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TWI758615B - 全頻譜白光發光裝置 - Google Patents

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TWI758615B
TWI758615B TW108122226A TW108122226A TWI758615B TW I758615 B TWI758615 B TW I758615B TW 108122226 A TW108122226 A TW 108122226A TW 108122226 A TW108122226 A TW 108122226A TW I758615 B TWI758615 B TW I758615B
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湘龍 袁
依群 李
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美商英特曼帝克司公司
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Abstract

本發明提供一種全頻譜發光裝置，其包括：光致發光材料，其等產生具有490 nm至680 nm (綠色至紅色)之一範圍內之一峰值發射波長之光；及一寬帶固態激發源，其可操作以產生具有在自420 nm至470 nm之一範圍內之一主波長之寬帶藍色激發光，其中該寬帶藍色激發光包括420 nm至480 nm之一波長範圍內之至少兩個不同藍光發射。

Description

全頻譜白光發光裝置
本發明之實施例係關於包括光致發光波長轉換材料之全頻譜白光發光裝置。更特定而言但並非排他性地，實施例涉及用於產生具有自藍光至紅光之一頻譜、緊密類似於天然日光之全頻譜白光之全頻譜白光發光裝置。本發明之實施例進一步涉及產生具有一高演色性指數(CRI)及/或保真度指數之全頻譜白光之全頻譜白光發光裝置。
白光發光LED (「白色LED」)包含吸收由LED發射之一部分藍光且重新發射一不同色彩(波長)之可見光之一或多種光致發光材料(通常為無機磷光體材料)。由LED產生、未被磷光體材料吸收、與由磷光體發射之光組合之部分藍光提供看似白色之光。歸因於其等長預期操作壽命(＞50,000個小時)及高發光效率(每瓦100流明及更高)，白色LED迅速取代習知熒光燈、緊湊型熒光燈及白熾燈。
存在用於量化由白色照明源產生之光之特性及品質之各種度量。固態照明行業中最常用之兩個度量係相關色溫(CCT)及國際照明委員會(CIE)平均演色性指數(CRI) Ra。
一照明源之CCT以凱氏(K)為單位量測且係輻射對應於由照明源產生之光之色彩之一色彩之光之普朗克(黑體)輻射體之色溫。
平均CRI Ra特性化一照明源演現一物件之真實色彩之忠實度且基於一照明源對八個色彩測試樣本(R1至R8)之照明與由一參考源提供之照明之對照度之一量度。通常，該值愈高指示愈接近一黑色輻射體及天然日光。平均CRI Ra可採取負值且具有一最大值100。由於色彩樣本R1至R8皆係中間色彩(低飽和度色彩「淺灰紅色」至「紅紫色」)，因此平均CRI Ra給出產生緊密類似於日光之一全頻譜之白熾光源之光輸出之細微差異之一有用量度。然而，針對其等頻譜由峰值組成之白色LED，平均CRI Ra被證明係不當的，因為其係一有限色彩範圍內之演色性之一平均量度且未給出照明源之特定色彩或高度飽和色彩之效能之資訊。因此，當特性化全頻譜固態白色發光裝置時，應考量CRI色彩樣本R9至R12 (飽和色彩「飽和紅」、「飽和黃」、「飽和綠」、「飽和藍」)及R13至R15 (「淺膚色」、「葉綠色」、「中等膚色」)以給出全頻譜光之一有意義特性化。
為了解決平均CRI Ra之限制，照明工程協會(IES)最近公佈用於量測及特性化照明源之色彩效能之TM-30標準(照明工程協會(2015)「Method for Evaluating Light Source Color Rendition」TM-30-15)。在TM-30-15標準下，使用兩個度量來特性化一照明源之演色特性、保真度指數(Rf )及色域指數(Rg )。據信，IES TM-30-15方法與人們之色彩感知具有更佳相關性且因此，給出一照明源之光特性之一更準確特性化。保真度指數Rf 類似於平均CRI Ra且特性化一照明源演現一物件之真實色彩之忠實度且基於一照明源對99個色彩樣本之照明與由一參考源提供之照明之對照度之一量度。保真度指數Rf 之值在自0至100之範圍內。新色彩樣本已經選擇為更能表示現實生活應用中可能遇到之物件且因此據信，保真度指數Rf 係比平均CRI Ra更準確之一演色性量度。由於Rf 係在更大數目個色彩樣本上量測，因此與平均CRI Ra相比，更難以達成高分。此外，歸因於不同測試程序，平均CRI Ra及保真度指數Rf 值彼此無可比性。
色域指數Rg 專注於色彩飽和度且係與一參考源相比之一平均飽和度。色域指數與著色物件之外觀之鮮明度相關。色域指數Rg 之值在自60至140之範圍內，其中與參考源相比，低於100之值表示減小之飽和度且高於100之值表示增加之飽和度。
行動電話之顯示器背光燈中常用之已知白色LED之一進一步問題係其等可能對人眼造成損害且尤其鑑於不斷增加之螢幕時間使用。美國黃斑變病基金會(AMDF)報導：頻譜之藍色光線似乎比頻譜中之任何其他光線更能加速年齡相關黃斑變病(AMD)。多年來，400 nm至500 nm之區內之高能量可見(HEV)藍光已被識別為對視網膜最危險之光。幾乎所有可見藍光皆穿過角膜及晶狀體且到達視網膜。此光可影響視力且可使眼睛過早老化。早期研究表明：過多暴露於藍光(HEV)可導致數位眼睛疲勞及視網膜損害。此可造成視力問題，諸如年齡相關黃斑變病。此損害係在藍光(HEV)穿透眼睛之黃斑色素且造成視網膜破裂從而使眼睛更容易遭受藍光暴露及細胞變病時發生。
本發明致力於改良包括產生具有高演色性特性(諸如一高CRI Ra及/或高保真度指數Rf )之白光之光致發光轉換材料之全頻譜發光裝置之演色性。本發明亦改善與白色LED相關聯、因暴露於如上文所論述之HEV而對人眼造成損害之問題。
本發明涉及用於產生具有自藍光至紅光之一頻譜含量、儘可能緊密類似於天然日光之全頻譜白光之全頻譜白色發光裝置。根據本發明之全頻譜白色發光裝置利用產生具有在自420 nm至480 nm之一範圍內之一主波長之寬帶藍色激發光之寬帶藍色固態激發源，例如藍色LED。在本專利說明書中，「寬帶」藍光用來表示具有至少25 nm、較佳至少30 nm之一FWHM (半高全寬值)之藍光；或可用來表示由在420 nm至480 nm之一波長範圍內之至少兩個不同波長藍光發射之一組合組成之藍光。
可使用兩個或更多個不同波長之藍光發射之一組合產生寬帶藍色激發光；例如，在420 nm至450 nm之一波長範圍內之較短波長藍光及在450 nm至480 nm之一波長範圍內之較長波長藍光之一組合。可以兩種方式產生不同波長藍光發射：(i)使用不同主波長之多個個別藍色LED (窄帶LED)或(ii)使用例如主動區中之專門設計之多個不同量子井產生多個藍色波長發光之個別LED (寬帶LED)。因此，一寬帶藍色固態激發源可由一或多個窄帶固態光源構成；舉例而言諸如LED或雷射二極體，其等之各者「直接」產生在自420 nm至480 nm之一範圍內之不同主波長之窄帶藍光。替代地，一寬帶藍色固態激發源亦涵蓋一寬帶藍色固態光源；例如，具有使用多量子井(MQW)結構中之不同量子井直接產生多個不同波長之藍光發射之一主動區之一寬帶藍色LED，諸如InGaN/GaN藍色LED。本發明之寬帶藍色固態激發源與利用產生具有15 nm至20 nm之一範圍內之一FWHM之單個窄帶波長之藍光之窄帶藍色LED之已知白色LED形成對比。通常，本發明之寬帶藍色激發光之FWHM為至少25 nm，較佳至少30 nm；且FWHM可例如在25 nm至50 nm之一波長範圍內，但其可在30 nm至50 nm、35 nm至50 nm、40 nm至50 nm或45 nm至50 nm之範圍內。本發明之寬帶藍色固態激發源與利用其中透過使用一藍光發射(420 nm至480 nm)光致發光材料(磷光體)光致發光轉換UV光之一程序間接產生藍色激發光之UV固態光源(UV LED)之已知白色LED進一步形成對比。換言之，根據本發明之寬帶藍色固態激發源/白色發光裝置不利用/包含一光致發光材料以產生在420 nm至480 nm之一範圍內之激發光。
根據本發明之一態樣，提供一種全頻譜白色發光裝置，其包括：一第一光致發光材料，其產生具有490 nm至550 nm之一範圍內之一峰值發射波長之光；及一第二光致發光材料，其產生具有在自600 nm至680 nm之一範圍內之一峰值發射波長之光；及一寬帶固態激發源，其可操作以產生具有在自420 nm至480 nm之一範圍內之一主波長及大於或等於30 nm之一FWHM之激發光。
根據本發明之另一態樣，設想一種全頻譜發光裝置，其可包括：光致發光材料，其等產生具有490 nm至680 nm之一範圍(可見頻譜之綠色至紅色區)內之一峰值發射波長之光；及一寬帶藍色固態激發源，其可操作以產生具有在自420 nm至480 nm之一範圍內之一主波長之寬帶藍色激發光，其中寬帶藍色激發光包括420 nm至480 nm之一波長範圍內之至少兩個不同波長藍光發射。發現根據本發明形成且包括產生寬帶藍色激發光(即，由多波長藍光發射組成)之一寬帶藍色固態激發源之全頻譜發光裝置增加由該裝置產生之白光之演色性，尤其CRI R11 (飽和綠)及CRI R12 (飽和藍)。利用窄帶(FWHM 15 nm至20 nm)藍色激發源及可見頻譜之綠色、黃色及紅色區中之磷光體轉換之已知白色LED展現超過日光以及覆蓋色溫範圍為自3000K至6500K之綠色、黃色及紅色頻譜之寬帶磷光體發射之一強窄藍色峰值發射。此外，在藍色LED發射與磷光體發射之間的頻譜之青色區(490 nm至520 nm)中存在一明顯波谷(谷值)，從而導致CRI R11及CRI R12之低值，尤其是在4000K至6500K之一範圍內之CCT。相比之下，在根據本發明之利用寬帶藍色固態激發源之全頻譜發光裝置中，寬帶藍色激發光部分地填充青色頻譜波谷，由此顯著改良CRI R11及CRI R12。
根據本發明之發光裝置可產生比已知白色LED更緊密類似於天然日光之白光。在一些實施例中，發光裝置可藉由產生具有大於或等於90之一CRI R1至CRI R15 (全色頻譜)及/或大於或等於95之一平均CRI Ra之白光而特性化。在一些實施例中，發光裝置可藉由產生具有大於或等於95之一CRI R1至CRI R15及/或具有大於或等於99之一平均CRI Ra之白光而特性化。在實施例中，發光裝置可藉由產生具有大於或等於90之一CRI R12 (「飽和藍」)之白光而特性化。在實施例中，發光裝置可藉由產生具有大於或等於96之一IEC TM-30保真度指數Rf 之白光而特性化。
