CN104415463B

CN104415463B - 生理节奏友好的led光源

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Publication number: CN104415463B
Application number: CN201410437145.8A
Authority: CN
Inventors: 迈克尔·R·克拉梅什; 奥雷利安·J·F·戴维
Original assignee: Soraa Inc
Current assignee: Soraa Inc
Priority date: 2013-08-29
Filing date: 2014-08-29
Publication date: 2020-06-05
Anticipated expiration: 2034-08-29
Also published as: US20150062892A1; CN111544779B; CN111544779A; KR102219769B1; JP7399142B2; CN104415463A; JP2015097196A; US20160339203A1; US20240084977A1; KR102620095B1; US9410664B2; US20190160252A1; JP6480126B2; US10900615B2; US20220333744A1; US10076633B2; US11287090B2; JP2019149546A; JP2021193739A; US11725783B2

Abstract

本发明公开了一种生理节奏友好的LED光源。另外，本发明公开了用于提供生理节奏友好的LED光源的方法和设备。形成一种光源，以包括第一LED发射(例如，发射第一光谱的一个或多个LED)和第二LED发射(例如，发射第二光谱的一个或多个LED)，其中，将第一和第二LED发射以第一比率和第二比率组合，使得在从第一比率变化至第二比率的同时，在保持显色指数高于80的同时改变相对生理节奏刺激。

Description

生理节奏友好的LED光源

技术领域

本公开内容涉及照明产品的领域，更特别地，涉及用于提供生理节奏友好的LED光源的设备和方法。

背景技术

识别与生理节奏系统相连的人眼中的不可见感光器(所谓的视网膜特化感光神经节细胞，或“ipRGC”)，已在各种光谱对人的健康和舒适的作用方面引起相当大的兴趣。高生理节奏刺激可以导致积极的效果，例如，重置睡眠模式、改善情绪、增加警惕性和认知能力，以及减轻季节性情感抑郁症。然而，时间丢失的生理节奏刺激还会与内部生物钟的中断和褪黑素抑制相关，并可以与诸如癌症、心脏病、肥胖症和糖尿病的疾病相关。

生理节奏刺激与糖皮质激素升高和褪黑素抑制相关，并且，对蓝色波长范围中的光最敏感。由于基于蓝原色磷转换的发白光LED的发光二极管(LED)照明产品占优势，所以，已经产生这样的情况：包含最多LED的照明源具有比其旨在替换的传统源更高级别的生理节奏刺激。

另外，照明产品是几乎不可调节的(仅除了变暗以外)，并且，传统的照明产品相对于每日或生理节奏周期无法解决对人的影响。更差地，表面上可调节的传统的照明产品在可调节的范围内无法产生良好的显色性。

所需要的是一种或多种用于构造照明产品的技术，其中，可控制发光(例如，LED发光)，以在提供所需的光质量方面(例如，相关色温(CCT)和显色指数(CRI))的同时，提供不同级别的生理节奏刺激。还需要一种照明系统，其中，光发射的第一比例和第二比例是这样的，使得从第一比例改变成第二比例可在将CRI保持高于80且将CCT保持在指定范围内的同时，改变相对生理节奏刺激。

上述传统技术无法以有效的方式实现生理节奏友好的LED光源。因此，需要改进的方法。

发明内容

关于人的生理节奏(昼夜节律)系统刺激，可通过以与自然出现的方式(一天中的日光作用)类似的方式刺激生理节奏光循环，来实现积极的好处并避免有害的作用，即，与早晨和中午的高蓝色含量相关的明亮照明等级，以及夜晚的更低的光级和大幅减少的蓝色含量。

本文公开的实施方式描述了如何制造和使用不同LED发射光谱的各种组合，以及如何制造可调节以在保持合理的显色性(CRI＞80且R9＞0)和白色点的同时，在从高生理节奏刺激光到低生理节奏刺激光的范围中循环的白光源。

在第一方面中，提供这样的光源，其包括特征在于第一发射的至少一个第一LED发射源；以及特征在于第二发射的至少一个第二LED发射源；其中，第一发射和第二发射被构造成提供第一组合发射和第二组合发射，第一组合发射的特征在于第一SPD和部分Fv1及Fc1；第二组合发射的特征在于第二SPD和部分Fv2及Fc2；F v1表示从400nm到440nm波长范围内的第一SPD的功率部分；Fc1表示从440nm到500nm波长范围内的第一SPD的功率部分；Fv2表示从400nm到440nm波长范围内的第二SPD的功率部分；Fc2表示从440nm到500nm波长范围内的第二SPD的功率部分；第一SPD和第二SPD具有高于80的显色指数；Fv1至少是0.05；Fc2至少是0.1；Fc1比Fc2小至少0.02。

在第二方面中，提供这样的显示系统，其包括特征在于第一发射的第一LED发射源；以及被构造为发出第一SPD的显示器，第一SPD的特征在于400nm到435nm范围内的功率的第一部分Fv1；其中，该显示系统的特征在于至少70％的NTSC的颜色范围；第一SPD基本上是白色(白光)的，其中CCT的范围是从3000K到9000K；并且Fv1至少是0.05。

在第三方面中，提供这样的光源，其包括被构造为发出一次发射的LED装置；与该一次发射光学耦合的一种或多种波长转换材料；其中，该一次发射的一部分由波长转换材料吸收，以产生二次发射；其中，一次发射和二次发射的组合产生白光，其特征在于具有CCT和显色指数的SPD；其中，SPD功率的至少5％在从400nm到435nm的波长范围内；其中，SPD的生理节奏刺激小于具有相同色温的参考发光体的生理节奏刺激的80％；并且其中，白光的特征在于高于80的显色指数。

在第四方面中，提供这样的照明系统，其包括被构造为发出特征在于一次SPD的一次发射的LED装置；与该一次发射光学耦合的至少一个磷光体，其中，该至少一个磷光体的特征在于蓝青色波长区域内的可饱和吸收；其中，LED装置被构造成由被构造为使一次发射变暗的功率信号控制；其中，在第一功率级，该系统发出第一SPD，其特征在于从440nm到500nm的波长范围内的光谱功率的第一部分fc1；其中，在第二功率级，该系统发出第二SPD，其特征在于从440nm到500nm的波长范围内的光谱功率的第二部分fc2；并且其中，第二功率级小于第一功率级，并且，第二部分fc2小于第一部分fc1的80％。

附图说明

本领域的技术人员将理解，这里描述的附图仅是为了说明的目的。这些图的目的并不是限制本公开的范围。

图1A是示出了根据一些实施方式的用来调节生理节奏友好的LED光源的生理节奏刺激波长范围的图示。

图1B示出了光源对生理节奏系统的影响如何依比例决定相关措施。

图1C示出了根据一些实施方式的对于峰值在465nm的生理节奏刺激波长范围的不同的半峰全宽，对由原色LED(发紫光至蓝光)和发绿光及发红光的磷光体一起组成的3300K的白光源的相对生理节奏刺激。

图1D示出了根据一些实施方式的对由原色LED(发紫光至蓝光)和发绿光及发红光的磷光体一起组成的，标准化至在600nm发射的3300K的白光源的SPD。

图1E示出了根据一些实施方式的根据原色LED发射峰值波长，对3300K下的基于两个磷光体的LED白光源的生理节奏刺激。

图1F示出了根据一些实施方式的对于暴露90分钟，预测的褪黑素抑制与在眼光水平处的照明的关系。

图2A示出了根据一些实施方式的用于构造生理节奏友好的LED光源的波长组合的LED光谱功率分布(SPD)。

图2B示出了根据一些实施方式的与用于构造生理节奏友好的LED光源的第一LED发射相应的SPD。

图2C示出了根据一些实施方式的与用于构造生理节奏友好的LED光源的第二LED发射相应的SPD。

图3A是示出了根据一些实施方式由生理节奏友好的LED光源在三种不同的色温下表现出的显色特性的图。

图3B是示出了根据一些实施方式从生理节奏友好的LED光源在三种不同的色温下产生的相对生理节奏刺激的图。

图4A示出了根据一些实施方式用来产生可基于可测量方面和/或环境变化调节的LED白光源的光带的一个实例。

图4B示出了具有30nm半峰全宽(FWHM)且峰值在465nm的更窄带的(高斯)生理节奏刺激范围。

图4C1和图4C2分别示出了根据一些实施方式的第一紫色充能(泵浦)双磷光体LED和第二紫色充能(泵浦)蓝磷光体LED。

图4D1示出了图4C1和图4C2的单独的和组合的基于LED的发射光谱。

图4D2示出了根据一些实施方式的生理节奏刺激的颜色特性和水平的差异。

图4E1和图4E2分别示出了根据一些实施方式的第一紫色充能(泵浦)双磷光体LED和第二发蓝光的LED。

图4F1示出了图4D1和图4D2的单独的和组合的基于LED的发射光谱。

图4F2示出了根据一些实施方式的生理节奏刺激的颜色特性和水平的差异。

图4G示出了对于某些光源根据色温变化的生理节奏刺激。

图4H示出了根据一些实施方式的具有两组不同的LED的光带，用时钟控制该LED，以调节LED发射波长的比例，从而实现生理节奏友好的LED光源。

图4I示出了根据一些实施方式的用于两个具有白色屏幕的显示系统的SPD。

图4J示出了根据一些实施方式的预测的褪黑素抑制。

图4K示出了根据一些实施方式的由白色屏幕发出的光谱。

图4L1和图4L2示出了根据一些实施方式的对于典型的LED照亮的液晶显示器的情况。

图4M示出了计算的相对生理节奏刺激和相对显示功效。

图4N1和图4N2示出了根据一些实施方式的将磷光体系统调节为更好地以所选择的一次峰值发射波长工作的情况。

图5A是示出了根据一些实施方式的如由生理节奏友好的LED光源产生的x-y色度空间中的线性色度曲线的图表。

图5B是示出了根据一些实施方式的如由生理节奏友好的LED光源产生的白光边界区域的形状的图表。

图5C1至图5C4示出了根据一些实施方式的独立控制的两组LED的特征。

图6A示出了根据一些实施方式的使用生理节奏友好的LED光源的LED灯的分解图，并且图6B示出了其装配图。

图7示出了根据一些实施方式的如在使用生理节奏友好的LED光源的LED灯中使用的多轨道驱动控制系统的示意图。

图8示出了根据一些实施方式的两串混合物理布置的以形成如在LED灯中使用的双轨道、生理节奏友好的布置的LED。

图9A提供了根据一些实施方式的与各种标准相应的灯形的选择。

图9B至图9I提供了根据一些实施方式的与各种形状相应的天花板凹槽的选择。

图10A至图10I示出了根据一些实施方式的灯应用的形状中的本公开的实施方式。

图11A示出了根据一些实施方式的LED白光源的初始SPD，以及去除蓝光之后的过滤的SPD。

图11B示出了根据一些实施方式的LED白光源的初始SPD，以及在用磷光体吸收蓝光并将其转换成黄光之后的转换的SPD。

图12示出了根据一些实施方式的具有3000K的CCT和大约90的CRI的LED白光源的发射光谱，以及可饱和的红磷的发射和吸收光谱。

图13示出了根据一些实施方式的一种可以的将LED白光源与这种可饱和的磷光体组合的方式。

图14A和图14B分别示出了根据一些实施方式的LED照明系统的光谱和色度特性。

图15A1至图15I示出了照明应用。

具体实施方式

现在详细参考某些实施方式。所公开的实施方式的目的并不是为了限制权利要求。

人眼中的不可见的感光器(所谓的本征光敏视网膜神经节细胞)与生理节奏系统相关。虽然生理节奏激发带的细节有待研究，但是，普遍认为，激发带的峰值在大约465nm的蓝色范围内。

图1A是示出了与明视觉范围104相比，用来调节生理节奏友好的LED光源的生理节奏刺激波长范围(CSWR)102的图示1A00，如Brainard等人在神经科学学报(Journal ofNeuroscience)(2001年8月15日，21(16):6405-6412(Brainard))中提出的。通过这种宽的有效作用光谱，显而易见地，几乎无法改变白光源的生理节奏刺激，除了改变相对短波长含量以外，即，CCT。然而，最近的工作建议，相关的CSWR实际上比Brainard等人提出的窄得多。例如，在Rahman等人的文章中(内分泌学(Endocrinology)，2008年8月7日，149(12):6125-6135)指出，可以通过仅滤过450nm到480nm的波长范围内的蓝光，来避免糖皮质激素升高和褪黑素抑制。这是很重要的，因为更窄的CSWR意味着，在对所需质量的光设计白光源时将更灵活，而且也可控制生理节奏刺激的量。此外，值得注意的，当配合实验数据时，Brainard等人使其作用光谱具有对称形状；然而，Brainard等人的图5中的实验点的仔细分析表明，短波长(例如，420nm)处的实验响应明显比通过拟合曲线获得的小。换句话说，暗示明显地，CSWR并不是众所周知的，特别是在短波长，并且，其可以比在一些作用光谱中报告的窄。

