ИСПУСКАЮЩИЙ СВЕТ УЗЕЛ, ЛАМПА И ОСВЕТИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР Российский патент 2018 года по МПК H05B33/14 H01L33/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к узлам преобразования цвета для преобразования света, испускаемого посредством источников света, в свет другого цвета.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В нескольких применениях светоизлучающий диод (LED), который испускает синий свет, объединяется с люминесцентным материалом, который преобразует часть синего света в свет другого цвета, например, в желтый, оранжевый или красный свет. Часто, синий свет частично преобразуется в другой цвет, потому что белый свет должен испускаться узлами светодиодов и люминесцентным материалом. Количество и характеристики люминесцентного материала выбираются таким образом, что необходимое количество синего света преобразуется в заданное количество другого цвета, что объединенная эмиссия остаточного синего света и заданное количество света этого другого цвета, объединяются в белый свет, что означает - в свет с цветовой точкой, которая является близкой к абсолютно черной линии в цветовом пространстве.

Например, опубликованная патентная заявка US 20120001204 описывает компоновку регулирования цвета, в которой излучатели объединяются со слоями люминесцентных материалов для получения эмиссии света заданного цвета.

Однако, во время производства узлов освещения, которые используют комбинацию источника синего света и слой люминесцентного материала, который частично преобразует синий свет в свет другого цвета, возникает проблема. Относительно трудно произвести излучатели света, например диоды LED, которые все испускают спектр эмиссии одинакового синего света. Неприемлемо объединять излучатели (модули испускания) света, которые немного отличаются друг от друга, только с одним типом слоя с одним заданным количеством люминесцентного материала, так как это приводит к тому, что узлы освещения, испускающие свет, испускают немного отличающийся по цвету свет. Эмиссия немного отличающихся цветов света хорошо замечается невооруженным человеческим глазом и может привести, например, к тому, что осветительные приборы с различными источниками света, каждый испускает немного отличающийся по цвету свет. Известным решением является: каждый излучатель синего света характеризуется и группируется, после изготовления излучателей света, испускающих синий свет, и каждый излучатель синего света объединяется со слоем люминесцентного материала некоторой толщины, связанной с заданным излучателем синего света для получения эмиссии света, которая имеет желаемую цветовую точку. Характеризация и группировка изготовленных излучателей света являются относительно дорогими, и относительно большое количество различных слоев с люминесцентным материалом необходимо иметь в наличии, что также является относительно дорогим.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей изобретения является предоставление узла, испускающего свет, которое испускает свет хорошо определенной цветовой точки, независимого от малых отклонений в цвете, испускаемом используемыми источниками света.

Первый аспект изобретения предоставляет узел, испускающий свет. Второй аспект изобретения предоставляет лампу. Третий аспект изобретения предоставляет осветительный прибор. Преимущественные варианты осуществления определяются в зависимых пунктах формулы изобретения.

Узел, испускающий свет, в соответствии с первым аспектом изобретения, содержит первый источник света, второй источник света, первый люминесцентный материал, второй люминесцентный материал и окно выхода света. Первый источник света испускает свет в ультрафиолетовом спектральном диапазоне. Второй источник света испускает свет в синем спектральном диапазоне, имеющем первую пиковую длину волны. Первый люминесцентный материал скомпонован для приема света от первого источника света и конфигурируется для поглощения света в ультрафиолетовом спектральном диапазоне и для преобразования части поглощенного света в свет, имеющий пик в синем спектральном диапазоне. Второй люминесцентный материал скомпонован для приема света от источника света и конфигурируется для почти полного преобразования принятого света в синем спектральном диапазоне, принятым от второго источника света, в свет спектрального диапазона света, имеющего вторую пиковую длину волны. Вторая пиковая длина волны больше, чем первая пиковая длина волны. Окно выхода света располагается для передачи света, испускаемого посредством первого люминесцентного материала и второго люминесцентного материала во внешнюю среду от узла, испускающего свет.

Узел, испускающий свет, содержит два источника света, где каждый испускает свет в заданном спектральном диапазоне. Точная позиция эмиссии света этого источника света в заданных спектральных диапазонах может незначительно отклоняться, потому что видимый свет, который испускается с помощью окна выхода света во внешнюю среду, генерируется посредством люминесцентного материала и непосредственно не исходит от второго источника света. В общем, свет, испускаемый люминесцентным материалом, имеет хорошо определенный цвет (что означает: хорошо определенный спектр эмиссии света) независимо от небольших отклонений спектра света, который поглощается люминесцентным материалом. Таким образом, когда источники света используются, точная позиция их спектра эмиссии не известна, люминесцентные материалы преобразуют их неточную известную позицию спектров в спектры эмиссии света, которые точно известны. Поэтому, цветовая точка испускаемого света хорошо известна, в то же самое время используются не группированные (и, таким образом, относительно дешевые) источники света.

Свет второго источника света почти полностью преобразуется в свет более высокой длины волны. Это означает, что первый люминесцентный материал поглощает почти весь свет, испускаемый вторым источником света (и преобразовывает его в свет более высокой длины волны), и что узел, испускающий свет, не испускает свет, который непосредственно исходит от второго источника света. Однако в практических вариантах осуществления может быть невозможным поглотить весь свет, например, из-за отражений. В контексте изобретения предполагается, что, если некоторый свет второго источника света все еще испускается с помощью окна выхода света во внешнюю среду, он не виден невооруженным человеческим глазом. Можно подразумевать, что по меньшей мере 90% света, испускаемого посредством второго источника света, поглощается вторым люминесцентным материалом. Опционально, необходимо отметить, что по меньшей мере 95% света, испускаемого вторым источником света, поглощается вторым люминесцентным материалом. Дополнительно, необходимо отметить, что термин "полностью преобразован" не может интерпретироваться, как "весь поглощенный свет преобразуется в свет более высокой длины волны", потому что каждый люминесцентный материал имеет ограниченную неэффективность из-за Стоксова сдвига. Таким образом, второй люминесцентный материал преобразует некоторую энергию поглощенного света в энергию тепла.

