УСИЛЕННЫЙ ЛЮМИНОФОРОМ ИСТОЧНИК СВЕТА ДЛЯ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ВИДИМОГО РИСУНКА И ОСВЕТИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО
PHOSPHOR-ENHANCED LIGHT SOURCE TO PRODUCE VISIBLE PATTERN AND LIGHTING DEVICE

Область техники
Настоящее изобретение относится к усиленному люминофором источнику света, который представляет видимый рисунок зрителю, который смотрит в направлении усиленного люминофором источника света.
Уровень техники
Опубликованная заявка на патент США US 2009/0101930 раскрывает светоизлучающее устройство, содержащее множество излучателей света, которые испускают свет в первом диапазоне длин волн в направлении светоизлучающей поверхности, которая содержит люминофор. Люминофор поглощает часть света в первом диапазоне длин волн и испускает свет во втором диапазоне длин волн. Светоизлучающая поверхность дополнительно имеет так называемые окна, которые не содержат люминофор. Тем самым, когда излучатели света работают, через одни области светоизлучающей поверхности испускается свет, который представляет собой комбинацию света в первом диапазоне длин волн и света во втором диапазоне длин волн, а через другие области светоизлучающей поверхности испускается свет, который содержит преимущественно свет в первом диапазоне длин волн. Тем самым можно видеть рисунок, который образуется комбинацией областей, имеющих люминофор, и областей, не имеющих люминофор. Недостатком здесь является то, что световое излучение не является оптимальным из-за использования разных областей, имеющих и не имеющих люминофор.
Сущность изобретения
Целью настоящего изобретения является создание усиленного люминофором источника света, который имеет лучшее световое излучение.
Согласно первому аспекту изобретения предлагается усиленный люминофором источник света, определенный в п. 1 формулы изобретения. Согласно второму аспекту изобретения предлагается осветительное устройство, определенное в п. 13 формулы изобретения. Предпочтительные варианты воплощения описываются в зависимых пунктах формулы изобретения.
Усиленный люминофором источник света для представления видимого рисунка согласно первому аспекту изобретения содержит окно для выхода света, излучатель света, люминесцентный слой. Окно для выхода света испускает свет в окружающую среду от усиленного люминофором источника света. Излучатель света испускает свет с первым цветовым распределением в направлении окна для выхода света. Люминесцентный слой содержит люминесцентный материал для поглощения части света с первым цветовым распределением и преобразования части поглощенного света в свет со вторым цветовым распределением. По меньшей мере часть люминесцентного слоя образует по меньшей мере часть окна для выхода света. Люминесцентный слой содержит первую область и вторую область, которая отличается от первой области. Первая область и вторая область образуют рисунок. Первая характеристика преобразования света первой области подобна второй характеристике преобразования света второй области, чтобы получить первое световое излучение в окружающую среду первой областью и второе световое излучение в окружающую среду второй областью. Первое световое излучение и второе световое излучение воспринимаются невооруженным глазом человека как подобные световые излучения, когда излучатель света работает. Первая характеристика отражения первой области отличается от второй характеристики отражения второй области, чтобы получить первое отражение света окружающей среды первой областью, которое отличается от второго отражения света окружающей среды второй областью, если свет падает из окружающей среды на соответствующие первую область и вторую область. Различие между первым отражением света окружающей среды и вторым отражением света окружающей среды видимо невооруженным глазом человека.
Изобретение предлагает люминесцентный слой, который содержит по меньшей мере две непересекающиеся области, которые образуют рисунок и которые имеют подобные характеристики преобразования света. Свет, испускаемый источником излучения, в первой области преобразуется в первое световое излучение и во второй области преобразуется во второе световое излучение в соответствии с первой характеристикой преобразования света первой области и второй характеристикой преобразования света второй области. Термин «световое излучение» означает в этом контексте испускание света, который имеет специфическое цветовое распределение и может иметь специфическую интенсивность света. Первая характеристика преобразования и вторая характеристика преобразования являются такими, что невооруженный глаз человека воспринимает первое световое излучение и второе световое излучение как подобные друг другу. Хотя термин «подобный» не означает непосредственно «одинаковый», под ним понимается, что невооруженный глаз человека наблюдает только небольшое различие между первым световым излучением и вторым световым излучением. Это означает, что интенсивность и цвет первого светового излучения и второго светового излучения могут незначительно отличаться. Это также означает, что спектр первого светового излучения и спектр второго светового излучения могут отличаться, но в такой степени, что эти спектры воспринимаются невооруженным глазом человека как спектры примерно одинакового цвета. Таким образом, когда излучатель света работает и испускает свет, наблюдатель воспринимает световые излучения соответствующих первой области и второй области как по существу одинаковые световые излучения. Они воспринимаются наблюдателями, которые смотрят в направлении окна для выхода света усиленного люминофором источника света, как удобное световое излучение. Поэтому световое излучение усиленного люминофором источника света улучшается, когда излучатель света усиленного люминофором источника света работает. Соответствующая характеристика преобразования первой области или второй области зависит, среди прочего, от того, какое количество света, испускаемого излучателем света, передается через соответствующую область без преобразования, какое количество света с первым цветовым распределением преобразуется люминесцентным материалом соответствующей области в свет со вторым цветовым распределением и какое количество света поглощается в соответствующих областях. Таким образом, первое световое излучение и второе световое излучение, оба, содержат свет со вторым цветовым распределением и могут оба содержать свет с первым цветовым распределением.