对于具有光谱功率分布SPD的发光体，可将根据波长λ的经由ipRGC的生理节奏刺激(CS)模拟为：

其中，c(λ)是生理节奏刺激光谱。对于相等光通量(和照明应用相关)的两个发光体A和B，A和B的相对生理节奏刺激(CS)是：

其中，LE是光谱功率分布的流明当量。

图1B示出了光源对生理节奏系统的影响如何依比例决定光强度。光源对生理节奏系统的影响与相对CS成比例，与光强度(例如，勒克斯等级)成比例，并与曝光时间成比例。可将相对CS与来自由Brainard公开的单色刺激的数据组合。然后获得图1B，其示出了对于各种照度和各种光源的褪黑素抑制。

图1B示出了在90分钟曝光之后根据到达人眼的照度(勒克斯)的褪黑素抑制。曲线111示出了对460nm的单色辐射的响应，并直接从Brainard获得。曲线112示出了对标准发光体D65的响应。曲线113示出了对由标准发光体A照明的响应。根据其相对CS，通过平移曲线111来获得曲线112和113。

图1B示出，对于普通的户内民用照明情况(发光体CIE A下300lx，以白炽灯为表示)，褪黑素抑制是明显的：90分钟之后大约50％。因此，即使在此普通情况中，也会影响生理节奏系统。对于具有比发光体A更大的相对CS的光源，效果会更强。

以下附图和文本用来比较各种LED白光源之间的相对CS。图1C示出了对由原色LED(从发紫光变至发蓝光)和发绿光及发红光的磷光体一起组成的3300K的白光源的相对生理节奏刺激(CS)。在图1C中，x轴是原色LED的中心发射波长，并且y轴是相对生理节奏刺激(标准化成CIE A)。计算生理节奏刺激，假设生理节奏刺激波长范围在465nm处达到峰值，具有高斯线形并具有各种在图上(参见图1A)标记的半峰全宽(从10nm到90nm)。关于用来获得白光源的磷光体，合适的磷光体可以是掺有Eu²⁺的材料。绿色发光体的一个实例是BaSrSiO:Eu²⁺。红色发光体的一个实例是CaAlSiN:Eu²⁺。在图1C中，绿色和红色发射峰值波长/FWHM分别是530/100和630/100。其他磷光体也是可以的，如下所述。除了磷光体以外，可以使用其他波长下转换(降频转换，down-conversion)材料，例如，有机材料，或半导体，例如，也叫做“量子点”的纳米颗粒。在其他实施方式中，可以用LED提供绿色和/或红色发光。如图1C所示，对于宽CSWR(例如，宽90nm 123和宽70nm 124)，几乎没有原色LED波长灵敏性，或者甚至是一种处罚，因为波长变得过短。然而，对于更窄的CWSR(例如，10nm 121和30nm 122)，非常有利于减小原色LED波长。例如，对于30nm FWHM CSWR 122，紫色(约405nm到425nm)一次3300K LED的相对CS大约是CIE A发光体(2856K)125的相对CS的一半。因此，光源122的生理节奏刺激比许多白炽灯小，并且，比基于445nm(蓝色)的3300K LED 123的刺激小得多，其具有比CIE A高大约20％的CS。在图1D中示出了各种LED光源发射(包括图1C的那些)的SPD，标准化成600nm处的发射。该SPD的特征在于，例如，不同的紫色含量。对于每个SPD，将CRI保持在80或更高，并且，R9大于0(大约是10)。

非生理节奏刺激或弱生理节奏刺激光源是所需的，例如，用于傍晚照明，为了避免糖皮质激素升高和褪黑素抑制，从而使人们健康地睡眠。参考图1C的30nm FWHM CSWR，图1E示出了根据原色LED发射峰值波长，对3300K下的基于两个磷光体的LED白光源的CS，与SPD等价的流明较高(大约是320lm/Wopt)，但是，CS也较高(大约是CIE A的两倍)。当将原色LED峰值波长减小至低于455nm时，CS急剧下降。此外，当将原色LED峰值波长减小至低于420nm时，LE也减小。因此，具有一定范围的原色LED峰值发射波长，其中，LE仍合理地较高，但是，将CS相对于CIE A减小。特别地，405nm到435nm的波长范围提供减小的CS和合理的LE。各种具有此CCT的标准LED源具有大约300的LE，因此，具有大约200或大约250的LE的实施方式被认为是可接受的，因为其提供比标准源低得多的CS。

图1F进一步示出了这种光源的优点。图1F示出了对于暴露90分钟，预测的褪黑素抑制与在眼光水平处的照明的关系。曲线1与具有415nm一次峰值发射的LED源相应，曲线2与具有455nm一次峰值发射的LED源相应。由于更低的相对CS的原因，415nm的原色LED引起更小的褪黑素抑制。如果将光级减小至大约100勒克斯，则该抑制会变得非常小(高于信号的最大值，但高的程度小于10％)，而对于455nm的原色LED下的相同照度，褪黑素抑制非常大(90min内大约是40％)。因此，生理节奏刺激的变化在实际环境中具有相应的影响。

原则上，可使用其他方法来减小光源的生理节奏刺激：调节光源的CCT-实际上，更温暖的CCT通常会导致更低的相对CS。各种基于LED的产品可提供此能力。然而，这些产品使用蓝原色LED(峰值发射波长的范围从大约445nm到460nm)。因此，即使在低CCT下，相对CS也保持得非常高(例如，大约是3000K LED源的发光体CIE A的两倍，例如，在图1C中)。

因此，仔细地选择原色LED的发射波长和原色LED的总体发射光谱对明显调节CS来说很重要。

可这样构造各种生理节奏友好的LED白光源的实施方式，使得可调节相应的发射光谱，以按照差不多每日的循环来模拟生理节奏循环。

图2A示出了用于构造生理节奏友好的LED白光源的各种波长组合2A00的光谱功率分布(SPD)。

如图2A所示，对早晨生理节奏刺激(参见曲线202)发出刺激蓝色峰值。另一曲线展现出傍晚的低生理节奏刺激(参见曲线206)，第三曲线(204)示出了中间的选择。

在某些实施方式中，生理节奏友好的LED白光源(例如，参见图4A的光源和图6A及图6B的灯)包括第一LED(参见图2B)，例如，与绿色、红色以及(可选的)蓝色磷光体组合的紫色(或UV)原色LED，以发射光谱208，其基本上是2500K的相关色温(CCT)下的低生理节奏刺激光谱(参见图2B中的LED发射的光谱)。这种LED和磷光体组合可表现出合理的白色点，并且可表现出合理的显色特性。根据细节的不同，例如，原色LED和磷光体的发射光谱，可以不用必须将蓝色磷光体与第一LED组合。

为了实现生理节奏友好的LED光源，可增加第二LED(参见图2C)。可通过使用第二LED来产生发射210(图2C)，第二LED包括，例如，紫色(或UV)LED以仅抽出(泵浦)蓝色磷光体。可基于来自原色(紫色或UV)LED的光子的吸收特征来选择蓝色磷光体：即，可这样选择蓝色磷光体，使得可出现激励，以缓和地加载磷光体，使得产生的系统封装效率是足够的。而且，可基于该组合的发射特性来选择蓝色磷光体，以与第一LED发射组合，从而以可控的方式(例如，在沿着普朗克曲线类似于增加CCT的方向上，以保持白光外观)平移或调节色度。另外，可选择蓝色磷光体峰值发射波长和FWHM，以保持特定的显色特性，即使是当增加第二LED对总光谱(第一和第二LED组合的)的贡献(图2A)时也是这样。在一些情况中，可将所需的显色特性表达为高于50的CRI，高于80的CRI，或者，在某些实施方式中，高于90的CRI。也可使用其他规格，例如R9，另一颜色保真规格，和/或颜色范围规格。在一些实施方式中，蓝色磷光体可以是不同磷光体的混合物，其组合在一起，具有所需的激励和发射特性，包括用于如这里描述的光谱调节的所需的主发射波长。

对于具有2500K的CCT的SPD，从400nm到440nm的光谱范围内的功率部分是0.03，并且从440nm到500nm的范围内的功率部分是0.06。对于具有5000K的CCT的SPD，从400nm到440nm的光谱范围内的功率部分是0.02，并且从440nm到500nm的范围内的功率部分是0.20。

在图3A中示出了本公开内容所提供的LED白光源在各种LED温度下的某些显色特性。在图3B中示出了基于在Brainard(图1A中的102，大约是95nm的FWHM)之后调制的CSWR的生理节奏刺激(相对于CIEA发光体)。

某些实施方式使用特征在于477nm峰值发射波长和80nm的FWHM的蓝色磷光体。这种具有477nm峰值发射波长的蓝色磷光体仅表示一个实施方式，并且其他实施方式使用其他磷光体和磷光体组合。特别地，本公开内容中提到的波长转换材料的磷光体和/或组成可以包括各种波长转换材料。

波长转换材料可以是陶瓷或半导体颗粒磷光体，陶瓷或半导体板磷光体，有机或无机下转换材料，增频转换材料(反斯托克斯)，纳米颗粒，任何上述材料和其他提供波长转换的材料的组合。以下列出一些实例：

(Srn,Ca_1-n)10(PO₄)₆·B₂O₃:Eu²⁺(其中，0≤n≤1)

(Ba,Sr,Ca)₅(PO₄)₃(Cl,F,Br,OH):Eu²⁺,Mn²⁺

(Ba,Sr,Ca)BPO₅:Eu²⁺,Mn²⁺

Sr₂Si₃O₈·₂SrCl₂:Eu²⁺

(Ca,Sr,Ba)₃MgSi₂O₈:Eu²⁺,Mn²⁺

BaAl₈O₁₃:Eu²⁺

2SrO·_0.84P₂O₅·_0.16B2O₃:Eu²⁺

(Ba,Sr,Ca)MgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺,Mn²⁺

K₂SiF₆:Mn⁴⁺

(Ba,Sr,Ca)Al₂O₄:Eu²⁺

(Y,Gd,Lu,Sc,La)BO₃:Ce³⁺,Tb³⁺

(Ba,Sr,Ca)₂(Mg,Zn)Si₂O₇:Eu²⁺

(Mg,Ca,Sr,Ba,Zn)₂Si_1-xO_4-2x:Eu²⁺(其中，0≤x≤0.2)

(Ca,Sr,Ba)MgSi₂O₆:Eu²⁺

(Sr,Ca,Ba)(Al,Ga)₂S₄:Eu²⁺

(Ca,Sr)₈(Mg,Zn)(SiO₄)₄C_l2:Eu²⁺,Mn²⁺

Na₂Gd₂B₂O₇:Ce³⁺,Tb³⁺

(Sr,Ca,Ba,Mg,Zn)₂P₂O₇:Eu²⁺,Mn²⁺

(Gd,Y,Lu,La)₂O₃:Eu³⁺,Bi³⁺

(Gd,Y,Lu,La)₂O₂S:Eu³⁺,Bi³⁺

(Gd,Y,Lu,La)VO₄:Eu³⁺,Bi³⁺

(Ca,Sr)S:Eu²⁺,Ce³⁺

(Y,Gd,Tb,La,Sm,Pr,Lu)₃(Sc,Al,Ga)_5-nO_12-3/2n:Ce³⁺(其中，0≤n≤0.5)

ZnS:Cu⁺,Cl^-

(Y,Lu,Th)₃Al₅O₁₂:Ce³⁺

ZnS:Cu⁺,Al³⁺

ZnS:Ag⁺,Al³⁺

ZnS:Ag⁺,Cl^-

组：

Ca_1-xAl_x-xySi_1-x+xyN_2-x-xyC_xy:A

Ca_1-x-zNa_zM(III)_x-xy-zSi_1-x+xy+zN_2-x-xyC_xy:A

M(II)_1-x-zM(I)_zM(III)_x-xy-zSi_1-x+xy+zN_2-x-xyC_xy:A

M(II)_1-x-zM(I)_zM(III)_x-xy-zSi_1-x+xy+zN_2-x-xy-2w/3C_xyO_w-v/2H_v:A

M(II)_1-x-zM(I)_zM(III)_x-xy-zSi_1-x+xy+zN_{2-x-xy-2w/3-v/3}C_xyO_wH_v:A

其中，0<x<1,0<y<1,0≦z<1,0≦v<1,0<w<1,x+z<1,x>xy+z,并且，0<x-xy-z<1,

M(II)是至少一个二价阳离子，M(I)是至少一个一价阳离子，M(III)是至少一个三价阳离子，H是至少一个一价阴离子，并且A是在晶体结构中掺杂的发光催化剂。

LaAl(Si_6–zAl_z)(N_10–zO_z):Ce³⁺(其中，z＝1)

