CN112262282B - 可调白光照明设备 - Google Patents

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Abstract

一种产生具有目标颜色相关温度(CCT)值的白光的照明设备，包括：LED阵列，其具有一个或多个红色LED、一个或多个暖白色LED以及一个或多个冷白色LED；一种或多种光致发光材料，用于使从冷白色LED发射的光的CCT值向绿色CCT值偏移和/或使从暖白色LED发射的光的CCT值向黄色CCT值偏移；以及波导材料，其具有混合区域，用于混合偏移的和未偏移的光，以便产生具有目标CCT值的白光，以及输出区域，用于输出白光。

Description

可调白光照明设备
相关申请的交叉引用
本申请要求美国临时申请号62/811,551(2019年2月28日提交)和62/677,405(2018年5 月29日提交)的优先权和利益。前述申请通过引用整体并入本申请。
技术领域
本发明总体上涉及可调白光照明设备，并且在各种实施例中更具体地涉及包括发光二极管(LED)器件的白光照明设备。
背景技术
越来越多的灯具将LED用作光源，因为它们相对于传统的基于灯丝的光源，能耗更低、尺寸更小、鲁棒性更高、使用寿命更长。传统的LED发射特定波长的光，该特定波长的范围从例如红色到蓝色或紫外(UV)光。但是，出于一般照明的目的，LED发出的单色光必须转换为广谱白光。
传统的白光LED通常是由荧光粉转换的LED构成，其中蓝色LED覆盖荧光粉涂层，将一部分发出的蓝光转换为黄光，从而产生白光。发射的光的光度特性(例如在CIE 1931颜色空间中的颜色相关温度(CCT)值或色度坐标)通常是固定的。尽管这种传统的LED照明设备可能适用于某些用途，但商业机构可能有不同的要求——例如，希望光的CCT随灯光下的个人 (例如，员工、顾客等)的昼夜节律全天变化。例如，白光的CCT可能需要在深夜较低，以有利于健康的睡眠周期，而下午则较高，以抵抗下午的疲劳。因此，需要能够发射具有可调CCT值的白光的LED设备。
发明内容
因此，本公开的各种实施例涉及能够发射具有可调特性(例如，CCT值)的白光的LED照明设备。在一个实施例中，LED照明设备采用具有多个LED的LED阵列，所述多个LED可以被单独地或成组地控制，以产生具有在一定范围内可调CCT值的白光。例如，LED照明设备可以包括一组或多组LED，每组包括至少一个红色LED，其发射具有在约600纳米(nm)和约670nm之间的发射波长的红光，一个“暖”白色LED，发射CCT值在约1800K和约2700K之间的白光，以及一个“冷”白色LED，发射CCT值在约3000K和约6500K之间的白光。可选地，每组可以包括一个红色LED和两个发射波长在约400nm至约530nm之间的蓝色LED；使用一种或多种光致发光材料(例如，荧光粉、量子点材料等)，从蓝色LED发射的光可以转换为冷白光和暖白光。在一些实施例中，每组LED包括三个蓝色LED。同样，从蓝色LED的其中两个发射的光可以转换为冷白光和暖白光。另外，使用例如深红色量子点，从第三蓝色LED发射的光可以转换为红光。可选地，每个LED可以设置在“杯状”(例如，抛物线形)反射器内，以减少从LED发射的光与设置在相邻LED上方的光致发光材料之间的“串扰”相互作用。另外，反射器可以由高反射率材料制成，以便重定向来自各个LED的向上的光，从而实现光束的至少部分准直。
在各种实施例中，LED和/或光致发光材料被封装在由例如硅制成的波导材料内。从L ED发射的光，包括未转换的光和由光致发光材料转换的光，可以在波导内部的混合区域中混合，然后导向输出区域以输出白光用于照明。因为波导材料可能导致从LED提取更多的蓝光，所以输出的白光可能具有更高的CCT值(对应于更冷的白光)。为了至少部分地抵消这种影响，在一些实施例中，可以利用一种或多种光致发光材料来将从冷白LED发射的光的CCT值向绿色CCT值偏移和/或将从暖白LED发射的光的CCT值向黄色CCT值偏移。照明设备还可以包括控制电路，用于改变与每个LED(或在一些实施例中，每组LED)相关联的参数(例如，施加的电流或电压的幅值和/或工作周期)，从而调节混合光的CCT值达到目标值。
