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CN101983436B - 具有led和包括发光材料的透射支座的照明器件 - Google Patents

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CN101983436B CN2009801120671A CN200980112067A CN101983436B CN 101983436 B CN101983436 B CN 101983436B CN 2009801120671 A CN2009801120671 A CN 2009801120671A CN 200980112067 A CN200980112067 A CN 200980112067A CN 101983436 B CN101983436 B CN 101983436B
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Abstract

本发明提供一种照明器件(10)，其具有发光二极管(20)、包括发光材料(51)的透射支座(50)以及半透明出射窗口(60)。所述漫射器腔横截面(212)与LED腔横截面(211)的比例大于1。通过使用所提出的照明器件(10)，灯在其处于关闭状态并且被白光所照亮的时候可以看起来特别地为白色。其他优点在于能够提供具有固有的高效率的系统，并且在于能够提供暖白色选择。

Description

具有LED和包括发光材料的透射支座的照明器件
技术领域
本发明涉及具有包括发光材料的透射支座的照明器件。 
背景技术
包括具有发光材料的透射支座的照明器件在本领域中是已知的。透射陶瓷层或发光陶瓷，及其制备方法，在本领域中是已知的。例如参考US2005/0269582、US2006/0202105、WO2006/097868、WO2007/080555、US2007/0126017以及参考WO2006/114726。 
例如，US2005/0269582公开了与陶瓷层相结合的半导体发光器件，该陶瓷层被安排在由发光层所发出的光的路径之中。该陶瓷层包含波长转换材料，比如发光材料，或者由其所组成。 
发明内容
现有技术系统的缺点可能是，应用发光材料层作为出射窗口或者作为能够由观察者所看到的材料可能会导致当系统在关闭状态中时，出射窗口带有颜色，特别是橙黄色。当发光材料涂层窗口可被直接看到时，例如当这一窗口为发光出射窗口时，情况就是这样。灯(或灯具)的这种带有颜色的外观通常是不期望的；一般而言，中性外观是优选的。 
因此，本发明的一个方面是提供替代的照明器件，其优选地进一步避免一个或多个上述缺点。本发明的一个方面特别在于提供像在许多具有磨砂玻璃的常规灯泡中那样的，在关闭状态下具有基本上无色的外观的照明器件。 
本发明的另一方面是提供具有提高的效率的器件。 
在第一方面，本发明提供一种照明器件，其包括： 
a.被布置用以发出LED发射的发光二极管LED； 
b.包含发光材料的透射支座，其中发光材料被布置用以吸收至少一部分LED发射并且发出发光材料发射，其中LED和发光材料被布置用以产生预定颜色的光； 
c.被布置用以透射至少一部分光的半透明出射窗口； 
d.LED腔和漫射器腔，其中LED腔具有LED腔侧壁和LED腔横截面，而漫射器腔具有漫射器腔侧壁和漫射器腔横截面， 
其中，相对于LED， 
-透射支座在LED的下游和半透明出射窗口的上游； 
-LED腔在透射支座的上游和LED的下游； 
-漫射器腔在透射支座的下游和半透明出射窗口的上游；并且 
-漫射器腔横截面与LED腔横截面的比例在大约1.01到2的范围内。 
有益地，以这种方式提供了替代照明器件。此外，有益地，器件效率看起来要高于具有比例为1的漫射器腔横截面/LED腔横截面的器件。 
在一种特定实施方式中，漫射器腔横截面与LED腔横截面的比例在大约1.01到1.5，特别是1.01到1.2的范围内。通过使用在此限定的漫射器腔横截面/LED腔横截面比率，可以获得最佳的器件效率，而使用大约为1的比例，效率可能会较低。由于较高的效率，可以节省能源。此外，在器件的光输出保持相同的同时，可以在器件中应用较少的LED并且/或者可以应用较少的器件。 
在一种实施方式中，LED腔侧壁包括LED腔反射体，其被布置用以将LED发射，并且可选地将发光材料发射，反射回LED腔之中，其中LED腔反射体在可见光的垂直照射下具有至少为大约95％，特别是至少在蓝色区域内至少为大约98％的反射率。(相对较厚的)LED腔反射体的应用是相对于漫射器腔横截面来减小LED腔横截面的相对容易的方法。由于漫射器腔横截面的壁还可以包括反射体(漫射器腔反射体)，漫射器腔横截面与LED腔横截面的比例的大于大约1的数值可例如通过应用比漫射器腔反射体厚的LED腔反射体而获得。用以获得期望比例的其他选择在以下进行描述。 
在一种特定实施方式中，LED腔反射体包括漫反射体，并且其更特别地为漫反射体。在一种实施方式中，LED腔反射体包含从包括特氟隆(Teflon)、MCPET(micro-foamed polyethylene terephthalate，微泡聚乙烯对苯二甲酸乙二醇酯)以及在基质材料中的TiO2微粒在内的一组材料中所选取的一种或多种材料。在另一实施方式中，LED腔反射体包括镜面反射体，并且其更特别地为镜面反射体。而在又一实施方式中，LED腔反射体包括漫反射体和镜面反射体。例如，反射体可以部分地镜面反射并且部分地漫反射。 
在一种特定实施方式中，透射支座具有在大约0.1到5mm，特别是大约0.1到2mm，比如大约0.2到2mm，甚至更特别地大约0.4到2mm的范围内的透射支座厚度。 
在一种实施方式中，LED腔反射体可具有在大约0.2到5mm，特别是大约0.3到4mm的范围内的反射体厚度。特别是，反射体厚度与透射支座厚度的厚度比例在大约0.5到10的范围内，特别是在大约1到6的范围内，甚至更特别地在大约1.1到5的范围内。以这种方式，可以获得关于照明器件效率的最佳效果。 
