[发明专利]具有二向色表面的发光系统

说明书

技术领域

本发明涉及发光系统，其中发光器件被设置为具有荧光材料和二色性表面。

背景技术

近来，在增加如发光二极管(LED)的发光器件的亮度上取得了很大的进展。因此，可以预期在未来的几年，LED将变得足够的明亮和便宜以用作例如具有可调整颜色的灯，直观液晶显示器(LCD)和正投和背投显示器中的光源。

通常需要获得高的流明功效，如果使用能够发蓝光和将部分蓝光转换成黄光的LED管芯，则可以获得高的流明功效。这样的器件包括那些被磷层覆盖的LED管芯。然而，具有磷覆盖层的LED管芯的缺点是产生的很多光以错误的方向从磷层中射出而落到了蓝光管芯上并被其吸收。由于蓝光不得不穿过磷层，因此当黄光被磷发射的时候，蓝光和黄光具有不同的角分布，这可能导致在远场不期望的光束变色。

其他已知的解决方案包括将磷层设置为相对远离LED和覆盖相对大的区域。虽然光被射回LED的概率可能会很小，但在这样的方案中通常需要大的磷层。这种器件的另一缺点是通常具有大的光束扩展。实际上，对于如聚光灯，投影显示器，侧面发光LCD的应用，保持光束扩展尽可能地小是重要的。虽然通过增加例如所谓的亮度增强箔(BEF)，准直度可以被恢复，但是这种方案将在源的方向上反射一些光，因此它们不是非常有效。

在欧洲专利申请公开EP1566848中披露了一个现有技术器件的例子，在EP1566848中描述了一发光器件，其包括被两个磷层覆盖的LED和被设置在两个磷层之间用以减少进入LED的反向散射光量的二向色滤光片。

发明内容

由此本发明的一个目的在于改进发光系统的效率，其将通过如下面所述的不同方面来实现。

由此，在第一方面，提供一个发光系统，其包括：发光器件，能够发射具有第一峰值波长的第一光；荧光材料结构，能够吸收至少部分第一光和发出具有第二峰值波长的第二光；第一二向色镜结构，能够反射至少部分第一光和透射至少部分第二光，并被设置为与所述发光器件和荧光材料结构相关以促进至少部分第一光到达荧光材料结构；第二二向色镜结构，能够反射至少部分第二光和透射至少部分第一光，并被设置为与所述发光器件和荧光材料结构相关以防止至少部分第二光到达发光器件。

也就是说，通过提供这样一种反射和透射第一和第二光的二向色镜的设置，能够从这个系统中获得具有相对小的光束扩展的混合光。与现有技术中的系统相比，不需要用荧光材料覆盖发光器件，而是将荧光材料设置为与发光器件远离。因此由荧光材料产生的光不需要通过荧光材料，由此带来了很多优点。例如，改进了第一光转换为第二光的效率。由于不需要精确控制层厚度，制造这样的荧光材料非常简单，这也是一个优点。通过二向色镜的设置来防止第二光被发光器件吸收，使得效率进一步得到改善。此外，更多的光将以预定的方向发射，也就是能够获得一定程度的准直。

因为产生的光中很少光或没有光被吸收，且产生的光也不必经过荧光材料层，因此在发射到期望的方向上具有高的几率，通过这种方式使得高效率的系统得以实现。

这些效果和优点进一步在下面的实施方式中得以着重指出：其中，设置有第三镜结构，其能够反射至少部分第二光以在准直方向上至少部分地准直射出系统的光；以及在这样的实施例中，发光器件和所述荧光材料结构在空间上被分离，且所述第二二向色镜结构被设置在所述发光器件和所述荧光材料结构之间。

进一步地，所述第一二向色镜结构包括能够使至少部分所述第一光集中在所述荧光材料结构上的表面，通过这种方式增加了落在荧光材料上的光量。例如，这可能需要设置另外的反射二向色表面，该表面改变从发光器件发出光的方向以使其更多的直接朝向荧光材料，其可以通过使用直的镜表面或弯曲的镜表面来获得。这种镜设置方式的一个实施方式是设置一椭圆镜(或更通常地为曲面镜)并使得发光器件在椭圆二向色镜的第一焦点上以及荧光材料在第二焦点上。

第一镜结构和/或第二镜结构可被设置为与第三二向色镜结构相关以使至少部分第一光和/或至少部分第二光被分别准直。通过合适地设置所述镜，系统产生的光可以被准直到期望的程度，从而可以提供具有期望的较小光束扩展的发光系统。

进一步地，发光器件和荧光材料结构被设置在一公共平面上，所述公共平面与所述准直方向垂直。可替换的，发光器件和荧光材料结构被设置在准直方向上。这样的实施方式进一步体现了其优点，即通过荧光材料被设置为与发光器件分开，通过荧光材料产生的光不需要通过荧光材料。