CN108350354B - 用于零售照明的改进的白色照明设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种照明设备(100)，包括：固态光源(10)，被配置成提供具有从440nm‑490nm的范围选择的主波长的蓝光(11)；第一发光材料(210)，被配置成将蓝光(11)的一部分转换成具有CIE u’(211)的、具有在绿色和黄色中的一个或多个中的强度的第一发光材料光(211)；以及第二发光材料(220)，被配置成将蓝光(11)和第一发光材料光(211)中的一个或多个的一部分转换成具有CIE u’(221)的、具有在橙色和红色中的一个或多个中的强度的第二发光材料光(221)，其中第一发光材料(210)和第二发光材料(220)被选择以提供由CIE u’(211)与CIE u’(221)的最大比率(为CIE u’(221)＝1.58*CIE u’(211)+0.255)、和CIE u’(211)与CIE u’(221)的最小比率(为CIE u’(221)＝2.3*CIE u’(211)+0.04)限定的上述第一发光材料光(211)和上述第二发光材料光(221)。

Description

用于零售照明的改进的白色照明设备
技术领域
本发明涉及一种照明设备、包括这种照明设备的照明系统、以及这种照明设备的用途。
背景技术
白色照明设备在本领域中是已知的。例如，WO2013/150470描述了一种发光模块，该发光模块适于产生具有在从400nm至440nm的波长范围内的发射峰值的白色输出光，该发光模块包括：至少一个第一发光元件，该第一发光元件适于发射具有在从40nm至460nm的第一波长范围内的发射峰值的光；至少一个波长转换材料，该至少一个波长转换材料被布置成接收由上述第一发光元件发射的光，并且能够发射具有在绿色至红色波长范围内的发射峰值的光；以及至少一个第二发光元件，该至少一个第二发光元件适于发射具有在从400nm至440nm的第二波长范围内的发射峰值的光。这种模块提供具有“绚白(crisp white)”效果的白光。
WO2014/068440描述了一种照明单元，该照明单元包括蓝光源、绿光源、红光第一源以及红光第二源，该红光第一源包括被配置成提供具有宽带光谱光分布的红光的第一红色发光材料，该红光第二源包括被配置成提供具有包括一个或多个红色发射线的光谱光分布的红光的第二红色发光材料。特别地，第一红色发光材料包括(Mg,Ca,Sr)AlSiN3:Eu和/或(Ba,Sr,Ca)2Si5-xAlxOxN8-x:Eu，并且第二红色发光材料包括K2SiF6:Mn。除其他以外，该文档描述了一种LCD显示设备，其包括被配置为背光照明单元的根据前述权利要求中任一项的照明单元。此外，该文档描述了为了背光照明的目的，相关色温特别地在约7000K和20000K的范围内。
发明内容
对于零售照明，通常应用CDM(陶瓷放电金属卤化物)照明。CDM技术已被大量采用以用于店铺中商品的照亮。
采用替代性照明设备的关键似乎是高效率(特别是>100lm/W)和高显色性(特别是CRI≥90)以及最佳的白色感知(这在WO2013/150470中通过经由灯发射光谱中的深蓝色波长激发光学增亮剂来实现)。
随着LED的引入，上文CDM技术的代替是可能的。零售照明中应用的主要LED光源是板上芯片(CoB)。CoB的小直径(发光源)允许具有窄光束角度的聚光照明。然而，这些LED解决方案的一般接受度受到滞后的效率、颜色和白色感知的阻碍。
用于零售的LED照明的突破是WO2013/150470(参见上文)中的Crisp White的发明。深蓝发射峰值的添加会激发存在于白色织物、油漆和塑料中的光学增亮剂。这导致白度感知的强烈改进。这种Crisp White源在市场上被接受为CDM在白度和显色方面的代替。
看起来，向发射光谱添加深蓝光的替代性方案是将发射光源的色点改变到远低于BBL的色点。主流零售照明CCT为3000K，并且伴随的色点明显低于黑体线(黑体轨迹(BBL))，诸如CIE y低于BBL 0.05(CIE 1931)。在色温在约2500K-3500K的范围内并且(因此)CIE y至少低于BBL 0.05(CIE 1931)的情况下可以获得良好的结果。
这允许提供具有低于BBL的目标色点的光源，其中发射光谱不具有如上文所指示的附加的深蓝色。因此，白度增值不是由于附加的深蓝色，而是由于相关于BBL较低的色点。
高CRI并不总是提供期望的颜色感知。全色域指数的使用对于进一步表征期望的光学特性似乎有用。由光源呈现的颜色的色域可以通过被称为全色域指数(GAI或Ga)的度量来测量。如果用于计算CRI的色点连接在二维空间中，则它们形成的有界面积是色域面积。较高的GAI导致颜色的饱和。
利用处于3000K的CCT的黑体辐射器呈现CRI中使用的颜色将产生100的CRI。对于任何不能精确呈现如黑体散热器所呈现的色点的光源，CRI将小于100。连接所呈现的色点将形成色域面积。
全色域指数是通过将由光源形成的色域面积除以由使用用于CRI的颜色的相同集合的参考源形成的色域面积来计算的。
尽管有其局限性，一般的显色指数(Ra)仍然是用于对光源显色特性进行评级的唯一的CIE标准化和广泛使用的指数。它被照明制造商用于产品规格表中、被国家和国际标准[1-7]以及监管机构[8-11]用于设置最低要求和用于退税计划中[12]。一般的显色指数是与具有相同相关色温的参考发光体相比，灯能够如何准确地针对测试颜色样本的限定的集合重现颜色再现的量度。由于仅计算和平均颜色差异，所以Ra将不可避免地随着颜色差异的增加而减少，而不管与参考光源相比颜色是否或多或少地被有色地重现。在Ra之后添加捕获色彩的平均改变的第二个指数，将是有益的。Jost等人(http://lrt.sagepub.com/cgi/reprint/1477153514555882yl.pdf？ijkey＝bI owlxbucFTGo5V&keytype＝finite)(Ligthing Res.Techno 1.2014；0:1-26)已发现自然度与基于保真度的指数(如Ra)相关得最好，而对象吸引力与基于全色域的指数的相关得最好。为了能够在测试灯的自然度与吸引力之间做出直接的权衡，有必要利用与用于计算一般显色指数相同的方法和测试颜色样本来计算基于色域面积的指数。为此，全色域指数应当基于CIE出版物13.3-1995[13]中所描述的方法和过程，该文献通过引用并入本文。该节包括用于计算相对全色域指数的方法。为了指示相对全色域指数应该与一般显色指数(Ra)结合使用，相对全色域指数由为符号Ga指定。
用于计算相对全色域指数(Ga)的过程是基于CIE出版物13.3-1995[13]第5节中所描述的评级过程。待测试的灯和参考发光体两者的色域面积必须利用八个测试颜色样本的集合进行计算，针对八个测试颜色样本的光谱辐射因子指定在CIE13.3-1995[13]的表1的第8节中。为此，首先必须针对待测试的灯和参考发光体两者确定八个测试颜色的CIE 1931三色刺激(tristimulus)值。下一步骤是将这些三色刺激值转变为1960UCS图的坐标。
自适应的色移由具有由D.B.Judd给出的基本原色的Von Kries转变来解释(Proceedings of the National Academy of Sciences,07/1966；55(6):1313-30.DOI:10.1073/pnas.55.6.1313)。
相对全色域指数是在1960均匀颜色空间中计算的。
关于参考发光体，采用与CIE13.3-1995[13]第5.2节所描述的过程相同的过程。
关于针对参考发光体的公差，应当使用如CIE13.3-1995[13]第5.3节中所描述的相同的准则。
关于测试颜色样本，应当仅使用CIE13.3-1995[13]第5.4节(和第8节表1)中所描述的八个测试颜色样本的集合。
关于八个测试颜色样本的CIE 1931三色刺激值的确定，应当使用如CIE13.3-1995[13]的第5.5节中指定的相同程序。
关于到1960UCS坐标的转变，应当使用如CIE13.3-1995[13]第5.6节指定的相同过程，但仅用于第8节表1中指定的八个测试颜色样本。这将会将1960均匀颜色空间中的八个测试颜色样本(i＝1,8)的色度坐标提供给待测试的灯(uk，i，vk，i)以及参考发光体(ur，i，vr，i)。
