提供具有增强的感知亮度的光谱功率分布的发光体转换固态照明装置制造方法及图纸

一种固态照明装置，包括至少一个电激活固态光发射器，其被配置为激发第一发光材料至第三发光材料的发射，该第一发光材料至第三发光材料分别具有在485nm至530nm、575nm至612nm和605nm至640nm的范围(或本文中限定的其子范围)内的峰值波长，其中第三峰值具有小于60nm的半峰全宽值。所产生的装置生成聚合发射，其具有适当高的显色指数(例如，CRI Ra)值(例如，至少70)，并且还具有光谱功率分布，该光谱功率分布具有在指定目标范围内的视黑素/明视比作为相关色温的函数，从而提供了增加的感知亮度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】提供具有增强的感知亮度的光谱功率分布的发光体转换固态照明装置
[0001]相关申请的引证
[0002]本申请要求于2018年5月5日提交的美国专利申请号15/972,152的优先权，其中前述申请的全部内容通过引用并入本文。


[0003]本公开涉及固态照明装置，包括具有被布置成由电激活固态发射器激发的发光体(lumiphor)的装置，并且本公开涉及制造和使用此类装置的相关方法。

技术介绍

[0004]固态照明装置，诸如发光二极管(LED)越来越多地用于消费者和商业应用两者中。LED技术中的进步带来了具有长使用寿命的高效并且机械强固的光源。因此，现代LED已经实现了各种新的显示应用，并且越来越多地用于一般照射应用，通常代替白炽和荧光光源。
[0005]LED是将电能转换成光的固态装置，并且通常包括布置在相反掺杂的n型和p型层之间的半导体材料的一个或多个有源层(或有源区域)。当在掺杂层上施加偏压时，空穴和电子被注入到一个或多个有源层中，在有源层中它们重新组合以生成发射，诸如可见光或紫外发射。LED芯片通常包括有源区域，其可以例如由碳化硅、氮化镓、磷化镓、氮化铝、砷化镓基材料和/或由有机半导体材料制成。
[0006]固态发射器可以包括发光材料(也称为发光体)，其吸收由该发射器发射的具有第一峰值波长的发射中的一部分，并且重新发射具有与第一峰值波长不同的第二峰值波长的光。磷光体、闪烁体和发光墨水是常见的发光材料。感知为白色或接近白色的光可以由红色、绿色和蓝色(“RGB”)发射器的组合生成，或者可替代地，由蓝色LED和发光体诸如黄色磷光体(例如，YAG：Ce或Ce：YAG)的组合发射生成。在后一种情况下，蓝色LED发射中的一部分穿过磷光体，而蓝色发射中的另一部分被降频转换为黄色，并且蓝色和黄色光组合地被感知为白色。白光也可以通过用紫色或UV LED光源激发多种颜色的磷光体或染料来产生。
[0007]蓝色LED与黄色或绿色发光材料组合地发射在性质上可能接近白色，并称为“蓝移黄”(“BSY”)光或“蓝移绿”(“BSG”)光。来自发射红色的LED(以产生“BSY+R”装置)或来自红色发光材料(以产生“BS(Y+R)”装置)的红色(或橘红色)光谱输出的添加可用于增加聚合光输出的温暖度，并更好地近似于由白炽灯产生的光。
[0008]通常使用显色指数(CRI)或平均显色指数(CRI Ra)来测量颜色还原。为了计算CRI，当通过参考辐射器(照明体)和测试光源进行照射时，模拟了14个反射样品的颜色外观。通用或平均显色指数CRI Ra是利用前八个指数的修正平均值，所有八个指数具有低至中等的色饱和度。(R9是未用于计算CRI的六种饱和测试颜色中的一种，其中R9体现了大的红色含量。)CRI和CRI Ra用于确定人造光源与自然光源在同一相关色温下的显色的匹配程度。日光具有高的CRI Ra(大约100)，其中白炽灯泡也相对较接近(CRI Ra大于95)，并且荧光照明的准确性较差(其中典型CRI Ra值大约为70-80)。