因此，一方面，本发明涉及产生具有目标颜色相关温度(CCT)值的白光的照明设备。在各种实施例中，所述照明设备包括多个LED，这些LED具有(i)一个或多个红色LED，发射波长在约600nm和约670nm之间的红光，(ii)一个或多个暖白色LED，发射CCT值在约1800K和约2700K之间的白光；以及(iii)一个或多个冷白色LED，发射CCT值在约3000K和约6500K之间的白光；一种或多种光致发光材料(例如，荧光粉、量子点材料和/或荧光染料)，用于(i)将从冷白色LED发射的光的CCT值向绿色CCT值偏移，和/或(ii)将从暖白色LED发射的光的CCT值向黄色CCT值偏移；以及波导材料，其具有(i)混合区域，用于将偏移的光和未偏移的光混合，以产生具有目标CCT值的白光，以及(ii)输出区域，用于输出白光。
照明设备可以进一步包括控制电路，用于调节与红色LED、暖白色LED和/或冷白色LE D相关联的参数，以便改变所产生的白光的目标CCT值。在一个实施方式中，所述参数包括与红色LED、暖白色LED和/或冷白色LED相关联的电流和/或电压的幅值和/或工作周期。另外，所述控制电路可以进一步配置为分别调节红色LED、暖白色LED和冷白色LED中的每一个的参数。在一些实施例中，LED包括彼此电连接的第一组红色LED、彼此电连接的第二组暖白色LE D以及彼此电连接的第三组冷白色LED；控制电路进一步配置为分别调节红色LED、暖白色LED 和冷白色LED的每个组。
在各种实施例中，照明设备进一步包括多个杯状反射器，用于至少部分地准直从LED 发射的光。每个反射器可以具有顶部孔和底部孔，并且底部孔具有布置在其中的LED之一。反射器中的一个或多个可以是抛物线型反射器，并且布置在其中的各个LED可以位于抛物线型反射器的焦点处或附近。在一个实施例中，反射器包括硅树脂或基本上由硅树脂组成。另外，照明设备可以进一步包括密封剂材料，填充在LED之一上方的腔空间中并被相应的反射器包围。
在各种实施例中，暖白色LED中的一个或多个和/或冷白色LED中的一个或多个包括
(i)蓝色LED，发射波长在约400nm至约530nm之间的蓝光，以及(ii)辅助光致发光材料(例如，(Gd,Y)3(Al,Ga)5O12荧光粉)，与所述光致发光材料不同，用于将至少一部分蓝光转换为波长比蓝光更长的光。另外，照明设备可以进一步包括用于在其上安装LED的电路板。在一个实施例中，照明设备还包括散热结构，该散热结构热耦合至电路板以消散LED产生的热量。另外，照明设备可以进一步包括位于波导的混合区域中的一个或多个反射器，用于促进光的混合。在一个实施方式中，波导材料包括硅树脂或基本上由硅树脂组成。
另一方面，本发明涉及产生具有目标颜色相关温度(CCT)值的白光的照明设备。在各种实施例中，所述照明设备包括多个LED，这些LED包括(i)一个或多个蓝色LED，发射波长在约400nm和约530nm之间的蓝光，(ii)一个或多个暖白色LED，发射CCT值在约1800K和约270 0K之间的白光，以及(iii)一个或多个冷白色LED，发射CCT值在约3000K和约6500K之间的白光；一种或多种光致发光材料(例如，荧光粉、量子点材料和/或荧光染料)，用于(i)从冷白 LED发射的光的CCT值转向绿色CCT值和/或(ii)CCT值。荧光粉、量子点材料和/或荧光染料)，用于(i)将从冷白色LED发射的光的CCT值向绿色CCT值偏移，和/或(ii)将从暖白色LED发射的光的CCT值向黄色CCT值偏移；辅助光致发光材料(例如，深红色量子点材料)，与所述光致发光材料不同，用于将蓝光转换为波长在约600nm和约670nm之间的红光；以及波导材料，其具有(i)混合区域，用于混合偏移光和未偏移光，以便产生具有目标CCT值的白光，和(ii) 输出区域，用于输出白光。