Необходимо отметить, что свет, испускаемый первым источником света (который испускает свет в ультрафиолетовом спектральном диапазоне), в дополнительном варианте осуществления не полностью преобразуется и, таким образом, некоторый свет, исходящий из первого источника света, может быть испущен во внешнюю среду. Однако, свет в ультрафиолетовом (УФ) спектральном диапазоне не является видимым для невооруженного человеческого глаза и не влияет на восприятие цвета. Таким образом, испускаемый УФ свет не изменяет цветовую точку видимого света, испускаемого узлом, испускающим свет.

Эта специфическая конфигурация узла, испускающего свет, также является относительно эффективной. При использовании двух различных источников света, где каждый испускает в различном спектральном диапазоне, Стоксовы сдвиги между поглощенным светом и испускаемым светом ограничены. Стоксов сдвиг является разностью между максимальной длиной волны спектра поглощенного света и максимальной длиной волны спектра испускаемого света. Каждый люминесцентный материал имеет ограниченную неэффективность, которая увеличивается, если Стоксов сдвиг увеличивается. УФ свет только преобразовывается в синий, который является относительно малым Стоксовым сдвигом. Этот сгенерированный синий свет не используется для преобразования посредством второго люминесцентного материала в свет более высокой длины волны, потому что он ввел бы два последовательных цветных этапа преобразования, и, таким образом, двойную потерю энергии. Вместо этого, источник синего света используется, свет которого почти полностью преобразовывается в свет более высокой длины волны, и, таким образом, потеря энергии двух последовательных этапов преобразования цвета уменьшается. Кроме того, на сегодняшний день несколько источников высокой мощности, испускающих синий свет, являются доступными на рынке по относительно низким ценам и, таким образом, цена производства узла, испускающего свет, остается в приемлемых пределах.

В контексте изобретения УФ спектральный диапазон содержит длины волн между 10 нанометрами и 400 нанометрами. В практических вариантах осуществления изобретения свет, испускаемый первым источником света, содержит длины волн между 300 нанометрами и 400 нанометрами. В контексте изобретения спектральный диапазон синего содержит длины волн между 440 нанометрами и 500 нанометрами.

Опционально, второй люминесцентный материал конфигурируется для полного преобразования принятого света в синий спектральный диапазон в свет со второй пиковой длиной волны.

Опционально, свет спектрального диапазона со второй пиковой длиной волны содержит свет в по меньшей мере одном из красного, оранжевого или желтого спектрального диапазона. Если свет, испускаемый со второй длиной волны, преобразуется в свет в желтом спектральном диапазоне, белый свет относительно высокой коррелированной цветовой температуры (CCT) может испускаться с помощью окна выхода света. Стоксов сдвиг между синим светом и желтым светом является относительно малым и, таким образом, эффективность преобразования из синего света в желтый свет является относительно эффективной. Если свет преобразуется в оранжевый свет и/или в красный свет, белый свет может быть создан с более низким CCT. Когда часть желтого/оранжевого/красного видимого спектра грубо подразделяется на конкретные цвета, желтый свет имеет длину волны в диапазоне 570-590 нанометров, оранжевый свет имеет длину волны в диапазоне 590-620 нанометров, и красный свет имеет длину волны в диапазоне 620-750 нанометров.

Опционально, первый люминесцентный материал находится в контакте с первым источником света и/или второй люминесцентный материал находится в контакте со вторым источником света. Если люминесцентный материал непосредственно наносится на источник света, люминесцентный материал принимает свет, который он должен принять, и вероятность утечки света от первого источника света во второй люминесцентный материал, или утечка света от второго источника света в первый люминесцентный материал уменьшается.

Опционально, присутствует промежуток между первым источником света и первым люминесцентным материалом и/или присутствует промежуток между вторым источником света и вторым люминесцентным материалом. В этой конфигурации промежуток может быть относительно малым, например 500 микрометров, что означает, что люминесцентный материал располагается в так называемой «ближней конфигурации». Промежуток может также быть больше, например несколько миллиметров, что часто называют "конфигурацией близости", или, например, один или более сантиметров, что часто называют "удаленной конфигурацией". Когда промежуток присутствует между источниками света и его ассоциированным люминесцентным материалом, передача тепла от источников света в люминесцентный материал уменьшается, и таким образом, ухудшение или ускорение устаревания (износ) люминесцентного материала предотвращается. Дополнительно, плотность света (энергии) принятого света на единицу площади уменьшается, что может быть преимущественным, потому что, например, количество тепла, генерированное в единичном объеме люминесцентного материала, уменьшается. Необходимо отметить, что промежуток должен передавать свет, что означает, что поглощение света в промежутке является ограниченным. Таким образом, промежуток может содержать газ или окружающий воздух или, или может быть заполнен прозрачным материалом, таким как Силикон.

