Полихроматические твердотельные источники света для контроля насыщенности цвета освещенных поверхностей

Полихроматические твердотельные источники света для контроля насыщенности цвета освещенных поверхностей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к полихроматическим источникам белого света, которые состоят как минимум из двух групп цветных излучателей, таких как светоизлучающие диоды (LED) или лазеры, обладающие различным распределением спектральной интенсивности (SPD) и относительными частичными лучистыми потоками (RPRF). Эти источники предназначены для генерации белого света с заданной коррелированной цветовой температурой (ССТ) и с заданной самой низкой световой эффективностью излучения (LER) или с самой низкой светоотдачей таким образом, чтобы можно было контролировать способность к насыщению цвета освещаемой поверхности. В частности, варианты выполнения настоящего изобретения описывают двухцветные, трехцветные и четырехцветные источники, которые по сравнению с эталонным источником света, например, источником света черного тела или дневной фазы, дают цвета, по крайней мере, заранее заданной фракции большого количества испытательных образцов цвета с увеличенным (уменьшенным) цветовым насыщением, в то время как, по большей мере, другие цвета заранее установленной фракции большого количества образцов цвета даются с уменьшенным (увеличенным) цветовым насыщением. Здесь описывается способ составления SPD узкополосной эмиссии для контроля способности насыщения цвета, раскрываются спектральные составы белого света с различной способностью насыщения цвета, и представляется источник света с динамически настраиваемой способностью насыщения цвета.

Определения

- LED - светоизлучающий диод, преобразующий электрическую энергию в свет благодаря впрыску электролюминесценции.

- Цветовое пространство - модель для математического представления набора цветов.

- Образцы Манселла - предложенный Манселлом и впоследствии обновленный набор цветных образцов, в котором каждый образец характеризуется оттенком, светлотой (шкала светлоты), и цветностью (шкала чистоты/насыщенности).

- Цвет, переданный с повышенной насыщенностью - цвет испытательного образца цвета, у которого при замене эталонного источника света тестируемым источником смещение цветности выходит за рамки области диаграммы цветности, охватывающей все неразличимые средним человеческим глазом цвета, и направлено из центра этой области в сторону увеличенной насыщенности цвета.

- Цвет, переданный с пониженной насыщенностью - цвет испытательного образца цвета, у которого при замене эталонного источника света тестируемым источником смещение цветности выходит за рамки области диаграммы цветности, охватывающей все неразличимые средним человеческим глазом цвета, и направлено из центра этой области в сторону пониженной насыщенности цвета.

- Эллипсы МакАдама - области цветового пространства на плоскости цветности, содержащие все цвета, которые средний человеческий глаз почти не отличает от цвета, находящегося в центре области.

Уровень техники

Белый свет можно составлять из цветных компонентов, используя принцип смешивания цветов, который опирается на три уравнения смешения цветов. Принцип смешивания цветов подразумевает, что используя композиции, содержащие только два цветных компонента, таких как синий и желтый или красный и сине-зеленый, можно получить белый свет с заранее заданной ССТ, когда цветные компоненты дополняют друг друга, т.е. их цветовые тоны и RPRF полностью совпадают определенным способом. Набор из трех цветных компонентов, таких как красный, зеленый и синий, можно использовать для составления белого цвета с различными характеристиками ССТ и цветопередачи, в зависимости от выбора SPD и RPRF для каждой группы излучателей. При использовании четырех или более соответствующих цветных компонентов три уравнения смешивания цветов не дают единого решения для заданной цветности белого цвета, т.е. белый свет с одинаковой цветностью можно получить, используя неограниченное число SPD, содержащих смеси цветных компонентов с различными RPRF. Это означает, что при использовании определенного набора из четырех и более начальных цветных источников можно изменять характеристики цветопередачи белого света.

Настройка SPD белого света в пределах одной лампы стала возможной с развитием основанной на светоизлучающих диодах LED технологии твердотельного освещения. В LED используется принцип инжекционной электролюминесценции, при котором генерируется узкополосное излучение со спектральным положением пика, контролируемым посредством химического состава и толщины светло-генерирующих (активных) слоев. В некоторых LED также используется частичная или полная конверсия электролюминесценции в другие длины волн. Существующие LED доступны в различных цветах, они имеют небольшие размеры, и принцип их работы позволяет варьирование выходного потока посредством подачи тока. Сборка матриц из LED с различной цветностью и использование электронных цепей для управления частичными потоками каждой группы излучателей, а также использование оптических средств, предназначенных для равномерного распространения излучения со смешанными цветами, позволяет создать универсальные источники света с заранее заданными или динамически управляемыми свойствами цветопередачи.