在實施例中，發光裝置可操作以產生具有以下色溫之白光：自約2500K至約6500K之一範圍內之一色溫、自約2500K至約3000K之一範圍內之一色溫、自約4000K至約5000K之一範圍內之一色溫或自約5000K至約6500K之一範圍內之一色溫。
在一些實施例中，至少兩個藍光發射之間存在至少5 nm或至少10 nm之一波長差異。寬帶藍色固態激發源可產生具有25 nm至50 nm之一範圍內之一FWHM之寬帶藍色激發光。
寬帶藍色固態激發源可包括產生具有一不同各自主波長之窄帶藍光發射之兩個或更多個固態光源，且激發光可包括由固態光源產生之組合光。在一項此實施例中，一固態激發源包括：一第一固態光源，其可操作以產生具有420 nm至450 nm之一範圍內之一第一主波長之一藍光發射；及一第二固態光源，其可操作以產生具有在自450 nm至480 nm之一範圍內之一第二主波長之藍光發射。在此一配置中，寬帶藍色激發光包括由第一固態光源及第二固態光源產生之組合光。在一些實施例中，第一主波長在自420 nm至450 nm之一範圍內；且第二主波長在自450 nm至480 nm之一範圍內。
在其他實施例中，寬帶藍色固態激發源可包括具有一主動區之一LED，該主動區具有各產生至少兩個不同藍光發射之一各自者之至少兩個不同量子井。
在實施例中，光致發光材料可包括：一綠色至黃色光致發光材料，其產生具有490 nm至550 nm之一範圍內之一峰值發射波長之光；及一紅色光致發光材料，其產生具有600 nm至680 nm之一範圍內之一峰值發射波長之光。本發明之實施例可進一步包括產生具有600 nm至650 nm之一範圍內之一峰值發射波長之光之一橙色至紅色光致發光材料。
在實施例中，發光裝置藉由大於或等於220 lm/Wopt 之一發光效率(LE)或大於或等於260 lm/Wopt 之一發光效率(LE)特性化。
本發明之實施例可用於一封裝式裝置，其中綠色至黃色光致發光材料、紅色光致發光材料及選用橙色至紅色光致發光材料與寬帶藍色固態激發源一起封裝。在其他實施例中，光致發光材料可定位於寬帶藍色固態激發源之遠端。
雖然本發明係關於用於產生具有高演色性品質(即，大於或等於95之一平均CRI Ra)之全頻譜白光之白色發光裝置，但本發明亦可用於產生具有大於或等於80之較低CRI Ra之光之發光裝置。在此等應用中，與利用窄帶藍色激發源之已知白色LED相比，使用一寬帶藍色固態激發源可減少對人類視網膜之損害及/或減少人黃斑之變病。此係因為相同藍色光子能量經分佈於一更大波長範圍內，由此降低藍色峰值之強度。
在實施例中，設想一種如本文中所描述之用於減少對人類視網膜之損害或減少人類黃斑之變病之發光裝置。
在實施例中，涵蓋使用如本文中所描述之一發光裝置來減少對人類視網膜之損害或減少人類黃斑之變病。
現將參考圖式詳細描述本發明之實施例，圖式係作為本發明之闡釋性實例提供以使熟習此項技術者能夠實踐本發明。應注意，下圖及實例並非意謂著將本發明之範疇限於單項實施例，但藉由互換一些或所有所描述或所繪示元件，其他實施例係可行的。此外，在可使用已知組件部分地或完全地實施本發明之特定元件之情況下，將僅描述理解本發明所必需之此等已知組件之彼等部分，且將省略此等已知組件之其他部分之詳細描述以免使本發明模糊。在本說明書中，展示單個組件之一實施例不應被視為限制性；相反，除非本文中另有明確規定，否則本發明意欲於涵蓋包含複數個相同組件之其他實施例，且反之亦然。此外，申請人並非意欲於對說明書或發明申請專利範圍中之任何術語賦予一不常見或特殊含義，除非如此明確闡述。此外，本發明涵蓋本文中藉由圖解提及之已知組件之當前及未來已知等效物。
貫穿本說明書，圖號前之類似元件符號用來表示類似特徵。
本發明之實施例涉及包括一寬帶固態激發源之白色發光裝置(例如一或多個LED)，該寬帶固態激發源可操作以產生具有在自420 nm至480 nm之一範圍內之一主波長之寬帶藍色激發光。在本專利說明書中，「寬帶」藍光用來表示具有至少25 nm、較佳至少30 nm之一FWHM (半高全寬值)之藍光；或可用來表示由420 nm至480 nm之一波長範圍內之至少兩個不同波長藍光發射之一組合組成之藍光。更特定而言，儘管並非排他性地，本發明之實施例涉及用於產生緊密類似於日光且具有高演色性質之全頻譜白光之白色發光裝置。本發明之實施例亦涉及具有一寬帶藍色頻譜含量、改善因暴露於在400 nm至500 nm之區中之藍光(HEV)而對人眼造成損害之與高強度窄帶藍色相關聯之問題之固態白色發光裝置。
遠端磷光體全頻譜白色發光裝置
圖1a及圖1b繪示根據本發明之一實施例之一遠端磷光體固態全頻譜白色發光裝置，其中圖1a係一部分橫截面平面視圖且圖1b係通過A-A之一截面視圖。裝置110經組態以產生具有介於2500K與5000K之間的一CCT (相關色溫)及大於95之一CRI (演色性指數)之暖白光。該裝置可單獨使用或包括一下照燈或其他照明配置之一部分。裝置110包括一中空圓柱形主體112，中空圓柱形主體112由一圓盤形基座114、一中空圓柱形壁部分116及一可拆卸環形頂部118組成。為了輔助散熱，基座114較佳由鋁、鋁合金或具有一高導熱率之任何材料製成。基座114可藉由螺釘或螺栓或藉由其他緊固件或藉由一黏著劑附接至壁部分116。
裝置110進一步包括安裝成與一圓形MCPCB (金屬芯印刷電路板) 122熱連通之複數個(在圖1a及圖1b之實例中為五個)寬帶藍色固態激發源120。圖2a至圖4b中繪示寬帶藍色固態激發源120之各項實施例。為了最大化光之發射，裝置110可進一步包括分別覆蓋MCPCB 122之面及圓柱形壁116之內彎曲表面之光反射表面124及126。
裝置110進一步包括一光致發光波長轉換組件128，光致發光波長轉換組件128經定位於激發源120之遠端且可操作以吸收由激發源120產生之一部分激發光並藉由一光致發光程序將其轉換為一不同波長光。裝置110之發射產物包括由寬帶藍色激發源120產生之組合光及由光致發光波長轉換組件128產生之光致發光光。光致發光波長轉換組件可由併入黃色、紅色及/或綠色磷光體之一混合物之一透光材料(例如，聚碳酸酯、丙烯酸材料、聚矽氧材料等)形成。此外，在實施例中，光致發光波長轉換組件可由塗佈有(若干)磷光體材料之一透光基板形成。波長轉換組件128經定位於激發源120之遠端且在空間上與該激發源分離。在本專利說明書中，「遠端地」及「遠端」意謂一間隔或分離關係。通常，波長轉換組件及激發源藉由空氣分離，而在其他實施例中，其等可藉由一合適透光介質分離，舉例而言諸如一透光聚矽氧或環氧樹脂材料。波長轉換組件128經組態以完全覆蓋殼體開口使得由燈發射之所有光皆穿過波長轉換組件128。如所展示，波長轉換組件128可使用頂部118可拆卸地安裝至壁部分116之頂部，從而使燈之組件及發射色彩能夠容易地改變。
圖2a係根據本發明之一實施例之一寬帶藍色固態激發源220之一示意圖示。寬帶藍色固態激發源220經組態以產生具有420 nm至470 nm之一範圍內(即，可見頻譜之藍色區中)之一主波長之寬帶藍色激發光。在此實施例中，其亦具有25 nm至50 nm之一範圍內之一FWHM。根據本發明之一實施例，寬帶藍色固態激發源220包括一第一固態光源230及一第二固態光源232，在此實例中其等係窄帶藍色LED晶片(例如發藍光之以GaN為主之LED晶片)。第一固態光源230產生具有在自420 nm至470 nm之一範圍內之一第一主波長λd1 之一藍光發射，且第二固態光源232產生具有在自420 nm至470 nm之一範圍內之一第二主波長λd2 之一藍光發射。選擇第一固態光源及第二固態光源使得由該等源產生之光之主波長係不同的(即，λd1 不同於λd2 )。來自第一固態光源230及第二固態光源232之光之組合構成寬帶藍色固態激發源220之寬帶藍色激發光輸出242，且具有在自420 nm至470 nm之一範圍內之一主波長且具有25 nm至50 nm之一範圍內之一FWHM。將理解，在其他實施例中，固態激發源可包括單個固態光源。在本說明書中，單個固態光源被定義為各產生具有相同(即，單個/單一)主波長及至少25 nm之一FWHM之光之一或多個固態光源。
如圖2a中所指示，寬帶藍色固態激發源220可包括一表面可安裝裝置(SMD)，舉例而言諸如一SMD 2835 LED封裝，其中第一固態光源及第二固態光源覆晶接合於一基板234之一頂面上。電接觸件236、238可設置於基板234之底面上以操作激發源。第一固態光源230及第二固態光源232可用一透光光學囊封劑240囊封，舉例而言諸如聚矽氧或環氧樹脂材料。
圖2b係根據本發明之一實施例之一寬帶藍色固態激發源220之一示意性表示。固態激發源220經組態以產生具有420 nm至470 nm之一範圍內(即，可見頻譜之藍色區中)之一主波長之激發光。在此實施例中，其亦具有25 nm至50 nm之一範圍內之一FWHM。根據本發明之一實施例，固態激發源220包括一寬帶固態光源241，在此實例中其係單個寬帶LED (舉例而言諸如具有含多量子井(MQW)之一主動區之InGaN/GaN藍色LED)，如Tran C A等人之標題為「Growth of InGaN multiple-quantum-well blue light-emitting diodes on silicone by metal organic vapor phase epitaxy 」之Appl. Phys. lett. 75, 1494 (1999年)中所揭示。寬帶固態光源241產生包括在自420 nm至470 nm之一範圍內之峰值波長之多個重疊藍光發射之寬帶藍光。因此，單個固態光源241產生具有單個/單一主波長及至少25 nm之一FWHM之光。
如圖2b中所指示，固態激發源220可包括一表面可安裝裝置(SMD)，舉例而言諸如一SMD 2835 LED封裝，其中固態光源覆晶接合於一基板234之一頂面上。電接觸件236、238可設置於基板234之底面上以操作激發源。固態光源241可用一透光光學囊封劑240囊封，舉例而言諸如聚矽氧或環氧樹脂材料。
封裝式全頻譜白色發光裝置
圖3a係根據本發明之一實施例之一封裝式全頻譜白色發光裝置310a之一示意性橫截面表示。裝置310a經組態以產生具有在2700K至5000K之一範圍內之一CCT (相關色溫)以及95及更高之一平均CRI (演色性指數) CRI (Ra)之暖白光。
