CN116868000A - 在宽ctt范围内具有高cri的可调谐窄带光系统 - Google Patents

在宽ctt范围内具有高cri的可调谐窄带光系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种光生成系统(1000)，该光生成系统(1000)被配置为在操作模式中生成具有光谱功率分布的系统光(1001)，光谱功率的至少85％在四个基本波长范围中的发射带(111，121，131，141)中，四个基本波长范围每个宽度最大为50nm，四个基本波长范围中的至少三个基本波长范围选自第一波长范围452nm+/‑25nm、第二波长范围504nm+/‑25nm、第三波长范围560nm+/‑25nm和第四波长范围617.5nm+/‑25nm，其中发射带(111，121，131，141)具有最大30nm的半峰全宽。

Description

在宽CTT范围内具有高CRI的可调谐窄带光系统
技术领域
本发明涉及一种光生成系统和包括这种光生成系统的光生成设备。
背景技术
照明系统在本领域中是已知的。例如，US2009/0122530描述了固态照明系统，根据US2009/012253，该固态照明系统提供改进的颜色质量和/或颜色对比度。根据US2009/0122530，该系统为颜色质量标度的十五个颜色样本中的每个颜色样本提供具有增量色度值的总光，这些颜色样本被预先选择以根据取决于色温的指定值来提供相对于白炽光源或黑体光源的增强的颜色对比度。US2009/0122530中提供的照明系统可以包括一个或多个有机电致发光元件，或者它们可以包括多个无机发光二极管，其中至少两个无机发光二极管具有不同的颜色发射带。
发明内容
基于RGB原理的照明设备在本领域是已知的。似乎需要用于一般照明的高亮度光源，对颜色质量和显色有很高的要求。一个选项可以是使用基于LED的照明设备。尽管基于颜色可调谐LED的光源是可用的，但是它们可能在亮度、射束角度和颜色可调谐范围中的一个或多个方面受到限制。因此，可能期望提出一种备选照明设备，其优选地具有高颜色质量。选项可以是使用基于激光的照明设备。然而，窄带光发射器忽略了可见波长范围的最大部分。这可能使得用基于激光的照明设备生成的(白色)光的颜色质量在很大程度上取决于峰值发射波长的选择。因此，期望提供一种照明设备，该照明设备提供具有高CRI的光，特别是颜色可调谐光。
因此，本发明的一个方面是提供一种备选的光生成系统，其优选地还至少部分消除了上述缺点中的一个或多个缺点。本发明的目的可以是克服或改善现有技术的至少一个缺点，或者提供有用的备选。
在一个方面，本发明提供了一种光生成系统，该光生成系统被配置为在操作模式下生成系统光。特别地，系统光可以具有光谱功率分布，光谱功率(诸如以瓦特为单位)的至少75％、特别是至少85％在发射带中，特别是在四个基本波长范围中。在实施例中，四个基本波长范围每个基本波长范围可以具有最大50nm的宽度。在特定实施例中，四个基本波长范围中的至少三个基本波长范围可以选自(i)第一波长范围452nm+/-25nm，(ii)第二波长范围504nm+/-25nm，(iii)第三波长范围560nm+/-25nm，以及(iv)第四波长范围617.5nm+/-25mm。此外，在特定实施例中，发射带可以具有最大30nm的半峰全宽。因此，在实施例中，本发明提供了一种光生成系统，该光生成系统被配置为在操作模式中生成具有光谱功率分布的系统光，光谱功率的至少85％在四个基本波长范围中的发射带中，四个基本波长范围各自宽度最大为50nm，四个基本波长范围中的至少三个基本波长范围选自第一波长范围452nm+/-25nm、第二波长范围504nm+/-25nm、第三波长范围560nm+/-25nm和第四波长范围617.5nm+/-25nm，其中发射带具有最大30nm的半峰全宽。
利用这样的光生成系统，在相关色温(CCT)的大范围内，显色可以是高的。例如，显色指数(CRI)可以是至少80，如至少85，或者甚至超过90。因此，本发明允许具有有着高CRI/显色特性的系统光的系统。更进一步地，本发明允许具有有着高显色特性和可变光学特性的系统光的系统。此外，本发明提供了一种可以提供高强度(系统)光的系统。此外，当使用窄带光源(诸如激光)时，经由例如光纤传输光可以更容易。此外，射束整形和光控制可以更容易。对于如激光等窄带发射器，也可以更容易使颜色过饱和。因此，与在相同CCT的宽带频谱下再现时相比，再现的颜色可以具有更高的饱和度。看起来，一些过饱和(其中色域指数(Ga)可以大于100)可以是合乎需要的。附加地，色觉不足的人(例如，色盲)也可以受益于更高的颜色饱和度，因为这可以有助于更好地区分颜色。
如上所述，本发明提供了一种光生成系统，该光生成系统被配置为在操作模式下生成系统光。该系统可以在操作模式下提供系统光的事实并不排除该系统可以能够生成不符合本文中描述的系统光条件的系统光(在一个或多个其他操作模式下)。然而，也可能的是，系统可以在一个或多个操作模式下操作，其中系统光总是符合本文中描述的系统光的条件。因此，在特定实施例中，该系统可以被配置为生成具有固定光谱功率分布的系统光。在其他特定实施例中，该系统可以被配置为在一个或多个操作模式下生成符合本文中描述的系统光的条件的系统光。在另一些特定实施例中，该系统可以被配置为在一个或多个操作模式下生成符合本文中描述的系统光的条件的系统光，并且在一个或多个其他操作模式下生成不符合本文中描述的系统光条件的系统光。
该系统、装置或设备可以在“模式”或“操作模式”或“操作的模式”或“可操作模式”下执行动作。同样，在一种方法中，一个动作、阶段或步骤可以在“模式”或“操作模式”或“操作的模式”或“可操作模式”下执行。这并不排除该系统、装置或设备也可以适于提供另一控制模式或多种其他控制模式。同样，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他模式。
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。如果有其他模式可用，则对这种模式的选择特别可以经由用户接口来执行，尽管例如也可以经由其他选项，例如根据传感器信号或(时间)方案来执行模式。在实施例中，操作模式还可以是指只能在单一操作模式下操作的系统、装置或设备(即，“开启”，没有进一步的可调谐性)。
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者或多者进行控制。术语“定时器”可以是指时钟和/或预定时间方案。
在实施例中，控制系统可以被配置为根据传感器信号来控制光谱功率分布。备选地或附加地，控制系统可以被配置为根据用户设备(诸如智能电话)来控制光谱功率分布，诸如经由蓝牙。
如上所述，特别地，该系统被配置为在操作模式中生成具有光谱功率分布的系统光，光谱功率的至少75％在(该)发射带中，甚至更特别地光谱功率的至少80％在发射带中，甚至更特别地光谱功率的至少85％(或甚至至少90％)在(该)发射带中。因此，光谱功率的高达25％、诸如高达20％、如高达约15％(或甚至最大10％)可以在其他发射带中，例如在其他波长范围中和/或具有更大的半峰全宽(FWHM)(也参见下文)。这里，(多个)百分比特别是指能量单位，例如，瓦特。此外，这些百分比可以特别是指可见波长范围。
术语“可见”、“可见光”或“可见光发射”和类似术语是指一个或多个波长在约380-780nm范围内的光。
因此，特别地，该系统被配置为在操作模式中生成具有光谱功率分布的系统光，相对于可见波长范围(380-780nm)中的总光谱功率，光谱功率的至少75％、如至少85％(参见上文)在发射带中。特别地，在实施例中，(四个)发射带中的每个发射带内的光谱功率可以大于不在这些发射带内的光谱功率。因此，特别地，该系统可以被配置为在操作模式中生成具有光谱功率分布的系统光，超过80％的(在可见波长范围内的)光谱功率在发射带中。这里，(多个)百分比(也)特别是指能量单位，例如，瓦特。
发射带的位置可以不是可自由选择的。令人惊讶的是，存在至少两个、更特别是至少三个波长范围，其中必须分别选择至少两个或至少三个发射带。此外，似乎当利用例如第四发射带来进一步进行优化时，其他发射带的波长范围的位置可以更加固定。因此，当从四个预定义波长范围中选择四个中的两个、更特别是四个中的三个、甚至更特别是全部四个时，可以获取高CRI，同时还可以提供高强度光源，并且CCT可调谐性可以相对较宽。这些波长范围(也可以被表示“基本波长范围”)可以是第一波长范围452nm+/-25nm、第二波长范围504nm+/-25nm、第三波长范围560nm+/-25nm和第四波长范围617.5nm+/-25nm。因此，在波长范围380-780nm内、但在这四个基本波长范围之外的光谱功率在实施例中是(在380-780nm内的)总光谱功率波长范围的最大25％，特别是最大20％，更特别是最大15％。甚至更特别地，在波长范围380-780nm内、但在这四个基本波长范围之外的光谱功率在实施例中为(在380-780nm内的)总光谱功率波长范围的最大10％。
