TWI556474B - 具有寬頻輸出及可控制色彩之遠端磷光體發光二極體裝置 - Google Patents

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Description

具有寬頻輸出及可控制色彩之遠端磷光體發光二極體裝置
本發明大體上係關於光源，特別適用於併入發光二極體(LED)及磷光體之固態光源。本發明亦係關於關聯物品、系統及方法。
發射寬頻光之固態光源為吾人所知。在一些狀況下，藉由將發黃色磷光體層施加至藍色LED上來製造此等光源。隨著來自藍色LED之光傳遞通過磷光體層，藍色光中之一些被吸收，且經吸收能量之絕大部分係藉由磷光體重新發射為在可見光光譜中之較長波長下之斯托克移位光(Stokes-shifted light)，通常為黃色光。磷光體厚度足夠小，使得藍色LED光中之一些一直傳遞通過磷光體層，且與來自磷光體之黃光組合以提供具有白色外觀之寬頻輸出光。
亦已提議其他LED激升磷光體光源。在美國專利第7,091,653號中，論述一種光源，在該光源中，來自LED之紫外線(UV)光係藉由長通反射器反射至磷光體層上。磷光體層發射可見(較佳地為白色)光，該光藉由長通反射器大體上透射。LED、磷光體層及長通濾光器係以如下方式而配置：隨著UV光自LED行進至長通反射器，UV光並不傳遞通過磷光體層。
已開發出新的寬頻固態光源家族。此等光源利用藉由來自至少兩個LED之光激升或激發之磷光體層或材料。該等源亦包括二向色反射器，該二向色反射器將來自該等LED之該光中至少一些反射至該磷光體層上。隨著光自該等LED傳播至該二向色反射器，光並不傳遞通過該磷光體層。該第一LED及該第二LED分別對該源之寬頻光輸出之第一部分及第二部分負責。該第一寬頻光部分及該第二寬頻光部分中每一者亦為寬頻，且每一此部分較佳地為標稱白色。
該第一部分可(例如)由以下兩者構成：來自該第一LED之藉由該二向色反射器透射之一些光；及一些磷光體光，其由來自該第一LED之藉由該二向色反射器反射至該磷光體層之第一部分上以激發此磷光體層部分之其他光產生。該寬頻光輸出之該第二部分可類似地由以下兩者構成：來自該第二LED之藉由該二向色反射器透射之一些光；及一些磷光體光，其由來自該第二LED之藉由該二向色反射器反射至該磷光體層之第二部分上以激發此磷光體層部分之其他光產生。在替代性實施例中，該二向色反射器可經組態以透射極少或無該第一LED光及該第二LED光，在該狀況下，該寬頻光輸出之該第一部分及該第二部分可包括極少或無LED光，且可替代地僅包括來自該磷光體層之該等不同經激發部分之磷光體光。
在任一狀況下，儘管該第一寬頻光部分及該第二寬頻光部分中每一者為寬頻且標稱白色，但該等LED、該二向色反射器及該磷光體層仍經組態及配置，使得該第一寬頻光部分具有不同於該第二寬頻光部分之色彩的色彩。可(例如)藉由CIE色度曲線圖上之不同點表示的該第一部分及該第二部分之該等不同色彩接著組合以產生該源之總寬頻光輸出之合成色彩，該合成色彩為該第一寬頻光部分及該第二寬頻光部分之相對比例或相對量之函數。必要時，控制器可用以獨立地驅動或賦能該等LED以提供該第一寬頻光部分及該第二寬頻光部分之所要混合，使得該源之該總寬頻光輸出具有在所要設計空間中之色彩。該控制器可以無回饋之開路組態而操作，或該控制器可以具有來自一或多個偵測器之回饋之閉路組態而操作。該第一寬頻光部分及該第二寬頻光部分以及該源之該總寬頻輸出之該等不同色彩可藉由不同之各別色溫及/或相關色溫表示。
本文中尤其描述用於發射寬頻輸出光之光源。此等光源可包括第一LED及第二LED、磷光體材料層以及二向色反射器。該第一LED及該第二LED經調適以分別發射第一LED光及第二LED光。該磷光體材料層經調適以回應於來自藉由該第一LED發射之光之激發而發射第一較長波長磷光體光，且回應於來自藉由該第二LED發射之光之激發而發射第二較長波長磷光體光。該二向色反射器經組態成以如下方式將該第一LED光之至少一部分及該第二LED光之至少一部分反射至該磷光體材料層上：隨著光自該第一LED及該第二LED傳播至該二向色反射器，該光並不傳遞通過該磷光體材料層。另外，該二向色反射器大體上透射在該第一較長波長及該第二較長波長下之光，使得此經透射之第一較長波長光及第二較長波長光包括於該光源之該寬頻輸出光中。該第一較長波長磷光體光及視需要該第一LED光之剩餘部分提供該光源之第一寬頻光部分。該第二較長波長磷光體光及視需要該第二LED光之剩餘部分提供該光源之第二寬頻光部分。該第一寬頻光部分及該第二寬頻光部分包括於該光源之該寬頻輸出光中。該第一寬頻光部分具有第一色彩，且該第二寬頻光部分具有不同於該第一色彩的第二色彩。
該第一LED及該第二LED可接近具有凹入表面之結構或介質而安置，且該二向色反射器可安置於該凹入表面上。在一些狀況下，該第一LED及該第二LED可浸沒於該介質中。此外，該凹入表面可彎曲，且該二向色反射器之反射光譜可依入射光之入射角的函數而改變。
該第一LED可為第一LED群組中之一者，該第一群組中之該等LED以藉由此等LED激發之較長波長磷光體光提供該光源之該寬頻輸出光之第一部分，該等第一部分皆具有該第一色彩。此外，該二向色反射器可具有光軸，且該第一群組中之該等LED可各自安置於距該光軸相同之第一距離處。該第二LED可同樣地為第二LED群組中之一者，該第二群組中之該等LED以藉由此等LED激發之較長波長磷光體光提供該光源之該寬頻輸出光之第二部分，該等第二部分皆具有該第二色彩。該第二群組中之該等LED可各自安置於距該光軸相同之第二距離處，該第二距離不同於該第一距離。
該二向色反射器在一些狀況下可反射大體上所有該第一LED光及該第二LED光，使得該光源之該寬頻輸出光大體上不包括該第一LED光及該第二LED光。該磷光體材料層可包括第一磷光體層部分及第二磷光體層部分，該二向色反射器經組態以將該第一LED光之至少一部分反射至該第一-磷光體層部分上且將該第二LED光之至少一部分反射至該第二磷光體層部分上，且該第一磷光體層部分及該第二磷光體層部分可具有不同磷光體組成。另外，該第一磷光體層部分及該第二磷光體層部分在分別藉由來自該第一LED及該第二LED之該經反射光照明時可發射具有不同光譜分佈之磷光體光。
該二向色反射器在其他狀況下可反射該第一LED光及該第二LED光之僅一部分且透射該第一LED光及該第二LED光之剩餘部分，使得該光源之該寬頻輸出光包括該第一LED光及該第二LED光之該等剩餘部分。該二向色反射器可具有凹入形狀及光軸，且該第一LED及該第二LED可定位於距該光軸不同之徑向距離處。該二向色反射器可經組態，且該第一LED及該第二LED可經定位，使得藉由該第一LED發射之第一光線及在平行於該第一光線之方向上藉由該第二LED發射之第二光線以不同入射角照射該二向色反射器。該第一LED光可在第一入射角範圍上照射該二向色反射器，該二向色反射器可具有第一透射光譜，該第一透射光譜具有特徵為在光譜過渡區上自低透射至高透射之過渡的第一帶邊，此第一透射光譜對應於安置於該第一入射角範圍內之第一入射角，且該第一LED光可具有至少與該第一帶邊重疊之第一光譜分佈。該第二LED光可類似地在第二入射角範圍上照射該二向色反射器，該二向色反射器可具有第二透射光譜，該第二透射光譜具有特徵為在光譜過渡區上自低透射至高透射之過渡的第二帶邊，此第二透射光譜對應於安置於該第二入射角範圍內之第二入射角，且該第二LED光可具有至少與該第二帶邊重疊之第二光譜分佈。該低透射及該高透射可分別對應於該二向色反射器之最大透射之10%及90%，或5%及95%。
該第一LED光及該第二LED光可具有標稱相同之光譜分佈。舉例而言，該第一LED光及該第二LED光可具有相差不大於100 nm或60 nm或30 nm或20 nm或10 nm之各別第一峰值波長及第二峰值波長。
該第一LED及該第二LED可為安置於第一楔狀區中之第一複數個相鄰LED之部件。該源亦可包括安置於第二楔狀區中之第二複數個相鄰LED，該第一楔狀區及該第二楔狀區藉由該磷光體材料層之無阻部分彼此分離。該源可進一步包括安置於第三楔狀區中之第三複數個相鄰LED，該第三楔狀區與該第一楔狀區及該第二楔狀區分離，且該第三複數個相鄰LED可經安置，使得來自該第三複數個相鄰LED之LED光之至少一部分藉由該二向色反射器反射至該磷光體材料層之該無阻部分上。
該源亦可包括控制器，該控制器經組態以獨立地驅動該第一LED及該第二LED以控制該寬頻輸出光之色彩。該源可進一步包括一或多個偵測器，該一或多個偵測器經定位以接收該第一LED光、該第二LED光、該第一較長波長磷光體光及該第二較長波長磷光體光中至少一者之至少一部分。該一或多個偵測器可具有分別耦接至該控制器之一或多個偵測器輸出，且該控制器可經組態以依該一或多個偵測器輸出之函數而驅動該第一LED及該第二LED。該一或多個偵測器可包括具有第一光譜回應之第一偵測器，及具有不同於該第一光譜回應之第二光譜回應之第二偵測器，使得該第一偵測器及該第二偵測器之偵測器輸出可組合地提供色彩指示。在一些狀況下，該一或多個偵測器可包括交替地偵測及發射光之組件。
亦揭示用於發射寬頻輸出光之光源，該等光源包括複數個相鄰LED、經囊封有該複數個LED之透光結構、磷光體材料層及二向色反射器。該複數個相鄰LED包括經調適以分別發射第一LED光及第二LED光之第一LED及第二LED。該透光結構具有彎曲凹入表面。該磷光體材料層經調適以回應於來自藉由該第一LED發射之光之激發而發射第一較長波長磷光體光，且回應於來自藉由該第二LED發射之光之激發而發射第二較長波長磷光體光。該二向色反射器覆蓋該彎曲凹入表面，且經組態成以如下方式將該第一LED光之至少一部分及該第二LED光之至少一部分反射至該磷光體材料層上：隨著光自該第一LED及該第二LED傳播至該二向色反射器，該光並不傳遞通過該磷光體材料層。該二向色反射器亦大體上透射在該第一較長波長及該第二較長波長下之光，使得此經透射之第一較長波長磷光體光及第二較長波長磷光體光包括於該光源之該寬頻輸出光中。該二向色反射器亦具有或界定光軸，且該第一LED及該第二LED安置於距該光軸不同之徑向距離處。該第一較長波長磷光體光及視需要該第一LED光之剩餘部分提供該光源之第一寬頻光部分，且該第二較長波長磷光體光及視需要該第二LED光之剩餘部分提供該光源之第二寬頻光部分，該光源之該寬頻輸出光包含該第一寬頻光部分及該第二寬頻光部分。該第一寬頻光部分具有第一色彩，且該第二寬頻光部分具有不同於該第一色彩的第二色彩。該第一寬頻光部分及該第二寬頻光部分亦可具有不同色溫及/或不同相關色溫。在一些狀況下，該第一LED光及第二LED光可具有相差不大於100 nm或60 nm或30 nm或20 nm或10 nm之各別第一峰值波長及第二峰值波長。
