Модуль излучения белого света

Модуль излучения белого света

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к модулям излучения света, выполненным с возможностью генерирования формирования спектров выходного излучения, имеющих желаемый спектральный состав, и к использованию таких модулей излучения света.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Источники света или устройства освещения, состоящие из светоизлучающих диодов (LED), все больше используются для замещения традиционных источников света, как, например, ламп накаливания и источников флуоресцентного света. LED предлагают много преимуществ по сравнению с традиционными источниками света, особенно это касается эффективности преобразования света. Однако один недостаток заключается в том, что LED формируют свет в относительно узком спектральном диапазоне.

Во многих применениях, как, например, применение в розничной торговле и окружающей среде, стандарт по отношению, например, к качеству воспроизведения цвета, устанавливается такими источниками света, как, например, Philips CDM-Elite. Лампа CDM-Elite имеет высокое качество света и превосходное качество воспроизведения белого цвета. Термин «качество воспроизведения белого цвета» относится к желаемому улучшенному белому внешнему виду белого предмета, освещенного источником света. Когда источники света, основанные на LED, используются для замещения традиционных систем освещения, они особо требуются для генерирования света, который воспринимается как белый.

Воспроизведение цвета, как правило, измеряется с помощью индекса (CRI) цветопередачи, который вычисляется в Ra. CRI иногда также называют индексом качества воспроизведения цвета. CRI является количественным измерением способности источника света воспроизводить цвета разных предметов достоверно, по сравнению с идеальным или естественным источником света. Дневной свет имеет высокий CRI, где Ra приблизительно равен 100. Лампы накаливания относительно близки, с Ra больше, чем 95, а флуоресцентное освещение менее точное, с Ra, как правило, 70-90.

Следовательно, чтобы достигнуть желаемого «белого» света в применениях освещения, основанных на LED, желательны источники света с высоким CRI. Для систем освещения LED существуют модули LED теплого белого или нейтрального белого света с доступной цветопередачей около 80-90. Хотя качество воспроизведения цвета этих источников света хорошее, белые объекты, видимые под этими источниками света, кажутся менее белыми, по сравнению со стандартными традиционными альтернативами. В некоторых применениях это является недостатком модулей LED, особенно для упомянутых применений в розничной торговле, где предпочтительны лампы, имеющие превосходное качество воспроизведения белого света, часто называемые «белоснежное».

Термин «цветность» используется для идентификации цвета источника света, независимо от его светимости или яркости. Более конкретно, цветность источника света может быть представлена координатами цветности, либо цветовыми точками в диаграмме цветности CIE 1931 или диаграмме цветности CIE 1976 (Международная комиссия по освещению). Цветовая температура источника света определяется относительно идеального, чисто теплового источника света, также известного как абсолютно черное тело, чей спектр света имеет ту же цветность, что и источник света. Цветовая температура измеряется в кельвинах (К). Так называемая линия цветности черного тела (или линия) является путем или линией, которую цвет накаленного черного тела примет в конкретном пространстве цветности по мере изменения температуры черного тела.

Было сделано много попыток для улучшения освещения белым светом источников LED. US 2007/0284563 раскрывает устройство излучения света, включающее в себя, по меньшей мере, три разных LED для излучения света в синем, зеленом или красном диапазоне длины волн, причем по выбору четвертый LED имеет пиковую длину волны излучения 410-460, и также включающее в себя средство преобразования длины волны для преобразования первичного света во вторичный свет. Высокая способность цветопередачи достигается при использовании LED, имеющих узкие диапазоны излучения, и люминофора, излучающего желто-зеленый или оранжевый свет, имеющий относительно широкий диапазон длин волн излучения. В соответствии с US 2007/0284563, можно достигнуть высокого CRI (>90).

Однако, хотя свет, как правило, воспринимается как белый и имеет хорошую цветопередачу, белый свет по-прежнему не является «белоснежным», как желательно во многих применениях. Следовательно, существует потребность в эффективном решении для обеспечения желаемого белого света, имеющего улучшенное качество воспроизведения белого цвета в применениях LED.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью настоящего изобретения является преодоление этой проблемы и обеспечение модуля излучения белого света, который может производить «белоснежный» эффект.