因此，在实施例中，该系统可以特别地被配置为在操作模式中生成具有光谱功率分布的系统光，其中光谱功率的至少85％在四个基本波长范围中的发射带中，四个基本波长范围各自宽度最大为50nm，四个基本波长范围中的至少三个基本波长范围可以选自第一波长范围452nm+/-25nm、第二波长范围504nm+/-25nm、第三波长范围560nm+/-25nm、以及第四波长范围617.5nm+/-25nm。
在下文中，将描述一些其他实施例。
(在相应基本波长范围内的)相应发射带可以特别是相对较窄的发射带。在实施例中，发射带中的一个或多个(诸如两个或更多个、特别是全部)发射带具有单个最大值。这通常是例如激光发射的情况。例如，在实施例中，发射带中的一个或多个(诸如两个或更多个、特别是全部)发射带可以具有基本上高斯的形状。然而，其他形状也是可能的。在实施例中，发射带也可以包括两个或更多个重叠(较小)的发射带，它们一起形成发射带，例如具有单个最大值。例如，当使用例如量子点时可以是这种情况。在实施例中，这样的发射带可以具有基本上高斯的形状。然而，其他形状也是可能的。在实施例中，(四个)(在相应基本波长范围中的)发射带中的一个或多个发射带可以包括两个或更多个子重叠(较小)的发射带。
特别地，一个或多个(诸如两个或更多个、特别是全部)发射带可以是相对较窄的，诸如最大30nm的FWHM。较大FWHM可能导致高CRI，同时允许相对较宽的CCT可调谐性。因此，在实施例中，发射带具有最大30nm的半峰全宽，诸如在特定实施例中高达约15nm。特别地，在实施例中，一个或多个发射带具有最大25nm的半峰全宽。小于约5nm的半峰全宽(诸如小于约5nm)可以提供略低于约为10nm的FWHM的CRI，但是仍然可以提供相对较高的CRI。因此，特别地，FWHM可以选自高达约25nm的范围，诸如选自约0.5-25nm的范围，甚至更高达约20nm的范围，诸如特别地选自高达约16nm的范围。在特定实施例中，FWHM可以选自约高达约14nm的范围，诸如选自0.5-15nm的范围，如至少约1nm。因此，在实施例中，发射带的半峰全宽可以选自高达约25nm的范围，如选自0.5-25nm的范围。注意，不同频带的FWHM可以是不同的(但在实施例中，所有FWHM都可以选自高达约30nm的范围，诸如高达约25nm)。
在特定实施例中，发射带中的一个或多个(如两个或更多个，诸如三个或更多个，特别地是全部四个)的半峰全宽为最大5nm，诸如小于5nm。
在其他特定实施例中，发射带中的一个或多个(如两个或更多个，诸如三个或更多个，特别地是全部四个)的半峰全宽为至少5nm，诸如至少10nm。
此外，在实施例中，在基本波长范围内，也可以存在(光谱上)部分重叠或不重叠的两个或更多个不同的发射带。在这样的实施例中，在基本波长范围内可以存在两个或更多个最大值。这两个或更多个发射带可以一起形成相应基本波长范围的光谱功率分布。在这样的实施例中，两个或更多个不同发射带中的每个发射带可以符合最大30nm(或更小)的半峰全宽的条件。此外，基本波长范围中的最低能量发射带和基本波长范围内的最高能量发射带的峰值最大值可以具有不大于最大30nm的半峰全宽的(光谱)距离。甚至更特别地，两个或更多个不同发射带的光谱功率的至少75％可以在25nm波长范围内找到，诸如在20nm波长范围内，或者甚至在基本波长范围内的15nm波长范围内。在这种情况下，带仍然可以提供相对较窄的发射。例如，当使用具有彼此相差例如10nm的最大值的两个激光器时可以是这种情况。在实施例中，(四个)(在相应基本波长范围内的)发射带中的一个或多个发射带可以由两个或更多个部分地重叠或非重叠(较小)的发射带有效地提供。
如上所述，在实施例中，四个基本波长范围中的至少三个基本波长范围可以选自第一波长范围452nm+/-25nm、第二波长范围504nm+/-25nm、第三波长范围560nm+/-25nm和第四波长范围617.5nm+/-25nm。当前三个列出的基本波长范围中的至少发射带可用时，可以获取最佳结果。因此，特别地，在实施例中，四个基本波长范围中的至少三个基本波长范围可以选自第一波长范围452nm+/-25nm、第二波长范围504nm+/-25nm和第三波长范围560nm+/-25nm。甚至更特别地，所有(四个)基本波长范围可以选自第一波长范围452nm+/-25nm、第二波长范围504nm+/-25nm、第三波长范围560nm+/-25nm和第四波长范围617.5nm+/-25nm。
特别地，四个基本波长范围(其中的三个或特别是四个被选择)可以分别以大约452nm、504nm、560nm和617.5nm为中心。因此，在特定实施例中，四个基本波长范围选自第一波长范围452nm+/-20nm、第二波长范围504nm+/-20nm、第三波长范围560nm+/-20nm和第四波长范围617.5nm+/-20nm。在这样的实施例中，四个基本波长范围中的一个或多个基本波长范围、特别是四个基本波长范围中的至少所有基本波长范围各自可以具有最大40nm的宽度。
特别地，在实施例中，该系统可以被配置为在操作模式中生成具有光谱功率分布的系统光，相对于可见波长范围(380-780nm)中的总光谱功率，光谱功率的至少75％(如至少85％)(参见上文)在发射带中，其中发射带在(基本)波长范围内，该(基本)波长范围选自第一波长范围452nm+/-20nm、第二波长范围504nm+/-20nm、第三波长范围560nm+/-20nm和第四波长范围617.5nm+/-20nm。因此，在特定实施例中，相应质心波长(也参见下文)可以选自第一波长范围452nm+/-20nm、第二波长范围504nm+/-20nm、第三波长范围560nm+/-20nm和第四波长范围617.5nm+/-20nm。
在特定实施例中，四个基本波长范围选自第一波长范围452nm+/-15nm、第二波长范围504nm+/-15nm、第三波长范围560nm+/-15nm和第四波长范围617.5nm+/-15nm。在这样的实施例中，四个基本波长范围中的一个或多个基本波长范围、特别是四个基本波长范围中的至少所有基本波长范围各自可以具有最大30nm的宽度。例如，在这样的实施例中，(光源的)FWHM可以是大约最大25nm，诸如最大大约15nm。因此，在其他特定实施例中，相应质心波长(也参见下文)可以选自第一波长范围452nm+/-15nm、第二波长范围504nm+/-15nm、第三波长范围560nm+/-15nm和第四波长范围617.5nm+/-15nm。
更特别地，在实施例中，四个波长范围可以选自第一波长范围452nm+/-10nm、第二波长范围504nm+/-12nm、第三波长范围560nm+/-11nm和第四波长范围617.5nm+/-13nm。特别地，在实施例中，452nm+/-7nm。
因此，在其他特定实施例中，相应质心波长(也参见下文)可以选自第一波长范围452nm+/-10nm、第二波长范围504nm+/-12nm、第三波长范围560nm+/-11nm和第四波长范围617.5nm+/-13nm。
在其他特定实施例中，四个波长范围选自第一波长范围452nm+/-5nm、第二波长范围504nm+/-5nm、第三波长范围560nm+/-5nm和第四波长范围617.5nm+/-5nm。特别地，FWHM可以选自高达30nm的范围，诸如高达25nm。
因此，在其他特定实施例中，相应质心波长(也参见下文)可以选自第一波长范围452nm+/-5nm、第二波长范围504nm+/-5nm、第三波长范围560nm+/-5nm和第四波长范围617.5nm+/-5nm。特别地，FWHM可以选自高达30nm的范围，诸如高达25nm。
这里，术语全宽度半最大值以及峰值位置可以特别是指最大操作时的全宽度半极大值或峰值位置。这可以是在激光器的温度下，例如在约40-70℃，但也可以是其他温度。对于发光材料，温度可以在20-200℃的范围内，但其他温度也是可能的。
