TWI722000B

TWI722000B - 對發光裝置關閉狀態之外觀控制

Info

Publication number: TWI722000B
Application number: TW105123328A
Authority: TW
Inventors: 久志增井; 歐樂喬利金; 清水　健太郎; 馬歇爾玻莫爾; 法蘭克金; 伯哈瓦傑吉柚提
Original assignee: 荷蘭商露明控股公司
Priority date: 2015-07-23
Filing date: 2016-07-22
Publication date: 2021-03-21
Also published as: CN109716543A; TW201724574A; KR20190018405A; US11486562B2; EP3326212A1; US11994285B2; US10797206B2; JP2018530855A; JP6960901B2; WO2017014926A1; US20180374999A1; US20230045625A1; KR102714412B1; EP3326212B1; CN109716543B; US20210013380A1

Abstract

本發明揭示用於由發光裝置形成之設備之系統。本發明揭示用於控制照明系統設計之關閉狀態外觀之解決方案。根據一LED裝置之一所要關閉狀態選擇熱致變色材料。將該等熱致變色材料塗敷於在由該LED裝置發射之光之一光路徑中之一結構。在該關閉狀態中，該LED裝置產生一所要關閉狀態彩色外觀。當該LED裝置處於開啟狀態時，該等熱致變色材料變熱且變得愈來愈透明。歸因於該等熱致變色材料之存在，在該裝置之開啟狀態中自該裝置發射之該光並未遭受色彩偏移。此外，歸因於該等熱致變色材料之該存在，在該LED裝置之開啟狀態中自該LED裝置發射之該光並未遭受衰減。本發明呈現用以選擇熱致變色材料且將其等定位於LED設備中或周圍之技術。

Description

對發光裝置關閉狀態之外觀控制

本發明係關於一種由發光二極體(LED)裝置形成之設備，且更特定言之係關於用於改變一發光設備之關閉狀態色彩之技術。

當在一關閉狀態中時，發光裝置(諸如發光二極體(LED))展示為已塗敷於LED晶片之頂部上之磷光體之色彩。磷光體可起到降頻轉換光之目的，然而磷光體之色彩不一定匹配一設計者之所要色彩，且當發光裝置處於一開啟狀態時不一定匹配所發射光之色彩。因此，因裝飾性原因，通常期望管理LED之關閉狀態色彩。一實例係塗敷於例如一閃光單元之LED上方以提供一白色關閉狀態外觀之一半透明擴散層。一直期望對關閉狀態外觀之進一步控制以靈活地控制一成品之裝飾外觀。

典型白色LED由藉由波長轉換材料(諸如磷光體、染料或量子點)覆蓋之LED晶片構成。由於此結構，當LED斷電時磷光體係可見的。黃色或橙色外表之磷光體通常係可見的。此外，黃色或橙色外觀在美學上可能與一設計者之意圖衝突。為此，通常將一白色擴散層塗敷於閃光單元。此等擴散層限於白光(半透明)以最小化光學缺點，諸如發射色彩之色度偏斜及/或發射光強度減低。

需要改良。

根據本文中揭示之用於控制一發光裝置之關閉狀態外觀之技術之特定實施例，一方法及設備於將具一選定色彩之熱致變色材料佈置於該設備之可見部分上之系統中使用。

特定實施例係關於用於將具一選定色彩之熱致變色材料佈置於該設備上之技術解決方案，該等實施例推進相關技術領域以及先進周邊技術領域。本文中揭示之技術將解決伴隨技術問題之技術解決方案提供給想要控制設計之關閉狀態外觀之照明系統設計者，而在開啟狀態中未引入輸出光之色彩偏移且未遭受減小的光輸出。

一些實施例包括一結構或源於一結構，該結構包括一半導體發光裝置及佈置於由該半導體發光裝置發射之光之一路徑中之熱致變色顏料。一些變體進一步包括將一波長轉換材料佈置於該半導體發光裝置與該熱致變色顏料之間。

在一些變體中，該熱致變色顏料與該波長轉換材料直接接觸。

在一些變體中，該熱致變色顏料與該波長轉換材料隔開，該等變體可進一步包括與該熱致變色顏料直接接觸之一熱產生器，且一些變體進一步包括嵌入於該熱致變色顏料中及/或佈置於一導電玻璃上或嵌入於一導電玻璃中之導電線。

