[发明专利]基于光波长转换改善出射光颜色的方法

说明书

技术领域

本发明涉及光源颜色，尤其涉及器件或装置对光的强度、颜色或方向的选通 控制方法。

背景技术

传统半导体发光二极管(Light Emitting Diode，LED)由于输出功率和亮度 低，主要应用于信号指示灯、电视遥控器以及低速短距离光纤通讯等方面。

自二十世纪九十年代初以来，以InGaAlP和InGaN为主的新一代半导体光电子材料迅 速发展起来，各种高功率高亮度的红、黄、蓝、绿、紫外以及白光等LED光源纷纷涌现， 层出不穷，在各种显示和照明领域得到了越来越广泛的应用。

但实际上在所述显示和照明领域中，为了大大降低成本，现有光源多使用较低成本的 发光源(例如但不限于蓝光LED)，同时采用波长转换方案来获得预定颜色的出射光，以避 免使用与该出射光同色并具有较高成本的LED。所述光波长转换通常是利用来自发光源的较 短波长光来激发光波长转换材料发出不同波长的光。所述光波长转换材料包括荧光粉、染 料或纳米发光材料，也可以是两种或两种以上这些材料的混合物，目前较为常用的是荧光 粉。例如日本日亚公司(Nichia)的白光LED专利，公开了利用470纳米蓝光LED芯片来 激发黄色YAG荧光粉发出白光的技术方案，该方案结构简单、制造成本低、产品具有很强 的实用性。

上述基于光波长转换的光源还具有颜色丰富可调、便于设计的优点。美国专利US 7,234,820给出了一种用LED激发荧光粉并使受激发光与其它颜色光混光输出的方案。

通常光波长转换材料的出射光亮度不高。为了使上述基于光波长转换的光源更适应显 示领域的应用要求，美国专利US 7,070,300给出了一种荧光粉增亮结构来提高光源出射光 亮度的方案。该方案使用一角度选择滤光片来选通来自荧光粉的小角度入射受激发光，从 而在光源出射光中提高对大角度受激发光的利用率，使得光源的光输出亮度可超过同色LED 的光输出亮度。

上述基于光波长转换的光源的不足之处在于，以荧光粉为例，光波长转换材料一般具 有较宽的光转换输出光谱，因而造成光源出射光的色纯度不好，使出射光颜色不佳或不够 鲜艳亮丽，即使出射光亮度够强，也难以胜任在特定场合(例如显示领域)的应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提出一种方法，来 改善基于光波长转换的光源的出射光颜色，同时还可有利于增强出射光亮度。

为解决上述技术问题，本发明的基本构思为，基于光波长转换材料具有较宽光转换输 出光谱，若设计使所述光谱中特定波长的光的强度得到增强，则可以改变输出光的人眼视 觉效果，从而达到改善出射光颜色的目的；因此本发明利用现有技术中的荧光粉增亮结构 并对带通或低通滤光片进行设计，使之仅通过小角度入射的预定波长范围内的受激发光， 从而增强出射光亮度的同时，改善出射光颜色。

作为实现本发明构思的技术方案是，提供一种基于光波长转换改善出射光颜色的方法， 用于光源，包括步骤：

引导激发光射往包括了光波长转换材料的波长转换层来激发产生具有第一主波长 λ₁的受激发光；

在所述波长转换层的另一侧设置角度选择滤光片来引导小于预定出射角度的受激 发光以透射方式通过该角度选择滤光片，同时将大于该预定出射角度的受激发光反射回 去；

尤其是，还包括步骤：

在所述光波长转换材料的光转换输出光谱中确定需要加以增强的受激发光波长λ_E；

选择所述角度选择滤光片，使具有与该需要加以增强的受激发光波长相对应的透射 特性，来产生具有第二主波长λ₂的出射光；其中所述第一主波长λ₁、需要加以增强的受 激发光波长λ_E及第二主波长λ₂之间的关系为：λ₁＜λ₂＜λ_E或λ₁＞λ₂＞λ_E。

上述方案中，所述角度选择滤光片具有的透射特性是：预定入射角α下，不同波长受 激发光的透射率曲线呈低通或带通特性；在该透射率曲线下降沿上透射率大致为50％处所 对应的波长为所述需要加以增强的受激发光波长。

上述方案中，所述预定入射角α设置为所述光源的光收集系统收集角度。