СВЕТОИЗЛУЧАЮЩАЯ КОМПОНОВКА С РЕГУЛИРУЕМОЙ СИЛОЙ СВЕТА
DIMABLE LIGHT EMITTING ARRANGEMENT

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к светоизлучающей компоновке с регулируемой силой света, содержащей первый источник света, второй источник света, первый материал для преобразования длины волны, и второй материал для преобразования длины волны. Дополнительно оно относится к модифицированной лампе или осветительному устройству, содержащему упомянутую светоизлучающую компоновку с регулируемой силой света.
Уровень техники
В настоящее время источники света на основе лампы накаливания часто заменяются светоизлучающими компоновками на основе твердотельных источников света. Светоизлучающая компоновка на основе твердотельного источника света, например светодиода, имеет много преимуществ по сравнению с источником света на основе ламп накаливания, таких как сниженное потребление электроэнергии, длительный срок службы и сохранение окружающей среды. Тем не менее желательно, чтобы, по меньшей мере, некоторые свойства традиционных источников света ламп накаливания заимствовались современными светоизлучающими компоновками.
Источник света на основе лампы накаливания является источником света, который производит свет от нагрева. Источник света на основе лампы накаливания изменяет свою цветовую температуру приблизительно с 2700 K до приблизительно 1900 K, когда снижается яркость с 100% светоотдачи до 5% светоотдачи. Так называемая кривая регулирования силы света, излучаемого от источника света на основе лампы накаливания, идеально следует за планковской кривой, также называемой кривой абсолютно черного тела в диаграмме цветности CIE. Более низкая цветовая температура заставляет свет казаться более красноватым для человеческого глаза. Таким образом, более низкая цветовая температура связана с более теплой, более удобной и приятной атмосферой.
Было бы желательно обеспечить светоизлучающую компоновку на основе твердотельного источника света, которая имитирует режим работы источника света на основе лампы накаливания в состоянии с пониженной яркостью, т.е. при низких уровнях светового потока. Такой режим работы является предпочтительным, например, когда светоизлучающая компоновка используется в благоприятной обстановке. Предпочтительно, коррелированная цветовая температура излучаемого света от светоизлучающей компоновки на основе твердотельного источника света также должна следовать за планковской кривой в диаграмме цветности CIE.
US 2012/0104935 A1 раскрывает твердотельные светоизлучающие устройства, которые включают в себя первый люминесцентный элемент, излучающий свет, имеющий первый спектр, и второй люминесцентный элемент, излучающий свет, имеющий второй спектр. Первый люминесцентный элемент включает в себя первый электролюминесцентный элемент, который излучает первое световое излучение накачки и первый элемент для преобразования света, который преобразует, по меньшей мере, некоторую часть из первого светового излучение накачки в первый компонент переизлученного света. Второй люминесцентный элемент включает в себя второй электролюминесцентный элемент, который излучает второе световое излучение накачки и второй элемент для преобразования света, который преобразует, по меньшей мере, некоторую часть из второго светового излучение накачки во второй компонент переизлученного света. Свет, излучаемый первым и вторым люминесцентными элементами, объединяется для обеспечения устройства вывода, которое может демонстрировать цветовой индекс, по меньшей мере, 60, 70 или 80.
WO 2010/122312 A1 раскрывает цветной настраиваемый модуль освещения, по меньшей мере, с тремя твердотельными излучателями света, по меньшей мере, двумя элементами для преобразования длины волны, используемыми для переизлучения некоторой части света от двух излучателей в более широких спектрах, имеющих длинные доминирующие длины волны, в то время как третий излучатель выбран, чтобы излучать свет в длине волны между доминирующими длинами волны света от этих двух излучателей и этих двух преобразователей. Система управления контролирует и управляет модулем освещения, который оптимизируется по настраиваемому качеству высококачественного цвета с применением белого света.
WO 2010/103480 раскрывает осветительное устройство, содержащее блок возбуждения (драйвер) светодиода, светодиодный модуль с двумя выводами, первую светодиодную группу и вторую светодиодную группу, причем светодиодный модуль был разработан для варьирования токов светодиодов в первой светодиодной группе и второй светодиодной группе соответственно, так, чтобы цветовой режим работы светоотдачи светодиодного модуля при регулировании силы света напоминал цветовой режим работы лампы накаливания.
Тем не менее существует еще потребность в данной области техники для светоизлучающих компоновок, имеющих относительно низкую цветовую температуру, подобную цветовой температуре источника света на основе лампы накаливания в состоянии с пониженной яркостью, и имеющих относительно высокий и постоянный индекс цветопередачи, приближенный к индексу цветопередачи источника света на основе лампы накаливания.
Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является, по меньшей мере, частичное преодоление проблемы предшествующего уровня техники, и обеспечение светоизлучающей компоновки с регулируемой силой света, имеющей относительно низкую коррелированную цветовую температуру в состоянии с пониженной яркостью и относительно высокий, и постоянный индекс цветопередачи.
