CN114688500A - Led照明设备 - Google Patents

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Abstract

一种LED照明设备，包括：LED光源，其被配置为发射具有第一黑视/明视(M/P)比的白光；调谐LED光源，其被配置为发射具有在465nm至495nm的范围内的峰值波长的调谐蓝光；以及驱动控制单元，其被配置为控制分别施加到LED光源和调谐LED光源的电流，以产生具有高于第一M/P比的第二M/P比的经调谐的白光。

Description

LED照明设备
相关申请的交叉引用
本申请基于并要求于2020年12月31日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请NO.10-2020-0189659的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本公开涉及发光二极管(LED)照明设备。
背景技术
通过将诸如磷光体(例如，绿红磷光体或蓝黄红磷光体)的多种波长转换材料应用于紫外或蓝色LED芯片来实现白光发射装置。在白色照明领域中，近来需要一种以人为中心的LED照明设备和用于该以人为中心的LED照明设备中的白光发射装置。
发明内容
提供了一种用于以人为中心的照明的LED照明设备。
根据本公开的一方面，一种发光二极管(LED)照明设备包括：第一LED光源，其被配置为发射第一白光并包括：第一发光二极管，其被配置为发射具有在435nm至465nm的范围内的峰值波长的第一蓝光，第二发光二极管，其被配置为发射具有在465nm至495nm的范围内的峰值波长的第二蓝光，第一波长转换材料，其被配置为被所述第一蓝光和所述第二蓝光激发，并且发射具有在520nm至560nm的范围内的峰值波长的第一光，以及第二波长转换材料，其被配置为被所述第一蓝光和所述第二蓝光激发，并且发射具有范围为从600nm至645nm的峰值波长的第二光；第二LED光源，其被配置为发射第二白光并包括：第三发光二极管，其被配置为发射具有在435nm至465nm的范围内的峰值波长的第三蓝光，第三波长转换材料，其被配置为被所述第三蓝光激发，并且发射具有在540nm至560nm的范围内的峰值波长并且具有60nm或更小的半最大值全宽度的第三光，以及第四波长转换材料，其被配置为被所述第三蓝光激发，并且发射具有在620nm至650nm的范围内的峰值波长的第四光；调谐LED光源，其被配置为发射具有在465nm至495nm的范围内的峰值波长的调谐蓝光；以及驱动控制单元，其被配置为控制分别施加到所述第一LED光源、所述第二LED光源和所述调谐LED光源的电流，以产生经调谐的白光。
根据本公开的一方面，一种LED照明设备包括：第一LED光源，其被配置为发射第一白光并包括：第一发光二极管，其被配置为发射具有在435nm至465nm的范围内的峰值波长的第一蓝光，第二发光二极管，其被配置为发射具有在465nm至495nm的范围内的峰值波长的第二蓝光，第一波长转换材料，其被配置为被所述第一蓝光和所述第二蓝光激发，并且发射具有在520nm至560nm的范围内的峰值波长的第一光，以及第二波长转换材料，其被配置为被所述第一蓝光和所述第二蓝光激发，并且发射具有在600nm至645nm的范围内的峰值波长的第二光；第二LED光源，其被配置为发射第二白光并包括：第三发光二极管，其被配置为发射具有在435nm至465nm的范围内的峰值波长的第三蓝光，第三波长转换材料，其被配置为被所述第三蓝光激发，并且发射具有在540nm至560nm的范围内的峰值波长并且具有60nm或更小的半最大值全宽度的第三光，以及第四波长转换材料，其被配置为被所述第三蓝光激发，并且发射具有在620nm至650nm的范围内的峰值波长的第四光；以及驱动控制单元，其被配置为控制分别施加到所述第一LED光源和所述第二LED光源的电流，以产生经调谐的白光。
根据本公开的一方面，一种LED照明设备包括：LED光源，其被配置为发射具有第一黑视/明视(M/P)比的白光；调谐LED光源，其被配置为发射具有在465nm至495nm的范围内的峰值波长的调谐蓝光；以及驱动控制单元，其被配置为控制分别施加到所述LED光源和所述调谐LED光源的电流，以产生具有高于所述第一M/P比的第二M/P比的经调谐的白光。
根据本公开的一方面，一种LED照明设备包括：被配置为发射第一白光的第一LED光源、被配置为发射第二白光的第二LED光源、和被配置为发射调谐蓝光的调谐LED光源中的至少两个；以及驱动控制单元，其被配置为控制分别施加到所述第一LED光源、所述第二LED光源和所述调谐LED光源中的所述至少两个的电流，以产生包括所述第一白光、所述第二白光和所述调谐蓝光中的至少两个的组合的经调谐的白光，其中，所述第一LED光源包括：第一发光二极管，其被配置为发射具有在435nm至465nm的范围内的峰值波长的第一蓝光，第二发光二极管，其被配置为发射具有在465nm至495nm的范围内的峰值波长的第二蓝光，第一波长转换材料，其被配置为被所述第一蓝光和所述第二蓝光激发并且发射具有在520nm至560nm的范围内的峰值波长的第一光，以及第二波长转换材料，其被配置为被所述第一蓝光和所述第二蓝光激发并且发射具有在600nm至645nm的范围内的峰值波长的第二光，其中，所述第二LED光源包括：第三发光二极管，其被配置为发射具有在435nm至465nm的范围内的峰值波长的第三蓝光，第三波长转换材料，其被配置为被所述第三蓝光激发，并且发射具有在540nm至560nm的范围内的峰值波长并且具有60nm或更小的半最大值全宽度的第三光，以及第四波长转换材料，其被配置为被所述第三蓝光激发并且发射具有在620nm至650nm的范围内的峰值波长的第四光，并且其中，所述调谐LED光源被配置为发射具有在465nm至495nm的范围内的峰值波长的所述调谐蓝光。
附图说明
根据以下结合附图的描述，本公开的某些实施例的以上和其它方面、特征和优点将变得更加显而易见，在附图中：
图1是根据实施例的LED照明设备的框图。
图2A和图2B是根据实施例的分别可用于LED光源的发光装置的截面图。
图2C是示出根据实施例的可用于图2B中所示的发光装置的波长转换材料的发射光谱的曲线图。
图3A和图3B是根据实施例的分别可用于图1中所示的调谐LED光源的发光装置的截面图。
图4A和图4B是根据实施例的可用于图2A至图3B中所示的发光装置的发光二极管芯片的截面图。
图5是示出根据实施例的分别从LED照明设备的LED光源和调谐LED光源发射的白光D和调谐蓝光M的发射光谱的曲线图。
图6是示出根据实施例的从LED照明设备发射的经调谐的白光的发射光谱的曲线图。
图7是示出根据实施例的分别从LED照明设备的LED光源和调谐LED光源发射的白光N和调谐蓝光M的发射光谱的曲线图。
图8是示出根据实施例的从LED照明设备发射的经调谐的白光的发射光谱的曲线图。
图9是根据实施例的LED照明设备的框图。
图10A是示出根据实施例的分别从图9中所示的LED照明设备的第一LED光源和第二LED光源发射的第一白光D和第二白光N的发射光谱的曲线图。
图10B是示出根据实施例的图9中所示的LED照明设备的第一LED光源和第二LED光源的选择性控制的曲线图。
图11是示出根据实施例的从图9中所示的LED照明设备发射的经调谐的白光的发射光谱的曲线图。
图12是示出根据实施例的可用作图9中所示的第二LED光源的发光装置的第二白光的发射光谱的曲线图。
图13是根据实施例的LED照明设备的框图。
图14是示出根据实施例的分别从图13中所示的LED照明设备的第一LED光源、第二LED光源和调谐LED光源发射的第一白光D、第二白光N和调谐蓝光M的发射光谱的曲线图。
图15是示出根据实施例的从图13中所示的LED照明设备发射的经调谐的白光的发射光谱的曲线图。
具体实施方式
以下，将参考附图描述示例实施例。
如本领域传统的，可以按照执行所描述的一个或多个功能的块来描述和图示实施例。这些块在本文中可以被称为单元或模块等，或者被称为诸如驱动器、控制器、装置等的名称，这些块可以在物理上由诸如逻辑门、集成电路、微处理器、微控制器、存储器电路、无源电子组件、有源电子组件、光学组件、硬连线电路等的模拟或数字电路来实现，并且可以由固件和软件来驱动。例如，电路可以在一个或多个半导体芯片中体现，或者在诸如印刷电路板等的衬底支撑件上体现。块中包括的电路可以由专用硬件、或由处理器(例如，一个或多个编程的微处理器和相关联的电路)、或由用于执行该块的一些功能的专用硬件和用于执行该块的其他功能的处理器的组合来实现。实施例的每个块可以在物理上分成两个或更多个相互作用的且分立的块。同样地，实施例的块可以在物理上组合成更复杂的块。
图1是根据示例实施例的LED照明设备的框图。
参照图1，根据示例实施例的LED照明设备可以包括光源单元10、驱动控制单元20和电源单元30。光源单元10可以被配置为单独的模块，或者光源单元10和驱动控制单元20可以被配置为单个模块。