一些變體進一步包括佈置於由該半導體發光裝置發射之光之一路徑中之一透鏡，其中該熱致變色顏料佈置於該透鏡上。在一些變體中，該熱致變色顏料佈置於一透明材料中。

在例示性變體中，該熱致變色顏料藉由加熱而經歷一相變，其中在該相變期間，該熱致變色顏料自一彩色外觀改變至一透明或半透明外觀。該彩色外觀係藍色或黑色或紅色之一者。

一些實施例係藉由實踐用於形成一半導體發光裝置及用於將熱致變色顏料佈置於由該半導體發光裝置發射之光之一路徑中之一方法而製造。方法步驟可進一步包括：將該熱致變色顏料加熱至一溫度使得該熱致變色顏料經歷一相變。該加熱可包含：定位該熱致變色顏料使得該熱致變色顏料吸收由該半導體發光裝置產生之熱，或該加熱可包含：啟動一熱產生器以加熱與該熱致變色顏料接觸之一導熱結構部件。

在本文中且在以下描述、圖式及申請專利範圍中描述技術實施例之態樣、目標及優點之進一步細節。

1A00:熱致變色材料相變圖

1B00:狀態轉變圖

1C00:時變行為

102:狀態

104:狀態

106:狀態

108:轉變狀態

110:彩色狀態

112:相變

114:透明狀態

116:電流

118:光輸出

130:加熱路徑

132:關閉狀態燈

134:開啟狀態燈

140:冷卻路徑

2A00:半導體發光設備

2B00:半導體發光設備

202:熱致變色層

204:玻璃層

206:熱致變色顏料層

208:磷光體層

210:p型材料

212:作用區

214:n型材料

216:基台

218₁:加熱元件

218₂:加熱元件

220:嵌入式導體

222:半導體發光裝置

230:透鏡

232:熱致變色顏料

300:選擇圖

302:類別

304:類別

306:類別

308:類別

310₁:類別

310₂:類別

400:透射光譜圖

402:加熱轉變

404:冷卻轉變

5A00:時變效能降級

5B00:效能降級

504:曲線

505:減低趨勢

506:曲線

600:彩色至白色

602_BLUE:半透明材料

603_GREEN:半透明材料

604:相對較短波長之色彩

606:相對較長波長之色彩

608:通電狀態

700:彩色至透明

702:裝置

704_GREEN:綠色狀態

704_TRANSPARENT:透明狀態

8A00:方法

8B00:方法

802:步驟

804:步驟

805:步驟

806:步驟

808:步驟

810:步驟

812:步驟

820:步驟

830:步驟

902:下照燈裝備

904:外殼

906:發光裝置陣列

908:印刷線路板模組

910:下照燈發射器

920:管式發光二極體(TLED)發射器

922:管式發光二極體(TLED)

924:管式發光二極體(TLED)管邊界

926:外殼

928:基板

942:嵌燈裝備

946:外殼

下文描述之圖式僅用於繪示目的。圖式並不意欲限制本發明之範疇。圖中所示之相似元件符號標示各種實施例中之相同零件。

圖1A表示根據一實施例之一熱致變色材料相變圖，其展示加熱及冷卻以改變一發光設備在關閉狀態與開啟狀態之間的色彩之路徑。

圖1B係根據一些實施例之一狀態轉變圖，其展示在加熱與冷卻之間改變一發光設備在關閉狀態與開啟狀態之間的色彩之轉變。

圖1C描繪根據一些實施例之一快速切換熱致變色材料回應於施加至一共置發光裝置之一變化的電流之時變行為。

圖2A描繪根據一些實施例之一半導體發光設備，其包括改變一發光設備在關閉狀態與開啟狀態之間的色彩之結構。

圖2B描繪根據一些實施例之一半導體發光設備，其具有佈置於一透鏡上以改變一發光設備在關閉狀態與開啟狀態之間的色彩之熱致變色材料。

圖3係根據一些實施例之用於選擇波長轉換及/或熱致變色材料以改變一發光設備之關閉狀態色彩之一選擇圖。

圖4係根據一些實施例之展示一熱致變色膜在兩個溫度下之透射率之一透射光譜圖。

圖5A描繪根據一些實施例之一發光裝置在一空氣填充環境中之時變效能降級。

圖5B描繪根據一些實施例之一發光裝置在一氧空乏環境中之減少的效能降級。

圖6描繪根據一些實施例之一A燈設備在關閉狀態與開啟狀態之間的彩色至白色轉變。

圖7描繪根據一些實施例之一閃光單元設備自關閉狀態至開啟狀態之一彩色至透明轉變。

圖8A及圖8B描繪根據一些實施例用於製造一設備之一方法。

圖9A、圖9B及圖9C描繪適於在本發明之實施例之各種組態中及/或本文中描述之環境中使用之照明器具。

相關申請案之交叉參考

本申請案係2016年6月28日申請之國際申請號第PCT/US2016/039782號申請案，其主張2015年7月23日申請之標題為「CONTROLLING OFF-STATE APPEARANCE OF A LIGHT EMITTING DEVICE」之美國專利申請案第62/196,178號之優先權利。前列之專利申請案之每一者之全文特此以引用的方式併入。