关于自适应(感知)色移的考虑，应当使用如CIE13.3-1995[13]第5.7节指定的相同程序，但仅用于第8节表1中指定的八个测试颜色样本。在考虑自适应色移之后，这将1960均匀颜色空间中的八个测试颜色样本(i＝1,8)的色度坐标(u’k，i，v’k，i)提供给待测试的灯(k)。
关于色域面积的确定，用于参考发光体的色域面积(GAref)应当(参见上文)利用用于测试颜色样本的色度坐标(利用参考发光体(r)照亮)通过使用以下公式来计算：
GAref＝((ur，1×vr，2)-(ur，2×vr，1)+(ur，2×vr，3)-(ur，3×vr，2)+(ur，3×vr，4)-(ur，4×vr，3)+(ur，4×vr，5)-(ur，5×vr，4)+(ur，5×vr，6)-(ur，6×vr，5)+(ur，6×vr，7)-(ur，7×vr，6)+(ur，7×vr，8)-(ur，8×vr，7)+(ur，8×vr，1)-(ur，1×vr，8))/2
在考虑自适应色移(参见上文)之后，用于待测试的灯的色域面积(GAtest)应当利用用于测试颜色样本的色度坐标(利用待测试的灯(k)照亮)通过使用以下公式来计算：
GAtest＝((u’k，1×v’k，2)-(u’k，2×v’k，1)+(u’k，2×v’k，3)-(u’k，3×v’k，2)+(u’k，3×v’k，4)-(u’k，4×v’k，3)+(u’k，4×v’k，5)-(u’k，5×v’k，4)+(u’k，5×v’k，6)-(u’k，6×v’k，5)+(u’k，6×v’k，7)-(u’k，7×v’k，6)+(u’k，7×v’k，8)-(u’k，8×v’k，7)+(u’k，8×v’k，1)-(u’k，1×v’k，8))/2
相对全色域指数(Ga)应当利用用于参考发光体的色域面积值(GAref)和待测试的灯的色域面积值(GAtest)(参见上文)根据以下公式来计算：
Ga＝100×GAtest/GAref
相对全色域指数(Ga)可以与一般显色指数(Ra)结合使用，以基于测试颜色样本的相同集合来公开关于光源的显色质量的附加信息。它揭示了除了由Ra所公开信息之外的其他信息。根据由Jost等人所做的工作，Ra与自然度相关得良好，而基于色域的指数示出了与吸引力的高度相关。对由Jost提供的数据进行的附加分析示出了Ga还与吸引力相关得良好。在二维(Ra-Ga)系统中，一个轴线可能与自然度有关，并且另一轴线可能与对象吸引力有关。当所有信息被压缩成一个单一的平均指数值时，这种权衡是不容易做出的。应小心将该实验的结果推广到自然度高和高吸引力的区域，因为自然度与对象吸引力之间的平衡取决于预期的应用[14]。虽然对象吸引力与Ga之间的相关性平均而言较高，但存在对色域面积的增加量的限制[15]，特别是对于肤色呈现而言应该小心[14]。此外，高保真(Ra)得分并不一定意味着对象的自然再现。
如上文所指示，描述了用于计算相对全色域指数(Ga)的过程。它最好与Ra结合使用，以指示较低保真度得分的原点，即与参考源相比较大或较小的色域。然而，Ga也将所有色移总结成一个单一数字，而对于具体应用来说具体颜色相对小的移位可能比其他颜色的相对大的移位更重要。图形表示提供了关于用于确定指数值Ra和Ga的所有个体颜色的色彩改变和色调移位的综合概览。它是补充性的，并且有助于做出更明智的设计决策。
用于计算一般显色图形的过程基于先前节中所描述的方法(参见上文)。起点是利用上文所描述过程确定的针对参考发光体的色度坐标(ur，i，vr，i)、以及在考虑利用上文所描述过程确定的自适应色移之后待测试的灯的色度坐标(u’k，i，v’k，i)。色度坐标首先应当借助于以下公式从CIE 1960UCS转变成更感知均匀的CIE 1976UCS：
u′＝u，v’＝1.5×v
随后，应当计算从白色点到八个测试颜色样本的色度坐标中的每一个的距离。待测试的灯的色度坐标应当如上文所指定的那样靠近黑体轨迹(CIE 13.3-1995的第5.3节)。因此，在考虑自适应色移之后，待测试的灯的白色点的色度坐标等于参考发光体的色度坐标(u’wr，v’wr)。对于所有八个测试颜色样本(i)，到参考白色点的距离应当通过使用以下公式来确定：
对于参考源(r)：Δu’r，i＝u’r，i-u’wr和Δv’r，i＝v’r，i*v’wr
对于被测试灯(k)：Δu’k，i＝u’k，i-u’wr和Δv’k，i＝v’k，i×1.5-v’wr
对于待测试的灯，符号v’k，i已经在上文指定。因此，该值应当乘以1.5以将其从CIE1960UCS转变到CIE 1976UCS。
为了允许待测试的灯的相对色移的比较，与参考发光体相比，对于利用参考发光体(r)照射的所有个体测试颜色样本(i)，距参考白色点的距离(u’wr，v’wr)应当首先归一化。随后，从(u’wr，v’wr)到利用测试灯(k)照射的测试颜色样本(i)的色度坐标的距离应当根据以下公式进行对应地缩放：
Δu’N，r，i＝Δu'r，i/(Δu'r，i 2+Δv’r，i 2)0.5，Δv’N，r，i＝Δv’r，i/(Δu’r，i 2+Δv’r，i 2)0.5
Δu’N，k，i＝Δu’k，i/(Δu’r，i 2+Δv’r，i 2)0.5，Δv’N，k，i＝Δv’k，i/(Δu’r，i 2+Δv’r，i 2)0.5
用于参考源的经缩放的色差坐标(Δu’N，k，i，Δv’N，k，i)和用于待测试灯的经缩放的色差坐标(Δu’N，k，i，Δv’N，k，i)可以被表示为在CIE1976Δu’，Δv’颜色空间中的图形(一般显色指数)，其中白色点的色度坐标(u’wr，v’wr)为原点。在图5中提供了一个示例。
显色指数图形的优点在于它示出了为什么一般显色指数(Ra)偏离100的值。它示出了所有八个测试颜色样本的相对颜色变化(幅度和色调移位两者)。这种图形表示方法的缺点是在于它没有提供针对优选或允许的颜色变化的准则。再一次，这期望由预期的应用确定。
在本发明中，用于确定CRI的参考源和用于确定GAI的参考源被选择成是相同的(参见上文并且还参见CIE13.3-1995[13]的第5.2节)。
最初的用户测试揭示了略微增加的红色饱和是优选的。代替使用全色域指数或除了使用全色域指数(其基于用于CRI计算的不饱和颜色)之外，可以使用红色饱和指数。红色过饱和的缺点在于它将损失效率。示出了特别(也)增加的黄色和/或绿色饱和(色调在90°至160°之间)的进一步的测试被理解。通过使这些色调仓(bin)过饱和来增加色域面积可以在有限的效率损失的情况下完成。基于这种见解，特别是图4中所指示的区域显现为特别地有利(还进一步参见下)。
最佳(零售)照明解决方案不仅可以由白色和颜色感知来描述，还可以由系统效率来描述。在效率(lm/W)、白色感知(白度)和颜色感知(全色域指数)之间存在权衡。LED中效率最高的解决方案是关于BBL(标准CoB)的发射光谱，满足CRI>80并且无具体的GAI要求。Crisp White的解决方案可能具有相对低的效率：由于附加的深蓝光，每瓦特的整体流明输出低于没有深蓝光的情况。如上文所指示，用户测试揭示了红色和/或绿色/黄色的轻微过饱和是优选的。然而，红色的过饱和会带来效率损失。为了满足零售照明的能效要求，通常在应用中在LED水平上需要至少105 1m/W。因此，上文建议的解决方案可能无法提供所有期望的特性，特别是对于零售照明。
因此，本发明的一个方面是提供一种替代性的照明设备，该照明设备优选地进一步至少部分地消除上文所描述的缺陷中的一个或多个，该照明设备特别地具有相对高的效率、相对高的CRI、高Ga(GAI)、良好的显色性以及一种或多种颜色的饱和。