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения эти и другие задачи решаются с помощью светоизлучающей компоновки с регулируемой силой света, содержащей первый источник света, второй источник света, первый материал для преобразования длины волны и второй материал для преобразования длины волны. Первый источник света выполнен с возможностью излучения света первого диапазона длин волн между 380 и 460 нм. Второй источник света выполнен с возможностью излучения света второго диапазона длин волн между 570 и 610 нм. Первый материал для преобразования длины волны выполнен с возможностью приема света, излучаемого от первого источника света, и способен преобразовывать свет первого диапазона длин волн в свет, имеющий пик излучения в пределах третьего диапазона длин волн между 470 и 570 нм. Второй материал для преобразования длины волны выполнен с возможностью приема света, излучаемого от первого источника света, и света, излучаемого от второго источника света, и способен преобразовывать свет первого диапазона длин волн и свет второго диапазона длин волн в свет, имеющий пик излучения в пределах четвертого диапазона длин волн между 590 и 630 нм.
Опционально, второй материал для преобразования длины волны может также быть способен преобразовывать свет третьего диапазона длин волн, обычно в свет, имеющий пик излучения в пределах четвертого диапазона длин волн.
Преимущественно, светоизлучающая компоновка с регулируемой силой света в соответствии с настоящим изобретением предусматривает удовлетворительную визуализацию красного в состоянии с пониженной яркостью (т.е. относительно низкую коррелированную цветовую температуру на относительно низких уровнях светового потока), а также относительно высокий и постоянный индекс цветопередачи на всех уровнях светового потока. Другим преимуществом светоизлучающей компоновки с регулируемой силой света настоящего изобретения является то, что она может обеспечить высокую светоотдачу, выраженную в люмен на ватт (лм/Вт), по сравнению с предшествующим уровнем техники, и, следовательно, может быть более энергосберегающей.
Дополнительно, еще одним преимуществом светоизлучающей компоновки с регулируемой силой света является то, что она может использоваться в недорогостоящей электронике. При использовании светодиода с люминофором вместо красного светодиода непосредственного излучения, она может использоваться в менее сложной электронике.
Светоизлучающая компоновка с регулируемой силой света в соответствии с настоящим изобретением может имитировать режим работы источника света на основе лампы накаливания в состоянии с пониженной яркостью. Достигается удовлетворительная визуализация красного в состоянии с пониженной яркостью, предусмотрев излучение длин волн, соответствующих красноватому свету с относительно высокой интенсивностью, при относительно низких уровнях светового потока. Следовательно, светоизлучающая компоновка с регулируемой силой света подходит для использования во многих применениях, например благоприятной обстановке.
В соответствии с вариантом осуществления второй материал для преобразования длины волны имеет стоксов сдвиг 150 нм или менее, например 100 нм или менее, или 50 нм или менее. Обычно стоксов сдвиг может быть в диапазоне между 25 нм и 150 нм, между 25 и 100 нм или между 25 и 50 нм. Второй материал для преобразования длины волны, имеющий такой небольшой стоксов сдвиг может преобразовывать как свет первого диапазона длин волн, так и свет второго диапазона длин волн в свет, имеющий пик излучения в пределах четвертого диапазона длин волн между 590 и 630 нм.
В соответствии с вариантом осуществления второй материал для преобразования длины волны представляет собой красный органический материал для преобразования длины волны. Красный органический материал для преобразования длины волны может быть способным преобразовывать как свет первого диапазона длин волн, так и второго диапазона длин волн в свет, имеющий пик излучения в пределах четвертого диапазона длин волн между 590 и 630 нм.
В соответствии с вариантом осуществления второй материал для преобразования длины волны расположен удаленным образом по отношению к первому источнику света и второму источнику света. Такая компоновка предусматривает перекрестные помехи между источниками света. Другими словами, в такой компоновке второй материал для преобразования длины волны может, как правило, принимать свет, излучаемый как от первого источника света, так и второго источника света. Опционально, второй материал для преобразования длины может также принимать свет, преобразованный первым материалом для преобразования длины волны.
В соответствии с вариантом осуществления первый материал для преобразования длины волны расположен удаленным образом по отношению к первому источнику света.
В соответствии с вариантом осуществления светоизлучающая компоновка с регулируемой силой света дополнительно содержит элемент для преобразования для длины волны, содержащий первый материал для преобразования длины волны и второй материал для преобразования длины волны.
Такой элемент для преобразования длины волны может быть расположен удаленным образом по отношению к первому источнику света и второму источнику света. Преимущество наличия элемента для преобразования длины волны, содержащего и первый, и второй материалы для преобразования длины волны, состоит в том, что элемент для преобразования длины волны может легко быть расположен так, чтобы покрыть и первый источник света, и второй источник света. Дополнительно, элемент для преобразования длины волны может быть выполнен с возможностью покрывать, по меньшей мере, один из множества первого источника света и множества второго источника света.
В соответствии с вариантом осуществления элемент для преобразования длины волны выполнен с возможностью приема света, излучаемого первым источником света, причем светоизлучающая компоновка с регулируемой силой света дополнительно содержит второй элемент для преобразования длины, содержащий второй материал для преобразования длины волны, причем второй элемент для преобразования длины волны выполнен с возможностью приема света, излучаемого от второго источника света.
Элемент для преобразования длины волны, содержащий первый материал для преобразования длины волны и второй материал для преобразования длины волны материал преобразования и выполненный с возможностью приема света, излучаемого первым источником света, может быть расположен в непосредственном контакте с, в непосредственной близости от или удаленным образом по отношению к первому источнику света. Элемент для преобразования длины волны может быть в форме, например, пленки, пластинки или купола.