本發明之一些實施例解決對照明系統設計關閉狀態之外觀控制問題，使得開啟狀態中之輸出光之色彩偏移得以消除或減少且使得開啟狀態中之光輸出未過度衰減。一些實施例係關於用於選擇熱致變色材料之一關閉狀態色彩且接著透過自一照明系統之一開啟狀態轉變至該照明系統之關閉狀態且轉變回而控制熱致變色材料之方法。本文中之附圖及論述呈現例示性結構、裝置、系統及方法。

概述

在本發明之實施例中，可從典型磷光體塗佈外觀改變一LED之關閉狀態外觀。在一些實施例中，在不損失任何LED功能性或不損失任何實質LED功能性之情況下改變關閉狀態外觀。藉由將熱敏顏料(稱為熱致變色材料)塗敷於LED上方，LED之關閉狀態外觀由熱敏顏料(例如，紅色、綠色、藍色等)或顏料組合(例如，組合為一黑色之混合物、綠色及藍色顏料之混合物等)定義。當LED通電時，由LED設備產生之熱引起熱致變色材料相變成一透明/半透明狀態，使得達成來自LED之正常光發射。亦可藉由實施一各別熱產生器引起熱致變色顏料之相變，或藉由設計其中顏料之溫度藉由吸收來自LED之光而升高至相變所必需之溫度之一結構而將熱致變色顏料與LED隔開。

本文中參考圖描述各種實施例。應注意，該等圖不一定按比例繪製，且貫穿該等圖，類似結構或功能之元件有時由相似元件符號表示。亦應注意，該等圖僅意欲促進對所揭示實施例之描述-其等並不表示對全部可能實施例之一詳盡處理，且其等並不意欲歸咎於如對申請專利範圍之範疇之任何限制。另外，一所繪示實施例無需描繪在任何特定環境中之使用之全部態樣或優點。結合一特定實施例描述之一態樣或一優點不一定限於該實施例且可在任何其他實施例中實踐，即使並未如此繪示。貫穿本說明書對「一些實施例」或「其他實施例」之引用指代結合該等實施例描述之一特定特徵、結構、材料或特性包含於至少一項實施例中。因此，貫穿本說明書在各個位置出現之片語「在一些實施例中」或「在其他實施例中」不一定皆指相同一或多項實施例。

定義

為便於參考，下文定義此描述中使用之一些術語。所呈現之術語及其等各自定義並不嚴格限制於此等定義-一術語可由該術語在此揭示內容中之使用進一步定義。術語「例示性」在本文中意謂用作一實例、例項或繪示。在本文中描述為「例示性」之任何態樣或設計不必解釋為較佳或比其他態樣或設計有利。實情係，使用字詞例示性意欲以一具體方式呈現概念。如在本申請案及隨附申請專利範圍中使用，術語「或」意欲意謂一包含性「或」而非一排他性「或」。即，除非另有指定或自內容背景明確，「X採用A或B」意欲意謂任何自然包含性排列。即，若X採用A、X採用B，或X採用A及B兩者，則在任何前述例項下滿足「X採用A或B」。如本文中使用，A或B之至少一者意謂A之至少一者、或B之至少一者、或A及B兩者之至少一者。換言之，此片語係分離性的。除非另有指定或自內容背景明確係指一單數形式，本申請案及隨附申請專利範圍中所使用之冠詞「一」及「一個」通常應解釋為意謂「一或多個」。

現詳細參考特定實施例。所揭示實施例並不意欲限制申請專利範圍。

實例實施例之描述

圖1A呈現一熱致變色材料相變圖1A00，其展示加熱及冷卻以改變一發光設備在關閉狀態與開啟狀態之間的色彩之路徑。

該圖展示行經對應於一彩色狀態110、一相變112及一透明狀態114之時間及溫度之一加熱路徑130。所示溫度及溫度範圍僅為依據溫度而改變色彩及透射率之特定熱致變色材料之實例。當熱致變色材料放置成接近一發光二極體(LED)且該近端發光二極體接通時，則此等材料之溫度隨時間(參見圖之橫座標)增加。一設備(諸如一LED燈或閃光單元)可經構造使得放置成接近一產熱發光二極體之熱致變色材料變相。熱致變色材料之一個現象係隨著材料在相之間轉變而改變視覺外觀。