Подобная универсальность свойств освещения рассматривалась в многочисленных патентах и изданиях предыдущих уровней техники. Д.А. Даути и соавт. (D.A. Doughty et al.) (Патент США №5851063, 1998 г.) предложили источник света, состоящий из 4 групп цветных LED с длинами волн LED, подобранными таким образом, чтобы общий коэффициент цветопередачи (R_a), как определено Международной комиссией по освещению (Commission Internationale de l'Éclairage, CIE) (издание CIE №13.3, 1995 г.), равнялся примерно 80 или 85. Г.Ф. Бернер и соавт. (H.F. Börner et al.) (Патент США №6,234,645, 2001 г.) показали систему освещения, состоящую из четырех LED со световой эффективностью и R_a с величинами, превышающими заранее заданные. В последующих публикациях журнала был установлен баланс между LER и общим коэффициентом светопередачи, а также оптимальная длина волн LED для четырехцветных и пятицветных источников света (А. Зукаускас и соавт. (A. Zukauskas et al.), Proc. SPIE 4445, 148, 2001 г.; А. Зукаускас и соавт., Appl. Phys. Lett., 80, 234, 2002 г.; А. Зукаускас и соавт., Int. J. High Speed Electron. Syst. 12, 429, 2002 г.). М. Шимицу и соавт. (M. Shimizu et al.) (Патенты США №6,817,735, 2004 г. и №7,008,078, 2006 г.) представили четырехцветные твердотельные источники белого цвета с общим коэффициентом цветопередачи не менее 90 и с усовершенствованной способностью насыщения цветом (увеличенной областью гаммы цветности четырех стандартных испытательных образцов цвета CIE). И. Эшдоун и М. Сальсбури (I. Ashdown and M. Salsbury) (№ заявки на патент США 2008/0013314, 2008 г.) представили источник света, состоящий из четырех или более светоизлучающих элементов с частичными лучистыми потоками настроенными таким образом, чтобы можно было поддерживать баланс между качественными характеристиками освещения, такими как R_a или Шкала качества цветопередачи (англ. Colour Quality Scale (CQS; У. Дэйвис и И. Оно (W. Davis and Y. Ohno), Proc. SPIE 5941, 59411G, 2005 г.; У. Дэйвис и И. Оно, Opt. Eng. 49, 033602, 2010 г.), и количественными характеристиками, такими как световая эффективность и выходная мощность.

Однако приведенные выше методы оптимизации источников белого света, содержащих множество цветных компонентов, далеки от использования преимуществ универсального качества цвета, присущего твердотельному освещению, в полном объеме. Большинство методов опираются исключительно на характеристики цветопередачи белого цвета, такие как общий коэффициент цветопередачи, или используют смешанные характеристики, объединяющие способность высокоточного отображения цвета и способность к насыщению цвета. Кроме того, использование общего индекса цветопередачи в качестве единственного показателя качества света, противоречит визуальному рейтингу твердотельных источников света (Н. Нарендран и Л. Денг (N. Narendran and L. Deng), Proc. SPIE 4776, 61, 2002 г.; Й. Накано и соавт. (Y. Nakano et al.), in Proc. AIC Colour 05, Гранада, Испания, 2005 г., p 1625) и в настоящее время считается устаревшим (Издание CIE №177, 2007 г.). Одной из причин несоответствия R_a является игнорирование цветовых искажений разных типов. Однако известно, что искажения, увеличивающие насыщенность цвета, визуально допускаются или им даже отдается предпочтение. Другой причиной является невозможность использования большого количества испытательных образцов цвета в процедуре оценки R_a, потому что средняя цветовых смещений, используемая для Ra, неоднозначна, когда образцы обладают сильно разнящейся цветовой насыщенностью. Попытки смягчить проблему насыщенности цвета при оценке качества цвета источника света путем либо одновременного увеличения R_a и области гаммы для небольшого числа испытательных образцов цвета либо допущения искажений цветовой насыщенности (метод CQS) не в состоянии полностью описать качество цвета освещения. Количественные показатели качества цвета должны, по крайней мере, учитывать две различные характеристики цветопередачи: способность передавать цвет таким образом, чтобы он выглядел «естественным» (четкость цвета) и способность передавать цвет таким образом, чтобы он выглядел «ярким» и легко различимым (насыщенность цвета) (М.С. Pea и Дж.П. Фрейссиниер-Нова (М.S. Rea and J.P. Freyssinier-Nova), Colour Res. Appl. 33, 192, 2008 г.; А Зукаускас и соавт., IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 15, 1753, 2009 г.). Эти две характеристики качества цвета являются взаимно противоположными и могут быть оптимизированы только путем их балансирования, поскольку цвета, которые выглядят «естественными», не обладают повышенной цветовой насыщенностью и наоборот.