在第一方面中，本发明提供了一种照明设备，包括：固态光源，该固态光源被配置成提供蓝光，该蓝光特别地具有从440nm-490nm的范围选择的主波长；第一发光材料，该第一发光材料被配置成将蓝光的一部分转换成具有CIE u’的、具有在绿色和黄色中的一个或多个中的强度的第一发光材料光；以及第二发光材料，该第二发光材料被配置成将蓝光和第一发光材料光中的一个或多个的一部分转换成具有CIE u’的、具有在橙色和红色中的一个或多个中的强度的第二发光材料光；其中第一发光材料和第二发光材料被选择以提供上述第一发光材料光和上述第二发光材料光，上述第一发光材料光和上述第二发光材料光进一步特别地由CIE u’与CIE u’的最大比率(为CIE u’(第二发光材料光)＝1.58*CIE u’(第一发光材料光)+0.255)和CIE u’与CIE u’的最小比率(为CIE u’(第二发光材料光)＝2.3*CIE u’(第一发光材料光)+0.04)限定，甚至更特别地由CIE u’与CIE u’的最大比率(为CIEu’(第二发光材料光)＝2*CIE u’(第一发光材料光)+0.20)和CIE u’与CIE u’的最小比率(为CIE u’(第二发光材料光)＝2*CIE u’(第一发光材料光)+0.130)限定，并且其中在具体实施例中照明设备可以被配置成(以照明设备的第一设置)提供具有至多3500K的色温的白色照明设备光。
这种发光设备可以用在零售中，以用于照射诸如例如衣服、电子产品、(新鲜)食品、个人护理产品等等的商品。令人惊讶的是，这样的光源可能具有相对高的效率、相对高的CRI、相对高的GAI以及一种或多种颜色的一些饱和度。在(消费者)测试中，相比于现有技术解决方案和/或上文所建议的解决方案，这样的照明设备更被赏识。该设备还可以被用于款待照明，诸如在餐馆、酒店、诊所或医院中等，或用于其他照明应用(也参见下文)。
术语“CIE u(211)”在本文中也被指示为“CIE u’(第一发光材料光)”，并且还可以被指示为CIE u1’。术语“CIE u’(221)”在本文中也被指示为“CIE u’(第二发光材料光)”，并且还可以被指示为CIE u2’。
在本文中，术语“紫光”或“紫色发射”特别涉及具有在约380nm-440nm的范围内的波长的光。术语“蓝光”或“蓝色发射”特别涉及具有在约440nm-495nm的范围内的波长的(包括一些紫色和青色色调)的光。术语“绿光”或“绿色发射”特别涉及具有在约495nm-570nm的范围内的的光。术语“黄光”或“黄色发射”特别涉及具有约570nm-590nm的范围内的波长的光。术语“橙色光”或“橙色发射”特别涉及具有在约590nm-620nm的范围内的波长的光。术语“红光”或“红色发射”特别涉及具有在约620nm-780nm的范围内的波长的光。术语“粉光”或“粉色发射”指代具有蓝色和红色成分的光。术语“可见”、“可见光”或“可见光发射”指代具有在约380nm-780nm的范围内的波长的光。
如上文所指示，照明设备包括固态光源，该固态光源被配置成提供蓝光，该蓝光具有特别地从440nm-490nm的范围选择的主波长，甚至更特别地从440nm-460nm(诸如440nm-455nm)的范围选择的主波长，特别像从440nm-450nm的范围选择的主波长。较小或较大的主波长可以导致具有较不期望的GAI的光谱光分布和/或较低效率的照明设备。
特别地，固态光源被配置成提供如下的光谱分布，在该光谱分布中，在380nm-495nm的光谱区中的功率的至少80％处于440nm-480nm的范围内，并且因此特别地主波长也处于该440nm-480nm的范围内。第一光源特别地被配置成提供具有在多至100nm的范围内(诸如在5nm-50nm的范围内)的半高全宽的蓝光。LED的典型半高全宽将在约15nm-25nm的范围内，特别地在约15nm-20nm的范围内。对于LED光源，主波长和峰值最大值通常基本上相同(对于蓝色LED，差异主波长(DWL)和峰值波长(PWL)的量级为5nm)。
光源特别地包括固态光源，诸如LED或激光二极管。术语“光源”也可以涉及多个光源，诸如2-512个，如2-20个固态光源。因此，术语固态光源也可以指代多个LED。在本文中，术语“光源”也被应用，特别地指代“固态光源”。当应用多个光源时，光源可以提供具有全部处于相同仓中的峰值波长(或主波长)的光，相同仓诸如5nm的仓或6nm的仓或10nm的仓。然而，可以可选地应用两个或更多个仓。
当应用不同的光源时，或者在相同的仓内选择，或者例如在两个或更多个不同仓中的光源的两个或更多个子集中选择时，光源或子集可以被单独地控制。因此，照明设备还可以包括控制系统，该控制系统被配置成控制光源或者被配置成控制多个光源(也参见下文)。
光源和发光材料特别地被辐射耦合。术语“辐射耦合”特别意指光源和发光材料彼此相关联，使得由光源发射的辐射的至少一部分由发光材料接收(并且至少部分地被转换成发光)。
当应用多个光源时，基本上每个光源可以被辐射地耦合到两个发光材料。然而，在一些实施例中，第一(一个或多个)光源(光源的第一子集)可以与第一发光材料辐射耦合，而第二(一个或多个)光源(光源的第二子集)可以与第二发光材料辐射耦合。注意，甚至可以包括如下的实施例，其中光源仅与第一发光材料辐射耦合，并且第二发光材料基本上仅与第一发光材料辐射耦合。当第二发光材料基本上仅可由第一发光材料光激发而不是可由光源光激发时，可能是这样的情况。然而，一般地，第二发光材料也将转换光源光的一部分。
在本文中的术语“发光材料”特别涉及无机发光材料，其有时也被指示为磷光体。这些术语是本领域技术人员已知的。
在本文中的发光材料、或者特别是它们的发光材料光，除其他之外由CIE u’和v’参数标识。CIE u’v’坐标指代CIE 1976颜色空间，其缩写已知为CIELUV。例如，3000K光(在BBL上)由在x,y CIE中的为0.251,0.521或0.437,0.403的u’,v’色点表征。对于第一发光材料，即黄色和/或绿色发光材料，以及对于第二种发光材料，即红色(和橙色)发光材料，v’值在约0.52-0.58的范围内，特别地对于黄色/绿色而言在约0.55-0.58的范围内，并且对于橙色/红色而言在约0.52-0.55的范围内。
如上文所指示，第一发光材料和第二发光材料被选择以提供上述第一发光材料光和上述第二发光材料光，上述第一发光材料光和上述第二发光材料光特别地由CIE u’与CIE u’的最大比率(为CIE u’(第二发光材料光)＝1.58*CIE u’(第一发光材料光)+0.255)、以及CIE u’与CIE u’的最小比率(为CIE u’(第二发光材料光)＝2.3*CIE u’(第一发光材料光)+0.04)限定。看起来当遵照这些条件的发光材料被选择时，即具有由这些方程限定的比率或具有这些最大与最小比率之间的值时，特别地提供CIE和GAI的期望的光学特性，并且可以提供具有良好效率的照明设备。在本文中，术语“选择”可以包括从发光材料数据的库确定哪些发光材料和哪些发光材料的组合可能遵照期望的特性，诸如具有至少在由上文的两个方程所限定的区域中的u’坐标。这种类型的发光材料选择是本领域技术人员已知的。发光材料数据可以包括吸收波长、激发波长、发射波长、色点、CRI等等。因此，“发光材料数据”特别包括关于(一种或多种)发光材料的激发和发射的光学数据。如下面所指示，术语“发光材料”也可以指代多种发光材料。因此，当应用多个第一发光材料时，相关的u’值基于多个第一发光材料中的发光材料的光谱分布。同样，当应用多种第二发光材料时，相关的u’值基于多个第二发光材料中的发光材料的光谱分布(在本文中还参见其中应用两种第二发光材料的示例，一种橙色多一点，另一种红色多一点)。
如上文所指示，由于它们的绿色/黄色饱和，两个特定的子区域更令人感兴趣，其甚至更受消费者的赞赏。因此，在又一些实施例中，第一发光材料和第二发光材料被选择以提供由以下项限定的上述第一发光材料光和上述第二发光材料光：(a)在0.102-0.12的范围内的CIE u’(第一发光材料光)和在0.38-0.43的范围内的CIE u’(第二发光材料光)，甚至更特别地在0.102-0.118的范围内的CIE u’(第一发光材料光)和在0.38-0.415的范围内的CIE u’(第二发光材料光)，或者(b)在0.136-0.164的范围内的CIE u’(第一发光材料光)和在0.4-0.47的范围内的CIE u’(第二发光材料光)，甚至更特别地在0.14-0.158的范围内的CIE u’(第一发光材料光)和在0.4-0.44的范围内的CIE u’(第二发光材料光)。
