專利名稱：顏色可調(diào)照明系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括第一光源、第二光源和第一發(fā)光材料層的顏色可調(diào)照明系統(tǒng)。
本發(fā)明還涉及包括該照明系統(tǒng)的照明設(shè)備(luminaire)。
背景技術(shù)：
此照明系統(tǒng)本身是已知的。它們尤其作為照明設(shè)備^L用于通用照明目的，例如用于辦公室照明、用于商店照明、或者例如用于住宅通用照明目的。
發(fā)光材料一般吸收由顏色可調(diào)照明系統(tǒng)的光源發(fā)射的光的一部分并將所吸收的光轉(zhuǎn)換成不同顏色的光。發(fā)光材料經(jīng)常布置在距光源一定距離處。這種配置也稱為遠(yuǎn)程磷光體配置。使用此遠(yuǎn)程磷光體配置時的益處在于，發(fā)光材料的轉(zhuǎn)換效率和壽命提高并且發(fā)光材料可選擇的范圍擴(kuò)大。
這樣的顏色可調(diào)照明系統(tǒng)從US 2005/0041424已知。在該已知顏色可調(diào)照明系統(tǒng)的實施例中，照明系統(tǒng)包括發(fā)射藍(lán)色光的至少第 一藍(lán)色發(fā)光二極管，以及發(fā)射相同藍(lán)色光的至少第二藍(lán)色發(fā)光二極管。該已知照明系統(tǒng)包括布置在所謂的載體材料中的發(fā)光材料。載體材料被以條狀布置，其覆蓋圍繞笫一和第二發(fā)光二極管的殼體的部分。載體材料的條可以布置成使得來自這些發(fā)光二極管中至少一個的照明被投射穿過載體材料。通過調(diào)制分開的發(fā)光二極管的功率，可以調(diào)適照明條件，由此調(diào)節(jié)該已知照明系統(tǒng)的顏色。
該已知照明系統(tǒng)的缺點在于，從該已知照明系統(tǒng)發(fā)射的光產(chǎn)生有色陰影。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種顏色可調(diào)照明系統(tǒng)，其減少了有色陰影的出現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，此目的通過根據(jù)權(quán)利要求1的顏色可調(diào)照明系統(tǒng)來實現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，此目的通過如權(quán)利要求13所述的照明設(shè)備來實現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的顏色可調(diào)照明系統(tǒng)包括第一光源、第二光源、以及布置在光混合室內(nèi)的第一發(fā)光材料層，光混合室具有用于從該光混合室發(fā)射光的光出射窗口 ，第一光源和第二光源每一個都包括至少一個發(fā)光二極管并發(fā)射第一預(yù)定顏色的光到光混合室內(nèi)，
第 一發(fā)光材料吸收第 一預(yù)定顏色的光并將所吸收的光轉(zhuǎn)換成與第一預(yù)定顏色不同的第二預(yù)定顏色的光，第一發(fā)光材料被布置成遠(yuǎn)離第一光源和第二光源，第一光源相對于第一發(fā)光材料被定位成用于以第一相對通量的光照射第一發(fā)光材料，笫一相對通量的光為由第一光源發(fā)射到光混合室內(nèi)的光的一部分，第二光源相對于第一發(fā)光材料被定位成用于以第二相對通量的光照射第一發(fā)光材料，第二相對通量的光為由第二光源發(fā)射到光混合室(60)內(nèi)的光的一部分，第一相對通量不同于第二相對通量，以及
顏色可調(diào)照明系統(tǒng)還包括控制器，用于相對于由第二光源發(fā)射的光的強度來控制由第一光源發(fā)射的光的強度，和/或用于相對于第二光源相對于發(fā)光材料的位置來控制第一光源相對于發(fā)光材料的位置。