在一种实施方式中，漫射器腔和LED腔可以各自独立地具有从包括圆柱体、立方体、长方体(也被称为直角棱柱体)、五角棱柱体、以及六角棱柱体(即六边形的形状)在内的一组形状中选取的形式。在一种特定实施方式中，LED腔和/或漫射器腔具有圆柱体的形式。而在另一特定实施方式中，LED腔和/或漫射器腔具有六边形的形状。特别是在六边形的形状/形式的情况下，LED腔反射体可以包括镜面反射体或者漫反射体与镜面反射体的组合。 
此外，在一种实施方式中，漫射器腔和LED腔可以独立地具有各自的形状，其选自一组形状，包括有截头圆锥形、截头旋转抛物体形以及具有多边形底面的截头角锥体形，其中多边形底面具有3条或更多条边缘(比如四角截头锥体形(截头正四角锥形)、截头 五角锥形、截头六角锥形)。在此，术语“截头”涉及在其中漫射器腔或LED腔具有这样的几何形状的形状，其中几何形状的顶部为上游而底部为下游。在一种特定实施方式中，LED腔和漫射器腔各自独立地具有从包括截头圆锥形和截头旋转抛物体形在内的一组形状中选取的形状。在另一特定实施方式中，LED腔和漫射器腔各自独立地具有截头六角锥的形状。因此，LED腔壁和漫射器腔壁可以各自独立地为直的或呈锥形。 
特别是，LED腔和漫射器腔具有相同的形状(但它们可以具有不同的尺寸)。特别是，在一种实施方式中，LED腔和漫射器腔具有圆柱体的形式。在另一实施方式中，LED腔和漫射器腔具有六边形的形状。 
通过使用所提出的照明器件，灯在其处于关闭状态以及在其被白光所照亮时，可以看起来特别地为白色。其他优点，特别是相对于其中在LED上提供了发光材料的系统的优点，可能在于能够提供出具有固有的高效率的系统(较少的背反射/再吸收)以及能够提供出暖白色选择(不需要严重的热淬火，并且具有相对“较低”的对发光材料的照射)。此外，根据本发明的照明器件是相对较为简单的概念(可以只基于蓝光LED，蓝光LED具有装配和驱动相对较为简单的优点)并且可调色温的选择是可行的。 
在基于LED的光源中的远程发光材料看起来对于系统效能，特别是对于具有低色温(暖白色)的光的产生而言，是非常有利的。在透射支座或薄膜上应用发光材料涂层可以产生高系统效能，因为只有很少的光会被反射回LED中，在其中光具有相当高的几率被吸收。比起具有在LED封装中的发光材料的系统，使用远离LED的发光材料能够产生高达大约50％的效能增益。 
如上所述，在出射窗口的表面，特别是发射表面(即下游表面)上应用发光材料，可以在灯被关闭并且在其被白光所照亮的时候，产生该表面的相当饱和的色点。根据本发明，出射窗口的外观颜色的饱和度可通过在位于照明器件的LED与漫射性半透明材料出射窗 口之间的透射托座上(和/或中)应用发光材料涂层，而得以降低。 
半透明出射窗口充当实际发射窗口(用于另外的光学系统，其中例如为了光束塑形，可以对光进行进一步的操纵)。伴随发光材料(层)与半透明出射窗口之间的距离(表示为dLW)的增大，半透明出射窗口的颜色的饱和度可被进一步降低。通常，通过将发光材料层与半透明出射窗口之间以几乎为零的间隔(dLW)相互分离，饱和度可以从大约62％降低到大约50％，并且通过增大间隔可以将其进一步降低到大约20％以下。此外，在具有比发射发光材料层的表面积(即透射支座的上游面面积(AS1))更大的上游表面积(AEW1)的半透明出射窗口上对来自发射发光材料层的光进行的分散，也可以降低半透明出射窗口的颜色的饱和度。通常，伴随以比例为8的表面积比例(AEW1/AS1)，饱和度可被降低到大约11％，并且可以通过进一步增大表面积比例而进一步地降低。 
在上文和下文中所列的一些措施可以除其他以外，基于在系统中应用额外的散射或反射。然而，令人惊讶的是，系统效能几乎保持不变，而一般而言在系统中增加更多的散射表面和更多的(部分)反射表面会造成非常显著的系统效能下降。 
LED和发光材料 
在一种实施方式中，LED被布置用以发出蓝色发射，而发光材料包括(a)绿色发光材料，其被布置用以吸收至少一部分蓝色LED发射并且发出绿色发射，以及(b)红色发光材料，其被布置用以吸收至少一部分蓝色LED发射、或至少一部分绿色发射、或者至少一部分蓝色发射和至少一部分绿色发射，并且发出红色发射。以这种方式，预定颜色的光可以是白光。除取决于其他以外，根据LED功率、蓝色LED发射光谱以及发光材料用量，可以组成不同色温的白光。 
在另一实施方式中，LED被布置用以发出蓝色发射，而发光材料包括(a)黄色发光材料，其被布置用以吸收至少一部分蓝色发射 并且发出黄色发射，以及可选地(b)一种或多种其他发光材料，其被布置用以吸收至少一部分蓝色LED发射、或至少一部分黄色发射、或者至少一部分蓝色发射和至少一部分黄色发射，并且在不同于黄色发射的发射波长上发光。以这种方式，预定颜色的光也可以是白光。除取决于其他以外，根据蓝色LED发射光谱、LED功率和发光材料用量，可以组成不同色温的白光。在一种特定实施方式中，发光材料除(a)黄色发光材料以外还包括(b)红色发光材料，其被布置用以吸收至少一部分蓝色LED发射、或至少一部分黄色发射、或者至少一部分蓝色发射和至少一部分黄色发射，并且发出红色发射。除其他以外，可以应用这一红色发光材料来进一步提高CRI。 
在一种实施方式中，照明器件包括多个被布置用以发出LED发射的发光二极管(LED)，比如2个到100个左右，如4个到64个。 
在此所使用的术语“白光”，对于本领域中的技术人员而言是已知的。其特别地涉及具有在大约2000与20000K之间，特别是在2700与20000K之间，对于普通照明特别地在大约2700K与6500K的范围内，并且对于背光用途特别地在大约7000K与20000K的范围内的相关色温(correlated color temperature，CCT)，并且特别是在距BBL大约15个SDCM(standard deviation of color matching，色容差)以内，更特别地在距BBL大约10个SDCM以内，甚至更加特别地在距BBL大约5个SDCM以内的光。 