Ввиду вышеупомянутого, желательно обеспечить модуль излучения света, который способен формировать спектр белого света с улучшенным качеством воспроизведения белого света. Более конкретно, целью настоящего изобретения является обеспечение модуля излучения света, который может формировать свет, имеющий превосходную цветопередачу белого цвета, и который может производить так называемый «белоснежный» эффект.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения, эти и другие цели достигаются с помощью модуля излучения света, выполненного с возможностью формирования белого выходящего света, имеющего пик излучения в диапазоне длин волн от 400 до 440 нм, содержащего:

- по меньшей мере первый элемент излучения света, выполненный с возможностью излучения света, имеющего пик излучения в первом диапазоне длин волн от 440 до 460 нм;

- по меньшей мере один материал преобразования длины волны, размещенный для приема света, излученного упомянутым первым элементом излучения света, и способный излучать свет, имеющий пик излучения в диапазоне длин волн от зеленого до красного; и

- по меньшей мере один второй элемент излучения света, выполненный с возможностью излучения света, имеющего пик излучения во втором диапазоне длин волн от 400 до 440 нм.

В соответствии со вторым аспектом, вышеупомянутые цели достигаются с помощью модуля излучения света, выполненного с возможностью формирования белого выходящего света, имеющего пик излучения в диапазоне длин волн от 400 до 440 нм, содержащего:

- по меньшей мере один излучатель синего свечения для обеспечения света, имеющего пиковую длину волн излучения в первом диапазоне длин волн от 440 до 460 нм;

- по меньшей мере один излучатель темно-синего свечения для обеспечения света, имеющего пик излучения во втором диапазоне длин волн от 400 до 440 нм; и

- по меньшей мере один материал преобразования длины волны, размещенный для приема света, произведенного упомянутым, по меньшей мере одним излучателем синего свечения, и способный преобразовывать свет от 440 до 460 нм в свет, имеющий пик излучения в диапазоне длин волн от зеленого до красного,

причем упомянутый модуль излучения света выполнен с возможностью формирования отношения (A’) интегрального спектрального распределения мощности света диапазона длин волн от 380 до 430 нм к интегральному спектральному распределению мощности общего выходящего света, сформированного модулем излучения света, определенного посредством

(Уравнение 1b),

причем 0,6≤Aʹ≤3.

Как использовано в настоящем документе, «темно-синий» или «синий с короткой длиной волн» обозначает синий свет диапазона длин волн от 380 до 440 нм. Второй элемент излучения света, в соответствии с изобретением, имеет пиковую длину волн излучения в диапазоне от 390 до 440 нм, как правило, от 400 до 440 нм. Следовательно, свет ниже пиковой длины волн может также быть внутри диапазона «синего с короткой длиной волн».

Дополнительно, как использовано в настоящем документе, «синий», «обычный синий», «нормальный синий» или «стандартный синий», в общем, относится к свету, имеющему пиковую длину волн в диапазоне от 440 до 460 нм.

Как использовано в настоящем документе, «элемент излучения света» относится к полупроводниковой структуре излучения света, как, например, кристалл LED или интегральная схема на кристалле. Светоизлучающий диод может содержать один или несколько элементов излучения света.

Как использовано в настоящем документе, более конкретно, по отношению к вышеупомянутому второму аспекту изобретения, «излучатель» относится к источнику света конкретного диапазона длин волн. Термин «излучатель» включает в себя элемент излучения света, а также флуоресцентный или люминесцентный материал, как, например, материал преобразования длины волны.

Следовательно, модуль излучения света, в соответствии со вторым аспектом изобретения, может содержать излучатель темно-синего свечения, как правило, в виде элемента излучения темно-синего света, излучатель синего свечения в виде элемента излучения синего света или материала преобразования длины волны синего свечения (способный преобразовывать часть темно-синего света в нормальный синий), и другой материал преобразования длины волны для преобразования части нормального синего света в диапазон длин волн от зеленого до красного. Альтернативно, источник света, в соответствии со вторым аспектом изобретения, может содержать элемент излучения нормального синего света (соответствующий первому элементу излучения света, в соответствии с первым аспектом изобретения), элемент излучения темно-синего света (соответствующий второму элементу излучения света, в соответствии с первым аспектом изобретения), и материал преобразования длины волны для преобразования части нормального синего света в свет диапазона длин волн от зеленого до красного.

