CN104094048A - 颜色可调照明组件、光源和照明器 - Google Patents

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Abstract

提供了一种颜色可调照明组件(100)、光源和照明器。颜色可调照明组件(100)包括光发射器(110)、发光层(108)和温度控制装置(106)。光发射器(110)发射第一颜色分布的光(112)。发光层(108)接收光发射器(110)发射的光(112)。发光层(108)包括吸收第一颜色分布的光(112)的部分并且将吸收的光的部分转换成第二颜色分布的光(102)的发光材料。第二颜色分布取决于发光层(108)的温度。温度控制装置(106)主动地控制发光层(108)的温度以便获得颜色可调照明组件的光发射。该光发射具有特定颜色分布。

Description

颜色可调照明组件、光源和照明器
技术领域
[0001] 本发明涉及颜色可调照明组件。
背景技术
[0002] 公知的颜色可调照明设备包括例如三个光发射器,每个光发射器发射不同的基 色。通过控制所述三个光发射器中的每一个发射的光量,这样的颜色可调照明设备可以发 射特定的颜色。其他的颜色可调照明设备包括光发射器和发光元件。在这样的颜色可调照 明设备中,光发射器发射的光的可控部分被发光元件吸收,并且转换成另一种颜色,从而控 制该颜色可调照明设备的总的光发射的颜色。这些已知的颜色可调照明设备包括大量部 件,并且因此相对昂贵且相对复杂。
发明内容
[0003] 本发明的目的是提供一种改进的颜色可调照明组件。
[0004] 本发明的第一方面提供了一种颜色可调照明组件。本发明的第二方面提供了一种 光源。本发明的第三方面提供了一种照明器。从属权利要求中限定了有利的实施例。
[0005] 依照本发明第一方面的颜色可调照明组件包括光发射器、发光层和温度控制装 置。光发射器发射第一颜色分布的光。发光层接收光发射器发射的光。发光层包括吸收第 一颜色分布的光的部分并且将吸收的光的部分转换成第二颜色分布的光的发光材料。第二 颜色分布取决于发光层的温度。温度控制装置主动地控制发光层的温度以便获得颜色可调 照明组件的光发射。该光发射具有特定颜色分布。
[0006] 发光材料依照其吸收分布吸收光,并且依照其光发射分布(在本发明中限定为第 二颜色分布)发射光。尤其是光发射分布的确切形状和光发射分布在电磁频谱中的确切位 置取决于发光材料的工作温度。如果发光材料的温度增加,那么光发射分布移向更长的波 长。
[0007] 所述颜色可调照明设备使用该效应调整其光发射的颜色分布。光发射器发射第一 颜色分布的光。该第一颜色分布的光的部分被吸收。该第一颜色分布的光的未吸收部分被 颜色可调照明组件发射一该未吸收部分包括不存在于发光材料的吸收分布中的光波长, 并且可以包括存在于吸收分布中,但是由于存在有限数量的发光材料的原因而未被完全吸 收的光波长。发光材料依照第二颜色分布发射光。发光材料发射的光量取决于吸收的光量。 因此,颜色可调照明组件的总的光发射以及因而所述特定颜色分布包括特定数量的第二颜 色分布的光和未被发光材料吸收的第一颜色分布的光。
[0008] 所述颜色可调照明设备包括温度控制装置,该温度控制装置能够主动地控制发光 层的温度以及因而如先前所讨论的,发光层的确切第二颜色分布。通过改变发光层的温度, 改变颜色可调照明组件的总的光发射的颜色分布以及因此发射的光的颜色。如果温度增 力口,那么更高波长处的更多光被发射。由此,发射的光变得更红。因此,温度控制装置是一 种改变发射的光的颜色并且因此控制颜色可调照明组件发射的光的特定颜色分布的有效 装置。因此,该特定颜色分布取决于发光层的温度。
[0009] 例如,如果颜色可调照明组件必须发射特定颜色,那么温度控制装置将发光层控 制为特定温度,在该特定温度下,第一颜色分布的未吸收部分和第二颜色分布的组合基本 上具有与该特定颜色基本上匹配的色点。
[0010] 发光材料依照其吸收分布吸收光。该吸收分布也具有对于发光材料工作温度的轻 微依赖性,然而,与光发射分布的温度依赖性的影响相比,这种温度依赖性对于颜色可调照 明组件的特定颜色分布的影响相对较低。
[0011] 应当指出的是,温度控制装置能够主动地控制发光层的温度。这意味着温度控制 装置是一种能够主动地将发光层的温度影响为特定温度的主动设备。主动地控制也意味着 温度控制装置使用能量控制温度。能量的使用可以是连续的,或者当在有限的时间量期间 只需控制某些参数时只是临时性的。被动冷却鳍片未被看作用于控制发光层的温度的温度 控制装置。
[0012] 光发射器可以是任何类型的光发射器,并且在某些实施例中,使用固态光发射器, 例如发光二极管、有机发光二极管或者例如激光二极管。此外,可以在颜色可调照明组件中 提供多个光发射器,每个光发射器发射第一颜色分布或者发射不同的颜色分布。光发射器 本身也可以包括诸如有机或无机磷光体之类的发光材料以便获得具有第一颜色分布的光 发射。
[0013] 可选地,温度控制装置被配置成增加发光层的温度以便增大第二颜色分布的平均 波长。如先前所讨论的,发光层的温度的增加导致发光材料的光发射分布移向更高的波长, 并且因此第二颜色分布的平均波长移向更高的波长。取决于整个颜色可调照明组件的特定 颜色分布,该特定颜色分布的相关色温可能增大或者减小。
[0014] 白色光的特定光发射的色温是辐射该特定光发射的黑体的温度。如果光发射的色 点不确切地为颜色空间中的黑体线上的点,该色点可能仍然被人类肉眼体验为特定色温的 白色光一于是,术语相关色温用来指示色点类似于具有特定色温的白色光,并且白色光 的特定色温的值于是为相关色温的值。
