波長轉(zhuǎn)換部件與遠(yuǎn)程磷光體型發(fā)光裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于通過磷光體(phosphor)來轉(zhuǎn)換來自光源的光并有效地沿所期望的方向來發(fā)射所轉(zhuǎn)換的光的波長轉(zhuǎn)換部件，并且涉及其中波長轉(zhuǎn)換部件與發(fā)光二極管被布置為彼此遠(yuǎn)離的遠(yuǎn)程磷光體型發(fā)光裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管(LED)是當(dāng)前可用的最有效率的光源之一。特別地，白光LED作為取代白熾燈、焚光燈(fluorescent lamp)、冷陰極焚光燈(CCFL)背光源和鹵素?zé)舻南乱淮庠凑焖贁U(kuò)大其市場份額。作為用于實(shí)現(xiàn)白光LED的配置，基于藍(lán)光發(fā)光二極管(藍(lán)光LED)與在受藍(lán)光激發(fā)時(shí)發(fā)出較長波長的光(例如，黃光或綠光)的磷光體的結(jié)合的白光LED已經(jīng)投入實(shí)際應(yīng)用。此外，使用此類白光LED的LED照明也已經(jīng)投入實(shí)際應(yīng)用。
[0003]白光LED具有這樣的結(jié)構(gòu):磷光體被布置于藍(lán)光LED上或附近，狀態(tài)為混合于樹脂或玻璃中，使得部分藍(lán)光被轉(zhuǎn)換成波長較長的光。其中白光通過由實(shí)際上與藍(lán)光LED聯(lián)合的磷光體層進(jìn)行的波長轉(zhuǎn)換來獲得的并且可以稱為白光LED元件的這種系統(tǒng)是白光LED的主流。
[0004]此外，還有基于其中磷光體被布置于離藍(lán)光LED幾毫米到幾十毫米的距離處使得來自藍(lán)光LED的藍(lán)光部分地或完全地由磷光體進(jìn)行波長轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)的發(fā)光裝置。特別是在磷光體的特性易于由LED產(chǎn)生的熱量降低的情況下，磷光體相對LED的遠(yuǎn)程布局在提高發(fā)光裝置的效率方面以及在抑制色調(diào)的變化方面是有效的。包含按此方式布置于相對LED光源的遠(yuǎn)程處的磷光體的波長轉(zhuǎn)換部件稱為遠(yuǎn)程磷光體，并且這樣的發(fā)光系統(tǒng)稱為遠(yuǎn)程磷光體系統(tǒng)。遠(yuǎn)程磷光體型發(fā)光系統(tǒng)具有在用于照明時(shí)確保改進(jìn)的整體顏色均勻性的優(yōu)點(diǎn)，并且近年來已經(jīng)進(jìn)行了研究。
[0005]在上述遠(yuǎn)程磷光體型發(fā)光裝置中，一般地，白光通過其中具有散布于樹脂或玻璃內(nèi)的黃光發(fā)光磷光體顆粒、綠光發(fā)光磷光體顆粒以及紅光發(fā)光磷光體顆粒(可選)的波長轉(zhuǎn)換部件作為遠(yuǎn)程磷光體布置于例如藍(lán)光LED前面的配置來獲得。用于遠(yuǎn)程磷光體的磷光體實(shí)例包括:氧化物磷光體，例如,Y3Al5O12: Ce、(Y, Gd) 3 (Al1Ga)5O12: Ce, (Y, GcO3Al5O12: Ce、Tb3Al5O12 = Ce和(Sr, Ca, Ba)2Si04:Eu，特別是石植石結(jié)構(gòu)的氧化物磷光體；娃酸鹽磷光體，例如，β -SiAlONiEu ;以及紅光發(fā)光磷光體。紅光發(fā)光磷光體的實(shí)例包括復(fù)合氟化物磷光體以及氮化物磷光體，例如，CaAlSiN3:Eu2+和Sr-CaAlSiN 3:Eu'