При исследовании изобретатели настоящего изобретения обнаружили, что путем добавления конкретного количества синего света с короткой длиной волн (также называемого «темно-синий») к спектру, можно достигнуть превосходного качества воспроизведения белого света в модулях LED. Таким образом, настоящее изобретение основано на понимании того, что при добавлении конкретного количества синего света с короткой длиной волн к выходному спектру можно достигнуть превосходного качества воспроизведения белого света.

Следовательно, в соответствии с настоящим изобретением, модуль излучения света формирует выходной спектр света при пике интенсивности где-то в диапазоне длин волн 400-440 нм, предпочтительно в диапазоне 400-425 нм или 400-420 нм. В противоположность устройству в US 2007/028563, которое использует LED синего свечения, имеющий пиковую длину волн излучения в диапазоне 410-460 нм, в комбинации с люминофором, который, несомненно, обеспечен для преобразования света в более длинные волны, вклад излучателя «темно-синего» свечения или элемента излучения света настоящего изобретения в большей степени заключается в общем выходном спектре и, следовательно, он обеспечивает «белоснежный» эффект.

Для дополнительного улучшения белого внешнего вида цветовая точка модуля излучения света, в соответствии с вариантами осуществления изобретения, может быть настроена ниже линии (BBL) черного тела, более конкретно, для низких коррелированных цветовых температур, ССТ (как правило, 4000 К или меньше).

Установлено, что предмет выглядит более белым, если он выглядит более ярким, либо он выглядит ахроматическим или слегка ахроматическим с синим оттенком. Следовательно, синеватая цветовая точка воспринимается как более белая, чем цветовая точка, которая находится на линии (BBL) черного тела. Следовательно, возможно получить «белоснежный» белый свет с помощью настройки цветовой точки источника света гораздо ниже BBL, добавляя обычный синий. Это, однако, приведет к тому, что цветовая точка будет вне цветового пространства ANSI (Американский национальный институт стандартов), которое определяет приемлемые отклонения для источника света LED определенной цветовой температуры (например, 3000 К), также называемой «бины ANSI». Однако изобретатели настоящего изобретения обнаружили, что при добавлении синего света с короткой длиной волн, в соответствии с изобретением, а не обычного синего, финальная цветовая точка может снова быть расположена внутри пространства ANSI и при этом по-прежнему давать превосходную белую цветопередачу, включая «белоснежный». Можно отметить, что добавление синего света с короткой длиной волн не обязательно означает увеличение CRI, но обеспечивает желаемый «белоснежный» эффект.

Фиг. 15а является схематическим изображением части диаграммы цветности CIE 1931, указывающей линию черного тела около 3000 К и цветовое пространство ANSI для цветовой температуры 3000 К.

Цветовая точка может также быть представлена в диаграмме цветности 1976 CIE. Фиг. 15b показывает линию черного тела около 3000 К в диаграмме цветности 1976 CIE, включая цветовое пространство ANSI в этой диаграмме для цветовой температуры 3000 К. Диаграмму 1976 CIE иногда считают более подходящей для представления сдвигов цветовых точек, воспринимаемых человеческим глазом.

В вариантах осуществления изобретения свет, сгенерированный модулем излучения света, может иметь цветовую точку в диаграмме цветности CIE 1931 или диаграмме цветности 1976 CIE, которая лежит на линии черного тела.

В вариантах осуществления изобретения свет, сгенерированный модулем излучения света, может иметь цветовую точку в диаграмме цветности CIE 1931 или диаграмме цветности 1976 CIE, которая лежит ниже или слегка ниже линии черного тела. Когда цветовая точка света, сгенерированного модулем излучения света, настроена немного ниже линии черного тела, это дополнительно улучшает белый внешний вид освещенного белого предмета.