Второй элемент для преобразования длины волны, содержащий второй материал для преобразования длины волны и выполненный с возможностью приема света, излучаемого вторым источником света, может быть расположен в непосредственном контакте с, в непосредственной близости от или удаленным образом по отношению ко второму источнику света. Второй элемент для преобразования длины волны может быть в форме, например, пленки, пластинки или купола.
В соответствии с вариантом осуществления светоизлучающая компоновка с регулируемой силой света дополнительно содержит камеру смешения света. Первый источник света и второй источник света расположены внутри камеры смешения света.
Камера смешения света может содержать световое выходное отверстие. Предпочтительно, чтобы первый источник света и второй источник света были расположены таким образом, чтобы они были обращены к световому выходному отверстию.
В соответствии с вариантом осуществления, по меньшей мере, второй материал для преобразования длины волны расположен в выходном отверстии камеры смешения света.
Опционально, световое выходное отверстие может также содержать первый материал для преобразования длины волны.
В соответствии с вариантом осуществления каждый из первого источника света и второго источника света содержит, по меньшей мере, один твердотельный источник света. По меньшей мере, один твердотельный источник света обычно может быть светодиодом (LED).
В соответствии с вариантом осуществления первый источник света содержит, по меньшей мере, один синий светодиод или ультрафиолетовый светодиод, например чистый синий светодиод. Первый источник света может быть синим светодиодом непосредственного излучения. В качестве альтернативы первый источник света может быть синим светодиодом с люминофором, как правило, содержащим ультрафиолетовый излучающий светодиодный кристалл и синий люминофор для преобразования ультрафиолетового света в синий свет. Предпочтительно, чтобы первый источник света содержал, по меньшей мере, один синий светодиод.
В соответствии с вариантом осуществления второй источник света содержит, по меньшей мере, один янтарно-желтый светодиод с люминофором. Янтарно-желтые светодиоды с люминофором, как правило, сдвинуты в область синего по сравнению с красными светодиодами непосредственного излучения, что позволяет свету, излучаемому от янтарно-желтых светодиодов с люминофором, преобразовываться вторым материалом для преобразования длины волны.
Светодиод с люминофором в целом относится к светодиоду, содержащему материал для преобразования длины волны, предусмотренный непосредственно поверх светодиодного кристалла для того, чтобы произвести преобразованный свет, который, возможно, в сочетании с любым проходящим светом, приводит к требуемому цвету (например, янтарно-желтому для янтарно-желтого светодиода с люминофором). В противоположность этому, "светодиод непосредственного излучения" относится к светодиодному кристаллу, излучающему непосредственно нужный цвет (например, красный для красного светодиода непосредственного излучения).
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения обеспечивается модифицированная лампа, содержащая светоизлучающую компоновку с регулируемой силой света. Такая лампа также может быть выполнена с регулируемой силой света.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения обеспечивается осветительное устройство, содержащее светоизлучающую компоновку с регулируемой силой света. Такое осветительное устройство также может быть выполнено с регулируемой силой света.
Следует отметить, что настоящее изобретение относится ко всем возможным комбинациям свойств, описанных в формуле изобретения.
Краткое описание чертежей
Эти и другие аспекты настоящего изобретения будут описаны более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, показывающие вариант(ы) осуществления изобретения.
Фиг. 1 показывает светоизлучающую компоновку с регулируемой силой света в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 2 показывает светоизлучающую компоновку с регулируемой силой света, содержащую элемент для преобразования длины волны в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 3 показывает светоизлучающую компоновку с регулируемой силой света, содержащую камеру смешения света в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 4 показывает светоизлучающую компоновку с регулируемой силой света, содержащую несколько элементов для преобразования длины волны в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 5 показывает индекс цветопередачи (CRI) и коррелированную цветовую температуру (CCT) для светоизлучающей компоновки с регулируемой силой света в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 6 показывает часть диаграммы цветности 1976 CIE, включающей в себя цветовые точки, измеренные при различных уровнях потока для светоизлучающей компоновки с регулируемой силой света в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 7-8 показывают диаграмму измеренных спектров на относительно высоком уровне светового потока и соответственно диаграмму измеренных спектров на относительно низком уровне светового потока в светоизлучающей компоновке с регулируемой силой света в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Как показано на чертежах, размеры уровней и областей преувеличены с целью иллюстрации и, таким образом, предназначены для иллюстрации общих структур вариантов осуществления настоящего изобретения. Одинаковые ссылочные позиции относятся к аналогичным элементам.
Подробное описание
Настоящее изобретение теперь будет описано более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых в настоящее время показаны предпочтительные варианты осуществления изобретения. Это изобретение, однако, может быть воплощено во многих различных формах и не должно быть истолковано как ограниченное вариантами осуществления, изложенными здесь; скорее эти варианты осуществления обеспечиваются для тщательности и полноты, и полностью передают объем изобретения специалистам в данной области техники.
