技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種使用固態(tài)發(fā)光元件作為光源的發(fā)光器件，及使用其的照明裝置和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

發(fā)光二極管（LED）可以以低功率實現(xiàn)高亮度發(fā)光。因此，已經(jīng)將LED用作諸如顯示器和照明裝置等各種電氣裝置的光源。最近，除紅光LED和綠光LED以外，已將藍光LED投入實際使用，從而能夠通過組合三種顏色（RGB）（即，紅光、綠光和/或藍光LED）來發(fā)射具有各種顏色的光。另外，可以通過將LED與對從LED發(fā)射的光的波長進行變換的熒光體（phosphor）進行組合來任意地設(shè)定所發(fā)射的光的色溫。

通常，已知包括發(fā)射藍光的藍光LED、發(fā)射紅光的紅光LED和含有多種熒光體的密封樹脂的發(fā)光器件，該多種熒光體被藍光LED所發(fā)射的光激發(fā)而發(fā)射光（例如，參見日本專利特許公開NO.2010-147306（JP2010-147306））。密封樹脂覆蓋LED。在發(fā)光器件中，該多種熒光體在藍光LED所發(fā)射的光的峰值波長與紅光LED所發(fā)射的光的峰值波長之間的波長范圍內(nèi)具有發(fā)光峰值波長。

根據(jù)該配置，可以利用熒光體所發(fā)射的光來寬廣地補償在藍光LED所發(fā)射的光與紅光LED所發(fā)射的光之間的中間波長范圍內(nèi)的光。結(jié)果，能夠增強來自光源的混合光的演色性（colorrendering）性質(zhì)。

在JP2010-147306中描述的發(fā)光器件中，利用在可見光的短波長側(cè)具有峰值波長的藍光LED所發(fā)射的光激發(fā)多種熒光體來發(fā)光。通過控制每個LED導通功率來改變發(fā)光器件所發(fā)射的光的色溫。因此，當藍光LED的導通功率增大時，熒光體所發(fā)射的中間波長范圍（例如，綠光到橙色光）內(nèi)的光的功率相應(yīng)地上升。因此，不能得到具有足夠高色溫的照明光。因此，色溫的可變范圍變窄。此外，雖然可以通過在相對較低的色溫范圍內(nèi)控制紅光LED的導通功率來調(diào)節(jié)色溫，但是難以通過在相對較高的色溫范圍內(nèi)控制藍光LED的導通功率來調(diào)節(jié)色溫。結(jié)果，難以平滑地改變照明光的色溫。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于上述情況，本發(fā)明提供了一種發(fā)光器件及使用其的照明裝置，所述發(fā)光器件具有寬可變范圍色溫的照明光并能夠平滑改變照明光的色溫。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種發(fā)光器件，包括：多種固態(tài)發(fā)光元件，具有彼此不同的峰值波長；以及波長變換器，包括對從每個所述固態(tài)發(fā)光元件發(fā)射的光的波長進行變換的熒光體，其中，所述波長變換器設(shè)置成覆蓋所述固態(tài)發(fā)光元件，并且其中，所述熒光體包括第一熒光體、第二熒光體和第三熒光體中的兩個或更多，所述第一熒光體被所述多種固態(tài)發(fā)光元件之中、在相對較長波長側(cè)具有峰值波長的固態(tài)發(fā)光元件所發(fā)射的光激發(fā)，所述第二熒光體被所述多種固態(tài)發(fā)光元件之中、在相對較短波長側(cè)具有峰值波長的固態(tài)發(fā)光元件所發(fā)射的光激發(fā)，所述第三熒光體被所述多種固態(tài)發(fā)光元件中的任一種所發(fā)射的光激發(fā)。

所述第一熒光體、所述第二熒光體或所述第三熒光體可以包括多種熒光物質(zhì)，所述多種熒光物質(zhì)具有彼此相同的激發(fā)波長和彼此不同的峰值波長。

所述波長變換器優(yōu)選地包括第一層和第二層，所述第一層由含有所述第一熒光體、所述第二熒光體和所述第三熒光體之中在相對較長波長側(cè)具有激發(fā)波長的熒光體的密封樹脂制成，所述第二層由含有與所述第一層的密封樹脂中含有的熒光體的激發(fā)波長相比、在相對較短波長側(cè)具有激發(fā)波長的熒光體的密封樹脂制成。另外，所述第一層可以設(shè)置成覆蓋所述固態(tài)發(fā)光元件，并且所述第二層設(shè)置在所述第一層上。

所述多種固態(tài)發(fā)光元件可以包括至少一個第一固態(tài)發(fā)光元件和至少一個第二固態(tài)發(fā)光元件，所述第一固態(tài)發(fā)光元件在相對較長波長側(cè)具有峰值波長，所述第二固態(tài)發(fā)光元件在相對較短波長側(cè)具有峰值波長。

所述第一熒光體可以對從所述第二固態(tài)發(fā)光元件發(fā)射的光進行散射，所述第二熒光體可以對從所述第一固態(tài)發(fā)光元件發(fā)射的光進行散射。

優(yōu)選地是交替地布置所述第一固態(tài)發(fā)光元件和所述第二固態(tài)發(fā)光元件，以使得彼此相鄰。

在所述發(fā)光器件中，可以在組的基礎(chǔ)上分離地布置所述第一固態(tài)發(fā)光元件的組和所述第二固態(tài)發(fā)光元件的組。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種照明裝置，包括上述發(fā)光器件和控制器，所述控制器控制所述多種固態(tài)發(fā)光元件中的每一個的導通功率，從而改變通過混合從所述固態(tài)發(fā)光元件發(fā)射的光而得到的混合光的色溫。

