專利名稱：具有量子點光轉換的閃光模塊的制作方法
技術領域：
本發明涉及發光二極管(“LED”)器件，更具體地說，涉及混合多個LED的光以產生白光的LED器件。
背景技術：
光是成像的基礎，并且光的特性影響最終圖像質量。例如，成像使用的光源的顏色可以影響圖像的色調。常常用顏色的色溫和顏色的顯色指數(“CRI”)來刻畫光源的顏色的特征。色溫是由光源提供的光與處于某溫度的黑體輻射體發射的光相比的指數。例如，100瓦的白熾燈具有約2870開氏度的色溫，其意思是說由白熾燈發射出的光是與被加熱到2870開氏度的黑體大約相同的顏色。
對于確定攝影中使用的正確的膠片類型，以及對于指定用于成像應用的正確光源，色溫是有用的。例如，在與具有5,500開氏度色溫的光源(例如，日光或來自閃光燈的光)一起使用時，日光型膠片是顏色平衡的(即，在圖像中將精確再現物體的顏色)。在與具有約3,200開氏度色溫的光源(其是常常被描述為“暖色”的橙色光)一起使用時，鎢膠片是顏色均衡的。舞臺照明、泛光照明和家庭照明一般是暖光源。如果這種光源用來照亮用日光型膠片成像的物體，則該圖像常常會顯示出橙色。類似地，如果鎢膠片用來對用閃光燈或者日光照亮的物體成像，則圖像會看上去發藍。
然而，相同色溫的光源在發光質量方面可能變化很大。一種可能具有連續的光譜，而另一種只在少數幾個窄譜段中發光，但是二者具有相同的色溫。確定光源質量的一種有用參數是其CRI。為了確定CRI值，觀察者在待評價的光源照明下并且在具有相同色溫的黑體源(例如，白熾燈)的光線照明下觀察8種標準蠟筆色(pastel color)。大約說來，通過將觀察者在這兩種光源下對這些顏色顯示的差異程度的估計求平均，從而計算出CRI。CRI只可以用于比較具有相同色溫的兩個光源。其用來表示發射相同顏色光的光源之間的質量差別。可獲得的最高CRI為100。
自1950年起，電子閃光管就已被攝影者用來在膠片上成像或者用數字成像設備成像時照亮物體。一般的閃光管具有諸如氙氣之類的氣體或氣體組合，并且在管內兩端具有電極，在管的中間具有金屬觸發板。電壓被施加到電極來電離閃光管中的氣體。電子流過電離的氣體，并且激發氣體離子，從而發射出可見光。所發射的光一般位于與氣體中的原子躍遷級相對應的非常窄的波段中。因此，從閃光管發出的光本質上是確定的。
LED是在電流流過時能夠發光的半導體器件。LED被用在多種應用中，例如，電子顯示器、交通信號和熒光燈廣告牌。LED發射單色光。對基本上是單色光源的光輸出的特征進行刻畫的一種方法是利用發射光的半高全寬(“FWHM”)值。FWHM是從最大(峰值)發射一半處截取的光譜寬度。LED發射的光的FWHM落在較窄的范圍內，一般約為20～50納米(“nm”)。在某些應用中，熒光粉被涂覆到LED來展寬FWHM，并且使發射光的峰值波長移位。
LED閃光模塊(例如，在照相機、數碼相機和諸如移動電話、個人數字助理之類的包含照相機的設備中使用的，或者與這些設備一起使用的)使用熒光轉換的LED來創造“白”閃光。LED閃光模塊一般具有一個或多個這樣的藍LED(主發射器)，這種藍LED上沉積有熒光粉(次發射器)。閃光的光譜內容由熒光粉的次發射和LED的主發射確定。使用這些技術，閃光模塊獲得在約3500開氏度到約8500開氏度范圍內的色溫。然而，CRI通常僅約65。期望LED閃光模塊能夠提供具有較高CRI的白光。
發明內容
閃光模塊包括發射第一主光的第一光源，第一光源使設置在其上的第一波長轉換覆層提供第一顏色光。第一波長轉換覆層包括分散在基體材料中的第一多個量子點。閃光模塊還包括提供第二顏色光的第二光源。
圖1A是用在本發明實施例中的具有波長轉換覆層102的發光器件100的側視圖。
圖1B是用作本發明實施例中的另一發光器件的側視圖，該發光器件具有與傳統熒光層結合的波長轉換覆層。