Под термином "цветовая температура" понимают числовое значение, представляющее цветность источника света. Цветовая температура указывает на цвет объекта, который не отражает никакого света вообще, т.е. черного тела, при нагревании до определенной температуры. Единица цветовой температуры представляется в градусах Кельвина (К). Цветовая температура красноватых цветов является относительно низкой. Цветовая температура синеватых цветов является относительно высокой.
Под термином "коррелированная цветовая температура" (ССТ) понимается числовое значение, которое связывает внешнее представление источника света к внешнему представлению теоретического черного тела, нагретого до определенной температуры. ССТ источника света, приведенная в градусах Кельвина (К), - это температура, при которой нагретое абсолютно черное тело наиболее близко соответствует цвету рассматриваемого источника света. ССТ характеризует цвет излучаемого света.
i
i
Под термином "индекс цветопередачи" (CRI) понимается мера верности, то есть насколько "истинным" является источник света по сравнению со справочным источником. CRI является метрикой на основе ссылки, а значение CRI оценивается с использованием восьми стандартных образцов цвета, имеющих умеренную освещенность и с приближенно равным различием в оттенке, то есть равными промежутками на диаграмме цветности. Опционально, также могут быть использованы шесть специальных цветовых образцов. Для каждого образца цвета цветность под источником света, для которых CRI должен быть определен, можно сравнить с цветностью под справочным источником, равной CCT. Измерение разности цвета между источником света и справочным источником для каждого цветового образца затем математически корректируется и вычитается из 100 (R). CRI, который усредняет значения R для восьми стандартных тестовых цветов, как правило, имеет диапазон от 0 до 100. Значение 100 означает, что источник представляет цвета идентично справочным.
Под термином "световой поток" понимается количественное выражение яркости источника видимого света, при этом видимый свет является электромагнитной энергией в диапазоне длин волн между приблизительно 390 нм и приблизительно 770 нм. Световой поток, называемый также световой мощностью, является мерой воспринимаемой мощности света и корректируется с учетом изменяющейся чувствительности человеческого глаза к различным длинам волн света. Стандартной единицей светового потока является люмен (лм).
Под термином "планковская кривая", которая также называется кривая Планка или кривая абсолютно черного тела, понимается признак, в котором интенсивность излучения, излучаемого нагретым объектом, зависит от частоты. Частота, при которой излучаемая интенсивность является самой высокой, является индикацией температуры излучающего объекта.
Под термином "диаграмма цветности CIE" понимается треугольный граф, на котором точки для всех координат цветности могут систематически графически изображаться, причем вершины треугольника представляют основные цвета. Это средство для установления того, как человеческий глаз будет воспринимать свет с данным спектром. Координаты цветности определяют определенный цвет посредством его положения в соответствующей диаграмме цветового пространства.
Под термином "источник света на основе лампы накаливания" подразумевается источник света, который излучает свет от нагрева.
Под термином "стоксов сдвиг" подразумевается различие (в единицах длины волны или частоты) между спектральными положениями максимума полосы спектра поглощения и спектра излучения (флуоресценция и рамановский спектр, являются двумя примерами), возникающее от того же электронного перехода. Чем больше стоксов сдвиг, тем больше энергии рассеивается.
Данное изобретение относится к светоизлучающей компоновке с регулируемой силой света.
Фиг. 1 схематически показывает светоизлучающую компоновку 100 с регулируемой силой света в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, содержащую первый источник 10 света, второй источник 20 света, первый материал 30 для преобразования длины волны и второй материал 40 для преобразования длины волны.
Первый источник 10 света может быть одним единственным источником света или множеством источников света. Такое множество источников света может быть расположено в единственном наборе. Первый источник света может быть твердотельным источником света, например светодиодом. Например, первый источник света может быть синим светодиодом или ультрафиолетовым светодиодом. Первый источник света может быть синим светодиодом непосредственного излучения. В качестве альтернативы первый источник света может быть синим светодиодом с люминофором, как правило, содержащим ультрафиолетовый излучающий светодиодный кристалл и синий люминофор для преобразования ультрафиолетового света в синий свет. Предпочтительно, чтобы первый источник света содержал, по меньшей мере, один синий светодиод.
На Фиг. 1 первый источник света является единственным светодиодом 10.
Первый источник 10 света выполнен с возможностью излучения света первого диапазона длин волн, который может быть между 380 и 460 нм. Как правило, свет первого диапазона длин волн воспринимается синим или фиолетовым для человеческого глаза.
Второй источник 20 света может быть одним единственным источником света или множеством источников света. Такое множество источников света может быть расположено в одном наборе. Второй источник света может быть твердотельным источником света, например, светодиодом. Например, второй источник света может быть янтарно-желтым светодиодом непосредственного излучения или янтарно-желтым светодиодом с люминофором. Предпочтительно, второй источник света представляет собой янтарно-желтый светодиод с люминофором.
Янтарно-желтый светодиод непосредственного излучения излучает свет, воспринимаемый янтарно-желтым для человеческого глаза, из света активного слоя светодиода.
В противоположность этому, в янтарно-желтом светодиоде с люминофором активный слой светодиода излучает свет с длиной волны короче, чем длина волны, которая соответствует янтарно-желтому свету. Материал для преобразования длины волны, например, люминофор, расположен непосредственно на верхней части светодиодного кристалла, чтобы принимать и преобразовывать свет с более короткой длиной волны в другую длину волны. Материал для преобразования длины волны излучает свет, воспринимаемый янтарно-желтым для человеческого глаза. Как правило, материал для преобразования длины волны расположен в непосредственном контакте со светодиодом.
