具有預定外觀的光源和照明系統的製作方法

2023-09-18 00:26:40

專利名稱：具有預定外觀的光源和照明系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種在非操作期間具有預定外觀的光源。本發明還涉及一種包括光源的照明系統。
背景技術：
光源本身是已知的。它們在所有種類的照明系統之中除了其他用途之外還例如用 作商店和辦公樓中的普通照明系統或者例如用作投影設備如幻燈機和投影電視中的照明 系統或者例如用作顯示設備如液晶顯示設備中的背光照明系統。光源還可以包括用於確定 光源發射的光的顏色的發光材料。將發光材料用於確定發射的光的顏色的光源包括具有發 射不可見光的發光器和發射可見光的發光器的光源。在具有發射不可見光的發光器的光源的已知實施例中，不可見光由確定光源發射 的可見光的顏色的發光材料基本上完全轉換成可見光。這樣的發光器例如發射由發光材料 轉換成可見光的紫外光。發光材料通常包括發光材料的混合物，該發光材料的混合物確定 光源發射的可見光的顏色。這樣具有發射不可見光的發光器的光源的例子例如是朝向將紫 外光轉換成可見光的發光層發射紫外光的水銀蒸汽放電燈。在包括發射可見光的發光器的光源的已知實施例中，來自發光器的光的僅一部分 由發光材料轉換，而來自發光器的光的其餘部分與轉換的光組合以確定光源發射的可見光 的顏色。此外，發光材料可以包括不同發光材料的混合物以調節光源發射的光的顏色。這 一實施例的主要益處在於由於減少光轉換而增加光源發光的效率。當發光材料用來將光從 一個顏色轉換成另一顏色時，由於斯託克斯頻移而出現光損失。當使用發光器發射的光的 一部分時，此光無需轉換成不同顏色，因此減少由於斯託克斯頻移所致的損失並且提高光 源的效率。尤其是由於藍LED和藍雷射LED的發展，具有發射可見光的發光器的這些類型 的光源已經變得頗為普及。然而，具有發射可見光的發光器的已知光源的弊端在於通常光源在非操作期間不 具有與在操作期間相同的顏色外觀。這歸因於光源的配置使得發光器發射的光經由一般在 發光器的頂部上塗敷作為發光層的發光材料發射遠離光源。因而，光源的外觀主要取決於 發光材料的外觀。例如，當光源具有經由將部分藍光轉換成黃光的發光層發射藍光的發光 器時，光源在操作期間發射基本上白光，而光源在非操作期間的外觀由於發光材料而基本 上為黃色。例如可以在美國專利申請US 2005/0201109中發現一種對在操作和非操作期間 的這一外觀差異的解決方案。在該專利申請中公開一種光照裝置，該裝置包括支撐件、具有 發射表面的光源和設置於支撐件中設置成面向光源的發射表面的透鏡。在透鏡的至少一個 表面上提供半透明反射鏡膜。半透明反射鏡膜防止在未從光源發光時使用外部光從外界查 看光照裝置的內部。
該已知光照裝置的弊端在於僅能在相對有限的波長範圍中有效使用這樣的半透 明反射鏡膜。當應當阻止基本上所有外部光進入光源時，半透明反射鏡膜將也阻止部分光從光照裝置發射，由此明顯減少已知光照裝置的效率。
發明內容
本發明的目的在於提供一種在不發光時具有預定外觀而又維持基本上高效率的 光源。根據本發明的第一方面，該目的用一種包括發光器和光轉換元件的光源來實現，發光器在遠離光源的方向上經由光轉換元件發射第一顏色的可見光，光轉換元件包括用於將第一顏色的光的至少一部分轉換成與第一顏色不同的第 二顏色的光的發光材料，光源還包括轉換材料，用於將撞擊轉換材料的環境光的至少一部分轉換成與第二 顏色不同的第三顏色的光，環境光是源於光源以外的光。在光源的操作期間，光源發射的光包括發光器發射的第一顏色的光、源於發光材 料並且由光轉換元件發射的第二顏色的光以及源於撞擊轉換材料的環境光的第三顏色的 光。由於源於光源以外的環境光的強度一般比發光器生成的光強度低若干數量級，所以第 三顏色的光對光源發射的光的顏色的貢獻很低，因此顏色主要取決於第一顏色的光與第二 顏色的光的混合。當光源中的發光器未發射第一顏色的光或者換而言之光源未操作時，光 源發射的光源於進入光源的環境光。