TWI617058B - 光轉換總成、燈及燈具 - Google Patents

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TWI617058B TW102112911A TW102112911A TWI617058B TW I617058 B TWI617058 B TW I617058B TW 102112911 A TW102112911 A TW 102112911A TW 102112911 A TW102112911 A TW 102112911A TW I617058 B TWI617058 B TW I617058B
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Rifat Ata Mustafa Hikmet
瑞菲 雅特 慕司塔法 海麥特
Ties Van Bommeli
布米爾 泰斯 凡
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皇家飛利浦電子股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種光轉換總成100、一種燈及一種燈具。該光轉換總成100包括一第一層108及一第二層106。該第一層108包括第一冷光材料。該第一冷光材料包括展示量子侷限且具有至少在一維度上在奈米範圍內之一大小之粒子。該第一層經配置以接收來自發射在一紫或藍光譜範圍內之一第一光譜分佈之光之一光源之光110。該第一光譜分佈具有一第一峰值波長。該第一層108經組態以獨立於在該紫或藍光譜範圍內之第一光譜分佈之位置將實質上所有該接收光110轉換至在該藍光譜範圍內之一第二光譜分佈之光104。該第二光譜分佈具有一第二峰值波長，該第二峰值波長係長於該第一峰值波長之一波長。該第二層106包括一第二冷光材料。該第二層經配置以接收該第二光譜分佈之光104且經組態以將該接收光104至少部分地轉換至不同於該第一光譜分佈及該第二光譜分佈之一第三光譜分佈之光102。

Description

光轉換總成、燈及燈具
本發明係關於用於將藉由一光源發射之光轉換至一不同色彩之光之光轉換總成。
在若干應用中，發射藍光之一發光二極體(LED)與轉換一部分藍光至另一色彩之光(例如，黃光、橙光或紅光)之冷光材料結合。因為白光必須藉由LED及冷光材料之一總成發射，所以通常並非所有藍光皆轉換至另一色彩。冷光材料之數量及特性經選擇使得一所需數量之藍光經轉換至一特定數量之另一色彩使得剩餘藍光及特定數量之另一色彩之光之組合發射結合為白光，其意指結合為具有在一色彩空間中接近黑體線之一色點之一光。
已發表之專利申請案US2012/0001204揭示一種色彩調整配置，其中光發射器與冷光材料層結合以獲得一特定色彩之一光發射。
然而，在使用一藍光源及部分地轉換藍光至另一色彩之一冷光材料層之一組合之照明總成之生產期間，產生一問題。製造皆發射確切相同藍光發射光譜之光發射器(例如LED)相對困難。因為結合光發射器(其等彼此略微偏差)與僅一類型具有一特定數量冷光材料之一層將導致照明總成發射略微不同色彩之光，所以此係不可接受的。略微不同色彩之光之發射可藉由人類肉眼清楚偵測且可導致(例如)具有不 同光源之燈具各發射略微不同色彩之光。一已知解決方案係：在製造發射藍光的光發射器之後，各藍光發射器經特徵化及分級(binning)且與具有關於特定藍光發射器之特性之一特定厚度冷光材料之一層結合以便獲得具有所要色點之一光發射。特徵化及分級所製造之光發射器相對昂貴，且需要在存料中保留之具有冷光材料之一相對大數量之不同層亦相對昂貴。
本發明之一目標係提供允許使用具有略微不同藍光發射光譜之藍光發射光源之一色彩轉換總成。
本發明之一第一態樣提供一種光轉換總成。本發明之一第二態樣提供一種燈。本發明之一第三態樣提供一種燈具。有利的實施例在附屬技術方案中加以定義。