所述控制器可以通過改變第一類型發(fā)光元件和第二類型發(fā)光元件兩者的導通功率來改變所述混合光的所述色溫。

或者，所述控制器可以通過改變第一類型發(fā)光元件和第二類型發(fā)光元件之一的導通功率同時將另一者的導通功率固定于預(yù)定值來改變所述混合光的所述色溫。

根據(jù)本發(fā)明的第三個方面，提供了一種照明系統(tǒng)，包括上述發(fā)光器件或照明裝置。在包括所述發(fā)光器件的情況下，所述照明系統(tǒng)還包括控制器，所述控制器控制所述多種固態(tài)發(fā)光元件中的每一個的導通功率，從而改變通過混合從所述固態(tài)發(fā)光元件發(fā)射的光而得到的混合光的色溫。

根據(jù)本發(fā)明，能夠通過控制多種固態(tài)發(fā)光元件的導通功率來擴大色溫的可變范圍。此外，所述波長變換器包括所述第一熒光體、所述第二熒光體和所述第三熒光體中的至少兩個，其由多種固態(tài)發(fā)光元件中的每一個激發(fā)來發(fā)射光，從而補償中間波長范圍內(nèi)的光的顏色。因此，能夠平滑地改變照明光的色溫。

附圖說明

通過結(jié)合附圖給出的實施例的以下描述，本發(fā)明的目的和特征將變得顯而易見，在附圖中：

圖1是示出包括根據(jù)本發(fā)明的實施例的發(fā)光器件的照明裝置的配置的示意圖；

圖2A是包括根據(jù)本發(fā)明的實施例的發(fā)光器件的照明系統(tǒng)的外部透視圖，圖2B是其分解透視圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光器件的第一配置示例中的主要部分的截面圖；

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光器件中使用的熒光體的激發(fā)波長特性；

圖5A和圖5B是示出根據(jù)第一配置示例的發(fā)光器件所發(fā)射的光的光譜的示意圖；

圖6A和圖6B是示出根據(jù)第一配置示例的另一示例的發(fā)光器件所發(fā)射的光的光譜的示意圖；

圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光器件的照明光的色溫和色度的變化范圍的色度圖；

圖8是第一配置示例中的、具有修改的波長變換器的發(fā)光器件的截面圖；

圖9是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光器件的第二配置示例中的主要部分的截面圖；

圖10A和圖10B是示出根據(jù)第二配置示例的發(fā)光器件所發(fā)射的光的光譜的示意圖；

圖11是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光器件的第三配置示例中的主要部分的截面圖；

圖12A和圖12B是示出根據(jù)第三配置示例的發(fā)光器件所發(fā)射的光的光譜的示意圖；

圖13A和圖13B示出了用于布置上述配置示例中的多種固態(tài)發(fā)光元件的圖案示例；

圖14A和圖14B示出了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光器件所適用的照明裝置的示例；

圖15A和圖15B示出了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光器件所適用的照明系統(tǒng)的示例。

具體實施方式

在下文中，將會參照形成本發(fā)明的一部分的附圖來描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的發(fā)光器件及使用其的照明裝置和系統(tǒng)。

圖1示出了包括根據(jù)本發(fā)明的實施例的發(fā)光器件1的照明系統(tǒng)100的示意性配置。如圖1所示，照明系統(tǒng)100包括具有多個發(fā)光二極管（以下簡稱為LED）作為光源的發(fā)光器件1、用于將色溫設(shè)定為預(yù)定值的色溫設(shè)定單元3和控制光源2以輸出具有色溫設(shè)定單元3所設(shè)定的色溫的光的控制器4。

發(fā)光器件1的光源2包括多種（在此示例中為兩種）LED2a和2b。LED2a和2b具有不同的峰值波長，在峰值波長處所發(fā)射的光的光譜輻射強度最大化。光源2安裝在襯底5上作為封裝，每個封裝均包括至少一個LED2a和至少一個LED2b。此外，有線電路5a和5b形成在襯底5上以連接LED2a和2b，使得相同類型的LED被串聯(lián)連接。

在這種情況下，LED2a（第一固態(tài)發(fā)光元件）是在相對較長波長側(cè)具有發(fā)射光的峰值波長的元件，LED2b（第二固態(tài)發(fā)光元件）是在相對較短波長側(cè)具有發(fā)射光的峰值波長的元件。

色溫設(shè)定單元3包括量控制器31，其用于將通過混合LED2a和2b所發(fā)射的光（即，發(fā)光器件1的照明光）而得到的混合光的色溫設(shè)定成預(yù)定值。當用戶旋轉(zhuǎn)量控制器31時，使發(fā)光器件1導通，然后發(fā)光器件1的光功率隨著量控制器31的旋轉(zhuǎn)量而變化。例如，在發(fā)光器件1導通之后，輻射具有高色溫的光同時光功率小。當進一步旋轉(zhuǎn)量控制器31時，光的色溫在發(fā)光器件1的光功率增大的同時從高色溫逐漸變化到低色溫。以附接到墻壁的操作單元或遠程控制器的形式來設(shè)置色溫設(shè)定單元3，并且由用戶來操作色溫設(shè)定單元3。當用戶對其進行操作時，色溫設(shè)定單元3以有線或無線的方式相應(yīng)地向控制器4發(fā)送操作信號。

