CN102468416A - 发光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种发光装置，包括第一固体发光元件和第二固体发光元件，所述第一固体发光元件包括用于发射蓝光的第一光源以及由来自第一光源的蓝光激发而将所述蓝光转化为峰值波长在630nm和680nm之间的光的第一荧光体，并且所述第二固体发光元件包括用于发射蓝光的第二光源以及由来自第二光源的蓝光激发而将所述蓝光转化为峰值波长在500nm和550nm之间的光的第二荧光体。

Description

发光装置
技术领域
本发明涉及通过荧光体来发光的发光装置，该荧光体由来自包括诸如LED等的固体发光元件的光激发。
背景技术
作为以上提及的发光装置，已知有通过使用一对蓝光LED、黄色荧光体、绿色和红色荧光体来发射白光的发光装置，其中该对蓝光LED具有彼此不同的峰值发光波长，该黄色荧光体用于通过吸收来自蓝光LED之一的蓝光来发光，该绿色和红色荧光体用于通过吸收来自另一蓝光LED的蓝光来发光(例如参见日本专利申请公开No.2008-34188)。该发光装置被设计为组合两种类型的白光以产生与自然光类似的光，从而消除颜色不均匀性。
还已知有包括发光元件和荧光转化滤波器的发光装置，其中该荧光转化滤波器具有将来自近紫外和绿光之间波长区域的光转化为红光区域中的光的荧光转化膜(例如参见日本专利申请公开No.2000-91071)。与通过组合来自蓝光LED和黄色荧光体的光而输出白光的传统发光装置相比较，上述发光装置能够输出具有高颜色呈现特性的光。
然而，由上述发光装置辐射的光包含大量接近红光分量的波长范围的黄光分量。由包含大量黄光分量的照明光照射的食物(特别是肉类)看起来不新鲜并且无法提供使食物看起来鲜艳和细腻的足够大的颜色呈现效果。
发明内容
鉴于上述，本发明提供一种发光装置，其能够减少包含在照射光中的黄光分量，突出红色的视觉性能并且最终使食物显示出看起来鲜艳和细腻。
根据本发明的第一方面，提供一种发光装置，包括：第一固体发光元件和第二固体发光元件，所述第一固体发光元件包括用于发射蓝光的第一光源以及由来自所述第一光源的蓝光激发而将所述蓝光转化为峰值波长在630nm和680nm之间的光的第一荧光体；并且所述第二固体发光元件包括用于发射蓝光的第二光源以及由来自所述第二光源的蓝光激发而将所述蓝光转化为峰值波长在500nm和550nm之间的光的第二荧光体。
并且，所述第一固体发光元件设置在相对接近中心区域的位置。
并且，所述第一光源和所述第二光源均是用于发射所述蓝光的发光二极管。
并且，所述第一光源和所述第二光源均是用于发射所述蓝光的有机发光二极管。
根据本发明的第二方面，提供一种照明系统，包括：包括第一固体发光元件的第一发光装置，所述第一固体发光元件具有用于发射蓝光的第一光源以及由来自所述第一光源的蓝光激发而将所述蓝光转化为峰值波长在630nm和680nm之间的光的第一荧光体；以及包括第二固体发光元件的第二发光装置，所述第二固体发光元件具有用于发射蓝光的第二光源以及由来自所述第二光源的蓝光激发而将所述蓝光转化为峰值波长在500nm和550nm之间的光的第二荧光体。
根据本发明的第三方面，提供一种光照射方法，包括：提供用于将从第一光源发射的蓝光转化为峰值波长在630nm和680nm之间的光的第一荧光体；提供用于将从第二光源发射的蓝光转化为峰值波长在500nm和550nm之间的光的第二荧光体；以及将来自所述第一荧光体和所述第二荧光体的光转化为最大峰值波长在630nm和680nm之间的光。
利用根据本发明的发光装置，能够具有照射光，所述照射光是从包括第一荧光体的固体发光元件发射的光以及从包括第二荧光体的固体发光元件发射的光的组合，该第一荧光体用于将所发射的光转化为峰值波长在630nm和680nm之间的光，该第二荧光体用于将所发射的光转化为峰值波长在500nm和550nm之间的光。结果，所述发光装置能够相对减少包含在照射光中的黄光分量，突出红色的视觉性能并且因此使食物(特别是肉类)显示出看起来鲜艳和细腻。
附图说明
通过以下结合附图给出的实施例的描述，本发明的目的和特征将变得明显，其中：