术语“蓝光”或“蓝色发射”特别地涉及具有在大约410到490nm范围以内的波长的光。术语“绿光”特别地涉及具有在大约500到570nm范围以内的波长的光。术语“红光”特别地涉及具有在大约590到650nm范围以内的波长的光。术语“黄光”特别地涉及具有在大约560到590nm的范围以内的波长的光。 
这些术语不排除发光材料可特别具有宽带发射，其具有相应地在例如大约500到570nm、大约590到650nm以及大约560到590nm范围以外的波长。然而，这样的发光材料(或者LED)的发射的主波长将会存在于在此给定的范围之内。因此，短语“具有在...范围 内的波长”特指发射可具有在指定范围内的主发射波长。 
特别优选的发光材料选自石榴石和氮化物，特别是相应地掺杂以三价铈或二价铕的石榴石和氮化物。石榴石的实施方式特别包括A3B5O12石榴石，其中A至少包含钇或镥并且其中B至少包含铝。这样的石榴石可被掺杂以铈(Ce)、镨(Pr)或者铈和镨的组合；但特别是掺杂以Ce。特别地，B包含铝(Al)，但是，B还可以部分地包含镓(Ga)和/或钪(Sc)和/或铟(In)，特别是高达Al的大约20％，更加特别地高达Al的大约10％(即B离子主要包括90％或更高摩尔％的Al，以及10％或更低摩尔％的Ga、Sc和In中的一种或多种)；B可以特别地包含多达大约10％的镓。在另一变型中，B和O可以至少部分地由Si和N所取代。元素A可以特别地从包括钇(Y)、钆(Ga)、铽(Tb)和镥(Lu)在内的一组元素中选取。此外，Gd和/或Tb特别地仅以多达A的大约20％的量存在。在一种特定实施方式中，石榴石发光材料包含(Y1-XLuX)3B5O12:Ce，其中x等于或大于0并且等于或小于1。 
项“:Ce”，表示发光材料中的一部分金属离子(即在石榴石中：一部分“A”离子)由Ce所取代。例如，在(Y1-XLuX)3Al5O12:Ce的情况中，一部分Y和/或Lu由Ce所取代。这对于本领域中的技术人员而言是已知的。Ce一般将会取代不大于10％的A；一般而言，Ce的浓度将会在(相对于A的)0.1到4％，特别是0.1到2％的范围内。假设1％的Ce和10％的Y，完整正确的分子式可以是(Y0.1Lu0.89Ce0.01)3Al5O12。如本领域中的技术人员所知的那样，石榴石中的Ce基本上在，或者只在三价状态。 
在一种实施方式中，红色发光材料可包含从包括(Ba，Sr，Ca)S:Eu、(Ba，Sr，Ca)AlSiN3:Eu和(Ba，Sr，Ca)2Si5N8:Eu在内的一组材料中选取的一种或多种材料。在这些化合物中，铕(Eu)基本上为，或者仅为二价的，并且取代一种或多种所指出的二价阳离子。一般而言，Eu将不会以大于阳离子的10％的量存在；它的存在将会特别地在相对于其所取代的阳离子的大约0.5到10％的范围内，更加特别地在大约 0.5到5％的范围内。项“:Eu”，表示一部分金属离子由Eu(在这些示例中由Eu2+)所取代。例如，假设在CaAlSiN3:Eu中有2％的Eu，正确的分子式可以是(Ca0.98Eu0.02)AlSiN3。二价铕一般将会取代二价阳离子，比如上述二价碱土阳离子，特别是Ca、Sr或Ba。 
材料(Ba，Sr，Ca)S:Eu也可以被表示为MS:Eu，其中M是从包括钡(Ba)、锶(Sr)和钙(Ca)在内的一组元素中选取的一种或多种元素；特别是，M在这一化合物中包含钙或锶，或者钙和锶，更加特别地包含钙。在这里，Eu被引入并取代至少一部分M(即Ba、Sr和Ca中的一种或多种)。 
此外，材料(Ba，Sr，Ca)2Si5N8:Eu也可以被表示为M2Si5N8:Eu，其中M是从包括钡(Ba)、锶(Sr)和钙(Ca)在内的一组元素中选取的一种或多种元素；特别是，M在这一化合物中包含Sr和/或Ba。在又一特定实施方式中，M包含Sr和/或Ba(未考虑到Eu的存在)，特别是50到100％的，更加特别地50到90％的Ba，以及50到0％，特别是50到10％的Sr，比如Ba1.5Sr0.5Si5N8:Eu(即75％的Ba；25％的Sr)。在这里，Eu被引入并取代至少一部分M(即Ba、Sr和Ca中的一种或多种)。 
同样地，材料(Ba，Sr，Ca)AlSiN3:Eu也可以被表示为MAlSiN3:Eu，其中M是从包括钡(Ba)、锶(Sr)和钙(Ca)在内的一组元素中选取的一种或多种元素；特别是，M在这一化合物中包含钙或锶，或者钙和锶，更加特别地包含钙。在这里，Eu被引入并取代至少一部分M(即Ba、Sr和Ca中的一种或多种)。 
术语“发光材料”在此特别涉及无机发光材料，其有时也被表示为荧光剂。这些术语对于本领域中的技术人员而言是已知的。 
透射支座 
在距LED(即特别是距LED的发光表面(或芯片))的非零距离上特别布置有透射支座。 
在此所使用的术语“透射”在一种实施方式中可以指透明，而 在另一实施方式中可以指半透明。这些术语对于本领域中的技术人员而言是已知的。“透射”特指由透射支座对光所进行的透射，特别是至少在蓝色范围内，更加特别地在整个可见光范围内(即大约380-680nm)，至少为大约20％，更加特别地至少为大约50％，甚至更加特别地至少为大约80％(在透射支座受到光的垂直照射的情况下)。 
透射支座可以是自我支撑的，但其在一种实施方式中也可以是柔性薄膜，其例如可以(例如在器件的LED腔壁之间或漫射器腔壁(见下文)之间)被伸展开来。透射支座可具有基本上平坦的形状，像平板，但在另一实施方式中可具有显著凸起的形状，例如像圆拱。 