[0015] 可选地,颜色可调照明组件包括接收第一颜色分布和/或第二颜色分布的光的另 一发光层。该另一发光层包括吸收第一颜色分布和/或第二颜色分布的光的部分并且将该 吸收的光的部分转换成第三颜色分布的光的另一发光材料。第三颜色分布取决于该另一发 光层的温度。该另一发光层的使用允许颜色可调照明组件创建其他(和更多)的颜色,因为 颜色可调照明组件的光发射也包括第三颜色分布的光。此外,颜色可调照明组件发射的光 的显色指数由于增加了第三颜色分布的光而增大。
[0016] 可选地,温度控制装置也被配置成控制所述另一发光层的温度以便获得所述特定 颜色分布。
[0017] 可选地,颜色可调照明组件包括用于控制所述另一发光层的温度以便获得所述特 定颜色分布的另一温度控制装置。该另一温度控制装置的使用提供了调整颜色可调照明 组件发射的光的颜色的附加参数。依照先前讨论的第三颜色分布的(根据所述另一发光层 的温度)移动的影响,如果所述另一发光层的温度改变,那么颜色可调照明组件的光发射改 变。
[0018] 可选地,所述发光材料和所述另一发光材料中的至少一个包括有机磷光体、无机 磷光体和量子点中的至少一个。所提供的用于所述发光材料和所述另一发光材料的选项是 将第一颜色分布的光转换成另一种颜色分布的光的有效且高效的发光材料。有机磷光体和 无机磷光体的吸收分布和光发射分布相对较宽,并且如果它们根据温度变化移动,那么颜 色可调照明组件的总的光发射的色点改变为颜色空间中的附近色点。因此,要求保护的本 发明可以用来细调总的光发射的色点,这例如在必须补偿材料和制造工艺中的小公差以便 获得预定义的特定颜色分布的光发射的情况下是有利的。量子点具有相对较宽的吸收分 布,并且如果吸收频谱移动,那么第一颜色分布的光的未吸收部分仅仅轻微地变化。量子点 的光发射分布是一种相对较窄的频谱,例如具有30纳米FWHM的宽度的分布。如果这些窄 的光发射频谱的平均值移向另一个平均值,那么影响是颜色可调照明组件的总的光发射的 色点改变为与其中使用有机或无机磷光体的情形相比更远离初始色点的色点。因此,利用 量子点,颜色可调照明组件能够将发射的颜色分布的颜色控制为更宽范围的不同颜色,这 在颜色可调照明组件要用作发射不同的光色的照明组件的情况下是有利的。
[0019] 可选地,所述温度控制装置和/或所述另一温度控制装置包括主动加热装置和主 动冷却装置中的至少一个。本发明并不限于仅仅降低或者仅仅增加所述发光层和/或另一 发光层的温度一所述温度控制装置和/或所述另一控制装置也可以包括主动加热装置和 主动冷却装置以便将所述发光层和/或另一发光层的温度控制为任何希望的温度。术语主 动的使用指的是使用能量以提供加热或者提供冷却。
[0020] 可选地,主动加热装置为电阻器和/或主动冷却装置为珀尔帖(Peltier)元件。如 果电阻器用于加热和/或如果珀尔帖元件用于冷却,那么没有活动部件用在所述温度控制 装置和/或所述另一温度控制装置中。活动部件易受磨损。因此,依照该选项的主动加热 装置和主动冷却装置导致颜色可调照明组件的维护成本较低和寿命较长。
[0021] 主动加热装置或主动冷却装置的其他实例是风扇或者合成喷气(Synjet)技术的 应用。合成喷气模块创建可以精确地定向到需要热管理的位置的湍流脉动空气射流。
[0022] 可选地,发光层的位置相对于光发射器的位置是可控的。温度控制装置被配置成 控制发光层与光发射器之间的距离。该温度控制装置包括例如用于移动发光层和/或移动 光发射器的线性马达。如果发光层更靠近光发射器,那么它从光发射器接收更多的热量,并 且与外界温度相比变得较热。如果发光层更远离光发射器,那么它的温度保持更接近外界 温度。因此,改变发光层与光发射器之间的距离是一种控制所述另一发光层的温度的有效 措施。优点在于,无需附加的能量以加热发光层或冷却发光层。此外,所述另一发光层的位 置也可以相对于光发射器的位置是可控的,并且所述另一温度控制装置也可以被配置成控 制所述另一发光层与光发射器之间的距离。该选项的控制也是一种主动控制,因为在有限 时间量期间,向马达或另一种移动装置提供能量以便将发光层或光发射器移动到某个位置 以获得发光层与光发射器之间的一定距离。
[0023] 可选地,温度控制装置包括接收要由颜色可调照明组件发射的希望的颜色特性的 指示的输入装置。温度控制装置被配置成控制发光层的温度以便获得颜色可调照明组件的 具有与希望的颜色特性基本上相等的颜色特性的特定光发射。因此,输入装置接收例如用 于颜色可调照明组件的光发射的希望的色点的指示,或者接收用于颜色可调照明组件的光 发射的希望的色温的指示。温度控制装置影响发光层的温度以便尽可能多地获得颜色可调 照明组件的具有这样的希望的颜色特性的光发射。应当指出的是,温度控制装置可以仅仅 在一定带宽内控制发光层的温度,因为发光材料的第二颜色分布只能在一定带宽内改变, 因此,在某些情况下,可能无法获得精确匹配希望的颜色特性的光发射。
[0024] 可选地,温度控制装置包括测量发光层的温度的温度传感器,并且温度控制装置 被配置成响应于测量的温度而控制发光层的温度以便获得(颜色可调照明组件发射的)特 定颜色分布。因此,温度传感器向温度控制装置提供反馈,使得温度控制装置能够调节其操 作以便获得发光层的希望的温度。如果测量的温度太低并且因此必须增加发光层的温度, 那么温度控制装置根据其特定布置激活加热器或者移动发光层以更靠近光发射器。