图1是示出根据本发明第一实施例的发光装置的配置图；
图2是沿着图1中的线II-II提取的发光装置的截面图；
图3A是用于解释从第一荧光体和第二荧光体辐射的光的光谱分布以及第一荧光体的光再吸收的视图，并且图3B是示出从第一荧光体和第二荧光体辐射的光的组合的光谱分布的视图；
图4是示出图1所示的发光装置的变型的配置图；
图5是示出根据本发明第二实施例的照明系统的配置图；
图6是示出来自肉类的光谱反射特性的视图；
图7是示出示例1中的照射光的光谱分布的视图；
图8是示出示例2中的照射光的光谱分布的视图；以及
图9是示出比较示例中的照射光的光谱分布的视图。
具体实施方式
以下，将参照构成说明书一部分的附图来描述根据本发明第一实施例的发光装置。
参照图1和图2，发光装置1包括安装基板2以及安装在安装基板2上的多个固体发光元件3，每一个固体发光元件具有用于发射蓝光的光源。
固体发光元件3包括第一固体发光元件3a和第二固体发光元件3b。每个第一固体发光元件3a包括由蓝光激发以将该蓝光转化为峰值波长在630nm和680nm之间的光的第一荧光体6。每个第二固体发光元件3b包括由蓝光激发以将该蓝光转化为峰值波长在500nm和550nm之间的第二荧光体7。全部或者大多数第一固体发光元件3a设置在相对接近安装基板2的中心的位置。在当前实施例中，第一和第二固体发光元件3a和3b以等距间隔设置在绕着安装基板2的中心轴C的两个不同的同心圆上，每一个圆上为三个。第一固体发光元件3a设置在具有较小直径的一个同心圆上。可选地，第一固体发光元件3a中的一些可以设置在其上设置有第二固体发光元件3b的同心圆上。可以使用PCB(印刷电路板)基板或者陶瓷基板作为安装基板2。安装基板2的形状并不限于图1所示的圆形，而是可以例如是多边形。并且，固体发光元件3的数量和设置并不限于以上这些。作为可选示例，固体发光元件3可以按照平行线图案或者交叉图案设置在安装基板2上。电源驱动电路(未图示)通过安装基板2上的布线图案来控制电流供应以及从第一和第二固体发光元件3a和3b发射的光量。
每个第一固体发光元件3a包括发光二极管(LED)4作为用于发射蓝光的光源、用于封装LED 4的透明构件5以及用于转化从LED 4发射的蓝光的波长的第一荧光体6。第一荧光体6散布并保持在透明构件5内。第一荧光体6部分地吸收从LED 4发射的、峰值波长在430nm和470nm之间的的蓝光并且辐射峰值波长在630nm和680nm之间的波长转化的红光以及波长未转化的剩余蓝光。
与第一固体发光元件3a类似，每个第二固体发光元件3b包括发光二极管(LED)4作为用于发射蓝光的光源、用于封装LED 4的透明构件5以及用于转化从LED 4发射的蓝光的波长的第二荧光体7。第二荧光体7散布并保持在透明构件5内。第二荧光体7吸收从LED 4发射的、峰值波长在430nm和470nm之间的蓝光并且将该蓝光转化为峰值波长在500nm和550nm之间的、比蓝光的波长更长的绿光。
LED 4发射峰值波长在例如430nm和470nm之间的蓝光。LED 4可以是半导体芯片的形式。代替LED，可以在固体发光元件中使用发射蓝光的有机发光二极管(OLED)。
透明构件5是用于保持荧光体的粘合剂。粘合剂由诸如硅胶树脂或者环氧树脂的透明材料形成。第一荧光体6散布并保持在粘合剂内。透明构件5覆盖安装在安装基板2上的类似芯片的LED 4。透明构件5并不限于以上提到的树脂材料。覆盖LED 4的透明构件5的形状并不特别限制而可以例如是炮弹形状或者半球形状以使得该透明构件5能够用作光收集透镜。如果需要，散射体(由诸如氧化铝或硅的无机材料或者诸如荧光基树脂的有机材料形成的颗粒)或者染料可以散布在粘合剂中。可选地，可以由其中散布有第一荧光体6的粘合剂形成模制品并且LED 4可以由该模制品覆盖。
