[發明專利]具有限定的光譜能量分布的照明裝置

有效

• 申請號: 201080053070.3
• 申請日: 2010-09-10
• 公開（公告）號: CN102667320A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 查爾斯·M·斯沃博達;安東尼·保羅·范德文;杰拉爾德·H·內格利
• 申請（專利權）人: 克利公司
• 主分類號: F21S10/00
• 分類號: F21S10/00;F21V23/00;F21V9/00;F21Y101/02
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

技術領域

本發明涉及固態光發射器、結合有固態光發射器的系統和裝置，以及利用固態光發射器的照明方法。

背景技術

通常利用顯色指數（CRI?Ra）測量顏色再生。CRI?Ra是照明系統的色彩還原（color?rendition）如何與照射八種參考顏色時的參考輻射體的色彩還原相比較的相對測量的改進平均數，即，其是物體由特定燈點亮時的表面顏色變化的相對測量。如果通過照明系統照射的一組測試顏色的顏色坐標與通過參考輻射體照射的相同測試顏色的坐標相同，則CRI?Ra等于100。日光具有較高的CRI（約100的Ra），白熾燈泡同樣相對接近（Ra大于95），并且熒光照明較不精確（通常是70-80的Ra）。

如已經研究的，可以利用固態光源提供彩色或白色的LED光（例如，被感知為白色或接近白色）作為白色白熾燈的潛在替換。特別期望固態光源相對于其它（例如，白熾、鹵素、熒光等）光源具有潛在的高效能和長壽命。固態照明裝置例如可以包括至少一個有機或無機發光二極管（“LED”）或激光。白色LED燈的代表實例包括涂覆有磷光粉（一般地YAGrCe或BOSE）的由InGaN和/或GaN制成的藍色LED芯片封裝。觀看者將藍色和黃色光的發射混合體感知為白光。作為用藍色LED激發黃色磷光粉的替代物，用于產生白色發光的另一種方法包括在單個封裝中組合使用紅色、綠色、以及藍色（“RGB”）發光二極管。紅色、綠色、以及藍色發射器的組合光譜輸出可以被觀看者感知為白光。用于從LED產生白光的方法的另一實例包括使用與紅色、綠色、以及藍色磷光粉相結合的紫外線（UV）LED，使得組合發光可以被觀看者感知為白光。在美國專利第7,213,940號中進一步公開了用于從固態發射器和磷光粉產生白光的各種方法，其全部內容結合于此作為參考。

可見光的特征在于識別可見光譜中的每個波長上的能量。由此產生的光譜能量分布（或“SPD”）包括關于光的基本物理數據，并且可以提供用于顏色的定量分析的開始點。SPD可以通過分光光度計（spectrophotometer）測量，并可以被表示為SPD曲線圖或圖表。根據SPD，可以得到顏色的亮度和色度以描述CIE系統中的顏色。來自照射面的光的SPD是通過表面接收的光的SPD和表面的特性反射比光譜分布（reflectance?spectral?distribution）的產品。為了說明這些點，圖1A至圖1B分別提供了用于理論白色光源和豪華熒光燈的SPD圖表（左框圖）、附加（在中心框圖中）用于人皮膚的理論樣本的反射比光譜分布（中心框圖）、以及因而產生的反射SPD圖表（右框圖）。如圖1A所示，當理論的白色光源SPD（左框圖）在400nm和700nm之間的全部波長表現出相同的（即，平的）相對能量時，反射SPD（右框圖）的形狀與理論皮膚樣本的反射比光譜分布（中心框圖）的形狀相同。如圖1B所示，熒光燈在400nm和700nm的所有波長間表現出非線性SPD（左框圖）。當這種非線性SPD應用于具有特性反射比光譜分布的人皮膚的理論樣本（中心框圖）時，由此產生的反射SPD相對于反射比光譜分布而改變。相對于圖1A的理論白光實例，圖1B示出的反射SPD（右框圖）以減小的紅色反射比和（更小程度）減小的藍色反射比的形式表現出改變。圖2分別提供了用于黃油、番茄、以及萵苣的可見波長反射比光譜分布。

中午陽光的SPD圖表表示太陽是異常平衡的光源，其中，可見光的全部波長幾乎等量存在。這種均勻的波長分布提供了突出的顯色能力。相對于許多人造光源，陽光在可見光譜的藍色和綠色部分中表現出大量的能量，使得它成為具有高顏色溫度（大約5500K）的冷光源。類似于太陽產生光的方式，通過加熱固態物體（即，燈絲）直到它照射光來產生白熾光。由于用于測量顯色的黑體輻射體同樣以這種方式產生光，所以白熾燈在CRI等級中得分非常高。盡管白熾和鹵素燈沒有產生如陽光一樣多的可見光譜的短波長末端上的輻射能量，但這種燈通常表現出平滑和相對均勻的SPD。