Далее, первая область имеет первую характеристику отражения, которая отличается от второй характеристики отражения второй области, и тем самым получают первое отражение света окружающей среды и второе отражение света окружающей среды. Соответствующие характеристики отражения относятся к отражению света из окружающей среды первой областью и второй областью. Таким образом, отражения света окружающей среды соответствующих областей различаются таким образом, что невооруженный глаз человека воспринимает соответствующие отражения света окружающей среды как отличающиеся друг от друга отражения. Первая область и вторая область образуют специфический рисунок, который может видеть наблюдатель. Рисунок может быть в форме изображения, которое представляется наблюдателю.
Следует отметить, что воспринимаемое световое излучение усиленного люминофором источника света в целом, являющееся световым излучением, которое видит невооруженный глаз человека, когда он смотрит в направлении усиленного люминофором источника света, сильно зависит от интенсивности света окружающей среды и интенсивности света, который испускается излучателем света. Если излучатель света не работает, человек, который смотрит в направлении усиленного люминофором источника света, видит только соответствующие отражения света окружающей среды, и, следовательно, человек видит рисунок. Если излучатель света испускает свет, и отсутствует свет окружающей среды, человек видит только соответствующие световые излучения, и, следовательно, не видит рисунок. Если излучатель света испускает свет и если интенсивность света окружающей среды очень низкая, невооруженный глаз человека будет, главным образом, видеть соответствующие световые излучения. Таким образом, в зависимости от соотношения между интенсивностью света, испускаемого излучателем света, и интенсивностью света окружающей среды можно видеть рисунок или наблюдать однородное световое излучение.
Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает целый ряд новых областей применения, в которых желательно представлять рисунок или изображение, когда усиленный люминофором источник света не работает или излучает свет, имеющий относительно низкую интенсивность по сравнению с интенсивностью света окружающей среды, и при этом тот же усиленный люминофором источник света должен обеспечивать высокое качество светового излучения, когда он испускает свет, имеющий относительно низкую интенсивность. Например, осветительное устройство для использования в магазине, офисном помещении или дома с относительно большой светоизлучающей поверхностью может включать в себя усиленный люминофором источник света, чтобы иметь украшенную рисунком светоизлучающую поверхность в дневное время суток, а в темное время суток получают по существу однородный световой поток для освещения офиса или дома. Рисунок представляет собой, например, аварийный знак, который указывает людям направление к эвакуационному (запасному) выходу. Если излучатель света прекращает функционировать из-за отказа источника питания, этот усиленный люминофором источник света все еще представляет важную информацию для наблюдателей в случае аварийной ситуации (полагая, что все еще имеется некоторое количество света окружающей среды, такого как дневной свет). В другом варианте воплощения видимый рисунок может быть также декоративным, чтобы относительно большое осветительное устройство не имело большую ничем не украшенную поверхность.
Опционально, первое световое излучение и второе световое излучение по меньшей мере воспринимаются как подобные световые излучения в отношении цветовая точка в цветовом пространстве, или коррелированная цветовая температура (КЦТ). Если цветовая точка и/или коррелированная цветовая температура первого светового излучения и второго цветового излучения примерно одинаковы, усиленный люминофором источник света обеспечивает получение светового излучения высокого качества.
Опционально, первое световое излучение и второе световое излучение воспринимаются как одинаковые световые излучения невооруженным глазом человека, когда излучатель света работает.
Опционально, первое световое излучение и второе световое излучение по меньшей мере воспринимаются как одинаковые световые излучения в отношении цветовая точка в цветовом пространстве или коррелированная цветовая температура.
Опционально, первое световое излучение имеет первую цветовую точку, и второе световое излучение имеет вторую цветовую точку. Различие между первой цветовой точкой и второй цветовой точкой составляет меньше 10 SDCM. Параметр «SDCM» обозначает «стандартное отклонение уравнивания цвета» и является в области светотехники хорошо известной измеримой характеристикой, которая указывает, в какой степени две цветовые точки в цветовом пространстве воспринимаются как одинаковый цвет. Если различие меньше 10 SDCM, наблюдатель может видеть минимальное различие, и цвета воспринимаются как почти одинаковые цвета. В одном варианте воплощения различие составляет меньше 5 SDCM, и в другом варианте воплощения различие составляет меньше 2 SDCM. Если различие еще более значительно меньше 10 SDCM, невооруженный глаз человека воспринимает цвета соответствующих световых излучений как один цвет, и усиленный люминофором источник цвета обеспечивает получение светового излучения еще большего качества.
Опционально, первое световое излучение имеет первый индекс цветопередачи (CRI1) и второе световое излучение имеет второй индекс цветопередачи (CRI2). Различие между первым индексом цветопередачи и вторым индексом цветопередачи составляет не более 10. Хотя различие индексов цветопередачи часто не наблюдаемо невооруженным глазом человека, если соответствующие цветовые точки являются примерно одинаковыми и/или соответствующие цветовые температуры являются примерно одинаковыми, индекс цветопередачи является важным с точки зрения воспроизведения цветов объектов, которые освещаются усиленным люминофором источником цвета. Поэтому предпочтительно иметь первое световое излучение, которое имеет примерно такой же индекс цветопередачи, что и второе световое излучение, чтобы обеспечить получение посредством усиленного люминофором источника света светового излучения высокого качества. В другом варианте воплощения различие между первым индексом цветопередачи и вторым индексом цветопередачи составляет меньше 5. Еще в одном варианте воплощения различие между первым индексом цветопередачи и вторым индексом цветопередачи составляет меньше 2.