Передовой подход к качеству цвета источников света основывается на анализе векторов смещения цвета при любом количестве различных испытательных образцов цвета и сортировке этих образцов по нескольким группам в зависимости от типа цветового искажения, возникающего при замещении эталонного источника тестируемым источником (А Зукаускас и соавт., IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 15, 1753, 2009 г.; А Зукаускас и соавт., J. Phys. D Appl. Phys. 43, 354006, 2010 г.). В случае с этим статистическим методом, при котором разные характеристики цветопередачи четко различаются, векторы смещения цвета сортируются путем вычислений в зависимости от их поведения по отношению к экспериментально установленным едва воспринимаемым различиям между цветностью и яркостью. Затем относительные цифры (процентная доля) испытательных образцов цвета, показывающих цветовые искажения различных типов, описываются как статистические показатели качества цвета: показатель точности цвета (CFI; процентная доля испытательных образцов, у которых смещения цвета меньше воспринимаемых различий цветности), показатель насыщенности цвета (CSI; процентная доля испытательных образцов, обладающих векторами смещения цвета с воспринимаемым увеличением цветовой насыщенности) и показатель потускнения цвета (CDI; процентная доля испытательных образцов, обладающих векторами смещения цвета с воспринимаемым уменьшением цветовой насыщенности).

Этот статистический метод используется для максимизации CFI полихроматических белых ламп, состоящих из цветных LED (А. Зукаускас и соавт., Публикация заявки на патент РСТ № WO 2009102745), а также из белых LED с полной и частичной конверсией коротковолнового излучения в фосфорах (А. Зукаускас и соавт., Публикация заявки на патент РСТ № WO 2009117286 и А. Зукаускас и соавт., Публикация заявки на патент РСТ № WO 2009117287, соответственно). Этот же метод был использован для составления основных конструктивных норм для ламп на основе LED с максимизированными CSI (А. Зукаускас и соавт., Opt. Express 18, 2287, 2010 г.). В частности было показано, что составной источник света с наивысшим CSI состоял из трех определенных узкополосных цветовых компонентов (А. Зукаускас и соавт., Opt. Express 18, 2287, 2010 г.), в то время как использование других сочетаний из двух или трех цветовых компонентов может привести к повышению CDI (А. Зукаускас и соавт., J. Phys. D Appl. Phys. 43, 354006, 2010 г.).

Предшествующим прототипом, наиболее близким к предлагаемым источникам белого цвета, является вышеупомянутая полихроматическая белая лампа, состоящая из цветных LED для максимизации точности цветопередачи, описанная в публикации Заявки на патент РСТ № WO 2009102745. Однако в этой лампе отсутствует контроль над способностью к насыщению цвета, что является одной из наиболее важных характеристик цветопередачи источников света.

Сущность изобретения

Основная цель настоящего изобретения заключается в разработке полихроматического источника белого света с универсальным управлением способности насыщения цвета. Согласно имеющимся у Заявителя и изобретателей сведениям, до раскрытия настоящего изобретения:

(a) SPD источников света, состоящих из множественных групп цветных излучателей, до сих пор не было оптимизировано таким образом, чтобы, напр., большое количество цветов поверхности было передано с повышенной цветовой насыщенностью, в то время как небольшое количество цветов поверхности было передано с пониженной цветовой насыщенностью или наоборот, большое количество цветов поверхности было передано с пониженной цветовой насыщенностью, в то время как небольшое количество цветов поверхности было передано с повышенной цветовой насыщенностью;

(b) полихроматические источники света с динамической регулировкой способности к насыщению цвета предложены не были;

(c) не было подобрано SPD светоизлучающих диодов LED, наиболее подходящих для полихроматических источников света с контролируемой способностью к насыщению цвета;

(d) не были определены RPRF, генерируемые цветными LED со множественным SPD в пределах источников света, обладающих различной способностью к насыщению цвета.