控制器4包括多個輸出端子（在所示示例中為輸出端子a和b），該輸出端子與由光源2組成的封裝的類型相對應(yīng)?？刂破?可以并入到用于向發(fā)光器件1供電的供電單元（未示出）中。此外，控制器4具有整流變壓器電路（未示出），其從商用電源（未示出）接收供給的電力并將其變換成預(yù)定的直流電流?？刂破?基于從色溫設(shè)定單元3輸入的負荷（duty）信號來控制施加到每一LED2a和2b的電壓，該負荷信號包括與設(shè)定色溫有關(guān)的控制信息。輸出端子a和b分別通過配線41a和41b連接到有線電路5a和5b。

圖2A示出了嵌入在天花板、墻壁等中的嵌入型照明系統(tǒng)10的外觀。照明系統(tǒng)10包括容納供電單元（未示出）的主體11和發(fā)光器件1。用于控制發(fā)光器件1的照明的控制器4并入到供電單元中。照明系統(tǒng)10還包括框體12，其適配到形成在天花板等中的開口內(nèi)以保持光源等，端子臺（terminalblock）13連接到供電線以從商用電源接收電力。利用安裝彈簧14將框體12固定到天花板等。

如圖2B所示，照明系統(tǒng)10包括襯底5、用于從光源2散熱的熱沉（heatsink）6、設(shè)置在襯底5與熱沉6之間的支承構(gòu)件7、以及用于保護光源2的保護蓋8。在保護蓋8的后側(cè)，設(shè)置有螺紋孔（未示出），使得可以插入螺釘（未示出）以從熱沉6（主體11）的內(nèi)側(cè)穿過該螺紋孔直到保護蓋8，從而將保護蓋8固定到熱沉6。

襯底5是用于發(fā)光模塊的通用襯底，并由具有電絕緣性的材料（例如，金屬、諸如氮化鋁（AlN）等金屬氮化物、諸如氧化鋁（Al2O3）等金屬氧化物（包括陶瓷）、樹脂、或玻璃纖維）制成。襯底5具有與主體11的內(nèi)部形狀相對應(yīng)的平坦外部形狀，例如，基本上為圓形。襯底5具有形成在襯底5的外周中且用于附接到熱沉6的槽口（notch）孔51。

另外，襯底5具有形成為向保護蓋側(cè)開口的開口。光源2接合到該開口，并從保護蓋8的對應(yīng)開口露出。此外，用作有線電路5a和5b的導電圖案（未示出）形成在襯底中，并且光源2的每個LED均連接到該導電圖案。該導電圖案通過配線41a和41b連接到容納在主體11中的供電單元。配線41a和41b插入到設(shè)置在襯底5中的通孔（未示出）內(nèi)，并電連接到該導電圖案。

熱沉6例如由鋁合金等制成，并通過優(yōu)選地使用通用的鋁壓鑄（die-cast）與主體11一體地形成或者作為主體11的一部分。在熱沉6面對支承構(gòu)件7的表面上，形成用于插入用于固定襯底5的固定構(gòu)件（諸如螺釘?shù)龋┑墓潭祝ㄎ词境觯┗蛘哂糜趯⑴渚€41a和41b插入到主體11中的通孔（未示出）。另外，在熱沉6中形成在熱輻射鰭61以增大與外界空氣接觸的表面積，從而提高散熱。

支承構(gòu)件7由具有高熱導率及絕緣性質(zhì)的樹脂材料形成。優(yōu)選地，樹脂材料的耐絕緣電壓約為4kV，熱導率為5W/mk至10W/mk。另外，樹脂材料可以含有適當?shù)奶盍?。因此，可以通過調(diào)節(jié)填料的類型和添加來任意地控制支承構(gòu)件7的熱導率和絕緣性質(zhì)。因此，樹脂材料例如可以包括含有作為填料的陶瓷顆粒等的ABS樹脂、PBT樹脂等。

另外，可以將諸如氧化鋁（Al2O3）、氧化鈦（TiO2）或氮化鋁（AlN）等具有高熱導率及絕緣性質(zhì)的金屬氧化物顆粒用作填料。優(yōu)選地，用于支承構(gòu)件7的樹脂材料在其表面上具有發(fā)粘的凝膠（粘合性質(zhì)），并且具有良好的緩沖，即，低剛度。另外，支承構(gòu)件7分別在與熱沉6的固定孔和通孔（未示出）相對應(yīng)的位置中具有固定孔71和通孔72，固定孔71用于插入諸如螺釘?shù)裙潭?gòu)件來襯底5將固定到熱沉6，通孔72用于將配線41a和41b插入主體11中。

通過使用諸如透明丙烯酸等透光材料，將保護蓋8注入成型為底部圓筒狀。保護蓋8具有設(shè)置成與光源2的安裝位置相對應(yīng)的多個開口81。透鏡82插入開口81中以分布來自光源2的光。可以與保護蓋8一體地形成透鏡82。開口81的內(nèi)周面可以形成為反射面。優(yōu)選地，在保護蓋8的下表面上（即，面對襯底5的表面）上進行表面紋理化。這可以使包括發(fā)光器件1、襯底5等的內(nèi)部結(jié)構(gòu)難以從外部可見。

如圖3所示，發(fā)光器件1包括用作光源2的LED2a和2b、凹入框架部21和波長變換器22，凹入框架部21具有在其底部且圍繞LED2a和2b的LED2a和2b的安裝表面，波長變換器22包括對LED2a和2b所發(fā)射的光的波長進行變換的熒光體9。通過在框架部21中填充由諸如有機硅樹脂等透明樹脂制成的、含有熒光體9的密封樹脂23來形成波長變換器22。即，波長變換器22設(shè)置成覆蓋LED2a和2b兩者，并作為LED2a和2b的密封構(gòu)件同時對LED2a和2b所發(fā)射的光的波長進行變換。