现在将描述按照以上配置的发光装置1的操作。每个第一固体发光元件3a输出峰值波长在630nm和680nm之间的蓝光分量和红光分量的混合光，该蓝光分量从LED 4发出并且透射穿过透明构件5而没有被第一荧光体6吸收并且通过蓝光在第一荧光体6中的波长转化来获得红光分量。类似地，每个第二固体发光元件3b输出峰值波长在500nm和550nm之间的蓝光分量和绿光分量的混合光，该蓝光分量从LED 4发射并且透射穿过透明构件5而没有被第二荧光体7吸收并且通过蓝光在第二荧光体7中的波长转化来获得绿光分量。结果，发光装置1利用白照射光来照射一照射目标，该白照射光包含红光、绿光以及从第一和第二固体发光元件中的LED 4发射的蓝光的一部分。
同时，在第一和第二荧光体组合设置在模制体内并且同时由从蓝光LED发射的光激发的发光装置的情况下，从第二荧光体辐射的绿光的一部分由模制体内的第一荧光体再吸收(对应于后面描述的比较示例)。
这将参照图3A和3B进行详细描述。参照图3A，附图标记21指示的曲线表明从第一荧光体辐射的光的光谱分布。该光的峰值波长位于红光区域中。
附图标记22指示的曲线表明在不发生再吸收时从第二荧光体辐射的光的光谱分布。该光的峰值波长位于绿光区域中。由于再吸收，光谱分布22的水平减少到光谱分布23的水平。此时，由第一荧光体再吸收的绿光被转化为波长比绿光的波长更长的光。结果，如图3B所示的，照射光具有合成光谱分布24，该合成光谱分布24是红光的光谱分布21和绿光的减少的光谱分布23之和。这生成由图3B中的圆形A表明的具有相对高的黄光分量的照射光，最终增加了由黄光分量造成的颜色暗淡(dullness)。
然而，在当前实施例中，第一(红色)和第二(绿色)荧光体6和7分别设置在不同的固体发光元件3a和3b中并且由从各固体发光元件3a和3b的LED 4发射的蓝光激发。这消除了由第二荧光体7中的波长转化生成的绿光的一部分被第一荧光体6再吸收的可能性。
因此，能够相对地抑制使作为照射目标的食物看起来暗淡的黄光分量，从而相对地使红光分量显著。因此，能够强调作为照射目标的食物(特别是肉类)的红色，从而使食物看起来鲜艳。此外，通过组合蓝光、绿光和红光能够实现自然光颜色。
而且，在当前实施例中，不通过单个LED一起激发多个荧光体以同时生成具有不同颜色的不同种类的光。而是，荧光体与LED以一对一的关系设置。这使得能够单独生成具有必要颜色的光并且组合这样生成的光，并且能够避免具有不必要颜色的光的生成和照射，从而增加颜色呈现效果。
在固体发光元件3中，第一固体发光元件3a设置在相对接近安装基板2的中心的位置。这使得在商品的显示期间容易照射通常设置在照射表面中心处的照射目标。并且，通过在固体发光元件中采用蓝光LED，能够节约电功率。如果使用发射蓝光的有机发光二极管，则其表面发光使得容易加宽照射区域。
(变型)
图4示出图1所示的发光装置的变型。在该变型中，每个第一和第二固体发光元件3a和3b包括进一步覆盖已覆盖有透明构件5的LED 4的类似帽的模制体8。每个第一和第二荧光体6和7没有设置在透明构件5内而是散布设置在模制体8内。与透明构件5类似，模制体8可以由透明材料制成。可以通过增加覆盖在安装基板2上安装的LED 4的模制体8的强度而省去透明构件5。利用该变型，在更换第一和第二荧光体6和7时，仅更换模制体8而使LED 4保持完整。这使得能够重新使用LED 4。
将参照图5描述根据本发明第二实施例的照明系统。当前实施例的照明系统10包括用于利用具有不同峰值波长的光照射一照射目标的多个发光装置，例如第一和第二发光装置31和32，以及用于控制发光装置的发光的控制单元11。
每个第一和第二发光装置31和32设置在安装基板上并且包括第一固体发光元件3a和3b。第一固体发光元件3a包括用于发射蓝光的蓝光LED 4以及由来自蓝光LED 4的蓝光激发以将该蓝光转化为峰值波长在630nm和680nm之间的光的第一荧光体6。第二固体发光元件3b包括用于发射蓝光的蓝光LED 4以及由来自蓝光LED 4的蓝光激发以将该蓝光转化为峰值波长在500nm和550nm之间的光的第二荧光体7。第一发光装置31设计为发射最大峰值(最大强度)波长在红光区域的630nm和680nm之间的照射光。第二发光装置32设计为发射最大峰值波长在绿光区域中的500nm和550nm之间的照射光。