本文使用术语“颜色”来表示由一个或多个LED发射的光的单色或峰值波长(或多个波长)。另外，本文使用的术语“均匀的”是指光强度分布，其光强度下限和光强度上限在四倍以内，优选地在彼此的二倍以内。如本文所使用的，术语“近似”、“约”、“大致”和“基本上”是指±10％，在一些实施例中为±5％。在整个说明书中，对“一个示例”、“一示例”、“一个实施例”或“一实施例”的引用是指结合该示例所描述的特定特征、结构或特性包括在本发明技术方案的至少一个示例中。因此，在整个说明书中各处出现的短语“在一个示例中”、“在一示例中”、“一个实施例”或“一实施例”不一定都指的是同一示例。此外，特定特征、结构、例程、步骤或特性可以在本发明技术方案的一个或多个示例中以任何合适方式组合。本文提供的标题仅是为了方便起见，并不旨在限制或解释所要求保护的技术的范围或含义。
附图说明
在附图中，不同视图中相同的附图标记通常代表相同的部件。而且，附图不一定按比例绘制，而是通常将重点放在说明本发明的原理上。在下文描述中，参考以下附图描述本发明的各种实施例，其中：
图1A和1B分别示出了根据各种实施例的示例照明系统的俯视图和仰视图；
图1C和图1D示出了根据各种实施例的照明系统中的LED的示例性配置；
图2A示意性地示出了根据各种实施例的照明系统的示例性三维配置；
图2B示出了根据各种实施例的LED和用于转换至少一部分LED光的波长的相关转换层的空间布置；
图2C和图2D示出了根据各种实施例的包括不同类型的LED的各种组合的LED阵列；
图2E示出了根据各种实施例的包括多个区域的转换层；
图3A和图3B示出了根据各种实施例，在照明系统中围绕LED的反射器的实施方式；
图4A和图4B示出了根据各种实施例，在CIE 1931颜色空间中从暖白色LED、冷白色LED和红色LED发射的光的示例性颜色坐标；
图4C示出了根据各种实施例，由波导/密封剂材料和一种或多种光致发光材料产生的颜色空间中的颜色坐标的偏移；
图4D示出了根据各种实施例，在CIE 1931颜色空间中的绿色区域和黄色区域；以及
图4E示出了根据各种实施例，沿着黑体曲线(BBC)对CCT值的调节。
具体实施方式
图1A概念性地示出了根据本发明的示例性照明系统100，其包括一个或多个条带照明设备102；每个条带102具有安装到电路板106(例如，印刷电路板，PCB)的多个LED 104的阵列。LED组104中的每个可以包括一个或多个LED管芯，用于发射具有相同或不同特征(例如，颜色、功率和/或CCT值)的光。LED 104可以经由电路板106电连接至安装在电路板106 的每个端部上的连接器108。然后，连接器108可以将LED 104电连接到外部设备110(例如，另一照明设备、调光设备、电源、“物联网”(IoT)设备，或其组合)，使得LED 104可以经由连接器108从外部设备110接收电力并发光。
在一些实施例中，在条带照明设备102中，LED 104电连接至控制电路112。控制电路 112可以配置为控制LED 104的运行(例如，通过调节施加到LED 104的电流和/或电压的幅值和/或工作周期)，从而调节LED 104发射的光的特性(例如，强度或亮度)。例如，控制电路112可以使用脉冲宽度调制(PWM)来调节各个LED的亮度。例如，控制电路112可以以人类无法察觉的高频快速打开和关闭各个LED。在此示例中，可以通过在特定周期(有时称为“工作周期”)内调节开启时间与关闭时间的比率来改变各个LED的亮度。开启时间与关闭时间的比率越高，LED越亮。相反，降低开启时间与关闭时间的比率使LED变暗。因此，工作周期可以与被控制的LED的平均通量正相关。控制电路112可以根据通过连接器108从外部设备110接收的控制信号来改变开启时间与关闭时间的比率。在一个实施例中，控制电路112以照明系统100外部的电路实现。例如，外部设备100中的电路可以配置为调节施加到LED 104 的电流和/或电压，从而直接控制其运行。在这种情况下，控制电路112可以完全从照明系统100中省略。
通常，LED 104、控制电路112和/或连接器108都安装至电路板106。例如，电路板106可以包括一个或多个导体以电连接安装到其上的部件。另外，电路板106可以是柔性的，以使照明系统100能够顺应不平的表面。参照图1B，在一些实施例中，电路板106的底表面连接至散热结构120(例如，常规的散热器)，用于消散LED 104产生的热量。