圖2示出了根據本發明實施例的閃光模塊。
圖3示出了根據本發明實施例的成像系統的框圖。
圖4A是根據本發明的一個實施例，具有照相機、透鏡、光電探測器和閃光模塊的成像系統的立體圖。
圖4B是被集成在移動電話中的根據本發明另一實施例的成像系統的立體圖。
具體實施例方式
圖1A是用在本發明實施例中的具有波長轉換覆層102的發光器件100的側視圖。發光器件包括安裝在基板106、載體或頭部上的光源104，例如LED芯片。可替換地，使用諸如半導體垂直腔表面發射激光器VCSEL之類的另一類光源。光源104被焊接或者以其他方式附接(“沖模附接”)到第一電觸盤108，線焊110將光源104的電極(未示出)附接到第二電觸盤112。電觸盤108、112被連接到電流源，該電流源在某些實施例中是可變電流源。
光源104包括發射相對較窄范圍光的LED(未示出)。在某些實施例中，該LED是具有小于450nm中心波長的藍LED。在其他實施例中，該LED具有小于400nm的中心波長，在另一些實施例中，該LED是紫外光(“UV”)LED。對主發射的中心波長進行選擇，以便激發發光器件100的波長轉換覆層102中的量子點114、116、118，這取決于為量子點114、116和118選擇的材料。為了圖示，放大了量子點的尺寸。
波長轉換覆層102包括分散在基體材料122中的多個量子點114、116和118。合適的基體材料一般對LED發射的光的波長透明，并且對量子點114、116和118發射的光的波長也透明。基體材料的示例包括聚甲基丙烯酸甲酯(“PMMA”)、聚苯乙烯、聚碳酸酯、溶膠-凝膠、UV固化樹脂和諸如環氧樹酯之類的熱固性樹脂。波長轉換覆層102被以涂膜(film-coated)、噴膜(film-cast)、刷膜(flim-drawn)、澆膜(film-molded)或其他方式涂覆到光源104上。在某些實施例中，這些量子點的某些或全部用材料來涂覆以增強與基體材料的相容性，并且/或者防止基體材料中的量子點的凝聚或聚集，并且/或者穩定量子點和/或增加它們的次發射。
量子點上的涂覆可以是有機帽(cap)、殼(shell)，或者由玻璃材料(例如，二氧化硅納米顆粒)制成的帽。有機帽可以使用Ag2S和Cd(OH)2而被形成在量子點上，其中Cd2+優選地在高pH下鈍化。然后，通過將有機染料附加到量子點的鈍化的表面上，從而執行量子點的表面修正。例如，CdSe表面表面活性劑是不穩定的，并且可以通過依次添加Se+和Cd2+而被替換，其可以生長來使種子(即，原始量子點)更大。對于富Cd2+表面，該表面可以用Ph-Se-來處理，并且有機涂覆被共價鏈接到該表面。這種分子粒子的隔離被稱作“蓋帽(capped)”。已知的蓋帽分子的類型包括Michelle液、基于硫的硫封端(sulpher-based thio-termination)、磷酸鹽封端、氮封端(例如，吡啶和吡嗪)，以及由多鏈配位體(multi-strandedligand)制成的Dendron帽。
殼是內核材料(量子點)上的涂覆。一般來說，形成殼的涂覆材料是基于氧化物或基于硫化物的。殼/核材料的示例包括TiO2/CdS、ZnO/CdSe、ZnS/CdS和SnO2/CdSe。CdSe核材料也可以用ZnS、ZnSe或CdS涂覆，這極大地提高了CdSe的光轉換效率。
量子點114、116和118都是非常小的無機晶體材料粒子(一般為納米尺寸)，例如硒化鎘(“CdSe”)、硫化鋅(“ZnS”)、碲化鎘(“CdTe”)、硫化鎘(“CdS”)、磷化鎘(“CdPo”)、硒化鋅(“ZnSe”)、碲化鋅(“ZnTe”)、磷化鋅(“ZnPo”)、硫化鎂(“MgS”)、硒化鎂(“MgSe”)、碲化鎂(“MgTe”)、硒化鉛(“PbSe”)、硫化鉛(“PbS”)、碲化鉛(“PbTe”)、硫化汞(“HgS”)、硒化汞(“HgSe”)、碲化汞(“HgTe”)、硫化硒鎘(“Cd(S1-XSeX)”)，或者由金屬氧化物族制成，例如BaTiO3、PbZrO3、PbZrzTi1-zO3、BaXSr1-XTiO3、LaMnO3、CaMnO3、OrLa1-XCaXMnO3。例如，CdSe的量子點一般在約1.9nm(其在約465nm±10nm處發光)到約6.7nm之間(其在約640nm±10nm處發光)。量子點的次發射的波長取決于其組分和大小。