光源单元10可以包括LED光源10A和调谐LED光源10B。LED光源10A和调谐LED光源10B可以分别使用所施加的电流I1和I2而独立地工作。LED光源10A可以发射具有相关色温(CCT)的白光。例如，LED光源10A可以发射具有范围为从1800K到6500K的色温的白光。在另一实施例中，LED光源10A可以被提供为发射具有不同色温的白光的两个或更多个LED光源。调谐LED光源10B可以调节从LED光源10A发射的白光在黑视(melanopic)敏感区中的强度，黑视敏感区在图5和如下所讨论的其他附图中可以表示为“MS”。因此，光源单元10可以发射影响人类昼夜节律的黑视敏感区的强度被调节的白光。
驱动控制单元20可以包括驱动信号控制单元21和光源驱动单元25。驱动信号控制单元21可以将光源单元10的驱动信号发送到光源驱动单元25。驱动信号控制单元21可以控制从光源驱动单元25供应到光源单元10的电流I1和I2。光源驱动单元25可以包括可以驱动LED光源10A的第一驱动单元25A和可以驱动调谐LED光源10B的第二驱动单元25B。例如，第一驱动单元25A和第二驱动单元25B可以向LED光源10A和调谐LED光源10B供应由驱动信号控制单元21的驱动信号控制的电流I1和I2。光源驱动单元25可以从电源单元30接收交流或直流电力。
作为示例，驱动控制单元20还可以包括在LED照明设备内部或外部的通信模块，通信模块发送和接收诸如测量的色温的颜色特性的数据。驱动控制单元20还可以包括信号处理单元，信号处理单元处理来自照度传感器、运动传感器和图像传感器中的至少一个的数据，并将经处理的数据发送到驱动控制单元20的内部或外部、以及从驱动控制单元20的内部或外部接收经处理的数据。
在示例实施例中，LED照明设备可包括：LED光源，其被配置为发射具有第一黑视/明视(M/P)比的白光；调谐LED光源，其被配置为发射具有范围为从465nm(纳米、或十亿分之一米)到495nm的峰值波长的调谐蓝光；以及驱动控制单元，其驱动分别施加到LED光源和调谐LED光源的电流，以产生具有高于第一M/P比的第二M/P比的经调谐的白光。根据LED光源的配置，例如当包括图2A和图2B的第一发光装置和第二发光装置时，第一M/P比的范围可以为约0.2到1.2，其示例作为示例3呈现，或者例如当包括图2A的第一发光装置时，第一M/P比的范围可以为约0.6到1.2,其示例作为示例1呈现，或者例如当包括图2B的第二发光装置时，第一M/P比的范围可以为约0.1到0.7，其示例作为示例2呈现。另外，与第一M/P比中的每一个相对应的第二M/P比的范围可以为约0.3到2.6，如在例如示例4中示出的，或者可以为约0.6到2.5，如在例如示例1中示出的，或者可以为0.2到2，如在例如示例2中示出的。
在实施例中，当光被描述为具有“范围为从”第一波长到第二波长的峰值波长时，这可以意味着光可以具有在第一波长到第二波长的范围内或在第一波长到第二波长的范围之内的峰值波长，并且因此可以是包括第一波长和第二波长在内的第一波长和第二波长之间的任何波长。
以下，将参照图2A至图2C以及图1描述可用于LED光源10A的发光装置。
图2A和图2B是分别可用于图1的实施例中的LED光源(例如，LED光源10A)的发光装置100Aa和100Ab的截面图，并且图2C是示出可用于图2B的发光装置的波长转换材料的发射光谱的曲线图。图1的LED光源可包括第一发光装置100Aa和第二发光装置100Ab中的至少一个，第一发光装置100Aa和第二发光装置100Ab分别发射具有不同色温、不同M/P比等的第一白光和第二白光。
参照图2A，LED光源或第一LED光源可以包括发射具有第一M/P比的白光的第一白光发射装置100Aa，第一M/P比可以为例如约0.6到1.2，如示例1所示。第一白光发射装置100Aa可以包括封装衬底110、侧壁反射单元120、第一发光二极管130、第二发光二极管140和波长转换单元150Aa。
封装衬底110可以包括电连接到第一发光二极管130和第二发光二极管140的第一电极结构111和第二电极结构112。封装衬底110可以使用不透明树脂或具有高反射率的树脂模制，可以便于注入工艺，并且可以包括含有高反射粉末的聚合物树脂。在实施例中，封装衬底110可以由陶瓷形成。在这种情况下，热量可以容易地消散。作为示例，封装衬底110可以是印刷电路板，在该印刷电路板上形成有代替第一电极结构111和第二电极结构112的互连图案。
侧壁反射单元120可以设置在封装衬底110上，并且可以具有容纳第一发光二极管130和第二发光二极管140或者第三发光二极管135的腔。侧壁反射单元120可以具有杯形形状以提高光反射效率，但是示例实施例不限于此。作为示例，侧壁反射单元120可以形成为与封装衬底110集成。例如，侧壁反射单元120和封装衬底110可以通过同一工艺(例如，注入模制工艺)由相同的材料(例如，含有高反射白色粉末的树脂)形成。
第一发光二极管130和第二发光二极管140可以分别电连接到第一电极结构111和第二电极结构112。在示例实施例中，第一发光二极管130和第二发光二极管140通过导线W分别电连接到第一电极结构111和第二电极结构112，但是示例实施例不限于此，并且第一发光二极管130和第二发光二极管140可以以倒装芯片方式连接。第一发光二极管130可以被配置为发射具有范围为从435nm至465nm的峰值波长的第一蓝光，并且第二发光二极管140可以被配置为发射具有范围为从465nm至495nm的峰值波长的第二蓝光。
波长转换单元150Aa可以包括透光树脂152Aa以及第一波长转换材料154Aa和第二波长转换材料156Aa中的至少一个。透光树脂152Aa可以由环氧树脂、硅树脂、改性硅树脂、聚氨酯树脂、氧杂环丁烷树脂、丙烯酸纤维(acrylic)、聚碳酸酯、聚酰亚胺、以及它们的组合形成。第一波长转换材料154Aa和第二波长转换材料156Aa可被从第一发光二极管130和第二发光二极管140产生的第一蓝光和第二蓝光激发，以发射具有与第一蓝光和第二蓝光的波长不同的波长的光。例如，第一波长转换材料154Aa可以被第一蓝光和第二蓝光中的至少一个激发以发射具有520nm到560nm的峰值波长的第一光，并且第二波长转换材料156Aa可以被第一蓝光和第二蓝光中的至少一个激发以发射具有600nm到645nm的峰值波长的第二光。第一波长转换材料154Aa可以包括从由例如(Ga，Gd，Y)2Al5O12:Ce、La3Si6Ni:Ce，(Sr，Ca，Ba)Si2O2N2:Eu、(Sr，Ba)Si2O4:Eu、以及它们的组合组成的组中选择的至少一种磷光体。第二波长转换材料可以包括从由例如(Sr，Ca)AlSiN3:Eu、CaAlSiN3:Eu、KxSiFy:Mn4+(其中2≤x≤3，并且其中4≤y≤7)、α-SiAlON:Eu、SrAl2Li2O2N2、MGF:Mn4+、以及它们的组合组成的组中选择的至少一种磷光体。第一波长转换材料154Aa和第二波长转换材料156Aa中的至少一个通过第一蓝光获得的激发效率可以比通过第二蓝光获得的激发效率高。在示例实施例中，第一波长转换材料154Aa和第二波长转换材料156Aa可以分散在透光树脂152Aa中，但是示例实施例不限于此。在一个示例中，第一波长转换材料154Aa和第二波长转换材料156Aa可被提供为被第一发光二极管130和第二发光二极管140的表面围绕。
第一白光发射装置100Aa可以发射第一白光，在第一白光中，由第一波长转换材料154Aa和第二波长转换材料156Aa转换的第一光和第二光与其它未转换的第一蓝光和第二蓝光组合。在示例实施例中，第一白光可被配置为具有满足考虑到蓝光危害(BLH)、昼夜节律等的特定条件的发射光谱。下面将关于示例3详细地描述其示例。
参照图2B，LED光源或第二LED光源100Ab可包括发射具有第一M/P比(例如，如在例如示例2中所示，第一M/P比在约0.1至约0.7的范围内)的第二白光的第二白光发射装置。第二白光发射装置100Ab可以包括封装衬底110、侧壁反射单元120、至少一个第三发光二极管135和波长转换单元150Ab。例如，第二白光发射装置100Ab可以包括具有范围为从435nm至465nm的峰值波长的一个或两个第三发光二极管135。除了波长转换单元150Ab之外的组件具有与图2A中的由相同的附图标记表示的组件相同或相似的特征，从而将省略重复的描述。
波长转换单元150Ab可包括透光树脂152Ab以及第三波长转换材料154Ab和第四波长转换材料156Ab。第三波长转换材料154Ab和第四波长转换材料156Ab可被从第三发光二极管135产生的第三蓝光激发，以发射具有与第三蓝光的波长不同的波长的光。例如，第三波长转换材料154Ab可被第三蓝光激发以发射具有范围为从540nm至560nm的峰值波长以及60nm或更小的半最大值全宽度(full width at half maximum)的第三光，并且第四波长转换材料156Ab可被第三蓝光激发以发射具有范围为从620nm至650nm的峰值波长的第四光。从第三发光二极管135产生的第三蓝光可具有范围为从435nm至465nm的峰值波长。
