TW202107673A - 具有高黑視素光譜內容的發光二極體 - Google Patents
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Abstract
本說明書揭示一種照明裝置及一種包含該照明裝置之可調諧照明系統，該照明裝置包含寶藍色及藍色激發LED與磷光體之一混合物的一組合以提供具有一高黑視素內容之光且最大化一m/p比率，同時維持高色彩保真度。
Description
本發明大體上係關於照明裝置，且特定言之，本發明係關於具有一高黑視素光譜內容之照明裝置及使用此等照明裝置之可調諧照明系統。
半導體發光二極體及雷射二極體(本文中統稱為「LED」)係當前可用之最高效光源之一。一LED之發射光譜通常展現由裝置之結構及構成其之半導體材料之組合物判定之一波長處之一單一窄峰值。可藉由適當選擇裝置結構及材料系統來將LED設計成依紫外線、可見光或紅外線波長操作。
LED可與吸收由LED發射之光且回應性發射一更長波長之光的一或多者波長轉換材料(本文中一般指稱「磷光體」)組合。針對此等經磷光體轉換之LED (「pcLED」)，由磷光體吸收之由LED發射之光之分率取決於由LED發射之光之光學路徑中之磷光體材料量，例如取決於安置於LED上或LED周圍之一磷光體層中之磷光體材料之濃度及層之厚度。
經磷光體轉換之LED可經設計使得由LED發射之所有光由一或多個磷光體吸收，在該情況中，來自pcLED之發射完全來自磷光體。在此等情況中，磷光體可經選擇以(例如)發射無法直接由一LED高效產生之一窄光譜區域中之光。替代地，pcLED可經設計使得由LED發射之光之僅一部分由磷光體吸收，在該情況中，來自pcLED之發射係由LED發射之光及由磷光體發射之光之一混合。
在一態樣中，如本文中所揭示，一種照明裝置可包含：一光源，該光源包含經組態以發射具有435 nm至460 nm之一峰值波長範圍之一寶藍光的一寶藍光源及經組態以發射具有470 nm至496 nm之一峰值波長範圍之光的一藍光源；一波長轉換結構，其安置於該寶藍光及該藍光之一路徑中，該波長轉換結構包含：一綠色磷光體，該綠色磷光體經組態以吸收該寶藍光及該藍光之至少一者之一第一部分且將該第一部分降頻轉換成綠光；及一紅色磷光體，其經組態以吸收該寶藍光及該藍光之至少一者之一第二部分及該綠光之一部分之至少一者且將該第二部分及該綠光之該部分之該至少一者降頻轉換成紅光；該波長轉換結構經組態以發射一第二光，該第二光包含該綠光、該紅光、該寶藍光之一未經轉換部分及該藍光之一未經轉換部分。
該照明裝置可包含經組態以發射具有470 nm至496 nm之一峰值波長範圍之光的一第二藍光源。
該照明裝置之該第二光中具有465 nm至495 nm之一波長範圍之藍光之輻射通量與具有435 nm至465 nm之範圍內之一波長之寶藍光之輻射通量的一比率可介於0.9至2.0之間。
該照明裝置之該寶藍光源可為一寶藍色LED，且該照明裝置之該藍光源可為一藍色LED。
該照明裝置可另外包含一引線框杯形封裝，該寶藍色LED及該藍色LED兩者可安裝於該引線框杯形封裝內部，該波長轉換結構可安置於該引線框杯形封裝內之該寶藍色LED及該藍色LED上。該引線框杯形封裝中之該寶藍色LED及該藍色LED可串聯電連接。
該照明裝置中之該第二光之一m/p比率可大於一對應CCT值處之CIE晝光光源之一m/p比率。
該第二光可具有447 nm至531 nm之間的一最大光譜功率密度。該第二光可具有465 nm至515 nm之間的一最大光譜功率密度。
該第二光之一CCT值可為4000 K或更大，且該第二光之一演色指数可具有大於80之一Ra值。
