BR112017004395B1

BR112017004395B1 - Fonte de luz compósita

Info

Publication number: BR112017004395B1
Application number: BR112017004395-5A
Authority: BR
Inventors: Kevin James Vick; Gary Robert Allen; Ashfaqul I. Chowdhury
Original assignee: Consumer Lighting (U.S.), Llc
Priority date: 2013-09-09
Filing date: 2015-01-21
Publication date: 2021-10-19
Also published as: KR20220045997A; MX2017003056A; WO2015035425A1; MX362658B; TW201610363A; AU2015315833A1; JP2016532276A; BR112017003420A2; EP3044504B1; CN107075367A; CN107075367B; CA2923187A1; CN106715645A; CN111878716A; CA2959989A1; AU2015315832A1; AU2015315832B2; KR20170054464A; TW201641669A; BR112017004395A2

Abstract

fontes de luz compósita. os aspectos da presente revelação são direcionados para uma fonte de luz compósita que inclui pelo menos uma fonte de luz azul que tem um comprimento de onda de pico na faixa de cerca de 400 nm a cerca de 460 nm; pelo menos um fósforo de granada amarelo esverdeado; e pelo menos um conversor descendente que emite vermelho de banda estreita. tal fonte de luz compósita pode ter um índice de preferência de luminosidade (lpi) de pelo menos 120. em outros aspectos a revelação é direcionada a uma fonte de luz compósita que compreende pelo menos uma fonte de luz azul que tem um comprimento de onda de pico na faixa de cerca de 400 nm a cerca de 460 nm; pelo menos um fósforo de granada amarelo esverdeado; e pelo menos um conversor descendente vermelho amplo. nesse último aspecto a fonte de luz compósita pode ter um índice de preferência de luminosidade (lpi) de pelo menos 120. inúmeros outros aspectos são fornecidos.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção geralmente refere-se a fornecer fontes de luz que emitem luz que têm características de espectro de cor melhoradas de modo que os observadores humanos percebam uma preferência de cor melhorada.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Reveal® é um termo de marca registrada usado por General Electric Company para se referir a fontes de luz, tais como uma lâmpada, que têm características melhoradas de luminosidade de contraste das cores vermelho-verde e brancura melhorada em relação a uma fonte de luz halógena ou incandescente não modificada. As lâmpadas Reveal® incandescentes e halógenas filtram a luz colocando-se um tipo particular de vidro (ou seja, vidro impregnado com óxido de neodímio (Nd)) na frente da luz emitida pelo filamento a fim de absorver parte da luz amarela. O vidro impregnado com óxido de Nd causa uma "depressão" na região amarela do espectro de cor, de maneira que os objetos vistos sob essa luz tenham um contraste de cor melhorado, especialmente objetos verdes e vermelhos que são contrastados prontamente por um observador, tal como uma pessoa em um cômodo de uma casa. A remoção de parte de luz amarela por meio do filtro também comuta o local da cromaticidade no diagrama de cor da Comissão Internacional de Iluminação de 1931 (Commission Internationale de l’Éclairage, ou CIE) para um ponto levemente abaixo da localidade do corpo negro, que geralmente cria a impressão de luz mais branca para a maioria dos observadores.

[003] Ilustra-se a significância da luz amarela e como a mesma impacta a percepção de cor nas Figuras 1a a 1c. A Figura 1a fornece um gráfico de três funções de contiguidade de cor, conhecidas como os valores tricromáticos XYZ que representam a resposta cromática de um observador padrão. A cor percebida de um objeto é determinada pelo produto do espectro de fonte de iluminação, o espectro de refletância do objeto e as três funções de contiguidade de cor. Essas funções se referem à resposta dos fotorreceptores no olho humano, e podem ser pensadas como a percepção de luz azul (102), verde (104) e vermelha (106). A Figura 1b fornece um gráfico para um produto de um espectro incandescente padrão com as funções de contiguidade de cor para respostas de azul (132), verde (134) e vermelho (136). Conforme pode ser visto, os componentes verdes (134) e vermelhos (136) se sobrepõem significativamente e os picos são separados apenas por 34 nm. A Figura 1c fornece um gráfico para um produto de um espectro incandescente de Reveal® com as funções de contiguidade de cor para respostas de azul (162), verde (164) e vermelho (166). Conforme pode ser visto, os componentes verde (164) e vermelho (166) são mais distintos, com uma separação de pico de 53 nm, em comparação aos componentes vermelho e verde da Figura 1b. Essa distinção permite que os observadores distingam mais facilmente vermelhos e verdes com contraste maior e resulta em uma aparência mais saturada quando a luz amarela é suprimida.

[004] Os produtos de luminosidade espectralmente melhorados tiveram décadas de sucesso comercial. As métricas de qualidade de cor tradicionais ou as medições convencionais podem não recompensar tais produtos de luminosidade melhorada, ainda assim os consumidores frequentemente preferem as mesmas ao invés de suas contrapartidas não alteradas. Com o advento de luminosidade de estado sólido (SSL), particularmente a capacidade de personalização dos espectros de diodo de emissão de luz (LED), se tornou aparente que as métricas atuais são inadequadas para avaliar e refletir a qualidade de produtos de LED. As fontes de luz do tipo SSL, por exemplo, LEDs ou diodos de emissão de luz orgânica (OLEDs), podem produzir luz diretamente do semicondutor, por exemplo, um LED colorido de azul, vermelho ou outra cor. Alternativamente, a luz pode ser produzida através da conversão da luz de alta energia do SSL, por exemplo, um LED azul ou violeta, por um conversor descendente tal como um material de fósforo, de ponto quântico ou outro material de conversão de energia. A faixa de comprimentos de onda de emissão de pico para semicondutores, e a faixa dos picos e das larguras da emissão de conversores para baixo foram estendidos pelo desenvolvimento tecnológico recente a fim de cobrir uma faixa quase contínua por todos os comprimentos de onda visíveis (cerca de 380 nm a cerca de 750 nm), de modo a permitir uma ampla flexibilidade para ajustar o espectro visível a fim de melhorar uma preferência de cor para um observador.

[005] Por quase metade de um século, o índice de reprodução de cor (CRI) tem sido o método principal para comunicar a qualidade de cor de uma fonte de luz. No entanto, sua efetividade é inerentemente limitada devido ao seu método de cálculo, particularmente quando lida com distribuições de potência espectral (SPDs) que contém inclinações íngremes contra o comprimento de onda, como frequentemente visto com LEDs. As desvantagens de CRI são bem documentadas, e uma ampla variedade de métricas alternativas foram propostas. No entanto, as métricas de qualidade de cor alternativas têm dificuldade de quantificar com precisão a preferência do consumidor de produtos de luminosidade. Houser e colegas fornecem uma visão geral e uma comparação detalhadas de uma grande fração das várias métricas de qualidade de cor desenvolvidas em “Review of measures for light-source color rendition and considerations for a two-measure system for characterizing color rendition”, Optics Express, volume 21, no8, 10.393 a 10.411 (2013), dos autores K.W. Houser, M. Wei, A. David, M.R. Krames e X.S. Shen. Em geral, as várias métricas podem ser desmembradas em três categorias amplas que pertencem a sua intenção e seu método de cálculo: fidelidade, discriminação e preferência. As métricas de fidelidade, que incluem CRI, quantificam uma diferença absoluta de um iluminante de referência, independente se o iluminante teste é percebido de modo a ser melhor ou pior do que o iluminante de referência, e sem considerar se o iluminante de referência é de fato preferencial pelos observadores. As métricas de discriminação quantificam a área total de espaço de cor que pode ser produzida sob o iluminante teste, e são maximizadas em níveis extremos de saturação e distorção de matiz. As métricas de preferência de cor existentes foram desenvolvidas para fornecer uma medida quantitativa de preferência de cor de usuário, mas nenhuma fornece uma correlação suficiente com os dados do observador, juntamente com um valor alvo para permitir a otimização de uma fonte de luz; portanto, a métrica não pode ser usada como um parâmetro alvo em uma otimização de projeto.

[006] Em geral, foi constatado que os observadores preferem um nível de saturação intensificado, que produz cores mais atraentes. No entanto, altos níveis de saturação, ou comutações em matiz, podem resultar em uma produção não natural de cores e objetos. Por exemplo, o índice de área de gama (GAI) e a escala de área de gama (Qg), sendo que ambos são métricas de discriminação, fornecem uma correlação muito boa com uma preferência do observador até algum limite de saturação de cor, além do qual GAI e Qg continuam a aumentar, enquanto a preferência do observador diminui bruscamente. Parece, portanto, que algum ajuste pode ser necessário para uma métrica de saturação de cor tal como GAI ou Qg para alinhar melhor a mesma com uma preferência do observador. Além do mais, os observadores também tendem a preferir fontes de luz que pareçam mais brancas, acionadas pelo ponto de cor do iluminante em relação à localidade planckiana (corpo negro), de certa forma independente da saturação de cor. Conforme é geralmente reconhecido na indústria de luminosidade, uma preferência de cor não pode ser adequadamente quantificada por qualquer métrica de cor existente. Muitas tentativas foram recentemente publicadas para combinar duas ou mais métricas de cor para descrever melhor a preferência de cor. No entanto, não parece que qualquer um que não seja os presentes depositantes propuseram uma métrica de preferência de cor que define uma preferência de cor com rigor quantitativo suficiente para permitir a otimização da preferência de cor de uma fonte de luz através da regulagem numérica do espectro. Embora as métricas de preferência de cor existentes anteriores sejam quantitativas, cada uma é limitada de alguma maneira para desqualificar seu uso como um parâmetro de otimização ao projetar uma fonte de luz ou um espectro a fim de alcançar uma preferência de cor ótima para um observador típico.

[007] Algumas das métricas mais bem conhecidas na categoria de preferência de cor incluem o Índice de Embelezamento (Flattery Index) (Rf), o Índice de Preferência de Cor (CPI) e o Índice de Reprodução de Cor de Memória (MCRI). Todas essas três métricas têm configurações “ideais” para as coordenadas de cromaticidade de oito a dez amostras de cor teste, e cada uma quantifica o desvio desses valores alvo. O Índice de Embelezamento foi a primeira métrica a alvejar a preferência e usou dez amostras de cor com ponderações desiguais. No entanto, a fim de manter a similaridade com o índice de reprodução de cor (CRI), as comutações de cromaticidade alvo foram reduzidas a um quinto de seus valores experimentais, o que reduz muito sua correlação com as respostas de observador para a preferência de cor. O CPI manteve os valores experimentais para comutações de cromaticidade preferenciais, o que resulta em uma representação melhor da preferência de cor. No entanto, o CPI é muito limitado em sua seleção de amostras de cor teste, com o uso das mesmas oito cores não saturadas como o CRI. As cores de teste não saturadas (pastel) podem ser incapazes de avaliar o impacto de uma fonte de luz altamente saturada. O MCRI usa as memórias do observador para definir a configuração de cromaticidade ideal de apenas dez cores de objetos familiares. Além do mais, nenhuma dentre as métricas acima considerando a “brancura”, ou ponto de cor, da fonte de teste. Em relação a esse ponto, os autores J.P. Freyssinier e M.S. Rea, em “Class A color designation for light sources used em general illumination,” Journal of Light and Visual Environment, volume 37, Nos 2&3, p. 46 a 50 (2013), recomendaram uma série de critérios para "Luminosidade de Classe A", que coloca restrições em CRI (>80), GAI (80-100), e ponto de cor (perto da linha de “branco”). Embora essas condições definam um espaço de projeto recomendado, as mesmas não podem ser otimizadas quantitativamente para prescrever um espectro ou uma fonte de luz que maximiza a preferência de cor, visto que não há um valor ótimo identificado, e nenhuma ponderação das três características é recomendado.

[008] As tecnologias de luminosidade de estado sólido tais como LEDs e dispositivos com base em LED frequentemente têm um desempenho superior quando comparados a lâmpadas incandescentes. Esse desempenho pode ser quantificado pelo tempo de vida útil da lâmpada, a eficácia da lâmpada (lumens por watt), a temperatura de cor e a fidelidade de cor, e outros parâmetros. Pode ser desejável fazer e usar um aparelho de luminosidade de LED que também forneça qualidades de preferência de cor melhorada.

[009] Os tipos de lâmpada comercial que incluem incandescente, halógena e LED que emprega vidro enriquecido com Nd a fim de absorver parte da luz amarela do espectro emitida por uma fonte de luz pode melhorar a preferência de cor em relação a suas lâmpadas de contrapartida sem a absorção de Nd. A GE Lighting, e alguns outros fabricantes, tem produtos de cada um desses três tipos. Os produtos da GE Lighting têm o nome de marca Reveal®.

[0010] Algumas formulações especiais de fósforo para lâmpadas fluorescentes compactas (CFL), fluorescentes lineares (LFL) e lâmpadas de LED são conhecidas por melhorar a preferência de cor em relação a suas lâmpadas de contrapartida que empregam fósforos padrão. A GE Lighting tem produtos de cada um dos primeiros dois tipos, também sob o nome de marca Reveal®. As fontes de luz de LED do terceiro tipo são conhecidas, por exemplo em aplicações de alimentação para intensificar as cores de carnes, vegetais e frutos (por exemplo, uma fruta).

[0011] Cada uma dessas fontes de luz existentes empregaram ou vidro enriquecido com Nd ou fósforos personalizados que reduzem a quantidade da luz amarela emitida por uma fonte de luz a fim de melhorar a preferência de cor. No entanto, nenhum dentre esses produtos alcança um nível de uma preferência de cor que exceda a mesma da Reveal® incandescente da GE Lighting, e os outros produtos existentes. O filtro de Nd nessas fontes de luz existentes pode tipicamente compreender vidro enriquecido com Nd2O3. Em outras realizações o filtro amarelo pode compreender um dentre muitos outros compostos de Nd ou de Didímio (uma mistura dos elementos praseodímio e Nd) ou outros metais terrosos raros que preferencialmente absorvem luz amarela, embutidos em vários materiais hospedeiros de matriz, por exemplo, vidro, cristal, polímero ou outros materiais; ou por algum outro aditivo ou revestimento no vidro que absorva preferencialmente na faixa amarela de comprimentos de onda; ou através da adição de um absorvedor de amarelo a qualquer um dos componentes opticamente ativos da lâmpada ou sistema de luminosidade, tal como um refletor ou difusor ou lente, que pode ser um vidro, polímero, metal ou qualquer outro material que acomode o absorvedor de amarelo. Os exatos picos de comprimento e largura de onda da absorção de amarelo podem variar dependendo do composto de Nd ou metal terroso raro e do material hospedeiro em particular, mas muitas combinações de Nd, Didímio e outros compostos de metal terroso raro e dos materiais hospedeiros podem ser substituições adequadas para a combinação de vidro enriquecido com Nd2O3, como são alguns outros filtros de amarelo. O filtro de amarelo de ND ou outro filtro de amarelo podem ser no formato de um domo que fecha a fonte de luz, ou pode ser de qualquer outra forma geométrica que fecha a fonte de luz, de modo que a maioria ou toda a luz na faixa amarela de comprimentos de onda passe através do filtro.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[0012] Em uma realização, uma fonte de luz compósita inclui pelo menos uma fonte de luz azul que tem um comprimento de onda de pico na faixa de cerca de 400 nanômetros (nm) a cerca de 460 nm; pelo menos um fósforo de granada amarelo esverdeado; pelo menos um conversor descendente que emite vermelho de banda estreita; e em que a fonte de luz compósita tem um índice de preferência de luminosidade (LPI) de pelo menos 120.

[0013] Em outra realização, uma fonte de luz compósita inclui pelo menos uma fonte de luz azul que tem um comprimento de onda de pico na faixa de cerca de 400 nanômetros (nm) a cerca de 460 nm; pelo menos um fósforo YAG:Ce; pelo menos um conversor descendente vermelho estreito; e em que uma aparência de cor da fonte de luz compósita é representada como

em que Duv é uma medida da brancura da fonte de luz compósita e DomYAG é o comprimento de luz dominante do pelo menos um fósforo YAG:Ce.

[0014] Em ainda outra realização, uma fonte de luz compósita inclui pelo menos uma fonte de luz azul que tem um comprimento de onda de pico na faixa de cerca de 400 nanômetros (nm) a cerca de 460 nm; pelo menos um fósforo de granada amarelo esverdeado; pelo menos um conversor descendente vermelho amplo; e em que a fonte de luz compósita tem um índice de preferência de luminosidade (LPI) de pelo menos 120.

[0015] Em outra realização, uma fonte de luz compósita inclui pelo menos uma fonte de luz azul que tem um comprimento de onda de pico na faixa de cerca de 400 nanômetros (nm) a cerca de 460 nm; pelo menos um fósforo YAG:Ce; pelo menos um fósforo de nitreto que emite vermelho de banda ampla; e em que uma aparência de cor da fonte de luz compósita é representada como

em que Duv é uma medida da brancura da fonte de luz compósita, PicoNit é o comprimento de onda de pico do pelo menos um fósforo de nitreto vermelho amplo, e DomYAG é o comprimento de luz dominante do pelo menos um fósforo YAG:Ce.