部分環境光可以是撞擊光轉換元件的第一顏色的光， 而其一部分由發光材料轉換成第二顏色的光。另外，光源包括轉換材料，用於將撞擊轉換材 料的環境光的至少一部分轉換成與第二顏色不同的第三顏色的光。現在，第三顏色對光源 發射的光的貢獻不可忽略不計並且對光源在非操作期間發射的光的顏色有貢獻。因而，在 非操作期間，光源發射的並且確定光源在非操作期間外觀的光包括反射的環境光、第二顏 色的光和第三顏色的光。選擇第三顏色的光使得能夠實現光源在非操作期間的預定外觀而 無需半透明反射鏡，因此提高光源的效率。光轉換元件的發光材料可以是各自吸收第一顏色、隨後將第一顏色轉換成相應更 多顏色的不同發光材料的混合物。多個更多顏色的光在混合時生成第二顏色的光。發光器 也可以包括多個發光器，其中一些發光器發射不同顏色的光。多個發光器的光在混合時生 成第一顏色的光。例如當光的第一顏色為發光器發射的藍光時，並且例如當發光材料將部分藍光轉 換成黃光(為第二顏色的光)時，光源發射的光基本上為白色。然而，在觀察光源時，光源 的外觀為不同顏色並且取決於將部分環境光轉換成黃光的發光材料的顏色，從而給予光源 以黃色外觀。添加將部分環境光轉換成第三顏色的光的轉換材料，可以調節外觀。例如，轉 換材料將部分環境光轉換成藍光，從而補償從發光器省略的藍光。這樣的光源在操作和非 操作期間具有基本上白色外觀。在本文中，第一顏色、第二顏色或者第三顏色的光通常包括具有預定光譜的光。預 定光譜可以例如包括在預定波長周圍具有特定帶寬的原色，或者可以例如包括多個原色。 預定波長是輻射功率譜分布的均值波長。原色光例如包括紅色、綠色、藍色、黃色、琥珀色和 品紅色光。第一顏色、第二顏色或者第三顏色的光也可以包括原色的混合，比如藍色和琥珀 色，或者藍色、黃色和紅色。通過例如選擇紅色、綠色和藍色光的具體組合，光源可以生成包 括白色的基本上每種顏色。也可以在光源中使用其他原色組合，這使得能夠生成基本上每種顏色，例如紅色、綠色、藍色、青色和黃色。在光源的一個實施例中，轉換材料塗敷於層中，該層至少部分地塗敷於光轉換元 件的遠離發光器的表面上。這一實施例的益處在於轉換材料可以相對容易地在光轉換元件 上塗敷作為層。包括轉換材料的層可以根據光源中所用轉換材料藉助各種已知層積和/或 印刷技術塗敷於光轉換元件上。在光源的一個實施例中，轉換材料被配置成吸收至少部分撞擊環境光而反射其餘 撞擊環境光以便生成第三顏色。這樣的轉換材料例如可以是可以塗敷於光轉換元件上的漆 或者墨。這一實施例的益處在於漆或者墨可以相對易於塗敷，例如使用噴墨印刷。在光源的一個實施例中，轉換材料包括被基本上屏蔽由發光器發射的直接撞擊光 的又一發光材料，該又一發光材料將至少部分撞擊環境光轉換成第三顏色的光。這一實施 例的益處在於它例如在環境光為不包括黑體輻射體全譜的人造光時允許第三顏色為撞擊 光轉換元件的環境光中不存在的顏色。另外，與僅吸收撞擊層的光的一部分而反射其餘撞 擊光相比，又一發光材料的使用使得能夠在非操作期間主動生成光源的顏色。選擇又一發 光材料實現在非操作期間生成光源的基本上任何顏色外觀。在光源的一個實施例中，轉換材料以轉換材料的規則圖案塗敷於光轉換元件的表 面，該規則圖案在轉換材料的相鄰部分之間具有開口，通過這些開口可以從光轉換元件發 射第一顏色的光和第二顏色的光。這一實施例的益處在於它允許在操作期間生成的第一顏 色和第二顏色的光基本上無阻礙地穿過轉換材料。在光源的一個實施例中，光源包括用於將第一顏色的光從轉換材料朝向發光材料 引導的光導元件。光導元件可以例如經由全內反射引導第一顏色的光，這與在光導元件包 括用於引導第一顏色的光的鏡表面時相比減少引導損耗。這一實施例的益處在於它防止在 光源內再循環第一顏色和第二顏色的光。光的再循環總是產成一些光損耗，因而通過防止 光的再循環來提高光源的效率。在光源的一個實施例中，選擇矩形圖案中的轉換材料與開口之間的相對尺度以便 防止規則圖案在操作和非操作期間可為人眼所見。防止規則圖案可為人眼所見意味著假如 人未使用放大裝置以更細緻地檢查光源則規則圖案不可為人眼可見。