Опционально, первая характеристика отражения отличается от второй характеристики отражения в отношении по меньшей мере одного из: 1) первая область поглощает первую часть света, падающего из окружающей среды, и вторая область поглощает вторую часть света, падающего из окружающей среды, причем первая часть отличается от второй части; 2) первая область имеет первую характеристику рассеяния, и вторая область имеет вторую характеристику рассеяния, причем первая характеристика рассеяния отличается от второй характеристики рассеяния. Если первая область имеет характеристику поглощения, которая отличается от характеристики поглощения второй области, человек, который смотрит в направлении люминесцентного слоя, принимает от первой области распределение света, которое отличается от распределения света, принимаемого от второй области. Распределение света, которое принимает человек, определяется распределением света окружающей среды минус распределение света поглощенной части. Если характеристика рассеяния различаются, человек, который смотрит в направлении первой области и второй области, принимает разное количество света от соответствующих областей, так как в зависимости от соответствующей характеристики рассеяния, большее или меньшее количество света рассеивается в направлении человека. Следует отметить, что поглощение части света, падающего из окружающей среды, включает в себя по меньшей мере одно из, или их комбинацию, поглощения специфического спектра света и поглощения специфического количества света.
Опционально, поглощенная первая часть отличается от поглощенной второй части в отношении количества поглощенного света и/или поглощенная первая часть отличается от поглощенной второй части в отношении цвета поглощенного света. Если соответствующие характеристики отражения различаются в отношении поглощения количества света, первая область и вторая область отражают свет с различной интенсивностью, что может видеть наблюдатель, который смотрит в направлении окна для выхода света усиленного люминофором источника света, например, можно увидеть различные уровни «серого», если падающий свет окружающей среды представляет собой белый свет. Если соответствующие характеристики отражения различаются в отношении поглощения цвета, первая область и вторая область имеют различное цветовое восприятие, что может видеть наблюдатель, который смотрит в направлении окна для выхода света усиленного люминофором источника света. Специфическое цветовое восприятие образуется в результате того, что часть цветового спектра падающего света поглощается, например, люминесцентным материалом, и отраженный спектр света имеет цвет, который является комплементарным поглощенному цветовому спектру. Цветовой спектр падающего света окружающей среды также влияет на цветовое восприятие, однако, если первая область отражает часть цветового спектра падающего света окружающей среды, отличную от отражаемой второй областью, пользователь видит в соответствующих областях разные цвета. Таким образом, рисунок, образуемый первой областью и второй областью, видим за счет различия цветов.
Опционально, первая область содержит в направлении, перпендикулярном люминесцентному слою, первый набор слоев, содержащий по меньшей мере первый люминесцентный подслой, содержащий люминесцентный материал. Вторая область содержит в направлении, перпендикулярном люминесцентному слою, второй набор слоев, содержащий по меньшей мере второй люминесцентный подслой, содержащий люминесцентный материал. Первый люминесцентный подслой первого набора слоев располагается на стороне первого набора слоев, обращенной к окружающей среде, второй люминесцентный подслой второго набора слоев располагается не на стороне второго набора слоев, обращенной к окружающей среде. Если соответствующие люминесцентные подслои с люминесцентным материалом располагаются в разных позициях в соответствующих наборах слоев, обращенные к окружающей среде верхние слои будут разными, и поэтому будут различаться характеристики отражения. Первая область имеет первый люминесцентный слой, расположенный в позиции, обращенной к окружающей среде, и поэтому первая область имеет специфическое цветовое восприятие, так как люминесцентный материал поглощает часть цветового спектра падающего света окружающей среды. Вторая область не имеет этого специфического цветового восприятия. Оба набора содержат соответствующие люминесцентные подслои и поэтому характеристики преобразования обоих слоев являются по существу одинаковыми.
Опционально, первый набор слоев дополнительно содержит первый рассеивающий подслой. Второй набор слоев дополнительно содержит второй рассеивающий подслой. Второй рассеивающий подслой второго набора слоев располагается на стороне второго набора слоев, обращенной к окружающей среде. Таким образом, оба набора слоев являются по существу одинаковыми и имеют сопоставимые характеристики преобразования, а соответствующие слои каждого набора, обращенные к окружающей среде, являются разными, и поэтому характеристики отражения соответствующих первой области и второй области различаются.
Опционально, люминесцентный слой содержит дополнительный люминесцентный материал для поглощения части света с первым цветовым распределением и для преобразования части поглощенного света в свет с третьим цветовым распределением. Первый набор слоев дополнительно содержит первый дополнительный люминесцентный подслой, содержащий дополнительный люминесцентный материал и не содержащий люминесцентный материал. Второй набор слоев дополнительно содержит второй дополнительный люминесцентный подслой, содержащий дополнительный люминесцентный материала и не содержащий люминесцентный материал. Второй дополнительный люминесцентный подслой второго набора слоев располагается на стороне второго набора слоев, обращенной к окружающей среде. Каждая из первой области и второй области имеет в их соответствующих наборах слоев на стороне, обращенной к окружающей среде, различающиеся слои, и поэтому характеристики отражения соответствующих областей различаются. Характеристики отражения, в частности, различаются в отношении поглощения специфического цветового спектра. Люминесцентный материал и дополнительный люминесцентный материал, каждый, поглощают различные части первого цветового спектра, и поэтому способствуют получению различающихся цветовых восприятий первой области и второй области. Далее, люминесцентный материал может отличаться от дополнительного люминесцентного материала в отношении характеристик рассеяния. Например, неорганический люминофор рассеивает падающий свет в значительно степени, тогда как органический люминофор часто является прозрачным и часто используется в прозрачном матричном полимере, и поэтому органический люминофор не участвует в рассеянии света. Следует отметить, что соответствующие наборы слоев первой области и второй области, оба, содержат слой с люминесцентным материалом и слой с дополнительным люминесцентным материалом, и поэтому их характеристики преобразования являются по существу одинаковыми.