亦論述相關方法、系統及物品。
本申請案之此等及其他態樣將自以下[實施方式]而顯而易見。然而，以上概述決不應被理解為對所主張標的之限制，該標的僅係藉由附加申請專利範圍界定，附加申請專利範圍可在實施期間予以修正。
在諸圖中，類似參考數字指定類似元件。
如上文所提及，本申請案描述利用磷光體層或材料之寬頻固態光源，該磷光體層或材料藉由來自至少兩個LED之光激升或激發。源亦包括二向色反射器，其將來自LED之光中的至少一些反射至磷光體層上。隨著光自LED傳播至二向色反射器，光並不傳遞通過磷光體層。第一LED及第二LED分別對源之寬頻光輸出的第一部分及第二部分負責。第一寬頻光部分及第二寬頻光部分中之每一者亦為寬頻的，且每一此部分較佳地為標稱白色。LED、二向色反射器及磷光體層經組態及配置，使得第一寬頻光部分具有色彩，該色彩不同於第二寬頻光部分之色彩。第一部分及第二部分之不同色彩組合以產生源之總寬頻光輸出的合成色彩，該合成色彩為第一寬頻光部分及第二寬頻光部分之相對比例或相對量之函數。
在此點上，「發光二極體」或「LED」指代發射光(不管為可見光、紫外線光抑或紅外線光)之二極體，儘管在多數實務實施例中，所發射光將具有在自約430 nm至530 nm或自約440 nm至500 nm或自約445 nm至480 nm之範圍內的峰值波長。術語二極體包括作為「LED」出售之不相干包裝或囊封之半導體裝置，不管為習知種類抑或超輻射種類。「LED晶粒」為呈其最基本形式之LED，亦即，呈藉由半導體處理程序製造之個別組件或晶片形式的LED。舉例而言，LED晶粒可由一或多種第III族元素之組合及一或多種第V族元素之組合(III-V半導體)形成。合適III-V半導體材料之實例包括諸如氮化鎵之氮化物及諸如銦鎵磷化物之磷化物。亦可使用其他類型之III-V材料以及來自元素週期表之其他族的無機材料。組件或晶片可包括適用於施加電力以賦能裝置之電接觸點。實例包括導線結合、捲帶式自動結合(TAB)或浮片結合。組件或晶片之個別層及其他功能元件通常按晶圓尺度形成，且可接著將成品晶圓切塊成個別單一零件以產生許多LED晶粒。LED晶粒可經組態用於表面黏著、板上晶片封裝或其他已知裝配組態。藉由在LED晶粒及關聯反射器碗上形成聚合物密封劑來製造一些經封裝之LED。LED可生長於若干基板中之一者上。舉例而言，GaN LED可藉由磊晶法生長於藍寶石、矽及氮化鎵上。對本申請案而言，亦應認為「LED」包括統稱為OLED之有機發光二極體。
在圖1中，可見例示性寬頻光源110之示意性側視圖或橫截面圖。源110之基板112攜載LED 121、122，磷光體材料層(其由第一磷光體本體129a及第二磷光體本體129b構成)及二向色反射器116。LED通常發射相對短波長之光(例如，主要為紫外線光或藍色光)，儘管在一些狀況下亦可使用藍綠色光或綠色光。LED可自其曝露外表面在所有方向上發射此光，且此光在其照射二向色反射器116之前傳播通過有界空間114。二向色反射器116反射此LED光之至少一些，且在一些狀況下反射大體上全部。照射二向色反射器116之未經反射的任何LED光通常不被吸收，而是藉由二向色反射器透射。
有時亦稱為二向色鏡面或二向色濾光器之二向色反射器為經設計以針對一些光學波長具有高反射率及低透射且針對其他光學波長具有低反射率及高透射的反射器。此等反射器一般具有可忽略之吸收，使得至少在可見光、近紅外線及近紫外線波長上，大體上透射未經反射之任何光，且反之亦然。此等反射器包含光學上薄之微層通常以具有大折射率失配之材料的交替配置(諸如，二氧化矽與二氧化鈦之交替層)的堆疊，但亦可使用其他合適之無機或有機材料。此等反射器可藉由交替層在玻璃或其他合適基板上之真空沈積來製造。或者，合適之反射性膜可藉由(例如)如在美國專利第5,882,774號及第6,783,349號中所描述之連續製程來製造，該連續製程可涉及交替聚合物材料之共擠壓及拉伸所得多層聚合物腹板。無關於在二向色反射器中使用之材料及所使用之製造方法，如本文中在其他地方所描述，反射器具備經修整以提供所要反射特性(為波長之函數)的微層堆疊之層厚度剖面(thickness profile)。在此點上，參看美國專利第6,967,778號。舉例而言，厚度剖面可經修整以提供作為長通濾光器或陷波濾光器操作的二向色反射器。在一些狀況下，二向色反射器可為或包含多層鏡面膜、反射性偏光器及/或諸如鏡面之部分偏光反射器，該部分偏光反射器在給定波長下不同地反射正交偏光狀態。
二向色反射器116可經修整以反射藉由LED 121發射之光的至少一部分，且透射此LED 121之光的剩餘部分，除非反射處於或接近100%。二向色反射器116亦可反射藉由另一LED 122發射之光的至少一部分，且透射此LED 122之光的剩餘部分，除非LED 122之光的反射處於或接近100%。(在一些狀況下，二向色反射器可大體上反射來自諸如LED 121之一LED之所有光，且透射來自諸如LED 122之另一LED之光的一部分，即使在此等LED具有相同發射光譜之狀況下。)反射器116較佳具有凹入形狀，使得藉由LED中之給定一者發射且藉由反射器116反射的光導引至磷光體層之局部部分(諸如，磷光體主體129a、129b中之給定一者)上。在例示性實施例中，反射器116可具有半球形形狀或部分球體形狀或諸如非球面形狀的其他彎曲形狀，且LED及磷光體層可相對於此反射器經定位，使得來自LED之藉由二向色反射器反射的光在磷光體層上產生具有增大之強度的影像、光點或類似局部區域。舉例而言，若圖1之二向色反射器116標稱為具有在或接近點112a處之曲率中心的半球形(該點112a於或接近基板112之上表面112b處安置)，且若LED 121、122及磷光體本體129a、129b為相對低剖面，使得其相關外表面足夠靠近表面112b，則二向色反射器可在磷光體本體129a上形成LED 121之影像或其類似者，且亦可在磷光體本體129b上形成LED 122之影像或其類似者。
在此點上，圖1描繪發射光線131a之LED 121，該等光線131a表示藉由LED在所有方向上發射的光。此等射線傳遞通過有界空間114(不傳遞通過磷光體層)，且照射凹入之彎曲二向色反射器116。此等射線之至少一部分藉由反射器116反射作為射線131b。在一些狀況下，原始射線131a之剩餘部分藉由反射器116透射作為射線131c。經反射射線131b相比於磷光體本體129b更優先地導引至磷光體本體129a上，因此在磷光體本體129a上提供LED 121之至少粗略影像。類似地，LED 122描繪為發射光線132a，該等光線132a再次表示藉由LED在所有方向上發射的光。此等射線傳遞通過有界空間114且照射凹入之彎曲二向色反射器116。此等射線之至少一部分藉由反射器116反射作為射線132b；在一些狀況下，原始射線132a之剩餘部分藉由反射器116透射作為射線132c。經反射射線132b相比於磷光體本體129a更優先地導引至磷光體本體129b上，因此在磷光體本體129b上提供LED 122之至少粗略影像。
藉由LED 121發射且藉由二向色反射器反射之光具有激發磷光體本體129a之光譜分佈，從而使得該本體發射磷光體光129a-1。此磷光體光通常在所有方向上發射。同樣，藉由LED 122發射且藉由二向色反射器反射之光具有激發磷光體本體129b之光譜分佈，從而使得該本體再次通常在所有方向上發射磷光體光129b-1。磷光體光129a-1、129b-1大體上藉由二向色反射器116透射。反射器可(例如)透射磷光體光129a-1及129b-1中之每一者的至少50%或至少60%或至少70%或更多，此經透射磷光體光在圖1中共同描繪為經透射磷光體光139，該經透射磷光體光139對源110之總寬頻輸出有貢獻。藉由磷光體中之每一者發射之光通常為寬頻的，例如，每一磷光體在至少100奈米之頻譜寬度上可發光。此寬頻光可在連續寬頻帶(諸如，藉由圖2a中之曲線212描繪的頻帶)上分佈，或此寬頻光如在隔開之狹窄發射譜線之集合的狀況下可具有尖峰分佈，或此寬頻光可為狹窄發射譜線與連續寬頻帶的組合。請注意，藉由不同磷光體本體發射之磷光體光不需要具有同一類型，且不需要具有相同光譜分佈，儘管在一些狀況下，對於磷光體本體中之一些或全部或對於整個磷光體層而言，具有相同組成及/或結構及發射具有標稱相同之光譜分佈(例如，在製造或設計容許度內)的光可為方便的。類似地，包括於給定寬頻光源中之各種個別LED(例如，LED 121、122)不需要具有相同類型且不需要具有相同光譜分佈，儘管在一些狀況下，對於個別LED中之一些或全部而言具有相同類型及發射具有標稱相同之光譜分佈(例如，在製造或設計容許度內)的光可為方便的。在一些狀況下，給定寬頻光源中之個別LED中的一些或全部可具有各別峰值波長，該等峰值波長彼此相差不大於大約100 nm或60 nm或30 nm或20 nm或10 nm。典型LED發射光譜在圖2a中描繪為曲線210。如彼處所展示，對於給定LED/磷光體對而言，磷光體光相比於LED光大體上分佈於較長波長處。
磷光體層(不管為均一的且連續的，抑或非均一的且不連續的)包含一或多種合適磷光體材料。磷光體材料較佳吸收在於波長上與LED中之至少一者之發射光譜重疊的範圍內之光，使得LED可激發磷光體並使得磷光體發螢光或以其他方式發射磷光體光。在許多狀況下，給定磷光體材料可吸收電磁頻譜之紫外線、藍色及/或藍綠部分中的光，且可發射在可見光或近可見光區中的光。如上文所論述，磷光體發射可具有係相對平滑之寬頻帶的光譜分佈，或狹窄譜線之不連續組。例示性磷光體材料包括已知螢光染料及磷光體。經鈰摻雜之釔鋁石榴石(Ce:YAG)為可使用之磷光體的一實例。視光源之設計細節及約束而定，其他經稀土摻雜之石榴石或其他經稀土摻雜的材料亦可為合適的，例如，經銪及/或鍶摻雜之矽酸鹽、氮化物及鋁酸鹽。
無論二向色反射器116是否透射藉由LED 121、122發射之LED光，LED對藉由源110發射之總寬頻光的一部分負責，該總寬頻光較佳地為標稱白色。此外，寬頻光之每一LED負責之部分亦較佳地為寬頻且標稱白色。