[0009]选择在显色指数计算中使用的参考光谱作为根据其色温限定的理想照射光源。当加热的物体变为白炽时，其首先发红光，然后发黄光，然后发白光，并且最后发蓝光。因此，白炽材料的表观颜色与它们的实际温度(以开尔文(K)为单位)直接相关。据说白炽灯的实用材料具有与黑体源的色温直接相关的相关色温(CCT)值。
[0010]参考1931CIE(国际照明委员会)色度图可以更好地理解本文中公开的与专利技术主题有关的方面，该图是众所周知的，并且其副本在图1中复制。1931CIE色度图根据两个CIE参数x和y绘制了人类颜色感知。光谱颜色围绕轮廓空间的边缘分布，该轮廓空间包括人眼感知的所有色相。边界线代表光谱颜色的最大饱和度。沿黑体轨迹(“BBL”)(也称为普朗克轨迹)的色度坐标(即色点)服从普朗克方程：E(λ)＝A λ-5
/(e
B/T-1)，其中E是发射强度，λ是发射波长，T是黑体的色温，并且A和B是常数。位于黑体轨迹上或附近(其体现从右下角发出的曲线)的颜色坐标为人类观察者产生令人愉悦的白光。1931CIE图包括沿黑体轨迹的温度列表，其中这些温度列表示出了导致黑体辐射器升高到此类温度的色路。当加热的物体变为白炽时，它首先发红光，然后发黄光，然后发白光，并且最后发蓝光。发生这种情况的原因是，与黑体辐射器的峰值辐射相关联的波长随着温度的升高而逐渐变短，这与维恩位移定律一致。因此，可以根据照明体的色温来描述在黑体轨迹上或附近产生光的照明体。在BBL近侧(即大约在BBL的MacAdam八阶椭圆之内)且在2,500K和10,000K之间的白色区域在图1中示出。
[0011]术语“白光”或“白度”没有清楚地覆盖沿BBL的整个颜色范围，因为显然蜡烛火焰和其他白炽光源显得带黄色，即不完全是白色。因此，可以根据相关色温(CCT)并且根据其与BBL的接近度更好地定义照射的颜色。如果在x、y色度系统中照射源的色度点从BBL偏差大于0.01的距离，则白色照射的舒适度和质量会迅速降低。这对应于约MacAdam四阶椭圆的距离，这是照明行业采用的标准。发射具有在BBL的MacAdam四阶椭圆内的颜色坐标的且具有CRI Ra>80的光的照明装置通常可接受作为用于一般照射目的的白光。发射具有在BBL的MacAdam七阶或八阶椭圆内的颜色坐标的且具有CRI Ra>70的光的照明装置用作许多其他白色照明装置(包括紧凑型荧光灯和固态照明装置)的最低标准。图2示出了相对于BBL的区段(例如，通常在2900K和3500K之间延伸)的3200K的CCT的MacAdam 2阶、4阶和7阶椭圆。
[0012]高质量人工照明通常试图模仿自然光的特性。自然光源包括色温相对较高(例如～5000K)的日光和色温较低(例如～2800K)的白炽灯。一般照射的色温通常在2,000K和10,000K之间，其中用于一般照射的大多数照明装置的色温在2,700K和6,500K之间。在BBL近侧(即，大约在MacAdam八阶椭圆之内)并且在2,500K和10,000K之间的白色区域在图1中示出。
[0013]发光功效是衡量光源产生可见光的程度的度量，并且表示光通量与功率的比率(其中功率是辐射通量或光源消耗的总功率，取决于情境)。可见光谱之外的光的波长对于照射没有用，因为人眼无法看到它们。此外，即使在可见光谱内，人眼对光的一些波长也比对光的其他波长表现出更大的响应。人眼对光的响应也随光强度的水平而变化。
[0014]在眼后部，视网膜包含将光转换成带电信号的数百万个光受体，该带电信号被发送到大脑的视觉中心。视网膜包含两大类感光体，由于其几何形状而称为视锥和视杆。视网膜的非常中央的部分称为中央凹，仅包含视锥。视网膜的其余部分充满视杆和视锥两者，其中视杆数超过视锥数的比率约为10比1。