根據本發明之實施例，裝置310a包括由容置於一封裝334內之第一固態光源330及第二固態光源332構成之一寬帶藍色固態激發源，例如發藍光之以GaN (氮化鎵)為主之LED。以類似/相同於上文所描述之一方式，第一固態光源330可產生具有在自420 nm至470 nm之一範圍內之一第一主波長λd1 之一藍光發射，且第二固態光源332可產生具有在自420 nm至470 nm之一範圍內之一第二主波長λd2 之一藍光發射。第一固態光源之主波長λd1 不同於第二固態光源之主波長λd2 。可例如包括表面可安裝裝置(SMD)之該封裝(諸如一SMD 2835 LED封裝)包括上部分346及基座部分348。上主體部分346界定一凹部350，凹部350經組態以接納固態光源330、332。封裝344可在封裝344之基座之一外面上進一步包括電連接器352及354。電連接器352、354可電連接至凹部350之底面上之電極接觸墊356、358及360。使用黏著劑或焊料，固態光源(LED晶片) 330、332可經安裝至定位於凹部350之底面上之一導熱墊362。LED晶片之電極墊可使用接合導線364電連接至封裝344之底面上之對應電極接觸墊356、358及360。替代地，LED晶片可覆晶安裝於該封裝中且電連接至該封裝。凹部350填充有一透光光學囊封劑366 (通常為一光學透明聚矽氧)，透光光學囊封劑366裝載有光致發光材料之一混合物使得LED晶片330、332之暴露表面被光致發光/聚矽氧材料混合物覆蓋。為了增強該裝置之發射亮度，凹部350之壁可傾斜且具有一光反射表面。當然，將理解，在其他實施例中，一或多個固態光源(LED晶片330、332)各產生具有相同(即，單個/單一)主波長及至少25 nm之一FWHM之光。
圖3b係本發明之另一實施例。其類似於圖3a，惟第一窄帶固態光源及第二窄帶固態光源被具有含多量子井之一主動區之兩個寬帶藍色LED 341a/341b取代除外。通常，第一寬帶藍色固態光341a及第二寬帶藍色固態光源341b各產生具有相同主波長λd 之寬帶藍色激發光。
圖4a及圖4b繪示根據本發明之一實施例之一晶片板(COB)封裝式全頻譜白色發光裝置410，其中圖4a係一平面視圖且圖4b係通過B-B之一截面視圖。裝置410經組態以產生具有介於2500K與5000K之間的一CCT (相關色溫)及大於95之一CRI (演色性指數)之暖白光。
裝置410包括安裝成與一正方形MCPCB 468熱連通之複數個(在圖4a之實例中為十二個)寬帶藍色固態激發源420，例如寬帶發藍光之以GaN (氮化鎵)為主之LED覆晶晶粒。
如圖4a中所指示，激發源420可經組態為一大致圓形陣列。固態激發源(寬帶LED晶粒) 420可各產生具有在自440 nm至455 nm之一範圍內之一主波長λd 之激發光。在此實施例中，其等具有25 nm至50 nm之一範圍內之一FWHM (半高全寬值)。電接觸件472、474可設置於MCPCB 468之頂面上以操作白光發光裝置410。如所展示，寬帶LED覆晶晶粒420用一透光光學囊封劑466囊封，舉例而言諸如聚矽氧或環氧樹脂材料，透光光學囊封劑466裝載有光致發光材料之一混合物使得LED晶粒420之暴露表面被光致發光/聚矽氧材料混合物覆蓋。如所展示，透光囊封劑/光致發光材料混合物466可裝納於一環形壁470內。當然，應理解，在其他實施例中，圖4a及圖4b中所描繪之配置可包括由兩個或更多個LED而非具有含多量子井之一主動區之單個寬帶InGaN/GaN藍色LED構成之固態激發源420。
綠色至黃色光致發光材料
在本專利說明書中，一綠色至黃色光致發光材料指代產生具有約490 nm至約550 nm之一範圍內(即，可見頻譜之綠色至黃色區中)之一峰值發射波長(λpe )之光之一材料。較佳地，綠色至黃色光致發光材料具有一寬發射特性且較佳地具有約100 nm或更寬之一FWHM (半高全寬值)。綠色至黃色光致發光材料可包括任何光致發光材料，舉例而言諸如以石榴石為主之無機磷光體材料、矽酸鹽磷光體材料及氮氧化物磷光體材料。表1中給出合適綠色至黃色磷光體之實例。
在一些實施例中，綠色至黃色光致發光材料包括通用組合物Y3 (Al,Ga)5 O12 :Ce之鈰活化釔鋁石榴石磷光體(YAG)，舉例而言諸如來自美國加利福尼亞州夫利蒙Intematix Corporationt之具有527 nm至543 nm之一範圍內之一峰值發射波長及約120 nm之一FWHM之一YAG系列磷光體。在本專利說明書中，記號YAG#表示磷光體類型-以YAG為主之磷光體-之後係以奈米為單位(#)之峰值發射波長。例如，YAG535表示具有535 nm之一峰值發射波長之一YAG磷光體。綠色至黃色光致發光材料可包括通用組合物為(Y,Ba)3 (Al,Ga)5 O12 :Ce之鈰活化釔鋁石榴石磷光體(YAG)，例如來自美國加利福尼亞州夫利蒙Intematix Corporationt之一GNYAG系列磷光體。在一些實施例中，綠色光致發光材料可包括通用組合物為Lu3 Al5 O12 :Ce之鋁酸鹽(LuAG)磷光體(GAL)。此等磷光體之實例包含例如來自美國加利福尼亞州夫利蒙Intematix Corporationt之具有516 nm至560 nm之一峰值發射波長及約120 nm之一FWHM之GAL系列磷光體。在本專利說明書中，記號GAL#表示磷光體類型(GAL)-以LuAG為主之磷光體-之後係以奈米為單位(#)之峰值發射波長。例如，GAL520表示具有520 nm之一峰值發射波長之一GAL磷光體。
綠色至黃色矽酸鹽磷光體之實例包含通用組合物為(Ba,Sr)2 SiO4 :Eu之經銪活化原矽酸鹽磷光體，舉例而言諸如來自美國加利福尼亞州夫利蒙Intematix Corporation之具有507 nm至570 nm之一範圍內之一峰值發射波長及約70 nm至約80 nm之一FWHM之G、EG、Y及EY系列磷光體。在一些實施例中，綠色至黃色磷光體可包括如標題為「Green-Emitting (Oxy) Nitride-Based Phosphors and Light Emitting Devices Using the Same 」之美國專利US 8,679,367中所教示之一發綠光氧氮化物磷光體，該專利之全文併入本文。此一發綠光氮氧化物(ON)磷光體可具有通用組合物Eu2+ :M2+ Si4 AlOx N(7-2x/3) ，其中0.1≤x≤1.0且M2+ 係選自由Mg、Ca、Sr、Ba及Zn組成之群組之一或多種二價金屬。在本專利說明書中，記號ON#表示磷光體類型(氮氧化物)，之後係以奈米為單位(#)之峰值發射波長(λpe )。例如，ON495表示具有495 nm之一峰值發射波長之一綠色氧氮化物磷光體。
Figure 108122226-A0304-0001
橙色至紅色光致發光材料
橙色至紅色光致發光材料可包括任何橙色至紅色光致發光材料，通常為磷光體，其可由藍光激發且可操作以發射具有約600 nm至約670 nm之一範圍內之一峰值發射波長λpe 之光且可包含例如經銪活化之以氮化矽為主之磷光體、α-SiAlON、以IIA/IIB族硒硫化物為主之磷光體或以矽酸鹽為主之磷光體。表2中給出橙色至紅色磷光體之實例。
在一些實施例中，經銪活化之以氮化矽為主之磷光體包括通式CaAlSiN3 :Eu2+ 之鈣鋁矽氮化物磷光體(CASN)。CASN磷光體可摻雜有其他元素，諸如鍶(Sr)、通式(Sr,Ca)AlSiN3 :Eu2+ 。在本專利說明書中，記號CASN#表示磷光體類型(CASN)，之後係以奈米級為單位(#)之峰值發射波長(λpe )。例如，CASN615表示具有615 nm之一峰值發射波長之一橙色至紅色CASN磷光體。
在一項實施例中，橙色至紅色磷光體可包括如標題為「Red-Emitting Nitride-Based Calcium-Stabilized Phosphors 」之美國專利US 8,597,545中所教示之一發橙光至紅光之磷光體，該專利之全文併入本文。此一發紅光之磷光體包括由化學式Ma Srb Sic Ald Ne Euf 表示之以氮化物為主之組合物，其中：M係Ca，且0.1 ≤a≤0.4；1.5＜b＜2.5；4.0 ≤c≤5.0；0.1 ≤d ≤0.15；7.5＜e＜8.5；及0＜f＜0.1；其中a+b+f＞2+d/v且v係M價。
替代地，橙色至紅色磷光體可包括如標題為「Red-Emitting Nitride-Based Phosphors 」之美國專利US 8,663,502中所教示之一發橙至紅光之以氮化物為主之磷光體，該專利之全文併入本文。此一發紅光之磷光體包括由化學式M(x/v) M´2 Si5-x Alx N8 :RE表示之以氮化物為主之組合物，其中：M係具有價v之至少一種一價、二價或三價金屬；M´係Mg、Ca、Sr、Ba及Zn之至少一者；且RE係Eu、Ce、Tb、Pr及Mn之至少一者；其中x滿足0.1≤ x≤ 0.4，且其中該發紅光之磷光體具有M´2 Si5 N8 :RE之通用晶體結構，Al替換該通用晶體結構內之Si，且M實質上定位在間隙位點處該通用晶體結構內。一種此磷光體之一實例係來自美國加利福尼亞州夫利蒙Intematix Corporation之具有610 nm之一峰值發射波長之XR610紅色氮化物磷光體。
橙色至紅色磷光體亦可包含以IIA/IIB族硒硫化物為主之磷光體。以IIA/IIB族硒硫化物為主之磷光體材料之一第一實例具有一組合物MSe1-x Sx :Eu，其中M係Mg、Ca、Sr、Ba及Zn之至少一者且0＜x＜1.0。此磷光體材料之一特定實例係CSS磷光體(CaSe1-x Sx :Eu)。2016年9月30日申請之同在申請中之美國專利申請公開案第US2017/0145309號中提供CSS磷光體之細節，該案之全文以引用方式併入本文。可在本發明中使用美國專利公開案US2017/0145309中所描述之CSS橙色至紅色磷光體。CSS磷光體之發射峰值波長可藉由更改組合物中之S/Se比而自600 nm調諧至650 nm，且展現具有約48 nm至約60 nm之範圍內之FWHM之一窄帶紅色發射頻譜(更長峰值發射波長通常具有一更大FWHM值)。在本專利說明書中，記號CSS#表示磷光體類型(CSS)，之後係以奈米為單位(#)之峰值發射波長。例如，CSS615表示具有615 nm之一峰值發射波長之一CSS磷光體。為了改良可靠性，可用一或多種氧化物塗佈CSS磷光體顆粒，例如：氧化鋁(Al2 O3 )、氧化矽(SiO2 )、氧化鈦(TiO2 )、氧化鋅(ZnO)、氧化鎂(MgO)、氧化鋯(ZrO2 )、氧化硼(B2 O3 )或氧化鉻(CrO)。替代地及/或另外，可用一或多種氟化物塗佈窄帶紅色磷光體顆粒，例如：氟化鈣(CaF2 )、氟化鎂(MgF2 )、氟化鋅(ZnF2 )、氟化鋁(AlF3 )或氟化鈦(TiF4 )。塗層可為單個層，或具有前述塗層之組合之多個層。組合塗層可為在第一材料與第二材料之間具有一急劇過渡之塗層，或可為其中存在自第一材料至第二材料之一逐漸/平滑過渡因此形成具有隨塗層厚度變化之混合組合物之一區之塗層。