通常，根據大小精心選擇量子點，以在被適當照明時，這些量子點的聚集發射出單色光。在傳統應用中，量子點的窄發射波段正是所期望的，因為其提供了很強的特征顏色。在光譜的可見光部分發光的量子點(包括核-殼類型的量子點)可從紐約Troy的EVIDENT TECHNOLOGIES公司獲得。
然而，波長轉換覆層102中的量子點114、116和118被選擇為具有不同的次發射波長，以從發光器件100產生寬廣的發射。在某些實施例中，在波長轉換覆層中，量子點與傳統的熒光材料組合，以提高器件的輸出光譜中在間隙或下降部分(dip)中的光輸出。在其他實施例中，在波長轉換覆層中，量子點與傳統的熒光材料組合來擴展LED的波長范圍，例如，擴展紅LED的波長，使其超過用傳統的紅光發射熒光粉所能獲得波長。在另外的實施例中，量子點的分布被用來拓寬其中傳統的熒光粉不能很好工作的LED的輸出，例如，結合藍光發射LED使用薷光發射量子點來拓寬發射波長。這種器件在需要良好CRI的器件中是有用的，因為它們提供了其中本來較弱或缺失的顏色，基本上“填充”了組合的紅-綠-藍LED器件的光譜。盡管常常相對于大小來分類量子點以獲得特定的特征顏色，但是在本發明實施例中，大小的分布被用來拓寬從量子點輸出的光。
在一個實施例中，量子點由相同材料制成，但是大小不同。制作相同材料不同大小的量子點是所期望的，因為所有的量子點可以由相同波長的光激發，并且選擇LED的主發射的波長，以便激發波長轉換覆層中的量子點。
波長轉換覆層102可選地包括分散在基體122中的傳統熒光粒子124、126。傳統的熒光粒子由在用具有不同(一般更短)波長的光照明(激發)時發光的光致發光材料制成。由藍光激發的紅光發射熒光粉的示例包括CaS:Eu2+，Mn2+(650nm)；SrS:Eu2+(610nm)；(Zn，Cd)S:Ag+(600nm)；Mg4GeO5.5:Mn4+(650nm)和ZnSe:Cu，Cl(620～630)。由藍光激發的橙色光發射熒光粉的示例是ZnSeS:Cu，Cl(590～600nm)。由藍光激發的綠黃光發射熒光粉的示例是CaS:Ce3+(520～580nm)。由藍光激發的綠光發射熒光粉的示例包括ZnS:Cu+(550nm)；SrGa2S4:Eu2+(535nm)；釔鋁石榴石(″YAG″):Ce3+(550nm)；和BaSrGa4S7:Eu(540nm)。由UV光(約365～420nm)激發的藍光發射熒光粉的示例是BaAl16Mg2O27(″BAM″)(450nm)。由UV光激發的綠光發射熒光粉的示例是ZnS:Gu，Al(540nm)。由UV光激發的紅光發射熒光粉的示例包括Y2O2S:Eu(628nm)和Mg4GeO5.5F:Mn(650nm)。
熒光粒子124和126的直徑典型地是從約1微米到80微米，更典型地是從約5微米到約30微米。非量子熒光粉可以是具有或不具有硅石涂覆的熒光粒子。熒光粒子上的硅石涂覆在熒光粒子與基體材料混和時減少了熒光粒子的聚團或結塊。熒光粒子聚團或結塊可導致具有非均勻顏色分布的發光器件。
