[发明专利]具有单独的光线转换层的含有多个发光二极管照明装置

说明书

相关申请的交叉引用

本申请涉及共同指定的2008年12月24日递交并且名为“LIGHT-EMITTING DIODE WITH LIGHT-CONVERSION LAYER”的美国专利申请No.12/344,158、同日递交并且名为“PACKAGE FOR MULTIPLELIGHT EMITTING DIODES”的美国临时专利申请(代理案号027516-000500US)和同日递交并且名为“TOTAL INTERNAL REFLECTIONLENS AND MECHANICAL RETENTION AND LOCATING DEVICE”的美国专利申请(代理案号027516-000700US)。

技术领域

本发明大体上涉及照明装置，更具体地涉及基于发光二极管(LED)改善光源的颜色控制的方法和设备。

背景技术

发光二极管(LED)是当电流从其中通过时产生光线的半导体器件。LED相比传统的光源具有优势，包括小型的尺寸、低重量、长寿命、高抗振性和高可靠性。除了作为指示灯广泛地应用于电子产品，LED还成为重要的替代光源，用于白炽灯和荧光灯传统地占优势的各种应用。

此外，通过将磷光体和LED结合使用，可以得到LED的更宽广的应用。磷光体是当被特定波长的光线激励时在不同波长处产生光线的发光材料，从而改变LED的输出光线。因此，如果需要一种特殊的颜色并且该颜色不能成本有效地由可获得的LED产生，那么磷光体可以用作为光线“转换器”，将可获得的LED产生的光线的颜色改变为理想的颜色。

例如，磷光体现在与单色LED一起使用来产生白光。使用磷光体来将LED产生的光线转变为白光已经被证明是对传统的白光光源的可变替代，该白光光源包括白炽光源和直接红-绿-蓝(RGB)LED方法(其中多种单色LED以RGB方案结合来产生白光)。

在典型的基于LED的白光产生装置中，单色LED被含有适当的补偿磷光体的透明材料封装。从补偿磷光体发射的光线的波长与从LED发射的光线的波长互补，从而来自LED和补偿磷光体的波长混合起来以产生白光。例如，基于蓝色LED的白光光源通过使用蓝光LED和被LED发射的蓝光激励时发射黄光的磷光体产生白光。在这些装置中，透明材料中的磷光体的量被仔细控制，使得仅部分蓝光被磷光体吸收，同时其余的不被吸收而通过。黄光和未被吸收的蓝光混合以产生白光。

另一种示例方案结合使用产生可见光谱外侧的光线(例如紫外(UV)光线)的LED和受激励时可以产生红色、绿色或蓝色的光线的磷光体混合物。在这种情况下，LED发射的光线仅用于激励磷光体而对最终的彩色平衡没有贡献。

随着对更好的照明装置的需求的增加，希望提供成本有效的基于LED的照明装置，其具有改善的颜色控制及效率和亮度。

发明内容

尽管传统的基于LED的白光源具有广泛的应用，然而它们有许多缺陷。一个共同的问题是传统的基于LED的白光源在它们产生的光线中通常具有很宽的颜色变化。如以下更详细所述，许多传统的基于LED的装置不能满足紧凑的颜色规格。该缺陷可以导致产量下降和高生产成本。

在各实施例中，本发明具有改善的颜色控制的方法和装置；在一些实施例中，可以满足紧凑的颜色规格。

在一个实施例中，照明装置包括LED块和波长偏移材料(例如磷光体)的结合。LED块发射第一颜色的光线，波长偏移材料将第一颜色的光线转换为第二颜色的光线。第一颜色的光线和第二颜色的光线的适当的结合可以用于产生目标颜色的光线。在本发明的一个实施例中，为目标颜色设计的照明设备中的LED块分为两组。第一组中的每个LED块与比所需更少的波长偏移材料结合以产生目标颜色的光线，同时第二组中的每个LED块与比所需更多的波长偏移材料结合以产生目标颜色的光线。由此，该两组产生在公知的国际照明委员会(CIE)色度图中具有在目标颜色的相对侧的颜色的光线。通过调节两组的相对亮度，可以获得目标颜色。使用这种方法，照明设备可以配置为在相对小的颜色范围内发射光线。由此，采用这种方法形成的几乎所有照明设备可以满足颜色规格。由此，可以极大提高照明设备的产量并且降低生产成本。

尽管这里参照基于LED的白光源描述了实施例，然而很明显本发明具有更宽的应用范围。例如，磷光体的各种组合和具有不同颜色的光源可以用于产生大体上一致的理想颜色的光线或具有多种颜色的光线的组合。