[0016] Em ainda outra realização, uma fonte de luz compósita inclui pelo menos uma fonte de luz azul que tem um comprimento de onda de pico na faixa de cerca de 400 nanômetros (nm) a cerca de 460 nm; pelo menos um fósforo de granada amarelo esverdeado; pelo menos um conversor descendente vermelho estreito; pelo menos um conversor descendente vermelho amplo; e em que a fonte de luz compósita tem um índice de preferência de luminosidade (LPI) de pelo menos 120.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0017] Os recursos e as vantagens de algumas realizações, e a maneira na qual os mesmos são conquistados, se tornarão mais prontamente aparentes em relação à descrição detalhada a seguir tomada em conjunto com os desenhos anexados, que ilustram as realizações (não necessariamente desenhadas em escala), em que: a Figura 1a ilustra um gráfico das três funções de contiguidade de cor, os valores tricromáticos XYZ, ou a resposta cromática de um observador padrão; a Figura 1b ilustra um gráfico dos produtos das três funções de contiguidade de cor com o espectro para uma lâmpada incandescente padrão; a Figura 1c ilustra um gráfico dos produtos das três funções de contiguidade de cor com o espectro para uma lâmpada incandescente Reveal®; a Figura 2 ilustra uma tabela que exibe o percentual de observadores que selecionaram cada sistema de LED; a Figura 3 ilustra um gráfico da “linha de branco” (às vezes também chamado de "curva de corpo branco" ou “localidade de corpo branco”) e um gráfico da curva de corpo negro (ou localidade de corpo negro, ou BBL); a Figura 4a ilustra as dez categorias principais de matiz no plano de cromaticidade a*-b*, conforme prescrito no sistema de classificação Munsell para cor; a Figura 4b ilustra os componentes radiais e azimutais no plano de cromaticidade a*-b* que compreendem cada vetor de reprodução de cor; a Figura 4c ilustra os vetores de reprodução de cor (CRVs) em um valor de Munsell 5 para uma lâmpada incandescente de neodímio; a Figura 5 ilustra uma fonte de luz incandescente ou halógena; a Figura 6a ilustra um gráfico da saída de luz relativa contra comprimento de onda (ou a distribuição de potência espectral (SPD)) de uma fonte de luz incandescente da Figura 5, e uma fonte de luz de corpo negro; a Figura 6b ilustra um gráfico que inclui uma plotagem da SPD de uma fonte de luz incandescente e uma plotagem da SPD de uma fonte de luz incandescente do tipo Reveal®; a Figura 7a ilustra uma fonte de luz de LED do tipo Reveal® que inclui um ou mais LEDs; a Figura 7b é uma vista explodida da fonte de luz da Figura 7a; a Figura 8 ilustra um gráfico que inclui uma plotagem da SPD de uma lâmpada de LED branco quente que compreende múltiplos LEDs azuis em que cada um excita um fósforo YAG e um fósforo vermelho, e uma plotagem da SPD de uma fonte de luz de LED do tipo Reveal® da Figura 7a; a Figura 9 ilustra uma fonte de luz fluorescente compacta (CFL) do tipo Reveal®; a Figura10 ilustra um gráfico que inclui uma plotagem da distribuição de potência espectral (SPD) de uma fonte de luz CFL do tipo Reveal® da Figura 9, e uma plotagem da SPD de uma fonte de luz incandescente do tipo Reveal®; a Figura 11 ilustra um gráfico da SPD de uma fonte de luz conhecida que tem fósforos verdes e vermelhos que têm comprimentos de onda de pico separados suficientemente para produzir uma depressão na faixa de comprimento de onda de amarelo; a Figura 12 ilustra um gráfico da SPD de uma fonte de luz de LED do estado da técnica; a Figura 13 ilustra um gráfico da SPD de uma fonte de luz de LED azul de acordo com algumas realizações; a Figura 14 ilustra um gráfico dos SPDs de cinco fósforos YAG:Ce amarelo esverdeados (YG) diferentes de acordo com algumas realizações; a Figura 15 ilustra um gráfico da SPDs de quatro fósforos de nitreto vermelho amplo (BR) diferentes de acordo com algumas realizações; a Figura 16 ilustra o espectro de emissão de um fósforo vermelho estreito (NR) de acordo com algumas realizações; a Figura 17a ilustra as coordenadas de cor no sistema de cor CIE de 1931 do iluminante padrão CIE D65, o ponto de cor do fósforo YG YAG1 da Figura 14, e o ponto na localidade de espectro (o perímetro do espaço de cor CIE) do comprimento de onda dominante resultante de YAG1 de acordo com algumas realizações; a Figura 17b ilustra as coordenadas de cor no sistema de cor CIE de 1931 do LED azul da Figura 13, os cinco fósforos YG YAG da Figura 14, e o fósforo NR da Figura 16 de acordo com algumas realizações (YG=amarelo esverdeado; NR= vermelho estreito); a Figura 17c ilustra as coordenadas de cor no sistema de cor CIE de 1931 do LED azul da Figura 13, os cinco fósforos YG YAG da Figura 14, e os quatro fósforos de nitreto vermelho amplo diferentes da Figura 15 de acordo com algumas realizações; a Figura 18a ilustra as coordenadas de cor no sistema de cor CIE de 1931 dos cinco fósforos YG YAG comercialmente disponíveis da Figura 14, e também de uma modificação de cada um dos cinco fósforos YG YAG, em que o comprimento de onda de pico é comutado em +10 nm, +5 nm, -5 nm e -10 nm, de modo a fornecer um total de 25 SPDs que representa uma faixa ampla e sistematicamente parametrizada de diferentes fósforos YG YAG de acordo com algumas realizações; a Figura 18b ilustra as coordenadas de cor no sistema de cor CIE de 1931 dos 25 fósforos YG YAG:Ce sistematicamente parametrizados da Figura 18a, e também de 22 fósforos YG YAG comercialmente disponíveis de acordo com algumas realizações; a Figura 19a ilustra as coordenadas de cor no sistema de cor CIE de 1931 dos quatro fósforos de nitreto vermelho amplo da Figura 15, e também de uma modificação de cada um dos quatro fósforos de nitreto vermelho amplo, em que o comprimento de onda de pico é comutado em +10 nm, +5 nm, -5 nm, -10 nm, de modo a fornecer um total de 20 SPDs que representa uma faixa ampla e sistematicamente parametrizada de diferentes fósforos de nitreto vermelho amplo de acordo com algumas realizações; a Figura 19b ilustra as coordenadas de cor no sistema de cor CIE de 1931 dos 20 fósforos de nitreto vermelho amplo sistematicamente parametrizados da Figura 19a, e também de 14 fósforos de nitreto vermelho amplo comercialmente disponíveis no presente de acordo com algumas realizações; a Figura 20 ilustra a relação entre os comprimentos de onda de pico e os comprimentos de onda dominantes dos 25 fósforos YG YAG sistematicamente parametrizados da Figura 18a de acordo com algumas realizações; a Figura 21 ilustra a relação entre os comprimentos de onda de pico e os comprimentos de onda dominantes dos 20 fósforos de nitreto vermelho amplo sistematicamente parametrizados da Figura 19a de acordo com algumas realizações; a Figura 22a ilustra a plotagem de contorno do índice de preferência de luminosidade (LPI) contra o comprimento de onda dominante do fósforo YG YAG no eixo geométrico X, e o local do ponto de cor da fonte de luz no espaço de cor u-v de 1960 da CIE, em relação ao BBL em 2.700 K, conforme quantificado por Duv no eixo geométrico Y, em que o emissor de vermelho é o fósforo NR da Figura 16 de acordo com algumas realizações; a Figura 22b ilustra a plotagem de contorno do LPI contra o comprimento de onda dominante do fósforo YG YAG no eixo geométrico X, e o local do ponto de cor da fonte de luz no espaço de cor u-v de 1960 da CIE, em relação ao BBL a 3.000 K, conforme quantificado por Duv no eixo geométrico Y, em que o emissor de vermelho é o fósforo NR da Figura 16 de acordo com algumas realizações; a Figura 23 ilustra as execuções distintas representadas pelo comprimento de onda dominante do fósforo YG YAG e por Duv, sobreposto na plotagem de contorno da resposta de LPI da Figura 22a, em que o emissor de vermelho é o fósforo NR da Figura 16 de acordo com algumas realizações; a Figura 24 ilustra a SPD da execução distinta que tem o maior valor de LPI para uma fonte de luz que compreende um LED azul, um fósforo YG YAG, e um fósforo NR em 2.700 K de acordo com algumas realizações; a Figura 25a ilustra uma família de aproximações analíticas a cada um dos contornos de LPI em 2.700 K da Figura 22a em que o emissor de vermelho é o fósforo NR da Figura 16, sobreposto nos contornos de LPI reais de acordo com algumas realizações; a Figura 25b ilustra uma família de aproximações analíticas a cada um dos contornos de LPI a 3.000 K da Figura 22b em que o emissor de vermelho é o fósforo NR da Figura 16, sobreposto nos contornos de LPI reais de acordo com algumas realizações; a Figura 26 ilustra a região sombreada escura definida pelas aproximações analítica para os contornos de LPI = 120 (Figura 26a), 125 (Figura 26b), 130 (Figura 26c) e 135 (Figura 26d) em 2.700 K, que indica os espaços de projeto que fornecem LPI > 120, 125, 130, 135, respectivamente, em que o emissor de vermelho é o fósforo NR da Figura 16 de acordo com algumas realizações; as Figuras 27a a 27h ilustram as plotagens de contorno em 2.700 K do LPI contra o comprimento de onda dominante do fósforo YG YAG no eixo geométrico X, e Duv no eixo geométrico Y, em que o emissor de vermelho é o fósforo de nitreto vermelho amplo da Figura 15 que tem um comprimento de onda de pico de 610 nm (Figura 27a), 620 nm (Figura 27b), 630 nm (Figura 27c), 640 nm (Figura 27d), 650 nm (Figura 27e), 660 nm (Figura 27f), 670 nm (Figura 27g), 680 nm (Figura 27h) de acordo com algumas realizações; as Figuras 28a a 28h ilustram as plotagens de contorno a 3.000 K do LPI contra o comprimento de onda dominante do fósforo YG YAG no eixo geométrico X, e Duv no eixo geométrico Y, em que o emissor de vermelho é o fósforo de nitreto vermelho amplo da Figura 15 que tem um comprimento de onda de pico de 610 nm (Figura 28a), 620 nm (Figura 28b), 630 nm (Figura 28c), 640 nm (Figura 28d), 650 nm (Figura 28e), 660 nm (Figura 28f), 670 nm (Figura 28g), 680 nm (Figura 28h) de acordo com algumas realizações; a Figura 29 ilustra a SPD da execução distinta que tem o maior valor de LPI para uma fonte de luz que compreende um LED azul, um fósforo YG YAG, e um fósforo de nitreto vermelho amplo em 2.700 K de acordo com algumas realizações; as Figuras 30a a 30e ilustram uma família de aproximações analíticas a cada um dos contornos de LPI em 2.700 K das Figuras 27d a 27h, sobrepostos nos contornos de LPI reais em que o emissor de vermelho é o fósforo de nitreto vermelho amplo da Figura 15, que tem um comprimento de onda de pico de 640 nm (Figura 30a), 650 nm (Figura 30b), 660 nm (Figura 30c), 670 nm (Figura 30d), 680 nm (Figura 30e) de acordo com algumas realizações; as Figuras 31a a 31e ilustram uma família de aproximações analíticas a cada um dos contornos de LPI a 3.000 K das Figuras 28d a 28h, sobrepostos nos contornos de LPI reais em que o emissor de vermelho é o fósforo de nitreto vermelho amplo da Figura 15, que tem um comprimento de onda de pico de 640 nm (Figura 31a), 650 nm (Figura 31b), 660 nm (Figura 31c), 670 nm (Figura 31d), 680 nm (Figura 31e) de acordo com algumas realizações; as Figuras 32a a 32h ilustram as plotagens de contorno em 2.700 K do LPI contra o comprimento de onda dominante do fósforo YG YAG no eixo geométrico X, e Duv no eixo geométrico Y, em que o emissor de vermelho compreende 75% do fósforo NR da Figura 16 e 25% do fósforo de nitreto vermelho amplo da Figura 15 que tem um comprimento de onda de pico de 610 nm (Figura 32a), 620 nm (Figura 32b), 630 nm (Figura 32c), 640 nm (Figura 32d), 650 nm (Figura 32e), 660 nm (Figura 32f), 670 nm (Figura 32g), 680 nm (Figura 32h) de acordo com algumas realizações; as Figuras 33a a 33h ilustram as plotagens de contorno a 3.000 K do LPI contra o comprimento de onda dominante do fósforo YG YAG no eixo geométrico X, e Duv no eixo geométrico Y, em que o emissor de vermelho compreende 75% do fósforo NR da Figura 16 e 25% do fósforo de nitreto vermelho amplo da Figura 15 que tem um comprimento de onda de pico de 610 nm (Figura 33a), 620 nm (Figura 33b), 630 nm (Figura 33c), 640 nm (Figura 33d), 650 nm (Figura 33e), 660 nm (Figura 33f), 670 nm (Figura 33g), 680 nm (Figura33h) de acordo com algumas realizações; a Figura 34 ilustra a SPD da execução distinta que tem o maior valor de LPI para uma fonte de luz que compreende um LED azul, um fósforo YG YAG e um emissor de vermelho que compreende 75% de fósforo NR e 25% de fósforo de nitreto vermelho amplo em 2.700 K de acordo com algumas realizações; as Figuras 35a a 35h ilustram as plotagens de contorno em 2.700 K do LPI contra o comprimento de onda dominante do fósforo YG YAG no eixo geométrico X, e Duv no eixo geométrico Y, em que o emissor de vermelho compreende 50% do fósforo NR da Figura 16 e 50% do fósforo de nitreto vermelho amplo da Figura 15 que tem um comprimento de onda de pico de 610 nm (Figura 35a), 620 nm (Figura 35b), 630 nm (Figura 35c), 640 nm (Figura 35d), 650 nm (Figura 35e), 660 nm (Figura 35f), 670 nm (Figura 35g), 680 nm (Figura 35h) de acordo com algumas realizações; as Figuras 36a a 36h ilustram as plotagens de contorno a 3.000 K do LPI contra o comprimento de onda dominante do fósforo YG YAG no eixo geométrico X, e Duv no eixo geométrico Y, em que o emissor de vermelho compreende 50% do fósforo NR da Figura 16 e 50% do fósforo de nitreto vermelho amplo da Figura 15 que tem um comprimento de onda de pico de 610 nm (Figura 36a), 620 nm (Figura 36b), 630 nm (Figura 36c), 640 nm (Figura 36d), 650 nm (Figura 36e), 660 nm (Figura 36f), 670 nm (Figura 36g), 680 nm (Figura 36h) de acordo com algumas realizações; a Figura 37 ilustra a SPD da execução distinta que tem o maior valor de LPI para uma fonte de luz que compreende um LED azul, um fósforo YG YAG e um emissor de vermelho que compreende 50% de fósforo NR e 50% de fósforo de nitreto vermelho amplo em 2.700 K de acordo com algumas realizações; as Figuras 38a a 38h ilustram as plotagens de contorno em 2.700 K do LPI contra o comprimento de onda dominante do fósforo YG YAG no eixo geométrico X, e Duv no eixo geométrico Y, em que o emissor de vermelho compreende 25% do fósforo NR da Figura 16 e 75% do fósforo de nitreto vermelho amplo da Figura 15 que tem um comprimento de onda de pico de 610 nm (Figura 38a), 620 nm (Figura 38b), 630 nm (Figura 38c), 640 nm (Figura 38d), 650 nm (Figura 38e), 660 nm (Figura 38f), 670 nm (Figura 38g), 680 nm (Figura 38h) de acordo com algumas realizações; as Figuras 39a a 39h ilustram as plotagens de contorno a 3.000 K do LPI contra o comprimento de onda dominante do fósforo YG YAG no eixo geométrico X, e Duv no eixo geométrico Y, em que o emissor de vermelho compreende 25% do fósforo NR da Figura 16 e 75% do fósforo de nitreto vermelho amplo da Figura 15 que tem um comprimento de onda de pico de 610 nm (Figura 39a), 620 nm (Figura 39b), 630 nm (Figura 39c), 640 nm (Figura 39d), 650 nm (Figura 39e), 660 nm (Figura 39f), 670 nm (Figura 39g), 680 nm (Figura 39h) de acordo com algumas realizações; a Figura 40 ilustra a SPD da execução distinta que tem o maior valor de LPI para uma fonte de luz que compreende um LED azul, um fósforo YG YAG, e um emissor de vermelho que compreende 25% de fósforo NR (vermelho estreito) e 75% de fósforo de nitreto vermelho amplo em 2.700 K de acordo com algumas realizações; e a Figura 41 ilustra o LPI máximo alcançável em 2.700 K como uma função do comprimento de onda de pico de nitreto BR (vermelho amplo) para diferentes composições do emissor de vermelho de acordo com algumas realizações.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[0018] Conforme usado no presente documento o termo “fonte de luz” pode significar qualquer fonte de luz visível, por exemplo, o semicondutor, ou LED, ou OLED; ou o conversor descendente tal como um fósforo ou um ponto quântico; ou um conversor descendente remoto, ou um conversor descendente revestido sobre um refletor ou refrator ou embutido nos mesmos; ou uma combinação ou um compósito de múltiplos canais de muitas tais fontes de luz; ou um sistema tal como uma lâmpada ou luminária ou um acessório que compreende tais fontes de luz.

[0019] Uma nova métrica de preferência de cor validada e quantitativa, camada de Índice de preferência de luminosidade (LPI) é apresentado aqui. O LPI pode ser usado como uma métrica quantitativa para fornecer regras de projeto de modo a maximizar as características de preferência de cor de fontes de luz, e/ou para projetar otimizações de múltiplas respostas de um espectro que incluem a preferência de cor, juntamente com outras respostas fotométricas, colorimétricas e outras respostas de projeto. Os espectros, as fontes de luz e as lâmpadas resultantes demonstram valores de LPI inesperadamente altos que exibem uma preferência de cor significativamente maior do que as fontes de luz do tipo Reveal® existentes e/ou os produtos convencionais similares.

[0020] A preferência de cor melhorada pode se dar devido a uma combinação de contraste de cor intensificado e brancura intensificada, e a métrica de cor de LPI pode permitir uma otimização quantitativa de uma preferência de cor regulando-se a distribuição de potência espectral da fonte de luz.

[0021] Em uma ou mais realizações, as fontes de luz individuais podem ser comercialmente disponíveis ou LEDs azuis, fósforos de granada amarelo esverdeado, fósforos de nitreto vermelho amplo e fósforos vermelho estreito facilmente fabricados, mas combinados em maneiras inovadoras conforme descrito na presente invenção. Isso pode estar em contraste com as fontes de luz descritas no pedido de patente no U.S. 61/875403 e PCT/US2014/054868, incorporados no presente documento a título de referência, em que as fontes de luz foram representadas como combinações de um LED azul verdadeiro, mais fontes de luz verde e vermelha em que cada uma é representada pela distribuição gaussiana do comprimento de onda são caracterizadas por um comprimento de onda de pico e uma largura à meia altura (FWHM). As distribuições gaussianas nos pedidos de patente no U.S. 61/875403 e PCT/US2014/054868 são aproximações hipotéticas de fósforos e LEDs reais. Sendo assim, nenhum dentre os SPDs nesses pedidos de patente anteriores são exatamente iguais aos SPDs de fósforos e LEDs reais, enquanto que as realizações da presente invenção fornecem SPDs de fósforos amarelo esverdeado e vermelho reais. Em uma ou mais realizações da presente invenção, as fontes de luz combinadas podem ser combinações de um LED azul ou violeta, um fósforo de granada amarelo esverdeado, e ainda um fósforo de nitreto vermelho amplo ou um fósforo vermelho estreito comercialmente disponíveis, ou uma combinação de um fósforo vermelho amplo e estreito. Outras fontes de luz adequadas podem ser usadas. O LED azul pode compreender um semicondutor de composto de nitreto representado pela fórmula: IniGajAlkN, em que i > 0, j > 0, k > 0, e i + j + k = 1. Em uma ou mais realizações, o LED azul ou violeta InGaN bem conhecido é usado, em que k=0, i é na faixa de cerca de 0,1 a cerca de 0,4, e o comprimento de onda de emissão de pico é na faixa de cerca de 400 nm a cerca de 460 nm, com FWHM de cerca de 10 nm a cerca de 20 nm. O fósforo amarelo esverdeado (YG) pode conter um material fluorescente de granada que compreende 1) pelo menos um elemento selecionado dentre o grupo que consiste em Y, Lu, Sc, La, Gd, Tb e Sm, e 2) pelo menos um elemento selecionado dentre o grupo que consiste em Al, Ga, e In, e é ativado com Ce. Em uma ou mais realizações, o fósforo de granada pode ser adicionalmente restrito a granada de alumínio de ítrio (YAG, Y3Al5O12) enriquecido com Ce, por exemplo, YAG:Ce3+. Os fósforos vermelhos podem ser definidos para a finalidade dessa invenção de modo a ter a FWHM em duas faixas: FWHM estreito < que cerca de 60 nm e FWHM amplo > cerca de 60 nm. Em geral, os materiais de fósforos de nitreto BR podem absorver UV e luz azul fortemente e podem emitir eficientemente entre cerca de 600 nm e 670 nm, com a FWHM de cerca de 80 nm a cerca de 120 nm, que fornece uma emissão muito forte no vermelho profundo, mas à custa de uma eficácia luminosa relativamente fraca (lumens por watt, LPW). Um exemplo de um fósforo de nitreto vermelho amplo (BR) é tipicamente representado pela fórmula geral CaAlSiN3:Eu2+. Em geral, os fósforos vermelhos estreitos (NR) podem absorver luz azul fortemente e podem emitir eficientemente entre cerca de 610 nm e 660 nm com pouca emissão de vermelho profundo ou perto de infravermelho. Alguns exemplos de fósforos NR conhecidos incluem aqueles com base em materiais de flúor complexos ativados por Mn4+, tais como os mesmos descritos no documento de patente no U.S. 7.358.542, o documento de patente no U.S. 7.497.973 e o documento de patente no U.S. 7.648.649. Os fósforos enriquecidos com Mn4+ têm a fórmula Ax[MFy]:Mn4+ em que A (alcalino) é Li, Na, K, Rb, Cs, ou uma combinação dos mesmos; M (metal) é Si, Ge, Sn, Ti, Zr, AI, Ga, In, Sc, Hf, Y, La, Nb, Ta, Bi, Gd, ou uma combinação dos mesmos; x é o valor absoluto da carga do íon [MFy]; y é 5, 6 ou 7. Portanto, o LPW pode ser maximizado em comparação com os fósforos vermelhos que têm uma emissão significativa no vermelho mais profundo em que a sensibilidade do olho é fraca. A saturação de cor pode também ser tipicamente melhorada, especialmente se o pico do fósforo NR se situa além de cerca de 620 nm. Em uma ou mais realizações, um fósforo NR pode compreender K2[SiF6]:Mn4+ (fluorossilicato de potássio enriquecido com manganês, chamado de "PFS") que, quando excitado por um emissor de azul InGaN em cerca de 400 nm a cerca de 460 nm, pode gerar uma linha de emissão de vermelho forte em cerca de 631 nm, que tem a FWHM < que cerca de 10 nm.

[0022] O LPI conforme revelado no presente documento considera ambas as aparências de cor preferenciais (saturação e distorção de matiz) assim como as comutações preferenciais em ponto de cor distante da localidade planckiana (corpo negro). O LPI é uma métrica preditiva que quantifica a preferência de consumidor. Assim, o LPI pode ser usado como uma ferramenta de projeto para otimizar os espectros para a preferência de cor. De importância, uma forte correlação com LPI foi constatada com testes de observador preliminares, e a capacidade de otimização de LPI como uma métrica de preferência preditiva precisa é provada através de estudos adicionais. Em um estudo de observador com 86 participantes, quatro sistemas de LED distintos foram projetados para diferentes níveis melhorados de LPI, na faixa de 114 a 143. Todos os observadores nesse estudo estavam dentro da faixa de idade de 17 a 28 anos, com uma distribuição de gênero de 40% masculino e 60% feminino, uma distribuição de raça de 57% Caucasiano, 30% Asiático, 8% Hispânico e 5% Afro Americano e uma distribuição geográfica de 94% América do Norte, 5% Ásia e 1% Europa. Cada sistema de LED iluminou uma cabine separada que contém itens domésticos, tais como tecidos coloridos, frutas, assoalho de madeira e um espelho. Os observadores foram convidados a selecionar qual ambiente de luminosidade os mesmos preferiram em geral. Os resultados indicam que o sistema de LED com o maior valor de LPI foi o mais preferencial pelos observadores, enquanto o segundo, terceiro e quartos valores de LPI mais altos foram o segundo, terceiro e quarto mais preferenciais, respectivamente. A Figura 2 ilustra o percentual de observadores que selecionou cada sistema de LED como seu ambiente preferencial. Conforme mostrado, o percentual mais alto de observadores (42%) preferiu uma fonte de luz D que tem um LPI de 143, enquanto o menor percentual de observadores (11%) preferiu uma fonte de luz A que tem um LPI de 114.