(Ca,Sr)Ga₂S₄:Eu²⁺

AlN:Eu²⁺

SrY₂S₄:Eu²⁺

CaLa₂S₄:Ce³⁺

(Ba,Sr,Ca)MgP₂O₇:Eu²⁺,Mn²⁺

(Y,Lu)₂WO₆:Eu³⁺,Mo⁶⁺

CaWO₄

(Y,Gd,La)₂O₂S:Eu³⁺

(Y,Gd,La)₂O₃:Eu³⁺

(Ba,Sr,Ca)_nSi_nNn:Eu²⁺(其中，2n+4＝3n)

Ca₃(SiO₄)Cl₂:Eu²⁺

(Y,Lu,Gd)_2-nCa_nSi₄N_6+nC_1-n:Ce³⁺(其中，0≤n≤0.5)

掺有Eu²⁺和/或Ce³⁺的(Lu,Ca,Li,Mg,Y)α-SiAlON

(Ca,Sr,Ba)SiO₂N₂:Eu²⁺,Ce³⁺

Ba₃MgSi₂O₈:Eu²⁺,Mn²⁺

(Sr,Ca)AlSiN₃:Eu²⁺

CaAlSi(ON)₃:Eu²⁺

Ba₃MgSi₂O₈:Eu²⁺

LaSi₃N₅:Ce³⁺

Sr₁₀(PO₄)₆Cl₂:Eu²⁺

(BaSi)O₁₂N₂:Eu²⁺

M(II)_aSi_bO_cNdCe:A其中，6<a<8,8<b<14,13<c<17,5<d<9,0<e<2并且，M(II)是(Be,Mg,Ca,Sr,Ba,Cu,Co,Ni,Pd,Tm,Cd)的二价阳离子，并且，A是(Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu,Mn,Bi,Sb)

SrSi₂(O,Cl)₂N₂:Eu²⁺

SrSi₉Al₁₉ON₃₁:Eu²⁺

(Ba,Sr)Si₂(O,Cl)₂N₂:Eu²⁺

LiM₂O₈:Eu³⁺其中，M＝W或Mo

为了应用的目的，应理解，当磷光体具有两个或多个掺杂剂离子时(例如，以上磷光体中的冒号之后的那些离子)，这意味着，磷光体在材料内具有那些掺杂剂离子中的至少一个(但是并非必须是所有)。也就是说，如本领域中的技术人员所理解的，此类型的符号意味着，磷光体可以包括任何或所有那些在化学式中作为掺杂剂的特定离子。

此外，应理解，可将纳米颗粒、量子点、半导体颗粒，以及其他类型的材料用作波长转换材料。以上列出的是表示性的，并且，不应认为其包括所有可以在这里描述的实施方式内利用的材料。

灯的实施方式可以包括任何上述波长转换材料，并且，可以表现出各种质量的光特征。在图3A和图3B中示出了一部分这种质量的光特征。

图3A是显色图3A00，其示出了由图2A的生理节奏友好的LED白光源在三种不同的色温(例如，5000°K，3500°K和2500°K)下表现出的显色指数(Ra)和红色显示(R9)。

当将第一和第二LED发射在可比较的级别上组合时，可通过可接受的显色(Ra，R9分别是80，65)来达到5000K变色时刻。此外，这种发射光谱可以具有与通过D65参考发光体(日光)达到的相似的高相对生理节奏刺激(如上定义的)。当将第二LED发射减小至非常低的水平(或断开)时，第一LED发射占优，并且，通过93，65的Ra，R9在2500K达到低生理节奏刺激光谱。在中间点，通过85，88的Ra，R9和生理节奏系统的中等刺激来提供3500K色温。因此，可以使用这种LED白光源在早晨达到高刺激5000K光，在下午达到3500K中等刺激照明，并在傍晚达到低刺激2500K光，均同时保持可接受的白光质量(Ra≥80，R9≥50)。可以调节对第一和第二LED的总功率，以提供所需的总照明水平。

图3B是示出了从生理节奏友好的LED光源产生的相对生理节奏刺激的图表3B00。

图3B示出了图2A所示的生理节奏友好的光源的相对生理节奏刺激，使用如在Brainard之后模仿的95nm FWHM CSWR。通过将第一和第二LED发射组合以达到5000K的色温(图2A中的202)，可实现非常高的生理节奏刺激效果。如图3B所示，在5000K下，相对生理节奏刺激比CIE A参考发光体的高大约2.8倍。这种水平的生理节奏刺激接近于通过与日光相关的发光体(例如，如所示出的，D65发光体)达到的生理节奏刺激，其相对生理节奏刺激比CIE A参考发光体的高3.1倍。当关闭(或断开)第二LED，使得第一LED发射控制时，达到2500K光谱(图2A中的206)，其具有非常低的生理节奏刺激(在CIE A参考发光体的生理节奏刺激的10％内)。当第一和第二LED发射的强度可比较时，在3500K下达到中间光谱(图2A中的204)，其提供比CIE A参考发光体的相对生理节奏刺激高大约两倍的相对生理节奏刺激。

通过时钟控制的驱动方案，在一天中可以使颜色急剧地变化(连续地或逐步地)。或者，可以使用提供给最终用户的开关机构来选择所需的变色时刻。还可以使用许多其他自动和/或人接触的控制方案，例如，电力线通信，WiFi，Zigby，DALL，等等。不同的目标CCT也是可以的。希望这种光源与生理节奏不友好的光源(例如，标准的基于蓝色的LED)相比，将对健康和舒适性具有非常大的好处。

图4A示出了用来产生可基于可测量方面(例如，时间)和/或环境变化调节的白光源的光带的一个实例。例如，可通过将至少两个基于LED的源混合来形成这种白光源：例如，第一个使用一组适当混合的发红光、绿光和(可选的)蓝光的磷光体和紫原色LED，并且第二个使用紫色充能(泵浦)蓝磷光体LED或蓝原色LED。可以每天为周期混合这两个源，以形成生理节奏友好的LED白光源。例如，可以将这种光带用作线性天花板凹槽光源的光引擎。

在其他实施方式中，CSWR可比Brainard所描述的(图4B中的曲线401)窄。例如，考虑具有30的FWHM的465nm峰值高斯CSWR，如图4B中的曲线402所示。对于这种更窄的CSWR，可以设计具有比CIE A的CCT更高的CCT但是具有更低的生理节奏刺激的LED白光源。

图4C1示出了充能(泵浦)绿色和红色磷光体403的紫原色LED的第一LED发射4C100。这种发射在3286K下，但是，相对于CIE A具有50％的CS。因此，LED白光源具有比CIEA更高的CCT，但是更低的生理节奏刺激。第二LED发射4C200(图4C2)是充能(泵浦)蓝色磷光体404的紫原色LED，该蓝色磷光体具有477nm的峰值发射波长。可将第一和第二基于LED的发射组合，如图4D1所示，以从大约5000K调节至大约3300K，将CS从CIE A的CS的大约300％改变至小于50％，同时，将白点保持在普朗克轨迹的4个点内，CRI＞80，且R9＞10，如图4D2中的表格所示。

还可以通过考虑特定光谱范围内的相对光谱含量(例如，SPD的部分)来量化CS的这种变化。两个感兴趣的范围是从400nm到440nm的“紫蓝色”(VB)范围内和从440nm到500nm的“蓝青色”(BC)的相对光谱含量。前一个范围是相对小的生理节奏刺激，并且后一个范围是相对大的生理节奏刺激。图4D2中的表格示出了这些波长范围的相对光谱含量。当从5000K调节至3300K时，VB范围内的总SPD功率的部分稍微增加(从0.19到0.23)，而BC范围内的部分明显减小(从0.20到0.05)。从BC范围到VB范围的光谱含量的这种重新分配有助于得到3300K SPD的低CS。而且，注意到，紫光的存在使得SPD能够保持在普朗克轨迹上。

在某些实施方式中，具有VB范围内的SPD的大部分Fv或BC范围内的小部分Fc与低CS相应，并且反之亦然。例如，特征在于Fc＞0.1的SPD可以具有高刺激，并且，特征在于Fc＜0.06且Fv＞0.05的SPD可以具有低刺激。类似地，特征在于Fc/Fv＞0.5的SPD可以具有相对高的刺激，并且特征在于Fc/Fv＞1的SPD可以具有高刺激。特征在于Fc/Fv＜0.4的SPD可以具有相对低的刺激，并且特征在于Fc/Fv＜0.2的SPD可以具有低刺激。这些范围与本公开内容所提供的LED白光源的某些实施方式相应，包括图4A至图4N2以及图5A至图5C4的那些。

因此，CS通常与比例Fc/Fv成正比，具有与更大的生理节奏刺激相关的更高的值。CS通常还可以与Fc含量成正比。此外，在某些实施方式中，增加LED白光源的VB含量将减小BC含量，并且，相反地增加BS将导致VB含量减小。

Fv和Fc分别表示VB波长范围或BC波长范围内的SPD中的功率的部分。例如，在SPD中的总功率是1的清空下，当SPD中的功率的10％在VB波长范围内时，Fv是0.1；并且当SPD的功率的10％在BC波长范围内时，Fc是0.1.

在某些实施方式中，Fv小于0.2，小于0.15，小于0.1，小于0.08，并且在某些实施方式中，小于0.05。

在某些实施方式中，Fv大于0.2，大于0.15，大于0.1，大于0.08，并且在某些实施方式中，大于0.05。

在某些实施方式中，Fc小于0.2，小于0.15，小于0.1，小于0.08，并且在某些实施方式中，小于0.05。

在某些实施方式中，Fc大于0.2，大于0.15，大于0.1，大于0.08，并且在某些实施方式中，大于0.05。

可提供符合提供本公开内容的LED白光源的Fv和Fc的各种组合。明显地，使用本公开内容所提供的装置和方法，可以控制Fv(即，从400nm到440nm的VB范围内的光谱含量)，以提供所需的白光发射，并保持所需的属性，例如，CCT，CRI，Ra，Duv，等等。使用发紫光的LED并选择磷光体，以及可选地额外的以其他波长发射的LED，可提供更精确地控制从400nm到440nm的VB范围内的含量的能力。

在某些实施方式中，Fc/Fv是从0.1到1，从0.1到0.8，从0.1到0.6，并且在某些实施方式中，从0.1到0.4。

在某些实施方式中，Fc/Fv小于0.1，小于0.2，小于0.3，小于0.4，小于0.5，并且在某些实施方式中，小于0.6。

在某些实施方式中，Fc/Fv是从0.5到1.5，从0.5到1.3，从0.5到1.1，并且在某些实施方式中，从0.5到0.9。

在某些实施方式中，Fc/Fv大于0.5，大于0.6，大于0.7，大于0.8，大于0.9，并且在某些实施方式中，大于1。

应理解，获得本公开内容的实施方式所证明的高质量的光是很重要的。虽然可通过简单地去除所有(或大部分)蓝色和青色发光而减小光源的CS-不对其补充紫色辐射，但是，产生的显色指数将较小，因为在光谱中不存在短波长的光。此外，难以保持普朗克轨迹附近的源的色度(产生具有低CCT和/或绿色色彩的源)。相反，本公开内容的实施方式使蓝光和紫光的量平衡，从而便于在保持高质量的光(例如，CRI，Ra，Duv)的同时调节CS。

第二LED发射可以使用发蓝原色光的LED，其具有合适的主要波长，以沿着普朗克轨迹调节。例如，如图4E1和图4E2所示，可以用大约480nm峰值发射LED代替图4C2的基于蓝色磷光体的LED。图4E1示出了第一基于LED的源420的发射光谱，并且图4E2示出了发蓝光的LED的光谱421。通过将图4E1和图4E2所示的发射组合，可实现如图4F1中的组合光谱422所示的类似效果，其中在颜色特性和生理节奏刺激的水平方面存在微小差异，如图4F2中的表格所示。