В некоторых вариантах осуществления свет, сгенерированный модулем излучения света, может иметь цветовую точку в диаграмме цветности CIE 1931 или диаграмме цветности 1976 CIE, которая лежит внутри цветового пространства ANSI для соответствующей цветовой температуры модуля излучения света.

Модуль излучения света, в соответствии с вариантами осуществления изобретения, может быть выполнен с возможностью формирования белого выходящего света, имеющего пик излучения в диапазоне длин волн от 400 до 435 нм, например, от 405 до 420 нм, как, например, от 405 до 415 нм или от 410 до 420т нм. Второй диапазон длин волн может, таким образом, быть от 400 до 435 нм, например, от 405 до 420 нм, как, например, от 405 до 415 нм или от 410 до 420 нм.

Дополнительно, свет, излученный материалом преобразования длины волны, может быть от 500 до 780 нм, как правило, от 500 до 600 нм, например, от 500 до 560 нм.

В вариантах осуществления изобретения модуль излучения света содержит, по меньшей мере два разных материала преобразования длины волны. Например, один материал преобразования длины волны может быть способен излучать свет, имеющий пик излучения в диапазоне длин волн от 500 до 600 нм (представляя зелено-желтый), а другой материал преобразования длины волны может быть способен излучать свет, имеющий пик излучения в диапазоне длин волн от 600 до 780 нм (представляя оранжевый или красный).

В вариантах осуществления настоящего изобретения большая часть света, излученного вторым элементом излучения света (в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения), не преобразуется материалом преобразования длины волны зеленого/желтого/красного свечения. Напротив, этот темно-синий свет может формировать часть общего выходного спектра и, таким образом, может вносить вклад в белоснежный эффект. В соответствии с вариантами осуществления второго аспекта изобретения большая часть света, излученного излучателем темно-синего свечения, не преобразуется материалом преобразования длины волны зеленого/желтого/красного свечения.

В вариантах осуществления изобретения материал преобразования длины волны имеет пиковую длину волны поглощения больше, чем 440 нм.

В вариантах осуществления изобретения материалом преобразования длины волны является гранат с примесью церия. Гранаты с примесью церия имеют высокие характеристики поглощения и излучения света, которые подходят для применения в настоящем изобретении.

В вариантах осуществления настоящего изобретения модуль излучения света не содержит дополнительный тип элемента излучения света, в дополнение к упомянутому первому и второму элементам излучения света.

В вариантах осуществления изобретения модуль излучения света содержит множество первых элементов излучения света, как определено выше, и один или несколько упомянутых вторых элементов излучения света, причем отношение числа первых упомянутых элементов излучения света к упомянутому второму элементу(ам) излучения света составляет от 10:1 до 2:1. Таким образом, отношение первых ко вторым элементам излучения света может обеспечивать подходящий спектральный состав выходящего света.

В вариантах осуществления настоящего изобретения модуль излучения света также, в соответствии с первым аспектом изобретения, выполнен с возможностью формирования отношения Аʹ интегрального спектрального распределения мощности света диапазона длин волн от 380 до 430 нм к интегральному спектральному распределению мощности общего выходящего света, сформированного модулем излучения света, определенного:

(Уравнение 1b),

причем 0,6≤Aʹ≤3.

Эти величины Аʹ показаны или, по меньшей мере, спрогнозированы для обеспечения желаемого эффекта белоснежного света.

В вариантах осуществления настоящего изобретения материал преобразования длины волны размещен удаленно от упомянутого первого элемента излучения света или упомянутого элемента излучения света на основании полупроводников, соответственно. Следовательно, материал преобразования длины волны может быть удаленным люминесцентным элементом. По выбору, материал преобразования длины волны может также быть размещен удаленно от упомянутого второго элемента излучения света.

В вариантах осуществления настоящего изобретения по меньшей мере часть материала преобразования длины волны может быть обеспечена на первом элементе излучения света или элементе излучения света на основании полупроводников, соответственно, и может, таким образом, формировать светоизлучающий диод белого свечения с люминофором. По выбору, другая часть упомянутого материала преобразования длины волны может быть размещена на втором элементе излучения света.