舉例而言，與LED 121相關聯之第一寬頻光部分可由以下兩者構成：來自LED 121之藉由二向色反射器116透射的一些光，及磷光體光129a-1(其係藉由LED 121激發)之藉由二向色反射器透射的部分，該經透射磷光體光部分組成所描繪磷光體光139的一部分。若LED 121發射藍色光，則磷光體光129a-1可發射黃色磷光體光，使得藍色LED光與黃色磷光體光之組合提供標稱白色之光。與LED 122相關聯之第二寬頻光部分可類似地由以下兩者構成：來自LED 122之藉由二向色反射器116透射的一些光，及磷光體光129b-1(其係藉由LED 122激發)之藉由二向色反射器透射的部分(該經透射磷光體光部分組成所描繪磷光體光139的剩餘部分)。若LED 122發射藍色光，則磷光體光129b-1可發射黃色磷光體光，使得藍色LED光與黃色磷光體光之組合再次提供標稱白色之光。在替代性實施例中，二向色反射器116可經組態以透射極少LED光131a、132a或不透射LED光131a、132a，在該狀況下，第一寬頻光部分及第二寬頻光部分可包括極少LED光或無LED光，且可取而代之地包括僅磷光體光129a-1、129b-1之藉由二向色反射器透射的各別部分。磷光體光129a-1及129b-1在此等狀況下可各自為標稱白色，但仍具有些許不同之色彩或色澤。
與LED 121相關聯之第一寬頻光部分及與LED 122相關聯之第二寬頻光部分如所需地具有至少稍微不同之光譜分佈，使得其特徵分別為至少稍微不同之第一色彩及第二色彩。考量可使得第一寬頻光部分及第二寬頻光部分具有不同色彩所藉由之若干機制。在第一機制中，不同LED相對於二向色反射器之置放結合二向色反射器之透射及反射性質的光譜移位(為入射角之函數)可用以確保：經透射LED光的光譜分佈對於一LED相對於另一LED為不同的，且經反射LED光(其用以激發磷光體層)之光譜分佈對於一LED相對於另一LED亦為不同的，即使兩個LED具有相同光譜發射剖面。因此，例如，由於隨著入射角增大，平均起來更多藍色LED光藉由二向色反射器透射，因此安置於距二向色反射器之光軸不同徑向距離處的相同之發藍色光LED可產生藉由二向色反射器透射的不同量之藍色光。在第二機制中，磷光體層(或其與不同LED相關聯之部分，例如，磷光體本體129a、129b)可具有不同組成或結構，使得藉由一LED激發之磷光體光具有不同於藉由另一LED激發之磷光體光的不同光譜分佈或色彩。在第三機制中，LED可經選擇以具有些許不同之發射光譜，例如，LED可具有不同峰值波長，及/或其光譜發射曲線的不同發射頻寬或不同形狀。關於此第三機制，請注意，LED發射光譜之差通常亦將產生藉由磷光體層發射之磷光體光之光譜的至少某一差，即使二向色反射器之有效反射及透射特性對於兩個LED為相同的，且即使與兩個LED相關聯之磷光體層的部分具有相同組成及結構。所有前述機制可個別或以任一組合形式使用以提供與具有至少稍微不同之色彩的個別LED相關聯之寬頻光部分。
關於用於提供不同色彩之第一機制，讀者之注意力除圖1外亦貫注在圖2a及圖2b上。圖2a為例示性藍色LED之光譜強度分佈(藉由曲線210表示)及例示性磷光體之光譜強度分佈(藉由曲線212表示)的理想化曲線圖。此等曲線意謂表示典型分量，且不必意欲為限制性的。圖2b為例示性二向色反射器之光譜反射率(藉由曲線220展示)及透射(藉由曲線222展示)的理想化曲線圖。再者，此等曲線意謂為代表性的，且不必為限制性的。藉由修整二向色反射器以具有自高反射/低透射至低反射/高透射之相對急劇之帶邊或過渡，二向色反射器可將LED光更有效地反射至磷光體上，且向外透射磷光體光。曲線220、222表示以法向入射(亦即，以為零度之相對於表面法線量測的入射角θ)照射二向色反射器之光的反射及透射。隨著入射角θ自零增大，二向色反射器之反射及透射性質改變。關於此等性質如何改變之細節視二向色反射器之設計(例如，所使用之微層之數目)、微層之厚度剖面以及個別微層及周圍介質的折射率而定。在非法向入射下，反射及透射性質對於入射光之不同偏光分量(亦即，p-偏光分量(在入射平面偏光)及s-偏光分量(垂直於入射表面偏光))亦大體上變為不同的。為了描述用於提供不同色彩之第一機制，忽略偏光效應(例如，可考慮針對兩個偏光分量之平均透射及反射光譜)，且藉由注意以下情形來歸納對入射角θ之光譜相依性：隨著入射角θ增大，給定二向色反射器之平均透射及反射光譜藉由圖2b中之箭頭所指示通常移位至較短波長。
可針對色彩用途藉由以下情形來採用與二向色反射器相關聯之此角移位：修整二向色反射器及至少第一LED，使得二向色反射器之平均透射或反射光譜之帶邊或過渡區針對來自第一LED之光照射二向色反射器所以之至少一些入射角而在波長上與第一LED之光譜發射重疊達某一廣度。光譜重疊之程度或廣度判定藉由第一LED發射之光的哪一部分經透射，且哪一部分經反射至磷光體層上。第二LED可接著相對於二向色反射器經定位，使得來自第二LED之光以不同於與第一LED相關聯之相應角或角範圍的角或角範圍照射二向色反射器。視第二LED之置放如何不同於第一LED關於二向色反射器之置放而定，可使得第二LED之光譜發射與二向色反射器之平均透射或反射光譜之過渡區的光譜重疊(若存在)之程度或廣度不同於與第一LED相關聯的相應光譜重疊。舉例而言，歸因於與第二LED相關聯之相比於第一LED不同的入射角範圍，第二LED之光譜發射可與二向色反射器之平均透射或反射光譜之過渡區重疊達比與第一LED相關聯之重疊小的程度，因此相對於第一LED，較少(包括極少或無)藉由第二LED發射之LED光可經透射，且更多此光可經反射。或者，第二LED之光譜發射可與二向色反射器之平均透射或反射光譜之過渡區重疊達比與第一LED相關聯之重疊大的程度，因此相對於第一LED，更多藉由第二LED發射之光經透射，且較少此光可經反射。在任一狀況下，相比於存在於第一寬頻光部分中的第一LED之光之量，光譜重疊之差導致第二LED之較多或較少光存在於第二寬頻光部分中。存在於第一寬頻光部分及第二寬頻光部分中之可(例如)為或包括藍色可見光的LED光之相對量的此差可引起第一寬頻光部分及第二寬頻光部分之色彩、色溫及/或相關色溫的差。
仍參看用於提供不同色彩之第一機制，結合圖1讀者將注意到，當考慮LED 121之整個輻射表面及二向色反射器116之整個工作表面區域時，來自LED 121之光在第一入射角範圍上照射二向色反射器。類似地，當考慮LED 122之整個輻射表面及二向色反射器116之整個工作表面區域時，來自LED 122之光在第二入射角範圍上照射二向色反射器，該第二入射角範圍不同於第一入射角範圍。舉例而言，考慮二向色反射器之在或接近頂點116a處的有限部分。在點116a處，二向色反射器116具有與二向色反射器之對稱軸線或光軸116b重合的表面法線(二向色反射器之光軸亦可與寬頻源110之光軸重合)。相對於此表面法線所量測，藉由LED 121之輻射表面之各個部分發射的LED光在第一入射角範圍上於點116a處照射二向色反射器，且藉由LED 122之輻射表面之各個部分發射的LED光在第二入射角範圍上於點116a處照射二向色反射器，第二角範圍大於第一角範圍。換言之，來自LED 122之LED光相比於來自LED 121之照射點116a的LED光以更傾斜之入射角於點116a處照射二向色反射器。此關係係如下事實之結果：LED 121、122安置於相對於點112a或相對於軸線116b不同之徑向距離處，且在二向色反射器之除點116a外的其他部分處亦維持該關係。亦即，在沿二向色反射器116之除點116a外的點處，藉由LED 122發射之LED光類似地相比於藉由LED 121發射之LED光以更傾斜的入射角照射二向色反射器。因此，歸因於LED 122相比於LED 121安置於距點112a及/或距光軸116b較大之徑向距離處的事實，在平均地考慮LED之整個輻射表面及二向色反射器之整個工作表面時，藉由LED 122發射之光相比於藉由LED 121發射之光以較大入射角照射二向色反射器116。與LED 122相關聯之較大平均入射角導致相對於二向色反射器116之與LED 121相關聯之平均反射及透射特性移位至較短波長(參見見圖2b中之箭頭)的二向色反射器116之平均反射及透射特性。二向色反射器116之特性在波長上的此有效移位可導致相比於LED 121來自LED 122之更多LED光藉由二向色反射器透射(且來自LED 122之較少光經反射)，該情形導致第二寬頻光部分(與LED 122相關聯)具有不同於第一寬頻光部分(與LED 121相關聯)的色彩。
亦請注意，由至點112a及/或至光軸116b之徑向距離之差產生的二向色反射器之不同之平均反射及透射特性的此同一現象亦可對磷光體本體129a相對於磷光體本體129b之藉由二向色反射器透射之磷光體光的量有影響。亦即，磷光體本體129a相比於磷光體本體129b安置於相對於點112a及/或相對於光軸116b較小的徑向距離處。因此，藉由磷光體本體129a發射之包括於第一寬頻光部分中的磷光體光以小於磷光體129b之平均入射角的平均入射角照射二向色反射器116，且因此二向色反射器針對來自磷光體本體129b之磷光體光的反射及透射特性相對於來自磷光體本體129a的磷光體光經移位至較短波長。在二向色反射器之帶邊或過渡區至少在磷光體光之一些入射角處與磷光體光之光譜分佈((通常)較短波長末端)重疊的狀況下，相比於來自磷光體本體129a之經透射磷光體光，此情形可導致二向色反射器透射來自磷光體本體129b的更多磷光體光。換言之，相比於磷光體層之更靠近二向色反射器之光軸的部分，二向色反射器在此等情況下可透射來自磷光體層之安置於距二向色反射器之對稱軸線或光軸較大距離處之部分的更多磷光體光。係歸因於幾何因數的經透射磷光體光之此差亦可導致第一寬頻光部分及第二寬頻光部分之色彩差或對該色彩差有貢獻。
關於用於為第一寬頻光部分及第二寬頻光部分提供不同色彩之第二機制，此情形涉及將不同組成或結構用於磷光體層的與不同LED相關聯之部分。磷光體本體129a(例如)與LED 121相關聯，此係因為相比於磷光體本體129b，來自LED 121之光藉由二向色反射器116更多地反射至磷光體本體129a上。類似地，磷光體本體129b與LED 122相關聯，此係因為相比於磷光體本體129a，來自LED 122之光藉由二向色反射器116更多地反射至磷光體本體129b上。根據用於提供不同色彩之第二機制，可使得磷光體本體129b之組成不同於本體129a之組成。舉例而言，可使用不同磷光體材料，或磷光體材料之不同混合物，或一磷光體材料或多種磷光體材料在混合物中的不同濃度。磷光體組成之此等差可經修整，使得藉由磷光體層之不同部分發射的磷光體光具有不同光譜分佈，亦即，不同色彩、色溫及/或相關色溫。或者或此外，第二機制可藉由相磷光體層之不同部分提供不同結構來實現。舉例而言，可使得磷光體本體129a、129b具有不同實體厚度，及/或可使得磷光體本體之背表面具有不同反射率，例如，在本體129a之背或後表面處可提供高反射性塗層或表面，且在本體129b之背或後表面處可提供具較低反射率之表面(或吸收性塗層或表面)。磷光體層之各個部分的此等結構差亦可用以確保，藉由磷光體層之不同部分發射的磷光體光具有不同光譜分佈(亦即，不同色彩)。