[0025] 应当指出的是,如果颜色可调照明组件也包括另一发光层,那么该另一发光层的 温度可以由另一温度传感器测量。而且,如果颜色可调照明组件也包括另一温度控制装置, 那么该另一温度控制装置被配置成响应于(所述另一发光层的)测量的温度而控制该另一 发光层的温度以便获得颜色可调照明组件的特定光发射。
[0026] 可选地,温度控制装置包括测量颜色可调照明组件发射的光的色点或色温的光色 传感器。温度控制装置被配置成响应于光的测量的色点或色温而控制发光层的温度以便获 得(颜色可调照明组件发射的)特定颜色分布。光色传感器也可以测量相关色温而不是色 温。
[0027] 而且,如果颜色可调照明组件包括另一温度控制装置,那么该另一温度控制装置 也被配置成响应于光的测量的色点或(相关)色温而控制所述另一发光层的温度以便获得 颜色可调照明组件的特定光发射。
[0028] 依照本发明的第二方面,提供了一种光源,该光源包括依照本发明第一方面的颜 色可调照明组件。
[0029] 依照本发明的第三方面,提供了一种照明器,该照明器包括依照本发明第一方面 的颜色可调照明组件或者包括依照本发明第二方面的光源。
[0030] 依照本发明第二和第三方面的光源和照明器提供了与依照本发明第一方面的颜 色可调照明组件相同的益处,并且具有具备与系统的相应实施例相似的效果的相似实施 例。
[0031] 本发明的这些和其他方面根据以下描述的实施例是清楚明白的,并且将参照这些 实施例进行阐述。
[0032] 本领域技术人员将会理解,本发明的上述选项、实现方式和/或方面中的两个或 更多个可以以认为有用的任何方式进行组合。
[0033] 本领域技术人员根据本说明书可以实现与系统的所描述的修改和变型相应的系 统的修改和变型。
附图说明
[0034] 在附图中: 图la示意性地示出了依照本发明第一方面的颜色可调照明组件的一个实施例, 图lb在曲线图中示意性地示出了光发射频谱和光吸收频谱, 图2a示意性地示出了材料CdSe的量子点的光发射频谱依赖于量子点的温度的移动, 图2b示出了另一个曲线图,其中颜色可调照明组件的光发射频谱对于发光层的不同 温度而言是不同的, 图2c示出了另一曲线图,其中颜色可调照明组件的光发射频谱对于发光层的不同温 度而言是不同的, 图3a示意性地示出了具有空气加热和/或空气冷却的颜色可调照明组件的一个实施 例, 图3b示意性地示出了具有空气加热和/或空气冷却的颜色可调照明组件的一个可替 换实施例, 图4a示意性地示出了包括加热电阻器的颜色可调照明组件的一个实施例, 图4b示意性地示出了包括珀尔帖元件的颜色可调照明组件的一个实施例, 图5a示意性地示出了包括包含不同发光材料的两个层的颜色可调照明组件的一个实 施例, 图5b示意性地示出了包括包含不同发光材料的两个层的颜色可调照明组件的另一个 实施例, 图6a示意性地示出了包括包含不同发光材料的两个层的颜色可调照明组件的一个可 替换实施例, 图6b示意性地示出了当在颜色可调照明组件中提供两种不同发光材料时具有光吸收 和光发射频谱的曲线图, 图7a示意性地示出了包括温度传感器的颜色可调照明组件的一个实施例, 图7b示意性地示出了包括光色传感器的颜色可调照明组件的一个实施例, 图8示意性地示出了控制光发射器与发光层之间的距离的颜色可调照明组件的一个 实施例, 图9a示意性地示出了依照本发明第二方面的光源的一个实施例, 图9b示意性地示出了图9a的光源的截面图,以及 图10示意性地示出了包括两个依照本发明第三方面的照明器的房间的内部。
[0035] 应当指出的是,不同图中由相同附图标记表示的项目具有相同的结构特征和相同 的功能,或者是相同的信号。在解释了这样的项目的功能和/或结构的情况下,无需在具体 实施方式中重复其解释。
[0036] 附图纯粹是概略性的,并且未按比例绘制。尤其是为了清楚起见,一些尺寸被强烈 夸大。
具体实施方式
[0037] 图la中示出了第一实施例。图la示意性地示出了依照本发明第一方面的颜色可 调照明组件1〇〇的一个实施例。颜色可调照明组件1〇〇包括发射第一颜色分布的光112的 光发射器110。光112朝发光层108发射。发光层108包括吸收它接收自光发射器110的 光112的部分的发光材料。第一颜色分布的光112的哪部分被吸收取决于发光材料的吸收 分布与第一颜色分布的重叠。发光材料将吸收的光的部分朝第二颜色分布的光102转换。 第一颜色分布的且未被发光层108吸收的光112也作为光104发射到外界环境。颜色可调 照明组件100进一步包括温度控制装置106。温度控制装置106被配置成控制发光层108 的温度以便获得颜色可调照明组件100的光发射。该光发射具有特定颜色分布。该特定颜 色分布是第二颜色分布的光102和来源于光发射器但是未被发光层108吸收的光104的组 合。
[0038] 光发射器110可以是任何类型的光发射器,并且在某些实施例中,使用固态光发 射器,例如发光二极管、有机发光二极管或者例如激光二极管。此外,可以在颜色可调照明 组件中提供多个光发射器,每个光发射器发射第一颜色分布或者发射不同的颜色分布。光 发射器110本身也可以包括诸如有机或无机磷光体之类的发光材料以便获得具有第一颜 色分布的光发射。
[0039] 发光层108的发光材料可以是有机磷光体、无机磷光体或者量子点。