第三波长转换材料154Ab可被配置为发射具有比常规绿色波长转换材料稍高的峰值波长的绿光，以在最终白光的光谱处减小465nm至495nm的范围。第三波长转换材料154Ab可包括例如β-Si6-zAlzOzN8-z:Eu2+ z(其中0.01≤z≤5.99)，其也可被称为“β-SiAlON”磷光体。一并参照图2C，由β-SiAlON磷光体所形成的光谱G1的半最大值全宽度可小于由另一种绿色磷光体(例如硅酸盐磷光体)所形成的光谱G2的半最大值全宽度(例如约60nm或更大)。由β-SiAlON磷光体形成的光谱G1可以具有约60nm或更小的半最大值全宽度，例如在约60nm至35nm之间，或在约60nm至45nm之间。如上所述，在示例实施例中，具有60nm或更小的半最大值全宽度的第三波长转换材料154Ab可用于在LED光源的白光光谱处充分地减小465nm至495nm的区域内的强度。另一方面，由β-SiAlON磷光体形成的光谱G1可在480nm的波长处具有非常低的强度。例如，与480nm的波长处的峰值强度相比，第三波长转换材料154Ab可具有强度为10％或更小、或5％或更小、并且进一步地具有2％或更小的低强度的发射光谱。除了β-SiAlON磷光体之外，第三波长转换材料154Ab可包括满足上述峰值波长和半最大值全宽度条件的陶瓷磷光体和/或量子点。例如，量子点可包括InP/ZnS、InP/ZnSe、CdSe/CdS、CdSe/ZnS、PbS/ZnS、InP/ZnSe/ZnS、InP/GaP/ZnS、以及它们的组合。
第四波长转换材料156Ab可被选择作为用于补偿最终白光的显色指数的材料。作为示例，从第四波长转换材料156Ab发射的第四光可具有范围为从620nm到650nm的峰值波长和60nm或更小的半最大值全宽度。满足这样的波长条件的红色磷光体或量子点可以用作第四波长转换材料156Ab。第四波长转换材料156Ab可包括从由(Sr，Ca)AlSiN3:Eu、CaAlSiN3:Eu、以及它们的组合组成的组中选择的至少一种磷光体。
第二白光发射装置100Ab可以发射第二白光，在第二白光中，由第三波长转换材料154Ab和第四波长转换材料156Ab转换的第三光和第四光与其它未转换的第三蓝光组合。在示例实施例中，第二白光可被配置为具有满足考虑到显色指数、昼夜节律等的特定条件的发射光谱。将关于将稍后描述的示例3详细地描述其示例。
图3A和图3B是分别可用于图1的实施例中的调谐LED光源10B的发光装置100Ba和100Bb的截面图。
参照图3A，在示例实施例中，调谐LED光源(例如调谐LED光源10B)可以包括发射具有范围为从465nm到495nm的峰值波长的调谐蓝光的调谐光发射装置100Ba。调谐光发射装置100Ba可以包括发射具有范围为从465nm到495nm的峰值波长的调谐蓝光的发光二极管130Ba，并且可以被配置为使得波长转换材料不被包含在覆盖发光二极管130Ba的透光树脂152Ba中。因此，调谐LED光源可使用从发光二极管130Ba发射的具有范围为从465nm到495nm的峰值波长的蓝光作为调谐蓝光而无需波长转换。发光二极管130Ba可以包括顺序地设置的第一导电类型半导体层和第二导电类型半导体层、以及设置在第一导电类型半导体层和第二导电类型半导体层之间的有源层。在示例实施例中，第一导电类型半导体层和第二导电类型半导体层可以包括具有不同导电类型的半导体层，并且有源层可以是包括InxGa1-xN(其中0＜x≤1)的量子阱层。例如，第一导电类型半导体层和第二导电类型半导体层可以分别是n型氮化物半导体和p型氮化物半导体，并且有源层可以是包括InxGa1-xN(其中0.215≤x＜0.427)的量子阱层。由于除了不包括额外的波长转换材料之外，图3A的调谐光发射装置100Ba具有与图2A的发光装置100Aa相同或相似的特性，所以将省略重复的描述。
参照图3B，在示例实施例中，调谐LED光源可包括：发光二极管130Bb，其发射具有范围为从435nm到465nm的峰值波长的蓝光；以及波长转换单元150Bb，其包括波长转换材料156Bb，波长转换材料156Bb被蓝光激发以发射具有范围为从465nm到495nm的峰值波长的调谐蓝光。发光二极管130Bb可以调节图3A的发光二极管130Ba的有源层中的铟的含量，以发射具有范围为从435nm到465nm的峰值波长的蓝光。波长转换材料156Bb可以被提供为分散在透光树脂152Bb中。波长转换材料156Bb可以包括从由NaK(Li3SiO4):Eu、(Sr，Ca，Ba)Si2O2N2:Eu、和(Sr，Ba)10(PO4)6Cl2:Eu组成的组中选择的磷光体。
调谐LED光源可以提供具有范围为从435nm至465nm的峰值波长的蓝光，以调节黑视敏感区中的光谱的强度。此外，当调谐LED光源与图2A和图2B的第一LED光源或/和第二LED光源组合时，调谐LED光源可提供具有预定强度范围的蓝光。例如，与可以是上述第一蓝光和第三蓝光的具有范围为从435nm到465nm的峰值波长的蓝光的峰值强度相比，调谐LED光源可以提供具有范围为从10％到5300％的峰值强度的蓝光。示例实施例可以使用满足特定条件的LED光源和调谐LED光源，来提供考虑到人类昼夜节律的以人为中心的LED照明设备。例如，根据示例实施例的LED照明设备可具有M/P比、显色指数(CRI)和相关色温(CCT)的各种调节范围，以不仅考虑人类活动时间(例如，白天和夜晚)、而且考虑周围环境(例如，另一室内或室外照明或活动目的)来提供白光。
图4A和图4B是可用于图2A至图3B的发光装置的发光二极管芯片40A和40B的截面图。
参照图4A，作为示例，发光二极管芯片40A可包括衬底41、半导体堆叠件S和一对电极(例如第一电极48和第二电极49)。衬底41可为诸如蓝宝石的绝缘衬底。然而，示例实施例不限于此，衬底41可以是导电衬底或半导体衬底。例如，除了蓝宝石之外，衬底41可以是SiC、Si、MgAl2O4、MgO、LiAlO2、LiGaO2或GaN。可以在衬底41的上表面上形成凹凸P。凹凸P可以在提高光提取效率的同时提高单晶生长的质量。
半导体堆叠件S可以包括顺序地堆叠在衬底41上的第一导电类型半导体层44、有源层45和第二导电类型半导体层46。缓冲层42可额外地设置在衬底41与第一导电型半导体层44之间。缓冲层42可包括未掺杂的InxAlyGa1-x-yN(其中0≤x≤1，0≤y≤1)。例如，缓冲层42可以是GaN、AlN、AlGaN或InGaN，并且可以通过组合多个层或逐渐改变成分来使用。第一导电类型半导体层44可以是满足n型InxAlyGa1-x-yN(其中0≤x＜1，0≤y＜1，0≤x+y＜1)的氮化物半导体，并且n型杂质可以是硅(Si)。例如，第一导电类型半导体层44可以包括n型GaN。第二导电类型半导体层46可以是满足p型InxAlyGa1-x-yN(其中0≤x＜1，0≤y＜1，且0≤x+y＜1)的氮化物半导体层，并且p型杂质可以是镁(Mg)。例如，第二导电类型半导体层46可以被实现为具有单层结构，但是可以具有具备不同成分的多层结构。有源层45可以具有量子阱层和量子势垒层交替地堆叠的多量子阱(MQW)结构。例如，量子阱层和量子势垒层可以是具有不同成分的InxAlyGa1-x-yN(其中0≤x≤1，0≤y≤1，且0≤x+y≤1)。作为示例，量子阱层可以是InxGa1-xN(其中0＜x≤1)，并且量子势垒层可以是GaN或AlGaN。量子阱层和量子势垒层中的每一个的厚度可在1nm至50nm的范围内。有源层45不限于多量子阱结构，并且可以具有单量子阱结构。
第一电极48和第二电极49可以分别设置在第一导电类型半导体层44和第二导电类型半导体层46的台面蚀刻区域中，以设置在同一表面上。第一电极48可以包括但不限于诸如Ag、Ni、Al、Cr、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au的材料，并且可以用作包括单层或两层或更多层的结构。作为示例，第二电极49可以是诸如透明导电氧化物或透明导电氮化物的透明电极，或者可以包括石墨烯。第二电极49可以包括Al、Au、Cr、Ni、Ti和Sn中的至少一种。
参照图4B，作为示例，除了电极相关结构之外，发光二极管芯片40B可以被理解为与图4A中示出的发光二极管芯片40A相似。除非另有说明，否则本示例中的组件的描述可以参考与图4A中所示的发光二极管芯片40A相同(或相似)的组件的描述。发光二极管芯片40B可以包括分别连接到第一导电类型半导体层44和第二导电类型半导体层46的第一电极48和第二电极49。
第一电极48可以包括穿过第二导电类型半导体层46和有源层45连接到第一导电类型半导体层44的连接电极部48a、以及连接到连接电极部48a的第一电极焊盘48b。连接电极部48a可以具有与导电穿通件相同的结构。连接电极部48a可以被绝缘部47围绕，以与有源层45和第二导电类型半导体层46电分离。连接电极部48a可以设置在半导体堆叠件S被蚀刻的区域中。可以适当地设计连接电极部48a的数量、形状、间距和与第一导电类型半导体层44的接触面积，以减小接触电阻。此外，连接电极部48a可以被布置为在半导体堆叠件S上形成行和列，以改善电流流动。
