ЛАМПА И ОСВЕТИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР С ПЕРЕСТРАИВАЕМЫМ ИНДЕКСОМ ЦВЕТОПЕРЕДАЧИ
LAMP AND LIGHTING DEVICE WITH READJUST COLOR RENDERING INDEX

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к осветительному блоку, осветительному прибору, содержащему такой осветительный блок, а так же к применению такого осветительного блока или осветительного прибора.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Перестраиваемые источники света известны в этой области техники. Например, WO2012095763 описывает перестраиваемый источник белого света, содержащий по меньшей мере один первый светоизлучающий диод (СИД), выполненный с возможностью излучать свет первой интегрированной цветовой точки, по меньшей мере один второй светоизлучающий диод, выполненный с возможностью излучать свет второй интегрированной цветовой точки, отличающейся от упомянутой первой интегрированной цветовой точки, причем упомянутые первая и вторая интегрированные цветовые точки выбираются так, что комбинированный световой выход первого и второго светоизлучающих диодов оказывается белым по цвету, и блок управления для подстройки цветовой температуры белого света, выдаваемого упомянутым перестраиваемым источником белого света, путем регулировки относительного светового выхода между упомянутым по меньшей мере одним первым светоизлучающим диодом и упомянутым по меньшей мере одним вторым светоизлучающим диодом, причем блок управления выполнен с возможностью ограничивать цветовую температуру белого света, выдаваемого перестраиваемым источником белого света, в перестраиваемом диапазоне цветовой температуры, где и по меньшей мере один первый светоизлучающий диод, и по меньшей мере один второй светоизлучающий диод излучают свет для всех цветовых температур в перестраиваемом диапазоне цветовой температуры.
US2011317398 описывает различные варианты осуществления, обеспечивающие осветительный прибор, включающий в себя по меньшей мере один полупроводниковый источник света и по меньшей мере один светопропускающий преобразовательный элемент, включающий в себя преобразующий длину волны люминофор, чувствительный к свету, излучаемому полупроводниковым источником света, причем полупроводниковый источник света может быть по меньшей мере частично покрыт преобразовательным элементом, а преобразовательный элемент является перемещаемым, так что пропорция света с преобразованной посредством преобразовательного элемента длиной волны является регулируемой в зависимости от положения преобразовательного элемента.
WO2012121304 описывает светоизлучающее устройство, которое выполнено так, что всему излучаемому из первого СИД свету и излучаемому из второго СИД свету предоставлена возможность поступать на общий флуоресцентный элемент, и этот искусственный свет излучается из общего флуоресцентного элемента, причем искусственный свет содержит и синтезируется из света, который излучается из первого СИД в преобразованной по длине волны форме, света, который излучается из второго СИД в преобразованной по длине волны форме, света, который произведен путем преобразования длины волны общим флуоресцентным элементом, и света и света, оба из которых проходят через общий флуоресцентный элемент без подвергания преобразованию длины волны общим флуоресцентным элементом.
WO2010135927 описывает твердотельное осветительное устройство, которое включает в себя множество светоизлучающих элементов, выполненных с возможностью генерировать свет, которые термически соединены с теплорассеивающим корпусом, выполненным с возможностью соединения с одним или более теплоотводами. Осветительное устройство дополнительно включает в себя смесительную камеру, которая оптически связана с упомянутым множеством светоизлучающих элементов и выполнена с возможностью смешивать свет, излучаемый этим множеством светоизлучающих элементов. Система управления функционально соединена с упомянутым множеством светоизлучающих элементов и выполнена с возможностью управлять работой этого множества светоизлучающих элементов.
WO2010032183 описывает способ смешивания цветов для однородного качества цвета. WO2013102820 описывает осветительный узел с перестраиваемым цветом, источник света и осветительный прибор. Кроме того, US20130120688 описывает регулирующее цвет устройство для освещения и использующий его аппарат, а также способ регулировки цвета.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В некоторых приложениях, таких как наружное освещение, желательно иметь белый свет близко к линии абсолютно черного тела или кривой абсолютно черного тела (BBL) с очень высокой эффективностью. В определенное время дня может быть желательным иметь высокий индекс цветопередачи (CRI), в то время как в другое время может быть желательной высокая эффективность. Например, в 21:00 желательно иметь свет, имеющий CRI предпочтительно выше 80, в то время как в 1:00 свет с более низкими CRI все еще приемлем, будучи при этом более эффективным. С этой целью было бы интересно иметь лампу или осветительный прибор, который может переключаться между высоким CRI-низкой эффективностью и низким CRI-высокой эффективностью при заданной цветовой температуре. Таким же образом, в современной конструкции неплохо было бы настраивать лампу, чтобы получать низкий CRI-высокую эффективность, преобразуя свет в лампе с высоким CRI-низкой эффективностью.
-1
Следовательно, одним аспектом изобретения является обеспечение альтернативного осветительного блока, который предпочтительно дополнительно по меньшей мере частично устраняет один или более описанных выше недостатков и/или может обеспечить один или более указанных выше требуемых свойств. В частности, одним аспектом изобретения является обеспечение осветительного блока, который может переключаться между белым светом с высоким CRI и белым светом с более низким CRI (но, в частности, с более эффективного (с точки зрения люмен·Вт). Таким образом, можно управлять качеством света и эффективностью осветительного блока.
Чтобы иметь такую настраиваемую лампу в варианте осуществления предложено использовать СИДы синего и красного свечения и использовать удаленный/прилежащий (см. ниже) люминофор (в настоящем документе также называемый "люминесцентным материалом") для изменения положения испускания люминофора зеленого/желтого свечения и регулировки интенсивности СИДов, чтобы оставаться на линии абсолютно черного тела или кривой абсолютно черного тела (BBL) с требуемой цветовой температурой и изменять только положение испускания излучателя зеленого свечения. Во всех случаях, чтобы получить лампу с низким CRI желательно иметь провал в сине-зеленой части спектра (особенно части спектра между синим и зеленым, которая имеет интенсивность меньше около 75% от максимальной интенсивности в синей или зеленой части, особенно меньше, чем около 50%). В общем, есть два пути получить низкий CRI при особом условии, что длина волны излучения источника синего света и источника красного света не изменяется: (1) уменьшить ПШПВ (полная ширина на полувысоте максимума) источника света, излучающего на длине волны между источником синего света и красного света (такого как источник зеленого и/или желтого света) или (2) изменить положение пиковой длины волны такого источника света, излучающего на длине волны между источником синего и красного света, и подобрать интенсивность света источника красного света соответственно этому. Большинство неорганических люминофоров могут иметь широкие кривые характеристик поглощения. Здесь мы предлагаем использование преобразователей света, таких как, в частности, органические люминофоры, которые поглощают в сине-зеленой части диапазона длин волн для излучения на более длинных длинах волн. Также возможно использовать материалы с большим стоксовым сдвигом (примеры материалов с большим стоксовым сдвигом описаны, например, в WO2012001564). Другая возможность состоит в том, чтобы использовать узкополосные излучатели, такие как, например, квантовые точки. Однако также могут применяться неорганические люминофоры. Конечно, также могут применяться комбинации различных люминесцентных материалов. В настоящем документе предполагается, что термины "люминофор" и "люминесцентный материал", являются одним и тем же (см. также выше).
Следовательно, в первом аспекте изобретение обеспечивает осветительный блок, содержащий первый источник света, выполненный с возможностью генерировать свет первого источника света, второй источник света, выполненный с возможностью генерировать свет второго источника света (имеющий спектральное распределение, отличающееся от первого света источника света), первый преобразующий длину волны элемент (в настоящем документе также называемый "первым преобразующим элементом" или "первым преобразователем"), способный преобразовывать по меньшей мере часть одного или более из света первого источника света и света второго источника света в свет первого преобразующего длину волны элемента, второй преобразующий длину волны элемент (в настоящем документе также называемый "вторым преобразующим элементом" или "вторым преобразователем"), способным преобразовывать по меньшей мере часть одного или более из света первого источника света, света второго источника света и (необязательно) света первого преобразующего длину волны элемента в свет второго преобразующего длину волны элемента, имеющий спектральное распределение, отличающееся от света первого преобразующего длину волны элемента, причем осветительный блок дополнительно содержит транспортную инфраструктуру, выполненную с возможностью размещать первый источник света, второй источник света, первый преобразующий длину волны элемент и второй преобразующий длину волны элемент (по меньшей мере) в первом расположении или втором расположении путем перемещения одного или более из них (источников света и преобразующих элементов), причем в первом расположении и втором расположении осветительный блок обеспечивает свет осветительного блока, имеющий в практически одну и ту же цветовую точку, в то же время имеющий различные индексы цветопередачи. С таким осветительным блоком можно переключаться между высоким CRI-низкой эффективностью и низким CRI-высокой эффективностью при заданной цветовой температуре (или цветовой точке) (в зависимости от первого и второго расположения, соответственно; следует отметить, что первое расположение или второе расположение могут означать расположения с низким или высоким CRI; эти числа используются только для ссылки).
Осветительный блок позволяет (по меньшей мере) первое расположение и второе расположение. Однако в варианте осуществления осветительный блок может также обеспечивать третье расположение или, необязательно, дополнительные расположения. Следовательно, в настоящем документе описанный осветительный блок, в частности, выполнен с возможностью обеспечивать по меньшей мере два различных расположения (первое и второе расположение), такие как по меньшей мере три различных расположения, причем по меньшей мере два из этих расположений, и даже в более частном случае, все расположения из этих по меньшей мере двух расположений обеспечивают (белый) свет, имеющий практически одну и ту же цветовую точку или цветовую температуру, но имеющий различные значения CRI (и различные эффективности). Следовательно, такие фразы, как "первый источник света и второй источник света" или "первый преобразующий длину волны элемент и второй преобразующий длину волны элемент" и аналогичные фразы могут, в частности, обозначать "по меньшей мере первый источник света и второй источник света" и "по меньшей мере первый преобразующий длину волны элемент и второй преобразующий длину волны элемент", соответственно.