[0023] As métricas ou quantidades colorimétricas e fotométricas convencionais ou existentes podem ser derivadas das respostas de grupos relativamente pequenos de observadores, e assim podem não ser representativas e toda população humana, nem de todo grupo cultural e demográfico. No entanto, tais métricas são usadas décadas após as mesmas foram criadas para projetar, avaliar e otimizar produtos de luminosidade. As fontes de luz ainda são projetadas com base nessas métricas, por exemplo, lumens e índice de reprodução de cor (CRI ou Ra).

[0024] A fórmula para LPI conforme descrito no presente documento tem como base um observador definido dentro da faixa etária de 21 a 27 anos, com uma distribuição de gênero de 58% masculino e 42% feminino, uma distribuição de raça de 92% Caucasiano e 8% Asiático, e uma distribuição geográfica na América do Norte. No entanto, isso não diminui a eficácia de LPI, conforme definido atualmente no presente documento, a fim de quantificar e otimizar o nível de uma preferência de cor para um espectro de fonte de luz arbitrária de modo que se a mesma fonte de luz teste for construída e o iluminante teste for observado por uma população que tem as preferências de cor similares às mesmas de uma população teste em particular, então a fonte de luz teste será preferencial em relação a outras fontes de luz que pontuam menos na escala de LPI pela mesma população teste. Além do mais, os espectros ou as fontes de luz otimizados para um LPI alto, e que tem LPI maior do que fontes de luz convencionais, exibem uma preferência de cor maior entre os observadores (que tem um desvio de preferência de cor similar aos mesmos no conjunto de dados da invenção) do que qualquer uma das fontes de luz convencionais. Como uma analogia, se uma variação do lúmen, por exemplo, o lúmen escotópico, é definido de modo a diferir do lúmen fotópico tradicional, e a definição do lúmen escotópico permite a constatação e o desenvolvimento de fontes de luz que tem uma eficiência de lúmen escotópico aumentado ou otimizado, isso não invalidaria a eficácia das constatações e dos desenvolvimentos de fontes de luz que forneceram, e continuam a fornecer, lumens fotópicos aumentados ou otimizados, visto que o lúmen fotópico foi rigorosamente definido, embora o mesmo não tenha sido universalmente apropriado em todas as aplicações de luminosidade.

[0025] Embora as métricas de qualidade de cor existentes têm dificuldade de quantificar com precisão a preferência do consumidor de produtos de luminosidade, o LPI define de modo objetivo uma métrica de preferência de cor quantitativa que se correlaciona de modo mais próximo com uma população limitada de observadores para os quais os dados de preferência de cor estavam disponíveis. A métrica de LPI é uma função de dois parâmetros: a Brancura da fonte de iluminação e a Aparência de Cor de objetos iluminados pela fonte. A função de LPI específica é definida abaixo, após a explicação de Brancura e Aparência de Cor.

[0026] Conforme usado no presente documento, Brancura se refere à proximidade do ponto de cor à “Linha de Branco” no diagrama de cromaticidade, em que a “Linha de Branco” é definida na publicação a seguir: "White Lighting", Color Research & Application, volume 38, no 2, p. 82 a 92 (2013), autores M.S. Rea & J. P. Freyssinier (doravante, a "referência Rea"). A referência Rea é, através do presente documento, incorporada a título de referência. Conforme usado no presente documento, a “Linha de Branco” é definida pelos pontos de cor na tabela 1 abaixo, conforme relatado nas coordenadas de cor CCX e CCY para temperaturas de cor selecionadas de 2.700 K a 6.500 K.

TABELA 1

[0027] Conforme visto na Figura 3, e definido na tabela 1, a “Linha de Branco” 304 (às vezes também chamada de “linha de corpo branco”, "curva de corpo branco" ou “localidade de corpo branco”) é levemente acima da curva de corpo negro 302 em temperaturas de cor mais altas (por exemplo, acima de 4.000 K) e significativamente abaixo da mesma em temperaturas de cor mais baixas. Estudos indicam que a iluminação na “Linha de Branco” pode corresponder à percepção humana do que é uma luz “branca”. A “Linha de Branco” é proposta para uma faixa ampla de temperaturas de cor, mas para temperaturas de cor entre cerca de 2.700 K e cerca de 3.000 K (esse sãos valores de temperatura de cor correlacionados (CCT) que os consumidores frequentemente preferem), a “Linha de Branco” é de cerca de 0,010 Duv abaixo da localidade do corpo negro, em que Duv representa a distância da localidade do corpo negro no espaço de cromaticidade u-v.

[0028] A equação a seguir é escalonada para fornecer uma métrica de Brancura para qualquer ponto de cor que tenha uma CCT entre cerca de 2.700 K e cerca de 3.000 K. Essa métrica de Brancura será zero, ou substancialmente 0, para qualquer ponto na localidade planckiana, e será uma unidade (substancialmente 1) para qualquer ponto na “Linha de Branco”:

em que Duv, para as finalidades da Equação (1), é a distância do ponto de cor a partir da localidade planckiana em um espaço u-v (observe: os valores abaixo da linha de corpo negro são negativos na Equação (1)). Por exemplo, para um ponto em 0,010 abaixo do corpo negro, uma pessoa pode inserir -0,010 na Equação (1). (Para os pontos de cor que têm um CCT fora da faixa de cerca de 2.700 K e cerca de 3.000 K, a Brancura pode ser aproximada através da inspeção da posição do ponto de cor na Figura 3, sem uma experimentação indevida; por exemplo, se a fonte de iluminação tem um ponto de cor na “Linha de Branco”, a mesma, de modo similar, terá um valor de Brancura de uma unidade). Conforme será explicado em detalhes adicionais abaixo, o LPI aumenta conforme o ponto de cor da fonte de iluminação se aproxima da “Linha de Branco”, e diminui conforme o mesmo se move para longe em qualquer direção.

[0029] Conforme usado no presente documento, a Aparência de Cor é uma medida compósita de reprodução de cor, que é uma função do Valor de Saturação Líquido (NSV) da fonte de iluminação (por exemplo, valores de LPI relativamente mais altos são obtidos para um NSV que mostram uma saturação intensificada, mas não são excessivamente saturadas), e o Valor de Distorção de Matiz (HDV); (por exemplo, valores de LPI relativamente mais altos são obtidos para um HDV que mostra uma distorção de matiz mínima ou zero). Tanto o NSV quanto o HDV serão explicados em mais detalhes abaixo.

[0030] A métrica de índice de preferência de luminosidade (LPI) foi desenvolvida com o uso de uma seleção não desviada de amostras de cor teste, selecionando-se um arranjo de cores com o uso da base de dados completa de 1.600 refletâncias espectrais lustrosas de Munsell corrigidas. Essas 1.600 cores serão entendidas pelo técnico no assunto, especialmente em vista de M.W. Derhak & R.S. Berns, "Analysis and Correction of the Joensuu Munsell Glossy Spectral Database", Color and Imaging Conference, 2012(1), 191 a 194 (2012). Usar esse arranjo de cores permite a cobertura de uma fração significativa de espaço de cor com a utilização do sistema de classificação Munsell de matiz, valor e croma.

[0031] Conforme também pode ser entendido pelos técnicos no assunto, cada cor nesse arranjo é definida pelo sistema Munsell em termos de sua matiz (que tem 10 categorias com 4 subcategorias em cada, para um total de 40 itens), seu croma (na faixa de 0 a 16) e seu valor (na faixa de 0 a 10). As 10 categorias de matiz são retratadas e rotuladas na Figura 4a. Todos os níveis de saturação, ou croma, e matiz são ponderados igualmente e tratados em uma abordagem de contagem estatística, após um método similar conforme discutido em “Statistical approach to color quality of solid-state lamps,” IEEE J. Sel. Top.Quantum Electron., 15(6), 1.753 (2009), dos autores A. Zukauskas, R.Vaicekauskas, F. Ivanauskas, H. Vaitkevicius, P. Vitta e M.S. Shur.

[0032] Os pontos de cor todas as 1.600 amostras de cor são calculadas, conforme reproduzidas tanto pela fonte de iluminação (por exemplo, o iluminante teste) quanto pelo iluminante de referência de CIE, ou um radiador planckiano, na mesma temperatura de cor. O iluminante de referência de CIE tem um espectro que é determinado a partir da CCT da fonte de iluminação, com o uso da lei de Planck para radiação de corpo negro. A lei de Plank define a radiância da fonte de luz B (em W/srm3) como uma função do comprimento de onda (em metros) e uma temperatura absoluta T (em K) como:

em que h é a constante de Planck e kB é a constante de Boltzmann. Conforme usado no presente documento, e como bem conhecido no estado da técnica, um corpo negro é um corpo físico que é um absorvedor ideal, ou seja, o mesmo absorve toda radiação eletromagnética incidente, independente da frequência ou do ângulo de incidência. O mesmo é também um emissor ideal: em todas as frequências, o mesmo emite tanta energia quanto qualquer outro corpo na mesma temperatura - ou mais energia do que os mesmos.

[0033] Todos esses pontos de cor (também chamados de coordenadas de cor) são então convertidos para o espaço de cor CIE L*a*b* (CIELAB) e os vetores de reprodução de cor (CRVs) são gerados. Um CRV é uma representação da magnitude e da direção de uma comutação de aparência de cor em relação ao iluminante de referência. A Figura 4b ilustra os componentes contidos em cada CRV. O componente radial 401, ou ΔCab, quantifica a comutação em croma, ou saturação, em que as comutações distantes da origem significam aumentos de saturação e comutações no sentido da origem significam diminuições de saturação. O componente azimutal 403, ou Δhab, quantifica a mudança de matiz e pode ser representado por uma mudança angular, em radianos. Uma plotagem de vetor dos CRVs em um valor de Munsell em particular pode ser produzida como uma representação visual das comutações de cor no plano de cromaticidade a*-b*. A Figura 4c representa os CRVs 402 em um valor de Munsell 5 para uma lâmpada incandescente de neodímio, um produto comumente preferencial por consumidores. Conforme visto na plotagem de vetor, a lâmpada de neodímio produz uma saturação intensificada, particularmente nos componentes vermelhos e verdes (nos lados direito e esquerdo, respectivamente, da plotagem de vetor). As direções de vetor aproximadas que correspondem às cores amarelo Y, vermelho R, roxo P, azul B e verde G, são indicadas no inserto 404.

[0034] Os componentes radial 401 e azimutal 403 de cada CRV para todas as 1.600 cores de Munsell são então determinadas para quantificar a comutação em croma e matiz, respectivamente. Com tal tamanho grande de amostra, a magnitude e a direção dos CRVs podem ser representadas por contagens estatísticas.

[0035] O Valor de Saturação Líquido (NSV) representa o percentual de amostras teste com saturação aprimorada, reduzido pelo percentual de amostras com saturação diminuída. Os níveis aprimorados de saturação são indicados por aumentos em croma (ΔCab > 0) além de um limiar de uma diferença perceptual média, mas abaixo de um limite de saturação excessiva. Os níveis de saturação diminuídos (ΔCab < 0) são apenas contados se o croma é reduzido além do mesmo limiar de uma diferença perceptual média. O valor de diferença perceptual média tem como base a publicação a seguir: “Evaluation of Uniform Color Spaces Developed after the Adoption of CIELAB e CIELUV”, Color Research and Application, volume 19, no 2, p. 105 a 121 (1994), dos autores M. Mahy, L. Van Eycken, & A. Oosterlinck, que constataram o raio de perceptibilidade média como sendo 2,3 em espaço de CIELAB. Para o limite de saturação excessiva, um valor de ΔCab = 15 é escolhido com base na publicação a seguir: “Color Quality Design for Solid State Lighting”, apresentação em LEDs 2012, 11 e 12 de outubro, San Diego, CA (2012), do autor Y. Ohno. Nesse trabalho, um aumento de preferência foi constatado para cores saturadas, até um limite, e a resposta de preferência declinou para altos níveis de saturação. Ao redor de um valor de aproximadamente ΔCab = 15, a resposta de preferência foi comparável a nenhuma saturação, ou ΔCab = 0, com uma resposta de preferência aumentada entre esses dois valores.

[0036] Os valores de NSV individuais (NSVi) são calculados para as 10 categorias de matiz feitas no sistema Munsell, e um NSV total é tomado como a média sobre as 10 matizes. Conforme usado nessa invenção, o NSV é definido pela Equação (2) e Equação (3):

em que ΔCab é o componente radial do CRV e representa a comutação no croma percebido, ou saturação, e i representa a categoria de matiz para as 10 categorias de matiz feitas do sistema Munsell. Para a região -2,3 < ΔCab < 2,3, a mudança de saturação pode não ser percebida por um observador típico e, portanto, não é contada como aprimorada ou piorada.

[0037] O valor de distorção de matiz (HDV) representa um percentual ponderado de amostras teste que mudam a matiz. Enquanto o croma aumentado (até um limite) geralmente contribui para obter valores de LPI relativamente mais altos, mudanças de matiz são geralmente indesejáveis (embora mudanças de matiz sejam um fator de contribuição relativamente mais fraco para o valor final de LPI do que as mudanças de croma).

[0038] Como seria entendido por aqueles técnicos no assunto, o sistema de cor de Munsell é tipicamente dividido em 40 subcategorias de matiz (4 subcategorias em cada uma das 10 categorias de matiz feitas). Para calcular HDV, o percentual de cores teste que mudam para a próxima subcategoria de matiz, em que Δhab > π/20 radianos (ou 1/40 de um círculo), é ponderado pelo valor médio de Δhab, escalonado pela separação entre os subníveis de matiz (π/20 radianos). Essa ponderação adicional é usada para considerar quantidades muito grandes de distorção de matiz, em que o percentual sozinho se aproxima de um limite em um percentual muito alto, visto que quase todas as cores teste experimentam distorção de matiz de superar o limiar para ser contado. Para esses cálculos, a direção de distorção de matiz não é importante, então Δhab > 0 para distorção tanto nas direções em sentido horário quanto em sentido anti-horário. Quanto ao NSV, os valores de HDV individuais (HDVi) são calculados para as 10 categorias de matiz feitas no sistema Munsell, e um HDV total é tomado como a média sobre as 10 matizes. Conforme usado nessa invenção, o HDV é definido pela Equação (4) e Equação (5):

em que Δhab é o componente azimutal do CRV e representa a comutação de matiz percebida, i representa a categoria de matiz para as 10 categorias de matiz feitas do sistema Munsell, e Δhab,avg,t é o valor médio de Δhab para todas as cores na matiz i.

[0039] Após o NSV e o HDV são mesclados em um valor de aparência de cor conforme a Equação (6):

[0040] Observe que na Equação (6), o HDV é ponderado (por exemplo, dividido por um fator) em relação a NSV para fornecer a melhor contiguidade para as respostas de preferência do observador. Realisticamente, o maior valor da Aparência de Cor que é normalmente obtido é de cerca de 1, embora teoricamente o mesmo possa alcançar um valor de 2, em um NSV = 100 e um HDV = 0.

[0041] Finalmente, a equação de LPI é definida pela Equação 7:

em que Brancura é definido na Equação (1) e Aparência de Cor é definida na Equação (6). O parâmetro de “100” é escolhido de maneira que um iluminante de corpo negro de referência pontue um valor referencial de 100 como com outras métricas de luminosidade. O parâmetro de “50” é escolhido a fim de escalonar as mudanças de LPI para uma magnitude similar como o CRI. Por exemplo, uma lâmpada incandescente típica de neodímio pode ser penalizada por cerca de 20 pontos no sistema CRI, que tem CRI de cerca de 80 em relação uma CRI = 100 para a referência, enquanto a mesma lâmpada incandescente de neodímio pode ser recompensada em cerca de 20 pontos no sistema de LPI, que tem LPI de cerca de 120 em relação a LPI = 100 para a referência. Os fatores de ponderação de 38% de Brancura e 62% de Aparência de Cor foram escolhidos para fornecer o melhor ajuste para os dados de preferência do observador.

[0042] Uma equação “mestre” alternativa para LPI, que é meramente uma combinação das equações (1), (6) e (7), é mostrada como a Equação (8):

[0043] A finalidade de reafirmar LPI em termos da equação mestre ilustrada acima é mostrar que esse índice inovador fornece um valor que o técnico no assunto pode derivar de parâmetros geralmente entendidos em ciência de cor, com o uso da orientação da presente invenção, sem qualquer experimentação indevida. O LPI aumenta com NSV, mas diminui conforme o HDV cresce. Separadamente, o LPI aumenta conforme Duv se aproxima ao mesmo da “linha de branco”. Em algumas realizações, o maior valor para LPI que pode ser obtenível é de aproximadamente 150, que corresponde a Brancura = 1 e Aparência de Cor = 1. Em algumas realizações, há um máximo teórico de LPI = 181, em que Brancura = 1 e Aparência de Cor = 2.

[0044] Em um breve resumo, a métrica de LPI pode ser determinada através das etapas a seguir (não necessariamente nessa ordem): (a) Fornecer o espectro da luz emitida pelo iluminante teste conforme sua distribuição de potência espectral (SPD) que tem uma precisão de 1 a 2 nm, ou mais fina; (b) Determinar o ponto de cor (a temperatura de cor e Duv) da SPD do iluminante teste; (c) Calcular o componente de Brancura de Duv com o uso da Equação (1); (d) Determinar o espectro de referência da temperatura de cor do iluminante teste; (e) Calcular os pontos de cor de todas as 1.600 cores de Munsell no espaço de cor CIELAB tanto para os iluminantes de referência quanto para os iluminantes teste; (f) Calcular os vetores de reprodução de cor para o iluminante teste, em relação ao espectro de referência; (g) Calcular o valor de saturação líquido e o valor de distorção de matiz com o uso da Equação (3) e Equação (5), respectivamente; (h) Calcular o componente de Aparência de Cor com o uso da Equação (6); e (i) Mesclar o componente de Brancura da etapa (c) e o componente de Aparência de Cor da etapa (h) no LPI com o uso da Equação (7).

[0045] De importância, em uma ou mais realizações, a brancura da etapa (c) é calculada em paralelo com o cálculo da Aparência de Cor nas etapas (d) a (h). Então a brancura e a aparência de cor servem como entradas para a etapa final (i).

[0046] Embora o LPI defina de modo objetivo uma métrica de preferência de cor quantitativa que se correlaciona de modo mais próximo com uma população limitada de observadores para os quais os dados de preferência de cor estavam disponíveis, uma preferência de cor pode também ser quantificada com o uso de uma combinação inovadora de métricas de cor existentes, embora com uma correlação um tanto mais fraca, mas forte de modo aceitável, aos dados de preferência de cor de observadores. Conforme sugerido pela fórmula para LPI, as métricas de cor existentes que separadamente representam saturação e ponto de cor em relação ao BBL podem ser esperadas a aproximar as respostas de preferência de cor de observadores dentro de alguns limites de espaço de cor. Essas limitações são incorporadas na definição de métrica de LPI através do uso de penalidades numéricas aplicadas no algoritmo de LPI se qualquer uma das muitas limitações são violadas, conforme descrito acima na descrição de LPI. O LPI, além do mais, pode combinar os efeitos de saturação e ponto de cor com uma ponderação ótima de cada um para fornecer uma única métrica, ao invés de múltiplas métricas, que foram validadas para serem úteis como uma resposta de otimização de um único parâmetro que permite o projeto dos espectros que irá eliciar de modo preditivo uma resposta alvo de preferência de cor dos observadores. Embora nenhuma dentre as métricas de cor existentes, tomadas sozinhas, fornece uma correlação às preferências de cor dos observadores assim como a métrica de LPI, a separação entre o comprimento de onda de pico ou dominante do fósforo YG e o fósforo vermelho fornece uma grande aproximação à porção de saturação de cor da métrica de LPI, e a medida de Duv é uma grande aproximação à porção de ponto de cor (por exemplo, brancura) da métrica de LPI. Em algumas realizações apenas uma única classe de fósforos, limitado aos fósforos YAG:Ce que têm vários comprimentos de onda de pico e dominantes, é usada para fornecer a emissão YG na SPD da fonte de luz; enquanto que duas classes de fósforos, estreito que tem um único comprimento de onda de pico, e amplo que tem vários comprimentos de onda de pico, pode ser usada para fornecer a emissão de vermelho na SPD da fonte de luz. Em uma ou mais realizações, a separação entre o comprimento de onda de pico ou dominante do fósforo YG e o comprimento de onda de pico do fósforo vermelho é quantificada retendo-se o comprimento de onda de pico do fósforo vermelho fixado, enquanto varia o comprimento de onda dominante do fósforo YG, e através disso fornece uma medida direta da separação entre os fósforos YG e vermelho. Portanto, pode-se alternativamente escolher descrever a preferência de cor de uma fonte de luz que compreende um LED azul, um fósforo YG YAG:Ce e um fósforo NR ou BR que tem um dado comprimento de onda de pico, pelo comprimento de onda dominante do fósforo YG, e Duv do ponto de cor no espaço de cor u-v de 1960 da CIE, como substitutos aproximados para a métrica de LPI mais precisa, com a vantagem de que alguns praticantes podem considerar mais fácil para calcular o comprimento de onda dominante do fósforo YG e as respostas de Duv do que para calcular a resposta de LPI, embora todos os detalhes necessários para calcular a resposta de LPI tenham sido fornecidas.