照明系统100中的条带照明设备102可具有特定尺寸以实现广泛的应用。例如，照明设备102可以具有不超过约1英寸的深度，不超过约25英寸的长度和不超过约4英寸的宽度。应当理解，条带照明设备102可以以其他尺寸构造，并且可以是LED组的二维阵列而不是一维条带。
在各种实施例中，LED 104间隔开一定距离(例如，25毫米(mm)或3mm)。另外，L ED104中的每个可以配置为发射具有相同或不同特性(例如，波长、CCT值等)的光。在一个实施例中，条带照明设备102包括一组或多组LED，每组包括至少一个红色LED 104-1，其具有在约600nm和约670nm之间的波长，一个“暖”白色LED 104-2，其发射CCT值在约1800K 和约2700K之间的白光，以及一个“冷”白色LED 104-3，其发射CCT值在约3000K和约6500K 之间的白光。LED 104-1、104-2、104-3的组可以在同一个条带照明设备102上连续地对齐 (如图1A 所示)，或以任何合适的配置，用于产生具有可调特性(例如，CCT值)的白光，如下文进一步所述。例如，参照图1C，LED 104-1、104-2、104-3的组可以设置在彼此邻接的连续条带102上的同一列上。或者，参考图1D，两个白色LED 104-2、104-3可以在同一条带102上彼此相邻布置，而红色LED 104-1可以与白色LED 104-2、104-3之一相邻布置，但在不同的条带上。
LED 104可以单独地或以成组的方式操作。例如，每个LED可以独立地连接到控制电路112，使得控制电路112能够单独地控制各个LED。替代地，LED 104中的一些可以布线连接在一起以允许控制电路112将它们作为单个单元来控制；不同的组可以共享或可以不共享一个或多个LED 104。例如，如上所述，照明设备100可以包括多组LED，每组包括至少一个红色LED 104-1、一个暖白色LED 104-2和一个冷白色LED 104-3。在一个实施例中，每组中的L ED 104-1、104-2、104-3电连接，使得控制电路112能够等效地控制LED 104-1、104-2、104 -3。在另一个实施例中，至少一些组中的红色LED 104-1电连接在一起；这允许控制电路112 等效地控制电连接的所有红色LED 104-1。类似地，至少一些组中的暖白色LED 104-2可以电连接在一起，并且至少一些组中的冷白色LED 104-3可以电连接在一起。这样，暖白色LED 1 04-2和冷白色LED 104-3的组可以由控制电路112以成组的方式分别控制。
参照图2A，在一些实施例中，从LED 104发射的光行进穿过周围腔202的空间并且入射到包括一种或多种光致发光材料(例如，荧光粉、量子点材料等)的一个或多个转换层20 4上，用于转换LED的光。转换层204吸收从LED 104发射的至少一些光，并且在包含与吸收的光不同的一个或多个波长的光谱中重新发射至少一些吸收的光。在各种实施例中，至少部分地基于波导材料来选择包含在转换层204中的光致发光材料。这是因为波导材料可能使来自白色LED 104-2、104-3的大部分蓝光被提取；这可能使从白色LED 104-2、104-3发射的光的 CCT值向较高的CCT值(即，较冷的白光)偏移。在一个实施例中，对转换层204上的光致发光材料进行选择，使得波长偏移由此可以至少部分地抵消由波导材料引起的偏移，如下文进一步所述。例如，可以应用相同或不同的光致发光材料(例如，荧光粉QMK58/F-U2)以将从冷白色LED 104-3发射的光的CCT值向绿色CCT值偏移和/或使从暖白色LED 104-2发射的光的C CT值向黄色CCT值偏移。
在一个实施例中，转换层204由包括光致发光材料的成分的箔构成。例如，可以使用常规的基底材料(例如，一层或多层聚合物，例如PET)和粘合剂材料(例如，硅树脂)来预制成箔；然后将光致发光材料的成分设置于基底表面上。参照图2B，当使用多个转换层20 4时，可以将包括不同光致发光材料成分的箔放置在彼此的顶部上，在它们之间可以存在或不存在间隙。在一个实施例中，可以实施为一层或多层由聚合物制成的层以分离转换层。另外，由基底材料制成的第二层可以施加到转换层204，以覆盖其上的光致发光材料。在一些实施例中，转换层204中的箔包括一种或多种量子点材料。另外，箔可以包括由3M公司或Nanoco技术有限公司制造的量子点增强膜(QDEF)，以提供用于部署量子点材料的几何形状。