Альтернативно, в вариантах осуществления изобретения, второй элемент излучения света может не иметь материал преобразования длины волны.

Дополнительное преимущество модуля излучения света, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения, заключается в том, что оно может решить или облегчить проблемы, касающиеся неравномерного спектрального распределения излученного света под разными углами просмотра, также называемыми проблемы «цвет в зависимости от угла». В традиционных LED с люминофором выходящий свет содержит меньше синего света под большими углами излучения, так как синий свет, излученный под большими углами, преобразуется, в большей степени, вследствие его долгого пути через люминофор. Традиционные способы решения этой проблемы для LED белого свечения с люминофором могут заключаться в добавлении рассеивания к люминесцентному слою (что, однако, ведет к сокращению эффективности) или дихроичного фильтра поверх люминофора.

Однако, преимущественно, добавление второго (хотя с короткой длиной волн) LED синего свечения, в соответствии с изобретением, приводит к ламбертовскому излучению для большей части синего света, излученного модулем, так что излученный свет является более равномерным по отношению к цвету под разными углами просмотра.

В другом аспекте изобретение обеспечивает способ формирования белого света с использованием модуля излучения света, описанного выше, содержащий функционирование, по меньшей мере первого и второго элементов излучения света, или излучателя темно-синего свечения, соответственно, для формирования выходящего света, имеющего отношение Аʹ интегрального спектрального распределения мощности света диапазона длин волн от 380 до 430 нм к интегральному спектральному распределению мощности общего выходящего света, сформированному модулем излучения света, определенное:

(Уравнение 1b),

причем 0,6≤Aʹ≤3.

В вариантах осуществления изобретения модуль излучения света может быть выполнен с возможностью генерирования света со спектром белого света, имеющим желаемое качество воспроизведения белого цвета, относящимся к улучшенному белому внешнему виду белого предмета, освещенного упомянутым модулем излучения света. Такой модуль излучения света может содержать:

по меньшей мере один первичный элемент светоизлучающего диода, размещенный для излучения белого света, упомянутый первичный элемент светоизлучающего диода, и

по меньшей мере один вторичный элемент светоизлучающего диода, размещенный для излучения синего света с короткой длиной волн, имеющего пиковую длину волн от 400 до 440 нм.

Добавляя конкретное количество синего света с короткой длиной волн к спектру света, можно достигнуть превосходного качества воспроизведения белого цвета. Существует вероятность создания белоснежного света путем настройки цветовой точки гораздо ниже BBL. Это приведет к тому, что цветовая точка будет вне цветового пространства ANSI; однако, с помощью добавления синего света с короткой длиной волн, цветовая точка будет внутри пространства ANSI, с превосходной белой цветопередачей.

В некоторых вариантах осуществления модуль излучения света формирует свет, имеющий цветовую точку в диаграмме цветности CIE 1931, которая лежит внутри цветового пространства ANSI. Сформированный свет может иметь цветовую точку в диаграмме цветности CIE 1931, которая лежит ниже линии черного тела.

В вариантах осуществления изобретения первичный элемент светоизлучающего диода содержит по меньшей мере один люминофор, способный излучать свет в диапазоне длин волн от зеленого до красного. Таким образом, упомянутый первичный элемент светоизлучающего диода может содержать по меньшей мере один светоизлучающий диод белого свечения с люминофором. По меньшей мере один первичный элемент светоизлучающего диода может содержать по меньшей мере один светоизлучающий диод с люминофором желтого/зеленого/красного свечения. То есть светоизлучающий диод синего свечения может быть скомбинирован с люминофором желтого/зеленого/красного свечения для формирования белого света.

Спектр белого света, сгенерированный модулем излучения света, может иметь индекс (CRI) цветопередачи от 80 до 90.

В некоторых вариантах осуществления, упомянутый вторичный элемент светоизлучающего диода, как правило, не содержит люминофор. Альтернативно, в других вариантах осуществления упомянутый по меньшей мере один вторичный элемент светоизлучающего диода содержит люминофор. Например, вторичный элемент светоизлучающего диода, размещенный для излучения синего света с короткой длиной волн, может содержать люминофор желтого/зеленого/красного свечения. Следовательно, часть синего света светоизлучающего диода с короткой длиной волн может быть преобразована с использованием люминесцентного слоя.