在另一態樣中，如本文中所揭示，一種可調諧照明系統可包含：一第一照明裝置，其經組態以發射一第一光，該第一光具有一第一m/p比率；及一第二照明裝置，其經組態以發射一第二光，該第二光具有小於該第一m/p比率之一第二m/p比率，該可調諧照明系統經組態以發射一第三光，該第三光包含該第一光、該第二光或該第一光及該第二光之一組合之至少一者，該第一照明裝置可包含：一光源，該光源包含經組態以發射具有435 nm至460 nm之一峰值波長範圍之一寶藍光的一寶藍光源及經組態以發射具有470 nm至496 nm之一峰值波長範圍之光的一藍光源；一波長轉換結構，其安置於該寶藍光及該藍光之一路徑中，該波長轉換結構包含：一綠色磷光體，該綠色磷光體經組態以吸收該寶藍光及該藍光之至少一者之一第一部分且將該第一部分降頻轉換成綠光；及一紅色磷光體，其經組態以吸收該寶藍光及該藍光之至少一者之一第二部分及該綠光之一部分之至少一者且將該第二部分及該綠光之該部分之至少一者降頻轉換成紅光；該波長轉換結構經組態以發射該第一光，該第一光包含該綠光、該紅光、該寶藍光之一未經轉換部分及該藍光之一未經轉換部分。
在該可調諧照明系統中，該寶藍光源可為一寶藍色LED，該藍光源可為一藍色LED，且該第二照明裝置可為一紫色激發LED。
在該可調諧照明系統中，該第一照明裝置可進一步包含一引線框杯形封裝，該寶藍色LED及該藍色LED兩者可安裝於該引線框杯形封裝內部，且該波長轉換結構可安置於該引線框杯形封裝內之該寶藍色LED及該藍色LED上。
熟習技術者將參考結合首先簡要描述之附圖的以下更詳細描述來更加明白本發明之此等及其他實施例、特徵及優點。
相關申請案之交叉參考
本申請案主張2019年11月18日申請之美國專利申請案16/686,456及2019年5月9日申請之美國專利申請案62/845,474之權利，該等各案之全文以引用的方式併入本文中。
應參考圖式來解讀以下詳細描述，在圖式中，相同元件符號係指所有不同圖中之相同元件。圖式(未必按比例繪製)描繪選擇性實施例且不意欲限制本發明之範疇。詳細描述依舉例方式而非限制方式繪示本發明之原理。
人類晝夜節律係人類生理過程中之一24小時循環且包含顯示一內生性及可誘導振盪之任何生物過程。誘導係晝夜節律與環境之間的相互作用，諸如晝夜節律誘導由地球自轉判定之每日明暗循環。
光誘發之晝夜誘導及其他非視覺光回應受眼睛中之一光感受器及視桿及視錐結構影響。同時，此等非視覺光回應可產生身體中之一似白天生理狀態。
光誘發之晝夜誘導一般具有可見光譜之短波長端中之一峰值光譜敏感度。此範圍與黑視素之作用光譜相關，黑視素係由負責光誘發之晝夜誘導之光感受器表示之眼睛中之感光色素。圖1展示黑視素回應曲線，其在約490 nm處達到峰值且具有包含受體前濾波之447 nm至531 nm之範圍內之一半峰全寬(FWHM)，如CIE S026/E:2018中所界定。
在諸多照明應用中，期望能夠使用一可調諧照明系統來變動發射光譜之黑視素照度以提供適合於晝夜誘導之條件且最小化晝夜混亂。在一給定適光照度處，可藉由使用習知白色LED光譜改變相關色溫(「CCT」)來調諧黑視素照度。替代地，發射光之光譜可經設計以產生與黑視素峰值敏感度重合之波長範圍內之一間隙或一峰值。此等間隙及峰值在本文中可指稱一「青色間隙」或一「青色峰值」。為最大化黑視素調諧範圍，可組合兩種方法，即，在調諧範圍之一端處，光譜可為具有一青色峰值之冷白色，而在範圍之另一端處，光譜可為具有一青色間隙之暖白色。
用於描述此等光譜之一度量係m/p比率。「m/p比率」經界定為由黑視素波長回應(「m」)加權之輻射通量與由適光波長回應(「p」)加權之輻射通量的比率，其中黑視素及適光波長回應經歸一化使得一等能光譜(「EES」)之m/p=1。使用m/p比率將黑視素刺激歸一化為視覺(適光)刺激。因此，在一給定視網膜照度處，具有一最大m/p比率之一照明系統最大化黑視素刺激，而具有一最小m/p比率之一照明系統最小化黑視素刺激。
採用一寶藍色激發LED之習知pcLED不是用於變動黑視素照度之可調諧照明系統中的最佳選擇，因為無法達成此等可調諧照明系統具有m/p比率之一最大可調諧範圍及良好演色兩者所需之光譜。採用一寶藍色激發LED之一pcLED之發射峰值波長係440 nm至460 nm，其與黑視素敏感度函數(447 nm至531 nm FWHM)大量重疊以妨礙具有一最小化m/p比率之一可調諧照明系統之設計。來自寶藍色激發LED之寶藍發射峰值亦不是設計具有一最大化m/p比率之一可調諧照明系統的最佳選擇，因為寶藍發射峰值具有相對於黑視素敏感度函數之峰值位置之一顯著偏移。
