CN115362760A - 使用青色泵浦白色led的黑视光系统 - Google Patents

使用青色泵浦白色led的黑视光系统 Download PDF

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Abstract

一种产生系统光的光产生系统，包括第一光产生器件和第二光产生器件，其中：第一光产生器件被配置为产生第一器件光，其中第一光产生器件包括：(i)第一光源，其被配置为产生具有从470‑500nm的范围中选择的第一主波长的第一光源光，以及(ii)第一发光材料，其被配置为将第一光源光的一部分转换为第一发光材料光；其中第一器件光包括第一光源光和第一发光材料光；并且其中第一器件光具有第一色点；第二光产生器件被配置为产生第二器件光，其中第二光产生器件包括(i)第二光源，其被配置为产生具有第二主波长的第二光源光，以及(ii)第二发光材料，其被配置为将第二光源光的至少一部分转换成第二发光材料光；其中第二器件光包括第二发光材料光；并且其中第二器件光是具有第二色点和第二相关色温Tc2的白光。

Description

使用青色泵浦白色LED的黑视光系统
技术领域
本发明涉及一种光产生系统以及包括这种光产生系统的灯具或照明装置。
背景技术
包括可调节的褪黑素抑制效果的固态发光器件在本领域中是已知的。例如，US9039746描述了一种固态发光器件，其包括提供可调节的褪黑素抑制效果的多个LED部件。多个LED部件可以根据不同的操作模式同时操作，根据该不同的操作模式，它们的组合输出提供相同或相似的色度，但是提供在不同的操作模式之间相差至少预定阈值量的褪黑素抑制效果。操作模式之间的切换可由用户输入元件，定时器/时钟或传感器(例如，照片传感器)触发。还可以调节多个LED部件的组合输出的色度(Chromaticity)，同时在每个选择的组合输出色度处提供可调节的褪黑素抑制效果。
发明内容
褪黑素，一种在夜间促进睡眠的激素，是我们的睡眠/觉醒周期的关键。褪黑素是一种支持睡眠的激素，仅在我们通常的就寝时间附近(和期间)产生。在晚上和夜间的曝光抑制褪黑素的自然产生。当光的光谱移向较低的CCT和强度水平(如在黎明和黄昏期间)时，这减少了褪黑素抑制并且使光对睡眠的破坏性较小。在白天，具有高相关色温(CCT，本文也表示为“色温”)和强度的自然日光给人们提供能量，使他们醒来并警觉。具有可调谐CCT的当前高性能的基于LED的照明装置能够在一定程度上模拟日光的不同阶段(即，光谱功率分布的改变和CCT的变化)。
除了通常已知的视锥和视杆之外，人眼具有含光感受器的黑素蛋白，其影响在特定波长范围内敏感的昼夜夹带和褪黑素分泌。在图6中提供了经典受体(视杆和视锥)和黑视受体的相对光谱敏感度(也参见R.J.Lucas等人，Measuring and using light in themelanopsin age，Trends in Neurosciences，Vol.37，No.1，January 2014，pp.1-9；http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0166223613001975，报告"CIETN 003：2015：于First International Workshop on Circadian andNeurophysiological Photometry,2013报告"http://cie.co.at/index.php？i_ca_id＝ 978(带有指向excel工具箱的链接http://files.cie.co.at/784_TN003_Toolbox.xls)。如果在黑视波长范围内的光谱功率不存在或低，则曝光对褪黑素产生的抑制将较少，从而能够实现更快地睡眠开始和更巩固的睡眠。如果黑视范围内的光谱功率增加，则曝光将导致更强的褪黑素抑制。通常，当黑视范围内的功率(以及在夜间抑制褪黑素的能力)增加时，可以说曝光具有更高的生物活性和更高的警觉性。给定光谱在抑制褪黑素产生中的有效性可以用黑素蛋白有效性因子(MEF)来表示。通过将由照明系统发射的光的光谱功率分布(SPD(λ))乘以黑视敏感度函数(m(λ))，除以SPD(λ)和明视亮度函数(V(λ))的乘积来计算该因子，由m(λ)和V(λ)下方的面积归一化，参见等式1(也参见图1)。
Figure BDA0003878609770000021
这可以被简化为
Figure BDA0003878609770000022
Figure BDA0003878609770000023
因此，上述总和在380-780nm的可见范围内。根据定义，等能量光源MEFEE的MEF等于1。特别地，等能量光源对于所有(可见)波长具有SPD(λ)＝常数(例如1)。
该传感器在人眼(固有光敏视网膜神经节细胞或iPRGCs)中的最大敏感度约为490nm。白天iPRGCs的刺激(或晚上没有刺激)对于控制昼夜节律(24小时周期的夹带)是重要的。
光谱的黑视效率可以使用MDEF(黑视D65效率因子)(有时也表示为MDER，即，黑视日光功效比)来计算。在这种情况下，代替等能量光源的是D65光源(即，CIE标准光源D65)，它是由国际照明委员会(CIE)定义的常用标准光源。MDEF可以被定义为每勒克斯(lux)测试源(或测试系统)产生相同的iPRGCs刺激所需的D65源的勒克斯照度。D65源的MDEF值大约为0.906*MEF值。代替MDEF值，也可以应用MELR值。术语MELR是指发光辐射的黑视功效(mW/Lm)。
代替MDEF值，也可以使用MELR值(发光辐射的黑视功效)。关于MDEF值和MELR值的计算，可以提及如下。对于待评估的测试光谱，可以计算测试光谱的光谱区域中有多少mW(通过用m(λ)对光谱进行加权)。还可以计算产生多少Lm。以mW为单位的功率与以Lm为单位的流明的比率被称为MELR值。对于D65参考光谱，也可以进行该计算。D65的MELR＝1.326mW/Lm。待评估的测试光谱的MELR值与参考光谱(D65)的MELR值的比率称为MDEF(或MDEF值)。MDEF、是没有单位的值。
因此，MELR可以以mW/Lm为单位来表示，其中mW由
Figure BDA0003878609770000031
计算。以正常方式计算以Lm为单位的流明。
如上所述，尤其应用MDEF，其在本文中被进一步表示为MDER。MDER被定义为：
Figure BDA0003878609770000032
其中SPD(λ)是由发光器件发射的光的光谱功率分布，m(λ)是黑视敏感度函数，V(λ)是明视亮度函数。
如上所述，照明的生物效应是照度(眼睛处的勒克斯)*MDER*(曝光时间)的乘积。其次，暴露时间(早晨/晚上)也确定了对人的影响。在正常室内照明条件下，白天IPRGCs的刺激太低(例如,办公室中500lux，4000K，MDER～0.6)。
用青色光丰富照明似乎是可取的。然而，使用直接青色发射器结合白色LED来提升光谱的MDER可能具有一个大的缺点。强烈偏离的色点(直接青色发射器不是白色LED，而是浅蓝色/绿色)禁止在没有足够(颜色)混合的照明系统中的应用。因此，使用直接青色发射器的方法不能用于例如面板(侧面照明或直接照明)或使用透镜的照明系统中。在由青色增强LED发射的光为白色的情况下，这些问题可以减少或者甚至不存在。然而，使用白色LED与青色泵浦LED相结合的可调谐系统只能实现非常有限的调谐范围。此外，具有发射峰强度在640和680nm之间的深红色磷光体的青色泵浦白色LED似乎是非常低效的。
因此，本发明的一个方面是提供一种可替换的照明系统，其优选地进一步至少部分地消除上述缺点中的一个或多个缺点。本发明的目的是克服或改善现有技术的至少一个缺点，或提供有用的备选。
