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CN102549335A - 具有断电状态白色外观的发光器件 - Google Patents

具有断电状态白色外观的发光器件 Download PDF

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CN102549335A
CN102549335A CN2010800415461A CN201080041546A CN102549335A CN 102549335 A CN102549335 A CN 102549335A CN 2010800415461 A CN2010800415461 A CN 2010800415461A CN 201080041546 A CN201080041546 A CN 201080041546A CN 102549335 A CN102549335 A CN 102549335A
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CN
China
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light emitting
light
emitting device
light source
switchable
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CN2010800415461A
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R·A·M·希克马特
T·范博梅尔
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Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics NV
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Abstract

提供了一种具有断电状态白色外观的发光器件(400)。发光器件包括在通电状态下具有白色外观且在断电状态下具有彩色外观的光源(403)和在光源下游的可开关光学元件(404)。光源的彩色外观是由光源中的光致发光材料引起的。可开关光学元件具有至少透射状态和在其中光源吸收光的波长区域内为反射性的状态，在光源处于其断电状态且可开关光学元件处于其反射状态时导致白色外观。根据本发明的实施例，发光器件(400)被布置为还包括光学腔体(401)和覆盖该光学腔体的窗口(402)的照明设备。光源(403)被布置在光学腔体的内部且窗口被提供有可开关光学元件(404)。