關於用於提供不同色彩之第三機制，個別LED可經選擇以具有不同發射光譜，例如，LED可具有不同峰值波長，及/或其光譜發射曲線的不同發射頻寬或不同形狀。較佳地，LED發射足夠短以激發來自磷光體層之螢光輻射的波長(儘管寬頻源亦可包含可激發極少或無來自磷光體層之螢光的一或多個額外LED)。因此，在許多狀況下，對於LED而言，發射在電磁頻譜之紫外線、藍色及/或藍綠區中的光為所要的。包括於寬頻光源中以激發螢光輻射之各種LED可(例如)發射在具有各別峰值波長之各別光譜分佈中的LED光，該等峰值波長範圍為約430 nm至530 nm或約440 nm至500 nm或約445 nm至480 nm。第一此LED及第二此LED可具有相差不大於約100 nm或60 nm或30 nm或20 nm或10 nm或更小的各別第一峰值波長及第二峰值波長。申請人注意到，即使在將針對一些具有單一模型或產品代碼之LED的商業訂單提交給LED零售商時，所交付之LED歸因於製造可變性而仍可能不具有相同發射光譜，且可展現峰值發射波長之不可忽略的可變性。此等LED可根據峰值波長或其他光譜特性進行分類或裝箱，且來自不同箱之具有不同光譜含量的LED可接著經選擇從而在適當時併入至所揭示寬頻光源中。LED發射光譜之差較佳足以向第一寬頻光部分及第二寬頻光部分提供可量測程度地不同之色彩。
如上文所提及，LED發射光譜之差通常亦將產生藉由磷光體層發射之磷光體光之光譜的至少某一差，即使二向色反射器之有效反射及透射特性對於兩個LED為相同的，且即使與兩個LED相關聯之磷光體層的部分具有相同組成及結構。
再次參看圖1，LED與二向色反射器之間的有界空間114可由氣體或真空構成，在該狀況下，二向色反射器可為獨立式且自行支撐的，或二向色反射器可施加至位於寬頻光源110之「外部」上之透光本體的內部凹入表面。或者，有界空間114可由固態、液態或凝膠狀透光材料填充，該透光材料囊封LED 121、122及磷光體本體129a、129b中的一者、一些或全部。在例示性實施例中，有界空間藉由諸如聚矽氧聚合物或凝膠或其他合適材料的清澈密封劑填充。此密封劑可向寬頻光源110提供實體完整性，且可易於經模製以具有經合適塑形之凹入外表面，二向色反射器可易於施加至該凹入外表面。
基板112可具有任一合適設計。基板按需可為可撓性或剛性的。基板亦可包括一或多個導電跡線及/或孔或「導通孔」，藉由該等導電跡線及/或孔或「導通孔」可電連接至LED或寬頻光源之其他電子組件。亦可藉由在圖式中未描繪之導線結合件或其他合適手段進行電連接。
控制器140可經提供以驅動包括於寬頻源中之各種LED，例如，經由控制線141驅動LED 121且經由控制線142驅動LED 122。請注意，控制器140亦控制自磷光體層發射之磷光體光，此係由於磷光體本體129a藉由來自LED 121之LED光激發，且磷光體本體129b藉由來自LED 122之LED光激發。
控制器可以開路組態或以閉路組態而操作。在閉路組態中，控制器經調適以自一或多個偵測器接收一或多個偵測器信號，且控制器以為其函數或係基於一或多個偵測器信號之量或比例來驅動或賦能各種LED。一或多個偵測器信號可因此用作控制LED之回饋迴路。在簡單狀況下，可使用單一偵測器，且控制器視接收到之偵測器信號之振幅來藉由不同量或以不同比例驅動LED。在其他狀況下，可使用多個偵測器。偵測器可裝配於光源之基板上或其他地方(在需要時)以便截取LED及/或藉由寬頻光源之各種組件發射之磷光體光的一些。在一些狀況下，LED中之一或多者可用作偵測器，此係由於照射LED之光可誘發電流流經二極體。一或多個LED(例如)可用作專用偵測器，其偵測器輸出經饋給至控制器。或者或此外，一或多個LED可在發光狀態(其中控制器驅動電流通過LED，使得LED發光)與感測狀態(其中控制器將LED連接至零或低阻抗負載並監視藉由LED產生的電流)之間及時交替或切換。在使用多個偵測器之狀況下，對於偵測器而言，具有不同光譜回應使得偵測器輸出之比較或其他組合可提供落於偵測器上之光的色彩指示可為有利的。控制器可(例如)藉由獲得具有不同光譜回應之偵測器的兩個偵測器輸出之比率來估算或以其他方式提供色彩參數，且可以一使色彩參數保持於指定邊界內的方式調整或以其他方式控制不同LED之驅動信號，從而使得寬頻光源之總輸出光的色彩保持於所要範圍內。
現轉至圖3，可見在CIE色彩色度座標系中在CIE色度圖上繪製之例示性色點的曲線圖。本文中有時更簡單地稱為色彩座標系之此等CIE色度座標系使藉由Commission international de l'eclairage(「CIE」或國際照明委員會)在1931年開發之經算術界定之色空間特性化。x及y色度或色彩座標不應與如藉由圖1之x-y-z(實體)座標系統所展示的實體位置或位移相關聯之x及y座標混淆。不同於實體座標，(x,y)色度座標無單位。與單色光相關聯之點沿圖3之曲線圖之彎曲邊緣顯現，且此等點藉由單色光波長(例如，380 nm、450 nm、460 nm、......、780 nm)標註。在曲線圖之更中心區中，曲線305描繪為理想黑體之實體溫度Tc之函數的黑體軌跡(Planckian locus)(亦即，黑體源之色彩座標)，其中Tc以絕對溫度標註。對於位於曲線305上之任一給定色點，該點之色溫等於黑體之針對該點的以絕對溫度表達之實體溫度。對於並非位於曲線305上之色點，可依據「相關色溫」來表達色彩。相關色溫在比色測定領域中稱為理想黑體之色溫，倘若給定色點充分靠近黑體軌跡，則理想黑體之所感知色彩最緊密地類似於給定色點之色彩。
又在圖3之曲線圖之中心區中，在可找到白色或近白色色彩之處，展示兩個說明性色點310、312，且線段314展示為連接該等點。色點310表示(例如)發源於源110之由以下兩者構成之光的第一寬頻光部分之色彩：磷光體光129a-1之藉由二向色反射器116透射的部分，及相應LED光131a之藉由二向色反射器116透射的部分(若存在)。色點312表示(例如)發源於源110之由以下兩者構成之光的第二寬頻光部分之色彩：磷光體光129b-1之藉由二向色反射器116透射的部分，及相應LED光132a之藉由二向色反射器116透射的部分(若存在)。使用上文所描述之色彩調諧機制中的一或多者，第一寬頻光部分及第二寬頻光部分經修整以具有不同色彩(如在CIE色度圖中所繪製)及/或不同色溫或相關色溫。舉例而言，如上文所解釋，點312由於可發射可見藍色光之LED 122可具有較高比例之短波長(藍色)可見光，LED 122相比於亦可發射可見藍色光之LED 121安置於距光軸116b較大之徑向距離處。若僅賦能第一LED(例如，LED 121)且關斷第二LED(例如，LED 122)，則來自光源110之總寬頻發射將包括僅第一寬頻光部分，且光源110之總發射將具有藉由點310表示的色彩。另一方面，若僅賦能第二LED(例如，LED 122)且關斷第一LED(例如，LED 121)，則來自光源110之總寬頻發射將包括僅第二寬頻光部分，且光源110之總發射將具有藉由點312表示的色彩。在此等兩個極端之間，亦即，若賦能兩個LED 121、122，則來自光源110之總寬頻發射將包括第一寬頻光部分與第二寬頻光部分的混合，且總輸出之色彩將位於線段314上--若相比於第二LED更強烈地驅動第一LED，則更靠近點310；若更強烈地驅動第二LED，則更靠近點312。自此曲線圖，可藉由設定或調整賦能或驅動第一及第二LED所以之相對量來設定或調整寬頻光源之總輸出發射的色彩為顯而易見的，該情形控制第一寬頻光部分及第二寬頻光部分存在於光源之總輸出發射中所以的相對量。
現轉至圖4，可見例示性寬頻光源410之在笛卡兒x-y-z座標系統之情形下展示的示意性透視圖。光源410包括基板412，該基板412可相同或類似於本文中所描述之其他基板。基板412攜載具有外表面429a及參考點429b的磷光體層429。在磷光體層頂上或以其他方式接近磷光體層安置十八個LED，該等LED配置成三個具有六個相鄰LED之楔狀群組430、432、434，每一相鄰LED群組安置於基板之楔狀區中。三個楔狀LED群組之佈局及每一群組中LED之所描繪數目及定向為許多可能配置中的一者，且不應以限制性方式來解譯。舉例而言，亦預期到不同於類楔狀形狀之形狀。LED較佳囊封於清澈聚合物或玻璃或其他合適透光材料中，且密封劑之外表面可為凹入且彎曲的，使得二向色反射器416可經施加並可與此表面在形狀上相符。二向色反射器可相同或類似於本文中所描述之其他二向色反射器。二向色反射器416之形狀可界定頂點416a及對稱軸線或光軸416b。光軸416b可與源410之光軸重合，且可通過參考點429b及頂點416a。
相鄰LED之群組藉由磷光體層429之無阻楔狀部分440、442、444彼此分離。「無阻」在此點上指代磷光體層429之大體上不存在LED的部分。另外，自點429b之觀點，相鄰LED之每一群組駐留於與磷光體層之無阻楔狀部分中之一者大體上相對置的基板之楔狀區中。每一成對之基板之楔狀區(例如，楔狀LED群組430駐留所在之區)及其相應磷光體層楔狀部分(例如，部分440)關於點429b亦可為大體上對稱的。藉由組態二向色反射器416使得光軸416b通過點429b，且藉由選擇二向色反射器之合適曲率半徑，來自相鄰LED之每一楔狀群組之LED光的藉由二向色反射器反射之部分可經成像(至少大約)於其相應磷光體層楔狀部分上。
三個LED群組中之每一者中的相鄰LED亦展示為配置於距點429b及/或距光軸416b不同之徑向距離(平行於x-y平面所量測)處。在所描繪配置中，例如，每一群組中之一LED最靠近軸線416b而安置，每一群組中之三個LED距軸線416b最遠地安置，且每一群組中之兩個LED安置於距軸線416b中間距離處。
在光源410之一實施例中，所有十八個LED可根據同一LED發射光譜發射LED光，且磷光體層429可具有均一之組成及結構，使得磷光體層之組成及結構貫穿楔狀部分440、442、444且在楔狀部分440、442、444之間為相同的，又，二向色反射器之性質可經修整以提供具有不同色彩之不同寬頻光部分(與不同LED相關聯)。詳言之，與一「近」LED(在相鄰LED之每一群組中)之子群相關聯的第一寬頻光部分之色彩可不同於與兩個「中間」LED(在相鄰LED之每一群組中)之子群相關聯的第二寬頻光部分之色彩，第二寬頻光部分之色彩又不同於與三個「遠」LED(在相鄰LED之每一群組中)之子群相關聯的第三寬頻光部分之色彩。此情形可藉由確保以下情形來實現：二向色反射器之平均透射或反射光譜之光譜帶邊或過渡區至少在一些入射角上與至少兩個「中間」LED之子群及三個「遠」LED之子群的光譜反射重疊，使得相比於一近LED之子群，二向色反射器透射較大分率之來自兩個中間LED之子群的LED光，相比於兩個中間LED之子群，二向色反射器亦透射較大分率之來自三個遠LED之子群的LED光。經透射短波長LED光隨著距光軸416b之徑向距離增大的相對增大可提供不同寬頻光部分的不同色彩。且來自源410之總寬頻光發射之色彩可藉由控制賦能一近LED之子群、兩個中間LED之子群及三個遠LED之子群的相對程度來控制或調整。