Основные аспекты настоящего изобретения относятся к полихроматическим источникам белого света, состоящим из, по меньшей мере, двух групп цветных излучателей, имеющих различные SPD, такие как у LED. Такие источники оптимизируются путем подбора наиболее подходящих SPD и RPRF для каждой группы цветных излучателей таким образом, чтобы способность к насыщению цвета белого цвета с заранее заданной ССТ могла быть создана и контролироваться посредством задания необходимого соотношения между количеством цветов поверхности, которые показываются, как обладающие повышенным и пониженным цветовым насыщением соответственно.

Первый аспект изобретения охватывает источники света с заранее заданной ССТ и заранее заданной низшей LER или низшей светоотдачей, состоящие из, по крайней мере, двух групп цветных излучателей, где генерируемые каждой из групп излучателей SPD и RPRF установлены таким образом, чтобы по сравнению с эталонным источником света, при освещении каждого из более чем пятнадцати испытательных образцов цвета (воспринимаемых средним человеческим глазом, как разные) способность освещения к насыщению цвета была установлена так, чтобы: (а) цвета, по крайней мере, заранее заданной фракции испытательных образцов цвета передавались с увеличенной цветовой насыщенностью; и (б) цвета не более, чем другой заранее заданной фракции испытательных образцов цвета передавались с пониженной цветовой насыщенностью. В качестве альтернативы, способность освещения к насыщению цвета устанавливается так, чтобы: (а) цвета, по крайней мере, заранее заданной фракции испытательных образцов цвета передавались с пониженной цветовой насыщенностью; и (б) цвета не более, чем другой заранее заданной фракции испытательных образцов цвета передавались с увеличенной цветовой насыщенностью.

Второй аспект изобретения связан с источником света с заранее заданной ССТ, состоящим из, по крайней мере, четырех групп цветных излучателей с заранее заданными SPD, где генерируемые каждой группой RPRF динамически изменяются таким образом, чтобы по сравнению с эталонным источником света, при освещении каждого из более чем пятнадцати испытательных образцов цвета (воспринимаемых средним человеческим глазом, как разные), способность освещения к насыщению цвета регулировалась, т.е. количество испытательных образцов цвета, передаваемых с пониженной насыщенностью цвета, уменьшалось, а количество испытательных образцов цвета, передаваемых с повышенной насыщенностью цвета, увеличивалось. В качестве альтернативы, количество испытательных образцов цвета, передаваемых с пониженной насыщенностью цвета, увеличивается, а количество испытательных образцов цвета, передаваемых с повышенной насыщенностью цвета, уменьшается.

Прочие аспекты изобретения могут охватывать средства контроля RPRF, генерируемых каждой группой цветных излучателей, средства равномерного распределения света, генерируемого каждой группой излучателей, и/или средства реализации некоторых или всех функций, описанных в настоящем документе. Иллюстративные аспекты данного изобретения предназначены для решения одной или более описанных в настоящем документе проблем.

Более конкретно, настоящее изобретение охватывает твердотельный источник освещения с заранее заданной коррелированной цветовой температурой и заранее заданной минимальной световой эффективностью излучения или минимальной светоотдачей, охватывающий, по крайней мере, один комплект из, по крайней мере, двух групп излучателей видимого света, имеющих разные распределения спектральной интенсивности и отдельные относительные частичные лучевые потоки, электронную цепь, предназначенную для контроля среднего тока питания каждой группы излучателей и/или числа излучателей, светящихся в пределах группы, а также компонент, предназначенный для равномерного распределения излучения, передаваемого различными группами излучателей на освещаемый объект, где распределения спектральной интенсивности и относительные частичные лучистые потоки, генерируемые каждой группой излучателей, являются такими, что, по сравнению с эталонным источником света, когда каждый из более, чем пятнадцати испытательных образцов цвета, воспринимаемых средним человеческим глазом как разные, освещен, способность к насыщению цвета контролируется таким образом, что фракция испытательных образцов цвета, передаваемых с увеличенным насыщением, и фракция испытательных образцов цвета, передаваемых с пониженным насыщением, заранее задаются и/или динамически регулируются.

Описанные в настоящем изобретении источники света характеризуются коррелированной цветовой температурой в пределах от около 2500 до 10000 K. В предпочтительных вариантах выполнения настоящего изобретения способность к насыщению цвета вышеуказанных источников света оценивается с учетом хроматической адаптации человеческого зрения; и/или излучатели источников света состоят из светоизлучающих диодов, излучающих свет посредством инъекции электролюминесценции в полупроводниковые переходы или благодаря частичной или полной конверсии инъекции электролюминесценции в преобразователях длин волн, содержащих люминофоры.

