[发明专利]彩色光和白光发光器件

说明书

技术领域

本专利申请涉及一种用于生成彩色光和白光的发光器件，并涉及一种用于生成彩色光和白光的方法以及发光器件的用途。

背景技术

本领域已知的颜色可调光源主要基于LED模块。这些LED模块一般依赖于通过不同LED发射红、蓝、绿基色，以及在某些情况下发射琥珀色或者更多基色来发射每种颜色。这意味着，LED芯片的数量至少与所使用的基色数量一样多。通常，发射不同颜色的LED芯片对于驱动电流、温度和其它工作参数表现出不同的属性。这个缺点可以利用颜色转变的蓝色或者紫外LED芯片(所谓的磷转变LED(pcLED))来克服。磷转变LED包括蓝色或者紫外LED光源，其照射发光材料，该发光材料则将LED的蓝色或者紫外光转变为具有较长波长的可见光，例如绿色、黄色或者红色光。该pc LED设置仍然具有以下缺点，即需要发射不同颜色的几个pc LED通过颜色混和来获得希望的颜色印象。此外，空间上分开的光源需要精确对准的相当复杂的光学器件。pc LED的另一个限制是发光材料可能饱和，这导致了LED发射的高光通量的情况下的照明限制。

利用根据JP 2004341105A获知的发光和显示设备部分解决了这些问题。该显示设备包括紫外发光LED，其照射色轮。在被照射侧上，该色轮涂敷了可见光反射膜，该膜对于紫外光是透射的。该色轮还包括三个颜色转变的扇形部分，它们将LED发射的紫外光转变并散射为红色、绿色和蓝色光。穿过该色轮朝光源反向散射的转变后的光被可见光反射膜反射，使得大部分转变后的光能够用于显示应用。

使用色轮的优点在于，通过将色轮的不同颜色转变扇形部分循环移动到光源的光束中，使得一个光源就足以在很短的接续时间间隙内生成基色。由于人视觉的惯性，不同基色的快速序列就会被视作颜色混和。与色轮一起使用单独的LED具有以下优点，即颜色印象与不同LED对于驱动电流、温度和其它参数的不同属性无关。

然而，根据JP 2004341105A获知的显示设备具有以下缺点，即色轮一方面在颜色转变部分、另一方面在可见光反射膜上具有复杂的设计。而且，不是全部的由LED发射的光通量均能够用于显示用途，这是因为来自LED的紫外光在颜色转变部分中被散射，并且部分被可见光反射膜反射。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于生成具有高光谱纯度和稳定性的任何希望颜色的彩色光或者具有高亮度的白光的发光器件。该发光器件还应当包括颜色转变单元，其具有简单的并且因此节约成本的设计。本专利申请的另一个目的是提供一种发光器件，其表现出高发光效率。

利用一种生成彩色光和白光的发光器件实现这些及其他目的，其包括至少一个发射蓝色或者紫外光的光源，用于将所述蓝色或者紫外光转变为可见光的包括至少两个部分的颜色转变单元，其中至少一个部分为透明的或者半透明的部分，所述颜色转变单元设置为利用所述蓝色或者紫外光交替地照射所述至少两个部分，所述至少一个部分包含发光材料，其中所述发光材料为聚合物基体中的发光有机染料或者晶态无机发光材料。

根据本发明的发光器件的颜色转变单元包括透明的发光材料，其可以使光源发出的紫外或蓝色光获得高效颜色转变并且可靠地避免了降低该发光器件发光效率的光束偏转或散射。使用透明发光材料还确保了最小的集光率，这对于聚光灯和投影用途而言是十分重要的。包含发光材料的颜色转变部分能够为半透明的(部分透射光源发出的光，所谓的主光)或者将该主光完全转变为具有不同波长的可见光。

与常规的发光材料相比，聚合物基体中的有机染料以及晶态无机发光材料具有高量子效率的特点。由于受照射染料分子或者无机晶体中受激态的无辐射松弛是十分不可能的，因此光源发出的照射光几乎全部转变为可见光。而且，该颜色转变单元的特征在于由于无需特殊涂敷其表面，因而是一种简单而节约成本的设计。

根据本发明的第一实施例，该光源为发光二极管(LED)。LED的主要优点在于其具有长工作寿命，以及高能效。发射蓝色或紫外光的LED在市场上是容易买到的。由于仅使用单独的LED，所以该发光器件生成的光的颜色印象与温度和驱动电流无关。

根据本发明的另一个实施例，该发光有机染料是包含苝四羧酸(Perylene tetracarbonic acid)的染料。能够制造出这种具有多种颜色转变特性的创新有机染料。相应地，能够将该光源发出的蓝色或紫外光转变为具有高光谱纯度和亮度的相当多的颜色。