如上文所指示，照明设备包括第一发光材料，该第一发光材料被配置成将蓝光的一部分转换成具有CIE u’的具有在绿色和黄色中的一个或多个中的强度的第一发光材料光。第一发光材料在由光源激发时也可以提供在其他光谱区中的光强度。然而特别地，第一发光材料光的光谱分布特别处于绿色和/或黄色中，甚至更特别地处于绿色中。如上文所指示，术语“第一发光材料”还可以指代多种不同的发光材料，多种不同的发光材料具有贡献给第一发光材料光的不同光谱分布。特别地，第一发光材料被配置成提供如下的光谱分布，在该光谱分布中，功率的至少80％在470nm-650nm的光谱区中并且更具体地在485nm-630nm的范围内。
特别地，第一发光材料可以包括M3A5O12:Ce3+，其中M从由Sc、Y、Tb、Gd和Lu组成的组中选择，其中A是从由Al、Ga、Sc和In。组成的组中选择。特别地，A包含铝(Al)，然而，A也可以部分地包括镓(Ga)和/或钪(Sc)和/或铟(In)，特别是多达约20％的Al，更特别地多达约10％的Al(即，A离子基本由以摩尔计90％或更多的Al和10％或更少的Ga、Sc和In中的一个或多个组成)；A可以特别包括多达约10％的镓。在另一个变型中，A和O可以至少部分地由Si和N代替。元素M可以特别地从由钇(Y)、钆(Gd)、铽(Tb)和镥(Lu)组成的组中选择。术语“:Ce”或“:Ce3+”指示发光材料中的金属离子的一部分(即在石榴石中：“M”离子的一部分)由Ce代替。例如，假设(Y1-xLux)3Al5O12:Ce，部分的Y和/或Lu由Ce代替。这种记号是本领域技术人员已知的。Ce将代替M一般不超过10％；一般地，Ce浓度将特别地在0.1％-4％的范围内，特别地在0.1％-2％的范围内(相对于M)。假设1％Ce和10％Y，完全正确的化学式可以是(Y0.1Lu0.89Ce0.01)3Al5O12。如本领域技术人员已知的，石榴石中的Ce基本上或仅处于三价状态。术语“YAG”特别指代M＝Y和A＝A1；术语“LuAG”特别指代M＝Lu和A＝A1。在具体的实施例中，第一发光材料包括M3A5O12:Ce3+，其中M从由Sc、Y、Tb、Gd和Lu组成的组中选择，其中A从由Al、Ga、Sc和In组成的组中选择，并且其中适用以下项中的至少一项或多项：(i)M包括Lu和(ii)A包括Ga。通过选择Lu和/或Ga，发光材料光的主波长相对于YAG移位到更短的波长。
因此，适当的第一发光材料的具体示例是如下的发光材料，其具有从510nm-570nm(特别地515nm-560nm)的范围中选择的峰值位置(即，在发光材料光的光谱分布中的峰值位置)，并且具有从100nm-150nm(诸如特别地110-140nm，如约120nm)的范围内选择的FWHM。特别地，这适用于相对宽带的绿色发光材料，诸如铈掺杂石榴石。
备选地或附加地，在一些实施例中，第一发光材料包括包含二价铕的发光材料，诸如包含二价铕的硅酸盐或包含二价铕的氮化物的二价铕、或包含二价铕的氮氧化物、或包含二价铕的卤化物、或包含二价铕的卤氧化物、或包含二价铕的硫化物、或包含二价铕的氧硫化物、或包含二价铕的硫代镓酸盐。
在具体实施例中，第一发光材料具有从510nm-530nm的范围选择的峰值最大值和从60nm-80nm的范围选择的半高全宽。这可能特别适用于更窄带的绿色发光材料(也参见下文)。
在一些实施例中，第一发光材料包括Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu2+和Ca8Zn(SiO4)4Cl2:Eu2+(诸如由S.Okamoto和H.Yamamoto,Electrochemical and solid-state letters,12,(12)J112-J115(2009)所描述)中的一个或多个。在另外的一些实施例中，第一发光材料包括基于β-SiAlON:Eu2+的绿色发射磷光体，特别是具有化学式Eux(A1)6-z(A2)zOyN8-z(A3)2(x+z-y)，其中0<z≤4.2；0≤y≤z；0<x<0.1；A1是Si、C、Ge和/或Sn；A2包括A1、B、Ga和In中的一个或多个；A3包括F、Cl、Br和I中的一个或多个。由Eux(A1)6-z(A2)zOyN8-z(A3)2(x+z-y)描述的新的化合物集合具有如β-Si3N4的相同结构。元素A1和A2两者都居于Si位点上，并且O和N两者都占据P-Si3N4晶体结构的氮位点。摩尔量(z-y)的A3-离子(限定为卤素)居于氮位点上。进一步参见例如：Synthesis and Photoluminescence Properties ofβ-sialon:Eu2+(Si6- zAlzOzN8-z:Eu2+),A Promising Green Oxynitride Phosphor for White Light-EmittingDiodes,R.-J.Xiez,N.Hirosaki,H.-L.Li,Y.Q.Li和M.Mitomo,J.Electrochem.Soc.2007volume 154,issue 10,J314-J319。
适当的第一发光材料的具体示例是如下的发光材料，其具有从510nm-530nm(特别地为515-525nm)的范围选择的峰值位置(即，在发光材料光的光谱分布中的峰值位置)，并且具有从50nm-90nm(诸如特别是60nm-80nm，如约70nm)的范围选择的FWHM。特别地，这适用于相对窄带的绿色发光材料。
此外，如上文所指示，该照明设备包括第二发光材料，该第二发光材料被配置成将蓝光和第一发光材料光中的一个或多个的一部分转换成第二发光材料光，该第二发光材料光具有CIE u’、具有橙色和红色中的一个或多个中的强度。第二发光材料在由光源激发时也可以提供在其他光谱区中的光强度。然而，特别地，第二发光材料光的光谱分布特别地在橙色和/或红色中，甚至更特别地在红色中。如上文所指示，术语“第二发光材料”还可以指代多种不同的发光材料，其具有贡献于第二发光材料光的不同光谱分布。特别地，第二发光材料被配置成提供如下的光谱分布，在该光谱分布中在570nm-760nm的光谱区中的功率的至少80％处于585nm-720nm的范围内。
在一些实施例中，第二发光材料可以包括从由(Ba,Sr,Ca)S:Eu、(Ba,Sr,Ca)AlSiN3:Eu和(Ba,Sr,Ca)2Si5N8:Eu组成的组中选择的一个或多个材料。在这些化合物中，铕(Eu)基本上或仅是二价的，并且代替所指示的二价阳离子中的一个或多个。一般地，Eu将不会以大于阳离子10％的量存在；它的存在将相对于它所代替的(一个或多个)阳离子特别地在约0.5％至10％的范围内，更特别地在0.5至5％的范围内。术语“:Eu”指示金属离子的一部分由Eu代替(在这些示例中由Eu2+代替)。例如，假设在CaAlSiN3:Eu中含2％Eu，正确的化学式可以是(Ca0.98Eu0.02)AlSi3。二价铕一般将代替二价阳离子，诸如上文的二价碱土阳离子，特别是Ca、Sr或Ba。
材料(Ba,Sr,Ca)S:Eu也可以被指示为MS:Eu，其中M是从由钡(Ba)、锶(Sr)和钙(Ca)组成的组中选择的一个或多个元素；特别地，M在该化合物中包括钙或锶、或钙和锶、更特别是钙。这里，Eu被引入并代替至少部分的M(即Ba、Sr和Ca中的一个或多个)。
此外，材料(Ba,Sr,Ca)2Si5N8:Eu还可以被指示为M2Si5N8:Eu，其中M是从由钡(Ba)、锶(Sr)和钙(Ca)组成的组中选择的一个或多个元素；特别地，M在该化合物中包括Sr和/或Ba。在另一具体实施例中，M由Sr和/或Ba组成(不考虑Eu的存在)，特别是50％至100％(更特别是50％至90％)的Ba以及50％至0％(特别是50％至10％)的Sr，诸如Ba1.5Sr0.5Si5N8:Eu(即75％的Ba；25％的Sr)。这里，Eu被引入并代替至少部分的M，即Ba、Sr和Ca中的一个或多个。
同样，材料(Ba,Sr,Ca)AlSiN3:Eu也可以被指示为MAlSiN3:Eu，其中M是从由钡(Ba)、锶(Sr)和钙(Ca)组成的组中选择的一个或多个元素；特别地，M在该化合物中包括钙或锶、或钙和锶、更特别是钙。这里，Eu被引入并代替至少部分的M(即Ba、Sr和Ca中的一个或多个)。