根據本發明之第一態樣之一光轉換總成包括一第一層及一第二層。該第一層包括第一冷光材料。該第一冷光材料包括展示量子侷限且具有至少在一維度上在奈米範圍內之一大小之粒子。該第一層經配置以接收來自發射在一紫或藍光譜範圍內之一第一光譜分佈之光之一光源之光。該第一光譜分佈具有一第一峰值波長。該第一層經組態以獨立於在該紫或藍光譜範圍內之第一光譜分佈之位置將實質上所有該接收光轉換至在該藍光譜範圍內之一第二光譜分佈之光。該第二光譜分佈具有一第二峰值波長，該第二峰值波長係長於該第一峰值波長之一波長。該第二層包括一第二冷光材料。該第二層經配置以接收該第二光譜分佈之光且經組態以將該接收光至少部分地轉換至不同於該第一光譜分佈及該第二光譜分佈之一第三光譜分佈之光。
該第一層(其包括該第一冷光材料)將實質上所有該第一光譜分佈之該光轉換至該第二光譜分佈之光。此獨立於在該藍或紫光譜範圍內該第一光譜分佈之精確位置而完成。此意指該第一冷光材料之吸收光 譜相對寬且與在該紫及藍光譜範圍內之該第一光譜分佈之可能位置重疊。其進一步意指在該第一層中之該第一冷光材料之數量相對大(至少足夠大)以吸收該第一光譜分佈之所有接收光以獲得(例如)全轉換。該第一冷光材料展示量子侷限，其意指該等粒子具有取決於該等粒子之大小之光學性質。該等材料之實例有量子點、量子桿、及量子四角體。該第一冷光材料係具有一定義明確之光發射光譜之一冷光材料，且因此在藍光譜範圍內該第二光譜分佈之位置定義明確，第二峰值波長亦定義明確。因此，包括該第一冷光材料之該第一層將並未確切已知其光譜分佈在紫或藍光譜範圍內所處位置之光轉換至確切已知其光譜分佈及峰值波長所處波長之藍光。
隨後，該第二光譜分佈之至少一部分光經轉換至該第三光譜分佈之光。該第二光譜分佈之非轉換部分光連同該第三色彩分佈之產生光一起發射至環境中。因為清楚知道第二色彩分佈之位置，且清楚知道吸收部分，且清楚知道第三光譜分佈之產生光之數量，所以光轉換總成之總光發射係定義明確且清楚知道的。無需特徵化或分級發射第一光譜分佈之光之光源，且不必在存料中保留不同第二層。尤其是，因為在藉由第一層之光之色彩之全轉換之後第二光譜分佈之位置並不遭受可導致可見色差之容許度，所以具有第一冷光材料之第一層對此效應有貢獻。
光轉換總成之一進一步優點係具有第一冷光材料之第一層將紫光或藍光轉換至一較高波長(第二光譜分佈)之藍光。人眼對具有在紫光譜範圍及較低藍光譜範圍內之一波長之光較不敏感。若光之波長增加至在較高藍光譜範圍內之一波長，則人眼感受該光為一較高強度之光。因此，人眼感受此轉換光為一較高流明量之光。此一部分更多流明之光並未藉由第二層轉換，且因此，感受此部分光為一較高強度之光之光轉換總成之總光發射，而同時，以(光學)瓦特表示之第一光譜 分佈之接收光之數量並未增加。
視需要，第一層經組態以將來自發射在一紫或藍光譜範圍內之一第一光譜分佈之光之光源之接收光完全轉換至在藍光譜範圍內之一第二光譜分佈之光。應注意，光之全轉換意指在色彩轉換總成之光發射中不存在第一光譜分佈之剩餘光。因此，藉由第一層接收之所有光經轉換至另一色彩之光。然而，在轉換期間一些損耗可導致第二光譜分佈之一稍少發射光，但是，在全轉換之背景內容中，最重要的特性係不存在第一光譜分佈之剩餘光。第二光譜分佈之光至第三光譜分佈之光之一部分轉換意指並非所有光經轉換且第二光譜分佈之一部分光係藉由光轉換總成發射。
第一冷光材料之粒子具有在至少一維度上在奈米範圍內之一大小。此意指(例如)若粒子實質上呈球形，則其等之直徑在奈米範圍內。或者，此意指(例如)若粒子呈線形，則線之一截面之一大小在一方向上在奈米範圍內。在奈米範圍內之一大小意指其等之大小至少小於1微米，因此，小於1000奈米，且大於或等於0.5奈米。在一實施例中，在一維度上之大小小於50奈米。在另一實施例中，在一維度上之大小在2至30奈米之範圍內。
視需要，光轉換總成包括用於發射在紫光譜範圍或藍光譜範圍內之第一光譜分佈之光之光源。
視需要，第一冷光材料之一吸收光譜與第一光譜分佈完全重疊。若吸收光譜與第一光譜分佈完全重疊，則第一光譜分佈之潛在所有光經轉換至第二光譜分佈之光。