根據(jù)本發(fā)明的顏色可調(diào)光源的效果在于，光混合室的使用產(chǎn)生了從照明系統(tǒng)發(fā)射的基本上均勻混合的光，這防止了有色陰影的出現(xiàn)。通過使用控制器，可以相對于第二光源來調(diào)節(jié)由第一光源發(fā)射的光的強度，這改變了穿過第一發(fā)光材料的第一預(yù)定顏色的光的通量。由于第一相對通量不同于第二相對通量，笫二預(yù)定顏色的光對于從光混合室發(fā)射的混合光的貢獻(xiàn)可以被控制，由此調(diào)節(jié)由根據(jù)本發(fā)明的顏色可調(diào)照明系統(tǒng)發(fā)射的光。因此，可以改變由顏色可調(diào)照明系統(tǒng)發(fā)射的光的顏色同時防止出現(xiàn)有色陰影。
在已知的顏色可調(diào)照明系統(tǒng)中，不同顏色由布置成陣列的不同光源產(chǎn)生。當(dāng)在通用照明應(yīng)用中使用這些已知顏色可調(diào)照明系統(tǒng)時，由顏色可調(diào)照明系統(tǒng)照射的對象的陰影將由來自不同顏色的光源的多個陰影構(gòu)成并因此將具有不同顏色，這導(dǎo)致有色陰影。在根據(jù)本發(fā)明的顏色可調(diào)照明系統(tǒng)中，來自不同光源以及來自第一發(fā)光材料的光在光混合室內(nèi)被混合，使得由顏色可調(diào)照明系統(tǒng)發(fā)射的光基本上均勻地混合。當(dāng)使用來自根據(jù)本發(fā)明的顏色可調(diào)照明系統(tǒng)的光照射對象時，有色陰影將減少。
發(fā)明人已認(rèn)識到，第一發(fā)光材料相對于第一和第二光源的位置可用于限定經(jīng)過第一發(fā)光材料的第一預(yù)定顏色的光的相對通量，這可以用于改變由第 一發(fā)光材料轉(zhuǎn)換的光對于由照明系統(tǒng)發(fā)射的光的貢獻(xiàn)。為了改變由照明系統(tǒng)發(fā)射的光的顏色，控制器例如相對于第二光源改變由第一光源發(fā)射的光的強度?？商娲?，控制器改變第一光源和/或第二光源相對于發(fā)光材料的位置。位置變化改變了第一相對通量相對于第二相對通量之間的差值，并因此通過調(diào)節(jié)第二預(yù)定顏色的光對于
從光混合室發(fā)射的混合光的貢獻(xiàn)來調(diào)節(jié)所發(fā)射的光的顏色。相對于第二光源的由第一光源發(fā)射的光的強度。
在此上下文中，預(yù)定顏色的光典型地包括具有預(yù)定光譜的光。該
預(yù)定光譜例如可包括在預(yù)定波長附近具有特定帶寬的基色(primarycolor),或者例如可包括多種基色。該預(yù)定波長是輻射功率譜分布的平均波長。在此上下文中，預(yù)定顏色的光還包括不可見光，例如紫外光?；墓饫绨t、綠、藍(lán)、黃和琥珀色光。預(yù)定顏色的光還可包括基色的混合，例如藍(lán)和琥珀色，或者藍(lán)、黃和紅。通過選擇例如紅、綠和藍(lán)光的特定組合，可以由該照明系統(tǒng)產(chǎn)生基本上每一種顏色，包括白色。也可以在能夠產(chǎn)生基本上每種顏色的光投射系統(tǒng)中使用其它基色組合，例如紅、綠、藍(lán)、青和黃。顏色可調(diào)照明系統(tǒng)中使用的基色的數(shù)目可以變化。
在該顏色可調(diào)照明系統(tǒng)的實施例中，第一光源被布置成直接照射第一發(fā)光材料，并且第二光源被避免直接照射第一發(fā)光材料。通過避免由第二光源發(fā)射的光直接照射笫一發(fā)光材料，可以改善由顏色可調(diào)照明系統(tǒng)發(fā)射的光的調(diào)節(jié)效率。使用光混合室大體上均勻地混合來自所有光源的光以產(chǎn)生從光混合室的光出射窗口發(fā)射的基本上均勻混合的光束。避免第二光源直接照射第一發(fā)光材料可以通過適當(dāng)?shù)胤胖玫谝话l(fā)光材料以及第一和第二光源來實現(xiàn)。然而間接照射通常在一定程度上總是存在，因為來自第一發(fā)光材料的光必須進(jìn)入混合室，因此光也可沿相反方向行進(jìn)。