在具体实施例中，第二发光材料包括MAlSiN3:Eu，其中M是从由钡(Ba)、锶(Sr)和钙(Ca)组成的组中选择的一个或多个元素，特别地Sr和Ca中的一个或多个。在一个实施例中，第二发光材料包括CaAlSiN3:Eu(“eCAS”)，并且在另一实施例中，第二发光材料包括SrAlSiN3:Eu(eSCAS)。后者相对于前者蓝移多达约30nm。特别地，这些类型的发光材料可以与第一发光材料和光源一起提供期望的光学特性。在另外的具体实施例中，第二发光材料包括不同的MAlSiN3:Eu化合物，其中第一化合物具有至少包括Ca的M，以及第二化合物具有至少包括Sr的M。因此，在这样的第一化合物中M可以主要(诸如至少50％，甚至更特别是至少90％)包括Ca，以及在这样的第二化合物中M可以主要包括Sr(诸如至少50％，甚至更特别是至少90％)。部分M可以由诸如约0.1％-4％的Eu代替。
适当的第二发光材料的具体示例是如下的发光材料，其具有从610nm-680nm(特别地616nm-650nm)的范围选择的峰值位置(即，在发光材料光谱分布中的峰值位置)，并且具有从60nm-150nm(诸如特别是60nm-130nm，如约80-120nm)的范围选择的FWHM。
在具体的实施例中，第二发光材料包括第一种第二发光材料和第二种第二发光材料，第一种发光材料具有从610nm-640nm的范围选择的第一个第二峰值最大值和从60nm-110nm的范围选择的半高全宽，第二种第二发光材料具有从630nm-680nm的范围选择的第二个第二发光材料峰值最大值和从60nm-130nm的范围选择的半高全宽，并且其中第一个第二峰值最大值和第二个第二峰值最大值相差至少10nm，诸如在15nm-40nm的范围内。第一种第二发光材料可以比第二种第二发光材料稍微更橙，并且第二种第二发光材料可以(因此)比第一种第二发光材料稍微更红。
(一种或多种)发光材料可以如此提供，诸如主要或甚至完全由(一种或多种)发光材料组成的发光材料的涂层，或者可以被嵌入在基质中，诸如硅酮基质或PMMA基质。这些实施例的组合也是可以的。不同的发光材料可以以不同的方式提供，并且可以例如被提供在不同的基质层或不同的基质中。
在具体实施例中，固态光源具有LED裸片，其中该照明设备包括光转换器，光转换器包括上述第一发光材料和上述第二发光材料，并且其中光转换器与LED裸片物理接触。注意，可选的是，光转换器可以仅包括发光材料中的一种。此外，术语“光转换器”还可以指代多个(不同的)光转换器。另外，当应用多个光源时，一个或多个光源可被辐射地耦合到基本上仅包括第一发光材料的一个或多个光转换器，并且一个或多个光源可以被辐射地耦合到基本上仅包括第二种发光材料的一个或多个光转换器。光转换器可以包括石榴石材料、或聚合物材料(如树脂)、或PMMA或硅氧烷聚合物等。光转换器对于光源光和发光材料光是透射的。在可以与前述实施例中的一个或多个实施例组合的另外的实施例中，光转换器不与光源物理接触，而是被配置在距LED裸片一些距离处，诸如距LED裸片0.5mm-100mm。
照明设备被特别地配置成(以第一设置)提供白光。因此，特别地，照明设备被配置成以照明设备的上述第一设置来提供白色照明设备光。短语“以照明设备的第一设置”指示照明设备至少包括单一设置，诸如“开”。因此，本发明还提供除了“开”和“关”之外(基本上)没有强度可调性的照明设备。当存在多于一个光源时，多个设置可以特别可用。当多个设置是可能的时，至少一个设置可以提供白光。其他设置可以提供具有不同色温的白光或有色光等。
术语“白光”在本文中是本领域技术人员已知的。特别地，其涉及具有在约2000K至20000K之间(特别是2700K至20000K之间)的相关色温(CCT)的光，对于一般照明特别是在约2700K和6500K的范围内，并且对于背光照明目的特别是在约7000K和20000K的范围内，并且特别是距BBL(黑体轨迹)约15SDCM(颜色匹配标准偏差)内，特别是距BBL约10SDCM内，甚至在一些实施例中距BBL约5SDCM内。
因此，当照明设备还包括被配置成控制照明设备光(通过控制(一个或多个)光源)的控制系统时，可以特别地提供多个设置。因此，在又一实施例中，发光设备还可以包括控制系统，该控制系统被配置成控制提供给(一个或多个)(固态)光源的功率。备选地或附加地，控制系统可以(被配置)在发光设备的外部。可选地，控制系统可以包括多个元件，其中一些元件可以由发光设备包含，而其他元件可以在发光设备的外部(诸如远程用户接口，还参见下文)。发光设备可以例如被集成在照明系统中，该照明系统具有多个发光设备和本文所描述的之外的可选的其他类型的发光设备。
在又一具体实施例中，控制系统被配置成根据用户接口的输入信号来控制提供给一个或多个(固态)光源的功率。该用户接口可以被集成在发光设备中，但也可以远离发光设备。因此，用户接口可以在一些实施例中被集成在发光设备中，但是在其他的一些实施例中可以与发光设备分离。用户接口可以例如是图形用户界面。此外，用户接口可以由用于智能手机或其他类型的安卓设备的应用程序提供。因此，本发明还提供了可选地在记录载体(存储介质)上实现的计算机程序产品，该计算机程序产品在计算机上运行时执行如本文所描述的方法(见下文)和/或可以(根据提供给一个或多个(固态)光源的功率)控制如本文所描述的发光设备(的发光设备光的色温)。
备选地或附加地，控制系统被配置成根据传感器信号和计时器中的一个或多个来控制提供给一个或多个(固态)光源的功率。为此，例如可以使用计时器和/或传感器。例如，定时器可以用于在预定时间之后关断。此外，例如，传感器可以是被配置成感测运动的运动传感器，其中控制系统被配置成当运动传感器感测到运动或存在例如人时接通发光设备。此外，传感器可以是光学传感器，例如，以感测光，特别是由(利用发光设备光照射的)产品反射的发光设备光。
因此，在另一方面中，本发明还提供一种照明系统，该照明系统包括如本文所限定的发光设备、以及被配置成控制发光设备的控制系统。如上文所指示，控制系统也可以由照明设备包含。照明系统特别地可以包括控制系统，该控制系统被配置成控制照明设备和一个或多个其他设备，诸如本文所描述的多个照明设备以及可选地还有其他照明设备。控制系统可以根据传感器信号和计时器中的一个或多个(也参见上文)来控制一个或多个照明设备。
如上文所指示，期望的色温是至多为3500K。因此，特别地色温从2000K-3500K的范围选择，甚至更特别地从2500K-3500K的范围选择。此外，特别地，色点(CIE u’v’1976)特别地低于BBL。因此，在另外的实施例中，照明设备被配置成以照明设备的第一设置提供白色照明设备光，该白色照明设备光具有至多3500K的色温并且具有至少0.005的CIE v’，诸如低于黑体轨迹(BBL)至少0.008。甚至更特别地，照明设备被配置成以照明设备的上述第一设置提供白光照明设备光，该白光照明设备光具有低于黑体轨迹(BBL)至多0.02(特别是至多0.015)的CIE v’。如上文所指示，本领域技术人员知道如何从具有发光材料数据的库中选择发光材料以提供期望的光学特性。
在另外的实施例中，照明设备被配置成以照明设备的上述第一设置提供具有至少80(特别是至少90)的显色指数(CRI)的白色照明设备光。因此，特别地，选择能够(以第一设置)提供照明设备光的这种CRI的光源和发光材料。
在另外的实施例中，照明设备被配置成以照明设备的上述第一设置提供具有至少80(甚至更特别地至少90，又甚至更特别地至少100，诸如范围为101-120)的全色域指数(GAI)的白色照明设备光。因此，特别地，选择能够(以第一设置)提供这种GAI的光源和发光材料。
在发光设备的一个具体实施例中，固态光源、第一发光材料和第二发光材料被配置成提供如下的光谱分布，在该光谱分布中，在380nm-495nm的光谱区中的功率的至少80％处于440nm-480nm的范围内，在470nm-650nm的光谱区中的功率的至少80％处于485nm-630nm的范围内，并且在570nm-760nm的光谱区中的功率的至少80％处于585nm-720nm的范围内。甚至更特别地，固态光源、第一发光材料和第二发光材料被配置成提供如下的光谱分布，该光谱分布具有：从440nm-450nm的范围选择的第一最大值，该第一最大值具有从15nm-30nm的范围选择的半高全宽(即，特别地由光源提供)；以及包括至少两个最大值的带，其中第二最大值从515nm-545nm的范围选择(由于第一发光材料)并且第三最大值从610nm-630nm的范围选择(由于第二发光材料)，其中该带在500nm-680nm的波长范围上具有第一最大值的至少40％的强度(w瓦特)。该发光带由第一发光材料和第二发光材料的发光提供。换而言之，这种发光设备的发光光谱中的高度在440nm-450nm处具有第一最大值，并且在500nm-680nm的整个波长范围上，光谱强度至少高达在440-450nm处峰值最大值的50％。