[0047] Os tipos de lâmpada convencional incluem incandescente, halógena e LED que emprega vidro enriquecido com Nd a fim de absorver parte da luz amarela do espectro emitida por uma fonte de luz para melhorar a preferência de cor em relação a suas lâmpadas de contrapartida sem a absorção de Nd. A Figura 5 ilustra uma fonte de luz incandescente ou uma fonte de luz halógena 500 que inclui uma ou mais bobinas incandescentes ou halógenas 502 dentro de um domo de vidro 504. Em algumas realizações, o domo de vidro 504 pode ser enriquecido com óxido de neodímio (Nd2O3), conforme é fornecido em lâmpadas halógenas e incandescentes do tipo Reveal® da GE. A luz emitida da bobina ou das bobinas é similar à mesma de um espectro de corpo negro, tipicamente com uma temperatura de cor correlacionada (CCT) entre cerca de 2.700 K e cerca de 3.200 K. Essa faixa de CCT pode ser chamada de branco quente. O domo de vidro enriquecido com Nd 504 pode funcionar para filtrar luz na porção amarela do espectro de cor, de modo que a luz transmitida através do domo de vidro 504 da fonte de luz 500 tenha uma capacidade de preferência de cor, de saturação de cor, ou de contraste de cor melhorada que é tipicamente preferencial por um observador humano em relação a uma luz emitida da mesma fonte de luz sem o filtro de vidro de Nd.

[0048] A Figura 6a ilustra uma plotagem 600 da saída de luz relativa contra o comprimento de onda (ou a distribuição de potência espectral (SPD)) de uma fonte de luz incandescente 500 da Figura 5 que tem uma CCT = 2.695 Kelvin (K), e uma plotagem 602 da SPD de uma fonte de luz de corpo negro que tem a mesma CCT = 2.695 K. Um emissor de corpo negro é tipicamente considerado de modo a ser a fonte de luz de referência contra a qual qualquer fonte de luz teste é comparada em cálculos de valores colorimétricos da fonte de luz teste, para fontes teste que têm CCT < 5.000 K (para CCT > 5.000 K, o espectro de luz diurna é tipicamente usado como a referência). Como a fonte de luz de referência, o emissor de corpo negro é designado com o valor de CRI = 100. A título de consistência, o corpo negro é designado da mesma forma com o valor de referência de 100 para a métrica de LPI. Devido à grande similaridade da SPD incandescente para o mesmo do corpo negro, os valores para a fonte de luz incandescente a 2.695 K são CRI = 99,8 e um LPI = 99,8. No caso de CRI, um valor de 99,8 é quase igual ao valor máximo possível de CRI = 100, então a fonte de luz incandescente tem uma reprodução de cor quase ideal (ou “fidelidade” de cor) por métrica de CRI. No caso de LPI, um valor de 99,8 é considerado como sendo um valor neutro, não um valor máximo. Em algumas realizações, os valores de LPI muito menores do que 100 são possíveis, através do qual seria esperado que um observador típico prefere tal fonte de luz muito menos do que a fonte incandescente, também pode haver valores possíveis muito maiores, até cerca de LPI = 150, através do qual seria esperado que um observador típico prefira tal fonte de luz muito mais do que a fonte incandescente. A métrica de CRI quantifica um grau no qual uma fonte de luz reproduz oito cores teste pastel exatamente igual à referência de corpo negro e então a mesma é uma métrica de “fidelidade” de cor de escopo limitado em um espaço de cor.

[0049] A Figura 6b ilustra uma plotagem 600 da SPD de uma fonte de luz incandescente que tem uma CCT = 2.695 K, e uma plotagem 604 da SPD de uma fonte de luz incandescente do tipo Reveal® que tem uma CCT = 2.755 K, um CRI de cerca de 80 e um LPI de cerca de 120, obtida filtrando-se a luz da fonte de luz incandescente 500 com vidro enriquecido com Nd. As diferenças entre os dois SPDs existem devido inteiramente à absorção de luz pelo vidro enriquecido com Nd, sendo que a maioria da mesma na faixa amarela de cerca de 570 nm a cerca de 610 nm, e uma absorção mais fraca na faixa verde de cerca de 510 nm a cerca de 540 nm. Em uma ou mais realizações, os benefícios de preferência de cor acumulados da absorção de Nd existem devido à absorção de amarelo.

[0050] Um SPD pode ser plotado com uma escala absoluta de intensidade de luz, por exemplo, com dimensões de Watts/nm ou Watts/nm/cm2 ou outra quantidade radiométrica, ou o mesmo pode ser plotado em unidades relativas, as vezes normalizada para a intensidade de pico, conforme é fornecido aqui. Uma SPD normalizado é suficiente para o cálculo de todas as características colorimétricas da fonte de luz, contanto que a iluminância do objeto ou espaço iluminado esteja na faixa de visão fotópica normal (por exemplo, maior do que cerca de 10 a 100 lux, até cerca de 10.000 lux (lux = lumens/m2). As informações tabuladas em uma curva de SPD permite cálculos precisos de todas as respostas colorimétricas e fotométricas da mesma fonte de luz.

[0051] A plotagem de SPD 600 da lâmpada incandescente mostrada na Figura 6a mostra que a mesma é uma fonte de luz excepcionalmente bem balanceada pelo fato de que não há picos ou vales em quaisquer comprimentos de onda. Tal curva suave que está em contiguidade próxima com a curva de corpo negro que tem a mesma CCT indica habilidades de fidelidade de cor excepcionais. Um espectro de corpo negro é definido para ter uma reprodução de cor perfeita pela escala de CRI, por exemplo, um CRI = 100. A lâmpada incandescente tipicamente tem uma CRI de cerca de 99. A lâmpada incandescente de Nd tipicamente tem uma CRI de cerca de 80. Devido à CRI inferior, a maioria dos observadores prefere a reprodução de cor da lâmpada incandescente de Nd sobre a lâmpada incandescente, especialmente para aplicações em que os objetos orgânicos são iluminados, por exemplo, pessoas, alimento, madeira, tecidos e semelhantes.

[0052] Quando comparados a algumas fontes de luz elétrica, a luz solar exibe grandes quantidades de energia nas porções azul e verde do espectro, o que a torna uma fonte de luz fria (por exemplo, alta CCT) com uma alta temperatura de cor (de cerca de 5.500 K). Assim, os diagramas de SPD são úteis para entender como várias lâmpadas diferem na composição de cor de sua saída de luz.

[0053] Alguns dos tipos de lâmpada convencional incluem um ou mais LEDs que empregam vidro enriquecido com Nd a fim de absorver parte da luz amarela do espectro emitida por uma fonte de luz para melhorar a preferência de cor em relação a suas lâmpadas de contrapartida que não tem a absorção de amarelo. A Figura 7a ilustra uma fonte de luz de LED do tipo Reveal® 700 que inclui um ou mais LEDs (Figura 7b), e a Figura 7b é uma vista explodida da fonte de luz 700 da Figura 7a. Um LED (diodo de emissão de luz) é um exemplo de um componente de luminosidade em estado sólido (SSL), que pode incluir LEDs de semicondutor, LEDs orgânicos ou LEDs de polímero como fontes de iluminação ao invés de fontes de luz de legado tais como os bulbos incandescentes que usam filamentos elétricos; ou tubos fluorescentes ou tubos de descarga de alta intensidade que usam plasma e/ou gás.

[0054] Em relação à Figura 7b, um motor de luz 712, que compreende LEDs 706 e 708 e uma placa de circuito impresso 710 na qual os LEDs são montados, e que é preensível a um alojamento 704, de modo que, quando montados, os LEDs 706 e 708 são posicionados dentro de um domo de vidro 702 que é impregnado com óxido de neodímio (Nd2O3), de modo que a maioria ou toda a luz emitida pelos LEDs 706 e 708 passe através do domo 702. Deve ser entendido que as Figuras 7a e 7b retratam apenas um exemplo de uma lâmpada de LED que utiliza um ou mais componentes de luminosidade de estado sólido para fornecer iluminação quando energizada. Consequentemente, os componentes específicos retratados nas Figuras 7a e 7b são apenas para finalidades ilustrativas, e um técnico no assunto reconhece que outros formatos e/ou tamanhos de vários componentes podem ser utilizados o que pode depender do uso pretendido e/ou de outras considerações. Por exemplo, o alojamento 704 pode ser de tamanho e/ou formato diferente, e os componentes de luminosidade em estado sólido 706 e 708 podem ser conectados direta e/ou indiretamente ao mesmo durante a montagem.

[0055] A Figura 8 ilustra um gráfico que inclui uma plotagem 800 (linha pontilhada) de uma distribuição de potência espectral (SPD) de uma lâmpada de LED branco quente que compreende múltiplos LEDs azuis em que cada um excita um fósforo YG YAG e um fósforo de nitreto vermelho amplo que tem uma emissão que se sobrepõe fortemente ao fósforo YAG, o que resulta em uma emissão muito forte no espectro amarelo, a luz misturada que tem uma CCT = 2.766 K, um CRI = 91 e um LPI = 97. A Figura 8 também ilustra uma plotagem 810 (linha sólida) da SPD de uma fonte de luz de LED do tipo Reveal® que tem uma CCT = 2.777 K, um CRI = 91 e um LPI = 111. A luz emitida dos LEDs pode compreender uma mistura de luz de um LED azul 802, que tem um comprimento de onda de pico na faixa de cerca de 400 a cerca de 460 nm (por exemplo, azul real InGaN), e a luz YG 804 que tem uma emissão de pico na faixa de cerca de 500 a cerca de 600 nm criada pela excitação de um material de fósforo (tal como um fósforo YAG:Ce) pela emissão azul do LED, e possivelmente também luz vermelha 806 que tem uma emissão de pico na faixa de cerca de 600 a cerca de 670 nm criada pela excitação de outro fósforo (tal como fósforo de nitreto ou sulfureto) pela emissão azul do LED. A porção da luz azul gerada pelo LED azul que não é absorvida pelos materiais de fósforo, combinada com a luz emitida pelos materiais de fósforo, fornece uma luz que parece ser quase branco em cor para o olho humano. O espectro de luz misturada é também similar ao mesmo de um espectro de corpo negro, mas pode incluir uma depressão na faixa de comprimento de onda entre a emissão de LED azul e a emissão de fósforo YG. Em algumas realizações, a fonte de luz pode ter uma temperatura de cor correlacionada (CCT) entre cerca de 2.700 K e cerca de 3.200 K (branco quente), ou a mesma pode ter uma CCT maior, talvez tão alta quanto cerca de 10.000 K ou mais, ou uma CCT menor, talvez tão baixa quanto cerca de 1.800 K ou menos. O vidro de Nd funciona para filtrar luz na porção amarela 808 do espectro de cor que pode ter sido produzido pelos fósforos YG e vermelho, de modo que a luz 810 (toda a plotagem de linha sólida) que emite do domo de vidro da fonte de luz 700 tenha uma preferência de cor melhorada, ou uma capacidade de saturação de cor ou de contraste de cor, ou brancura que é tipicamente preferencial por um observador humano em relação à luz 800 emitida da mesma fonte de luz sem o filtro de vidro de Nd.

[0056] Alguns dos tipos de lâmpada convencional que incluem uma ou mais lâmpadas de descarga de mercúrio (Hg) de baixa pressão e formulações especiais de fósforos que emitem luz visível (por exemplo, fontes de luz fluorescentes (FL) ou fluorescentes compactas (CFL)) selecionadas para reduzir a quantidade da luz amarela emitida por uma fonte de luz são também conhecidas por melhorar a preferência de cor em relação a suas lâmpadas de fonte de luz de FL ou CFL de contrapartida típicas sem as formulações de fósforo especiais. A Figura 9 ilustra uma fonte de luz de CFL do tipo Reveal® 900 que inclui um tubo de descarga de Hg de baixa pressão 902 revestido com uma mistura personalizada de fósforos 904 que tem uma emissão relativamente pequena no espectro amarelo.

[0057] A Figura 10 ilustra um gráfico que inclui uma plotagem 1000 da distribuição de potência espectral conhecida (SPD) da fonte de luz de CFL do tipo Reveal® 900 da Figura 9, que tem uma CCT = 2.582 K, um CRI = 69 e um LPI = 116. A Figura 10 também ilustra uma plotagem 604 da SPD de uma fonte de luz incandescente do tipo Reveal® da Figura 5 que tem uma CCT = 2.755 K. A plotagem de espectro de luz misturada 1000 (de uma lâmpada de CFL) consiste em muitas bandas de emissão estreitas, e algumas amplas, que são projetadas para produzir uma luz que aproxima um espectro de corpo negro que tem uma CCT = 2.582 K. Em comparação com a plotagem de SPD incandescente de Nd 604, a melhora em vermelho e verde, e a supressão em amarelo, são similares, dada as limitações dos fósforos vermelho e verde disponível para o produto de CFL. A fonte de luz pode também ter uma temperatura de cor correlacionada (CCT) entre cerca de 2.700 K e cerca de 3.200 K (branco quente). Em algumas realizações, a fonte de luz pode ter uma CCT maior (por exemplo, tão alta quanto cerca de 10.000 K ou mais), ou uma CCT menor (por exemplo, tão baixa quanto cerca de 1.800 K ou menos). A plotagem de espectro de luz misturada 1000 da fonte de luz 900 que tem uma emissão relativamente pequena na porção amarela do espectro pode ter uma capacidade de preferência de cor, de saturação de cor ou de contraste de cor melhorada que é tipicamente preferencial por um observador humano em relação a uma luz emitida da mesma fonte de luz que tem uma mistura de fósforo tradicional.

[0058] Alguns tipos de lâmpada convencional adicionais incluem um ou mais LEDs que tem fósforos verdes e vermelhos que tem comprimentos de onda de pico separados suficientemente para produzir uma depressão na faixa de comprimento de onda de amarelo e são usados, por exemplo, em aplicações de alimentação para intensificar as cores de carnes, vegetais e frutos (por exemplo, uma fruta). A Figura 11 ilustra um gráfico que inclui uma plotagem 1100 da SPD da fonte de luz que tem fósforos verdes e vermelhos conhecida, que tem comprimentos de onda de pico separados suficientemente para produzir uma depressão na faixa de comprimento de onda de amarelo, e que tem uma CCT = 2.837 K, um CRI = 74 e um LPI = 124. A luz emitida dos LEDs pode compreender uma mistura de luz da emissão de luz azul 1102, que tem um comprimento de onda de pico na faixa de cerca de 400 nm a cerca de 460 nm criada pela emissão de um LED azul, e a emissão de luz verde 1104 que tem um comprimento de onda de pico na faixa de cerca de 500 nm a cerca de 580 nm e FWHM 1108 de cerca de 80 nm criada pela excitação de um fósforo verde pela emissão azul do LED, e a emissão de luz vermelha 1106 que tem uma emissão de pico na faixa de cerca de 600 nm a cerca de 670 nm e FWHM 1110 de cerca de 100 nm criada pela excitação de um fósforo vermelho pela emissão azul do LED. A porção da luz azul gerada pelo LED azul que não é absorvida pelos materiais de fósforo, combinada com a luz emitida pelos materiais de fósforo verde e vermelho, fornece uma luz que parece ser quase branco em cor para o olho humano. O espectro de luz misturada pode ter uma depressão na faixa de comprimento de onda entre a emissão de LED azul 1102 e a emissão de fósforo verde 1104, e pode incluir uma segunda depressão na faixa de comprimento de onda de amarelo entre a emissão de fósforo verde 1104 e a emissão de fósforo vermelho 1106. A fonte de luz pode também ter uma CCT entre cerca de 2.700 K e cerca de 6.000 K, ou a mesma pode ter uma CCT maior, por exemplo, tão alta quanto cerca de 10.000 K ou mais, ou uma CCT menor, por exemplo, tão baixa quanto cerca de 1.800 K ou menos. A emissão reduzida na porção amarela da plotagem de SPD 1100 que resulta da separação do pico da emissão de fósforo verde 1104 em 528 nm e o pico da emissão de fósforo vermelho 1106 em 645 nm fornece uma plotagem de espectro de fonte de luz 1100 que resulta em um LPI de cerca de 124. O valor de LPI relativamente alto nessa fonte de luz conhecida se dá devido à FWHM relativamente estreito (cerca de 80 nm) e o pico comutado em azul (em cerca de 528 nm) do fósforo verde, que não é a mesma composição de um fósforo YG YAG:Ce das realizações da presente invenção. A FWHM dos fósforos YAG:Ce YG em geral tem uma FWHM em uma faixa levemente mais ampla de cerca de 110 a cerca de 120 nm, e uma faixa dos comprimentos de onda de pico de cerca de 530 nm a cerca de 560 nm, conforme representado pelas 25 realizações de fósforos YAG diferentes descritas em uma ou mais realizações abaixo.

[0059] A Figura12 ilustra um gráfico da SPD de uma fonte de luz de LED idealizada que compreende um LED azul que chega ao pico em cerca de 450 nm, e as aproximações gaussianas para um fósforo YG que chega ao pico em cerca de 545 nm com uma FWHM de cerca de 80 nm, e um LED vermelho que chega ao pico em cerca de 635 nm com uma FWHM de cerca de 20 nm, que tem uma CCT = 2.700 K e Duv = -0,010, e que fornece aproximadamente o valor de LPI prático máximo de cerca de 145.

[0060] A fim de entender e comunicar melhor o impacto de uma seleção de componente espectral na métrica do índice de preferência de luminosidade (LPI), um projeto detalhado de experimentos (DoE) foi realizado com o uso de um modelo espectral. Os experimentos permitidos para a identificação de recursos espectrais ótimos a fim de maximizar o LPI e a resposta de preferência de cor de um observador típico, e orientar o projeto de produtos de luminosidade futuros. Esse DOE foi projetado para identificar as composições de componentes de emissão de luz, especificamente os componentes de emissão de luz para aprimorar o LPI de uma fonte de luz que inclui o uso de fósforos de granada amarelo esverdeado (YG) comercialmente disponíveis, ou facilmente fabricados, e ainda fósforos vermelho estreito (NR) ou vermelho amplo (BR).

[0061] Cada espectro compreende três componentes (nominalmente azul, verde e vermelho) sobrepostos em um espectro compósito. Conforme mostrado na Figura 13, em algumas realizações, o componente de emissão azul 1302 é o mesmo de um LED azul, uma emissão de pico em cerca de 450 nm, e que tem a FWHM 1304 de cerca de 15 nm. Esse comprimento de onda foi escolhido para ser representativo do LED azul típico atualmente usado na maioria das fontes de luz azul. Outros componentes de emissão de luz azul adequados podem ser usados, que tem características, tais como os comprimentos de onda de pico na faixa de cerca de 400 nm a cerca de 460 nm, e que tem FWHM < que cerca de 50 nm. A métrica de cor de LPI é relativamente muito menos sensível à emissão de azul do que à emissão verde e vermelha. Isso pode ser entendido a partir da Figura 1a em que a resposta de retina no azul 102 é claramente diferenciada do verde 104 e do vermelho 106, mas as respostas de verde e vermelho não são próximas de diferenciar claramente uma da outra. Por causa da insensibilidade relativa de LPI para as características de azul, pode ser esperado que os resultados of esse DOE representem os resultados dados por qualquer fonte de luz azul que tem um comprimento de onda de pico na faixa azul ou violeta (por exemplo, cerca de 400 a cerca de 460 nm) e que tem qualquer FWHM menor do que cerca de 50 nm.