控制单元11控制各自蓝光LED 4的发光，从而调节来自第一和第二发光装置31和32的发光量。这使得能够获得以上所述的照射光。第一和第二发光装置31和32将第一和第二荧光体6和7的量之间的比值预先设定为具有指定值。这使得在通过控制单元11调节其发光量时容易从各自发光装置31和32获得期望的峰值波长特性。在当前实施例中，一个第一固体发光元件3a和一个第二固体发光元件3b设置在每个第一和第二发光装置31和32中。然而，本发明并不限于此。作为替代示例，可以在第一发光装置31中设置两个或者更多的第一固体发光元件3a并且可以在第二发光装置32中设置两个或者更多的第二固体发光元件3b。也就是说，仅需要将每个第一和第二发光装置31和32配置为发射最大峰值位于上述波长范围的照射光。并且，例如，第一发光装置31可以不包括第二荧光体7，并且第二发光装置32可以不包括第一荧光体6。
利用当前实施例的照明系统10，即使更换被照射的食物从而其光谱反射率被改变，也仅需要将第一和第二发光装置31和32的发光量的比值与光谱反射率的改变同步改变。这使得能够增强照射目标的显示效果。并且，照明系统10可以是未设置有控制单元的简化系统。
接下来，将比较描述与上述实施例相关联的示例1到3以及比较示例。示例1和2具有与根据第一实施例的发光装置相同的配置并且示例3具有与根据第二实施例的照明系统相同的配置。在比较示例中，第一和第二荧光体6和7一起设置在覆盖LED 4的模制体中。
<光照射方法>
蓝光由峰值波长在红光区域中的第一荧光体以及峰值波长在绿光区域中的第二荧光体转化以使得所转化的波长分布的最大峰值波长在红光区域中。利用这样获得的照射光来照射一照射目标。将从第一荧光体辐射的光的峰值设定在630nm和680nm之间的波长并且将从第二荧光体辐射的光的峰值设定在500nm和550nm之间的波长，以使得从该荧光体获得的照射光的光谱分布的最大峰值波长能够在红光区域中630nm和680nm之间。
<照射光的评价>
通过使用适合于颜色评价的计量色度值(C* ab)作为评价指数来进行评价，以确定利用发光装置的光照射的食物看起来是否更细腻。在使用计量色度值的评价中，高计量色度值代表高色度，这使得能够以期望的方式显示照射目标。在根据照射光的光谱分布以及作为照射目标的肉类的光谱反射率来计算CIEL*a*b*颜色空间(由CIE1976L*a*b*的颜色计量系统表明的均匀颜色空间)的色度坐标之后，通过使用等式：C* ab＝(a*2+b*2)1/2根据值a*和b*来计算计量色度值，其中a*和b*是CIEL*a*b*颜色空间中的感测色度指数。
图6中示出肉类的光谱反射特性的一个示例。在图6所示的曲线图中，垂直轴表示光谱反射率(％)，水平轴指代波长(nm)。从光谱反射特性可以看出，肉类的光谱反射率的峰值存在于超出600nm的波长范围内并且该光谱反射率在低于600nm的波长范围(例如，在黄光范围)内急剧减少。
(示例1)
在示例1的发光装置中，在用于发射460nm峰值波长的蓝光的LED中，接近中心区域设置的每个LED覆盖有其中散布有第一荧光体的模制体并且每个剩余LED覆盖有其中散布有第二荧光体的模制体。第一荧光体将蓝光转化为峰值波长为650nm的红光并且第二荧光体将蓝光转化为峰值波长在520nm的绿光。
图7示出示例1中的照射光的光谱分布。通过将具有650nm峰值波长的红光的相对强度归一化为具有等于1的最大值来指示该相对强度。可以注意到，与峰值波长为520nm的绿光相比较，波长范围从大约560nm到600nm中的黄光分量的相对强度较小。在利用这样的照射光照射肉类时，计量色度值等于46。
(示例2)
在示例2的发光装置中，第一荧光体配置为发射峰值波长为660nm的红光并且第二荧光体配置为发射峰值波长为530nm的绿光，并且具有减少的半高宽(FWHM)。其它条件保持与示例1相同。图8示出示例2中的照射光的光谱分布。可以注意到，在大约560nm到600nm波长范围内的黄光分量的相对强度小于峰值波长为530nm的绿光并且蓝光、绿光和黄光的相对强度小于红光的相对强度。在这种情况下，在利用这样的照射光照射肉类时，计量色度值等于53。