這一實施例的益處在 於將光源的外觀感知為均勻的，例如具有均勻顏色。在光源的一個實施例中，以與轉換材料相似的規則圖案塗敷鏡層，該鏡層布置於 轉換材料與發光器之間用於通過再循環第一顏色的光和第二顏色的光來提高光源的效率。在光源的一個實施例中，部分發光材料塗敷於鏡層與發光器之間。這一實施例的 益處在於它增加發光材料的表面，因此通過在更大面積內擴展第一顏色的光向第二顏色的 光的轉換來增加將第一顏色的光轉換成第二顏色的光的效率。由於在更大面積內擴展第一 顏色的光向第二顏色的光的轉換，減少光轉換元件中的發光材料的操作溫度，從而增加發 光材料的效率。在光源的一個實施例中， 選擇轉換材料的規則圖案以便改進光轉換元件中的發光 材料的冷卻。規則圖案可以例如是轉換材料的波狀或者直線，這例如可能經由風扇改進空 氣流以冷卻發光材料。取而代之，當轉換材料的規則圖案也包括基本上相同的鏡圖案時，鏡 也可以作為導熱體，因為鏡通常包括相對容易導熱的金屬層。鏡例如將熱從光轉換元件例 如朝向散熱器傳導。一般而言，在操作中，發光材料的溫度即使在光轉換元件的位置遠離發光器時仍然相對高。這通常限制發光材料的效率並且限制可以在光轉換元件中使用的適用發光材料的選擇。通過布置圖案使得它改進發光材料的冷卻，圖案在操作期間增強冷卻，而 在非操作期間圖案對光源的外觀有貢獻。在光源的一個實施例中，轉換材料包括基本上不吸收第一顏色的又一發光材料。 這一實施例的益處在於又一發光材料無需被從第一顏色的光屏蔽。這在光源或者光轉換元 件上或者中提供確定光源在非操作期間的外觀的又一發光材料時提供明顯更多設計自由度。在光源的一個實施例中，又一發光材料與光轉換元件中的發光材料混合。這一實 施例的益處在於藉助又一發光材料與發光材料的混合，又一發光材料在光轉換元件中的結 構不可見。在操作中，發光材料將第一顏色的光的一部分轉換成第二顏色的光。又一發光 材料通過將部分環境光轉換成第三顏色的光僅少量有貢獻。當發光器不發光時，部分撞擊 環境光可以由發光材料轉換成第二顏色的光。環境光的又一部分將由又一發光材料轉換成 第三顏色的光。由於又一發光材料與光轉換元件中的發光材料混合，第二顏色的光和第三 顏色的光將由於撞擊環境光生成光源的均勻外部顏色外觀而在非操作期間從光源發射。在光源的一個實施例中，與發光器遠離布置光轉換元件。光源包括所謂遠距螢光 體布置。這一實施例的益處在於可以使發光材料的表面積大於發光器的表面積。因而，減 少向發光器散射回光的可能性，因此減少光再吸收。因此，遠距螢光體可以增加系統效率。 估計效率增加可以上至60%。另外，由於更大面積，每單位面積的光通量更小。這減少可以 在光轉換元件中使用的發光材料種類。當在一般光照應用中應用遠距螢光體布置時的另一 優點在於發光亮度在它離開光源之前減少。在光源的一個實施例中，光源還包括在光轉換元件的遠離發光器的一側布置的擴 散體。擴散體可以例如用來擴散轉換材料的規則圖案以向光源提供外觀使得顏色基本上均 勻，而規則圖案可以保持相對大。本發明還涉及一種如權利要求15所述的照明系統。


參照下文描述的實施例清楚本發明的這些和其他方面並且將參照這些實施例闡 述這些和其他方面。在附圖中圖1A、圖1B、圖1C、圖ID和圖IE示出了根據本發明的光源的簡化橫截面圖，圖2A、圖2B、圖2C和圖2D各自示出了當發光器『接通，或者『關斷，時的光轉換， 其中圖2A和圖2B示出了無轉換材料的情形，而圖2C和圖2D示出了存在轉換材料的情形，圖3A、圖3B、圖3C和圖3D示出了轉換材料可以應用於其中的不同規則圖案，圖4A和圖4B示出了光轉換元件的一部分，包括用於再循環第一顏色的光和第二 顏色的光的鏡層，圖5示出了光源的一個實施例，其中光導元件用於從轉換材料引導第一顏色的 光，以及圖6示出了根據本發明的光照系統。附圖僅為圖解而未按比例繪製。具體為求簡潔，強烈誇大一些尺度。圖中的類似部件儘可能多地由相同參考標號表示。