一種通用化合物半導體等用于LED2a和2b。從LED2a和2b發(fā)射的光波長是任意的，但優(yōu)選地是其峰值波長落在350至470nm的波長范圍內(nèi)。為了增大由控制LED2a和2b所發(fā)射的光的熒光體9的發(fā)光的準確性，優(yōu)選地是LED2a和2b所發(fā)射的光的峰值波長之間的差較大，更優(yōu)選地是，差為40nm或更大。

熒光體9包括三種類型中的至少兩個：被在長波長側(cè)上具有峰值波長的LED2a所發(fā)射的光激發(fā)的第一熒光體91、被在短波長側(cè)上具有峰值波長的LED2b所發(fā)射的光激發(fā)的第二熒光體92、以及被兩個LED2a和2b所發(fā)射的光激發(fā)的第三熒光體93。圖4示出了當LED2a所發(fā)射的光的峰值波長為450nm且LED2b所發(fā)射的光的峰值波長為400nm時，第一熒光體91、第二熒光體92和第三熒光體93的激發(fā)波長的示例。

熒光體9可以包括三種類型中的兩種，例如，第一熒光體91和第二熒光體92，第二熒光體92和第三熒光體93，或者第一熒光體91和第三熒光體93?；蛘?，熒光體9可以包括熒光體91、92和93的所有三種類型。

第一熒光體91包括具有共同的激發(fā)波長且峰值波長彼此不同的熒光物質(zhì)91a和91b。類似地，第二熒光體92包括具有共同的激發(fā)波長且峰值波長彼此不同的熒光物質(zhì)92a和92b，第三熒光體92包括具有共同的激發(fā)波長且峰值波長彼此不同的熒光物質(zhì)93a和93b（參見稍后描述的圖9）。

以下將會描述發(fā)光器件1的三種配置示例。在第一配置示例中，熒光體9包括第一熒光體91（熒光物質(zhì)91a和91b）和第二熒光體92（熒光物質(zhì)92a和92b）。在第二配置示例中，熒光體9包括第二熒光體92（熒光物質(zhì)92a和92b）和第三熒光體93（熒光物質(zhì)93a和93b）。在第三配置示例中，熒光體9包括第一熒光體91（熒光物質(zhì)91a和91b）和第三熒光體93（熒光物質(zhì)93a和93b）。

（第一配置示例）

圖3和圖5A至圖6B示出了發(fā)光器件1的第一配置示例。在此情況下，發(fā)射峰值波長為450nm的藍光的藍光LED用作LED2a（第一固態(tài)發(fā)光元件），發(fā)射峰值波長為400nm的紫光的紫光LED用作LED2b（第二固態(tài)發(fā)光元件）。然后，分別使用CSO熒光體（例如，CaSc2O4Ce）和CaS熒光體作為第一熒光體91的熒光物質(zhì)91a和91b。熒光物質(zhì)91a和91b的激發(fā)波長約為450nm，并分別發(fā)射綠光和橙至紅光。

分別使用BAM:Eu,Mn熒光體和LOS熒光體（例如，LaO2S:Eu）作為第二熒光體92的熒光物質(zhì)92a和92b。熒光物質(zhì)92a和92b具有約400nm的激發(fā)波長，并分別發(fā)射藍光和紅光。由熒光物質(zhì)91a、91b、92a和92b所發(fā)射的光在其光譜上可以具有多個峰值波長。在本文中，具有最大峰值波長的光的顏色表示從對應(yīng)的熒光物質(zhì)發(fā)射的光的顏色。另外，上述熒光體是示例性的，并且可以使用具有相同波長變換特性的其它熒光體。同樣適用于稍后描述的熒光體。

根據(jù)上述配置，LED2a和2b發(fā)射在可見光范圍內(nèi)的短波長側(cè)上具有峰值波長的光。由從LED2a和2b發(fā)射的光激發(fā)每個熒光物質(zhì)，并發(fā)射在可見光范圍內(nèi)的長波長側(cè)上具有峰值波長的光。在第一至第三配置示例中，假定熒光物質(zhì)92a和92b具有高波長變換效率，并將400nm附近的波長范圍內(nèi)的大部分光變換成不同波長范圍的光。

根據(jù)發(fā)光器件1的照明光的色溫的可變范圍，適當?shù)卣{(diào)節(jié)熒光物質(zhì)91a和91b在密封樹脂23中的濃度。例如，在圖3所示的第一配置示例中，將熒光物質(zhì)91a和91b的濃度設(shè)定成低于熒光物質(zhì)92a和92b的濃度。調(diào)節(jié)發(fā)射橙至紅光的熒光物質(zhì)91b的濃度，使其相對高于熒光物質(zhì)91a的濃度。此外，調(diào)節(jié)熒光物質(zhì)92a的濃度，使其相對低于熒光物質(zhì)92b的濃度。

例如，假定控制器4分別將LED2a和2b的導通負荷（ONduty）控制為100%和0%。圖5A示出了在此時通過混合LED2a所發(fā)射的光和熒光物質(zhì)91a和91b所變換的光而得到的白光光譜。在這個示例中，由于熒光物質(zhì)91a和91b的濃度較低，所以輻射出從LED2a發(fā)射的藍光的一部分而沒有被熒光物質(zhì)91a和91b變換。在圖5A中用“2a”來表示從LED2a發(fā)射的光的峰值波長。另外，將藍光與熒光物質(zhì)91a和91b所變換的綠光和橙至紅光進行混合。結(jié)果，由于藍光的輻射強度相對較強，所以能夠得到具有相對較高的5000K色溫的照明光。