因此，在具体实施例中，固态光源被配置成提供具有从440nm-470nm的范围选择的主波长的蓝光，其中第一发光材料具有从510-530nm的范围选择的峰值最大值和从60nm-80nm的范围选择的半高全宽，并且其中第二发光材料包括第一种第二发光材料和第二种第二发光材料，第一种第二发光材料具有从610nm-640nm的范围选择的第一个第二峰值最大值和从60nm-110nm的范围选择的半高全宽，第二种第二发光材料具有从630nm-680nm的范围选择的第二个第二发光材料峰值最大值，并且具有从60nm-130nm的范围选择的半高全宽，并且其中第一个第二峰值最大值和第二个第二峰值最大值相差至少10nm。
在又一实施例中，固态光源被配置成提供具有从440nm-470nm的范围选择的主波长的蓝光，其中第一发光材料具有从510nm-560nm的范围选择的峰值最大值和从90nm-150nm的范围选择的半高全宽，并且其中第二发光材料包括第一种第二发光材料和第二种第二发光材料，第一种第二发光材料具有从610-640的范围选择的第一个第二峰值最大值和从60nm-110nm的范围选择的半高全宽，第二种第二发光材料具有从630-680nm的范围选择的第二个第二发光材料峰值最大值并且具有从60nm-130nm的范围选择的半高全宽，并且其中第一个第二峰值最大值和第二个第二峰值最大值相差至少10nm。
甚至更特别地，固态光源被配置成提供具有从445nm-465nm的范围选择的主波长的蓝光，其中第一发光材料包括Lu3Al5O12:Ce，并且其中第二发光材料包括CaAlSiN3:Eu。更特别地，固态光源被配置成提供具有从445nm-465nm的范围选择的主波长的蓝光，其中第一发光材料包括Lu3Al5O12:Ce，并且其中第二发光材料包括CaAlSiN3:Eu和SrAlSiN3:Eu。
照明设备可以是以下系统的一部分或可以应用于以下系统：例如办公室照明系统、家庭应用系统、商店照明系统、家庭照明系统、重点照明系统、聚光系统、剧院照明系统、光纤应用系统、投影系统、自发光显示系统、像素化显示系统、分段显示系统、警告标志系统、医疗照明应用系统、指示标志系统、装饰照明系统、便携式系统、汽车应用、温室照明系统、园艺照明或LCD背光照明。
照明设备可用于款待照明、零售照明等。此外，照明设备可以被配置为改型灯。此外，照明设备可以包括光学元件。例如，在一些实施例中，照明设备被配置为抛物面镀铝反射体(PAR)灯。
附图说明
现在将仅通过示例的方式参考示意性附图来描述本发明的实施例，其中对应的附图标记指示对应的部分，并且其中：
图1a-图1c示意性地描绘了本发明的一些方面；
图2示出了CE(最大)(y轴)对红色饱和指数(RSI)(x轴)的散点图：多个光源和发光材料组合，其中处于足够高的整体效率的RedSatldx>-2区域用矩形所指示；
图3示出了CIE u’(红色)(y轴)对CIE u’(黄/绿)(x轴)的散点图：满足所发明的白光源的红色饱和及效率要求的红色和绿色/黄色磷光体两者的色点；当遵照上文所指示的方程时，可以获得包括GAI的期望的光学性质；每个点指示第一发光材料和第二发光材料的发光的组合；
图4示出了设备光的适当光谱分布的一个实施例，其中x轴上为波长(nm)和y轴上为强度(以能量标度(瓦特)测量)；
图5：由Jost等人在研究中使用的用于测试光源的一般显色指数图的示例。该图示出了八个CIE 1974测试颜色样本(在CIE出版物13.3-1995中限定)的色彩改变和色调移位。虚线圆圈指示个体到原点的距离，而连接针对测试光源的点的实线指示色域面积的相对增加。图中的箭头表示八个测试颜色样本相对于参考发光体的色彩和色调的改变；以及
图6示出了设备光的适当光谱分布的一个实施例，其中x轴上为波长(nm)和y轴上为强度(以能量标度(瓦特)测量)。
示意图不一定是按比例绘制的。
具体实施方式
图1a示意性地描绘了如本文所描述的照明设备100的一个实施例。该照明设备100包括光源10、第一发光材料210和第二发光材料220，光源10被配置成提供蓝光源光11，第一发光材料210被配置成将光源光11的至少一部分转换成具有绿色光谱区和黄色光谱区中的一个或多个光谱区的光强度的第一发光材料光211，第二发光材料220被配置成将(i)光源光11的至少一部分、或(ii)光源光11的至少一部分以及第一发光将材料光211的至少一部分转换成具有橙色和/或红色光谱区中的光强度的第二发光材料光221。
此外，照明设备包括光出射面110。在本文中，在图1a的实施例中，这可以是窗口105的下游面。
术语“上游”和“下游”涉及项或特征相对于来自光生成装置的光(这里特别是第一光源)的传播的布置，其中相对于在来自光生成装置的光束内的第一位置，光束中更靠近光生成装置的第二位置是“上游”，而光束内更远离光生成装置的第三位置是“下游”。
在图1b中，这是转换器200的下游面。这里，在图1a-图1c中，转换器200包括第一发光材料210和第二发光材料220，例如，层(图1a)或混合物(图1b-图1c)。注意，转换器200还可以包括除了第一发光材料210和第二发光材料220之外的材料和/或层。在图1a中，转换器被配置在光出射面的上游，这里在窗口105的上游。特别地，当使用第一发光材料210和第二发光材料220的单独的层时，后者被配置在前者的下游，以便进一步促进第一发光材料光211的吸收。如果第二发光材料220基本上不吸收第一发光材料光211，那么层的顺序也可以反转。此外，也可以应用混合物(参见图1b-图1c)。
此外，照明设备100被配置成在光出射面110的下游提供照明设备光101。这里，如图1a所示，照明设备光101包括上述光源光11、上述第一发光材料光211和上述第二发光材料光221中的一个或多个。如上文所指示，第二发光材料220被配置成利用(i)光源光11、或(ii)光源光11和第一发光材料光211来至少部分地饱和。
第一和/或第二发光材料与光源10(特别是发光表面)之间的距离被指示为参考标记d1，d1在图1c(d1未在图1c中描绘)的情况下(基本上)为零，并且在例如图1a-图1b的实施例中d1可以在0.1mm-50mm的范围内，特别地在1mm-20mm的范围内。在示意性描绘的实施例中，距离d1是固态光源120(诸如LED裸片)的光出射表面(或发光表面)122之间的距离。
图1b示意性地进一步描绘了控制系统130，其可以包括用户接口140。因此，图1b还示意性地描绘了照明系统1000。
照明设备100可以特别地应用于提供白色照明设备光101。
在本发明中，描述了在三个参数之间具有最佳折衷的源的解决方案。起点是不具有深蓝色的白光源。对于CRI80和CRI90两者的解决方案，颜色感知可以通过将色域提高到100以上来改进。如果在效率限制内，白光的色点可能比初始色点甚至略低于BBL，初始色点为x,y＝(0.422,0.386)(即：u’,v’：0.249,0.512)。此外，在效率限制内，优质白色的GAI可以被增加以增强红色的饱和。
在一个实施例中，最佳零售照明源由以下来描述：
在应用中>1051m/W的LED效率(DC以Tj＝～85℃(结温)操作；色点目标低于BBL x,y＝(0.422,0.386)；以及GAI≥100。
为了实现GAI≥100，需要磷光体发射光谱，其具有比用于白色的主流磷光体更明显的光谱峰。具体实施例具有红色饱和指数(RedSatIdx)>-2以及尽可能高的CE(max)(其中CE是转换效率(Lm/瓦特：提供给灯的流明灯/瓦特))。基于这个准则，选择了图2中给出的数据点(被指示在框中)。