Как указано выше, упомянутые по меньшей мере два расположения могут получаться путем перемещения одного или более элементов осветительного блока, в частности, одного или более из первого источника света, второго источника света, первого преобразующего длину волны элемента и второго преобразующего длину волны элемента. В общем, когда различные расположения могут получаться путем перемещения первого источника света, также будет перемещаться второй источник света. Следовательно, в варианте осуществления транспортная инфраструктура выполнена с возможностью перемещать по меньшей мере первый источник света и второй источник света (для получения первого и второго расположения, соответственно). Аналогично, в общем случае, когда различные расположения могут получаться путем перемещения первого преобразующего элемента, также будет перемещаться второй преобразующий элемент. Следовательно, в варианте осуществления транспортная инфраструктура выполнена с возможностью перемещать по меньшей мере первый преобразующий элемент и второй преобразующий элемент (для получения первого и второго расположения, соответственно). Вместо термина "преобразующий элемент" также может применяться термин "преобразователь".
Транспортная структура может, в частности, включать в себя ручное приведение в действие или электронное приведение в действие. Следовательно, в варианте осуществления осветительный блок может, например, содержать функциональность сдвига или функциональность вращения для сдвига или вращения одного или более из вышеупомянутых элементов, соответственно. Необязательно, осветительный блок может дополнительно содержать привод, такой как гидравлический привод, пневматический привод, электрический привод или механический привод. Гидравлический привод может состоять из цилиндра или гидравлического двигателя, который использует гидравлическую энергию для выполнения механической работы. Результатом механического движения является линейное, вращательное или колебательное движение. Пневматический привод может преобразовывать энергию, образованную при помощи сжатого воздуха под высоким давлением, либо в линейное, либо во вращательное движение. Кроме того, электрический привод может быть приведен в движение двигателем, который преобразовывает электрическую энергию в механический крутящий момент. К тому же механический привод может функционировать путем преобразования вращательного движения в прямолинейное движение для выполнения движения. Он может включать в себя одно или более из зубчатых колес, направляющих, шкивов, цепей и других устройств для работы. Привод может (таким образом) включать в себя электродвигатель. Управление расположениями дополнительно обсуждается ниже, но в одном варианте осуществления осветительный блок может быть выполнен с возможностью ручного управления расположениями (или параметрами расположений); то есть расположение может быть выбрано вручную. Это может быть сделано на заводе-изготовителе, на распределительном пункте или складе, в магазине или конечным пользователем. Необязательно, расположение "замораживается" после выбора, например, с помощью набора инструментов или клея. Следовательно, изобретение, в частности, обеспечивает осветительный блок, который выполнен с транспортной структурой в по меньшей мере двух расположениях. Транспортная структура, в частности, является частью осветительного блока. Например, может быть обеспечен один интегрированный блок с транспортной структурой, интегрированной в (осветительный) блок. Необязательно, такой осветительный блок затем может быть зафиксирован в одном расположении. Альтернативно, конечный пользователь может выбрать требуемое расположение с помощью транспортной структуры.
Следовательно, в варианте осуществления транспортная структура может содержать привод, такой как гидравлический привод, пневматический привод, электрический привод, или механический привод, или комбинацию двух или более из них. Блок управления может управлять транспортной структурой. Например, блок управления может быть выполнен с возможностью размещать первый источник света, второй источник света, первый преобразующий длину волны элемент и второй преобразующий длину волны элемент в первом расположении или втором расположении путем сообщения команды приводу.
Также необязательно может быть возможным более двух расположений, например, когда имеется более чем два преобразующих длину волны элемента, или когда преобразующие длину волны элементы могут быть выбраны индивидуально и могут быть размещены один по ходу света от другого.
В конкретном варианте осуществления первый источник света и второй источник света содержат твердотельный источник света на основе СИД (такой как СИД или лазерный диод). Однако, дополнительно или альтернативно, также могут применяться источники света на основе органических светоизлучающих диодов (ОСИД). Также могут применяться другие типы источников света. Следовательно, первый источник света и второй источник света могут быть выбраны независимо из группы, состоящей из СИД и лазера. Термин "источник света" может также относиться к множеству источников света, такому как от 2 до 20 (твердотельных) (СИД) источников света. Следовательно, термин СИД может также относиться к множеству СИДов. Конечно, также может применяться более 20 источников света. В конкретных вариантах осуществления применяется подмножество первых источников света и подмножество вторых источников света. Кроме того, также могут применяться другие типы источников света, такие как третьи источники света, четвертые источники света и т.д., при этом каждый тип имеет различные спектральные распределения излучаемого света (см. также в других местах в настоящем документе). Источники света, в частности, содержатся осветительным блоком. Осветительный блок может быть встроен в осветительный прибор. Термин "осветительный блок" может также относиться к "лампе".
Первый источник света и второй источник света обеспечивают свет первого источника света и свет второго источника света, соответственно. Эти типы света отличаются спектральными распределениями. Например, первый источник света выполнен с возможностью генерировать синий свет (свет первого источника света), а второй источник света выполнен с возможностью генерировать красный свет (свет второго источника света). Следовательно, в варианте осуществления первый источник света содержит испускающий синий свет источник света, а второй источник света содержит испускающий красный свет источник света. Следовательно, например, первый источник света может испускать синий свет, а второй источник света может испускать красный свет.
Термины "фиолетовый свет" или "фиолетовое излучение", в частности, относятся к свету, имеющему длину волны в диапазоне около 380-440 нм. Термины "синий свет" или "синее излучение", в частности, относятся к свету, имеющему длину волны в диапазоне около 440-490 нм (в том числе некоторые фиолетовые и сине-зеленые оттенки). Термины "зеленый свет" или "зеленое излучение", в частности, относятся к свету, имеющему длину волны в диапазоне около 490-560 нм. Термины "желтый свет" или "желтое излучение", в частности, относятся к свету, имеющему длину волны в диапазоне около 540-570 нм. Термины "оранжевый свет" или "оранжевое излучение", в частности, относятся к свету, имеющему длину волны в диапазоне около 570-600. Термины "красный свет" или "красное излучение", в частности, относятся к свету, имеющему длину волны в диапазоне около 600-800 нм. Термин "розовый свет" или "розовое излучение" относятся к свету, имеющему синий и красный компоненты. Термины "видимый", "видимый свет" или "видимое излучение" относятся к свету, имеющему длину волны в диапазоне около 380-800 нм.
Осветительный блок по меньшей содержит мере первый преобразующий длину волны элемент (в настоящем документе также обозначенный как первый преобразующий элемент) и второй преобразующий длину волны элемент (в настоящем документе также обозначенный как второй преобразующий элемент). Эти преобразующие элементы выполнены с возможностью поглощать свет источников света от по меньшей мере одного из источников света и/или необязательно эмиссионный свет друг друга и обеспечивать эмиссионный свет (свет первого преобразующего длину волны элемента и свет второго преобразующего длину волны элемента, соответственно).
Следовательно, в первом расположении и втором расположении осветительный блок выполнен с возможностью обеспечивать (во время работы) свет осветительного блока, упомянутый свет имеет (во время работы в первом расположении или втором расположении, соответственно) практически одну и ту же цветовую точку, в то же время имеет различные индексы цветопередачи. Следовательно, в варианте осуществления осветительный блок выполнен с возможностью обеспечивать свет осветительного блока практически с одной и той же цветовой точкой, но с различными индексами цветопередачи, когда он расположен в первом расположении и втором расположении, соответственно.
В частности, в первом расположении свет первого источника света и, необязательно, свет второго источника света вместе со светом первого преобразующего длину волны элемента будут обеспечивать белый свет (свет осветительного блока). Кроме того, во втором расположении свет первого источника света и, необязательно, свет второго источника света вместе со светом второго преобразующего длину волны элемента и, необязательно, вместе со светом первого преобразующего длину волны элемента также обеспечивают белый свет (свет осветительного блока).
Как указано выше, необязательно, преобразующий длину волны элемент(ы) также может иметь возможность поглощать и преобразовывать свет другого элемента и обеспечивать, посредством этого свет преобразующего длину волны элемента. Следовательно, в частности, первый преобразующий длину волны элемент (в настоящем документе также обозначенный как первый преобразующий элемент) в состоянии преобразовывать по меньшей мере часть одного или более из света первого источника света и света второго источника света (и, необязательно, света второго преобразующего длину волны элемента) в свет первого преобразующего длину волны элемента, а второй преобразующий длину волны элемент (в настоящем документе также обозначенный как второй преобразующий элемент) в состоянии преобразовывать по меньшей мере часть одного или более из света первого источника света, света второго источника света и света первого преобразующего длину волны элемента в свет второго преобразующего длину волны элемента, имеющий спектральное распределение, отличающееся от света первого преобразующего длину волны элемента.
Как указано выше, эмиссионный свет преобразующих длину волны элементов отличается, то есть они имеют различные спектральные распределения (спектральные распределения света). В варианте осуществления каждый из первого преобразующего длину волны элемента и второго преобразующего длину волны элемента независимо содержат один или более из люминесцентного материала зеленого свечения (то есть излучающего зеленый свет), люминесцентного материала желтого свечения (то есть излучающего желтый свет) и люминесцентного материала оранжевого свечения (то есть излучающего оранжевый свет). Например, первый преобразующий длину волны элемент может обеспечивать зеленый свет, а второй преобразующий длину волны элемент может обеспечивать зеленый свет с относительно большим количеством желтого света. В обоих расположениях осветительным блоком может быть сгенерирован белый свет (то есть белый свет осветительного блока). Следовательно, фраза "первый преобразующий длину волны элемент способен преобразовывать по меньшей мере часть одного или более из света первого источника света и света второго источника света в свет первого преобразующего длину волны элемента, второй преобразующий длину волны элемент способен преобразовывать по меньшей мере часть одного или более из света первого источника света, света второго источника света и света первого преобразующего длину волны элемента в свет второго преобразующего длину волны элемента, имеющий спектральное распределение, отличающееся от света первого преобразующего длину волны элемента" обозначает тот факт, что свет второго преобразующего длину волны элемента имеет спектральное распределение, отличающееся от света первого преобразующего длину волны элемента.
