CN104968256A - 光源、灯具和手术照明单元 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了光源、灯具和手术照明单元，其中两个窄带光发射器两者都发射出处于具有等于或小于40纳米的半高全宽的窄光谱峰的光。窄带光发射器两者具有在蓝色范围内、在绿色范围内或在红色范围内的不同的中心发射波长。两个窄带光发射器中的至少一个包括用于生成窄光谱峰的发光材料。光源进一步被配置成使得两个窄带光发射器的窄光谱峰之间的距离防止窄光谱峰的重叠。归因于独立窄光谱峰，在颜色范围中的一个内的颜色对比度被显著增强。

Description

光源、灯具和手术照明单元
技术领域
本发明涉及包括至少两个窄带发射器的光源，各窄带发射器发射出处于窄光谱峰(spectral peak)的光。本发明进一步涉及灯具和手术照明单元。
背景技术
这样的光源本身是已知的。它们尤其用在用于通用照明目的的灯具中，例如用于办公室灯、用于商店灯或例如用于商店橱窗灯。这些光源也尤其用在诸如例如在手术期间使用的医院手术照明单元等的特殊照明应用、或在例如图形工业、印刷工业中使用的特殊照明应用、或特定商店灯应用和广告中。
光源的当前趋势是例如通过使用半导体设备作为发光设备来提高光源的效率。这些半导体发光设备例如是发光二极管(也进一步指示LED)或半导体激光器。近年来往往也使用有机LED(也进一步指示为OLED)。这些半导体发光设备典型地发射出在有限光谱带宽内的处于相对高强度的光。为了确保包括了半导体发光设备的这些光源仍然具有不错的显色性(color rendering)，往往在光源中包括发光材料(luminescent material)。在发光材料中，第一光谱分布的光被吸收并且被部分地转换成第二光谱分布的光。典型地，吸收的光子被发射作为具有较低频率(或较长波长：斯托克斯位移)的光子并且每个光子的能量的损失被转化成热。可选地，发射出的光子可以具有较高频率(或较短波长：反斯托克斯位移)。
在涉及一种基于半导体纳米颗粒的发光设备的已公开专利申请US2010/0123155A1中可以找到包括了发光材料的这样的光源的一个示例。该设备包括被布置成在施加电流时发射蓝色初级光并且被埋设在嵌入多个含有量子点的高分子微球内的市售LED密封剂中的LED。虽然已知光源通常具有相对良好的显色性，但是颜色之间的对比度往往不够好。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有提高的颜色对比度的光源。
本发明的第一方面提供一种光源。本发明的第二方面提供一种灯具。本发明的第三方面提供一种手术光源。在从属权利要求中限定出有利的实施例。
依照本发明的第一方面的一种光源包括都发射出处于具有等于或小于40纳米的半高全宽的窄光谱峰的光的两个窄带光发射器。两个窄带光发射器中的每一个都包括在蓝色范围内、在绿色范围内或在红色范围内的不同的中心发射波长。两个窄带光发射器中的至少一个包括用于生成窄光谱峰的发光材料，并且至少两个窄带光发射器的窄光谱峰之间的距离被配置成防止窄光谱峰的重叠。根据本发明的光源在可见光光谱的蓝、绿或红色范围中的至少一个内生成多个窄光谱峰，其中两个窄光谱峰中的至少一个使用发光材料生成。两个窄带光发射器中的一个可以例如被调谐成预定波长以增强预定波长的对比度，而发射出的窄光谱峰的分离使所感知的对比度加强。该强烈增加的对比度可以例如用在手术中。在这样的实施例中，手术器械可以例如具有预定蓝色，预定蓝色通过发射出在蓝色范围内的光的窄带光发射器中的至少一个而被增强。在这样的实施例中，被调谐成与手术器械相同颜色的来自光源的光显著地增强了用于进行手术的人对手术器械的可视性。在光源的可选实施例中，光源可以用于广告目的或用在图形工业中以强烈地增强被广告的特定产品的光学突出。在这样的实施例中，两个窄带光发射器中的一个可以例如被调谐成公司的标志或品牌名称中存在的颜色。例如在商店中，与商店中存在的其他品牌或标志相比，使用根据本发明的光源将增强特定标志或品牌名称的对比度，并且这样增强了该特定标志或品牌的可视性。甚至进一步可选地，增加的对比度可以用在用于机器人的视觉系统中，在机器人中，例如用于机器人的信息在视觉上被隐藏在也包括了预定波长的富有色彩的图像中。当使用根据本发明的光源时—例如安装在机器人上，会增强隐藏的信息的可视性。在这样的实施例中，机器人可以进一步包括被调谐成预定波长的特定照相机，使得通过使用特定照相机将进一步地增强对比度已经被增强了的隐藏的信息。