因此，在第一方面，本发明提供了一种被配置为产生系统光的光产生系统。该光产生系统包括第一光产生器件和第二光产生器件。第一光产生器件被配置为产生第一器件光。特别地，第一光产生器件包括(i)第一光源，其被配置为产生具有第一主波长λd1的第一光源光。在特定实施例中，第一主波长λd1选自470-500nm的范围。此外，特别地，第一光产生器件包括(ii)第一发光材料，其被配置为将第一光源光的一部分转换成第一发光材料光。特别地，第一器件光包括第一光源光和第一发光材料光。在特定实施例中，第一器件光具有第一色点。此外，第二光产生器件被配置为产生第二器件光。特别地，第二光产生器件包括(i)第二光源，其被配置为产生具有第二主波长λd2的第二光源光。此外，特别地，第二光产生器件包括(ii)第二发光材料，其被配置为将第二光源光的至少一部分转换成第二发光材料光。特别地，第二器件光包括第二发光材料光和可选地第二光源光。在特定实施例中，第二器件光具有第二色点。特别地，第二器件光是具有第二相关色温Tc2的白光。特别是在实施例λd1-λd2≥10nm中。此外，特别是第一光源光和第二光源光的光谱功率分布不同。在特定实施例中，第一色点和第二色点对于u’最大差异为0.03和/或对于v’最大差异为0.03。特别地，色点u’和v’基于根据CIE S 0140-1/E：2006的10°颜色匹配函数(参见CIE S 014-1/E：2006的表2)(本文也表示为“10°CMF”和类似短语)。因此，特别地，本发明在实施例中提供了一种被配置为产生系统光的光产生系统，其中该光产生系统包括第一光产生器件和第二光产生器件，其中：(a)第一光产生器件被配置为产生第一器件光，其中第一光产生器件包括(i)第一光源，其被配置为产生具有选自470-500nm范围的第一主波长λd1的第一光源光，和(ii)第一发光材料，其被配置为将第一光源光的一部分转换成第一发光材料光；其中第一器件光包括第一光源光和第一发光材料光；并且其中第一器件光具有第一色点；(b)第二光产生器件被配置为产生第二器件光，其中第二光产生器件包括(i)第二光源，其被配置为产生具有第二主波长λd2的第二光源光，以及(ii)第二发光材料，其被配置为将第二光源光的至少一部分转换成第二发光材料光；其中第二器件光包括第二发光材料光和可选地第二光源光；并且其中第二器件光具有第二色点(并且其中特别地所述第二器件光是具有第二相关色温Tc2的白光)；(c)λd1-λd2≥10nm；(d)第一光源光和第二光源光的光谱功率分布不同；以及(e)第一色点和第二色点对于u’最大差异为0.03和/或对于v’最大差异为0.03(使用根据CIE S 014-1/E：2006的10°颜色匹配函数(参见表2))。
本文，色点特别地使用根据CIE S 014-1/E：2006的10度颜色匹配函数来定义(参见表2)。色温基于CIE 1960示图(u，v值，即，使用CIE 1931 2度颜色匹配函数)。
看起来，组合具有与第二通道相同颜色的青色泵浦LED和蓝色泵浦LED允许产生具有大调谐范围的可调谐系统。这样，照明系统可以具有固定的或可变的MDER，并且还具有可能可变的相关色温(CCT)。此外，组合具有相同颜色的青色泵浦LED和蓝色泵浦LED也可以如此使用，以提供具有如此改进的MDER的照明系统。以此方式，照明系统可以配备有固定的或可变的MDER，具有基本上固定的相关色温(CCT)。
如上所述，本发明提供一种被配置为产生系统光的光产生系统，其中光产生系统包括第一光产生器件和第二光产生器件。
术语“第一光产生器件”还可以指多个基本相同的光产生器件(诸如来自相同的箱(bin))。术语“第二光产生器件”还可以指多个基本相同的光产生器件(诸如来自相同的箱)。术语“第一光产生器件”和“第二光产生器件”尤其是指尤其在一个或多个光谱性质方面不同的设备。本文，光谱分布是不同的，并且例如显色指数(CRI)可能有很大不同，诸如至少10个点。因此，第一光源光和第二光源光的光谱功率分布不同。然而，色点可以基本上相同。因此，在实施例中，第一色点和第二色点对于u’最大差异为0.03和/或对于v’最大差异为0.03(诸如对于u’最大差异为0.02和/或对于v’最大差异为0.02)。甚至更特别地，在实施例中，对于u’，第一色点和第二色点可以最大差异为0.01和/或对于v’，最大差异为0.01。对于u’和v’值，尤其应用根据CIE S 014-1/E：2006(参见表2)的10°颜色匹配函数(即，10°颜色匹配函数)。此外，短语“光产生系统包括第一光产生器件和第二光产生器件”不排除其它光产生器件的存在。如下所示，在多个实施例中，光产生系统可以包括又一(第三)光产生器件。本文也可以应用术语“照明系统”或“系统”来代替术语“光产生系统”。此外，本文也可以应用术语“照明设备”或“设备”来代替术语“光产生器件”。
本文，光产生器件尤其包括固态光源(也进一步参见下文)。
如上所述，第一光产生器件和第二光产生器件基本上不同，诸如提供具有不同光谱功率分布的器件光。然而，色点可以基本上相同。下面，关于第一光产生器件和第二光产生器件描述一些实施例。
第一光产生器件被配置为产生第一器件光。
特别地，第一光产生器件包括被配置为产生具有第一主波长λd1的第一光源光的第一光源。第一光源尤其包括固态光源(诸如LED)。第一主波长λd1尤其选自470-500nm的范围。因此，第一光源尤其是青色光源，例如青色LED。更特别地，第一主波长λd1可选自470-490nm的范围。可以用选自475-485nm的范围的第一主波长λd1获得最佳结果。甚至更特别地，第一主波长λd1可以选自478-484nm的范围(诸如约480nm)。
第一光产生器件还包括第一发光材料，其被配置为将第一光源光的一部分转换成第一发光材料光。因此，第一光源的一部分保持未转换并且可以是第一器件光的一部分。因此，第一器件光包括第一光源光和第一发光材料光。
在特定实施例中，第一发光材料包括具有至少25nm(诸如在实施例中至少50nm)的半高全宽(FWHM)并且具有选自590-640nm范围的峰值波长的磷光体。甚至更特别地，第一发光材料可以被配置为将第一光源光的一部分转换为具有从575-638nm的范围中选择的第一发光材料主波长λdL1的第一发光材料光。在实施例中，第一发光材料主波长λdL1选自575-630nm的范围。甚至更特别地，第一发光材料主波长λdL1选自575-612nm的范围(诸如约577-605nm，或甚至约577-599nm)。在FWHM大于约50nm的情况下，第一发光材料主波长λdL1可以特别地低于约612nm，而在FWHM为30nm或更小的情况下，第一发光材料主波长λdL1可以特别地低于约638nm。在实施例中，第一发光材料主波长λdL1可以用单一发光材料获得。在其他实施例中，第一发光材料主波长λdL1可以用两种或多种第一发光材料获得(诸如多种不同类型的量子点)。然而，在特定实施例中，第一器件光可以基本上由诸如青色LED的单一类型的第一光源和单一类型的第一发光材料组成。
当第一主波长λd1选自478-484nm的范围并且其中第一发光材料主波长λdL1选自575-638nm的范围(诸如约577-605nm)，甚至更特别地选自约577-599nm的范围时，可以获得特别好的结果。这可以以相对能量高效的方式提供期望的色点。为此，例如可以应用本领域已知的含二价铕氮化物(示例如下所示)。备选地或另外地，四价锰掺杂的氟化物(诸如K2SiF6：Mn4+)或类似类型的四价锰掺杂的氟化物。看起来特别地，第一光源，这样的第一发光材料和可选地一种或多种另外的第一发光材料(诸如含铈的石榴石型)的组合对于提供第一光产生器件可能是非常有用的。
术语“第一光源”还可以是指多个基本相同的第一光源，诸如来自基本相同的箱的固态光源。术语“第一光源”也可以是指多个不同的第一光源，尽管它们都符合本文指出的条件。术语“第一发光材料”还可以是指多种不同的发光材料。
特别地，第一器件光是基于使用10°颜色匹配函数的色点的白光。
通常，色点和相关色温基于2°颜色匹配函数(诸如CIE 1931)来定义。从网站：https://www.konicaminolta.com/instruments/knowledge/color/part4/01.html导出眼睛的颜色敏感度根据视角(物体尺寸)而改变。CIE最初在1931年使用2视场定义了标准观察者，因此命名为2标准观察者。在1964年，CIE定义了另外的标准观察者，这次基于10°视场；这被称为10辅助标准观测器。为了给出2°视场与10°视场相比是什么样的想法，在50cm的观察距离处，2°视场将是1.7cm圆，而在相同距离处的10°视场将是8.8cm圆。颜色匹配函数是作为波长函数的等能量光谱的三色值。这些功能旨在对应于人眼的敏感度。为2°标准观察者和10°辅助标准观察者指定三种颜色匹配函数的单独集合。
因此，在本文中使用CIE S 014-1/E:2006，分别参见表1和表2。
考虑到用户感知，使用10°颜色匹配函数定义第一器件光的色点似乎更有用。为了比较第一器件光和第二器件光的色点，本文应用使用10°颜色匹配函数的色点。因此，为了比较这些色点，应基于10°颜色匹配函数来定义两个色点。为了比较第二器件光和第三器件光的色点，本文通常应用使用2°颜色匹配函数的色点。这也允许提供相关色温。