具體實施例方式圖1A、圖1B、圖1C、圖ID和圖IE示出了根據本發明的光源10、12、14、16、18的簡 化橫截面圖。根據本發明的光源10、12、14、16、18包括發光器20、光轉換元件30、32、34、 36、38和轉換材料42、44。發光器20在遠離光源10、12、14、16、18的方向上經由光轉換元 件30、32、34、36、38發射第一顏色Be的可見光(見圖2A和圖2C)。光轉換元件30、32、34、 36、38包括發光材料40，該發光材料將第一顏色Be的撞擊光的至少一部分轉換成與第一顏 色Be的光不同的第二顏色Y1、Y2的光(見圖2Α和圖2C)。轉換材料42、44將撞擊環境光 A的至少一部分(見圖2C和圖2D)轉換成與第二顏色Υ1、Υ2不同的第三顏色Ba的光(見 圖2C和圖2D)。例如，發光器20發射的第一顏色Be為藍色。光轉換元件30、32、34、36、38包括發 光材料40，該發光材料將來自發光器20的藍光Be的至少一部分轉換成第二顏色Υ1、Υ2的 光，例如黃光Yl、Υ2。當發光器20發光時或者換而言之在光源10、12、14、16、18的操作期 間，光源10、12、14、16、18將其餘藍光Be與轉換的黃光Υ1、Υ2 —起發射，從而發射基本上白 光。光源10、12、14、16、18還包括轉換材料42、44。該轉換材料42、44將環境光A的一部分 轉換成第三顏色Ba的光，例如同樣是具有藍色Ba的光。由於環境光A而由轉換材料42、 44生成的具有藍色的光可以具有基本上相同藍色Be或者可以具有不同藍色，這意味著光 具有與發光器20發射的顏色相比不同深淺的藍色。因而，在操作期間，光源10、12、14、16、 18發射的光的顏色由於第一顏色Be的光和第二顏色Yl、Υ2的光的發射而基本上為白色， 並且在非操作期間，光源10、12、14、16、18發射的光的顏色同樣由於因撞擊環境光A產生的 第二顏色Yal、Ya2 (見圖2C和圖2D)和第三顏色Ba的光的發射而基本上為白色。發光器20可以是發射可見光的任何適當發光器20，比如白熾燈(未示出)、高壓 放電燈(未示出)和低壓放電燈(未示出)。優選地，發光器20是發光二極體20或者雷射 二極體20，因為這些發光器20發射對於光轉換元件30、32、34、36、38的發光材料40的部分 轉換而言理想的相對窄的光譜。例如第一顏色為藍色，第二顏色為黃色，而第三顏色同樣可以為藍色。轉換材料42可以例如為墨42或者漆42。在這樣的實施例中，墨42或者漆42可 以反射撞擊環境光A的僅一部分(例如環境光A的具有藍色Ba的部分)而吸收基本上其 餘撞擊環境光A。這樣，根據本發明的光源10、14、16的感知色在操作期間為白色並且在非 操作期間為白色。取而代之，例如轉換材料42、44是又一發光材料42、44。在這樣的實施例中，又一 發光材料42、44可以例如使用環境光A的一部分並且將它例如轉換成藍色Ba的光。在又 一發光材料42的第一實施例中，應當使又一發光材料42的布置被從第一顏色Be的直接撞 擊光屏蔽，因為此光的一部分可以與又一發光材料42互作用。可以通過在又一發光材料42 與發光器20之間放置鏡表面50來防止第一顏色Be的直接撞擊光(見圖4A和圖4B)。轉 換材料42可以例如以規則圖案(見圖3A至圖3D)塗敷於光轉換元件30、36上。該規則圖 案交替轉換材料42和發光材料40並且可以相對大而且可視性好以提供光源10、14、16的 具體外觀。在操作期間從光源10、14、16發射的光可以例如具有基本上均勻白色，而在非操作期間光源10、14、16可以包括例如代表公司標誌的可識別的結構或者圖像。取而代之，可以選擇又一發光材料44使得它基本上不吸收第一顏色Be的光。在 這樣的實施例中，又一發光材料44可以與發光材料40混合。該又一發光材料44可以例如 吸收紫光乃至環境光A的紫外光的一部分並且將其轉換成藍光Ba以保證在非操作期間發 射的光的顏色外觀也為白色。在上例中，選擇第三顏色Ba使得光源10、12、14、16、18在操作和非操作期間的外 觀基本上相同，例如為白色。取而代之，光源10、12、14、16、18在非操作期間的外觀顏色可 以完全不同於光源10、12、14、16、18在操作期間發射的顏色。通過選擇具體第三顏色Ba和 第三顏色Ba的與撞擊環境光A相比的適當強度，可以將光源10、12、14、16、18的外觀轉換 成基本上任何顏色。
