[发明专利]发光模块、灯、照明器和显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括发光层和固态发光体的发光模块。本发明还涉及包括发光模块的灯、照明器和显示装置。

背景技术

公布的专利申请US2009/0322208A1公开了一种发光装置。发光二极管(LED)被提供在由凹陷的壳体形成的圆锥形腔体内。在凹陷的壳体的前侧，圆锥形腔体覆盖有透明热导体层，难熔发光层被提供在该透明热导体层上。在凹陷的壳体的背板处设有热沉，并且凹陷的壳体的侧壁覆盖有金属框架。圆锥形腔体可以用诸如硅树脂的材料填充。

LED朝发光层发射第一颜色的光。所发射光的部分会被发光层反射或散射回到腔体中。所发射光的另一部分被发光层转换为第二颜色的光。当发光层发射第二颜色的光时，此光在所有方向上发射，并且因而另一颜色的光的一部分被发射到腔体中。反射回到腔体中的光或者被发射到腔体中的第二颜色的光部分地投射在腔体的基底上，部分地投射在腔体的壁上，并且部分地投射在LED上。在LED的表面以及在腔体的表面，光被部分反射并且部分吸收。特别是光的吸收导致发光装置的低效率。

某些光模块制造者提供包括具有基底的腔体的发光模块。这些模块经常具有在基底上提供的诸如多个例如LED的发光体。在这些发光模块的某些实施例中，发光层例如经由结合层被直接提供在发光体顶部上，并且在其它实施例中，发光层为所谓的远程发光层，远程发光层是指发光体和发光层之间存在几厘米量级的比较大距离。

具有发光层直接位于顶部的发光体的发光模块的问题在于，从发光层往回引导至LED的光遭受不良重复利用效率，这是因为LED内部的背反射器具有有限反射性(典型地背反射镜为银，具有90%反射性水平)的事实。现实中，实际反射性甚至更低，因为典型地为GaN/InGaN或AlInGaN的发光体材料具有高折射率，从而致使光被陷在发光体内部并且因而进一步限制金属反射性。典型LED反射系数接近70%(在可见光谱范围上求平均并且在法向入射下测量)。这些发光模块的另一问题在于热点的形成，在该热点中大多数光被集中在LED顶部上的区域内，并且模块的光输出因此非常不均匀，导致光输出和热分布二者中的热点。另外，在LED管芯顶部上的磷光体层会变得比较热并且被高通量密度激发，引起非最佳磷光体转换效率，由此限制发光性能。

具有远程发光层的发光模块通常比具有发光层直接位于顶部的发光体的发光模块更高效，这是因为光在腔体内部更高效重复利用。这些模块的光输出也典型地更均匀，减少热点。然而，与具有发光层直接位于顶部的发光体的发光模块相比，具有远程发光层的发光模块具有比较大尺寸。比较庞大的远程发光层解决方案无法用于尺寸受限的应用，诸如聚光灯应用，例如卤素替代灯和抛物面反射灯。

具有远程发光层的发光模块的另一缺点在于，比较大面积的发光层导致比较高材料成本水平。此外，磷光体层内的热传导仅仅被横向地引导到发光体的侧壁，并且由于它们庞大构造的原因，将热量引导离开远程磷光体板的能力有限。

EP1686630A2公开了一种具有漫反射表面的LED装置，其包括发光的LED芯片；反射杯，LED芯片布置在其底表面并且其具有漫反射由LED芯片发射的光的成角度表面；以及光转换材料，其提供在反射杯中并且将LED芯片发射的光转换为可见光线。光转换材料在空间上与LED芯片分离的长度等于或大于LED芯片的最大长度。

LUO HONG等人的"Analysis of high-power packages for phosphor-based white-light-emitting diodes", APPLIED PHYSICS LETTERS, AIP, AMERICAN INSTITUTE OF PHYSICS, MELVILLE, NY, US. vol. 86, no. 24, 8 June 2005, pp. 243505-1 – 243505-3公开一种用于高功率白光发光二极管(LED)灯的最优化封装配置，其采用漫反射杯，主要发光体(LED芯片)与波长转换器(磷光体)和半球形封装之间具有大的间距。

EP1930959A1公开了一种发光装置，其包括LED芯片和透镜，该透镜定位为与芯片相隔的距离为所述芯片最长边长度的至少2倍，并且磷光体层被包含在所述透镜内或者涂覆在所述透镜的内部或外部表面上，用于将至少一些由芯片发射的辐射转换为可见光。将磷光体层远离LED定位改善了装置的效率并且产生更一致的颜色再现。