在根据本发明的光源中，使用了窄带光发射器。这样的窄带光发射器发射出的基本上所有光处于单一发射峰，或者具有在其光发射光谱中显著增强了的窄带发射峰(窄带发射峰中的最大强度是发射光谱的剩余部分中的最大强度的至少十倍)。这样的窄带光发射器的示例是LED、半导体激光器或OLED。这样的窄带光发射器的其他示例是诸如量子点材料(也称作纳米晶体材料)等的一些发光材料和诸如铕、铈等的稀土金属复合物。中心发射波长是在窄光谱峰的光谱分布中的与窄光谱峰的半高全宽的中心处的波长对应的波长。对于窄带光发射器，该中心发射波长往往对应于最大发射强度处的波长。根据本发明的光源被配置成使得光源中的至少两个窄光谱峰不重叠。这在当最高光谱光峰的最大强度的一半处的两个相邻光谱光峰之间的距离具有等于或大于半高全宽值(FWHM)的距离时获得。如果两个相邻光谱光峰具有不同的FWHM值，则两个相邻光谱光峰之间的距离应该等于或大于两个FWHM值的平均值。根据本发明的光源当然可以具有附加的基本相同的窄带光发射器，以例如增加例如在窄光谱峰处的光源的总体强度。对于这些基本相同的窄带光发射器，可能有例如可由制造波动引起的一些小的发射变化。
在根据本发明的光源中，至少两个窄光谱峰的中心发射波长位于蓝色范围、绿色范围或红色范围内。蓝色范围被限定在380纳米与495纳米之间，绿色范围被限定在495纳米与590纳米之间，并且红色范围被限定在590纳米与800纳米之间。
在根据本发明的光源的实施例中，两个窄光谱峰的中心发射波长位于590纳米与800纳米之间的波长范围内。此外，本发明的该实施例可以在手术中是有益的，其中，例如两个窄光谱峰中的一个被调谐成需要在上面手术的特定组织的特定颜色。根据本发明的光源的使用使得能够显著地增强特定组织与其周围环境之间的对比度—这甚至可以导致充分的对比度增强，使得可以在手术期间不需要对比流体。
发光材料可以包括来自如下列表的材料中的任何一个，列表包括具有窄发射特性的量子点、量子棒、量子四脚体、纳米晶体和稀土金属复合物。这些材料的使用确保了所发射出的光的中心波长可以相对精确地被调谐。使用量子点、量子棒、量子四脚体或纳米晶体，例如可以经由量子点的尺寸上的改变而使该调谐相对简单。量子点(量子棒和量子四脚体)或纳米晶体是一般具有仅几个纳米的宽度或直径的半导体材料的小晶体。发光材料晶体包括显示出量子限制的颗粒并且具有在至少一个维度上的在纳米范围内的大小。当通过入射光被激发时，量子点晶体发射出由晶体的大小和材料确定的颜色的光。因此可以通过调整量子点的大小来产生特定颜色的光。具有在可见范围内的发射的大多数已知量子点是基于具有硫化镉(CdS)和/或硫化锌(ZnS)的壳体的硒化镉(CdSe)。也可以使用诸如磷化铟(InP)以及铜铟硫(CuInS2)和/或银铟硫(AgInS2)等的无镉量子点。量子点显示出非常窄的发射带并因此它们显示出饱和的色彩。含镉量子点发射器可以发射出具有达到15纳米或20纳米(FWHM)的窄光谱峰的光。无镉量子点可以发射出具有达到25纳米或30纳米(FWHM)的窄光谱峰的光。作为窄带光发射发光材料的稀土金属复合物的示例例如是具有近似5纳米(FWHM)的窄光谱峰的诸如Eu2(dbt)3-4H2O等的镧系元素复合物。
选择性地，由包括了发光材料的至少一个窄带光发射器发射出的光的窄光谱峰的中心发射波长被调谐成预定波长用于增强预定的可见元素的对比度。尤其是当使用量子点或纳米晶体时，可以例如通过改变光源中使用的量子点或纳米晶体的尺寸而相对容易地调谐窄光谱峰的中心发射波长。如前面指示出的，量子点是半导体材料的小晶体。它们典型地在液体中产生，晶体在该液体中生长至特定大小—该大小确定量子点的中心发射波长。所以，通过例如改变诸如流体中的时间、温度和晶体浓度等的生长条件，将发光材料的中心发射波长调谐成预定波长是相对容易的。在根据本发明的光源中使用这样的经过调谐的发光材料可以用于增强品牌或标志中的颜色或者增强手术期间特定类型的组织的颜色。