熱致變色材料通常係基於液晶或無色染料。在其中在相對較窄溫度範圍內使用液晶回應之應用中使用液晶。

關於液晶回應，變色源於特定波長由材料之晶體結構之反射率之變化。因為材料之結晶結構在一溫度範圍內改變(例如，在一低溫結晶相通過一各向異性手性或扭轉向列相而至一高溫各向同性液相之間)，外觀色彩亦改變。穿過結晶結構之光經歷布拉格(Bragg)繞射。具有最大相長干涉之波長被反射回，此繼而發出一彩色外觀。材料之溫度之變化可導致結晶層之間的間距之變化及因此反射波長之變化。一熱致變色液晶之外觀色彩可在自非反射性(例如，黑色)通過光譜色且至一透明區中之範圍內。色彩、反射比及透明性可依據溫度而變化。

關於無色染料，此等染料通常於要求使用一廣色彩範圍之應用中及/或在回應溫度不一定精確時使用。

考慮到圖1A之描繪，具有佈置於一燈之一燈泡部分上方之熱致變色材料之一LED燈在室溫下時(例如，在熱致變色材料在26℃或約為26℃時)可顯現一色彩(參見關閉狀態燈132)。在佈置於燈之燈泡部分上方之熱致變色材料之一相變之後，燈泡在熱致變色材料在120℃下或約為120℃時變為透明(參見開啟狀態燈134)。

當至LED燈之電力關斷時，熱致變色材料開始冷卻(遵循冷卻路徑140)。在熱致變色材料之一相變之後，燈泡開始顯現一色彩。

開啟狀態可維持達任何持續時間(例如，在施加電力至LED以升高溫度時)，且關閉狀態可維持達任何持續時間(例如，在至LED之電力關閉以容許溫度減低至一環境溫度時)。關於圖1B展示且描述回應於轉變事件之一系列狀態轉變。

圖1B係一狀態轉變圖1B00，其展示在加熱與冷卻之間改變一發光設備在關閉狀態與開啟狀態之間的色彩之轉變。圖1B中所示之實施例僅為涉及一含熱致變色彩色顏料之使用之一項實例。

在狀態102(例如，一斷電狀態)時，固體顏料係彩色的。可藉由選擇顏料及其他材料而控制色彩(參見圖3)。在一通電事件之後，溫度增加。在狀態104時，增加的溫度引起顏料相變至一液態。如熟習此項技術者瞭解，存在許多可能載體使得甚至在轉變至一液態之後顏料仍保持實質上接近LED。例如，顏料可分散為一粉末及/或囊封於一珠粒或一膠囊中，可能在一染料顯影劑組合中(參見圖3)。

當相變完成時且在LED處於一高溫之時段期間，液體顏料處於一狀態106而對自LED發出之光保持透明。在LED處於一高溫下(例如，歸因於通電)時可維持此狀態。當存在一斷電事件時，減小的溫度引起顏料相變回至一固體(參見轉變狀態108)。在相變回至一固體完成之後，LED轉變至斷電狀態(狀態102)且固體顏料再次顯現為具有一色彩。

自固體轉變至液體且自液體轉變回至固體可在一相對較短時段內發生。例如，顏料之溫度可足夠快速地改變以引起在一瞬間內自固體相變至液體。以下圖描繪依據施加至一近端發光裝置之一時變電流而變化之一快速相變。

圖1C描繪一快速切換熱致變色材料回應於施加至一共置發光裝置之一變化的電流之時變行為1C00。在此實施例中，三個變量以一同相關係一起改變。明確言之且如所示，在時間T=0處，施加一電流116(例如，一2安培電流)。LED開始產生高達一最大光輸出(例如，高達最大光輸出之約100%)之光輸出118，且接著在電流歸零之後，光輸出亦歸零。在此時段期間(例如，在T=0ms至T=250ms之間)，接近發光裝置之顏料經歷至透明且接著回至彩色狀態之前述相變。一相機閃光單元經構造以實質上如圖1C中所描繪般表現。

圖2A描繪一半導體發光設備2A00，其包括改變一發光設備在關閉狀態與開啟狀態之間的色彩之結構。作為一選項，半導體發光設備2A00或其之任何態樣之一或多個變體可在任何環境中及/或在本文中描述之實施例之任何內容背景中實施。

如所示，使用一基台(submount)216形成一半導體發光裝置222，該基台216之頂上生長n型材料214。在佈置p型材料210之前可摻雜一作用區212。電接觸件形成於n型及p型層上。當將具足夠電壓之一電位施加至接觸件(例如，在n型及p型材料之間)時，自作用區發射光子。此等光子可為實質上單色的(例如，藍光)。半導體發光裝置222之一些變體可包含一磷光體層208以將單色光子轉換成不同能量之光子。因而，降頻轉換且在一些情況中升頻轉換光子可經設計(例如，藉由選擇波長轉換材料)以產生在跨一波長光譜之範圍內之光。磷光體層可佈置成接近半導體發光裝置之作用區，或其可遠端地佈置於諸如一燈泡之一內表面上。