Опционально, первый источник света, первый люминесцентный материал, второй источник света и второй люминесцентный материал скомпонованы для предотвращения поперечного освещения между первым источником света и вторым люминесцентным материалом и между вторым источником света и первым люминесцентным материалом. Поперечное освещение означает в контексте изобретения, что предотвращается освещение первым источником света второго люминесцентного материала, что предотвращается освещение вторым источником света первого люминесцентного материала, что предотвращается, чтобы свет, испускаемый первым люминесцентным материалом, освещал второй люминесцентный материал, и что предотвращается, чтобы свет, испускаемый вторым люминесцентным материалом, освещал первый люминесцентный материал. Если люминесцентные материалы принимают свет от источника света, от которого свет не должен приниматься, и если люминесцентный материал преобразует этот свет, вводится неэффективность: большие Стоксовые сдвиги от УФ света до желтого/оранжевого/желтого света приводят к большому количеству энергетических потерь, и синий свет может быть преобразован в синий свет, в то же время поглощая часть энергии принятого синего света. Если люминесцентные материалы принимают свет, который испускается другими люминесцентными материалами, и если этот свет поглощается, вводится неэффективность: часть света, испускаемого с помощью окна выхода света, подвергается двум этапам преобразования цвета посредством различных люминесцентных материалов, и, таким образом, подвергается два раза неэффективности преобразования.

Опционально, первый люминесцентный материал и второй люминесцентный материал скомпонованы в пространственно разделенной конфигурации. Если соответствующие люминесцентные материалы пространственно разделяются, то легче предотвратить поперечное освещение.

Опционально, первый люминесцентный материал конфигурируется для полного преобразования света ультрафиолетового спектрального диапазона в свет синего спектрального диапазона. Когда весь свет, испускаемый первым источником света, преобразуется в свет синего спектрального диапазона, нет потерь относительно Ультрафиолетового света, который не используется полезно. В более раннем варианте осуществления интерпретация термина "полностью преобразован" описана. Ранее предоставленная интерпретация также применима к этому опциональному варианту осуществления.

Опционально, узел, испускающий свет, содержит больше чем один первый источник света и/или узел, испускающий свет, содержит больше чем один второй источник света.

Опционально, по меньшей мере один из первого источника света и второго источника света является твердотельным излучателем света. Примерами твердотельных излучателей света являются светоизлучающие диоды (диоды LED), светоизлучающий органический диод(ы) (диоды OLED), или, например, лазерные диоды. Твердотельными излучателями света являются источники света, относительно эффективные по стоимости, потому что они, в общем, являются не дорогими, имеют относительно большую эффективность и долгий срок службы.

Опционально, по меньшей мере один из первого люминесцентного материала и второго люминесцентного материала содержит неорганический люминофор, органический люминофор, квантовые точки, квантовые стержни или квантовые тетраподы (tetrapod). Эти типы люминесцентных материалов являются полезными в контексте изобретения, потому что их спектр эмиссии света существенно не изменяется, когда свет слабо измененного спектра поглощается. Все типы люминесцентных материалов содержат заданный люминесцентный материал, который предоставляет требуемое преобразование цвета согласно изобретению.

Опционально, узел, испускающий свет, содержит ультрафиолетовый фильтр, сконфигурированный для предотвращения эмиссии света в ультрафиолетовом спектральном диапазоне во внешнюю среду. В общем, является нежелательным испускать ультрафиолет во внешнюю среду. Этот свет не заметен для невооруженного человеческого глаза и может иметь нежелательное влияние на людей и/или материалы, находящиеся в среде узла, испускающего свет. Поэтому, если не весь свет, испускаемый первым источником света, преобразуется в синий свет, ультрафиолетовый фильтр может быть предоставлен в узле, испускающим свет. Ультрафиолетовый фильтр может быть скомпонован на окне выхода света и может быть скомпонован в другой позиции в узле, испускающим свет, пока эмиссия УФ света во внешнюю среду не будет предотвращена.

Опционально узел, испускающий свет, содержит фильтр поглощения синего света, который скомпонован между вторым люминесцентным материалом и внешней средой для предотвращения утечки света в синем спектральном диапазоне. Таким образом, когда все еще некоторый синий свет, который испускается вторым источником света, просачивается через элемент со вторым люминесцентным материалом, фильтр поглощения синего света предотвращает этот свет от испускания во внешнюю среду, и таким образом, изменения в эмиссии света второго источника света не могут быть замечены людьми, смотрящими на узел, испускающий свет. Необходимо отметить, что фильтр поглощения синего света не скомпонован между первым люминесцентным материалом и внешней средой.

В соответствии со вторым аспектом изобретения предоставляется лампа, которая содержит узел, испускающий свет, в соответствии с первым аспектом изобретения. Лампа, в соответствии со вторым аспектом изобретения может быть модернизированным баллоном световой лампы или световой трубкой. В других вариантах осуществления лампа имеет другую форму, например, форму коробки.

В соответствии с третьим аспектом изобретения, предоставляется осветительный прибор, который содержит узел, испускающий свет, в соответствии с первым аспектом изобретения или который содержит лампу, в соответствии со вторым аспектом изобретения.

Лампа в соответствии со вторым аспектом изобретения и осветительный прибор в соответствии с третьим аспектом изобретения предоставляет те же самые преимущества, что и узел, испускающий свет, в соответствии с первым аспектом изобретения и имеет аналогичные варианты осуществления с аналогичными эффектами, в качестве соответствующих вариантов осуществления системы.

Эти и другие аспекты изобретения очевидны из и будут объяснены со ссылками на варианты осуществления, описанные в дальнейшем.

Должно быть оценено специалистами в данной области техники, что две или более из вышеупомянутых опций, реализаций и/или аспектов изобретения могут быть объединены любым полезным образом.