На Фиг. 1 второй источник света представляет собой единственный светодиод 20.
Второй источник света выполнен с возможностью излучения света второго диапазона длин волн, который может быть в диапазоне между 570 и 610 нм. Как правило, свет второго диапазона длин волн воспринимается янтарно-желтым или оранжевым для человеческого глаза.
Первый материал 30 для преобразования длины волны может быть желтым материалом для преобразования длины волны, зеленым материалом для преобразования длины волны или желто-зеленым материалом для преобразования длины волны. Примерами таких материалов преобразования длины волны являются
, где , , , , и , так что и , ,  где ,, , , ,
Дополнительно, примеры таких материалов для преобразования длины волны включают в себя, например
и , , включая в себя, например, , , где , включая в себя, например, , , где , , , ,  и , так что , , включая в себя, например,(полная ширина на полувысоте (FWHM) = 68 нм).
является примером зеленого материала для преобразования длины волны и  является примером желтого материала для преобразования длины волны. Эти материалы, как правило, легированы, как правило, церием (Ce).
Первым материалом для преобразования длины волны может быть  (Се 1,5%).
Первый материал для преобразования длины волны может быть расположен в непосредственном контакте с, в непосредственной близости от или удаленным образом по отношению к первому источнику света. Предпочтительно, чтобы элемент для преобразования длины волны содержал первый материал для преобразования длины волны.
На Фиг. 1 первый элемент 51 для преобразования длины волны содержит первый материал 30 для преобразования длины волны и расположен удаленным образом по отношению к первому источнику 10 света.
Первый материал 30 для преобразования длины волны, как правило, выполнен с возможностью приема света, излучаемого от первого источника 10 света. Первый материал для преобразования длины волны способен преобразовывать свет первого диапазона длин волн в свет, имеющий пик излучения в пределах третьего диапазона длин волн, который может быть между 470 и 570 нм. Как правило, свет, имеющий пик излучения в пределах третьего диапазона длин волн воспринимается желтым или зеленым для человеческого глаза.
Предпочтительно, чтобы элемент для преобразования длины волны, содержащий первый материал для преобразования длины волны, являлся прозрачным, по меньшей мере, для света, имеющего пик излучения в пределах третьего диапазона длин волн. Тем не менее, предпочтительно, чтобы элемент для преобразования длины волны, содержащий материал для преобразования длины волны, мог также передавать часть света первого диапазона длин волн.
Второй материал 40 для преобразования длины волны может быть красным материалом для преобразования длины волны, как правило красным органическим материалом для преобразования длины волны. Второй материал для преобразования длины волны может иметь стоксов сдвиг 150 нм или менее, как описано выше, например, в диапазоне от 25 до 150 нм. Красный материал для преобразования длины волны может содержать красный светоизлучающий периленовый материал. Примером такого красного светоизлучающего периленового материала является Lumogen F305 (BASF), который имеет максимум поглощения при 578 нм и максимум эмиссии при 613 нм.
Второй материал 40 для преобразования длины волны может быть расположен удаленным образом по отношению к первому источнику 10 света и второму источнику 20 света. Второй материал для преобразования длины волны может содержаться в или образовывать часть элемента для преобразования длины волны. Элемент для преобразования длины волны, содержащий второй материал для преобразования длины волны может также содержать, по меньшей мере, часть первого материала для преобразования длины волны.
Как показано на Фиг. 1, второй элемент 53 для преобразования длины волны содержит второй материал 40 для преобразования длины волны и расположен удаленным образом по отношению к первому источнику 10 света и ко второму источнику 20 света. Второй элемент 53 для преобразования длины волны, содержащий второй материал 40 для преобразования длины волны расположен за первым элементом 51 для преобразования длины волны, содержащим первый материал 30 для преобразования длины волны, как показано, на пути света, излучаемого от первого источника 10 света и от второго источника 20 света.
В вариантах осуществления изобретения элемент для преобразования длины волны, содержащий второй материал для преобразования длины волны, может быть выполнен с возможностью приема света, излучаемого как от первого источника 10 света, так и от второго источника 20 света, таким образом, он является общим как для первого, так и для второго источников 10, 20 света. В качестве альтернативы, соответствующие индивидуальные вторые элементы для преобразования длин волн, содержащие второй материал для преобразования длины волны, могут быть связаны с каждым из первого источника 10 света и второго 20 источника света.
На Фиг. 1 второй элемент 53 для преобразования длины волны, содержащий второй материал 40 для преобразования длины волны, выполнен с возможностью приема света как от первого источника света 10, так и второго источника света 20. Таким образом, этот второй элемент 53 для преобразования длины волны может рассматриваться как элемент для преобразования длины волны, который является общим как для первого источника 10 света, так и для второго источника 20 света.
На Фиг. 1 первый элемент 51 для преобразования длины волны, содержащий первый материал 30 для преобразования длины волны, выполнен с возможностью приема света, прежде всего, от первого источника 10 света. Таким образом, этот первый элемент 51 для преобразования длины волны может рассматриваться в качестве независимого, индивидуального элемента для преобразования длины волны для первого источника 10 света.