一熱致變色層202提供結構使得一關閉狀態外觀可經控制以改變成一透明外觀。明確言之，當半導體發光裝置通電時，由半導體發光裝置產生之熱引起佈置於熱致變色層中或上之熱致變色材料之一相變，使得達成一透明或半透明外觀。在此實施例及其他實施例中，達成光發射而無光輸出衰減且無非所要開啟狀態色偏移。

在一些實施例中，藉由實施一各別熱產生器(例如，加熱元件218₁、加熱元件218₂)以藉由加熱引起熱致變色顏料之相變，或藉由設計其中顏料之溫度藉由吸收來自LED之光子而升高至相變所必需之溫度之一結構，可將熱致變色顏料經佈置成遠離LED。在一些實施例中，使用熱致變色顏料之一緻密膜來增強自LED至全部顏料顆粒之熱傳遞。熱致變色顏料可塗敷於導電及/或導熱玻璃(諸如在圖2A中展示為玻璃層204)之一表面。一嵌入式導體220可佈置於玻璃上或玻璃中。嚴格地作為一項實例，氧化銦錫(ITO)玻璃可用作一玻璃層，其放置於由一LED發射之光之路徑中。藉由使電流通過ITO玻璃，玻璃及經塗敷顏料由歐姆熱加熱。類似地，可將細導電線嵌入於熱致變色顏料基質中或附近。可藉由使電流通過該等線而加熱熱致變色顏料。玻璃層之前述描述僅為一項實例。可使用傳導熱之其他結構部件。在一些實施例中，熱致變色顏料與此一結構部件直接接觸。結構部件本身可由一實質上透明材料(例如，玻璃)或一實質上半透明材料形成。

在本發明之一些實施例中，熱致變色顏料塗敷於一磷光體層208之頂部上之一熱致變色顏料層206中的LED之頂部上，該磷光體層208佈置於LED作用區之一光學路徑中。

呈粉末形式且呈不同色彩之熱致變色顏料通常可用。在許多情況中，可基於特定相變溫度選擇具各種色彩之熱致變色顏料。

圖2B描繪一半導體發光設備2B00，其具有佈置於一透鏡上以改變一發光設備在關閉狀態與開啟狀態之間的色彩之熱致變色材料。作為一選項，半導體發光設備2B00或其之任何態樣之一或多個變體可在任何環境中及/或在本文中描述之實施例之任何內容背景中實施。

存在將熱致變色顏料佈置於LED之光學路徑中使得熱致變色顏料在LED或加熱元件之操作期間被加熱之許多可能方式。熱致變色顏料232可塗敷於一二級光學器件(諸如(舉例而言)一透鏡230)上。當LED通電時，塗敷於透鏡之熱致變色顏料吸收由LED發射之光。吸收來自LED之光子使透鏡以及熱致變色材料之溫度升高，升高的溫度推動熱致變色材料通過一相變，其繼而展現透明性或半透明性。

在前述實施例之任一者中，加熱熱致變色顏料以使溫度升高可包含藉由LED之操作加熱及/或藉由啟動熱耦合至(例如，藉由接近或歸因於熱致變色顏料存在於一導熱結構部件中或上)熱致變色顏料之一熱產生器加熱之任何組合。

諸如在前述圖2A及圖2B中描繪之一裝置適用於一相機閃光單元應用。在此一應用中，閃光持續時間係約200ms。一個可能設計僅依賴於自LED發出之光子來啟動熱致變色材料之相變。因此，切換時間(例如，熱致變色材料之一相變所需之時間)應足夠快以使熱致變色材料在閃光循環之一早期部分內變換為透明狀態。此一設計要求可藉由混合一選定熱致變色顏料以形成一載體漿液(例如，聚矽氧基混合物) 且將該載體漿液沈積於一LED之一磷光體層上(或附近)而得以滿足。在一項實施例中，選擇一黑色顏料(例如，具有62℃之一切換溫度之一黑色顏料)。在相同或其他實施例中，可使用其他材料，諸如一藍色顏料(例如，具有47℃之一切換溫度之一藍色顏料)，且可與其他顏料混合在一起。