Description

具有断电状态白色外观的发光器件
技术领域
本发明涉及具有断电状态白色外观的发光器件，并且更具体地涉及包括基于磷光体的白色LED的发光器件。
背景技术
白色发光二极管(LED)一般被用于照明或作为闪光灯，例如在移动电话、数字式静止照相机、视频照相机或玩具中。
在称为磷光体转换或磷光体涂敷LED(pc-LED)的一种白色LED中，将黄光发射磷光体放置在蓝色LED的顶部上以将一部分蓝光转换成黄光，其组合地呈现白光。然而，由于蓝光被磷光体吸收，此类LED在其断电状态下、即当没有电流通过LED时呈现出黄色外观。此类黄色外观是客户所不期望的。
为了减少此黄色外观，可以将白色漫射体放置在pc-LED的顶部上。然而，此类漫射体降低LED的效率，因为发射光的一部分被反射回到LED中，在那里其被吸收。
还可以通过在pc-LED的顶部上放置电可开关聚合物分散液晶(PDLC)来减少黄色外观。然而，用于隐藏黄色外观的PDLC的效率受到PDLC的相对低的背散射的限制。
WO 2008/044171A2公开了一种包括pc-LED的发光器件，该发光器件被配置为用于在发光器件的功能性断电状态下向pc-LED提供残余电流。调整残余电流，使得pc-LED发射足以呈现发光器件的白色外观的光。
发明内容
本发明的目的是提供上述技术和现有技术的更高效的替换。
更具体地，本发明的目的是提供在其功能性断电状态下具有白色外观的改进发光器件。
借助于具有在独立权利要求1中定义的特征的发光器件来实现本发明的这些及其它目的。本发明的实施例以从属权利要求为特征。
为了描述本发明，使用术语“白色外观”来表示发射白光或显示出在可见光区域中的基本上恒定的反射性光谱(即其反射性不取决于波长)的实体的光学外观。换言之，如果白色入射光被作为白光反射，则认为实体具有白色外观。
根据本发明的一方面，提供了一种发光器件。该发光器件包括光源和可开关光学元件。可开关光学元件位于光源的下游。光源在通电状态(即光源被接通)下具有白色外观，并且在断电状态(即光源被关掉)下具有彩色外观。该彩色外观是由光源中的光致发光材料引起的。光致发光材料在第一波长范围内吸收光并在第二波长范围内发射光。可开关光学元件具有至少透射状态和反射状态。反射状态在第三波长范围内是反射性的。第三波长范围和第一波长范围基本上重叠而在光源处于其断电状态且可开关光学元件处于其反射状态时呈现发光器件的白色外观。
本发明利用这样的理解，即可以通过为光源配置可开关光学元件来将显示出光致发光的光源的彩色外观变换成白色外观，所述可开关光学元件在光源处于断电状态时显示出其中光源吸收光的波长范围内的反射。为了实现光源的令人满意的白色外观，其中可开关光学元件反射光的区域具有与其中光致发光元件吸收光的波长区域的相当大的重叠是足够的。
根据本发明的实施例，光源包括发光元件和光致发光元件。发光元件能够在第四波长范围内发射光。光致发光元件位于发光元件下游。光致发光元件能够在第一波长范围内吸收由发光元件发射的光的一部分并响应于吸收该光而在第二波长范围内发射光。第二波长范围内的光的发射和第四波长范围内的光的发射被布置为在光源的通电状态下提供所述光源的白色外观。
根据本发明的实施例，所述发光元件是LED。使用LED是有利的，因为其便宜、稳健且具有低功率消耗。LED可以例如是蓝色LED，但是通常可以具有任何颜色。
根据本发明的另一实施例，所述发光元件是激光器。使用激光器是有利的，因为其以高强度发射光。此外，可以使用允许调整发光器件在其通电状态下的外观的可调谐激光器。激光器可以例如是半导体激光器。
根据本发明的实施例，光致发光元件是基于磷光体的。光致发光元件可以例如是基于黄色磷光体。其还可以基于陶瓷磷光体材料。
根据本发明的实施例，光源是白色磷光体涂敷发光二极管(pc-LED)。使用pc-LED是有利的，因为其便宜且具有低功率消耗。此外，pc-LED是有利的，因为发光元件和光致发光元件被包括在可容易地获得的单个电子组件中。
根据本发明的实施例，所述可开关光学元件是电可开关的。使用电可开关的光学元件是有利的，因为能够与实现光源的功能状态变化的同时容易地实现开关。例如，如果电可开关元件在被供应电压或电流时处于其透射状态，则可以分别由与在光源处于其通电状态下通过光源的电流相同的电源来供应所需的电压或电流。因此，如果使用开关来将光源开启或关闭，则可以使用相同的开关来在其透射及其反射状态下转换(toggle)可开关光学元件。那样，简单地通过向发光器件供电，整个发光器件可在其具有白色外观的断电状态与其发射白光的通电状态之间切换。
根据本发明的实施例，所述可开关光学元件是可开关光子带隙材料。
根据本发明的实施例，所述可开关光子带隙材料是可开关胆甾型凝胶。已经举例说明通过施加电场可以在透射状态与反射状态之间切换胆甾型凝胶。反射性光谱(即作为入射光的波长的函数的反射性)取决于手性分子的螺旋的节距和胆甾型液晶的平均折射率。能够以不同的方式，诸如通过材料的选择或通过在用紫外光曝光期间调整例如温度的条件来控制节距。
根据本发明的另一实施例，所述可开关光子带隙材料是基于可开关光子晶体结构。电可开关光子晶体结构的示例是所谓的光子墨水(P墨水)。光子墨水是能够以电子方式改变其外观的颜色的物质。其包含被以均匀图案封装的颗粒或结构，使得某些波长的光被该颗粒偏转，而其它波长的光被透射，导致彩色外观。通过施加电场，能够修改颗粒之间的间距、即颗粒的封装，并且因此能够调整反射性特性。
根据本发明的实施例，将发光器件布置为照明设备，该发光器件还包括光学腔体和覆盖该腔体的窗口，使得从腔体发射的光通过窗口。光源被布置在光学腔体的内部。窗口提供有可开关光学元件。可以例如将可开关光学元件作为涂层施加在窗口的任一面或两面上。改型照明设备的此类布置是有利的，因为其允许使用现有照明设备作为起始点，仅要求微小的修改来制造具有断电状态的白色外观的照明设备。
当研究以下详细公开、附图和所附权利要求时，本发明的其它目的、特征和优点将变得显而易见。本领域的技术人员认识到可以将本发明的不同特征组合以产生除下面描述的那些之外的实施例。
附图说明
参考附图，通过本发明的实施例的以下说明性和非限制性详细说明，将更好地理解本发明的上述及附加目的、特征和优点，在附图中：
图1示出现有基于磷光体的发光二极管(LED)。
图2示出依照本发明的实施例的发光器件。
图3示出依照本发明的实施例的发光器件的反射性的图示。
图4示出依照本发明的实施例的照明设备。
所有图是示意性地，不一定按比例，并且一般地仅示出为了阐述本发明所需的部分，其中，可以省略或仅仅建议其它部分。
具体实施方式
