[发明专利]基于FRET耦合发射器的等离子白色光源

说明书

本发明提供了一种照明设备(1000)，包括光源(100)和光转换器(200)，其中该光源被配置为提供光源光(101)，其中该光转换器(200)包括(a)能够将第一光源光的至少一部分转换为供体光(211)的供体发光材料(210)，和(b)受体发光材料(220)，其中该供体发光材料(210)和受体发光材料(220)被配置为供体‑受体发光材料(210,220)，它们在该供体发光材料(210)被光源光(101)激励时提供具有不同于供体光(211)的供体光谱分布的受体光谱分布的受体光(221)，其中该光转换器(200)进一步包括(c)被配置为增强所述受体光(211)的生成的周期性等离子天线阵列(310)，并且其中该照明设备(100)被配置为提供包括所述供体光(211)和所述受体光(221)的照明设备光(1001)。

技术领域

本发明涉及包括光源和光转换器的照明设备。

背景技术

基于非辐射能量传输的固态照明设备是本领域已知的。例如，WO2015180976描述了一种照明设备，包括：波长转换层，其包括被配置为吸收能量以达到激励状态的光子发射供体，和光子发射受体；能量源，其被配置为向该供体提供能量而使得该供体达到激励状态；其中该供体和受体被选择并且彼此以一定距离布置而使得从该供体向该受体发生激励能量的非辐射传输，并且其中该受体被配置为在该能量传输之后以第二波长发射光子；该照明设备进一步包括周期性等离子天线阵列，其布置在衬底上并且被嵌入在该波长转换层内，并且包括布置在天线阵列平面中的多个个体天线元件，该等离子天线阵列被配置为支持在第二波长处的第一晶格共振，该共振是由于个体天线元件中的局部表面等离子共振与包括该等离子天线阵列和波长转换层的系统所支持的光子模式的耦合所引起的，其中该等离子天线阵列被配置为包括等离子共振模式，而使得从该等离子天线阵列所发射的光具有各向异性的角度分布。

发明内容

针对单色应用(特别是对于红色发光而言)，经由表面晶格共振的等离子增强似乎提供了有前途的结果，因为光谱整形的副效应能够通过最为增强处于人眼敏感度范围内的光而帮助对流明当量进行增强。然而，制作出单一白色发光等离子LED设备被认为是困难的。

似乎可能使用从供体(“供体发光材料”)到受体(“受体发光材料”)的福斯特共振能量传输(FRET)来生成白色光。这例如能够有助于克服受体在激励波长下固有的或者依赖于浓度的吸收局限或者在受体的发光过程具有低效率的情况下旁路辐射能量传输(再吸收)。然而，仅使用FRET耦合供体-受体系统来生成白色光——例如，利用绿色发光供体和红色发光受体——是非常困难的。FRET效能以及因此的供体发射淬灭大幅地取决于受体浓度。为了获得白色光，供体激励的很大部分必须衰退为供体的辐射发光，即系统必须被设计为以30-60％的FRET效率进行操作。首先，这仅会导致受体发光的小幅增强。其次，这要求对所应用浓度进行非常高度的控制，因为浓度的小幅变化会导致FRET效率的大幅变化以及因此的供体淬灭。这进而将会影响到供体和受体发光之间的比率并因此影响色点，即光的感知颜色。

因此，本发明的一个方面是提供一种备选照明设备，其优选地进一步至少部分缓解了一个或多个以上所描述的缺陷，并且可以以相对有效的方式在实施例中提供白色光，或者可以在其它实施例中提供多个波长分区中的有色光。

这里，提出了由共振能量传输(FRET)所耦合的至少两种不同的光转换磷光体以及等离子(金属)纳米粒子阵列的组合，以生成有所增强的白色光。该等离子纳米粒子阵列至少与供体发射共振，即对供体所发射的光进行增强和整形，而且还在实施例中能够与受体发射共振。后者可以通过特别地设计等离子阵列或者通过将都能够与供体-受体系统交互的两个不同阵列(即，几何体或粒子形状)进行组合来实现。