如上所述，在实施例中，发射带中的光谱功率的至少85％在四个基本波长范围内，每个基本波长范围宽度为最大50nm。在其他特定实施例中，光生成系统被配置为在操作模式中生成具有光谱功率分布的系统光，光谱功率的至少95％在(在四个基本波长范围中的)发射带中。特别地，在这样的条件下，可以获取高CRI，同时还可以提供高强度光源。
为了提供系统光，该系统可以包括多个光源。在实施例中，应用不同的光源，特别是激光光源。在(其他)实施例中，可以应用一种或多种窄带发射材料，其可以可选地被包括在单个光源中。这样的单个光源因此可以是在单个基本波长范围内的单个类型的光源，或者是在两个或更多个不同的基本波长范围内的多于一种类型的光源。因此，在实施例中，该系统可以包括被配置为生成(相应)发射带的四个光源。
在下文中，首先描述与光源有关的一些方面。
术语“光源”原则上可以涉及本领域已知的任何光源。它可以是常规的(钨)灯泡、低压汞灯、高压汞灯、荧光灯、LED(发光二极管)。在特定实施例中，光源包括固态LED光源(诸如LED或激光二极管(或“二极管激光器”))。术语“光源”还可以涉及多个光源，诸如2-200(固态)LED光源。因此，术语LED也可以是指多个LED。此外，术语“光源”在实施例中也可以是指所谓的板上芯片(COB)光源。术语“COB”特别是指半导体芯片形式的LED芯片，该芯片既不被封装也不被连接，而是直接安装在基板(诸如PCB)上。因此，同一基板上可以配置有多个光半导体光源。在实施例中，COB是一起被配置为单个照明模块的多LED芯片。
光源具有光逸出表面。参考诸如灯泡或荧光灯等常规光源，其可以是玻璃或石英外壳的外表面。例如，对于LED，它可以是LED管芯，或者当树脂被应用于LED管芯时，是树脂的外表面。原则上，它也可以是光纤的末端。“逃逸表面”一词特别涉及光源的光实际离开光源或从光源逃逸的那部分。光源被配置为提供光束。该光束(因此)从光源的光出射表面逸出。
术语“光源”可以是指半导体发光器件，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”还可以是指有机发光二极管，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)。在实施例中，术语“激光器”可以是指多模激光二极管。在其他实施例中，术语“激光器”可以是指单模激光二极管。在一个实施例中，光源包括LED(发光二极管)。术语“光源”或“固态光源”也可以是指超发光二极管(SLED)。
术语LED也可以是指多个LED。此外，术语“光源”在实施例中也可以是指所谓的板上芯片(COB)光源。术语“COB”特别是指半导体芯片形式的LED芯片，该芯片既不被封装也不被连接，而是直接被安装在基板(诸如PCB)上。因此，同一基板上可以配置有多个半导体光源。在实施例中，COB是一起被配置为单个照明模块的多LED芯片。
术语“光源”还可以涉及多个(基本上相同(或不同))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，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)。
在实施例中，光源可以被配置为提供主辐射，该主辐射被这样使用，诸如蓝色光源，如蓝光LED，或者绿色光源，诸如绿光LED，以及红色光源，诸如红光LED。这种可以不包括发光材料(“磷光体”)的LED可以被指示为直接彩色LED。
然而，在其他实施例中，光源可以被配置为提供初级辐射，并且初级辐射的一部分被转换为次级辐射。次级辐射可以基于发光材料的转换。因此，次级辐射也可以被指示为发光材料辐射。在实施例中，发光材料可以由光源组成，诸如具有包括发光材料的发光材料层或圆顶的LED。这样的LED可以被指示为磷光体转换的LED或PC LED。在其他实施例中，发光材料可以被配置在距光源一定距离(“远程”)处，诸如具有不与LED的管芯物理接触的发光材料层的LED。因此，在特定实施例中，光源可以是在操作期间至少发射选自380-470nm范围的波长的光的光源。然而，其他波长也是可能的。这种光可以部分地由发光材料使用。
在实施例中，光生成设备可以包括发光材料。在实施例中，光生成设备可以包括PCLED。在其他实施例中，光生成设备可以包括直接LED(即，没有磷光体)。在实施例中，光生成设备可以包括激光器件，如激光二极管。在实施例中，光生成设备可以包括超发光二极管。因此，在特定实施例中，光源可以选自激光二极管和超发光二极管的组。在其他实施例中，光源可以包括LED。
术语“激光光源”特别是指激光器。这种激光器可以特别地被配置为生成一个或多个波长在UV、可见光或红外中，特别是波长选自光谱波长范围200-2000nm，诸如300-1500nm的激光光源光。术语“激光器”特别是指通过基于电磁辐射受激发射的光学放大过程发射光的设备。特别地，在实施例中，术语“激光器”可以是指固态激光器。在特定实施例中，术语“激光器”或“激光光源”或类似术语是指激光二极管(或二极管激光器)。
因此，在实施例中，光源包括激光光源。在实施例中，术语“激光器”或“固态激光器”可以是指以下中的一项或多项：掺杂铈的锂锶(或钙)氟化铝(Ce:LiSAF，Ce:LiCAF)、掺杂铬的金绿宝石(亚历山大石)激光器、铬ZnSe(Cr:ZnSe)激光器、二价钐掺杂的氟化钙(Sm:CaF2)激光器、Er:YAG激光器、掺铒和铒-镱共掺杂玻璃激光器、F-Center激光器、钬YAG(Ho:YAG)激光器、Nd:YAG激光器、NdCrYAG激光器、掺钕氧硼酸钇钙Nd:YCa4O(BO3)3或Nd:YCOB、掺钕原钒酸钇(Nd:YVO4)激光器、钕玻璃(Nd:glass)激光器、Nd:YLF(Nd:YLF)固态激光器、掺钕147磷酸盐玻璃(147Pm3+:glass)固态激光器、红宝石激光器(Al2O3:Cr3+)、铊YAG(Tm:YAG)激光器、钛蓝宝石(Ti:蓝宝石；Al2O3:Ti3+)激光器、三价铀掺杂氟化钙(U:CaF2)固态激光器、掺镱玻璃激光器(棒、板/芯片和光纤)、镱YAG(Yb:YAG)激光器、Yb2O3(玻璃或陶瓷)激光器等。
在实施例中，术语“激光器”或“固态激光器”可以是指半导体激光二极管中的一种或多种，诸如GaN、InGaN、AlGaInP、AlGaAs、InGaAsP、铅盐、垂直腔表面发射激光器(VCSEL)、量子级联激光器、混合硅激光器等。
激光器可以与上变频器相结合，以便达到更短的(激光)波长。例如，利用一些(三价)稀土离子，可以获取上变频，或者利用非线性晶体，可以获取下变频。备选地，激光器可以与下变频器(诸如染料激光器)相结合，以达到更长的(激光)波长。为了包含上变频或下变频，还可以应用非线性光学器件。此外，还可以基于另一光源(诸如激光光源)来应用OPA(光学参数放大器)，诸如以创建期望的波长和/或波长分布。
从下面可以得出，术语“激光光源”也可以是指多个(不同或相同)激光光源。在特定实施例中，术语“激光光源”可以是指N个(相同)激光光源。在实施例中，N＝2或更多。在特定实施例中，N可以至少是5，诸如特别至少是8。以此方式，可以获取更高的亮度。在实施例中，激光光源可以被布置在激光器储备库中(也参见上文)。激光器储备库在实施例中可以包括散热和/或光学器件，例如用于准直激光的透镜。
激光光源被配置为生成激光光源光(或“激光”)。光源光可以基本上由激光光源光组成。光源光还可以包括两个或更多个(不同或相同)激光光源的激光光源光。例如，两个或更多个(不同或相同)激光光源的激光光源光可以别耦合到光导中，以提供包括两个或更多个(不同或相同)激光光源的激光光源光的单个光束。在特定实施例中，光源光因此是特别准直的光源光。在又一实施例中，光源光特别是(准直的)激光光源光。
短语“不同光源”或“多个不同光源”以及类似短语在实施例中可以是指从至少两个不同仓中选择的多个固态光源。类似地，短语“相同光源”或“多个相同光源”以及类似短语在实施例中可以是指从相同仓中选择的多个固态光源。
光源特别地被配置为生成具有光轴(O)(光束形状)和光谱功率分布的光源光。在实施例中，光源光可以包括一个或多个带，其具有激光器已知的带宽。在特定实施例中，(多个)带可以是相对尖锐的(多个)线，诸如在RT处具有小于20nm范围内的半峰全宽(FWHM)，诸如等于或小于10nm。因此，光源光具有光谱功率分布(作为波长的函数的能量尺度上的强度)，其可以包括一个或多个(窄)带。
