[发明专利]包括固态发光体的照明设备

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求申请日为2009年9月25日、申请号为12/566,861的美国专利申请的权益，该专利申请在此全文引用，以供参考。

技术领域

本发明涉及照明设备，在一些方面，涉及具有至少一个固态发光体(例如，至少一个发光二极管)的照明设备。

背景技术

目前正致力于开发更节能的系统。每年美国的大部分发电量(有人估计高达25％)用于照明，大部分是通用照明(例如：筒灯(downlight)，泛光灯，射灯和其他通用居民或商业照明产品)。因此，目前需要提供更节能的照明。

固态发光体(例如：发光二极管)由于其节能性而受到较多关注。众所周知，白炽灯是非常耗能的光源，其消耗的大约90％的电以热量形式而不是光的形式释放。荧光灯比白炽灯有效得多(大约10倍)但仍然没有固态发光体有效，例如发光二极管。

另外，与固态发光体(例如：发光二极管)的正常寿命相比，白炽灯的寿命相对较短，即一般大约为750-1000小时。相比之下，例如，发光二极管的一般寿命为50,000-70,000小时。荧光灯的寿命比白炽灯的寿命长(例如，10,000-20,000小时)，但提供的颜色再现较差。

传统固定装置的一般寿命大约为20年，相当于，照明设备使用期限至少约44,000小时(根据6小时/每天，共20年来使用)。当发光体的照明设备寿命比固定装置短时，定期更换发光体的需求就显现出来。当通路困难(例如，拱形天花板、桥梁、高层大楼、交通隧道)和/或更新成本很高时，需要更换发光体所造成的影响则特别明显。

照明设备使用发光二极管时会面临很多挑战。许多情况下，为了应对这些挑战，需要给照明设备增加额外的元件。额外的元件会增加照明设备的重量和尺寸大小。期望提供包括一个或多个固态发光体的照明设备，该照明设备不但能解决上述的挑战，还是轻质的和/或可安装在与相当的传统照明设备(例如，包括一个或多个白炽灯光源和/或一个或多个荧光灯光源的照明设备)相同或大致相同的空间中。当改装照明设备和在新的建筑中安装照明设备时(更不用说装运了)，照明设备的轻质的性能以及可安装到和传统设备相似(或相同)的安装空间的性能是较重要的。

一个这样的挑战源于以下事实。任何特定发光二极管的发光光谱一般集中在单个波长(由发光二极管的组成和结构决定)，这比较适合某些应用，但是却不适合另外一些应用(举例来说，用于提供照明，这样的发光光谱通常不提供白光或提供非常低的CRI Ra)。因此，在许多情况下(例如，制造发出感知的白光或接近白光的设备，或发射非高纯度的光的设备)，有必要采用发出不同颜色光的光源(例如：一个或多个固态发光体和可选的一个或多个其他种类的发光体，例如，额外的发光二极管、发光材料、白炽灯等)。一个或多个固态发光体会因为各种原因停止发光和/或改变发光强度，这会破坏颜色输出平衡并导致照明设备发出与渴望得到的颜色不同的光。因此，在很多这种设备中，融入额外元件需要面临的一个挑战是，在发出不同颜色的光以获得所需的颜色平衡的发光体当中，为了保持颜色输出平衡，需要提供额外的电路来调整输送给各个固态发光体(和/或其他发光体)的电流。另外一个挑战是，需要提供额外元件以帮助混合不同固态发光体发出的不同颜色的光。

一个或多个固态发光体的发光强度可能发生变化的一个示例原因是，温度变化(例如，由于周边温度的变化和/或固态发光体的加热升温)。一些类型的固态发光体(例如，发射不同颜色光的固态发光体)在不同温度下会经历不同的发光强度(如提供相同的电流)，当温度变化时，这种光的强度变化会在发射不同颜色光的发光体中频繁地发生。例如：在至少一些温度范围内，一些发射红光的发光二极管具有很强的温度依赖性(例如，当加热40℃时，A1InGaP发光二极管的光输出可以减少约20％，即大约为-0.5％每摄氏度；蓝色InGaN+YAG:Ce发光二极管每摄氏度可减少约-0.15％)。)

一个或多个固态发光体可能存在发光强度的差异的原因的另一个示例是老化。一些固态发光体老化时，发光强度减弱(如提供相同的电流)，并且这种强度减弱会频繁地以不同的速率发生。

一个或多个固态发光体可能存在发光强度的差异的原因的另一个示例是，固态发光体的损坏和/或给固态发光体提供电量的电路的损坏。