Опционально, люминесцентный слой содержит другой люминесцентный материал для поглощения части света с первым цветовым распределением и для преобразования части поглощенного света в свет с четвертым цветовым распределением. Первая область содержит первую смесь люминесцентного материала и другого люминесцентного материала. Вторая область содержит вторую смесь люминесцентного материала и другого люминесцентного материала. Вторая смесь отличается от первой смеси. Если первая смесь отличается от второй смеси, цветовое восприятие первой области отличается от второй области. Далее, смеси подбираются таким образом, что характеристики преобразования соответствующих первой области и второй области являются по существу одинаковыми. В одном варианте воплощения одинаковые характеристики преобразования для разных смесей люминесцентных материалов могут быть получены посредством использования, например, третьего люминесцентного материала или другого фильтрующего цвет материала в одной из смесей.
Опционально, количество другого люминесцентного материала в первой смеси равно нулю, и количество люминесцентного материала во второй смеси равно нулю. Таким образом, каждая из первой области и второй области содержат различные люминесцентные материалы. Концентрация этих материалов может быть подобрана таким образом, чтобы получить одинаковые характеристики преобразования для первой области и второй области, при этом обе области отражают падающий свет окружающей среды по-разному, например обе области имеют различное цветовое восприятие.
Опционально, люминесцентный материал является неорганическим люминесцентным материалом. Дополнительный люминесцентный материал или другой люминесцентный материал являются органическим люминесцентным материалом. Используя люминесцентные материалы различной природы, можно получить одинаковые характеристики преобразования, но при этом разные характеристики отражения. Как было рассмотрено ранее, неорганический материал часто обеспечивает сильное цветовое восприятие и рассеивает относительно большое количество света, а органический люминесцентный материал часто является прозрачным, в результате чего получают слабое цветовое восприятие, небольшое количество рассеиваемого цвета, и нередко ограниченное количество отраженного света.
Согласно второму аспекту изобретения, предлагается осветительное устройство, которое содержит усиленный люминофором источник света согласно первому аспекту изобретения.
Осветительное устройство согласно второму аспекту изобретения обеспечивает такие же преимущества, что и усиленный люминофором источник света согласно первому аспекту изобретения, и имеет подобные варианты воплощения с подобными эффектами, что и соответствующие варианты воплощения системы.
В этом контексте, свет, испускаемый излучателем света, свет соответствующего светового излучения или свет соответствующих отражений света окружающей среды типично содержат свет, имеющий специфический спектр. Специфический спектр может содержать, например, основной цвет, имеющий специфическую ширину полосы вокруг заданной длины волны, или может содержать множество основных цветов. Заданная длина волны является средней длиной волны спектрального распределения энергии излучения. Свет основного цвета, например, включает в себя Красный, Зеленый, Синий, Желтый и Янтарный свет. Специфический спектр может также содержать комбинации основных цветов, например Синий и Янтарный, или Синий, Желтый и Красный. Путем выбора, например, специфической комбинации Красного, Зеленого и Синего света, по существу любой цвет может быть отражен или излучен усиленным люминофором источником света, включая белый. Кроме того, следует отметить, что специфический спектр может быть любым спектром в видимой области спектра и может включать в себя длины волн вне видимой области спектра, например длины волн в ультрафиолетовой или инфракрасной области спектра.
Следует отметить, что люминесцентный материал, дополнительный люминесцентный материал и другой люминесцентный материал, каждый, имеют специфический спектр поглощения. Этот спектр может полностью или частично перекрывать первое цветовое распределение, и перекрывающая часть определяет, какая часть света с первым цветовым распределением может быть поглощена соответствующими люминесцентными материалами. Далее, спектр поглощения соответствующих люминесцентных материалов может также иметь области перекрытия со вторым, третьим или четвертым цветовым распределением, и в зависимости от специфической конфигурации люминесцентного материала соответствующие люминесцентные материалы могут также поглощать свет, который генерируется другим люминесцентным материалом.
Эти и другие аспекты изобретения станут очевидны и будут пояснены с помощью описываемых далее вариантов воплощения.
Специалистам в этом области техники понятно, что два или более приведенных выше вариантов воплощения, опций и/или аспектов могут комбинироваться любым образом, который будет сочтен целесообразным.
Модификации и варианты усиленного люминофором источника света и осветительного устройства, которые соответствуют описанным модификациям и вариантам усиленного люминофором источника света, могут быть реализованы на практике специалистами в этой области техники на основе настоящего описания.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1а схематически иллюстрирует поперечное сечение усиленного люминофором источника света согласно первому варианту воплощения изобретения, когда световой излучатель испускает свет.
Фиг. 1b схематически иллюстрирует тот же вариант воплощения усиленного люминофором источника света, когда излучатель света не работает.
Фиг. 2а схематически иллюстрирует поперечное сечение люминесцентного слоя, содержащего рассеивающие подслои и люминесцентные слои.
Фиг. 2b схематически иллюстрирует поперечное сечение другого варианта воплощения люминесцентного слоя, содержащего рассеивающие подслои и люминесцентные слои.
Фиг. 3а схематически иллюстрирует поперечное сечение другого варианта воплощения люминесцентного слоя, содержащего первую область, содержащую первый люминесцентный материал, и вторую область, содержащую второй люминесцентный материал.
Фиг. 3b схематически иллюстрирует поперечное сечение варианта воплощения люминесцентного слоя, содержащего подслои, содержащие различные люминесцентные материалы.
Фиг. 3с схематически иллюстрирует поперечное сечение варианта воплощения люминесцентного слоя, содержащего комбинацию областей, показанных на фиг. 2а, фиг. 3а и фиг. 3b.
Фиг. 4а схематически иллюстрирует поперечное сечение варианта воплощения усиленного люминофором источника света с излучателем света в положении бокового излучения.