(光源光的)射束可以是(激光)光源光的聚焦或准直射束。术语“聚焦”可以特别是指汇聚到一个小斑点。这个小斑点可以在离散转换器区域处，或者(稍微)在其上游或者(稍微)在其下游。特别地，聚焦和/或准直可以使得射束在离散转换器区域(在侧面)处的横截面形状(垂直于光轴)基本上不大于离散转换器区域的横截面形状(垂直于光轴)(其中光源光照射离散转换器区域)。聚焦可以用一个或多个光学器件来执行，如(聚焦)透镜。特别地，可以应用两个透镜来聚焦激光光源光。准直可以用一个或多个(其他)光学器件来执行，如准直元件，诸如透镜和/或抛物面镜。在实施例中，(激光)光源的光束可以是相对高度准直的，诸如在≤2°(FWHM)，更特别地≤1°(FWHM)，最特别地≤0.5°(FWHM)的实施例中。因此，≤2°(FWHM)可以被视为(高度)准直光源。光学器件可以用于提供(高度)准直(也参见上文)。
在特定实施例中，光生成设备可以包括多个不同光源，诸如光源的两个或更多个子集，其中每个子集包括一个或多个光源，该一个或多个光源被配置为生成具有基本上相同的光谱功率分布的光源光，但是其中不同子集的光源被配置为生成具有不同光谱分布的光源光。在这样的实施例中，控制系统可以被配置为控制多个光源。在特定实施例中，控制系统可以单独地控制光源的子集。
在特定实施例中，四个光源中的一个或多个光源可以包括激光光源。更特别地，在实施例中，四个光源中的两个或更多个光源(包括激光光源，更具体地，所有四个光源)包括激光光源。注意，术语“激光光源”在实施例中可以是指同一仓的多个激光光源。然而，在其他实施例中，术语“激光光源”也可以是指多个(稍微)不同的激光光源(诸如其中在基本波长范围中的最低能量发射带的峰值最大值和在基本波长范围中的最高能量发射带的峰值最大值可以具有不大于最大30nm的半峰全宽的(光谱)距离；详见上文)。
代替或除了激光光源，还可以使用基于量子结构的光源。基于量子结构的光源可以包括使用量子结构作为主要光源的光源，如量子点激光器。备选地或附加地，基于量子结构的光源可以包括使用量子结构作为次级光源的光源。在这样的实施例中，(初级)光源可以生成光源光，该光源光至少部分地被量子结构转换成转换光。在这样的实施例中，量子结构被用作发光材料。因此，术语“磷光体”也可以是指量子结构(可以用作发光材料)。
术语“发光材料”特别是指可以将第一辐射、特别是UV辐射和蓝色辐射中的一种或多种转换为第二辐射的材料。通常，第一辐射和第二辐射具有不同光谱功率分布。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大的波长处具有光谱功率分布，这是所谓的下变频中的情况。然而，在特定实施例中，第二辐射具有在比第一辐射小的波长处具有强度的光谱功率分布，这是所谓的上变频中的情况。
在实施例中，“发光材料”可以特别是指能够将辐射转换为例如可见光和/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转换为可见光。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，在用辐射激发时，发光材料发射辐射。通常，发光材料将是下变频器，即较小波长的辐射被转换成较大波长的辐射(λex<λem)，尽管在特定实施例中，发光材料可以包括上变频器发光材料，即较大波长的辐射被转换成较小波长的辐射(λex>λem)。
在实施例中，术语“发光”可以是指磷光。在实施例中，术语“发光”也可以是指荧光。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”可以分别是指激发辐射和发射(辐射)。同样，术语“发光材料”在实施例中可以是指磷光和/或荧光。
术语“发光材料”也可以是指多种不同的发光材料。下面指出了可能的发光材料的示例。因此，术语“发光材料”在特定实施例中也可以是指发光材料组合物。
在实施例中，量子结构可以包括结构或物质的2D或3D布置，从而提供本领域已知的(多种)量子结构。此外，在实施例中，量子结构可以包括半导体纳米颗粒，如本领域已知(参见例如WO2013150455或WO2013057702)的，诸如量子点。
量子点是半导体材料的小晶体，通常具有仅几纳米的宽度或直径。当被入射光激发时，量子点发射的光的颜色由晶体的尺寸和材料决定。因此，可以通过适配点的尺寸来产生特定颜色的光。大多数已知的发射在可见光范围内的量子点是基于具有外壳的硒化镉(CdSe)，诸如硫化镉(CdS)和硫化锌(ZnS)。也可以使用无镉量子点，诸如磷化铟(InP)和硫化铜铟(CuInS2)和/或硫化银铟(AgInS2)。量子点显示出非常窄的发射带，并且因此它们显示出饱和的颜色。此外，可以通过调整量子点的尺寸来容易地调节发射颜色。本领域中已知的任何类型的量子点都可以用于本发明。然而，出于环境安全和关注的原因，优选使用无镉量子点或至少具有非常低镉含量的量子点。
代替或除了量子点，还可以使用其他量子限制结构。在本申请的上下文中，术语“量子限制结构”应当理解为例如量子阱、量子点、量子棒、三脚架、四脚架或纳米线等。
例如，在实施例中，四个光源中的一个或多个光源包括基于量子结构的光源。特别地，在实施例中，四个光源中的一个或多个包括基于量子点的光源，如以量子点作为发光材料的激光光源，其将激光的至少一部分转换为(量子点)发光材料光。
如上所述，在实施例中，该系统可以包括被配置为生成(相应)发射带的四个光源。
在第一极端情况下，四个光源可以基于发射一个或多个(宽带)的单一类型的光源。与光学器件一起，可以选择(四个)发射带。在第二类似的极端情况下，四个光源可以基于单一类型的光源，一类型的光源该发射具有期望带宽(“发射带宽”)和在(四个光源的)期望基本波长范围内的(四个)发射带。例如，可以使用光源，该光源被配置为生成光源光，光源光的至少一部分被转换成发光材料光。这可以可选地与(第一)光学器件相结合来提供(四个)发射带。为了光谱功率分布的可控性，一种类型的光源可选地与第一光学器件相结合基本上可以提供不多于两个的光源。第三(不同的)极端情况下，(四个)不同光源(可选地与第一光学器件一起)提供具有期望带宽并且在(四个光源)期望基本波长范围内的相应(四个)发射带。这可以提供系统光的最大可控性。注意，这样的光源可以基于转换，也可以不基于转换。例如，一个或多个光源可以选自包括激光二极管、基于量子结构的组的光源。在实施例中，一个或多个光源可以基于具有(三价)镧系离子的一个或多个f-f跃迁的发光材料光的转换，可选地与第一光学器件相结合以滤除不期望的(f-f跃迁)。
因此，特别地，光生成系统可以包括两种或更多种不同类型的光源(可选地与发光材料和/或第一光学器件相结合)，该光源被配置为相应光源。因此，特别地，可以有四个不同的光源，其可选地与发光材料和/或第一光学器件相结合，这些光源被配置为四个光源中的相应光源。(四个)光源可以由控制系统单独地控制(也可以参见本文其他部分)。短语“不同光源”和类似短语可以是指生成具有不同光谱功率分布的光源光的光源，但也可以是指生成具有基本上相同光谱功率分布但用于不同光源的光源，例如用于蓝色成分的蓝色激光二极管，并且用于红色成分的与蓝色激光相同类型的蓝色通过发光材料被转换为红色发光。
如果光源具有太宽的发射带宽和/或不太理想的光谱功率分布，则可以使用光学器件来修改光源的光谱功率分布(也参见上文)。例如，以下中的一项或多项：光栅、带通滤光器、二向色滤光器、单色滤光器、长通滤光器、短通滤光器、色散元件(如棱镜)(具有光学器件，例如，狭缝，以选择期望波长(如单色器))等。这样的光学器件在本文中称为“第一光学器件”。可以应用这样的(第一)光学器件中的一个或多个，诸如两个或更多个。在实施例中，第一光学器件可以被配置为缩小相应光源的束宽。注意，术语“第一光学器件”也可以是指多个(这样的)光学器件。
因此，代替本质上可以具有相对窄带的光源，诸如可以是激光器和量子点的情况，也可以应用其他光源，其可以与第一光学器件一起提供具有合适的光谱功率分布(在实施例中包括期望带宽)的光源。同样地，代替可以在大约正确位置处具有光谱功率分布的光源，也可以应用其他光源，其与第一光学器件一起可以提供具有合适光谱功率分布(在实施例中包括在所指示的基本波长范围中的一个基本波长范围内)的光源。
在实施例中，还可以应用一个或多个LED、或磷光体转换的LED、或超发光。特别地，在光生成系统的实施例中，四个光源中的一个或多个光源包括可选地与第一光学器件相结合的选自LED、磷光体转换的LED和超发光二极管的光源，其中第一光学器件被配置为缩小相应光源的束宽。
因此，例如，可以应用窄带LED作为光源，但也可以应用具有一个或多个附加滤光器(以缩小发射光谱)的宽带LED。
利用上述光源，可以在实施例中提供四个发射带，该四个发射带可以具有相对较窄的带宽。