Модификации и изменения узла, испускающего свет, лампы и осветительного прибора, которые соответствуют описанным модификациям и изменениям узла, испускающего свет, могут быть выполнены специалистом в данной области техники на основании настоящего описания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1a схематично показывает вид в разрезе первого варианта осуществления узла, испускающего свет, в соответствии с первым аспектом изобретения,

Фиг. 1b схематично показывает преобразование спектра света,

Фиг. 2a схематично показывает вид в разрезе второго варианта осуществления узла, испускающего свет,

Фиг. 2b схематично показывает вид в разрезе третьего варианта осуществления узла, испускающего свет,

Фиг. 3a схематично показывает вид в разрезе четвертого варианта осуществления узла, испускающего свет,

Фиг. 3b схематично показывает вид в разрезе пятого варианта осуществления узла, испускающего свет,

Фиг. 4a схематично показывает первый вариант осуществления лампы в соответствии со вторым аспектом изобретения,

Фиг. 4b схематично показывает второй вариант осуществления лампы,

Фиг. 4c схематично показывает третий вариант осуществления лампы, и

Фиг. 5 схематично показывает осветительный прибор в соответствии с третьим аспектом изобретения.

Необходимо отметить, что элементы, обозначенные одинаковыми ссылочными позициями на различных чертежах, имеют одинаковые структурные признаки и одинаковые функции, или являются одинаковыми сигналами. Там, где функция и/или структура такого элемента были объяснены, нет необходимости повторно объяснять их в подробном описании.

Фигуры являются чисто схематичными и начерченными не в соответствии с масштабом. В частности для ясности некоторые размеры сильно преувеличены.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Фиг. 1a схематично показывает вид в разрезе первого варианта осуществления узла 100, испускающего свет, в соответствии с первым аспектом изобретения. Узел 100, испускающий свет, содержит первый источник 112 света, который испускает свет 110 в ультрафиолетовом спектральном диапазоне, что означает, что по меньшей мере пиковая длина волны эмиссии света первого источника 112 света находится в диапазоне от 10 нанометров до 400 нанометров. Узел 100, испускающий свет, дополнительно содержит второй источник 118 света, который испускает свет 105 в синем спектральном диапазоне. Таким образом, свет 105, испускаемый посредством второго источника 118 света, имеет первую пиковую длину волны, которая находится в диапазоне от 440 нанометров до 500 нанометров. Узел, испускающий свет, дополнительно содержит первый люминесцентный материал 106, второй люминесцентный материал 116 и окно 102 выхода света.

В варианте осуществления на Фиг. 1a, первый люминесцентный материал 106 скомпонован в слое, например, матричного полимера. Однако в других вариантах осуществления люминесцентный материал может также быть предоставлен в качестве покрытия на прозрачном слое. В контексте изобретения, первый люминесцентный материал 106 скомпонован для приема света 110 от первого источника 112 света. Первый люминесцентный материал 106 конфигурируются для поглощения света 110 в ультрафиолетовом спектральном диапазоне и для преобразования по меньшей мере части поглощенного света в свет 104 в синем спектральном диапазоне. Необходимо отметить, что свет 104, испускаемый первым люминесцентным материалом 106, является синим, и что свет 105, испускаемый вторым источником 118 света, также является синим, однако, их точный спектр эмиссии света может отличаться. Особенно эмиссия света второго источника 118 света подвергается производственным отклонениям. Спектр эмиссии света синего света 104, испускаемого первым люминесцентным материалом 106, является относительно устойчивым и не отклоняется между различными партиями первого люминесцентного материала 106. Дополнительно отмечено, что первый люминесцентный материал 106 может преобразовать часть поглощенного света в тепло из-за Стоксова сдвига первого люминесцентного материала 106. Дополнительно, в опциональном варианте осуществления, весь ультрафиолетовый свет 110 поглощается, однако, в контексте изобретения, не является необходимым преобразовать весь ультрафиолетовый свет 110, который испускается первым источником 112 света.

В варианте осуществления на Фиг. 1a второй люминесцентный материал 116 скомпонован в слое, например, в слое матричного полимера. Однако, в контексте изобретения только важно, что второй люминесцентный материал 116 скомпонован для приема света 104 от второго источника 118 света. Второй люминесцентный материал 116 конфигурируются для поглощения почти всего света 105, принятого от второго источника 118 света, и для преобразования поглощенного света в свет 114 спектрального диапазона, который имеет вторую пиковую длину волны. Вторая пиковая длина волны больше, чем первая пиковая длина волны. Таким образом, свет 114 спектрального диапазона со второй пиковой длиной волны содержит по меньшей мере существенное количество света в зеленом, желтом, оранжевом и/или красном спектральном диапазоне. Почти полное преобразование означает в контексте изобретения, что никакой из принятого света не остается в эмиссии света узла 100, испускающего свет. В практическом варианте осуществления это означает, что второй люминесцентный материал 116 поглощает весь свет 105. Необходимо отметить, что это опционально значит, что преобразование синего света в свет с более высокой длиной волны на 100% является более энергосберегающим. Часть энергии поглощенного синего света преобразуется в тепло посредством второго люминесцентного материала 116 из-за Стоксова сдвига люминесцентного материала. Необходимо отметить, что толщина слоя со вторым люминесцентным материалом 116 должна быть достаточно большой для предотвращения утечки синего света через слой со вторым люминесцентным материалом 116. В варианте осуществления второй люминесцентный материал 116 конфигурируются для поглощения всего света 105, принятого от второго источника 118 света и полностью преобразует поглощенный свет в свет 114 спектрального диапазона, который имеет вторую пиковую длину волны. Если слой, который содержит второй люминесцентный материал 116, недостаточно толстый для преобразования всего света 105, принятого от второго источника 118 света, этот слой может быть предоставлен сверху слоя со вторым люминесцентным материалом 116, который поглощает или отражает обратно свет, который все еще просачивается через слой со вторым люминесцентным материалом 116.