Термин белый свет в настоящем документе известен специалистам в области техники. Он, в частности, относится к свету, имеющему коррелированную цветовую температуру (CCT) между около 2000 и 20000 К, в частности, 2700-20000 K, в частности, для общего освещения в диапазоне между около 2700 К и 6500 К, и, в частности, для целей подсветки в диапазоне между около 7000 К и 20000 К, и, в частности, в пределах около 15 SDCM (стандартное отклонение выравнивания цвета) от BBL (кривой абсолютно черного тела), в частности, в пределах около 10 SDCM от BBL, и даже более конкретно в пределах около 5 SDCM от BBL.
В варианте осуществления осветительный блок может также обеспечивать свет осветительного блока, имеющий коррелированную цветовую температуру (CCT) между около 5000 и 20000 К, например, СИД с непосредственным преобразованием люминофора (светодиод синего свечения с тонким слоем люминофора для получения, например, 10000 K). Следовательно, в конкретном варианте осуществления осветительный блок выполнен с возможностью обеспечивать свет осветительного блока с коррелированной цветовой температурой в диапазоне 5000-20000 K, и даже более конкретно в диапазоне 6000-20000 K, например, 8000-20000 K.
В обоих (или более) расположениях может быть обеспечен белый свет, имеющий в практически одну и ту же цветовую температуру или практически одну и ту же цветовую точку. Как известно в области техники, множество цветовых комбинаций могут обеспечивать свет с одной и той же цветовой точкой. В частности, в первом расположении и во втором расположении осветительный блок обеспечивает свет осветительного блока, имеющий цветовые точки в пределах 15 SDCM (стандартное отклонение выравнивания цвета) друг от друга, в частности, в пределах около 10 SDCM друг от друга, и даже более конкретно в пределах около 5 SDCM друг от друга. Альтернативно или дополнительно, практически одна и та же цветовая точка может также быть задана как две цветовые точки, у которых каждая разность по x и y, то есть каждая из Δx и Δy (света осветительного блока в по меньшей мере двух различных расположениях), соответственно, независимо равна или меньше, чем 0,03, в частности равна или меньше, чем 0,02, в частности, равна или меньше, чем 0,01, например, первая цветовая точка (0,35; 0,35) и вторая цветовая точка (0,33; 0,37) могут рассматриваться как цветовые точки расположений, имеющих одну и ту же цветовую точку. Эти значения 0,03, 0,02 и 0,01 соответствуют ~15 SDCM, ~10 SDCM и ~5 SDCM, соответственно, при цветовых температурах между около 3000 К - 5000 К по наименьшему диаметру эллипса(ов). Следовательно, в частности, осветительный блок выполнен с возможностью обеспечивать во время работы в первом расположении и во втором расположении свет осветительного блока, имеющий (во время работы, когда осветительный блок расположен в первом расположении или втором расположении) цветовые точки в пределах 15 SDCM (стандартное отклонение выравнивания цвета) друг от друга.
другой
Преобразующие длину волны элементы могут (каждый независимо) включать в себя один или более слоев люминесцентного материала, заделанного в пропускающий слой, или люминесцентного материала, молекулярно диспергированного в пропускающем слое. Также возможны гибриды, такие как люминесцентные материалы, заделанные в частицы, которые в свою очередь заделаны в пропускающий слой. Преобразующие длину волны элементы могут каждый независимо быть пленкой, слоем, таким как самонесущий слой, или телом. Преобразующие длину волны элементы могут быть выполнены как окно(окна) для выхода света осветительного блока. Однако следует отметить, что в некоторых вариантах осуществления это может относиться только к одному из расположений. В другом расположении преобразующий длину волны элемент может быть выполнен как окно для выхода света. Следовательно, в таких вариантах осуществления свет от источника(ов) света и свет преобразователя (см. дополнительно ниже) могут исходить от осветительного блока через и от преобразователя длины волны (во время использования устройства).
Преобразующие длину волны элементы могут также быть выполнены с возможностью работы в режиме отражения. Например, камера смешения света может содержать одну или более стенок, содержащих преобразователь длины волны (режим отражения) и/или окно выхода, содержащее преобразующие длину волны элементы (режим пропускания). Следовательно, в одном или более из первого расположения и второго расположения один или более из первого преобразующего длину волны элемента и второго преобразующего длину волны элемента размещены в режиме пропускания.
В частности, при применении источника света, который выполнен с возможностью излучать видимый свет, преобразователь может (таким образом) быть пропускающим. Таким образом, например, синий свет источника света, предполагая, что источник света выполнен с возможностью обеспечивать по меньшей мере синий свет, может проникать через преобразователь и может использоваться вместе с люминесценцией от преобразователя в качестве видимого света осветительного блока. При применении источника света, который выполнен с возможностью излучать УФ свет, преобразователь может быть в значительной степени непропускающим этот УФ свет. Преобразователь может быть, в частности, выполнен с возможностью поглощать практически весь УФ свет, который входит в преобразователь, и в значительной степени преобразовывать этот свет в люминесценцию. Следует отметить, что преобразователь может, таким образом, одновременно быть практически непропускающим для УФ света и по меньшей мере частично пропускающим видимый свет, такой как синий свет.
Термин "пропускающий" в настоящем документе может, в частности, относиться к преобразователю, который имеет светопропускание в диапазоне 20-100%, например, 20-95% для света, имеющего длину волны, выбранную в диапазоне длин волн видимого света. В настоящем документе термин "видимый свет", в частности, относится к свету, имеющему длину волны, выбранную в диапазоне 380-780 нм. Пропускание может быть обнаружено путем подачи света с конкретной длиной волны с первой интенсивностью в волновод в виде перпендикулярного излучения и отнесения интенсивности света на этой длине волны, измеренной после прохождения через материал, к первой интенсивности света, поданной на этой конкретной длине волны в материал (см. также E-208 и E-406 из CRC справочника по химии и физике, 69-е издание, 1088-1989). Следует отметить, что пластина волновода может быть окрашена вследствие присутствия люминесцентного материала (см. также ниже). Пропускание для УФ света, в частности, ниже 10%, например, ниже 5%, например, ниже 1%. Термин "пропускающий" в одном варианте осуществления относится к прозрачному, в другом варианте осуществления относится к полупрозрачному.
Преобразователь может иметь любую форму, например, в виде слоя или самонесущего корпуса. Он может быть плоским, изогнутым, профилированным, в форме квадрата, скругленным гексагональным, сферическим трубчатым, кубическим и т.д. Самонесущий корпус может быть жестким или гибким. Толщина может в общем случае быть в диапазоне 0,1-10 мм. Длина и/или ширина (или диаметр) могут быть в диапазоне, например, 0,01-5 м, таком как, 0,02-5 м, например, 0,1-50 мм. Преобразователь может быть слоем, например, нанесенным на пропускающую подложку; однако в общем случае преобразователь будет профилированным (гибким) телом. Преобразователь может (таким образом) также быть самонесущим и, например, быть пластиной или (гибким) объектом.
Термин "матрица" используется в настоящем документе для обозначения слоя или тела или профилированного предмета и т.д., который содержит в себе другой материал, такой как (дисперсный) люминесцентный материал.
Матрица (материал) может содержать один или более материалов, выбранных из группы, состоящей из пропускающей свет основы из органического материала, например, выбранных из группы, состоящей из PE (полиэтилена), PP (полипропилена), PEN (полиэтиленнафталата), PC (поликарбоната), полиметилакрилата (PMA), полиметилметакрилата (PMMA) (плексигласа или перспекса), ацетобутирата целлюлозы (CAB), силикона, поливинилхлорида (PVC), полиэтилентерефталата (PET), PETG (гликоль-модифицированного полиэтилентерефталата), PDMS (полидиметилсилоксана) и COC (циклоолефинового сополимера). Однако в другом варианте осуществления матрица (материал) может содержать неорганический материал. Предпочтительные неорганические материалы выбраны из группы, состоящей из стекол, (плавленного) кварца, пропускающих свет керамических материалов и силиконов. Также могут применяться гибридные материалы, содержащие как органические, так и неорганические части. В частности, в качестве материалов для матрицы (материала) предпочтительными являются PMMA, PET, прозрачный PC или стекло. И еще более конкретно, матрица содержит полиэтилентерефталат (PET).
Преобразующий длину волны элемент(ы) радиационно связан с источником света (или, как указано выше, множеством источников света). Термин "радиационно связанный", в частности, означает, что источник света и преобразующие длину волны элементы связаны друг с другом так, что по меньшей мере часть излучения, испускаемого источником света, принимается преобразующими длину волны элементами (и по меньшей мере частично преобразуется в люминесценцию) по меньшей мере в одном из упомянутых расположений. Опять же, это может, в частности, относится к одному из преобразующих длину волны элементов в первом расположении и к другому преобразующему длину волны элементу во втором расположении и т.д. Термин "люминесценция" относится к излучению, которое испускает(ют) преобразующие длину волны элементы при возбуждении светом источника света. Эта люминесценция в настоящем документе также называется светом преобразователя (который, по меньшей мере содержит видимый свет, см. также ниже).
Термины "выше по ходу света" и "ниже по ходу света" относятся к размещению элементов или признаков относительно распространения света от средства генерации света (здесь, в частности, первого источника света или второго источника света), причем относительно первого положения в пределах пучка света от средства генерации света второе положение в пучке света ближе к средству генерации света означает "выше по ходу света", а третье положение в пределах пучка света дальше от средства генерации света означает "ниже по ходу света".