注意，在特定实施例中，使用2°颜色匹配函数的第二器件光和第三器件光是白光。由于使用10°颜色匹配函数的第一器件光和第二器件光的色点基本上相同(对于u’最大差异为0.03和/或对于v’最大差异为0.03，诸如对于u’最大差异为0.02和/或对于v’最大差异为0.02，甚至更特别地对于u’最大差异为0.01和/或对于v’最大差异为0.01，甚至更特别地对于u’最大差异为0.005和/或对于v’最大差异为0.005)，因此实际上在实施例中，第一器件光也是白光并且可以被(10°辅助标准)观察者感知为白光。
特别是假设2°颜色匹配函数，本文的术语“白光”是本领域技术人员已知的。本文尤其涉及具有在大约1800K和20000K之间，(诸如在2000和20000K之间)，尤其是2700-20000K之间的相关色温(CCT)的光，对于一般照明尤其是在大约2700K和6500K的范围内。此外，在实施例中，相关色温(CCT)尤其是在距BBL(黑体轨迹)约15SDCM(颜色匹配的标准偏差)内，尤其是在距BBL约10SDCM内，甚至更尤其是在距BBL约5SDCM内的色点。
因此，第二器件光尤其是(这种)白光。如上所述，由于使用10°颜色匹配函数的第一器件光和第二器件光的色点基本上相同，因此第一器件光也可以(在实施例中)表示为白光。
此外，第一器件光具有第一色点。特别地，在实施例中，色点选自对于u’为0.18-0.24和对于v’为0.4-0.53的范围(使用10°CMF)。更特别地，u’可以选自0.19-0.23的范围，诸如0.195-0.22，更特别地选自0.195-0.205的范围。更特别地，v’可以选自0.41-0.52的范围，更特别地选自0.43-0.50的范围，诸如特别地选自0.46-0.47的范围(使用10°CMF)。前一范围在例如1976年的u’v’CIE图中等于约20000-3500K。
此外，第一器件光具有一种第一相关色温Tc1。因此，第一光产生器件可以表示为冷白光产生器件。
第一光产生器件还可以包括青色LED作为泵浦LED。因此，本文中第一光产生器件也可以表示为青色LED或青色PC LED。
第二光产生器件被配置为产生第二器件光。
特别地，第二光产生器件包括被配置为产生具有第二主波长λd2的第二光源光的第二光源。第二光源尤其包括固态光源(诸如LED)。特别地，第二主波长λd2小于第一主波长λd1。因此，第一光源和第二光源尤其属于不同的箱。在实施例中，λd1-λd2≥10nm。
在实施例中，第二光源可以被配置为产生可见光，尤其是蓝光。因此，在实施例中，第二光源可以特别地被配置为产生具有从430-470nm的范围(诸如至少430nm)中选择的第二主波长λd2(但至少小于第一主波长λd1(也参见上文))的第一光源光。在特定实施例中，λd2≤465nm。
备选地或附加地，在实施例中，第二光源可以被配置为产生具有甚至更短(主)波长的光。因此，在实施例中，第二光源尤其可以被配置为产生具有从380-430nm的范围中选择的第二主波长λd2的第一光源光。
第二光产生器件还包括第二发光材料，其被配置为将第二光源光的至少一部分转换成第二发光材料光。因此，第二光源光的至少一部分可以保持未转换，并且可以是第二器件光的一部分。因此，第二器件光包括第二发光材料光和可选地第二光源光。如上所述，可以有两个主要实施例。在第一实施例中，第二光源可以被配置为产生蓝光。在这样的实施例中，一种或多种发光材料可用于将第二光源光的一部分转换成第二发光材料光。在第二实施例中，第二光源可以被配置为产生主波长低于430-470nm的(蓝色)波长范围的光源光。在这样的实施例中，尤其是光源光可以完全转换成发光材料光。因此，在这样的第二实施例中，第二光产生器件可以特别地包括两种或多种不同的发光材料。
术语“第二光源”还可以指多个基本上相同的第二光源，诸如来自基本相同的箱的固态光源。术语“第二光源”也可以指多个不同的第二光源，尽管它们都符合本文指出的条件。术语“第二发光材料”还可以指多种不同的发光材料。
特别地，第二器件光是白光，因为其色点在CIE 1931色图(2°CMF)中确定为x，y，或在CIE 1976色图(2°CMF中)中确定为u’v’，在距BBL的15SDCM内，甚至更特别地在距BBL的约10SDCM内。
此外，第二器件光具有第二色点。特别地，在实施例中，第二色点选自对于u’为0.19-0.27和对于v’为0.42-0.54的范围(在2°CMF中)。更特别地，第二色点选自对于u’为0.19-0.26和对于v’为0.43-0.53的范围(在2°CMF中)。对于第二个器件光，2°CMF或10°CMF的色点基本相同。因此，在实施例中，第二色点选自对于u’为约0.19-0.27和对于v’为约0.42-0.54的范围(在10°CMF中)。更特别地，第二色点选自对于u’为约0.19-0.26和对于v’为约0.43-0.53的范围(在10°CMF中)。
此外，第二器件光可以具有第二相关色温Tc2。特别地，在实施例中，第二相关色温Tc2可以选自2700-6500K的范围，特别是至少约3000K，甚至更特别是至少约3300K，诸如至少3400K。更特别地，第二相关色温Tc2可以是至少3500K，诸如甚至更特别是至少约4000K。在又一特定实施例中，第二相关色温Tc2可以选自至少4500K的范围，诸如至少5000K，如选自5000-6500K的范围。因此，第二光产生器件可以表示为冷白光产生器件。
如上所述，第一光源光和第二光源光的光谱功率分布不同。然而，色点可以基本上相同(基于10°CMF)。因此，在实施例中，第一色点和第二色点对于u’可以最大差异为0.03和/或对于v’可以最大差异为0.03(基于10°CMF)，诸如对于u’可以最大差异为0.01和/或对于v’可以最大差异为0.01，甚至更特别地对于u’可以最大差异为0.005和/或对于v’可以最大差异为0.005(基于10°CMF使用)。
因此，在实施例中，光产生系统可以包括一个或多个第一光产生器件和一个或多个第二光产生器件，并且没有其它类型的光产生器件(其可以有助于系统光)。因此，在这样的实施例中，系统光可以基本上由第一器件光和第二器件光组成。然而，在特定实施例中，光产生系统还可以包括配置为控制系统光的系统。在这样的实施例中，可以例如通过(例如，单独地)控制到第一光产生器件和第二光产生器件的功率来控制系统光的光谱功率分布。因此，在这样的实施例中，系统光可以基本上由一个或多个第一器件光和第二器件光组成。
术语“控制”和类似术语尤其是指至少确定元件的行为或监督元件的运行。因此，这里的“控制”和类似术语例如可以是指对元件施加行为(确定行为或监督元件的运行)等，诸如测量、显示、致动、打开、移位、改变温度等。除此之外，术语“控制”和类似术语可以附加地包括监控。因此，术语“控制”和类似术语可以包括在元件上施加行为以及在元件上施加行为和监控元件。元件的控制可以用控制系统完成，该控制系统也可以表示为“控制器”。控制系统和元件因此可以至少暂时地或永久地功能性地耦合。该元件可以包括控制系统。在实施例中，控制系统和元件可以不物理地耦合。控制可以通过有线和/或无线控制来完成。术语“控制系统”还可以指多个不同的控制系统，这些控制系统尤其是功能上耦合的，并且其中例如一个控制系统可以是主控制系统，而一个或多个其它控制系统可以是从属控制系统。控制系统可以包括或可以功能性地耦合到用户接口。
控制系统还可以被配置为接收和执行来自遥控器的指令。在实施例中，控制系统可以经由设备上的App来控制，该设备诸如是便携式设备(如智能电话或I-电话，平板电脑等)。因此，该设备不一定耦合到照明系统，而是可以(暂时地)功能性地耦合到照明系统。
因此，在实施例中，控制系统可以(也)被配置为由远程设备上的App来控制。在这样的实施例中，照明系统的控制系统可以是从属控制系统或以从属模式控制。例如，照明系统可以是利用代码而可标识的，特别是用于相应照明系统的唯一代码。照明系统的控制系统可以被配置为由外部控制系统控制，该外部控制系统基于(唯一的)代码的知识(通过用户接口输入(唯一)代码的光学传感器(如QR码阅读器))访问照明系统。照明系统还可以包括用于与其它系统或设备通信的部件，诸如基于蓝牙、WIFI、LiFi、ZigBee、BLE或WiMAX，或其它无线技术。