[0006]常見的發(fā)光裝置通常用于在指定方向上的或指定區(qū)域內(nèi)的照明。另一方面，由包含于遠(yuǎn)程磷光體內(nèi)的磷光體發(fā)出的光是各向同性的；因此，由遠(yuǎn)程磷光體發(fā)出的光具有以下弱點(diǎn):光同樣會發(fā)射到除光將要用于照明的指定方向或區(qū)域外的其他方向或區(qū)域。在使用遠(yuǎn)程磷光體的發(fā)光裝置中，對于由發(fā)光裝置發(fā)射到除光將要照射的指定方向或區(qū)域外的其他方向或區(qū)域的光，已經(jīng)有人進(jìn)行了通過將反射部件并入發(fā)光裝置內(nèi)來提高照射效率的嘗試。但是，常規(guī)的反射部件的效果有限。因而，在實(shí)踐中，在由遠(yuǎn)程磷光體發(fā)出的光當(dāng)中，發(fā)射到不是光將要照射的指定方向或區(qū)域的其他方向或區(qū)域的部分大部分都損失了，沒有得到利用。
[0007]在照明器中，朝照明器的前側(cè)、橫向側(cè)和后側(cè)發(fā)射的部分光的比例、傳播方式和色度是設(shè)計(jì)照明空間時(shí)的重要因素。允許進(jìn)行對各個(gè)方向的光量分布和色度分布予以考慮的設(shè)計(jì)以便滿足待照明的空間的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)要求的發(fā)光裝置并不常見；因而，對照明空間的設(shè)計(jì)存在限制。
[0008]引f列表
[0009]專利文獻(xiàn)1:JP_A 2011-256371

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是提供用于通過磷光體來轉(zhuǎn)換來自光源的光并且沿所期望的方向有效地發(fā)射所轉(zhuǎn)換的光的波長轉(zhuǎn)換部件，特別是適合用于遠(yuǎn)程磷光體型發(fā)光裝置中的波長轉(zhuǎn)換部件，以及能夠在沒有損失的情況下有效地利用在由波長轉(zhuǎn)換部件的磷光體發(fā)射的光當(dāng)中沿除預(yù)定的照射方向外的其他方向發(fā)射的光的遠(yuǎn)程磷光體型發(fā)光裝置。此外，本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供在關(guān)于任意方向的發(fā)光強(qiáng)度分布和色度方面具有高自由度的波長轉(zhuǎn)換部件，以及在設(shè)計(jì)照明空間方面提供高自由度的遠(yuǎn)程磷光體型發(fā)光裝置。
[0011]本發(fā)明人研究了含有用于吸收具有預(yù)定波長的光，轉(zhuǎn)換光的波長并發(fā)射所產(chǎn)生的具有已轉(zhuǎn)換的波長的光的磷光體的波長轉(zhuǎn)換部件，以及使用這樣的波長轉(zhuǎn)換部件的遠(yuǎn)程磷光體型發(fā)光裝置。作為研究的結(jié)果，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在含有磷光體的波長轉(zhuǎn)換部件內(nèi)，當(dāng)激發(fā)光照射到磷光體上時(shí)，經(jīng)波長轉(zhuǎn)換的光由波長轉(zhuǎn)換部件按照各向同性的方式朝激發(fā)光入射側(cè)、相反側(cè)及橫向側(cè)發(fā)射，并且部分激發(fā)光傳輸通過波長轉(zhuǎn)換部件。在使用這樣的波長轉(zhuǎn)換部件的發(fā)光裝置中，由發(fā)光裝置沿除所期望的照射方向外的其他方向發(fā)射的大部分光對光的預(yù)定照射的貢獻(xiàn)率是低的，并且因此作為光能而被浪費(fèi)掉。注意到這些點(diǎn)，本發(fā)明人認(rèn)為，如果這樣浪費(fèi)掉的光能能夠被有效地利用，則能夠?qū)崿F(xiàn)具有提高照度的發(fā)光裝置。