在具有30nm的FWHM的465nm峰值高斯CSWR的情况中，说明性地将与本公开内容所提供的LED白光源共同的光源的相对CS进行比较。图4G示出了对于普通光源(例如，烛光(1850K)，CIE A(2856K)，D50相位日光(5000K)和D65相位日光(6500K))根据色温变化的CS(标准化成CIE A的CS)。该CS从CIE A的CS的大约25％(烛光)变化至大约4倍(D65)。还画出了455nm蓝原色LED双磷光体3000K LED的CS，以及425nm紫原色LED双磷光体3000K LED的CS。生理节奏刺激的差异是明显的，因此，基于455nm的LED白光源比CIE A的高1.5倍，并且，比基于425nm的LED白光源的高3倍。值得注意的，在紫光中不会大量吸收Ce³⁺石榴色磷光体(例如，“YAG”)，因此，对于基于425nm的LED，可以期望为了发绿光和发红光而使用Eu²⁺磷光体。

图4H示出了根据一些实施方式的具有两组不同的基于LED的发射器的光带，和时钟/定时器、控制电路4H01，以及控制这两组不同的基于LED的发射器的发射比例以实现生理节奏友好的LED白光源的驱动器。

如所示出的，可将具有适当混合的发红光、发绿光和(可选地)发蓝光的磷光体4H02的第一组紫原色LED与具有蓝色磷光体或蓝原色LED 4H04的第二组紫原色LED组合。

可将第一和第二组基于LED的发射器容纳在单独的包装中，并且，可以将与混合光学装置或基于LED的发射器组合的灯容纳在一个包装中，例如，板上芯片(COB)封装(例如，参见图8的布置)和/或直线COB封装。可在灯组件中使用COB封装，如图6A和图6B所示。

另外，虽然以上实施方式描述了在保持高质量的光的同时改变生理节奏刺激的级别的双通道调节方法，其可用于将成本和复杂性减到最小，但是，也可以使用三个或多个使用本公开内容提供的装置和概念的通道。更多通道在光源选择和在色度空间中调节任意(例如，非线性)曲线方面提供更大的自由度，但是，以光源设计、LED获得、混合和控制方面的更高级别的复杂性为代价。

除了图4H所示的元件以外，可以使用一个或多个光混合光学装置(未示出)来混合第一和第二组的LED发射，以提供均匀的或其他所需的灯色表现。更进一步，可以使用第二光学装置来实现所需的光分布图案。

以上讨论集中于照明系统和从减小的CS产生的好处。然而，显示系统也可从减小的CS获得好处。

图4I示出了对两个具有白屏(笔记本个人计算机屏402)和智能手机屏404的显示系统测量的SPD 4I00。在图15D1至图15E2中示出了其他显示系统的实例。图4I所示的两个显示器具有大约6500K的CCT，其对于显示屏来说是典型的。两者由蓝原色LED照亮，并且，发射光谱的特征在于大的蓝色峰值。笔记本个人计算机的相对生理节奏刺激是大约330％，并且手机屏幕的是大约470％。

图4J示出了所预测的褪黑素抑制406(暴露于智能手机的白屏90分钟以后)与智能手机屏幕的亮度的关系。实际上，显示器的亮度水平可较高，在一些情况中(例如，如果将该装置靠近面部)，是一百至几百勒克斯。因此，对生理节奏系统的净影响很明显，并且，会破坏睡眠模式，即使是对于相对短的暴露时间也是这样。

对于显示应用，已经存在旨在减小生理节奏干扰的软件解决方案。例如，诸如“f.lux”的软件可随着时间适应屏幕的CCT：在白天，CCT是大约6500K，但是，当夜幕降临，使CCT“变暖”至大约3400K。

图4K示出了白屏用此软件发出的光谱的一个实例：对于标准发射(6500K)是曲线410，并且对于变暖的发射(额定地是大约3400K)是曲线408。

CCT的减小是有利的，因为相对生理节奏刺激在更低的CCT下更小。即，相对于发光体A，对于标准发射，相对生理节奏刺激是大约330％，并且，对于变暖的屏幕(假设亮度相等)，是大约210％。虽然这是一个改进，但是，由于使用蓝色充能(泵浦)LED，对于变暖屏幕来说，刺激仍较高。而且，在仍达到更典型的电子显示器白中心点(典型地，6000K至7000K)的同时减小CS是有用的。

因此，和照明系统一样，仔细地选择原色LED的发射波长和外形以及整个SPD，对于获得具有低生理节奏刺激的显示系统来说很重要。

图4L1示出了典型的LED照亮的液晶显示器(LCD)的相关光谱，其在包括电视、监视器、膝上型个人计算机和笔记本个人计算机、博弈系统和便携装置(例如，平板、手机、MP3播放器，等等)的许多应用场合中使用。图4L1示出了与LCD显示器结合使用以控制颜色的蓝色滤光器412、绿色滤光器414和红色滤光器416(统称为CF)的光谱。一种典型的LED光谱(例如，LED光谱418)是对发黄光(和/或发红光)的磷光体系统充能(泵浦)的基于蓝原色的LED。通过红色、绿色和蓝色滤光器过滤，可产生发射光谱，例如，如果所有三个滤光器都完全发射，那么是白色发射光谱419。将该系统(在图4L2中示出为三角形426)的典型的颜色范围限制在绿色和红色中，并且，相对于国家电视标准委员会色域标准422(NTSC，1953)，在x-y色度空间中覆盖大约79％的面积。如上所述，这种基于LED的源(具有典型地在440nm到460nm范围内的一次峰值波长)本质上是高度生理节奏刺激的，其对于在傍晚和夜间观察来说是特别不希望的。图4L2还示出了普朗克轨迹424和(xy)色彩空间420的边界。

图4M示出了当使“蓝色”LED一次峰值波长减小时(使用相同的磷光体发射，同时保持相同的显示白色点)所计算的相对CS(曲线430)和相对显示功效(曲线428)，使用具有30nm的FWHM的465nm峰值高斯CSWR。对于小于440nm的峰值波长，CS明显下降，这在大约410nm下达到最小值。功效也减小，但是，随着减小的峰值波长而更缓慢地减小，对于CS减小的显示器，建议最佳峰值波长范围在410nm到440nm之间，或420nm至430nm之间。

图4N1示出了调节磷光体系统以更好地以425nm的所选一次峰值发射波长工作的实施方式。在图4N1中，用具有530nm/85nm和605nm/80nm的峰值/FWHM(发射)的磷光体来达到83％的NTSC，与达到79％的NTSC的基于450nm的源相比，仅损失大约10％的功效。在图4N2中，使用具有530nm/85nm和630nm/80nm的峰值/FWHM(发射)的磷光体来达到90％的NTSC，其中与达到79％的NTSC的基于450nm的源相比，仅损失大约20％的功效。本领域的技术人员可识别磷光体的不同组合，以达到颜色范围和功效的所需平衡。使用425nm波长的原色LED可将CS减小大约5倍，这是非常重要的。参考图4J，对100勒克斯的显示器减小5倍，在曝光90分钟后，将使褪黑素抑制从大约50％减小至大约20％。

本公开内容的应用不限于基于LCD的显示器。已经展示了使用有机和无机LED的直视LED显示器。在这些显示器中，各个像素由活性LED组成，其包括蓝色、绿色和红色发射器，并且，可选择性地控制。基于本公开内容的实施方式，可以将“蓝色”发射器调节至更短的波长，以如上所述地减小CS。在某些实施方式中，使用具有30nm的FWHM的465nm峰值高斯CSWR，对于“蓝色”发射器来说，最佳峰值波长范围可以在410nm到440nm之间，更优选地，在420nm到430nm之间，可对CS减小的显示器进行选择。

还可以将更长和更短的波长的原色“蓝色”LED混合，以得到可控制CS的显示器。例如，可以希望在早晨(例如，440nm到460nm的原色“蓝色”)具有高CS刺激，其在傍晚会变化至更短的波长(例如，420nm到430nm)。这可通过在显示器中包括两组原色“蓝色”LED来实现，并且，可在LCD和直视的基于LED的显示器中实现。

在一些情况中，可响应于最终用户的行为或动作，而自动地调节这些实施方式的变色时刻(或者，更一般地，光谱)。这种触发事件的实例包括，最终用户在房间(或者房间的一部分)中待给定量的时间，用户在一定空间内运动，用户的一般活动水平、特定的词语或姿势，和/或对装置(例如，智能手机)的作用。可以采用这种响应来将光谱与用户的状态进行匹配(例如，当用户变得困倦或准备好睡觉时，缩短生理节奏周期)，或者，改变用户的状态(例如，检测困倦，并增加生理节奏刺激以使其减轻)。在一些情况中，可通过用户的行为以及其他可测量的状态或线索(例如，一天中的时间，天气和/或变化的天气，户外光的量，等等)，来决定该响应。在一些情况中，可从另一“智能”系统(另一设备、智能手机，或其他电子装置)来获得线索，其监测用户的行为-然后，可在(有线或无线)网络上，在所述智能系统和照明系统之间传递该线索，例如，由智能家居中心使能的网络。在一些情况中，该线索与用户过去的行为相关，例如，用户醒来的时间，或者其过去的睡眠模式，这已经由诸如用户的智能手机的系统记录。

在一些情况中，系统的制造商可预先确定响应，使得一组设定的线索可导致确定的响应。在其他情况中，照明系统从用户身上“学习”。例如，在教导阶段中，用户(或其他人)手动地调节光谱。该系统学习将这些设置与特定线索相连，然后，响应于这些线索而自动地执行调节(例如，而不是手动地触发)。可通过各种本领域的技术人员已知的机器学习技术，来实现学习，例如，经由神经网络和/或使用贝叶斯推理。

之前情况的一个具体实例如下所述：用户在睡觉前几个小时遵循日常事务(例如，一系列以一定周期重复地执行的动作)。这种日常事务可以包括，离开餐桌，刷牙，看电视，等等。由各种设备(电视、牙刷、运动传感器)并通过无线协议与照明系统通信，来收集此日常事务的线索。在教导阶段中，用户还调节照明系统的光谱，以减小生理节奏刺激-例如用户在睡觉前几小时将照明系统调节至非刺激设置。一旦系统使这些设置与日常事务的一个或多个线索相关，通过大约一个小时，自动地出现调节，以帮助在用户睡觉前减小生理节奏响应。相反，调节也可在早晨出现，以刺激生理节奏系统。

这种自动行为可用于多种发光系统，包括本质上的照明设备，并可用于显示系统(例如，电视和计算机屏幕，平板，手机，等等)。例如，这种照明系统可以适应其光谱，以在用户睡觉前的设定时间减小生理节奏刺激。在显示系统的情况中，可以将LED光谱的变化与软件变化(例如，屏幕的变色时刻)组合，以进一步减小生理节奏刺激。可在许多种照明情况中执行这种自动行为。严格地作为一个实例，光带可装有传感器，以从可测量的方面和/或环境变化接收和/或学习，并且，响应于其，调节生理节奏友好的发射。

虽然之前的实例采用民用设置，但是，在其他环境中可使用这种具有自动或“智能”调节的实施方式，例如，在专业环境中。例如，在办公室设置中，照明系统可以适应监测器使用的活动，并相应地增加CS；或者，可以在早晨增加CS，在工作日快结束时减小，或者，适用于补充户外照明条件(其会随着天气和季节而变化)。系统调节可以遵循简单的定时方案，或者，也考虑工作者的行为。还可以在影响睡眠模式的其他环境中使用这些实施方式，包括夜班工人设备，长距离旅行(例如，飞机飞行)，用于老人的护理设备。

此外，在多种情况中，可以将系统发出的光的强度与其光谱一起调节，以进一步影响CS。例如，当对更低的CS调节光谱时，可以使强度降低。在显示器的情况中，如果房间中的环境光减小(这可由与显示器连接的简单的光传感器检测到)，则可以使显示器的亮度变暗，并且，可以使其CS降低。

图5A是示出了由生理节奏友好的LED白光源在x-y色度空间中产生的线性色度曲线502的图表5A00。图5A还示出了普朗克轨迹510和最小色调偏移曲线512，如Rea和Freyssinier描述的(色彩研究和应用(Color Research and Application)，38，82-92(2013))。

普朗克轨迹在色度空间中形成曲线，导致这样的流行概念：线性双轨道可调性无法适当地在大范围的色温上复制白色发射。然而，最近的心理物理学实验表明，“白色”的定义可以与普朗克曲线偏离。特别地，对象对普朗克轨迹下方的变色时刻，趋向于观察到更少的色彩。