Окно 102 выхода света схематично обозначено на Фиг. 1a как отверстие между двумя темными линиями. Свет 104, 114, который генерируется первым люминесцентным материалом 106, и который генерируется вторым люминесцентным материалом 116, испускаются во внешнюю среду из узла 100, испускающего свет, через окно 102 выхода света. Это означает, что относительная компоновка окна 102 выхода света относительно первого люминесцентного материала 106 и второго люминесцентного материала 116 такова, что сгенерированный синий свет 104 и сгенерированный свет 114 в спектральном диапазоне со второй пиковой длиной волны испускаются в окно 102 выхода света и покидают узел 100, испускающий свет, через окно 102 выхода света. В практическом варианте осуществления окно 102 выхода света может быть отверстием в по существу непрозрачном корпусе, окружающем узел 100, испускающий свет, или окно 102 выхода света формируется посредством соседними люминесцентными элементами, которые каждый содержит один из первого люминесцентного материала 106 и второго люминесцентного материала 116.

В варианте осуществления, если первый люминесцентный материал 106 не преобразует весь ультрафиолетовый свет 110 в синий свет 104, узел 100, испускающий свет, может быть снабжен УФ фильтром для предотвращения эмиссии УФ света 110 во внешнюю среду. УФ фильтр, например, предоставляется в окне 102 выхода света.

В дополнительном варианте осуществления, как показано на Фиг. 1a, первый источник 112 света испускает УФ свет 110 в хорошо определенном луче 108 света на первый люминесцентный материал 106, таким образом, предотвращая, чтобы УФ свет 110 испускался на второй люминесцентный материал 116. В том же самом варианте осуществления, второй источник 118 света испускает синий свет 105 в хорошо определенном луче 108 света на второй люминесцентный материал 116, таким образом предотвращая, чтобы свет 105, испускаемый вторым источником 118 света, принимался первым люминесцентным материалом 106. В других вариантах осуществления узел 100, испускающий свет, содержит одну или более перегородок 120 для предотвращения поперечного освещения, т.е. для предотвращения того, чтобы свет 110 от первого источника 112 света принимался вторым люминесцентным материалом 116, и для предотвращения того, чтобы свет 105 от второго источника 118 света принимался первым люминесцентным материалом 106.

Первый источник 112 света и/или второй источник 118 света являются твердотельными излучателями света. Примерами твердотельных излучателей света являются светоизлучающие диоды(диоды LED), светоизлучающий органические диод(ы) (диоды OLED), или, например, лазерные диоды. Светоизлучающий диод (LED) может быть диодом LED основанным на GaN или InGaN для испускания синего света в, например, диапазоне длин волны от 440 до 460 нанометров.

Люминесцентный материал может быть неорганическим люминесцентным материалом, органическим люминесцентным материалом или, например, материалом, который содержит частицы, показывающие квантовое ограничение и имеет, по меньшей мере в одном измерении, размер в диапазоне нанометра.

Примеры неорганического люминесцентного материала, например люминофоры, подходящие для использования в изобретении, включает в себя, но не ограничиваются, алюмоиттриевый гранат с примесью церия (, также называемый YAG:Ce или Ce, легированный YAG), или лютециевый алюминиевый гранат (LuAG, ), (желтый), и (красный), где M является, по меньшей мере одним элементом, выбранным из кальция Са, Sr и Ba. Другим примером неорганического люминофора, который может использоваться в вариантах осуществления изобретения, обычно когда принятый свет является синим светом, является YAG:Ce. Кроме того, часть алюминия может быть замещена гадолинием (Gd) или галлием (Ga), где больше Gd приводит к красному сдвигу желтой эмиссии. Другие подходящие материалы могут включать в себя , где 0≤а<5, 0≤x≤1, 0≤y≤1 и 0<z≤1 и (x+y)≤1, такой как , который испускает свет в красном диапазоне. Частицы неорганических люминофоров могут быть распределены в матричном полимере, таком как, например, полиметилметакрилат (PMMA), полиэтилентерефталат (PET), полиэтилен нафтолят (PEN) или поликарбонат (PC). В других вариантах осуществления неорганический люминофор может формировать основу керамического люминесцентного слоя. Необходимо отметить, что в случаях возбуждения люминесцентного материала УФ светом, матричный полимер должен быть по меньшей мере частично прозрачным для УФ света. Полисилоксаны являются полимерами, прозрачными для УФ.

Примеры органических люминесцентных материалов, подходящих для использования в качестве материала преобразования длины волны, включают в себя люминесцентные материалы, основанные на производных перилена, которые, например, продаются под фирменным наименованием Lumogen от BASF. Примеры подходящих коммерчески доступных продуктов, таким образом, включают в себя, но не ограничиваются, Lumogen Red F305, Lumogen Orange F240, Lumogen Yellow F170 и их комбинации. Молекулы органического люминесцентного материала могут быть растворены в матричном полимере, таком как, например, полиметилметакрилат (PMMA), полиэтилентерефталат (PET), полиэтилен нафтолят (PEN) или поликарбонат (PC).

Примерами частиц, которые показывают квантовое ограничение и имеют по меньшей мере в одном измерении размер в диапазоне нанометра, являются квантовые точки, квантовые стержни и квантовые тетраподы. Квантовое ограничение означает, что частицы имеют оптические свойства, которые зависят от размера частиц. Частицы имеют по меньшей мере в одном измерении размер в нанометровом диапазоне. Это означает, например, что, если частицы являются, по существу, сферическими, их диаметр находится в нанометровом диапазоне. Или, это означает, например, если они имеют вытянутую (нитевидную) форму, то размер поперечного сечения нити находится в одном направлении в нанометровом диапазоне. Размер в нанометровом диапазоне означает, что их(частиц) размер в одном измерении по меньшей мере меньше, чем 1 микрометр. Опционально их размер в одном измерении меньше, чем 500 нанометров, и больше или равен 0,5 нанометров. В варианте осуществления их размер в одном измерении меньше, чем 50 нанометров. В другом варианте осуществления их размер в одном измерении находится в диапазоне от 2 до 30 нанометров.