透射支座在一种实施方式中可包含有机材料。优选的有机材料是从包括PET(polyethylene terephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PE(polyethylene，聚乙烯)、PP(polypropylene，聚丙烯)、PC(polycarbonate，聚碳酸酯)、P(M)MA(poly(methyl)methacrylate，聚甲基丙烯酸(甲)酯)、PEN(polyethylene naphthalate，聚萘二甲酸乙二醇酯)、PDMS(polydimethylsiloxane，聚二甲硅氧烷)以及COC(cyclo olefin copolymer，环烯烃共聚物)在内的一组材料中选取的。例如，聚碳酸酯给出良好的效果。 
然而，在另一实施方式中，透射支座包含无机材料。优选的无机材料是从包括玻璃、(熔凝)石英、陶瓷以及硅胶在内的一组材料中选取的。 
如上所述，透射支座包含至少一部分发光材料。透射支座包含发光材料的事实不排除一部分发光材料可被布置在照明器件中的其他位置上；然而，在一种特定实施方式中，基本上全部发光材料都由透射支座所包含。短语“透射支座包含发光材料”可涉及从包括在其中发光材料嵌入到透射支座中的透射支座、本身为发光材料的透射支座、具有包括发光材料的下游涂层(面向出射窗口侧)的透射支座、具有包含发光材料的上游涂层(面向LED侧)的透射支座，或者包括包含有发光材料的上游涂层和下游涂层的透射支座在内的 一组透射支座的组中所选取的透射支座。 
在一种优选实施方式中，透射支座具有包括涂层的上游面，其中涂层包含至少一部分发光材料。这样的实施方式可受益于发光材料的远程位置(即远离LED)并且可受益于相对远离出射窗口的位置(在受到白光照射时出射窗口的颜色的去饱和)。 
一种特定实施方式，其中至少一部分发光材料包括透射陶瓷发光材料，并且其中透射支座包含该透射陶瓷发光材料。因此，在这一实施方式中，透射支座为发光陶瓷。如上所述，特别适用的发光陶瓷是基于含有铈的石榴石的。透射陶瓷层或发光陶瓷，及其制备方法，在本领域中是已知的。例如，参考美国专利申请序列号10/861172(US2005/0269582)、参考美国专利申请序列号11/080801(US2006/0202105)，或者参考WO2006/097868、参考WO2007/080555、参考US2007/0126017以及参考WO2006/114726。这些文件，并且特别是在这些文件中所提供的关于陶瓷层的制备的信息，以引用的方式并入本文之中。 
替代应用在LED上的发光材料，包含发光材料的透射陶瓷层的布置允许发光材料与LED之间的非零距离。这一距离在此表示为dLL(发光材料到LED的距离)。距离dLL尤其为最短的距离。这意味着，在一种实施方式中，LED与发光材料之间的任何最短距离都等于或者特别地大于0mm。在一种实施方式中，发光材料到LED的距离(dLL)在0.5到50mm的范围内，特别是在3到20mm的范围内。 
透射支座具有上游面，其具有有效透射支座上游面直径(DS1)。在此，应用了术语“有效直径”。透射支座可具有圆形的形状，具有直径，但也可以具有其他的形状。不管怎样，任何上游面的表面积(AS1)都可以用于计算有效直径(DS1＝2√(AS1/π))。在一种特定实施方式中，比例dLL/DS1在0.01到1的范围内，特别是在0.05到0.5的范围内，更加特别地在0.1到0.4的范围内。在这些范围内可以获得特别良好的效果。 
照明器件可包括一个以上的透射支座，并且一个或多个这样的透射支座包含发光材料，可能具有不同的发光材料到LED的距离(dLL)。所述一个以上的透射支座可以，例如，包含不同的发光材料。 
半透明出射窗口 
在透射窗口的下游处，特别地距透射窗口的下游表面的非零距离上，布置有半透明出射窗口。这一出射窗口被布置用以允许照明器件光从照明器件中射出。 
半透明出射窗口可具有基本上平坦的形状，像平板，但可在另一实施方式中具有显著凸起的形状，例如像圆拱。 
半透明出射窗口可在一种实施方式中包含有机材料。优选的有机材料是从包括PET(polyethylene terephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PE(polyethylene，聚乙烯)、PP(polypropylene，聚丙烯)、PC(polycarbonate，聚碳酸酯)、P(M)MA(poly(methyl)methacrylate，聚甲基丙烯酸(甲)酯)、PEN(polyethylene naphthalate，聚萘二甲酸乙二醇酯)、PDMS(polydimethylsiloxane，聚二甲硅氧烷)以及COC(cyclo olefin copolymer，环烯烃共聚物)在内的一组材料中选取的。 
然而，在另一实施方式中，半透明出射窗口包含无机材料。优选的无机材料是从包括玻璃、(熔凝)石英、陶瓷以及硅胶在内的一组材料中选取的。 
然而出射窗口是半透明的。例如，上述材料可具有固有的半透明属性或者可以例如通过对材料进行磨砂处理(例如通过喷砂或酸蚀，也称为“磨砂”)而被制成半透明的。这样的方法在本领域中是已知的。半透明出射窗口可以允许一些光通过，但是透过半透明材料所看到的内部(即照明器件在出射窗口的上游的上游物件)基本上是漫射的或模糊的。 
不像其他可能的配置，在本发明的照明器件中，优选地基本上 没有发光材料被布置在出射窗口的上游面或下游面上。在一种实施方式中，如上所述，基本上全部的发光材料都由透射支座所包含，从而提供优选地大于0mm的发光材料到出射窗口的距离(dLW)。在一种实施方式中，发光材料可被布置在透射支座的下游面上，并且发光材料可以至少部分地与出射窗口相接触，从而提供基本上等于零的发光材料到出射窗口的距离，但是，发光材料到出射窗口的距离(dLW)优选地是大于零的。 
距离dLW特别地为最短距离。这意味着在一种实施方式中，出射窗口与发光材料之间的任何最短距离都等于或者特别地大于0mm。在一种实施方式中，发光材料到出射窗口的距离(dLW)在0.01到100mm的范围内，特别是在1到50mm的范围内，更加特别地在10到30mm的范围内。一般而言，距离越大，半透明出射窗口的颜色可能看上去就越不饱和。 