如上所述，转换层204可以吸收从LED 104发射的至少一些光，并且在包含一个或多个与由LED 104发出的光不同波长(通常比LED 104发出的光波长更长)的光谱中重新发射 (或转换)至少一些吸收的光。转换的光的波长可以取决于光致发光材料的组成比率、与每种光致发光材料相关的特性以及从LED 104发射的光的波长。LED可以包括具有窄带光谱的单色LED(例如，波长在约600nm与约670nm之间的红色LED、波长在约400nm与约530nm之间的蓝色LED和/或波长在约100nm与约400nm之间的UV LED)和/或具有较宽带光谱的荧光粉转换的L ED(例如，暖白色LED 104-2和/或冷白色LED 104-3)。然后可以将已转换和未转换的光在波导材料中混合，以生成具有目标特性(例如，颜色和/或CCT值)的光；所述目标特性可以在以下进一步描述的范围内可调。
在一些实施例中，在图1A、1C和1D中示出的每组LED可以包括一个红色LED 104-1和两个蓝色LED 104-2、104-3(代替上述的一个红色LED和两个白色LED)。此外，参考图2C，转换层204可以仅设置在蓝色LED 104-2、104-3上方，且不设置在红色LED 104-1上方。光致发光材料可以将从蓝色LED 104-2、104-3发射的至少一些蓝光转换为具有更长波长的光。例如，(Gd,Y)3(Al,Ga)5O12荧光粉可以将蓝光转换为黄光。然后可以将转换后的光(例如，黄光) 和未转换的蓝光混合以产生白光。因此，通过选择光致发光材料和/或调整其组成，可以转换从蓝色LED 104-2、104-3发射的光，从而分别产生暖白光和冷白光。在一个实施例中，利用一个或多个附加的转换层204将从冷白色LED 104-3发射的光的CCT值向绿色CCT值偏移和/ 或将从暖白色LED 104-2发射的光的CCT值向黄色CCT值偏移，如下进一步所述。
在一些实施例中，LED阵列仅包括蓝色LED。例如，参照图2D，可以转换从蓝色LED 104-2、104-3中的两个发射的光以产生暖白光和冷白光，如上所述。另外，具有合适的光致发光材料(例如，由Nanoco技术有限公司制造的深红色量子点)的转换层204可以设置在第三蓝色LED 104-4上方，以便将从中发出的光转换为峰值波长约为650nm的红光。同样，从LE D发射的光，包括转换的光和未转换的光，可以被混合以产生具有在一定范围内可调的特性(例如，颜色、CIE色度坐标和/或CCT值)的光。
参照图2E，在各种实施例中，转换层204被划分为多个区域232-242；每个区域无涂层或涂覆相同或不同的光致发光材料。例如，区域232、234可以是无涂层的，以允许来自LED的未转换的蓝光穿过；区域236、238可以涂覆有第一类型的光致发光材料，使得转换后的光在与未转换的光混合后产生冷白光；区域240、242可以涂覆有第二类型的光致发光材料，使得转换后的光在与未转换的光混合后产生冷白光。因此，通过在LED 104上的不同位置处利用具有不同特性的不同类型的光致发光材料，可以实现光的目标光谱功率分布(SPD)。
再次参照图2B，从LED 104发射的光可以与布置在相邻LED上方的光致发光材料相互作用，引起“串扰”相互作用，从而导致另外的颜色。为了减少串扰交互作用，参考图3A，条带照明设备102中的每个LED 104可以被“杯状”反射器302围绕。如图所示，每个杯状反射器302通常具有顶部孔304和底部孔306；LED 104设置在底部孔306内部。孔304、306的形状可以是例如圆形、椭圆形、矩形、正方形等，并且可以彼此相同或不同。在一个实施例中，反射器302彼此邻接，使得其底部308形成连续表面。反射器302可以由高反射率的材料制成，例如来自DOWSIL的MS-2002硅树脂。
在一些实施例中，杯状反射器302的几何形状配置为在通常设置有转换层204的LED 1 04上方的特定距离D处提供光强度的均匀分布。在一个实施例中，反射器302是抛物线形反射器(即，反射表面形成截去顶端的抛物线形的反射光学器件)，且LED 104放置在抛物线的焦点处或附近。因此，从LED 104发射到反射器302上的光束可以向上重定向，以至少部分地准直光束。