視需要，第一層包括足夠大以完全吸收接收光之量子點數量。若第一光譜分佈之所有接收光皆被吸收，則所有光將藉由第一冷光材料進行轉換且無第一光譜分佈之光仍留在光轉換總成之光發射光譜中。第一冷光材料之轉換效率可導致一些損耗使得第一光譜分佈之接 收光之能量總量稍高於第二光譜分佈之產生光之總量。
視需要，第二峰值波長在自460奈米至480奈米之一範圍內。若第二光譜分佈之峰值波長在此範圍內，則此峰值波長在藍光譜範圍內係一相對長的波長，其意指人類肉眼感受第二光譜分佈之光比具有一較低峰值波長之第一光譜分佈之光強烈得多。因此，感受色彩轉換總成之總光發射比在第一光譜分佈之接收光之基礎上所預期的更強烈。
視需要，第一峰值波長在自380奈米至460奈米之一範圍內。視情況，第一峰值波長在自440奈米至460奈米之一範圍內。若第一峰值波長在此等範圍之一者內，則在藍光譜範圍內仍有足夠未使用之波長(其中可發射第二光譜分佈之光)係可用的。因此，光轉換總成之一設計者能夠選擇在部分藍光譜範圍內具有一光發射光譜不與第一光譜分佈重疊且具有一光吸收光譜與第一光譜分佈之可能位置完全重疊之第一冷光材料。此外，在紫或藍光譜範圍內之此一位置允許峰值波長自第一峰值波長至第二峰值波長之一相對大的增加，且因此，允許當以流明表示時之轉換光之一顯著增加。
視需要，第三光譜分佈落於500奈米至800奈米之一光譜內。
視需要，第一層與光源直接接觸。若第一層與光源直接接觸，則易於獲得第一光譜分佈之光之一全轉換。此選用實施例防止在光源與第一層之間之光洩漏。此外，第一層之大小可保持相對小以節省材料。
視需要，一間隙存在於第一層與第二層之間。換言之，第二層經配置成一遠端或附近組態，其意指第二層不與第一層直接接觸。間隙防止因熱傳導而使第二層自第一層接收熱(且反之亦然)。因為第二層中之第二冷光材料變得過熱可損害第二冷光材料且以一負面方式影響第二冷光材料之效率，所以防止第二冷光材料變得過熱通常係有利的。此外，在特定附近組態中，光轉換組態之總效率可較高。
視需要，光轉換總成進一步包括一反射光混合室。光源、第一層、第二層之至少一者配置於反射光混合室內。視需要，反射光混合室包括一光出射窗且第二層配置於光出射窗處。
反射光混合室之壁反射撞擊於壁上之光，且因此，再循環藉由光轉換總成之組件之一者在一錯誤方向上(並非光出射窗之方向)發射或反射之光。光源可朝向壁發射光且第一層或第二層可反射撞擊於其等之上之一部分光。光轉換總成之效率整體上增加。進一步，取決於在反射光混合室內之光源、第一層、第二層之至少一者之精確配置，光經更妥善地混合及/或分佈使得自光轉換總成獲得一更加同質的光輸出。
視需要，第一冷光材料包括量子點、量子桿及量子四腳體之至少一者。該等材料具有取決於其等之大小之光學性質且在一方向上其等之大小在奈米範圍內。因此，該等材料係針對第一冷光材料之適宜材料。
根據本發明之第二態樣，提供一種包括根據本發明之第一態樣之一光轉換總成之燈。
根據本發明之第三態樣，提供一種包括根據本發明之第一態樣之一光轉換總成或包括根據本發明之第二態樣之一燈之燈具。
根據本發明之第二態樣之燈及根據本發明之第三態樣之燈具提供相同於根據本發明之第一態樣之光轉換總成之優點且具有類似實施例，該等類似實施例具有類似於光轉換總成之對應實施例之類似效應。
根據本發明之第四態樣，提供在一光轉換總成中包括一第一冷光材料之一層之用途。該用途係將一第一光譜分佈之光全轉換至第二光譜分佈之光，第一光譜分佈在紫或藍光譜範圍內且具有一第一峰值波長。第二光譜分佈在藍光譜範圍內且具有一第二峰值波長。第二峰 值波長係長於第一峰值波長之一波長。全轉換獨立於在紫或藍光譜範圍內之第一光譜分佈之位置。第一冷光材料包括展示量子侷限且具有至少在一維度上在奈米範圍內之一大小之粒子。
熟悉此項技術者將瞭解本文中之術語「實質上」(諸如在「實質上所有發射」中或在「實質上組成」中)。術語「實質上」亦可包含具有「全然地」、「完全地」、「所有」、「完全」等之實施例。因此，在實施例中，亦可移除術語「實質上」。在適用之情況下，術語「實質上」亦可涉及90%或更高、諸如95%或更高、尤其是99%或更高、甚至更尤其是99.5%或更高、包含100%。術語「包括」亦包含其中術語「包括」意指「由...組成」之實施例。