В одном из вариантов выполнения настоящего изобретения описывается способный к насыщению цвета источник света, состоящий из, по крайней мере, трех групп излучателей видимого света, где распределения спектральной интенсивности и относительные частичные лучистые потоки, генерируемые каждой из упомянутых выше групп излучателей, являются такими, что, по сравнению с эталонным источником света, когда каждый из более чем пятнадцати испытательных образцов цвета, воспринимаемых средним человеческим глазом, как разные, освещен:

(а) цвета, по крайней мере, заранее заданной фракции испытательных образцов цвета передавались с увеличенной цветовой насыщенностью; и

(б) цвета не более, чем другой заранее заданной фракции испытательных образцов цвета передавались с уменьшенной цветовой насыщенностью.

В качестве альтернативы, относительные частичные лучистые потоки, генерируемые каждой из упомянутых групп излучателей, являются такими, что разница между фракцией испытательных образцов цвета, передаваемых с увеличенной насыщенностью, и фракцией испытательных образцов цвета, передаваемых с пониженной насыщенностью, увеличивается до максимума. В вариантах выполнения способного к насыщению цвета источника света, источник обладает коррелированной цветовой температурой в пределах 2700-6500 K и световой эффективностью излучения не менее 250 лм/Вт, и состоит из трех групп цветных светоизлучающих диодов со средней шириной полосы около 30 нм, обладающих пиковой длиной волны в пределах интервалов около 408-486 нм, 509-553 нм и 605-642 нм, когда цвета не менее 60% из более, чем 1000 различных испытательных образцов цвета передаются с увеличенным насыщением, а цвета не более, чем 4% испытательных образцов цвета передаются с уменьшенным насыщением.

В предпочтительном варианте выполнения способного к насыщению цвета источника света, упомянутые выше три группы цветных светоизлучающих диодов состоят из синих электролюминесцентных светоизлучающих диодов InGaN с пиковой длиной волны около 452 нм и шириной полосы около 20 нм; зеленых электролюминесцентных светоизлучающих диодов InGaN с пиковой длиной волны около 523 нм и шириной полосы около 32 нм, а также красных электролюминесцентных светоизлучающих диодов AlGaInP с пиковой длиной волны около 625 нм и шириной полосы около 15 нм, соответственно, где при наличии более 1200 различных испытательных образцов цвета, фракция образцов, передаваемых с повышенной насыщенностью, доводится до максимума, а фракция образцов, передаваемых с уменьшенной насыщенностью, доводится до минимума:

(а) до около 77% и около 1%, соответственно, при коррелированной цветовой температуре в 3000 K, путем подбора относительных частичных лучистых потоков в 0,103, 0,370 и 0,527, генерируемых вышеуказанными 452 нм, 523 нм и 625 нм светоизлучающими диодами, соответственно;

(б) до около 70% и около 0%, соответственно, при коррелированной цветовой температуре в 4500 K, путем подбора относительных частичных лучистых потоков в 0,195, 0,401 и 0,405, генерируемых вышеуказанными 452 нм, 523 нм и 625 нм светоизлучающими диодами, соответственно;

(в) до около 67% и около 2%, соответственно, при коррелированной цветовой температуре в 6500 K, путем подбора относительных частичных лучистых потоков в 0,283, 0,392 и 0,325, генерируемых вышеуказанными 452 нм, 523 нм и 625 нм светоизлучающими диодами, соответственно.

В другом варианте выполнения настоящего изобретения описывается источник света, делающий цвета тусклее, который состоит из, по крайней мере, двух групп излучателей видимого света, где распределения спектральной интенсивности и относительные частичные лучистые потоки, генерируемые каждой из упомянутых выше групп излучателей, являются такими, что, по сравнению с эталонным источником света, когда каждый из более чем пятнадцати испытательных образцов цвета, воспринимаемых средним человеческим глазом, как разные, освещен,:

(а) цвета, по крайней мере, заранее заданной фракции испытательных образцов цвета передавались с уменьшенной насыщенностью; и

(б) цвета не более, чем другой заранее заданной фракции испытательных образцов цвета передавались с увеличенной насыщенностью.