圖IA示出了根據本發明的光源10的第一實施例，其中轉換材料42塗敷於光轉換 元件30的遠離發光器20的表面上。轉換材料42以規則圖案塗敷於層46中，在該圖案中轉 換材料42的區域之間的孔使得能夠從光源發射第一顏色Be的光和第二顏色Y1、Y2的光。圖IB示出了根據本發明的光源12的第二實施例。在這一實施例中，轉換材料44 是基本上不吸收第一顏色Be的光的又一發光材料44。因而，又一發光材料44可以與光轉 換元件32的發光材料42混合。這一實施例的益處在於光源12在非操作期間的顏色外觀 由於發光材料42和又一發光材料44的混合而基本上均勻。圖IC示出了根據本發明的光源14的第三實施例。在這一實施例中，轉換材料42 在優選為透明的載體材料45上塗敷於層46中，並且光轉換元件34僅包括發光材料40。該 載體材料45可以例如是光源14的蓋玻璃45或者可以例如是光源14的透鏡元件45或者 可以例如是光源14的又一光學元件45。圖ID示出了根據本發明的光源16的第四實施例。這一實施例示出了由包括發光 材料40的光轉換元件36完全覆蓋的發光器20。這樣的實施例也稱為螢光體增強型發光二 極管。在光轉換元件36上，轉換材料42塗敷於層46中用於確定光源16在非操作期間的 顏色外觀。圖ID中所示實施例還包括在光轉換元件36的遠離發光器20的一側布置的擴散 體70。該擴散體70可以例如用來擴散轉換材料42的規則圖案以向光源16提供外觀使得 顏色基本上均勻，而規則圖案可以保持相對大。當然也可以向如圖1Α、圖1Β、圖IC和圖IE 中所示光源10、12、14、16、18的其他實施例添加擴散體70。圖IE示出了根據本發明的光源18的第五實施例。同樣，發光器20由在本實施例 中包括發光材料42和又一發光材料44的混合的光轉換元件38封裝。該又一發光材料44 基本上不吸收第一顏色Be的光。圖ID和圖IE中所示實施例示出了包括螢光體增強型光源16、18的頗為緊湊的光 源16、18，這些光源的顏色外觀由於轉換材料42、44的添加而受控制。圖IA至圖IC中所示 實施例示出了光源10、12、14的實施例，其中發光材料40未直接塗敷於光源10、12、14上而 是遠離光源10、12、14來塗敷，從而獲得所謂遠距螢光體布置。圖2Α、圖2Β、圖2C和圖2D各自示出了當發光器20為『接通，或者『關斷，時的光 轉換。箭頭示出了從轉換元件30、34發射的光，其中箭頭的寬度表明光強度。圖2Α和圖2Β 示出了無轉換材料42的情形，而圖2C和圖2D示出了存在轉換材料42的情形。
圖2k示出了當發光器20為『接通』時用於無轉換材料42的轉換元件34的光轉 換。這例如可以代表已知的螢光體增強型發光二極體。發光器20發射由標號Be表示的第 一顏色Be的光，例如藍色光。光轉換元件34將第一顏色Be的撞擊光的一部分轉換成第二 顏色Y1、Y2的光。由於光轉換元件34包括用於將第一顏色Be的光轉換成第二顏色Υ1、Υ2 的光的發光材料40，所以基本上在所有方向上發射第二顏色Υ1、Υ2的光(在圖2Α中由指向 相反方向的箭頭Yl和Υ2表示)。第一顏色Be的撞擊光的一部分從光轉換元件34反射並 且向發光器20反射回(由具有標號Br的箭頭表示)。第一顏色Be的其餘光由光轉換元件 34透射並且由具有標號Bt的箭頭表示而且行進遠離發光器20。在發光器20發光時從光 源發射的光是第一顏色Bt的透射光與第二顏色Yl的轉換光的組合。在本例中，發射的光 基本上具有白色。在圖2Α中，具有標號A的虛線代表從光源的周圍撞擊光轉換元件34的 環境光Α。然而，該環境光A的強度與發光器20發射的光的強度相比幾乎可忽略不計。這 在下圖中有所不同。圖2Β示出了當發光器20為『關斷』時用於無轉換材料42的轉換元件34的光轉換。此圖中的箭頭寬度與前圖中的箭頭寬度相比有所增強以使撞擊環境光A的效果可見。 針對圖2Α和圖2Β的撞擊環境光A的強度通常相同。