图3示出了CIE u’(红色)(y轴)对CIE u’(黄色/绿色)(x轴)的散点图：满足所发明的白光源的GAI和效率要求的红色和绿色/黄色磷光体两者的色点；当遵照上文所指示的方程时，可以获得包括Ga的期望的光学性质。线II反映了方程CIE u’(221)＝1.58*CIEu’(211)+0.255，并且线I反映了方程CIE u’(221)＝2.3*CIE u’(211)+0.04。在这些线内，(a)绿色和/或黄色和(b)橙色和/或红色的发光材料组合提供了CRI、效率、GAI等中的一项或多项的期望光学性质(与光源组合)。
此外，看起来两个具体的子区提供了特别好的结果。这些子区被指示有区域IV和VI，甚至更特别地是子区III和V(后者是前者区内的较小区)。对于更淡绿色的第一发光材料，左区III、IV特别地有相关性，而对于更淡黄色的第一发光材料，右区V、VI特别地有相关性。特别地，这些区提供相对好的Ga值，诸如在>100的范围内，达到约115。
图4示出了设备光101(也指示为“W”，因为它是白光)的适当光谱分布的一个实施例，其中在x轴上为波长(nm)并且在y轴上为强度(以W)。参考标记B指示蓝光谱分布，Y(O)指示黄色发光材料的光谱分布(没有由(一个或多个)红色磷光体重新吸收)，以及Y指示在白光W的总光谱分布中黄色/绿色发光材料的光谱分布。同样，参考标记R(O)和R指示红色发光材料的光谱分布和在总光谱分布W中红色发光材料的光谱分布。同样，参考标记O(O)和O指示橙色发光材料的光谱分布以及在总光谱分布W中橙红色发光材料的光谱分布。注意，橙色发光材料也是红色发光材料，但是在橙色光谱部分中具有相对更多的光谱强度(峰值波长在600nm-630nm的范围内)。图4示出了光谱分布，该光谱分布具有：选自440nm-450nm的范围的第一最大值(在2.8.10-3)，第一最大值具有选自15nm-30nm的范围的半高全宽；以及包括至少两个最大值的带，其中第二最大值选自515nm-545nm的范围以及第三最大值选自610nm-630nm的范围，其中该带在500-680nm的波长范围上具有第一最大值的至少40％的强度(即，至少0.4*在2.8.10-3)。
图5示出了由Jost等人在研究中使用的用于测试光源的一般显色指数图的一个示例。该图示出了八个CIE1974测试颜色样本(在CIE出版物13.3-1995中限定)的色彩改变和色调移位。虚线圆圈指示个体到原点的距离，而连接针对测试光源的点的实线指示色域面积的相对增加。图中的箭头表示八个测试颜色样本相对于参考发光体的色彩和色调的改变。
下文给出了一些另外的示例，其中448nm的蓝色LED与在最后一列中所指示的窄绿色磷光体(PWL)以及2种红色磷光体(SrAlSiN3:Eu(“橙色”)和CaAlSiN3:Eu(“红色”))的混合物的组合，它们都给出期望的光谱特性(诸如超过90的CRI、以及超过100的GAI)。
表1：与窄带的绿色/黄色的组合
Figure BDA0001646327580000261
因此，除其他之外，本发明提供了用于提供蓝光的光源、用于提供第一发光材料光的第一发光材料以及用于提供第二发光材料光的第二发光材料，这些被配置成提供(以第一设置)白色照明设备光，该白色照明设备光具有对于蓝光在11％-14％(特别地为11.9％-12.7％)、对于第一发光材料光在31％-35％(特别地为32.7％-33.5％)、以及对于第二发光材料光在52％-57％(特别地为53.9％-55.3％)的范围内的光谱分布(瓦特)。甚至更特别地，本发明提供了用于提供蓝光的光源、用于提供第一发光材料光的第一发光材料以及用于提供第二发光材料光的第二发光材料，其中第二发光材料包括用于提供第一种第二发光材料光的第一种第二发光材料、以及用于提供第二种第二发光材料光的第二种第二发光材料，这些被配置成(以第一设置)提供白色照明设备光，该白色照明设备光具有对于蓝光在11％-14％(特别地为11.9％-12.7％)、对于第一发光材料光在31％-35％(特别地为32.7％-33.5％)、以及对于第一种第二发光材料光在28％-50％(特别地为29.8％-47.9％)、以及对于第二种第二发光材料光在5％-27％(特别地为6％-25.5％)的范围内的光谱分布(瓦特)。特别地，这适用于具有诸如在60nm-90nm的范围内的相对窄带宽的第一发光材料。
图4与上文表1中所示的组合中的一个有关。
基于石榴石的第一发光材料可以提供第一发光材料光的较宽的光谱分布，诸如在110nm-140nm的范围内。给出了示例，其中448nm蓝色LED与较宽的绿色(黄色)和2种红色磷光体(SrAlSiN3:Eu(“橙色”)和CaAlSiN3:Eu(“红色”))的混合物的组合，这些均给出期望的光谱特性(诸如超过90的CRI、以及超过100的GAI)。
表2：与宽带的绿色/黄色CRI的组合
Figure BDA0001646327580000271
Figure BDA0001646327580000281
因此，除其他之外，本发明提供了用于提供蓝光的光源、用于提供第一发光材料光的第一发光材料以及用于提供第二发光材料光的第二发光材料，这些被配置成提供(以第一设置)白色照明设备光，该白色照明设备光具有对于蓝光在11％-13％(特别地为11.4％-12.2％)、对于第一发光材料光在40％-47％(特别地为41％-45.9％)、以及对于第二发光材料光在41％-49％(特别地为42.1％-47.6％)的范围内的光谱分布(瓦特)。甚至更特别地，本发明提供了用于提供蓝光的光源、用于提供第一发光材料光的第一发光材料以及用于提供第二发光材料光的第二发光材料，其中第二发光材料包括用于提供第一种第二发光材料光的第一种第二发光材料、以及用于提供第二种第二发光材料光的第二种第二发光材料，这些被配置成(以第一设置)提供白色照明设备光，该白色照明设备光具有对于蓝光在11％-13％(特别地为11.4％-12.2％)、对于第一发光材料光在40％-47％(特别地为41％-45.9％)、以及对于第一种第二发光材料光在0％-16％(特别地为0％-14.6％)、以及对于第二种第二发光材料光在30％-48％(特别地为32％-46％)的范围内的光谱分布(瓦特)。
光谱分布的百分比(在可见光中)加起来为100％。
图6示出了设备光101(也指示为“W”，因为它是白光)的适当光谱分布的一个实施例，其中在x轴上为波长(nm)和在y轴上为强度(以W)。参考标记B指示蓝色光谱分布，Y(O)指示黄色发光材料的光谱分布(没有由(一个或多个)红色磷光体重新吸收)，以及Y指示在白光W的总光谱分布中黄色/绿色发光材料的光谱分布。同样，参考标记R(O)和R指示红色发光材料的光谱分布和在总光谱分布W中红色发光材料的光谱分布。同样，参考标记O(O)和O指示橙色发光材料的光谱分布和在总光谱分布W中橙色发光材料的光谱分布。注意，橙色发光材料也是红色发光材料，但是在橙色光谱部分中也具有相对更多的光谱强度(峰值波长在600nm-630nm的范围内)。图6示出了光谱分布，该光谱分布具有：选自440nm-450nm的范围的第一最大值(在0.0029)，第一最大值具有选自15nm-30nm的范围的半高全宽；以及包括至少两个最大值的带，其中第二最大值选自510nm-570nm的范围，以及第三最大值选自610nm-630nm的范围，其中该带在500nm-680nm的波长范围上具有第一最大值的强度的至少40％(即至少0.4*在0.0029)。注意，由于重新吸收，第一发光材料对白色曲线W的贡献与原始第一发光材料光的光谱分布Y(O)略有不同。此外，注意，第二个最大值仅作为肩部可见。然而注意，在约480nm与780nm之间的白色曲线由以下两个贡献组成：第一发光材料光和第二发光材料光，其中在该实施例中后者也由两个贡献组成。
图6与上文表2中所示的组合中的一个有关。
本领域技术人员将理解本文中的术语“基本上”，诸如在“基本上全部光”或“基本上由...组成”中的术语“基本上”。术语“基本上”还可以包括具有“完整”、“完全”、“全部”等的实施例。因此，在实施例中，形容词基本上也可以被移除。在适用的情况下，术语“基本上”还可以涉及90％或更高，诸如95％或更高，特别地99％或更高，甚至更特别地99.5％或更高，包括100％。术语“包括”还包括其中术语“包括”意味着“由...组成”的实施例。术语“和/或”特别地涉及在“和/或”之前和之后提及的一个或多个项。例如，短语“项1和/或项2”以及类似的短语可以涉及项1和项2中的一个或多个。术语“包含”在一个实施例中可以指代“由...组成”，但是在另一实施例中也可以指代“至少包含所限定的物质和任选的一种或多种其他物质”。