可藉由使用具有410 nm至430 nm之間的一峰值波長之紫色激發LED來達成最小化m/p比率。此等紫色激發LED已被提出且被證實(例如美國專利第9,410,664號中所揭示)為最小化m/p比率同時維持一(暖)白色點之一方式。
最大化m/p比率係更困難的。使激發LED移位以匹配黑視素峰值不是一實際解決方案，因為其將色彩保真度減小至通常不可接受之值。使用青色磷光體來降頻轉換寶藍峰值以匹配黑視素敏感度亦非切實可行，因為缺少具有所要窄發射光譜之高效及可靠青色磷光體。
圖2展示具有一最大化m/p比率及高色彩保真度之一照明裝置之一實施例。圖2之照明裝置200包含一光源201，其係具有435 nm至460 nm之範圍內之一峰值波長之一寶藍光源203及具有470 nm至495 nm之範圍內之一峰值波長之一藍光源205之一組合。
圖2之照明裝置200亦包含一波長轉換結構208，其包含一磷光體混合物，磷光體混合物含有至少一綠色磷光體及至少一紅色磷光體。
光源201發射來自寶藍光源203之一第一寶藍光204及來自藍光源205之一第一藍光206。第一寶藍光204及第一藍光206之部分入射於波長轉換結構208上。波長轉換結構208中之綠色磷光體及紅色磷光體吸收第一寶藍光204及/或第一藍光206且發射一第二光212。第二光212可包含由綠色磷光體降頻轉換成綠色光譜範圍(495 nm至580 nm，其包含青色、綠色及黃色)內之光及由紅色磷光體降頻轉換成紅色光譜範圍(580 nm至660 nm，其包含琥珀色、橘紅色、紅色及深紅色)之光。第二光212亦可包含未經降頻轉換之第一寶藍光204及第一藍光206之一部分。如本文中所使用，一「綠色磷光體」係能夠吸收藍光及/或寶藍光且將所吸收之光降頻轉換成具有一綠色光譜範圍(495 nm至580 nm)內之一峰值波長之光的任何材料。如本文中所使用，一「紅色磷光體」係能夠吸收藍光及/或寶藍光及/或綠光且將所吸收之光降頻轉換成具有一紅色光譜範圍(580 nm至660 nm)內之一峰值波長之光的任何材料。因此，另外或作為一替代，為吸收第一寶藍光204及/或第一藍光206之一部分，紅色磷光體可吸收已由綠色磷光體降頻轉換成綠色光譜範圍之光之一部分，其接著由紅色磷光體降頻轉換成第二光212中之紅色光譜範圍。
圖3展示根據本發明之一照明裝置200之一實施例之一模型光譜。藉由將具有451 nm之峰值波長之一寶藍色LED、具有475 nm之峰值波長之一藍色LED、一綠色石榴石磷光體及一紅色SCASN磷光體之發射光譜混合至u'=0.195且v'=0.470之一色點來產生圖3之模型光譜。所使用之未經轉換藍色輻射通量與未經轉換寶藍色輻射通量之比率係2.0。光譜展示475 nm處之一峰值，其在黑視素回應曲線(圖1)之447 nm至531 nm之半峰全寬(FWHM)範圍內。一般而言，本文中所揭示之照明裝置可具有447 nm至531 nm之範圍內之一峰值，且更具體言之，可具有465 nm至515 nm之範圍內之一峰值。所得裝置具有6587 K之一CCT、84之一演色指數(「CRI」) Ra及1.27之一m/p比率。
一般而言，根據本發明之一照明裝置200可具有4000 K或更高或5000 K或更高之一CCT。根據本發明之一照明裝置200可具有一CRI Ra＞80。根據本發明之一照明裝置200可具有大於具有對應CCT之CIE晝光光源之m/p比率的一m/p比率。
光源203及205可為LED或任何其他適合光源，其包含(例如)諧振腔發光二極體(RCLED)及垂直腔雷射二極體(VCSEL)。光源203及205可為LED晶粒，例如基於InGaN材料系統之III族氮化物LED。
用於磷光體轉換結構208中之磷光體可為任何適合綠色磷光體及任何適合紅色磷光體。