在該顏色可調(diào)照明系統(tǒng)的實施例中，二向色屏蔽裝置被布置用于屏蔽第二光源以免其照射第一發(fā)光材料。二向色屏蔽裝置可以例如透射第二預(yù)定顏色的光，且可反射第一預(yù)定顏色的光。在該顏色可調(diào)照明系統(tǒng)的實施例中，光混合室包括另 一發(fā)光材料，該另一發(fā)光材料將第一預(yù)定顏色的光轉(zhuǎn)換成與第一預(yù)定顏色和第二預(yù)定顏色不同的另一預(yù)定顏色。所述另一預(yù)定顏色優(yōu)選地為可見光，例
如白光。第一預(yù)定顏色的光例如可具有在200至400納米之間的范圍內(nèi)的中心波長。在200至400納米之間的范圍內(nèi)的光也稱為紫外光。使用紫外光作為第一預(yù)定顏色的光時的益處在于，離開混合室的光的色點僅由發(fā)光材料內(nèi)的磷光體混合物確定，因為第一預(yù)定顏色的光對可見光沒有貢獻(xiàn)。這與使用藍(lán)光作為第一預(yù)定顏色的光相反，其中離開光混合室的光的色點還由所應(yīng)用的發(fā)光材料的厚度確定，因為發(fā)光材料的厚度確定藍(lán)光到第二預(yù)定顏色的光的轉(zhuǎn)換程度。這意味著當(dāng)使用藍(lán)光時磷光體厚度需要被適當(dāng)?shù)乜刂?，而對于使用光的情形不必如此?br> 在該顏色可調(diào)照明系統(tǒng)的實施例中，第一預(yù)定顏色在400納米至490納米之間的范圍內(nèi)。中心波長在400至490納米之間的范圍內(nèi)的光也被稱為藍(lán)光。使用藍(lán)光作為第一預(yù)定顏色的光時的益處在于，此光對人是可見的，并因此可以不轉(zhuǎn)換而直接混合到顏色可調(diào)照明系統(tǒng)的輸出中。任何使用發(fā)光材料將光從一種顏色轉(zhuǎn)換成另一種顏色的轉(zhuǎn)換會由于在轉(zhuǎn)換中涉及的斯托克斯頻移而引入一些能量損失。使用藍(lán)光
作為第一預(yù)定顏色的光， 一些由顏色可調(diào)照明系統(tǒng)發(fā)射的光無需被轉(zhuǎn)換，這提高了系統(tǒng)的效率。此外，將藍(lán)光轉(zhuǎn)換成第二預(yù)定顏色的光時的斯托克斯頻移小于將紫外光轉(zhuǎn)換成第二預(yù)定顏色的光時的斯托克斯頻移，從而進(jìn)一步提高效率。此外，藍(lán)色是可用于與其它基色(例如紅和綠或者例如黃)混合以獲得白光的基色之一。例如，當(dāng)選擇另一發(fā)光材料吸收由第一和第二光源發(fā)射的藍(lán)光的一部分且發(fā)射為黃色的另一預(yù)定顏色，并且發(fā)光材料的量被適當(dāng)?shù)剡x擇從而獲得第一預(yù)定顏色的光的適當(dāng)程度的轉(zhuǎn)換時，從顏色可調(diào)照明系統(tǒng)發(fā)射的光基本上為白色(由于剩余藍(lán)光與由另 一發(fā)光材料發(fā)射的黃光的組合)。將第二預(yù)定顏色的光添加到基本上白光將使得可以改變由顏色可調(diào)照明系統(tǒng)發(fā)射的光的色溫。通過使用藍(lán)光作為第一預(yù)定顏色的光而在顏色可調(diào)照明系統(tǒng)中省略紫外光的使用，提供了另一益處可以省略附加的UV濾光器。典型地需要UV濾光器以防止顏色可調(diào)照明系統(tǒng)發(fā)射紫外光。當(dāng)顏色可調(diào)照明系統(tǒng)例如用于通用照明應(yīng)用時，必須避免紫外光的發(fā)射，因為紫外光對人眼有害。當(dāng)?shù)谝活A(yù)定顏色的光為紫外光時，光出射窗
口典型地包含uv濾光器，此uv濾光器在紫外光被發(fā)射之前吸收或反射紫外光。當(dāng)使用發(fā)射藍(lán)色光的發(fā)光二極管時，uv濾光器可以省略，這再次提高了系統(tǒng)的效率且減小顏色可調(diào)照明系統(tǒng)的成本。
在該顏色可調(diào)照明系統(tǒng)的實施例中，顏色可調(diào)照明系統(tǒng)還包括第三光源和第三發(fā)光材料，
