[发明专利]场致发光器件

说明书

本发明涉及一种磷光体转化的场致发光器件，其中关联色温作为视角的函数变化，并涉及一种改变(adapt)色温的方法。

包括场致发光光源(LED)和光转换磷光体粉末层的磷光体转化场致发光器件(pcLED)是已知的。在这种pcLED中，LED发射初级辐射，其中的一部分被设置在LED上的磷光体粉末层吸收并被重新发射为波长更长的二次辐射。该过程还被称作颜色转换或者光转换。通过初级和二次辐射的适当组合，例如可以借助于蓝色初级辐射和黄色二次辐射的附加颜色混合来产生白光。pcLED的重要参数是所谓的封装增益(光转换和提取的效率)以及用于设定LED的整体混合颜色的初级辐射与二次辐射之间的强度比例。封装增益可理解为表示具有磷光体层的pcLED和不具有磷光体层的pcLED之间发射的光子比例。目前可利用的最好的pcLED具有小于50％的封装增益。

文献US6417019公开了一种具有磷光体粉末层的pcLED，其包含不同尺寸的磷光体颗粒。根据材料的颗粒尺寸和状况，可以区分具有高光散射的磷光体粉末层(称为磷光体层)和具有低光散射的磷光体层(称为磷光体膜)。LED可以设置在填充有磷光体粉末材料或者涂覆均匀厚度的磷光体层的的凹槽(碗状，bowl)底部。在磷光体层的情况中，嵌在基体中的磷光体颗粒的浓度和特性决定了转化成二次辐射的初级辐射的整体比例。将磷光体膜涂覆到LED上作为具有均匀厚度的陶瓷层，其基本上只包含磷光体颗粒材料，其中这里磷光体膜的厚度和它们的散射能力决定了初级辐射转化成二次辐射的比例。而且，磷光体层的散射能力决定了光源初级辐射的角分布决定磷光体层的二次辐射的余弦分布的程度。由于目前的LED具有明显不同于余弦分布的角分布，所以使用具有高散射能力的磷光体层，但是这也减小了光源的封装增益。不同实施例的磷光体膜只是起到设置整体关联(correlated)色温的作用。在整个视角上的平均色温被称作整体关联色温。

当可选择的发射体的色彩和黑体发射体的色彩不一样时，使用术语关联色温。所谓的关联色温于是指的是，其被感知的颜色与给出的发射体最接近的黑体发射体的色温。对于CIE色图的所有值，可以决定相应的关联色温。

然而，例如，具有整体关联色温的白色pcLED光源在视角范围中显示出高达2000K的关联色温变化，这可以被观察者很容易地觉察到。对于作为视角函数的关联色温的均匀性或者变化存在很多条件。一方面，对于很多应用，例如指示灯，所需要的是在在视角上所述关联色温的变化尽可能的小。另一方面，例如具有特定光效应的应用可能需要关联色温在视角范围中具有限定的不均匀性。现有技术没有给本领域技术人员任何指示，关于如何以设定的方式设置关联色温FT相对于视角β的所需函数FT(β)。

因此本发明的目的是提供一种磷光体转化的场致发光器件，其特征在于关联色温在视角范围上的变化适于具体应用。

该目的通过场致发光器件来实现，其包括至少一个具有场致发光层的场致发光光源，其中该场致发光层围绕中间(mean)发射方向发射具有一定发射特征的初级辐射，和至少一个光转换元件，用于将初级辐射的至少一部分转化成二次辐射，其中光转换元件的形状适于场致发光光源的发射特征，以便于产生作为视角函数的限定关联色温。这里发射特征指的是初级辐射的围绕中间辐射方向的传播方向分布。

在场致发光器件的一个实施例中，光转换元件光学地连接到场致发光光源上。通过连接材料，光源到光转换元件的连接允许几乎各向同性的发射特征，结果，相对于具有接近Lambert发射特征的非连接光源更容易适应色温对角度的依赖性。Lambert光源是具有余弦发射特征的光源。

在另一个实例中，光转换元件包括陶瓷材料和/或具有嵌入的光转换颗粒的尺寸稳定的基体材料。这里，尺寸稳定可理解为表示在操作环境和整个操作时间上保持完好的几何形状。陶瓷材料本身提供了这种特性。

在包括由陶瓷材料构成的光转换元件的场致发光器件的另一个实施例中，陶瓷材料具有大于理论固体密度97％的密度。由于高密度，降低了光转换元件内的光散射，其结果是可以不受散射的比例限制来调节初级/二次辐射比例，并且这对色温的角分布产生了影响。

在另一个实施例中，光转换元件的形状包括朝向场致发光光源的第一表面，背向场致发光光源的第二表面，和布置在第一和第二表面之间的边缘表面。