Второй материал 40 для преобразования длины волны, как правило, выполнен с возможностью приема света, излучаемого от первого источника 10 света, и света, излучаемого от второго источника 20 света, и способен преобразовывать свет первого диапазона длин волн и второго диапазона длин волн в свет, имеющий пик излучения в пределах четвертого диапазона длин волн, который может быть между 590 и 630 нм. Второй материал 40 для преобразования длины волны может быть также выполнен с возможностью приема света, излучаемого от первого материала 30 для преобразования длины волны, и, опционально, быть способным преобразовывать этот свет, обычно имеющий пик излучения в пределах третьего диапазона длин волн, упомянутый выше, в свет, имеющий пик излучения в четвертом диапазоне длин волн. Как правило, свет, имеющий пик излучения в пределах четвертого диапазона длин волн воспринимается красным или оранжевым для человеческого глаза.
Предпочтительно, чтобы элемент для преобразования длины волны, содержащий второй материал 40 для преобразования длины волны, являлся прозрачным, по меньшей мере, для света, имеющего пик излучения в пределах четвертого диапазона длин волн. Тем не менее предпочтительно, чтобы элемент для преобразования длины волны, содержащий второй материал 40 для преобразования длины волны, мог также передавать часть света первого диапазона длин волн, света второго диапазона длин волн и света, имеющего пик излучения в пределах третьего диапазона длин волн.
Элемент для преобразования длины волны может иметь любую подходящую форму. Например, каждый из первого и/или второго элемента 51, 53 для преобразования длины волны может независимо представлять собой лист, пленку, пластину, купол, и пленку. Элемент для преобразования длины волны может иметь любую подходящую форму и размеры.
В вариантах осуществления изобретения с использованием элемента преобразования длины волны, по меньшей мере, один материал для преобразования длины волны может содержаться в элементе для преобразования длины волны. В качестве альтернативы, один или более материал(ов) для преобразования длины волны могут быть применены (например, с покрытием) на элементе для преобразования длины волны для формирования одного или более слоев. Как в первом случае, так и в последнем случае, рассматриваемый элемент для преобразования длины волны содержит материал для преобразования длины волны.
В некоторых вариантах осуществления первый источник света содержит множество источников света, расположенных в первом наборе, и второй источник света содержит множество источников света, расположенных во втором наборе, причем упомянутые первый набор и второй набор могут быть расположены последовательно или параллельно. В светоизлучающей компоновке с регулируемой силой света в соответствии с упомянутыми вариантами осуществления ток через первый источник света, например первый набор, может отличаться от тока через второй источник света, например второй набор. И ток через первый источник света и ток через второй источник света могут изменяться с течением времени.
В следующих вариантах осуществления первый и второй источники света и первый и второй материалы для преобразования длины волны могут быть как описано выше, если не указано иное.
Как показано на Фиг. 2, светоизлучающая компоновка 200 с регулируемой силой света содержит первые источники 10а, 10b света, вторые источники 20а, 20b света, первый материал 30 для преобразования длины волны и второй материала 40 для преобразования длины волны. В этом варианте осуществления первый источник света и второй источник света, каждый из которых содержит множество из двух источников света. Первый источник света содержит светодиод 10a и светодиод 10b. Второй источник света содержит светодиод 20a и светодиод 20b. Удаленным образом по отношению к каждому из первых источников 10а, 10b расположены два соответствующих элемента 51а, 51b для преобразования длины волны, причем каждый из которых содержит первый материал 30 для преобразования длины волны для приема преобразованного света первого диапазона длин волн в свет, имеющий пик излучения в пределах третьего диапазона длин волн. Предпочтительно, чтобы элементы 51а, 51b для преобразования длины волны, содержащие первый материал 30 для преобразования длины волны, являлись прозрачными, по меньшей мере, для света третьего диапазона длин волн. Тем не менее предпочтительно, чтобы элементы 51а, 51b для преобразования длины волны также могли передавать часть света первого диапазона длин волн.
Дополнительно, второй элемент 53 для преобразования длины волны, содержащий второй материал 40 для преобразования длины волны, расположен удаленным образом по отношению к первым двум источникам 10а, 10b света, вторым двум источникам 20а, 20b света и двум элементам 51а, 51b для преобразования длины волны, содержащим первый материал 30 для преобразования длины волны. Второй элемент 53 для преобразования длины волны, содержащий второй материал 40 для преобразования длины волны выполнен с возможностью приема, и может преобразовывать свет первого диапазона длин волн, свет второго диапазона длин волн, и, возможно, свет третьего диапазона длин волн, в свет, имеющий пик излучения в пределах четвертого диапазона длин волн.
Второй элемент 53 для преобразования длины волны, содержащий второй материал 40 для преобразования длины волны, расположен за элементами 51а, 51b для преобразования длины волны, содержащими первый материал 30 для преобразования длины волны, как видно на пути света, излучаемого от первых двух источников 10а, 10b света и вторых двух источников 20а, 20b света.
Светоизлучающая компоновка с регулируемой силой света может дополнительно содержать камеру смешения света. Предпочтительно, чтобы первый источник света и второй источник света были расположены внутри указанной камеры смешения света.