第二电极49可以包括位于第二导电类型半导体层46上的欧姆接触层49a和第二电极焊盘49b。连接电极部48a和欧姆接触层49a中的每一个可以具有包括具有欧姆特性的导电材料的单层结构或多层结构。例如，可以通过沉积或溅射诸如Ag、Al、Ni和Cr的金属和诸如ITO的透明导电氧化物(TCO)中的至少一种来形成第二电极49。第一电极焊盘48b和第二电极焊盘49b可以分别连接到连接电极部48a和欧姆接触层49a，从而用作发光二极管芯片40B的外部端子。例如，第一电极焊盘48b和第二电极焊盘49b可以包括Au、Ag、Al、Ti、W、Cu、Sn、Ni、Pt、Cr、NiSn、TiW、AuSn、或它们的共晶金属。
第一电极48和第二电极49可以沿同一方向设置，并且可以以所谓的“倒装芯片”方式安装在引线框架等上。两个电极48和49可以通过绝缘部47彼此电分离。绝缘部47可以采用具有电绝缘特性的任何材料，并且可以采用任何物体，只要其具有电绝缘性，但是可以采用具有低光吸收率的材料。例如，绝缘部47可以采用氧化硅或氮化硅。作为示例，绝缘部47可以将反光粉末分散在透光材料中以形成反光结构。在实施例中，绝缘部47可以具有多层反射结构，在多层反射结构中交替地堆叠有具有不同折射率的多个绝缘层。例如，绝缘部47可以是分布式布拉格反射器(DBR)，在分布式布拉格反射器(DBR)中，具有第一折射率的第一绝缘层和具有第二折射率的第二绝缘层交替地堆叠。在多层反射结构中，具有不同折射率的多个绝缘膜可以重复地堆叠2至100次，例如3至70次，或者例如4至50次。在多层反射结构中，多个绝缘层中的每一个可以是氧化物或氮化物，诸如SiO2、SiN、SiOxNy、TiO2、Si3N4、Al2O3、TiN、AlN、ZrO2、TiAlN、和TiSiN、以及它们的组合。第一绝缘层和第二绝缘层的折射率可以被确定在约1.4至约2.5的范围内，并且可以小于第一导电类型半导体层44的折射率和衬底41的折射率。在实施例中，第一绝缘层和第二绝缘层的折射率可以小于第一导电类型半导体层44的折射率，但是大于衬底41的折射率。
<示例1>
以下，将参照图5和图6对根据示例1的LED照明设备的特征进行详细地描述。图5是示出分别从根据示例1的LED照明设备的LED光源和调谐LED光源发射的白光D和调谐蓝光M的发射光谱的曲线图。图6是示出从根据图5的实施例的LED照明设备发射的经调谐的白光的发射光谱A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8、A9和A10的曲线图。图5示出了具有6500K的相关色温的白光D以及具有480nm的峰值波长的调谐蓝光M的发射光谱。
参照图5，示例1可以包括第一LED光源和调谐LED光源，第一LED光源包括例如图2A中所示的发光装置100Aa，调谐LED光源包括例如图3A中所示的发光装置100Ba或例如图3B中所示的发光装置100Bb。第一LED光源可以在黑视敏感区MS中具有两个峰值强度，并且可以被配置为发射具有由波长转换材料调节的显色指数的第一白光D。调谐LED光源可以被配置为发射在黑视敏感区MS中具有峰值强度的调谐蓝光M。例如，第一LED光源可以发射第一蓝光和第一白光D，第一蓝光具有范围为从435nm到465nm的峰值波长，在第一白光D中，具有520nm到560nm的峰值波长的第一光和具有590nm到655nm的峰值波长的第二光被组合。此外，例如，调谐LED光源可以发射具有范围为从465nm到495nm的峰值波长的调谐蓝光M。在示例1中，驱动控制单元(例如图1的驱动控制单元20)可控制第一LED光源和调谐LED光源以产生经调谐的白光，在经调谐的白光中，第一白光D与调谐蓝光M被组合。示例1的经调谐的白光可具有M/P比显著增加的发射光谱。以下，将一起参照图6和表1至表3来描述示例1的经调谐的白光的特性。
示例1的经调谐的白光可具有范围为从约3000K到20000K的相关色温(CCT)、范围为从约30到85的显色指数(CRI)、和范围为从约0.6到2.5的M/P比。在示例1的经调谐的白光的光谱中，第二蓝光的峰值强度SB与第一蓝光的峰值强度B之比SB/B可以在1至20的范围内，并且在530nm至680nm的波段中的最大峰值强度P与第一蓝光的峰值强度B之比P/B可以在0.5至3.5的范围内。在示例1中，第一LED光源的第一白光的第一M/P比可在约0.6至1.2或约0.65至1.2的范围内，并且示例1的经调谐的白光的第二M/P比可在约0.6至2.5的范围内。当经调谐的白光的第二M/P比显著增加时，经调谐的白光的第二M/P比可为1.2或更大或者为2或更大。例如，示例1的经调谐的白光的第二M/P比可为约1.2至2.4、或约2至2.4、或约2.1至2.35。
如下在测试示例中计算上述值。通过将第一白光D与具有480nm的峰值波长的调谐蓝光组合来设计经调谐的白光的光谱，在第一白光D中，具有450nm的峰值波长的第一蓝光、具有480nm的峰值波长的第二蓝光、具有范围为从520nm至560nm的峰值波长的第一光、和具有范围为从590nm至655nm的峰值波长的第二光被组合。在这种情况下，第一白光D的相关色温被改变为3000K、3500K、4000K、5000K、5700K和6500K，并且在第一白光D的相关色温中的每一个处，调谐蓝光的强度SB与第一蓝光的强度之比在0至20的范围内变化，以测量和计算经调谐的白光的相关色温(CCI)、M/P比(M/P)和显色指数(CRI)、调谐蓝光的峰值强度SB与第一蓝光的峰值强度B之比SB/B、以及在530nm至680nm的波段中的最大峰值强度P与第一蓝光的峰值强度B之比P/B。在530nm至680nm的波段中的最大峰值强度P与第一蓝光的峰值强度B之比P/B在第一蓝光的峰值强度B为1的假设下是测量出的在530nm至680nm的波段中的最大峰值强度P。在下面的表1至表3中列出了一些测试示例，在这些测试示例中展现出了经调谐的白光的特性中的上限和/或下限。
图6示出了在上述测试示例中，在将第一白光D的相关色温设定为3000K并将调谐蓝光的相对强度SB改变为0、0.1、0.5、1.1、2.2、4.4、6.6、8.8、13.1、17.5和19.7的同时，被调谐的白光的光谱A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8、A9和A10。在调谐蓝光的相对强度SB中包括零(0)，以检查在白光被调谐之前第一白光D的诸如相关色温等的光学特性。此外，在图6的光谱A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8、A9和A10处测量相关色温等，并将相关色温等列在表1中。此外，在将第一白光D的相关色温设定为5000K和6500K并改变调谐蓝光的相对强度SB的同时被调谐的白光的光谱的相关色温等被测量并被列在表2和表3中。在表2和表3中，以与图6和表1中相同的方式进行光谱的计算和光学特性的测量。
表1
Figure BDA0003446054070000171
表2
Figure BDA0003446054070000172
表3
Figure BDA0003446054070000173
参照表1至表3，示例1的经调谐的白光在第一白光D的相关色温为5000K并且调谐蓝光的相对强度SB为5.4处可以具有例如约20000K或更小的最大相关色温，并且在第一白光D的相关色温为3000K并且调谐蓝光的相对强度SB为0.1处可以具有例如约3000K或更大的最小相关色温。此外，示例1的经调谐的白光在第一白光D的相关色温为3000K并且调谐蓝光的相对强度SB为19.7处可具有例如约2.5或更小的最大M/P比，并且在第一白光D的相关色温为3000K并且调谐蓝光的相对强度SB为0.1处可具有例如约0.6或更大的最小M/P比。此外，示例1的经调谐的白光在第一白光D的相关色温为3000K并且调谐蓝光的相对强度SB为19.7处可具有例如约30或更大的最小显色指数，并且在第一白光D的相关色温为3000K并且调谐蓝光的相对强度SB为0.1处可具有例如约85或更小的最大显色指数。具体地，调谐蓝光的峰值强度SB与第一蓝光的峰值强度B之比SB/B在第一白光D的相关色温为3000K并且调谐蓝光的相对强度SB为19.7处可以具有例如约20或更小的最大值，并且在第一白光D的相关色温为6500K并且调谐蓝光的相对强度SB为0.33处可以具有例如约1或更大的最小值。这可以被理解为影响M/P比的因素。此外，在530nm至680nm的波段中的最大峰值强度P与第一蓝光的峰值强度B之比P/B在第一白光D的相关色温为3000K并且调谐蓝光的相对强度SB为0.1处可具有例如约3.5或更小的最大值，并且在第一白光D的相关色温为6500K并且调谐蓝光的相对强度SB为2.7处可具有例如约0.5或更大的最小值。这可以主要被理解为影响显色指数的因素。如上所述，根据示例1的LED照明设备可以在宽范围内选择相关色温、显色指数和M/P比，以满足根据特定情况所需的以人为中心的白光的光学特性，并且可以获得具有显著增加的M/P比的经调谐的白光。