一給定應用可包含可影響一顏料之選擇之多種設計要求。嚴格地作為一實例，可使用一選擇圖以有利於混合彩色及黑色顏料時之選擇。

圖3係用於選擇波長轉換及/或熱致變色材料以改變一發光設備之關閉狀態色彩之一選擇圖300。圖3之圖標繪描繪為橢圓之選擇範圍。橢圓經配置以針對自紅色、至橙色、至黃色、至綠色、至藍色、至靛藍且直至紫色之一色譜近似表示切換溫度(例如，較低溫度、較高溫度)之範圍。亦描繪黑色。黃色、橙色及紅色落於一類別302中，其中磷光體主體本身可用以達成一所要色彩外觀。自LED發出之光子與類別302之磷光體相互作用，該等相互作用產生一設計內色偏移。

該圖亦描繪類別304及類別306，其中綠色及/或藍色熱致變色顏料與紅色、橙色或黃色磷光體之磷光體混合以產生可能匹配於一參考色彩(例如，出於美觀目的)之一所要色相、強度及色調。藍色及黑色熱致變色顏料展現類似切換時間特性。類別308描繪添加藍色或黑色顏料以與其他顏料及磷光體混合之一選擇提供可塗敷於一LED設備以展現一廣範圍的彩色關閉狀態外觀之一廣色彩選擇範圍。

該圖描繪自相對較低溫度至相對較高之切換溫度。所示類別310₁描繪相對較低切換溫度，而類別310₂描繪相對較高切換溫度。

熱致變色膠囊

熱致變色顏料通常作為膠囊予以遞送，該等膠囊包括與一顯影劑(例如，酚化合物，諸如雙酚A)形成一彩色複合物之一染料(例如，一螺內酯、螺吡喃或螢烷)。染料及顯影劑皆存在於充滿一長鏈醇、酯或酸之密封聚合物膠囊內。醇、酯或酸之熔點決定染料之切換溫度。在熔融之後，染料-顯影劑複合物解離，因此導致材料之變色。硬的三聚氰胺或其他聚合物及相對較具溫度穩定性之聚合物通常用於聚合物殼。

如先前提及，期望熱致變色材料在呈固態時展現一高度反射性(例如，具所尋求之色彩)，且在呈液態時展現一高度透明性。下文圖4呈現其中熱致變色材料在一可見光波長範圍內展現不同程度的反射性之情形。

圖4係展示一熱致變色膜在兩個溫度下之透射率之一透射光譜圖400。更明確言之，透射光譜圖400描繪一熱致變色顏料隨著溫度在室溫(例如，25℃)與高溫(例如，150℃)之間變化之一例示性系列之透射性變化。藉由肉眼或在一顯微鏡下且不使用其他偵測方法可容易偵測到外觀變化。

在此實例中，曲線之大致形狀證實透射率在兩個溫度之間的變動在相對較低波長處更大(例如，在藍至綠區中)。在較高波長處(例如，在橙至紅區中)，熱致變色顏料展現愈來愈高的透明性。

所示加熱轉變402在光譜中之一低點處開始且接著通過高達150℃之一溫度變化。在一冷卻轉變404中，材料返回一先前溫度及先前狀態(例如，虛線)。所示轉變僅為例示性轉變。

圖5A描繪一發光裝置在一空氣填充環境中之時變效能降級5A00。已知熱致變色顏料會降解。降解可由非所要熱條件及/或非所要光化學環境產生及/或推進。

光化學降解

光化學降解最常涉及活性含氧物，諸如單態氧及/或源自過氧化物之自由基。補救技術(例如，抑制氧相關降解之技術)包含引入抗氧化劑及自由基捕捉劑，諸如受阻胺光穩定劑(HALS)。抑制光化學降解之另一方式係藉由將氣密密封層塗敷於包括熱致變色膠囊之一或多個層上或熱致變色膠囊本身上而自系統排除氧。薄層沈積提供保護一下伏層或材料使之免於與含氧氣體(例如，空氣)及/或含氧液體(例如，水)接觸之一技術。

關於薄層沈積之一般方法之進一步細節描述與共用擁有之專利申請公開案WO2016041838中。

不同應用容許不同降解補救技術。嚴格地作為一例示性應用，下文論述(例如，一相機之)一閃光單元。特定使用模式及可靠性要求包含：

- 其中燈接通達約200ms而在一1安培驅動電流下操作之最少30,000個閃光循環。

- 在各閃光循環期間溫度達到120℃或更高。

- 操作壽命係至少168小時之高溫操作壽命。

為達成此等嚴格可靠性要求，應避免熱致變色材料與氧之間的接觸。

透過排除氧之降解補救

為證實排除氧對降解之效應，比較一空氣氣氛中(例如，一相對富氧氣氛中)之切換與一氮氣氣氛(例如，相對貧氧氣氛)中之切換。

當閃光單元系統在一空氣填充環境中曝露於藍光時，透射強度在高溫下隨時間減低(參見減低趨勢505)。曲線504之衰減形狀指示在相之間的不完全切換及/或褐變效應。在圖5A之特定實例中，曲線504描繪當在一空氣填充環境中(例如，大致25%氧氣)在0.8W/cm²之藍光強度下自20℃(在一低積分強度)切換至70℃(在一高積分強度)時之經偵測藍光強度。