第三光源包括發(fā)射第一預(yù)定顏色的光到光混合室內(nèi)的至少一個發(fā)光二極管，第三光源被布置成直接照射第三發(fā)光材料而第一光源和第二光源被避免直接照射笫三發(fā)光材料，
第三發(fā)光材料吸收該第一預(yù)定顏色的光并將所吸收的光轉(zhuǎn)換成與該第一預(yù)定顏色和第二預(yù)定顏色不同的第三預(yù)定顏色的光。此實施例的益處在于，使用第三發(fā)光材料增加了由顏色可調(diào)照明系統(tǒng)發(fā)射的光的顏色可被調(diào)節(jié)的范圍。例如，添加第二預(yù)定顏色的光可以將由顏色可調(diào)照明系統(tǒng)發(fā)射的光的顏色從藍(lán)轉(zhuǎn)變到黃(或其一部分)，而添加第三預(yù)定顏色的光可以將由顏色可調(diào)照明系統(tǒng)發(fā)射的光的顏色從綠轉(zhuǎn)變到紅(或其一部分)。在另 一實施例中，第三光源和第三發(fā)光材料可用于"微調(diào)"色溫的變化從而恰當(dāng)?shù)刈駨睦绾隗w軌跡，此黑體軌跡為色空間內(nèi)的曲線。為了遵從色空間內(nèi)的曲線，需要相對強度受控的三個光源。
在該顏色可調(diào)照明系統(tǒng)的實施例中，第一發(fā)光材料和/或另一發(fā)光材料和/或笫三發(fā)光材料包括磷光體成分，此磷光體成分為磷光體混合物，第一發(fā)光材料、另一發(fā)光材料和/或第三發(fā)光材料的每個磷光體成分不同。例如，在第一預(yù)定顏色為紫外光的實施例中，另一發(fā)光材料可以是例如提供具有預(yù)定色溫的基本上白光的磷光體混合物，且第一發(fā)光材料和第三發(fā)光材料可將所吸收的紫外光分別轉(zhuǎn)換成第二預(yù)定顏色和第三預(yù)定顏色的光，這改變了由顏色可調(diào)照明系統(tǒng)發(fā)射的光的顏色，例如分別改變到更高、更低的色溫。
在該顏色可調(diào)照明系統(tǒng)的實施例中，第一光源和/或第二光源包括多個發(fā)光二極管的串聯(lián)布置。此實施例的益處在于，使用包括多個發(fā)光二極管的光源使得可以增加由顏色可調(diào)照明系統(tǒng)發(fā)射的光的強度。此外，使用多個發(fā)光二極管使得發(fā)光二極管更均勻地分布在光混合室內(nèi)，這進(jìn)一步改善了不同發(fā)光二極管的光的混合，導(dǎo)致了由顏色可調(diào)照明系統(tǒng)發(fā)射的光的改善的混合。在該顏色可調(diào)照明系統(tǒng)的實施例中，第一光源的發(fā)光二極管被布 置在包括第一發(fā)光材料的另一光混合室內(nèi)或者被布置在包括第一發(fā)光 材料的多個另外的光混合室內(nèi)，所述另一光混合室或所述多個另外的 光混合室被布置在該光混合室內(nèi)。此實施例的益處在于，使用另一光 混合室或多個另外的光混合室，將第一光源的光與第二預(yù)定顏色的光 預(yù)混合，這改善了光混合室內(nèi)的總體顏色混合。第一光混合室的壁例 如可由二向色屏蔽裝置構(gòu)成，此二向色屏蔽裝置允許第二預(yù)定顏色的 光穿過并反射第一預(yù)定顏色的光。此布置基本上避免了第二光源的光 照在第一發(fā)光材料上，這增強了根據(jù)本發(fā)明的顏色可調(diào)照明系統(tǒng)的調(diào) 色效率。
在該顏色可調(diào)照明系統(tǒng)的實施例中，當(dāng)顏色可調(diào)照明系統(tǒng)包括另 一發(fā)光材料時，多個發(fā)光二極管被布置成基本上均勻地照射光混合室 的光出射窗口 ，并且其中另一發(fā)光材料被布置在光混合室的光出射窗 口處。此實施例的益處在于，其使得顏色可調(diào)照明系統(tǒng)相對緊湊。由 所述另一發(fā)光材料發(fā)射的另一預(yù)定顏色的光基本上沿所有方向發(fā)射， 且因此也被發(fā)射回到光混合室內(nèi)。由于來自所述另一發(fā)光材料的光的 此發(fā)射，所述另一預(yù)定顏色的光的一部分在光混合室內(nèi)被混合，從而 進(jìn)一步改善顏色可調(diào)照明系統(tǒng)的顏色混合。由第一發(fā)光材料產(chǎn)生的光 必須透過光出射窗口并因此經(jīng)過所述另一發(fā)光材料。優(yōu)選地，所述另 一發(fā)光材料不吸收第二預(yù)定顏色的光或者僅僅吸收第二預(yù)定顏色的光 的4艮d、一部分。