示例2中的评价结果表明，要求由荧光体发射的照射光的峰值的FWHM优选尽可能地小，以使作为照射目标的肉类看起来细腻并且产生自然光颜色，同时保持颜色呈现特性。具体地说，如果使绿光分量的FWHM更小，则照射光更加接近白光，这使肉类周围的对象的颜色看起来自然。例如，如果红光强烈或者如果仅存在红光，则包含肉类的白色盘子看起来为红色。通过增加绿光，白色盘子看起来为白色，从而使白色盘子上的肉类的红色看起来明显。结果，色度变得更高，这使得能够增加计量色度值。可以将红光的FWHM或者红光和绿光二者的FWHM设定得更小以使红光显著。在任何情况下，优选将FWHM设定得尽可能的小。
(示例3)
在示例3的第一和第二发光装置中，照射光分别具有在红光区域中的650nm最大峰值波长以及在绿光区域中的520nm最大峰值波长。将在组合照射光的光谱分布中变为最大的峰值设定于650nm的波长。在利用示例3的照射光照射肉类时，计量色度值等于46。
(比较示例)
在比较示例的发光装置中，用于发射峰值波长为460nm的蓝光的每个LED覆盖有包含第一和第二荧光体组合的模制体。将从第一荧光体发射的光的峰值波长设定于650nm并且将从第二荧光体发射的光的峰值波长设定于520nm。
在比较示例中，如图9所示，峰值波长范围从大约560nm到600nm的黄光分量的相对强度大于峰值波长为520nm的绿光。这是因为用于红光和绿光的发射的荧光体组合设置在模制体内，因此一部分绿光由用于发射红光的荧光体再吸收并且黄光分量相对增加。在利用这样的照射光照射肉类时，计量色度值等于43，低于在示例1到3中获得的计量色度值。
从上述评价可以看出，在示例1到3中获得的计量色度值大于在组合设置用于发射红光和绿光的荧光体的比较示例中获得的计量色度值。这相对减少了黄光分量，从而突出了红光。因此，肉类的色度变得更高并且肉类看起来鲜艳，这使得能够期望地显示照射目标。
本发明并不限于上述实施例的配置而是可以在不偏离本发明的范围和精神的情况下以许多不同的形式进行修改。例如，尽管在上述的各实施例中第一和第二荧光体独立设置在不同的LED中，但是可以采用其它配置，只要从第二荧光体发射的光不被第一荧光体再吸收。尽管以上描述涉及利用照射光照射食物(特别是肉类)的情况，但是本发明不仅可以应用于食物，还可以应用于诸如医疗产品的各种显示商品。
尽管针对实施例示出和描述了本发明，但是本领域的普通技术人员将理解，可以在不偏离由以下权利要求限定的本发明范围的情况下做出各种修改和变型。

Claims (6)

1.一种发光装置，包括：
第一固体发光元件，所述第一固体发光元件包括用于发射蓝光的第一光源以及由来自所述第一光源的蓝光激发而将所述蓝光转化为峰值波长在630nm和680nm之间的光的第一荧光体；以及
第二固体发光元件，所述第二固体发光元件包括用于发射蓝光的第二光源以及由来自所述第二光源的蓝光激发而将所述蓝光转化为峰值波长在500nm和550nm之间的光的第二荧光体。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述第一固体发光元件设置在相对接近中心区域的位置。
3.如权利要求1或2所述的装置，其中所述第一光源和所述第二光源均是用于发射所述蓝光的发光二极管。
4.如权利要求1或2所述的装置，其中所述第一光源和所述第二光源均是用于发射所述蓝光的有机发光二极管。
5.一种照明系统，包括：
包括第一固体发光元件的第一发光装置，所述第一固体发光元件具有用于发射蓝光的第一光源以及由来自所述第一光源的蓝光激发而将所述蓝光转化为峰值波长在630nm和680nm之间的光的第一荧光体；以及
包括第二固体发光元件的第二发光装置，所述第二固体发光元件具有用于发射蓝光的第二光源以及由来自所述第二光源的蓝光激发而将所述蓝光转化为峰值波长在500nm和550nm之间的光的第二荧光体。
6.一种光照射方法，包括：
提供用于将从第一光源发射的蓝光转化为峰值波长在630nm和680nm之间的光的第一荧光体；
提供用于将从第二光源发射的蓝光转化为峰值波长在500nm和550nm之间的光的第二荧光体；以及
将来自所述第一荧光体和所述第二荧光体的光转化为最大峰值波长在630nm和680nm之间的光。
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