图1示意性地示出现有基于磷光体的LED 100。LED 100包括在图1a所示的其功能性通电状态下发射蓝光104的发光元件101和在发光元件101的下游的光致发光基于磷光体的元件102。基于磷光体的元件102吸收蓝光104的一部分并发射黄光。因此，在基于磷光体的元件102的下游的光105是蓝光和黄光的混合物且在观看者107看起来是白色的。
在图1b所示的其功能性断电状态下，发光元件101不发射光。然而，基于磷光体的元件102吸收被转换成黄光的环境蓝光108并反射出蓝色之外的波长的光。因此，光109是除蓝色之外的波长的反射光与发射的黄光的混合物。换言之，基于磷光体的元件102对于蓝光而言显示出低反射性且对于其它波长而言显示出高反射性。这导致LED 100在其功能性断电状态下的黄色外观。
即使在图1中将发光器件100的元件101和102示为分离元件，但元件101和102可以相互毗邻。典型地，在现有基于磷光体的LED(pc-LED)中，直接在蓝色LED的顶部上施加磷光体涂层。
参考图2，描述了依照本发明的实施例的照明器件200。照明器件200包括在图2a所示的在其功能性通电状态下发射蓝光204的发光元件201和在发光元件201的下游的光致发光基于磷光体的元件202。基于磷光体的元件202吸收蓝光204的一部分并发射黄光。因此，在基于磷光体的元件202的下游的光205是蓝光和黄光的混合物。发光器件200还包括在基于磷光体的元件202的下游的可开关光学元件203。在发光器件200的通电状态下，可开光光学元件203处于其透射状态。因此，在元件203的下游的光206是蓝光和黄光的混合物，并导致对于观看者207而言的白色外观。
在图2b所示的器件200的功能性断电状态下，可开光光学元件203处于其反射状态，在很大程度上反射环境光208的蓝色部分209并透射除蓝色之外的波长的光210。光致发光元件202又反射211除蓝色之外的所有波长。因此，发光器件200的总体外观对于观看者207而言是白色的。
换言之，通过使处于其反射状态的可开关光学元件203的反射性与基于磷光体的元件202的反射性匹配来实现处于其断电状态的发光器件200的白色外观。
为了阐明本发明的目的，在图3中示出示意性反射性光谱，即作为波长λ的函数的反射性R。强调图3所示的反射性光谱仅仅是示意性的且不显示实际反射性光谱是重要的。在这方面，使用术语“高反射性”和“低反射性”来描述本发明的物理原理而不规定精确的值。此外，反射性光谱限于可见光谱。
参考图3，图301示出基于磷光体的元件202的反射性，其对于蓝光而言是低的且否则是高的。另一方面，可开关光学元件203在其反射状态下的反射性302对于蓝光而言是高的且否则是低的。发光器件的总反射性303(其为发光元件301在其断电状态下的反射性与可开关光学元件203的在其反射状态下的反射性的和)对于所有波长而言是高的。特别地，总反射性303是恒定的(即独立于波长)，导致发光器件200的白色外观。
发光元件201可以是例如LED、有机LED或发射适当波长的光的任何其它发光元件。
光致发光元件202可以是基于黄色有机或无机磷光体、陶瓷磷光体材料或任何其它光致发光材料，其将由发光元件201发射的光转换成与由发光元件201发射的光组合地呈现白光的光。铈掺杂YAG和LuAG是常常用于pc-LED的无机黄色磷光体。
即使发光器件200的元件被示为分离的部分，其某些或全部可以相互毗邻，因此产生紧凑的器件。此外，可以将两个或更多元件组合成单个元件。例如，在根据本发明的实施例的发光器件中，光源可以是可以配置有可开关光学元件的pc-LED。此外，可以将发光元件201、光致发光元件202和可开关光学元件203组合成一个单个元件，诸如LED或照明设备，得到在其通电状态下和其断电状态下都具有白色外观的发光器件。
作为示例，并且参考图4，依照本发明的实施例，描述改型照明设备400。照明设备400包括被窗口402覆盖的光学腔体401。窗口402被布置为使得从腔体401发射的光通过窗口。光源403被布置在腔体内部。窗口402提供有可开关光学元件404。可以例如将可开关光学元件404作为涂层施加在窗口402的一个面或两个面上。作为替换，还可以在窗口402的上游(即在腔体内部)或在窗口402的下游与窗口402分开地布置可开关光学元件404，例如作为光学滤波器。光学腔体401可以例如是诸如反射器的准直器，光源403优选地被布置在反射器的焦点。照明设备400还包括用于将照明装置(特别是光源403)电连接到电源的连接器405。照明设备400还包括用于将可开关光学元件404电连接到连接器405的电连接406，诸如导线或柔性印刷电路板。
优选地，如参考图4所述的，可开关光学元件404被配置为使得能够使用出于使电流通过光源403的目的供应给照明设备400的电力对其进行电开关。然而，照明设备400还可以出于对可开关光学元件404进行开关的目的提供有附加电连接器。此外，照明设备400还可以包括被布置为用于对可开关光学元件404进行电开关的电路。
作为参考图4所述的照明设备的替换，改型的照明设备400还可以装配有非白色光源403，例如蓝色LED。在这种情况下，与光源403分开地且在其下游并在可开关光学元件404的上游布置例如磷光体的光致发光元件。可以将光致发光元件例如作为涂层施加在窗口402上，在一个面或两个面上，或者作为光学滤波器布置在腔体401内部。
本领域技术人员应认识到本发明绝不局限于上述实施例。相反，在所附权利要求的范围，可以进行许多修改和变更。例如，发光器件可以包括其它光学元件，诸如漫射器或透镜。此外，发光器件可以包括不止一个光源和/或不止一个可开光光学元件。例如，可以使用多个光源和/或多个可开关光学元件。不同的多个光源和/或多个可开关光学元件可以具有不同的光学特性。还应认识到可以将多个光源和/或多个可开关光学元件布置为像素。此外，可以使可开光光学元件像素化，不同的像素显示出不同的光学特性和/或是单独可开关的。还可以将多个光源布置为像素并配置有公共可开关光学元件。
总之，提供了一种具有断电状态白色外观的发光器件。发光器件包括在通电状态下具有白色外观且在断电状态下具有彩色外观的光源和在光源下游的可开关光学元件。光源的彩色外观是由光源中的光致发光材料引起的。可开关光学元件具有至少透射状态和在其中光源吸收光的波长区域内是反射性的状态，在光源处于其断电状态且可开关光学元件处于其反射状态时导致白色外观。根据本发明的实施例，发光器件被布置为还包括光学腔体和覆盖该光学腔体的窗口的照明设备。光源被布置在光学腔体的内部且窗口提供有可开关光学元件。