在具體實施例中，藍LED用來激發傳統的熒光粉，并且UV LED用來激發量子點。在某些實施例中，UV LED具有包括量子點的波長轉換覆層，所述量子點填充和/或擴展一個或多個具有傳統熒光粉的藍LED的波長。例如，想要具有在從600nm到650nm的范圍上提供光的紅LED的閃光模塊。這可以通過將例如下述兩種傳統的熒光粉組合來獲得其中，一種熒光粉具有約630nm的峰值發射，而另一種具有610nm的峰值發射，并且每種的半高全寬都大于50nm。然而，使用傳統的熒光粉是難以將發射擴展到光譜的深紅部分。具有所選出的材料和(一種或多種)大小的量子點被用來向紅LED的發射提供深紅成分。可替換地，在大于650nm的波長上發射的量子點被包括在UV LED上的覆層中，該UV LED與包括(一種或多種)紅光發射熒光粉的波長轉換LED器件一同工作。
另一個示例是使用量子點來實現用藍LED的寬藍光發射。在具有日光色溫的約6,500開氏度的色溫上，相對而言，幾乎不需要藍光。在使用紅∶綠∶藍LED的閃光模塊中，使用3∶6∶1比率來產生約6,500開氏度的色溫。即，綠LED的峰值輸出功率為6個任意單位，紅LED的峰值輸出功率為3個任意單位，并且藍LED的峰值輸出功率為1個任意單位。盡管易于產生藍光，但是它常常在相當窄的波段上，這影響閃光模塊所能實現的CRI，尤其是在某些色溫處。
考慮由藍LED激發的紅熒光粉的例子，波長轉換覆層具有峰值波長為610nm的第一熒光粉和峰值波長為630nm的第二熒光粉，使用量子點可以提高和/或擴展發射光譜的長波長端。例如，對于50nm的FWHM，在655nm(630nm加上FWHM的一半)上的發射強度是在630nm上的強度的一半。添加在655nm或更長波長上發射的量子點提高了長波發射，對于某些色溫，這提供了更高的CRI。在一種實施例中，使用具有離散大小組的量子點，例如，在640、660和680nm上具有發射峰值的量子點。
在替換實施例中，量子點具有基本連續的大小分布，例如從約4.0nm到約4.8nm。在具體的實施例中，大小分布被挑選來滿足光譜的(一個或多個)部分，例如，在量子點的發射與熒光粉的發射相互重疊的區域中較小，而在幾乎不與(一種或多種)傳統熒光粉的發射重疊的區域中較大。在某些實施例中，選擇大小分布時要考慮不同大小的量子點的量子產率(轉換效率)的變化。在另一種實施例中，多個量子點包括不同材料的量子點，其中，每種材料由來自LED的主波長光激發。在另一個實施例中，量子點的大小和量子點的材料在波長轉換覆層中變化。
不像傳統熒光粉的吸收譜，對于微米范圍內的粒子大小基本為常量，特定材料的量子點的吸收譜隨粒子大小而變。在某些情形中，大(例如，紅光發射)量子點會吸收從較小(例如，藍光發射)量子點發射的光，這會減少從在波長轉換覆層中具有藍光發射量子點和紅光發射量子點的LED器件輸出的藍光。因此，當設計用在閃光模塊或者其他白光應用中的紅光、綠光、藍光或其他顏色的LED器件時，希望將量子點與在大體相同的光譜部分中發射的熒光粉組合起來。
在具體實施例中，LED在光譜的可見光部分發光，并且波長轉換覆層102允許來自該LED的某些光對發光器件100的整個發射光譜作出貢獻。
在替換實施方式中，波長轉換覆層102基本上是完全覆蓋的，并且沒有什么可感知數量的光透過該波長轉換覆層。在某些實施例中，LED被稍稍覆蓋，使得一部分主發射(即，來自藍LED的藍光)被包括在波長轉換LED的總的組合發射中。在另一個實施例中，LED是UV LED，其發射人類可見范圍之外的UV光。在該情形中，一般希望將所有UV主輻射都轉換為次輻射，因為主UV輻射不會對LED器件100的可見發射光譜作出貢獻，并且未經轉換的UV光可能是有害的。
UV LED尤其適于照亮具有多種量子點材料的波長轉換覆層，因為UV光具有足夠短的波長來激發很多種量子點材料，并且光的波長越短，量子點吸收得越強。這使得即便低效的UV LED也能適于用作具有包括不同類型量子點的波長轉換覆層的發光器件中的光源。在挑選量子點材料時，UV光源也提供了更大的設計自由度。