將透射撞擊光轉換元件34的環境光 A的一部分，這由具有標號At的白箭頭表示，而將從光轉換元件34反射部分環境光Α，這由 具有標號Ar的白箭頭表示。然而由於發光材料40存在於光轉換元件34中，所以部分環境 光A將轉換成同樣在所有方向上發射的第二顏色Yal、Ya2的光。查看光源的觀看者將感知 反射的環境光Ar和轉換成第二顏色Yal的光的環境光，因此觀看者感知的整體顏色為環境 光Ar與第二顏色Yal的光的混合，在這一例子中為黃色。觀看者將感知光源為黃色。圖2C示出了當發光器20為『接通』時根據本發明用於具有轉換材料42的轉換元 件30的光轉換。發光器20發射由標號Be表示的第一顏色Be的光，例如藍色光。光轉換 元件30將第一顏色Be的撞擊光的一部分轉換成第二顏色Yl、Y2的光，而反射回第一顏色 Be的撞擊光的一部分(帶有標號Br)，這類似於圖2A中所示情況。第一顏色Be的其餘光 由光轉換元件30透射並且由具有標號Bt的箭頭表示。同樣，虛線箭頭表示撞擊光轉換元 件30的環境光A。在這一實施例中，由於存在轉換材料42，部分環境光A將轉換成第三顏 色Ba的光，在圖2C中由具有標號Ba的虛線箭頭表示。在發光器20發光時從光源發射的 光為第一顏色Bt的透射光與第二顏色Yl的轉換光和第三顏色Ba的轉換光的組合。然而， 環境光A的強度一般比發光器20發射的光的強度低得多，因此作為撞擊環境光A的預定部 分的第三顏色Ba的貢獻相對於光源10發射的光的顏色可以忽略不計。因而，同樣在發光 器20發光的本例中，光源10發射的光的顏色基本上具有白色。圖2D示出了當發光器20為『關斷』時根據本發明用於具有轉換材料42的轉換元 件30的光轉換。同樣，此圖中的箭頭寬度與前圖中的箭頭寬度相比有所增強以使撞擊環境 光A的效果可見。針對圖2C和圖2D的撞擊環境光A的強度通常相同。將透射撞擊光轉換 元件30的環境光A的一部分，這由具有標號At的白箭頭表示，而將從光轉換元件30反射 部分環境光A，這由具有標號Ar的白箭頭表示。由於發光材料40存在於光轉換元件30中， 所以部分環境光A將轉換成第二顏色Yal、Ya2的光。在發光器20未發光時對光源10的發 光的又一貢獻是環境光A的如下部分，該部分由於存在轉換材料42而轉換成第三顏色Ba 的光。現在，第三顏色Ba的光的貢獻仍然是撞擊環境光A的預定部分，但是由於缺乏第一顏色Be的光，所以第三顏色Ba的此光不可忽略不計，而是確定光源10的如觀看者感知的顏色。查看光源的觀看者將感知反射的環境光Ar和轉換成第二顏色Yal的光的環境光以 及轉換成第三顏色Ba的環境光，因此觀看者感知的整體顏色為環境光Ar、第二顏色Yal的 光(在本例中為黃色)和第三顏色Ba的光(在本例中為藍色)的混合。觀看者將在發光 器20發光時和在發光器20未發光時感知光源10為基本上為白色。圖3A、圖3B、圖3C和圖3D示出了不同規則圖案，轉換材料42可以按這些規則圖 案塗敷於光轉換元件30、36上。圖3A示出了發光材料40和轉換材料42的交替塊的相對大的棋盤圖案。該相對 大的棋盤圖案將可能可為觀看者所見。圖3B示出了發光材料40和轉換材料42的交替片的小得多的棋盤圖案。棋盤圖 案的該減少的尺寸可以獲得由觀看者感知為基本上均勻顏色的表面。圖3C示出了發光材料40和轉換材料42的交替線的波狀圖案。轉換材料42的這 些交替線可以在發光器20發光時增強發光材料40的冷卻。轉換材料42的這些波狀線可 以包括基本上波狀鏡圖案(見圖4A和圖4B)。例如使用鏡的金屬層的相對好的導熱性，可 以從光轉換元件30例如朝向圍繞光轉換元件30的散熱器55引導由發光材料40產生的光 轉換元件30的熱。圖3D示出了發光材料40和轉換材料42的交替線的線圖案。當豎直布置光轉換 元件30時(如圖中所示)並且如果在操作期間發光材料40的溫度增加，則在發光材料40 的頂部上塗敷的轉換材料42的交替線的布置沿著光轉換元件30引起空氣流。這在發光器 20發光時增強光轉換元件30的冷卻，由此提高光源10的效率。