[0062] Em uma ou mais realizações, o componente verde pode ser modelado com o uso de uma família de 5 emissões de fósforo YAG YG diferentes (Figura 14), que tem uma faixa dos comprimentos de onda de pico de cerca de 540 nm a cerca de 547 nm que representa a faixa normal de fósforos YAG comercialmente disponíveis ou facilmente fabricados. Além do mais, permite-se que o espectro de emissão do componente verde varie em +5 nm, -5 nm, +10nm e -10 nm do espectro de emissão real de cada um dos 5 fósforos comercialmente disponíveis a fim de encontrar tendências que permitam uma otimização adicional da resposta de LPI. Portanto, no total o DoE incluiu 25 (= 5 fósforos * (1 espectro não comutado + 4 espectros comutados)) componentes verdes diferentes que tem uma faixa total dos comprimentos de onda de pico de cerca de 530 nm a cerca de 557 nm. A largura à meia altura (FWHM), por exemplo, 1404, de cada um dos componentes verdes comutados é mantida constante, igual à mesma do fósforo comercialmente disponível não comutado correspondente, por exemplo, 1402, na faixa de cerca de 112 nm a cerca de 115 nm FWHM. Conforme usado no presente documento, um fósforo YG YAG pode incluir a família de fósforos que tem um material fluorescente de granada que compreende 1) pelo menos um elemento selecionado dentre o grupo que consiste em Y, Lu, Sc, La, Gd, Tb e Sm, e 2) pelo menos um elemento selecionado dentre o grupo que consiste em Al, Ga e In, e é ativado com Ce, em que o fósforo de granada é adicionalmente restringido a granada de alumínio de ítrio (YAG, Y3Al5O12) enriquecido com Ce, por exemplo, YAG:Ce3+.

[0063] Em uma ou mais realizações, o componente vermelho pode ser modelado com o uso de uma família de quatro emissões de fósforo de nitreto BR diferentes (Figura 15) e um fósforo NR (Figura 16). O fósforo de nitreto BR é tipicamente representado pela fórmula geral de CaAlSiN3:Eu2+. Esses materiais de fósforo de nitreto BR absorvem UV e luz azul fortemente e emitem eficientemente entre cerca de 600 nm e cerca de 680 nm, por exemplo, 1502, com a FWHM, por exemplo, 1504, de cerca de 80 nm a cerca de 120 nm, que fornece uma emissão muito forte no vermelho profundo. Os fósforos NR (Figura 16) são conhecidos, e alguns dos mesmos tem como base materiais de flúor complexos ativados por Mn4+, tal como os mesmos descritos no documento de patente no U.S. 7.358.542; no documento de patente no U.S. 7.497.973 e no documento de patente no U.S. 7.648.649. Os fósforos enriquecidos com Mn4+ têm a fórmula Ax[MFy]:Mn4+ em que A (alcalino) é Li, Na, K, Rb, Cs ou uma combinação dos mesmos; M (metal) é Si, Ge, Sn, Ti, Zr, AI, Ga, In, Sc, Hf, Y, La, Nb, Ta, Bi, Gd ou uma combinação dos mesmos; x é o valor absoluto da carga do íon [MFy]; y é 5, 6 ou 7. Esses materiais absorvem luz azul fortemente e emitem eficientemente entre cerca de 610 nm e 660 nm, por exemplo, 1602, com pouca emissão de vermelho profundo ou perto de infravermelho, visto que a FWHM é muito menor do que 30 nm, tipicamente cerca de 5 nm conforme mostrado 1606. Embora esse fósforo NR em particular compreenda muitos picos estreitos, a largura completa que abrange os maiores picos é ainda muito menor do que 30 nm, tipicamente cerca de 20 nm conforme mostrado 1604. Em uma ou mais realizações, o fósforo NR dessa invenção tem um comprimento de onda de pico em cerca de 631 nm, que representa o PFS comercialmente disponível conforme descrito no documento de patente no U.S. 7.358.542, no documento de patente no U.S. 7.497.973 e no documento de patente no U.S. 7.648.649. Portanto, em uma ou mais realizações, em execuções de DoE que incluíram apenas um fósforo NR, sem um fósforo BR, o fósforo NR compreendeu apenas uma unidade de componente vermelho único. Em outras realizações, esse fósforo NR em particular pode ser substituído por outro fósforo NR que tem um comprimento de onda de pico similar para fornecer os benefícios de preferência de cor muito similares aos mesmos fornecidos pelo fósforo NR.

[0064] Em uma ou mais realizações, o componente vermelho amplo pode ser modelado com o uso de uma família de 4 emissões de fósforo de nitreto BR diferentes, que tem uma faixa dos comprimentos de onda de pico de cerca de 620 nm a cerca de 670 nm, que representa a faixa normal de fósforos de nitreto vermelho amplo comercialmente disponíveis ou facilmente fabricados. Portanto, em uma ou mais realizações, as execuções que incluíram apenas um fósforo de nitreto BR, sem um fósforo NR, o fósforo de nitreto BR incluiu 4 componentes vermelhos diferentes. Além do mais, é permitido que o espectro de emissão do componente vermelho varie em +5 nm, -5 nm, +10nm e -10 nm do espectro de emissão real de cada um dos 4 fósforos de nitreto BR comercialmente disponíveis a fim de encontrar tendências que permitam uma otimização adicional da resposta de LPI. Portanto, em uma ou mais realizações, 20 (= 4 fósforos * (1 espectro não comutado + 4 espectros comutados)) componentes BR diferentes que tem uma faixa total dos comprimentos de onda de pico de cerca de 610 nm a cerca de 680 nm foram executados. A largura à meia altura (FWHM) de cada um dos componentes BR comutados é mantida constante, igual à mesma do fósforo comercialmente disponível não comutado correspondente, na faixa de cerca de 86 nm a cerca de 93 nm FWHM. A Figura 15 exibe as SPDs dos quatro componentes vermelhos não comutados dentre os 20 componentes vermelhos que foram usados.

[0065] Em uma ou mais realizações, o DoE foi dividido em três grupos, diferenciados pelo fósforo vermelho: Grupo 1 que compreende apenas o fósforo PFS NR (YAG + PFS); Grupo 2 que compreende cada um dos 20 fósforos de nitreto BR separadamente (YAG + Nit) que representa os fósforos de nitreto vermelho comercialmente disponíveis; Grupo 3 que compreende 3 relações de potência de BR para potência de NR (potência emitida somada sobre toda faixa de comprimento de onda de emissão vermelha, conforme fornecido na Figura 15 e a Figura 16), em incrementos de 25%, de maneira que (Potência de BR)/(Potência de BR + Potência de NR) = BR/R = n = 0,25, 0,50, 0,75 para cada um dentre os 20 fósforos de nitreto BR em combinação com o único fósforo NR (YAG + PFS + Nit). Serão denotados esses 3 subconjuntos do DoE do Grupo 3 como o Grupo 3a (n = 0,25), Grupo 3b (n = 0,50) e Grupo 3c (n = 0,75). Observe que os casos limitantes de n = 0 e 1 correspondem aos DoEs do Grupo 1 (YAG + PFS) e Grupo 2 (YAG + Nit), respectivamente. A divisão do DoE em 3 grupos é uma maneira de conveniência para comunicar os resultados. Na verdade, a relação BR/R= n pode ter uma faixa contínua de 0,0 a 1,0, em que os casos limitantes de n = 0 e n = 1 correspondem às partes do Grupo 1 (YAG + PFS) e Grupo 2 (YAG + Nit) do DoE, respectivamente. O Grupo 3, embora representado aqui de modo a ter 3 níveis distintos de n = 0,25, 0,50 e 0,75, na verdade fornece funções de transferência para LPI para a faixa contínua de 0,0 < n < 1,0; e que combina com os resultados dos Grupos 1 e 2, fornece funções de transferência para LPI para a faixa contínua de 0,0 <n < 1,0. Uma mistura de emissores de nitreto vermelho e PFS pode ser usada em uma ou mais realizações devido a trocas de capacidades colorimétricas e fotométricas de iluminantes que tem emissores NR contra BR, através do qual o emissor NR pode melhorar a eficácia reduzindo-se a quantidade de radiação nos comprimentos de onda na parte final da curva de resposta de olho fotópica, enquanto que o emissor BR pode melhorar a reprodução de cor ou a preferência de cor, à custa de eficácia.

[0066] As razões de potência emitida dos emissores de azul, verde e vermelho foram ajustadas, e fornecem os dois graus de liberdade exigidos, para definir de modo único o ponto de cor no espaço de cor CIE de 1931, assim como definir de modo único a SPD. Os DoEs foram realizados separadamente em 10 pontos de cor distintos - em cada uma das duas CCTs (2.700 K e 3.000 K); e em cada um dos cincos valores de Duv: 0,000 (na localidade do corpo negro), -0,005, -0,010 (perto da linha de corpo branco), -0,015 e -0,020.

[0067] Em cada um dos 10 pontos de cor, em cada um dos 3 grupos, todas as combinações de componentes azuis, verdes e vermelhos foram geradas, o que resulta em 25 combinações únicas (1 azul x 25 verdes x 1 vermelho) em cada um dos 10 pontos de cor no DoE de Grupo 1; 500 combinações únicas (1 azul x 25 verdes x 20 vermelhos) em cada um dos 10 pontos de cor no DoE de Grupo 2; e 1.500 combinações únicas (1 azul x 25 verdes x 20 vermelhos x 3 razões de vermelho) em cada um dos 10 pontos de cor no DoE do Grupo 3; no total 2.025 combinações únicas nos 3 grupos em cada um dos 10 pontos de cor; no total 20.250 combinações únicas (SPDs) na extensão dos 10 pontos de cor. Todo o conjunto de 20.250 combinações será frequentemente chamado como o DoE. Os valores de índice de preferência de luminosidade (LPI) foram então calculados para cada espectro no DoE e analisados por tendências e trocas para LPI que podem ser realizadas a partir das fontes de luz de LED comercialmente disponíveis atualmente que compreende um LED azul, um fósforo YG YAG:Ce, e ainda um fósforo de nitreto BR ou um fósforo NR.

[0068] Um resultado notável e inesperado do DoE conforme descrito acima é que LPI (e, portanto, a preferência de cor de observadores) pode ser suficientemente bem previsto para um dado emissor de vermelho no DoE por aproximações analíticas de forma fechada com o uso de duas das variáveis independentes no DoE: o comprimento de onda dominante do fósforo YAG (por exemplo, DomYAG); e Duv. A fim de representar os resultados do DoE em termos do comprimento de onda dominante, as Figuras 17 a 21 servem para definir cada um dos 25 fósforos YG e 20 fósforos BR no DoE por seu comprimento de onda dominante. Enquanto que o comprimento de onda de pico de uma fonte de luz é o mesmo comprimento de onda no qual a intensidade emitida é um máximo, o comprimento de onda dominante é o mesmo comprimento de onda de luz monocromática pura que está em contiguidade mais próxima com a matiz (cor percebida) da fonte de luz. Conforme retratado na Figura 17a, o comprimento de onda dominante de uma fonte de luz é formalmente definido (consulte Wyszecki e Stiles, Color Science: Concepts and Methods, Quantitative Data and Formulae, Wiley-Interscience; 2a edição (8 de agosto de 2000)) como o ponto 1704 na localidade de espectro 1702 (o perímetro do espaço de cor de 1931 da CIE 1700) em que um vetor que inicia no ponto de cor D65 acromático 1706, e passa através do ponto de cor 1708 da fonte de luz teste, cruza a localidade de espectro 1702. Os comprimentos de onda, por exemplo, 580 nm 1712, ao longo da localidade de espectro 1702 são rotulados em incrementos de 10, ou mais, nm. Na Figura 17b, os pontos de cor dos emissores comercialmente disponíveis usados no DoE são mostrados no espaço de cor CIE de 1931 1700: um LED azul 1722 que tem um comprimento de onda de pico em cerca de 450 nm (conforme na Figura 13); os 5 fósforos YAG:Ce YG 1724 (conforme na Figura 14); e o único fósforo NR 1726 que tem um comprimento de onda de pico em cerca de 631 nm (conforme na Figura 16). A Figura 17c é igual à Figura 17b, mas mostra os 4 fósforos de nitreto vermelho amplo comercialmente disponíveis 1728 usados no DoE (conforme na Figura 15), ao invés do único fósforo NR.

[0069] Na Figura 18a, os pontos de cor 1834 dos 25 fósforos YG usados no DoE são mostrados em uma vista amplificada do espaço de cor CIE de 1931 1800: 5 fósforos YAG:Ce YG comercialmente disponíveis, juntamente com uma modificação de cada um dos cinco fósforos YG YAG comercialmente disponíveis, em que o espectro de emissão é comutado em +10 nm, +5 nm, -5 nm e -10 nm, que representa uma faixa ampla e sistematicamente parametrizada de diferentes fósforos YG YAG. Na Figura 18b, os pontos de cor 1844 de 22 fósforos YG YAG comercialmente disponíveis, que representa essencialmente toda faixa dos fósforos YAG:Ce YG que são comercialmente disponíveis atualmente, são mostrados em uma vista amplificada do espaço de cor CIE de 1931 1800, juntamente com os 25 fósforos YG 1834 da Figura 18a que foram usados no DoE. É aparente a partir da comparação dos pontos de cor do grupo de 25 fósforos YG sistematicamente parametrizados usado no DoE com os 22 fósforos YAG:Ce YG comercialmente disponíveis, que a faixa dos fósforos YAG:Ce YG que são comercialmente disponíveis atualmente é totalmente representada no DoE.

[0070] Na Figura 19a, os pontos de cor 1938 dos 20 fósforos BR usados no DoE são mostrados em uma vista amplificada do espaço de cor CIE de 1931 1900: 4 fósforos de nitreto vermelho amplo comercialmente disponíveis, juntamente com uma modificação de cada um dos quatro fósforos de nitreto vermelho amplo comercialmente disponíveis, em que o espectro de emissão é comutado em +10 nm, +5 nm, -5 nm e -10 nm, que representa uma faixa ampla e sistematicamente parametrizada de fósforos BR diferentes. Na Figura 19b, os pontos de cor 1948 de 14 fósforos de nitreto vermelho amplo comercialmente disponíveis, que representa essencialmente toda faixa de fósforos de nitreto vermelho amplo que são comercialmente disponíveis atualmente, são incluídos juntamente com os 20 fósforos BR 1938 da Figura 19a que foram usados no DoE. É aparente a partir da comparação dos pontos de cor do grupo de 20 fósforos BR sistematicamente parametrizados usados no DoE com os 14 fósforos de nitreto vermelho amplo comercialmente disponíveis indicam que a faixa de fósforos de nitreto vermelho amplo que são comercialmente disponíveis atualmente está totalmente representada no DoE.

[0071] Dado que o comprimento de onda de pico de uma fonte de luz é o mesmo comprimento de onda no qual a intensidade emitida é um máximo, enquanto o comprimento de onda dominante é o mesmo comprimento de onda de luz monocromática pura que está em contiguidade mais próxima com a matiz (cor percebida) da fonte de luz, é útil comparar essas duas métricas de comprimento de onda que parcialmente descrevem a cor de um fósforo. A Figura 20 mostra a relação entre os comprimentos de onda dominante e de pico para os 25 fósforos YG usados no DoE. Conforme mostrado no presente documento, o comprimento de onda dominante é geralmente maior do que o comprimento de onda de pico para cada um dos fósforos YG. Isso pode se dar principalmente devido à assimetria da emissão de fósforo, conforme visto na Figura 14, em que as partes terminais de comprimento de onda longo são mais amplas do que as partes terminais de comprimento de onda curto de cada um dos espectros de emissão, de maneira que pode ser esperado que a matiz percebida de cada espectro seja mais bem representada por um emissor monocromático que tem um comprimento de onda maior do que o comprimento de onda de pico de cada fósforo YG. A Figura 21 mostra a relação entre os comprimentos de onda dominante e de pico para os 20 fósforos BR usados no DoE. Conforme mostrado no presente documento, o comprimento de onda dominante é geralmente menor do que o comprimento de onda de pico para cada um dentre os fósforos BR. Isso pode se dar principalmente devido aos comprimentos de onda extremamente longos da emissão de fósforo para a direita de cada comprimento de onda de pico conforme visto na Figura 15, em que as partes terminais de comprimento de onda longo se estendem muito além dos comprimentos de onda da resposta de olho (Figura 1a), de maneira que a metade esquerda do espectro de emissão tem um impacto mais forte na matiz percebida do que a metade direita do espectro de maneira que pode ser esperado que cada espectro seja mais bem representado por um emissor monocromático que tem um comprimento de onda menor do que o comprimento de onda de pico de cada fósforo BR.

[0072] Embora cada uma das realizações no presente documento possa ser descrita de modo a ter uma fonte de luz azul, um fósforo de granada amarelo esverdeado, um conversor descendente vermelho estreito e/ou um conversor descendente vermelho amplo, nota-se que pelo menos uma fonte de luz azul pode ser usada, pelo menos um fósforo de granada amarelo esverdeado pode ser usado, pelo menos um conversor descendente vermelho estreito pode ser usado e/ou pelo menos um conversor descendente vermelho amplo pode ser usado.

[0073] O DoE de Grupo 1 (YAG + PFS) compreendeu todas as combinações de 1 LED azul, 25 fósforos YAG:Ce YG e 1 fósforo PFS NR, o que resulta em 25 combinações únicas de emissores (1 B x 25 YG x 1 NR) através das quais as razões da potência emitida azul:verde:vermelho para cada um dentre as 25 combinações de emissor únicas foram variadas a fim de alcançar cada um dos 10 pontos de cor (2.700 K e 3.000 K; Duv = 0,000, -0,005, -0,010, -0,015, -0,020), o que resulta em 250 SPDs únicas. Em uma ou mais realizações, cada SPD normalizada é suficiente para o cálculo de todas as características colorimétricas da fonte de luz, contanto que a iluminância do objeto ou espaço iluminado seja na faixa de visão fotópica normal (por exemplo, maior do que cerca de 10 a 100 lux, até cerca de 1.000 a 10.000 lux (lux = lumens/m2). A resposta colorimétrica de interesse, o LPI, é plotada na Figura 22a contra DomYAG (eixo geométrico X) e Duv (eixo geométrico Y) do ponto de cor em 2.700 K. O LPI é plotado na Figura 22b contra DomYAG e Duv do ponto de cor a 3.000 K. Em uma ou mais realizações, o comprimento de onda dominante do fósforo de granada amarelo esverdeado (YAG nesse exemplo) pode ser em uma faixa de 559 nm a cerca de 574 nm. Na Figura 23, os valores DomYAG e Duv das 250 SPDs únicas usadas no DoE de Grupo 1 são mostrados como grupos de 25 DomYAG diferentes em cada um dos 5 Duv diferentes, sobrepostos no plano de fundo do sombreamento dos isocontornos de LPI. Outros níveis de Duv adequados podem ser usados. Plotagens de contorno similares podem ser apresentadas para um contínuo de níveis de Duv dentro da faixa de Duv apresentada no presente documento, sendo que tendências similares são realizadas. As curvas suaves para LPI mostradas nas Figuras 22a,b são obtidas a partir do encaixe de regressão ANOVA estatisticamente otimizado para os dados, em que LPI = f(CCT, Duv, DomYAG), que inclui termos polinomiais tão altos quanto quártico, e todas as interações variáveis resultantes, que fornece uma função de transferência que tem R2 ajustado > 0,99. Um técnico no assunto irá reconhecer que há uma falta relativa de recursos que tem uma ordem maior do que quadrática nos contornos de LPI que tem valores de LPI de 120 e maiores (embora os termos tão altos quanto quártico sejam incluídos na função de transferência para LPI), e que há transições suaves entre os contornos apresentados, de maneira que é razoável esperar que a função de transferência para LPI é uma representação suave e contínua das 250 execuções distintas de DoE subjacentes. Um técnico no assunto irá entender que as soluções que representam todas as 250 combinações de SPDs que compreendem um LED azul, um fósforo YG YAG:Ce e um fósforo NR são quantitativamente descritas com erros muito baixos (R2 > 0,99) através da função de transferência LPI = f(CCT, Duv, DomYAG) conforme representado pelas plotagens de contorno de LPI. Através disso, a função de transferência LPI = f(CCT, Duv, DomYAG) conforme representado pelas plotagens de contorno de LPI é considerada válida para todo CCT, Duv e DomYAG dentro das faixas limitadas pelas execuções distintas no DoE.