Люминесцентный слой синего канала света с короткой и длинной длиной волны может отличаться по составу и толщине.

В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере один светоизлучающий диод синего свечения с люминофором желтого/зеленого/красного свечения может иметь пиковую длину волн от 440 до 460 нм, и по меньшей мере один вторичный элемент светоизлучающего диода размещен для излучения синего света с короткой длиной волн, имеющего пиковую длину волн от 400 до 440 нм.

В вариантах осуществления изобретения модуль излучения света может дополнительно содержать по меньшей мере один светоизлучающий диод прямого красного света.

В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере один первичный элемент светоизлучающего диода и по меньшей мере один вторичный элемент светоизлучающего диода могут быть размещены на плате светоизлучающего диода, содержащей люминофор желтого/зеленого/красного свечения.

В другом аспекте изобретение обеспечивает способ генерирования света со спектром белого света, имеющим желаемое качество воспроизведения белого цвета по отношению к улучшенному белому внешнему виду белого предмета, освещенного модулем излучения света, содержащий этапы:

размещения в упомянутом модуле излучения света по меньшей мере одного первичного элемента светоизлучающего диода для излучения белого света, и

размещения в упомянутом модуле излучения света по меньшей мере одного вторичного элемента светоизлучающего диода для излучения синего света с короткой длиной волн.

Модуль излучения света может быть модулем излучения света, как определено выше.

В другом аспекте изобретение обеспечивает использование (или способ использования) модуля излучения света, как описано в настоящем документе, для освещения предмета, содержащего флуоресцентное придающее белый цвет вещество.

Наконец, в дополнительном аспекте изобретение обеспечивает лампу, осветитель узкого направленного света или светильник, содержащий по меньшей мере один модуль излучения света, как описано в настоящем документе.

Необходимо отметить, что изобретение относится ко всем возможным комбинациям признаков, перечисленных в формуле изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Этот и другие аспекты настоящего изобретения будут описаны более подробно со ссылками на сопровождающие чертежи, показывающие вариант(ы) осуществления изобретения.

Фиг. 1 является схематическим видом сбоку компоновки излучения света, в соответствии с вариантами осуществления изобретения;

Фиг. 2 является схематическим видом сбоку компоновки излучения света, в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения;

Фиг. 3а является схематическим видом сбоку компоновки излучения света, в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения;

Фиг. 3b является схематическим видом сбоку компоновки излучения света, в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения;

Фиг. 4 является схематическим видом сверху компоновки излучения света, в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения;

Фиг. 5-8 являются схематическими иллюстрациями разных вариантов осуществления модуля излучения света, в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 9 изображает разные протестированные белые спектры для длины волны накачки в 455 нм традиционной LED синего свечения;

Фиг. 10 изображает разные протестированные белые спектры для длины волны накачки в 445 нм традиционной LED синего свечения;

Фиг. 11 изображает отклонения цветовой точки для одной из комбинаций предыдущих двух фигур;

Фиг. 12 изображает один белый спектр с «превосходной» белой цветопередачей (пунктирная линия), по сравнению с белым спектром со средней белой цветопередачей (сплошная линия);

Фиг. 13 является графиком, изображающим спектр излучения, записанный для модуля излучения света в соответствии с вариантами изобретения, и отраженный/излученный спектр предмета, содержащего флуоресцентное придающее белый цвет вещество, освещенного модулем;

Фиг. 14 изображает разницу цветовой точки между светом, излученным модулем излучения света в соответствии с вариантами изобретения, и отраженным/излученным спектром предмета, содержащего флуоресцентное придающее белый цвет вещество, освещенного модулем излучения света;

Фиг. 15а показывает часть диаграммы цветности 1931 CIE, включающей в себя линию черного тела при цветовой температуре 3000 К;

Фиг. 15b показывает часть диаграммы цветности 1976 CIE, включающей в себя линию черного тела при цветовой температуре 3000 К;

Фиг. 16 и 17 представляют собой теоретические излученные цветовые точки в пространстве цветности 1976 CIE для модулей излучения света в соответствии с вариантами осуществления изобретения и соответствующие теоретические излученные/отраженные цветовые точки предметов, содержащих флуоресцентное придающее белый цвет вещество, освещенные такими модулями излучения света;

Фиг. 18 является графиком, показывающим ожидаемый сдвиг цветовой точки как функцию отношения Аʹ интенсивности;

Фиг. 19 является схематическим видом сбоку компоновки излучения света, в соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения.