在光源410之另一實施例中，可藉由將不同組成及/或結構用於磷光體層之與不同LED相關聯的部分來達成不同寬頻光部分的不同色彩。舉例而言，磷光體層429之藉由LED群組430之六個LED激發的楔狀部分440可具有不同於部分442及/或444之組成及/或結構的組成及/或結構。來自源之總寬頻光發射之色彩可接著藉由控制或調整賦能相鄰LED之一群組(例如，LED群組430)與賦能相鄰LED之其他群組(例如，LED群組432、434)相比較的相對程度來控制或調整。另外或在替代例中，楔狀部分440、442、444中之一者、一些或全部可具有一在距光軸416b或參考點429b不同之徑向距離處不同的組成及/或結構。因為彎曲二向色反射器416之成像性質，相鄰LED之每一群組中之一近LED的子群傾向於優先激發楔狀磷光體部分之最接近參考點429b的部分，且相鄰LED之每一群組中之兩個中間LED的子群傾向於優先激發楔狀磷光體部分的中間部分，且相鄰LED之每一群組中之三個遠LED的子群傾向於優先激發楔狀磷光體部分之距參考點429b最遠的部分。徑向上變化之磷光體層可因此用以藉由調整或控制賦能一近LED之子群、兩個中間LED之子群及三個遠LED之子群的相對程度來控制或調整來自源410之總寬頻光發射的色彩。
在光源410之另一實施例中，可藉由選擇具有不同發射光譜之個別LED且接著控制或調整賦能具有不同發射性質之LED的相對程度來達成不同寬頻光部分的不同色彩。
圖5展示寬頻光源510之一部分的示意性俯視圖或平面圖，該寬頻光源510可相同或類似於光源410。在相對於笛卡兒x-y-z座標系統繪製之源510中，將磷光體層及/或基板分割為六個楔狀區或部分，相對成對之該等區或部分可大體上全等於彼此。以類似於圖4中所展示之方式的方式將十八個LED配置於基板或磷光體層上，亦即，配置成具有六個相鄰LED的三個楔狀群組530、532、534，相鄰LED之每一群組安置於基板之楔狀區中的一者中。自展示於裝置之中心中的中心點(未標註)之觀點，此等LED群組中之每一者與磷光體層之無阻楔狀部分相對置地配置。因此，LED群組530與楔狀磷光體部分540相對置地配置，LED群組532與楔狀磷光體部分542相對置地配置，且LED群組534與楔狀磷光體部分544相對置地配置。在例示性實施例中，凹入二向色反射器經提供以部分地或完全地覆蓋光源之描繪於圖5中的部分。可相同或類似於本文中在其他地方論述之二向色反射器的二向色反射器可安置於透光密封劑之表面上，且可具有平行於z軸且通過中心點(未標註)的對稱軸線或光軸。此反射器可將來自各種LED之至少一些光反射至磷光體層之所選擇部分上，使得不同LED主要激發磷光體層的不同部分。若認為磷光體部分540、542、544包含在距中心點不同之徑向距離處的子部分，亦即，部分540包含子部分540-1、540-2、540-3、540-4，部分542包含子部分542-1、542-2、542-3、542-4，且部分544包含子部分544-1、544-2、544-3、544-4，則二向色反射器可將來自各種LED之LED光優先反射至各種磷光體層子部分如下：來自LED 521a之光反射至磷光體子部分540-2上；來自LED 522a、523a之光反射至磷光體子部分540-3上；來自LED 524a、525a、526a之光反射至磷光體子部分540-4上；來自LED 521b之光反射至磷光體子部分542-2上；來自LED 522b、523b之光反射至磷光體子部分542-3上；來自LED 524b、525b、526b之光反射至磷光體子部分542-4上；來自LED 521c之光反射至磷光體子部分544-2上；來自LED 522c、523c之光反射至磷光體子部分544-3上；且來自LED 524c、525c、526c之光反射至磷光體子部分544-4上。
讀者將記住，LED光之優先反射不應因此狹義地解譯為需要來自給定LED之所有經反射LED光照射指定磷光體子部分，且來自此LED之一些經反射LED光亦可照射其他磷光體子部分及/或其他LED或源之其他元件。
在光源510之一實施例中，所有十八個LED可根據同一LED發射光譜發射LED光，且磷光體層可具有均一之組成及結構，使得磷光體層之組成及結構貫穿楔狀部分540、542、544且在楔狀部分540、542、544之間為相同的，又，二向色反射器之性質可經修整以提供具有不同色彩之不同寬頻光部分(與不同LED相關聯)。詳言之，與「近」LED 521a、521b、521c之子群相關聯的第一寬頻光部分之色彩可不同於與「中間」LED 522a、523a、522b、523b、522c、523c之子群相關聯的第二寬頻光部分之色彩，第二寬頻光部分之色彩又不同於與「遠」LED 524a、525a、526a、524b、525b、526b、524c、525c、526c之子群相關聯的第三寬頻光部分之色彩。此情形可藉由確保以下情形來實現：二向色反射器之平均透射或反射光譜之光譜帶邊或過渡區至少在一些入射角上與至少「中間」LED 522a、523a、522b、523b、522c、523c之子群及「遠」LED 524a、525a、526a、524b、525b、526b、524c、525c、526c之子群的光譜反射重疊，使得二向色反射器透射較大分率之來自中間LED子群的LED光(相比於近LED 521a、521b、521c之子群)，二向色反射器亦透射較大分率之來自遠LED子群的LED光(相比於中間LED子群)。經透射短波長LED光隨著距二向色反射器之光軸之徑向距離增大的相對增大可提供不同寬頻光部分的不同色彩。且來自源510之總寬頻光發射之色彩可藉由控制向賦能LED子群、中間LED子群及遠LED子群的相對程度來控制或調整。
在光源510之另一實施例中，可藉由將不同組成及/或結構用於磷光體層之與不同LED相關聯的部分來達成不同寬頻光部分的不同色彩。舉例而言，藉由LED群組530之六個LED激發的楔狀部分540可具有不同於部分542及/或544之組成及/或結構的組成及/或結構。來自源之總寬頻光發射之色彩可接著藉由控制或調整賦能相鄰LED之一群組(例如，LED群組530)與賦能相鄰LED之其他群組(例如，LED群組532、534)相比較的相對程度來控制或調整。另外或在替代例中，楔狀部分540、542、544中之一者、一些或全部可具有一在距二向色反射器之光軸或中心點(未標註)不同之徑向距離處不同的組成及/或結構。因為凹入二向色反射器之成像性質，相鄰LED之每一群組中之一近LED的子群傾向於優先激發楔狀磷光體部分之最接近中心點的部分，且相鄰LED之每一群組中之兩個中間LED的子群傾向於優先激發楔狀磷光體部分的中間部分，且相鄰LED之每一群組中之三個遠LED的子群傾向於優先激發楔狀磷光體部分之距中心點最遠的部分。徑向上變化之磷光體層可因此用以藉由調整或控制賦能近LED子群、中間LED子群及遠LED子群的相對程度來控制或調整來自源510之總寬頻光發射的色溫。
在光源510之另一實施例中，可藉由選擇具有不同發射光譜之個別LED且接著控制或調整賦能具有不同發射性質之LED的相對程度來達成不同寬頻光部分的不同色彩。
圖6為另一例示性寬頻光源610之示意性側視圖或橫截面圖，該例示性寬頻光源610可相同或類似於光源410及510。在相對於笛卡兒x-y-z座標系統繪製之源610中，LED 621a、622a、625a、621c、622c、624c安置於磷光體層629之主表面629a上，磷光體層629又安置於反射性基板618上。LED囊封於第一囊封部件617中，在該第一囊封部件617頂上形成有第二囊封部件614。第一囊封部件及第二囊封部件可由不同透光材料(例如，不同之透明聚合物材料)構成，但在其他實施例中，第一囊封部件及第二囊封部件可由相同材料製成，使得該等部件形成單式組件。第二部件614展示為具有與第一部件617接觸之平坦表面614a。第二部件亦具有經形成有二向色反射器616的彎曲外表面。彎曲外表面及二向色反射器616之凹入形狀界定對稱軸線或光軸616b，該光軸616b通過二向色反射器之頂點616a且通過磷光體層629之表面629a上的中心點629b。
圖6之視圖並不提供關於LED在表面629a上之配置或佈局的完整資訊。在一實施例中，LED可在類似於圖4及圖5中所展示之楔狀區的楔狀區中集中在一起。舉例而言，LED 621a、622a、625a可為類似於圖5中之LED 521a、522a、523a、524a、525a、526a的六個相鄰LED之群組中的三個LED，且LED 621c、622c、624c可為來自類似於圖5中之LED 521c、522c、523c、524c、525c、526c的六個相鄰LED之群組之三個LED。或者，LED在任一其他配置中(在相鄰LED之群組中或在分散式或隔開配置中或在相鄰LED與分散式LED之組合中)可定位於表面629a上，使得來自給定LED之光藉由二向色反射器616反射至磷光體表面629a之大體上不由其他LED阻塞的部分中。在任一狀況下，隨著光自LED中之一者、一些或全部傳播至二向色反射器，光並不傳遞通過磷光體層。LED可藉由為了簡單並未展示之引線、導線結合件或其他導電元件連接至控制器。
磷光體層可相同或類似於本文中在其他地方描述之磷光體層，且磷光體層可包含本文中在其他地方所描述的一或多種磷光體材料。在一實施例中，磷光體層可為或包含其中分散有大量磷光體微粒之透明聚合物層。假設磷光體層629具有厚度t3，該厚度t3足夠小，使得層629為部分透光的，從而使得至少一些經反射LED光完全地傳播通過層629且照射反射性基板618。為了待由磷光體層吸收之另一機會，藉由反射性基板反射之LED光可接著經由磷光體層629傳播回。
源610可經組態以使用上文所論述之技術中的任一者提供一由複數個寬頻光部分構成的總寬頻光發射，該複數個寬頻光部分具有不同色彩。
舉例而言，二向色反射器616可具有至少在一些入射角上與LED中之一者、一些或全部之光譜發射重疊的平均透射或反射光譜之光譜帶邊或過渡區，使得相比於一些LED(例如，安置於距光軸616b較小之徑向距離處的LED，諸如LED 621a及621c)，二向色反射器透射較大分率的來自其他LED之LED光(例如，安置於距光軸616b較大之徑向距離處的LED，諸如LED 625a及624c)。經透射短波長LED光隨著距光軸616b之徑向距離增大的相對增大可提供不同寬頻光部分的不同色彩。可接著藉由控制賦能不同LED之相對程度(例如，藉由控制用以賦能LED之各別驅動電流)來控制或調整來自源610之總寬頻光發射的色彩。