在根据本发明的光源的实施例中，蓝色范围、绿色范围或红色范围被扩大至400纳米与800纳米之间的扩大的波长范围，并且其中光源被配置成包括至少5个窄带光发射器，每个发射出处于具有等于或小于40纳米的半高全宽的窄光谱峰的光，并且每个具有在扩大的波长范围内的不同的中心发射波长。至少5个窄带光发射器的中心波长可以例如基本上均匀地分布在扩大的波长范围内使得光源能够相对良好地呈现5个不同的颜色，而独立窄光谱峰之间的分离增强了跨越整个可见范围在单个颜色之间的颜色对比度。还有，该基本平均的分布可以例如被局部地微调成要求增强的特定颜色，例如用于广告目的或医疗目的。在广告中，光源中的多个窄带光发射器可以都被调谐成与品牌或标志中的颜色不同的颜色，使得当使用根据本发明的光源时强烈增强了整个品牌或标志的可视性。可选地，在前述两个医疗示例中，根据本发明的单一光源可以具有被特定地调谐成需要在上面进行手术的特定组织类型的窄带光发射器，而相同光源中的不同窄带光发射器被调谐成与所使用的手术器械的颜色对应的颜色，使得两者使用根据本发明的单一光源被同时增强。
选择性地，窄光谱峰的一半最大强度处的窄光谱峰之间的距离被布置成等于或大于40纳米。该距离不是两个相邻窄光谱峰的中心波长之间的距离，而是两个相邻峰之间的间距并且确保了两个窄光谱峰之间的充分距离以维持两个相邻峰之间的充分的对比度。
选择性地，在扩大的波长范围内的窄光谱峰的半高全宽值的总和基本上等于扩大的波长范围的一半。窄光谱峰的这样的扩展的益处在于，扩大的波长范围由多个窄带光发射器的独立窄光谱峰基本上完全地填充，以在确保单个颜色之间的良好对比度的同时确保跨越完整的扩大的波长范围的显色性。
选择性地，在蓝色范围、绿色范围、红色范围内或者在扩大的波长范围内的总体光发射光谱进一步包括在具有等于或小于多个窄光谱峰的平均强度的25％的强度的宽光谱带中发射出的光(在该背景照明中的功率显著地小于窄光谱峰中的功率)。宽光谱带显著地大于40纳米并且可以含有一些基本上连续的光发射光谱作为一种背景发射光谱。该实施例的益处在于，在维持单独颜色之间的强对比度增强的同时，低强度宽光谱带增强了在预定波长范围或扩大的波长范围内的光源的最小显色特性。还有，在该实施例中，窄带光发射器中的一些的中心发射波长可以被调谐成要求增强的特定颜色。
在光源的实施例中，发光材料可以布置在发光设备的光出射面上、和/或在发光设备的光出射面附近、和/或在远离发光设备的光出射面的位置处。
选择性地，发光材料包括不同发光材料的混合物，不同发光材料中的至少一个是发射出处于不同中心波长并且具有有着等于或小于40纳米的半高全宽的窄光谱峰的光的窄带光发射器。混合物中的其他发光材料可以是在不同的颜色范围内，或者可以具有显著地低于窄带光发射发光材料的强度的强度，使得它们起到一种背景照明的作用。可选地，不同发光材料中的一个以上是窄带光发射器。
选择性地，光源的光发射光谱包括由发光设备发射出的光。往往蓝色LED被用于照明发光材料。因为蓝色LED也可以起到窄带光发射器的作用，所以光源可以被配置成使得由LED发射出的蓝色光的仅一部分由发光材料吸收，并且蓝色光的剩余部分有助于光源的总体发射光谱。
根据第二方面的灯具包括根据本发明的光源。
根据第三方面的手术光源包括根据本发明的光源。
本发明的这些及其他方面从下文中描述的实施例中是显而易见的并且将参照这些实施例对其进行阐述。
本领域技术人员应该理解的是，上述选项、实施和/或发明的方面中的两个或多个可以以认为有用的任何方式来组合。
本领域技术人员可以基于本描述来对与颜色转换布置的所描述的修改和变型对应的颜色转换布置、照明单元和固态光发射器封装进行修改和变型。
附图说明
图中：
图1a至图1c示出根据本发明的光源的不同发射光谱，
图2a至图2c示意性地示出包括了多个发光设备以生成多个窄带光发射器的根据本发明的光源的不同配置，
图3a示出包括铕的稀土金属复合物的结构图，并且图3b示出该稀土复合物的吸收光谱和发射光谱，
图4a至图4d示意性地进一步示出发光材料相对于光发射器的不同定位，和
图5a至图5d分别示意性地示出光源、灯具和手术照明单元的实施例。