本發明之此等及其他態樣可自下文中描述之實施例顯而易見且將參考下文中描述之實施例加以闡明。
熟習此項技術者將瞭解上述選項、實施方案及/或本發明之態樣之兩者或兩者以上可以任意視為有用的方式加以組合。
熟習此項技術者可在本描述之基礎上進行系統或總成之修改或變動，其對應於所描述之總成之修改及變動。
100‧‧‧光轉換總成
102‧‧‧第三光譜分佈之光
104‧‧‧第二光譜分佈之光
106‧‧‧第二層
108‧‧‧第一層
110‧‧‧第一光譜分佈之光
150‧‧‧曲線圖
152‧‧‧箭頭
154‧‧‧吸收光譜/光吸收光譜
156‧‧‧第一光譜分佈/第一光發射光譜
158‧‧‧第二光譜分佈/第二光發射分佈
200‧‧‧光轉換總成
202‧‧‧光源
250‧‧‧光轉換總成
252‧‧‧反射光混合室
254‧‧‧位置
256‧‧‧位置
258‧‧‧光出射窗
260‧‧‧內壁
300‧‧‧光轉換總成/光轉換元件
302‧‧‧光源
304‧‧‧支撐層
306‧‧‧第二層
308‧‧‧第一層
320‧‧‧光轉換總成
326‧‧‧第二層
340‧‧‧光轉換總成
348‧‧‧第一層
360‧‧‧光轉換總成/色彩轉換總成
363‧‧‧第三層
380‧‧‧光轉換總成
384‧‧‧支撐層
386‧‧‧第二層
400‧‧‧燈
402‧‧‧光轉換總成
450‧‧‧燈
452‧‧‧漫射體
454‧‧‧光混合盒
500‧‧‧燈具
λp1‧‧‧第一峰值波長
λp2‧‧‧第二峰值波長
λ 1‧‧‧強截止波長
圖式中：圖1a示意性地展示根據本發明之第一態樣之一光轉換總成之一第一實施例之一截面圖，圖1b示意性地展示具有光源及光轉換總成之第一層之光發射光譜及光吸收光譜之一曲線圖，圖2a示意性地展示光轉換總成之另一實施例，圖2b示意性地展示光轉換總成之一進一步實施例，圖3示意性地展示光轉換總成之組件之替代配置，圖4a與圖4b示意性地展示根據本發明之第二態樣之一燈之實施 例，及圖5示意性地展示根據本發明之第三態樣之一燈具之一實施例。
應注意，在不同圖式中藉由相同元件符號表示之品項具有相同結構特徵及相同功能，或係相同信號。在已解釋此一品項之功能及/或結構之情況下，不必在詳細描述中重複其之解釋。
圖式純粹係概括性且並非按比例繪製。特別為了清楚之故，大幅誇大一些維度。
在圖1中展示一第一實施例。圖1a示意性地展示根據本發明之第一態樣之一光轉換總成100之一截面圖。光轉換總成100之一第一層108接收一第一光譜分佈之光110。第一光譜分佈在一紫或藍光譜範圍內且第一光譜分佈具有在紫或藍光譜範圍內之一第一峰值波長。第一層108包括量子點(其係一冷光材料)。量子點吸收第一光譜分佈之光且轉換吸收光至一第二光譜分佈之光104。第二光譜分佈在藍光譜範圍內且具有一第二峰值波長，該第二峰值波長係長於第一峰值波長之一波長。第一層108經組態以將第一光譜分佈之接收光完全轉換至第二光譜分佈之光104。全轉換獨立於紫或藍光譜範圍內之第一光譜分佈之精確位置。因此，藉由第一層發射之光係第二光譜分佈之光104且光轉換總成進一步包括經組態以接收第二光譜分佈之光104之一第二層106。第二層106包括經組態以吸收第二光譜分佈之光104且將吸收光轉換至一第三光譜分佈之光102之第二冷光材料。第二層106經組態以將第二光譜分佈之接收光104部分地轉換至第三光譜分佈之光102。因此，光轉換總成100之光發射包括第三光譜分佈之光102及第二光譜分佈之光104。在一替代實施例中，第二層106經組態以將第二光譜分佈之光104完全轉換至一第三光譜分佈之光102。