系统、装置或设备可以在“模式”或“操作模式”或“操作的模式”下执行动作。同样地，在方法中，可以以“模式”或“操作模式”或“操作的模式”来执行动作或阶段或步骤。术语“模式”也可以表示为“控制模式”。这并不排除系统、装置或设备也可以适用于提供另一控制模式或多个其它控制模式。同样地，这可以不排除在执行模式之前和/或在执行模式之后可以执行一个或多个其它模式。
然而，在实施例中，控制系统可以是可用的，其适于至少提供控制模式。如果其他模式可用，则这种模式的选择尤其可以经由用户接口来执行，尽管其他选项(如根据传感器信号或(时间)方案来执行模式)也是可能的。在实施例中，操作模式还可以指仅能够以单个操作模式操作(即，“开启”，而没有进一步的可调谐性)的系统，装置或设备。
因此，在实施例中，控制系统可以根据用户接口的输入信号，(传感器的)传感器信号和定时器中的一个或多个进行控制。术语“定时器”可以指时钟和/或预定时间方案。
在又一实施例中，该系统还可以包括从由用户接口、时间设备和传感器组成的组中选择的输入设备，其中控制系统可以特别地被配置为响应于输入设备的信号来控制系统光的光谱功率分布。
该光产生系统还包括第三光产生器件。
第三光产生器件包括被配置为产生具有第三主波长λd3的第三光源光的第三光源。第三光源尤其包括固态光源(诸如LED)。第三主波长λd3小于第一主波长λd1，并且λd1-λd3≥10nm。因此，第一光源和第三光源尤其属于不同的箱。
在实施例中，第三光源可以被配置为产生可见光，尤其是蓝光。因此，在实施例中，第三光源可以特别地被配置为产生具有从430-470nm的范围(诸如至少430nm)中选择的第三主波长λd3(但至少小于第一主波长λd1(也参见上文))的第一光源光。在特定实施例中，λd3≤465nm。
备选地或附加地，在实施例中，第三光源可以被配置为产生具有甚至更短(主)波长的光。因此，在实施例中，第三光源可以特别地被配置为产生具有从380-430nm的范围中选择的第三主波长λd3的第一光源光。
第三光产生器件还包括第三发光材料，该第三发光材料被配置为将第三光源光的至少一部分转换成第三发光材料光。因此，第三光源光的至少一部分可以保持未转换，并且可以是第三器件光的一部分。因此，第三器件光包括第三发光材料光和可选地第三光源光。如上所述，可以有两个主要实施例。在第一实施例中，第三光源可以被配置为产生蓝光。在这样的实施例中，一种或多种发光材料可用于将第三光源光的一部分转换成第三发光材料光。在第二实施例中，第三光源可以被配置为产生主波长低于430-470nm的(蓝色)波长范围的光源光。在这样的实施例中，尤其是光源光可以完全被转换成发光材料光。因此，在这样的第三实施例中，第三光产生器件可以特别地包括两种或多种不同的发光材料。
术语“第三光源”还可以指多个基本相同的第三光源，诸如来自基本相同的箱的固态光源。术语“第三光源”也可以指多个不同的第三光源，尽管它们都符合本文指出的条件。术语“第三发光材料”还可以指多种不同的发光材料。
特别地，第三器件光是白光。
此外，第三器件光具有第三色点。特别地，在实施例中，色点选自对于u’为0.22-0.30和对于v’为0.46-0.54的范围(使用2°CMF)。更特别地，在实施例中，色点选自对于u’为0.23-0.29和对于v’为0.47-0.53的范围(使用2°CMF)。对于第三器件光，2°CMF或10°CMF的色点基本上相同。因此，在实施例中，色点选自对于u’为0.22-0.30和对于v’为0.46-0.54的范围(使用10°CMF)。更特别地，在实施例中，色点选自对于u’为0.23-0.29和对于v’为0.47-0.53的范围(使用10°CMF)。
假设基于2°CMF的色点u’2(第二器件光的u’色坐标)小于u’3(第三器件光的色坐标)。特别地，u’3-u’2≥0.01，特别地u’3-u’2≥0.02，甚至更特别地u’3-u’2≥0.03。此外，假设基于2°CMF的色点v’2(第二器件光的v’色坐标)可以小于v’3(第三器件光的色坐标)。特别地，v’3-v’2≥0.01，特别地v’3-v’2≥0.02，甚至更特别地v’3-v’2≥0.03。在又一特定实施例中，以下各项中的一项或多项(特别是两者)适用：u’3-u’2≥0.04和v’3-v’2≥0.04。
此外，器件光具有第三相关色温Tc3。特别地，在实施例中，第三相关色温Tc3选自2000-4000K的范围，诸如特别地选自2700-3500K的范围，诸如高达约3400K。
特别地，Tc2-Tc3≥700K，甚至更特别地Tc2-Tc3≥800K，还甚至更特别地Tc2-Tc3≥1000K。此外，在特定实施例中，Tc2-Tc3≥1300K。如上所述，相关色温尤其基于2°CMF定义。
因此，第三光产生器件可以表示为暖白光产生器件。
如可以从上面得出，在实施例中，第一光源光和第三光源光的光谱功率分布不同。
因此，在实施例中，光产生系统可以包括一个或多个第一光产生器件，一个或多个第二光产生器件和一个或多个第三光产生器件，并且没有另外类型的光产生器件(其可以有助于系统光)。因此，在这样的实施例中，系统光可以基本上由第一器件光、第二器件光和第三器件光组成。然而，在特定实施例中，光产生系统还可以包括被配置为控制系统光的系统(也参见上文)。在这样的实施例中，可以例如通过(例如，单独地)控制到第一光产生器件、第二光产生器件和第三光产生器件的功率来控制系统光的光谱功率分布。因此，在这样的实施例中，系统光可以基本上由第一器件光、第二器件光和第三器件光中的一个或多个组成。
下面描述一些另外的实施例。
在特定实施例中，第一光源光具有选自470-490nm范围的第一主波长λd1，第二光源光具有选自390-470nm范围的第二主波长λd2，并且第三光源光具有选自390-470nm范围的第三主波长λd3。利用这种波长，可以以相对高效的方式提供系统光。
术语“光源”可以指半导体发光器件，诸如发光二极管(LED)，谐振腔发光二极管(RCLED)，垂直腔激光二极管(VCSEL)，边缘发射激光器等。术语“光源”还可以指有机发光二极管，诸如无源矩阵(PMOLED)或有源矩阵(AMOLED)。在特定实施例中，光源包括固态光源(诸如LED或激光二极管)。在一个实施例中，光源包括LED(发光二极管)。术语LED还可以指多个LED。此外，术语“光源”在实施例中还可以指所谓的板上芯片(COB)光源。术语“COB”尤其是指既不被包住(encased)也不连接而是直接安装到诸如PCB的衬底上的半导体芯片形式的LED芯片。因此，多个半导体光源可以被配置在同一衬底上。在实施例中，COB是一起被配置为单个照明模块的多个LED芯片。术语“光源”还可以涉及多个(基本相同的(或不同的))光源，诸如2-2000个固态光源。在实施例中，光源可以包括单个固态光源(诸如LED)下游或多个固态光源(即，例如，由多个LED共享)下游的一个或多个微光学元件(微透镜阵列)。在实施例中，光源可以包括具有片上光学器件的LED。在实施例中，光源包括像素化的单个LED(具有或不具有光学器件)(在实施例中提供片上束控向)。
短语“不同的光源”或“多个不同的光源”以及类似的短语在实施例中可以指从至少两个不同的箱中选择的多个固态光源。同样，短语“相同的光源”或“多个相同的光源”以及类似的短语在实施例中可以指从相同的箱中选择的多个固态光源。
在特定实施例中，发光材料(210，220，230)中包括每个磷光体，每个磷光体被配置为提供发射，每个磷光体具有至少25nm的半高全宽。例如，第一发光材料、第二发光材料和第三发光材料中的一种或多种可以包括量子点。
在其他实施例中，第二发光材料和/或第三发光材料包括被配置为提供具有至少40nm的半高全宽的发光材料光(221，231)的磷光体。因此，在实施例中，第二发光材料光可以具有至少40nm的FWHM。备选地或另外地，在实施例中，第三发光材料光可以具有至少40nm的FWHM。
在实施例中，第二发光材料包括含铈石榴石型发光材料和二价铕基氮化物材料中的一种或多种。特别地，第二发光材料可以包括两者。备选地或附加地，在实施例中，第三发光材料包括含铈石榴石型发光材料和二价铕基氮化物材料中的一种或多种。特别地，第三发光材料可以包括两者。在另外的实施例中，第三发光材料可以(另外地)包括基于Mn4+的窄带红色发射磷光体。
当本文应用发光材料时，发光材料尤其被配置在光源的下游，诸如在上述实施例中的白光发射固态光源。因此，在实施例中，光源可以被配置在发光材料的上游，其中发光材料被配置为转换光源光的至少一部分。术语“上游”和“下游”涉及相对于来自光产生器件(这里尤其是光源)的光的传播的项目或特征的布置，其中相对于来自光产生装置的光束内的第一位置，光束内更靠近光产生装置的第二位置是“上游”，并且光束内更远离光产生器件的第三位置是“下游”。