或者，如上文所描述，可藉由將不同組成及/或結構用於磷光體層629之與不同LED相關聯之部分來達成不同寬頻光部分的不同色彩。此外，可藉由選擇具有不同發射光譜之個別LED且接著控制或調整賦能具有不同發射性質之LED的相對程度來達成不同寬頻光部分的不同色彩。
經修改之實例
藉由光學設計軟體來模擬類似於展示於圖6中之寬頻光源的寬頻光源。模擬設計假設，大體上如在圖5之平面圖中所展示，源利用配置成具有六個相鄰LED之三個群組的十八個LED。假設所有十八個LED具有相同之物理及光學性質。假設每一LED為藍寶石上氮化鎵(GaN/藍寶石)LED晶粒，該晶粒在平面圖中具有尺寸為1 mm×1 mm的正方形形狀，且厚度(參見圖6中之t1)為10微米。假設每一LED之背或後正方形表面在所有波長下具有50%之反射率。假設每一LED晶粒發射在具有455 nm之峰值波長及以半峰全幅值(FWHM)所量測為15 nm之光譜寬度的發射譜帶中之藍色光。此藍色LED光在圖7中以正規化功率尺度繪製為曲線716。下文進一步論述，圖7之曲線圖亦展示模擬二向色反射器針對不同入射角的光譜反射率。
假設LED浸沒於聚矽氧基質中，該聚矽氧基質具有為1.41之折射率及49微米的實體厚度(參見圖6中之尺寸t2)。聚矽氧層頂上為對應於圖6中之元件614的折射率為1.5之半球形透鏡，模擬該半球形透鏡作為SchottTM BK7玻璃。假設半球形透鏡具有7.5 mm之曲率半徑及如圖6中所展示的頂點及對稱軸線。
覆蓋半球形透鏡之整個彎曲外表面為二向色反射器。假設反射器具有六個二氧化矽(SiO2)微層，該等二氧化矽微層與六個二氧化鈦(TiO2)微層交錯以便形成六個層對或「光學重複單元」。層對之厚度剖面經修整以提供展示於圖7中的光譜反射率。曲線710為二向色反射器在0度入射角(亦即，法向入射)下之反射率。曲線712為20度入射角下之平均反射率，其中「平均」在此處指代s-偏光之光及p-偏光之光的平均值。曲線714同樣為二向色反射器在40度入射角下之平均反射率。在此章節中提及之入射角為如在半球形透鏡之介質中(亦即，在折射率為1.5之介質中)量測的入射角。假設二向色反射器無吸收，因此，對於任一給定入射角及波長而言，二向色反射器之透射百分數(或平均透射百分數)可易於估算為100%減去反射百分數(或平均反射百分數)。
自圖7之曲線圖，可見至少對於來自各種LED之光照射二向色反射器所在的一些入射角而言，二向色反射器具有在波長上與LED之光譜發射重疊達某一廣度的帶邊或光譜過渡區。在此點上，由於LED在磷光體層之表面上的配置，且部分因為一些LED(參見例如圖5中之LED 521a、521b及521c)安置於距二向色反射器之光軸相對小之徑向距離處且其他LED(參見例如圖5中之LED 524a、525a、526a、524b、525b、526b、524c、525c及526c)安置於距光軸相對大之徑向距離處的事實，各種LED發射以不同入射角照射二向色反射器的光。對應於圖5中之LED 521a、521b、521c的模擬LED(例如)發射以範圍為約0度至12度之入射角照射模擬二向色反射器的光。對應於圖5中之LED 524a、526a、524b、526b、524c及526c的模擬LED另一方面發射以範圍為約0度至31度之入射角照射模擬二向色反射器的光。在此章節中提及之入射角為如在半球形透鏡之介質中(亦即，在折射率為1.5之介質中)量測的入射角。
在整個區域上在組成及結構上為均一之模擬磷光體層假設，Ce:YAG磷光體之15微米直徑的球形微粒均一地分散於折射率為1.8之透明材料中。微粒在層中之濃度為每立方毫米15,000個微粒。假設磷光體層之實體厚度為100微米。Ce:YAG吸收藍色及紫外線光，且發射在係寬頻之相對平滑發射譜帶中的光，該光具有黃色外觀。黃色磷光體光在與適當量之藍色LED光組合時產生標稱白色之光。
假設模擬反射性基板(參見圖6中之元件618)對於所有可見波長具有94%之反射率，該反射率類似於銀之反射率。
藉由此模擬寬頻光源，能夠選擇性地賦能十八個LED中之所選擇LED，且觀測到(計算出)產生之所得寬頻光的特性。詳言之，在以下兩個觀測平面中估算所得光之特徵：與半球形透鏡之平面表面(參見圖6中之表面614a)重合之下觀測平面，及平行於下平面但安置於半球形透鏡之彎曲表面上方的上觀測平面，上平面與透鏡之頂點(參見圖6中之點616a)隔開2.35 mm之距離。表列通過此等觀測平面之模擬光線，且將資訊轉換為展示於圖8至圖14中之空間強度曲線。亦估算光在上觀測平面中之色彩座標及相關色溫。請注意，術語「下」及「上」在描述中僅為了方便而使用，且不應以限制性方式來解譯。
在第一賦能方案中，等量地賦能六個相鄰LED之一群組中的所有LED，且剩餘十二個LED不經賦能並保持「關斷」。因此，參看圖5之LED配置，等量地賦能楔狀LED群組530中之六個LED，且不賦能其他LED。圖8a展示在下觀測平面處觀測到的光之模擬空間強度。圖8b展示在上觀測平面處觀測到的光之模擬空間強度。在每一圖中，等值曲線表示相等強度之曲線，且藉由所估算之強度值在曲線圖底部標註線類型。每一圖之x軸及y軸表示觀測平面之位置座標，其中點(0,0)對應於光源之中心(參見圖5中之未標註之中心點及圖6中的中心點629b)。請注意，強度曲線圖之x軸及y軸不同於圖5之x軸及y軸：強度曲線圖中之x軸平行於圖5中之y軸，且強度曲線圖中之y軸平行於圖5中的x軸。
在下觀測平面(圖8a)中，可見對應於相鄰(經賦能)LED之楔狀群組的照明區域810，且可見對應於由於磷光體層藉由由二向色反射器反射之LED光激發而發射之磷光體光的另一照明區域812。在上觀測平面(圖8b)中，可見藉由光源發射之旋轉對稱的光斑814。發射之光為寬頻且標稱白色，且其色彩經估算而具有0.341之CIE x值及0.354之CIE y值。此光之相關色溫為約5292 K。
在第二賦能方案中，賦能僅一LED，且剩餘LED保持「關斷」。經賦能之LED為最接近光軸之該等LED中的一者(參見例如圖5中之LED 521a)。正如分別在圖8a及圖8b中一般，圖9a展示在下觀測平面處觀測到的光之模擬空間強度，且圖9b展示在上觀測平面處觀測到的光之模擬空間強度。在下觀測平面(圖9a)中，可見對應於單一經賦能LED之照明區域910，且可見對應於由於磷光體層藉由由二向色反射器反射之LED光激發而發射之磷光體光的另一照明區域912。在上觀測平面(圖9b)中，可見藉由光源發射之旋轉對稱的光斑914。發射之光為寬頻且標稱白色，且其色彩經估算而具有0.408之CIE x值及0.468之CIE y值。此光之相關色溫經估算為3976 K。
在第三賦能方案中，賦能僅兩個LED，且剩餘LED保持「關斷」。經賦能之LED為距光軸在中間徑向距離的LED(參見例如圖5中之LED 522a及523a)。正如分別在圖8a及圖8b中一般，圖10a展示在下觀測平面處觀測到的光之模擬空間強度，且圖10b展示在上觀測平面處觀測到的光之模擬空間強度。在下觀測平面(圖10a)中，可見對應於兩個經賦能LED之照明區域1010，且可見對應於由於磷光體層藉由由二向色反射器反射之LED光激發而發射之磷光體光的另一照明區域1012。在上觀測平面(圖10b)中，可見藉由光源發射之旋轉對稱的光斑1014。發射之光為寬頻且標稱白色，且其色彩經估算而具有0.377之CIE x值及0.418之CIE y值。此光之相關色溫經估算為4399 K。
在第四賦能方案中，賦能三個LED，且剩餘LED保持「關斷」。經賦能之LED為距光軸處於最大徑向距離的LED(參見例如圖5中之LED 524a、525a及526a)。正如分別在圖8a及圖8b中一般，圖11a展示在下觀測平面處觀測到的光之模擬空間強度，且圖11b展示在上觀測平面處觀測到的光之模擬空間強度。在下觀測平面(圖11a)中，可見對應於三個經賦能LED之照明區域1110，且可見對應於由於磷光體層藉由由二向色反射器反射之LED光激發而發射之磷光體光的另一照明區域1112。在上觀測平面(圖11b)中，可見藉由光源發射之旋轉對稱的光斑1114。發射之光為寬頻且標稱白色，且其色彩經估算而具有0.303之CIE x值及0.289之CIE y值。此光之相關色溫經估算為8135 K。
在第五賦能方案中，等量地賦能所有十八個LED，且無LED保持「關斷」。經賦能之LED對應於描繪於圖5中的所有LED。正如分別在圖8a及圖8b中一般，圖12a展示在下觀測平面處觀測到的光之模擬空間強度，且圖12b展示在上觀測平面處觀測到的光之模擬空間強度。在下觀測平面(圖12a)中，可見對應於相鄰LED之三個楔狀群組(分別參見圖5中之LED群組530、532及534)之三個楔狀照明區域1210a、1210b、1210c，且可見對應於由於磷光體層藉由來自各別LED群組的由二向色反射器反射之LED光激發而發射之磷光體光的另外三個楔狀照明區域1212a、1212b、1212c。在上觀測平面(圖12b)中，可見藉由光源發射之旋轉對稱的光斑1214。發射之光為寬頻且標稱白色，且其色彩經估算而具有0.341之CIE x值及0.355之CIE y值。此光之相關色溫經估算為5292 K。
在第六賦能方案中，等量地賦能來自十八個LED之十五個LED，且剩餘三個LED保持「關斷」。保持「關斷」之LED為相鄰LED之每一群組中的最靠近光軸安置之LED(亦即，圖5中之LED 521a、521b、521c)，其中剩餘LED經賦能。正如分別在圖8a及圖8b中一般，圖13a展示在下觀測平面處觀測到的光之模擬空間強度，且圖13b展示在上觀測平面處觀測到的光之模擬空間強度。在下觀測平面(圖13a)中，可見對應於相鄰LED之三個楔狀群組(照明群組中之除一LED外的所有LED)之三個楔狀照明區域1310a、1310b、1310c，且可見對應於由於磷光體層藉由來自各別部分賦能之LED群組的由二向色反射器反射之LED光激發而發射之磷光體光的另外三個楔狀照明區域1312a、1312b、1312c。在上觀測平面(圖13b)中，可見藉由光源發射之旋轉對稱的光斑1314。發射之光為寬頻且標稱白色，且其色彩經估算而具有0.332之CIE x值及0.338之CIE y值。此光之相關色溫經估算為5720 K。