<示例2>
以下，将参照图7和图8对根据示例2的LED照明设备的特征进行详细描述。图7示出了分别从根据示例2的LED照明设备的LED光源和调谐LED光源发射的白光N和调谐蓝光M的发射光谱，并且图8示出了从根据图7的实施例的LED照明设备发射的经调谐的白光的发射光谱B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8、B9和B10。图7示出了具有1800K的相关色温的白光N以及具有480nm的峰值波长的调谐蓝光M的发射光谱。
参照图7，示例2可以包括第二LED光源和调谐LED光源，第二LED光源包括例如图2B中所示的发光装置100Ab，调谐LED光源包括例如图3A中所示的发光装置100Ba或图3B中所示的发光装置100Bb。第二LED光源可以被配置为发射具有在黑视敏感区MS中调节的强度的第二白光N。调谐LED光源可以被配置为发射在黑视敏感区MS中具有峰值强度的调谐蓝光M，如在示例1中。例如，第二LED光源可以发射第二白光N，在第二白光N中，具有范围为从435nm到465nm的峰值波长的第三蓝光、被蓝光激发以具有范围为从540nm到560nm的峰值波长以及60nm或更小的半最大值全宽度的第三光、以及被第三蓝光激发以具有范围为从620nm到650nm的峰值波长的第四光被组合。此外，例如，调谐LED光源可以发射具有范围为从465nm到495nm的峰值波长的调谐蓝光M。在示例2中，驱动控制单元(例如图1的驱动控制单元20)可控制第二LED光源和调谐LED光源中的每一个以产生经调谐的白光，在经调谐的白光中，第二白光N和调谐蓝光M被组合。示例2的经调谐的白光可以具有在将M/P比保持在预定水平的同时改善了显色性的发射光谱。
以下，将一起参照图8和图4至图6来描述示例2的经调谐的白光的特性。
示例2的经调谐的白光可具有范围为从约1800K至约20000K的相关色温、范围为从约3至约97的显色指数和范围为从约0.2至约2.6的M/P比。在示例2的经调谐的白光的光谱中，调谐蓝光的峰值强度SB与第三蓝光的峰值强度B之比SB/B可以在0.5至45的范围内，并且在530nm至680nm的波段中的最大峰值强度P与第三蓝光的峰值强度B之比P/B可以在0.5至10.5的范围内。在示例2中，第二白光的第一M/P比可为约0.7或更小或约0.65或更小，例如，在约0.19至约0.62或约0.5至约0.62的范围内，并且经调谐的白光的第二M/P比可在约0.2至2.6的范围内。为了确保示例2的经调谐的白光的显色性，第二白光的显色指数可以是约80或更大并且示例2的经调谐的白光的显色指数可以是约85或更大，例如，约85至约97或约88至约97。在这种情况下，经调谐的白光的第二M/P比可以在约0.2至1.1的范围内。
如下在测试示例中计算上述值。通过组合第二白光N和具有480nm的峰值波长的调谐蓝光来设计经调谐的白光的光谱，在第二白光N中，具有450nm的峰值波长的第三蓝光、由第三波长转换材料β-SiAlON发射的第三光、以及由第四波长转换材料(Sr，Ca)AlSiN3:Eu发射的第四光被组合。在这种情况下，第二白光N的相关色温被改变为1800K、2200K、2700K、3000K、3500K和4000K，并且在第二白光N的相关色温中的每一个处，调谐蓝光的强度SB与第三蓝光的强度之比在0至53的范围内变化，以测量和计算经调谐的白光的相关色温(CCI)、M/P比(M/P)和显色指数(CRI)、调谐蓝光的峰值强度SB与第三蓝光的峰值强度B之比SB/B、以及在530nm至680nm的波段中的最大峰值强度P与第三蓝光的峰值强度B之比P/B。在530nm至680nm的波段中的最大峰值强度P与第三蓝光的峰值强度B之比P/B在第三蓝光的峰值强度B为1的假设下是测量出的在530nm至680nm的波段中的最大峰值强度P。在下面的表4至表6中列出了一些测试示例，在这些测试示例中展现出了经调谐的白光的特性中的上限和/或下限。
图8示出了在以上测试示例中，在将第二白光N的相关色温设定为1800K并将调谐蓝光的相对强度SB改变为0、1、2、5、10、20、30、40、50和53的同时，被调谐的白光的光谱B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8、B9和B10。零(0)被包括在调谐蓝光的相对强度SB中以检查在白光被调谐之前第二白光N的诸如相关色温等的光学特性。此外，在图8的光谱B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8、B9和B10处测量并在表4中列出了上述相关色温等。此外，在将第二白光N的相关色温设定为2700K和4000K并改变调谐蓝光的相对强度SB的同时，被调谐的白光的光谱的相关色温等被测量并被列在表5和表6中。在表5和表6中，以与图8和表4中相同的方式执行光谱的计算和光学特性的测量。
表4
Figure BDA0003446054070000211
表5
Figure BDA0003446054070000212
表6
Figure BDA0003446054070000213
参照表4至表6，示例2的经调谐的白光在第二白光N的相关色温为4000K并且调谐蓝光的相对强度SB为4.5处可以具有最大相关色温(约20000K或更小)，并且在第二白光N的相关色温为1800K并且调谐蓝光的相对强度SB为1处可以具有例如约1800K或更大的最小相关色温。此外，示例2的经调谐的白光在第二白光N的相关色温为1800K并且调谐蓝光的相对强度SB为53处可以具有例如约2.6或更小的最大M/P比，并且在第二白光N的相关色温为1800K并且调谐蓝光的相对强度SB为1处可以具有例如约0.2或更大的最小M/P比。此外，示例2的经调谐的白光在第二白光N的相关色温为1800K并且调谐蓝光的相对强度SB为53处可以具有例如约3或更大的最小显色指数，并且在第二白光N的相关色温为2700K并且调谐蓝光的相对强度SB为1处可以具有例如约97或更小的最大显色指数。具体地，调谐蓝光的峰值强度SB与第三蓝光的峰值强度B之比SB/B在第二白光N的相关色温为1800K并且调谐蓝光的相对强度SB为53处可以具有例如约45或更小的最大值，并且在第二白光N的相关色温为4000K并且调谐蓝光的相对强度SB为0.25处可以具有例如约0.5或更大的最小值。此外，在530nm至680nm的波段中的最大峰值强度P与第三蓝光的峰值强度B之比P/B在第二白光N的相关色温为1800K并且调谐蓝光的相对强度SB为1处可具有例如约10.5或更小的最大值，并且在第二白光N的相关色温为4000K并且调谐蓝光的相对强度为4.5处可具有例如约0.5或更大的最小值。如上所述，根据示例2的LED照明设备可以获得经调谐的白光，其能够在将M/P比维持在预定水平的同时在宽范围内选择相关色温和显色指数，以满足根据特定情况所需的以人为中心的白光的光学特性。
图9是根据示例实施例的LED照明设备的框图，图10A是示出分别从根据图9的实施例的LED照明设备的第一LED光源和第二LED光源发射的第一白光D和第二白光N的发射光谱的曲线图，并且图10B是示出对根据图9的实施例的LED照明设备的第一LED光源和第二LED光源的选择性控制的曲线图。图10A示出了具有6500K的相关色温的第一白光D和具有1800K的相关色温的第二白光N的发射光谱。
参照图9，根据示例实施例的LED照明设备可以包括图2A的第一LED光源和图2B的第二LED光源，并且可以不包括调谐LED光源。例如，第一LED光源10Aa可以包括发射具有范围为从435nm到465nm的峰值波长的第一蓝光的第一发光二极管、发射具有范围为从465nm到495nm的峰值波长的第二蓝光的第二发光二极管、被第一蓝光和第二蓝光激发以发射具有范围为从520nm到560nm的峰值波长的第一光的第一波长转换材料、以及被第一蓝光和第二蓝光激发以发射具有范围为从600nm到645nm的峰值波长的第二光的第二波长转换材料，并且可以被配置为发射第一白光。第二LED光源10Ab可包括发射具有范围为从435nm至465nm的峰值波长的第三蓝光的第三发光二极管、被第三蓝光激发以发射具有范围为从540nm至560nm的峰值波长以及60nm或更小的半最大值全宽度的第三光的第三波长转换材料、以及被第三蓝光激发以发射具有范围为从620nm至650nm的峰值波长的第四光的第四波长转换材料，并且可被配置为发射第二白光。驱动控制单元20可以控制分别施加到第一LED光源10Aa和第二LED光源10Ab的电流I1和I2，以产生经调谐的白光。在示例实施例中，LED照明设备可以组合满足特定条件的第一LED光源和第二LED光源，以提供相关色温、M/P比等被调节的以人为中心的白光。由于图9中示出的LED照明设备的组件具有与图1中描述的组件相同(或相似)的特征，因此将省略重复的描述。