参照图3B，在各种实施例中，在由反射器302形成的腔空间310内，将密封剂材料灌封在LED 104上，以至少部分地封装LED 104。在一个实施例中，LED 104上方的密封剂材料的高度大约对应于上述的特定距离D，因此腔空间310的顶表面312上的光强度可以均匀地分布而在其上没有任何可见的高强度斑点。密封剂材料可以包括诸如硅的透明材料，由诸如硅的透明材料组成，或基本上由诸如硅的透明材料组成。可选地，密封剂材料可以在反射器孔 304的顶部上形成具有凸形或圆顶形的盖；腔空间310可以充满气体，或者可以是真空的。另外，可将包含一种或多种类型的光致发光材料(例如，荧光粉、量子点材料等)的一个或多个转换层204涂覆在密封剂材料的顶表面312的内部和/或外部，以转换从LED 104发射的光，如上所述。在一些实施例中，腔空间310至少部分地由包括光致发光材料和波导材料的成分的密封剂材料填充，以允许将光致发光材料嵌入到波导材料中。
再次参照图2A，在一个实施例中，在电路板106与转换层204之间形成的腔202填充有波导材料(例如，硅树脂)，使得波导材料与电路板106的顶表面和转换层204直接接触。另外，一个或多个反射器210-214可以分别设置在波导的顶表面、底表面和/或侧表面上，使得从LED 104发射的光，包括未转换的光和由转换层204转换的光，能够在波导的混合区域216内混合；然后，混合光传播到波导的输出区域218以输出光。另外，反射器219可以设置在电路板106的顶表面上。在一个实施例中，反射器210-214、219中的至少一个由高反射率的硅树脂(例如，来自DOWSIL的CI2001)制成。替代地，高反射率箔片可用作反射器210-214、2 19中的一个或多个。应当注意，尽管图2A仅示出了LED 104和设置在波导的一侧220上的转换层206，但它们也可以以相似的空间布置设置在另一侧222上。另外，输出区域218的位置可以在波导上的任何位置，且不限于如图2A所示的波导的顶表面。
在一个实施方式中，整个电路板106被封装在波导内部；照明系统100可以包括导热路径，将电路板106的底表面连接到波导的外表面，以消散由LED 104产生的热量。在一个实施例中，通过使用导热材料作为波导材料的一部分并且将电路板106设置为与波导直接接触来形成导热路径。
如上所述，安装在电路板106上的LED 104可以单独地或以成组的方式控制，以产生具有在一定范围内的可调CCT值的光。CCT值能够变化的特定范围可以取决于LED的配置，例如LED的特定组合。图4A示出了根据各种实施例，在CIE 1931颜色空间中暖白色LED 104-2、冷白色LED 104-3和红色LED 104-1的各自的示例性颜色坐标402、404、406。如图所示，颜色坐标402、404、406形成三角形区域408的顶点；因此，由LED 104-1、104-2、104-3的这种组合产生的光的颜色坐标可以在三角形区域408内调节。图4B示出了三角形区域408的区域的放大图。如图所示，由红色LED、暖白色LED和冷白色LED产生的光的CCT值可以沿着黑体曲线410调节，其偏差小于3.0SDCM(麦克亚当椭圆)。关于组合各种LED以产生具有可调CCT 值的白光的进一步细节在例如国际申请号WO 2018/157166(2018年2月27日提交)中提供，其全部内容通过引用并入本申请。
如上所述，LED 104可以封装在波导材料(图2A)和/或密封剂材料(图3B)中。结果，来自LED的大部分蓝光被从LED中提取，这继而引起与暖白光和冷白光相关联的CCT值的偏移。例如，参照图4C，从暖白色LED 104-2发射的光的颜色坐标可以从位置402(约2700K) 偏移至位置412(3000K)；类似地，从冷白色LED 104-3发射的光的颜色坐标可以从位置404(约6500K)偏移至位置414(8000K)。偏移的程度可以取决于波导和/或密封剂的材料特性。应当注意，因为波导材料和/或密封剂材料对从红色LED 104-1发射的红光的颜色坐标406没有(或至少是有限的)影响，所以可能不需要施加光致发光材料。