在特定实施例中，该系统可以包括以下中的一项或多项：(a)被配置为生成具有选自波长范围442-462nm的质心波长的第一发射带的第一光源，(b)被配置为生成具有选自波长范围499-509nm的质心波长的第二发射带的第二光源，(c)被配置为生成具有选自波长范围549-571nm的质心波长的第三发射带的第三光源，以及(d)被配置为生成具有选自波长范围604-631nm的质心波长的第四发射带的第四光源。因此，在特定实施例中，该系统包括第一光源，第一光源被配置为生成具有选自波长范围442-462nm的质心波长的第一发射带，其中第二光源被配置为生成具有选自波长范围499-509nm的质心波长的第二发射带，其中第三光源被配置为生成具有选自波长范围549-571nm的质心波长的第三发射带，其中第四光源被配置为生成具有选自波长范围604-631nm的质心波长的第四发射带。
在特定实施例中，该系统可以包括以下中的一项或多项：(a)被配置为生成具有选自波长范围449-455nm的质心波长的第一发射带的第一光源，(b)被配置为生成具有选自波长范围499-509nm的质心波长的第二发射带的第二光源，(c)被配置为生成具有选自波长范围555-565nm的质心波长的第三发射带的第三光源，以及(d)被配置为生成具有选自波长范围612-623nm的质心波长的第四发射带的第四光源。因此，在特定实施例中，该系统包括被配置为生成具有选自波长范围449-455nm的质心波长的第一发射带的第一光源，其中第二光源被配置为生成具有选自波长范围499-509nm的质心波长的第二发射带，其中第三光源被配置为生成具有选自波长范围555-565nm的质心波长的第三发射带，其中第四光源被配置为生成具有选自波长范围612-623nm的质心波长的第四发射带。
术语“质心波长”(也称为λc)是本领域已知的，并且是指一半光能在较短波长并且一半能量在较长波长的波长值；该值以纳米(nm)表示。它是将光谱功率分布的积分划分为两个相等部分的波长，如公式λc＝∑λ*I(λ)/(∑I(λ)所示，其中总和在感兴趣波长范围内，并且I(λ)是光谱能量密度(即，波长和强度在发射带上的乘积的积分，该积分归一化到积分强度)。质心波长可以例如在(最大)操作条件下确定。
该系统还可以包括光学器件(也参见上文)。术语“光学器件”可以特别是指(一个或多个)光学元件。光学器件可以包括一个或多个反射镜、反射器、准直器、透镜、棱镜、漫射器、相位板、偏振器、衍射元件、光栅、二向色器、上述各项中的一项或多项的阵列等。备选地或附加地，术语“光学器件”可以是指全息元件或混合棒。在实施例中，光学器件可以包括扩束器光学器件和变焦透镜光学器件中的一者或多者。光学器件的示例请参见上文。
特别地，该系统可以包括用于组合不同光源的光(当这些光源在空间上分离生成时)的光学器件。因此，可以使用光学器件将不同源的两个或更多个射束组合成单个射束。这种光学器件在本文中被指示为“第二光学器件”。可以应用这样的(第二)光学器件中的一个或多个，诸如两个或更多个。注意，当应用量子结构时，这样的光学器件或更少的这样的第二光学器件可以是必要的，因为例如，单个光源可以提供两个光源(例如，在不同的基本波长范围内发射的两种不同类型的量子点)。在实施例中，第二光学器件可以选自二向色镜、二向色立方体和衍射光学元件的组。可选地，第二光学器件可以使用全息元件来提供。然而，备选地或附加地，第二光学器件可以包括偏振射束组合器、混合棒、光管、光导等。特别地，二向色元件可以是二向色镜或反射器。因此，在实施例中，光生成系统还可以包括第二光学器件，该第二光学器件被配置为组合四个光源中的两个或更多个光源的两个或更多个光束。
特别地，该系统被配置为生成系统光。在实施例中，系统光可以作为光束从系统逸出。此外，在实施例中，该系统可以包括光学器件，该光学器件被配置在光源下游，并且该光学器件可以例如被配置为使整形光束和/或混合不同的光源。这种光学器件在本文中被指示为“第三光学器件”。可以应用这样的(第三)光学器件中的一个或多个，诸如两个或更多个。因此，在实施例中，光生成系统还可以包括被配置在光源下游的第三光学器件，其中第三光学元件可以包括选自漫射器和准直器的组的光束整形元件，或者包括其他光学元件，诸如包括透镜、反射器等(也参见上文)。在实施例中，第三光学器件可以包括扩束器光学器件和变焦透镜光学器件中的一者或多者。第三光学器件可以例如应用于混合光束。此外，空间功率分布、角度分布和颜色均匀性可能受到第三光学器件的影响。
注意，术语“第二光学器件”和“第三光学器件”各自也可以单独地指代多个(这样的)光学器件。
因此，在实施例中，光生成系统还可以包括第二光学器件和第三光学器件，第二光学器件被配置为组合四个光源中的两个或更多个光源的两个或更多个光束，第三光学器件被配置在光源下游，其中第三光学元件包括选自漫射器和准直器的组的光束整形元件。
术语“上游”和“下游”涉及相对于来自光生成装置(这里特别是光源)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在“上游”，而光束内远离光生成装置的第三位置在“下游”。
系统光具有光谱功率分布。在特定实施例中，光谱功率分布可以是可控的。为此，可以存在至少一个可控光源，特别是两个或更多个可控光源。因此，在实施例中，光源中的一个或多个光源可以是可控的，特别是两个或更多个光源可以是单独可控的。特别地，所有(可用)光源可以是(单独)可控的。以此方式，例如，系统光的光谱功率分布、显色指数、色点和相关色温中的一项或多项可以是可控的。因此，特别地，光生成系统可以(还)包括控制系统。在实施例中，控制系统可以被配置为控制系统光的光谱功率分布、显色指数、色点和相关色温中的一项或多项。
例如，在实施例中，控制系统被配置为控制系统光的光谱功率分布、显色指数和色点中的一项或多项，同时将相关色温保持在1800-6500K的范围内，诸如2000-6500K，特别是大约2700-6500K。在(其他)实施例中，实施例控制系统被配置为控制系统光的光谱功率分布、相关色温和色点中的一项或多项，同时将显色指数保持在至少75，更特别地至少80，诸如在特定实施例中至少85。特别地，在实施例中，CCT可以在至少500K的范围内可控，诸如至少1000K，甚至更特别地至少2000K，甚至更特别地至少3500K，诸如在特定实施例中在2700-6500K的整个范围内可控。在特定实施例中，在大的CCT范围内，诸如甚至在约2700-6500K内，CRI可以是至少90。超过90的CRI值(诸如超过94、或者甚至至少95)也是可能的。
特别地，在实施例中，控制系统可以被配置为根据传感器的传感器信号来控制系统光的光谱功率分布、显色指数、色点和相关色温中的一项或多项，其中传感器包括光学传感器。光学传感器可以包括一个或多个光电二极管，可选地与一个或多个光电二极管上游的(不同)滤光器相结合。在实施例中，传感器可以包括单色仪，以感测特定波长。
术语“控制”和类似术语至少是指确定元件的行为或监督其运行。因此，本文中的“控制”和类似术语可以是指将行为强加给元件(确定元件的行为或监督元件的运行)等，诸如例如测量、显示、致动、打开、移动、改变温度等。除此之外，术语“控制”和类似术语还可以包括监测。因此，术语“控制”和类似术语可以包括将行为强加给元件，也可以将行为强加给元件并且监测该元件。元件的控制可以用通过控制系统来完成，该控制系统也可以指示为“控制器”。控制系统和元件因此可以至少暂时地或永久地在功能上耦合。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耦合。控制可以经由有线和/或无线控制来完成。术语“控制系统”还可以是指多个不同的控制系统，这些控制系统特别地在功能上耦合的，并且其中例如一个控制系统可以是主控制系统，并且一个或多个其他控制系统可以是从控制系统。控制系统可以包括用户接口，或者可以在功能上耦合到用户接口。
控制系统还可以被配置为接收并且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进行控制，诸如便携式设备，如智能电话或I-phone、平板电脑等。因此，该设备不一定耦合到照明系统，但可以(临时)在功能上耦合到照明系统。
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控制。在这样的实施例中，照明系统的控制系统可以是从控制系统或在从模式中进行的控制。例如，照明系统可以通过代码来标识，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，该外部控制系统可以基于(唯一的)代码的(通过具有光学传感器(例如，QR码读取器)的用户接口输入的)知识来访问照明系统。照明系统还可以包括用于与其他系统或设备通信的装置，诸如基于蓝牙、WIFI、LiFi、ZigBee、BLE或WiMAX或其他无线技术。