对于绿色、黄色、橙色和/或红色的发射发光材料(例如，可以应用具有活化剂或活性物质的无机发光材料)。相关的活性物质可以是例如Eu2+或Ce3+。其它活性物质可以是量子点。其它活性物质可以是有机发光染料。
在实施例中，发光材料可选自石榴石和氮化物，特别是分别掺杂有三价铈或二价铕。石榴石的实施例尤其包括A3B5O12石榴石，其中A至少包含钇或镥，且其中B至少包含铝。这种石榴石可以用铈(Ce)、镨(Pr)或铈和镨的组合来掺杂；然而特别是用Ce。特别地，B包含铝(Al)，然而，B也可以部分地包含镓(Ga)和/或钪(Sc)和/或铟(In)，特别地高达约20％的Al，更特别地高达约10％的Al(即，B离子基本上由90摩尔％以上的Al和10摩尔％以下的Ga、Sc和In中的一种或多种组成)；B可以特别包含高达约10％的镓。在另一个变体中，B和O可以至少部分地被Si和N替代。元素A尤其可以从由钇(Y)、钆(Gd)、铽(Tb)和镥(Lu)组成的组中选择。此外，Gd和/或Tb特别地仅以高达约20％A的量存在。在一个特定实施例中，石榴石发光材料包括(Y1-xLux)3B5O12:Ce：其中x等于或大于0并且等于或小于1。
术语“:Ce”表示发光材料中部分金属离子(即，在石榴石中：“A”离子的一部分)被Ce取代。例如，在(Y1-xLux)3Al5O12:Ce的情况下：Y和/或Lu的一部分被Ce取代。这是本领域技术人员已知的。Ce将取代A一般不多于10％；通常，Ce浓度是在0.1-4％的范围，特别是0.1-2％(相对于A)。假设1％Ce和10％Y，完全正确的分子式可以是(Y0.1Lu0.89Ce0.01)3Al5O12。
如本领域技术人员已知的，石榴石中的Ce基本上或仅为三价状态。
在实施例中，红色发光材料可以包括选自由以下化合物组成的组中的一种或多种材料：(Ba,Sr,Ca)S:Eu，(Ba,Sr,Ca)AlSiN3:Eu和(Ba,Sr,Ca)2Si5N8:Eu。在这些化合物中，铕(Eu)基本上或仅仅是二价的，并且取代一种或多种指示的二价阳离子。通常，Eu将不以大于阳离子的10％的量存在；相对于它所取代的阳离子，它的存在尤其在约0.5-10％的范围内，更尤其在约0.5-5％的范围内。术语“:Eu”表示部分金属离子被Eu2+取代(在这些实施例中被Eu2+替取代)。例如，假设CaAlSiN3:Eu中的Eu为2％，正确的分子式可以是(Ca0.98Eu0.02)AlSiN3。二价铕通常取代二价阳离子，诸如上述二价碱土阳离子，特别是Ca、Sr或Ba。
材料(Ba,Sr,Ca)S:Eu还可以表示为M2Si5N8:Eu，其中M是选自由钡(Ba)，锶(Sr)和钙(Ca)组成的组中的一种或多种元素；特别地，M在该化合物中包括钙或锶，或钙和锶，更特别地是钙。这里，引入Eu并取代至少部分M(即，Ba、Sr和Ca中的一种或多种)。
此外，材料(Ba,Sr,Ca)2Si5N8:Eu也可以表示为M2Si5N8:Eu，其中M是选自由钡(Ba)，锶(Sr)和钙(Ca)组成的组中的一种或多种元素；特别地，M在该化合物中包含Sr和/或Ba。在另一特定实施例中，M由Sr和/或Ba(不考虑Eu的存在)组成，特别是50-100％，更特别是50-90％的Ba和50-0％，特别是50-10％的Sr，诸如Ba1.5Sr0.5Si5N8:Eu(即75％Ba；25％Sr)。这里，引入Eu并取代至少部分M，即，Ba，Sr和Ca中的一种或多种。
同样，材料(Ba,Sr,Ca)AlSiN3:Eu也可以表示为MAlSiN3:Eu，其中M是选自由钡(Ba)、锶(Sr)和钙(Ca)组成的组中的一种或多种元素；特别地，M包括该化合物中钙或锶，或钙和锶，更特别是钙。这里，引入Eu并取代至少部分M(即、Ba，Sr和Ca中的一种或多种)。
如本领域技术人员已知的，上述发光材料中的Eu基本上或仅处于二价状态。
石榴石型发光材料尤其可以用作第二和/或第三发光材料。
本文中的术语“发光材料”尤其涉及无机发光材料，其有时也表示为磷光体。这些术语是本领域技术人员已知的。
术语“发光材料”尤其是指可以将第一辐射，尤其是UV辐射和蓝色辐射中的一种或多种辐射转换成第二辐射的材料。通常，第一辐射和第二辐射具有不同的光谱功率分布。因此，代替术语“发光材料”，也可以应用术语“发光转换器”或“转换器”。通常，第二辐射在比第一辐射更大的波长处具有光谱功率分布，这是在所谓的下转换(down-conversion)中的情况。然而，在特定实施例中，第二辐射在比第一辐射小的波长处具有强度的光谱功率分布，这是在所谓的上转换中的情况。在实施例中，“发光材料”可以特别地指可以将辐射转换成例如可见光和/或红外光的材料。例如，在实施例中，发光材料能够将UV辐射和蓝色辐射中的一种或多种辐射转换成可见光。在特定实施例中，发光材料还可以将辐射转换为红外辐射(IR)。因此，在利用辐射激发时，发光材料发射辐射。通常，发光材料将是下转换器，即，较小波长的辐射被转换成具有较大波长的辐射(λex<λem)，尽管在特定实施例中，发光材料可以包括下转换器发光材料，即，较大波长的辐射被转换成具有较小波长的辐射(λex>λem)。在实施例中，术语“发光”可指磷光。在实施例中，术语“发光”还可以指荧光。代替术语“发光”，也可以应用术语“发射”。因此，术语“第一辐射”和“第二辐射”可以分别指激发辐射和发射(辐射)。同样地，术语“发光材料”在实施例中可以指磷光和/或荧光。术语“发光材料”还可以指多种不同的发光材料。
如上所述，在特定实施例中，光产生系统还可以可选地包括控制系统，该控制系统被配置为控制第一光产生器件和第二光产生器件。因为该系统还可以包括第三光产生器件，所以在特定实施例中，光产生系统还可以包括控制系统，该控制系统被配置为控制第一光产生器件、第二光产生器件和第三光产生器件。特别地，在实施例中，控制系统可以被配置为单独地控制第一光产生器件，第二光产生器件和第三光产生器件中的两个或更多个设备。以这种方式，可以控制谱功率分布，并且同时可以控制MDER值。
此外，使用本发明的溶液，基本上消除了基于青色的光源和第二光产生器件之间的色差，因为两者可以基本上发射具有基本上相同色点的器件光(使用10°CMF)。因此，本发明还允许在将第一光产生器件和第二光产生器件控制为一组的意义上的简化。因此，在特定实施例中，控制系统可以被配置为单独地控制(a)包括第一光产生器件和第二光产生器件的组，以及(b)第三光产生器件。
例如，这还可以允许将第一光产生器件和第二光产生器件布置成第一串，并且将第三光产生器件布置成第二串。
因此，光产生系统包括(i)包括一个或多个第一光产生器件和一个或多个第二光产生器件的第一LED串和(ii)包括一个或多个第三光产生器件的第二LED串。
如上所述，特别地，光源(10，20，30)包括固态光源。
特别地，在实施例中，第一光产生器件的数量n1加上第二光产生器件的数量n2可以基本上与第三光产生器件的数量n3相同。因此，在特定实施例中，(n1+n2)/n3＝1。然后，可以根据例如应用的类型来选择第一串中的第一光产生器件的数量n1加上第二光产生器件的数量n2。特别地，在实施例中，(a)第一光产生器件的数量n1和(b)第二光产生器件的数量n2的比率为0.05≤n1/n2≤20，尽管其它值也是可能的。
注意，在特定实施例中，术语“第一串”还可以指多个电并联布置的第一串。注意，在特定实施例中，术语“第二串”还可以指多个电并联布置的第二串。
利用本发明，系统光可以提供有相对高的MDER。此外，这可以以白色LED和青色LED之间的色差可能不是问题的方式提供(也参见上文)。
关于MDER值，在光产生系统的操作模式中，系统光可具有选自至少0.45，甚至更特别地至少0.65的范围的MDER值，其中MDER被定义为：
Figure BDA0003878609770000211
其中SPD(λ)是系统光的光谱功率分布，m(λ)是黑视敏感度函数，V(λ)是明视亮度函数。
此外，在特定实施例中，在光产生系统的操作模式中，系统光可具有至少80的CRI。此外，在特定实施例中，在光产生系统的操作模式中，系统光可具有至少50的R9值。因此，在特定实施例中，在光产生系统的操作模式中，系统光可具有至少0.45的MDER，至少80(诸如至少85)的CRI及至少50的R9。特别地，系统光可以具有至少0.65的MDER。