在該顏色可調(diào)照明系統(tǒng)的實施例中，第一和第二光源布置在光混 合室的靠近光出射窗口的邊緣上，笫一和第二光源的每一個遠(yuǎn)離光出 射窗口發(fā)射光，防止第一和第二光源直接照射光出射窗口。此實施例 的益處在于，第一和第二光源的發(fā)光二極管不直接照射光出射窗口， 這確保良好的光混合并減小光源的眩光。附加益處在于，第一和第二 光源可以被冷卻而不使用諸如風(fēng)扇或珀爾帖元件的主動冷卻裝置。第 一和第二光源包括發(fā)光二極管。典型地，發(fā)光二極管需要某種類型的 冷卻。當(dāng)?shù)谝缓偷诙庠幢徊贾迷陬伾烧{(diào)照明系統(tǒng)的光混合室的靠 近光出射窗口的邊緣時，發(fā)光二極管的冷卻可以經(jīng)由例如布置在顏色 可調(diào)照明系統(tǒng)的殼體的外側(cè)上的冷卻片來提供。這使得顏色可調(diào)照明 系統(tǒng)可以構(gòu)建在照明設(shè)備內(nèi)，或者例如構(gòu)建在房屋、辦公室或商店的天花板內(nèi)，同時通過從照明設(shè)備或天花板突出的冷卻片來冷卻發(fā)光二 極管。
在該顏色可調(diào)照明系統(tǒng)的實施例中，第一預(yù)定顏色為藍(lán)色，第一 發(fā)光材料將所吸收的第一預(yù)定顏色的光轉(zhuǎn)換成作為笫二預(yù)定顏色的琥 珀色的光，且另一發(fā)光材料將所吸收的第一預(yù)定顏色的光轉(zhuǎn)換成作為 另一預(yù)定顏色的黃色的光。此實施例的益處在于，使用發(fā)射琥珀色的 第一發(fā)光材料、發(fā)射黃色的另一發(fā)光材料以及第一預(yù)定顏色為藍(lán)色， 根據(jù)本發(fā)明的顏色可調(diào)照明系統(tǒng)可以將所發(fā)射的光的顏色從相對冷白
色調(diào)節(jié)到暖白色，例如，基本上沿著黑體軌跡在6500K和2700K之間。 例如，第一發(fā)光材料包括Y3Al50u:Ce"和CaS:Eu"的混合物，并且另 一發(fā)光材料(52)包括Y3Al5012:Ce3+?？商娲兀谝话l(fā)光材料包括 (Ba，Sr)2Si5N8:Eu2+，并且另一發(fā)光材料包括Y3Al5012:Ce3+。在第三實 施例中，第一發(fā)光材料包括Lii3Al5Ch2:Ce3+和CaS:Eu2+的混合物，并 且另一發(fā)光材料包括不同磷光體比例的Lii3Al5(^2:Ce"和CaS:Eu"的 混合物。第一發(fā)光材料例如可包括85% w/w Y3Al5012:Ce3+ (另外也被 稱為YAG:Ce)和15% w/w CaS:Eu2+(另外也被稱為CaS:Eu)的混合物， 此混合物發(fā)射第二預(yù)定顏色的琥珀色。發(fā)光材料(Ba，Sr)2Si5N8:Ei^+(另 外也被稱為BSSN:Eu)發(fā)射第二預(yù)定顏色的琥珀色。發(fā)光材料 Lii3AlsOi2:Ce3+(另外也被稱為LuAG:Ce)發(fā)射第二預(yù)定顏色的綠色，并 且發(fā)光材料CaS:Eu"(另外也被稱為CaS:Eu)發(fā)射第二預(yù)定顏色的紅 色。將BSSN:Eu及YAG:Ce與藍(lán)光一起使用以及將LuAG:Ce和CaS:Eu 的兩種混合物與藍(lán)光一起使用的實施例可以實現(xiàn)基本上相同的效果。 將藍(lán)光轉(zhuǎn)換成紅光的其它磷光體，例如(Ba，Sr，Ca)2SisN8:EuZ+、 (Sr，Ca)S: Eu2+和(Ca，Sr)AlSiN3:Eu2+可被使用來替代CaS:Eu，以達(dá)成基本上相同 的效果。將藍(lán)光轉(zhuǎn)換成綠光的其它磷光體，例如Sr2Si2N202:Eu"和 SrGa2S4: Eu"可被使用來替代LuAG:Ce，以達(dá)成基本上相同的效果。 石榴石發(fā)光材料 YAG:Ce和 LuAG:Ce可被替換為 (Y3_x.yLuxGdy)(Al5_zSiz)(012.zNz):Ce，其中0<x^3， 0^^2.7， 0<x+y^3且 0<z￡2。
