[发明专利]MEMS波长转换照明装置和相关方法

说明书

技术领域

本发明涉及照明装置的领域，更具体地说，涉及将转换涂层涂敷到MEMS照明装置的可再定位表面以将具有可变波长范围的光引导到期望输出方向上。

发明背景

包括转换涂层的照明装置便于允许将光从光源光转换成具有不同波长范围的光。通常，这样的转换涂层是利用磷涂层而产生的。这些波长转换涂层有时候可以被涂敷到与从光源投影的光定位成直线的透镜。在某些实例中，转换涂层可以被涂敷到光源自身。存在多个已公开的发明，其描述了使用转换涂层以将具有光源波长范围的光转换成具有转换波长范围的光的照明装置。

混色可调白色照明装置传统上是经由PWM（脉宽调制）来控制的。PWM是用于控制电气装置的供电的常见技术，其通过在每个周期期间在“开”状态与“关”状态之间快速切换供电而进行操作。该周期是每个脉冲之间的时间，类似于时钟速率。占据“开”状态的脉冲周期对占据“关”状态的脉冲周期的比定义占空比。随着PWM改变开关保持在“开”状态的持续时间，PWM能够改变对负载装置的平均供电。PWM切换可得益于效率观点，因为当开关处于“关”状态时PWM具有低功耗。

对于照明装置，PWM电路中的脉冲频率必须足够快，使得人眼无法感知闪光灯效应。为了具有越来越高的脉冲频率，周期必须变得越来越短。可以经由每个脉冲周期的占空比的变化来控制每种单独的颜色的强度。在光源（诸如白炽灯泡）反应慢的情况下，可能需要相对较低的脉冲频率。相反，可用来控制发光半导体的感知强度的PWM电路必须以相当高的频率进行操作，否则会出现视觉闪烁的风险。

为了实现混色，PWM电路应一般能够控制旨在被混合的所有颜色的占空比。通常，可通过使用红色、绿色和蓝色光源来产生任何颜色。在混色系统基于PWM电路的情况下，系统可以通过对调整的原色进行组合来调整用于每种原色的占空比，以显示期望的颜色。通常经由透镜来组合原色。

微机电系统（MEMS）使用不同于PWM的构造以控制光强。在MEMS中，优选地将来自每个光源的光引导到将光反射到不同方向上的微镜的阵列。通常，MEMS“开”状态包括将光反射到透镜中，其中所述光可以与其它颜色的光组合。传统上，在MEMS中组合了多个光源（包括例如红色光源、绿色光源和蓝色光源）以产生期望的输出颜色。

Abu-Ageel的美国公开专利申请第2010/0046234号公开了对包括不同类型或不同量的磷的波长转换层的使用。Abu-Ageel的‘234号申请给出了可以包括红磷、绿磷和蓝磷的掺和物的波长转换层的实例。这些磷由光源激发并发射处于不同波长范围的光。由转换层产生的红光、绿光和蓝光然后被组合以形成白光。Abu-Ageel的‘234号申请还公开了对蓝色光源的使用，其中将直接的蓝光与磷转换的红光和绿光组合以产生白色光。此外，Abu-Ageel的‘234号申请具体引用了对微机电系统（MEMS）和用来聚焦由光源发射的光束的光学透镜的使用。可使用偏转器来扫描两种或更多种类型的波长转换材料之间的光束。

Van Der Lubbe的美国公开专利申请第2010/0321641号公开了使用一种颜色的光源并将该光的部分转换成其它颜色。Van Der Lubbe的‘641号申请还公开了使用配置在彩色转换光学元件的第一组和第二组像素中的磷。

Brukilacchio等人的美国专利第7,832,878号公开了可在LED裸片上方使用磷或其它的波长转换元件以使得不直接从标准LED裸片得到波长和光谱带宽。Brukilacchio等人的‘878号专利还公开了对结合旋转色轮的数字微镜装置（DMD）投影系统的使用。

Raring等人的美国公开专利申请第2010/0302464号公开了在光学元件上使用磷涂层以利用磷材料来产生具有期望颜色的激光光束，从而改变由LED和/或激光二极管产生的光。然后可以将这些彩色的激光光束从光学元件发射到DMD。

需要一种提供如下能力的照明装置，其接收以一个波长范围从光源发射的光并将所述光以另一波长范围改向到期望输出方向上。还需要这样一种照明装置，其在一次操作中将从光源发射的光的转换和改向进行结合。

发明概述

考虑前文，本发明涉及一种照明装置，其可以有利地接收以一个波长范围从光源发射的光源光并将所述光以另一波长范围改向到期望输出方向。所述照明装置还可有利地在一次操作中将光源光的转换和改向进行结合。通过提供一种有利地将这些操作进行结合的照明装置，本发明可有益地具有降低复杂性、大小和制造费用的特性。