在特定实施例中，该系统可以被配置为在操作模式下生成白色系统光。如上所述，例如，白色系统光的CCT可以(在实施例中)是可控的。这里的术语“白光”是本领域技术人员已知的。它特别涉及相关色温(CCT)在大约1800K至20000K之间，诸如在2000至20000K之间，特别是在2700-20000K之间，对于一般照明，特别是在大约2700K至6500K的范围内的光。在实施例中，为了背光目的，相关色温(CCT)特别地可以在约7000K至20000K的范围内。此外，在实施例中，相关色温特别地在距BBL(黑体轨迹)约15SDCM(颜色匹配的标准偏差)内，特别是在距BBL约10SDCM内，甚至更特别地是在距BBL约5SDCM内。
术语“光”和“辐射”在本文中可互换使用，除非上下文清楚地表明术语“光”仅指可见光。因此，术语“光”和“辐射”可以是指UV辐射、可见光和红外辐射。在特定实施例中，特别是对于照明应用，术语“光”和“辐射”(至少)是指可见光。
例如，光生成系统可以是以下各项的一部分或被应用于以下各项：办公室照明系统、家庭应用系统、商店照明系统、家用照明系统、重点照明系统、聚光灯系统、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、指示牌系统、装饰照明系统、便携式系统、汽车应用、(室外)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。例如，光生成系统(或灯具)可以是光通信系统或消毒系统的一部分，或者可以应用于其中。
在又一方面，本发明还提供了一种灯或灯具，其包括本文中定义的光生成系统。灯具还可以包括外壳、光学元件、百叶窗等。灯或灯具还可以包括包围光生成系统的外壳。灯或灯具可以包括外壳中的光窗或外壳开口，系统光可以通过该光窗或外壳开口从外壳逸出。在又一方面，本发明还提供了一种投影设备，该投影设备包括本文中定义的光生成系统。特别地，投影设备或“投影仪”或“图像投影仪”可以是将图像(或运动图像)投影到表面(诸如例如，投影屏幕)上的光学设备。投影设备可以包括一个或多个光生成系统，诸如本文中描述的光生成系统。因此，在一个方面，本发明还提供了一种光生成设备，其选自灯、灯具、投影设备(消毒设备和光学无线通信设备)的组，该光生成设备包括本文中定义的光生成系统。光生成设备可以包括外壳或载体，该外壳或载体被配置为容纳或支撑光生成系统的一个或多个元件。例如，在实施例中，光生成设备可以包括外壳或载体，该外壳或载体被配置为容纳或支撑光源、光学器件、控制器等中的一项或多项。
如上所述，本发明在实施例中提供了一种可调谐窄带光系统，该系统在宽CCT范围内具有高CRI。
附图说明
现在将仅通过示例的方式参考附图来描述本发明的实施例，在附图中，对应的附图标记指示对应的部分，并且在附图中：
图1a-图1c示意性地描绘了一些方面和实施例；
图2a-图2e示意性地描绘了一些方面和实施例；以及
图3和图4示意性地描绘了应用的实施例。
示意图不一定按比例绘制。
具体实施方式
由四个激光波长组成的光源可以产生显色指数在80-90范围内的白光。不仅激光器可以产生非常窄带的光发射。量子点和具有特定磷光体组合的某些LED可以具有相同的特性。窄带光比宽带光的优点似乎是提高了辐射的发光效率。基于激光的光源的另一优点是，激光器由于其小的发射面积和光束发散性而具有固有的高亮度。因此，似乎期望实现这样的窄带发射器。此外，似乎存在对用于一般照明的高亮度光源的潜在需求，其对颜色质量和显色性具有高要求。尽管颜色可调谐的基于LED的光源是可用的，但它们在亮度、射束角度和颜色可调谐范围方面可能受到限制。因此，似乎期望使用例如全激光光源来提供尽可能好的颜色质量。然而，窄带光发射器忽略了可见波长范围的最大部分，这使得颜色质量在很大程度上取决于对峰值发射波长的选择。
然而，通过例如在4波长的光中智能地选择四个波长，似乎可以最大化显色指数和CCT的可调谐性。
为了找到在相关CCT范围(2700-6500K)内支持非常高CRI的四个波长的最佳集合，我们执行比色模拟。在模拟中，通过如下方式来创建光谱：选择(每个波长在不同波段中的)四个波长并且优化这些波长的强度比，使得黑体线上的目标色点(目标CCT)达到最可能高的CRI。这里的假定是发射器遵循阶跃函数，即，它们只发射1nm波段的光。这四种波长的可能组合的数目非常大，因此在模拟中，我们首先以5nm的间隔单步遍历波段。图1a示出了很多波长组合导致平均Ra>80。
随后，放大峰值波长，并且以1nm的间隔重复模拟。图1b示出了存在平均Ra>90的窄波段。
图1b还示出，平均Ra的峰值甚至高于95。图1c仅示出了Ra>95的那些组合。注意，波段被进一步减小。
因此，我们可以声称，我们可以使用四个窄带发射器在2700-6500K范围内制造具有非常高CRI的光。确切的最小CRI值将取决于我们指定的从中选择四个中心波长的波段的宽度。其效果如表1所示。在最上面的一行中，我们示出了具有最高平均CRI的顶部解决方案。在下面的行中，我们示出了当我们允许从顶部解决方案周围增加的波段(Δλ)中选择四个波长时，最小平均CRI是如何降低的。根据在这些波段(Δλ)中允许的很多可能波长组合，我们示出了最低平均CRI(表1)和最高平均CRI(表2)的波长组合。
表1a：针对1nm阶跃函数发射器(增量函数)的波段和最小CRI值；输入数据：
表1b：针对1nm阶跃函数发射器(增量函数)的波段和最小CRI值；结果：
表1示出，当允许在顶部解决方案周围的这些受限波段内的波长时，发现的最低平均CRI(最后一列)迅速下降到95以下。
在实践中，大多数窄带光源将不仅仅发射单个波长的光。在表2中示出了当假定具有变化带宽的高斯发射轮廓时，表1的顶部解决方案是如何执行的。这里，以FWHM(半峰全宽)指定带宽。
表2a：针对具有可变带宽的高斯发射器的中心波长和CRI值；输入数据：
表2b：针对具有可变带宽的高斯发射器的中心波长和CRI值；结果：
表2示出，对于具有表1的中心波长的高斯发射器(针对阶跃函数发射器的最佳解决方案)，对于30及更高的带宽FWHM，平均Ra下降到95以下；另见图2e。
我们在这里注意到，当允许中心波长变化时，或者当允许四个中心波长的不同带宽时，针对高斯发射器的这些结果可能会发生一些变化。我们在表3中示出了一个特定解决方案，其中针对个体CCT值的Ra值都在95以上。该结果仅在FWHM＝20nm时获取。
表3a：针对FWHM＝20nm的高斯发射器的中心波长和CRI值；输入数据：
表3b：针对FWHM＝20nm的高斯发射器的中心波长和CRI值；结果：
鉴于此，具有(至少)4个窄带光源(例如，激光器、量子点)的照明系统可以提供良好的结果，其中光源的发射峰值在452nm、504nm、560nm和617.5nm附近。这四个波长还可以允许在2700-6500K的范围内调谐CCT。
图2a示意性地描绘了根据可能的实施例的系统光1001的光谱功率分布。注意，带的位置不一定反映实际波长。此外，380nm和780nm的指示仅用于指示在实施例中施加可见光。光谱功率分布可以具有在四个基本波长中的发射带111、121、131和141中的光谱功率的至少约75％，诸如至少约85％。这里，基本上100％的光谱功率在发射带111、121、131和141中。发射带在四个基本波长范围内，每个基本波长范围的宽度为最大50nm。(相应)基本波长范围由附图标记1111、1121、1131和1141指示。发射带具有分别用附图标记W1、W2、W3和W4指示的半峰全宽。特别地，发射带111、121、131和141的半峰全宽可以为最大30nm，诸如最大约14nm，如最小约8nm。x轴指示可见光范围内以纳米为单位的波长，并且y轴指示以瓦特为单位的光谱功率。发射带分别具有质心波长P1、P2、P3和P4。四个基本波长范围中的至少三个基本波长范围选自第一波长范围452nm+/-25nm、第二波长范围504nm+/-25nm、第三波长范围560nm+/-25nm和第四波长范围617.5nm+/-25nm。在特定实施例中，四个基本波长范围中的至少三个基本波长范围选自第一波长范围452nm+/-25nm、第二波长范围504nm+/-25nm和第三波长范围560nm+/-25nm。发射带被示意性地描绘，并且它们的强度不一定符合数学上正确的示例；这是示意图。