[0040] 图lb在曲线图150中示意性地示出了光发射频谱158、160、162和光吸收频谱 154、156。术语光发射/吸收频谱和术语光发射/吸收分布在本文中可互换使用。曲线图 150的X轴表不(可见)光的波长。X轴的左端表不蓝色光的波长并且X轴的右端表不红色 光的波长。曲线图150的y轴表示光的强度。y轴的底端为强度0。第一光发射频谱158 为光发射器110发射的第一颜色分布。因此,光发射器110发射蓝色光。第一吸收频谱154 为发光材料的一个实例在室温(例如20摄氏度)下的吸收频谱。在室温下,第一光发射频 谱158与第一吸收频谱154之间的重叠表示发光材料对光的吸收的部分。第一光发射频谱 158的其余部分未被吸收,并且由颜色可调照明组件发射到外界环境。吸收的光的相对较大 的部分由发光材料转换成第二颜色频谱的光。在室温下,第二光发射频谱160是发光材料 的光发射频谱,并且因此为第二颜色分布。在图lb的实例中,第二光发射频谱相对较窄,这 可能是使用量子点作为发光材料的结果。
[0041] 如果发光层的温度例如朝150摄氏度增加,那么发光材料的第一吸收频谱154以 少量的纳米移到更高的波长,并且发光材料具有第二吸收频谱156。如所看到的,由光发射 器发射的更多蓝色光被吸收,并且因此未被吸收的其余光是更少量的光并且包括更少的更 低蓝色波长处的蓝色光。然而,应当指出的是,光吸收频谱的移动相对较小,并且因此,吸收 频谱的移动的影响在颜色可调照明设备的总的光发射中只能少量检测到。由于稍微更多的 光被吸收,因而发光材料发射稍微更多的光。此外,发光材料的第二光发射频谱160沿着特 定的纳米数移152到更高的波长。在更高的温度下,像在该实例中那样,例如在150度下, 发光材料发射第三光发射频谱162。第三光发射频谱162包括更多的红色光,并且包括更多 具有更高波长的红色的光。因此,颜色可调照明组件的总的光发射在更高的温度下包括更 少的蓝色光和更多的红色光,蓝色光的平均波长稍微更高,并且红色光的平均波长显著地 更高,并且因此,发射的光的色点在颜色空间中的位置移向更靠近红色且在该特定实例中 具有更低相关色温的另一个位置。
[0042] 应当指出的是,本发明并不限于光发射器110发射的光的部分吸收。发光材料的 量也可以足够高,使得光发射器110发射的所有光都被吸收并且转换成第二颜色分布。例 如,发光层可以完全将光发射器110发射的紫色光转换成具有440nm平均波长的蓝色光 分布。通过由温度控制装置106控制发光层的温度,转换的光可以移到更高的波长,例如 460nm的蓝色光。这样的颜色可调照明设备可以与例如直接磷光体转换的LED或者绿色和 蓝色LED进行组合。
[0043] 图2a在曲线图200中示意性地示出了特定发光材料的光发射频谱依赖于材料温 度的移动。该特定发光材料由ZnS壳中的材料CdSe的量子点组成。CdSe颗粒的核尺寸为 大约5nm。所示的光发射频谱在温度26、40、60、80、100和120摄氏度下测量,并且光发射频 谱的平均波长分别为592. 2、593. 5、596. 5、598. 5、600. 5和602. 5纳米。因此,可以通过加 热包括CdSe量子点的层而获得不同的光发射。所呈现的平均波长的移动可以由人类肉眼 看见。
[0044] 图2b示出了具有一种颜色可调照明组件的仿真的光发射频谱的曲线图230。图 2c示出了具有另一颜色可调照明组件的另一仿真的光发射频谱的曲线图260。这两幅图的 仿真的颜色可调照明设备包括发射蓝色光的发光二极管(LED)、无机磷光体YAG和具有特 定窄光发射频谱的量子点(QD)。在这两幅图中,升高发光层的温度,并且测量依赖于发光层 的温度的不同光发射频谱。
[0045] 在曲线图230中,第一光发射频谱具有610纳米的峰值波长。610纳米的峰值来源 于这样的发光材料,该发光材料具有相对较窄的光发射频谱,并且所述光发射频谱的确切 形状和位置强烈依赖于量子点的温度。第一光发射频谱的相关色温为3030开尔文。在升 高量子点的温度之后,获得具有640纳米的峰值波长的第二光发射频谱,参见曲线图230。 峰值的移动由造成峰值的发光材料的光发射频谱的移动造成。第二光发射频谱的相关色温 为3280开尔文。因此,在该特定实例中,当发光层的温度增加时,相关色温升高。
[0046] 在曲线图260中,第一光发射频谱具有580纳米的峰值波长。580纳米的峰值来源 于这样的发光材料,该发光材料具有相对较窄的光发射频谱,并且所述光发射频谱的确切 形状和位置强烈依赖于发光材料的温度。第一光发射频谱的相关色温为3370开尔文。在 升高发光材料的温度之后,获得具有590纳米的峰值波长的第二光发射频谱,参见曲线图 260。第二光发射频谱的相关色温为3190开尔文。在升高发光材料的温度之后,获得具有 600纳米的峰值波长的第三光发射频谱,参见曲线图260。第二光发射频谱的相关色温为 3090开尔文。应当指出的是,峰值的移动主要来源于量子点的光发射频谱的移动。因此,在 该特定实例中,当发光层的温度增加时,相关色温降低。
[0047] 量子点是具有小于大约30纳米的颗粒尺寸的无机半导体材料的小颗粒。适当材 料的实例为CdS、ZnSe、InAs、GaA和GaN。如上面所讨论的,量子点发射特定波长(其也取决 于材料的温度)的光。决定发射的波长的另一参数是颗粒的尺寸。
[0048] 图3a示意性地示出了具有空气加热和/或空气冷却的颜色可调照明组件300的 一个实施例。颜色可调照明组件300类似于图la的颜色可调照明组件100。发光层108嵌 入在一种空气导管302中,这意味着空气可以沿着发光层108自由流动。空气导管302经 由来自温度控制装置308的进入口接收加热或冷却的空气306。温度控制装置308包括加 热器和/或冷却器,并且根据发光层108所需的温度和环境空气的温度,激活加热器或冷却 器以获得特定温度的发光层108。在空气导管302的另一侧,该侧是与进入口相对的一侧, 空气导管302具有空气304通过其离开颜色可调照明组件300的排出口。