接著，假定控制器4分別將LED2a和2b的導通負荷控制為0%和100%。圖5B示出了在此時通過混合LED2b所發(fā)射的光和具有相對較高濃度的熒光物質(zhì)92a和92b所變換的光而得到的白光光譜。在這個示例中，由于熒光物質(zhì)92a和92b具有高變換效率和高濃度，所以從LED2b發(fā)射的大部分紫光被熒光物質(zhì)92a和92b變換，難以發(fā)出紫光。因此，混合了由熒光物質(zhì)92a和92b所變換的藍光和紅光。另外，由于熒光物質(zhì)92b的濃度高于熒光物質(zhì)92a的濃度，所以紅光的輻射強度相對較強，并能夠得到具有相對較低的3000K色溫的照明光。

在關(guān)于光譜的上述描述中，基于從LED2a發(fā)射的光來得到具有高色溫的照明光，基于從LED2b發(fā)射的光來得到具有低色溫的照明光。然而，本發(fā)明并不限于如上所述的熒光體的組合。例如，與用于得到圖5B中所示光譜的熒光體不同，可以將熒光物質(zhì)92a的濃度設(shè)定為高于熒光物質(zhì)92b的濃度。

然后，假定控制器4分別將LED2a和2b的導通負荷控制為0%和100%。圖6A示出了在此時通過混合LED2b所發(fā)射的光和熒光物質(zhì)92a和92b所變換的光而得到的白光光譜。在這個示例中，由于熒光物質(zhì)92a和92b具有高變換效率，所以從LED2b發(fā)射的大部分紫光被變換，難以發(fā)出紫光。另外，由于熒光物質(zhì)92a的濃度相對較高，所以在通過混合藍光和熒光物質(zhì)92a和92b所變換的紅光而得到的光中，藍光的輻射強度相對較強。因此，能夠得到具有相對較高的5000K色溫的照明光。

例如，與用于獲得圖5A中所示光譜的熒光體不同，熒光物質(zhì)91a和91b的濃度可以高于熒光物質(zhì)92a和92b的濃度，具體而言，可以將熒光物質(zhì)91b的濃度設(shè)定為高于熒光物質(zhì)91a的濃度。然后，假定控制器4分別將LED2a和2b的導通負荷控制為100%和0%。圖6B示出了在此時通過混合LED2a所發(fā)射的光和熒光物質(zhì)91a和91b所變換的光而得到的白光光譜。在這個示例中，由于熒光物質(zhì)91a和91b的濃度較高，與圖5A的情況相比，從LED2a發(fā)射的更大量的藍光被變換。

然后，混合熒光物質(zhì)91a和91b所變換的綠光和橙至紅光以及LED2a所發(fā)射的光。由于熒光物質(zhì)91b的濃度高于熒光物質(zhì)91a的濃度，所以橙至紅光的輻射強度相對較強，并且能夠得到具有相對較低的3000K色溫的照明光。因此，通過適當?shù)卦O(shè)定LED2a和2b的類型以及熒光物質(zhì)的類型和濃度，發(fā)光器件1可以發(fā)出具有任意色溫的光。此外，通過控制兩種類型的LED2a和2b的導通功率，能夠擴大色溫的可變范圍。

另外，由LED2b所發(fā)射的光激發(fā)的第二熒光體92難以被LED2a所發(fā)射的光激發(fā)，并作為散射材料來散射從LED2a發(fā)射的光。類似地，第一熒光體91作為散射材料來散射從LED2b發(fā)射的光。結(jié)果，從LED2a和2b發(fā)射的光以及熒光體91和92所變換的光在波長變換器22中被散射，并輻射到外部。因此，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光器件1可以發(fā)出具有較低顏色不均勻性的混合光。

控制器4通過改變用作這樣配置的發(fā)光器件1的光源2的每個LED2a和2b的導通功率來改變從發(fā)光器件1發(fā)射的光的色溫。例如，在使用照明光具有圖5A和圖5B中所示的光譜的發(fā)光器件的情況下，如果LED2a的導通負荷是100%且LED2b的導通負荷是0%，則能夠獲得具有5000K的高色溫的照明光。此外，通過逐漸減小LED2a的導通功率并增大LED2b的導通功率，能夠平滑地減小照明光的色溫。于是，如果LED2a的導通負荷變?yōu)?%且LED2b的導通負荷變?yōu)?00%，則能夠獲得具有3000K的色溫的照明光。

如上所述，通過控制每個LED2a和2b的導通功率，如圖7所示，色溫可以在5000K（圖中的“A”）與3000K（圖中的“B”）之間變化。此外，由LED2a激發(fā)以發(fā)射光的第一熒光體91（熒光物質(zhì)91a和91b）和由LED2b激發(fā)以發(fā)射光的第二熒光體92（熒光物質(zhì)92a和92b）對中間波長范圍內(nèi)的綠至紅光進行補償。因此，能夠平滑地從高色溫到低色溫改變照明光的色溫，反之亦然。即使在使用發(fā)射具有圖6A和圖6B中所示的光譜的照明光的發(fā)光器件1的情況下，也可以實現(xiàn)相同的色溫控制。

將會參照圖8描述上述實施例的修改示例。在修改實例中，波長變換器22包括作為第一層22A的、含有在相對較長波長側(cè)具有激發(fā)波長的第一熒光體91的密封樹脂23，以及作為第二層22B的、與第一層22A相比含有在相對較短波長側(cè)具有激發(fā)波長的第二熒光體92的密封樹脂23。第一層22A至少覆蓋LED2a和2b的一部分，第二層22B設(shè)置在第一層22A上。