一起参照图10A，在示例实施例中，第一LED光源10Aa可以如示例1中那样在黑视敏感区MS中具有两个峰值强度，并且可以被配置为发射具有由波长转换材料调节的显色指数的第一白光D，并且第二LED光源10Ab可以被配置为如示例2中那样发射具有在黑视敏感区MS中调节的强度的第二白光N。在示例实施例中，驱动控制单元20可以控制第一LED光源和第二LED光源中的每一个以产生其中第一白光D和第二白光N被组合的经调谐的白光。示例实施例的经调谐的白光可以具有在将显色指数维持在高水平的同时具有经调节的M/P比的发射光谱。
一起参照图10B，示例实施例的第一LED光源10Aa和第二LED光源10Ab可以通过改变相关色温来组合。第一LED光源10Aa和第二LED光源10Ab中的每一个可以具有在特定范围内的相关色温，并且第一LED光源10Aa的第一白光D可以但不限于在比第二LED光源10Ab的第二白光N更高的相关色温范围中实现。例如，第一白光D可具有范围为从3000K至6500K的相关色温，并且第二白光N可具有范围为从1800K至4000K的相关色温。在图10B中所示的第一白光D和第二白光N的相关色温中，能够指示将稍后描述的示例3的经调谐的白光的特性的上限和下限的测试示例I、II和III被列在下面的表7至表9中。
<示例3>
以下，将一起参照图11和表7至表9来描述根据示例3的经调谐的白光的特性。图11示出了从根据示例3的LED照明设备发射的经调谐的白光的发射光谱C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10和C11。
示例3的经调谐的白光可具有范围为从约1800K至约6500K的相关色温、范围为从约80至约95的显色指数和范围为从约0.2至约1.2的M/P比。在示例3的经调谐的白光的光谱中，第二蓝光的峰值强度SB(例如范围为从465nm至495nm的峰值强度)与第三蓝光的峰值强度B(例如范围为从435nm至465nm的峰值强度)之比SB/B可以在约0.2至约2.5的范围内，并且在530nm至680nm的波段中的最大峰值强度P与第三蓝光的峰值强度B之比P/B可以在约0.5至约9的范围内。如下在测试示例中计算上述值。以与第一示例1和第二示例2的测试示例中相同的方式设计第一白光D和第二白光N。在这种情况下，第一白光D的相关色温改变为3000K、3500K、4000K、5000K、5700K和6500K，第二白光N的相关色温改变为1800K、2200K、2700K、3000K、3500K和4000K，并且结合相关色温将第一白光D的强度与第二白光N的强度之比改变为1:0、0.9:0.1、0.8:0.2、0.7:0.3、0.6:0.4、0.5:0.5、0.4:0.6、0.3:0.7、0.2:0.8、0.1:0.9和0:1，从而测量和计算每个值。第一白光D的强度和第二白光N的强度之比表示当第一白光D的强度与第二白光N的强度之和为1时的强度比率。在下面的表7至表9中列出了一些测试示例，在这些测试示例中展现出了示例3的经调谐的白光的特性中的上限和/或下限。
图11示出了在将第一白光D的相关色温设定为3000K、将第二白光N的相关色温设定为1800K、并且改变第一白光D和第二白光N的相对强度的同时，被调谐的白光的光谱C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10和C11。零(0)被包括在每个强度中，以检查在调谐第一白光D和第二白光N之前第一白光D和第二白光N的相关色温等的光学特性。此外，在图11的光谱C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10和C11中测量并在表7中列出了上述相关色温等。此外，其中第一白光D和第二白光N的相关色温分别为6500K和2700K的测试示例以及其中第一白光D和第二白光N的相关色温分别为6500K和4000K的测试示例中的经调谐的白光的相关色温等分别被测量并被列在表8和表9中。在表8和表9中，以与图11和表7中相同的方式进行光谱的计算和光学特性的测量。
表7
Figure BDA0003446054070000251
表8
Figure BDA0003446054070000252
表9
Figure BDA0003446054070000261
参照表7至表9，示例3的经调谐的白光在第一白光D和第二白光N的相关色温为6500K和4000K并且第一白光D的强度与第二白光N的强度之比为0.9:0.1处可以具有例如约6500K或更小的最大相关色温，并且在第一白光D和第二白光N的相关色温为3000K和1800K并且第一白光D的强度与第二白光N的强度之比为0.1:0.9处可以具有例如约1800K或更大的最小相关色温。此外，示例3的经调谐的白光在第一白光D和第二白光N的相关色温为6500K和4000K并且第一白光D的强度与第二白光N的强度之比为0.9:0.1处可以具有例如约1.2或更小的最大M/P比，并且在第一白光D和第二白光N的相关色温为3000K和1800K并且第一白光D的强度与第二白光N的强度之比为0.1:0.9处可以具有例如约0.2或更大的最小M/P比。此外，示例3的经调谐的白光在第一白光D和第二白光N的相关色温为6500K和2700K并且第一白光D的强度与第二白光N的强度之比为0.5:0.5处可以具有例如约95或更小的最大显色指数，并且可以在第一白光D和第二白光N的整个相关色温范围内保持约80或更大的显色指数。
范围为从465nm到495nm的峰值强度SB与范围为从435nm到465nm的峰值强度B之比SB/B在第一白光D和第二白光N的相关色温为3000K和1800K并且第一白光D的强度与第二白光N的强度之比为0.9:0.1处可以具有例如约2.5或更小的最大值，并且在第一白光D和第二白光N的相关色温为6500K和2700K并且第一白光D的强度与第二白光N的强度之比为0.1:0.9处可以具有例如约0.2或更大的最小值。此外，在530nm至680nm的波段中的最大峰值强度P与范围为从435nm至465nm的峰值强度B之比P/B在第一白光D和第二白光N的相关色温为3000K和1800K并且第一白光D的强度与第二白光N的强度之比为0.1:0.9处可具有例如约9或更小的最大值，并且在第一白光D和第二白光N的相关色温为6500K和2700K并且第一白光D的强度与第二白光N的强度之比为0.9:0.1处可具有例如约0.5或更大的最小值。如上所述，根据示例3的LED照明设备可以获得经调谐的白光，其能够在将M/P比维持在预定水平的同时在宽范围内选择相关色温和显色指数，以满足根据特定情况所需的以人为中心的白光的光学特性。
满足特定光谱条件的第一白光D和第二白光N可以用于获得上述示例3的经调谐的白光。以下，将参考图10A和图12对其进行描述。
返回图10A，在从第一LED光源发射的第一白光D的光谱中，与第一蓝光的峰值强度(例如范围从435nm到465nm的峰值强度)相比，第二蓝光的峰值强度(例如范围为从465nm到495nm的峰值强度)可以是50％或更多。为了实现BLH降低效果，第二蓝光和第一蓝光的峰值强度比可以被选择为70％或更大，并且进一步地，第二蓝光的峰值强度可以被选择为大于第一蓝光的峰值强度。在这种情况下，可以在显色指数维持在80或更大(并且详细地，90或更大)的范围内调节第二蓝光的波长和强度比。从显色性的观点来看，在520nm至560nm的波段中的最大强度可以在第二蓝光的峰值强度的50％至160％的范围内。
图12是示出可用作图9的实施例中的第二LED光源的发光装置的第二白光的发射光谱的曲线图。
图12示出了发射光谱D1、D2、D3、D4、D5和D6，其中通过将第三波长转换材料(β-SiAlON)和第四波长转换材料((Sr，Ca)AlSiN3:Eu)与发射具有445nm的波长的第三蓝光的发光二极管一起组合并且调节第三波长转换材料和第四波长转换材料的混合比，将相关色温1800K、2200K、2700K、3000K、3500K和4000K设计成不同。
参照图12，可用于本公开的第二LED光源的第二白光可满足两个光谱条件。第一光谱条件可以被定义为从蓝色LED发射的光①(例如从未转换的蓝色LED发射的光)在最终白光的光谱中的整个蓝色波长带中的光②中的比例。在这种情况下，光①的积分光强度可以表达为与440nm至460nm的波段相对应的光谱的积分量，并且光②的积分光强度可以表达为与380nm至500nm的波段相对应的光谱的积分量。光①的积分光强度可具有与光②的积分光强度成比例的恒定值，而光②的积分光强度可具有相对小的值，因为与根据常规方式的白光相比，在与黑视相关的波长带中光强度减小。如从下面的表10可以看出，取决于第一光谱条件的比率①/②可以在50％到65％的范围内。
第二光谱条件可以被定义为最终白光的光谱中的青色波段中的光
Figure BDA0003446054070000281
与绿色波段中的光
Figure BDA0003446054070000282
之比。在这种情况下，光
Figure BDA0003446054070000283
的积分光强度可表达为与480nm至500nm的波段相对应的光谱的积分量，并且光