在一些實施例中，橙色至紅色磷光體可包括如標題為「Silicate-Based Orange Phosphors 」之美國專利US 7,655,156中所教示之一發橙光之以矽酸鹽為主之磷光體，該專利之全文併入本文。此一發橙光之以矽酸鹽為主之磷光體可具有通用組合物(Sr1-x Mx )y Euz SiO5 ，其中0＜x≤0.5，2.6≤y≤3.3，0.001≤z≤0.5且M係選自由Ba、Mg、Ca及Zn組成之群組之一或多種二價金屬。在本專利說明書中，記號O#表示磷光體類型(橙色矽酸鹽)，之後係以奈米為單位(#)之峰值發射波長(λpe )。例如，O600表示具有600 nm之一峰值發射波長之一橙色矽酸鹽磷光體。
Figure 108122226-A0304-0002
寬帶藍色固態激發源
如上文所描述且根據本發明之一些實施例，寬帶藍色固態激發源可包括兩個或更多個不同主波長之固態光源(例如LED)。
圖5a係一454.4 nm窄帶LED (先前技術)之一經量測發射頻譜正規化強度(a.u.)對波長(nm)，且圖5b係根據本發明之包括具有主波長λd1 =452 nm及λd2 =462 nm之兩個LED之一組合之一寬帶藍色固態激發源之一經量測發射頻譜正規化強度(a.u.)對波長(nm)。可見，兩個發射頻譜(圖5a及圖5b)分別展現單個最大峰值580及582。比較圖直觀地繪示與單個主波長之一LED相比在使用具有兩個不同主波長之LED之一組合時FWHM之增加。更具體而言，針對根據本發明之包括具有兩個不同主波長(λd1 =452 nm及λd2 =462 nm)之LED之一組合之一寬帶藍色固態激發源，由該源產生之激發光之主波長為454.2 nm，其中FWHM為約28 nm。為了比較，具有實質上相同主波長(454.4 nm)之單一窄帶LED產生具有僅17 nm之一FWHM之光。如下文所描述，激發光(即，17 nm至28 nm)之FWHM之增加有利地引起根據本發明之發光裝置之光學效能增強。
在進一步實施例中，寬帶藍色固態激發源可包括具有三個或更多個不同主波長之固態光源(例如LED)。圖6展示根據本發明之包括(i)具有兩個不同主波長λd1 =446 nm及λd2 =463 nm之藍色LED之一組合(實線)以及(ii)具有三個不同主波長λd1 =448 nm、λd2 =453 nm及λd3 =461 nm之藍色LED之一組合(點線)之寬帶藍色固態激發源之經量測發射頻譜正規化強度(a.u.)對波長(nm)。圖6直觀地指示與包括具有兩個不同主波長之LED之一組合之激發源相比，使用具有三個不同主波長之LED之一組合之效應。針對包括具有兩個不同主波長(λd1 =446 nm及λd2 =463 nm)之LED之一組合之一固態激發源，由該源產生之激發光之主波長為458.7 nm，其中FWHM為37.4 nm。然而，如將在圖6中所述，包括具有兩個不同主波長之LED之激發源產生其等頻譜展現兩個相異峰值682a、682b之激發光。激發源之FWHM被定義為對應於最大峰值之一半之波長範圍。為了比較，包括具有三個不同主波長之LED之一組合之一激發源產生具有455.6 nm之一主波長且具有29.3 nm之一FWHM之激發光。然而，如將在圖6中所述，包括具有三個不同主波長之LED之激發源產生其等頻譜展現單個峰值682之激發光。與雙峰值相比，展現單個峰值可歸因於LED具有一較小波長範圍；即，與446 nm至463 nm相比係448 nm至461 nm。
如上文所描述且根據本發明之一些實施例，寬帶藍色固態激發源可包括一或多個寬帶藍色固態光源(例如MQW LED晶片)。圖7展示包括一寬帶MQW LED之一寬帶藍色激發源之經量測發射頻譜正規化強度(a.u.)對波長(nm)。MQW LED包括九個量子井且產生具有一34 nm FWHM之光，因此根據本發明落入25 nm至50 nm之FWHM範圍內。如圖7中所描繪，頻譜展現三個峰值782a、782b及782c，此可歸因於產生三個不同峰值波長(藍光發射)之多個不同量子井。
遠端磷光體白色發光裝置測試方法
遠端磷光體測試方法涉及量測一整合球中之一遠端磷光體白色發光裝置(圖1a及圖1b)之總發射。
光致發光波長轉換組件(128-圖1a及圖1b)包括一ϕ 61.5mm直徑圓形硼矽酸鹽玻璃圓盤。將磷光體材料與來自Dow Corning之一光學囊封劑OE6370 (聚矽氧樹脂)混合且將所得混合物作為一層施加至玻璃圓盤之一面並進行固化。
在本說明書中，以下術語用來表示遠端磷光體發光裝置：Com.#表示一比較性發光裝置，其中各激發源包括單個主波長之一或多個固態光源且Dev.#表示根據本發明之一實施例之一發光裝置，其中各激發源包括兩個不同主波長之固態光源。比較性發光裝置(Com.#)包括八個固態激發源，各固態激發源包括一454.4 nm、2835封裝式LED晶片。因此，Com.#包括總共八個LED晶片。根據本發明之發光裝置(Dev.#)包括六個固態激發源(220-圖2a)，各固態激發源包括含有主波長λd1 =452 nm及λd2 =464 nm之兩個LED晶片之一2835封裝。因此，Dev.#包括總共十二個LED晶片。
2700K 至 3000K 全頻譜白色發光裝置
表4列出表示為Com.1之一比較性裝置之標稱2700K發光裝置及根據本發明之表示為Dev.1之一遠端磷光體全頻譜白色發光裝置之磷光體組合物。
如自表4可見，就磷光體組合物而言：Com.1及Dev.1各包括1.1重量% ON495 (Eu2+ :M2+ Si4 AlOx N(7-2x/3) -λpe =495nm)、88.4重量% GAL520 (Lu3 - x (Al1-y Gay )5 O12 :Cex -λpe =520nm)、5.8重量% O600 ((Sr1-x Mx )y Euz SiO5 -λpe =600nm)及4.7重量% CASN670 (Ca1 - x Srx AlSiN3 :Eu-λpe =670nm)。如上文所描述，Com.1包括八個固態激發源，各固態激發源包括一454.4 nm、2835封裝式LED晶片，而Dev.1包括六個寬帶藍色固態激發源，各固態激發源包括含有主波長λd1 =452 nm及λd2 =464 nm之兩個LED晶片之一2835封裝。
Figure 108122226-A0304-0003
表5、6及7列出發光裝置Com.1及Dev.1之經量測光學測試資料，且繪示與使用包括單個主波長(λd =454 nm)之固態LED之一固態激發源相比，使用根據本發明之包括不同主波長(λd1 =452 nm及λd2 =464 nm)之兩個或更多個固態LED之一組合之一寬帶藍色固態激發源對發光裝置光學效能之效應。自此等表可注意到，裝置Dev.1產生白光，其中(i) CRI R1至CRI R15之各者為97或更高；(ii) CRI R11 (「飽和綠」)存在一實質增加-98.9與97.9相比；(iii) CRI R12 (「飽和藍」)存在一實質增加-97.5與91.9相比；(iv)平均演色性指數CRI Ra存在一實質增加-99.0與98.1相比；(v)演色性指數CRI Rall (R1至R15之平均值)存在一實質增加-99.0與97.5相比；(vi) IEC TM-30保真度指數Rf 存在一實質增加-97.6與96.4相比。此外，應注意，雖然本發明導致光品質(演色性)之一實質增加，但發光效率LE僅存在一小降低1.8%，且Dev.1具有224.1 lm/Wopt 之一高發光效率LE。
Figure 108122226-A0304-0004
Figure 108122226-A0304-0005
Figure 108122226-A0304-0006
圖8展示(i) Dev.1 (粗實線)、(ii) Com.1 (虛線)、(iii)相同於Dev.1之一CCT (2701K)之普朗克頻譜(細實線)及(iv)相同於Com.1之一CCT (2768K)之普朗克頻譜(點線)之正規化強度對波長(nm)。為了對頻譜進行一有意義比較，各頻譜已經正規化使得各具有一CIE 1931 XYZ相對明度Y=100。使用一標準觀察器之CIE 1931光度函數y(λ)正規化資料，該光度函數考量一觀察器之感光回應。圖8中之普朗克頻譜(曲線)或黑體頻譜表示針對一給定色溫(CCT)之等於100之一平均CRI Ra之頻譜。據此，為使一給定色溫之一白色發光裝置具有最高演色性可行，其發射頻譜應儘可能緊密匹配相同色溫之黑體頻譜。
參考圖8，將注意到與比較性裝置(即，包括具有單個主波長之固態光源之激發源)相比，對根據本發明之裝置(即，包括具有不同主波長之兩個固態光源之寬帶藍色激發源)之發射頻譜能量含量之最明顯效應係：(i)藍色發射峰值882之強度之降低及(ii)在約480 nm處頻譜之青色區中之波谷(谷值) 884之減小。如自圖可見，Dev.1之藍色發射峰值882 (與Com.1之峰880相比)之降低及波谷884之減小導致發射頻譜更緊密類似於普朗克頻譜，即，更緊密類似於天然日光。據信，起因於使用在此實施例中包括具有不同主波長(藍光發射)之兩個固態光源之一寬帶藍色激發源部分地填充頻譜之青色區中之波谷之頻譜能量含量之此變化說明本發明之裝置之優異演色性質；特定而言，CIE CRI R11及CRI R12、平均CRI Ra及IEC TM-30保真度指數Rf 增加。
本發明之一進一步優點係根據本發明之白色發光裝置可藉由減少波長區400 nm至500 nm中之高能量可見(HEV)藍光來降低或可能防止對人視網膜之損害及黃斑之可能性。藍色峰值880 (Com.1)及882 (Dev.1)之藍色光子能量(峰下面積)係實質上相同的。然而，在峰值882之情況中，此能量分佈於一更大波長範圍內，由此與峰值882相比降低藍色峰值之強度。由於本發明之白色發光裝置展現藍色發射峰值(即，HEV)之降低，因此降低或防止對人視網膜造成損害及人黃斑變病之可能性。
3500K 至 4000K 發光裝置
表8列出表示為Com.2之一比較性裝置之標稱3800K發光裝置及根據本發明之表示為Dev.2之一遠端磷光體發光裝置之磷光體組合物。
如自表8可見，就磷光體組合物而言：Com.2包括93.1重量% GAL520 (Lu3-x (Al1-y Gay )5 O12 :Cex -λpe =520nm)、2.4重量% CASN628 (Ca1 - x Srx AlSiN3 :Eu-λpe =628nm)及4.5重量% CASN670 (Ca1-x Srx AlSiN3 :Eu λpe =670nm)，而Dev.2包括93.5重量% GAL520、2.3重量% CASN628及4.2重量% CASN670。如上文所描述，Com.2包括八個固態激發源，各固態激發源包括一454.4 nm、2835封裝式LED晶片，而Dev.2包括六個寬帶藍色固態激發源，各固態激發源包括含有主波長λd1 =452 nm及λd2 =464 nm之兩個LED晶片之一2835封裝。