[0049] 在另一个实施例中,温度控制装置仅仅包括可控风扇或者合成喷气技术,其将可 控环境空气量泵入空气导管302中以便冷却发光层108。合成喷气模块创建可以精确地定 向到需要热管理的位置的湍流脉动空气射流。在使用中,发光层108被发光材料加热。在 光转换期间,吸收的光的小部分被转换成热量。经由通过空气导管302泵送特定量的环境 空气,发光层108保持在特定温度。
[0050] 图3b示意性地示出了具有空气加热和/或空气冷却的颜色可调照明组件350的 一个可替换实施例。颜色可调照明组件350类似于图3a的颜色可调照明组件300,然而,通 过空气导管302的排出口离开空气导管302的空气由管352运送回包括加热器和/或冷却 器的温度控制装置356。特别地,如果发光层108的温度必须显著地低于或高于环境温度, 那么重新使用离开空气导管302的空气是高效的,因为该空气将会具有与发光层108的温 度接近的温度。此外,在另一个实施例中,温度控制装置356具有测量经由管352返回的空 气的温度的温度传感器。测量的温度是发光层108的温度的指示,并且温度控制装置356 使用测量的值作为用于改变空气354的温度的输入,空气354经由进入口提供给空气导管 302以便获得用于发光层108的特定温度。
[0051] 图3a或图3b的实施例并不仅仅限于空气。也可以使用流体来加热或冷却发光材 料。
[0052] 图4a示意性地示出了包括加热电阻器404的颜色可调照明组件400的一个实施 例。颜色可调照明组件400类似于图la的颜色可调照明设备100。区别在于,温度控制装 置402包括加热电阻器404。加热电阻器404包括热耦合到面向光发射器的发光层108的 表面的细导线。加热电阻器404嵌入到透明材料中,使得几乎没有光被阻挡。当温度控制 装置402将电流提供给加热电阻器404时,发光层108被加热。应当指出的是,加热电阻器 404也可以在发光层108的另一个表面处提供,该表面例如光通过其发射到外界环境中的 表面。
[0053] 图4b示意性地示出了包括珀尔帖元件460的颜色可调照明组件450的一个实施 例。此外,颜色可调照明组件450布置在反射布置中,这意味着光发射器452布置在发光层 108的将光456、458发射到外界环境中的相同侧。
[0054] 颜色可调照明组件450包括发光层108,例如在图la和图lb的上下文中讨论的发 光层。使发光层108与拍尔帖兀件460接触。拍尔帖兀件460是一种能够将热量从发光层 108运走的主动元件。珀尔帖元件460由向珀尔帖元件460提供特定量的电能的温度控制 装置462控制,该电能允许珀尔帖元件460将特定热量从发光层108运走,使得发光层108 获得特定的温度。因此,主动地冷却了发光层108。光发射器452布置在发光层108的与 布置拍尔帖兀件460所在的侧面不同的另一侧面。光发射器452朝向发光层108发射第一 颜色分布的光454。光454的部分可以被发光材料吸收并且转换成第二颜色分布的光456。 光的未吸收部分458被发光层108反射。拍尔帖兀件460的与发光层108接触的表面可以 是反射的,使得发光层108内生成且朝拍尔帖兀件460发射的光向后朝发光层108反射,并 且因而反射到外界环境。应当指出的是,光发射器452根据定义不在发光层108的正上方, 从而部分地阻挡发射的光456、458。光发射器452也可以布置在发光层的左侧或右侧,从而 它不在颜色可调照明组件450的光发射的中间,并且被布置成使得它能够朝发光层108发 射光。
[0055] 图5a示意性地示出了包括包含不同发光材料的两个层108、504的颜色可调照明 组件500的一个实施例。该颜色可调照明组件的结构类似于图la的颜色可调照明组件100。 区别在于,在颜色可调照明组件100中提供了两个发光层108、504。第一发光层108类似 于图la和图lb的发光层108。第二发光层504布置在第一发光层108的与布置光发射器 110所在的侧面相对的一侧。第二发光层504包括与第一发光层108的发光材料不同的另 一发光材料。由第一发光层108朝第二发光层504发射的光包括第一颜色分布的(未吸收 的)光和第二颜色分布的光102。所述另一发光材料依照其吸收频谱吸收它从第一发光层 108接收的光的部分。吸收的光依照所述另一发光材料的光发射频谱朝第三颜色分布的光 502转换。该颜色可调照明组件的最终光输出包括未吸收的光104和第一颜色分布的光的 未吸收频谱成分、第二颜色分布的光102和第二颜色分布的光的未被所述另一发光材料吸 收的频谱成分以及第三颜色分布的光502。
[0056] 第一发光层108和第二发光层504直接接触,并且因此,温度控制装置106被配置 成控制第一发光层108的温度以及第二发光层504的温度以便获得颜色可调照明设备500 的特定光发射。
[0057] 应当指出的是,在图5a的实施例中,这两种不同的发光材料布置在单独的层中。 在另一个实施例中,它们可以混合并且布置在单个发光层中。此外,可以在单个发光层中混 合超过两种发光材料。