应该注意的是，在不同的附图中由相同的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。在说明这样的项目的功能和/或结构时，在详细描述中没有必要对其重复说明。
附图纯粹是概略性的并且未按比例绘制。特别是为了清楚，一些尺寸被强烈放大。
具体实施方式
图1a至图1c示出根据本发明的光源500、510(参见图2和图5)的不同的发射光谱100、102、104。根据本发明的光源500、510包括多个窄带光发射器210、220-228(参见图2)。这样的窄带光发射器210、220-228包括例如发射出处于窄光谱峰Ps1、Ps2的光的发光设备210，例如，诸如发光二极管、有机发光二极管或激光二极管等的固态光发射器；或者窄带光发射器210、220-228包括发光转换元件220-228，其包括发射出处于窄光谱峰P1-P9的光的发光材料。窄带光发射器210、220-228的这些窄光谱峰P1-P9的宽度w1、w3等于或小于40纳米，并且两个相邻光谱发射峰P1-P9之间的距离d1、d2为使得两个相邻光谱发射峰P1-P9基本上不重叠。光源500、510的益处在于该发射光谱100、102、104使得能够实现高颜色对比度并且使得微调发射光谱100、102、104能够使该颜色对比度出现在预定的可见元素之间。尤其是当使用具有在蓝色范围内或在绿色范围内或在红色范围内的不同的中心发射波长λ1-λ9、λs1、λs2的至少两个窄带光发射器210、220-228时，能够显著地增强在该特定颜色范围内的颜色对比度。根据本发明的光源500、510可以进一步包括发射出在较宽光谱范围w2的光的光发射器230。该附加的光发射器230可以用于在维持良好的颜色对比度的同时增强在可见光谱的至少一部分内的总体显色性。
发射出处于窄光谱峰P1-P9的光的发光材料往往显示出某种量子限制(quantum confinement)。往往包括显示出量子限制并且具有在至少一个维度上在纳米范围内的大小的颗粒的这样的发光材料例如是量子点、量子棒或量子四脚体(quantum tetrapod)。具有在一个维度上在纳米范围内的大小意味着：例如，如果颗粒基本上是球形的，则它们的直径在纳米范围内。或者，例如，如果它们是线材形状的，则这意味着线材的横截面的大小在一个方向上在纳米范围内。在纳米范围内的大小意味着它们的大小至少小于1纳米，因此小于500、510纳米，并且大于或等于0.5纳米。在实施例中，一个维度上的大小小于50纳米。在另一实施例中，一个维度上的大小在从2纳米到30纳米的范围内。量子点是一般具有仅几个纳米的宽度或直径的半导体材料的小晶体。当通过入射光被激发时，量子点发射出由晶体的大小和材料确定的颜色的光。因此能够通过调整点的大小来产生特定颜色的光。具有在可见范围内的发射的大多数已知量子点是基于具有诸如硫化镉(CdS)和硫化锌(ZnS)等的壳体的硒化镉(CdSe)。也可以使用诸如磷化铟(InP)以及铜铟硫(CuInS2)和/或银铟硫(AgInS2)等的无镉量子点。量子点显示出非常窄的发射带并因此它们显示出饱和的色彩。此外，发射颜色能够通过调整量子点的大小而容易地调谐。本发明中可以使用现有技术中已知的任何类型的量子点，只要它具有适当的波长转换特性。
也发射出处于窄光谱峰的光的可选发光材料是诸如铕和铈等的一些稀土金属复合物。这样的稀土金属复合物的一个示例示出在图3中。
对于光源500、510的第一实施例，光发射光谱100示出在图1a中。根据本发明的光源500、510例如包括发射出处于跨越整个可见光光谱分布的窄光谱峰Ps1、P2、P4、P5、P9的光的多个窄带光发射器210、220-226(参见图2)。这些窄光谱峰Ps1、P2、P4、P5、P9的宽度w1等于或小于40纳米，并且两个相邻光谱发射峰P5、P9之间的距离d1为使得两个相邻光谱发射峰Ps1、P2、P4、P5、P9基本上不重叠。在如图1a所示的发射光谱100中，基本上整个发射光谱100由跨越整个可见光谱分布的独立窄光谱峰Ps1、P2、P4、P5、P9构成。在图1a中示出的100所示的示意性光谱中，所有窄光谱峰Ps1、P2、P4、P5、P9基本上具有相同的强度—然而，本领域技术人员应该清楚的是，强度可以在不脱离本发明的范围内变化。