在第七賦能方案中，等量地賦能來自十八個LED的不同組之十五個LED，其中剩餘三個LED保持「關斷」。在此狀況下，保持「關斷」之LED為相鄰LED之每一群組中的係在距光軸最遠地安置之LED列中間的LED(亦即，圖5中之LED 525a、525b、525c)，其中剩餘LED經賦能。相鄰LED之每一群組中的經賦能之LED因此配置成V狀圖案。正如分別在圖8a及圖8b中一般，圖14a展示在下觀測平面處觀測到的光之模擬空間強度，且圖14b展示在上觀測平面處觀測到的光之模擬空間強度。在下觀測平面(圖14a)中，可見對應於相鄰經照明LED之三個V狀群組之三個V狀(或楔狀)照明區域1410a、1410b、1410c，且可見對應於由於磷光體層藉由來自各別部分賦能之LED群組的由二向色反射器反射之LED光激發而發射之磷光體光的另外三個V狀照明區域1412a、1412b、1412c。在上觀測平面(圖14b)中，可見藉由光源發射之旋轉對稱的光斑1414。發射之光為寬頻且標稱白色，且其色彩經估算而具有0.347之CIE x值及0.365之CIE y值。此光之相關色溫經估算為5096 K。
針對所有七個上述模擬賦能方案，在圖15之CIE色度圖中繪製上述寬頻光源之CIE色彩色度座標。在此圖中，色點1508為第一賦能方案之光源之總寬頻光輸出的色彩，色點1509為第二賦能方案之色彩，色點1510為第三賦能方案之色彩，色點1511為第四賦能方案的色彩，色點1512為第五賦能方案之色彩，色點1513為第六賦能方案之色彩，且色點1514為第七賦能方案之色彩。讀者將觀測到，模擬寬頻光源之輸出光的色彩可藉由選擇賦能哪些LED來調諧或調整。
與上文之論述相一致，可對模擬寬頻光源進行眾多修改。舉例而言，在相鄰LED之每一群組中可使用多於或少於六個之LED。LED可配置成其他圖案，不管在相鄰LED之群組中或在分散式或隔開配置中，抑或在相鄰LED與分散式LED之組合中。LED可經修整或選擇以具有不同發射光譜而非具有相同發射光譜。舉例而言，較靠近源中心(及/或較靠近二向色反射器之光軸)安置之LED可經選擇以具有較長波長(例如，具有在465 nm之峰值波長下的藍色光)，且距中心較遠安置之LED可經選擇以具有較短波長(例如，具有450 nm之峰值波長的藍色光)。亦可修改二向色反射器。舉例而言，法向入射帶邊可經移位至較長或較短波長。此外，並非在整個工作表面上具有相同光學性質，而是可使得二向色反射器具有(例如)在源中心處(例如，在光軸處)稍薄且在邊緣處稍厚(或反之亦然)的可變厚度，使得二向色反射器具有些許不同之反射及透射性質(為位置之函數)；此設計特徵可用以強調LED係在距光軸不同之徑向距離的幾何效應，亦即與接近光源之邊緣安置之LED相關聯之寬頻光部分的色差相比較增大與接近中心安置之LED相關聯之寬頻光部分的色差。在其他變化中，可添加偵測器以向控制器提供回饋或以其他方式監視光源的輸出。在一方法中，圖6之反射器618可藉由一或多個偵測器(例如，形成於矽基板上之矽光二極體偵測器)替代，該等偵測器可接著在需要時感測磷光體光及LED光兩者。濾光器亦可提供於此等偵測器之前表面上。具有不同光譜透射之濾光器可提供於不同偵測器上，使得經濾光之偵測器具有不同之有效光譜敏感度，且使得控制器可以提供源之輸出光之色彩或(相關)色溫之即時量測的方式組合此等偵測器之輸出。亦可使用具有不同之固有光譜敏感度的偵測器。
在其他變化中，亦可添加並不顯著激發磷光體層之一或多個LED至寬頻光源，(例如)以提供額外色彩調整。舉例而言，紅色、綠色、藍色或其他色彩LED可添加至圖6中之表面629(例如，在中心點629b處)。舉例而言，一或多個相對長波長之藍色LED(例如，具有約465 nm或更大之峰值波長)可於或接近光源之中心點而置放，且可經定位，使得其並不顯著激發磷光體層，而是對源之總輸出有顯著貢獻，且一或多個相對較短波長之藍色LED(例如，具有約450 nm或更小之峰值波長)可定位於其他地方，使得其顯著地激發磷光體層。
藉由利用具有不同發射波長之LED不僅可實現所揭示裝置之色彩輸出，而且可改良封裝之可製造性。舉例而言，利用一些較短波長之藍色LED(在該等LED處，二向色反射器在法向角度下可具有靠近100%之反射)及一些較長波長之藍色LED(對於該等LED而言，二向色反射器可透射許多或大部分光)可為所要的。在一些系統中，可希望於或接近光源之中心定位一或多個較長波長之發藍色光LED或發青色光LED(青色LED或較長波長之藍色LED亦將為所要的以增大源之演色指數(CRI))，其中經由二向色反射器之透射可為極高的；且遠離光源之中心(例如，於或接近光源之邊緣)定位較短波長之藍色LED(亦即，對於內部LED峰值波長為455 nm，且對於外部LED峰值波長為440 nm，或對於所有磷光體LED峰值波長為440 nm)。舉例而言，接近中心之LED可具有約455 nm之峰值波長，且遠離中心之LED可具有約440 nm之峰值波長，或所有磷光體LED可具有約440 nm的峰值波長。於或接近中心處之LED可發射相對長波長之可見藍色光，且距中心較遠之經組態以激發磷光體層的LED可發射較長波長之藍色光或UV光。
反向設計方法在其他實施例中可為所要的。亦即，較長波長LED可距光源之中心最遠地定位，且較短波長LED可接近中心而定位。此方法之優點為歸因於接近中心之LED的改良之成像及二向色效能及歸因於二向色反射器對外部位置處之LED的較高透射而潛在地較高之效率。該方法之潛在缺點可減小均一性，但該缺點可藉由(例如)在位置處將漫射體併入至光源中來克服，該漫射體在光已傳遞通過二向色反射器之後將光截取至(諸如)透鏡或分離光學元件上。
在寬頻光源中併入並不激發磷光體層但影響總寬頻輸出之顏色的一或多個LED且亦併入激發磷光體層之一或多個LED的技術使得二向色反射器更易於設計並製造，且可增大效率。
在其他變化中，可使得磷光體層為不連續的，從而使得LED中之一或多者或LED群組直接裝配於支撐基板而非磷光體上，同時將磷光體層(例如，呈隔離之磷光體本體之形式)維持於藉由經反射LED光高度照明的區域中。此外，磷光體層可經設計以在不同位置處具有不同組成及/或結構。
除非另外指示，否則在說明書及申請專利範圍中使用之表達特徵大小、量、實體性質等的所有數字應理解為在藉由術語「約」來修飾。因此，除非相反地指示，否則在說明書及申請專利範圍中闡述之數字參數為近似值，該等近似值可視藉由熟習此項技術者利用本申請案之教示設法獲得之所要性質而變化。
本發明之各種修改及變更對於熟習此項技術者將顯而易見而不偏離本發明之範疇及精神，且應理解，本發明並不限於本文中所闡述之說明性實施例。在並不直接與前述揭示內容抵觸的廣度上，以引用之方式併入本文中提及之所有美國專利、公開及未公開之專利申請公開案以及其他專利及非專利文獻。
110．．．寬頻光源
112．．．基板
112a．．．點
112b．．．上表面
114．．．有界空間
116．．．二向色反射器
116a．．．頂點
116b．．．對稱軸線/光軸
121．．．LED
122．．．LED
129a．．．第一磷光體本體
129a-1．．．磷光體光
129b．．．第二磷光體本體
129b-1．．．磷光體光
131a．．．光線/原始射線
131b．．．射線
131c．．．射線
132a．．．光線/原始射線
132b．．．射線
132c．．．射線
139．．．磷光體光
140．．．控制器
141．．．控制線
142．．．控制線
210．．．曲線
212．．．曲線
220．．．曲線
222．．．曲線
305．．．曲線
310．．．色點
312．．．色點
314．．．線段
410．．．寬頻光源
412．．．基板
416．．．二向色反射器
416a．．．頂點
416b．．．對稱軸線/光軸
429．．．磷光體層
429a．．．外表面
429b．．．參考點
430．．．相鄰LED之楔狀群組
432．．．相鄰LED之楔狀群組
434．．．相鄰LED之楔狀群組
440．．．無阻楔狀部分
442．．．無阻楔狀部分
444．．．無阻楔狀部分
510．．．寬頻光源
521a．．．LED
521b．．．LED
521c．．．LED
522a．．．LED
522b．．．LED
522c．．．LED
523a．．．LED
523b．．．LED
523c．．．LED
524a．．．LED
524b．．．LED
524c．．．LED
525a．．．LED
525b．．．LED
525c．．．LED
526a．．．LED
526b．．．LED
526c．．．LED
530．．．楔狀群組
532．．．楔狀群組
534．．．楔狀群組
540．．．楔狀磷光體部分
540-1．．．磷光體子部分
540-2．．．磷光體子部分
540-3．．．磷光體子部分
540-4．．．磷光體子部分
542．．．楔狀磷光體部分
542-1．．．磷光體子部分
542-2．．．磷光體子部分
542-3．．．磷光體子部分
542-4．．．磷光體子部分
544．．．楔狀磷光體部分
544-1．．．磷光體子部分
544-2．．．磷光體子部分
544-3．．．磷光體子部分
544-4．．．磷光體子部分
610．．．寬頻光源
614．．．第二囊封部件
614a．．．平坦表面
616．．．二向色反射器
616a．．．頂點
616b．．．對稱軸線/光軸
617．．．第一囊封部件
618．．．反射性基板
621a．．．LED
621c．．．LED
622a．．．LED
622c．．．LED
624c．．．LED
625a．．．LED
629．．．磷光體層
629a．．．主表面
629b．．．中心點
710．．．曲線
712．．．曲線
714．．．曲線
716．．．曲線
810．．．照明區域
812．．．照明區域
814．．．光斑
910．．．照明區域
912．．．照明區域
914．．．光斑
1010．．．照明區域
1012．．．照明區域
1014．．．光斑
1110．．．照明區域
1112．．．照明區域
1114．．．光斑
1210a．．．楔狀照明區域
1210b．．．楔狀照明區域
1210c．．．楔狀照明區域
1212a．．．楔狀照明區域
1212b．．．楔狀照明區域
1212c．．．楔狀照明區域
1214．．．光斑
1310a．．．楔狀照明區域
1310b．．．楔狀照明區域
1310c．．．楔狀照明區域
1312a．．．楔狀照明區域
1312b．．．楔狀照明區域
1312c．．．楔狀照明區域
1314．．．光斑
1410a．．．V狀(或楔狀)照明區域
1410b．．．V狀(或楔狀)照明區域
1410c．．．V狀(或楔狀)照明區域
1412a．．．V狀照明區域
1412b．．．V狀照明區域
1412c．．．V狀照明區域
1414．．．光斑
1508．．．色點
1509．．．色點
1510．．．色點
1511．．．色點