半透明出射窗口具有上游面，其具有出射窗口上游面面积(AEW1)。如上所述，透射支座具有上游面面积(AS1)。在一种特定实施方式中，出射窗口和透射支座具有＞1的表面积比例AWE1/AS1；特别是≥2，更加特别地在2到20的范围内，甚至更加特别地在3到10。再一次，一般而言，比例越大，半透明出射窗口的颜色可能看上去就越不饱和。此外，比例dLW/DS1(即发光层到出射窗口的距离与有效透射支座上游面直径的比例)优选地在0.01到1的范围内，特别是在0.1到0.5的范围内。一般而言，比例越大，半透明出射窗口的颜色可能看上去就越不饱和。 
照明器件 
相对于LED，透射支座被布置在LED的下游。透射支座优选地以这样的方式布置，使得由LED所产生的基本上全部的发射都被导向透射支座的方向中，即透射支座被安排在由LED所发出的光的路径中。因此，在一种优选实施方式中，发光材料和/或透射支座接收基本上全部的LED发射。由于，在一种实施方式中，发光材料与LED 之间的距离不为零，可能存在有LED室或LED腔，其由支撑LED的LED支座、透射支座以及可选地LED腔壁所封闭。发光材料和/或透射支座可接收在LED室或LED腔中内部反射之后的基本上全部的LED发射。 
包含发光材料的透射支座特别地被布置用以透射至少一部分LED发射。以这种方式，具有(由透射支座)透射的LED发射的LED和具有发光材料发射的发光材料被布置用以产生预定颜色的光(比如白光)。 
半透明出射窗口布置在透射支座的下游。因此，透射支座具有朝向LED的上游面和朝向半透明出射窗口的下游面；半透明出射窗口具有朝向透射支座的下游面的上游面，以及朝向照明器件的外部的下游面。 
由于，在一种实施方式中，发光材料与出射窗口之间的距离不为零，可能存在有(其他)内部室或漫射腔(在此也被表示为“混合室”)，其由透射支座、出射窗口，以及可选地漫射器腔壁，以及可选地LED支座，以及可选地LED腔壁所封闭。在一种特定实施方式中，在至少一部分发光材料与出射窗口之间(因而特别是在漫射腔中)，布置有具有等于或小于1.2的，比如在1到1.2的范围内的折射率的材料，像空气、二氧化碳、氦气、氩气或者真空(真空实际上不存在任何材料)。 
如上所述，这一出射窗口被布置用以允许光从照明器件射出。但是，不排除另外的光学器件，比如准直器、反射体、光导、光学层，等等，用以引导或影响照明器件光，这些光学器件可以布置在出射窗口的下游处。 
通过本发明，可以实现远程发光材料模块和灯，其具有非常高的效率和良好的显色性，并且现在当其在关闭状态时看上去还能够为白色或者几乎呈色中性。所提出的具有在透射支座，比如薄膜之中或之上的发光材料的系统，还使以连续卷轴式工艺进行的廉价大规模生产成为可能，并且将均匀化与效率优化相结合。 
如上所述，本发明的照明器件有益地具有大于大约1的漫射腔横截面与LED腔横截面比例。尤其是，这可以由LED腔反射体所实现，特别是被布置用以产生漫射器腔横截面与LED腔横截面的上述比例的LED腔反射体。在下文中描述了用于获取期望比例的替代的或额外的方法。 
所提出的配置可以适用于大面积照明、气氛照明(例如光瓦)、背光照明(例如海报箱)、射灯、比如白炽灯(GLS)或TL替换灯之类的漫射改型灯以及墙壁照明装置，并且根据体积和光束限制，适用于某些聚光灯。 
可选地，透射支座可包含非均匀性分布的发光材料。例如，非均匀性分布的荧光剂可增强调整能力。 
附图说明
现在将仅通过举例的方式，参考随附的示意图对本发明的实施方式进行描述。在示意图中相应的附图标记表示相应的部件，并且在其中： 
图1a-图1c以侧视图示意性地描绘了本发明的照明器件的非限定性数量的可能的实施方式；并且 
图2以透视图描绘了本发明的一种实施方式。 
只有主要元件被描绘出来。本领域中的技术人员所知晓的其他元件，像驱动器，另外的光学器件，像光学滤镜、准直器、安装固定器件，等等，未在示意图中描绘。 
具体实施方式
图1a(以及图1b-图1c和图2)示意性地描绘了照明器件10，其具有发光二极管20，布置用以发出LED发射21。在LED 20的下游处布置有透射支座50，其包含发光材料51。 
透射支座50可以例如为PET薄膜，其具有发光材料涂层52(即包含发光材料51的涂层52)，这里在透射支座50的上游指示。发 光材料51被布置用以吸收至少一部分LED发射21并且发出发光材料发射13；透射支座50被安排在由LED所发出的光的路径之中。透射支座可以例如为在腔壁间伸展的薄膜，所述腔壁由标记80表示。 
LED发射21可以至少部分地由透射支座50(包括发光材料51)所透射。因此，在透射支座50的下游，LED发射21和发光材料发射13提供光115。因此，LED 20和发光材料51被布置用以产生预定颜色的光115，例如白色。例如，LED发射21可以是蓝光而发光材料发射13可以是黄光，从而使所提供的光115能够为白光。 
透射支座50具有上游面或侧53以及下游面或侧54。 
照明器件10还包括半透明出射窗口60，其被布置用以透射光115的至少一部分，从而提供照明器件光15。半透明出射窗口60被特别地布置用以漫射来自照明器件的光15；半透明出射窗口60被安排在由发光材料51所发出的和/或由透射支座50所透射的光的路径之中。半透明出射窗口可以例如为经磨砂处理的聚碳酸酯(PC)。半透明出射窗口60具有上游面或侧63和下游面或侧64。 
在这里，相对于LED 20，透射支座50处于LED 20的下游。发光材料51与LED 20之间的距离以标记dLL表示。在这里，dLL大于0mm。相对于LED 20，半透明出射窗口60又处于透射支座50的下游。发光材料51与出射窗口60之间的距离以标记dLW表示。 
在这一示意性实施方式中，半透明出射窗口60具有基本上平坦的形状并且透射支座50也具有基本上平坦的形状。 
在示意性实施方式中，照明器件10具有LED室或LED腔11，其由支撑LED的LED支座30、透射支座50和LED腔壁45所封闭。LED支座30可包括(金属核)PCB(印刷电路板)和铝制外壳32。LED腔11的内部的至少一部分，特别是LED腔壁45和支座30，可设置有反射材料，比如反射体。反射体在支座30上以附图标记240表示，并且在LED腔壁45上以附图标记40表示。 