根據替換實施例，用來激發發光器件的波長轉換覆層中的量子點的LED具有不大于400nm的峰值波長。一般來說，量子點在較短波長上具有較高的吸收率，從而用較短波長的光源產生更強的次輻射。然而，具有400nm波長的光處于可見光譜的邊緣，并且未被波長轉換覆層吸收的主輻射不對發光器件陣列的CRI作出大的貢獻。在某些實施例中，當使用具有約400nm的峰值波長的光源時，希望使用藍光次發射器(例如，藍量子點或藍熒光粉)來提高總的組合發射的CRI。
圖1B是根據本發明另一實施例的發光器件100′的側視圖，該發光器件具有與第二波長轉換覆層130結合的第一波長轉換覆層102′。第二波長轉換覆層130是分散在基體中的傳統熒光材料層。在具體實施例中，第二波長轉換覆層130包括(一種或多種)波長轉換材料，它們發射具有不被波長轉換覆層102′中的量子點114′、116′和118′強烈吸收的(一個或多個波長)的第二輻射。第二波長轉換覆層130稍稍覆蓋在光源104上，以允許主光傳輸通過第二波長轉換覆層130來激發波長轉換覆層102′中的量子點114′、116′和118′。
在另一實施例中，上層波長轉換覆層包括(一種或多種)傳統熒光粉，而下層波長轉換覆層包括發射基本不被上層波長轉換覆層吸收的光的量子點。在另一實施例中，光是可見光，傳輸通過傳統熒光粉層的光的某個部分也傳輸通過波長轉換涂覆，并且對發光器件100′的組合發射光譜作出貢獻。希望由下層波長轉換覆層發射的轉換后的(次)光基本不被上層波長轉換覆層吸收。
在量子點和光源之間設置傳統的熒光粉層避免了熒光粉再次吸收來自量子點的次輻射。可替換地，發射具有較長峰值波長的量子點被設置在具有較短峰值波長的量子點的“下面”(即，在光源和其他量子點之間)，以避免較長波長量子點再次吸收較短波長的次發射。
圖2示出了根據本發明實施例的閃光模塊200。多個LED器件202、204和206用來從閃光模塊200產生基本為白光的光。每個LED器件包括LED芯片203、205和207，這些LED器件被用焊線212、214、216電連接到載體210。為了圖示簡單，省略了焊盤和電跡線。第一LED器件202是藍LED、藍光波長轉換LED或UV LED。第二LED器件204是綠LED或者黃綠波長轉換LED，并且第三LED器件206是紅光波長轉換LED。在具體實施例中，每個LED器件202、204和206被獨立偏置，使得自每個器件輸出的光被有選擇地控制，以獲得紅∶綠∶藍光的期望比率。在具體實施例中，紅∶綠∶藍光的比率為3∶6∶1。
這些LED器件中至少有一個包括基本發射該LED的顏色的量子點。例如，紅光波長轉換LED器件206包括具有峰值發射波長和FWHM的紅光發射熒光粉，還包括具有比紅光發射熒光粉的峰值發射波長高約FWHM一半或更高的峰值發射波長的量子點。這擴展了紅光波長轉換LED的光譜，以提高閃光模塊200發射的閃光的CRI。可替換地，其他LED器件也包括量子點。在具體實施例中，這些LED器件中的每個都包括量子點。
藍光量子點提供使用藍光發射熒光粉難以獲得的對藍LED的光的譜擴展。量子點材料常常表現出相對靠近(在某些情形中約為25nm)發射峰的吸收峰(局部最大值)。因此，來自藍光發射LED的主光被轉換為波長比其長約25nm的其他藍光(向上轉換)。發射光譜的這種展寬提高了由閃光模塊200發射的閃光的CRI。