藉由自其中佈置熱致變色材料之環境中消除氧，熱致變色材料之降解可停止或減緩。消除氧之一個技術係提供一富氮氣氛以清除氧。關於圖5B展示且論述減少的效能降級之證據。

圖5B描繪一發光裝置在一氧空乏環境中之減少的效能降級5B00。明確言之，該圖描繪與如關於圖5A所展示及論述相同之切換量變曲線，然而圖5B之條件包含一氮氣流。光強度係0.8W/cm²，此係與圖5A中描繪之條件相同或相似。測試條件包含在透明狀態之一45分鐘時期與在彩色狀態之一80分鐘時期之間的一循環。在該等時期內取得之量測值(參見曲線506)並未衰減或衰退。在一貧氧環境中，裝置並未經歷明顯降級。

圖6描繪一A燈設備在關閉狀態與開啟狀態之間之彩色至白色600轉變。作為一選項，彩色至白色600或其之任何態樣之一或多個變體可在任何環境中及/或在本文中描述之實施例之任何內容背景中實施。

該圖描繪標繪於一藍至綠色譜之末端處之兩個燈。一個燈歸因於將一綠色外觀熱致變色材料塗層塗敷於由一半透明材料603_GREEN形成之一主體而展現一相對較長波長之色彩606。另一燈歸因於將一藍色外觀熱致變色材料塗層塗敷於由一半透明材料602_BLUE形成之一主體而展現一相對較短波長之色彩604。當一燈通電時，來自LED之光子撞擊塗層而引起塗層之一相變，此繼而引起一色彩及/或透射率變化。如所示，經通電燈具有一清透或白色外觀之通電狀態608，其取決於發出光之強度而可或可不為肉眼可見。

除照明燈及相機閃光單元外之應用可利用本文中揭示之技術。嚴格地作為額外實例，熱致變色材料可於燈絲LED燈及/或手持式或頭戴式閃光燈及/或汽車LED前照燈及/或其中LED模組(明確言之LED模組之一部分上之一塗層)為消費者可見之任何應用中使用。

圖7描繪一閃光單元設備自關閉狀態至開啟狀態之一彩色至透明 700轉變。作為一選項，彩色至透明700或其之任何態樣之一或多個變體可在任何環境中及/或在本文中描述之實施例之任何內容背景中實施。

如所示，一閃光單元設備整合至一諸如一智慧型電話或相機之裝置702中。在一關閉狀態中，閃光單元設備具有一綠色外觀(參見綠色狀態704_GREEN)。在至一開啟狀態之一電力循環期間，閃光單元設備之可見結構中或上之熱致變色材料轉變至一清透狀態(參見透明狀態704_TRANSPARENT)。因而，自閃光單元設備發出之光並未衰減且未色彩偏移。

本發明之額外實施例

額外實際應用實例

圖8A描繪根據本發明用於製造一設備之一方法8A00。如所示，提供一半導體發光裝置(步驟802)。將波長轉換材料(磷光體、染料或量子點)佈置成接近半導體發光裝置(步驟804)。基於半導體發光裝置之一特定使用或應用及/或基於半導體發光裝置之預期使用，選擇一或多個熱致變色材料(步驟805)。隨一載體(例如，一透鏡、一燈泡主體、一玻璃層等)佈置(例如，塗敷、嵌入、灌注、塗刷、黏附、裝載等)選定之一或多個熱致變色材料使得熱致變色材料在半導體發光裝置之一關閉狀態中可見(步驟806)。熱變色材料可藉由在自作用區發出之光子之一光學路徑中之操作而加熱，或可透過一加熱元件加熱。在一些實施例中，將一透鏡放置於自作用區發出之光子之一光學路徑中(步驟808)。一玻璃層可為實質上平坦的或一玻璃層可經塑形以用作一透鏡，或一玻璃層可用作一燈泡(步驟810)。在自作用區發出之光子之一光學路徑中之此一層(例如，玻璃或其他材料)可用作熱致變色材料之一載體(步驟812)。

圖8B描繪根據本發明用於製造一結構之一方法8B00。如所示，藉由提供一半導體發光裝置(步驟820)且將熱致變色顏料佈置於由半導體發光裝置發射之光之一路徑中(步驟830)而組裝一結構。