圖4A和圖4B示出了光轉換元件的部分橫截面圖，其中鏡層50塗敷於轉換材料42 與發光器20 (未示出)之間。在圖4A中，鏡層50再循環第一顏色Be的光，從而允許再循 環的光經由發光材料40發射並且部分轉換成第二顏色Yl的光。另外，鏡層50防止第一顏 色的光直接撞擊轉換材料42。在圖4B中，部分發光材料40也布置於鏡層50與發光器20 之間，並且鏡層50將第一顏色Be的光和第二顏色Yl的光再循環回到光源10中，從而後者 可以在再循環之後在轉換材料42的兩片之間發射。另外，鏡層50可以用來防止第一顏色 Be的光直接撞擊轉換材料42。圖5示出了光源19的一個實施例，其中光導元件60用於將第一顏色Be的光從轉 換材料42朝向發光材料40引導。另外，光導元件60被布置用於防止發光器20發射的第 一顏色Be的直接撞擊光。在圖5中所示實施例中，光源19包括例如均發射基本上相同顏 色Be的光的兩個發光器20。取而代之，發光器20可以發射不同顏色的光。通過使用光導 元件60，用來轉換發光器20的發射光的發光材料40的面積可以保持與在並不存在轉換材 料42時相同，從而有或者無轉換材料42的情況下產生光源19的基本上相同轉換特性。由 於添加轉換材料42，可以適配光源19的外觀並且可以控制該外觀以與在發光器20發光時 光源19發射的光的顏色基本上相同。在一個優選實施例中，光導元件60經由全內反射引 導大部分光，從而減少光源19的損失。為了實現這一點，發光器20可以放置於光導62中。 光導元件60例如形成光導62的部分並且包括折射率與光導62的折射率相比有所減少的 材料。這可以例如通過使用由空氣填充的室作為光導元件60來實現。圖6示出了根據本發明的照明系統100。照明系統100包括光源10以及例如用於對光源10發射的光束進行成形的折射光學器件110。在如圖6中所示光源10中添加擴散 體70。該擴散體70可以用來生成光源10的基本上均勻外觀，同時轉換材料42的規則結構 可以保持相對大。應當注意，上文提到的實施例舉例說明而不是限制本發明，並且本領域技術人員 將能夠設計許多替代實施例而不脫離所附權利要求的範圍。在權利要求中，置於括號之間的任何標號不應理解為限制權利要求。動詞「包括」 及其變形的使用並不排除存在除了權利要求中陳述的元件或者步驟之外的元件或者步驟。 先於元件的冠詞「一個/ 一種」並不排除存在多個 這樣的元件。可以藉助包括數個不同元 件的硬體實施本發明。在列出若干裝置的設備權利要求中，若干這些裝置可以由同一硬體 體現。在互不相同的從屬權利要求中記載某些措施這僅有的事實並不表示無法有利地利用 這些措施的組合。
權利要求
一種在非操作期間具有預定外觀的光源(10，12，14，16，18)，所述光源(10，12，14，16，18)包括發光器(20)和光轉換元件(30，32，34，36)，-所述發光器(20)在遠離所述光源(10，12，14，16，18)的方向上經由所述光轉換元件(30，32，34，36，38)發射第一顏色(Be)的可見光，-所述光轉換元件(30，32，34，36，38)包括用於將所述第一顏色(Be)的光的至少一部分轉換成與所述第一顏色(Be)不同的第二顏色(Y1，Y2)的光的發光材料(40)，-所述光源(10，12，14，16，18)還包括轉換材料(42，44)，所述轉換材料(42，44)用於將撞擊所述轉換材料(42，44)的環境光(A)的至少一部分轉換成與所述第二顏色(Y1，Y2)不同的第三顏色(Ba)的光，所述環境光(A)是源於所述光源(10，12，14，16，18)以外的光。
2.如權利要求1所述的光源(10，12，14，16，18)，其中所述轉換材料(42)塗敷於層 (46)中，所述層(46)至少部分地塗敷於所述光轉換元件(30，36)的遠離所述發光器(20) 的表面上。
3.如權利要求2所述的光源(10，12，14，16，18)，其中所述轉換材料(42)被配置成吸 收撞擊環境光(A)的至少一部分而反射所述撞擊環境光(A)的其餘部分以便生成所述第三 顏色(Ba)。