在这一实施方式中，漫射器腔12的漫射器腔壁41也设置有反射体，以标记140表示。因此，在一种实施方式中，漫射器腔壁41 也包括反射体。 
可以例如应用MCPET(microcellular polyethylene terephthalate，微孔聚乙烯对苯二甲酸乙二醇酯)作为支座30上的反射体240、漫射器腔壁41上的反射体140以及LED腔壁45上的反射体40。其他可被用作反射体的反射材料可以例如为特氟隆或者在基质材料中的TiO2微粒。因此，作为反射体，可以使用基本上为漫反射的反射体，像特氟隆、MCPET(例如产自Furukawa)、E60L、E6SL或E6SV(例如产自Toray)，或者可以应用散射颗粒，像在基质材料中的TiO2，或者可以应用基本上为镜面反射的反射体，像Norbridge(产自3M的Vikuiti ESR薄膜的商业名称)或MIRO(产自Alanod)，或者可以应用反射体的组合，比如部分为漫反射并且部分为镜面反射的反射体。 
如上所述，半透明出射窗口60布置在透射支座50的下游，并且透射支座50具有朝向LED 20的上游面53，以及朝向半透明出射窗口60的下游面54；半透明出射窗口60具有朝向透射支座50的下游面54的上游面63，以及朝向照明器件10的外部的下游面64。 
由于在这里发光材料51与出射窗口60之间的距离dLW特别地是不为零的(在这里，透射支座下游面54与出射窗口上游面63之间的距离也是不为零的)，可以存在(其他)内部室或漫射器腔。在图1a中所示意描绘的实施方式中，这一漫射器腔以附图标记12表示。在这里，漫射器腔12由透射支座50、出射窗口60以及漫射器腔壁41所封闭。在一种特定实施方式中，在至少一部分发光材料51与出射窗口60之间，在这里事实上在透射支座50与出射窗口60之间，更确切地，在漫射器腔12内，可布置具有等于或小于1.2的，比如在1到1.2的范围内的折射率的材料，如空气、二氧化碳、氦气、氩气或真空等。一般而言，将会应用空气。因此，在LED 20的下游并在透射支座50的上游的腔，即在LED 30与透射支座50之间的腔，被表示为LED腔11；在这一LED腔11的下游，即在透射支座50的下游和半透明出射窗口60的上游，透射支座50与半透明出射窗 口60之间的腔被表示为漫射器腔12。 
在示意图1a中，发光材料51布置在透射支座50的上游，即在透射支座50的上游面53上。然而，如上所述，其他配置也是可能的，比如在透射支座50的下游面54上，或者在上游面53和下游面54二者上，或者包含于透射支座50之中，或者其可以为透射支座50本身(例如，发光陶瓷)。这样的实施方式的组合也是可能的。 
透射支座50具有透射支座厚度d1(即包括包含有发光材料51的可选涂层52在内的支座的厚度)，其可以特别地在大约0.1到5mm，更加特别地在大约0.2到2mm的范围内。LED腔反射体40具有反射体厚度d2，其可以特别地在大约0.2到5mm，更加特别地在0.3到4mm的范围内。特别地，反射体厚度d2与透射支座厚度d1的厚度比例可以在大约0.5到10的范围内，特别是在大约1到6的范围内。以这种方式，可以获得关于照明器件效率的最佳效果。 
LED腔的横截面，即LED腔横截面，以标记211表示；漫射器腔的横截面，即漫射器腔横截面，以标记212表示。相应地包括(可选的)反射体40和140在内的这些腔的横截面，相应地以标记211’和212’表示。 
漫射器腔横截面212与LED腔横截面211的比例大于大约1。用以获得这样的配置的相对较为简单的方法是应用比漫射器腔12更为狭窄的LED腔11。 
这能够以多种方法实现。相对较为简单的方法是应用相对较厚的LED腔壁反射体40。在还应用了漫射器腔壁反射体140的时候，前者的厚度(d2)可大于后者的厚度(以标记d5表示)。因此，漫射器腔横截面212与LED腔横截面211的大于大约1的比例可以例如通过应用比漫射器腔反射体140更厚的LED腔反射体40的厚度(d2)而获得。 
较厚的反射体不仅可以通过简单地使用较厚的反射体来获得，而且还可以通过使用多个反射层或反射体作为LED腔反射体40来获得。 
然而，替代地并且/或者除此以外，这还可以通过强制使得LED腔壁45所获得的横截面比漫射器腔壁41所获得的横截面更小而获得，即横截面211小于横截面212。例如，以标记d3表示的LED腔壁45，可以比以标记d4表示的漫射器腔壁41更厚(另见图1c)，或者可以相对更加靠近LED布置(即从LED腔壁45到LED的最短横向距离可以小于从漫射器腔壁到LED的最短横向距离)。事实上，以这种方式可以使横截面211’比横截面211更小。因此，以这种方式还可以获得漫射器腔横截面212与LED腔横截面211的大于大约1的比例。 
因此，大于大约1的这一比例在一种实施方式中，特别是在被布置用以产生漫射器腔横截面212与LED腔横截面211的上述比例的LED腔反射体40的实施方式中，可以由LED腔反射体40所实现。 
LED腔反射体40被特别地布置用以对LED发射21(漫射性地)进行反射。然而，由于一部分发光材料发射13也可进入LED腔11，LED腔反射体40还可以被布置用以对发光材料发射13(漫射性地)进行反射。此外，漫射器腔反射体140被特别地布置用以对发光材料发射13和(由透射支座50所透射的)LED发射21(即光115)(漫射性地)进行反射。但是在一种实施方式中，LED腔反射体也可以被布置用以对LED发射21并且可选地对发光材料发射13进行镜面反射。 
在作为侧视图的图1a的示意图中，LED腔11和漫射器腔12可以各自独立地具有圆柱体的形式，即在从上方观察器件10的时候，将会看到腔的基本上为圆形的对称性。如上所述，本发明的器件10不限于这样的形状。 