在特定实施例中，四个基本波长范围中的四个基本波长范围选自权利要求1中定义的四个基本波长；并且其中发射带111、121、131、141中的一个或多个发射带具有最大25nm的半峰全宽。
在特定实施例中，四个基本波长范围选自第一波长范围452nm+/-15nm、第二波长范围504nm+/-15nm、第三波长范围560nm+/-15nm和第四波长范围617.5nm+/-15nm。更特别地，四个波长范围选自第一波长范围452nm+/-10nm、第二波长范围504nm+/-12nm、第三波长范围560nm+/-11nm和第四波长范围617.5nm+/-13nm。
因此，在实施例中，四个波长范围的质心波长可以选自第一波长范围452nm+/-10nm、第二波长范围504nm+/-12nm、第三波长范围560nm+/-11nm和第四波长范围617.5nm+/-13nm。
此外，在特定实施例中，光生成系统1000可以被配置为在操作模式中生成具有光谱功率分布的系统光1001，光谱功率的至少95％在(在四个基本波长范围中的)发射带111、121、131、141中。
图2b非常示意性地描绘了一些实施例，即如何基于不同光源提供系统光。注意，带的位置不一定反映实际波长。此外，380nm和780nm的指示仅用于指示在实施例中施加可见光。实施例I和II示意性地示出了两个光谱，每个光谱包括两个光源(的光)。它们一起可以提供具有四个光源的系统光。示出了两种不同的变体。实施例III示意性地示出了三个光谱，一个光谱包括两个光源(的光)，其他两个光谱各自包括一个光源(的光)。它们一起可以提供具有四个光源的系统光。实施例IV示意性地示出了四个光谱，每个光谱包括一个光源(的光)。它们一起可以提供具有四个光源的系统光。因此，两个、三个或四个不同光源可以提供具有四个光源的系统光。除所描绘的实施例之外的其他实施例也是可能的。
图2c示意性地描绘了光源的一些实施例。这些非限制性示例可以单独地应用于每个光源(参见例如实施例I和IV)，或者应用于光源组合(参见例如，实施例II和III)。实施例I示意性地描绘了与发光材料200相结合的光源10。光源10生成光源光11，光源光11可以部分地转换为发光材料光201。它们可以一起提供两个光源(的光)。这里，在图2c中，光源用总体附图标记100表示，其可以是指一个或多个光源，并且可以表示可能的(四个)光源110、120、130、140中的任何一个光源(例如，参见图2)。光源100的光用附图标记101表示，因此可以是指光谱功率分布111、121、131、141中的任何一个光谱功率分布(也参见例如图2)。在实施例中，光101可以包括光源光11和发光材料光201中的一者或多者。实施例II示意性地描绘了与实施例I类似的实施例，但在该实施例中，基本上所有光源光11都被转换成发光材料光201。因此，该光源10与发光材料200相结合可以提供单个光源(的光)。实施例III示意性地描绘了与实施例II类似的实施例，但在该实施例中，基本上所有光源光11都被转换成发光材料光201。然而，这里，发光材料200包括两种不同类型的发光材料，从而产生不同类型的发光材料光201，分别用附图标记202a和202b表示。这些不同类型的发光材料光202a、202b可以是指发光材料光的不同光谱功率分布。因此，该光源10与发光材料200相结合可以提供两个光源(的光)。实施例I-III可以是例如PC LED或与发光材料相结合的激光器。然而，也可以使用直接或激光(尽管激光也可以基于发光材料，例如与上变频器相结合)、或窄带LED、或激光二极管等。这在图2c的实施例IV中示意性地描绘。
图2d示意性地描绘了实施例I和II，由光源(可选地与发光材料相结合)生成的光(该光在本文中用附图标记101指示)可以在至少一个基本波长范围内具有正确的位置和正确的带宽W，参见实施例I。也如图2c所示，光源10可以是光源100，其被配置为生成具有本文中指示的光谱功率分布中的一个或多个光谱功率分布的光101，并且其可以包括光源光和发光材料光中的一者或多者。然而，在其他实施例中，由光源生成的光可以在利用第一光学器件210进行光学滤波之后获取光谱功率分布，参见实施例II。在后一实施例中，光学滤波之后的光源100的光可以被指示为光源100的光101；在由第一光学器件210滤波之前的光源100的光用附图标记101'指示。在图2d的示意性实施例II中，滤光器210减小了(从光101'的w'减小到光101的W)宽度。
如上所述，假定在本文中描述的波长范围内有四个发射带，对光源的光谱功率分布的半峰全宽进行了模拟。图2e示出了作为光谱带宽函数的显色，其中在x轴上示出了以纳米为单位的FWHM，曲线CRI指示作为波长的函数的CRI。
图3示意性地描绘了系统1000的一个实施例。特别地，光生成系统1000被配置为在操作模式下生成系统光1001。如上所述，系统光1001可以具有光谱功率分布，光谱功率的至少85％在四个基本波长范围内的发射带111、121、131、141中，每个基本波长范围的宽度为最大50nm。四个基本波长范围中的至少三个基本波长范围可以选自第一波长范围452nm+/-25nm、第二波长范围504nm+/-25nm、第三波长范围560nm+/-25nm和第四波长范围617.5nm+/-25nm，其中发射带111、121、131、141具有最大30nm的半峰全宽。
图3示意性地描绘了包括被配置为生成发射带111、121、131、141的四个光源110、120、130、140的一个实施例。
在实施例中，四个光源110、120、130、140中的一个或多个光源包括激光光源。备选地或附加地，四个光源110、120、130、140中的一个或多个光源包括基于量子结构的光源。备选地或附加地，四个光源110、120、130、140中的一个或多个光源包括选自LED、磷光体转换LED和超发光二极管的光源，可选地与第一光学器件相结合(例如，见图2c)，其中第一光学器件被配置为缩小相应光源110、120、130、140的束宽。
特别地，在实施例中，第一光源110被配置为生成具有选自波长范围449-455nm的质心波长的第一发射带111，第二光源120被配置为生成具有选自波长范围499-509nm的质心波长的第二发射带121，第三光源130被配置为生成具有选自波长范围555-565nm的质心波长的第三发射带131，并且第四光源140被配置为生成具有选自波长范围612-623nm的质心波长的第四发射带141。
如示意性所示，光生成系统1000还可以包括第二光学器件220和/或第三光学器件230，第二光学器件220被配置为组合四个光源110、120、130、140中的两个或更多个光源的两个或更多个光束，第三光学器件230被配置在光源110、120、130、140下游。第二光学器件220可以具有(相互)不同的特性，因为它们各自组合不同类型的发射带；因此，它们可以具有不同的透射和/或反射特性。第三光学器件230可以包括选自漫射器和准直器的组的光束整形元件。
在实施例中，光生成系统还可以包括控制系统300。控制系统300可以被配置为控制系统光1001的光谱功率分布、显色指数、色点和相关色温中的一项或多项。例如，在实施例中，控制系统300可以被配置为控制系统光1001的光谱功率分布、显色指数和色点中的一项或多项，同时将相关色温保持在2700-6500K的范围内。例如，在特定实施例中，控制系统300可以被配置为根据传感器310的传感器信号来控制系统光1001的光谱功率分布、显色指数、色点和相关色温中的一项或多项。特别地，传感器310包括光学传感器。传感器310可以由系统1000组成，或者可以在功能上耦合到系统1000。
因此，图3可以例如示意性地示出如何光学组合来自4个激光器的光的示例。使用二向色元件、X立方体、偏振射束组合器的激光组合的其他方式也是可能的。可以在光输出部分中放置附加光学元件，以进一步(使用混合棒、光管、微光学和全息漫射器元件)混合和均匀化四个激光通道的输出。
为了调谐发射的光混合物的CCT，可以以预先计算的方式改变4个波长的强度比。这可以通过改变调制的占空比或通过在连续操作模式下改变单个通道的驱动电流来实现。
图4示意性地描绘了包括如上所述的光生成系统1000的灯具2的一个实施例。附图标记301指示用户接口，该用户接口可以在功能上与由光生成系统1000包括的或在功能上耦合到光生成系统1000的控制系统300耦合。图4还示意性地描绘了包括光生成系统1000的灯1的一个实施例。附图标记3指示投影仪设备或投影仪系统，其可以用于诸如在墙壁上投影图像，其也可以包括光生成系统1000。因此，图4示意性地描绘了选自灯1、灯具2、投影设备3的组的光生成设备1200的实施例，其包括光生成系统1000。