4.如權利要求2所述的光源(10，12，14，16，18)，其中所述轉換材料(42)包括被基 本上屏蔽由所述發光器(20)發射的直接撞擊光的又一發光材料(42)，所述又一發光材料 (42)將所述撞擊環境光(A)的至少一部分轉換成第三顏色(Ba)的光。
5.如權利要求2、3或者4所述的光源(10，12，14，16，18)，其中所述轉換材料(42)以 轉換材料(42)的規則圖案塗敷於所述光轉換元件(30，36)的表面上，所述規則圖案在轉換 材料(42)的相鄰部分之間具有開口，通過所述開口可以從所述光轉換元件(30，32，34，36) 發射所述第一顏色(Be)的光和所述第二顏色(Y1，Y2)的光。
6.如權利要求4或者5所述的光源(10，12，14，16，18)，其中所述光源(10，12，14，16， 18)包括用於將所述第一顏色(Be)的光從所述轉換材料(42)朝向所述發光材料(40)引導 的光導元件(60)。
7.如權利要求5所述的光源(10，12，14，16，18)，其中選擇所述規則圖案中所述轉換材 料(42)與所述開口(43)之間的相對尺度以便防止所述規則圖案在操作和非操作期間可為 人眼所見。
8.如權利要求5或者7所述的光源(10，12，14，16，18)，其中以與所述轉換材料(42)相 似的規則圖案塗敷鏡層(50)，所述鏡層(50)布置於所述轉換材料(42)與所述發光器(20) 之間用於通過再循環所述第一顏色(Be)的光和所述第二顏色(Yl，Y2)的光來提高所述光 源(10，12，14，16，18)的效率。
9.如權利要求8所述的光源(10，12，14，16，18)，其中所述發光材料(40)的一部分塗 敷於所述鏡層(50)與所述發光器(20)之間。
10.如權利要求5、6、7、8或者9所述的光源(10，12，14，16，18)，其中選擇轉換材料 (42)的所述規則圖案以便提高所述光轉換元件(30，36)中的所述發光材料(40)的冷卻。
11.如權利要求1所述的光源(10，12，14，16，18)，其中所述轉換材料(42)包括基本上 不吸收所述第一顏色(Be)的又一發光材料(44)。
12.如權利要求11所述的光源(10，12，14，16，18)，其中所述又一發光材料(44)與所述光轉換元件(32，38)中的所述發光材料(40)混合。
13.如任一前述權利要求所述的光源(10，12，14，16，18)，其中遠離所述發光器(20)布 置所述光轉換元件(30，32，34，36，38)。
14.如任一前述權利要求所述的光源(10，12，14，16，18)，其中所述光源(10，12，14， 16，18)還包括在所述光轉換元件(30，32，34，36，38)的遠離所述發光器(20)的一側布置的 擴散體(70)。
15.一種照明系統(100)，包括如任一前述權利要求所述的光源(10，12，14，16，18)。
全文摘要
本發明涉及一種光源和一種照明系統。光源(10)包括發光器(20)和光轉換元件(30)。發光器在遠離光源的方向上通過光轉換元件發射第一顏色的可見光。光轉換元件包括用於將第一顏色的光的至少一部分轉換成與第一顏色不同的第二顏色的光的光致發光材料(40)。光源還包括轉換材料(42)，用於將撞擊轉換材料的環境光的至少一部分轉換成與第二顏色不同的第三顏色(Ba)的光。當發光器發光時，發射的光的顏色主要為第一顏色的光與第二顏色的光的混合。當發光器未發光時，光源發射的光的顏色取決於反射的環境光、第二顏色的光和第三顏色的光。這樣，可以在發光器未發光時調節光源的顏色，並且可以例如使該顏色與在發光器發光時發射的光的顏色基本上相同。
文檔編號H01L33/44GK101861660SQ200880116540
公開日2010年10月13日 申請日期2008年11月13日 優先權日2007年11月19日
發明者M·C·J·M·維森伯格, M·P·C·M·克裡傑恩, O·H·維萊姆斯, R·P·范戈爾科姆 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司