Figure 108122226-A0304-0007
表9、10及11列出發光裝置Com.2及Dev.2之經量測光學測試資料，且繪示與使用包括單個主波長(λd =454 nm)之固態LED之激發源相比，使用根據本發明之包括不同主波長(λd1 =452 nm及λd2 =464 nm)之兩個或更多個固態LED之一組合之一寬帶藍色激發源對發光裝置光學效能之效應。自此等表可注意到，裝置Dev.2產生白光，其中(i) CRI R1至CRI R15之各者為90或更高；(ii) CRI R11 (「飽和綠」)存在一增加-97.2與97.0相比；(iii) CRI R12 (「飽和藍」)存在一實質增加-91.0與85.3相比；且(iv) IEC TM-30保真度指數Rf 存在一實質增加-96.9與95.4。此外，應注意，雖然本發明導致光品質(演色性)之一實質增加，但發光效率LE未降低-相反，發光效率LE存在0.3%之一增加且Dev.2具有256.0 lm/Wopt 之一高發光效率(LE)。
Figure 108122226-A0304-0008
Figure 108122226-A0304-0009
Figure 108122226-A0304-0010
圖9展示(i) Dev.2 (粗實線)、(ii) Com.2 (虛線)、(iii)相同於Dev.2之一CCT (3867K)之普朗克頻譜(細實線)及(iv)相同於Com.2之一CCT (3810K)之普朗克頻譜(點線)之正規化強度對波長(nm)。參考圖9，將注意到，與比較性裝置(即，包括具有單個主波長之固態光源之激發源)相比，對根據本發明之裝置(即，包括具有不同主波長之兩個固態光源之寬帶藍色固態激發源)之發射頻譜-頻譜能量含量-之最明顯效應係：(i)藍色發射峰值982之強度之降低及(ii)在約480 nm處頻譜之青色區中之波谷984之減小。如自圖可見，Dev.2之藍色發射峰值982之降低(與Com.2之峰值980相比)及波谷984之減小導致發射頻譜更緊密類似於普朗克頻譜，即，更緊密類似於天然日光。據信，起因於使用在此實施例中包括具有不同主波長(藍光發射)之兩個固態光源之一寬帶藍色激發源部分地填充頻譜之青色區中之波谷之頻譜能量含量之此變化說明本發明之裝置之優異演色性質；特定而言，CRI R12、平均CRI Ra及IEC TM-30保真度指數Rf 增加。
本發明之一進一步優點係根據本發明之白色發光裝置可藉由減少波長區400 nm至500 nm中之高能量可見(HEV)藍光來降低或可能防止對人視網膜之損害及黃斑之可能性。藍色峰值980 (Com.2)及982 (Dev.2)之藍色光子能量(峰下面積)係實質上相同的。然而，在峰值982之情況中，此能量分佈於一更大波長範圍內，由此與峰值982相比降低藍色峰值之強度。由於本發明之白色發光裝置展現藍色發射峰值(即，HEV)之降低，因此降低或防止對人視網膜造成損害及人黃斑變病之可能性。
4200K 至 4500K 發光裝置
表12列出表示為Com.3之一比較性裝置之標稱4200K發光裝置及根據本發明之表示為Dev.3之一遠端磷光體發光裝置之磷光體組合物。
如自表12可見，就磷光體組合物而言：Com.3包括93.4重量% GAL520、2.3重量% CASN628及4.3重量% CASN670，而Dev.3包括93.5重量% GAL520、2.3重量% CASN628及4.2重量% CASN670。如上文所描述，Com.3包括八個固態激發源，各固態激發源包括一454.4 nm、2835封裝式LED晶片，而Dev.3包括六個寬帶藍色固態激發源，各固態激發源包括含有主波長λd1 =452 nm及λd2 =464 nm之兩個LED晶片之一2835封裝。
Figure 108122226-A0304-0011
表13、14及15列出發光裝置Com.3及Dev.3之經量測光學測試資料，且繪示與使用包括單個主波長(λd =454 nm)之固態LED之一激發源相比，使用包括不同主波長(λd1 =452 nm及λd2 =464 nm)之兩個或更多個固態LED之一組合之一寬帶藍色激發源對發光裝置光學效能之效應。自此等表可注意到，裝置Dev.3產生白光，其中(i) CRI R1至CRI R15之各者為90或更高；(ii) CRI R12 (「飽和藍」)存在一實質增加-90.1與82.3相比；且(iii) IEC TM-30保真度指數Rf 存在一實質增加-96.4與94.7相比。此外，應注意，雖然本發明導致光品質(演色性)之一實質增加，但發光效率LE僅存在一非常小降低(0.9%)且該裝置具有254.6 lm/Wopt 之一高發光效率。
Figure 108122226-A0304-0012
Figure 108122226-A0304-0013
Figure 108122226-A0304-0014
圖10展示(i) Dev.3 (粗實線)、(ii) Com.3 (虛線)、(iii)相同於Dev.3之一CCT (4172K)之普朗克頻譜(細實線)及(iv)相同於Com.3之一CCT (4173K)之普朗克頻譜(點線)之正規化強度對波長(nm)。參考圖10，將注意到，與比較性裝置(即，包括具有單個主波長之固態光源之激發源)相比，對根據本發明之裝置(即，包括具有不同主波長之兩個固態光源之寬帶藍色激發源)之發射頻譜-頻譜能量含量最明顯的效應係：(i)藍色發射峰值1082之降低及(ii)在約480 nm處頻譜之青色區中之波谷1084之減小。如自圖可見，Dev.3之藍色發射峰值1082之降低(與Com.3之峰值1080相比)及波谷1084之減小導致發射頻譜更緊密類似於普朗克頻譜。據信，起因於使用在此實施例中包括具有不同主波長之兩個固態光源之一寬帶藍色激發源之頻譜能量含量之此變化說明本發明之裝置之優異演色性質；特定而言，CRI R12及IEC TM-30保真度指數Rf 增加。
如同本發明之其他實施例，本發明之全頻譜白光之一進一步優點係其等可藉由減少波長區400 nm至500 nm中之高能量可見(HEV)藍光來降低或可能防止對人視網膜之損害及黃斑之可能性。藍色峰值1080 (Com.3)及1082 (Dev.3)之藍色光子能量(峰下面積)係實質上相同的。然而，在峰值1082之情況中，此能量分佈於一更大波長範圍內，由此與峰值1082相比降低藍色峰值之強度。由於本發明之白光發光裝置展現藍色發射峰值(即，HEV)之降低，因此降低或防止對人視網膜造成損害及人黃斑變病之可能性。
封裝式白光發光裝置測試方法
封裝式測試方法涉及量測一整合球中之一封裝式白光發光裝置(圖3a)之總光發射。
根據本發明之封裝式全頻譜白光發光裝置(Dev.#)各包括含有兩個或三個不同主波長之固態光源之一2835 (2.8 mmx3.5 mm) SMD封裝。根據本發明之發光裝置Dev.4包括含有主波長λd1 =446 nm及λd2 =463 nm之兩個1133 (11 mil乘33 mil) LED晶片之一2835 SMD封裝，而Dev.5包括含有主波長λd1 =448 nm、λd2 =453 nm及λd3 =461 nm之三個1133 LED晶片之一2835 SMD封裝。
5000K 封裝式白光發光裝置
表16列出根據本發明之表示為Dev.4及Dev.5之封裝式白光發光裝置之標稱5000K發光裝置之磷光體組合物。
如自表16可見，就磷光體組合物而言：Dev.4包括78.1重量% GAL520 (Lu3 - x (Al1-y Gay )5 O12 :Cex -λpe =520nm)、12.9重量% GAL484 (λpe =484 nm)及9.0重量% CASN650 (Ca1 - x Srx AlSiN3 :Eu-λpe =650nm)，且Dev.5包括85.1重量% GAL520、9.2重量% GAL484、0.5重量% CASN628 (Ca1 - x Srx AlSiN3 :Eu-λpe =628 nm)及5.2重量% CASN650。如上文所描述，Dev.4包括具有一各自主波長λd1 =446 nm及λd2 =463 nm之兩個固態光源(LED)，而Dev.5包括具有一各自主波長λd1 =448 nm、λd2 =453 nm及λd3 =461 nm之三個LED。
Figure 108122226-A0304-0015
表17、18及19列出封裝式發光裝置Dev.4及Dev.5之經量測光學測試資料。此等資料繪示，根據本發明之提供效用之全頻譜白色發光裝置可由寬帶藍色固態激發源構成，該寬帶藍色固態激發源包括不同主波長(λd1 =446 nm及λd2 =463 nm)之兩個固態光源(LED)之一組合或不同主波長(λd1 =448 nm、λd2 =453 nm及λd3 =461 nm)之三個固態LED之一組合。
自此等表可注意到，裝置Dev.4具有267.4 lm/Wopt 之一高發光效率LE且產生白光：(i)其中CRI R1至CRI R15之各者為近似90或更高；(ii)具有99.5之一高CRI R11 (「飽和綠」)；(iii)具有89.0之一高CRI R12 (「飽和藍」)；(iv)具有98.0之一高平均演色性指數CRI Ra；(v)具有97.1之一高演色性指數CRI Rall (R1至R15之平均值)；及(vi)具有95.4之一高IEC TM-30保真度指數Rf 。
自此等表可注意到，裝置Dev.5具有268.5 lm/Wopt 之一高發光效率LE且產生白光：(i)其中除CRI R12以外，CRI R1至CRI R15之各者為90或更高；(ii) 具有97.0之一高CRI R11 (「飽和綠」)；(iii)具有97.3之之一高平均演色性指數CRI Ra；(iv)具有95.3之一高演色性指數CRI Rall (R1至R15之平均值)；及(vi)具有92.3之一高IEC TM-30保真度指數Rf 。
Figure 108122226-A0304-0016
Figure 108122226-A0304-0017
Figure 108122226-A0304-0018