[0012]基于該考慮，本發(fā)明人為了滿足上述要求而進(jìn)行了廣泛且深入的研究。結(jié)果，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在發(fā)光部件通過使含有透明或半透明的聚合物材料和磷光體的混合物成型而形成的情形中，并且當(dāng)用于將由磷光體發(fā)射出的光朝發(fā)光部件側(cè)反射的反射層被層壓于發(fā)光部件的部分表面上以獲得波長轉(zhuǎn)換部件時(shí)(并且，特別地，當(dāng)波長轉(zhuǎn)換部件用于遠(yuǎn)程磷光體型發(fā)光裝置中時(shí))，由波長轉(zhuǎn)換部件內(nèi)的磷光體發(fā)射出的另外沿著除所期望的光照射方向外的其他方向傳播的光能夠被引導(dǎo)到所期望的光照射方向上，由此在所期望的光照射方向上的照度能夠被有效地提高。而且，還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)反射層僅被層壓于發(fā)光部件的表面的指定部分上時(shí)，在控制著照度和色度的情況下，光能夠由發(fā)光裝置不僅朝前側(cè)而且廣泛地朝后側(cè)和橫向側(cè)照射，待照明的空間能夠通過在每個(gè)光照射方向的基礎(chǔ)上控制照度和色度而不同地照亮，并且能夠提供在現(xiàn)有技術(shù)中不可獲得的新型發(fā)光裝置?；谶@些發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明已經(jīng)被完成。
[0013]因此，本發(fā)明提供如下的波長轉(zhuǎn)換部件和遠(yuǎn)程磷光體型發(fā)光裝置。
[0014]在一個(gè)方面中，本發(fā)明提供了包含發(fā)光部件以及層壓于發(fā)光部件的部分表面上的反射層的波長轉(zhuǎn)換部件，該發(fā)光部件是包含透明的或半透明的聚合物材料和磷光體的混合物的成型對象，該反射層是為反射由磷光體朝發(fā)光部件側(cè)發(fā)射的光而采用的。
[0015]在優(yōu)選的實(shí)施例中，波長轉(zhuǎn)換部件包含其中不同的磷光體相互混合的至少兩個(gè)層。
[0016]優(yōu)選地，反射層在發(fā)光部件側(cè)具有鏡面。
[0017]同樣優(yōu)選地，聚合物材料是選自熱塑性樹脂和熱固性樹脂的至少一種樹脂。
[0018]同樣優(yōu)選地，磷光體吸收具有達(dá)470nm的波長的光并且發(fā)射出可見光。
[0019]在其他優(yōu)選的實(shí)施例中，基于作為正方向的發(fā)光部件的一個(gè)發(fā)光方向，反射層被層壓于發(fā)光部件的部分或整個(gè)后方側(cè)的表面和/或發(fā)光部件的部分或整個(gè)橫向側(cè)的表面上。
[0020]在另一個(gè)方面中，本發(fā)明提供包含上述那個(gè)方面的波長轉(zhuǎn)換部件和發(fā)光二極管的遠(yuǎn)程磷光體型發(fā)光裝置，其中該波長轉(zhuǎn)換部件和該發(fā)光二極管被布置為相互遠(yuǎn)離的，氣體層或真空層介于其間，并且來自發(fā)光二極管的光穿過反射層沒有被層壓于其上的表面進(jìn)入波長轉(zhuǎn)換部件內(nèi)。
[0021]在優(yōu)選的實(shí)施例中，磷光體是吸收具有達(dá)470nm的波長的光并發(fā)射出可見光的磷光體。優(yōu)選地，發(fā)光二極管發(fā)射出具有達(dá)470nm的波長的光。
[0022]在其他優(yōu)選的實(shí)施例中，基于作為正方向的發(fā)光裝置的光照射方向，反射層被層壓于發(fā)光部件的部分或整個(gè)后方側(cè)的表面和/或發(fā)光部件的部分或整個(gè)橫向側(cè)的表面上。
[0023]本發(fā)明的有益效果
[0024]在用于通過磷光體來轉(zhuǎn)換來自光源的光并沿所期望的方向照射已轉(zhuǎn)換的光的波長轉(zhuǎn)換部件中，由波長轉(zhuǎn)換部件內(nèi)的磷光體發(fā)射出的沿著除所期望的照射方向外的其他方向發(fā)射的光能夠被有效地利用，沒有損失。另