Фиг. 3 показывает светоизлучающую компоновку с регулируемой силой света 300, содержащую первый источник 10 света, второй источник 20 света, камеру 60 смешения света и выходное световое отверстие. Камера смешения света задается отражающим основанием или нижней частью, по меньшей мере, одной отражающей боковой стенкой и выходным световым отверстием, расположенным напротив нижней части. И первый материал 30 для преобразования длины волны и второй материал 40 для преобразования длины волны расположены в выходном световом отверстии, в форме элемента 55 для преобразования длины волны, содержащего оба материала 30, 40 для преобразования длины волны. В альтернативном варианте осуществления элемент 55 для преобразования длины волны может содержать второй материала 40 для преобразования длины волны, но не первый материал 30 для преобразования длины волны.
На Фиг. 3 первый источник 10 света и второй источник 20 света расположены на нижней части камеры 60 смешения света. Обычно выходное световое отверстие, содержащее элемент 55 для преобразования длины волны, обращено к первому источнику 10 света и второму источнику 20 света.
Первый материал 30 для преобразования длины волны расположен в упомянутом выходном световом отверстии для приема и преобразования света первого диапазона длин волн. Второй материал 40 для преобразования длины волны расположен в упомянутом выходном световом отверстии, по меньшей мере, для приема и преобразования света первого диапазона длин волн и света второго диапазона длин волн.
В некоторых вариантах осуществления соответствующий индивидуальный элемент для преобразования длины волны, содержащий второй материал для преобразования длины волны, может быть связан с каждым из первого источника света и второго источника света так, что один индивидуальный элемент для преобразования длины волны, содержащий второй материал для преобразования длины волны выполнен с возможностью приема, главным образом, света, излучаемого от первого источника света и другой индивидуальный элемент для преобразования длины волны, содержащий второй материал для преобразования длины волны, выполнен с возможностью приема света, главным образом от второго источника света. В таких вариантах осуществления элемент для преобразования длины волны, расположенный отдельно для первого источника света, может содержать как первый материал для преобразования длины волны, так и второй материал для преобразования длины волны.
Фиг. 4 показывает светоизлучающую компоновку 400 с регулируемой силой света, содержащую первые источники света, в данном случае светодиоды 10а, 10b, вторые источники света, в данном случае светодиоды 20а, 20b, первый материал 30 для преобразования длины волны и второй материал 40 для преобразования длины волны.
Элемент 52а для преобразования длины волны, содержащий первый материал 30 для преобразования длины волны и второй материал 40 для преобразования длины волны, расположен удаленным образом, чтобы принимать свет от первого источника 10а света. Другой элемент 52b для преобразования длины волны, также содержащий первый материал 30 для преобразования длины волны и второй материал 40 для преобразования длины волны, расположен удаленным образом, чтобы принимать свет от источника 10b света. Два соответствующих элемента 52а, 52b для преобразования длины волны расположены так, что первый материал 30 для преобразования длины волны может принимать и преобразовывать свет первого диапазона длин волн.
Дополнительно, элемент 54а для преобразования длины волны, содержащий второй материал 40 для преобразования длины волны, расположен удаленным образом, чтобы принимать свет от источника 20а света. Другой элемент 54b для преобразования длины волны, также содержащий второй материал 40 для преобразования длины волны, расположен удаленным образом, чтобы принимать свет от источника 20b света.
Следовательно, в этом варианте осуществления материал 40 для преобразования длины волны может принимать и преобразовывать свет и первого, и второго диапазонов длин волн.
На Фиг. 4 все элементы 52а, 52b, 54а, 54b для преобразования длины волны расположены на приблизительно одинаковом расстоянии от их соответствующих источников 10а, 10b, 20а, 20b света в направлении света, излучаемого от соответствующего источника света. Однако второй материал 40 для преобразования длины волны может быть расположен за первым материалом 30 для преобразования длины волны на пути света, излучаемого от первого источника 10а или 10b света соответственно.
Электроника светоизлучающей компоновки с регулируемой силой света согласно настоящему изобретению может быть недорогостоящей электроникой, исключая дорогие красные светодиоды непосредственного излучения и исключая сложную электронику. Примерами сложной электроники, которая может быть исключена, являются интеллектуальное управление и датчик обратной связи. Электроника, которая может быть использована, аналогична электронике, описанной в WO 2010/103480 A2, в частности, на странице 6, строка 3 до страницы 7, строка 10.
Как правило, электроника светоизлучающей компоновки с регулируемой силой света может содержать регулируемый источник тока и светодиодный модуль, содержащий (по меньшей мере) два контакта. В дополнение к первому источнику света и второму источнику света, светодиодный модуль дополнительно может содержать электронную схему деления. Электронная схема деления может обычно быть подключена к, или содержать средства датчика тока и память.
Примеры
Изобретатели исследовали индекс цветопередачи (CRI) и коррелированую цветовую температуру (CCT) для светоизлучающей компоновки с регулируемой силой света.
Светоизлучающая компоновка с регулируемой силой света в соответствии с вариантом осуществления данного изобретения была исследована. Светоизлучающая компоновка с регулируемой силой света содержит синий светодиод в качестве первого источника света, янтарно-желтый светодиод с люминофором в качестве второго источника света и элемент для преобразования длины волны, содержащий оба LuAG (Ce 1,5%) в качестве первого материала для преобразования длины волны и Lumogen F305 (BASF) в качестве второго материала для преобразования длины волны. Элемент для преобразования длины волны расположен удаленным образом по отношению и к первому источнику света, и ко второму источнику света.