使用發(fā)射紫外光的光源以及包括例如不同磷光體比例的 BaMgAh。On:Eu2+(將紫外光轉(zhuǎn)換成藍(lán)光)、Ca8Mg(Si04)4Cl2: E^+，Mn"(將紫外光轉(zhuǎn)換成綠光)和Y203: E^+，B產(chǎn)(將紫外光轉(zhuǎn)換成紅光)的混合物的第 一和另 一發(fā)光材料可以使得從相對冷白色轉(zhuǎn)變?yōu)榕?br> 色，例如基本上沿著黑體軌跡在6500K和2700K之間。任何其它顏色 變化也是可能的，這由磷光體比例決定?？梢允褂脤⒆贤夤廪D(zhuǎn)換成藍(lán)、 綠或紅光或者任何其它顏色的任何其它磷光體來替代上述磷光體。


本發(fā)明的這些和其它方面通過參照下文所述實施例而清楚并得到 闡述。
在圖中
圖1A、 1B和1C示出根據(jù)本發(fā)明的顏色可調(diào)照明系統(tǒng)的示意性截 面圖2A和2B示出根據(jù)本發(fā)明的顏色可調(diào)照明系統(tǒng)的另一實施例的 示意性截面圖；以及
圖2C示出根據(jù)本發(fā)明的顏色可調(diào)照明系統(tǒng)的所述另一實施例的 示意性三維視圖。
這些圖純粹是圖解性的并且未按比例繪制。特別地為了清晰起見， 一些尺寸被明顯地夸大。圖中相似的部件盡可能使用相同附圖標(biāo)記來 表示。
具體實施例方式
圖1A、 1B和1C示出根據(jù)本發(fā)明的顏色可調(diào)照明系統(tǒng)10、 12的 示意性截面圖。顏色可調(diào)照明系統(tǒng)10、 12包括由第一組發(fā)光二極管21、 22構(gòu)成的第一光源21、 22。第一組發(fā)光二極管21、 22發(fā)射第一預(yù)定顏 色的光到光混合室60內(nèi)。光混合室60還包括一層發(fā)光層50，該發(fā)光 層被布置成遠(yuǎn)離第一光源21、 22并吸收第一預(yù)定顏色的光的一部分并 且將所吸收的光轉(zhuǎn)換成與第一預(yù)定顏色不同的第二預(yù)定顏色的光。顏 色可調(diào)照明系統(tǒng)IO、 12還包括由第二組發(fā)光二極管31、 32構(gòu)成的第 二光源31、 32,其發(fā)射基本上相同的第一預(yù)定顏色的光到光混合室60 內(nèi)。第一組發(fā)光二極管21、 22例如被布置成用于直接照射第一發(fā)光材 料50。第二組發(fā)光二極管31、 32例如被避免直接照射第一發(fā)光材料 50。來自第一光源21、 22、來自第二光源31、 32以及來自第一發(fā)光材 料50的光在光混合室60內(nèi)被混合，產(chǎn)生由根據(jù)本發(fā)明的顏色可調(diào)照明系統(tǒng)IO、 12發(fā)射的基本上均勻混合的光。根據(jù)本發(fā)明的顏色可調(diào)照 明系統(tǒng)IO、 12還包括控制器70,其用于相對于第二組發(fā)光二極管31、 32的光通量控制由第一組發(fā)光二極管21、 22發(fā)射的光的通量。
在圖1A、 1B和1C所示的顏色可調(diào)照明系統(tǒng)10、 12的實施例中， 顏色可調(diào)照明系統(tǒng)IO、 12還包括另一發(fā)光材料52，該另一發(fā)光材料將 第一預(yù)定顏色的光轉(zhuǎn)換成與第一預(yù)定顏色和第二預(yù)定顏色不同的另一 預(yù)定顏色。光混合室60的壁覆蓋有漫反射層66,以用于混合在光混合 室60內(nèi)產(chǎn)生的光?；旌系墓饨?jīng)由包括準(zhǔn)直器64的光出射窗口 62從顏 色可調(diào)照明系統(tǒng)IO、 12發(fā)射。