實施例中一以LED為基礎之照明模組之一橫截面。
圖12圖解說明另一實施例中一以LED為基礎之照明模組之一橫截面。
圖13圖解說明另一實施例中一以LED為基礎之照明模組之一橫截面。
圖14圖解說明另一實施例中一以LED為基礎之照明模組之一橫截面。
圖15圖解說明另一實施例中一以LED為基礎之照明模組之一橫截面。
圖16圖解說明另一實施例中一以LED為基礎之照明模組之一橫截面側視圖。
圖17圖解說明圖16中描繪之以LED為基礎之照明模組之一俯視圖。
圖18圖解說明另一實施例中一以LED為基礎之照明模組之一俯視圖。
圖19圖解說明圖18中描繪之以LED為基礎之照明模組之一橫截面側視圖。
圖20圖解說明藉由圖18至圖19中圖解說明之以LED為基礎之照明裝置100之實施例達成之1931 CIE色彩空間中之xy色彩座標之一標繪圖。
100‧‧‧以發光二極體(LED)為基礎之照明模組/照明裝置
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/光混合部分
171‧‧‧反射層
172‧‧‧色彩轉換層
182‧‧‧電流源
183‧‧‧電流源
184‧‧‧電流
185‧‧‧電流

Claims (14)

  1. 一種以LED為基礎之照明裝置，其包括：一色彩轉換腔，其包括包含一第一波長轉換材料之一第一表面區域及包含一第二波長轉換材料之一第二表面區域；一第一LED，其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主要地照明該第一波長轉換材料，該第一波長轉換材料與該第一LED之一發光表面實體分離，其中自該以LED為基礎之照明裝置發射之基於自該第一LED發射之該光之一光具有小於1800K之一色溫；一第二LED，其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主要地照明該第二波長轉換材料，該第二波長轉換材料與該第二LED之一發光表面實體分離，其中自該以LED為基礎之照明裝置發射之基於自該第二LED之光發射之一光具有小於5000K之一色溫；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；及一覆蓋該色彩轉換腔之一輸出埠的輸出窗，該輸出窗包含該第一波長轉換材料與該第二波常轉換材料之至少一者，其中該色彩轉換腔經組態以將自該第一LED發射且經該第一波長轉換材料轉換之一第一光與自該第二 LED發射且經該第二波長轉換材料轉換之一第二光混合以產生一通過該輸出窗發射之組合光。
  2. 如請求項1之以LED為基礎之照明裝置，其進一步包括：一第三LED，其經組態以接收一第三電流，其中自該第三LED發射之光進入該色彩轉換腔並主要地地照明一第三波長轉換材料，該第三波長轉換材料與該第三LED之一發光表面實體分離，其中自該以LED為基礎之照明裝置發射之基於自該第三LED發射之該光之一光具有小於3000K之一色溫。
  3. 如請求項1之以LED為基礎之照明裝置，其中當該第二電流供應給該第二LED且該第一電流實質上為零時，該第二LED及該第二波長轉換材料則經組態以產生自該以LED為基礎之照明裝置發射之光之一色點，該色點在一CIE 1931 xy圖中與一目標色點之一偏差度△xy係在0.010內。
  4. 如請求項1之以LED為基礎之照明裝置，其中該第一波長轉換材料及該第二波長轉換材料經包含作為與該第一LED及該第二LED實體分離並安置在該第一LED及該第二LED上方之一透射層之部分。
  5. 如請求項1之以LED為基礎之照明裝置，其中該第一LED及該第二LED各自發射具有彼此在5奈米內之一峰值發射波長之光。
  6. 如請求項2之以LED為基礎之照明裝置，其中該第一LED、該第二LED及該第三LED各自發射具有彼此在5奈 米內之一峰值發射波長之光。
  7. 如請求項2之以LED為基礎之照明裝置，其中該第一LED及該第一波長轉換材料經組態以產生光，該光自該以LED為基礎之照明裝置發射並具有低於CIE 1931色彩空間中之一黑體軌跡之一色點，且其中該第三LED與該第三波長轉換材料經組態以產生光，該光自該以LED為基礎之照明裝置發射並具有高於CIE 1931色彩空間中之黑體軌跡之一色點。
  8. 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%以上的光引導至該第一表面區域，且其中自該第二LED發射之50%以上的光引導至該第二表面區域。
  9. 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表面區域及包含一第二波長轉換材料之一第二表面區域，該色彩轉換腔包括一第一透射元件，該第一透射元件具有包含一第一波長轉換材料之一第一表面區域及包含一第二波長轉換材料之一第二表面區域，及一第二透射元件，其安置在該第一透射元件上方並與該第一透射元件分離，該第二透射元件包含一第三波長轉換材料；一第一LED，其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主要地照明該第一波長轉換材料，該第一波長轉換材料與該第一LED之 一發光表面實體分離，其中自該以LED為基礎之照明裝置發射之基於自該第一LED發射之該光之一光具有小於1800K之一色溫；一第二LED，其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主要地照明該第二波長轉換材料，該第二波長轉換材料與該第二LED之一發光表面實體分離，其中自該以LED為基礎之照明裝置發射之基於自該第二LED之光發射之一光具有小於5000K之一色溫；一第三LED，其經組態以接收一第三電流，其中自該第三LED發射之光進入該色彩轉換腔並主要地照明該第三波長轉換材料；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。。
  10. 如請求項9之以LED為基礎之照明裝置，其中該第一LED、該第二LED及該第三LED各自發射具有彼此在5奈米內之一峰值發射波長之光。
  11. 如請求項9之以LED為基礎之照明裝置，其中自該以LED為基礎之照明裝置發射之基於自該第一LED發射之該光之光具有低於CIE 1931色彩空間中之一黑體軌跡之一色點，且其中自該以LED為基礎之照明裝置發射之基於自該第三LED發射之該光之光具有高於CIE 1931色彩空間中之黑體軌跡之一色點。
  12. 如請求項9之以LED為基礎之照明裝置，其中該第一透射元件安置在該第一LED及該第二LED上方並與該第一LED及該第二LED分離。
  13. 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表面區域及包含一第二波長轉換材料之一第二表面區域；一第一LED，其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主要地照明該第一波長轉換材料，該第一波長轉換材料與該第一LED之一發光表面實體分離，其中自該以LED為基礎之照明裝置發射之基於自該第一LED發射之該光之一光具有小於1800K之一色溫；一第二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主要地照明該第二波長轉換材料，該第二波長轉換材料與該第二LED之一發光表面實體分離，其中自該以LED為基礎之照明裝置發射之基於自該第二LED之光發射之一光具有小於5000K之一色溫；其中該第二LED相對於該第一LED成一傾角安裝至該安裝板；及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。
  14. 如請求項13之以LED為基礎之照明裝置，其中該第一表面區域係一透射輸出窗且該第二表面區域係一反射側壁。
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