[0058] 图5b示意性地示出了包括包含不同发光材料的两个层108、504的颜色可调照明 组件550的另一个实施例。颜色可调照明组件550的布置类似于图la的颜色可调照明组 件100的布置。区别在于,第一发光层108不直接接触第二发光层504,并且因此,可以独立 地控制发光层108、504中的每一个的温度。另一个区别在于,颜色可调照明组件550包括 控制第二发光层504的温度以便影响所述另一发光材料的确切光吸收和光发射频谱的另 一温度控制装置552。因此,该颜色可调照明组件的光输出可以通过控制两个不同的参数 而连续地进行控制:第一发光层108的温度和第二发光层504的温度。应当指出的是,所述 另一温度控制装置552也可以包括依照第一温度控制装置108的先前讨论的实施例的冷却 器、加热器、风扇、加热电阻器、珀尔帖元件等等。
[0059] 图6a示意性地示出了包括包含不同发光材料的两个层108、504的颜色可调照明 组件600的一个可替换实施例。在颜色可调照明组件500、550中,第二发光层504从第一 发光层108接收光。这在颜色可调照明组件600中被改变,但是对于其余部分,颜色可调照 明组件600等同于颜色可调照明组件550。在颜色可调照明组件600中,第一发光层108和 第二发光层504布置在彼此旁边,这意味着每个发光层108、504布置在光发射器110发射 的光束的部分中,并且其光束部分不重叠。在颜色可调照明组件550中,这些层完全重叠。 在又一个可替换的实施例中,第一发光层108和第二发光层504在光发射器110发射的光 束内部分地重叠。
[0060] 在一个可替换的实施例中,超过两个发光层布置在颜色可调照明组件500、550、 600中。这些颜色可调照明组件可以具有单个温度控制装置或者多个温度控制装置。如果 提供了多个温度控制装置,那么不同发光层的温度可以彼此独立地进行控制。
[0061] 图6b示意性地示出了具有在颜色可调照明组件500、550、600中提供的两种不同 发光材料的光吸收频谱154、156、652、654和光发射频谱660、662、160、162的曲线图650。 曲线图650类似于图lb的曲线图150。出于清楚的原因,没有绘出光发射器110发射的光 的第一颜色分布158。
[0062] 第一发光层108的发光材料在室温下具有吸收频谱154。如果第一发光层108的 温度例如增加到150摄氏度,那么吸收频谱以特定纳米数移到更高的波长,并且发光材料 的吸收频谱为吸收频谱156。光发射频谱160为室温下第一发光层108的发光材料的光发 射频谱。如果第一发光层108变得相对暖和,例如150摄氏度,那么光发射频谱160移向更 高波长处的光发射频谱162。
[0063] 第二发光层504的所述另一发光材料在室温下具有吸收频谱652。如果第二发光 层504的温度例如增加到150摄氏度,那么吸收频谱以特定纳米数移到更高的波长,并且所 述另一发光材料的吸收频谱为吸收频谱654。光发射频谱660为室温下第二发光层504的 所述另一发光材料的光发射频谱。如果第二发光层504变得相对暖和,例如150摄氏度,那 么光发射频谱660移658向更高波长处的光发射频谱662。
[0064] 所述发光材料和所述另一发光材料的光发射频谱160、162、660、662相对较窄。这 样的光发射频谱可以通过使用量子点作为发光材料而获得。
[0065] 颜色可调照明设备550和600可以独立地控制第一发光层108和第二发光层504 的温度变化,并且因此它们能够独立地控制对应光发射频谱的移动152、658。
[0066] 应当指出的是,光发射频谱152、162是第一发光层108的发光材料的,并且光发射 频谱660、662是第二发光层504的所述另一发光材料的。然而,在另一个实施例中,也可以 倒过来:第一发光层108的发光材料根据其温度具有光发射频谱660、662,并且第二发光层 504的所述另一发光材料具有光发射频谱160、162。
[0067] 图7a示意性地示出了包括温度传感器704的颜色可调照明组件700的一个实施 例。颜色可调照明组件700类似于图la的颜色可调照明组件100,然而温度控制装置702 是不同的并且设有温度传感器704。温度传感器704紧邻发光层108布置,使得温度传感器 704测量发光层108的温度。温度传感器704提供指示发光层108的实际温度的信号。该 信号由温度控制装置702用来控制发光层108的温度。例如,如果温度控制装置702被配 置成将发光层108保持在特定温度,那么测量的温度和该特定温度的偏差用来将热量提供 给发光层108或者冷却发光层108。加热和冷却可以利用先前讨论的不同装置进行。因此, 温度传感器704用在反馈环中,其允许温度控制装置702精确地控制发光层108的温度。温 度控制装置702也可以包括接收用于发光层108的希望的温度的输入装置。接收的希望的 温度与测量的温度之间的偏差用来加热或冷却发光层108。
[0068] 图7b示意性地示出了包括光色传感器752的颜色可调照明组件750的一个实施 例。颜色可调照明组件750类似于图la的颜色可调照明组件100,然而温度控制装置754 是不同的并且设有颜色传感器752。颜色传感器752布置在颜色可调照明组件750的光发 射中,使得发射的颜色分布(部分地)撞击到颜色传感器752上。颜色传感器752被配置成 测量发射的颜色分布在颜色空间中的色点和/或测量发射的颜色分布的相关色温。颜色传 感器752生成指示发射的光的实际色点和/或实际相关色温的信号。该信号由温度控制装 置754用来控制发光层108的温度。如果例如测量的相关色温太高,那么必须加热发光层 108,使得颜色可调照明组件750的光发射包括更少的较低波长的光(蓝色光)并且包括更 多的较高波长的光(黄色/橙色/红色光)。如果例如测量的相关色温太低,那么必须冷却 发光层108,使得所述颜色可调照明组件的光发射包括更多的较低波长的光(蓝色光)并且 包括更少的较高波长的光(黄色/橙色/红色光)。温度控制装置754也可以包括接收用于 颜色可调照明组件750的光发射的希望的色点或者希望的相关色温的输入装置。测量的色 点和/或测量的相关色温与希望的色点和/或希望的相关色温之间的差值用来控制发光层 108的温度。