可用於轉換結構208中之綠色磷光體之實例包含發射黃-青色範圍內之光之鋁石榴石磷光體，其具有通式(Lu1-x-y-a-b
Yx
Gdy
)3
(Al1-z
Gaz
)5
O12
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，其中0＜x＜1，0＜y＜1，0＜z≤0.1，0＜a≤0.2，且0＜b≤0.1，諸如Lu3
Al5
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及Y3
Al5
O12
:Ce3+
。適合綠色磷光體之額外實例包含(但不限於)：Lu3-x-y
My
Al5-z
Az
O12
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，其中M=Y、Gd、Tb、Pr、Sm、Dy；A=Ga、Sc；且(0＜x≤0.2)；Ca3-x-y
My
Sc2-z
Az
Si3
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，其中M=Y、Lu；A=Mg、Ga；且(0＜x≤0.2)；Ba2-x-y
My
SiO4
:Eux
，其中M=Sr、Ca、Mg，且(0＜x≤0.2)；Ba2-x-y-z
My
Kz
Si1-z
Pz
O4
Eux
，其中M=Sr、Ca、Mg，且(0＜x≤0.2)；Sr1-x-y
My
Al2-z
Siz
O4-z
Nz
:Eux
，其中M=Ba、Ca、Mg，且(0＜x≤0.2)；M1-x
Si2
O2
N2
:Eux
，其中M=Sr、Ba、Ca、Mg，且(0＜x≤0.2)；M3-x
Si6
O9
N4
:Eux
，其中M=Sr、Ba、Ca、Mg，且(0＜x≤0.2)；M3-x
Si6
O12
N2
:Eux
，其中M=Sr、Ba、Ca、Mg，且(0＜x≤0.2)；Sr1-x-y
My
Ga2-z
Alz
S4
:Eux
，其中M=Ba、Ca、Mg，且(0＜x≤0.2)；Ca1-x-y-z
Mz
S:Cex
Ay
，其中M=Ba、Sr、Mg；A=K、Na、Li；且(0＜x≤0.2)；Sr1-x-z
Mz
Al1+y
Si4.2-y
N7-y
O0.4+y
:Eux
，其中M=Ba、Ca、Mg，且(0＜x≤0.2)；Ca1-x-y-z
My
Sc2
O4
:Cex
Az
，其中M=Ba、Sr、Mg；A=K、Na、Li；且(0＜x≤0.2)；Mx-z
Si6-y-2x
Aly+2x
Oy
N8-y
:Euz
，其中M=Ca、Sr、Mg，且(0＜x≤0.2)；及Ca8-x-y
My
MgSiO4
Cl2
:Eux
，其中M=Sr、Ba，且(0＜x≤0.2)。
可用於轉換結構208中之紅色磷光體之實例包含發射紅色範圍內之光的(Sr1-x-y
Bax
Cay
)2-z
Si5-a
Ala
N8-a
Oa
:Euz 2+
，其中0≤a＜5，0≤x＜1，0≤y≤1，且0＜z≤1，諸如Sr2
Si5
N8
:Eu2+
。適合發紅光磷光體之額外實例包含：Ca1-x-z
Mz
S:Eux
，其中M=Ba、Sr、Mg、Mn，且(0＜x≤0.2)；Ca1-x-y
My
Si1-z
Al1+z
N3-z
Oz
:Eux
，其中M=Sr、Mg、Ce、Mn，且(0＜x≤0.2)；Mg4
Ge1-x
O5
F:Mnx
，其中(0＜x≤0.2)；M2-x
Si5-y
Aly
N8-y
Oy
:Eux
，其中M=Ba、Sr、Ca、Mg、Mn，且(0＜x≤0.2)；Sr1-x-y
My
Si4-z
Al1+z
N7-z
Oz
:Eux
，其中M=Ba、Ca、Mg、Mn，且(0＜x≤0.2)；及Ca1-x-y
My
SiN2
:Eux
，其中M=Ba、Sr、Mg、Mn，且(0＜x≤0.2)。
其他發青光、黃光及紅光磷光體亦可為適合的，其包含：(Sr1-a-b
Cab
Bac
)Six
Ny
Oz
:Eua 2+