该观察具有两个分支：1)人对“白色”的感知是稍微任意的，2)在普朗克曲线下方着色可以不仅仅是可接受的，而可以是优选的。打开色度空间中的此区域，允许设计双通道可调白色发射。将对生理节奏友好的光源(图2A)描述的三种色温的色度示出为(例如，参见点504，点506和点508)，在普朗克轨迹和“最小色调偏移”点上重叠。基于以上论据，这三个变色时刻(以及其之间的那些)可提供可接受的白色外观，以及良好的显色特性。

同样，此实现是很重要的，因为大多数明显的减小光源的CS的方式是，去除蓝光或青色光，从而在普朗克轨迹上移动色度(并远离图5A所示的优选色度曲线502)。

图5B是示出了根据一些实施方式的如由生理节奏友好的LED白光源产生的白光边界区域514的形状的图表5B00。将白光边界区域514作为普朗克轨迹510和“最小色调偏移”曲线的范围界限，在x-y色度空间中包括±0.005的边缘区域。

如图5B所示，用阴影使白光边界区域突出。特别地，阴影区域514表示不同比例的色彩混合，以及白光区域的边界。

在又一些实施方式中，生理节奏刺激的变化与CCT或色度的变化无关。这在总是需要设定CCT(例如，3000K或6500K)的情况中是有用的，但是，刺激在整天中将变化。这对照明应用和显示应用是有用的，在这些应用中，可以改变CS，用户不知道照明的变化。例如，这种实施方式可以通过将两个具有3000K的CCT的发光的基于LED的轨道组合来实现。一个轨道可具有较大的相对生理节奏刺激，另一个可具有较低的生理节奏刺激。更特别地，第一轨道可以包括蓝色充能(泵浦)LED和磷光体，第二轨道可以包括紫色LED和磷光体。如这里公开的，还可将来自每个轨道的发射光谱设计为，提供高质量的光(例如，高于80的CRI)。在这种系统中，可以希望这样设计光谱，使得其色度在感觉上相似，而不是名义上相似。或者，可以希望通过适当的颜色匹配函数(CMF)来计算色度，例如，1964CMF或其他现代CMF，而不是传统的1931 2度CMF。这是因为1931 2度CMF的预测有时较差，表示用户的感觉。另外，可以对设定的人口统计组来进行色度计算(例如，对于老年用户，考虑减小对短波长光的灵敏度)。

在图5C1至图5C4中示出了这种具有稳定的CCT的实施方式，其中，独立地控制两组基于LED的源：1)具有高于80的CRI和大于0的R9的3300K下的基于蓝原色的LED白光源(BLED502)，和2)具有高于80的CRI和大于0的R9的3300K下的基于紫原色的LED白光源(VLED504)。当BLED装置接通且VLED断开时，生理节奏刺激较高(CIE A的210％)。可替换地，当VLED装置接通且BLED断开时，生理节奏刺激较低(CIE A的54％)。在混合组合中，生理节奏刺激在这两个水平之间变化；然而，色度名义上不变化。在其他实施方式中，可用由更短波长的LED充能(泵浦)的蓝色磷光体来代替原蓝色LED。图5C2示出了用于上述基于LED的白光源的CIE 508，并且图5C3示出了组合的VLED和BLED光谱506的一个实例。在图5C4中提供了表示性的BLED部分的CS。

而且，CS的变化还可与400nm到440nm的“紫蓝色”(VB)范围内的相对光谱含量(例如，SPD的部分)Fv以及440nm到500nm的“蓝青色”(BC)范围内的Fc相关。参考图5C1，对于SPD502，Fv＝0.01且Fc＝0.14，并且，对于SPD 504，Fv＝0.24且Fc＝0.05。

在某些实施方式中，LED发射源的特征在于高于80的显色指数；至少0.01，至少0.05，至少0.1，至少0.15，至少0.2，以及在某些实施方式中，至少0.25的Fv；以及至少0.01，至少0.05，至少0.1，至少0.15，至少0.2，至少0.25，至多0.01，至多0.05，至多0.10，至多0.15，至多0.20,或至多0.25的Fc；或者，任何以上的组合。

图6A示出了形成生理节奏友好的LED光源的LED灯的分解图6A00，并且图6B示出了其装配图6B00。

如图6A和图6B所示，分解图6A00包括用于与120/230伏电源连接的GU10(10mm的“扭锁”)底座。自从2000年至2010年的中期开始，便将这种实施方式用作所使用的35/50瓦特卤素灯的MR 16卤素灯替代物6B00。

图6A和图6B所示的灯仅是满足适合一组机械和电学标准中的一个或多个的灯的一个实施方式。

以上列出的是表示性的，并且，并非旨在包括所有这里描述的实施方式可以使用的标准或形状因素。

图7示出了如在使用生理节奏友好的LED光源的LED灯中使用的多轨道驱动控制系统的示意图。如图7所示，使多串LED的发射单独地变化，使得根据基于时间的函数来改变一串相对于另一串的输出的比例。例如，时钟/定时器可在24小时的周期内模拟日出和日落定时，并且，在24小时的周期过程中，在午后和傍晚的时间内，可使具有蓝色磷光体的发紫光的LED衰减。在双轨道系统中，可执行线性色度曲线502。对于三个或多个轨道(例如，所示的三组LED)，使得能够执行非线性色度曲线。在2014年6月25日提交的美国申请第62/026899号中公开了合适的驱动控制系统，其整体包含于此以供参考。

控制电路(例如，控制模块)可使用任何本领域已知的技术，包括基于电流或电压感测的电流限制，和/或基于温度感测的电流限制。更特别地，可用任何已知的技术来控制一个或多个电流限制器(限流器)(例如，电流限制器704)。接着，控制器和/或电流限制器可调节流至任何各组LED(例如，组1LED 706，组2LED 708，组N LED 709，等等)的电流，可用FET或开关(例如，SW1 710，SW2 712，SW3 714，等等)来单独地增加或减小流至任何各组的该电流。所示控制电路719包括环境传感器，以及时钟/定时器，其每个都对控制器721提供输入，接着，其用来调节流至任何各组LED(例如，组1LED 706，组2LED 708，组N LED 709，等等)的电流。

图8示出了两串混合物理布置802的以形成如在LED灯中使用的双轨道、生理节奏友好的布置800的LED。如所示出的，控制电路可使用任何本领域已知的技术，来独立地调节流至所示的任一组LED(例如，组1LED 706，组2LED 708)的电流。

组1LED和组2LED均包括单独图案的磷光体芯片，使得可以将生理节奏友好的源集成在紧凑的区域内，例如，用于定向照明。可包括混合光学装置，以混合两种类型的LED发光(例如，为了均匀)。所示布置是说明性的，其他布置也是合适的。在2013年12月19日提交的美国申请第14/135,098号中公开了用于使磷光体形成图案的技术，其整体结合于此以供参考。

图9A提供了与本领域已知的标准相应的灯形的选择。上述灯仅是满足适合一组机械和电学标准中的任何一个或多个的所选实施方式的灯。表1给出了标准(参见“标号”)和相应的特性。

表1

另外，灯的底座件可以是任何被构造为支持电连接的形状因素，该电连接可满足任何一组类型或标准。例如，表2给出了标准(参见“类型”)和相应的特性，包括第一管脚(例如，电源管脚)和第二管脚(例如，接地管脚)之间的机械间隔。

表2：

以上列出的是表示性的，并且不应将其认为是包括可以在这里描述的实施方式内使用的所有标准或形状因素。

图9B至图9I提供了与各种形状(例如，基本上正方形的，基本上矩形的)和设备结构(例如，凹槽的，平装的，悬挂的，等等)相应的天花板凹槽的选择。以上多轨道驱动控制系统(参见图7)和多串混合物理布置的LED(参见图8)的组合，可与表示性的天花板凹槽一起使用，和/或与任何类型的常用照明设备一起使用。

其他光源(例如，吊式光源)可以向上发光，而不是向下发光，或者，可以在两个方向上发光。

图10A至图10I示出了灯应用的形式的本公开内容的实施方式。在这些灯应用中，在灯和灯具中使用一个或多个发光二极管。这种灯和灯具包括更换和/或改型的定向照明设备。

在一些实施方式中，可在组件中使用本公开内容的方面。如图10A所示，该组件包括：

-螺帽1028

-驱动套1026

-驱动板1024

-散热器1022

-金属芯印刷电路板1020

-LED光源1018

-防尘罩1016

-透镜1014

-反射盘1012

-磁铁1010

-磁盖1008

-修整环1006

-第一附件1004

-第二附件1002

可以非常详细地描述组件10A00的部件。一些部件是“主动部件”，一些是“被动”部件，并且，可基于特殊部件对整体设计的影响，和/或对目标优化功能的影响，而以各种方式描述。可用CAD/CAM图或模型来描述部件，并且，可分析该CAD/CAM模型，以提取可以与特殊部件对整体设计的影响，和/或对目标优化功能的影响相关的有价值的图。严格地作为一个实例，在与图10A2的附图相应的模型中，提供修整环的CAD/CAM模型。

可将组件10B100和组件10B200的部件装配在一起，以形成灯。图10B1示出了这种灯的透视图1030，并且图10B2示出了其顶视图1032。如图10B1和图10B2所示，灯10B100和10B200符合称作PAR30L的形状因素。进一步用在图10C的阵列10C00中给出的原理图(例如，左1040，右1036，后1034，前1038和顶1042)来描述PAR30L形状因素。

可将组件10D100和组件10D200的部件装配在一起，以形成灯。图10D1示出了这种灯的透视图1044，并且图10D2示出了其顶视图1046。如图10D1和图10D2所示，灯10D100和10D200符合称作PAR30S的形状因素。进一步用在图10E的阵列10E00中给出的原理图(例如，左1054，右1050，后1048，前1052和顶1056)来描述PAR30S形状因素。

可将组件10A00的部件装配在一起，以形成灯。图10F1示出了这种灯的透视图1058，并且图10F2示出了其顶视图1060。如图10F1和图10F2所示，灯10F100和10F200符合称作PAR38的形状因素。进一步用在图10G的阵列10G00中给出的原理图(例如，左1068，右1064，后1062，前1066和顶1070)来描述PAR38形状因素。

可将组件10A00的部件装配在一起，以形成灯。图10H1示出了这种灯的透视图1072，并且图10H2示出了其顶视图1074。如图10H1和图10H2所示，灯10H100和10H200符合称作PAR111的形状因素。进一步用在图10I的阵列10I00中给出的原理图(例如，左1082，右1078，后1076，前1080和顶1084)来描述PAR111形状因素。

除了使用上述灯和灯形以外，可使用滤光器或所谓的“生理节奏磷光体”。

使用滤光器或磷光体

可认为各种实现方式可改变SPD对生理节奏系统的影响。如上所述，可以使用包括紫色充能(泵浦)和蓝色充能LED的多通道系统，并使两个通道的贡献平衡。除此之外，可以物理地阻挡设定的光谱范围(例如，蓝色、青色或紫色区域)-例如，通过使用吸收或反射滤光器，其可以是固定的或移动的。滤光器提供这样的优点：可在设定的光谱范围内阻挡大量的光(或甚至所有的光)，这可以是很重要的。例如，可以希望阻挡蓝青色范围内(或更特定的范围内)的几乎所有的光，以获得非常低的生理节奏刺激，这是因为标准光谱(例如变暗的白炽灯)仍具有相当量的生理节奏刺激。这种滤光器可以是，例如，分色反射滤光器，或在基质(玻璃、塑料等)中包括染料过滤器的吸收滤光器。

然而，另一种选择是，在具有仔细选择的吸收范围的系统中，使用光转换材料。例如，一种可以包括吸收蓝光并将其下转换成绿光或红光的磷光体。此方法可以是希望的，因为其使得能够去除吸收范围内的大量的光，和阻挡方法将做到的一样，但是，具有更高的系统效率，因为将辐射转换成另一波长，而不是仅阻挡其。为了简单，我们将此磷光体叫做“生理节奏磷光体”，因为其吸收对光源的生理节奏作用具有影响。

图11A和图11B将两种方法进行对比。图11A示出了白色LED源的初始SPD 1101，以及在滤光器阻挡蓝光之后过滤的SPD 1102。可在许多实施方式中使用该过滤的SPD 1102，因为其具有少量的蓝光，这可减小生理节奏系统的破坏。此外，可以将滤光器的宽度和一般形状设计为控制此效果。然而，过滤会导致效率降低，因为损失了过滤的光。