[0069] 应当指出的是,在颜色可调照明组件750包括多个温度控制装置的情况下,每个 温度控制装置可以包括依照图7a和图7b的实施例的温度传感器和/或颜色传感器,并且 它们中的每一个可以包括输入装置。如果存在多个温度控制装置,那么温度传感器和/或 颜色传感器和/或输入装置也可以由这些不同的温度控制装置共享。
[0070] 图8示意性地示出了控制光发射器110与发光层108之间的距离d的颜色可调照 明组件800的一个实施例。颜色可调照明组件800类似于图la的颜色可调照明组件100。 主要区别在于,发光层108的位置可以利用线性马达804改变,从而可以控制光发射器110 与发光层108之间的距离。光发射器110在使用中通常变得相对较热。该热量可以用来加 热发光层108。通过移动发光层108以相对靠近光发射器110,发光层108从光发射器110 接收相对大量的热量并且也变得暖和。通过移动发光层108离开光发射器110,发光层108 接收更少的热量并且变得更冷。因此,温度控制装置802控制线性马达804以改变发光层 108与光发射器110之间的距离d,从而控制发光层108的温度。在一个可替换的实施例中, 线性马达耦合到光发射器110以便将光发射器110移向或者移离发光层108。
[0071] 当颜色可调照明组件800接通时,光发射器110和发光层108具有与外界相同的 温度。在一个实施例中,如果发光层108必须获得比外界温度高得多的温度,那么在颜色可 调照明组件800接通的时刻将发光层108移动到光发射器110附近的位置。在一段时间之 后,发光层108被光发射器110加热到足够高的水平,并且发光层移动到这样的位置,在该 位置处,发光层108从光发射器110接收与发光层108借助于辐射、对流和传导而损失的热 量相同的热量。
[0072] 图9a示意性地示出了依照本发明第二方面的光源900的一个实施例。图9b示意 性地示出了图9a的光源900沿着线A-A'的截面图。光源900具有光管的形状。光源900 包括长透明管910,其中提供了光发射器954和发光层952。在透明管910的一端,圆柱形 温度控制装置906耦合到透明管910。温度控制装置906包括空气进入孔902。温度控制 装置906将特定温度的空气吹进透明管910中以便加热或冷却发光层952。在透明管910 的另一端,将空气912吹到外界环境中。如图9b中所不,光发射器954朝发光层952发射 第一颜色分布的光,该发光层包括用于至少将接收的第一颜色分布的光的部分朝第二颜色 分布的光转换的发光材料。该发光材料的发射频谱取决于该发光材料的温度。
[0073] 光源900的形状并不限于管的形状。其他形状也是可能的,例如传统的灯泡或者 平坦的大面积光源。
[0074] 在另一个实施例中,可以将颜色可调照明组件靠近另一个照明组件放置。例如,颜 色可调照明组件可以调整频谱的带蓝色部分(例如在440与460nm之间切换),而第二光源 提供例如频谱的黄色和红色部分的光。按照这种方式,获得了提供白色光并且控制(即频谱 调整)光的部分的照明布置。
[0075] 图10示意性地示出了包括两个依照本发明第三方面的照明器1004U006的房间 1000的内部。在房间的顶板1002处,提供了第一照明器1004,其包括例如多个图9a和图 9b的光源900。在墙壁1008处,提供了另一个照明器1006,其包括例如依照本发明第一方 面的颜色可调照明组件。
[0076] 应当指出的是,上述实施例说明了而不是限制了本发明,并且本领域技术人员在 不脱离所附权利要求书的范围的情况下应当能够设计出许多可替换的实施例。
[0077] 在权利要求书中,置于括号之间的任何附图标记都不应当被视为限制了权利要 求。动词"包括"及其变体的使用并没有排除存在权利要求中未阐明的元件或步骤。元件 之前的冠词"一"并没有排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括若干不同元件 的硬件以及借助于经过适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的设备权利要求中, 这些装置中的一些可以由同一硬件项实施。在相互不同的从属权利要求中记载了特定的技 术措施这一事实并不意味着这些技术措施的组合不可以加以利用。

Claims (13)

1. 一种颜色可调照明组件(100, 300, 350,400,450, 500, 550,600, 700, 750,800),该颜 色可调照明组件(100,300,350,400,450,500,550,600,700,750,800 )包括 -光发射器(110,954),其被配置成发射第一颜色分布(158)的光(112,454), -发光层(108,952),其用于接收光发射器(110,954)发射的光(112,454),发光层 (108.952) 包括用于吸收第一颜色分布(158)的光(112,454)的部分并且将吸收的光的部 分转换成第二颜色分布(160,162)的光(102)的发光材料,第二颜色分布(160,162)取决于 发光层(108,952)的温度, -温度控制装置(106,308,356,402,462,702,752,802),其用于主动地控制发光层 (108.952) 的温度以便获得颜色可调照明组件(100, 300, 350,400,450, 500, 550,600, 700, 750.800) 的光发射,该光发射具有特定颜色分布。