Эмиссионный свет от преобразующих длину волны элементов при возбуждении светом, например, одного или более из первого и второго источника света имеет место, в частности, благодаря люминесцентному материалу. Термин "люминесцентный материал" может также относиться к множеству люминесцентных материалов (см. также выше). Термин "люминесцентный материал" может также относиться к смеси или комбинации различных люминесцентных материалов. В осветительном устройстве могут быть применены по меньшей мере два различных люминесцентных материала, так как каждый (по меньшей мере два) преобразующий длину волны элемент(ы) имеет свое собственное конкретное спектральное распределение света (излучения). Следует отметить, что в принципе идентичные типы люминесцентных материалов с различными концентрациями активатора уже могут приводить к различным люминесцентным материалам, так как такие материалы могут иметь различные спектры люминесценции. Следовательно, каждый преобразующий свет элемент может содержать один или более (различных) люминесцентных материалов. Один или более люминесцентных материалов (каждый независимо), в частности, выбраны из группы, состоящей из люминесцентных материалов на основе квантовых точек, неорганических люминесцентных материалов и органических люминесцентных материалов. Также может применяться комбинация различных типов люминесцентных материалов (и в первом, и во втором преобразующих свет элементах). Следовательно, термин преобразование может, в частности, относиться к преобразованию возбуждающего света в свет люминесценции (или эмиссионный свет) люминесцентным материалом. Преобразующие длину волны элементы, в частности, содержат по меньшей мере один люминесцентный материал.
В частности, осветительный блок содержит люминесцентный материал, который поглощает сине-зеленый свет, в частности, поглощает на длине волны, выбранной из диапазона 490-520 нм.
Соответствующими примерами органических люминесцентных материалов (которые могут независимо использоваться в качестве первого и второго люминесцентного материала) являются, например, перилены (например, люминесцентные материалы, известные под их торговой маркой Lumogen от компании BASF, Людвигсхафен, Германия: Lumogen F240 Orange, Lumogen F300 Red Lumogen F305 Red, Lumogen F083 Yellow, Lumogen F170 Yellow, Lumogen F850 Green), Yellow 172 от компании Neelikon Food Dyes & Chemical Ltd., Мумбаи, Индия, и люминесцентные материалы, такие как кумарины (например, Coumarin 6, Coumarin 7, Coumarin 30, Coumarin 153, Basic Yellow 51), нафталимиды (например Solvent Yellow 11, Solvent Yellow 116), Флюорол (Fluorol) 7GA, пиридины (например pyridine 1), пиррометаны (такие как Pyrromethene 546, Pyrromethene 567), уранин (uranine), родамины (например, Rhodamine 110, Rhodamine B, Rhodamine 6G, Rhodamine 3B, Rhodamine 101, Sulphorhodamine 101, Sulphorhodamine 640, Basic Violet 11, Basic Red 2), цианины (например, фталоцианин, DCM), стильбены (например, Bis-MSB, DPS), доступные у многих продавцов. Несколько других люминесцентных материалов, таких как кислотные красители, основные красители, субстантивные красители и дисперсные красители могут быть использованы, если они демонстрируют в достаточной мере высокий квантовый выход флуоресценции для предполагаемого использования. Органические материалы, представляющие особый интерес, которые могут применяться, содержат, например, BASF Lumogen 850 для зеленой люминесценции, BASF Lumogen F083 или F170 для желтой люминесценции, BASF Lumogen F240 для оранжевой люминесценции и BASF Lumogen F300 или F305 для красной люминесценции. Следовательно, люминесцентные материалы могут содержать, например, по меньшей мере два из вышеупомянутых органических люминесцентных материалов и, необязательно, один или более дополнительных органических люминесцентных материалов, которые также могут быть выбраны из вышеупомянутых органических люминесцентных материалов.
Некоторые конкретные неорганические люминесцентные материалы (которые могут независимо использоваться в качестве первого и второго люминесцентного материала) обсуждаются ниже.
2
4
2
4
2+
2+
Возможны несколько вариантов для излучателей зеленого свечения, в том числе один или более из (Ca, Sr, Ba)(Al, Ga, In)(O, S, Se):Eu, тиогаллат, в частности, такой люминесцентный материал, по меньшей мере содержащий Sr, Ga и S, такой как SrGaS:Eu. Эти типы люминесцентных материалов могут, в частности, быть узкополосными излучателями зеленого свечения.
3
5
12
3
5
12
1-x
x
3
5
12
3+
3+
Необязательно или альтернативно, неорганический люминесцентный материал может содержать MAO:Ce (гранатовый материал), причем M выбран из группы, состоящей из Sc, Y, Tb, Gd и Lu, причем A выбран из группы, состоящей из Al и Ga. Предпочтительно, M по меньшей мере содержит один или более из Y и Lu, и причем A по меньшей мере содержит Al. Эти типы материалов могут давать самые высокие величины эффективности. Варианты осуществления гранатов, в частности, включают в себя гранат MAO, причем M содержит по меньшей мере иттрий или лютеций, и причем A содержит по меньшей мере алюминий. Такой гранат может быть легирован церием (Ce), празеодимием (Pr) или комбинацией церия и празеодимия; в частности, однако, с по меньшей мере Ce. В частности, A содержит алюминий (Al), однако A может также частично содержать галлий (Ga) и/или скандий (Sc), и/или индий (In), в частности, вплоть до около 20% Al, конкретно, вплоть до около 10% Al (то есть ионы A по существу состоят из 90 или более мольных % Al и 10 или менее мольных % одного или более из Ga, Sc и In); A может, в частности, содержать вплоть до около 10% галлия. В другом варианте A и O могут быть по меньшей мере частично замещены Si и N. Элемент M может, в частности, быть выбран из группы, состоящей из иттрия (Y), гадолиния (Gd), тербия (Tb) и лютеция (Lu). Кроме того, Gd и/или Tb, в частности, присутствуют вплоть до количества около 20% M. В конкретном варианте осуществления гранатовый люминесцентный материал содержит (YLu)AlO:Ce, причем x равно или больше, чем 0 и равно или меньше, чем 1. Термин ":Ce" или ":Ce" указывает, что часть ионов металла (то есть в гранатах: часть ионов "M") в люминесцентном материале замещена Ce. В частности, гранат, содержащий лютеций, может обеспечить требуемую люминесценцию, в частности, когда лютеций составляет по меньшей мере 50% M.
3
2
5
8
3
0,98
0,02
3
2
5
8
2
5
8
1,5
0,5
5
8
2
3
3
3
3
2
5
8
2
5
8
2+
2+
Дополнительно или альтернативно, неорганический люминесцентный материал может также содержать люминесцентный материал, выбранный из группы, состоящей из двухвалентного европия, содержащего нитридный люминесцентный материал, или двухвалентного европия, содержащего оксонитридный люминесцентный материал, такой как один или более материалов, выбранных из группы, состоящей из (Ba, Sr, Ca)S:Eu, (Mg, Sr, Ca)AlSiN:Eu и (Ba, Sr, Ca)SiN:Eu. В этих составах европий (Eu) является в основном или только двухвалентным и замещает один или более обозначенных двухвалентных катионов. В общем, Eu не будет присутствовать в количествах, больших, чем 10% катионов, в частности, в диапазоне около 0,5-10%, более конкретно, в диапазоне около 0,5-5% относительно катиона(ов), который он замещает. Термин ":Eu" или ":Eu" указывает, что часть ионов металлов замещается Eu (в этих примерах Eu). Например, предполагая 2% Eu в CaAlSiN:Eu, правильная формула могла бы иметь вид (CaEu)AlSiN. Двухвалентный европий будет в основном замещать двухвалентные катионы, такие как вышеупомянутые двухвалентные щелочноземельные катионы, в частности Ca, Sr или Ba. Материал (Ba,Sr,Ca)S:Eu также может быть обозначен как MS:Eu, причем M является одним или более элементами, выбранными из группы, состоящей из бария (Ba), стронция (Sr) и кальция (Ca); в частности, M содержит в этом составе кальций или стронций, или кальций и стронций, в более частном случае, кальций. Здесь Eu вводится и замещает по меньшей мере часть M (то есть один или более из Ba, Sr и Ca). Кроме того, материал (Ba, Sr, Ca)SiN:Eu также может быть обозначен как MSiN:Eu, при этом M является одним или более элементами, выбранными из группы, состоящей из бария (Ba), стронция (Sr) и кальция (Ca); в частности, M содержит в этом составе Sr и/или Ba. В дополнительном конкретном варианте осуществления M состоит из Sr и/или Ba (не принимая во внимание наличие Eu), в частности 50-100%, в частности 50-90% Ba и 50-0%, в частности 50-10% Sr, например, BaSrSiN:Eu, (то есть 75% Ba; 25% Sr). Здесь Eu вводится и замещает по меньшей мере часть M, то есть один или более из Ba, Sr и Ca). Аналогично, материал (Ba, Sr, Ca)AlSiN:Eu также может быть обозначен как MAlSiN:Eu, при этом M является одним или более элементами, выбранными из группы, состоящей из бария (Ba), стронция (Sr) и кальция (Ca); в частности, M содержит в этом составе кальций или стронций, или кальций и стронций, в более частном случае, кальций. Здесь, Eu вводится и замещает по меньшей мере часть M (то есть один или более из Ba, Sr и Ca). Предпочтительно, в варианте осуществления неорганический люминесцентный материал содержит (Ca, Sr, Mg)AlSiN:Eu, предпочтительно CaAlSiN:Eu. Кроме того, в другом варианте осуществления, который может комбинироваться с предыдущим, неорганический люминесцентный материал содержит (Ca, Sr, Ba)SiN:Eu, предпочтительно (Sr, Ba)SiN:Eu. Термины "(Ca, Sr, Ba)" указывают, что соответствующий катион может быть занят кальцием, стронцием или барием. Он также указывает, что в таких материалах места, соответствующие катионам, могут быть заняты катионами, выбранными из группы, состоящей из кальция, стронция и бария. Таким образом, материал может, например, содержать кальций и стронций, или только стронций и т.д.
Неорганический люминесцентный материал может также содержать один или более люминесцентных материалов, выбранных из группы, состоящей из граната, содержащего трехвалентный церий, (см. выше) и оксонитрида, содержащего трехвалентный церий. Оксонитридные материалы часто также называются в области техники оксинитридными материалами.