應注意，在圖式之描述中，第一層108中之材料係量子點。其他 材料亦可用以代替量子點，諸如量子桿或量子四腳體。第一層108之冷光材料包括至少展示量子侷限且具有至少在一維度上在奈米範圍內之一大小之粒子。此意指(例如)若粒子實質上呈球形，則其等之直徑在奈米範圍內。或者，此意指(例如)若粒子呈線形，則線之一截面之一大小在一方向上在奈米範圍內。在奈米範圍內之一大小意指其等之大小至少小於1微米，因此，小於1000奈米，且大於或等於0.5奈米。在一實施例中，在一維度上之大小小於50奈米。在另一實施例中，在一維度上之大小在2至30奈米之範圍內。
應注意，第一層108及第二層106並非配置於彼此之頂部上，而是在兩層之間存在一間隙。在一實施例中，兩層106、108配置於彼此之頂部上。
圖1b展示具有光源及光轉換總成之第一層之光發射光譜及光吸收光譜之一曲線圖150。藉由第一層108自一光源接收之光係光發射光譜156，其具有一第一峰值波長λp1。光發射光譜156在紫或藍光譜範圍內，且因此，第一峰值波長λp1在此等範圍之一者內。第一層108之量子點具有與紫光譜範圍重疊且與藍光譜範圍部分重疊之一光吸收光譜154。光吸收光譜154相對平坦且具有一強截止波長λ1。第一光發射光譜156之實質上所有光係藉由量子點加以吸收。即使第一光發射光譜156處於略微朝向較短波長處、或略微朝向較長波長處(如箭頭152所指示)，第一光發射光譜156仍在量子點之光吸收光譜154內。因此，獨立於在量子點之光吸收光譜154內之第一光發射光譜156之位置吸收第一光發射光譜156之光。若在第一層108中存在足夠量子點材料，則吸收第一光譜分佈之實質上所有光110。量子點材料將吸收光轉換至第二光譜分佈之光。第二光譜範圍在圖1b中展示為配置於藍光譜範圍內之第二光發射分佈158且其具有一第二峰值波長λp2，該第二峰值波長λp2係長於第一峰值波長λp1之一波長。即便第一光譜分佈之 光位於量子點之吸收光譜154中另一位置處，第二光發射分佈158之位置亦係不可變的。
因此，光轉換總成100之第一層108促成以下效應：即使第一光譜分佈之位置因使用不同光源而不同，第二層106(其包括第二冷光材料)亦永遠接收相同第二光譜分佈之光104。因此，若必須發射第二光譜分佈之光104與第三光譜分佈之光102之一特定比率，則光轉換總成100永遠可藉由使用相同類型之第二層106建構。無需使用具有不同厚度或不同濃度之第二冷光材料之不同類型的第二層106以產生具有第二光譜分佈之光104及第三光譜分佈之光102之特定比率之光。
根據本發明之一實施例，第一峰值波長λp1在紫光譜範圍內，例如，在380奈米至440奈米之範圍內。在另一實施例中，第一峰值波長λp1在較低藍光譜範圍內，例如，在440奈米至460奈米之範圍內。根據本發明之一實施例，第二峰值波長在較高藍光譜範圍內，例如，在460奈米至480奈米之範圍內。在本發明之一進一步實施例中，第三光譜分佈之光落於500奈米至800奈米之一光譜內。
圖2a示意性地以一截面圖展示光轉換總成200之另一實施例。除圖1a之光轉換總成100之外，圖2a之光轉換總成200包括發射第一光譜分佈之光110之一光源202。可使用用於發射在紫或藍光譜範圍內之光之任意適宜光源。實例如下：一發光二極體(LED)或一雷射二極體。應注意，光源202不與第一層108直接接觸。換言之，一間隙存在於光源202與第一層108之間。在其他實施例中，第一層108可直接配置於光源202之頂部上。
圖2b示意性地以一截面圖展示光轉換總成250之一進一步實施例。光轉換總成250類似於圖2a之光轉換總成200，其中具有一重要差異：一反射光混合室252被添加至光轉換總成250。在圖2b之實施例中，在反射光混合室252內提供光源202及第一層108，且在反射光混 合室252之一光出射窗258處提供第二層106。至少反射光混合室252之內壁260係反射的，且在一實施例中係漫反射的。在圖2b中示意性地(例如)在位置254、256處指示撞擊於內壁260上之光經漫反射。在位置254處，第一光譜分佈之光可撞擊於反射內壁260上。在位置256處，第二光譜分佈之光可撞擊於反射壁上。反射光經再循環使得其仍可到達第一層108或第二層106用於經轉換至另一色彩。視需要，內壁260具有高於90%之一反射率，且在另一實施例中，內壁260之反射率大於95%。