圖11展示(i) Dev.4 (粗實線)及(ii)相同於Dev.4之一CCT (4864K)之普朗克頻譜(細實線)之正規化強度對波長(nm)。如自圖可見，頻譜(粗實線)緊密類似於普朗克頻譜且展現由約450 nm處之一深波谷1186分離之兩個明顯峰值1182a及1182b (其等之組合對應於寬帶藍色激發光)以及頻譜之青色區(480 nm)中之一波谷1184。據信，與CRI R1至R11及R13至R15 (表18及19)之值相比，CRI R12之較低值89.0起因於下降至低於普朗克頻譜之波谷1186及歸因於LED主波長之差異過高之波谷(λd1 =446 nm及λd2 =463 nm-Δλd =17 nm)。因此，藉由減小LED之主波長差異，可將CRI R12之值增加至90或更高。圖12展示Dev.5 (粗實線)及(ii)相同於Dev.5之一CCT (4974K)之普朗克頻譜(細實線)之正規化強度對波長(nm)。各頻譜已經正規化使得各具有一CIE 1931 XYZ相對明度Y=100。如自圖可見，頻譜(粗實線)展現一峰值1282及波谷1284且緊密類似於普朗克頻譜。
包括寬帶藍色固態光源之固態白色發光裝置
根據本發明之包括寬帶LED晶片之封裝式白色發光裝置包括一單腔2835 (2.8 mm乘3.5 mm) SMD封裝，其含有主波長λd =455.8 nm及FWHM 34 nm之單個2630 (26 mil乘30 mil) 239 mW寬帶LED晶片晶粒(MQW LED晶片晶粒)。
表20列出根據本發明之分別表示為Dev.6及Dev.7之標稱4000K及5000K SMD封裝式白色發光裝置之磷光體組合物。
如自表20可見，就磷光體組合物而言：Dev.6包括91.2重量% GAL520 (Lu3 - x (Al1-y Gay )5 O12 :Cex -λpe =520nm)、0.6重量% CASN628 (Ca1 - x Srx AlSiN3 :Eu-λpe =628 nm)及8.2重量% CASN650 (Ca1 - x Srx AlSiN3 :Eu-λpe =650nm)，且Dev.7包括90.4重量% GAL520及8.6重量% CASN650。
Figure 108122226-A0304-0019
表21、22及23列出封裝式發光裝置Dev.6及Dev.7之經量測光學測試資料。自此等表可注意到，裝置Dev.6具有276.8 lm/Wopt 之一高發光效率LE且產生白光：(i)其中CRI R1至CRI R15之各者為近似95或更高；(ii)具有98.9之一高CRI R11 (「飽和綠」)；(iii)具有96.6之一高CRI R12 (「飽和藍」)；(iv)具有98.6之一高平均演色性指數CRI Ra；(v)具有98.3之一高演色性指數CRI Rall (R1至R15之平均值)；及(vi)具有95.2之一高IEC TM-30保真度指數Rf 。自此等表可注意到，裝置Dev.7具有268.0 lm/Wopt 之一高發光效率LE且產生白光：(i)其中CRI R1至CRI R15之各者為近似95或更高；(ii)具有98.5之一高CRI R11 (「飽和綠」)；(iii)具有97.2之一高CRI R12 (「飽和藍」)；(iv)具有98.8之一高平均演色性指數CRI Ra；(v)具有98.4之一高演色性指數CRI Rall (R1至R15之平均值)；及(vi)具有95.9之一高IEC TM-30保真度指數Rf 。藉由調整磷光體組合物(例如增加CASN650之重量%)，與CRI R1至R8及R10至R15 (表22及23)之值相比，可將CRI R12之較低值94.7增加至95或更高，但此可能略微降低發光效率。
Figure 108122226-A0304-0020
Figure 108122226-A0304-0021
Figure 108122226-A0304-0022
圖13展示(i) Dev.6 (實線)及(ii)相同於Dev.6之一CCT (4042K)之普朗克頻譜(虛線)之正規化強度對波長(nm)。如自圖可見，頻譜(粗實線)緊密類似於普朗克頻譜，且展現由分別在約450 nm及460 nm處之波谷1386a及1386b分離之三個峰1382a、1382b及1382c (其等組合對應於寬帶藍色激發光)以及頻譜之青色區(480 nm)中之一谷1384。據信，與CRI R1至R11及R13至R15 (表22及23)之值相比，CRI R12之較低值96.6起因於下降至低於普朗克頻譜之波谷1386b及歸因於由MQW LED晶片之多個不同量子井產生之藍光發射之波長之差異之波谷。藉由組態MQW LED晶片之量子井以減小藍光發射之差異，可將CRI R12之值增加至98或更高。
圖14展示(i) Dev.7 (實線)及(ii)相同於Dev.7之一CCT (5010K)之日光頻譜(虛線)之正規化強度對波長(nm)。日光頻譜基於CIE標準照明體D55且係自低於4000K之普朗克輻射至溫度高於5500K之日光之一比例混合。如自圖可見，頻譜(粗實線)緊密類似於日光頻譜，且展現由分別在約450 nm及460 nm處之波谷1486a及1486b分離之三個峰值1482a、1482b及1482c (其等之組合對應於寬帶藍色激發光)以及頻譜之青色區(480 nm)中之一波谷1484。如關於Dev.6 (圖13)所描述，據信，與CRI R1至R11及R13至R15 (表22及23)之值相比，CRI R12之較低值97.2起因於下降至低於普朗克頻譜之波谷1486b及歸因於MQW LED晶片之多個不同量子井產生之藍光發射之波長之差異之波谷。藉由組態MQW LED晶片之量子井以減小藍光發射之差異，可將CRI R12之值增加至98或更高。
圖13及圖14中所展示之各頻譜已經正規化使得各具有一CIE 1931 XYZ相對明度Y=100。包括寬帶藍色 LED 晶片之 COB 封裝式白色發光裝置
根據本發明之包括寬帶藍色LED晶片之COB封裝式白色發光裝置包括一COB封裝，該COB封裝含有主波長λd =459.5 nm及FWHM 34 nm之二十四個2630 (26 mil乘30 mil) 204 mW寬帶LED晶片晶粒(MQW LED晶片晶粒)。
表24列出根據本發明之表示為Dev.8之一標稱4000K COB封裝式白色發光裝置之磷光體組合物。
如自表24可見，就磷光體組合物而言：Dev.8包括88.1重量% GAL520 (Lu3 - x (Al1-y Gay )5 O12 :Cex -λpe =520 nm)及11.9重量% CASN650 (Ca1 - x Srx AlSiN3 :Eu-λpe =650 nm。
Figure 108122226-A0304-0023
 表25、26及27列出COB封裝式白色發光裝置Dev.8之經量測光學測試資料。自此等表可注意到，裝置Dev.8產生白光：(i)其中CRI R1至CRI R15之各者為90或更高；(ii)具有96.1之一高CRI R11 (「飽和綠」)；(iii)具有92.1之一高CRI R12 (「飽和藍」)；(iv)具有96.5之一高平均演色性指數CRI Ra；(v)具有95.9之一高演色性指數CRI Rall (R1至R15之平均值)；及(vi)具有93.4之一高IEC TM-30保真度指數Rf 。此外，應注意，雖然根據本發明之固態白色發光裝置產生高品質(演色性)白光，但其等亦具有269.7 lm/Wopt 之一高發光效率LE。
Figure 108122226-A0304-0024
Figure 108122226-A0304-0025
Figure 108122226-A0304-0026
圖15展示(i) Dev.8 (粗實線)及(ii)相同於Dev.8之一CCT (3949K)之普朗克頻譜(虛線)之正規化強度對波長(nm)。如自圖可見，頻譜(粗實線)緊密類似於普朗克頻譜，且展現由分別在約450 nm及460 nm處之波谷1586a及1586b分離之三個峰值1582a、1582b及1582c (其等之組合對應於寬帶藍色激發光)以及頻譜之青色區(480 nm)中之一波谷1584。據信，與CRI R1至R11及R13至R15 (表26及27)之值相比，CRI R12之較低值96.2起因於下降至低於普朗克頻譜之波谷1586b及歸因於由MQW LED晶片之多個不同量子井產生之藍光發射之波長之差異之波谷。藉由組態MQW LED晶片之量子井以減小藍光發射之差異，可將CRI R12之值增加至98或更高。
如自圖可見，頻譜(粗實線)展現三個峰值1582a、1582b及1582c以及波谷1584且緊密類似於普朗克頻譜。各頻譜已經正規化使得各頻譜具有一CIE 1931 XYZ相對明度Y=100。
儘管本發明係關於用於產生具有高演色性品質之全頻譜白光之全頻譜白色發光裝置，但根據本發明之包括一寬帶藍色固態激發源之發光裝置亦為產生具有較低CRI Ra (例如大於或等於70或80)之光之發光裝置提供優點。在此等應用中，與利用窄帶藍色激發源之已知白色LED相比，使用一寬帶藍色固態激發源可減少對人視網膜之損害及/或減少人黃斑之變病。據信，此係因為相同藍色光子能量分佈於一更大波長範圍內，由此降低藍色峰值之強度。
表28、29及30列出標稱6500K、CRI Ra 80發光裝置Com.4及Dev.9之模擬光學測試資料，且繪示與使用包括單個主波長(λd =455 nm)之窄帶LED之一激發源相比，使用根據本發明之包括三個不同主波長(λd1 =443 nm、λd2 =455 nm及λd3 =468 nm)之窄帶LED之一組合之一寬帶藍色激發源對發光裝置光學效能之效應。如自此等表注意到，裝置Dev.9產生白光，其中(i) CRI R11 (「飽和綠」)存在一增加-84.0與82.7相比；(ii) CRI R12存在一實質增加(「飽和藍」)-70.1與55.2相比。此外，應注意，雖然本發明導致光品質(演色性)之一增加，但發光效率LE僅存在一小降低2.2%，且Dev.9具有305.3 lm/Wopt 之一高發光效率LE。
Figure 108122226-A0304-0027
Figure 108122226-A0304-0028
Figure 108122226-A0304-0029
圖16係(i) Dev.9 (實線)、(ii) Com.4 (點線)及(iii)相同於Dev.9之一CCT (6535K)之日光頻譜(虛線)之模擬發射頻譜正規化強度(正規化為一CIE 1931 XYZ相對明度Y=100)對波長(nm)。
參考圖16，將注意到，與比較性裝置(即，包括具有單個主波長之固態光源之激發源)相比，對根據本發明之裝置(即，包括具有不同主波長之三個固態光源之寬帶藍色固態激發源)之發射頻譜-頻譜能量含量之最明顯效應係：(i)藍色發射峰值1682加寬；(ii)藍色發射峰值1682之強度之降低及(iii)在約490 nm處頻譜之青色區中之波谷1684之減小。如自圖可見，Dev.9之藍色發射峰值1682之降低(與Com.4之峰值1680相比)及波谷1684之減小導致發射頻譜更緊密類似於日光頻譜。據信，起因於使用在此實施例中包括具有不同主波長(藍光發射)之三個固態光源之一寬帶藍色激發源部分地填充頻譜之青色區中之波谷之頻譜能量含量之此變化說明本發明之裝置之優異演色性質；特定而言，CRI R11及CRI R12增加。