Термин "неорганический люминесцентный материал" может, таким образом, также относиться к множеству различных неорганических люминесцентных материалов. Неорганический люминесцентный материал может состоять из преобразователя света, например, встроенного в матрицу, такого как, в частности, органический люминесцентный материал, или может быть вне преобразователя света, например, в виде слоя на преобразователе света, или может быть в другом месте в осветительном устройстве. Также возможны комбинации двух или более из таких расположений (см. также выше). Следовательно, в варианте осуществления неорганический люминесцентный материал, такой как люминесцентный материал на основе квантовых точек, встроен в матрицу.
Дополнительно или альтернативно, неорганический люминесцентный материал может содержать квантовые точки (КТ). Среди прочих узкополосных излучателей квантовые точки очень подходят для этой цели. Квантовые точки являются небольшими кристаллами полупроводникового материала, как правило, имеющими ширину или диаметр лишь нескольких нанометров. При возбуждении падающим светом квантовая точка излучает свет цвета, определяемого размером и материалом кристалла. Поэтому свет конкретного цвета может быть получен путем подбора размера точек. Это означает, что путем использования квантовых точек может быть получен любой спектр, поскольку они являются узкополосными излучателями.
2
2
Наиболее известные квантовые точки с испусканием в видимом диапазоне основаны на селениде кадмия (CdSe) с оболочкой, такой как сульфид кадмия (CdS) и сульфид цинка (ZnS). Также могут использоваться квантовые точки без кадмия, такие как фосфид индия (InP) и медно-индиевый сульфид (CuInS) и/или серебряно-индиевый сульфид (AgInS). Квантовые точки демонстрируют очень узкую полосу испускания, и, таким образом, они демонстрируют насыщенные цвета. Кроме того, цвет испускания может легко подстраиваться путем подбора размера квантовых точек.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Квантовые точки или люминесцентные наночастицы, которые в настоящем документе называются наночастицами преобразователя света, могут, например, содержать полупроводниковые квантовые точки на основе соединений II-VI групп, выбранных из группы, состоящей из CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe и HgZnSTe. В другом варианте осуществления люминесцентные наночастицы могут быть, например, полупроводниковыми квантовыми точками на основе соединений III-V групп, выбранными из группы, состоящей из GaN, GaP, GaAs, AlN, AlP, AlAs, InN, InP, InAs, GaNP, GaNAs, GaPAs, AlNP, AlNAs, AlPAs, InNP, InNAs, InPAs, GaAlNP, GaAlNAs, GaAlPAs, GaInNP, GaInNAs, GaInPAs, InAlNP, InAlNAs и InAlPAs. В еще одном дополнительном варианте осуществления люминесцентные наночастицы могут быть, например, полупроводниковыми квантовыми точками типа халькопирита I-III-VI2, выбранными из группы, состоящей из CuInS, CuInSe, CuGaS, CuGaSe, AgInS, AgInSe, AgGaS и AgGaSe. В еще одном дополнительном варианте осуществления люминесцентные наночастицы могут быть, например, полупроводниковыми квантовыми точками I-V-VI2, например, выбранными из группы, состоящей из LiAsSe, NaAsSe и KAsSe. В еще одном дополнительном варианте осуществления люминесцентные наночастицы могут быть, например, полупроводниковыми нанокристаллами на основе соединений IV - VI групп, такими как SbTe. В конкретном варианте осуществления люминесцентные наночастицы выбраны из группы, состоящей из InP, CuInS, CuInSe, CdTe, CdSe, CdSeTe, AgInS и AgInSe. В еще одном дополнительном варианте осуществления люминесцентные наночастицы могут быть, например, одним из полупроводниковых нанокристаллов на основе соединений II-VI, III-V, I-III-V и IV-VI групп, выбранными из материалов, описанных выше, с внутренними легирующими примесями, такими как ZnSe:Mn, ZnS:Mn. Легирующие элементы могут быть выбраны из Mn, Ag, Zn, Eu, S, P, Cu, Ce, Tb, Au, Pb, Tb, Sb, Sn и Tl. В настоящем документе люминесцентный материал на основе люминесцентных наночастиц также может содержать различные типы КТ, такие как CdSe и ZnSe:Mn.
Оказывается, что особенно выгодно использовать квантовые точки II-VI. Следовательно, в одном варианте осуществления люминесцентные квантовые точки на основе полупроводников содержат квантовые точки II-VI, в частности, выбранные из группы, состоящей из CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe и HgZnSTe, и, в более частном случае, выбранные из группы, состоящей из CdS, CdSe, CdSe/CdS и CdSe/CdS/ZnS.
В одном варианте осуществления применяются КТ без Cd. В конкретном варианте осуществления наночастицы преобразователя света содержат КТ III-V, а именно квантовые точки на основе InP, такие как КТ в виде ядра с оболочкой InP-ZnS. Следует отметить, что термины "InP квантовая точка" или "квантовая точка на основе InP" и аналогичные термины могут относиться к "непокрытым" InP КТ, но также и InP КТ в виде ядра с оболочкой, с оболочкой на ядре InP, такой как InP-ZnS КТ в виде ядра с оболочкой, например, как InP-ZnS КТ "точка в стержне".
2
Типичные точки сделаны из двойного сплава, такого как селенид кадмия, сульфид кадмия, арсенид индия и фосфид индия. Однако точки также могут быть сделаны из тройных сплавов, таких как сульфид селенида кадмия. Эти квантовые точки могут содержать всего лишь 100-100000 атомов в пределах объема квантовой точки диаметром 10-50 атомов. Это соответствует около 2-10 нанометров. Например, могут быть обеспечены сферические частицы, такие как CdSe, InP или CuInSe, диаметром около 3 нм. Люминесцентные наночастицы (без покрытия) могут иметь форму сферы, куба, стержней, проводов, диска, множества капсул и т.д. размером в одном измерении менее, чем 10 нм. Например, могут быть обеспечены наностержни CdSe длиной 20 нм и диаметром 4 нм. Следовательно, в варианте осуществления люминесцентные квантовые точки на основе полупроводника содержат квантовые точки в виде ядра с оболочкой. В еще одном варианте осуществления люминесцентные квантовые точки на основе полупроводника содержат наночастицы "точки в стержнях". Также может применяться комбинация различных типов частиц. Например, могут применяться частицы в виде ядра с оболочкой и "точки в стержнях" и/или могут применяться комбинации двух или более из вышеупомянутых наночастиц, такие как CdS и CdSe. Здесь термин "различные типы" может относиться к различной геометрии, а также к различным типам полупроводникового люминесцентного материала. Следовательно, также может применяться комбинация двух или более из (указанных выше) квантовых точек или люминесцентных наночастиц.
Одним примером, например, полученным из WO 2011/031871, способа производства полупроводникового нанокристалла является процесс коллоидного роста.
В варианте осуществления наночастицы могут содержать полупроводниковые нанокристаллы, включающие в себя ядро, содержащее первый полупроводниковый материал, и оболочку, содержащую второй полупроводниковый материал, причем оболочка расположена поверх по меньшей мере части поверхности ядра. Полупроводниковый нанокристалл, включающий в себя ядро и оболочку, также называется полупроводниковым нанокристаллом типа "ядро-оболочка".
Например, полупроводниковый нанокристалл может включать в себя ядро, имеющее формулу MX, где M может быть кадмием, цинком, магнием, ртутью, алюминием, галлием, индием, таллием или их смесями, а X может быть кислородом, серой, селеном, теллуром, азотом, фосфором, мышьяком, сурьмой или их смесями. Примеры материалов, подходящих для использования в качестве полупроводниковых ядер нанокристалла, включают в себя, но не ограничиваются только этим, ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdO, CdS, CdSe, CdTe, MgS, MgSe, GaAs, GaN, GaP, GaSe, GaSb, HgO, HgS, HgSe, HgTe, InAs, InN, InP, InSb, AlAs, AlN, AlP, AlSb, TlN, TlP, TlAs, TlSb, PbO, PbS, PbSe, PbTe, Ge, Si, сплав, включающий в себя любой из предшествующих материалов, и/или смесь, включающую в себя любой из предшествующих материалов, в том числе тройные и четверные смеси или сплавы.
Оболочка может быть полупроводниковым материалом, имеющим состав, который является таким же или отличается от состава ядра. Оболочка содержит покрытие из полупроводникового материала на поверхности ядра, полупроводниковый нанокристалл может включать в себя элемент IV группы, соединение групп II-VI, соединение групп II-V, соединение групп III-VI, соединение группа III-V, соединение групп IV-VI, соединение групп I-III-VI, соединение групп II-IV-VI, соединение групп II-IV-V, сплавы, включающие в себя любые из предшествующих материалов, и/или смеси, включающие в себя любые из предшествующих материалов, в том числе тройные и четверные смеси или сплавы. Примеры включают в себя, но не ограничиваются только этим, ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdO, CdS, CdSe, CdTe, MgS, MgSe, GaAs, GaN, GaP, GaSe, GaSb, HgO, HgS, HgSe, HgTe, InAs, InN, InP, InSb, AlAs, AlN, AlP, AlSb, TlN, TlP, TlAs, TlSb, PbO, PbS, PbSe, PbTe, Ge, Si, сплав, включающий в себя любой из предшествующих материалов, и/или смесь, включающую в себя любой из предшествующих материалов. Например, покрытия ZnS, ZnSe или CdS могут быть выращены на полупроводниковых нанокристаллах CdSe или CdTe.
Примеры материалов оболочки полупроводникового нанокристалла (ядра) включают в себя, без ограничения: красный (например, (CdSe)ZnS (ядро)оболочка), зеленый (например, (CdZnSe)CdZnS (ядро)оболочка и т.д.) и синий (например, (CdS)CdZnS (ядро)оболочка) (см. дополнительно также выше для примеров конкретных наночастиц преобразователя света на основе полупроводников).
Следовательно, в конкретном варианте осуществления наночастицы преобразователя света выбраны из группы, состоящей из наночастиц ядро-оболочка, при этом ядра и оболочки содержат один или более из CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe, GaN, GaP, GaAs, AlN, AlP, AlAs, InN, InP, InAs, GaNP, GaNAs, GaPAs, AlNP, AlNAs, AlPAs, InNP, InNAs, InPAs, GaAlNP, GaAlNAs, GaAlPAs, GaInNP, GaInNAs, GaInPAs, InAlNP, InAlNAs и InAlPAs.