Как изображено на фигурах, размеры слоев и участков преувеличены для иллюстративных целей и, таким образом, обеспечены для иллюстрации общих структур вариантов осуществления настоящего изобретения. Одинаковые ссылочные номера относятся к одинаковым элементам на всех фигурах.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Здесь и далее будет описано более полно настоящее изобретение со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых изображены предпочтительные на данный момент варианты осуществления изобретения. Это изобретение, однако, может быть осуществлено во многих разных формах и не должно быть ограничено вариантами осуществления, упомянутыми в настоящем документе; вместо этого, эти варианты осуществления обеспечены для точности и полноты и полностью передают объем изобретения специалистам в данной области техники.

Фиг. 1 изображает вариант осуществления настоящего изобретения в виде компоновки 100 излучения света, которая может формировать часть модуля излучения света, оборудованного управляющей электроникой и так далее, как понятно специалистам в данной области техники. Компоновка 100 излучения света содержит первый элемент 101 излучения света и второй элемент 102 излучения света, размещенные на опоре 103. Первый элемент 101 излучения света, здесь первый светодиодный (LED) кристалл, выполнен с возможностью излучения света в диапазоне длин волн синего света, более конкретно, от 440 до 460 нм. Материал 104 преобразования длины волны, также называемый люминофором, установлен на первом LED кристалле 101, например, в качестве слоя.

Материал 104 преобразования длины волны выполнен с возможностью преобразования части синего света, излученного первым LED 101, в свет с более длинной длиной волн, как правило, спектрального диапазона от зеленого до красного, так что получившаяся комбинация синего света (440-460 нм) и зеленого до красного света воспринимается как белый свет. Следовательно, он может быть люминофором желтого, зеленого или красного свечения. LED кристалл 101 в комбинации с материалом 104 преобразования длины волны можно называть LED кристаллом белого свечения с люминофором.

Дополнительно, второй элемент 102 излучения света, здесь второй LED кристалл, выполнен с возможностью излучения синего света с короткой длиной волн, как правило, в диапазоне длин волн от 400 до 440 нм. В этом варианте осуществления второй LED кристалл 102 не имеет материала преобразования длины волны, и его можно называть LED кристаллом прямого излучения.

Во время функционирования свет, излученный первым LED кристаллом, частично преобразуется материалом 104 преобразования длины волны для получения белого света, имеющего традиционное спектральное распределение. Однако, свет, излученный вторым LED кристаллом, не преобразуется никаким материалом преобразования длины волны и, таким образом, обеспечивает спектральное распределение общего выходящего света из компоновки излучения света в виде пика излучения в диапазоне длин волн от 400 до 440 нм. Следовательно, компоновка 100 излучения света получает белый выходящий свет, имеющий дополнительный пик излучения в диапазоне длин волн от 400 до 440 нм, который происходит от второго LED кристалла 102.

В некоторых вариантах осуществления второй LED кристалл 102 может быть выполнен с возможностью излучения света в диапазоне длин волн от 400 до 435 нм.

Опора 103 может быть или формировать часть любой подходящей физической и/или функциональной поддерживающей структуры, включающей в себя печатную монтажную плату (РСВ). Опора 103 может содержать средство для электрического соединения, требуемого для элементов 101, 102 излучения света. По выбору, части опоры 103 могут быть светоотражающими.

Также предполагается, что компоновка 100 излучения света может быть окружена по меньшей мере одной светоотражающей стенкой, по выбору формирующей камеру смешения света.