在各种实施例中，通过使用例如设置在转换层204上的一种或多种光致发光材料(例如，荧光粉QMK58/F-U2)至少部分地抵消由波导和/或密封剂导致的颜色坐标偏移。在一个实施例中，光致发光材料使从冷白色LED 104-3发射的光的CCT值向绿色CCT值偏移(例如，从位置414到位置424)和/或使从暖白色LED 104-2发射的光的(Cx，Cy)值向黄色(Cx，Cy) 值偏移(例如，从位置412到位置422)。结果，通过混合分别在位置424、422、406处具有颜色坐标的冷白光、暖白光和红光而产生的光的颜色坐标可以在由新顶点424、422、406形成的新三角形区域428进行调谐。在各种实施例中，混合光的CCT值可以沿着黑体曲线410以小于1.5SDCM的偏差进行调谐。
应当注意，冷白光和暖白光的CCT值朝向偏移的绿色CCT值和黄色CCT值不一定与特定的CCT值相对应。而是，参照图4D，绿色CCT值和黄色CCT值可以是位于颜色空间中的绿色区域432和黄色区域434内的任何颜色坐标。另外，出于此目的，绿色区域432包括在颜色空间中对应于约480nm至约550nm之间的波长的所有颜色坐标，而黄色区域434包括在颜色空间中对应于约550nm至约590nm之间的波长的所有颜色坐标。
参照图4E，在各种实施例中，沿着BBC以小于1.5SDCM的偏差来调节混合光的CCT值，以匹配或补充人类昼夜节律。CCT值的调节可以通过改变从LED 104-1、104-2、104-3中的一个或多个发射的光的强度来实现。例如，当混合光的目标CCT值从颜色空间中的位置436改变为位置438时，冷白色LED 104-3的强度可以减小，而暖白色LED 104-2和/或红色LED 104-1 的强度可以可以增加。在各个实施例中，来自每个LED的光的强度贡献与LED光的颜色坐标与颜色空间中的目标颜色坐标之间的距离负相关。例如，假定目标颜色坐标是在位置438处，因为暖白光的颜色坐标422与目标颜色坐标438之间的距离d1小于冷白光的颜色坐标424和目标颜色坐标438之间的距离d2，因此来自暖白光的强度贡献可以大于来自冷白光的强度贡献。类似地，因为距离d2小于红光的颜色坐标406与目标色坐标438之间的距离d3，因此来自冷白光的强度贡献可以大于来自红光的强度贡献。
在一些实施例中，控制电路112通过改变相关联的电流和/或电压的幅值和/或工作周期来调节从LED 104-1、104-2、104-3中的一个或多个发射的光的强度。此外，控制电路112 可以包括查找表，该查找表将特定的目标CCT值映射到LED阵列内用于LED的一组强度比率。因此，当控制电路112接收到指示期望的CCT值的信息时，它可以访问查找表以检索对应的强度比率，并且基于此来调节LED的强度。
控制电路112可以包括或连接到以硬件、软件或两者的组合实现的一个或多个模块。对于其中功能作为一个或多个软件程序提供的实施例，所述程序可以用许多高级语言中的任何一种来编写，例如PYTHON、FORTRAN、PASCAL、JAVA、C、C++、C#、BASIC、各种脚本语言和/或HTML。另外，软件可以用指向驻留在目标计算机上的微处理器的汇编语言来实现；例如，如果软件配置为在IBM PC或PC克隆上运行，则可以用Intel 80x86汇编语言实现。所述软件可以实施在制品上，包括但不限于软盘、闪存盘、硬盘、光盘、磁带、PROM、EPROM、EEPROM、现场可编程门阵列或CD-ROM。可以使用例如一个或多个FPGA、CPLD或ASIC处理器来实现使用硬件电路的实施例。
本文使用的术语和表达用作描述性的术语和表达而非限制性，并且在使用这些术语和表达时，无意排除所示出和所描述的特征或其一部分的任何等同体。另外，已经描述了本发明的某些实施例，对于本领域普通技术人员将显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以使用结合本文公开的概念的其他实施例。因此，所描述的实施例被认为是仅在所有方面对本发明进行说明，而非限制。
权利要求书:

Claims (17)