图11B示出了白色LED源的初始SPD 1103，以及在“生理节奏磷光体”吸收蓝光并将其转换成黄光1105之后转换的SPD 1104。在此情况中，对生理节奏系统获得相同的所需效果，但是，由于蓝光的转换而减小了对效率的影响。而且，在设计中可控制该方法的各种方面，例如，吸收倾斜的位置和振幅，可通过磷光体的选择和量，以及发光的位置和振幅，来控制该吸收倾斜。例如，可以将吸收选择为，基本上阻挡蓝光，但是允许一些紫光透过。

生理节奏磷光体可以是静态的，在该情况中，所发射的SPD不变，或者，其可以在移动部分上，以动态地控制SPD。该移动部分可以是包含磷光体的板，可将其机械地移入和移出该系统的发光路径。

在图11A和图11B中，将这些实施方式设计为，去除440nm到460nm范围内的光。通过选择其他滤光器或其他磷光体，可调节此范围，例如，450nm到480nm的范围，或者，另一范围可以是有目标的且范围内的光谱功率减小的。在一些实施方式中，采用特定的生理节奏作用光谱，并将SPD设计为，在作用光谱较高的范围内具有少量的光。

在又一实施方式中，生理节奏磷光体表现出饱和行为：其以低通量吸收光，但是，吸收在高通量时饱和。在图12至图14中示出了这种方法。

图12示出了多种光谱。光谱1201是具有3000K的CCT和大约90的CRI的白色LED源的发射光谱。可以通过将紫色充能(泵浦)LED和几个磷光体(例如，绿色磷光体，红色磷光体以及可以地蓝色磷光体)组合，来获得此光谱。曲线1202是可饱和的红色生理节奏磷光体的吸收光谱，曲线1203是相应的发光光谱。例如，通过掺有Mn的磷光体(例如，K₂[TiF₆]:Mn⁴⁺)，来获得光谱1202和光谱1203。

图13示出了一种可以的组合这种白色LED源和这种可饱和磷光体的方式。在图13中，将可饱和的生理节奏磷光体1302放在LED源1301的上方，使得，装置1302发出的白光可由生理节奏磷光体吸收。多种其他结构也是可以的，例如，可以将生理节奏磷光体与白色LED的磷光体混合，或者，可以处于远处的结构中。

图14A和图14B示出了图13所示的系统的产生的光谱和色度特性。图14A示出了该系统在各种LED驱动电流下发出的光谱。在低驱动电流下，可饱和磷光体是不饱和的，并且，吸收其吸收范围内的大部分光(例如，蓝青色光)，产生光谱1401。在更高的驱动电流下，磷光体吸收是部分饱和的，并且，传播蓝青色光的一部分，产生光谱1402。在甚至更高的驱动电流下，磷光体吸收是完全饱和的，并且，通过几乎不干扰生理节奏磷光体，来发出白色LED的原始光谱1403。图14B示出了，对于每个驱动电流，(x,y)空间中的相应色度。在低驱动电流下，CCT是大约2000K1405，在更高的驱动电流下，其是大约2500K 1406，在最高的驱动电流下，其是大约3000K 1407。在所有情况中，色度接近普朗克轨迹1404。

图12至图14的实施方式可达到几个所需特性。在高驱动电流下(例如，参见曲线1402)，这些实施方式表现得像是传统的具有高CRI(例如，相对于标准发光体A，生理节奏刺激是128％)的卤素灯改型。当减小电流时(例如，参见曲线1403和1401)，色度朝着低CCT移动(从1407到1406到1405)，从而接近变暗的卤素灯或白炽灯的表现。另外，改进光谱，使得，生理节奏刺激减小；在最低的驱动条件下，在440nm到490nm的范围内几乎没有辐射(例如，参见曲线1401)，从而，具有非常低的生理节奏系统刺激(相对于标准发光体A，生理节奏刺激仅是8％)。

和其他实施方式中一样，图14A所示的SPD的特性的特征在于400nm到440nm的范围内的其相对的功率部分Fv，以及440nm到500nm的范围内的功率部分Fc。对于SPD 1401，Fv＝0.06且Fc＝0.01；对于SPD1402，Fv＝0.08且Fc＝0.12。对于SPD 1401，Fc的值特别低，这可与非常低的生理节奏刺激相关。这与典型的LED源相反，其大部分功率部分在440nm到500nm的范围内(甚至是对于具有低于2700K的CCT的低CCT源也是这样)。

虽然变化CCT的源在本领域中是已知的，且可用来调节生理节奏刺激，但是，此实施方式具有更好的特性。生理节奏刺激在低驱动条件下非常低：实际上，其低于通过使用蓝色充能(泵浦)LED的传统的LED源所达到的，或甚至通过使传统的白炽灯/卤素灯变暗。例如，相对于发光体A，发出具有2000K的CCT的黑体光谱的变暗的白炽灯仍具有大约54％的生理节奏刺激。此外，本实施方式的“被动”之处在于，其不需要多个通道驱动器来调节光谱。因此，可以将这种实施方式集成至改型灯，或更一般地，没有任何先进的控制电路的照明系统。在一些这种情况中，标准的变暗开关可提供所需的控制。

在该实施方式中，紫色充能(泵浦)的存在很重要，因为紫光使得色度在低驱动电流下能够接近普朗克轨迹，甚至在没有蓝青色光时也是这样。

可有利地控制该实施方式的各种方面。例如，可改变充能(泵浦)LED的光学特性，可改变磷光体的选择，并且，可改变磷光体的相对装载，以实现最佳目标。最佳标准可以包括各种变暗级别下的源的CRI，其色度及各种变暗级别，以及与其在各种变暗级别下的生理节奏影响相关的规格。严格地作为一个实例，最佳标准可以包括集成生理节奏作用光谱的方面。可这样选择生理节奏磷光体的装载，使得，其在所需驱动下出现饱和，例如，10％的变暗。在其他实施方式中，使用不止一个生理节奏磷光体。

在其他实施方式中，用多个LED芯片来获得白色LED，例如使用紫色LED、绿色LED和红色LED，而不是磷光体转换的LED。在其他实施方式中，源的色度不遵循普朗克轨迹，例如，其可以位于普朗克轨迹下方，这有时与如上所述的优选的感觉相关。

可以将这些实施方式集成至多种系统。这包括照明系统(例如，灯，天花板凹槽等)和非照明系统(例如，显示应用)。

图15A1至图15I示出了可应用于照明应用的本公开的实施方式。在这些实施方式中，如图15A1至图15A3所示，如本公开内容所教导的，可将一个或多个发光二极管15A10安装在次载具或封装上，以提供电互连。如图15B1至图15B3所示，次载具或封装可以是陶瓷、氧化物、氮化物、半导体、金属，或其组合(包括用于各种LED的电互连能力15A20)。可将次载具或封装经由热界面安装至散热件15B50。可将LED构造为，产生所需的发射光谱，通过将来自各种LED的一次发射混合，或通过使LED具有光激励波长下转换材料，例如，磷光体，半导体，或半导体纳米颗粒(量子点)，或任何以上物质的组合。

LED和任何下转换材料的总发光表面(LES)可形成光源15A30。可使一个或多个光源在阵列15B20中互连，接着，其与连接器15B10电接触，并进入组件15B30。可使一个或多个透镜元件15B40与光源光学地耦合。可这样选择透镜设计和特性，使得对设定的LES，对照明产品实现所需的定向光束图案。该定向照明产品可以是LED模块，改型灯15B70，或照明器材15C30。在改型灯的情况中，电子驱动器可设置有周围件15B60，驱动器调节来自外部源的电功率，以使其适合于LED光源。可将驱动器集成在改型灯中。在灯具的情况中，提供电子驱动器，其调节来自外部源的电功率，以使其适合于LED光源，将驱动器集成在灯具中，或设置在灯具外部。在模块的情况中，可提供电子驱动器，以调节来自外部源的电功率，以使其适合于LED光源，将驱动器集成在模块中，或设置在模块外部。合适的外部电源的实例包括干线AC(例如，120VrmsAC或240Vrms AC)，低压AC(例如，12VAC)，以及低压DC(例如，12VDC)。在改型灯的情况中，可以将整个照明产品设计为，符合标准形状因素(例如，ANSI形状因素)。改型灯产品的实例包括基于LED的MR16，PAR 16，PAR 20，PAR 30，PAR 38，BR30，A19和多种其他灯类型。灯具的实例包括基于卤素和基于陶瓷金属卤化物的定向照明器材的替代物。

在一些实施方式中，可将本公开应用于非定向照明应用。在这些实施方式中，如本公开内容所教导的，可将一个或多个发光二极管(LED)安装在次载具或封装上，以提供电互连。该次载具或封装可以是，例如，陶瓷，氧化物，氮化物，半导体，金属，或任何以上物质的组合，其包括用于各种LED的电互连能力。可将次载具或封装经由热界面安装至散热件。可将LED构造为产生所需的发射光谱，通过将来自各种LED的一次发射混合，或通过使LED具有光激励波长下转换材料，例如，磷光体，半导体，或半导体纳米颗粒(“量子点”)，或其组合。可分配LED，以提供所需形状的光源。例如，一种普通形状是用于代替传统的荧光直管灯的线性光源。可使一个或多个光学元件与LED接合，以提供所需的非定向光分布。该非定向照明产品可以是LED模块，改型灯，或照明器材。在改型灯的情况中，可提供电子驱动器，以调节来自外部源的电功率，以使其适合于LED光源，将驱动器集成在改型灯中。在灯具的情况中，提供电子驱动器，以调节来自外部源的电功率，以使其适合于LED光源，将驱动器集成在灯具中，或设置在灯具外部。在模块的情况中，可提供电子驱动器，以调节来自外部源的电功率，以使其适合于LED光源，将驱动器集成在模块中，或设置在模块外部。外部电源的实例包括干线AC(例如，120Vrms AC或240Vrms AC)，低压AC(例如，12VAC)，以及低压DC(例如，12VDC)。在改型灯的情况中，可以将整个照明产品设计为，符合标准形状因素(例如，ANSI形状因素)。在图15C1，图15C2和图15C3中示出了非定向照明产品的实例。这种照明器材可包括基于荧光灯的天花板凹槽光源15C30的替代物。在该实施方式中，将LED机械地固定在封装15C10中，并将多个封装布置成适当的形状，例如，线性阵列15C20。

可将本公开内容的一些实施方式应用于平板显示器应用的背光照明。在这些实施方式中，如本公开内容所教导的，可将一个或多个发光二极管(LED)安装在次载具或封装上，以提供电互连。该次载具或封装可以是陶瓷，氧化物，氮化物，半导体，金属，或任何以上物质的组合，其包括用于各种LED的电互连能力。可将次载具或封装经由热界面安装至散热件。可将LED构造为产生所需的发射光谱，通过将来自各种LED的一次发射混合，或通过使LED具有光激励波长下转换材料，例如，磷光体，半导体，或半导体纳米颗粒(“量子点”)，或任何以上物质的组合。可分配LED，以提供所需形状的光源。一种普通形状是线性光源。可使光源与用于背光的光导光学地耦合。这可通过在光导边缘耦合(边缘照明)来实现，或通过使来自光导后面的光耦合(直接照明)来实现。光导朝着可控显示器(例如，液晶显示器(LCD)面板)均匀地分配光。显示器基于光传输及其颜色的电控制，将LED光转换成所需的图像。一种控制颜色的方式是，通过使用滤光器(例如，滤光片(滤色器，)基板15D40)。可替换地，可以使用多个LED，并在脉冲模式中驱动，以排列所需的一次发射颜色(例如，使用红色LED 15D30，绿色LED 15D10和蓝色LED 15D20)。可以将可选的亮度增强薄膜包括在背光“组”中。亮度增强薄膜使平板显示器发射变窄，以增加亮度，这以观察者的视角为代价。可提供电子驱动器，以调节来自外部源的电功率，以使其适合于用于背光照明的LED光源，包括每个LED位置的任何颜色排序或亮度变化(例如，一维或二维变暗)。外部电源的实例包括干线AC(例如，120Vrms AC或240Vrms AC)，低压AC(例如，12VAC)，以及低压DC(例如，12VDC)。在图15D1，图15D2，图15E1和图15E2中示出了背光照明产品的实例。