[0074] A SPD em particular 2400 no DoE de Grupo 1 (YAG + PFS) que tem o maior valor de LPI de cerca de 137, que corresponde a DomYAG de cerca de 559 nm, e Duv em cerca de -0,010, com CCT = 2.700 K, é ilustrado na Figura 24, que mostra o comprimento de onda de pico do LED azul 2402 em cerca de 450 nm, o comprimento de onda de pico do fósforo YAG:Ce YG 2404 em cerca de 531 nm, o comprimento de onda de pico do fósforo PFS NR 2406 em cerca de 631 nm; e é comparado com a SPD 604 de uma lâmpada incandescente Reveal® e com a SPD 602 de um emissor de corpo negro, sendo que cada um tem uma CCT similar. De importância, em uma ou mais realizações, um LPI de pelo menos 140 pode ser alcançado com YAG e um conversor descendente vermelho estreito que tem um comprimento de onda mais favorável do que o comprimento de onda de pico do fósforo PFS que é fixado em 631 nm, ou usando-se dois ou mais conversores para baixo vermelho estreito, que tem comprimentos de onda de pico diferentes.

[0075] As Figuras 22a,b demonstram que tanto em 2.700 K quanto em 3.000 K, se o ponto de cor da fonte de luz está na localidade do corpo negro (Duv = 0,000), então LPI é < 120 (aproximadamente o limite superior para LPI constatado no estado da técnica), em todos os DomYAG (por exemplo, para qualquer fósforo YAG:Ce YG comercialmente disponível). Conforme Duv é reduzido, o LPI geralmente aumenta em todos os DomYAG, e alcança um valor máximo para Duv de cerca de -0,010, o valor de Duv em que o componente de Brancura de LPI é maximizado, por Equação (1), o que resulta em um grau significativo de simetria vertical nos isocontornos de LPI perto de uma linha horizontal em cerca de Duv = -0,010. Conforme Duv vai de Duv = 0,000 a Duv = -0,010, o componente de Brancura da equação de LPI aumenta de 0 para 1, o que resulta em um aumento de 19 pontos em LPI com base na Equação (7). De modo similar, conforme Duv vai de Duv = -0,010 até Duv = -0,20, o componente de Brancura diminui de 1 até 0, o que resulta em uma diminuição de 19 pontos em LPI.

[0076] O LPI que aumenta quase de modo monotônico com a diminuição de DomYAG, em um dado Duv, pode ser principalmente devido à separação no comprimento de onda entre o emissor YG e o emissor vermelho estreito, que diminui a emissão tipicamente grande no amarelo, ou até mesmo cria uma depressão na porção amarela do espectro (por exemplo, cerca de 570 a cerca de 600 nm) que melhora a saturação percebida de cores opostas vermelho-verde, e cores opostas azul-amarelo. Essas duas tendências dominantes nas Figuras 22a,b: que LPI tende no sentido de um valor máximo em Duv de cerca de -0,010; e que LPI tende no sentido de um valor máximo em um DomYAG menor, para esse conjunto de emissores comercialmente disponíveis (LED azul, fósforo YAG:Ce YG e fósforo NR) sugere que os contornos de LPI podem ser aproximados em uma fórmula analítica de forma fechada que contém apenas os termos Duv para prescrever Brancura, e DomYAG como um substituto para Aparência de Cor. A ausência geral de irregularidades de alta ordem nos contornos de LPI que tem os valores de 120 e maior sugere que tal aproximação analítica a esses contornos de LPI altos podem ter um formato relativamente simples que retêm a maioria ou todos os contornos de LPI a serem gerados no DoE. Em uma ou mais realizações, a aparência visual dos contornos de LPI altos sugere que uma elipse pode fornecer o melhor encaixe para os contornos de LPI altos. A forma geral da Equação (9) abaixo forneceu um entendimento entre o contorno de LPI exato e a aproximação elíptica para cada contorno de LPI nas Figuras 22a,b que tem LPI de 120 ou maior:

[0077] A tendência de LPI contra CCT pode ser precisamentedescrita pelo termo linear simples na Equação (9). Os valores para os coeficientes, a e b, na Equação (9) são dados na tabela 2 abaixo para cada valor de LPI de 120 e maior para as Figuras 22a,b.

TABELA 2

[0078] Ao substituir os valores para a e b da coluna LPI = 120 natabela 2 na Equação (9), a fórmula explícita para a aproximação elíptica até ocontorno exato para LPI = 120, resulta na Equação (9a) abaixo.

[0079] As Equações (9a a 9d) fornecem as elipses em linha tracejada mostradas na Figura 25a para CCT = 2.700, e na Figura 25b para CCT = 3.000 K. Conforme visto nas Figuras 25a,b, as aproximações elípticas em linha tracejada desviam dos respectivos contornos de LPI exatos em uma quantidade que não excede cerca de 2 pontos em LPI em qualquer local, em qualquer contorno de LPI, que tem um valor de 120 ou maior. É conhecido que as diferenças em valores de CRI de menos do que cerca de 5 pontos, e especialmente menos do que cerca de 2 pontos, são geralmente não perceptíveis pela maioria dos observadores. Também foi observado ao trabalhar com LPI que os valores de LPI de menos do que cerca de 5 pontos, e especialmente de menos do que cerca de 2 pontos, são geralmente não perceptíveis pela maioria dos observadores. Isso deve ser esperado, visto que a escala de LPI foi intencionalmente feita de modo proporcional à escala de CRI, a fim de fornecer um grau similar de diferenciação quantitativa com LPI como é obtido com CRI.

[0080] Na Figura 26a, a região descrita pela Equação 9a, para o contorno de LPI = 120, para CCT = 2.700, no DoE de Grupo 1 (YAG + PFS), é mostrada sombreada em preto. Do mesmo modo, nas Figuras 26b a 26d, as regiões descritas pelas Equações 9b a 9d, para os contornos de LPI = 125, 130 e 135 são mostrados sombreados em preto.

[0081] O DoE de Grupo 2 (YAG + Nit) compreendeu todas as combinações de 1 LED azul, 25 fósforos YAG:Ce YG e 20 fósforos de nitreto BR, o que resulta em 500 combinações únicas de emissores (1 B x 25 YG x 20 BR), através dos quais as razões da potência emitida azul:verde:vermelho para cada um dentre as 500 combinações de emissor únicas foram variadas a fim de alcançar cada um dos 10 pontos de cor (2.700 K e 3.000 K; Duv = 0,000, -0,005, -0,010, -0,015, -0,020), o que resulta em 5.000 SPDs únicas. Cada SPD normalizada é suficiente para o cálculo de todas as características colorimétricas da fonte de luz, contanto que a iluminância do objeto ou o espaço iluminado esteja na faixa de visão fotópica normal (por exemplo, maior do que cerca de 10 a 100 lux, até cerca de 1.000 a 10.000 lux (lux = lumens/m2). A resposta colorimétrica de interesse, o LPI, é plotada na Figura 27a contra DomYAG (eixo geométrico X) e Duv (eixo geométrico Y) do ponto de cor em 2.700 K, para o caso de um fósforo BR que tem um comprimento de onda de pico (PicoNit) de 610 nm. A faixa de PicoNit que foi usada no DoE de Grupo 2 é mostrada na Figura 21 de modo a ter cerca de 610 nm a cerca de 680 nm, que inclui 20 fósforos BR diferentes nessa faixa.

[0082] Os valores DomYAG e Duv das 250 combinações únicas de 25 valores de DomYAG diferentes em cada um dentre os cincos valores de Duv diferentes conforme mostrado na Figura 23 e usados no DoE de Grupo 1 são as mesmas 250 combinações únicas de DomYAG e Duv que foram usadas no DoE de Grupo 2 em combinação com cada um dos 20 fósforos BR diferentes. Constatou-se que o espaçamento fino entre os valores de DomYAG no eixo geométrico X e os valores de Duv no eixo geométrico Y das 250 SPDs únicas usadas no DoE de Grupo 1 fornecem interpolações suaves entre SPDs distintas realmente usadas no DoE. Os cinco níveis de Duv foram escolhidos para ilustrar o efeito de ponto de cor, ou Duv, em LPI. Outros níveis de Duv adequados podem ser usados. Em uma ou mais realizações, as plotagens de contorno similares podem ser apresentadas para um contínuo de níveis de Duv dentro da faixa de Duv apresentada no presente documento, sendo que tendências similares são realizadas. As curvas suaves para LPI mostradas na Figura 27a são obtidas a partir do encaixe de regressão ANOVA estatisticamente otimizado para os dados, em que LPI = f(CCT, Duv, DomYAG, PicoNit), que inclui termos polinomiais tão altos quanto quártico, e todas as interações variáveis resultantes, fornece uma função de transferência que tem R2 ajustado > 0,99. um técnico no assunto irá reconhecer que há uma falta de recursos que tem uma ordem maior do que quadrática nos contornos de LPI que tem valores de LPI de 120 e maior, e que há transições suaves entre os contornos apresentados; e irá entender que as soluções que representam todas as 5.000 combinações de SPDs que compreendem um LED azul, um fósforo YG YAG:Ce e um fósforo BR são quantitativamente descritas com erros muito baixos (R2 > 0,99) pela função de transferência LPI = f(CCT, Duv, DomYAG, PicoNit) conforme representado pelas plotagens de contorno de LPI na Figura 27a para o caso de PicoNit = 610 nm. De modo similar, a função de transferência LPI = f(CCT, Duv, DomYAG, PicoNit) solucionada em incrementos de 10 nm de PicoNit = 610, 620, 630, 640, 650, 660, 670 e 680 nm, em CCT = 2.700 K, são reapresentadas pelas plotagens de contorno de LPI nas Figuras 27a a 27h; e 3.000 K nas Figuras 28a a 28h.

[0083] A SPD que tem o maior LPI (cerca de 142) dentre as 2.500 SPDs em 2.700 K no DoE de Grupo 2 é mostrada na Figura 29. A SPD em particular 2900 no DoE de Grupo 2 (YAG + Nit) que tem o maior valor de LPI de cerca de 142, que corresponde a DomYAG de cerca de 559 nm, e Duv em cerca de -0,010, com CCT = 2.700 K, é ilustrada na Figura 29, que mostra o comprimento de onda de pico do LED azul 2902 em cerca de 450 nm, o comprimento de onda de pico do fósforo YAG:Ce YG 2904 em cerca de 531 nm, o comprimento de onda de pico do fósforo de nitreto BR 2906 em cerca de 680 nm; e é comparado com a SPD 604 de uma lâmpada incandescente Reveal® e com a SPD 602 de um emissor de corpo negro, sendo que cada um tem uma CCT similar.

[0084] As Figuras 27a a 27h e 28a a 28h demonstram que tanto em 2.700 K quanto em 3.000 K, se o ponto de cor da fonte de luz está na localidade do corpo negro (Duv = 0,000), então é difícil alcançar LPI > 120, em todos os DomYAG (por exemplo, para qualquer fósforo YAG:Ce YG comercialmente disponível). Apenas o nitreto de comprimento de onda longo (PicoNit > 660 nm) e o YAG de comprimento de onda curto (DomYAG < 562 nm) irá permitir LPI > 120 no corpo negro. Conforme Duv é reduzido, o LPI geralmente aumenta em todos os DomYAG, e alcança um valor máximo para Duv de cerca de -0,010, o valor de Duv em que o componente de Brancura de LPI é maximizado, pela Equação (1), o que resulta em um grau significativo de simetria vertical nos isocontornos de LPI cerca de uma linha horizontal em cerca de Duv = -0,010. Conforme Duv vai de Duv = 0,000 até Duv = -0,010, o componente de Brancura da equação de LPI aumenta de 0 para 1, o que resulta em um aumento de 19 pontos em LPI com base na Equação (7). De modo similar, conforme Duv vai de Duv = -0,010 até Duv = -0,020, o componente de Brancura diminui de 1 até 0, o que resulta em uma diminuição de 19 pontos em LPI.

[0085] O LPI que aumenta quase de modo monotônico com a diminuição de DomYAG e aumenta PicoNit, em um dado Duv, pode se dar principalmente devido à separação no comprimento de onda entre o emissor YG e o emissor BR, que diminui a emissão tipicamente grande no amarelo, ou até mesmo cria uma depressão na porção amarela do espectro (por exemplo, cerca de 570 a cerca de 600 nm) que melhora a saturação percebida de cores opostas vermelho- verde e cores opostas azul-amarelo. Essas três tendências dominantes nas Figuras 27a a 27h e 28a a 28h: que LPI tende no sentido de um valor máximo em Duv de cerca de -0,010; que LPI tende no sentido de um valor máximo em um DomYAG menor; e que LPI tende no sentido de um valor máximo em PicoNit maior, para esse conjunto de emissores comercialmente disponíveis (LED azul, fósforo YAG:Ce YG, e fósforo de nitreto BR) sugere que os contornos de LPI podem ser aproximados em uma fórmula analítica de forma fechada que contém apenas os termos Duv para prescrever Brancura, e DomYAG e PicoNit como um substituto para Aparência de Cor.

[0086] Similar à Equação (9) para o DoE de Grupo 1, uma forma geral para uma aproximação elíptica às curvas de LPI do DoE de Grupo 2, a Equação (10) abaixo fornece um entendimento para dentro de 1 ou 2 pontos em LPI entre o contorno de LPI exato e a aproximação elíptica para cada contorno de LPI nas Figuras 27a a 27h e as Figuras 28a a 28h que tem LPI de 120 ou maior. Visto que a função de transferência para LPI no Grupo 2 tem uma variável adicional, PicoNit, em relação ao Grupo 1, a Equação (10) é necessariamentemais complexa do que a Equação (9).

[0087] A Equação (10) pode ser usada, por exemplo, para plotar a linha tracejada rotulada 120 na Figura 30a para o caso de 2.700 K e PicoNit = 640 nm. Os valores para coeficientes, a i e b i (i = 1,2, 3) e ••'• 0 = 630 (de maneira que PicoNit - ••'• 0 =10) na coluna 120 da Tabela 3 abaixo quando inserida na Equação (10), juntamente com CCT = 2.700, resulta na Equação (10a) abaixo.

TABELA 3

[0088] De modo similar, os valores para coeficientes, ai e bi (i = 1, 2, 3), e 0 na tabela 3 quando substituídos na Equação (10) produzem cada uma das curvas de linha tracejada nas Figuras 30a a 30e para CCT = 2.700 K, e nas Figuras 31a a 31e para CCT = 3.000 K, que corresponde a cada valor de LPI de 120 e maior das Figuras 27d a 27h e as Figuras 28d a 28h. Visto que não há valores de LPI de 120 ou maior para os casos em que PicoNit = 610, 620 e 630 nm, conforme é aparente nas Figuras 27a-c e 28a-c, as Figuras 30a a 30e e 31a a 31e correspondem aos valores de PicoNit = 640, 650, 660, 670 e 680 nm.

[0089] O DoE do Grupo 3 (YAG + PFS + Nit) incluiu todas as combinações do 1 LED azul, 25 fósforos YAG:Ce YG e 20 fósforos de nitreto BR, descritas abaixo, o que resulta em 500 combinações únicas de emissores (1 B x 25 YG x 1 NR x 20 BR) em cada um de 3 razões diferentes de potência de BR para potência de NR (potência emitida somada sobre toda faixa de comprimento de onda de emissão vermelha, conforme fornecido na Figura 15 e a Figura 16), em incrementos de 25%, de maneira que (Potência Nit)/(Potência Nit + Potência PFS) = n = 0,25, 0,50, 0,75; e (Potência PFS)/(Potência Nit + Potência PFS) = p = 0,75, 0,50, 0,25; em que n + p = 1, para cada um dentre os 20 fósforos de nitreto BR. Conforme usado aqui, esses 3 subconjuntos do DoE do Grupo 3 podem ser chamados de Grupo 3a (n = 0,25), Grupo 3b (n = 0,50) e Grupo 3c (n = 0,75). Em uma ou mais realizações, os casos limitantes de n = 0 e n = 1 correspondem aos DoEs do Grupo 1 (YAG + PFS) e Grupo 2 (YAG + Nit), respectivamente. Em uma ou mais realizações, as razões da potência emitida azul:verde:vermelho para cada uma dentre as 500 combinações de emissor únicas em cada um de 3 razões diferentes de potência de BR para potência de NR são variadas a fim de alcançar cada um dos 10 pontos de cor (2.700 K e 3.000 K; Duv = 0,000, -0,005, -0,010, -0,015, -0,020), o que resulta em 15.000 SPDs únicas. Em uma ou mais realizações, cada SPD normalizada é suficiente para o cálculo de todas as características colorimétricas da fonte de luz, contanto que a iluminância do objeto ou espaço iluminado esteja na faixa de visão fotópica normal (por exemplo, maior do que cerca de 10 a 100 lux, até cerca de 1.000 a 10.000 lux (lux = lumens/m2). A faixa de PicoNit usada no DoE do Grupo 3, conforme mostrado na Figura 21, é de cerca de 610 nm a cerca de 680 nm, que inclui 20 fósforos BR diferentes nessa faixa.

[0090] A resposta colorimétrica de interesse, o LPI, é plotada nas Figuras 32a a 32h contra DomYAG (eixo geométrico X) e Duv (eixo geométrico Y) do ponto de cor em 2.700 K, para o caso do fósforo NR que tem um comprimento de onda de pico de 631 nm, e um fósforo BR que tem comprimentos de onda de pico (PicoNit) de 610 nm (Figura 32a) até 680 nm (Figura 32h), em incrementos de 10 nm, e a razão de Potência Nit para Potência PFS dada por n = 0,25, de maneira que p = 0,75.

[0091] A resposta colorimétrica de interesse, o LPI, é plotada nas Figuras 33a a 33h contra DomYAG (eixo geométrico X) e Duv (eixo geométrico Y) do ponto de cor a 3.000 K, para o caso do fósforo NR que tem um comprimento de onda de pico de 631 nm, e um fósforo BR que tem comprimentos de onda de pico (PicoNit) de 610 nm (Figura 33a) até 680 nm (Figura 33h), em incrementos de 10 nm, e a razão de Potência Nit para Potência PFS dada por n = 0,25, de maneira que p = 0,75.

[0092] A SPD que tem o maior LPI (cerca de 137) dentre as 2.500 SPDs em 2.700 K no DoE do Grupo 3a é mostrada na Figura 34. A SPD em particular 3400 no DoE do Grupo 3a (YAG + PFS + Nit, em que n = 0,25) que tem o maior valor de LPI de cerca de 137, que corresponde a DomYAG de cerca de 559 nm, e Duv em cerca de -0,010, com CCT = 2.700 K, é ilustrado na Figura 34, que mostra o comprimento de onda de pico do LED azul 3402 em cerca de 450 nm, o comprimento de onda de pico do fósforo YAG:Ce YG 3404 em cerca de 531 nm, o comprimento de onda de pico do fósforo PFS NR 3406 em cerca de 631 nm, o comprimento de onda de pico do fósforo de nitreto BR 3408 em cerca de 680 nm; e é comparado com a SPD 604 de uma lâmpada incandescente Reveal® e com a SPD 602 de um emissor de corpo negro, sendo que cada um tem uma CCT similar.

[0093] A resposta colorimétrica de interesse, o LPI, é plotada nas Figuras 35a a 35h contra DomYAG (eixo geométrico X) e Duv (eixo geométrico Y) do ponto de cor em 2.700 K, e as Figuras 36a a 36h para 3.000 K, para o caso do fósforo NR que tem um comprimento de onda de pico de 631 nm, e um fósforo BR que tem comprimentos de onda de pico (PicoNit) de 610 nm (Figura 35a e a Figura 36a) até 680 nm (Figura 35h e a Figura 36h), em incrementos de 10 nm, e a razão de Potência Nit para Potência PFS dada por n = 0,5, de maneira que p = 0,5.

[0094] A SPD que tem o maior LPI (cerca de 138) dentre as 2.500 SPDs em 2.700 K no DoE do Grupo 3b é mostrada na Figura 37. A SPD em particular 3700 no DoE do Grupo 3b (YAG + PFS + Nit, em que n = 0,50) que tem o maior valor de LPI de cerca de 138, que corresponde a DomYAG de cerca de 559 nm, e Duv em cerca de -0,010, com CCT = 2.700 K, é ilustrada na Figura 37, que mostra o comprimento de onda de pico do LED azul 3702 em cerca de 450 nm, o comprimento de onda de pico do fósforo YAG:Ce YG 3704 em cerca de 531 nm, o comprimento de onda de pico do fósforo PFS NR 3706 em cerca de 631 nm, o comprimento de onda de pico do fósforo de nitreto BR 3708 em cerca de 680 nm; e é comparado com a SPD 604 de uma lâmpada incandescente Reveal® e com a SPD 602 de um emissor de corpo negro, sendo que cada um tem uma CCT similar.