例如，在实施例中，控制系统可以被配置为在操作模式中控制系统光的光谱功率分布，同时维持预定义的MDER值。术语“预定义MDER值”可以指值或值的范围。特别地，它可以指范围是0.45-1.3的MDER的子集(诸如在0.65-0.89的范围内)。大于1.3的MDER值也是可能的，但是这可能导致较不期望的CRI。
如上所述，在实施例中，光产生系统还可以包括从由用户接口、时间设备和传感器组成的组中选择的输入设备。特别地，控制系统(也参见上文)可以被配置为响应于输入设备的信号来控制系统光的光谱功率分布。例如，在较高的日光水平下，可以减少系统光。例如，在一天中的晚些时候(诸如在晚上)，可以降低MDER值。在实施例中，MDER值可以取决于日光水平(和/或一天中的时间)。其它实施例也是可能的。因此，特别地，控制系统可以被配置为控制光产生系统(诸如光产生系统)的系统光的光谱功率分布，其中该系统包括(i)包括一个或多个第一光产生器件和一个或多个第二光产生器件的第一LED串，以及(ii)包括一个或多个第三光产生器件的第二LED串，诸如在实施例中，光产生系统包括(i)包括一个或多个第一光产生器件和一个或多个第二光产生器件的第一LED串，以及(ii)包括一个或多个第三光产生器件的第二LED串。
在又一方面，本发明提供一种包括如本文所限定的光产生系统的灯具或照明装置。该照明装置还可以包括壳体、光学元件、遮光栅格(louvre)等等。灯具或照明装置还可以包括封装第一光产生器件、第二光产生器件和可选地第三光产生器件的壳体。灯具或照明装置可以包括壳体中的光窗口或壳体开口，系统光可以通过该开口从壳体中逸出。
光产生系统可以例如是以下照明系统的一部分或可以应用于以下照明系统中：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、聚光照明系统、剧院照明系统、光纤应用系统、投影系统、自照明显示系统、像素化显示系统、分段显示系统、警示标志系统、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、(户外)道路照明系统、城市照明系统、温室照明系统、园艺照明、数字投影或LCD背光照明。
术语“蓝光”或“蓝色发射”尤其涉及具有波长在约440-495nm范围内的光(包括一些紫色和青色色调)。术语“绿光”或“绿色发射”尤其涉及具有波长在约495-570nm范围内的光。术语“黄光”或“黄色发射”尤其涉及具有波长在约570-590nm范围内的光。术语“橙色光”或“橙色发射”尤其涉及具有波长在约590-620nm范围内的光。术语“红光”或“红色发射”尤其涉及具有波长在约620-780nm范围内的光。术语“粉红光”或“粉红色发射”是指具有蓝色和红色分量的光。
术语“可见的”、“可见光”或“可见发射”和类似术语是指具有在约380-780nm范围内的一个或多个波长的光。
附图说明
现在将仅通过示例的方式，参考所附示意图来描述本发明的实施例，其中对应的参考符号指示对应的部分，并且在附图中：
图1示出了第一器件光111、第二器件光121和第三器件光131的实施例的光谱功率分布(归一化)；
图2示意性地描绘了包括两个LED串的光产生器件的实施例；
图3示出了光谱功率分布的偏移，作为其中一个串中的不同数量的第一光产生器件和第二光产生器件的函数；
图4示出了计算结果，其中阴影表示功率平衡照明装置(4400流明，LOR＝0.9,4000K)的效率作为冷白通道中青色-红色LED的数量(水平轴)和青色-红色LED的参考条件下的通量(左垂直轴)的函数；底部的标记给出了用于青色-红色LED的对应的红色磷光体(参见表1)。白点代表CRI大于80的情况。数据标签给出黑视-DER、CRI和R9。
图5a-5d示意性地描绘了多个实施例；
图6示出了相对黑视(m)(即，m(λ))和V(λ)人眼敏感度函数；以及
图7提供了2°和10°颜色匹配函数(诸如从CIE S 014-1/E:2006中导出)。
示意图不必按比例绘制。
具体实施方式
在实施例中，直接青色发射器可以由青色泵浦的磷光体转换LED取代。青色和红色磷光体的组合可用于产生冷白色点(例如，6500K)。这些LED然后可以用在2通道可调谐系统中。例如，系统可以在一个串中使用暖白色LED，而在第二串中使用青色泵浦LED和冷白色LED的组合。特别地，冷白LED和青色泵浦LED的色点可以基本上相同。两个冷白色LED在光谱上非常不同(见图1)，导致例如CRI差>60。然而，由于色点可能基本上是相同的，因此当在接通状态下观看它们时，它们可能看起来是相同的，并且甚至当与透镜组合时，可能不给出颜色阴影。由于青色增强串中的两种类型的LED可以具有基本上相同的色点，因此可以更自由地调节最终光谱中的青色含量(例如，可以改变步长为1的0-12个LED，而没有颜色不均匀性的问题；见图2-3)。注意，不必应用12个LED。其它数字也是可能的。
参考图1，在实施例中，第一光源光11可以具有从470-490nm的范围中选择的第一主波长λd1。此外，第二光源光21可以具有从390-470nm的范围中选择的第二主波长λd2。此外，第三光源光31可以具有从390-470nm的范围中选择的第三主波长λd3。同样如图所示，在这些实施例中，每个发光材料包括磷光体，每个磷光体被配置为提供具有至少25nm的半高全宽的发射。在特定实施例中，第二发光材料和第三发光材料包括被配置为提供具有至少40nm的半高全宽的发光材料光221，231的磷光体。第三发光材料可以包括基于Mn4+的窄带红色发射磷光体。然而，第二发光材料也可以包括基于Mn4+的窄带红色发射磷光体。此外，在特定实施例中，第一发光材料还可以包括基于Mn4+的窄带红色发射磷光体。然而，在实施例中，第一发光材料、第二发光材料和第三发光材料可以包括至少两种不同的材料成分。这可能涉及不同的重量比率和/或不同类型的发光材料。
图2示意性地示描绘了串的可能组合的实施例。
在特定实施例中，也参见图2，光产生系统1000可以包括(i)第一LED串2100，其包括一个或多个第一光产生器件110和一个或多个第二光产生器件120，以及(ii)第二LED串2200，其包括一个或多个第三光产生器件130，其中光源包括固态光源。在实施例中，在这些串之一中，第一光产生器件110的数目n1与第二光产生器件120的数目n2的比率可以是0.05≤n1/n2≤20。在这些实施例中，两个串都具有k个发光器件。因此，在这些实施例中，k-n1＝n2个第二光产生器件120。第二串2200具有k个第三光产生器件130。
使用不同的LED组合来计算可调谐系统的性能。在这些情况下使用的暖白色LED具有>90的CRI和3000K的CCT。图3示出了对于相同的LED类型针对不同的n1/n2可实现的不同光谱(即，用于光产生器件110的1个青色DWL-红色磷光体组合；也参见图1)。
在计算中使用青色DWL(主波长)和红色磷光体的若干组合。青色LED的DWL和厚度(即，红色磷光体的转换程度)的选择根据红色磷光体的选择来进行调整，以便于保持接近BBL上的6500K点(这里使用10°CMF定义)。
以上述方法评价若干不同LED组合的性能，特别是通过不同的青色DWL-红色磷光体组合制作青色增强的6500K LED：分别具有红色磷光体PP 611、620、628和639nm的青色DWL 486、487和489nm。这里，DWL表示主波长，并且PP表示峰值位置。其中看起来，在5000K下CRI>80且黑视-DER>1的系统是可行的，并且在4200K下CRI>80且MDER为～0.9的系统是可行的。
计算不同选项的性能。使用较长的DWL青色LED可能需要较深的红色磷光体来瞄准BBL。原则上，较长波长的青色LED更好地适合黑视刺激曲线。注意，青色-红色光谱中的青色光的量显著减少，因为我们需要产生更多的红光来瞄准“白色”光。在可调谐系统中使用这些不同的青色LED。计算作为CCT和冷白串(总长度＝12)中青色-红色LED数目的函数的效率。青色LED中红色磷光体的峰值波长越短，系统的效率越好(如所期望的)。令人惊奇的是，该系统的MDER基本上不依赖于青色-红色磷光体组合的选择(图4)。对于黑视-DER，青色-红色LED的选择可能不太重要，为了系统效率，最好选择可能最短的红色磷光体(和较短的DWL青色LED)。
因此，组合具有与第二通道相同颜色的青色泵浦LED和蓝色泵浦LED可以允许产生具有大调谐范围的可调谐系统。