В общем, ядра и оболочки содержат один и тот же класс материалов, но по существу состоят из различных материалов, например, оболочка из ZnS, окружающая ядро из CdSe и т.д.
При переключении с первого расположения на второе расположение может быть необходимым точно подстроить цветовую точку для достижения требуемой (заранее заданной) цветовой точки. Это может быть, в частности, сделано путем подстройки интенсивности одного или более из первого и второго источников света. Допуская, например, первый источник синего света и второй источник красного света, интенсивность источника красного света может быть подстроена для удержания обоих расположений близко к BBL (и близко к цветовой точке друг друга). Следовательно, в варианте осуществления один или более из первого источника света и второго источника света имеют перестраиваемую интенсивность света, а осветительный блок дополнительно содержит блок управления, выполненный с возможностью управлять перестраиваемой интенсивностью света одного или более из первого источника света и второго источника света, имеющий перестраиваемую интенсивность света в зависимости от первого и второго расположений. Блок управления может, например, управлять интенсивностью света одного или более источников света в зависимости от расположения на основании заранее заданных настроек. Альтернативно или дополнительно, блок управления может управлять интенсивностью света одного или более источников света в зависимости от сигнала оптического датчика, который может быть, в частности, выполнен с возможностью измерять свет осветительного блока. На основании сигнала оптического датчика блок управления может точно подстраивать цветовую точку (света осветительного блока) и, необязательно, также одно или более из CRI и эффективности (путем управления интенсивностью одного или более из первого и второго источников света). Следовательно, в варианте осуществления осветительный блок может дополнительно содержать оптический датчик, причем блок управления выполнен с возможностью управлять перестраиваемой интенсивностью света одного или более из первого источника света и второго источника света, имеющих перестраиваемую интенсивность света в зависимости от сигнала оптического датчика. Термин "оптический датчик" может также относиться ко множеству оптических датчиков. Оптический датчик может включать в себя датчик, выполненный с возможностью измерять цветовую точку света, или датчик, выполненный с возможностью измерять спектральное распределение света и т.д.
Возможно множество расположений для получения первого расположения и второго расположения. Можно придумать преобразующие длину волны элементы рядом друг с другом, ниже по ходу света друг за другом и т.д. В конкретном варианте осуществления первое и второе расположение получаются путем помещения одного из преобразующих длину волны элементов перед другим в первом расположении и не друг перед другом во втором расположении. В последнем расположении источник(и) света вместе с первым или вторым преобразующим длину волны элементом может обеспечивать свет осветительного блока. Следовательно, в варианте осуществления транспортная инфраструктура выполнена с возможностью размещать в первом расположении первый преобразующий длину волны элемент ниже по ходу света от первого источника света и второго источника света, а во втором расположении первый преобразующий длину волны элемент и второй преобразующий длину волны элемент в расположении (стопкой) ниже по ходу света от первого источника света и второго источника света. Однако в еще одном варианте осуществления, который, необязательно, может быть скомбинирован с предыдущим вариантом осуществления, транспортная инфраструктура выполнена с возможностью размещать в первом расположении первый преобразующий длину волны элемент ниже по ходу света от первого источника света и второго источника света, а во втором расположении второй преобразующий длину волны элемент в расположении стопкой ниже по ходу света от первого источника света и второго источника света.
Как было указано выше, осветительный блок может содержать два или более преобразующих свет элементов. Например, первый преобразующий свет элемент может содержать в одном варианте осуществления стопку преобразующих свет элементов. Аналогично, в другом варианте осуществления, который может быть скомбинирован с предыдущим вариантом осуществления, второй преобразующий свет элемент в одном варианте осуществления содержит стопку преобразующих свет элементов.
Необязательно, в расположении стопкой между смежными преобразующими элементами может быть ненулевое расстояние.
Альтернативно или дополнительно, могут быть позволены не только два расположения, но также осветительным устройством могут быть обеспечены и более двух расположений. Следовательно, в варианте осуществления осветительный блок содержит множество преобразующих длину волны элементов, причем транспортная инфраструктура выполнена с возможностью размещать первый источник света, второй источник света и упомянутое множество преобразующих длину волны элементов во множестве расположений путем перемещения одного или более из них, причем по меньшей мере в первом расположении и втором расположении осветительный блок обеспечивает свет осветительного блока, имеющий практически одну и ту же цветовую точку, в то же время имеющий различные индексы цветопередачи.
Осветительный блок может использоваться для всех типах применений. Например, осветительный блок может применяться для наружного освещения, такого как освещение стадиона, дорожного освещения, в карманных фонариках или для транспортного освещения, например, велосипедных ламп или автомобильного освещения, или для внутреннего освещения, такого как освещение в торговых предприятиях, офисное освещение или домашнее освещение и т.д. Следовательно, может быть также полезно добавить датчик, который может воспринимать (наружные) параметры, например, один или более из тумана, дымки, температуры, дождя, снега, темноты, света, высоты солнца и т.д. Поэтому в варианте осуществления осветительный блок дополнительно содержит датчик, выполненный с возможностью воспринимать внешнее относительно осветительного блока условие, причем осветительный блок дополнительно содержит блок управления, выполненный с возможностью управлять светом осветительного блока в зависимости от сигнала датчика.
Изобретение также обеспечивает осветительный прибор, содержащий осветительный блок, как определено в настоящем документе, такой как уличный фонарь/осветительный прибор или стадионный фонарь/осветительный прибор. Осветительный блок или осветительный прибор могут, например, быть использованы для обеспечения белого света, который имеет управляемую цветопередачу. Осветительный блок или осветительный прибор могут, например, также быть использованы для управления эффективностью и подбором свойств освещения в зависимости от потребности. В частности, как указано выше, осветительный блок или осветительный прибор могут, например, быть использованы для наружного освещения. Однако осветительный блок также может быть частью или может быть применен, например, в офисных осветительных системах, системах для бытового применения, магазинных осветительных системах, домашних осветительных системах, системах подстветки, системах точечного освещения, театральных осветительных системах, системах для волоконно-оптического применения, проекционных системах, системах отображения с самоподсветкой, пиксельных системах отображения, сегментных системах отображения, системах для предупредительных знаков, системах для медицинского освещения, системах для указательных знаков, системах для декоративного освещения, портативных системах, автомобильных приложениях, системах освещения теплиц, освещении для садоводства или ЖК подсветке.
Термин "практически" в настоящем документе, например, во фразе "практически весь свет" или "состоит практически из" будет понятен специалистам в области техники. Термин "практически" может также включать в себя варианты осуществления с "целиком", "полностью", "все" и т.д. Следовательно, в вариантах осуществления термин "практически" также может быть удален. Где это применимо, термин "практически" может также относиться к 90% или выше, в частности, 95% или выше, в частности, 99% или выше, и в еще более конкретно, 99,5% или выше, в том числе 100%. Термин "содержит" включает в себя также варианты осуществления, в которых термин "содержит" означает "состоит из". Термин "и/или", в частности, относится к одному или более элементам, упомянутым до и после "и/или". Например, фраза "элемент 1 и/или элемент 2" и аналогичные фразы могут относиться к одному или более из элемента 1 и элемента 2. Термин "содержащий" в варианте осуществления может относиться к "состоящий из", но в другом варианте осуществления может также относиться к "содержащий по меньшей мере определенные компоненты и, необязательно, один или более других компонентов".
Кроме того, термины первый, второй, третий и т.п. в описании и в формуле изобретения используются для того, чтобы различать подобные элементы, и не обязательно для того, чтобы описывать последовательный или хронологический порядок. Следует понимать, что термины, используемые таким образом, являются взаимозаменяемыми при соответствующих обстоятельствах, и что варианты осуществления изобретения, описанного в настоящем документе, способны работать в других последовательностях, чем описанные или проиллюстрированные в настоящем документе.
Устройства в настоящем документе, среди прочего, описаны во время работы. Как будет понятно специалистам в области техники, изобретение не ограничивается способами работы или устройствами в работе.
Следует отметить, что вышеупомянутые варианты осуществления иллюстрируют, а не ограничивают изобретение, и что специалисты в области техники смогут спроектировать много альтернативных вариантов осуществления, не отступая от объема прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения любые ссылочные позиции, помещенные между круглыми скобками, не должны рассматриваться как ограничение формулы изобретения. Использование глагола "содержать" и его спряжений не исключает наличие элементов или этапов, помимо указанных в формуле изобретения. Единственное число элемента не исключает наличие множества таких элементов. В пункте формулы изобретения, описывающем устройство, перечисляющем несколько средств, несколько из этих средств могут быть осуществлены одним и тем же элементом аппаратных средств. Тот факт, что некоторые меры перечислены во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что комбинация этих мер не может быть использована с выгодой.
Изобретение дополнительно применимо к устройству, содержащему один или более отличительных признаков, описанных в описании и/или показанных на прилагаемых чертежах. Изобретение дополнительно относится к способу или процессу, содержащему один или более отличительных признаков, описанных в описании и/или показанных на прилагаемых чертежах.
Различные аспекты, рассмотренные в этом патенте, могут быть скомбинированы для обеспечения дополнительных преимуществ. Кроме того, некоторые из признаков могут формировать основу для одной или нескольких выделенных заявок.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Теперь будут описаны варианты осуществления изобретения, только в качестве примера, со ссылкой на прилагаемые (схематичные) чертежи, на которых соответствующие ссылочные обозначения указывают соответствующие части и на которых:
фиг. 1a-1c схематично изображают некоторые аспекты изобретения;
фиг. 2a-2f схематично изображают некоторые варианты осуществления и расположения;
фиг. 3 схематично изображает некоторые варианты осуществления осветительного прибора;
Чертежи не обязательно выполнены в масштабе.