視需要，光轉換總成250可包括配置成與光源202、第一層108及或第二層106光學接觸之光學橋接元件(未展示)。一光學橋接元件可增加自光源202朝向第一層108及/或朝向第二層106之光傳送且可增加來自光源202之光之外部耦合。用於光學橋接元件之適宜材料可係玻璃、石英或熱穩定聚合物(諸如聚矽氧)。光學橋接元件之折射率通常在1.2至1.8之範圍內。聚二甲基矽氧烷(PDMS)具有(例如)1.4之一折射率。
圖3示意性地以一截面圖展示光轉換總成之組件之替代配置。在光轉換元件300中，一光源302(其發射在一第一光譜分佈內之光)配置於一支撐層304上。光源302經組態以發射在紫或藍光譜範圍內之第一光譜分佈之光。包括量子點之一第一層308配置於光源302之一頂部上。第一層308經組態使得第一光譜分佈之所有光經轉換至一第二光譜分佈之光。第二光譜分佈在藍光譜範圍內。包括經組態以將第二光譜分佈之一部分光轉換至一第三光譜分佈之光之一第二冷光材料之一第二層306配置於第一層308之頂部上。
光轉換總成320類似於光轉換總成300。光源302並非配置於一支撐層304上，然而，在光轉換總成320之其他實施例中，光源302可配置於一支撐層304上。第一層308配置於光源302上。具有大於第二層 306之面積之一第二層326配置於遠離光源302與第一層308之組合一距離處。換言之，在第二層326與光轉換總成320之其他總成之間存在一間隙。
光轉換總成340類似於光轉換總成320，然而，第一層348並非配置於光源302之頂部上，而是與第二層326直接接觸。光源302與第一層348之間存在一間隙。
光轉換總成360類似於光轉換總成340，然而，在第二層326之頂部上提供一額外第三層363。第三層363包括將第二光譜分佈之一部分光或第三光譜分佈之一部分光轉換至一第四光譜分佈之光之一第三冷光材料。光轉換總成360之光發射因第三冷光材料而包括一第三色彩之光，該第三色彩之光係第四光譜分佈之光。因此，可產生更多不同色彩或可獲得具有一較高演色指數之白光。在圖3之色彩轉換總成360中，第二冷光材料及第三冷光材料配置於不同層中。在其他實施例中，其等可經配置為在一單個層中之一混合，或其等可經配置於一單個層中，其中不同冷光材料在單個層中以間隔分開。甚至可使用多於兩種冷光材料以便產生甚至更多色彩之光或一較高品質之白光。
光轉換總成380係另一替代配置。光源302與第一層308(其在光源302之頂部上)之複數個組合配置於一支撐層384上。具有第二冷光材料之一單個第二層386配置於依一短距離遠離第一層308處。在一替代配置中，第一層308並非直接配置於光源302之頂部上，而配置於依一短距離遠離光源302處，或其等結合至一單個層中，該單個層(例如)與第二層386直接接觸。
應注意，熟習者能夠結合圖1a、圖1b、圖2a、圖2b及圖3之所有種類之配置以便獲得最適合其之要求之一光轉換總成。
在本發明之實施例中，量子點可被用作為第一層之冷光材料。量子點係大體上僅具有幾奈米之一寬度或直徑之半導體材料之小晶 體。當量子點藉由入射光激發時，一量子點發射藉由晶體之大小及材料判定之一色彩之光。因此可藉由調適點之大小而產生一特定色彩之光。具有在可見範圍內之發射之大多數已知量子點係基於具有殼層之硒化鎘(CdSe)(諸如硫化鎘(CdS)及硫化鋅(ZnS))。亦可使用無鎘量子點，諸如磷化銦(InP)、及硫化銦銅(CuInS2)及/或硫化銦銀(AgInS2)。量子點展示極窄之發射譜帶且因此其等展示飽和色。此外，發射色彩可易於藉由調適量子點之大小加以調諧。在此項技術中熟知之任意類型的量子點只要具有適當的波長轉換特性，即均可在本發明中使用。
在本發明之實施例中，第二層包括一第二冷光材料。第二冷光材料可係一有機或一無機材料。適宜於用作為波長轉換材料之有機冷光材料之實例包含基於苝衍生物之冷光材料，其(例如)以品牌名稱Lumogen銷售。因此，適宜之市售產品之實例包含(但不限於)Lumogen Red F305、Lumogen Orange F240、Lumogen Yellow F170、Lumogen F083及其等之組合。
適宜於第二層之無機冷光材料(例如，磷光體)之實例包含(但不限於)摻雜有鈰之釔鋁石榴石(Y3Al5O12：Ce3+，亦稱為YAG：Ce或摻Ce之YAG)或鎦鋁石榴石(LuAG，Lu3Al5O12)、α-SiAlON：Eu2+(黃)及M2Si5N8：Eu2+(紅)(其中M係選自鈣Ca、Sr及Ba之至少一元素)。可用於本發明之實施例之一無機磷光體之另一實例(通常在接收光係藍光之情況下)係YAG：Ce。此外，一部分鋁可使用釓(Gd)或鎵(Ga)代替，其中更多Gd導致黃色發射之一紅移。其他適宜材料可包含(Sr1-x-yBaxCay)2-zSi5-aAlaN8-aOa：Euz 2+(其中，0a<5，0x1，0y1及0<z1及(x+y)1)，諸如，Sr2Si5N8：Eu2+，其發射在紅色範圍內之光。
視需要，第二層包括散射元素，例如，Al2O3、BaSO4或TiO2之粒子。
圖4a與圖4b示意性地展示根據本發明之第二態樣之一燈之實施例400、450。燈400係一改裝燈泡，其中配置有根據本發明之第一態樣之複數個光轉換總成402。燈450係一所謂之光引擎，該光引擎包括內壁係光反射性且在其光出射窗處包括一漫射體452之一光混合盒454。與漫射體相對，複數個光轉換總成配置於光混合盒454內，該複數個光轉換總成朝向光混合盒454之光出射窗發射光。並非通過漫射體452直接透射至環境中且其係往回反射之光藉由光混合盒454之反射內壁再循環。所揭示之光轉換總成可用於包含(但不限於)一白熾置換燈、一TL置換燈、一鹵素置換燈之任意燈中。
圖5示意性地展示根據本發明之第三態樣之一燈具500之一實施例。燈具500包括根據本發明之第一態樣之一個或一個以上光轉換總成(未展示)，或包括根據本發明之第二態樣之一個或一個以上燈(未展示)。
應注意，上述實施例圖解說明而非限制本發明，且熟習此項技術者將能夠在不脫離隨附申請專利範圍之範疇之情況下設計許多替代實施例。
申請專利範圍中，放置於圓括號之間之任意參考符號不應理解為限制申請專利範圍。動詞「包括」及其詞形變化之使用不排除在一申請專利範圍中陳述之元件或步驟以外之元件或步驟之存在。在一元件前之冠詞「一」或「一個」不排除複數個該等元件之存在。本發明可借助於包括若干明顯不同之元件之硬體加以實施。在列舉若干構件之器件申請專利範圍中，此等構件之若干者可藉由硬體之同一品項加以體現。某些措施在相互不同的附屬申請專利範圍中敘述，但僅就此事實，並不表示此等措施之組合不能利用以獲得好處。
100‧‧‧光轉換總成
102‧‧‧第三光譜分佈之光
104‧‧‧第二光譜分佈之光
106‧‧‧第二層
108‧‧‧第一層
110‧‧‧第一光譜分佈之光
150‧‧‧曲線圖
152‧‧‧箭頭
154‧‧‧吸收光譜/光吸收光譜
156‧‧‧第一光譜分佈/第一光發射光譜
158‧‧‧第二光譜分佈/第二光發射分佈
λp1‧‧‧第一峰值波長
λp2‧‧‧第二峰值波長
λ 1‧‧‧強截止波長

Claims (15)

  1. 一種光轉換總成(100、200、250、300、320、340、360、380、402)，其包括：一第一層(108、308、348)，其包括第一冷光材料，該第一冷光材料包括展示量子侷限且具有至少在一維度上在奈米範圍內之一大小之粒子，該第一層(108、308、348)經配置以接收來自發射在一紫或藍光譜範圍內之一第一光譜分佈(156)之光之一光源(202、302)之光(110)，該第一光譜分佈(156)具有一第一峰值波長(λp1)，該第一層(108、308、348)經組態以獨立於在該紫或藍光譜範圍內之第一光譜分佈(156)之位置將實質上所有該接收光(110)轉換至在該藍光譜範圍內之一第二光譜分佈(158)之光(104)，該第二光譜分佈(158)具有一第二峰值波長(λp2)，該第二峰值波長(λp2)係長於該第一峰值波長(λp1)之一波長，一第二層(106、306、326、386)，其包括一第二冷光材料，該第二層(106、306、326、386)經組態以接收該第二光譜分佈(158)之光(104)且經組態以將該接收光(104)至少部分地轉換至不同於該第一光譜分佈(156)及該第二光譜分佈(158)之一第三光譜分佈之光(102)。