Figure BDA0003446054070000284
的积分光强度可表达为与540nm至560nm的波段相对应的光谱的积分量。光
Figure BDA0003446054070000285
的积分光量可以是与黑视比有关的光的光强度，并且可以随着黑视比减小而具有相对小的值。如从下面的表10可以看出，取决于第二光谱条件的比率
Figure BDA0003446054070000286
可以是30％或更小。
表10
Figure BDA0003446054070000287
如上所述，可用于示例实施例的第二LED光源的第二白光可具有这样的光谱，其中，440nm至460nm的积分光强度在380nm至500nm的积分光强度的50％至65％的范围内，并且480nm至500nm的积分光强度在540nm至560nm的积分光强度的30％或更小的范围内。
根据相关色温，第二光谱条件可以进一步被分类为与黑视比相关的值。例如，当白光的相关色温在1800K至2800K的范围内时，480nm至500nm的积分光强度可以在540nm至560nm的积分光强度的6％或更小的范围内。此外，当白光的相关色温在2800K至4000K的范围内时，480nm至500nm的积分光强度可在540nm至560nm的积分光强度的10％至30％的范围内。
图13是根据示例实施例的LED照明设备的框图，并且图14是示出分别从根据图13的实施例的LED照明设备的第一LED光源、第二LED光源和调谐LED光源发射的第一白光D、第二白光N和调谐蓝光M的曲线图。图14示出了具有6500K的相关色温的第一白光D、具有1800K的相关色温的第二白光N、以及具有480nm的峰值波长的调谐蓝光M的发射光谱。
参照图13，除了第一LED光源和第二LED光源之外，根据示例实施例的LED照明设备还可以包括调谐LED光源。在示例实施例中，驱动控制单元20可以控制分别施加到第一LED光源10Aa、第二LED光源10Ab和调谐LED光源10B的电流I1、I2和I3，以产生经调谐的白光。在示例实施例中，LED照明设备可以提供具有被调节在高水平的M/P比或显色指数的以人为中心的白光。由于图13的第一LED光源和第二LED光源以及调谐LED光源具有与示例1至示例3的光源相同的特性，因此将省略重复的描述。
一起参照图14，在示例实施例中，第一LED光源10Aa可以如示例1中那样在黑视敏感区MS中具有两个峰值强度，并且可以被配置为发射具有由波长转换材料调节的显色性的第一白光D；并且第二LED光源10Ab可以被配置为如示例2中那样发射具有在黑视敏感区MS中调节的强度的第二白光N。另外，调谐LED光源10B可以被配置为发射在黑视敏感区MS中具有峰值强度的调谐蓝光M。示例实施例的经调谐的白光可以具有其中M/P比或显色指数被调节在高水平的发射光谱。
<示例4>
以下，将参照图15和表11至表13来描述根据示例4的经调谐的白光的特性。图15示出了从根据图13的实施例的LED照明设备发射的经调谐的白光的发射光谱E1、E2、E3、E4、E5、E6、E7、E8和E9。
示例4的经调谐的白光可具有范围为从约1900K至约20000K的相关色温、范围为从约7至约91的显色指数和范围为从约0.3至约2.6的M/P比。在示例4的经调谐的白光的光谱中，第二蓝光的峰值强度SB(例如范围为从465nm至495nm的峰值强度)与第一蓝光或第三蓝光的峰值强度B(例如范围为从435nm至465nm的峰值强度)之比SB/B可以在约1至约35的范围内，并且在530nm至680nm的波段中的最大峰值强度P与第一蓝光或第三蓝光的峰值强度B之比P/B可以在约0.5至约9的范围内。类似于示例3的测试示例，通过以下步骤来测量和计算上述值：将第一白光D的相关色温改变为3000K、3500K、4000K、5000K、5700K和6500K，将第二白光N的相关色温改变为1800K、2200K、2700K、3000K、3500K和4000K，在每个相关色温组合中将第一白光D的强度与第二白光N的强度之比改变为1:0、0.9:0.1、0.8:0.2、0.7:0.3、0.6:0.4、0.5:0.5、0.4:0.6、0.3:0.7、0.2:0.8、0.1:0.9、和0:1，并且将调谐蓝光的强度SB与第一蓝光的强度B之比改变为在0至46的范围内。在下面的表11至表13中列出了一些测试示例，在这些测试示例中展现出了示例4的经调谐的白光的特性中的上限和/或下限。
图15示出了在示例4的测试示例中，在将第一白光D的相关色温设定为3000K、将第二白光N的相关色温设定为1800K、将第一白光D和第二白光N的相对强度设定为10:90、并且改变调谐蓝光的强度的同时，被调谐的白光的光谱E1、E2、E3、E4、E5、E6、E7、E8和E9。在调谐蓝光的相对强度SB中包括零(0)，以检查在白光被调谐之前第一白光D的诸如相关色温等的光学特性。另外，在表12和表13中列出了在其中第一白光D和第二白光N的相关色温分别为6500K和4000K的测试示例中以及在其中第一白光D和第二白光N的相关色温分别为6500K和2700K的测试示例中的经调谐的白光的相关色温等。在表12和表13中，以与图15和表11中相同的方式进行光谱的计算和光学特性的测量。
表11
Figure BDA0003446054070000311
表12
Figure BDA0003446054070000312
表13
Figure BDA0003446054070000313
参照表11至表13，示例4的经调谐的白光在第一白光D和第二白光N的相关色温为6500K和4000K并且调谐蓝光的强度SB为3.2处可以具有例如约20000K或更小的最大相关色温，并且在第一白光D和第二白光N的相关色温为3000K和1800K并且第一白光D的强度与第二白光N的强度之比为0.1:0.9处可以具有例如约1900K或更大的最小相关色温。此外，示例4的经调谐的白光在第一白光D和第二白光N的相关色温为3000K和1800K、第一白光D的强度与第二白光N的强度之比为0.1:0.9、并且调谐蓝光的强度SB为46处可具有例如约2.6或更小的最大M/P比，并且在第一白光D和第二白光N的相关色温为3000K和1800K、第一白光D的强度与第二白光N的强度之比为0.1:0.9、并且调谐蓝光的强度SB为1处可具有例如约0.3或更大的最小M/P比。此外，示例4的经调谐的白光在第一白光D和第二白光N的相关色温为3000K和1800K、第一白光D的强度与第二白光N的强度之比为0.1:0.9、并且调谐蓝光的强度SB为1处可具有例如约91或更小的最大显色指数，并且在第一白光D和第二白光N的相关色温为3000K和1800K、第一白光D的强度与第二白光N的强度之比为0.1:0.9、并且调谐蓝光的强度SB为46处可具有例如约7或更大的最小显色指数。
此外，范围为从465nm到495nm的峰值强度SB(其可以是调谐蓝光的峰值强度)与范围为从435nm到465nm的峰值强度B之比SB/B在第一白光D和第二白光N的相关色温为3000K和1800K、第一白光D的强度与第二白光N的强度之比为0.1:0.9、并且调谐蓝光的强度SB为46处可以具有例如约35或更小的最大值，并且在第一白光D和第二白光N的相关色温为3000K和1800K、第一白光D的强度与第二白光N的强度之比为0.1:0.9、并且调谐蓝光的强度SB为1处可具有例如约1或更大的最小值。另外，在530nm到680nm的波段中的最大峰值强度P与范围为从435nm到465nm的峰值强度B之比P/B在第一白光D和第二白光N的相关色温为3000K和1800K、第一白光D的强度与第二白光N的强度之比为0.1:0.9、并且调谐蓝光的强度SB为1处可以具有例如约9或更小的最大值，并且在第一白光D和第二白光N的相关色温为6500K和4000K、第一白光D的强度与第二白光N的强度之比为0.1:0.9、并且调谐蓝光的强度SB为32处可以具有例如约0.5或更大的最小值。
如上所述，根据示例4的LED照明设备可以获得经调谐的白光，其能够将M/P比或显色指数选择为特定水平，以满足根据特定情况所需的以人为中心的白光的光学特性。例如，当第一白光的强度和第二白光的强度之和为100时，在第一白光的强度为50或更大的情况下，示例4的经调谐的白光的M/P比可以满足2或更大的值。在实施例中，当第一白光的强度和第二白光的强度之和为100时，在第一白光的强度小于50的情况下，示例4的经调谐的白光的显色指数可以满足80或更大的值。
如上所述，根据示例实施例，可以提供以人为中心的LED照明设备，其调节在465nm到495nm的区域中的光谱以调节涉及人类生物节律的褪黑激素的分泌。
尽管上面已经示出和描述了示例实施例，但是对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，可以在不脱离由所附权利要求限定的本发明构思的范围的情况下进行修改和改变。

Claims (20)

1.一种发光二极管照明设备，包括：
第一发光二极管光源，其被配置为发射第一白光并包括：
第一发光二极管，其被配置为发射具有在435nm至465nm的范围内的峰值波长的第一蓝光，