可以由第二熒光體92變換在短波長側(cè)上具有峰值波長的LED2b所發(fā)射的光，然后由第一熒光體91再變換。這種再變換可以降低LED2b所發(fā)射的光的利用效率。因此，不能得到具有期望色溫的照明光，或者可以導致亮度降低。利用這個修改示例，第二熒光體92設(shè)置在來自LED2a和2b的光的輻射方向上比第一熒光體91更遠離LED2a和2b的位置處。因此，從LED2b發(fā)射且由第二熒光體92變換的光直接輻射到外部，且難以由第一熒光體91再變換。結(jié)果，能夠抑制從LED2b發(fā)射的光的利用效率的降低，并得到具有期望色溫的照明光。

（第二配置示例）

接著，將會參照圖9至10B描述發(fā)光器件1的第二配置示例。如同第一配置示例，將發(fā)射峰值波長為450nm的藍光的藍光LED用作LED2a（第一固態(tài)發(fā)光元件），將發(fā)射峰值波長為400nm的紫光的紫光LED用作LED2b（第二固態(tài)發(fā)光元件）。然后，分別使用BOSE熒光體（例如，(Ba,Sr)2SiO4:Eu）和CASN熒光體（例如，CaAlSiN3:Eu）作為第三熒光體93的熒光物質(zhì)93a和93b。

熒光物質(zhì)93a和93b具有400至450nm的寬激發(fā)波長范圍，分別發(fā)射綠光和橙至紅光。類似于第一配置示例，分別使用BAM:Eu,Mn熒光體和LOS熒光體（例如，LaO2S:Eu）作為第二熒光體92的熒光物質(zhì)92a和92b。在這個示例中，將第二熒光體92的熒光物質(zhì)的濃度設(shè)定為相對高于第三熒光體93的熒光物質(zhì)的濃度。

然后，假定控制器4將LED2a的導通負荷控制為20%并將LED2b的導通負荷控制為0%。圖10A示出了在此時通過混合熒光物質(zhì)91a和91b所變換的光和LED2a所發(fā)射的光而得到的白光光譜。從LED2a發(fā)射的光僅部分地被熒光體93（熒光物質(zhì)93a和93b）變換。相應(yīng)地，將從LED2a發(fā)射的藍光與熒光物質(zhì)93a和93b所變換的綠光和紅光混合。結(jié)果，藍光的輻射強度相對較強，能夠得到具有相對較高的5000K色溫的照明光。

另一方面，假定控制器4將LED2a的導通負荷控制為20%并將LED2b的導通負荷控制為100%。圖10B示出了在此時通過混合熒光物質(zhì)92a和92b和熒光物質(zhì)93a和93b所變換的光以及LED2a所發(fā)射的光而得到的白光光譜。在這個示例中，由于熒光物質(zhì)92a和92b的變換效率較高且其濃度也較高，所以從LED2b發(fā)射的大部分紫光被變換，難以輻射出從LED2b發(fā)射的紫光。相應(yīng)地，將來自LED2a的藍光與熒光物質(zhì)92a和92b和熒光物質(zhì)93a和93b所變換的藍至紅光混合。結(jié)果，紅光的輻射強度相對較強，能夠得到具有相對較低的3000K色溫的照明光。

在如上所述的第二配置示例中，在以預(yù)定值（例如，在這個示例中導通負荷為20%）點亮LED2a的同時改變LED2b的導通功率，由此改變來自發(fā)光器件1的照明光的色溫。按照這種方式，LED2a和2b的導通功率取決于照明光的色溫的變化而變化。具體而言，當色溫從5000K降低到3000K時，LED2a和2b的總導通功率從20%增大到120%。換句話說，能夠以低功率發(fā)出具有高色溫的光，并以高功率發(fā)出具有低色溫的光。

通常，已知在黑暗的地方利用具有高色溫的光（即，帶藍色的光），即使在遠距離處，物體等對人眼而言也仍然鮮明地可見，并且在明亮的地方利用具有低色溫的光（即，帶紅色的光），物體對人眼而言鮮明地可見。這種視覺現(xiàn)象被稱為浦肯野氏（Purkinje’s）現(xiàn)象，并且例如將這種視覺現(xiàn)象應(yīng)用于路燈。因此，當較少行人交通（例如，當在深夜時），通過使用帶藍色的光，能夠在低照明水平下提高可見度，從而以低功率實現(xiàn)用于防止犯罪的有效照明。

另外，當高行人交通時（例如，在黃昏后），能夠通過在高照明水平下降低色溫來產(chǎn)生充滿生氣的照明空間。在根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光器件1的第二配置示例中，由于以低功率發(fā)出具有高色溫的光，并以高功率發(fā)出具有低色溫的光，所以可以應(yīng)用于利用浦肯野氏現(xiàn)象的路燈。

在發(fā)光器件1的第二配置示例中，雖然第三熒光體93具有寬激發(fā)波長范圍，但其波長變換效率相對較低，且藍光成分主要取決于從LED2a發(fā)射的光。相應(yīng)地，當LED2a的導通功率變得大于第二配置示例中所描述的20%時，藍光的輻射強度可以比其它顏色光的輻射強度強得多。然而，明顯藍光可以有利地用作利用浦肯野氏現(xiàn)象的路燈的照明光。因此，只要在照明裝置100的安裝環(huán)境中無需使用白光，就可以適當?shù)厥褂冒l(fā)光器件1的第二配置示例。