光出射窗口 62還包括漫射器68，用于 進(jìn)一步增強從顏色可調(diào)照明系統(tǒng)10、 12發(fā)射的光的混合。在圖1A、 1B 和1C所示的顏色可調(diào)照明系統(tǒng)10、 12的實施例中，發(fā)光二極管21、 22、 31、 32、 41被布置在光混合室60的邊緣65上，沿大體上離開光 出射窗口 62的方向發(fā)射光。發(fā)光二極管21、 22、 31、 32、 41的這種布 置確保發(fā)光二極管21、 22、 31、 32、 41不直接照射光出射窗口 62，這 減小了顏色可調(diào)照明系統(tǒng)10、 12的眩光。最后，在根據(jù)本發(fā)明的顏色 可調(diào)照明系統(tǒng)IO、 12的該實施例中，光混合室60包括冷卻片63，用 于冷卻布置在邊緣65上的發(fā)光二極管21、 22、 31、 32、 41。由于發(fā)光 二極管21、 22、 31、 32、 41布置在光混合室60的邊緣65處，所以即 使當(dāng)構(gòu)建在例如住宅、辦公室或商店的天花板內(nèi)時，也可以使用這些 冷卻片63來冷卻發(fā)光二極管21、 22、 31、 32、 41。
在顏色可調(diào)照明系統(tǒng)10、12的實施例中，第一預(yù)定顏色具有在400 至490納米之間的范圍內(nèi)的預(yù)定波長。此第一預(yù)定顏色的光也被稱為 藍(lán)基色(primary color blue)的光，其對于人而言是可見光。使用例如 YAG:Ce作為另 一發(fā)光材料52，其在被藍(lán)基色光照射時發(fā)射黃基色光。 在光混合室60內(nèi)組合藍(lán)基色和黃基色，得到從顏色可調(diào)照明系統(tǒng)10、 12發(fā)射的基本上冷白光。光混合室60內(nèi)另一發(fā)光材料52的量決定了 從光混合室60發(fā)射的白光的色溫。第一發(fā)光材料50例如可包括磷光 體YAG:Ce和CaS:Eu的混合物，其中YAG:Ce對黃基色有貢獻(xiàn)并且其 中CaS:Eu發(fā)射紅基色光，此黃基色和紅基色在光混合室60內(nèi)混合。 通過改變例如構(gòu)成第一發(fā)光材料50的磷光體混合物的重量百分比，可 以操控由顏色可調(diào)照明系統(tǒng)10、 12的光混合室60發(fā)射的光的顏色的 變化率。因此，可以預(yù)設(shè)定其中顏色可調(diào)照明系統(tǒng)10、 12可被調(diào)節(jié)的具體范圍。YAG:Ce和CaS:Eu的組合4吏得顏色可調(diào)照明系統(tǒng)10、 12 的顏色的變化范圍靠近在色空間內(nèi)定義的黑體軌跡。當(dāng)在通用照明應(yīng) 用中使用的照明設(shè)備中使用這些顏色可調(diào)照明系統(tǒng)IO、 12時，此實施 例尤為有益，因為這些顏色改變例如可以是紫外光，其照射另一發(fā)光 材料52以最接近地類似于白光的變化，如在一天中從早晨到夜晚的陽 光中那樣。
第一預(yù)定顏色的光例如產(chǎn)生基本上白光。使用發(fā)射紫外光的光源 以及包括例如不同磷光體比例的BaMgAh。On:Ei^+(將紫外光轉(zhuǎn)換成藍(lán) 光)、Ca8Mg(Si04)4Cl2:Eu2+，Mn2+(將紫外光轉(zhuǎn)換成綠光)和 Y203:Ei^+，B產(chǎn)(將紫外光轉(zhuǎn)換成紅光)的混合物的第一和另一發(fā)光材 料，可以實現(xiàn)從相對冷白色偏移到暖白色，例如在6500K和2700K之 間。
可替代地，其它磷光體和/或磷光體混合物可被用于獲得根據(jù)本發(fā) 明的顏色可調(diào)照明系統(tǒng)的顏色變化。
在根據(jù)本發(fā)明的顏色可調(diào)照明系統(tǒng)10、 12的優(yōu)選實施例中，光源 21、 22、 31、 32、 41包括發(fā)光二極管21、 22、 31、 32、 41。然而，光 源21、 22、 31、 32、 41可以是任何合適的光源，例如有機(jī)LED、低壓 放電燈、高壓放電燈、白熾燈或激光光源。