Фиг. 4b схематически иллюстрирует другой вариант воплощения усиленного люминофором источника света, размещенного в колбе модернизированной конфигурации.
Фиг. 5 схематически иллюстрирует вариант воплощения осветительного устройства согласно второму аспекту изобретения.
Фиг. 6 схематически иллюстрирует другой вариант воплощения осветительного устройства согласно второму аспекту изобретения.
Следует отметить, что элементы, обозначенные на разных чертежах одинаковыми ссылочными позициями, имеют одинаковые структурные признаки и одинаковые функции, или одинаковые эффекты. Если функция и/или структура этого элемента была уже пояснена, нет необходимости в повторении этого пояснения в описании.
Чертежи являются только схематичными и выполнены не в масштабе. В частности для большей ясности некоторые размеры сильно преувеличены.
Подробное описание вариантов воплощения
Первый вариант воплощения показан на фиг. 1а и фиг. 1b. На фиг. 1а представлен усиленный люминофором источник 100 света, содержащий корпус 106, который содержит полость 108 для смешивания света. Внутри полости 108 для смешивания света обеспечен излучатель 122 света. Корпус 106 дополнительно содержит окно 112 для выхода света, и содержит люминесцентный слой 104, который образует окно 112 для выхода света. Люминесцентный слой 104 содержит люминесцентный материал для преобразования света с первым цветовым распределением в свет со вторым цветовым распределением. Люминесцентный слой 104 разделяется на первую область 102 и вторую область 118. Первая область 102 и вторая область 118, обе, имеют по существу одинаковую характеристику преобразования. Если свет 120, падающий на люминесцентный слой 104 на стороне, обращенной к полости 108 для смешивания света, частично передается через первую область 102 и вторую область 118 и частично преобразуется первой областью 102 и второй областью 118, световые излучения 110, 114, соответственно, первой области 102 и второй области 114 имеют одинаковую световую характеристику. На фиг. 1а схематически показано, что комбинация света с первым цветовым распределением и света со вторым цветовым распределением одинакова в световом излучении 110 первой области 102 и в световом излучении 114 второй области 119. Таким образом, наблюдатель 124, который смотрит в направлении люминесцентного слоя 104, видит по существу однородное световое излучение на протяжении всего окна для выхода света усиленного люминофором источника 100 света. Наблюдатель 124 видит в первой области 102 и во второй области 118 по существу одинаковый цвет и видит в первой области 102 и во второй области 118 по существу одинаковую интенсивность света.
На фиг. 1b представлен усиленный люминофором источник 100 света в состоянии, когда излучатель 122 света не испускает свет. Свет 154 окружающей среды падает на первую область 102 и вторую область 118. Первая область 102 и вторая область 118 имеют разные характеристики отражения, так что свет 154, который падает из окружающей среды, отражается первой областью 102 и второй областью 118 по-разному. Отраженный свет 152 первой области 102, главным образом, является результатом отражения согласно закону «угол падения равен углу отражения», однако, на чертеже схематически показано, что цветовое распределение изменяется при отражении. Отраженный свет 156 второй области 118 имеет распределение светового излучения, отличающееся от того, которое можно было бы ожидать согласно закону «угол падения равен углу отражения», и таким образом вторая область частично рассеивает свет, и на чертеже схематически представлено, что цветовое распределение также изменяется при отражении, и цветовое распределение отличается от цветового распределения света 152, который отражается первой областью 102. Таким образом, невооруженный глаз 124 человека, который смотрит в направлении люминесцентного слоя 104 усиленного люминофором источника 100 света в те моменты времени, когда излучатель 122 света не работает, воспринимает в первой области 102 и во второй области 118 различающиеся цвета и/или разные интенсивности света. Если излучатель 122 света работает, но испускает относительно небольшое количество света в сравнении с количеством света 154 окружающей среды, который падает на люминесцентный слой 104, невооруженный глаз 124 человека все еще будет воспринимать в соответствующих областях 102, 118 различающие цвета и/или разные интенсивности света.
На фиг. 2а представлено поперечное сечение варианта воплощения люминесцентного слоя 204. Для большей ясности указано положение излучателя 122 света, а также указано положение наблюдателя 124, который смотрит в направлении люминесцентного слоя 204. Другими словами, на фиг. 2а верхняя поверхность люминесцентного слоя 204 обращена к окружающей среде усиленного люминофором источника света, который содержит люминесцентный слой 204, а нижняя поверхность обращена к полости для смешивания света усиленного люминофором источника света. Люминесцентный слой 204 содержит первую область 208 и вторую область 210. На чертеже изображены по две первых областей 208 и вторых областей 210 в поперечном сечении, но первая область 208 и/или вторая область 210 могут быть одной областью, или могут быть областью, которая разделена на две подобласти, имеющие, за исключением их размера и положения, одинаковые характеристики. Первая область 208 и вторая область 210 образуют рисунок, который видим человеком, смотрящим на усиленный люминофором источник света, содержащий люминесцентный слой 204, если излучатель света не испускает свет. Люминесцентный слой 204 содержит люминесцентный материал для поглощения части света с первым цветовым распределением, испускаемого излучателем 122 света, и преобразования поглощенного света в свет со вторым цветовым распределением.