在图4中，阴影表示功率平衡照明装置(4400流明，LOR＝0.9，4000K)的效率作为冷白通道中青色-红色LED的数量N(垂直轴)和青色-红色LED的参考条件下的通量(F)(顶部水平轴)的函数；底部的标记给出了用于青色-红色LED的对应的红色磷光体，如下表中所示。峰值位置从左到右减小。白点代表CRI大于80的情况。数据标签给出黑视-DER、CRI和R9。
Figure BDA0003878609770000261
当然，对于CRI>80的要求，在所关注的CCT区域(3000-5000K)中，可以用所有青色DWL-红色磷光体组合实现最大MDER值。但LED效率是不同的。480nm-611nm的组合可以提供最高的效率。
从感知测试得知，使用10°CMF与色点匹配更好。
其中，本发明还可用于针对静态高黑视刺激的光源。然后，对于该静态解决方案，青色泵浦的白色LED色点应瞄准白色LED的相同色点，最可能更可能在4000K左右。
其中，本发明还通过组合暖白色LED串(串1)和由与(蓝色泵浦)冷白色LED组合的青色泵浦LED组成的第二串来提供具有可调谐黑视刺激(即，在高CCT下的高MDER和在低CCT下的低/正常MDER)的白光光源，其中：(a)冷白串中两个LED的色点基本相同；以及(b)在特定实施例中，青色泵浦LED/串的数量可以是例如>0且<8。此外，尤其是(c)青色泵浦LED和冷白LED之间的CRI差>60。
图5a示意性地描绘了被配置为产生系统光1001的光产生系统1000的实施例。光产生系统1000包括第一光产生器件110和第二光产生器件120。
第一光产生器件110被配置为产生第一器件光111。第一光产生器件110包括：第一光源10，其被配置为产生具有第一主波长λd1(例如，从470-500nm的范围中选择)的第一光源光11；以及第一发光材料210，其被配置为将第一光源光11的一部分转换为第一发光材料光211。
第一器件光111包括第一光源光11和第一发光材料光211。
特别地，第一器件光111可以是白光。此外，第一器件光111具有第一色点。此外，第一器件光111可以具有第一相关色温Tc1。
第一光产生器件尤其可以是提供冷白色的青色PC LED。
第二光产生器件120被配置为产生第二器件光121。第二光产生器件120包括第二光源20，其被配置为产生具有第二主波长λd2的第二光源光21，以及第二发光材料220，其被配置为将第二光源光21的至少一部分转换为第二发光材料光221。第二器件光121包括第二发光材料光221和可选地第二光源光21。
特别地，第二器件光121可以是白光。第二器件光121具有第二色点。第二器件光121可以具有第二相关色温Tc2。
特别地，λd1-λd2≥10nm。在实施例中，λd2≤465nm。
同样如图1所示，第一光源光11和第二光源光21的光谱功率分布不同。
特别地，第一色点和第二色点对于u’最大差异为0.03和/或对于v’最大差异为0.03(诸如对于u’最大差异为0.01和/或对于v’最大差异为0.01)，特别地使用根据CIE S014-1/E：2006的10°颜色匹配函数，参见表2。
第二光产生器件尤其包括PC LED，该PC LED包括被配置为提供冷白光的蓝色固态光源(泵)。
在实施例中，也参见图1，第一主波长λd1选自478-484nm的范围。在实施例中，也参见图1，第一发光材料210被配置为将第一光源光11的一部分转换成第一发光材料光211，该第一发光材料光211具有选自575-638nm范围的第一发光材料主波长λdL1。
照明系统光1001可以在操作模式中尤其包括第一器件光111和第二器件光121。因此，照明系统光1001可以在操作模式中尤其包括第一光源光11、第一发光材料光211、第二光源光21和第二发光材料光221。
图5b示意性地描绘了还包括第三光产生器件130的光产生系统1000的实施例。
第三光产生器件130被配置为产生第三器件光131。第三光产生器件130包括第三光源30，其被配置为产生具有第三主波长λd3的第三光源光31，以及第三发光材料230，其被配置为将第三光源光31的至少一部分转换成第三发光材料光231。
第三器件光131包括第三发光材料光231和可选地第三光源光31。
第三器件光131可以是白光。第三器件光131具有第三色点。第三器件光131可以具有第三相关色温Tc3。
特别地，在实施例中λd1-λd3≥10nm。在特定实施例中，λd3≤465nm。
从图1中还可以看出，第一光源光11和第三光源光31的光谱功率分布不同。
特别地，系统光1001包括第一器件光111，第二器件光121和第三器件光131中的一个或多个。
照明系统光1001可以在操作模式中尤其包括第一器件光111、第二器件光121和第三器件光131的全部。因此，照明系统光1001在操作模式中可以特别地包括第一光源光11、第一发光材料光211、第二光源光21、第二发光材料光221、第三光源光31和第三发光材料光231。然而，其它实施例也是可能的。
在特定实施例中，Tc2-Tc3≥1000K。
第三光产生器件尤其包括PC LED，该PC LED包括被配置为提供暖白光的蓝色固态光源(泵)。
如图5c示意性所示，光产生系统1000还可以包括控制系统300，其被配置为控制第一光产生器件110、第二光产生器件120和可选地第三光产生器件130。
在实施例中，控制系统300可以被配置为单独地控制(a)包括第一光产生器件110和第二光产生器件120的组，以及(b)第三光产生器件130；另见图2。
光产生系统1000还可以包括从由用户接口351，时间设备352和一个或多个传感器353组成的组中选择的输入设备350。
控制系统尤其可以被配置为响应于输入设备350的信号来控制系统光1001的光谱功率分布。
图5d示意性地描绘了包括光产生系统1000的灯具1(实施例I)或照明装置2(实施例II)的实施例。在实施例II中，附图标记L表示遮光栅格。然而，其他实施例当然也是可能的。
图6示出了相对黑视(m)(即，m(λ))和明视(V(λ))人眼敏感度函数。黑视功能的最大敏感度为490nm，半高全宽值为447nm和531nm，对于黑视和明视人眼敏感度函数也可参见附表：
Figure BDA0003878609770000291
Figure BDA0003878609770000301
Figure BDA0003878609770000311
Figure BDA0003878609770000321
Figure BDA0003878609770000331
Figure BDA0003878609770000341
Figure BDA0003878609770000351
Figure BDA0003878609770000361
Figure BDA0003878609770000371
Figure BDA0003878609770000381
Figure BDA0003878609770000391
Figure BDA0003878609770000401
图7提供了2°和10°颜色匹配函数(诸如源自CIE S 014-1/E：2006)。
术语“多个”是指两个或多个。
本文中的术语“大体上”或“基本上”以及类似术语将被本领域技术人员所理解。术语“大体上”或“基本上”还可以包括具有“全部地”、“完全地”、“全部”等的实施例。因此，在实施例中，形容词“大体上”或“基本上”也可以被去除。在适用的情况下，术语“大体上”或术语“基本上”还可以涉及90％或更高，诸如95％或更高，尤其是99％或更高，甚至更尤其是99.5％或更高，包括100％。
术语“包括”也包括其中术语“包括”意为“由…组成”的实施例。
术语“和/或”尤其涉及在“和/或”之前和之后提到的一个或多个项目。例如，短语“项目1和/或项目2”和类似短语可以涉及项目1和项目2中的一个或多个项目。术语“包含”在一个实施例中可以是指“由…组成”，但在另一个实施例中也可以是指“含有至少所定义的物质和可选的一种或多种其它物质”。
此外，说明书和权利要求书中的术语第一、第二、第三等用于区分相似的元件，而不一定用于描述顺序的次序或时间顺序。应当理解，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的，并且本文描述的本发明的实施例能够以不同于本文描述或示出的其他顺序操作。
这些设备，装置或系统在本文中尤其可以在操作期间进行描述。本领域技术人员将清楚，本发明不限于操作方法，或操作中的设备，装置或系统。