(a=0.002至0.2，b=0.0至0.25，c=0.0至0.25，x=1.5至2.5，y=1.5至2.5，z=1.5至2.5)，其包含(例如) SrSi2
N2
O2
:Eu2+
；(Sr1-u-v-x
Mgu
Cav
Bax
)(Ga2-y-z
Aly
Inz
S4
):Eu2+
，其包含(例如) SrGa2
S4
:Eu2+
；Sr1-x
Bax
SiO4
:Eu2+
；及(Ca1-x
Srx
)S:Eu2+
，其中0＜x＜1，其包含(例如) CaS:Eu2+
及SrS:Eu2+
。
在照明裝置200之一實例性實施例中，波長轉換結構208可包含綠色磷光體(Lu1-x-y-a-b
Yx
Gdy
)3
(Al1-z
Gaz
)5
O12
:Cea
Prb
，且紅色磷光體係(Sr1-x-y
Bax
Cay
)2-z
Si5-a
Ala
N8-a
Oa
:Euz 2+
。在此特定實例中，綠色磷光體與紅色磷光體之量比可為約21:1。然而，一般而言，用於波長轉換結構208中之綠色磷光體及紅色磷光體之相對量取決於包含(例如)磷光體之類型、磷光體粒子之粒子大小及散射橫截面及磷光體層中之任何結構之諸多因數。一般技術者應知道用於達成一目標白光之包含於磷光體轉換結構208中之綠色磷光體及紅色磷光體之比例。
圖4展示具有一最大化m/p比率及高色彩保真度且具有比圖2中所揭示之實施例增加之相對於寶藍光之未經轉換輻射通量之藍光之未經轉換輻射通量之一照明裝置之另一實施例。
圖4之照明裝置400包含一光源401，其係具有435 nm至460 nm之範圍內之一峰值波長之一寶藍光源403及各具有470 nm至495 nm之範圍內之一峰值波長之兩個藍光源405、407之一組合。
圖4之照明裝置400亦包含一波長轉換結構408，其包含一磷光體混合物，磷光體混合物含有至少一綠色磷光體及至少一紅色磷光體。
光源401發射來自寶藍光源403之一第一寶藍光404及來自藍光源405、407之一第一藍光406。第一寶藍光404及第一藍光406之部分入射於波長轉換結構408上。波長轉換結構408吸收第一寶藍光404及第一藍光406且發射一第二光412。第二光412可包含由磷光體降頻轉換之光及未經降頻轉換之第一寶藍光404及第一藍光406之一部分。
因為光源401包含兩個藍光源，所以存在比寶藍光之未經轉換輻射通量多之藍光之未經轉換輻射通量。當藍光量低於寶藍光時，本文中所揭示之一照明裝置無法提供所要歸一化黑視素通量。而當藍光量高於寶藍光量時，本文中所揭示之一照明裝置無法具有足以滿足演色準則之寶藍光譜內容。藍光及寶藍光之相對通量存在某一容限，因為最終色點部分由磷光體混合物判定。藍光相對於寶藍光之未經轉換輻射通量可介於0.7至2.8之間。發射光(第二光412)中之未經轉換輻射通量可能難以量測，因此，一更實際比率係照明裝置400之第二光412中具有465 nm至495 nm之一波長範圍之藍光之輻射通量與具有435 nm至465 nm之範圍內之一波長之寶藍光之輻射通量的比率，該比率可介於0.9至2.0之間。
圖4繪示用於藉由使用一額外藍光源來調整藍光相對於寶藍光之未經轉換輻射通量之一方法。替代地(或另外)，可藉由(例如)以高於寶藍光源203、403之一驅動電流驅動藍光源205、405、407或藉由使用比圍繞藍光源205、405、407定位之一區域中高之圍繞寶藍光源203、403定位之波長轉換結構208、408之一區域中之綠色磷光體及/或紅色磷光體之一濃度來調整第二光212、412中之藍光相對於寶藍光之量。一般技術者應瞭解，可使用適合於調整藍光相對於寶藍光之未經轉換輻射通量之任何方法來達成提供最大m/p同時維持高色彩保真度所需之比率。
圖5展示形成於一單一引線框杯形封裝中之根據本發明之一照明裝置之一實施例。圖5之照明裝置500包含一單一引線框杯形封裝510中之一藍色LED晶粒502及一寶藍色LED晶粒504。綠色磷光體及紅色磷光體混合物組合於填充至藍色LED晶粒502及寶藍色LED晶粒504上之杯形封裝510中之聚矽氧漿料中以形成波長轉換結構508。在其他實施例中，各LED晶粒自身可具有波長轉換結構508中之磷光體混合物，或波長轉換結構508可僅覆蓋寶藍色LED晶粒及藍色LED晶粒之一者。