圖1A示出顏色可調(diào)照明系統(tǒng)IO沿著縱軸15(用虛點線15表示)的 截面圖。第一光源21、 22的發(fā)光二極管21、 22連同第一發(fā)光材料50 被布置在光混合室60的分離區(qū)段內(nèi)，此分離區(qū)段構(gòu)成被布置在光混合 室60內(nèi)的另一光混合室61。第一發(fā)光材料50的這種分離布置導(dǎo)致避 免第一發(fā)光材料50受到第二光源31、 32的直接照射以及將笫一光源 21、 22的光與來自第一發(fā)光材料50的經(jīng)轉(zhuǎn)換的光預(yù)先混合。
圖1B示出顏色可調(diào)照明系統(tǒng)10的沿著圖1A中用虛線表示的截面 AA的截面圖。在顏色可調(diào)照明系統(tǒng)10的此截面圖中，光混合室的壁 覆蓋有漫反射層66。此外，另一光混合室61被示為包括第一發(fā)光材料 50并且包括構(gòu)成第一光源21、 22的第一組發(fā)光二極管21、 22的發(fā)光 二極管21、 22。另一光混合室61的壁例如可以包括二向色屏蔽裝置， 此二向色屏蔽裝置允許第二預(yù)定顏色的光經(jīng)過并且例如反射第一預(yù)定 顏色的光。典型地，第一組發(fā)光二極管21、 22的發(fā)光二極管21、 22 和第二組發(fā)光二極管31、 32的發(fā)光二極管31、 32均被布置成串聯(lián)布置，使得在使用時，基本相同的電流流過所述第一組和第二組。此串
聯(lián)布置的益處在于，通過由控制器70僅改變流過二極管的串聯(lián)布置的 電流，可以相對于彼此改變第一組和第二組這兩者的光的強度。可替 代地，控制器70能夠單獨地控制第一組的發(fā)光二極管21、 22和第二 組的發(fā)光二極管31、 32的強度(未示出)。圖1B的截面圖還示出漫射器 68以及布置在光混合室60的與光出射窗口 62基本上相對的壁上的另 一發(fā)光材料52。另外可替代地，控制器70可被布置成用于相對第二組 的發(fā)光二極管31、 32的距離來改變第一組的發(fā)光二極管21、 22相對 于第 一發(fā)光材料50的距離(未示出)。
圖1C示出根據(jù)本發(fā)明的顏色可調(diào)照明系統(tǒng)12的不同實施例。在 此實施例中，緊挨著第一光源21、第二光源31、 32、第一發(fā)光材料50 和另一發(fā)光材料52,顏色可調(diào)照明系統(tǒng)12還包括第三光源41和第三 發(fā)光材料54。在當(dāng)前實施例中，第三光源41由單個發(fā)光二極管41構(gòu) 成。當(dāng)然，可替代地，顏色可調(diào)照明系統(tǒng)12可包括構(gòu)成第三光源41 的第三組發(fā)光二極管(未示出)。光混合室60內(nèi)的笫三發(fā)光材料54的布 置再次使得避免第一光源21和第二光源31、 32直接照射第三發(fā)光材 料54，而第三光源41被布置成直接照射第三發(fā)光材料54。例如，第 一預(yù)定顏色的光可以是紫外光，例如使用磷光體混合物由另一發(fā)光材 料將此紫外光轉(zhuǎn)換成基本上白光。
圖2A和2B示出根據(jù)本發(fā)明的顏色可調(diào)照明系統(tǒng)14的另 一實施例 的示意性截面圖。光混合室60同樣包括布置在另一光混合室61內(nèi)的 第一發(fā)光材料50，第一組發(fā)光二極管21、 22、 23、 24、 25、 26被布置 在此另一光混合室內(nèi)。光混合室60還包括第二光源31、 32、 33、 34、 35、 36、 37的第二組發(fā)光二極管31、 32、 33、 34、 35、 36、 37。光出 射窗口 62包括漫射器68和另一發(fā)光層52，該另一發(fā)光層例如直接施 加到漫射器68，或者可替代地施加到或嵌入到不同的載體材料(未示出) 中。第一預(yù)定顏色的光將照在另 一發(fā)光層52上且將被轉(zhuