具有電致可變散射元件的照明器件的製作方法

2023-08-01 05:30:06 2

專利名稱：具有電致可變散射元件的照明器件的製作方法
技術領域：
本發明涉 及照明器件，該照明器件包括腔室和發光材料層，所述腔室包含發光二極體(LED)，所述發光材料層布置成遠離所述LED。本發明還涉及電致可變散射元件在這類照明器件中的使用。
背景技術：
具有可變顏色輸出的器件為本領域所知。舉例而言，US2007273265揭示了一種具有可變輸出顏色的發光器件。更具體而言，這份文獻描述了一種可置放於光源前側以生成其他顏色或色溫的顏色轉換單元。所述光源典型地是功率高效但是在窄的且固定的光譜內發射的發光二極體(LED)。新顏色是由所述單元中包含的螢光染料的光致發光生成。優選地，通過控制所述螢光染料的定向、密度或分布，或通過控制所述單元中光的光路長度，可電控制所述單元的顏色轉換。此外，W02007069142描述了一種用於發射具有期望色點的光的發光器件，所述發光器件包括至少一個固態光源、至少一個光轉換元件、導光布置和開關控制單元，其中提供所述固態光源用於發射初級輻射，布置於所述固態光源和所述光轉換元件之間的導光布置具有至少一個電光開關，用於可控制地將所述初級輻射分成第一部分和第二部分，所述開關控制單元被提供用於控制所述至少一個電光開關，以可變地調整所述初級輻射的第一部分和第二部分之間的比率，並且所述光轉換元件被提供用於所述初級輻射的至少第一部分的部分的或全部的吸收，以及用於次級輻射的再發射。

發明內容
用以調節光學屬性的現有技術系統的不利之處可能是使用較不穩定的有機染料、 器件的複雜性或通過光學開關的器件光的損失。此外，舉例而言，這類器件可能不是容易地被用以提供能夠調節所述器件光的相關色溫的發光器件。顏色調節被認為是基於發光二極體的燈具的獨特特徵。例如，使用「冷白」 LED或 「暖白」LED的組合允許移過靠近黑體軌跡的線。這些基於磷光體的白色LED可結合於光盒中，所述光盒由高反射腔室和覆蓋所述腔室中的開口的漫射器組成。在這些種類的模塊中調節顏色是可能的。然而，這導致所安裝的LED的不完整使用和因此較高的成本。此外，通過靠近LED管芯的磷光層進行的藍光轉換不是非常高效。因此，本發明的一個方面是提供替代的照明器件，該照明器件優選地進一步至少部分地避免上述缺點中的一個或更多個。在第一方面，本發明提供一種照明器件，該照明器件被設置用於提供照明器件光 (也稱為「器件光」)，所述照明器件包括光腔室、電致可變散射元件和控制器，其中a.所述光腔室包含設置用於發射LED光的發光二極體(LED)，所述光腔室包括設置成遠離所述LED並設置用於吸收至少部分的所述LED光並發射發光材料光的發光材料層，並且包括出射面，所述發光材料光可通過該出射面出射至所述光腔室的外部，從而提供器件光；b.所述 電致可變散射元件設置在所述發光材料層的下遊和出射面的上遊，以及c.所述控制器電連接至所述電致可變散射元件並設置用於控制所述電致可變散射元件的散射。有利地，這類器件可允許所述照明器件光的顏色調節和/或相關色溫調節的可能性，因為所述電致可變散射元件可被用以將部分的所述光(特別地是所述LED光)散射回 (也即向上遊的方向)所述發光材料，這可導致進一步的吸收和所述發光材料光發射的相對增加。以這種方式，所述色點和相關色溫(CCT)可依據散射而變化。這可有利地得到照明器件，該照明器件也允許基本沿所述黑體軌跡調光，這是例如傳統低壓照明燈幾乎不可能得到的。因此，基於用戶希望和/或基於預定參數，通過控制電致可變散射元件可產生暖光和冷光。有利地，所述照明器件可設置用於使得當所述照明器件處於關閉狀態時，所述LED 和/或所述發光材料，特別是所述發光材料，對於觀察者(該觀察者位於所述照明器件外 (也即所述出射面的下遊))而言基本是不可見的。通過將電致可變散射元件轉換成基本散射狀態，可防止觀察者觀察到所述發光材料。這可能是用戶所期望的。因此，所述電致可變散射元件優選地具有基本上非透射的狀態，並且當所述LED處於非發射狀態時，所述電致可變散射元件處於所述基本非透射的狀態。在一種實施方式中，所述發光二極體(LED)設置用於發射藍光作為LED光，並且所述發光材料層包括以下之一或更多(a)黃光發射發光材料(能夠吸收至少部分的藍色LED 光)和可選的紅光發射發光材料(能夠吸收至少部分的所述藍色LED光和/或至少部分的所述黃色發射光)以及(b)綠光發射發光材料(能夠吸收至少部分的所述藍色LED光)和紅光發射發光材料(能夠吸收至少部分的所述藍色LED光和/或至少部分的所述綠色發射光)。然而，黃光、綠光和紅光發射發光材料的組合也是可能的。以這種方式，可提供白色光。在另一種實施方式中，所述發光二極體(LED)設置用於發射紫外光作為LED光，並且所述發光材料層包括以下之一或更多(a)藍光發射材料(能夠吸收至少部分的紫外LED 光)和黃光發射發光材料(能夠吸收至少部分的所述紫外LED光和/或至少部分的所述藍色發射光)和可選的紅光發射發光材料(能夠吸收至少部分的所述紫外LED光和/或至少部分的所述藍色發射光和/或至少部分的所述黃色發射光)以及(b)藍光發射材料(能夠吸收至少部分的所述紫外LED光)、綠光發射發光材料(能夠吸收至少部分的所述紫外LED 光和/或至少部分的所述藍色發射光)和紅光發射發光材料(能夠吸收至少部分的所述紫外LED光和/或至少部分的所述藍色發射光和/或至少部分的所述綠色發射光)。以這種方式，也可提供白光。儘管所述照明器件可被設置用於提供任何種類的可見光，但是在優選的實施方式中，所述照明器件被設置用於提供白光(優選地具有不同種類，例如暖白光或冷白光)。例如滷素磷酸鹽之類的一些發光材料可發射可見光光譜內明顯不同顏色的光。因此，也可使用發射兩種或更多種顏色光的發光材料來取代兩種或更多種發出明顯不同顏色光的發光材料。所述發光材料的另一例子是摻雜有鈰和鐠的釔鋁石榴石(YAG)(或相應的石榴石)。儘管可設置所述照明器件以提供任何種類的可見光，但是在優選的實施方式中， 所述照明器件設置用於提供白光(優選地具有不同種類，例如暖白光或冷白光)。在一種實施方式中，所述照明器件包括設置用於發射LED光的多個發光二極體 (LED)，例如大約2個至100個，諸如4個至64個。術語LED在實施方式中可包括多個LED。本文中的術語白光(例如照明器件光)為本領域技術人員所知。它特別地涉及具有位於約2000K至約20000K之間的相關色溫(CCT)的光，它特別地涉及具有位於 2700K至20000K之間的相關色溫的光，對於一 般照明而言，它特別地涉及相關色溫範圍是約2700K至約6500K的光，而為了背光照明目的，它特別地涉及相關色溫範圍是約7000K 至約20000K，並且特別位於依據黑體軌跡(BBL)的約15個顏色匹配標準偏差(standard deviation of color matching，縮寫為SDCM)範圍內，特別位於依據BBL的約10個SDCM 範圍內，更為特別的是位於依據BBL的約5個SDCM範圍內。術語「預定顏色」可涉及原色三角範圍內的任何顏色，但是可特別指白色光。術語「藍光」或「藍光發射」特別指波長在約410nm至490nm的範圍內的光。術語 「綠光」特別涉及波長在約500nm至570nm的範圍內的光。術語「紅光」特別涉及波長在約 590nm至650nm的範圍內的光。術語「黃光」特別涉及波長在約560nm至590nm的範圍內的光。本文中的術語「光」特別涉及可見光，也即波長選自380nm至780nm的範圍內的光。這些術語並不排除可特別具有寬波段發射光的發光材料，所述寬波段發射光具有分別位於例如約500nm至約700nm、約590nm至約650nm和約560nm至590nm的範圍外的波長。然而，發現這類發光材料(或相應的LED)的發射光的主要波長分別位於此處給定的範
圍內。因此，「具有位於......範圍內的波長」特別表明所述發射光可具有指定範圍內的主
要發射波長。特別優選的發光材料可選自石榴石和氮化物，特別是分別摻雜有三價鈰或二價銪的石榴石和氮化物。石榴石的實施方式特別包括A3B5O12石榴石，其中A至少包括釔或鑥且其中B至少包括鋁。這類石榴石可摻雜有鈰(Ce)、鐠(Pr)或鈰和鐠的組合；然而這類石榴石特別摻雜有鈰。特別地，B包括鋁(Al)，然而，B還可部分地包括鎵(Ga)和/或鈧(Sc)和 /或銦(In)，特別地，所述鎵(Ga)和/或鈧(Sc)和/或銦(In)多達B的約20%，更為特別地，所述鎵(Ga)和/或鈧(Sc)和/或銦(In)多達B的約10% (也即B離子基本上由90% 或更多摩爾％的Al和10%或更少摩爾％的Ga、Sc和In中的一種或多種組成)；B可特別包括多達10%的Ga。在另一變體中，B和0可至少部分地由Si和N取代。元素A可特別地選自下列組，該組包括釔(Y)、釓(Gd)、鋱(Tb)和鑥(Lu)0此外，Gd和/或Tb的量特別地僅多達A的約20%。在一種具體實施方式
中，所述石榴石發光材料包括(YhLux)3B5O12 = Ce, 其中χ大於等於0且小於等於1。術語「Ce」表明所述發光材料中的部分金屬離子(也即在所述石榴石中部分的 「A」離子)被Ce取代。例如，假定為(YhLux)3Al5O12 = Ce,部分的Y和/或Lu被Ce取代。這種標記方法為本領域技術人員所知。一般而言，Ce取代不超過10%的A ；—般而言，Ce濃度位於(相對於A的)0. 1 %至4%的範圍內，特別是0. 1 %至2%的範圍內。假定1 %的Ce 和10%的Y，則完全正確的分子式可以是(YaiLua89Ceacil)3Al5O12t5如本領域技術人員所知， 石榴石中的Ce基本是或僅是三價態。
實施方式中紅色發光材料可包括選自下列組中的一種或兩種，該組包括(Ba，Sr, Ca) S:Eu、(Ba, Sr, Ca) AlSiN3 = Eu 和(Ba，Sr, Ca)2Si5N8:Eu。在這些化合物中，銪(Eu)基 本是或僅是二價態，並取代一個或更多個所示的二價陽離子。一般而言，相對於被Eu取代的陽離子而言，Eu的存在量不大於陽離子的10%，特別地，Eu在約0.5%至10%的範圍內，更為特別地，Eu在約0.5%至5%的範圍內。術語「:Eu」表明部分的金屬離子由Eu取代(在這些例子中由Eu2+取代)。例如，假定CaAlSiN3 = Eu中有2%的Eu，則正確的分子式可以是 (Caa98Euaci2)AlSiNy —般而言，二價銪將取代二價陽離子，例如上述二價鹼土陽離子，特別 i Ca> Sr nJc Ba。材料(Ba，Sr，Ca) S:Eu還可表示為MS:Eu，其中M是選自下列組中的一種或多種元素，該組包括鋇(Ba)、鍶(Sr)和鈣(Ca)；特別地，這類化合物中的M包括鈣或鍶，或者鈣和鍶，更為特別地，M包括鈣。此處，Eu被引入並取代至少部分的M(也即，Ba、Sr和Ca中的一種或多種)。此外，材料(Ba，Sr，Ca)2Si5N8:Eu還可表示為M2Si5N8 = Eu,其中M是選自下列組中的一種或多種元素，該組包括鋇(Ba)、鍶(Sr)和鈣(Ca)；特別地，這類化合物中的M包括鍶和/或鋇。在另一具體實施方式
中，M包括Sr和/或Ba (未計入存在的Eu的量)，特別地50 %至100 %，特別地50 %至90 %的Ba和50 %至0 %，特別地50 %至10 %的Sr，例如 Ba1^Sra5Si5N8:Eu (也即75%的Ba ；25%的Sr)。此處，Eu被引入並取代至少部分的M(也即Ba、Sr和Ca中的一種或多種)。類似地，材料(Ba，Sr，Ca) A1SiN3 Eu還可表示為MA1SiN3 Eu，其中M是選自下列組中的一種或多種元素，該組包括鋇(Ba)、鍶(Sr)和鈣(Ca)；特別地，在這種化合物中M包括鈣或鍶、或者鈣和鍶，更為特別地，M包括鈣。此處，Eu被引入並取代至少部分的M(也即 Ba、Sr和Ca中的一種或多種)。本文中的術語發光材料特別地涉及無機發光材料，該無機發光材料有時也表示為發光材料。這些術語為本領域技術人員所知。所述發光材料可包含在所述腔室壁上的層中、在透射的陶瓷材料中和/或上的層中、在透射的玻璃中和/或上的層中、或可包含於透射的有機支撐件中和/或上的層中。諸如透射的陶瓷材料、透射的玻璃和透射的有機支撐件之類的透射的支撐件可針對實施方式特別地設置，其中所述照明器件設置用於經由這類透射的支撐件向外部提供LED光。術語「層」可包括一層或更多層。因此，在一種實施方式中，術語層還可解讀為多層。例如，各層可相鄰設置，非相鄰地設置或設置成在彼此之上。在一種實施方式中，層可覆蓋於部分的腔室上，例如壁和/或底部上，但是這些壁或底部還可部分地覆蓋有這類層。如上所述，所述透射的支撐件可包括至少部分的發光材料。所述透射的支撐件包括發光材料的事實並不排除所述部分的發光材料可設置在所述照明器件中的其他地方；然而，在一種具體實施方式
中，基本上所有的發光材料都由所述透射的材料所包含。表述「所述透射的支撐件包括所述發光材料」可涉及選自下列組中的透射的支撐件，該組包括所述發光材料內嵌於透射的支撐件中的透射的支撐件、自身是發光材料的透射的支撐件、具有包括發光材料(發光材料側朝外)的下遊塗層的透射的支撐件、具有包括發光材料(發光材料側朝向LED)的上遊塗層的透射的支撐件、以及具有均包括發光材料的上遊塗層和下遊塗層的透射的支撐件。
在 一種實施方式中，所述透射的支撐件具有包括所述塗層的上遊面，其中所述塗層包括至少部分的所述發光材料。這類實施方式能從發光材料的遠端位置(也即遠離LED) 和從距離出射窗的較遠位置獲益。在一種具體實施方式
中，至少部分的發光材料包括透射的陶瓷發光材料，其中所述透射的支撐件包括所述透射的陶瓷發光材料。因此，在這個實施方式中，所述透射的支撐件是發光陶瓷。特別合適的發光陶瓷是基於如上所述的含鈰石榴石。透射的陶瓷層或發光陶瓷以及它們的製備方法為本領域所知。舉例而言，參見第10/861，172號美國專利申請(US2005/0269582)、第11/080, 801號美國專利申請(US2006/0202105)或者 W02006/097868, W02007/080555, US2007/0126017 和 W02006/114726。所述文獻，特別是這些文獻中所提供的關於陶瓷層的製備的信息在此通過引用併入本文。在另一實施方式中，所述透射的支撐件包括有機材料，例如薄片或薄板。因此，在一種實施方式中，所述發光材料層包括選自下列組中的透射的有機材料支撐件，該組包括 PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)、PEN(聚萘乙稀)、PC(聚碳酸脂)、聚丙烯酸甲酯(PMA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) (Plexiglas (商標名))或Perspex (商標名))、醋酸丁酸纖維素(CAB)、 聚碳酸酯、聚氯乙烯(PVC)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、(PETG)(乙二醇改性聚對苯二甲酸乙二醇酯(glycol modified polyethyleneter印hthalate))、PDMS (聚二甲基矽氧燒) 和COC (環烯烴共聚物)。然而，在另一實施方式中，所述透射的支撐件包括無機材料。優選的無機材料選自下列組，該組包括玻璃、(熔融)石英、陶瓷材料(見上文)和聚矽酮。如上所述，所述發光材料可設置於所述透射的支撐件內和/或上。本文中的術語「透射的」表示某物可被光穿透，特別是可被部分的可見光波長區域的光穿透，更為特別地對於整個可見光區域(也即380nm至780nm)的光而言是基本上可穿透的。一般而言，本文中的術語透射的表示所有的或部分的可見光被允許至少部分地通過 (所述材料)，無論所述所有的或部分的可見光是否被漫射。特別地，術語「透射的」可表示 (可見)光垂直照射下的Icm厚的塊(例如l*l*lcm的立方體)在選自(可見)光的預定波長處透射至少約50%，優選地為至少約80%，更為優選地至少約90%，又更為優選地至少約95%的所述預定波長的光。基於LED的光源中遠端發光材料似乎在系統功效方面是非常有利的，特別是對於產生具有低色溫(暖白)的光而言尤為如此。將發光材料塗層應用在透射的支撐件(或遠離LED的其他地方)可導致高的系統功效，因為僅有極少的光可反射進入LED，在LED中， 所述光很有可能被吸收。相比於在LED封裝體中具有發光材料的系統，使用遠離LED的發光材料可導致高達約50%的功效增加。因此，本發明實施了具有遠離LED的發光材料的光腔室。發光材料遠離光源的遠端系統例如在W02007046035或由Narendran，SPIE 2005， "Improved performance white LED」，固態發光第五次國際會議，SPIE5941會議記錄， 45-50，Bellingham, WA，光學工程師國際協會中有描述。作為將發光材料布置至LED的取代，包括發光材料的透射的支撐件的布置允許所述發光材料和所述LED之間的非零距離。這個距離在本文中稱為dLL (發光材料LED距離)。 距離dLL特別是最短距離。這意味著在一種實施方式中LED和發光材料之間的任何最短距離等於或特別地大於0mm。在一種實施方式中，發光材料LED距離(dLL)的範圍是0. 5mm至50mm,特別地是3mm至20mm。所述照明器件可包括多於一個的透射的支撐件，其中一個或多個這類的透射的支撐件包括發光材料。
例如，所述多於一個的透射的支撐件可包括不同發光材料。如上所述，發光材料層在一種實施方式中或在其他實施方式中可不被所述光腔室的部分壁所包括。這些不包括所述發光材料的部分壁(包括底部)優選地是反射性的，例如可包括反射塗層。舉例而言，可應用MCPET(微發泡聚對苯二甲酸乙二醇酯)作為反射材料。以這種方式，可獲得LED光和發光材料發射光的良好混合。所述電致可變散射元件可以是可在至少部分透射的狀態和至少部分散射的狀態之間電致轉換的任何元件。舉例而言，在W02007/007220、US2007/0273265和 W02007/007235中描述了這樣的系統，這些文獻在此通過引用併入本文。舉例而言，合適的系統可選自下列各項構成的組液晶、膽留型液晶、聚合物混合物以及特別是聚合物分散液晶(PDLC)。因此，在一種具體實施方式
中，所述電致可變散射元件包括聚合物分散液晶 (PDLC)。基於聚合物分散液晶的種類，這類系統可在關閉狀態或在開啟狀態中散射。優選地，選取在關閉狀態中散射的那些種類。可以以各種方式獲得電可控散射。可用於這個目的的最為人所知的材料是聚合物分散液晶、凝膠和膽留型結構。當液晶分子分散於各向同性聚合物中時，獲得PDLC。在電場關閉狀態下，液晶分子在聚合基質中隨機定向並且光在所有方向隨機散射。在施加電場時，所述散射逐漸減弱，並且當所述液晶分子變成完全在所述電場方向上對齊時，所述分子的尋常折射率與所述聚合物的折射率匹配，所以所述單元變得透明。在提供與極化無關的散射的凝膠的情形下，優選使用分散於定向的各向異性聚合物基質中的具有負介電各向異性的液晶。在電場關閉狀態下，所述各向異性網絡在所述液晶(LC)內部定向，從而在所述單元內沒有反射率波動，這樣所述單元表現出透明。當施加跨所述凝膠的電場時，所述分子傾向於變成定向為垂直於所施加的電場，從而產生具有導致散射光的各種LC定向的晶疇。在膽留型結構的情形下，使用表面處理或聚合物以在所述液晶中引入顯示出光的強散射的所謂的焦錐織構。當施加電場時，液晶分子變成在電場方向上對齊，而散射結構消失。如上所述，諸如聚合物分散液晶之類的電致可變散射元件設置在所述發光材料層的下遊。所述電致可變散射元件(在所述關閉狀態中)在一種實施方式中可具有白色，或在另一種實施方式中可具有另一種顏色(例如由於在所述電致可變散射元件中存在有染料)。術語「上遊」和「下遊」涉及相對於來自所述光源(此處是LED)的光的傳播的物品設置或特徵設置，其中相對於來自於所述光源的光束內的第一位置，所述光束中距離所述光源更近的第二位置是「上遊」，而所述光束內距離所述光源更遠的第三位置是「下遊」。在一種實施方式中，所述出射窗可包括電致可變散射元件，但是所述電致可變散射元件可以可選地或附加地還設置在所述光腔室的內部(還參見下文)。在一種實施方式中，所述照明器件還可包括傳感器，所述傳感器設置用於感測所述照明器件光的一種或多種光學屬性並設置用於提供相應的傳感器信號，其中所述控制器還設置用於響應於所述傳感器信號來控制電致可變散射元件。以這種方式，所述控制器可用以響應於所述傳感器信號來調節所述照明器件的器件光為期望的色點和/或相關色溫。 在又一實施方式中，所述照明器件可包括多個電致可變散射元件。這種實施方式可特別地與多個腔室和/或多個發光材料層結合使用。以這種方式，可更容易地調節所述色點和/或相關色溫。因此，在具體實施方式
中，所述照明器件可包括多個發光材料層。為了進一步允許調節所述器件光的光學屬性，所述多個發光材料層中的兩個或更多個可具有不同的發射特性。因此，在一種具體的實施方式中，第一發光材料層和第二發光材料層可發射具有不同色點，特別是具有不同相關色溫的發光材料發射光。如本領域技術人員所清楚地，可具有其他發光材料層，所述其他發光材料層可選地可都具有不同色點，特別是具有不同相關色溫。這可允許更廣的色域和/或沿所述照明器件光的BBL的更寬的調節。為了簡便起見，本文僅進一步論述具有這類第一發光材料層和第二發光材料層等的實施方式。特別地，第一電致可變散射元件設置在所述第一發光材料層的下遊，並且第二電致可變散射元件設置在所述第二發光材料層的下遊。類似地，所述照明器件可包括分別設置在其他發光材料層下遊的其他電致可變散射元件。特別地，基於設定散射，每個電致可變散射元件設置用於能將部分光，特別是部分所述LED光分別散射回(所述腔室內)相應的發光材料層，從而允許進一步將LED光分別轉換成發光材料發射光。在一種實施方式中，所述照明器件可包括多個光腔室，所述多個光腔室分別包括多個電致可變散射元件和多個發光材料層。以這種方式，每個光腔室可提供具有特定光學屬性的發光材料發射光。優選地，有一個朝向外部的單出射面，也即由所述腔室提供的基本上所有的光僅可通過所述出射面出射至外部。在另一方面，本發明提供在包括光腔室的照明器件中電致可變散射元件的使用， 其中a.所述光腔室包含設置用於發射LED光的發光二極體(LED)；設置成遠離所述 LED並設置用於吸收至少部分所述LED光並發射發光材料發射光的發光材料層；以及出射面，所述LED光和所述發光材料發射光中的一種或多種可通過所述出射面出射至所述光腔室的外部，從而提供照明器件光；b.所述電致可變散射元件設置在所述發光材料層的下遊和所述出射面的上遊； 並將所述LED光和發光材料發射光中的一種或多種的部分反射回所述發光材料層。這種電致可變散射元件可特別地用於控制選自下列各項構成的組中的一種光學屬性或多種光學屬性由所述照明器件產生的照明器件光的色點和相關色溫。如上所述，所述電致可變散射元件優選地包括基本上非透射的狀態，並且所述電致可變散射元件可因此特別地用於當所述LED關閉時阻礙(有色的)所述發光材料層和所述LED對外部的可見性。


現僅通過示例的方式針對隨附示意圖來描述本發明的實施方式，其中對應的參考標記指示對應的布局，並且其中圖1示意性地描繪了依據本發明的照明器件的一種實施方式；圖2示意性地描繪了依據本發明的照明器件的另一種實施方式；
圖3a至圖北示意性地描繪了依據本發明的照明器件的多種實施方式；圖如至圖4b示意性地描繪了依據本發明的具有多個光腔室的照明器件的多種實施方式；以及圖5示意性地描繪了通過使用漫射器的不同漫射(散射)級別測量到的色點偏移。
具體實施例方式圖1示意性地描繪了本發明的照明器件的一種實施方式。所述照明器件用附圖標記1指示；由使用中的照明器件1產生的照明器件光用附圖標記250指示。照明器件1包括光腔室100、電致可變散射元件500和控制器600。後者可集成入照明器件1或可設置在器件1的外部。光腔室100是空腔或腔室，光腔室100包含發光二極體10，發光二極體10在使用中發射LED光20。所述光腔室還包括發光材料層200，發光材料層200設置成遠離LED 10。所述發光材料層包括發光材料201。這種發光材料層200 或者更特別而言地是發光材料201能吸收至少部分的LED光20並發射以附圖標記220指示的發光材料發射光。LED光20和/或發光材料發射光220可通過出射面301從腔室100 射出，此處出射面301是窗300的一部分。這種出射窗300可以是漫射器；然而，電致可變散射元件500也可設置為出射窗300。此處照明器件1包括單個出射面301，但是可存在多於1個的出射面301。從光腔室100出射的光出射至照明器件1的外部，該外部由附圖標記 22指示。通過示例的方式，描繪了 2個LED 10，但是可應用僅1個LED，或多個LED，所述多個LED例如為4個或10個、16個或100個等。原則上講，基於發光材料201的種類和量，以及照明器件1的布置，所有的LED光 20可轉換成發光材料發射光220。這暗示了當來自光腔室100的光出射至外部時，照明器件光250基本上由發光材料光構成。對於使用藍光LED產生白光而言，發光材料發射光220 和LED光20均可被用於提供白色的照明器件光250。電致可變散射元件500設置在發光材料層200的下遊和出射面301的上遊。這意味著當電致可變散射元件500處於完全散射狀態時，較少的發光材料發射光220或沒有發光材料發射光220可出射至外部22。此處，電致可變散射元件500被繪製為發光材料光220 為了出射至外部(通過(此處也通過出射窗300和)出射面301)所必須通過的光學元件。在圖1中，電致可變散射元件500位於發光材料層200的下遊和出射面301的上遊，因為來自LED 10的光20可照射在發光材料層200上，而反射光和/或來自發光材料層 200的發光材料發射光220隨後可(部分地)在穿過出射面301朝向外部22的方向上通過電致可變散射元件500。光腔室100的內部還用附圖標記21指示。注意，在這個實施方式中，和在其他一些實施方式中，術語「出射面」指示來自光腔室100的光可通過其從光腔室100射出的面；然而這不排除在出射面22下遊存在有可選的更多光學元件，例如準直器、顏色過濾器、遮板等(為了便於理解，未描繪這些元件)。在未描繪的另一種實施方式中，僅部分的發光材料發射光220同樣地在下遊由電致可變散射元件500攔截，而部分的發光材料發射光220還可不受發光材料發射光220「阻礙」地出射至外部22。注意，電致可變散射元件500還可包括平行設置的多個電致可變散射元件500，在相鄰的電致可變散射元件500之間具有或不具有空隙。此處，發光材料層200相鄰於電致可變散射元件500並且基本上與電致可變散射元件500接觸，所述電致可變散射元件500例如為PDLC。其他配置也是可能的(參見下面的一些例子)。壁11和底部12優選地具有反射材料，例如包括MCPET的反射塗層。所述反射塗層以附圖標記700指示。此外，照明器件1可包括(內部的或外部的)控制器600，控制器600電連接至電致可變散射元件500。這個控制器600設置用於控制電致可變散射元件500的散射。此處， 在示意性描繪出的實施方式中，但是也是一般性地，控制器600還可電連接至傳感器800和 /或電連接至LED 10，傳感器800設置用於測量一種或多種光學屬性，例如器件光250的色點和/或相關色溫，並且傳感器800設置用於產生對應的傳感器信號。當控制器600電連接至LED 10時，控制器600還可控制LED 10的光強。照明器件1還可包括用戶接口(圖中未示)。所述用戶接口可電連接至控制器 600。所述用戶接口或用戶輸入裝置(「本地」或「遠程」)依據用戶選擇來控制由照明器件 1產生的照明。所述接口或輸入裝置可包括以終端用戶如何沿可用設定導航的直觀方式顯示的控制動作按鈕。智能微處理器通過算法可允許用戶產生動態光效果。所述用戶接口可包括遠程控制單元。可選地，傳感器600可設置用於測量(生物)物理輸入參數、記錄音頻和視頻信號、測量照明狀況等。術語傳感器還可表示多個傳感器。可使用智能(生物)物理輸入參數和/或音頻/視頻監測來自動地將某人的行為(動作、聲音、選擇的音樂、面部表情)或活動(醒來、閱讀、入睡)解讀為照明器件的某種設定或所述照明器件的動態照明效果。存在有各種可能性，在下面非限制性地總結所述可能性。為了檢測用戶情緒/情感，可應用一個或更多個傳感器600作為單獨的裝置和/ 或結合於所述用戶接口中。備選地，可使用視頻/音頻記錄以檢測聲音和/或面部表情(微笑、悲傷、大笑、睜眼/閉眼、醒來、昏睡、睏倦)。圖2示意性地描繪了另一實施方式。此處，照明器件1分別包括至少兩個發光材料層200和至少兩個電致可變散射元件500。第一發光材料層200用附圖標記200』指示， 並且第二發光材料層200用附圖標記200」指示。類似地，第一電致可變散射元件500用附圖標記500』指示，並且第二電致可變散射元件500用附圖標記200」指示。第一電致可變散射元件500』位於第一發光材料層200』的上遊；第二電致可變散射元件500」位於第二發光材料層200」的上遊。然而注意，在這種配置中LED光20首先必須穿過電致可變散射元件500，隨後激勵發光材料層200中的發光材料201，並且然後LED光20和/或發光材料發射光220可透射通過電致可變散射元件500。因此，在這個示意性描繪的實施方式中，電致可變散射元件500以如下方式設置電致可變散射元件500實際上分別既設置在發光材料層200的上遊又設置在其下遊。在這種實施方式中，壁11可覆蓋有(兩種或更多不同種類的)發光材料201。特別地，使用包括不同種類的發光材料201的發光材料層200允許示意性描繪的實施方式控制第一發光材料層200』的發射光強和控制第二發光材料層200」的發射光強，以及假定發光材料層200包括不同波長(或波長範圍)處的發光材料201，可控制照明器件光250的顏色和相關色溫。
具有出射面301的出射窗300可以是透明的或是半透明的，並且可包括上述用於透射的支撐件的材料之一。電致可變散射元件500可設置成基本完全覆蓋發光材料層200，從而當LED 10關閉並且當電致可變散射元件500轉換至基本散射狀態時，使得發光材料層200對於外部觀察者的「不可見性」成為可能。圖2中示意性描繪的實施方式的優勢可以是控制照明器件光250的色點或色溫的可能性。舉例而言，第一發光材料層200』可包括發射暖白光的發光材料，而第二發光材料層200」可包括發射冷白光的發光材料。圖3a至圖北以及圖如至圖4b示意性地描繪了也可提供這種優勢的其他實施方式。圖3a和圖北分別示意性地描繪了包括多個發光材料層200和一個(圖3a)或多個熱致可變散射元件500(圖北)的照明器件1，所述多個發光材料層200同樣通過示例的方式指示為第一發光材料層200』和第二發光材料層200」(儘管，當然也可能存在更多個發光材料層)。在後一附圖中，通過示例的方式，所述多個電致可變散射元件500再次指示為第一電致可變散射元件500』和第二電致可變散射元件500」(儘管，當然也可能存在更多個電致可變散射元件)。在圖3a中，第一發光材料層200』位於所述(第一)電致可變散射元件500』的上遊，而所述(第一)電致可變散射元件500』又位於第二發光材料層200」的上遊，但是位於第一發光材料層200』的下遊。以這種方式，可控制LED光20和/或第一發光材料層200』 的發射光的透射能，並因而在一定程度上也可控制第二發光材料層200」的發射光(因為這種發射光可依賴於LED光20的量)。在這種實施方式中，第二發光材料層200」被用作出射窗300，第二發光材料層200」可例如是發光陶瓷材料。為了清楚起見，在這幅附圖中並未繪出所有的發射光和光線。與圖3a形成對照，圖北示意性地描繪了電致可變散射元件還設置在第二發光材料層200」的下遊的實施方式，所述電致可變散射元件再次被指示為第二電致可變散射元件 500」。儘管這個第二發光材料層500」當然也可對LED光20和/或第一發光材料層200」 的發光材料層光220的透射有影響，但是以這種方式，同樣地通過這個第二電致可變散射元件500」，可控制第二發光材料層200」的發射光。為了清楚起見，在這個示意性附圖中並未繪出所有發射光和光線。圖如和圖4b更詳細地、示意性地描繪了照明器件1包括多個腔室100的實施方式。此處以附圖標記100指示的主腔室可用以混合顏色(如同它也可用於上述的實施方式中)，然而以示例性方式分別表示為第一光腔室100』和第二光腔室100」的「附屬」腔室可被分別用以產生具有不同色點的光。附圖標記111指示分隔腔室100』和100」的反射壁。
當然，可指示出還具有第三腔室等。標記100，、100」、......、500，、500」、......、和 200，、200」、......、指示照明器
件1可分別包括兩個或更多個光腔室100，兩個或更多個電致可變散射元件500以及兩個或更多個發光材料層000』、200」......)。具有出射面301的出射窗300可以是透明或是半透明的，並且可以是上述用於透射的支撐件的材料之一。圖4b示意性地描繪了照明器件可以能具有受控色點(和相關色溫)的實施方式。此處，所述照明器件包括多個光腔室(100』、100」.......)，所述多個光腔室分別包括多個
電致可變散射元件(500』、500」.......)和多個發光材料層(200』、200」、···)。為了簡便
起見，僅繪出了兩個這類腔室。第一電致可變散射元件500』可控制從第一腔室100』射出至主腔室100的光的透射能並因此可控制其顏色；類似地，第二電致可變散射元件500」可控制從第二腔室100」射出至主腔室100的光的透射能並因此可控制其顏色。例如關於圖 1所描述地，可如上所述地執行對所述多個腔室的單個腔室的顏色的控制。注意，如圖如和圖4b所繪的多個腔室還可包括圖2中示意性地繪出的腔室100。圖5描繪了作為通過作為出射窗300的漫射器的透射的函數的照明器件光250的色點的例子，所述出射窗300例如為本文中描述的電致可變散射元件500，所述透射為反射的函數。實線「a」表示黑體軌跡(BBL)。參考點「b」指示完全透明出射窗300。點「c」、「d」 和「e」分別指示針對50%、65%和70%透射(從而50%、35%和30%反射回腔室100)的色點。在一種具體實施方式
中，可應用諸如(小)GLS燈之類的傳統光源以取代所述LED， 或可除應用LED之外，應用諸如(小)GLS燈之類的傳統光源。此外，可應用藍光LED和紫外LED的組合和伴隨的發光材料。本文中的術語「基本上」或「基本」，例如「基本上全部發射」或「基本上由......組
成」，為本領域技術人員所理解。術語「基本上」或「基本」還可包括「完全地」、「完整地」、「全部地」等實施方式。因此，在一些實施方式中，形容詞「基本上」或「基本」還可被移除。適用時，術語「基本上」或「基本」還可涉及90 %或更多，例如95 %或更多，特別地是99 %或更多，甚至更為特別地是99. 5%或更多，並包括100%。術語「包括」還包括術語「包括」意指 「由......組成」的實施方式。此外，說明書和權利要求書中的術語第一、第二、第三等用於區分類似元素，並不必定描述序列次序或時間順序。可以理解，如此使用的術語在合適的情形下是可互換的，本文中描述的發明的實施方式能夠以不同於本文中所描述的或示出的其他的次序來運行。本文中的器件是在運行過程中描述的器件之一。如本領域技術人員所清楚地，本發明不限於運行方法或運行中的器件。應注意，上述實施方式示出本發明而非限制本發明，並且本領域技術人員在不偏離所附權利要求書的範圍的情形下能夠設計許多備選的實施方式。在權利要求書中，至於括號內的任何附圖標記都不應解釋為對權利要求的限制。動詞「包括」及其變化形式的使用不排除權利要求中所述的元件或步驟之外的元件和步驟。元件前的詞語「一個」等不排除多個這樣的元件的存在。本發明可通過包括一些不同元件的硬體來實現以及通過適當地編程的計算機來實現。在裝置權利要求中列舉了一些裝置，這些裝置中的一些可體現為硬體中的一項和相同項。在彼此不同的從屬權利要求中描述一些方法的事實並不表明不能夠對這些方法的組合加以利用。
權利要求
1.一種照明器件(1)，被設置用於提供照明器件光050)，所述照明器件(1)包括光腔室(100)、電致可變散射元件(500)和控制器(600)，其中光腔室(100)包含設置用於發射LED光00)的發光二極體(10) (LED)；發光材料層 000)，設置成遠離所述LED (10)，且被設置用於吸收至少部分的所述LED光Q0)並發射發光材料發射光O20)；出射面(301)，所述LED光00)和發光材料發射光(220)中的一種或多種可通過所述出射面(301)射出至所述光腔室(100)的外部(22)，從而提供照明器件光 (250)；所述電致可變散射元件(500)設置在所述發光材料層O00)的下遊和所述出射面 (301)的上遊；以及所述控制器(600)電連接至所述電致可變散射元件(500)，並被設置用於控制所述電致可變散射元件(500)的散射。
2.根據權利要求1的照明器件(1)，其中所述發光材料層(200)包括透射的陶瓷層。
3.根據前述權利要求中任一項的照明器件(1)，其中所述發光材料層(200)包括透射的有機材料支撐件，所述透射的有機材料支撐件選自下列各項構成的組PE(聚乙烯)、 PP(聚丙烯)、PEN(聚萘乙稀)、PC(聚碳酸脂)、聚丙烯酸甲酯(PMA)、聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)、醋酸丁酸纖維素(CAB)、聚碳酸酯、聚氯乙烯(PVC)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、 (PETG)(乙二醇改性聚對苯二甲酸乙二醇酯)、PDMS(聚二甲基矽氧烷)和COC(環烯烴共聚物)。
4.根據前述權利要求中任一項的照明器件(1)，其中所述電致可變散射元件(500)包括聚合物分散液晶(PDLC)。
5.根據前述權利要求中任一項的照明器件(1)，其中所述電致可變散射元件(500) 具有基本非透射的狀態，並且當所述LED(IO)處於非發射狀態時，所述電致可變散射元件 (500)處於所述基本非透射的狀態。
6.根據前述權利要求中任一項的照明器件(1)，其中所述發光二極體(10)(LED)設置用於發射藍光作為LED光(20)，並且其中所述發光材料層(200)包括以下之一或更多(a) 黃光發射發光材料和可選的紅光發射發光材料以及(b)綠光發射發光材料和紅光發射發光材料。
7.根據前述權利要求中任一項的照明器件(1)，其還包括傳感器(800)，該傳感器 (800)設置用於感測所述照明器件光O50)的一種或多種光學屬性，並設置用於提供對應的傳感器信號，並且其中所述控制器(600)還設置用於響應於所述傳感器信號來控制電致可變散射元件(500)。
8.根據前述權利要求中任一項的照明器件(1)，其包括多個電致可變散射元件(500』、 500」......)。
9.根據前述權利要求中任一項的照明器件(1)，其包括多個發光材料層O00』、 200」......)。
10.根據權利要求9的照明器件(1)，其中第一發光材料層(200』)和第二發光材料層 (200")發射具有不同色點的發光材料發射光(220)。
11.根據權利要求9或10的照明器件(1)，其中第一電致可變散射元件(500』)設置在所述第一發光材料層000』)的下遊，並且其中第二電致可變散射元件(500」)設置在所述第二發光材料層O00 」)的下遊。
12.根據權利要求8至10中任一項的照明器件(1)，其包括多個光腔室(100』、100」.......)，所述多個光腔室(100』、100」.......)分別包括多個電致可變散射元件(500，、500」、......)和多個發光材料層(200，、200」、......)。
13.包含光腔室(100)的照明器件(1)中電致可變散射元件(500)的使用，其中光腔室(100)包含設置用於發射LED光00)的發光二極體(10) (LED)；發光材料層000)，設置成遠離所述LED (10)，並被設置用於吸收至少部分的所述LED光Q0)並發射發光材料發射光O20)；以及出射面(301)，所述LED光00)和所述發光材料發射光Q20)中的一種或多種可通過所述出射面(301)射出至所述光腔室(100)的外部(22)，從而提供照明器件光O50)；所述電致可變散射元件(500)設置在所述發光材料層O00)的下遊和所述出射面 (301)的上遊；並設置用於將所述LED光00)和發光材料發射光O20)中的一種或多種的一部分反射回所述發光材料層(200)。
14.根據權利要求13的使用，以控制選自下列各項構成的組中的一種或多種光學屬性由所述照明器件(1)產生的照明器件光O50)的色點和相關色溫。
15.根據權利要求13或14的使用，其中所述電致可變散射元件(500)包括基本非透射的狀態，其中使用電致可變散射元件(500)以當所述LED(IO)關閉時阻礙從外部0 對所述發光材料層(200)和所述LED(IO)中的一個或更多個的可見性。
全文摘要
本發明提供一種設置用於提供照明器件光(250)的照明器件(1)。所述照明器件(1)包括光腔室(100)、電致可變散射元件(500)和控制器(600)。所述光腔室(100)包含設置用於發射LED光(20)的發光二極體(10)(LED)；發光材料層(200)，設置成遠離所述LED(10)，且被設置用於吸收至少部分的所述LED光(20)並發射發光材料發射光(220)；出射面(301)，所述LED光(20)和所述發光材料發射光(220)中的一種或多種可通過所述出射面(301)射出至所述光腔室(100)的外部(22)，從而提供照明器件光(250)。所述電致可變散射元件(500)設置在所述發光材料層(200)的下遊和所述出射面(301)的上遊。所述控制器(600)電連接至所述電致可變散射元件(500)，並被設置用於控制所述電致可變散射元件(500)的散射。這種器件可使得所述照明器件光的顏色調節和/或相關色溫調節成為可能。
文檔編號F21V9/16GK102159880SQ200980137184
公開日2011年8月17日 申請日期2009年9月16日 優先權日2008年9月23日
發明者E·布尼坎普, J·P·M·安塞姆斯, M·范阿斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司