在工作中，紅光、綠光和藍LED器件聯合工作，使得來自閃光模塊的光看起來為白光。換言之，紅、綠和藍光被混合來提供具有期望的色溫和高CRI的閃光模塊的光。在具體實施例中，通過在閃光期間調整提供給紅、綠和藍LED中每一個的相對偏置(電流)，從而可從約3,500開氏度到約8,500開氏度調整閃光模塊的色溫。在一個具體實施例中，量子點在閃光模塊的一個或多個LED器件的覆層中與熒光材料組合起來，以產生CRI大于65的、從約3,500開氏度到約8,500開氏度的可選色溫。在一個具體實施例中，閃光模塊產生CRI大于80的、從約3,500開氏度到約8,500開氏度的可選色溫。在另一實施例中，閃光模塊是可控的，以提供CRI至少為95的、約6,500開氏度的選定色溫。例如，如果期望較冷色溫，相對于到藍和綠LED器件的電流增加到紅LED器件的電流。盡管色溫被降低，但是其中具有相對較多紅光的光常常被稱作“暖光”。量子點與傳統熒光粉的組合提供了具有高CRI的來自閃光模塊的組合總發射。
多種量子點由較廣范圍的波長激發。例如，可以獲得由藍光激發的量子點，而這些量子點也是由UV光激發的量子點。在需要寬范圍輸出波長的閃光模塊或其他發光系統中使用量子點能夠發射出不同顏色。通過選擇適當的量子點，能夠獲得具有期望的色溫并且具有高CRI的組合(混合的)光輸出。例如，通過選擇由在一個或多個有色發光器件(例如，藍、綠或紅LED，或者具有顏色轉換的LED)中具有量子點的閃光模塊產生的顏色光譜來匹配日光，使得能夠拍攝出具有真實顏色的圖像。通過控制量子點的大小和/或材料，從而可以選擇光譜。
在具體實施方式
中，閃光模塊具有藍光發射LED、與藍光發射量子點相結合的藍光發射LED、與藍光發射量子點和/或藍光發射熒光粉相結合的UV LED；與(一種或多種)綠光和/或黃綠光發射熒光粉、以及可選地與綠光發射量子點相結合的藍光發射LED或UV LED；以及與一種或多種紅光發射熒光粉、以及可選地與紅光發射量子點相結合的藍光發射LED或UV LED。在閃光模塊中提供3個具有三種不同顏色(即，藍、綠和紅)的分離光源是所期望的，因為可以獨立控制每種顏色來產生所選色溫。或者，閃光模塊在第一光源中組合兩種顏色(例如，藍和綠)，并且還具有紅光光源。到第一和第二光源的電流被獨立控制來實現所期望的色溫。
圖3示出了根據本發明實施例的成像系統300的框圖。成像系統300包括照相機312和閃光模塊314。閃光模塊314包括一種或多種所選顏色的一個或多個發光器件，例如，紅、綠和/或藍發光LED器件。至少一個發光器件具有帶多個量子點的波長轉換覆層。
在一個實施例中，閃光模塊包括紅光或紅光轉換LED R1、R2、RN，藍光或藍光轉換LED B1、B2、BN，以及綠光或綠光轉換LED G1、G2、GN每種中的至少一個。在某些實施例中，至少這些有色LED之一包括與熒光粉相結合的量子點。或者，其他LED(例如藍LED或UV LED)包括發射一種或多種顏色的量子點來填充或擴展紅、藍和/或綠LED的光譜。成像元件328(例如透鏡和/或反射鏡)可選被包括在閃光模塊中，以控制來自閃光模塊的光的空間分布。
照相機312是數碼相機，其包括光電探測器陣列322。環境光LA從透鏡715被成像到光電探測器陣列上。來自光電探測器陣列的(一個或多個)電信號被耦合到處理器324。處理器324通過鏈路317被耦合到驅動器318，該驅動器將獨立選出的電流(“驅動信號”)SR、SG、SB提供給關聯的光發射器。驅動器被包含在閃光單元的閃光模塊314中，或者可選地被包含在照相機或者外部模塊中。驅動器318包括由控制電路326控制的一系列可變電流源。LED的光量(“光輸出”)取決于提供給其的電流(即，驅動信號電平)。改變對應的光發射器的驅動信號，使得能夠通過有選擇地并且獨立地改變自可控光源(LED)輸出的光量，從而有選擇地調節來自閃光模塊314的光的光譜分布。處理器324還在照相機快門被激活時在觸發鏈路上提供觸發信號來啟動閃光模塊314的閃光LF。
在一個實施例中，(一個或多個)電信號指示出環境光LA和自物體713反射的反射光LR的色溫。可替換地，照相機是膠片型照相機，并且分離的光電探測器320測量來自物體313的光。分離的光電探測器320位于照相機的外部，或者可替換地與照相機集成在一起。在替換或其他實施例中，提供了手動調節部分330，以允許用戶根據由光電探測器測量出的環境光LA來設置閃光模塊314以產生所期望的色溫，或者調節由處理器324另外建立的色溫。例如，用戶可能希望降低由光電探測器測量出的色溫，以向對象313的圖像添加較暖的色調。在其他實施例中，成像系統不包括光電探測器，并且閃光模塊的色溫被手動設置。