2. 依照权利要求1的颜色可调照明组件(100, 300, 350,400,450, 500, 550,600, 700, 750.800) ,其中温度控制装置(106, 308, 356,402,462, 702, 752,802)被配置成增加发光层 (108.952) 的温度以便增大第二颜色分布的平均波长。
3. 依照权利要求1的颜色可调照明组件(100, 300, 350,400,450, 500, 550,600, 700, 750.800) ,进一步包括 -另一发光层(504),其用于接收第一颜色分布(158)和第二颜色分布(160,162)中的 至少一个的光(112,454,102,456),该另一发光层(504)包括用于吸收第一颜色分布(158) 和第二颜色分布(160,162)中的至少一个的光(112,454,102,456)的部分并且将该吸收的 光的部分转换成第三颜色分布(660,662)的光(502)的另一发光材料,第三颜色分布(660, 662)取决于该另一发光层(504)的温度。
4. 依照权利要求3的颜色可调照明组件(100, 300, 350,400,450, 500, 550,600, 700, 750.800) , 其中温度控制装置(106, 308, 356, 402,462, 702, 752,802)也被配置成控制所述另一发 光层(504)的温度以便获得所述特定颜色分布, 或者其中颜色可调照明组件(100, 300, 350,400,450, 500, 550,600, 700, 750,800)包 括用于控制所述另一发光层(504 )的温度以便获得所述特定颜色分布的另一温度控制装置 (552)。
5. 依照权利要求1或3的颜色可调照明组件(100, 300, 350,400,450, 500, 550,600, 700, 750,800),其中所述发光材料和所述另一发光材料中的至少一个包括有机磷光体、无 机磷光体和量子点中的至少一个。
6. 依照权利要求1或4的颜色可调照明组件(100, 300, 350,400,450, 500, 550,600, 700, 750,800),所述温度控制装置(106, 308, 356,402,462, 702, 752,802)和 / 或所述另一 温度控制装置(552)包括主动加热装置(404)和主动冷却装置(460)中的至少一个。
7. 依照权利要求6的颜色可调照明组件(100, 300, 350,400,450, 500, 550,600, 700, 750.800) ,其中主动加热装置为电阻器(404)和/或主动冷却装置为珀尔帖元件(460)。
8. 依照权利要求1的颜色可调照明组件(100,300,350,400,450,500,550,600,700, 750.800) ,其中发光层(108,952)的位置相对于光发射器(110,954)的位置是可控的,并且 温度控制装置(802)被配置成控制发光层(108,952)与光发射器(110,954)之间的距离((1) 以便控制发光层(108,952)的温度。
9. 依照权利要求1的颜色可调照明组件(100,300,350,400,450,500,550,600,700, 750.800) ,其中温度控制装置(106, 308, 356,402,462, 702, 752,802)包括用于接收要由颜 色可调照明组件(100, 300, 350,400,450, 500, 550,600, 700, 750,800)发射的希望的颜色特 性的指示的输入装置。
10. 依照权利要求1的颜色可调照明组件(100,300,350,400,450,500,550,600,700, 750.800) ,其中 -温度控制装置(702)包括用于测量发光层(108,952)的温度的温度传感器(704), -温度控制装置(702)被配置成响应于测量的温度而控制发光层(108,952)的温度。
11. 依照权利要求1的颜色可调照明组件(100,300,350,400,450,500,550,600,700, 750.800) ,其中 -温度控制装置(754)包括用于测量颜色可调照明组件(100, 300, 350,400,450, 500, 550,600, 700, 750,800)发射的光的色点或色温的光色传感器(752), -温度控制装置(754)被配置成响应于光的测量的色点或色温而控制发光层(108, 952)的温度。
12. -种光源(900),包括依照权利要求1的颜色可调照明组件(100,300,350,400, 450, 500, 550,600, 700, 750,800)。
13. -种照明器(1004,1006),包括依照权利要求1的颜色可调照明组件(100,300, 350,400,450, 500, 550,600, 700, 750,800)或者依照权利要求 11 的光源(900)。
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