如上文所描述，本發明之一進一步優點係根據本發明之白色發光裝置可藉由減少波長區400 nm至500 nm中之高能量可見(HEV)藍光來降低或可能防止對人視網膜之損害及黃斑之可能性。藍色峰值1680 (Com.4)及1682 (Dev.9)之藍色光子能量(峰下面積)係實質上相同的。然而，在峰值1682之情況中，此能量分佈於一更大波長範圍內，由此與峰值1682相比降低藍色峰值之強度。由於本發明之白色發光裝置展現藍色發射峰值(即，HEV)之降低，因此降低或防止對人視網膜造成損害及人黃斑變病之可能性。
總之，將明白，與包括單個主波長之一或多個窄帶固態光源之已知裝置相比，根據本發明之包括產生由至少兩個不同波長藍光發射之一組合組成之寬帶藍色激發光之一寬帶藍色固態激發源之發光裝置具有優異演色性。例如，寬帶藍色固態激發源可包括兩個或更多個窄帶固態光源(例如，LED)、或一或多個寬帶固態光源(例如，具有一主動區之(若干) LED，該主動區具有經組態以產生不同峰值波長之藍光發射之多個不同量子井)。此外，本發明之實施例能夠實施藉由產生具有2500K至6500K之一範圍內之一色溫之白光特性化之全頻譜白色發光裝置，其中滿足以下一或多者：(i) CRI R1至CRI R15大於或等於90；(ii) CRI R11 (「飽和綠」)大於或等於90；(iii) CRI R12 (「飽和藍」)大於或等於90；(iv) CRI Ra大於或等於95；(v) CRI Ra大於或等於98；(vi) IEC TM-30保真度指數Rf 大於或等於96；且(vii)發光效率(LE)大於或等於220 lm/Wopt 。
儘管已參考其特定實施例特定地描述本發明，但對於一般技術者將顯而易見，在不脫離本發明之精神及範疇之情況下，可對形式及細節進行改變及修改。
將理解，以下條款形成本文中所定義之本發明之揭示內容之部分。更特定而言，本發明可由如下文所詳述之條款之特徵之組合來定義，且該等條款提供修正本申請案之發明申請專利範圍內之特徵之組合之基礎。 條款 1.一種全頻譜白色發光裝置，其包括： 一第一光致發光材料，其產生具有490 nm至550 nm之一範圍內之一峰值發射波長之光，及一第二光致發光材料，其產生具有600 nm至680 nm之一範圍內之一峰值發射波長之光；及 一寬帶固態激發源，其可操作以產生具有在自420 nm至480 nm之一範圍內之一主波長及大於或等於30 nm之一FWHM之激發光。 2.如條款1之全頻譜白色發光裝置，其中該激發光具有選自由以下項組成之群組之一範圍內之一FWHM：自30 nm至50 nm、自35 nm至50 nm、自40 nm至50 nm及自45 nm至50 nm。 3.如條款1或條款2之全頻譜白色發光裝置，其中產生具有大於或等於90之一CRI R1至CRI R15之白光。 4.如條款3之全頻譜白色發光裝置，其中產生具有大於或等於95之一CRI Ra之白光。 5.如條款1至4中任一條款之全頻譜白色發光裝置，其中產生具有大於或等於95之一CRI R1至CRI R15之白光。 6.如條款1至5中任一條款之全頻譜白色發光裝置，其中產生具有大於或等於90之一CRI R12之白光。 7.如條款1至6中任一條款之全頻譜白色發光裝置，其中該發光裝置可操作以產生具有在自約2500K至約6500K之一範圍內之一色溫之白光。 8.如條款1至7中任一條款之全頻譜白色發光裝置，其中產生具有大於或等於96之一IEC TM-30保真度指數Rf 之白光。 9.如條款1至8中任一條款之全頻譜白色發光裝置，其中該激發光包括至少兩個不同波長藍光發射。 10.如條款1至9中任一條款之全頻譜白色發光裝置，其中該固態激發源包括： 一第一LED，其可操作以產生具有420 nm至480 nm之一範圍內之一第一主波長之一藍光發射；及 一第二LED，其可操作以產生具有420 nm至480 nm之一範圍內之一第二主波長之一不同藍光發射。 11.如條款1至9中任一條款之發光裝置，其中該藍色固態激發源包括具有一主動區之一LED，該主動區具有各產生該至少兩個不同波長藍光發射之一各自者之至少兩個不同量子井。 12.一種全頻譜白色發光裝置，其包括： 光致發光材料，其等產生具有490 nm至680 nm之一範圍內之一峰值發射波長之光；及 一寬帶藍色固態激發源，其可操作以產生具有在自420 nm至480 nm之一範圍內之一主波長之寬帶藍色激發光， 其中該寬帶藍色激發光包括420 nm至480 nm之一範圍內之至少兩個不同波長藍光發射。 13.如條款12之發光裝置，其中該寬帶藍色固態激發源產生具有選自由以下項組成之群組之一FWHM之寬帶藍色激發光：至少30 nm、自30 nm至50 nm、自35 nm至50 nm、自40 nm至50 nm及自45 nm至50 nm。 14.如條款12或條款13之發光裝置，其中該寬帶藍色固態激發源包括： 一第一LED，其用於產生具有在自420 nm至480 nm之一範圍內之一第一主波長之一藍光發射；及 一第二LED，其用於產生具有在自420 nm至480 nm之一範圍內之一第二主波長之一不同波長藍光發射。 15.如條款12至14中任一條款之發光裝置，其中該第一主波長在自420 nm至450 nm之一範圍內；且該第二主波長在自450 nm至480 nm之一範圍內。 16.如條款12至15中任一條款之發光裝置，其進一步包括一第三LED，該第三LED用於產生具有420 nm至480 nm之一範圍內之一第三主波長之一藍光發射，該第三主波長不同於該第一主波長及該第二主波長。 17.如條款16之發光裝置，其中該第一LED具有約441 nm之一主波長；該第二LED具有約451 nm之一主波長；且該第三LED具有約468 nm之一主波長。 18.如條款12至17中任一條款之發光裝置，其中產生具有大於或等於90之一CRI R1至CRI R15之白光。 19.如條款12至18中任一條款之發光裝置，其中產生具有大於或等於95之一CRI R1至CRI R15之白光。 20.如條款18或條款19之發光裝置，其中產生具有大於或等於95之一CRI Ra之白光。 21.如條款12至20中任一條款之發光裝置，其中產生具有大於或等於80之一CRI Ra之白光。 22.如條款12至21中任一條款之發光裝置，其中產生具有大於或等於90之一CRI R12之白光。 23.如條款12至22中任一條款之發光裝置，其中該發光裝置可操作以產生具有選自由以下項組成之群組之一範圍內之一色溫之白光：自約2500K至約6500K；自約2500K至約3000K；及自約4000K至約6500K。 24.如條款12至23中任一條款之發光裝置，其中產生具有大於或等於96之一IEC TM-30保真度指數Rf 之白光。 25.如條款12至24中任一條款之發光裝置，其中該至少兩個藍光發射之間存在至少5 nm之一波長差異，或該至少兩個藍光發射之間存在至少10 nm之一波長差異。 26.如條款12至25中任一條款之發光裝置，其中該寬帶藍色固態激發源包括具有一主動區之一LED，該主動區具有各產生該至少兩個不同波長藍光發射之一各自者之至少兩個不同量子井。 27.如條款12至26中任一條款之發光裝置，其中綠色至黃色光致發光材料及紅色光致發光材料定位於該寬帶藍色固態激發源之遠端。 28.一種白色發光裝置，其包括： 一第一光致發光材料，其產生具有490 nm至550 nm之一範圍內之一峰值發射波長之光，及一第二光致發光材料，其產生具有600 nm至680 nm之一範圍內之一峰值發射波長之光；及 一寬帶固態激發源，其可操作以產生具有在自420 nm至480 nm之一範圍內之一主波長及大於或等於30 nm之一FWHM之激發光，其中產生具有大於或等於80之一CRI Ra之白光。 29.一種白色發光裝置，其包括： 一第一光致發光材料，其產生具有490 nm至550 nm之一範圍內之一峰值發射波長之光，及一第二光致發光材料，其產生具有600 nm至680 nm之一範圍內之一峰值發射波長之光；及 一寬帶固態激發源，其可操作以產生具有在自420 nm至480 nm之一範圍內之一主波長及大於或等於25 nm之一FWHM之激發光，其中產生具有大於或等於80之一CRI Ra之白光。 30.如條款28或29之白色發光裝置，其中該激發光具有選自由以下項組成之群組之一範圍內之一FWHM：自30 nm至50 nm、自35 nm至50 nm、自40 nm至50 nm及自45 nm至50 nm。 31.如條款28至30之白色發光裝置，其中產生具有大於或等於90之一CRI R1至CRI R15之白光。 32.如條款31之白色發光裝置，其中產生具有大於或等於95之一CRI Ra之白光。 33.如條款28至30中任一條款之白色發光裝置，其中產生具有大於或等於95之一CRI R1至CRI R15之白光。 34.如條款28至33中任一條款之白色發光裝置，其中產生具有大於或等於90之一CRI R12之白光。 35.如條款28至34中任一條款之白色發光裝置，其中產生具有選自由以下項組成之群組之一範圍內之一色溫之白光：自約2500K至約6500K；自約2500K至約3000K；及自約4000K至約6500K。 36.如條款28至35中任一條款之白色發光裝置，其中產生具有大於或等於96之一IEC TM-30保真度指數Rf 之白光。 37.如條款28至36中任一條款之白色發光裝置，其中該激發光包括至少兩個不同波長藍光發射。 38.如條款28至37中任一條款之白色發光裝置，其中該固態激發源包括： 一第一LED，其可操作以產生具有420 nm至480 nm之一範圍內之一第一主波長之一藍光發射；及 一第二LED，其可操作以產生具有420 nm至480 nm之一範圍內之一第二主波長之一不同藍光發射。 39.如條款38之發光裝置，其進一步包括一第三LED，該第三LED用於產生具有420 nm至480 nm之一範圍內之一第三主波長之一藍光發射，該第三主波長不同於該第一主波長及該第二主波長。 40.如條款39之發光裝置，其中該第一LED具有約441 nm之一主波長；該第二LED具有約451 nm之一主波長；且該第三LED具有約468 nm之一主波長。 41.如條款28至39中任一條款之白色發光裝置，其中該藍色固態激發源包括具有一主動區之一LED，該主動區具有各產生該至少兩個不同波長藍光發射之一各自者之至少兩個不同量子井。