在照明裝置500中，藍色LED晶粒502及寶藍色LED晶粒504呈一固定電組態，使得LED具有一單一陰極及陽極。電線520依一串聯組態連接兩個LED晶粒502、504。在此一串聯組態中，存在用於LED晶粒502、504兩者之一單一驅動電流以因此界定其相對功率，其對於控制總光譜及色點而言很重要，如上文所描述。可藉由改變串聯放置之寶藍色LED晶粒及藍色LED晶粒之數目來改變相對功率。例如，引線框杯形封裝可含有一個寶藍色LED晶粒及兩個藍色LED晶粒。
在另一實施例中，寶藍色LED晶粒及藍色LED晶粒可並聯電連接。在一並聯組態中，相對功率由其中各LED晶粒類型之電壓保持平衡之電流判定。
圖6展示併入本文中所揭示之照明裝置之一可調諧照明系統之一實施例。圖6之可調諧照明系統600包含：一第一照明裝置601，其係具有一最大m/p比率之一冷白照明裝置，諸如本文中所揭示之照明裝置200及400；及一第二照明裝置603，其可為具有一最小m/p比率之一暖白照明裝置，諸如(例如)美國專利第9,410,664號(其以引用的方式併入本文中)中所揭示之紫色激發LED。在可調諧照明系統600中，第一照明裝置601 (其係一冷白照明裝置)可具有大於相同CCT之一參考照明體的一m/p比率；且第二照明裝置603 (其係一暖白照明裝置)可具有小於相同CCT之一參考照明體的一m/p比率；其中參考照明體可為一黑體輻射體或CIE晝光光源。在一實例中，第一照明裝置601可具有1.27之一m/p比率，且第二照明裝置603可具有0.37之一m/p比率。
可以封裝級實施可調諧照明系統600，例如在具有兩個杯狀物之一引線框架封裝中，一杯狀物用於冷白最大m/p LED (諸如本文中所揭示之LED)，且一杯狀物用於暖白最小m/p LED。替代地，可以模組級實施可調諧照明系統600，其中離散LED封裝用於暖白最小m/p LED 603及冷白最大m/p LED 601兩者。
自可調諧照明系統600發射之光可為自第一照明裝置601及第二照明裝置603發射之光之一組合，且可藉由變動由各照明裝置發射之光量來變動自可調諧照明系統600發射之光之CCT及m/p比率。例如，當第一照明裝置601呈一接通狀態且第二照明裝置603呈切斷狀態時，發射光可為具有一最大m/p比率之一冷白光。當第一照明裝置601呈一切斷狀態且第二照明裝置603呈一接通狀態時，發射光可為具有一最小m/p比率之一暖白光。當第一照明裝置601及第二照明裝置603兩者呈接通狀態時，自照明系統600發射之光係自第一照明裝置601及第二照明裝置603發射之光之一混合物。
圖7、圖8、圖9及圖10展示可調諧照明系統600之一實例性實施例之結果，其中暖白最小m/p LED 603 (諸如紫色激發LED)具有2700 K之一CCT，且冷白最大m/p LED 601 (諸如本文中所揭示之LED)具有6500 K之一CCT。
圖7繪示可調諧照明系統600之實例性實施例之CIE 1976色彩空間中之調諧路徑。可調諧照明系統600之實例性實施例實現圖6中所展示之此等兩個LED 601、603之間的線性調諧範圍。在圖7中，曲線702繪示2700 K至6500 K之間的普朗克(Planckian)軌跡，且線701展示將系統自第一照明裝置調諧至第二照明裝置時之可調諧照明系統之u'、v'色彩，且目標705表示圍繞中心目標之標準配色偏差(SDCM)橢圓，亦稱為馬克亞當(McAdam)橢圓。因此，自圖7可見，可調諧照明系統600在暖白色與冷白色之間調諧。
圖8展示可調諧照明系統600之實例性實施例之模型化初級光譜。光譜810係來自本文中所揭示之冷白最大m/p LED，且光譜820係來自暖白最小m/p LED。圖8展示冷白最大m/p LED光譜820之青色峰值813。亦展示黑視素回應曲線830用於比較。如圖8中可見，冷白最大m/p LED之青色峰值813在475 nm之一波長處且與黑視素回應曲線830之峰值重疊。