[0095] A resposta colorimétrica de interesse, o LPI, é plotada nas Figuras 38a a 38h contra DomYAG (eixo geométrico X) e Duv (eixo geométrico Y) do ponto de cor em 2.700 K e as Figuras 39a a 39h para 3.000 K, para o caso do fósforo NR que tem um comprimento de onda de pico de 631 nm, e um fósforo BR que tem comprimentos de onda de pico (PicoNit) de 610 nm (Figura 38a e a Figura 39a) até 680 nm (Figura 38h e a Figura 39h), em incrementos de 10 nm, e a razão de Potência Nit para Potência PFS dada por n = 0,75, de maneira que p = 0,25.

[0096] A SPD que tem o maior LPI (cerca de 140) dentre as 2.500 SPDs em 2.700 K no DoE do Grupo 3c é mostrada na Figura 40. A SPD em particular 4000 no DoE do Grupo 3c (YAG + PFS + Nit, em que n = 0,75) que tem o maior valor de LPI de cerca de 140, que corresponde a DomYAG de cerca de 559 nm, e Duv em cerca de -0,010, com CCT = 2.700 K, é ilustrado na Figura 40, que mostra o comprimento de onda de pico do LED azul 4002 em cerca de 450 nm, o comprimento de onda de pico do fósforo YAG:Ce YG 4004 em cerca de 531 nm, o comprimento de onda de pico do fósforo PFS NR 4006 em cerca de 631 nm, o comprimento de onda de pico do fósforo de nitreto BR 4008 em cerca de 680 nm; e é comparado com a SPD 604 de uma lâmpada incandescente Reveal® e com a SPD 602 de um emissor de corpo negro, sendo que cada um tem uma CCT similar.

[0097] Os valores de DomYAG e Duv das 250 combinações únicas de 25 valores de DomYAG diferentes em cada um dentre os cincos valores de Duv diferentes conforme mostrado na Figura 23 e usados no DoE de Grupo 1 e no Doe de Grupo 2 são as mesmas 250 combinações únicas de DomYAG e Duv que foram usados no DoE do Grupo 3, em combinação com cada um dos 20 fósforos BR diferentes. Constatou-se que o espaçamento fino entre os valores de DomYAG no eixo geométrico X e os valores de Duv no eixo geométrico Y das 250 SPDs únicas usadas no DoE do Grupo 3 fornecem interpolações suaves entre SPDs distintas realmente usadas no DoE. Enquanto cinco níveis de Duv foram usados no presente documento para ilustrar o efeito de ponto de cor, ou Duv, em LPI, outros níveis de Duv adequados podem ser usados. Por exemplo, as plotagens de contorno similares podem ser apresentadas para um contínuo de níveis de Duv dentro da faixa de Duv apresentada no presente documento, sendo que as tendências similares são realizadas. As curvas suaves para LPI mostradas nas Figuras 32, 33, 35, 36, 38 e 39 são obtidas a partir do encaixe de regressão ANOVA estatisticamente otimizado para os dados, em que LPI = f(CCT, Duv, DomYAG, PicoNit, n), que inclui termos polinomiais tão altos quanto quártico, e todas as interações variáveis resultantes, que fornece uma função de transferência que tem R2 ajustado > 0,99. um técnico no assunto irá reconhecer que há uma falta de recursos que tem uma ordem maior do que quadrática nos contornos de LPI que tem valores de LPI de 120 e maior, e que há transições suaves entre os contornos apresentados; e irá entender que as soluções que representam todas as 15.000 combinações de SPDs que compreendem um LED azul, um fósforo YG YAG:Ce, um fósforo PFS NR e um fósforo BR, com uma razão de potência de vermelho, n, são quantitativamente descritas com erros muito baixos (R2 > 0,99) pela função de transferência LPI = f(CCT, Duv, DomYAG, PicoNit, n) conforme representado pelas plotagens de contorno de LPI nas Figuras 32, 33, 35, 36, 38 e 39.

[0098] As Figuras 32, 33, 35, 36, 38 e 39 demonstram que tanto em 2.700 K quanto em 3.000 K, se o ponto de cor da fonte de luz está na localidade do corpo negro (Duv = 0,000), então é difícil alcançar LPI > 120, em todos os DomYAG (por exemplo, para qualquer fósforo YAG:Ce YG comercialmente disponível). Apenas o nitreto de comprimento de onda longo (PicoNit > 660 nm) e o YAG de comprimento de onda curto (DomYAG < 562 nm) irá permitir LPI > 120 no corpo negro. Conforme Duv é reduzido, o LPI geralmente aumenta em todos os DomYAG, e alcança um valor máximo para Duv de cerca de -0,010, o valor de Duv em que o componente de Brancura de LPI é maximizado, pela Equação (1), o que resulta em um grau significativo de simetria vertical nos isocontornos de LPI cerca de uma linha horizontal em cerca de Duv = -0,010. Conforme Duv vai de Duv = 0,000 a Duv = -0,010, o componente de Brancura da equação de LPI aumenta de 0 para 1, o que resulta em um aumento de 19 pontos em LPI com base na Equação (7). De modo similar, conforme Duv vai de Duv = -0,010 a Duv = -0,020, o componente de Brancura diminui de 1 até 0, o que resulta em uma diminuição de 19 pontos em LPI.

[0099] O LPI que aumenta quase de modo monotônico com a diminuição de DomYAG e o aumento de PicoNit, em um dado Duv e n, pode ser principalmente devido à separação no comprimento de onda entre o emissor YG e o emissor BR, que diminui a emissão tipicamente grande no amarelo, ou até mesmo cria uma depressão na porção amarela do espectro (por exemplo, cerca de 570 a cerca de 600 nm) que melhora a saturação percebida de cores opostas vermelho-verde e cores opostas azul-amarelo.

[00100] O efeito da razão de vermelho amplo para o total de emissão de vermelho, ou "n", pode ser visto comparando-se os diferentes conjuntos de plotagens de contorno (por exemplo, as Figuras 32, 33 contra as Figuras 35, 36 contra as Figuras 38, 39). Para valores menores de PicoNit (PicoNit < 660 nm) que corresponde a plotagens de contorno a-e nas figuras mencionadas acima, conforme n aumenta de n = 0,25 a n = 0,50 a n = 0,75, os valores de LPI obteníveis em um dado Duv e PicoNit diminuem. Por exemplo, na Figura 32a (n = 0,25), o maior LPI alcançável (em Duv = -0,010 e DomYAG = 559) é de cerca de LPI = 129, enquanto na Figura 35a (n = 0,50) e na Figura 38a (n = 0,75), o LPI no mesmo Duv e DomYAG é de cerca de LPI = 123 e cerca de LPI = 116, respectivamente. Para valores maiores de PicoNit (PicoNit > 660 nm) que corresponde a plotagens de contorno g e h nas figuras mencionadas acima, conforme n aumenta de n = 0,25 a n = 0,50 a n = 0,75, os valores de LPI obteníveis em um dado Duv e PicoNit aumentam. Por exemplo, na Figura 32h (n = 0,25), o maior LPI alcançável (em Duv = -0,010 e DomYAG = 559) é de cerca de LPI = 137, enquanto na Figura 35h (n = 0,50) e a Figura 38h (n = 0,75), o LPI no mesmo Duv e DomYAG é de cerca de LPI = 138 e cerca de LPI = 140, respectivamente. Essa relação é brevemente resumida na Figura 41, que plota o valor de LPI para todas as combinações de emissores vermelhos, que inclui Grupo 1 e Grupo 2, em Duv = -0,010 e DomYAG = 559 nm em 2.700 K.

[00101] Similar à Equação (9) para o DoE de Grupo 1 e à Equação (10) para o DoE de Grupo 2, uma forma geral para uma aproximação elíptica para as curvas de LPI do DoE do Grupo 3, pode ser produzida. No entanto, devido a termos de ordem maior em algumas das curvas de LPI, essas equações podem não fornecer um entendimento para dentro de 1 ou 2 pontos em LPI entre o contorno de LPI exato e a aproximação elíptica para cada contorno de LPI nas Figuras 32, 33, 35, 36, 38 e 39, para todos os valores de LPI = 120 ou mais e, portanto, essas equações podem não fornecer aproximações precisas o suficiente para os contornos de LPI exatos a fim de servir como substitutos para os contornos exatos. Portanto, no DoE do Grupo 3, uma preferência de cor será quantificada a título de referência para as regiões dentro de um dado contorno de LPI nas Figuras 32, 33, 35, 36, 38 e 39.

[00102] Em uma primeira realização de uma fonte de luz, a fonte de luz de LED 700 pode incluir um ou mais grupos de LEDs 706 e 708 (numeração adotada da Figura 7a e 7b a título de conveniência) que pode cada um consistir em um ou mais LEDs azuis revestido com fósforo YAG:Ce YG e um fósforo NR. Essa primeira realização é chamada de "YAG + PFS". Em uma ou mais realizações, em que a porção da luz azul gerada pelo LED azul que não é absorvida pelos materiais de fósforo, combinada com a luz emitida pelos materiais de fósforo pode fornecer uma luz que parece ser quase branco em cor para o olho humano. O espectro de uma fonte de luz YAG + PFS que tem uma preferência de cor melhorada pode ser composta de uma emissão de pico de LED azul na faixa de cerca de 400 nm a cerca de 460 nm, uma emissão de pico YG na faixa de cerca de 530 nm a cerca de 557 nm criada pela excitação de um fósforo YAG:Ce pela emissão azul do LED, e uma emissão de pico vermelha em cerca de 631 nm criada pela excitação de um fósforo NR pela emissão azul do LED, conforme retratado na Figura 24. O espectro pode diferir do mesmo de um corpo negro na medida em que o mesmo pode incluir uma depressão na faixa de comprimento de onda entre a emissão de LED azul e a emissão de fósforo YG, e pode incluir uma depressão na faixa de comprimento de onda de amarelo entre o fósforo YG e o fósforo NR. A fonte de luz nessa primeira realização pode ter uma CCT entre cerca de 2.700 K e cerca de 3.200 K. Em uma ou mais realizações, a fonte de luz pode ter uma CCT maior (por exemplo, tão alta quanto cerca de 10.000 K ou mais), ou uma CCT menor (por exemplo, tão baixa quanto cerca de 1.800 K ou menos). A emissão reduzida na porção amarela do espectro de cor pode resultar da separação dos picos do fósforo YG e do fósforo NR que pode ser criada pela largura relativamente estreita e pelo comprimento de onda de pico relativamente longo do fósforo PFS NR. A emissão reduzida pode ser adicionalmente melhorada na porção amarela do espectro de cor através de um comprimento de onda relativamente curto do fósforo YG, em comparação com um fósforo típico YAG:Ce YG. A depressão do espectro na porção amarela, se for suficientemente profunda, e a emissão intensificada no vermelho e no verde em relação a um emissor de corpo negro, pode fornecer uma fonte de luz que tem uma capacidade de preferência de cor, de saturação de cor ou de contraste de cor melhorada que é tipicamente preferencial por um observador humano em relação a uma luz emitida da mesma fonte de luz que emprega combinações típicas de fósforo azul e YG e vermelho que não produzem uma depressão suficientemente profunda na porção amarela.

[00103] A Figura 24 ilustra um gráfico que inclui uma plotagem 2400 da SPD de um tipo YAG + PFS de uma fonte de luz de LED discutida imediatamente acima, que tem CCT = 2.700 K; e a título de comparação, uma plotagem 602 da SPD de um corpo negro que tem CCT = 2.700 K, e uma plotagem 604 da SPD de uma fonte de luz incandescente do tipo Reveal® que tem uma CCT = 2.755 K. A curva 2400 é a SPD em particular que forneceu o LPI máximo de 137 dentre as 250 combinações de SPDs no Grupo 1 (YAG + PFS) do DoE. Os comprimentos de onda de pico do LED azul 2402 ocorre em cerca de 450 nm, os comprimentos de onda de pico e dominante do fósforo YG 2404 ocorrem em cerca de 531 nm e 559 nm respectivamente, e o comprimento de onda de pico do fósforo NR 2406 ocorre em cerca de 631 nm, que corresponde ao local 2210 na Figura 22a (para CCT = 2.700 K) ou 2212 na Figura 22b (para CCT = 3.000 K) em DomYAG de cerca de 559 nm, e Duv cerca de -0,010. A plotagem de SPD 2400 representa uma fonte de luz que tem CCT = 2.700 K, um CRI = 69 e um LPI = 137. A SPD correspondente a 3.000 K pode parecer muito similar, com valores de CRI e LPI similares.

[00104] Nessa primeira realização, um LPI de cerca de 137 é obtido, de maneira que um observador humano pode perceber cores mais saturadas, brancura intensificada e uma Aparência de Cor muito mais preferencial quando utiliza o espectro YAG + PFS 2400 do que é possível usando-se as fontes de luz que tipicamente têm LPI de 120 ou menos. Em uma segunda realização de uma fonte de luz, que fornece uma preferência de cor ligeiramente reduzida (LPI) para uma fonte de luz YAG + PFS do que a primeira realização, os comprimentos de onda de pico e dominante do fósforo YAG:Ce YG 2404 na Figura 24 são comutados ligeiramente até um comprimento de onda mais longo do que os comprimentos de onda ótimos de pico e dominantes de 531 nm e 559 nm da primeira realização. Nessa segunda realização, DomYAG pode ser tão longo quanto cerca de 563 nm, enquanto Duv do ponto de cor permanece perto de -0,010 (entre cerca de -0,008 e cerca de - 0,012), com CCT de cerca de 2.700 K a cerca de 3.000 K, e a combinação de DomYAG e Duv satisfaz a Equação 9d,

que descreve o contorno de LPI = 135 nas Figuras 25a,b.

[00105] Nessa segunda realização, um LPI de cerca de 135 ou maior é obtido, de maneira que um observador humano pode perceber cores mais saturadas, brancura intensificada e uma Aparência de Cor muito mais preferencial quando utiliza o espectro YAG + PFS 2400 do que é possível usando-se fontes de luz que tipicamente têm LPI de 120 ou menos, e apenas levemente muito menos do que a primeira realização que tem LPI de cerca de 137.

[00106] Em uma terceira realização de uma fonte de luz, que fornece uma preferência de cor adicionalmente reduzida (LPI) para uma fonte de luz YAG + PFS do que a primeira e a segunda realizações, mas que ainda exceda a mesma do estado da técnica, os comprimentos de onda de pico e dominante do fósforo YAG:Ce YG 2404 na Figura 24 são comutados para comprimentos de onda ainda mais longos do que os comprimentos de onda ótimos de pico e dominantes de 531 nm e 559 nm da primeira realização. Nessa terceira realização DomYAG pode ser tão longo quanto cerca de 572 nm, enquanto Duv do ponto de cor está entre cerca de -0,002 e cerca de -0,016, com CCT de cerca de 2.700 K a cerca de 3.000 K, e a combinação de DomYAG e Duv satisfaz a Equação 9a,

que descreve o contorno de LPI = 120 nas Figuras 25a,b.

[00107] Nessa terceira realização, um LPI de cerca de 120 ou maior é obtido, de maneira que um observador humano pode perceber cores mais saturadas, brancura intensificada, e uma Aparência de Cor mais preferencial quando utiliza o espectro YAG + PFS 2400 do que é possível usando-se fontes de luz que tipicamente têm LPI de 120 ou menos, embora perceptivelmente menos do que a primeira realização que tem LPI de cerca de 137.

[00108] Em uma quarta realização de uma fonte de luz, que fornece a maior preferência de cor (LPI) para uma fonte de luz YAG + Nit, a fonte de luz de LED 700 pode incluir um ou mais grupos de LEDs 706 e 708 que pode cada um consistir em um ou mais LEDs azuis revestido com fósforo YAG:Ce YG e um fósforo de nitreto BR (YAG + Nit), em que a porção da luz azul gerada pelo LED azul que não é absorvida pelos materiais de fósforo, combinada com a luz emitida pelos materiais de fósforo fornece uma luz que parece ser quase branco em cor para o olho humano (novamente, os números de elemento de figura são adotados da Figura 7a e 7b apenas a título de conveniência). O espectro de uma fonte de luz YAG + Nit que tem uma preferência de cor melhorada pode ser composta de uma emissão de pico de LED azul na faixa de cerca de 400 nm a cerca de 460 nm, uma emissão de pico YG na faixa de cerca de 530 nm a cerca de 557 nm criada pela excitação de um fósforo YAG:Ce pela emissão azul do LED, e uma emissão de pico vermelha na faixa de cerca de 610 nm a cerca de 680 nm criada pela excitação de um fósforo de nitreto BR pela emissão azul do LED, conforme retratado na Figura 29. O espectro pode diferir do mesmo de um corpo negro na medida em que o mesmo pode incluir uma depressão na faixa de comprimento de onda entre a emissão de LED azul e a emissão de fósforo YG, e o mesmo pode incluir uma depressão na faixa de comprimento de onda de amarelo entre o fósforo YG e o fósforo BR. A fonte de luz pode ter uma CCT entre cerca de 2.700 K e cerca de 3.200 K. Em uma ou mais realizações a fonte de luz pode ter uma CCT maior (por exemplo, tão alta quanto cerca de 10.000 K ou mais), ou uma CCT menor (por exemplo, tão baixa quanto cerca de 1.800 K ou menos). A emissão reduzida na porção amarela do espectro de cor pode resultar da separação dos picos do fósforo YG e do fósforo BR que pode ser criada principalmente pelo comprimento de onda de pico relativamente longo do fósforo de nitreto BR. A emissão reduzida na porção amarela do espectro de cor pode ser adicionalmente melhorada através de um comprimento de onda relativamente curto do fósforo YG, em comparação com um fósforo típico YAG:Ce YG. A depressão do espectro no amarelo, se for suficientemente profunda, e a emissão intensificada no vermelho e no verde em relação a um emissor de corpo negro, pode fornecer uma fonte de luz que tem uma capacidade de preferência de cor, de saturação de cor ou de contraste de cor melhorada que pode ser preferencial por um observador humano em relação a uma luz emitida da mesma fonte de luz que emprega combinações típicas de fósforo azul e YG e vermelho que não produzem uma depressão suficientemente profunda no amarelo.

[00109] A Figura 29 ilustra um gráfico que inclui uma plotagem 2900 da SPD de uma fonte de luz de LED do tipo YAG + Nit, que tem CCT = 2.700 K; e a título de comparação, a Figura 29 também ilustra uma plotagem 602 da SPD de um corpo negro que tem CCT = 2.700 K, e uma plotagem 604 da SPD de uma fonte de luz incandescente do tipo Reveal® que tem uma CCT = 2.755 K. A plotagem 2900 é a SPD em particular que forneceu o LPI máximo de 142 dentre as 5.000 combinações de SPDs no Grupo 2 (YAG + Nit) do DoE. Os comprimentos de onda de pico do LED azul 2902 ocorrem em cerca de 450 nm, os comprimentos de onda de pico e dominante do fósforo YG 2904 ocorrem em cerca de 531 nm e 559 nm respectivamente e o comprimento de onda de pico do fósforo BR 2906 ocorre em cerca de 680 nm, que corresponde ao local 2710 na Figura 27h (para CCT = 2.700 K) ou 2810 na Figura 28h (para CCT = 3.000 K) em DomYAG de cerca de 559 nm, e Duv cerca de -0,010. A plotagem de SPD 2900 representa uma fonte de luz que tem CCT = 2.700 K, um CRI = 57 e um LPI = 142. A SPD correspondente a 3.000 K pode parecer muito similar, com valores de CRI e LPI similares. A pontuação de LPI de 142 é muito alta (em uma ou mais realizações, o máximo de LPI possível pode ser cerca de 150), o que significa que um observador humano irá perceber cores mais saturadas, Brancura intensificada e uma Aparência de Cor muito mais preferencial quando utiliza o espectro YAG + PFS 2900 do que é possível usando-se fontes de luz que tipicamente têm LPI de 120 ou menos.

[00110] Nessa quarta realização, um LPI de cerca de 142 é obtido, de maneira que um observador humano pode perceber cores mais saturadas, Brancura intensificada e uma Aparência de Cor muito mais preferencial quando utiliza o espectro YAG + Nit 2900 do que é possível usando- se fontes de luz que tipicamente têm LPI de 120 ou menos.