Материалы преобразования длины волны, используемые в настоящем изобретении, могут быть неорганическим люминофором, излучающим в диапазоне длин волн от зеленого до красного.

Примеры подходящих материалов преобразования длины волны включают в себя, но не ограничены, гранаты с примесью церия (Се), как, например, YAG (Y₃Al₅O₁₂) с примесью церия, также обозначаемый как YAG:Ce, или LuAG (Lu₃Al₅O₁₂) с примесью церия, также обозначаемый как LuAG:Ce. YAG:Ce излучает желтоватый свет, в то время как LuAG:Ce излучает желто-зеленоватый свет. Альтернативно, может быть использован материал YAG:Ce, в котором часть иттрия замещена галлием (Ga) (таким образом, излучая желто-зеленоватый свет).

Максимум поглощения YAG:Ce, как правило, около 455 нм. Максимум поглощения LuAG:Ce, как правило, около 445 нм. Используя YAG:Ce в настоящем изобретении, можно достигнуть CRI 80. Однако, используя LuAG:Ce, можно достигнуть более высокого CRI, до 90.

Примеры неорганических люминесцентных материалов, которые излучают красный свет, могут включать в себя, но не ограничены, ECAS (ECAS, то есть Ca_1-xAlSiN₃:Eu_x, где 0≤x≤1; предпочтительно 0≤x≤0,2) и BSSN (BSSNE, то есть Ba_2-xM_xSi_5-yAl_yN_8-yO_y:Eu_z, где М представляет собой Sr или Са, 0≤x≤1 и, предпочтительно, 0≤x≤0,2, 0≤у≤4, и 0,0005≤z≤0,05).

В вариантах осуществления изобретения могут быть использованы по меньшей мере два материала преобразования длины волны. Как правило, в таких вариантах осуществления один материал преобразования длины волны излучает свет в спектральном диапазоне от зеленого до желтого, а другой материал преобразования длины волны излучает свет в красном спектральном диапазоне.

Фиг. 2 изображает другой вариант осуществления изобретения. В этом варианте осуществления компоновка 200 излучения света содержит по меньшей мере первый элемент излучения света, здесь первый LED кристалл 201, и второй элемент излучения света, здесь второй LED кристалл 202. Первый LED кристалл 201 выполнен с возможностью излучения синего света в диапазоне длин волн от 440 до 460 нм. Второй LED кристалл 202 выполнен с возможностью излучения света в диапазоне длин волн от 400 до 460 нм.

В противоположность варианту осуществления, описанному выше со ссылкой на Фиг. 1, первый LED кристалл 201 не является LED кристаллом с люминофором, то есть не имеет материала преобразования длины волны, размещенного прямо на кристалле. Напротив, в варианте осуществления, изображенном на Фиг. 2, элемент 204 преобразования длины волны, содержащий материал преобразования длины волны, установлен удаленно как от первого LED кристалла 201, так и от второго LED кристалла 202, для приема света, излученного обоими LED кристаллами 201, 202. Элемент 204 преобразования длины волны можно называть как «удаленный люминофор» или как находящийся в «удаленной конфигурации». Элемент 204 преобразования длины волны можно также называть как удаленный люминесцентный слой. Элемент преобразования длины волны может быть самоподдерживающим и может быть обеспечен в виде пленки, листа, платы, диска или тому подобного. Хотя это не изображено на Фиг. 2, элемент преобразования длины волны может поддерживаться одной или несколькими боковыми стенками, окружающими источники 201, 202 света, так что элемент преобразования длины волны формирует крышку или окно.

Как правило, материал преобразования длины волны, содержащийся в элементе 204 преобразования длины волны, может быть выполнен с возможностью преобразования синего света в свет с более длинной длиной волн, как правило, в спектральном диапазоне от зеленого до красного, так что получившаяся комбинация синего света (440-460 нм) и от зеленого до красного воспринимается как белый свет. Таким образом, свет, излученный первым LED кристаллом 201, принимается элементом 204 преобразования длины волны и частично преобразуется, в то время как свет, излученный вторым LED кристаллом 202, который принимается элементом 204 преобразования длины волны, н