具有这样的发射光谱100的光源500、510的益处在于，使用这样的光源500、510时的颜色对比度非常高，而仍然发射出基本上白色的光。在该光源500、510的实施例中，独立窄光谱峰Ps1、P2、P4、P5、P9中的一些或所有可以被调谐成例如与品牌或公司的标志中存在的颜色对应的特定中心发射波长λs1、λ2、λ4、λ5、λ9。使用包括了发射光谱100的光源500、510导致具有基本上匹配颜色的品牌或标志的强对比度的增强，尤其是当与不具有匹配颜色的品牌或标志比较时。这样的光源500、510可以例如用在商店照明中以与其他品牌相比增强特定品牌的可视性。
在光源500、510内使用如图2a所示的窄带光发射器210、222-226的布置200可以生成了具有图1a中示出的发射光谱的光源500、510。图2a的配置示出用作光源500、510的输出的发射出在蓝色范围内的窄光谱峰Ps1的发光设备210。图2中示出的配置包括四个以上的发光设备210，它们的光使用作为包括了发光材料并发射出处于窄光谱峰P2、P4、P5、P9的窄带光发射器220-226的光转换元件220、222、224、226而被转换。这些光转换元件中的两个220、222发射出具有在绿色范围内的中心发射波长λ2、λ4的光，并且这些光转元件中的两个224、226具有在红色范围内的中心发射波长λ5、λ9。
图1b中示出的发射光谱102包括来自窄带光发射器210、224、226(参见图2)的窄光谱峰Ps1、P5、P8与发射出在较宽光谱范围w2内的光的光发射器230(参见图2)一起的组合。该附加的光发射器230具有在光源500、510的发射光谱102的绿色范围内的中心发射波长λb，并且可以用于增强在发射光谱102的绿色范围内的总体显色性。同样在图1b中示出的示意性光谱102中，所有窄光谱峰Ps1、P5、P6基本上具有相同强度—然而，如前面所指示出的，本领域技术人员应该清楚的是，强度可以在不脱离发明的范围的情况下变化。具有图1b中示出的发射光谱102的光源500、510可以例如用作手术照明单元404(参见图5)中的光源500、510。在这样的实施例中，在红色范围内的窄光谱峰P5、P8的中心发射波长λ5、λ9中的至少一个可以被调谐成需要在上面进行手术的特定组织(未示出)的颜色，例如，在发射出在绿色范围内的较宽光谱范围w2的光发射器230用于维持总体良好的颜色对比度和可视性的同时，在蓝色范围内的窄光谱峰Ps1可以被调谐成手术期间使用的器械(未示出)的中心发射波长λs1颜色。
使用在光源500、510内的如图2b所示的窄带光发射器210、220-228的布置可以生成了具有图1b中示出的发射光谱的光源500、510。图2b的配置示出发射出部分用作光源500、510的输出的在蓝色范围内的窄光谱峰Ps1的发光设备210。图2b中示出的配置包括光转换元件224、226、230，其包括用于将发光设备210的光部分地转换成较长波长的光的发光材料。这些光转换元件中的两个224、226是发射出处于具有在红色范围内的中心发射波长λ5、λ8的窄光谱峰P5、P8的光的窄带光发射器224、226。其他发光转换元件230包括将发光设备210的光的一部分转换成具有在绿色范围内的较宽光谱范围w2的光的发光材料或发光材料的混合物。
图1c中示出的发射光谱103包括根据本发明的光源500、510的发射光谱，其中光源500、510包括发射出具有跨越可见光谱范围分布的中心发射波长λs2、λ1、λ3、λ4、λ6、λ7的多个窄光谱峰Ps2、P1、P3、P4、P6、P7的多个窄带光发射器210、220-228。再次，图1c中的示意性光谱103示出基本上处于相同强度的所有窄光谱峰Ps1、P5、P6—然而，应该清楚的是，强度可以在不脱离发明的范围的情况下变化。发射光谱103与图1a中示出的光谱类似，只是现在包括一个附加的窄带光发射器,以生成具有6个窄光谱峰Ps2、P1、P3、P4、P6、P7的发射光谱。