В качестве альтернативы, относительные частичные лучистые потоки, генерируемые каждой из упомянутых групп излучателей, являются такими, что разница между фракцией испытательных образцов цвета, передаваемых с уменьшенной насыщенностью, и фракцией испытательных образцов цвета, передаваемых с увеличенной насыщенностью, увеличивается до максимума. В варианте выполнения источника света, делающего цвета тусклее, источник обладает коррелированной цветовой температурой в пределах 2700-6500 K и световой эффективностью излучения не менее 250 лм/Вт, и состоит из:

(а) двух групп цветных светоизлучающих диодов со средней шириной полосы около 30 нм, обладающих пиковой длиной волны в пределах около 405-486 нм и 570-585 нм, или

(б) трех групп цветных светоизлучающих диодов со средней шириной полосы около 30 нм, обладающих пиковой длиной волны в пределах около 405-486 нм и 490-560 нм, а также 585-600 нм,

когда цвета не менее 60% из более, чем 1000 различных испытательных образцов цвета передаются с уменьшенным насыщением, а цвета не более, чем 4% испытательных образцов цвета передаются с увеличенным насыщением.

В предпочтительном варианте выполнения источника света, делающего цвета тусклее три группы цветных светоизлучающих диодов состоят из синих электролюминесцентных светоизлучающих диодов InGaN с пиковой длиной волны около 452 нм и шириной полосы около 20 нм; зеленых электролюминесцентных светоизлучающих диодов InGaN с пиковой длиной волны около 523 нм и шириной полосы около 32 нм, а также электролюминесцентных светоизлучающих диодов AlGaInP янтарного цвета с пиковой длиной волны около 591 нм и шириной полосы около 15 нм, соответственно, где при наличии более 1200 различных испытательных образцов цвета, фракция образцов, передаваемых с уменьшенной насыщенностью, доводится до максимума, а фракция образцов, передаваемых с увеличенной насыщенностью, доводится до минимума:

(а) до около 67% и 1%, соответственно, при коррелированной цветовой температуре в 3000 K, путем подбора относительных частичных лучистых потоков в 0,154, 0,228 и 0,618, генерируемых вышеуказанными 452 нм, 523 нм и 591 нм светоизлучающими диодами, соответственно;

(б) до около 58% и 1%, соответственно, при коррелированной цветовой температуре в 4500 K, путем подбора относительных частичных лучистых потоков в 0,254, 0,308 и 0,438, генерируемых вышеуказанными 452 нм, 523 нм и 591 нм светоизлучающими диодами, соответственно;

(в) до около 51% и 0%, соответственно, при коррелированной цветовой температуре в 6500 K, путем подбора относительных частичных лучистых потоков в 0,346, 0,320 и 0,334, генерируемых вышеуказанными 452 нм, 523 нм и 591 нм светоизлучающими диодами, соответственно.

В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения описывается источник света с незначительными искажениями цветового насыщения, состоящий из, по крайней мере, трех групп излучателей видимого света, где распределения спектральной интенсивности и относительные частичные лучистые потоки, генерируемые каждой из упомянутых выше групп излучателей, являются такими, что, по сравнению с эталонным источником света, когда каждый из более чем пятнадцати испытательных образцов цвета, воспринимаемых средним человеческим глазом, как разные, освещен:

(a) цвета, по крайней мере, заранее заданной фракции испытательных образцов цвета передавались с уменьшенной насыщенностью; и

(b) цвета не более, чем другой заранее заданной фракции испытательных образцов цвета передавались с увеличенной насыщенностью.

В качестве альтернативы, относительные частичные лучистые потоки, генерируемые каждой из упомянутых групп излучателей, подбираются таким образом, чтобы обе фракции испытательных образцов цвета, передаваемых с уменьшенной и увеличенной цветовой насыщенностью, минимизировались ниже заранее заданной фракции.

В вариантах выполнения источника света с незначительными искажениями цветового насыщения, источник обладает коррелированной цветовой температурой в пределах 2700-6500 K и световой эффективностью излучения не менее 250 лм/Вт, и состоит из:

(а) трех групп цветных светоизлучающих диодов со средней шириной полосы около 30 нм, обладающих пиковой длиной волны в пределах около 433-487 нм, 519-562 нм и 595-637 нм, где при наличии более 1200 различных испытательных образцов цвета, фракция образцов, передаваемых как с уменьшенной, так и с увеличенной насыщенностью, минимизируется до 14%, или

(б) четырех групп цветных светоизлучающих диодов со средней шириной полосы около 30 нм, обладающих пиковой длиной волны в пределах около 434-475 нм, 495-537 нм, 555-590 нм и 616-653 нм, где при наличии более 1200 различных испытательных образцов цвета, фракция образцов, передаваемых как с уменьшенной, так и с увеличенной насыщенностью, минимизируется до 2%.