图1b为照明器件10的另一实施方式的示意图。这一实施方式与图1a中示意描绘的实施方式(上文所述)没有显著的不同；但是在这一实施方式中，替代包括被布置在透射支座的上游面53上的包含有发光材料51的涂层52的透明支座50，透射支座50在这里包括发光陶瓷材料。以这种方式，透射支座50包含发光材料51。 
在图1a和图1b的示意性实施方式中，透射支座50的以标记AS1表示的上游表面积，与半透明出射窗口60的以标记AEW1表示的上游表面积，是基本上相同的(即AEW1/AS1≈1)。 
图1c对如图1a和图1b中，特别是图1b中所示意描绘的同一实施方式进行了示意描绘，区别在于AEW1/AS1＞1。漫射器腔横截面212与LED腔横截面211的比例也可以显著地大于1，比如在1.1到2的范围内。 
在LED腔壁45和/或漫射器腔壁41相应地具有斜率的情况下，腔横截面211和212(以及横截面211’和212’)指的是平均腔横截面。同样地，在这里，壁厚度d3和d4相应地为平均壁厚度。这里，在图1c中，漫射器腔壁41具有平均壁厚度d4，其小于LED腔壁45的平均壁厚度d3。 
图1c示意性地描绘了一种在其中可以相对容易地获得漫射器腔横截面212与LED腔横截面211的大于1的比例的实施方式。因此，LED腔11和/或漫射器腔12可以相应地具有锥形或倾斜的壁45和41，其中所述壁为锥形，以提供上游比下游小的腔横截面。例如，LED腔11在LED，即在支座30处的腔横截面比在透射支座50处的腔横截面小。 
图1c描绘了器件10的实施方式的侧视图。假设从上方(观察时)腔具有基本上为圆形的对称性(即腔横截面211、212为圆形)，图1c中的腔具有截头圆锥的形式，其在底部(即在支座300处)或上游处具有截断的顶端。然而，图1c中的腔也可以具有截头正四角锥的形式，其在底部(即支座300处)或上游处具有截断的顶端。在从上方观察时，将会看到正方形对称性；即横截面211、212为正方形。 
如上所述，其他形状也是可能的。壁45和壁41，或者至少是朝向腔的部分，也可以是弯曲的。以这种方式，可以获得截头旋转抛物体形状。也可以应用腔对称性的组合。因此，横截面211和横截面212可以各自独立地为圆形、正方形、矩形、五边形，或者六边 形，特别是圆形、正方形或六边形，更加特别地为圆形或六边形。 
图2以透视侧视图，示意性地描绘了图1a或图1b的实施方式，以进一步示例说明这些实施方式。在这里透射支座50和半透明出射窗口60都是圆形(出射)窗口，并且相应地具有上游/下游面53/54和63/64。透射支座50的上游面53具有有效直径DS1；半透明出射窗口60的上游面63具有有效直径DS2。透射支座50的上游面53具有面积AS1，而半透明出射窗口60的上游面63具有面积AEW1。 
注意：在图1a-图1c以及图2中，漫射器腔壁41和LED腔壁45可以是整体件(即单个壁80)。 
在上文中描述和示意描绘的实施方式是非限制性的。透射支座50和出射窗口60被示意描绘为平坦的支座或窗口。然而，其他配置也是可能的。例如，基本上平坦的出射窗口60，与不平坦的，例如显著凸起的透射支座50，也可以是一种实施方式。或者，也可以应用基本上平坦的透射支座50，和不平坦的，例如凸起的出射窗口60。 
在一个示例中，DS1被固定在60mm，AEW1/AS1被固定在1，LED 20到出射窗口60的距离(即基本上为dLL+dLW)被固定在30mm，并且dLL的值在5与30mm之间变动。得出了以下结果： 
 dLL(mm)  CCT(K)
 7.5  2635
 15  2664
 22.5  2698
 30  2719
看起来色温可以依据发光材料到LED的距离dLL而进行调节。在这里，应用了发蓝光的LED 20以及作为发光材料51的掺杂以铈的石榴石，以获得白光13。 
保持半透明出射窗口60的上游表面积AEW1与发光材料表面积(为简单起见，在此采用透射窗口上游面面积AS1)相等，并且增 大两者之间的距离dLW，确保构成发光材料51与半透明出射窗口60之间的壁41(即漫射器腔12的壁41)的材料的高漫反射率，在几乎未降低系统效能的同时造成了饱和度的降低。 
(在关闭状态中)出射窗口60的颜色的饱和度的降低在一种实施方式中表现为如下：通过将发光材料51与半透明出射窗口60之间的距离dLW从0增大到发光材料区域(在这里，再次采用AS1)的直径的80％，饱和度从大约50％下降到大约20％。通常，在射灯应用中，由于体积限制，人们想要将长宽比限制在约50％。因此相对靠近LED 20安装发光材料51是有利的。 
在LED 20与远程发光材料51的应用中的另一关注是照明器件光15的均匀性。为了在出射窗口60实现充分的均匀性，半透明出射窗口60应当优选地被放置在距LED 20足够大的距离上：通常至少为LED之间的间距的1.5倍，比如LED之间的距离(间距)的大约1.5-5倍左右。靠近可能不均匀地发光的LED 20安装包含有发光材料的透射支座，并且在距发光材料51的一定距离上安装半透明出射窗口60，使得从半透明出射窗口60中发出的光15具有卓越的均匀性，并且同时优化了远程发光材料51的效率。 
示例 
器件10被制作具有由被涂以发光材料的箔片所构成的包含发光材料51的透射支座50。透射支座50的总直径为60mm。发光材料包含YAG:Ce3+。涂层包含YAG:Ce3+(以及黏结材料)。LED-支座之间的距离dLL为；发光材料-透射支座之间的距离dLW为15mm；因此两个腔的总腔高度为大约30mm。透射支座箔片(包括发光材料51在内)具有大约250μm的厚度；并且透射支座50布置在腔壁之间。LED腔反射体厚度d2为2*0.8mm(为MCPET)；漫射器腔反射体140具有0.8mm的厚度d5(并且也是MCPET)。腔横截面比例为1.053。出射窗口60(漫射器)包括具有大约为2mm的厚度的磨砂聚碳酸酯(磨砂PC)。应用了18个均匀地分布的发 蓝光的LED 20。这一器件比在其中相应的横截面211和横截面212基本上相同的类似器件表现出更高的效率。 