图2a至图2c示意性地示出包括了多个发光设备210、212以生成多个窄带光发射器210、220-228的根据本发明的光源500、510的不同配置。在此已经在上面描述了图2a和图2b中示出的实施例。图2c中示出的实施例包括例如发射出紫外线光的发光设备212。该紫外线光通过作为窄带光发射器220-228的光转换元件220-228而被转换成可见光。当选取发射出处于与图1a中示出的窄光谱峰Ps1、P2、P4、P5、P9类似的不同窄光谱峰Ps1、P2、P4、P5、P9的光的发光材料时，图2c的配置也可以用于生成图1a中示出的发射光谱100。
图3a示出包括铕的稀土金属复合物的结构图300，并且图3b示出该稀土复合物的吸收光谱310和发射光谱320。如可以从该稀土金属复合物的发射光谱320中看出的，一些残留发射强度在不脱离发明的范围的情况下可以大约是窄光谱发射峰。
图4a至图4d示意性地进一步示出包括了发光材料的光转换元件410-416相对于发光设备210的不同定位。在图4a中示出的实施例中，光转换元件410与发光设备210直接接触地应用。在这样的实施例中，发光设备210包括作为窗口或开口的光出射窗口(未指示出)，光由此被从发光设备210发射出。光转换元件410可以是直接施加在光出射窗口上的物质或者可以是施加至光出射窗口的单独元件。该实施例的益处在于发光设备210与光转换元件410的组合相对紧凑。
在图4b中示出的实施例中，光转换元件412布置在发光设备210附近。该实施例的益处在于，与图4a中示出的实施例相比，光转换元件412中的发光材料的温度较低，这提高了发光材料的使用寿命。
图4c和图4d中示出的实施例示出了与发光设备210相距甚至更加远的光转换元件414、416。光转换元件414、416的这样的布置也称作“远程磷光体布置”。现在，光转换元件414、416位于与发光设备210相距这样的距离使得与发光设备210的温度相比，光转换元件414、416的温度低得非常多，进一步提高了发光材料的使用寿命。典型地，发光材料在暴露于相对高的温度时劣化。不同的发光材料可以承受不同的温度范围，并因此可以取决于光转换元件414、416中所选取的发光材料，来选取上述布置中的对应一个。在图4d中示出的实施例中，光转换元件416布置在反射面420上。由发光设备210发射出的光通过光转换元件416两次。这样，图4d中的光转换元件416只需要具有图4c中示出的光转换元件414的厚度的一半以获得类似的转换效率。
图5a至图5d分别示意性地示出光源500、光源510、灯具520和手术照明单元530的实施例。图5a和图5b中示出的光源500、510可以包括例如图2a至图2c中示出的布置中的任何一个，或者可以包括根据本发明的不同的布置。图5a中示出的光源500的形状系数可以是可用在传统白炽照明外壳中，并且图5b中示出的光源510的形状系数可是可用在传统管状照明外壳中。图5c中示出的根据本发明的灯具520和手术照明单元530可以包括根据本发明的光源500、510中的任何一个。
光源、灯或灯具优选地产生白色光。优选地，光具有沿着黑体轨迹(BBL)的相关色温(CCT)。更优选地，光源具有至少80的显色指数(CRI)。
可以用于背景照明的磷光体包括但不限于无机磷光体、有机磷光体或量子点的组合(即，不同材料/大小)。
无机发光材料可以包括诸如YAG和/或LuAG等的黄色或黄色/绿色发射无机磷光体，或者诸如ECAS和/或BSSN等的红色无机磷光体。
适合作为发光材料的无机磷光体的示例包括但不限于：掺杂铈的钇铝石榴石(Y3Al5O12：Ce3+，也称作YAG：Ce或掺杂Ce的YAG)或者镥铝石榴石(LuAG，Lu3Al5O12)、α-SiAlON：Eu2+(黄色)和M2Si5N8：Eu2+(红色)，其中M是从钙Ca、Sr和Ba中选择出的至少一个元素。此外，铝的一部分可以用钆(Gd)或镓(Ga)代替，其中更多的Gd导致黄色发射的红色偏移。其他合适的材料可以包括(Sr1-x-yBaxCay)2-zSi5-aAlaN8-aOa：Euz 2+，其中0≤a<5、0≤x≤1、0≤y≤1且0<z≤1并且(x+y)≤1，诸如发射出在红色范围内的光的Sr2Si5N8：Eu2+。
无机磷光体的颗粒可以分散在诸如例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)或聚碳酸酯(PC)等的基体聚合物中。无机磷光体也可以分散在硅酮或其他环氧树脂和/或树脂中。在其他实施例中，无机磷光体形成陶瓷发光层的基础。