可将本公开的一些实施方式应用于汽车前向照明应用，如图15F1至图15F3所示(例如，参见汽车前向照明产品15F30的实例)。在这些实施方式中，可将一个或多个发光二极管(LED)安装在次载具上，或安装在刚性或半刚性封装15F10上，以提供电互连。该次载具或封装可以是，例如，陶瓷，氧化物，氮化物，半导体，金属，或其组合，其包括用于各种LED的电互连能力。可将次载具或封装经由热界面安装至散热件。可将LED构造为产生所需的发射光谱，通过将来自各种LED的一次发射混合，或通过使LED具有光激励波长下转换材料，例如，磷光体，半导体，或半导体纳米颗粒(“量子点”)，或任何以上物质的组合。LED的总发光表面(LED)和任何下转换材料形成光源。可使一个或多个透镜元件15F20与光源光学地耦合。对于设定的LED，可选择透镜设计和特性，以对汽车前向照明应用产生所需的定向光束图案。可提供电子驱动器，以调节来自外部源的电功率，以使其适合于LED光源。用于汽车应用的电源包括低压DC(例如，12VDC)。LED光源可以执行远光灯功能，近光灯功能，侧光灯功能，或其任何组合。

可将本公开内容的某些实施方式应用于数字成像应用，例如，用于手机和数字静物照相机(例如，参见图15G1至图15G4)的照明。在这些实施方式中，如本公开内容所教导的，可将一个或多个发光二极管(LED)安装在次载具或封装15G10上，以提供电互连。该次载具或封装可以是，例如，陶瓷，氧化物，氮化物，半导体，金属，或任何以上物质的组合，其包括用于各种LED的电互连能力。可将次载具或封装安装至电路板构件，并且，装配有安装封装15G20或装配在其中。可将LED构造为产生所需的发射光谱，通过将来自各种LED的一次发射混合，或通过使LED具有光激励波长下转换材料，例如，磷光体，半导体，或半导体纳米颗粒(量子点)，或其组合。LED和任何下转换材料的总发光表面(LES)形成光源。可使一个或多个透镜元件与光源光学地耦合。可选择透镜设计和特性，使得，对于给定的LES，对成像应用实现所需的定向光束图案。可提供电子驱动器，以调节来自外部源的电功率，以使其适合于LED光源。适当的用于成像应用的外部电源的实例包括低压DC(例如，5VDC)。LED光源可以执行低强度功能15G30，高强度功能15G40，或其任何组合。

可将本公开内容的一些实施方式应用于移动终端应用。图15H是示出了移动终端(参见智能手机结构15H00)的图示。如所示出的，智能手机15H06包括壳体、显示屏和接口装置，其可以包括按钮、麦克风和/或触摸屏。在某些实施方式中，手机具有高分辨率照相机装置，其可在多种模式中使用。智能手机的一个实例可以是加利福尼亚州库珀蒂诺的苹果公司的iPhone。可替换地，智能手机可以是三星的Galaxy，等等。

在一个实例中，智能手机可以包括一个或多个以下特征(其可在苹果公司的iPhone 4中找到，尽管也存在变化)，参见www.apple.com：

-GSM型号：UMTS/HSDPA/HSUPA(850,900,1900,2100MHz)；GSM/EDGE(850,900,1800,1900MHz)

-CDMA型号：CDMA EV-DO Rev.A(800,1900MHz)

-802.11b/g/n Wi-Fi(仅是802.11n 2.4GHz)

-蓝牙2.1+EDR无线技术

-辅助GPS

-数字罗盘

-Wi-Fi

-蜂窝

-视网膜显示器

-3.5英寸(对角线)宽屏多点触控显示器

-800:1对比率(典型的)

-500cd/m2最大亮点(典型的)

-前面和背面上的防指纹疏油涂层

-同时支持多语种和字符的显示器

-500万像素iSight照相机

-录像，HD(720p)，每秒30帧，带音频

-VGA质量的照片和视频，每秒30帧，带前照相机

-敲击以聚焦视频或静物图像

-LED闪光

-照片和视频地理标记

-内嵌式可充电锂离子电池

-经由USB对计算机系统或功率适配器充电

-通话时间：3G条件下20小时，2G(GSM)条件下14小时

-待机时间：300小时

-互联网使用：3G条件下6小时，Wi-Fi条件下10小时

-视频回放：10小时

-音频回放：40小时

-频率响应：20Hz至22,000Hz

-所支持的音频格式：AAC(8至320Kbps)，受保护的AAC(来自iTunes商店)，HE-AAC，MP3(8至320Kbps)，MP3VBR，音频(格式2，3，4，音频增强音频，AAX和AAX+)，苹果无损，AIFF和WAV

-用户可配置的最大容量极限

-支持用苹果数字AV适配器或苹果VGA适配器输出视频；用苹果部件AV电缆输出576p和480p；用苹果复合AV电缆(单独销售的电缆)输出576i和480i

-支持的视频格式：1080p的H.264视频，每秒30帧，具有160Kbps，48kHz的AAC-LC音频，.m4v，.mp4和.mov文件格式的立体声音频的主剖面水平3.1；2.5Mbps的MPEG-4视频，640×480像素，每秒30帧，具有每信道160Kbps，48kHz的AAC-LC音频，.m4v，.mp4和.mov文件格式的立体声音频的简单剖面；35Mbps，1280×1020像素，每秒30帧，ulaw的音频，.avi文件格式的PCM立体声音频的运动JPEG(M-JPEG)

-三轴陀螺仪

-加速计

-近程式传感器

-环境光传感器，等等。

可以将本公开内容的实施方式与其他电子装置一起使用。适当的电子装置的实例包括便携式电子装置，例如，媒体播放器，手机，个人数据管理器，等等。在这种实施方式中，便携式电子装置可以包括这种装置的功能的组合。另外，电子装置可以允许用户与互联网(或其他网络，例如，局域网或宽域网)连接和通过互联网(或其他网络)通信。例如，便携式电子装置可以允许用户接入互联网，并用电子邮件、短信、即时通讯，或使用其他形式的电子通信来通信。例如，该电子装置可以与可从苹果公司获得的具有显示屏的iPod或iPhone类似。

在某些实施方式中，可以用一个或多个可充电和/或可更换的电池对装置充电。这种实施方式可以是非常便携的，允许用户在旅行、工作、运动等的同时携带电子装置。以此方式，并根据电子装置所提供的功能，用户可以在带着该装置自由移动的同时，听音乐、玩游戏或看视频，录像或照相，打电话和接电话，与其他人交流，控制其他装置(例如，经由远程控制和/或蓝牙功能)，等等。另外，可以将该装置的尺寸构造为，使得，其相对简单地放在用户的口袋中或手上。虽然相对于便携式电子装置描述了本公开的某些实施方式，但是，应指出，目前公开的技术可以应用于多种其他不太便携的被构造为对例如台式计算机提交图形数据的电子装置和系统。

如所示出的，图15H包括具有智能手机的系统图示，其包括根据本公开的一个实施方式的LED。将智能手机15H06构造为，以与任何形式的手持电子装置电通信的方式，而与服务器15H02通信。这种手持电子装置的说明性实例可包括，诸如处理器15H08，存储器15H10，图形加速器15H12，加速计15H14，通信接口15H11(可以包括天线15H16)，罗盘15H18，GPS芯片15H20，显示屏15H22和输入装置15H24的功能部件。每个装置不限于所示的部件。该部件可以是硬件，软件或二者的组合。

在一些实例中，可通过输入装置15H24对手持电子装置输入指令，输入装置15H24命令处理器15H08在电子成像应用中执行功能。一个可以的指令可以是，产生人用户的一部分的捕获图像的摘要。在该情况中，处理器15H08命令通信接口15H11与服务器15H02通信(例如，可以通过或使用云15H04)并传输数据(例如，图像数据)。通过通信接口15H11传输数据，并通过处理器15H08在捕获图像之后立即处理，或储存在存储器15H10中以供日后使用，或是二者均可。处理器15H08还接收与显示屏的属性相关的信息，并且，可计算装置的方向，例如，使用来自加速计15H14的信息，和/或其他外部数据，例如，来自罗盘15H18的罗盘方向，或来自GPS芯片15H20的GPS位置，然后，处理器用该信息来根据该实例确定显示图像的方向。

所捕获的图像可由处理器15H08，由图形加速器15H12，或由二者的组合来提交。在一些实施方式中，该处理器可以是图形加速器15H12。首先将图像储存在存储器15H10中，或者，如果可以的话，可使存储器与图形加速器15H12直接相连。这里描述的方法可由处理器15H08，由图形加速器15H12，或由二者的组合来执行，以产生图像和相关摘要。可在显示屏15H22上显示图像或摘要。

图15I示出了电子装置15I00中的部件的互连。除了部件的上述互连之外，电子装置的实例包括外壳或壳体，显示器，用户输入结构，以及输入/输出连接器。外壳可以由塑料，金属，复合材料或其他适当的材料，或其任何组合而形成。外壳可以防止电子装置的内部部件不受到物理损坏，并且，还可以保护内部部件不受到电磁干扰(EMI)的影响。

显示器可以是液晶显示器(LCD)，基于发光二极管(LED)的显示器，基于有机发光二极管(OLED)的显示器，或一些其他适当的显示器。根据本公开的某些实施方式，显示器可以显示用户界面和各种其他图像，例如标识，具象，图片，相册，等等。另外，在某些实施方式中，显示器可以包括触摸屏，用户通过触摸屏可以与用户界面相互作用。显示器还可以包括各种功能和/或系统指示，以对用户提供反馈，例如，电源状态，呼叫状态，存储状态，等等。可以将这些指示包含在显示于显示器上的用户界面中。

在某些实施方式中，可将一个或多个用户输入结构构造为控制装置，例如，通过控制操作模式，输出水平，输出类型，等等。例如，用户输入结构可以包括接通或断开装置的按钮。此外，用户输入结构可以允许用户与显示器上的用户界面相互作用。便携式电子装置的实施方式可以包括任何数量的用户输入结构，包括按钮，开关，控制垫，涡轮，或任何其他适当的输入结构。用户输入结构可以与显示于该装置上的用户界面一起工作，以控制该装置和/或与该装置连接或由其使用的任何界面或装置的功能。例如，用户输入结构可以允许用户操作所显示的用户界面，或将这种所显示的用户界面返回至默认屏幕或主屏幕。

某些装置还可以包括各种输入和输出端口，以允许与额外的装置连接。例如，端口可以是提供与耳机的连接的耳机套。另外，端口可以具有输入和输出能力，以提供与头戴式耳机(例如，耳机和麦克风组合)的连接。本公开的实施方式可以包括任何数量的输入和/或输出端口，例如，耳机和头戴式耳机套，通用串行总线(USB)端口，IEEE-1394端口，以及AC和/或DC功率连接器。此外，装置可以使用输入和输出端口来与任何其他装置(例如，其他便携式电子装置，个人计算机，打印机，等等)连接，并对其发送或接收数据。例如，在一个实施方式中，该装置可以经由IEEE-1394连接与个人计算机连接，以发送和接收数据文件，例如媒体文件。

电子装置15I00的描述包含根据本公开的一个实施方式的智能手机系统图示。电子装置15I00的描述示出了可用来执行以上公开内容的计算机硬件，软件和固件。所示系统包括处理器15I26，其表示任何数量的物理地和/或逻辑地不同的资源，该资源能够执行被构造为执行所识别的计算的软件，固件和硬件。处理器15I26与可控制对处理器15I26的输入和来自处理器15I26的输出的芯片组15I28通信。在此实例中，芯片组15I28对显示屏15I42输出信息，并且，可对非易失性存储器15I44读写信息，例如，其可包括磁性媒体和固态媒体，和/或其他非瞬时媒体。芯片组15I28还可从RAM 15I46读数据和对其写数据。可提供用于与多种用户接口部件连接的桥接器15I32，以与芯片组15I28连接。这种用户接口部件可包括键盘15I34，麦克风15I36，接触检测和处理电路15I38，指向装置15I40，例如鼠标，等等。通常，对系统的输入可来自任何多种机器产生的和/或人产生的源。

芯片组15I28还可与一个或多个可具有不同物理界面的数据网络接口15I30连接。这种数据网络接口15I30可包括用于有线和无线局域网，用于宽带无线网，以及个人局域网的接口。用于产生、显示和使用这里公开的GUI的方法的一些应用可包括，在物理界面15I31上接收数据，或通过处理器15I26由机器本身产生，处理器15I26分析储存于非易失性存储器15I44中和/或存储器或RAM 15I46中的数据。此外，机器可经由诸如键盘15I34，麦克风15I36，接触检测和处理电路15I38以及指向装置15I40的装置，从用户接收输入，并通过用处理器15I26解析这些输入来执行适当的功能，例如浏览功能。