在放電(閃光)期間提供給紅LED的電流SR決定紅LED向總的組合發射貢獻多少紅光。例如，如果紅LED被稍稍打開，總的組合發射的色溫就比紅LED被猛烈打開時的色溫高。在具體實施例中，有選擇地調節到紅LED的電流產生從約5,500開氏度(該色溫適于用于日光型膠片)到約3,200開氏度(該色溫適于用于燈光型膠片)的色溫。
通過向紅LED和其他LED提供其他數量的電流，從而實現其他色溫。在其他應用中，選擇所期望的閃光模塊的總組合發射的色溫以達到預期的攝影效果，例如，通過降低色溫而使模特的膚色“更暖”。LED的其他顏色被可選地添加以進一步控制閃光模塊的色溫(更具體地說，CRI)。
圖4A是根據本發明實施例的成像系統410的立體圖，該成像系統具有照相機412、透鏡415、光電探測器420和閃光模塊414。可替換地，照相機包括用于成像的光電探測器陣列，并且光電探測器420被省略。圖4B是被集成在移動電話442中的根據本發明另一實施例的成像系統440的立體圖。移動電話包括閃光模塊444和成像透鏡446，閃光模塊444具有至少一個發光器件，該發光器件包括多種類型的量子點。成像透鏡將對象的圖像聚焦到移動電話內的光電探測器陣列(未示出)上。光電探測器陣列可選地被用來測量對象或者環境光的色溫。移動電話442可選地包括控制部分，用于手動設置閃光模塊444的色溫。
盡管已詳細描述了本發明的優選實施例，但是，對于本領域的技術人員來說，在不脫離所附權利要求中闡述的本發明的范圍的情況下，可以對這些實施方式作出修改和改變。
本專利申請是由Janet Bee Yin Chua、Kok Chin Pan、Kee Yean Ng、Kheng Leng Tan和Tajul Arosh Baroky于2004年10月14日提交的序列號為No.10/966,534、題為“DEVICE AND METHOD FOR EMITTINGOUTPUT LIGHT USING QUANTUM DOTS AND NON-QUANTUMFLUORESCENT MATERIAL”的共有美國專利申請(其公開為了一切目的整體通過引用結合于此)的部分繼續。本專利申請也是由Kian ShinLee、Janet Bee Yin Chua、Yue Hoong Lau、Teoh The Seah和Joon ChokLee于2003年12月18日提交的序列號為No.10/742,310、題為“FLASHLIGHTING FOR IMAGE ACQUISITION”的共有美國專利申請(其公開為了一切目的整體通過引用結合于此)的部分繼續。
權利要求
1.一種閃光模塊，包括第一光源，其發射第一主光，并且將第一波長轉換覆層設置在所述第一光源上，以提供第一顏色光，所述第一波長轉換覆層包括，基體材料，和分散在所述基體材料中的第一組多個量子點；和第二光源，其提供第二顏色光。
2.如權利要求1所述的閃光模塊，其中，所述第一波長轉換覆層還包括第一熒光粉。
3.如權利要求2所述的閃光模塊，其中，所述第一波長轉換覆層還包括第二熒光粉。
4.如權利要求1所述的閃光模塊，其中，所述第二光源發射作為第三顏色光的第二主光；并且，其中在所述閃光模塊中混合所述第一顏色光、所述第二顏色光、以及第一主顏色光和第二主顏色光中的至少一個，以產生色溫在3,500開氏度到8,500開氏度之間的基本為白光的光。
5.如權利要求4所述的閃光模塊，其中，由所述閃光模塊產生的白光具有大于65的顯色指數。