有机磷光体具有高的量子效率并且往往是透明的，其防止不期望的散射并且增加效率。有机发光材料具有更多优点。发光光谱的位置和带宽可以容易地设计成在可见范围中的任何地方。这样，制造发射出具有高效能的白色光的光源是相对容易的。白色光可以是至少两个颜色的光的组合，并因此光源可以包括发射出第一颜色的光的单一光发射器并且包括将第一颜色的光的一部分转换成第二颜色的光的至少一个有机发光材料。
有机磷光体可以是包括诸如黄色发射的二萘嵌苯衍生物(perylene derivative)、或红色/橙色发射的二萘嵌苯衍生物等的二萘嵌苯衍生物的材料。这样的二萘嵌苯衍生物可在名称Lumogen F083或F170黄、Lumogen F305红和Lumogen F240橙下商业买到。
存在有几乎无限品种的这样的有机发光材料或染料。有关的示例是二萘嵌苯(诸如，来自德国路德维希港的公司BASF的它们的品牌名称Lumogen下已知的染料：Lumogen F240橙、Lumogen F300红、Lumogen F305红、Lumogen F083黄、Lumogen F170黄、Lumogen F850绿)、来自印度孟买的公司尼利康(Neelikon)食品染料与化学有限公司的黄172，以及可从很多商家买到的诸如香豆素(例如香豆素6、香豆素7、香豆素30、香豆素153、碱性黄51)、萘酰亚胺(naphthalimide)(例如溶剂黄11、溶剂黄116)、弗卢罗(Fluorol)7GA、吡啶(例如吡啶1)、吡咯甲川(pyrromethene)(诸如吡咯甲川546、吡咯甲川567)、荧光素钠、罗丹明(例如罗丹明110、罗丹明B、罗丹明6G、罗丹明3B、罗丹明101、磺酰罗丹明101、磺酰罗丹明640、碱性紫11、碱性红2)、菁类(例如酞菁、DCM)、芪(例如双-MSB、DPS)等的染料。可以使用诸如酸性染料、碱性染料、直接染料和分散染料等的几种其他染料，只要它们显示出用于预期用途的充分高的荧光量子产率。因此，发光部分中的一个或多个可以包括二萘嵌苯基。尤其是，一个或多个发光部分被配置成在用蓝光和/或UV光激发时生成红色发光。
有机磷光体的分子可以溶解在诸如例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)或聚碳酸酯(PC)等的基体聚合物中。有机磷光体的分子也可以溶解在硅酮或其他环氧树脂和/或树脂中。
如何制造成层的发光材料和如何将它们施加在诸如例如支撑层等的其他层上对于本领域技术人员而言是公知的。
图5示意性地示出灯具500、510的实施例。灯具500、510包括如图1a至图1d或图4a至图4d的上下文中所公开的至少一个颜色转换布置，和/或其包括如图2或图3a和图3b的上下文中所公开的至少一个照明单元。
概括地，本发明提供了光源、灯具和手术照明单元，其中两个窄带光发射器两者都发射出处于具有等于或小于40纳米的半高全宽(full-width-half-maximum)的窄光谱峰的光。窄带光发射器中的两者具有在蓝色范围内、在绿色范围内或在红色范围内的不同的中心发射波长。两个窄带光发射器中的至少一个包括用于生成窄光谱峰的发光材料。光源进一步被配置成使得两个窄带光发射器的窄光谱峰之间的距离防止窄光谱峰的重叠。归因于独立窄光谱峰，在颜色范围中的一个内的颜色对比度被显著增强。
应该注意的是，上述实施例是说明而不是限制发明，并且本领域技术人员将能够在不脱离随附权利要求的范围的情况下设计出很多可选的实施例。
在权利要求中，置于括号之间的任何附图标记都不应该被解释为限制权利要求。动词“包括”及其变形的使用不排除除了权利要求中所陈述的那些以外的元件或步骤的存在。元件前面的冠词“一”或“一个”不排除多个这样的元件的存在。本发明可以借助于包括若干不同元件的硬件或者借助于合适编程的计算机来实施。在列举了若干部件的装置权利要求中，这些部件中的几个可以通过硬件的一个且相同的项目来体现。在相互不同的从属权利要求中记载某些措施的这一存粹事实不指示出这些措施的组合不能有利地使用。

Claims (14)