採用本發明之實施例之額外系統

額外實例

所揭示實施例或其之變體之任一者可於一廣範圍的照明應用及/或裝備中使用。下文係對代表性裝備中之一些例示性照明應用之一描繪及論述。

圖9A呈現一下照燈裝備之一側視圖。如所示，下照燈裝備902包含支撐一發光裝置陣列906之一剛性或半剛性外殼904。發光裝置陣列可組織成任何配置，例如且如所示，組織成佈置於一印刷線路板模組908之邊界內之一線性陣列。一些下照燈在發光裝置陣列中可由下照燈發射器910之更多個(或更少個)例項組成。

圖9B呈現一管式發光二極體(TLED)裝備之一側視圖。如所示，一TLED 922包含經組織以裝配於由TLED管邊界924形成之TLED腔內的TLED發射器920之例項之一線性陣列。一剛性或半剛性外殼926支撐一剛性或撓性基板928，該基板928支撐一發光裝置陣列906。剛性或撓性基板928可包含印刷線路結構(例如，跡線、通孔、連接器等)或佈置於剛性或撓性基板之一個或兩個側上之其他導電結構。

圖9C呈現一嵌燈裝備之一立面圖。如所示，嵌燈裝備942包含支撐一發光裝置陣列之一剛性或半剛性之經塑形外殼946。發光裝置陣列可組織成任何配置，例如且如所示，組織至佈置於經塑形外殼之邊界內之一印刷線路板模組908上之一配置。一些嵌燈可由填入至印刷線路板模組上之發光裝置之更多個(或更少個)例項組成。

已描述在基於LED照明產品中使用具一選定色彩之熱致變色材料之方法以及其等相關優點。

在已詳細描述本發明之情況下，熟習此項技術者將瞭解，在本發明之情況下，可在不脫離本文中描述之發明概念之精神之情況下修改本發明。因此，本發明之範疇並不意欲限於所繪示且描述之特定實施例。

2A00‧‧‧半導體發光設備

202‧‧‧熱致變色層

204‧‧‧玻璃層

206‧‧‧熱致變色顏料層

208‧‧‧磷光體層

210‧‧‧p型材料

212‧‧‧作用區

214‧‧‧n型材料

216‧‧‧基台

218₁‧‧‧加熱元件

218₂‧‧‧加熱元件

220‧‧‧嵌入式導體

222‧‧‧半導體發光裝置

Claims

一種發光結構，其包括：一半導體發光裝置；一透明結構部件，其在由該半導體發光裝置發射之一光路徑中鄰近該半導體發光裝置；一導電膜，其佈置於該透明結構部件上；及一熱致變色材料層，其與該透明結構部件或該導電膜直接接觸，該熱致變色材料具有一彩色狀態及一透明或半透明狀態；當該半導體發光裝置開啟時，該導電膜經組態以藉由歐姆加熱而加熱該熱致變色材料層，使該熱致變色材料自該彩色狀態轉變至該透明或半透明狀態。
如請求項1之結構，其進一步包括佈置於該半導體發光裝置與該熱致變色材料層之間的一波長轉換材料。
如請求項2之結構，其中該熱致變色材料層與該波長轉換材料直接接觸。
如請求項2之結構，其中該熱致變色材料層與該波長轉換材料隔開。
如請求項4之結構，其進一步包括佈置於由該半導體發光裝置發射之該光路徑中之一透鏡，且一第二熱致變色材料層佈置於該透鏡上。
如請求項1之結構，其中該彩色狀態係一藍色外觀、一黑色外觀或一紅色外觀之一者。
一種發光結構，其包括：一半導體發光裝置；一透明結構部件，其在由該半導體發光裝置發射之一光路徑中鄰近該半導體發光裝置；一導電線，其與該透明結構部件接觸；及一熱致變色材料層，其與該透明結構部件直接接觸，該熱致變色材料具有一彩色狀態及一透明或半透明狀態；當該半導體發光裝置開啟時，該導電線經組態以藉由歐姆加熱而加熱該熱致變色材料層，使該熱致變色材料自該彩色狀態轉變至該透明或半透明狀態。
如請求項7之結構，其中該導電線嵌入於該透明結構部件中。
如請求項7之結構，其中該導電線係佈置於該透明結構部件上。
如請求項7之結構，其進一步包括佈置於該半導體發光裝置與該熱致變色材料層之間的一波長轉換材料。
如請求項7之結構，其進一步包括佈置於由該半導體發光裝置發射之該光路徑中之一透鏡，且一第二熱致變色材料層佈置於該透鏡上。
如請求項7之結構，其中該彩色狀態包含一藍色外觀、一黑色外觀或一紅色外觀之一者。