1512．．．色點
1513．．．色點
1514．．．色點
t1．．．尺寸/厚度
t2．．．尺寸/厚度
t3．．．厚度
圖1為例示性寬頻光源之示意性側視圖或橫截面圖；
圖2a為例示性藍色LED及例示性磷光體之光譜強度分佈的理想化曲線圖；
圖2b為例示性二向色反射器之光譜反射率及透射的理想化曲線圖；
圖3為在CIE色彩色度座標系中繪製之例示性色點的曲線圖；
圖4為例示性寬頻光源之示意性透視圖；
圖5為寬頻光源之部分的示意性俯視圖或平面圖；
圖6為另一例示性寬頻光源之示意性側視圖或橫截面圖；
圖7為經模擬二向色反射器之針對不同入射角且經疊置有例示性藍色LED之正規化功率譜之曲線圖的光譜反射率之曲線圖；
圖8a、圖9a、圖10a、圖11a、圖12a、圖13a及圖14a為模擬寬頻光源的為下偵測平面中之位置之函數的模擬強度之空間強度曲線，該等圖藉由選擇哪些個別LED以進行賦能而不同；
圖8b、圖9b、圖10b、圖11b、圖12b、圖13b及圖14b為對應於圖8a、圖9a、圖10a、圖11a、圖12a、圖13a及圖14a之曲線的空間強度曲線，除在前面諸圖中展示上偵測平面中之模擬強度外；及
圖15為針對與圖8至圖14相關聯之七個不同光源條件的所估算色點之曲線圖，在CIE色彩色度座標系中繪製該等色點。
110．．．寬頻光源
112．．．基板
112a．．．點
112b．．．上表面
114．．．有界空間
116．．．二向色反射器
116a．．．頂點
116b．．．對稱軸線/光軸
121．．．LED
122．．．LED
129a．．．第一磷光體本體
129a-1．．．磷光體光
129b．．．第二磷光體本體
129b-1．．．磷光體光
131a．．．光線/原始射線
131b．．．射線
131c．．．射線
132a．．．光線/原始射線
132b．．．射線
132c．．．射線
139．．．磷光體光
140．．．控制器
141．．．控制線
142．．．控制線

Claims (25)

  1. 一種用於發射寬頻輸出光之光源，其包含：第一LED及第二LED，其經調適以分別發射第一LED光及第二LED光；磷光體材料層，其經調適以回應於來自藉由該第一LED發射之光之激發而發射第一較長波長磷光體光，且回應於來自藉由該第二LED發射之光之激發而發射第二較長波長磷光體光；及二向色反射器，其經組態成以如下方式將該第一LED光之至少一部分及該第二LED光之至少一部分反射至該磷光體材料層上；隨著光自該第一LED及該第二LED傳播至該二向色反射器，該光並不傳遞通過該磷光體材料層；該二向色反射器大體上透射在該第一較長波長磷光體光及該第二較長波長磷光體光下之光，使得此經透射之第一較長波長磷光體光及第二較長波長磷光體光包括於該光源之該寬頻輸出光中；其中該第一較長波長磷光體光及視需要該第一LED光之剩餘部分提供該光源之第一寬頻光部分，且該第二較長波長磷光體光及視需要該第二LED光之剩餘部分提供該光源之第二寬頻光部分，該光源之該寬頻輸出光包含該第一寬頻光部分及該第二寬頻光部分；且其中該第一寬頻光部分具有第一色彩，且該第二寬頻光部分具有不同於該第一色彩的第二色彩。
  2. 如請求項1之光源，其中該第一LED及該第二LED接近具 有凹入表面之介質而安置，且其中該二向色反射器安置於該凹入表面上。
  3. 如請求項2之光源，其中該第一LED及該第二LED浸沒於該介質中。
  4. 如請求項2之光源，其中該凹入表面係彎曲的，且其中該二向色反射器之反射光譜依入射光之入射角的函數而改變。
  5. 如請求項1之光源，其中該第一LED為第一LED群組中之一者，該第一群組中之該等LED以藉由此等LED激發之較長波長磷光體光提供該光源之該寬頻輸出光之第一部分，該等第一部分皆具有該第一色彩。
  6. 如請求項5之光源，其中該二向色反射器具有光軸，且其中該第一群組中之該等LED各自安置於距該光軸相同之第一距離處。
  7. 如請求項6之光源，其中該第二LED為第二LED群組中之一者，該第二群組中之該等LED以藉由此等LED激發之較長波長磷光體光提供該光源之該寬頻輸出光之第二部分，該等第二部分皆具有該第二色彩，且其中該第二群組中之該等LED各自安置於距該光軸相同之第二距離處，該第二距離不同於該第一距離。
  8. 如請求項1之光源，其中該二向色反射器反射大體上所有該第一LED光及該第二LED光，使得該光源之該寬頻輸出光大體上不包括該第一LED光及該第二LED光。
  9. 如請求項8之光源，其中該磷光體材料層包含第一磷光 體層部分及第二磷光體層部分，該二向色反射器經組態以將該第一LED光之至少一部分反射至該第一磷光體層部分上且將該第二LED光之至少一部分反射至該第二磷光體層部分上，該第一磷光體層部分及該第二磷光體層部分具有不同磷光體組成。
  10. 如請求項9之光源，其中該第一磷光體層部分及該第二磷光體層部分在分別藉由來自該第一LED及該第二LED之該經反射光照明時發射具有不同光譜分佈之磷光體光。
  11. 如請求項1之光源，其中該二向色反射器反射該第一LED光及該第二LED光之僅一部分且透射該第一LED光及該第二LED光之剩餘部分，使得該光源之該寬頻輸出光包括該第一LED光及該第二LED光之該等剩餘部分，其中該二向色反射器具有凹入形狀及光軸，且其中該第一LED及該第二LED定位於距該光軸不同之徑向距離處。
  12. 如請求項11之光源，其中該第一LED光在第一入射角範圍上照射該二向色反射器，其中該二向色反射器具有第一透射光譜，該第一透射光譜具有特徵為在第一光譜過渡區上自低透射至高透射之過渡的第一帶邊，其中該第一LED光具有至少與該第一帶邊重疊之第一光譜分佈，且其中該第一透射光譜對應於安置於該第一入射角範圍內之第一入射角。
  13. 如請求項12之光源，其中該第二LED光在第二入射角範圍上照射該二向色反射器，其中該二向色反射器具有第 二透射光譜，該第二透射光譜具有特徵為在第二光譜過渡區上自低透射至高透射之過渡的第二帶邊，其中該第二LED光具有至少與該第二帶邊重疊之第二光譜分佈，且其中該第二透射光譜對應於安置於該第二入射角範圍內之第二入射角。
  14. 如請求項1之光源，其中該第一LED光及該第二LED光具有標稱相同之光譜分佈。
  15. 如請求項14之光源，其中該第一LED光及該第二LED光具有相差不大於30nm之各別第一峰值波長及第二峰值波長。
  16. 如請求項1之光源，其中該第一LED及該第二LED為安置於第一楔狀區中之第一複數個相鄰LED之部件。
  17. 如請求項16之光源，其進一步包含安置於第二楔狀區中之第二複數個相鄰LED，該第一楔狀區及該第二楔狀區藉由該磷光體材料層之無阻部分彼此分離。
  18. 如請求項17之光源，其進一步包含安置於第三楔狀區中之第三複數個相鄰LED，該第三楔狀區與該第一楔狀區及該第二楔狀區分離，該第三複數個相鄰LED經安置，使得來自該第三複數個相鄰LED之LED光之至少一部分藉由該二向色反射器反射至該磷光體材料層之該無阻部分上。
  19. 如請求項1之光源，其進一步包含：控制器，其經組態以獨立地驅動該第一LED及該第二LED以控制該寬頻輸出光之色彩。
  20. 如請求項19之光源，其進一步包含：一或多個偵測器，其經定位以接收該第一LED光、該第二LED光、該第一較長波長磷光體光及該第二較長波長磷光體光中至少一者之至少一部分；其中該一或多個偵測器具有分別耦接至該控制器之一或多個偵測器輸出，控制器經組態以依該一或多個偵測器輸出之函數而驅動該第一LED及該第二LED。
  21. 如請求項20之光源，其中該一或多個偵測器包含具有第一光譜回應之第一偵測器，及具有不同於該第一光譜回應之第二光譜回應之第二偵測器，使得該第一偵測器及該第二偵測器之偵測器輸出可組合地提供色彩指示。
  22. 如請求項1之光源，其中該二向色反射器具有光軸，其中該第一LED及該第二LED各自發射藍色光，該第一LED相比於該第二LED發射較短波長藍色光，且其中該第一LED及該第二LED安置於距該光軸不同之徑向距離處。
  23. 一種用於發射寬頻輸出光之光源，其包含：複數個相鄰LED，其包括經調適以分別發射第一LED光及第二LED光之第一LED及第二LED；透光結構，其中囊封該複數個LED，該透光結構具有彎曲凹入表面；磷光體材料層，其經調適以回應於來自藉由該第一LED發射之光之激發而發射第一較長波長磷光體光，且回應於來自藉由該第二LED發射之光之激發而發射第二 較長波長磷光體光；及二向色反射器，其覆蓋該彎曲凹入表面，且經組態成以如下方式將該第一LED光之至少一部分及該第二LED光之至少一部分反射至該磷光體材料層上：隨著光自該第一LED及該第二LED傳播至該二向色反射器，該光並不傳遞通過該磷光體材料層；該二向色反射器大體上透射在該第一較長波長磷光體光及該第二較長波長磷光體光下之光，使得此經透射之第一較長波長磷光體光及第二較長波長磷光體光包括於該光源之該寬頻輸出光中，該二向色反射器具有光軸；其中該第一LED及該第二LED安置於距該光軸不同之徑向距離處；其中該第一較長波長磷光體光及視需要該第一LED光之剩餘部分提供該光源之第一寬頻光部分，且該第二較長波長磷光體光及視需要該第二LED光之剩餘部分提供該光源之第二寬頻光部分，該光源之該寬頻輸出光包含該第一寬頻光部分及該第二寬頻光部分；且其中該第一寬頻光部分具有第一色彩，且該第二寬頻光部分具有不同於該第一色彩的第二色彩。
  24. 如請求項23之光源，其中該第一LED光及該第二LED光具有相差不大於30nm之各別第一峰值波長及第二峰值波長。
  25. 一種用於發射寬頻輸出光之光源，其包含：第一LED及第二LED，其經調適以分別發射第一LED 光及第二LED光，該第一LED光及該第二LED光皆包含藍色光，但具有不同光譜分佈；磷光體材料層，其經調適以回應於來自藉由該第一LED發射之光之激發而發射第一較長波長磷光體光；及二向色反射器，其經組態成以如下方式將該第一LED光之至少一部分反射至該磷光體材料層上：隨著光自該第一LED傳播至該二向色反射器，該光並不傳遞通過該磷光體材料層；該二向色反射器大體上透射在該第一較長波長磷光體光下之光，使得此經透射之第一較長波長磷光體光包括於該光源之該寬頻輸出光中，該二向色反射器亦透射該第二LED光之至少一部分；其中該第一較長波長磷光體光及視需要該第一LED光之剩餘部分提供該光源之第一寬頻光部分，該光源之該寬頻輸出光包含該第一寬頻光部分及該第二LED光之該經透射部分；且其中該二向色反射器具有光軸，且其中該第二LED相比於該第一LED安置於距該光軸較小之徑向距離處。
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