1.一种光源(500，510)，包括两个窄带光发射器(210，220-228)，两者都发射出处于具有等于或小于40纳米的半高全宽的窄光谱峰(Ps1，Ps2，P1-P9)的光，并且两者都具有在蓝色范围内、在绿色范围内或在红色范围内的不同的中心发射波长(λs1，λs2，λ1-λ9)，所述两个窄带光发射器(210，220-228)中的至少一个包括用于生成所述窄光谱峰(Ps1，Ps2，P1-P9)的发光材料，并且所述至少两个窄带光发射器(210，220-228)的所述窄光谱峰之间的距离被配置成防止所述窄光谱峰(Ps1，Ps2，P1-P9)的重叠。
2.根据权利要求1所述的光源，其中所述两个窄光谱峰(Ps1，Ps2，P1-P9)的所述中心发射波长(λs1，λs2，λ1-λ9)位于590纳米与800纳米之间的波长范围内。
3.根据权利要求1所述的光源(500，510)，其中所述发光材料包括来自下列列表的材料中的任何一个，所述列表包括：具有窄发射特性的量子点、量子棒或量子四脚体、纳米晶体和稀土金属复合物。
4.根据权利要求3所述的光源(500，510)，其中由包括所述发光材料的所述至少一个窄带光发射器(210，220-228)发射出的光的所述窄光谱峰(Ps1，Ps2，P1-P9)的所述中心发射波长(λs1，λs2，λ1-λ9)被调谐成预定波长，用于增强预定可见元素的对比度。
5.根据权利要求1所述的光源(500，510)，其中所述蓝色范围、绿色范围或红色范围被扩大至400纳米与800纳米之间的扩大的波长范围，并且其中所述光源(500，510)被配置成包括五个窄带光发射器(210，220-228)，所述五个窄带光发射器(210，220-228)中的每一个都发射出处于具有等于或小于40纳米的半高全宽的窄光谱峰(Ps1，Ps2，P1-P9)的光，并且所述五个窄带光发射器(210，220-228)中的每一个都具有在所述扩大的波长范围内的不同的中心发射波长(λs1，λs2，λ1-λ9)。
6.根据权利要求5所述的光源(500，510)，其中在所述窄光谱峰(Ps1，Ps2，P1-P9)的半高强度处所述窄光谱峰(Ps1，Ps2，P1-P9)之间的距离(d1，d2)被布置成等于或大于40纳米。
7.根据权利要求5所述的光源(500，510)，其中在所述扩大的波长范围内的所述窄光谱峰(Ps1，Ps2，P1-P9)的半高全宽值的总和基本上等于所述扩大的波长范围的一半。
8.根据权利要求1或5所述的光源(500，510)，其中在所述蓝色范围、绿色范围、红色范围内或在所述扩大的波长范围内的总体光发射光谱进一步包括在具有等于或小于多个所述窄光谱峰(Ps1，Ps2，P1-P9)的平均强度的25％的强度的宽光谱带(w2)中发射出的光。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的光源(500，510)，其中所述发光材被布置：
-在发光设备(210，212)的光出射面上，和/或
-在所述发光设备(210，212)的所述光出射面附近，和/或
-在与所述发光设备(210，212)的所述光出射面远离开的位置处。
10.根据权利要求9所述的光源(500，510)，其中所述发光材料包括不同发光材料的混合物，所述不同发光材料中的至少一个是发射出处于不同中心波长(λ1-λ9)并且具有半高全宽等于或小于40纳米的窄光谱峰(P1-P9)的光的窄带光发射器(220-228)。
11.根据权利要求9所述的光源(500，510)，其中所述光源(500，510)的光发射光谱(100，102，104)包括由所述发光设备(210，212)发射出的光。
12.根据权利要求1所述的光源(500，510)，其中所述窄带光发射器(210，220-228)中的至少一个从下列列表中选取，所述列表包括发光二极管、有机发光二极管和激光二极管。
13.一种灯具(520)，包括根据前述权利要求中的任一项所述的光源(500，510)。
14.一种手术光源(530)，包括根据权利要求1至12中的任一项所述的光源(500，510)。
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