可以以多种方式来评估发光系统对生理节奏周期的影响，包括使用医学或临床试验。在这种试验中，可以对暴露于发光系统的对象，监测各种与生理节奏周期相关的生理信号。例如，可以测量对象的唾液或血液中的褪黑素抑制。可以从唾液或血液样本或在其他试验中，测量其他生理信号，包括各种荷尔蒙。这种方案对于本领域中的技术人员来说是已知的，并且，在科学公开物中讨论过。在这种试验中，可以以特定的生理响应(例如，特定荷尔蒙的水平)为目标，特别是对于已知与特定医学状态和/或已知的或相信与光的光谱含量相关的状态相关的响应。

例如，Brainard公开了一种用于在曝光下测量褪黑素抑制的方案。该方案的一些步骤如下所述。

-选择具有正常视觉的对象。

-在午夜，对象进入暗室，使其瞳孔扩大，并且，其等待2小时的时间。

-采集血液样本。

-将对象暴露于测试灯90分钟，采集第二血液样本。

-确定血液样本中的褪黑素含量，将褪黑素的相对减小与控制实验(例如不曝光)中的相对减小进行比较。

在多种公开物中可找到其他测试方案，例如，在West等人的“来自发光二极管的蓝光引起人体中的褪黑素的与剂量相关的抑制”中(应用生理学学报(J.Appl.Physiol)110，619-626(2011))。

虽然本公开内容集中于发光二极管装置，但是可理解，本发明还可应用于基于激光二极管装置的照明或显示系统。

在本公开内容所提供的某些实施方式中，光源包括特征在于第一发射的至少一个第一LED发射源；以及特征在于第二发射的至少一个第二LED发射源；其中，将第一发射和第二发射构造为提供第一组合发射和第二组合发射；第一组合发射的特征在于第一SPD以及部分Fv1和Fc1；第二组合发射的特征在于第二SPD以及部分Fv2和Fc2；Fv1表示从400nm到440nm的波长范围内的第一SPD的功率的部分；Fc1表示从440nm到500nm的波长范围内的第一SPD的功率的部分；Fv2表示从400nm到440nm的波长范围内的第二SPD的功率的部分；Fc2表示从440nm到500nm的波长范围内的第二SPD的功率的部分；第一SPD和第二SPD具有高于80的显色指数；Fv1至少是0.05；Fc2至少是0.1；Fc1比Fc2小至少0.02。

在光源的某些实施方式中，第一组合发射的特征在于第一生理节奏刺激；第二组合发射的特征在于第二生理节奏刺激；第二生理节奏刺激至少是第一生理节奏刺激的两倍。

在光源的某些实施方式中，第一LED发射源包括特征在于405nm到430nm的范围内的峰值发射的至少一个LED。

在光源的某些实施方式中，将第一发射和第二发射构造为提供第三组合发射；第三组合发射的特征在于第三SPD，部分Fv3，部分Fc3；以及第三生理节奏刺激；Fv3表示从400nm到440nm的波长范围内的第三SPD的功率的部分；Fc3表示从440nm到500nm的波长范围内的第三SPD的功率的部分；第三SPD具有高于80的显色指数；并且，第一生理节奏刺激和第三生理节奏刺激是不同的。

在光源的某些实施方式中，第二发射包括来自波长下转换材料的蓝色发射。

在光源的某些实施方式中，第二发射包括来自LED的直接蓝色发射。

在光源的某些实施方式中，组合发射中的一个引起与D65参考发光体的生理节奏刺激类似的生理节奏刺激。

在光源的某些实施方式中，组合发射中的一个引起比CIE A参考发光体的生理节奏刺激小的生理节奏刺激。

在光源的某些实施方式中，将至少一个第一LED发射源和至少一个第二LED发射源构造在混合物理布置中。

在光源的某些实施方式中，第一SPD和第二SPD的特征均在于图5B的白光边界区域514内的色度。

在光源的某些实施方式中，第一SPD和第二SPD的特征均在于，以普朗克轨迹的±0.005为界线以及以CIE色度图中的最小色调偏移曲线的±0.005为界线的色度。

在光源的某些实施方式中，第一SPD和第二SPD的特征均在于，在普朗克轨迹的+/-5个Du’v’点内的色度。

在光源的某些实施方式中，将对象(物体)暴露于具有100lx的照度的第二SPD中90分钟导致对象体内至少20％的血液褪黑素浓度的抑制。

在光源的某些实施方式中，将对象暴露于具有100lx的照度的第一SPD中90分钟导致对象体内至多20％的血液褪黑素浓度的抑制。

在光源的某些实施方式中，Fc1至多是0.06。

在某些实施方式中，显示系统包括特征在于第一发射的第一LED发射源；以及被构造为发射第一SPD的显示器，第一SPD的特征在于400nm到435nm的范围内的功率的第一部分Fv1；其中，显示系统的特征在于至少70％的NTSC的颜色范围；第一SPD基本上是白的，具有从3000K到9000K的范围内的CCT；Fv1至少是0.05。

在显示系统的某些实施方式中，显示器包括发射光谱，其特征在于小于具有相同CCT的参考发光体的生理节奏刺激的生理节奏刺激。

在显示系统的某些实施方式中，显示系统进一步包括滤光片组和液晶显示器。

在显示系统的某些实施方式中，第一SPD的特征在于波长w下的从400nm到435nm的波长范围内的峰值；滤光片组包括蓝色滤光片，所述蓝色滤光片的特征在于最大透射Tm，以及波长w下的透射Tw；并且，Tw/Tm＞0.8。

在某些实施方式中，显示系统进一步包括特征在于第二发射的第二LED发射源，其中，将第一发射和第二发射的比例构造为可调节以改变生理节奏刺激。

在显示系统的某些实施方式中，将显示系统构造为与电视，台式个人计算机，笔记本个人计算机，膝上型个人计算机，平板，智能手机，MP3播放器一起使用。

在显示系统的某些实施方式中，小于第一SPD的功率的5％是在从440nm到500nm的波长范围内。

在某些实施方式中，光源包括被构造为发出一次发射的LED装置；与一次发射光学地耦合的一种或多种波长转换材料；其中，一次发射的一部分由波长转换材料吸收，以产生二次发射；其中，一次发射和二次发射的组合产生白光，其特征在于具有CCT的SPD和显色指数；其中，至少5％的SPD是在从400nm到435nm的波长范围内；其中，SPD的生理节奏刺激小于具有相同色温的参考发光体的生理节奏刺激的80％；并且，其中，白光的特征在于高于80的显色指数。

在光源的某些实施方式中，一次发射的特征在于405nm和425nm之间的峰值波长。

在某些实施方式中，照明系统包括被构造为发出特征在于一次SPD的一次发射的LED装置；与一次发射光学地耦合的至少一种磷光体，其中，该至少一种磷光体的特征在于蓝青色波长区域内的可饱和吸收；其中，将LED装置构造为由被构造为使一次发射变暗的功率信号控制；其中，在第一功率级下，系统发出第一SPD，其特征在于从440nm到500nm的波长范围内的光谱功率的第一部分fc1和第一CCT；其中，在第二功率级下，系统发出第二SPD，其特征在于从440nm到500nm的波长范围内的光谱功率的第二部分fc2和第二CCT；并且，其中，第二功率级小于第一功率级，并且，第二部分fc2小于第一部分fc1的80％。

在照明系统的某些实施方式中，第二CCT比第一CCT小至少500K。

在照明系统的某些实施方式中，至少5％的一次SPD是在从400nm到435nm的波长范围内。

最后，应指出，存在实施这里公开的实施方式的替代方式。因此，本发明的实施方式被认为是说明性的和非限制性的，并且，权利要求书并不限于这里给出的细节，而是可在其范围和等价物内修改。

Claims

1.一种光源，包括：

至少一个第一固态发光装置，所述至少一个第一固态发光装置发射具有405-430nm范围内的峰值波长的第一光；

用于发射一种或多种波长的第二光的一个或多个辐射源，所述一个或多个辐射源中的至少一个是由所述第一光激发的磷光体；以及

其中，所述光源至少具有发射包括所述第一光和所述第二光的至少部分的第一发射光的第一结构，所述第一发射光具有第一光谱功率分布SPD，其中Fc表示从440nm到500nm的波长范围内的所述第一光谱功率分布SPD的功率的部分，其中Fc小于0.05，所述第一发射光还具有2500至5000K范围内的相关色温CCT和色度，其中所述色度是在普朗克轨迹的+/-5个Du’v’点内，或其中所述色度低于普朗克轨迹。

2.根据权利要求1所述的光源，其中，所述第一发射光的所述CCT是2700K、3000K、3500K、4100K、或5000K中的一个。

3.根据权利要求1所述的光源，其中，所述第一发射光具有高于80的显色指数Ra。

4.根据权利要求1所述的光源，其中，所述Fc不大于0.01。

5.根据权利要求1所述的光源，其中，Fv表示从400至440nm的波长范围内的所述第一光谱功率分布SPD的功率的部分，并且是至少0.1。

6.根据权利要求1所述的光源，其中，所述一个或多个辐射源包括绿色辐射源和红色辐射源，并且其中，所述第二光包括绿光和红光的混合。

7.根据权利要求6所述的光源，其中，所述绿色辐射源和所述红色辐射源是光转换材料。

8.根据权利要求1所述的光源，其中，所述至少一个第一固态发光装置是LED或激光二极管中的一个。

9.根据权利要求1所述的光源，其中，所述至少一个第一固态发光装置包括两个或更多个第一固态发光装置，并且所述第一固态发光装置是所述光源中的唯一的固态发光装置。

10.根据权利要求1所述的光源，进一步包括用于发射440nm至500nm范围内的第三光的至少一个第二固态发光装置，并且其中所述光源具有发射包括所述第二光和所述第三光的至少部分的第二发射光的第二结构，所述第二发射光具有第二光谱功率分布SPD，其中，Fc2表示从440nm到500nm的波长范围内的所述第二光谱功率分布SPD的功率的部分，其中Fc2至少是0.1。

11.根据权利要求10所述的光源，其中，所述第二发射光具有高于80的显色指数Ra。

12.根据权利要求10所述的光源，其中，所述第二发射光具有相关色温CCT和色度，其中所述色度在普朗克轨迹的+/-5个Du’v’点内或所述色度低于普朗克轨迹的色度。

13.根据权利要求10所述的光源，其中，所述第二发射光具有的相关色温CCT是2700K、3000K、3500K、4100K或5000K中的一个。

14.根据权利要求10所述的光源，其中，所述一个或多个辐射源中的至少一个是由所述第三光激发的磷光体。

15.根据权利要求10所述的光源，包括选择性地驱动所述至少一个第一固态发光装置和所述至少一个第二固态发光装置以选择性地发射所述第一发射光和所述第二发射光的电路。

16.根据权利要求1所述的光源，还包括：

LCD屏幕，所述LCD屏幕包括滤光片，其中，所述滤光片中的至少一个是构造成优先传输所述峰值波长处的光的短波长滤光片。

17.根据权利要求16所述的光源，其中，所述短波长滤光片具有最大透射Tm和在所述峰值波长Tw处的透射，并且其中，Tw/Tm>0.8。

18.根据权利要求16所述的光源，其中，所述光源构造为发射具有光谱功率分布SPD的白光，其中Fv表示从400至440nm的波长范围内的所述光谱功率分布SPD的功率的部分，并且是至少0.1。

19.一种显示器，包括：

像素矩阵，至少部分所述像素中的每一个具有至少一个红色LED、至少一个绿色LED以及至少一个紫色LED；

独立地驱动所述红色LED、所述绿色LED以及所述紫色LED中的每一个的驱动电路；以及

其中所述显示器被构造为发射具有光谱功率分布SPD的白光，其中Fc表示从440nm到500nm的波长范围内的所述光谱功率分布SPD的功率的部分，其中Fc小于0.05。

20.根据权利要求19所述的显示器，其中，每一个所述像素进一步包括至少一个蓝色LED。

21.根据权利要求19所述的显示器，其中，所述至少部分是全部。

22.根据权利要求19所述的显示器，其中，所述紫色LED具有405nm-435nm范围内的发射峰值。

23.根据权利要求19所述的显示器，其中，Fv表示从400至435nm波长范围内的所述光谱功率分布SPD的功率的部分，并且是至少0.1。

24.根据权利要求19所述的显示器，其中，所述白光包括来自所述至少一个红色LED、至少一个绿色LED以及至少一个紫色LED的发射，其中，所述白光具有3000K-9000K范围内的相关色温CCT。