Фиг. 4a-4d изображают различные эмиссионные спектры различных комбинаций источников света и люминесцентных материалов, все из которых приводят к одной и той же цветовой точке;
фиг. 5a-5d изображают эмиссионные спектры различных люминофоров (P1, P2 и P3) (фиг. 5a) и различные эмиссионные спектры различных комбинаций источников света и люминесцентных материалов, все из которых приводят к одной и той же цветовой точке (фиг. 5b-5d). По оси x на фиг. 4a-4c и 5a-5d обозначена длина волны в нанометрах; по оси y интенсивность в условных единицах.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Фиг. 1 схематично изображает осветительный блок 100, содержащий первый источник 110 света, выполненный с возможностью генерировать свет 111 первого источника света, второй источник 210 света, выполненный с возможностью генерировать свет 211 второго источника света. Свет 211 второго источника света имеет спектральное распределение, отличающееся от света 111 первого источника света, например, синий и красный свет, соответственно. Например, источник синего света может испускать синий свет в диапазоне 400-500 нм, в частности, 440-490 нм, а источник красного света испускает красный свет в диапазоне 600-800 нм.
Кроме того, осветительный блок содержит первый преобразующий длину волны элемент 1100, способный преобразовывать по меньшей мере часть одного или более из света 111 первого источника света и света 211 второго источника света в свет 1101 первого преобразующего длину волны элемента. Здесь в этом расположении первый преобразующий длину волны элемент 1100 расположен ниже по ходу света от первого источника 110 света и второго источника 210 света и будет, таким образом, генерировать свет 1101 первого преобразующего длину волны элемента на основании преобразования одного или более из света 111 первого источника света и света 211 второго источника света.
В общем (то есть не ограничиваясь этим конкретным схематично изображенным вариантом осуществления), только свет одного из источников света будет преобразован, в то время как свет другого источника света может быть использован для подстройки цветовой точки.
Кроме того, осветительный блок 100 содержит второй преобразующий длину волны элемент 2100, способный преобразовывать по меньшей мере часть одного или более из света 111 первого источника света, света 211 второго источника света и света 1101 первого преобразующего длину волны элемента в свет 2101 второго преобразующего длину волны элемента (например, со ссылкой на фиг. 2e, этот свет 2101 второго преобразующего длину волны элемента генерируется во втором преобразующем длину волны элементе 2100 при возбуждении одним или более из света 111 первого источника света, света 211 второго источника света). Этот последний вариант будет объяснен ниже. В расположении, схематично изображенном на фиг. 1a, очевидно, что второй преобразующий длину волны элемент 2100 способен преобразовывать свет. Он способен делать это при освещении возбуждающим светом. Однако в этом расположении он не будет это делать; при изменении на другое расположение, где второй преобразующий длину волны элемент 2100 (также) размещен ниже по ходу света от источника(ов) света, второй преобразующий длину волны элемент 2100 будет преобразовывать свет. Поэтому применяется термин "способен преобразовывать". Второй преобразующий длину волны элемент 2100 и первый преобразующий длину волны элемент 1100 имеют спектральное распределение, отличающееся от света 1101 первого преобразующего длину волны элемента.
2
2
3
5
12
3
5
12
1-x
3
x
2-x-z
x
5-y
y
8-y
y
z
Люминесцентный материал обычно может поглощать свет в диапазоне длин волн от 400 нм до 500 нм. Люминесцентный материал обычно излучает свет в диапазоне длин волн от 480 нм до 600 нм. В варианте осуществления мы предлагаем использование органических люминофоров. Примерами подходящих преобразующих длину волны органических материалов являются органические люминесцентные материалы на основе производных перилена, например составы, продающиеся под названием Lumogen компанией BASF. Примеры подходящих составов, которые являются коммерчески доступными, включают в себя, но не ограничиваются только этим, Lumogen Red F305, Lumogen Orange F240, Lumogen Yellow F083, и Lumogen F170 и их комбинации. Предпочтительно, органический люминесцентный материал может быть прозрачным и нерассеивающим. В другом варианте осуществления мы предлагаем использование квантовых точек. Квантовые точки (или стержни) являются небольшими кристаллами полупроводникового материала, как правило, имеющими ширину или диаметр лишь нескольких нанометров. При возбуждении падающим светом квантовая точка излучает свет цвета, определяемого размером и материалом кристалла. Поэтому может быть получен свет конкретного цвета путем подбора размера точек. Большинство известных квантовых точек с испусканием в видимом диапазоне основаны на селениде кадмия (CdSe) с оболочкой, такой как сульфид кадмия (CdS) и сульфид цинка (ZnS). Также могут использоваться квантовые точки без кадмия, такие как фосфид индия (InP) и медно-индиевый сульфид (CuInS) и/или серебряно-индиевый сульфид (AgInS). Квантовые точки показывают очень узкую полосу испускания, и, таким образом, они показывают насыщенные цвета. Кроме того, цвет испускания может быть легко подстраиваемым путем подбора размера квантовых точек. Любой тип квантовой точки, известный в области техники, может быть использован в настоящем изобретении. Однако по причинам экологической безопасности и заботы об окружающей среде может быть предпочтительно использовать квантовые точки без кадмия или по меньшей мере квантовые точки, имеющие очень низкое содержание кадмия. В другом варианте осуществления мы предлагаем использование неорганического люминофора. Удаленный люминофорный элемент может также содержать дополнительный неорганический люминофор. Примеры неорганических люминофорных материалов включают в себя, но не ограничиваются, легированный церием (Ce) YAG (YAlO) или LuAG (LuAlO). YAG, легированный Ce, излучает желтоватый свет, тогда как LuAG, легированный Ce, излучает желто-зеленоватый свет. Примеры других неорганических люминофорных материалов, которые испускают красный свет, могут включать в себя, но не ограничиваются ECAS и BSSN; ECAS является CaAlSiN:Eu, где 0<x≤1, предпочтительно 0<x≤0,2; и BSSN является BaMSiAlNO:Eu, где M представляет собой Sr или Ca, 0≤x≤1, 0≤y≤4, 50,0005≤z≤0,05, и предпочтительно 0≤x≤0,2). Также возможно использовать материалы с большим стоксовым сдвигом.
Кроме того, осветительный блок 100 содержит транспортную инфраструктуру 20, выполненную с возможностью размещать первый источник 110 света, второй источник 210 света, первый преобразующий длину волны элемент 1100 и второй преобразующий длину волны элемент 2100 в первом расположении или втором расположении путем перемещения одного или более из них. Здесь два расположения могли бы быть получены, например, когда второй преобразующий длину волны элемент 2100 сдвигается или поворачивается в положение, которое в настоящий момент имеет первый преобразующий длину волны элемент 1100.
Как указано выше, в первом расположении и втором расположении осветительный блок обеспечивает свет 101 осветительного блока, имеющий практически одну и ту же цветовую точку, в то же время имеющий различные индексы цветопередачи. Это может быть сделано, например, путем использования первого синего источника света, второго красного источника света, испускающего зеленый свет первого преобразующего длину волны элемента 1100, испускающего зеленый свет второго преобразующего длину волны элемента 2100, испускающего свет в другой цветовой точке зеленого цвета, и путем размещения первого преобразующего длину волны элемента 1100 как показано - в первом расположении - или путем размещения второго преобразующего длину волны элемента 2100 в настоящем положении первого преобразующего длину волны элемента 1100 - во втором расположении - и, когда необходимо, точной подстройки цветовой точки путем подстройки интенсивности одного или более из первого и второго источников света. Следует отметить, что, необязательно, также могут быть использованы другие источники света для точной подстройки цветовой точки.
Здесь первый преобразующий длину волны элемент 1100 и второй преобразующий длину волны элемент 2100 могут, в частности, пропускать свет первого источника света и второго источника света. Это показано стрелкой света 111 и стрелкой света 211 ниже по ходу света от первого преобразующего длину волны элемента 1100. Свет 101 осветительного блока в общем будет состоять из (i) одного или более из света 1101 первого преобразующего длину волны элемента и света 2101 второго преобразующего длину волны элемента и (ii) одного или более из света первого источника 110 света и света второго источника 210 света. Однако относительные величины вкладов будут отличаться для первого и второго расположения.
2
2
3
2
4
Фиг. 1a схематично изображает осветительный блок, содержащий полость 27, сформированную стенкой 7 и окном 37 для выхода света, которое в этом случае содержит первый преобразующий длину волны элемент 1100. Стенка 7 в общем случае может содержать отражающую поверхность 17. Например, стенка может содержать Тефлон или содержать покрытие из TiO, AlO или BaSO.
Номер позиции 30 обозначает (необязательный) блок управления. Этот блок 30 управления может быть выполнен с возможностью управлять осветительным блоком, например, по команде пользователя разместить осветительный блок 100 в первой или втором расположении (или дополнительных расположениях, см. также ниже). Этот блок 30 управления может также применяться для управления, например, интенсивностью одного или более из первого и второго источников света для точной подстройки цветовой точки света 101 осветительного блока. С этой целью осветительный блок может дополнительно содержать оптический датчик 40, который может быть размещен внутри или вне полости, в частности, выполнен с возможностью определять цветовую точку света 101 осветительного блока, и дает сигнал обратной связи датчика блоку управления для управления CRI, цветовой точкой и т.д. (Необязательный) датчик 50 также может быть частью осветительного блока, который, например, может быть выполнен с возможностью измерять параметры вне осветительного блока (или осветительного прибора, см. также ниже), например, дождь, туман и т.д. На основании таких параметров блок 30 управления может выбрать одно из возможных расположений. Однако следует отметить, что также может быть возможным, что задано фиксированное расположение осветительного блока 100. Например, на заводе-производителе может быть задано одно возможное расположение осветительного блока 100, когда известно конечное применение.
Следовательно, в варианте осуществления осветительный блок может содержать помимо СИДов и люминофорного элемента датчик и драйвер (привод транспортной инфраструктуры). Например, датчик может обнаруживать наличие люминофорного элемента, и, соответственно, контроллер будет управлять драйвером для возбуждения СИД конкретным током, необходимым для получения света с конкретным CCT и CRI. В другом примере датчик может обнаруживать CCT и CRI света, и, соответственно, контроллер будет управлять драйвером для возбуждения СИД конкретным током, необходимым для получения света, имеющего другой конкретный CCT и CRI. В другом примере датчик является датчиком времени или может обнаруживать другую входную переменную (например, интенсивность света, дождь, туман, температуру, влажность, ...), и, соответственно, контроллер будет управлять драйвером для возбуждения СИД конкретным током, необходимым для получения света, имеющего другой конкретный CCT и CRI.