Claims (11)

1.一种发光器件(200，400)，包括：
光源(201，202，403)，其在通电状态下具有白色外观且在断电状态下具有彩色外观，所述彩色外观是由所述光源中的光致发光材料引起的，所述光致发光材料在第一波长范围内吸收光且在第二波长范围内发射光，以及
在所述光源下游的可开关光学元件(203，404)，所述可开关光学元件具有至少透射状态和在第三波长范围内为反射性的状态，
其中所述第三波长范围和所述第一波长范围基本上重叠，以在所述光源处于其断电状态且所述可开关光学元件处于其反射状态时呈现所述发光器件的白色外观。
2.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述光源包括：
发光元件(201)，其能够在第四波长范围内发射光，以及
在所述发光元件下游的光致发光元件(202)，所述光致发光元件能够在所述第一波长范围内吸收由所述发光元件发射的光的一部分，并能够响应于吸收所述光在所述第二波长范围内发射光，
其中所述第二波长范围内的发射和所述第四波长范围内的发射被布置为在所述光源的通电状态下呈现其白色外观。
3.根据权利要求2所述的发光器件，其中所述发光元件是发光二极管LED。
4.根据权利要求2所述的发光器件，其中所述发光元件是激光器。
5.根据权利要求2所述的发光器件，其中所述光致发光元件是基于磷光体的。
6.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述光源是白色磷光体涂敷发光二极管pc-LED。
7.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述可开关光学元件是电可开关的。
8.根据权利要求7所述的发光器件，其中所述电可开关光学元件是可开关光子带隙材料。
9.根据权利要求8所述的发光器件，其中所述可开关光子带隙材料是可开关胆甾型凝胶。
10.根据权利要求8所述的发光器件，其中所述可开关光子带隙材料基于可开关光子晶体结构。
11.根据权利要求1所述的发光器件(400)，还包括：
光学腔体(401)；以及
窗口(402)，其覆盖所述光学腔体并使得能够从所述光学腔体发射光，
其中所述光源(403)被布置在所述光学腔体内部，并且所述窗口被提供有所述可开关光学元件(404)。
CN2010800415461A 2009-09-17 2010-09-10 具有断电状态白色外观的发光器件 Pending CN102549335A (zh)

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EP09170502 2009-09-17
EP09170502.0 2009-09-17
PCT/IB2010/054083 WO2011033431A1 (en) 2009-09-17 2010-09-10 Lighting device with off-state white appearance

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