（第三配置示例）

接著，將會參照圖11至圖12B描述發(fā)光器件1的第三配置示例。與上述示例類似，發(fā)射峰值波長為450nm的藍光的藍光LED用作LED2a（第一固態(tài)發(fā)光元件），發(fā)射峰值波長為400nm的紫光的紫光LED用作LED2b（第二固態(tài)發(fā)光元件）。鹵化磷酸鹽熒光體用作第二熒光體92的熒光物質(zhì)92a。熒光物質(zhì)92a的激發(fā)波長為400nm，并發(fā)射藍光。分別使用第一配置示例中的CSO熒光體（例如，CaSc2O4Ce）和CaS熒光體作為第一熒光體91的熒光物質(zhì)91a和91b。

分別使用第二配置示例中的BOSE熒光體（例如，(Ba,Sr)2SiO4:Eu）和CASN熒光體（例如，CaAlSiN3:Eu）作為第三熒光體93的熒光物質(zhì)93a和93b。在第三配置示例中，熒光物質(zhì)92a（藍光發(fā)光）和熒光物質(zhì)91b（紅光發(fā)光）的濃度相對高于其它熒光物質(zhì)的濃度。

假定控制器4將LED2b的導通負荷控制為40%并將LED2a的導通負荷控制為0%。圖12A示出了在此時通過混合熒光物質(zhì)92a、93a和93b所變換的光而得到的白光光譜。由第二熒光體92（熒光物質(zhì)92a）和第三熒光體93（熒光物質(zhì)93a和93b）來變換從LED2b發(fā)射的光。在這個示例中，由于第二熒光體92（熒光物質(zhì)92a）的濃度較高，所以藍光的輻射強度變得相對較高。結(jié)果，藍光的輻射強度相對較強，能夠獲得具有相對較高的5000K色溫的照明光。

假定控制器4將LED2b的導通負荷控制為40%并將LED2a的導通負荷控制為100%。圖12B示出了在此時通過混合從LED2a發(fā)射的光和熒光物質(zhì)91a、91b、92a、93a和93b所變換的光而得到的白光光譜。由于熒光物質(zhì)92a的變換效率高且其濃度也高，所以從LED2b發(fā)射的大部分紫光被變換，難以輻射出從LED2b發(fā)射的紫光。另外，混合由熒光物質(zhì)91a、91b、92a、93a和93b變換的藍至紅光。結(jié)果，紅光的輻射強度相對較強，能夠獲得具有相對較低的3000K色溫的照明光。

在根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光器件1的第三配置示例中，在以預(yù)定值（在本示例中導通負荷為40%）驅(qū)動LED2b的同時改變LED2a的導通功率，從而改變從發(fā)光器件發(fā)射的照明光的色溫。藍光成分主要取決于從變換LED2b所發(fā)射的光的第二熒光體92（熒光物質(zhì)92a）發(fā)射的光。由于也由第三熒光體93（熒光物質(zhì)93a和93b）變換從LED2b發(fā)射的光，所以能夠?qū)崿F(xiàn)具有使物體清晰可見的良好的色彩平衡的白光的照明，同時實現(xiàn)了高色溫。

另外，在第三配置示例中，由于LED2a和2b之一激發(fā)第三熒光體93（熒光物質(zhì)93a和93b）以發(fā)光，所以即使當LED2a和2b的導通功率的比發(fā)生突變時也難以發(fā)生顯著的色度變化。因此，能夠更平滑地改變色溫。例如，當發(fā)射綠至黃光的熒光物質(zhì)用作第三熒光體93時，在圖7所示的色度圖中容易在箭頭“GY”所指的方向上移動照明光的色度，同時在5000K與3000K之間改變照明光的色溫。

即，在這個示例中，由于從連接圖7中所示的點A和點B的直線在箭頭GY的方向上移動色度，所以照明光的色度沿黑體輻射軌跡移動。結(jié)果，能夠在保持照明光作為自然白光的同時改變色溫。

在上述實施例中，雖然光源2包括一個LED2a和一個LED2b，但是也可以包括多個LED2a和多個LED2b。例如，如圖13A所示，可以交替地布置LED2a和2b，使得不同種類的LED彼此相鄰。根據(jù)該配置，由于容易混合從LED2a和2b發(fā)射的光，所以能夠得到具有更均勻色度的白光。

或者，如圖13B所示，可以將LED2a和2b布置成分離為各組。在本發(fā)明的實施例中，因為由熒光體9的波長變換所致難以發(fā)生色度不均勻性，所以可以按照此方式將LED2a和2b的組布置成彼此分離。在這種情況下，可以容易地實現(xiàn)襯底5的電路配置，LED2a和2b的安裝過程變得簡單，從而提高了制造效率。

另外，雖然在本實施例中LED2a的數(shù)目與LED2b的數(shù)目相同，但是LED2a的數(shù)目與LED2b的數(shù)目中的一者可以大于另一者。例如，當LED2b的導通功率在1至100%的范圍內(nèi)變化同時LED2a的導通功率如同發(fā)光器件1的第二配置示例而固定為20%時，LED2a的數(shù)目與LED2b的數(shù)目的比可以設(shè)定為例如1:5，使得施加到LED2a和2b中的每一個的功率是均勻的。

另外，本發(fā)明并不限于上述實施例，并且可以做出各種修改。例如，雖然在上述實施例中已經(jīng)描述了光源2的三種配置示例，但是可以將其兩個或更多示例并入到一個照明裝置中。另外，已經(jīng)示出了使用兩種具有不同峰值波長的LED2a和2b的配置，但是也可以使用三種或更多種LED。