В некоторое время дня могло бы быть желательным иметь высокий индекс цветопередачи (CRI), в то время как в другое время высокую эффективность. Например, в 21:00 желателен свет, имеющий CRI предпочтительно выше 80, в то время как в 1:00 свет с более низкими CRI все еще приемлем, будучи при этом более эффективным. Поэтому с этой целью интересно иметь осветительный блок 100 или осветительный прибор 5 (содержащий такой осветительный блок 100), который может переключаться между высоким CRI-низкой эффективностью и низким CRI-высокой эффективностью при заданной цветовой температуре, как схематично изображено на фиг. 1b. В частности, чтобы получить лампу с низким CRI может быть желательным иметь провал в сине-зеленой части спектра, см фиг. 1с. Фиг. 1c показывает распределение света типичного источника света на основе СИД с люминофорным преобразованием. Свет осветительного прибора обозначен ссылкой 5101, он может состоять из света (101) осветительного блока от одного или более осветительных блоков, как описано в настоящем документе.
Чтобы иметь такую настраиваемую лампу, мы предлагаем, среди прочего, использовать СИД синего и красного свечения и использовать удаленный/прилежащий люминофор для изменения положения испускания люминофора зеленого/желтого свечения и регулировку интенсивности СИД красного свечения, чтобы оставаться на линии абсолютно черного тела с требуемой цветовой температурой и изменять только положение испускания излучателя зеленого свечения, см фиг. 2a. Следует отметить, что на фиг. 2a и аналогичных фигурах первый преобразующий длину волны элемент 1100 и один или более из первого и второго источников света являются радиационно связанными в расположении, изображенном слева; второй преобразующий длину волны элемент 2100 и один или более из первого и второго источников света являются радиационно связанными в расположении, изображенном справа. Фиг. 2b схематично изображает первый преобразующий свет элемент 1100, который заменяется вторым преобразующим свет элементом 2100, создавая посредством этого другое расположение. Например, может быть вставлена пластина/диск люминофора (транспортной инфраструктурой).
Следует отметить, что свет 101 осветительного блока в общем по меньшей мере содержит свет одного или более из первого и второго преобразующих длину волны элементов и в общем также по меньшей мере свет одного или более, в частности, по меньшей мере обоих из первого источника света и второго источника света.
Альтернативно или дополнительно, преобразующий свет элемент может быть размещен ниже по ходу света (или выше по ходу света) от другого преобразующего свет элемента, как схематично показано на фиг. 2c. Таким образом, может быть обеспечено дополненное люминофором осветительное устройство, в котором вторая пластина/диск люминофора может быть расположен поверх первой пластины/диска люминофора. Предполагая, что можно разместить или преобразующий длину волны элемент 1100 (см. фиг. 2c слева), или преобразующий длину волны элемент 2100 (то же самое, что фиг. 2c слева, но элемент 2100 вместо 1100), или оба преобразующих длину волны элемента (фиг. 2c справа), имеется три возможных расположения. Привод (не показан) может располагать преобразующие длину волны элементы в соответствующих расположениях. Альтернативно или дополнительно, может быть применено более чем два преобразующих свет элемента, см. фиг. 2d, что также открывает опцию обеспечения более чем двух расположений. Следовательно, например, может быть использовано более чем две пластины/диска люминофора.
Фиг. 2c и 2d схематично изображают варианты осуществления, в которых может быть применено одно или более расположений стопкой преобразующих длину волны элементов. Следовательно, транспортная инфраструктура (не показана) выполнена с возможностью размещать в первом расположении первый преобразующий длину волн элемент ниже по ходу света от первого источника света и второго источника света, а во втором расположении второй преобразующий длину волны элемент в расположении (стопкой) ниже по ходу света от первого источника света и второго источника света. В таких вариантах осуществления преобразующий длину волны элемент ниже по ходу света от другого преобразующего длину волны элемента может быть выполнен с возможностью поглощать часть света преобразующего длину волны элемента, размещенного выше по ходу света от такого преобразующего длину волны элемента, например, второй преобразующий длину волны элемент 2100, преобразующий по меньшей мере часть света (не показан) первого преобразующего длину волны элемента.
Альтернативно или дополнительно, два или более преобразующих свет элемента также могут быть размещены рядом друг с другом (см. также фиг. 1a), как, например, изображено на фиг. 2e. Здесь в качестве примера изображены три люминесцентных преобразующих элемента 1100, 2100, 3100. Однако также может применяться более чем три или только два. Путем перемещения источников света 110, 210 и/или преобразующих свет элементов 1100, 2100, ... могут быть получены различные расположения. Следовательно, например, может быть получено дополненное люминофором осветительное устройство, содержащее перемещаемый люминофорный элемент, содержащий по меньшей мере две различных люминесцентных области.
В варианте осуществления преобразователь света размещен на удалении от источника света. В частности, органические люминесцентные материалы размещены на удалении от кристалла СИД (то есть они не имеют физического контакта с СИД). Кратчайшее расстояние между источником света (выходной поверхностью), таким как (кристалл) СИД, и одним или более люминесцентными материалами, предпочтительно всеми люминесцентными материалами, может быть больше 0 мм, в частности равным или больше, чем 0,1 мм, например, 0,2 или больше, а в некоторых вариантах осуществления даже равным или больше, чем 10 мм, например, 10-100 мм. Удаленное расположение может дополнительно увеличить срок службы. Однако настоящее изобретение также включает в себя применения, в которых преобразователь света находится в физическом контакте с кристаллом СИД (или другим источником света (поверхностью)). На ненулевом расстоянии, но на удалении от источника света, может также быть указано как "поблизости от". На фиг. 2f схематично показаны варианты осуществления, где d указывает расстояние между источником(ами) света и преобразующими свет элементами. Предполагая, что СИД является источником света, расстояние d является расстоянием между кристаллом СИД и преобразующим свет элементом(ами).
Фиг. 3 (а также фиг. 1b) схематично изображает варианты осуществления лампы (слева) и осветительного прибора (справа), которые могут содержать один или более осветительных блоков 100, как описано в настоящем документе.
Фиг. 4a-4c показывают три из набора из пяти расположений, каждое из которых обеспечивает одну и ту же цветовую точку (цветовую температуру), около (0,8, 0,8), но каждое расположение имеет различный CRI и эффективность (как показано на фиг. 4d). CRI по оси x фиг. 4d увеличивается с уменьшением эффективности; максимум пика (λp) уменьшается слева направо, а полная ширина на полувысоте максимума (ПШПВ) уменьшается слева направо, за исключением точки D и, в частности, точки E, последняя из которых имеет ПШПВ 88 нм. Используется СИД синего свечения, который излучает свет, имеющий λпик (λп) при 450 нм, и используется СИД красного свечения, который излучает свет, имеющий λпик при 610 нм (см. графики). λпик и ПШПВ испускания люминофора указаны в таблице ниже. Точки A-E указывают следующие вариации источника света с промежуточной длиной волны:
Точки на фиг. 4d
A
B
C
D
E
Максимум пика (λп) [нм]
575
560
550
545
540
Полная ширина на полувысоте максимума [нм] (ПШПВ)
35
35
32
39
88
Следовательно, изобретение может обеспечить дополненное люминофором осветительное устройство, содержащее: первый источник света, испускающий свет первого источника света, имеющий первое распределение длин волн, второй источник света, испускающий свет второго источника света, имеющий второе распределение длин волн, первый преобразующий свет элемент, содержащий первый люминесцентный материал, поглощающий свет первого источника света с первым распределением длин волн и излучающий первый преобразованный свет источника света, имеющий третье распределение длин волн, вставку второго преобразующего свет элемента и/или замену первого преобразующего свет элемента вторым преобразующим свет элементом, содержащим второй люминесцентный материал, поглощающий свет первого источника света с первым распределением длин волн и излучающим второй преобразованный свет источника света, имеющий четвертое распределение длин волн, сопровождаемое регулировкой интенсивности второго источника света, имеющего второе распределение длин волн для подбора индекса цветопередачи, причем при переключении с первого индекса цветопередачи на второй индекс цветопередачи коррелированная цветовая температура света, излучаемого из дополненного люминофором осветительного устройства, сохраняется с течением времени.
2+
3+
Фиг. 5a изображает эмиссионные спектры различных люминофоров (P1, P2 и P3), все в зелено-оранжевой части спектра. Фиг. 5b-5d показывают различные эмиссионные спектры различных комбинаций источников света и этих люминесцентных материалов, все из которых приводят к одной и той же цветовой точке. Для спектров использовались СИД ярко-голубого свечения с эффективностью преобразования электрической энергии в оптическую 70% и СИД красного свечения со световой отдачей (электрической) 130 лм/Вт фирмы Philips Lumileds. Мы использовали содержащий Eu силикатный люминофор P1 и два различных содержащих Ce YAG-люминофора P2 и P3. На фигуре 5 показаны эмиссионные спектры люминофоров.
На фигуре 5b спектр получен с P2, дающим световую отдачу 194 лм/Вт (электрическую) при CRI равном 71. На фигуре 5c спектр получен с P1, дающим световую отдачу 180 лм/Вт (электрическую) при CRI равном 85. На фигуре 5d спектр получен с YAG-люминофором P3, дающим световую отдачу 147 лм/Вт (электрическую) при CRI равном 92. Следовательно, с одной и той же цветовой точкой световая отдача может меняться между 147 лм/Вт с CRI 92 и 194 лм/Вт с CRI 71 в этих трех обеспеченных расположениях. Такие три расположения могут быть обеспечены, например, с тремя преобразующими длину волны элементами, содержащими соответствующие люминесцентные материалы P1, P2 и P3.