При возбуждении падающим светом, квантовая точка испускает свет цвета, определенного посредством размера и материала кристалла. Свет конкретного цвета может поэтому быть произведен посредством настройки размера точек. Большинство известных квантовых точек с эмиссией в видимом диапазоне основываются на селениде кадмия (CdSe) с покрытием, таким как сульфид кадмия (CdS) и цинковый сульфид (ZnS). Квантовые точки без кадмия, такие как люминофор индия (InP), и сульфид индия и меди (CuInS2) и/или сульфид индия и серебра (AgInS2) могут также использоваться. Квантовые точки показывают очень узкий диапазон эмиссии и, таким образом, они показывают насыщенные цвета. Кроме того, цвет эмиссии может быть легко регулируемым посредством настройки размера квантовых точек. Любой тип квантовой точки, известный в данной области техники, может использоваться в данном изобретении, при условии, что он имеет соответствующие характеристики преобразования длины волны.

Фиг. 1b схематично показывает преобразование спектров света, когда оно выполняется узлом 100, испускающим свет, из Фиг. 1a. Первый спектр 152 эмиссии света испускается первым источником 112 света. По существу все длины волны первого спектра 152 эмиссии света имеют длину волны ниже 400 нанометров. Таким образом, первый спектр 152 эмиссии света представляет ультрафиолетовый свет. Второй спектр 154 эмиссии света испускается посредством второго источника 118 света. Второй спектр 154 эмиссии света имеет первую пиковую длину волны λp1, которая находится в синем спектральном диапазоне. Первый люминесцентный материал 106 преобразует большую часть света первого спектра 152 эмиссии света в пик 156 эмиссии света в синем спектральном диапазоне. Второй люминесцентный материал 116 почти полностью преобразует весь свет второго спектра 154 эмиссии света в третий спектр 158 эмиссии света, который имеет вторую пиковую длину волны λp2. Вторая пиковая длина волны λp2 больше, чем первая пиковая длина волны λp1 и, таким образом, имеет третий спектр 158 эмиссии света, цвет которого может быть зеленым, желтым, оранжевым, красным или комбинацией этих цветов. В опциональном варианте осуществления весь свет, сгенерированный вторым люминесцентным материалом 116, находится в спектральном диапазоне, который является видимым невооруженным человеческим глазом, и, таким образом, является ниже 800 нанометров но, когда второй люминесцентный материал 116 становится горячим, он может также излучать электромагнитные волны в инфракрасном спектральном диапазоне.

Фиг. 2a схематично показывает вид в разрезе второго варианта осуществления узла 200, испускающего свет. Узел 200, испускающий свет, является аналогичным узлу 100, испускающему свет на Фиг 1a с незначительными различиями: первый люминесцентный материал 206 наносится непосредственно поверх поверхности, испускающей свет первого источника 112 света, и второй люминесцентный материал 216 наносится непосредственно поверх поверхности, испускающей свет второго источника света 118. Это может служить в некоторых применениях преимуществом, наносить соответствующие люминесцентные материальные 206, 216 непосредственно поверх соответствующего источника 112,118 света, потому что свет, испускаемый первым источником 112 света, испускается только в первый люминесцентный материал 206, и свет второго источника 118 света испускается только во второй люминесцентный материал 216. Дополнительно, более компактный узел, испускающий свет, является доступным.

Фиг. 2b схематично показывает вид в разрезе третьего варианта осуществления узла 250, испускающего свет. Узел 250, испускающий свет, содержит корпус 252, который охватывает пространство с различными камерами, которые отделены друг от друга перегородками 254. Камеры простираются между окном 102 выхода света и основанием корпуса 252. В варианте осуществления перегородки не пропускают свет и отражают свет, который попадает на них. Поверхности корпуса, которые обращены к камерам, также отражают свет.

В каждой камере предоставляется один источник света, и в окне 102 выхода света отверстие камеры закрывается слоем, который содержит люминесцентный материал. Если конкретная камера содержит первый источник 112 света, который испускает свет в ультрафиолетовом спектральном диапазоне, слой с люминесцентным материалом содержит первый люминесцентный материал 106. Если конкретная камера содержит второй источник 118 света, который испускает свет в синем спектральном диапазоне, слой с люминесцентным материалом содержит второй люминесцентный материал 116. На Фиг. 2b между соответствующими источниками 112, 118 света и слоями с соответствующим люминесцентным материалом имеется промежуток с расстоянием d. Промежуток может быть заполнен воздухом или другим газом, пропускающим свет, или промежуток может быть заполнен материалом, пропускающим свет (прозрачным или полупрозрачным), таким, как, например, силикон. Если промежуток заполнен материалом, пропускающим свет, камеры могут быть полностью заполнены материалом, пропускающим свет, или частично заполнены. Материал, пропускающий свет может работать в качестве светового волновода для направления испускаемого света соответствующим источником 112, 118 света к слоям, соответствующим люминесцентному материалу 106, 116. Необходимо отметить, что варианты осуществления узла, испускающего свет, не ограничиваются узлами, испускающими свет, с 4 камерами. Узел, испускающий свет, может иметь любое количество камер, которые присутствуют, например, в боковом направлении или которые присутствуют, например, в перпендикулярном направления относительно плоскости чертежа.

В конфигурации на Фиг. 2b, также возможно предоставить соответствующие люминесцентные материалы в перегородках соответствующих камер, таким образом, что слой с соответствующими люминесцентными материалами не скомпонован в режиме передачи света, но в режиме отражения света. Свет, который воздействует на соответствующие люминесцентные материалы, поглощается и преобразуется в свет другого цвета, и свет другого цвета испускается назад в направлении внутрь камеры. В таких вариантах осуществления необходимо предоставить поглощающие фильтры в окнах выхода света камер, таким образом, чтобы УФ свет и свет, сгенерированный вторым источником света, не испускался во внешнюю среду из узла, испускающего свет.