例如，光源2還可以包括發(fā)射峰值波長為350nm的近紫外光的LED、以及將近紫外光變換成藍光從而補充紫光至藍光范圍內(nèi)的光的熒光體。在這種情況下，通過增大波長變換器22中第一和第二熒光體91和92的濃度，并將從LED2a和2b發(fā)射的光變換成較長波長側(cè)的光，能夠增大發(fā)光器件的最大照明強度。此外，通過控制各個LED的導通功率，能夠進一步擴大色溫的可變范圍。

在上述實施例中，每個第一至第三熒光體均包括兩種激發(fā)波長是共同的而峰值波長彼此不同的熒光物質(zhì)。然而，本發(fā)明并不限于此，每個第一至第三熒光體均可以包括三種或更多種激發(fā)波長是共同的而峰值波長彼此不同的熒光物質(zhì)。例如，在第一配置示例中，第一和第二熒光體之一可以包括兩種或更多種激發(fā)波長是共同的而峰值波長彼此不同的熒光物質(zhì)。

雖然在上述實施例中已經(jīng)描述了圖3所示的表面安裝器件（SMD）型發(fā)光器件，但是本發(fā)明并不限于此。本發(fā)明的發(fā)光器件例如可以設(shè)置在多個LED芯片安裝在安裝襯底上的板載芯片（COB）型中?；蛘?，本發(fā)明的發(fā)光器件可以包括多個安裝在安裝襯底上的圖3所示的SMD型發(fā)光器件。

另外，在上述實施例中已經(jīng)描述了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光器件并入到圖2A和圖2B所示的照明系統(tǒng)并且由設(shè)置在照明系統(tǒng)的供電單元中的控制器來控制發(fā)光器件的照明的情況。然而，本發(fā)明并不限于此，可以將其應(yīng)用于諸如LED燈泡、燈單元和內(nèi)置在LED單元中的供電電路等照明裝置。在下文中，將會參照圖14A至15B描述使用根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光器件的照明裝置和照明系統(tǒng)的示例。

圖14A示出了作為照明裝置的示例的LED燈泡200。如圖14A所示，發(fā)光器件1安裝在夾持器220上。夾持器220由例如鋁等高導熱材料制成，使得來自發(fā)光器件1的熱量可以高效地消散到殼體270?？刂破?內(nèi)置到供電單元230中。套260覆蓋發(fā)光器件1。另外，套260形成為大致圓頂狀以覆蓋發(fā)光器件1，其開口端通過粘合劑固定于殼體270和夾持器220。殼體270形成為例如圓筒狀。發(fā)光器件1設(shè)置在殼體270的一個端部處，螺紋帽250設(shè)置在殼體270的另一端部上。為了作為散熱構(gòu)件（熱沉）來從發(fā)光器件1散熱，殼體270也由例如鋁等具有良好熱導率的材料制成。

利用圖14A所示的照明裝置，除本發(fā)明的效果以外，由于容易將LED燈泡200安裝到為具有螺紋帽250的白熾燈而制作的插座中，所以能夠?qū)崿F(xiàn)與白熾燈的兼容性。

圖14B示出了使用根據(jù)本發(fā)明的多個發(fā)光器件的照明裝置300。如圖14B所示，照明裝置300包括兩個發(fā)光器件1A和1B。照明裝置300包括細長管狀殼體301、設(shè)置在殼體301中的基座302、以及附接在殼體301兩端的一對蓋帽304和305。發(fā)光器件1A和1B安裝在基座302上。

殼體301為兩端具有開口的細長管狀形狀，并容納基座302和發(fā)光器件1A和1B。沒有特別限制殼體301的材料，但優(yōu)選地是透光材料。例如可以使用諸如塑料等樹脂、玻璃等作為透光材料。另外，沒有特別限制殼體301的截面形狀，可以是圓環(huán)狀或多邊形環(huán)狀?；?02優(yōu)選地作為用于從發(fā)光器件1A和1B散熱的熱沉。為此，基座302優(yōu)選地由諸如金屬等具有高熱導率的材料形成。

除本發(fā)明的效果以外，由于容易將圖14B所示的照明裝置300安裝到為具有蓋帽304和305的直管狀熒光燈制作的插座中，所以能夠確保與直管狀熒光燈的兼容性。

接著，圖15A示出了使用圖1中所示的照明裝置100的照明系統(tǒng)101。如圖所示，照明光學系統(tǒng)101例如是安裝成嵌入天花板1012中的向下照的燈。將照明裝置100可拆卸地安裝在框架1013的接收部中?？刂破?設(shè)置在供電單元1014中，并且響應(yīng)于用戶對色溫設(shè)定單元3的操作來控制照明裝置100。

在圖15A中所示的照明系統(tǒng)101中，可以可拆卸地安裝薄型照明裝置100。因此，除了本發(fā)明的效果以外，能夠提高使用的便利性。

圖15B示出了可以應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光器件1的天花板直接安裝型照明系統(tǒng)102。照明系統(tǒng)102包括直接附接到天花板構(gòu)件（未示出）的主體1021。發(fā)光器件1（未示出）經(jīng)由板狀附接構(gòu)件1023附接到主體1021。另外，由諸如塑料等樹脂或玻璃制成的透光蓋1022來覆蓋發(fā)光器件1。

除了本發(fā)明的效果以外，圖15B中所示的照明系統(tǒng)102可以替代配備有直管狀熒光燈的照明系統(tǒng)，同時提供增大的效率。

雖然已經(jīng)在上述實施例中示出了利用本發(fā)明的發(fā)光器件的照明裝置和照明系統(tǒng)，但是它們僅僅是示例性的，并且根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光器件可以用于各種照明裝置和照明系統(tǒng)。

雖然已經(jīng)針對實施例示出并描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，可以在不脫離以下權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍的情況下做出各種變化和修改。