术语“多个”是指两个或更多个。
本领域技术人员将理解本文中的术语“基本上”或“本质上”和类似术语。术语“基本上”或“本质上”还可以包括具有“整个”、“完全”和“全部”等的实施例。因此，在实施例中，形容词“基本上”或“本质上”也可以被去除。在适用的情况下，术语“基本上”或术语“本质上”也可以涉及90％或更高，诸如95％或更高、特别是99％或更高，甚至更特别是99.5％或更高(包括100％)。
术语“包括”还包括其中术语“包括”是指“由……组成”的实施例。
术语“和/或”特别涉及在“和/或”之前和之后提及的一个或多个项目。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“包括”在一个实施例中可以是指“由……组成”，但在另一实施例中也可以是指“至少包含定义的种类和可选的一个或多个其他种类”。
此外，说明书和权利要求书中的术语第一、第二、第三等用于区分类似元素，而不一定用于描述顺序或时间顺序。应当理解，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的，并且本文中描述的本发明的实施例能够以除本文中描述或图示之外的其他顺序操作。
设备、装置或系统在本文中尤其可以在操作期间进行描述。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、装置或系统。
应当注意，上述实施例说明而不是限制本发明，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很多备选实施例。
在权利要求中，置于括号之间的任何附图标记不应当被解释为限制权利要求。
使用动词“包括”及其词形变化并不排除权利要求中所述之外的要素或步骤的存在。除非上下文另有明确要求，否则在整个说明书和权利要求书中，词语“包括”、“包括有”等应在包容性的意义上进行解释，而不是排他性或详尽的意义；也就是说，在“包括但不限于”的意义上。
元素之前的冠词“一”或“一个”并不排除存在多个这样的元素。
本发明可以通过包括若干不同元件的硬件以及通过适当编程的计算机来实现。在列举了若干手段的设备权利要求、装置权利要求或系统权利要求中，这些手段中的若干手段可以由同一硬件来实现。仅在相互不同的从属权利要求中列举了某些措施的纯粹事实并不表明这些措施的组合不能用于有利的目的。
本发明还提供了一种控制系统，该控制系统可以控制设备、装置或系统，或者可以执行本文中描述的方法或过程。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，该计算机程序产品控制此类设备、装置或系统的一个或多个可控元件。
本发明还适用于包括说明书中所述和/或附图中所示的一个或多个表征特征的设备、装置或系统。本发明还涉及一种方法或过程，该方法或过程包括说明书中所述和/或附图中所示的一个或多个表征特征。
可以将本专利中讨论的各个方面相结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，并且还可以组合两个以上的实施例。此外，一些特征可以形成一个或多个分案申请的基础。

Claims (15)

1.一种光生成系统(1000)，被配置为在操作模式中生成具有光谱功率分布的系统光(1001)，所述光谱功率的至少85％在四个基本波长范围中的发射带(111，121，131，141)中，所述四个基本波长范围各自宽度最大为50nm，其中所述四个基本波长范围中的至少三个基本波长范围选自第一波长范围452nm+/-25nm、第二波长范围504nm+/-25nm、第三波长范围560nm+/-25nm和第四波长范围617.5nm+/-25nm，其中所述发射带(111，121，131，141)具有最大30nm的半峰全宽，
其中所述光生成系统(1000)还被配置为生成相关色温(CCT)在2700-6500K之间、并且显色指数(CRI)为至少90的操作模式白色系统光(1001)。
2.根据权利要求1所述的光生成系统(1000)，其中所述四个基本波长范围中的四个基本波长范围选自权利要求1中定义的所述四个基本波长范围；并且其中所述发射带(111，121，131，141)中的一个或多个发射带具有最大25nm的半峰全宽。
3.根据前述权利要求中任一项所述的光生成系统(1000)，其中所述四个基本波长范围选自第一波长范围452nm+/-15nm、第二波长范围504nm+/-15nm、第三波长范围560nm+/-15nm和第四波长范围617.5nm+/-15nm。
4.根据前述权利要求中任一项所述的光生成系统(1000)，其中所述四个波长范围选自第一波长范围452nm+/-10nm、第二波长范围504nm+/-12nm、第三波长范围560nm+/-11nm和第四波长范围617.5nm+/-13nm。
5.根据前述权利要求中任一项所述的光生成系统(1000)，其中所述光生成系统(1000)被配置为在所述操作模式中生成具有光谱功率分布的系统光(1001)，所述光谱功率的至少95％在所述发射带(111，121，131，141)中；并且其中所述四个波长范围选自第一波长范围452nm+/-5nm、第二波长范围504nm+/-5nm、第三波长范围560nm+/-5nm和第四波长范围617.5nm+/-5nm。
6.根据前述权利要求中任一项所述的光生成系统(1000)，包括被配置为生成所述发射带(111，121，131，141)的四个光源(110，120，130，140)。
7.根据权利要求6所述的光生成系统(1000)，其中所述四个光源(110，120，130，140)中的一个或多个光源包括激光光源。
8.根据前述权利要求6至7中任一项所述的光生成系统(1000)，其中所述四个光源(110，120，130，140)中的一个或多个光源包括基于量子结构的光源。
9.根据前述权利要求6至8中任一项所述的光生成系统(1000)，其中所述四个光源(110，120，130，140)中的一个或多个光源包括可选地与第一光学器件(210)相结合的选自LED、磷光体转换LED和超发光二极管的光源，其中所述第一光学器件(210)被配置为使相应光源(110，120，130，140)的束宽变窄。
10.根据前述权利要求6至9中任一项所述的光生成系统(1000)，其中第一光源(110)被配置为生成质心波长选自波长范围449-455nm的所述第一发射带(111)，其中第二光源(120)被配置为生成质心波长选自波长范围499-509nm的所述第二发射带(121)，其中第三光源(130)被配置为生成质心波长选自波长范围555-565nm的所述第三发射带(131)，其中第四光源(140)被配置为生成质心波长选自波长范围612-623nm的所述第四发射带(141)；并且其中所述发射带(111，121，131，141)具有选自范围0.5-25nm的半峰全宽。
11.根据前述权利要求7至10中任一项所述的光生成系统(1000)，还包括第二光学器件(220)和第三光学器件(230)，所述第二光学器件(220)被配置为组合所述四个光源(110，120，130，140)中的两个或更多个光源的两个或更多个光束，并且所述第三光学器件(230)被配置在所述光源(110，120，130，140)下游，其中所述第三光学器件(230)包括选自漫射器和准直器的组的光束整形元件。
12.根据前述权利要求中任一项所述的光生成系统(1000)，还包括控制系统(300)，其中所述控制系统(300)被配置为控制所述系统光(1001)的所述光谱功率分布、所述显色指数、色点和所述相关色温中的一项或多项。
13.根据权利要求12所述的光生成系统(1000)，其中所述控制系统(300)被配置为控制所述系统光(1001)的所述光谱功率分布、所述显色指数和所述色点中的一项或多项，同时将所述相关色温保持在2700-6500K的范围内。
14.根据前述权利要求12至13中任一项所述的光生成系统(1000)，其中所述控制系统(300)被配置为根据传感器(310)的传感器信号来控制所述系统光(1001)的所述光谱功率分布、所述显色指数、所述色点和所述相关色温中的一项或多项，其中所述传感器(310)包括光学传感器。
15.一种光生成设备(1200)，选自灯(1)、灯具(2)、投影设备(3)的组，所述光生成设备(1200)包括根据前述权利要求中任一项所述的光生成系统(1000)。
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