В предпочтительном варианте выполнения источника света с незначительными искажениями цветового насыщения, источник состоит из трех групп цветных светоизлучающих диодов, таких как синие электролюминесцентные светоизлучающие диоды InGaN с пиковой длиной волны около 452 нм и шириной полосы около 20 нм; зелено-голубые электролюминесцентные светоизлучающие диоды InGaN с пиковой длиной волны около 512 нм и шириной полосы около 30 нм, а также светоизлучающие диоды InGaN с люминофором янтарного цвета с пиковой длиной волны около 589 нм и шириной полосы около 70 нм, где при наличии более 1200 различных испытательных образцов цвета, фракция образцов, передаваемых как с уменьшенной, так и с увеличенной насыщенностью, минимизируется до:

(а) около 32% при коррелированной цветовой температуре в 4500 K, путем подбора относительных частичных лучистых потоков в 0,207, 0,254 и 0,539, генерируемых вышеуказанными 452 нм, 512 нм и 589 нм светоизлучающими диодами, соответственно;

(б) около 15% при коррелированной цветовой температуре в 6500 K, путем подбора относительных частичных лучистых потоков в 0,291, 0,280 и 0,429, генерируемых вышеуказанными 452 нм, 512 нм и 589 нм светоизлучающими диодами, соответственно; или

вышеупомянутый источник света состоит из четырех групп цветных светоизлучающих диодов, таких как синие электролюминесцентные светоизлучающие диоды InGaN с пиковой длиной волны около 452 нм и шириной полосы около 20 нм; зеленые электролюминесцентные светоизлучающие диоды InGaN с пиковой длиной волны около 523 нм и шириной полосы около 32 нм, светоизлучающие диоды InGaN с люминофором янтарного цвета с пиковой длиной волны около 589 нм и шириной полосы около 70 нм, а также красные светоизлучающие диоды AlGaInP с пиковой длиной волны около 637 нм и шириной полосы около 16 нм, где, при наличии более 1200 различных испытательных образцов цвета, фракция образцов, передаваемых как с уменьшенной, так и с увеличенной насыщенностью, минимизируется до:

(в) около 2% при коррелированной цветовой температуре в 3000 K, путем подбора относительных частичных лучистых потоков в 0,112, 0,2255, 0,421 и 0,242, генерируемых вышеуказанными 452 нм, 523 нм, 589 нм и 637 нм светоизлучающими диодами, соответственно;

(г) около 3% при коррелированной цветовой температуре в 4500 K, путем подбора относительных частичных лучистых потоков в 0,208, 0,283, 0,353 и 0,156, генерируемых вышеуказанными 452 нм, 523 нм, 589 нм и 637 нм светоизлучающими диодами, соответственно;

(д) около 4% при коррелированной цветовой температуре в 6500 K, путем подбора относительных частичных лучистых потоков в 0,300, 0,293, 0,30,5 и 0,102, генерируемых вышеуказанными 452 нм, 523 нм, 589 нм и 637 нм светоизлучающими диодами, соответственно.

Настоящее изобретение также охватывает полихроматический источник света с динамически регулируемой способностью к насыщению цвета, где относительные частичные лучистые потоки, генерируемые каждой группой излучателей, синхронно изменяются таким образом, чтобы, по сравнению с эталонным источником света, когда каждый из более чем пятнадцати испытательных образцов цвета, воспринимаемых средним человеческим глазом, как разные, освещен,

(a) фракция образцов, передаваемых с повышенной насыщенностью, увеличивается, а фракция образцов, передаваемых с уменьшенной насыщенностью, уменьшается; или

(b) фракция образцов, передаваемых с повышенной насыщенностью, уменьшается, а фракция образцов, передаваемых с уменьшенной насыщенностью, увеличивается.