此处的术语“基本上”，比如在“基本上全部的发射”或者在“基本上包括”中，将会由本领域中的技术人员所理解。术语“基本上”还可以包括伴随有“整个地”、“完全地”、“全部”等的实施方式。因此，在实施方式中也可以将词语“基本上”删除。在适用情况下，术语“基本上”还可以涉及90％或更高，比如95％或更高，特别是99％或更高，甚至更为特别地99.5％或更高，包括100％。术语“包括”、“包含”等还包括在其中术语“包括”、“包含”等的意思是“由...构成”的实施方式。器件在此除其他以外被描述于工作过程当中。例如，术语“蓝光LED”指的是在其工作过程中产生蓝光的LED；也就是说：该LED被布置用以发出蓝光。如将由本领域中的技术人员所明晰的那样，本发明不限于工作的方法或者在工作过程中的器件。 
应当指出的是，上述实施方式对本发明进行示例说明而不是对其做出限制，并且本领域中的技术人员在不背离所附权利要求书的范围的前提下将能够设计出许多替代的实施方式。在权利要求书中，任何被置于括号之间的附图标记都不应被解释为对权利要求书的限制。动词“包括”、“包含”等及其词形变化的使用不排除权利要求书中所列之外的元件或步骤的存在。元件前的量词“一个”不排除多个这样的元件的存在。本发明可以通过包含若干不同元件的硬件的手段来实施。在列举若干装置的器件权利要求中，若干这些装置可由同一项硬件所实施。仅凭某些措施在彼此不同的从属权利要求中陈述的事实不表示不能够结合使用这些措施用以获益。 

Claims (17)

1.一种照明器件(10)，包括：
a.被布置用以发出LED发射(21)的发光二极管LED(20)；
b.包括发光材料(51)的透射支座(50)，其中所述发光材料(51)被布置用以吸收至少一部分所述LED发射(21)并且发出发光材料发射(13)，其中所述LED(20)和所述发光材料(51)被布置用以产生预定颜色的光(115)；
c.被布置用以透射所述光(115)的至少一部分的半透明出射窗口(60)；
d.LED腔(11)和漫射器腔(12)，其中所述LED腔(11)具有LED腔侧壁(45)和LED腔横截面(211)，而所述漫射器腔(12)具有漫射器腔侧壁(41)和漫射器腔横截面(212)，其中，相对于所述LED(20)，
-所述透射支座(50)在所述LED(20)的下游和所述半透明出射窗口(60)的上游；
-所述LED腔(11)在所述透射支座(50)的上游和所述LED(20)的下游；
-所述漫射器腔(12)在所述透射支座(50)的下游和所述半透明出射窗口(60)的上游；并且
-所述漫射器腔横截面(212)与LED腔横截面(211)的比例在1.01到2的范围内。
2.根据权利要求1的照明器件(10)，其中所述漫射器腔横截面(212)与LED腔横截面(211)的比例在1.01到1.2的范围内。
3.根据权利要求1的照明器件(10)，其中所述LED腔侧壁(45)包括LED腔反射体(40)，其被布置用以将LED发射(21)反射回所述LED腔(11)中，其中所述LED腔反射体(40)在可见光的垂直照射下具有至少为95％的反射率。
4.根据权利要求3的照明器件(10)，其中所述LED腔反射体(40)还被布置用以将发光材料发射(13)反射回所述LED腔(11) 中。
5.根据权利要求3的照明器件(10)，其中所述LED腔反射体(40)包括漫反射体。
6.根据权利要求5的照明器件(10)，其中所述LED腔反射体(40)包括从包括特氟隆、MCPET以及在基质材料中的TiO2微粒在内的一组材料中选取的一种或多种材料。
7.根据权利要求3到权利要求6中的任意一项的照明器件(10)，其中所述LED腔反射体(40)包括镜面反射体。
8.根据权利要求1的照明器件(10)，其中所述透射支座(50)包含从包括PET(polyethylene terephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PE(polyethylene，聚乙烯)、PP(polypropylene，聚丙烯)、PC(polycarbonate，聚碳酸酯)、P(M)MA(poly(methyl)methacrylate，聚甲基丙烯酸(甲)酯)、PEN(polyethylene naphthalate，聚萘二甲酸乙二醇酯)、PDMS(polydimethylsiloxane，聚二甲硅氧烷)以及COC(cyclo olefin copolymer，环烯烃共聚物)在内的一组材料中选取的有机材料。
9.根据权利要求1的照明器件(10)，其中包括发光材料(51)的所述透射支座(50)包含透射陶瓷发光材料。
10.根据权利要求1的照明器件(10)，其中所述透射支座(50)具有在0.1到5mm的范围内的透射支座厚度(d1)。
11.根据权利要求1的照明器件(10)，其中所述透射支座(50)具有在0.2到2mm的范围内的透射支座厚度(d1)。
12.根据权利要求3的照明器件(10)，其中所述LED腔反射体(40)具有在0.2到5mm的范围内的反射体厚度(d2)。
13.根据权利要求3的照明器件(10)，其中所述LED腔反射体(40)具有在0.3到4mm的范围内的反射体厚度(d2)。
14.根据权利要求10至权利要求13中任意一项所述的照明器件，其中所述反射体厚度(d2)与所述透射支座厚度(d1)的厚度比例在0.5到10的范围内。 
15.根据权利要求10至权利要求13中任意一项所述的照明器件，其中所述反射体厚度(d2)与所述透射支座厚度(d1)的厚度比例在1到6的范围内。
16.根据权利要求1-6中的任意一项所述的照明器件(10)，其中所述LED腔(11)和所述漫射器腔(12)具有圆柱体的形式。
17.根据权利要求1-6中的任意一项所述的照明器件(10)，其中所述LED腔(11)和所述漫射器腔(12)具有六边形的形状。 
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