Фиг. 3a схематично показывает вид в разрезе четвертого варианта осуществления узла 300, испускающего свет. Узел, испускающий свет, является узлом 250, испускающим свет на Фиг. 2b. По сравнению с узлом 250, испускающим свет, узел 300, испускающий свет, имеет камеры большего размера, которые содержат больше чем один источник света. В одной камере источник света одного и того же типа предоставляется, и они объединяются с их соответствующим люминесцентным материалом, в соответствии с первым аспектом изобретения. Таким образом, как показано на Фиг. 3a, в нарисованной левой камере множество первых источников 112 света испускают УФ свет в слой с первым люминесцентным материалом 306, и в нарисованной правой камере множество вторых источников 118 света испускают синий свет в слой со вторым люминесцентным материалом 316. Камеры разделяются перегородками 304.

Фиг. 3b схематично показывает вид в разрезе пятого варианта осуществления узла 350, испускающего свет. Узел 350, испускающий свет, является аналогичным узлу 100, испускающему свет на Фиг. 1a. В узле 350, испускающем свет, предоставляется каркас, который поддерживает первый источник 112 света, второй источник 118 света, слой с первым люминесцентным материалом 106 и слой со вторым люминесцентным материалом 116. Каркас также компонует соответствующие источники света в такой позиции, что свет, испускаемый соответствующими источниками 112, 118 света, принимается соответствующим люминесцентным материалом 106, 116. Каркас может, например, быть изготовлен из металлических листов или металлических брусков.

Фиг. 4a схематично показывает первый вариант осуществления лампы в соответствии со вторым аспектом изобретения. Лампой является модифицированная световая трубка 400. Световая трубка 400 содержит в боковом направлении множество комбинаций 402, 404 источников света со своим соответствующим люминесцентным материалом. Одна комбинация может быть первым источником 112 света с первым люминесцентным материалом 106 устройства 100, испускающего свет, на Фиг. 1a или первым источником 112 света с первым люминесцентным материалом 206 устройства 200, испускающего свет. Другая используемая комбинация может быть вторым источником 118 света со вторым люминесцентным материалом 116 устройства 100, испускающего свет, на Фиг. 1a или вторым источником 118 света со вторым люминесцентным материалом 216 устройства 200, испускающего свет. Стеклом световой трубки 400 является окно выхода света.

Фиг. 4b схематично показывает второй вариант осуществления лампы, которая является модифицированной световой трубкой 430. Модифицированная световая трубка 430 содержит основание, на котором обеспечен узел 432, испускающий свет, в соответствии с первым аспектом. Узел 432, испускающий свет, испускает комбинацию синего света, сгенерированного первым люминесцентным материалом, и света более высокой длины волны, сгенерированного вторым люминесцентным материалом, в стекло баллона 430 световой лампы.

Фиг. 4c схематично показывает третий вариант осуществления лампы, которая является блоком 460 LED. Блок 460 LED содержит корпус 464, который имеет цилиндрическую форму. Корпус 464 вмещает полость, в которой один или более узлов, испускающих свет, в соответствии с первым аспектом изобретения, предоставляются. Окно выхода света формируется слоем 462, который закрывает полость. Слой 462 может быть диффузионным слоем. Альтернативно, слой 462 может содержать пространственно разделенные области с, соответственно, первым люминесцентным материалом и вторым люминесцентным материалом, и первый источник(и) света и второй источник(и) света предоставляются внутри полости.

Фиг. 5 схематично показывает осветительный прибор 500 в соответствии с третьим аспектом изобретения. Осветительный прибор содержит один или более узлов, испускающих свет, в соответствии с первым аспектом изобретения или содержит лампу в соответствии со вторым аспектом изобретения.

Необходимо отметить, что вышеупомянутые варианты осуществления иллюстрируют, а не ограничивают изобретение, и что специалисты в данной области техники легко разработают множество альтернативных вариантов осуществления, не отступая от объема приложенной формулы изобретения.

В формуле изобретения любые ссылочные символы, помещенные в круглые скобки, не должны быть истолкованы, как ограничивающие формулу изобретения. Использование глагола "содержать" и его спряжения не исключают наличие элементов или этапов, помимо заявленных в формуле изобретения. Использование единственного числа элемента не исключает наличия множества таких элементов. Изобретение может быть реализовано посредством аппаратного обеспечения, содержащего несколько различных элементов. В устройстве заявляется перечисление нескольких средств, некоторые из этих средств могут быть реализованы одним и тем же объектом аппаратного обеспечения. Простой факт, что некоторые мера, перечисленные во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывают, что комбинация этих мер не может использоваться в качестве преимущественной.

Изобретение относится к области светотехники. Узел 100, испускающий свет, содержит первый источник 112 света, второй источник 118 света, первый люминесцентный материал 106, второй люминесцентный материал 116 и окно 102 выхода света. Первый источник 112 света испускает свет 110 в ультрафиолетовом спектральном диапазоне. Второй источник 118 света испускает свет в синем спектральном диапазоне, имеющем первую пиковую длину волны. Первый люминесцентный материал 106 скомпонован для приема света 110 от первого источника 112 света и конфигурируется для поглощения света 110 в ультрафиолетовом спектральном диапазоне и для преобразования части поглощенного света в свет 104 в синем спектральном диапазоне. Второй люминесцентный материал 116 скомпонован для приема света 105 от второго источника 118 света и конфигурируется для почти полного преобразования принятого света 105 в синем спектральном диапазоне, принятом от второго источника света, в свет со спектральным диапазоном света, имеющим вторую пиковую длину волны. Вторая пиковая длина волны больше, чем первая пиковая длина волны. Окно 102 выхода света скомпоновано для передачи света, испускаемого первым люминесцентным материалом 106 и вторым люминесцентным материалом 116 в окружающую среду от узла 100, испускающего свет. Технический результат - упрощение технологии изготовления узла, испускающего свет. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Узел (100, 200, 300, 350, 432), испускающий свет, содержащий