圖9展示可調諧照明系統600之實例性實施例之沿調諧路徑(CCT)之計算演色指數Ra及R9。一般技術者應瞭解，自光譜功率分佈(CIE 13.3-1995)計算CRI指數。R9表示鮮紅色且通常被單獨指定，因為紅演色係主觀偏好之一重要因數。沿調諧路徑之演色指數Ra (曲線910)針對所有CCT (2700 K至6500 K)保持大於80，且沿調諧路徑之演色指數R9 (曲線920)保持大於65。因此，可易於維持一Ra＞80及R9＞50。
圖10展示可調諧照明系統600之實例性實施例之依據CCT而變化之m/p比率1010。亦包含一參考照明體(低於5000 K之普朗克輻射體及高於5000 K之由CIE D系列界定之晝光光源)之曲線1020及基於標準CRI 80及CRI 90 LED之最先進可調諧系統之曲線1030及1040。如此比較中所展示，使用本文中所揭示之冷白最大m/p照明裝置之此可調諧照明系拓寬藉由CCT調諧所實現之m/p比率之範圍。特定言之，m/p比率值在自可調諧照明系統600處於CCT 2700 K時之0.37至可調諧照明系統600處於CCT 6500 K時之1.27之範圍內。下表1中亦概述來自圖10之m/p比率值用於比較。
表1：圖10中所示之CCT調諧系統的歸一化黑視素範圍的概述。
| m/p 比率 | 低(2700 K) | 高(6500 K) |
| 參考照明體 | 0.51 | 1.10 |
| LED：可調諧照明系統600之高黑視素範圍 | 0.37 | 1.27 |
| LED：標準CRI 80 | 0.47 | 0.92 |
| LED：標準CRI 90 | 0.48 | 1.03 |
此揭示內容具說明性而非限制性。熟習技術者將鑑於本發明而明白進一步修改，且進一步修改意欲落於隨附申請專利範圍之範疇內。
200:照明裝置
201:光源
203:寶藍光源
204:第一寶藍光
205:藍光源
206:第一藍光
208:波長轉換結構/磷光體轉換結構
212:第二光
400:照明裝置
401:光源
403:寶藍光源
404:第一寶藍光
405:藍光源
406:第一藍光
407:藍光源
408:波長轉換結構
412:第二光
500:照明裝置
502:藍色LED晶粒
504:寶藍色LED晶粒
508:波長轉換結構
510:引線框杯形封裝
520:電線
600:可調諧照明系統
601:第一照明裝置
603:第二照明裝置
701:線
702:曲線
705:目標
810:光譜
813:青色峰值
820:光譜
830:黑視素回應曲線
910:曲線
920:曲線
1020:曲線
1030:曲線
1040:曲線
圖1展示黑視素回應曲線。
圖2展示具有一最大化m/p比率及高色彩保真度之一照明裝置之一實施例。
圖3展示根據本發明之一照明裝置之一實施例之一模型光譜。
圖4展示具有一最大化m/p比率及高色彩保真度之一照明裝置之另一實施例。
圖5展示形成於一單一引線框杯形封裝中之根據本發明之一照明裝置之一實施例。
圖6展示併入本文中所揭示之照明裝置之一可調諧照明系統之一實施例。
圖7展示併入本文中所揭示之照明裝置之一實例性可調諧照明系統之CIE 1976色彩空間中之一調諧路徑。
圖8展示併入本文中所揭示之照明裝置之一實例性可調諧照明系統之初級光譜。
圖9展示併入本文中所揭示之照明裝置之一實例性可調諧照明系統之沿調諧路徑(CCT)之演色指數Ra及R9。
圖10展示併入本文中所揭示之照明裝置之一實例性可調諧照明系統之依據CCT而變化之m/p比率。
200:照明裝置
201:光源
203:寶藍光源
204:第一寶藍光
205:藍光源
206:第一藍光
208:波長轉換結構/磷光體轉換結構
212:第二光
Claims (16)