110‧‧‧裝置 112‧‧‧中空圓柱形主體 114‧‧‧圓盤形基座 116‧‧‧中空圓柱形壁部分 118‧‧‧可拆卸環形頂部 120‧‧‧寬帶藍色固態激發源 122‧‧‧圓形金屬芯印刷電路板(MCPCB) 124‧‧‧光反射表面 126‧‧‧光反射表面 128‧‧‧光致發光波長轉換組件 220‧‧‧寬帶藍色固態激發源 230‧‧‧第一固態光源 232‧‧‧第二固態光源 234‧‧‧基板 236‧‧‧電接觸件 238‧‧‧電接觸件 240‧‧‧透光光學囊封劑 241‧‧‧寬帶固態光源 242‧‧‧寬帶藍色激發光輸出 310a‧‧‧封裝式全頻譜白色發光裝置 330‧‧‧第一固態光源 332‧‧‧第二固態光源 341a‧‧‧寬帶藍色發光二極體(LED) 341b‧‧‧寬帶藍色發光二極體(LED) 344‧‧‧封裝 346‧‧‧上主體部分 348‧‧‧基座部分 350‧‧‧凹部 352‧‧‧電連接器 354‧‧‧電連接器 356‧‧‧電極接觸墊 358‧‧‧電極接觸墊 360‧‧‧電極接觸墊 362‧‧‧導熱墊 364‧‧‧接合導線 366‧‧‧透光光學囊封劑 410‧‧‧晶片板(COB)封裝式全頻譜白色發光裝置 420‧‧‧寬帶藍色固態激發源/寬帶LED覆晶晶粒 466‧‧‧透光光學囊封劑/光致發光材料混合物 468‧‧‧正方形MCPCB 470‧‧‧環形壁 472‧‧‧電接觸件 474‧‧‧電接觸件 580‧‧‧最大峰值 582‧‧‧最大峰值 682‧‧‧單峰值 682a‧‧‧峰值 682b‧‧‧峰值 782a‧‧‧峰值 782b‧‧‧峰值 782c‧‧‧峰值 880‧‧‧峰值 882‧‧‧藍色發射峰值 884‧‧‧波谷 980‧‧‧峰值 982‧‧‧藍色發射峰值 984‧‧‧波谷 1080‧‧‧峰值 1082‧‧‧藍色發射峰值 1084‧‧‧波谷 1182a‧‧‧峰值 1182b‧‧‧峰值 1184‧‧‧波谷 1186‧‧‧深波谷 1282‧‧‧峰值 1284‧‧‧波谷 1382a‧‧‧峰值 1382b‧‧‧峰值 1382c‧‧‧峰值 1384‧‧‧波谷 1386a‧‧‧波谷 1386b‧‧‧波谷 1482a‧‧‧峰值 1482b‧‧‧峰值 1482c‧‧‧峰值 1484‧‧‧波谷 1486a‧‧‧波谷 1486b‧‧‧波谷 1582a‧‧‧峰值 1582b‧‧‧峰值 1582c‧‧‧峰值 1584‧‧‧波谷 1586a‧‧‧波谷 1586b‧‧‧波谷 1680‧‧‧峰值 1682‧‧‧藍色發射峰值 1684‧‧‧波谷 λd‧‧‧主波長 λd1‧‧‧第一主波長 λd2‧‧‧第二主波長
在結合附圖審查本發明之特定實施例之下文描述之後，本發明之此等及其他態樣及特徵對於一般技術者將變得顯而易見，其中：
圖1a及圖1b展示根據一些實施例之一遠端磷光體全頻譜白色發光裝置；
圖2a係根據本發明之一實施例之用於圖1a及圖1b之全頻譜白色發光裝置之一寬帶藍色固態激發源之一示意圖；
圖2b係根據本發明之另一實施例之用於圖1a及圖1b之全頻譜白色發光裝置之一寬帶藍色固態激發源之一示意圖；
圖3a係根據一些實施例之一全頻譜白色發光裝置之一示意性橫截面視圖；
圖3b係根據一些實施例之一全頻譜白色發光裝置之一示意性橫截面視圖；
圖4a及圖4b係根據一些實施例之一全頻譜白色發光裝置之一示意圖；
圖5a係一454.4 nm窄帶LED (先前技術)之一發射頻譜正規化強度(a.u.)對波長(nm)；
圖5b係根據本發明之包括具有主波長λd1 =452 nm及λd2 =462 nm之兩個LED之一組合之一寬帶藍色固態激發源之一發射頻譜正規化強度(a.u.)對波長(nm)；
圖6係根據本發明之包括(i)具有兩個不同主波長λd1 =446 nm及λd2 =463 nm之LED之一組合以及(ii)具有三個不同主波長λd1 =448 nm、λd2 =453 nm及λd3 =461 nm之LED之一組合之寬帶藍色固態激發源之發射頻譜正規化強度(au)對波長(nm)；
圖7係包括一寬帶多量子井LED之一寬帶藍色固態激發源之發射頻譜正規化強度(a.u.)對波長(nm)；
圖8係(i) Dev.1 (粗實線)、(ii) Com.1 (虛線)、(iii)相同於Dev.1之一CCT (2701K)之普朗克頻譜(細實線)及(iv)相同於Com.1之一CCT (2768K)之普朗克頻譜(點線)之發射頻譜正規化強度(正規化為一CIE 1931 XYZ相對明度Y=100)對波長(nm)；
圖9係(i) Dev.2 (粗實線)、(ii) Com.2 (虛線)、(iii)相同於Dev.2之一CCT (3867K)之普朗克頻譜(細實線)及(iv)相同於Com.2之一CCT (3810K)之普朗克頻譜(點線)之發射頻譜正規化強度(正規化為一CIE 1931 XYZ相對明度Y=100)對波長(nm)；
圖10係(i) Dev.3 (粗實線)、(ii) Com.3 (虛線)、(iii)相同於Dev.3之一CCT (4172K)之普朗克頻譜(細實線)及(iv)相同於Com.3之一CCT (4173K)之普朗克頻譜(點線)之發射頻譜正規化強度(正規化為一CIE 1931 XYZ相對明度Y=100)對波長(nm)；
圖11係(i) Dev.4 (實線)及(ii)相同於Dev.4之一CCT (4864K)之普朗克頻譜(點線)之發射頻譜正規化強度(正規化為一CIE 1931 XYZ相對明度Y=100)對波長(nm)；
圖12係(i) Dev.5 (實線)及(ii)相同於Dev.5之一CCT (4974K)之普朗克頻譜(點線)之發射頻譜正規化強度(正規化為一CIE 1931 XYZ相對明度Y=100)對波長(nm)；
圖13係(i) Dev.6 (實線)及(ii)相同於Dev.6之一CCT (4042K)之普朗克頻譜(虛線)之發射頻譜正規化強度(正規化為一CIE 1931 XYZ相對明度Y=100)對波長(nm)；
圖14係(i) Dev.7 (實線)及(ii)相同於Dev.7之一CCT (5010K)之普朗克頻譜(虛線)之發射頻譜正規化強度(正規化為一CIE 1931 XYZ相對明度Y=100)對波長(nm)；
圖15係(i) Dev.8 (粗實線)及(ii)相同於Dev.8之一CCT (3949K)之普朗克頻譜(虛線)之發射頻譜正規化強度(正規化為一CIE 1931 XYZ相對明度Y=100)對波長(nm)；及
圖16係(i) Dev.9 (粗實線)、(ii) Com.4 (虛線)及(iii)相同於Dev.9之一CCT (6535K)之日光頻譜(點線)之模擬發射頻譜正規化強度(正規化為一CIE 1931 XYZ相對明度Y=100)對波長(nm)。
310a‧‧‧封裝式全頻譜白光發光裝置
330‧‧‧第一固態光源
332‧‧‧第二固態光源
344‧‧‧封裝
346‧‧‧上主體部分
348‧‧‧基座部分
350‧‧‧凹部
352‧‧‧電連接器
354‧‧‧電連接器
356‧‧‧電極接觸墊
358‧‧‧電極接觸墊
360‧‧‧電極接觸墊
362‧‧‧導熱墊
364‧‧‧接合導線

Claims (17)

  1. 一種全頻譜白光發光裝置，其包括：光致發光材料，其產生具有490nm至680nm之一峰值發射波長之光；及一寬帶固態激發源，其可操作以產生具有在自420nm至480nm之一範圍內之一主波長及大於或等於30nm之一FWHM(半高全寬值)之激發光，其中藉由該裝置產生具有大於或等於80之一演色性指數(CRI)Ra及大於或等於90之一CRI R12及一CRI R11之至少一者之白光，及其中該激發光包括至少兩個不同波長藍光發射。
  2. 如請求項1之全頻譜白光發光裝置，其中該激發光具有選自由以下項組成之群組之一FWHM：自30nm至50nm、自35nm至50nm、自40nm至50nm及自45nm至50nm。
  3. 如請求項1之全頻譜白光發光裝置，其中產生具有至少90之CRI R1至CRI R15之各者之白光，或產生具有至少95之CRI R1至CRI R15之各者之白光。
  4. 如請求項1之全頻譜白光發光裝置，其中產生具有大於或等於95之一CRI Ra之白光。
  5. 如請求項1之全頻譜白光發光裝置，其中該裝置具有至少220 lm/Wopt之一發光效率(LE)。
  6. 如請求項1之全頻譜白光發光裝置，其中該發光裝置可操作以產生具有在自約2500K至約6500K之一範圍內之一色溫之白光。
  7. 如請求項1之全頻譜白光發光裝置，其中產生具有大於或等於96之一IEC TM-30保真度指數Rf之白光。
  8. 如請求項1之全頻譜白光發光裝置，其中該寬帶固態激發源包括：一第一窄帶LED，其可操作以產生具有420nm至480nm之一範圍內之一第一主波長之一藍光發射；及一第二窄帶LED，其可操作以產生具有420nm至480nm之一範圍內之一第二主波長之一不同藍光發射。
  9. 如請求項1之發光裝置，其中該寬帶固態激發源包括一寬帶LED，其具有各產生該至少兩個不同波長藍光發射之一各自者之至少兩個不同量子井。
  10. 一種全頻譜白光發光裝置，其包括：光致發光材料，其等產生具有490nm至680nm之一範圍內之一峰值發射波長之光；及一寬帶藍色固態激發源，其可操作以產生具有在自420nm至480nm 之一範圍內之一主(dominant)波長之寬帶藍色激發光，其中該寬帶藍色激發光包括420nm至480nm之一範圍內及大於或等於30nm之一FWHM之至少兩個不同波長藍光發射，且其中該寬帶藍色固態激發源包括一寬帶LED，其具有各產生該至少兩個不同波長藍光發射之一各自者之至少兩個不同量子井，及其中該裝置產生具有大於或等於80之一CRI Ra之白光。
  11. 如請求項10之發光裝置，其中該寬帶藍色固態激發源產生具有選自由以下項組成之群組之一FWHM之寬帶藍色激發光：至少30nm、自30nm至50nm、自35nm至50nm、自40nm至50nm及自45nm至50nm。
  12. 如請求項10之發光裝置，其中產生具有至少90之CRI R1至CRI R15之各者之白光，或產生具有至少95之CRI R1至CRI R15之各者之白光。
  13. 如請求項10之發光裝置，其中產生具有大於或等於95之一CRI Ra之白光。
  14. 如請求項10之發光裝置，其中產生具有大於或等於90之一CRI R11及一CRI R12之至少一者之白光。
  15. 如請求項10之發光裝置，其中該發光裝置可操作以產生具有自約2500K至約6500K之一範圍內之一色溫之白光。
  16. 如請求項10之發光裝置，其中產生具有大於或等於96之一IEC TM-30保真度指數Rf之白光。
  17. 如請求項10之發光裝置，其中該至少兩個藍光發射之間存在至少5nm之一波長差異，或該至少兩個藍光發射之間存在至少10nm之一波長差異。
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