Первая область 208 содержит первый набор слоев, который содержит первый подслой 202 и второй подслой 206. Первый подслой 202 представляет собой рассеиватель, который передает свет, но при этом рассеивает передаваемый через первый подслой 202 свет, и который рассеивает падающий на первый подслой 202 свет. Таким образом, свет, который падает из окружающей среды на первую область 208, отражается во множество направлений. Второй подслой представляет собой люминесцентный слой, который содержит люминесцентный материал, преобразующий часть света с первым цветовым распределением в свет со вторым световым распределением. Следовательно, если излучатель 122 света работает, часть света, испускаемого излучателем света, преобразуется в свет со вторым цветовым распределением, и тем самым общее световое излучение от верхней поверхности первой области представляет собой комбинацию света, который непосредственно испускается излучателем света, и света со вторым цветовым распределением.
Вторая область 210 содержит второй набор слоев. Второй набор слоев содержит третий подслой 214, который представляет собой рассеиватель, и содержит четвертый подслой 212, который содержит люминесцентный материал. Третий слой 214 имеет примерно такие же характеристики, что и первый подслой 202, а четвертый подслой 212 имеет примерно такие же характеристики, что и второй подслой 206, однако порядок расположения третьего подслоя 214 и четвертого подслоя 212 отличается от порядка расположения подслоев 202, 206 в первой области 208. Если излучатель 122 света испускает свет, часть света преобразуется в свет со вторым цветовым распределением, и преобразованное количество света сопоставимо с количеством света, преобразованного в первой области. Поэтому световые излучения первой области 208 и второй области 210 имеют примерно одинаковый цвет. Если излучатель 122 света не испускает свет, второй подслой 206 имеет цветовое восприятие, что означает, что наблюдатель воспринимает отраженный свет окружающей среды как свет, имеющий специфический цвет. Специфическая часть цветового спектра света окружающей среды, падающего на четвертый подслой 212, который содержит люминесцентный материал, поглощается люминесцентным материалом, а оставшаяся, т.е. не поглощенная, часть света окружающей среды отражается. Например, если люминесцентный материал, главным образом, поглощает синий свет, оставшийся отраженный свет не содержит много энергии в синей области спектра, и поэтому отраженный свет окружающей среды пользователем видится как оранжевый (или желто-оранжевый, или оранжево-красный, в зависимости от исходного цветового спектра света окружающей среды). Таким образом, первая область 208 отражает воздух окружающей среды без изменения его цвета, но случайным образом изменяя угловые направления светового излучения посредством его рассеяния, а вторая область 210 поглощает некоторые цвета отраженного света окружающей среды, и, следовательно, отражает другое цветовое распределение. В зависимости от конкретных характеристик люминесцентного материала, второй подслой 210 также может рассеивать отраженный свет, что, например, часто происходит в том случае, когда используются частицы неорганического люминофора. Далее, четвертый подслой 212 и второй подслой 206 могут быть относительно прозрачными, если молекулы органического люминофора растворяются на молекулярном уровне в матричном полимере, и отражение посредством подслоя 206, 212 может больше соответствовать закону «угол падения равен углу отражения». В частности, неорганический люминофор имеет сильное цветовое восприятие и является предпочтительным для создания видимого рисунка/изображения на верхней поверхности люминесцентного слоя 204 (если излучатель 122 света не испускает свет).
На фиг. 2b представлен альтернативный вариант воплощения люминесцентного слоя 254. Как было описано в предыдущих вариантах воплощения, люминесцентный слой 254 содержит люминесцентный материал для преобразования света с первым цветовым распределением в свет со вторым цветовым распределением. Люминесцентный слой 204 содержит первую область 256, вторую область 258 и третью область 260. Вторая область 258 и третья область 260 располагаются таким же образом, как, соответственно, первая область 208 и вторая область 210 на фиг. 2а. Первая область 256 содержит набор из трех подслоев. Подслой 252 содержит люминесцентный материал в такой же концентрации, что и во втором подслое 206 второй области 258, и имеет толщину, составляющую половину толщины второго подслоя 206 второй области 258. Набор из трех подслоев содержит два подслоя 252 с люминесцентным материалом, чтобы получить такую же характеристику преобразования, что и у второй области 258 и третьей области 260. Набор из трех подслоев первой области 256 содержит рассеиватель 202, который также обеспечен в наборе слоев, соответственно, второй области 258 и третьей области 260. Рассеиватель 202 располагается между двумя подслоями 252 в первой области 256.
Если излучатель 122 света не испускает свет, как было описано выше для фиг. 2а, свет окружающей среды отражается второй областью 258 и третьей областью 260 по-разному. Первая область 256 на фиг. 2b имеет верхний слой, он же подслой 252, который содержит люминесцентный материал, но толщина подслоя 252 отличается от толщины верхнего слоя 212 третьей области, и поэтому характеристика отражения первой области 256 также отличается от второй области 258 и третьей области 260. Следовательно, наблюдатель 124, если излучатель 122 света не испускает свет, видит разные области 256, 258, 260, которые отражают падающий свет окружающей среды по-разному, и поэтому наблюдатель 124 может увидеть рисунок/изображение, которое содержит три разных цвета или оттенка серого.
На фиг. 3а схематически показано поперечное сечение другого варианта воплощения люминесцентного слоя 304, содержащего первую область 306, содержащую первый люминесцентный материал, и вторую область 308, содержащую второй люминесцентный материал. Первый люминесцентный материал отличается от второго люминесцентного материала, однако концентрация первого люминесцентного материала и концентрация второго люминесцентного материала выбираются таким образом, что первая область 306 и вторая область 308 обе имеют по существу одинаковые характеристики преобразования. Таким образом, на единицу площади, примерно одинаковое количество света, испускаемого излучателем света, передается через первую область 306 и вторую область 308, и примерно одинаковое количество света, испускаемого излучателем света, преобразуется в свет со вторым цветовым распределением. Однако первый люминесцентный материал и второй люминесцентный материал имеют разные цветовые восприятия, что означает, что они поглощают разные части цветового спектра падающего света окружающей среды и/или в разной степени, и поэтому первой областью 306 и второй областью 308 отражаются разные цветовые распределения.