  2. 如請求項1之光轉換總成(100、200、250、300、320、340、360、380、402)，其進一步包括用於發射在該紫光譜範圍或該藍光譜範圍內之該第一光譜分佈(156)之光(110)之該光源(202、302)。
  3. 如請求項1或2之光轉換總成(100、200、250、300、320、340、360、380、402)，其中該第一冷光材料之一吸收光譜(154)與該第一光譜分佈 (156)完全重疊。
  4. 如請求項1或2之光轉換總成(100、200、250、300、320、340、360、380、402)，其中該第一層(108、308、348)包括足夠大以完全吸收該接收光(110)之一第一冷光材料量。
  5. 如請求項1或2之光轉換總成(100、200、250、300、320、340、360、380、402)，其中該第二峰值波長在自460奈米至480奈米之一範圍內。
  6. 如請求項1或2之光轉換總成(100、200、250、300、320、340、360、380、402)，其中該第一峰值波長(λp1)在自380奈米至460奈米之一範圍內。
  7. 如請求項1或2之光轉換總成(100、200、250、300、320、340、360、380、402)，其中該第三光譜分佈落於自500奈米至800奈米之一光譜內。
  8. 如請求項2之光轉換總成(100、200、250、300、320、340、360、380、402)，其中該第一層(108、308、348)與該光源(202、302)直接接觸。
  9. 如請求項1或2之光轉換總成(100、200、250、300、320、340、360、380、402)，其中一間隙存在於該第一層(108、308、348)與該第二層(106、306、326、386)之間。
  10. 如請求項1或2之光轉換總成(100、200、250、300、320、340、360、380、402)，其進一步包括一反射光混合室，其中該光源(202、302)、該第一層(108、308、348)、該第二層(106、306、326、386)之至少一者配置於該反射光混合室內。
  11. 如請求項1或2之光轉換總成(100、200、250、300、320、340、360、380、402)，其中該反射光混合室包括一光出射窗(258)及該第二層(106、306、326、386)配置於該光出射窗(258)處。
  12. 如請求項1之光轉換總成(100、200、250、300、320、340、360、380、402)，其中該第一冷光材料包括量子點、量子桿及量子四腳體之至少一者。
  13. 一種燈(400、450)，其包括如請求項1至12中之一項之一光轉換總成(100、200、250、300、320、340、360、380、402)。
  14. 一種燈具(500)，其包括如請求項1至12中之一項之一光轉換總成(100、200、250、300、320、340、360、380、402)或包括如請求項13之一燈(400、450)。
  15. 一種在一光轉換總成中包括一第一冷光材料之一層之用途，其將實質上一第一光譜分佈之所有光轉換至一第二光譜分佈之光，該第一光譜分佈在紫或藍光譜範圍內且具有一第一峰值波長，該第二光譜分佈在該藍光譜範圍內且具有一第二峰值波長，該第二峰值波長係長於該第一峰值波長之一波長，實質上全轉換係獨立於在該紫或藍光譜範圍內之該第一光譜分佈之位置，該第一冷光材料包括展示量子侷限且具有至少在一維度上在該奈米範圍內之一大小之粒子。
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