- 一種照明裝置，其包括： 一光源，該光源包含經組態以發射具有435 nm至460 nm之間的一峰值波長之一寶藍光之一寶藍光源及經組態以發射具有470 nm至496 nm之間的一峰值波長之光之一藍光源； 一波長轉換結構，其安置於該寶藍光及該藍光之一路徑中，該波長轉換結構包含： 一綠色磷光體，該綠色磷光體經組態以吸收該寶藍光及該藍光之至少一者之一第一部分且將該第一部分降頻轉換成綠光；及 一紅色磷光體，其經組態以吸收該寶藍光及該藍光之至少一者之一第二部分及該綠光之一部分之至少一者且將該第二部分及該綠光之該部分之該至少一者降頻轉換成紅光； 該波長轉換結構經組態以發射一第二光，該第二光包含該綠光、該紅光、該寶藍光之一未經轉換部分及該藍光之一未經轉換部分。
- 如請求項1之照明裝置，其進一步包括經組態以發射具有470 nm至496 nm之間的一峰值波長範圍之光的一第二藍光源。
- 如請求項1之照明裝置，其中該第二光中具有465 nm至495 nm之範圍內之波長之藍光之輻射通量與具有435 nm至465 nm之範圍內之波長之寶藍光之輻射通量的一比率介於0.9至2.0之間。
- 如請求項1之照明裝置，其中該寶藍光源係一寶藍色LED，且該藍光源係一藍色LED。
- 如請求項4之照明裝置，其進一步包括一引線框杯形封裝，該寶藍色LED及該藍色LED兩者安裝於該引線框杯形封裝內部，該波長轉換結構安置於該引線框杯形封裝內之該寶藍色LED及該藍色LED上。
- 如請求項5之照明裝置，其中該寶藍色LED及該藍色LED串聯電連接。
- 如請求項1之照明裝置，其中該寶藍色LED及該藍色LED並聯電連接。
- 如請求項1之照明裝置，其中該第二光之一m/p比率大於一對應CCT值處之CIE晝光光源之一m/p比率。
- 如請求項1之照明裝置，其中該第二光具有447 nm至531 nm之間的一最大光譜功率密度。
- 如請求項1之照明裝置，其中該第二光具有465 nm至515 nm之間的一最大光譜功率密度。
- 如請求項1之照明裝置，其中該第二光之一CCT值係4000 K或更大，且該第二光之一演色指數具有大於80之一Ra值。
- 一種可調諧照明系統，其包括： 一第一照明裝置，其經組態以發射一第一光，該第一光具有一第一m/p比率；及 一第二照明裝置，其經組態以發射一第二光，該第二光具有小於該第一m/p比率之一第二m/p比率，該可調諧照明系統經組態以發射一第三光，該第三光包含該第一光、該第二光或該第一光及該第二光之一組合之至少一者， 該第一照明裝置包括： 一光源，該光源包含經組態以發射具有435 nm至460 nm之間的一峰值波長之一寶藍光之一寶藍光源及經組態以發射具有470 nm至496 nm之間的一峰值波長之光之一藍光源； 一波長轉換結構，其安置於該寶藍光及該藍光之一路徑中，該波長轉換結構包含： 一綠色磷光體，該綠色磷光體經組態以吸收該寶藍光及該藍光之至少一者之一第一部分且將該第一部分降頻轉換成綠光；及 一紅色磷光體，其經組態以吸收該寶藍光及該藍光之至少一者之一第二部分及該綠光之一部分之至少一者且將該第二部分及該綠光之該部分之至少一者降頻轉換成紅光； 該波長轉換結構經組態以發射該第一光，該第一光包含該綠光、該紅光、該寶藍光之一未經轉換部分及該藍光之一未經轉換部分。
- 如請求項12之可調諧照明系統，其中該寶藍光源可為一寶藍色LED，該藍光源可為一藍色LED，且該第二照明裝置係一紫色激發LED。
- 如請求項13之可調諧照明系統，其中該第一照明裝置進一步包括一引線框杯形封裝，該寶藍色LED及該藍色LED兩者安裝於該引線框杯形封裝內部，該波長轉換結構安置於該引線框杯形封裝內之該寶藍色LED及該藍色LED上。
- 如請求項12之可調諧照明系統，其中該第三光之一CCT值介於2700 K至6500 K之間，且該第三光之一m/p比率介於0.37至1.27之間。
- 如請求項12之可調諧照明系統，其中該第三光之一演色指數Ra值大於80，且該第三光之一演色指數R9值大於50。
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