[00111] Em uma quinta realização de uma fonte de luz, que fornece uma preferência de cor ligeiramente reduzida (LPI) para uma fonte de luz YAG + Nit do que a quarta realização , os comprimentos de onda de pico e dominante do fósforo YAG:Ce YG 2904 na Figura 29 são comutados ligeiramente até comprimentos de onda mais longos do que os comprimentos de onda ótimos de pico e dominantes de 531 nm e 559 nm da quarta realização, e o comprimento de onda de pico do fósforo vermelho de nitreto 2906 na Figura 29 é comutado para um comprimento de onda mais curto do que o comprimento de onda de pico ótimo de 680 nm da quarta realização. Na quinta realização, DomYAG pode ser tão longo quanto cerca de 568 nm, e PicoNit pode ser tão curto quanto cerca de 660 nm, enquanto Duv do ponto de cor permanece perto de -0,010 (entre cerca de -0,005 e cerca de -0,014), com CCT de cerca de 2.700 K a cerca de 3.000 K, e a combinação de DomYAG e Duv satisfaz a Equação 10,

com o uso dos coeficientes na coluna de LPI = 135 na tabela 3. Avaliar essaequação com os coeficientes na coluna de LPI = 135 na tabela 3, que descreveo contorno de LPI = 135s nas Figuras 30c-e e 31c-e:

[00112] Nessa realização, um LPI de cerca de 135 ou maior é obtido, de maneira que um observador humano pode perceber cores mais saturadas, brancura intensificada e uma Aparência de Cor muito mais preferencial quando utiliza o espectro YAG + Nit 2900 do que é possível usando- se fontes de luz que tipicamente têm LPI de 120 ou menos, e apenas levemente muito menos do que a quarta realização que tem LPI de cerca de 142.

[00113] Em uma sexta realização de uma fonte de luz, que fornece uma preferência de cor adicionalmente reduzida (LPI) para uma fonte de luz YAG + Nit do que a quarta ou a quinta realizações, mas que ainda exceda a mesma do estado da técnica, os comprimentos de onda de pico e dominante do fósforo YAG:Ce YG 2904 na Figura 29 são comutados ligeiramente até comprimentos de onda mais longos do que os comprimentos de onda ótimos de pico e dominantes de 531 nm e 559 nm da quarta realização, e o comprimento de onda de pico do fósforo vermelho de nitreto 2906 na Figura 29 é comutado para um comprimento de onda mais curto do que o comprimento de onda de pico ótimo de 680 nm da quarta realização. Na sexta realização, DomYAG pode ser tão longo quanto cerca de 573 nm, e PicoNit pode ser tão curto quanto cerca de 630 nm ou 640 nm, enquanto Duv do ponto de cor é idealmente perto de -0,010, mas pode ser em qualquer lugar na faixa de cerca de 0,000 a cerca de -0,019, com CCT de cerca de 2.700 K a cerca de 3.000 K, e a combinação de DomYAG e Duv satisfaz a Equação 10,

com o uso dos coeficientes na coluna de LPI = 120 na tabela 3. Avaliar essa equação com os coeficientes na coluna de LPI = 120 na tabela 3, que descreve o contorno de LPI = 120s nas Figuras 30a a 30e e 31a a 31e:

[00114] Nessa sexta realização, um LPI de cerca de 120 ou maior é obtido, o que significa que um observador humano irá perceber cores mais saturadas, brancura intensificada, e uma aparência de cor mais preferencial quando utiliza o espectro YAG + Nit 2900 do que é possível usando-se fontes de luz que tipicamente têm LPI de 120 ou menos.

[00115] Em uma sétima realização de uma fonte de luz, que fornece a maior preferência de cor (LPI) para uma fonte de luz YAG + PFS + Nit, a fonte de luz de LED pode incluir um ou mais grupos de LEDs e que pode cada um consistir em um ou mais LEDs azuis revestido com fósforo YAG:Ce YG e uma combinação de fósforo PFS NR e fósforo de nitreto BR (YAG + PFS + Nit), em que a porção da luz azul gerada pelo LED azul que não é absorvida pelos materiais de fósforo, combinada com a luz emitida pelos materiais de fósforo, pode fornecer uma luz que parece ser quase branco em cor para o olho humano. O espectro de uma fonte de luz YAG + PFS + Nit que tem uma preferência de cor melhorada pode ser composta de uma emissão de pico de LED azul na faixa de cerca de 400 nm a cerca de 460 nm, uma emissão de pico YG na faixa de cerca de 530 nm a cerca de 557 nm criada pela excitação de um fósforo YAG:Ce pela emissão azul do LED, uma emissão de pico vermelha em cerca de 631 nm criada pela excitação de um fósforo PFS NR pela emissão azul do LED azul, e uma emissão vermelha adicional que tem um Pico na faixa de cerca de 610 nm a cerca de 680 nm criado pela excitação de um fósforo de nitreto BR pela emissão azul do LED azul, conforme retratado nas Figuras 34, 37 e 40. O espectro mostrado nas Figuras 34, 37 e 40 pode diferir do mesmo de um espectro de corpo negro na medida em que o mesmo pode incluir uma depressão na faixa de comprimento de onda entre a emissão de LED azul e a emissão de fósforo YG, e o mesmo pode incluir uma depressão na faixa de comprimento de onda de amarelo entre o fósforo YG e os fósforos vermelhos. A fonte de luz pode ter uma CCT entre cerca de 2.700 K e cerca de 3.200 K. Em uma ou mais realizações, a fonte de luz pode ter uma CCT maior (por exemplo, tão alta quanto cerca de 10.000 K ou mais), ou uma CCT menor (por exemplo, tão baixa quanto cerca de 1.800 K ou menos). A emissão reduzida na porção amarela do espectro de cor (conforme indicado pela depressão na faixa de comprimento de onda de amarelo entre o fósforo YG e os fósforos vermelhos) pode resultar da separação dos picos do fósforo YG e dos fósforos vermelhos que pode ser criada pela largura relativamente estreita e o comprimento de onda de pico relativamente longo do fósforo PFS NR e o comprimento de onda de pico relativamente longo do fósforo de nitreto BR. A emissão reduzida na porção amarela pode ser adicionalmente melhorada através de um comprimento de onda relativamente curto do fósforo YG, em comparação com um fósforo típico YAG:Ce YG. A depressão do espectro na porção amarela, se for suficientemente profunda, e a emissão intensificada nas porções vermelhas e verdes em relação a um emissor de corpo negro, pode fornecer uma fonte de luz que tem uma capacidade de preferência de cor, de saturação de cor ou de contraste de cor melhorada que pode ser tipicamente preferencial por um observador humano em relação a uma luz emitida da mesma fonte de luz que emprega combinações típicas de fósforo azul e YG e vermelho que não produzem uma depressão suficientemente profunda no amarelo.

[00116] A divisão do DoE em 3 grupos é uma maneira de conveniência para comunicar os resultados. De fato, a relação BR/R= n pode ter uma faixa contínua de 0,0 até 1,0, em que os casos limitantes de n = 0 e n = 1 correspondem às partes do Grupo 1 (YAG + PFS) e Grupo 2 (YAG + Nit) do DoE, representada pela primeira até a terceira, e quarta até a sexta realizações, respectivamente. O DoE do Grupo 3, embora representado no presente documento de modo a ter 3 níveis distintos de n = 0,25, 0,50 e 0,75, fornece funções de transferência para LPI para toda a faixa contínua de 0,0 <n < 1,0 quando as respostas dos Grupos 1 e 2, são combinadas com o Grupo 3. A sétima até a nona realizações (algumas das quais são descritas abaixo) pode representar qualquer combinação dos fósforos vermelhos Nit e PFS descritos no presente documento, em toda a faixa contínua de 0,0 <n < 1,0 ao invés de n = 0 ou n = 1, por exemplo, 0,0 <n < 1,0. O maior LPI na primeira realização (n = 0,0) é 137, e na quarta realização (n = 1,0) é 142, que corresponde a DomYAG = 559 nm e PicoNit = 680 nm. O maior LPI com o uso de qualquer combinação de PFS e Nit (0, 0 <n < 1,0), conforme descrito no presente documento, é também constatado a partir do DoE para ocorrer em DomYAG = 559 nm e PicoNit = 680 nm, e pode ocorrer perto de n = 1 (por exemplo, na maioria de Nit, pequena quantidade de PFS) com LPI de cerca de 142. Em uma ou mais realizações, o maior LPI em qualquer valor arbitrário de 0 < n < 1 pelo DoE ocorre em DomYAG = 559 nm e PicoNit = 680 nm. Os inventores observam que isso se dá por causa da separação extrema do pico de nitreto vermelho do Pico de YG YAG excede a separação entre o Pico de vermelho PFS e o Pico de YG YAG, de maneira que uma emissão de fósforo de nitreto vermelho de 680 nm possa potencialmente fornecer maior contraste de cor, e potencialmente uma preferência de cor maior do que uma emissão de fósforo PFS, embora com penalidades severas em eficácia. É constatado que o LPI no DoE cai monotonicamente contra a diminuição de n (mais PFS) até um valor de 137 em n = 0, para DomYAG = 559 nm e PicoNit = 680 nm.

[00117] As Figuras 34, 37 e 40 incluem as curvas de SPD 3400, 3700 e 4000 da SPDs de uma fonte de luz de LED do tipo YAG + PFS + Nit com n = 0,25, 0,50 e 0,75, respectivamente, que tem CCT = 2.700 K. A título de comparação, as Figuras 34, 37 e 40 também incluem uma plotagem 602 da SPD de um corpo negro que tem CCT = 2.700 K, e uma plotagem 604 da SPD de uma fonte de luz incandescente do tipo Reveal® que tem uma CCT = 2.755 K. As curvas 3400, 3700 e 4000 são SPDs em particular que forneceram o LPI máximo de 137, 138 e 140, para n = 0,25, 0,50 e 0,75, respectivamente, dentre as 5.000 combinações de SPDs nos Grupos 3a,b,c, respectivamente, do DoE. Os comprimentos de onda de pico do LED azul 3402, 3702 e 4002 ocorre em cerca de 450 nm, os comprimentos de onda de pico e dominante calculados do fósforo YG 3404, 3704 e 4004 ocorrem em cerca de 531 nm e 559 nm respectivamente, o comprimento de onda de pico do fósforo NR 3406, 3706, e 4006 ocorre em cerca de 631 nm e o comprimento de onda de pico do fósforo BR 3408, 3708 e 4008 ocorre em cerca de 680 nm, que corresponde ao local 3210, 3510 e 3810 nas Figuras 32h, 35h e 38h, respectivamente, (para CCT = 2.700 K) ou 3310, 3610 e 3910 nas Figuras 33h, 36h e 39h, respectivamente, (para CCT = 3.000 K) em DomYAG de cerca de 559 nm, e Duv cerca de -0,010. SPDs 3400, 3700 e 4000 representam as fontes de luz que têm CCT = 2.700 K, um CRI = 68, 67, 65 e um LPI = 137, 138 e 140, para n = 0,25, 0,50 e 0,75, respectivamente. Em uma ou mais realizações, a SPD correspondente a 3.000 K pode parecer muito similar com valores de CRI e LPI similares. As pontuações de LPI de 137, 138 e 140, para n = 0,25, 0,50 e 0,75, respectivamente, são altas (em uma ou mais realizações, o máximo de LPI possível pode ser cerca de 150), de maneira que um observador humano pode perceber cores mais saturadas, Brancura intensificada e uma Aparência de Cor muito mais preferencial quando utiliza os espectros YAG + PFS 3400, 3700 e 4000 do que é possível usando-se fontes de luz que tipicamente têm LPI de 120 ou menos.

[00118] Nessa sétima realização, um LPI de cerca de 140 para 142 é obtido, de maneira que um observador humano pode perceber cores mais saturadas, brancura intensificada e aparência de cor muito mais preferencial quando utiliza os espectros YAG + PFS + Nit 3400, 3700 e 4000 do que é possível usando-se fontes de luz que tipicamente têm LPI de 120.

[00119] Em uma oitava realização de uma fonte de luz, que fornece uma preferência de cor ligeiramente reduzida (LPI) para uma fonte de luz YAG + Nit do que a sétima realização, os comprimentos de onda de pico e dominante do fósforo YAG:Ce YG 3404, 3704 e 4004 nas Figuras 34, 37 e 40 são comutados ligeiramente até comprimentos de onda mais longos do que os comprimentos de onda ótimos de pico e dominante de 531 nm e 559 nm da sétima realização, e os comprimentos de onda de pico do fósforo vermelho de nitreto 3408, 3708 e 4008 nas Figuras 34, 37 e 40 são comutados para um comprimento de onda mais curto do que o comprimento de onda de pico ótimo de 680 nm da sétima realização. Na oitava realização, DomYAGpode ser tão longo quanto cerca de 566 nm, e PicoNit pode ser tão curto quanto cerca de 660 nm enquanto Duv do ponto de cor permanece perto de -0,010 (entre cerca de -0,008 e cerca de -0,012), com CCT de cerca de 2.700 K a cerca de 3.000 K. Nessa realização, um LPI de cerca de 135 ou maior é obtido, de maneira que um observador humano pode perceber cores mais saturadas, brancura intensificada e aparência de cor muito mais preferencial quando utiliza os espectros YAG + PFS + Nit 3400, 3700 e 4000 do que é possível usando-se fontes de luz que tipicamente têm LPI de 120 ou menos, e apenas levemente muito menos do que a sétima realização que tem LPI de cerca de 142.

[00120] Em uma nona realização de uma fonte de luz, que fornece uma preferência de cor adicionalmente reduzida (LPI) para uma fonte de luz YAG + PFS + Nit do que a sétima realização, mas que ainda excede as mesmas de fontes de luz que tipicamente têm LPI de 120 ou maior, os comprimentos de onda de pico e dominante calculados do fósforo YAG:Ce YG 3404, 3704 e 4004 nas Figuras 34, 37 e 40 são comutados ligeiramente até comprimentos de onda mais longos do que os comprimentos de onda ótimos de pico e dominante de 531 nm e 559 nm da sétima realização, e o comprimento de onda de pico do fósforo vermelho de nitreto 3408, 3708 e 4008 nas Figuras 34, 37 e 40 é comutado para um comprimento de onda mais curto do que o comprimento de onda de pico ótimo de 680 nm da sétima realização. Na nona realização, DomYAG pode ser tão longo quanto cerca de 572 nm, e PicoNit pode ser tão curto quanto cerca de 620 nm, enquanto Duv do ponto de cor é idealmente perto de -0,010, mas pode ser em qualquer lugar na faixa de cerca de 0,000 a cerca de -0,018, com CCT de cerca de 2.700 K a cerca de 3.000 K. Nessa realização, um LPI de cerca de 120 ou maior é obtido, de maneira que um observador humano pode perceber cores mais saturadas, brancura intensificada e uma aparência de cor mais preferencial quando utiliza os espectros YAG + PFS + Nit 3400, 3700 e 4000 do que é possível usando-se fontes de luz que tipicamente têm LPI de 120 ou menos.

[00121] Ainda, em algumas realizações, um filtro que absorve amarelo, tal como vidro de neodímio (Nd), ou um composto de Nd, ou um filtro de amarelo comparável, pode ser incorporado na fonte de luz, por exemplo, um domo de vidro de neodímio (Nd) pode ser colocado sobre o motor de luz de LED, e o domo de vidro de Nd pode funcionar a fim de suprimir luz amarela para melhorar adicionalmente a percepção de vibração de vermelho e verde. Embora as realizações acima demonstrem a habilidade a fim de alcançar um LPI alto sem o uso de um filtro de amarelo, o uso de tal filtro pode permitir uma seleção de outros materiais de fósforo disponíveis que podem não alcançar os valores altos de LPI sem a absorção de Nd. Isso pode permitir, por exemplo, que o comprimento de onda de pico do fósforo vermelho seja movido para comprimentos de onda mais curtos ou que a FWHM do fósforo vermelho seja aumentada. Ou a inclusão de um filtro de amarelo pode fornecer adicionalmente uma preferência de cor melhorada (LPI mais alto) melhorando-se adicionalmente a depressão no amarelo.

[00122] Deve ser entendido que as descrições acima e/ou os desenhos anexados não se destinam a implicar uma ordem ou sequência fixa de etapas para qualquer processo referido no presente documento; ao invés disso, qualquer processo pode ser realizado em qualquer ordem que seja praticável, que inclui, mas não de modo limitado, o desempenho simultâneo de etapas indicadas como sequenciais.

[00123] Embora a presente invenção tenha sido descrita em conexão com realizações específicas, deve ser entendido que várias mudanças, substituições e alterações aparentes para aqueles técnicos no assunto podem ser feitas nas realizações reveladas sem fugir do escopo da invenção conforme estabelecido nas reivindicações anexadas.

Claims

1. FONTE DE LUZ COMPÓSITA (500, 700, 900), caracterizada por compreender: pelo menos uma fonte de luz azul (1102) que tem um comprimento de onda de pico na faixa de 400 nanômetros (nm) a 460 nm; pelo menos um fósforo de granada amarelo esverdeado; e pelo menos um conversor descendente vermelho (1106) estreito; em que a fonte de luz compósita (500, 700, 900) tem um índice de preferência de luminosidade (LPI) de pelo menos 120.

2. FONTE DE LUZ COMPÓSITA (500, 700, 900), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo LPI ser pelo menos 140.

3. FONTE DE LUZ COMPÓSITA (500, 700, 900), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por: a pelo menos uma fonte de luz de conversor descendente vermelho (1106) estreito ter um comprimento de onda de pico na faixa de 610 nm e 660 nm.

4. FONTE DE LUZ COMPÓSITA (500, 700, 900), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por: o pelo menos um fósforo de granada amarelo esverdeado ter uma largura à meia altura (FWHM) na faixa de 110 nm a 115 nm.

5. FONTE DE LUZ COMPÓSITA (500, 700, 900), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo conversor descendente vermelho (1106) estreito ser um fluorossilicato de potássio enriquecido com manganês (PFS).

6. FONTE DE LUZ COMPÓSITA (500, 700, 900), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo conversor descendente vermelho (1106) estreito ser PFS, o fósforo de granada amarelo esverdeado ter um comprimento de onda dominante na faixa de 559 nm a 572 nm, e Duv ser na faixa de -0,002 a -0,016.

7. FONTE DE LUZ COMPÓSITA (500, 700, 900), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo conversor descendente vermelho estreito ser PFS, o fósforo de granada amarelo esverdeado ter um comprimento de onda dominante na faixa de 559 nm a 563 nm, e Duv ser na faixa de -0,008 a -0,012.

8. FONTE DE LUZ COMPÓSITA (500, 700, 900), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pela fonte de luz compósita (500, 700, 900) emitir um espectro de cor que inclui uma porção de faixa de comprimento de onda azul emitida pela fonte de luz azul (1102), uma porção de faixa de comprimento de onda amarela emitida pelo fósforo de granada amarelo esverdeado, e uma porção de faixa de comprimento de onda vermelha emitida pelo conversor descendente vermelho (1106) estreito; e em que o espectro de cor inclui uma depressão na porção de faixa de comprimento de onda amarela em comparação a um espectro de corpo negro, em que a depressão na porção de faixa de comprimento de onda amarela é de 570 nm a 600 nm.

9. FONTE DE LUZ COMPÓSITA (500, 700, 900), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por adicionalmente compreender um filtro de neodímio colocado sobre a pelo menos uma fonte de luz azul (1102), o pelo menos um fósforo de granada amarelo esverdeado e o pelo menos um conversor descendente vermelho (1106) estreito, de modo que a maioria ou toda a luz emitida pela fonte de luz compósita (500, 700, 900) passe através do filtro.

10. FONTE DE LUZ COMPÓSITA (500, 700, 900) caracterizada por compreender: pelo menos uma fonte de luz azul (1102) que tem um comprimento de onda de pico na faixa de 400 nanômetros (nm) a 460 nm; pelo menos um fósforo YAG:Ce; e pelo menos um conversor descendente vermelho (1106) estreito; em que uma aparência de cor da fonte de luz compósita (500, 700, 900) é representada como

em que Duv é uma medida da brancura da fonte de luz compósita (500, 700, 900) e DomYAG é o comprimento de luz dominante do pelo menos um fósforo YAG:Ce.

11. FONTE DE LUZ COMPÓSITA (500, 700, 900), de acordo com a reivindicação 10, caracterizada por adicionalmente compreender pelo menos um fósforo de granada amarelo esverdeado diferente do fósforo YAG:Ce.

12. FONTE DE LUZ COMPÓSITA (500, 700, 900), de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo conversor descendente vermelho (1106) estreito ser fluorossilicato de potássio enriquecido com manganês (PFS).

13. FONTE DE LUZ COMPÓSITA (500, 700, 900), de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pela fonte de luz compósita (500, 700, 900) emitir um espectro de cor que inclui uma porção de faixa de comprimento de onda azul emitida pela fonte de luz azul (1102), uma porção de faixa de comprimento de onda amarela emitida pelo fósforo YAG:Ce, e uma porção de faixa de comprimento de onda vermelha emitida pelo conversor descendente vermelho (1106) estreito; e em que o espectro de cor inclui uma depressão na porção de faixa de comprimento de onda amarela em comparação a um espectro de corpo negro, em que a depressão na porção de faixa de comprimento de onda amarela é de 570 nm a 600 nm.