Например, первая область 306 содержит неорганический люминесцентный материал, а вторая область 308 содержит органический люминесцентный материал. Как было описано выше, неорганические люминесцентные материалы имеют сильное цветовое восприятие, тогда как органические люминесцентные материалы не имеют такого сильного цветового восприятия. Органические люминесцентные материалы являются прозрачными и часто растворяются на молекулярном уровне в прозрачном матричном полимере. Поэтому вторая область 308, содержащая органический люминесцентный материал, не отражает большое количество света и не имеет сильное цветовое восприятие.
Следует отметить, что первая область 306 может содержать смесь люминесцентных материалов, а вторая область 308 может содержать другую смесь люминесцентных материалов, так что характеристики преобразования обеих областей 306, 308 будут по существу одинаковыми в отношении цветовых параметров, но характеристики отражения обеих областей 306, 308 при этом будут различными.
На фиг. 3b схематически показано поперечное сечение другого варианта воплощения люминесцентного слоя 334, который содержит подслои 332, 336, 342, 344, содержащие разные люминесцентные материалы. Люминесцентный слой 334 содержит первую область 338 и вторую область 340. Первая область 338 и вторая область 340 содержат наборы из двух подслоев 332, 336, 342, 344, соответственно. Подслои 332, 344 имеют примерно одинаковые характеристики, и подслои 336, 342 имеют примерно одинаковые характеристики. Однако порядок расположения подслоев 332, 336 в первой области 338 отличается от порядка расположения подслоев 342, 344 во второй области 340. Таким образом, в первой области 338 к окружающей среде обращен подслой 332, а во второй области 340 к окружающей среде обращен подслой 342, который имеет другие характеристики. Подслои 332, 344 содержат первый люминесцентный материал, тогда как подслои 336, 342 содержат второй люминесцентный материал, и поэтому подслои соответственно первой области 338 и второй области 340, обращенные к окружающей среде, имеют разное цветовое восприятие из-за различия люминесцентных материалов в подслоях 332, 342. Поэтому, если излучатель 122 света не испускает свет, свет окружающей среды отражается по-разному, в частности в отношении цветов, которые не отражаются разными подслоями 332, 342. Так как первая область 338 и вторая область 340, обе, имеют два подслоя с одинаковыми характеристиками, характеристики преобразования первой области 338 и второй области 340 являются по существу одинаковыми.
На фиг. 3с описанные выше варианты воплощения комбинируются в другом варианте воплощения люминесцентного слоя 364. Первая область 366 содержит набор, включающий в себя первый подслой 212, содержащий первый люминесцентный материал, и второй подслой, которым является рассеиватель 214. Вторая область 368 содержит набор, включающий в себя третий подслой 332, содержащий второй люминесцентный материал, и четвертый подслой 336, содержащий третий люминесцентный материал. Третья область 370 состоит из одного слоя, который содержит четвертый люминесцентный материал (или смесь люминесцентных слоев). Четвертая область 372 содержит набор из трех слоев, включающих в себя рассеивающий слой 202, расположенный между двумя слоями 252, содержащими первый люминесцентный материал, как в подслое 206.
Далее будут рассмотрены разные примеры наборов слоев. Все рассматриваемые наборы слоев испускают свет с цветовым распределением, который имеет примерно одинаковую цветовую точку в цветовом пространстве и/или имеет примерно одинаковую коррелированную цветовую температуру, если набор слоев принимает синий свет от светоизлучающего диода (СИД) синего свечения.
2
Первый набор слоев содержит рассеиватель толщиной 60 мкм, который содержит 10 вес.% TiO, диспергированных в матричном полимере ПММА (полиметилметакрилат), слой полимера ПММА толщиной 135 мкм, в котором диспергированы 0,1 вес.% желто-зеленого органического люминофора F083, и слой полимера ПММА толщиной 52 мкм, в котором растворен на молекулярном уровне красно-оранжевый люминофор (содержащий 70% оранжевого люминофора F240 и 30% красного люминофора F305). Рассеиватель обращен к окружающей среде, слой толщиной 52 мкм обращен к полости для смешивания света усиленного люминофором источника света, как, например, описывалось для фиг. 1а. Первый набор слоев испускает свет, имеющий цветовую точку с координатами цветности (х, у)=(0,4493; 0,4123) в цветовом пространстве МКО XYZ (цветовое пространство XYZ Международной комиссии по освещению), и испускаемый свет имеет коррелированную цветовую температуру 2868 К. Если свет окружающей среды падает на рассеиватель, то он отражается посредством рассеяния и цвет рассеянного света не изменяется рассеивателем. Приведенные здесь органические люминофоры предлагаются на рынке компанией BASF под торговой маркой Lumogen (Люмоген).
2
Второй набор слоев содержит рассеиватель толщиной 60 мкм, который содержит 10 вес.% TiO, диспергированных в матричном полимере ПММА, и слой полимер ПММА толщиной 189 мкм, в котором диспергированы 0,1 вес.% оранжевого люминофора (7,5% F305, 17,5% F240, 75% F083). Рассеиватель обращен к окружающей среде, а слой толщиной 189 мкм, содержащий люминофоры, обращен к полости для смешивания света. Второй набор слоев испускает свет, имеющий цветовую точку с координатами цветности (х, у)=(0,4505; 0,4107) в цветовом пространстве МКО XYZ, и испускаемый свет имеет коррелированную цветовую температуру 2836 К. Если свет окружающей среды падает на рассеиватель, он отражается посредством рассеяния, и цвет отраженного света не изменяется рассеивателем.