1.一种产生具有目标颜色相关温度(CCT)值的白光的照明设备，包括：
多个LED，包括(i)至少一个红色LED，发射的红光的波长在600nm和670nm之间，(ii)至少一个暖白色LED，发射的白光的CCT值在1800K和2700K之间，以及(iii)至少一个冷白色LED，发射的白光的CCT值在3000K和6500K之间；
至少一种光致发光材料，用于实现以下所述中的至少一个：(i)使从冷白色LED发射的光的CCT值向绿色CCT值偏移，或(ii)从暖白色LED发射的光的CCT值向黄色CCT值偏移；以及
波导材料，其具有(i)混合区域，用于混合偏移的和未偏移的光，以产生具有目标CCT值的白光，和(ii)输出区域，用于输出白光。
2.根据权利要求1所述的照明设备，进一步包括控制电路，用于调节与所述红色LED、暖白色LED或冷白色LED中的至少一个相关联的参数，以改变所产生的白光的目标CCT值。
3.根据权利要求2所述的照明设备，其中，所述参数包括与所述红色LED、暖白色LED和/或冷白色LED相关联的电流或电压的幅值或工作周期中的至少之一。
4.根据权利要求2所述的照明设备，其中，所述控制电路配置为分别调节所述红色LED、暖白色LED和冷白色LED中的每一个的参数。
5.根据权利要求2所述的照明设备，其中，所述多个LED包括彼此电连接的第一组红色LED、彼此电连接的第二组暖白色LED以及彼此电连接的第三组冷白色，控制电路配置为分别调节红色LED、暖白色LED和冷白色LED的每个组。
6.根据权利要求1所述的照明设备，其中，所述光致发光材料包括荧光粉、量子点材料或荧光染料中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的照明设备，进一步包括多个杯状反射器，用于至少部分地准直从LED发射的光，其中，每个反射器具有顶部孔和底部孔，且所述底部孔具有设置于其中的一个LED。
8.根据权利要求7所述的照明设备，其中，所述反射器中的至少一个为抛物线形反射器，设置在其中的各个LED位于所述抛物线形反射器的焦点处或附近。
9.根据权利要求7所述的照明设备，进一步包括密封剂材料，填充在所述多个LED其中之一上方的腔空间中并被相应的反射器包围。
10.根据权利要求7所述的照明设备，其中，所述反射器包括硅树脂或基本上由硅树脂组成。
11.根据权利要求1所述的照明设备，其中，所述暖白色LED或所述冷白色LED中的至少一个包括：(i)蓝色LED，发射波长在400nm至530nm之间的蓝光，和(ii)辅助光致发光材料，不同于所述至少一种光致发光材料，用于将蓝光的至少一部分转换为波长比蓝光长的光。
12.根据权利要求1所述的照明设备，进一步包括用于在其上安装所述多个LED的电路板。
13.根据权利要求12所述的照明设备，进一步包括散热结构，其热耦合到所述电路板，用于消散由所述多个LED产生的热量。
14.根据权利要求1所述的照明设备，进一步包括位于所述波导的混合区域中的至少一个反射器，用于促进光的混合。
15.根据权利要求1所述的照明设备，其中，所述波导材料包括硅树脂或基本上由硅树脂组成。
16.一种产生具有目标颜色相关温度(CCT)值的白光的照明设备，包括：
多个LED，包括(i)至少一个蓝色LED，发射的蓝光的波长在400nm和530nm之间，(ii)至少一个暖白色LED，发射的白光的CCT值在1800K和2700K之间，以及(iii)至少一个冷白色LED，发射的白光的CCT值在3000K和6500K之间；
至少一种光致发光材料，用于实现以下所述中的至少一个：(i)使从冷白色LED发射的光的CCT值向绿色CCT值偏移，或(ii)从暖白色LED发射的光的CCT值向黄色CCT值偏移；
辅助光致发光材料，不同于所述至少一种光致发光材料，用于将蓝光转换为波长在600nm至670nm之间的红光；以及
波导材料，其具有(i)混合区域，用于混合偏移的和未偏移的光，以产生具有目标CCT值的白光，和(ii)输出区域，用于输出白光。
17.根据权利要求16所述的照明设备，其中，所述辅助光致发光材料包括深红色量子点材料。
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