6.如權利要求4所述的閃光模塊，其中，由所述閃光模塊產生的白光具有大于80的顯色指數。
7.如權利要求1所述的閃光模塊，其中，所述第二光源發射作為第三顏色光的第二主光；在所述閃光模塊中混合所述第一顏色光、所述第二顏色光、以及所述第三顏色光，以產生具有6,500開氏度的色溫，并且顯色指數至少為95的基本為白光的光。
8.如權利要求1所述的閃光模塊，其中，所述第一組多個量子點包括第一類型量子點和第二類型量子點，所述第一類型量子點在由所述第一主光激發時發射第一峰值波長，所述第二類型量子點在由所述第一主光激發時發射第二峰值波長。
9.如權利要求8所述的閃光模塊，其中，所述第一類型量子點包括第一類型量子點材料，并且所述第二類型量子點包括第二類型量子點材料。
10.如權利要求1所述的閃光模塊，其中，所述第二光源還包括第二波長轉換覆層。
11.如權利要求10所述的閃光模塊，其中，所述第二波長轉換覆層包括第二組多個量子點。
12.如權利要求11所述的閃光模塊，其中，所述第二波長轉換覆層還包括熒光粉。
13.如權利要求1所述的閃光模塊，其中，所述第一光源和所述第二光源中至少有一個是紫外線發光二極管。
14.如權利要求1所述的閃光模塊，其中，所述第一光源還包括第二波長轉換覆層。
15.如權利要求1所述的閃光模塊，還包括提供第三顏色光的第三光源，其中所述閃光模塊混合來自所述第一光源、所述第二光源和所述第三光源的光，以提供基本為白光的光。
16.如權利要求15所述的閃光模塊，其中，所述第一波長轉換覆層還包括發射具有第一峰值波長和半高全寬的第一光的熒光粉，所述第一組多個量子點發射具有第二峰值波長的第二光，所述第一峰值波長和所述第二峰值波長之間的差至少為所述半高全寬的一半。
17.如權利要求15所述的閃光模塊，其中，所述第一波長轉換覆層還包括發射具有第一峰值波長的第一光的第一熒光粉和發射具有第二峰值波長的第二光的第二熒光粉，所述第一組多個量子點發射具有第三峰值波長的第三光，所述第三峰值波長在所述第一峰值波長和所述第二峰值波長之間。
18.如權利要求15所述的閃光模塊，其中，所述第一波長轉換覆層包括紅光發射熒光粉，所述第二光源包括第二波長轉換覆層，所述第二波長轉換覆層包括綠光發射熒光粉和黃綠光發射熒光粉中的至少一種，并且其中，所述第三顏色光是藍光。
19.如權利要求18所述的閃光模塊，其中，所述第三光源包括藍光發光二極管。
20.如權利要求19所述的閃光模塊，其中，所述第三光源還包括第三波長轉換覆層，所述第三波長轉換覆層包括第二組多個量子點。
21.如權利要求20所述的閃光模塊，其中，所述第二組多個量子點發射藍光。
22.如權利要求18所述的閃光模塊，其中，所述第三光源包括紫外光發光二極管和第三波長轉換覆層。
23.如權利要求22所述的閃光模塊，其中，所述第三波長轉換覆層包括藍光發光熒光粉。
24.如權利要求23所述的閃光模塊，其中，所述第三波長轉換覆層還包括藍光發光量子點。
25.如權利要求15所述的閃光模塊，其中，以第一選定電流驅動所述第一光源，以第二選定電流驅動所述第二光源，并且以第三選定電流驅動所述第三光源，以提供所選色溫的白光。
26.如權利要求25所述的閃光模塊，其中，所述第一選定電流、所述第二選定電流和所述第三選定電流中的每一個都是可獨立調節的。
全文摘要
本發明公開了一種具有量子點光轉換的閃光模塊。該閃光模塊包括發射第一主光的第一光源，并將第一波長轉換覆層放置在第一光源上，以提供第一顏色光。第一波長轉換覆層包括分散在基體材料中的第一組多個量子點。該閃光模塊還包括提供第二顏色光的第二光源。
文檔編號G03B15/02GK1812092SQ20051013014
公開日2006年8月2日 申請日期2005年12月12日 優先權日2004年12月10日
發明者蔡美鶯, 李健欣, 伍啟元 申請人:安捷倫科技有限公司