Третий набор слоев содержит слой полимера ПММА толщиной 75 мкм, содержащий 50 вес.% неорганического люминофора, представляющего собой легированный церием иттрий-алюминиевый гранат (Yag:Ce 2.1), слой полимера ПММА толщиной 27 мкм, содержащий 0,1 вес.% органического зелено-желтого люминофора (F083), и слой полимера ПММА толщиной 27 мкм, содержащий 0,05 вес.% органического красного люминофора (F305). Слой толщиной 75 мкм обращен к окружающей среде, а слой толщиной 27 мкм, содержащий красный люминофор, обращен к полости для смешивания света. Третий набор слоев испускает свет, имеющий цветовую точку с координатами цветности (х, у)=(0,4535; 0,4085) в цветовом пространстве МКО XYZ, и испускаемый свет имеет коррелированную цветовую температуру 2773 К. Если свет окружающей среды падает на слой толщиной 75 мкм, отраженный свет окружающей среды не содержит большое количество света, имеющего цвет, который поглощается легированным церием иттрий-алюминиевым гранатом.
2
Четвертый набор слоев содержит один слой, имеющий толщину 156 мкм, и представляющий собой полимер ПММА, содержащий 0,1 вес.% смеси органических люминофоров (12% F305, 18% F240, 70% F083, 4% рассеивающих частиц TiO). Четвертый набор слоев испускает свет, имеющий цветовую точку с координатами цветности (х, у)=(0,4564; 0,4079) в цветовом пространстве МКО XYZ, и испускаемый свет имеет коррелированную цветовую температуру 2727 К. Если свет окружающей среды падает на слой толщиной 156 мкм, отраженный свет окружающей среды не содержит большое количество света, имеющего цвет, который поглощается оранжевым люминофором.
Имеющие рисунок люминесцентные слои в предыдущих вариантах воплощения могут быть изготовлены, используя различные технологии изготовления, такие как, например, печать, трафаретная печать, литография, экструзия, инжекционное формование.
На фиг. 4а показан другой вариант воплощения усиленного люминофором источника 400 света. Усиленный люминофором источник 400 света подобен усиленному люминофором источнику 100 света на фиг. 1, однако здесь излучатель 422 света располагается в другом месте. Излучатель 422 света располагается в так называемом «положении бокового излучения». Это означает, что излучатель 422 света испускает свет в полость 408 корпуса 406 через окно для входа света, которое располагается перпендикулярно окну 112 для выхода света. Полость 408 может содержать структуру 402 для направления света, которая содержит структуры для вывода света, чтобы получить по существу однородное световое излучение в направлении люминесцентного слоя 104.
На фиг. 4b показан альтернативный вариант воплощения усиленного люминофором источника 450 света. Корпус образован модернизированной колбой. Внутри колбы имеется полость, в которой располагается излучатель 456 света, который испускает свет в направлении колбы, которая образует окно для выхода света. Колба разделена на множество разных областей. Области 452 первой группы областей, все, имеют первую характеристику преобразования и первую характеристику отражения. Области 454 второй группы областей, все, имеют вторую характеристику преобразования и вторую характеристику отражения. Первая характеристика преобразования и вторая характеристика преобразования таковы, что световые излучения через области 454 и области 452 одинаковы, если излучатель 456 света работает. Первая характеристика отражения и вторая характеристика отражения различаются таким образом, что свет окружающей среды, который падает на колбу, отражается по-разному соответствующими областями первой группы и второй группы. Этот вариант воплощения показывает, что люминесцентный слой усиленного люминофором источника 450 света не обязательно является плоским слоем, но может также быть изогнутым, например, вдоль поверхности колбы.
На фиг. 5 показано осветительное устройство 500 согласно второму аспекту изобретения. Осветительное устройство 500 содержит по меньшей мере один усиленный люминофором источник 502 света согласно первому аспекту изобретения. Наблюдатель, который смотрит в направлении осветительного устройства 500, наблюдает рисунок, видимый на окне для выхода света указанного по меньшей мере одного усиленного люминофором источника 502 света, если излучатель света указанного по меньшей мере одного усиленного люминофором источника 502 света не испускает свет.
На фиг. 6 показан другой вариант воплощения осветительного устройства 600 согласно второму аспекту изобретения. Осветительное устройство содержит большую поверхность, которая является окном для выхода света усиленного люминофором источника света, входящего в состав осветительного устройства. Усиленный люминофором источник света имеет множество областей, образующих рисунок. Эти области разделены на первую группы, вторую группу и третью группу. Как показано с помощью разных оттенков на чертеже, все области одной группы имеют одинаковую характеристику преобразования и одинаковую характеристику отражения.
Следует отметить, что описанные выше варианты воплощения только иллюстрируют изобретение и не ограничивают его, и специалисты в этой области техники могут разработать множество других вариантов воплощения, не выходя за пределы объема изобретения, определенного в формуле изобретения.
В формуле изобретения любые ссылочные позиции, указанные в скобках, не ограничивают изобретение. Используемый термин «содержит», в любой его форме, не исключает наличия других элементов или этапов дополнительно к тем, которые описаны в формуле изобретения. Описание элемента в единственном числе не исключает наличия множества таких элементов. Изобретение может быть реализовано на практике с помощью аппаратных средств, содержащих несколько разных элементов, и с помощью соответствующим образом запрограммированного компьютера. Если при описании устройства в формуле изобретения перечисляются несколько средств, несколько из этих средств могут быть воплощены посредством одного и того же элемента аппаратных средств. Тот факт, что некоторые конкретные величины указаны во взаимно различающихся зависимых пунктах, не означает, что не может быть успешно использована комбинация этих величин.