В вариантах выполнения источника света с динамически регулируемой способностью к насыщению цвета, относительные частичные лучистые потоки, генерируемые каждой группой излучателей, синхронно изменяются как взвешенная сумма относительных частичных лучистых потоков соответствующих групп излучателей, охватывающих два источника света, где первым источником является описанный выше способный к насыщению цвета источник света, а вторым источником является описанный выше источник света, делающий цвета тусклее. Более конкретно, источник света с регулируемой способностью к насыщению цвета обладает заранее выбранным значением коррелированной цветовой температуры в пределах 2700-6500 K и световой эффективности излучения не менее 250 лм/Вт, где относительные частичные лучистые потоки, генерируемые каждой группой излучателей, синхронно изменяются как взвешенная сумма относительных частичных лучистых потоков двух источников света, где способный к насыщению цвета источник состоит из трех групп светоизлучающих диодов, а делающий цвета тусклее источник состоит из двух или трех групп светоизлучающих диодов, и оба источника обладают пиковыми длинами волн в пределах, описанных выше.

В одном из предпочтительных вариантов выполнения динамически регулируемого источника света описывается источник с коррелированной цветовой температурой в пределах 2700-6500 K и световой эффективностью излучения не менее 250 лм/Вт и состоящий из четырех групп цветных светоизлучающих диодов, таких как синие электролюминесцентные светоизлучающие диоды InGaN с пиковой длиной волны около 452 нм и шириной полосы около 20 нм; зеленые электролюминесцентные светоизлучающие диоды InGaN с пиковой длиной волны около 523 нм и шириной полосы около 32 нм, светоизлучающие диоды AlGaInP янтарного цвета с пиковой длиной волны около 591 нм и шириной полосы около 15 нм, а также красные светоизлучающие диоды AlGaInP с пиковой длиной волны около 625 нм и шириной полосы около 15 нм, где относительные частичные лучистые потоки, генерируемые каждой из вышеуказанных групп светоизлучающих диодов, синхронно изменяются как взвешенная сумма соответствующих относительных частичных лучистых потоков описанного выше способного к насыщению цветов трехцветного кластера, состоящего из синих, зеленых и красных светоизлучающих диодов, а также описанного выше делающего цвета тусклее трехцветного кластера, состоящего из синих, зеленых и янтарных светоизлучающих диодов. Оба кластера имеют одинаковое значение коррелированной цветовой температуры.

В другом предпочтительном варианте выполнения динамически регулируемого источника света описывается источник с коррелированной цветовой температурой в 6042 K и световой эффективностью излучения не менее 250 лм/Вт и состоящий из четырех групп цветных светоизлучающих диодов, таких как белые двуцветные светоизлучающие диоды с частичной конверсией излучения в фосфоре; синие электролюминесцентные светоизлучающие диоды InGaN с пиковой длиной волны около 452 нм и шириной полосы около 20 нм, зеленые электролюминесцентные светоизлучающие диоды InGaN с пиковой длиной волны около 523 нм и шириной полосы около 32 нм, а также красные светоизлучающие диоды AlGaInP с пиковой длиной волны около 637 нм и шириной полосы около 16 нм, где относительные частичные лучистые потоки, генерируемые каждой из вышеуказанных групп светоизлучающих диодов, синхронно изменяются как взвешенная сумма соответствующих относительных частичных лучистых потоков белых светоизлучающих диодов и трехцветного кластера, состоящего из синих, зеленых и красных светоизлучающих диодов.

В любом из вариантов выполнения настоящего изобретения в излучатели видимого света в пределах, по крайней мере, одной из вышеупомянутых групп, являются интегрированными полупроводниковыми чипами, где распределение спектральной интенсивности чипов регулируется посредством подбора, по меньшей мере, одного химического состава активного слоя или толщины активного слоя, формирующего каждый излучатель, или химического состава фосфора, содержащегося в преобразователе длины волны, или толщины либо формы преобразователя длины волны.

В любом из вариантов выполнения настоящего изобретения, источник света также включает в себя:

электронную схему для регулировки яркости источника света таким образом, чтобы для относительных частичных лучистых потоков, генерируемых каждой из групп излучателей, поддерживались постоянные значения; и/или

электронную и/или оптоэлектронную схему для оценки относительных частичных лучистых потоков, генерируемых каждой из групп излучателей; и/или

компьютерное аппаратное оборудование и программное обеспечение, предназначенное для управления электронными схемами таким образом, чтобы было можно варьировать коррелированную цветовую температуру и фракцию испытательных образцов цвета, передаваемых с увеличенной или уменьшенной насыщенностью, поддержки постоянного выхода потока света во время варьирования коррелированной цветовой температуры, и фракции испытательных образцов цвета, передаваемых с увеличенной или уменьшенной насыщенностью, а также затемнения и