Фиг. 5 показывает индекс цветопередачи (CRI) и коррелированую цветовую температуру (CCT) для светоизлучающей компоновки с регулируемой силой света. И индекс цветопередачи, и коррелированая цветовая температура, каждая из них является функцией светового потока.
Свет, излучаемый от светоизлучающей компоновки, имеет индекс цветопередачи примерно 80 в относительно низком световом потоке примерно 50 лм, а индекс цветопередачи приблизительно 87 в относительно высоком световом потоке примерно 1600 лм. Таким образом, индекс цветопередачи является относительно постоянным в пределах светового потока от 50 лм до 1600 лм. Настоящее изобретение имитирует режим работы источников на основе света ламп накаливания, сохраняя высокий CRI (>80) на всей световой отдаче (т.е. цветовой температуре). Значения CRI выше 80, как правило, в то время как они являются не столь высокими, чем у источников света на основе ламп накаливания, считаются достаточно высокими для применения внутреннего освещения.
Свет, излучаемый от светоизлучающей компоновки, имеет соответствующую цветовую температуру около 2000 К в относительно низком световом потоке примерно 50 лм. Свет, излучаемый от светоизлучающей компоновки, имеет соответствующую цветовую температуру около 3050 К в относительно высокой световом потоке около 1600 лм. Таким образом, в низком световом потоке, то есть в состоянии с пониженной яркостью, коррелированная цветовая температура является относительно низкой. Настоящий режим работы светоизлучающей компоновки с регулируемой силой света выгоден с целью имитации источников света на основе лампы накаливания, причем излучаемый свет приобретает красноватый цвет в состоянии с пониженной яркостью, когда коррелированная цветовая температура смещается в сторону более низких температур на более низком уровне светового потока, по сравнению с высоким уровнем светового потока.
Дополнительно, изобретатели исследовали цветовые точки на разных уровнях светового потока светоизлучающей компоновки с регулируемой силой света.
На Фиг. 6, диаграмма CIE u'-V', включающая в себя цветовые точки, измеренные на разных уровнях потока для светоизлучающей компоновки с регулируемой силой света. Светоизлучающая компоновка с регулируемой силой света, анализируемая на Фиг. 7, содержит синий светодиод в качестве первого источника света, янтарно-желтый светодиод с люминофором в качестве второго источника света, и удаленный элемент для преобразования длины волны, содержащий как LuAG, так и Lumogen F305, в котором LuAG является первым материалом для преобразования длины волны и Lumogen F305 является вторым материалом для преобразования длины волны.
Диаграмма CIE u'-V' представляет цветовое пространство, как определено CIE в 1976 году. Показано, что измеренные цветовые точки светоизлучающей компоновки с регулируемой силой света лежат близко к линии источника света на основе лампы накаливания, указывая, что светоизлучающая компоновка с регулируемой силой света имитирует хорошо режим работы источника света на основе лампы накаливания и на относительно высоком уровне светового потока, например, в полном (непотускневшем) состоянии (где ССТ составляет около 3000 К) и при относительно низком уровне светового потока, то есть в состоянии с пониженной яркостью (где ССТ составляет около 2000 К).
Дополнительно, изобретатели исследовали интенсивность различных длин волн на низком уровне светового потока и на высоком уровне светового потока соответственно светоизлучающей компоновки с регулируемой силой света.
На Фиг. 7-8 показаны диаграммы измеренного спектра на двух разных уровнях светового потока. На Фиг. 7 показана диаграмма измеренного спектра на относительно высоком уровне светового потока (т.е. около 1500 лм в данном примере). На Фиг. 8 показана диаграмма измеренного спектра на относительно низком уровне светового потока (т.е. около 50 лм в данном примере).
Относительно низкий уровень светового потока обычно составляет примерно от 1 до 5% от относительно высокого уровня светового потока. Как на относительно высоком уровне светового потока, так и на относительно низком уровне светового потока пик интенсивности получают на длине волны в диапазоне от приблизительно 590 нм до приблизительно 650 нм и более конкретно на длине волны в диапазоне между приблизительно от 595 нм и примерно 620 нм (что соответствует свету, воспринимаемому оранжевым цветом для человеческого глаза). Таким образом, излучение света, воспринимаемого красноватым для человеческого глаза, имеет высокую интенсивность как на относительно низком уровне светового потока, так и на относительно высоком уровне светового потока.
Специалисту в данной области техники понятно, что настоящее изобретение ни в коем случае не ограничивается предпочтительными вариантами осуществления, описанными выше. Напротив, многие модификации и вариации возможны в пределах объема прилагаемой формулы изобретения. Кроме того, вариации в описанных вариантах осуществления могут быть поняты и осуществимы в данной области техники при осуществлении заявленного изобретения, при изучении чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения слово "содержащий" не исключает другие элементы или этапы и формы единственного числа не исключают множественность. Тот факт, что определенные меры перечислены во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает, что комбинация их не может быть использована для способствования.