[0015]取决于照度水平的三种视觉状态是明视视觉、暗视视觉和中视视觉。明视视觉是
在光线充足的条件下眼睛的视觉。在人类和许本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种照明装置，包括：至少一个电激活固态光发射器，被布置成生成具有在蓝色范围内的峰值波长的发射；以及第一发光材料至第三发光材料，被布置成接收所述至少一个电激活固态光发射器的发射中的至少一部分，并且被配置为响应地生成发光体发射；其中：所述第一发光材料的发光体发射具有在485nm至530nm的范围内的第一峰值波长；所述第二发光材料的发光体发射具有在575nm至612nm的范围内的第二峰值波长；所述第三发光材料的发光体发射具有在605nm至640nm的范围内的第三峰值波长，其中所述第三峰值波长对应于具有小于60nm的半峰全宽值的第三峰值；所述照明装置的聚合发射包括所述至少一个电激活固态光发射器、所述第一发光材料、所述第二发光材料和所述第三发光材料的发射；所述照明装置的聚合发射具有至少70的CRI Ra值；并且所述照明装置的聚合发射具有这样的光谱功率分布，即该光谱功率分布具有在目标范围内的视黑素/明视比(M/P比)值作为所述聚合发射的以开尔文为单位的相关色温(CCT)的函数，所述目标范围包括由最小值函数定义的最小值，其中M/P比等于[-2.05
×
10-8
(CCT)2+2.72
×
10-4
(CCT)
–
0.1506]，并且所述目标范围包括由最大值函数定义的最大值，其中M/P比等于[-2.57
×
10-8
(CCT)2+3.70
×
10-4
(CCT)-0.1889]，并且CCT在2000至7000开尔文的范围内。2.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述照明装置的聚合发射具有这样的光谱功率分布，即该光谱功率分布具有在第一目标子范围内的视黑素/明视比(M/P比)值作为以开尔文为单位的CCT的函数，所述第一目标子范围包括由最小值函数定义的最小值，其中M/P比等于[1.1
×
(2.05
×
10-8
(CCT)2+2.72
×
10-4
(CCT)
–
0.1506)]，所述第一目标子范围包括由最大值函数定义的最大值，其中M/P比等于[-2.57
×
10-8
(CCT)2+3.70
×
10-4
(CCT)-0.1889]，并且CCT在2000至7000开尔文的范围内。3.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述照明装置的聚合发射具有这样的光谱功率分布，即该光谱功率分布具有在第二目标子范围内的视黑素/明视比(M/P比)值作为以开尔文为单位的CCT的函数，所述第二目标子范围包括由最小值函数定义的最小值，其中M/P比等于[1.25
×
(-2.05
×
10-8
(CCT)2+2.72
×
10-4
(CCT)
–
0.1506)]，所述第二目标子范围包括由最大值函数定义的最大值，其中M/P比等于[-2.57
×
10-8
(CCT)2+3.70
×
10-4
(CCT)-0.1889]，并且CCT在2000至7000开尔文的范围内。4.根据权利要求1至3中任一项所述的照明装置，其中所述聚合发射的CCT值在2000至6000开尔文的范围内。5.根据权利要求1至4中任一项所述的照明装置，其中所述聚合发射在CIE 1931色度图上限定普朗克轨迹的
±
10阶的MacAdam椭圆内的色点。6.根据权利要求1至4中任一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张凡，里安，
申请(专利权)人：理想工业照明有限责任公司，
类型：发明
国别省市：