первый источник (112) света, испускающий свет (110) в ультрафиолетовом спектральном диапазоне,

второй источник (118) света, испускающий свет (105) в синем спектральном диапазоне, имеющем первую пиковую длину волны (λp1),

первый люминесцентный материал (106, 206, 306), скомпонованный для приема света (110) от первого источника (112) света и сконфигурированный для поглощения света (110) в ультрафиолетовом спектральном диапазоне и для преобразования части поглощенного света в свет (104), имеющий пик в синем спектральном диапазоне,

второй люминесцентный материал (116, 216, 316), скомпонованный для приема света (105) от второго источника (118) света и сконфигурированный для почти полного преобразования принятого света (105) в синем спектральном диапазоне, принятом от второго источника (118) света, в свет (114) спектрального диапазона света, имеющего вторую пиковую длину волны (λp2), причем вторая пиковая длина волны (λp2) больше, чем первая пиковая длина волны (λp1), и

окно (102) выхода света, скомпонованное для передачи света, испускаемого первым люминесцентным материалом (106, 206, 306) и вторым люминесцентным материалом (116, 216, 316) в окружающую среду узла (100, 200, 300, 350, 432), испускающего свет.

2. Узел (100, 200, 300, 350, 432), испускающий свет, по п.1, в котором второй люминесцентный материал (116, 216, 316) сконфигурирован для полного преобразования принятого света (105) в синем спектральном диапазоне в свет (114) со второй пиковой длиной волны (λp2).

3. Узел (100, 200, 300, 350, 432), испускающий свет, по п.1, в котором свет (114) спектрального диапазона со второй пиковой длиной волны (λp2) содержит свет в по меньшей мере одном из красного, оранжевого или желтого спектрального диапазона.

4. Узел (100, 200, 300, 350, 432), испускающий свет, по п.1, в котором первый люминесцентный материал (106, 206, 306) контактирует с первым источником (112) света, и/или второй люминесцентный материал (116, 216, 316) контактирует со вторым источником (118) света.

5. Узел (100, 200, 300, 350, 432), испускающий свет, по п.1, в котором присутствует промежуток между первым источником (112) света и первым люминесцентным материалом (106, 206, 306), и/или промежуток присутствует между вторым источником (118) света и вторым люминесцентным материалом (116, 216, 316).

6. Узел (100, 200, 300, 350, 432), испускающий свет, по п.1, в котором первый источник (112) света, первый люминесцентный материал (106, 206, 306), второй источник (118) света и второй люминесцентный материал (116, 216, 316) скомпонованы для предотвращения поперечного освещения между первым источником (112) света и вторым люминесцентным материалом (116, 216, 316) и между вторым источником (118) света и первым люминесцентным материалом (106, 206, 306).

7. Узел (100, 200, 300, 350, 432), испускающий свет, по п.6,

дополнительно содержащий одну или более разделительных перегородок (120), скомпонованных для предотвращения упомянутого поперечного освещения, или

дополнительно содержащий корпус (252), охватывающий пространство, содержащее различные камеры, отделенные друг от друга перегородками (254) для предотвращения упомянутого поперечного освещения, при этом каждая камера содержит один источник света и отверстие в окне (102) выхода света, причем отверстие закрыто соответствующим слоем, который содержит люминесцентные материалы, при этом камеры содержат первый источник (112) света, имеющий соответствующий слой конкретной камеры, содержащий первый люминесцентный материал (106), и камеры содержат второй источник (118) света, имеющий соответствующий слой конкретной другой камеры, содержащий второй люминесцентный материал (116).

8. Узел (100, 200, 300, 350, 432), испускающий свет, по п.1, в котором первый люминесцентный материал (106, 206, 306) сконфигурирован для полного преобразования света (110) ультрафиолетового спектрального диапазона в свет (104) синего спектрального диапазона.

9. Узел (100, 200, 300, 350, 432), испускающий свет, по п.1, содержащий больше чем один первый источник (112) света и/или содержащий больше чем один второй источник (118) света.

10. Узел (100, 200, 300, 350, 432), испускающий свет, по п.1, в котором по меньшей мере один из первого источника (112) света и второго источника (118) света является твердотельным излучателем света.

11. Узел (100, 200, 300, 350, 432), испускающий свет, по п.1, в котором по меньшей мере один из первого люминесцентного материала (106, 206, 306) и второго люминесцентного материала (116, 216, 316) содержит неорганический люминофор, органический люминофор, квантовые точки, квантовые стержни или квантовые тетраподы.

12. Узел (100, 200, 300, 350, 432), испускающий свет, по п.1, содержащий ультрафиолетовый фильтр, сконфигурированный для предотвращения эмиссии света (110) в ультрафиолетовом спектральном диапазоне через окно (102) выхода света в окружающую среду.

13. Узел, испускающий свет, по п. 1 содержащий:

фильтр поглощения синего света, скомпонованный между вторым люминесцентным материалом (116, 216, 316) и внешней средой для предотвращения утечки света (105), испускаемого вторым источником (118) света через окно (102) выхода света в окружающую среду.

14. Лампа (400, 430, 460), содержащая узел (100, 200, 300, 350, 432), испускающий свет, по п.1.

15. Осветительный прибор (500), содержащий узел (100, 200, 300, 350, 432), испускающий свет, по п. 1 или лампу (400, 430, 460) по п. 14.