第二发光二极管，其被配置为发射具有在465nm至495nm的范围内的峰值波长的第二蓝光，
第一波长转换材料，其被配置为被所述第一蓝光和所述第二蓝光激发，并且发射具有在520nm至560nm的范围内的峰值波长的第一光，以及
第二波长转换材料，其被配置为被所述第一蓝光和所述第二蓝光激发，并且发射具有范围为从600nm至645nm的峰值波长的第二光；
第二发光二极管光源，其被配置为发射第二白光并包括：
第三发光二极管，其被配置为发射具有在435nm至465nm的范围内的峰值波长的第三蓝光，
第三波长转换材料，其被配置为被所述第三蓝光激发，并且发射具有在540nm至560nm的范围内的峰值波长并且具有60nm或更小的半最大值全宽度的第三光，以及
第四波长转换材料，其被配置为被所述第三蓝光激发，并且发射具有在620nm至650nm的范围内的峰值波长的第四光；
调谐发光二极管光源，其被配置为发射具有在465nm至495nm的范围内的峰值波长的调谐蓝光；以及
驱动控制单元，其被配置为控制分别施加到所述第一发光二极管光源、所述第二发光二极管光源和所述调谐发光二极管光源的电流，以产生经调谐的白光。
2.根据权利要求1所述的发光二极管照明设备，其中，所述驱动控制单元还被配置为驱动所述调谐发光二极管光源和所述第一发光二极管光源以产生所述经调谐的白光，并且
其中，在所述经调谐的白光的光谱中，所述第二蓝光的峰值强度与所述第一蓝光的峰值强度之比在1至20的范围内，并且在530nm至680nm的波段中的最大峰值强度与所述第一蓝光的峰值强度之比在0.5至3.5的范围内。
3.根据权利要求1所述的发光二极管照明设备，其中，所述驱动控制单元还被配置为驱动所述调谐发光二极管光源和所述第二发光二极管光源以产生所述经调谐的白光，并且
其中，在所述经调谐的白光的光谱中，所述调谐蓝光的峰值强度与所述第三蓝光的峰值强度之比在0.5至45的范围内，并且在530nm至680nm的波段中的最大峰值强度与所述第三蓝光的峰值强度之比在0.5至10.5的范围内。
4.根据权利要求1所述的发光二极管照明设备，其中，所述驱动控制单元还被配置为驱动所述第一发光二极管光源和所述第二发光二极管光源以产生所述经调谐的白光，并且
其中，在所述经调谐的白光的光谱中，在465nm至495nm的波段中的峰值强度与在435nm至465nm的波段中的峰值强度之比在0.2至2.5的范围内，并且在530nm至680nm的范围中的最大峰值强度与在435nm至465nm的波段中的峰值强度之比在0.5至9的范围内。
5.根据权利要求1所述的发光二极管照明设备，其中，所述驱动控制单元还被配置为驱动所述第一发光二极管光源、所述第二发光二极管光源和所述调谐发光二极管光源以产生所述经调谐的白光，并且
其中，在所述经调谐的白光的光谱中，在465nm至495nm的波段中的峰值强度与在435nm至465nm的波段中的峰值强度之比在1至35的范围内，并且在530nm至680nm的波段中的最大峰值强度与在435nm至465nm的波段中的峰值强度之比在0.5至9的范围内。
6.根据权利要求5所述的发光二极管照明设备，其中，基于所述第一白光的强度为50或更大并且所述第一白光的强度与所述第二白光的强度之和为100，所述经调谐的白光的黑视/明视比为2或更大。
7.根据权利要求5所述的发光二极管照明设备，其中，基于所述第一白光的强度小于50并且所述第一白光的强度与所述第二白光的强度之和为100，所述经调谐的白光的显色指数为80或更大。
8.一种发光二极管照明设备，包括：
第一发光二极管光源，其被配置为发射第一白光并包括：
第一发光二极管，其被配置为发射具有在435nm至465nm的范围内的峰值波长的第一蓝光，
第二发光二极管，其被配置为发射具有在465nm至495nm的范围内的峰值波长的第二蓝光，
第一波长转换材料，其被配置为被所述第一蓝光和所述第二蓝光激发，并且发射具有在520nm至560nm的范围内的峰值波长的第一光，以及
第二波长转换材料，其被配置为被所述第一蓝光和所述第二蓝光激发，并且发射具有在600nm至645nm的范围内的峰值波长的第二光；
第二发光二极管光源，其被配置为发射第二白光并包括：
第三发光二极管，其被配置为发射具有在435nm至465nm的范围内的峰值波长的第三蓝光，
第三波长转换材料，其被配置为被所述第三蓝光激发，并且发射具有在540nm至560nm的范围内的峰值波长并且具有60nm或更小的半最大值全宽度的第三光，以及
第四波长转换材料，其被配置为被所述第三蓝光激发，并且发射具有在620nm至650nm的范围内的峰值波长的第四光；以及
驱动控制单元，其被配置为控制分别施加到所述第一发光二极管光源和所述第二发光二极管光源的电流，以产生经调谐的白光。
9.根据权利要求8所述的发光二极管照明设备，其中，在所述第一白光的光谱中，所述第二蓝光的峰值强度与所述第一蓝光的峰值强度相比为50％或更大，并且
其中，在520nm至560nm的波段中，所述第一白光的最大强度在所述第二蓝光的峰值强度的50％至160％的范围内。
10.根据权利要求8所述的发光二极管照明设备，其中，所述第二白光的相关色温在1800K到4200K的范围内，并且
其中，在所述第二白光的光谱中，440nm至460nm的积分光强度在380nm至500nm的积分光强度的50％至65％的范围内，并且480nm至500nm的积分光强度在540nm至560nm的积分光强度的30％或更小的范围内。
11.根据权利要求8所述的发光二极管照明设备，其中，在所述经调谐的白光的光谱中，在465nm至495nm的波段中的峰值强度与在435nm至465nm的波段中的峰值强度之比在0.2至2.5的范围内，并且在530nm至680nm的波段中的最大峰值强度与在435nm至465nm的波段中的峰值强度之比在0.5至9的范围内。
12.一种发光二极管照明设备，包括：
发光二极管光源，其被配置为发射具有第一黑视/明视比的白光；
调谐发光二极管光源，其被配置为发射具有在465nm至495nm的范围内的峰值波长的调谐蓝光；以及
驱动控制单元，其被配置为控制分别施加到所述发光二极管光源和所述调谐发光二极管光源的电流，以产生具有高于所述第一黑视/明视比的第二黑视/明视比的经调谐的白光。
13.根据权利要求12所述的发光二极管照明设备，其中，所述发光二极管光源包括：
第一发光二极管，其被配置为发射具有在435nm至465nm的范围内的峰值波长的第一蓝光，
第二发光二极管，其被配置为发射具有在465nm至495nm的范围内的峰值波长的第二蓝光，
第一波长转换材料，其被配置为被所述第一蓝光和所述第二蓝光激发，并且发射具有在520nm至560nm的范围内的峰值波长的第一光，以及
第二波长转换材料，其被配置为被所述第一蓝光和所述第二蓝光激发，并且发射具有在590nm至655nm的范围内的峰值波长的第二光。
14.根据权利要求13所述的发光二极管照明设备，其中，所述第一黑视/明视比在0.65至1.2的范围内，并且
其中，所述第二黑视/明视比为1.2或更大。
15.根据权利要求12所述的发光二极管照明设备，其中，所述发光二极管光源包括：
至少一个发光二极管，其被配置为发射具有在435nm至465nm的范围内的峰值波长的第三蓝光，
第三波长转换材料，其被配置为被所述第三蓝光激发，并且发射具有在540nm至560nm的范围内的峰值波长并且具有60nm或更小的半最大值全宽度的第三光，以及
第四波长转换材料，其被配置为被所述第三蓝光激发，并且发射具有在620nm至650nm的范围内的峰值波长的第四光。
16.根据权利要求15所述的发光二极管照明设备，其中，所述经调谐的白光的显色指数为85或更高，
其中，所述第一黑视/明视比在0.19至0.62的范围内，并且
其中，所述第二黑视/明视比在0.2至1.1的范围内。
17.根据权利要求12所述的发光二极管照明设备，其中，所述调谐发光二极管光源包括发光二极管，所述发光二极管被配置为发射具有在465nm至495nm的范围内的峰值波长的所述调谐蓝光。
18.根据权利要求17所述的发光二极管照明设备，其中，所述发光二极管包括第一导电类型半导体层、位于所述第一导电类型半导体层上的第二导电类型半导体层、和设置在所述第一导电类型半导体层和所述第二导电类型半导体层之间的有源层，并且
其中，所述有源层包括InxGa1-xN，其中0.215≤x＜0.427。
19.根据权利要求12所述的发光二极管照明设备，其中，所述调谐发光二极管光源包括：
发光二极管，其被配置为发射具有在435nm至465nm的范围内的峰值波长的蓝光，以及
波长转换材料，其被配置为被所述蓝光激发，并且发射具有在465nm至495nm的范围内的峰值波长的所述调谐蓝光。
20.根据权利要求19所述的发光二极管照明设备，其中，所述波长转换材料包括来自NaK(Li3SiO4):Eu、(Sr，Ca，Ba)Si2O2N2:Eu、和(Sr，Ba)10(PO4)6Cl2:Eu的磷光体。
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