此外，说明书和权利要求中的术语第一、第二、第三等被用于区分类似的元件，而不一定用于描述依序或时序顺序。应理解的是，如此使用的术语在适当的情形下是可互换的，并且在本文中所描述的本发明的实施例能够以不同于本文所描述或图示的其他序列操作。
除其他之外，本文中的设备在操作期间被描述。如本领域技术人员将清楚的，本发明不限于操作方法或操作中的设备。
应注意的是，上文所提及的实施例说明而非限制本发明，并且本领域技术人员将能够在不脱离所附权利要求的范围的情况下设计出许多备选实施例。在权利要求中，括号之间的任何参考符号不应被解释为限制权利要求。使用动词“包括”及其变形不排除存在权利要求中所记载的要素或步骤以外的要素或步骤。在要素之前的数量词“一”或“一个”不排除多个这种要素的存在。本发明可以通过包括几个不同元件的硬件以及通过适当编程的计算机来实现。在枚举的几个装置的设备权利要求中，这些装置中的若干可以由一个且相同的硬件项目来实施。在相互不同的从属权利要求中记载了某些措施这一纯粹事实并不指示这些措施的组合不能被有利地使用。
本发明进一步适用于包括说明书中所描述和/或附图中所示出的特征化特征中的一个或多个特征化特征的设备。本发明进一步涉及包括说明书中所描述和/或附图中所示出的特征化特征中的一个或多个特征化特征的方法或过程。
本专利中所讨论的各个方面可以被组合以便提供附加的优点。此外，本领域技术人员将理解，可以组合实施例，并且也可以组合多于两个的实施例。此外，特征中的一些可以形成一个或多个分案申请的基础。在下文，提供了与全色域指数(GAI或Ga)相关的一些参考文献，其通过引用并入本文。
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Claims (15)

1.一种照明设备(100)，包括：固态光源(10)，所述固态光源(10)被配置成提供具有从440nm-490nm的范围选择的主波长的蓝光(11)；第一发光材料(210)，所述第一发光材料(210)被配置成将所述蓝光(11)的一部分转换成具有CIEu’(211)的、具有在绿色和黄色中的一个或多个中的强度的第一发光材料光(211)；以及第二发光材料(220)，所述第二发光材料(220)被配置成将所述蓝光(11)和所述第一发光材料光(211)中的一个或多个的一部分转换成具有CIEu’(221)的、具有在橙色和红色中的一个或多个中的强度的第二发光材料光(221)，其中所述第一发光材料(210)和所述第二发光材料(220)被选择以提供由CIEu’(211)与CIEu’(221)的最大比率、和CIEu’(211)与CIEu’(221)的最小比率限定的所述第一发光材料光(211)和所述第二发光材料光(221)，所述最大比率是CIE u’(221)＝1.58*CIEu’(211)+0.255，所述最小比率是CIE u’(221)＝2.3*CIE u’(211)+0.04，其中所述照明设备(100)被配置成以所述照明设备(100)的第一设置来提供具有最大3500K的色温的白色照明设备光(101)。
2.根据权利要求1所述的照明设备(100)，其中所述第一发光材料(210)和所述第二发光材料(220)被选择以提供由以下项限定的所述第一发光材料光(211)和所述第二发光材料光(221)：(a)在0.102-0.118的范围内的CIEu’(211)和在0.38-0.415的范围内的CIEu’(221)，或者在0.14-0.158的范围内的CIEu’(211)和在0.4-0.44的范围内的CIEu’(221)。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的照明设备(100)，其中所述固态光源(10)具有LED裸片(12)，其中所述照明设备(100)包括光转换器(200)，所述光转换器(200)包括所述第一发光材料(210)和所述第二发光材料(220)，并且其中所述光转换器与所述LED裸片(12)物理接触。
4.根据权利要求1或2所述的照明设备(100)，并且具有低于黑体轨迹(BBL)至少0.005的CIE v’，并且具有低于所述黑体轨迹(BBL)至多0.02的CIE v’。
5.根据权利要求3所述的照明设备(100)，其中所述照明设备(100)被配置成以所述照明设备(100)的所述第一设置来提供具有至少80的显色指数(CRI)的白色照明设备光(101)。
6.根据权利要求3所述的照明设备(100)，其中所述照明设备(100)被配置成以所述照明设备(100)的所述第一设置来提供具有至少100的全色域指数(GAI)的白色照明设备光(101)。
7.根据权利要求1、2、5和6中的任一项所述的照明设备(100)，其中所述固态光源(10)、所述第一发光材料(210)和所述第二发光材料(220)被配置成提供光谱分布，在所述光谱分布中，在380nm-495nm的光谱区中的功率的至少80％处于440nm-480nm的范围内，在470nm-650nm的光谱区中的功率的至少80％处于485nm-630nm的范围内，以及在570nm-760nm的光谱区中的功率的至少80％处于585nm-720nm的范围内。
8.根据权利要求1、2、5和6中的任一项所述的照明设备(100)，其中所述固态光源(10)、所述第一发光材料(210)和所述第二发光材料(220)被配置成提供光谱分布，所述光谱分布具有：从440nm-450nm的范围选择的第一最大值，所述第一最大值具有从15nm-30nm的范围选择的半高全宽；以及包括至少两个最大值的带，其中第二最大值从515nm-545nm的范围选择并且第三最大值从610nm-630nm的范围选择，其中所述带在500nm-680nm的波长范围上具有所述第一最大值的至少40％的强度。
9.根据权利要求1、2、5和6中的任一项所述的照明设备(100)，其中所述第一发光材料(210)包括M3A5O12:Ce3+，其中M从由Sc、Y、Tb、Gd、和Lu组成的组中选择，其中A从由Al、Ga、Sc和In组成的组中选择，并且其中适用以下项中的至少一项或多项：(i)M包括Lu和(ii)A包括Ga。
10.根据权利要求1、2、5和6中的任一项所述的照明设备(100)，其中所述第一发光材料(210)包括从由硅酸盐、氯硅酸盐和β-赛隆组成的组中选择的包含二价铕的发光材料。
11.根据权利要求1、2、5和6中的任一项所述的照明设备(100)，其中所述第二发光材料(220)包括MAlSiN3:Eu，其中M是从由钡(Ba)、锶(Sr)和钙(Ca)组成的组中选择的一个或多个元素。
12.根据权利要求10所述的照明设备(100)，其中所述第二发光材料(220)包括不同的MAlSiN3:Eu化合物，其中第一化合物具有至少包括Ca的M，并且第二化合物具有至少包括Sr的M。
13.根据权利要求1、2、5、6和10中的任一项所述的照明设备(100)，其中所述固态光源(10)被配置成提供具有从440nm-470nm的范围选择的主波长的蓝光(11)，其中所述第一发光材料(210)具有从510nm-530nm的范围选择的峰值最大值和从60nm-80nm的范围选择的半高全宽，并且其中所述第二发光材料(22 0)包括第一种第二发光材料和第二种第二发光材料，所述第一种第二发光材料具有从610nm-640nm的范围选择的第一个第二峰值最大值和从60nm-110nm的范围选择的半高全宽，所述第二种第二发光材料具有从630nm-680nm的范围选择的第二个第二发光材料峰值最大值并且具有从60nm-130nm的范围选择的半高全宽，并且其中所述第一个第二峰值最大值和所述第二个第二峰值最大值相差至少10nm。
14.一种照明系统(1000)，包括：根据前述权利要求1-13中的任一项所述的照明设备(100)，以及被配置成控制所述照明设备(100)的控制系统(1100)。
15.根据前述权利要求1-13中的任一项所述的照明设备(100)在零售或款待照明中的用途。
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