应当注意，上述实施例说明而不是限制本发明，且本领域的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许多备选的实施例。
在权利要求中，置于括号中的任何附图标记不应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述的那些之外的元件或步骤的存在。除非上下文另外清楚地要求，否则在整个说明书和权利要求书中，词语“包括”、“包括有”等应被解释为包容性意义，而不是排他性或穷举性意义；也就是说，在“包括但不限于”的意义上。
元件之前的冠词“一”或“一个”不排除多个这种元件的存在。
本发明可以借助于包括若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的设备权利要求或装置权利要求或系统权利要求中，这些装置中的若干装置可以由同一项硬件来实现。
本发明还提供了一种控制系统，其可以控制设备，装置或系统，或者可以执行本文描述的方法或过程。此外，本发明还提供了一种计算机程序产品，当在功能上耦合到设备，装置或系统或由设备，装置或系统包括的计算机上运行时，控制这种设备，装置或系统的一个或多个可控元件。
本发明还适用于包括在说明书中描述和/或在附图中示出的一个或多个表征特征的设备，装置或系统。本发明还涉及包括在说明书中描述的和/或在附图中示出的一个或多个表征特征的方法或过程。
本专利中讨论的各个方面可以被组合以便于提供附加的优点。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，一些特征可以形成一个或多个分案申请的基础。

Claims (15)

1.一种被配置为产生系统光(1001)的光产生系统(1000)，其中所述光产生系统(1000)包括第一光产生器件(110)和第二光产生器件(120)，其中：
所述第一光产生器件(110)被配置为产生第一器件光(111)，其中所述第一光产生器件(110)包括：(i)第一光源(10)，被配置为产生具有从470nm至500nm的范围中选择的第一主波长λd1的第一光源光(11)，以及(ii)第一发光材料(210)，被配置为将所述第一光源光(11)的一部分转换为第一发光材料光(211)；其中所述第一器件光(111)包括所述第一光源光(11)和所述第一发光材料光(211)；并且其中所述第一器件光(111)具有第一色点；
所述第二光产生器件(120)被配置为产生第二器件光(121)，其中所述第二光产生器件(120)包括(i)第二光源(20)，被配置为产生具有第二主波长λd2的第二光源光(21)，以及(ii)第二发光材料(220)，被配置为将所述第二光源光(21)的至少一部分转换成第二发光材料光(221)；其中所述第二器件光(121)包括所述第二发光材料光(221)和可选地所述第二光源光(21)；并且其中所述第二器件光(121)是具有第二色点和第二相关色温Tc2的白光；
λd1-λd2≥10nm；
所述第一光源光(11)和所述第二光源光(21)的光谱功率分布不同；以及
所述第一色点和所述第二色点对于u’的最大差异为0.03和/或对于v’的最大差异为0.03，其中这些色点基于10°颜色匹配函数，所述光产生系统(1000)还包括第三光产生器件(130)，其中：
所述第三光产生器件(130)被配置为产生第三器件光(131)，其中所述第三光产生器件(130)包括(i)第三光源(30)，被配置为产生具有第三主波长λd3的第三光源光(31)，以及(ii)第三发光材料(230)，被配置为将所述第三光源光(31)的至少一部分转换成第三发光材料光(231)；其中所述第三器件光(131)包括所述第三发光材料光(231)和可选地所述第三光源光(31)；并且其中所述第三器件光(131)是具有第三色点和第三相关色温Tc3的白光；
λd1-λd3≥10nm；
所述第一光源光(11)和所述第三光源光(31)的光谱功率分布不同；以及
所述系统光(1001)包括所述第一器件光(111)、所述第二器件光(121)和所述第三器件光(131)中的一者或多者；以及
Tc2-Tc3≥700K，
以及所述光产生系统(1000)还包括：(i)第一串(2100)，包括一个或多个第一光产生器件(110)和一个或多个第二光产生器件(120)和(ii)第二串(2200)，包括一个或多个第三光产生器件(130)，其中所述光源(10，20，30)包括固态光源。
2.根据权利要求1所述的光产生系统(1000)，其中所述第一发光材料(210)被配置为将所述第一光源光(11)的一部分转换为第一发光材料光(211)，所述第一发光材料光(211)具有从575nm至638nm的范围中选择的第一发光材料主波长λdL1，并且其中所述第二器件光(121)的所述第二相关色温Tc2至少是3400K。
3.根据前述权利要求中任一项所述的光产生系统(1000)，其中所述第一主波长λd1选自478nm至484nm的范围，并且其中所述第一发光材料(210)被配置为将所述第一光源光(11)的一部分转换成第一发光材料光(211)，所述第一发光材料光(211)具有选自575nm至612nm的范围的第一发光材料主波长λdL1。
4.根据前述权利要求中任一项所述的光产生系统(1000)，包括第一LED串(2100)，所述第一LED串(2100)包括一个或多个第一光产生器件(110)和一个或多个第二光产生器件(120)，所述第一LED串(2100)具有(a)第一光产生器件(110)的数目n1与(b)第二光产生器件(120)的数目n2的比率，所述比率为0.05≤n1/n2≤20，并且其中所述光源(10，20)包括固态光源。
5.根据前述权利要求中任一项所述的光产生系统(1000)，其中所述第二主波长λd2选自430nm至470nm的范围。
6.根据权利要求1所述的光产生系统(1000)，其中所述第二发光材料(220)和所述第三发光材料(230)包括磷光体，所述磷光体被配置为提供具有至少40nm的半高全宽的发光材料光(221，231)，其中Tc2-Tc3≥2500K，并且其中所述第一色点和所述第二色点对于u’的最大差异为0.01和/或对于v’的最大差异为0.01。
7.根据前述权利要求5-6中任一项所述的光产生系统(1000)，其中所述第三发光材料(230)包括基于Mn4+的窄带红色发射磷光体。
8.根据前述权利要求5-7中任一项所述的光产生系统(1000)，还包括控制系统(300)，所述控制系统(300)被配置为控制所述第一光产生器件(110)、所述第二光产生器件(120)和所述第三光产生器件(130)中的一者或多者。
9.根据权利要求8所述的光产生系统(1000)，其中所述控制系统(300)被配置为单独地控制(a)包括所述第一光产生器件(110)和所述第二光产生器件(120)的组，以及(b)所述第三光产生器件(130)。
10.根据前述权利要求5-9中任一项所述的光产生系统(1000)，其中Tc2-Tc3≥1000K。
11.根据前述权利要求4-10中任一项所述的光产生系统(1000)，还包括从由用户接口(351)、时间设备(352)和传感器(353)组成的组中选择的输入设备(350)，其中根据前述权利要求8-9中任一项所述的控制系统(300)被配置为响应于所述输入设备(350)的信号而控制所述系统光(1001)的光谱功率分布。
12.根据权利要求11所述的光产生系统(1000)，其中所述控制系统(300)被配置为控制如前述权利要求9-11中任一项所述的所述光产生系统(1000)的所述系统光(1001)的所述光谱功率分布。
13.根据前述权利要求中任一项所述的光产生系统(1000)，其中在所述光产生系统(1000)的操作模式中，所述系统光(1001)具有至少80的CRI、至少50的R9值和选自至少0.45的范围的MDER值，其中MDER被定义为：
Figure FDA0003878609760000041
其中SPD(λ)是所述系统光(1001)的所述光谱功率分布，m(λ)是所述黑视敏感度函数，所述V(λ)是明视亮度函数。
14.根据前述权利要求7-12中任一项所述的光产生系统(1000)，其中所述控制系统(300)被配置为在操作模式下控制所述系统光(1001)的所述光谱功率分布，同时保持如权利要求13所述的预定义的MDER值。
15.一种灯具(1)或照明装置(2)，包括根据前述权利要求中任一项所述的光产生系统(1000)。
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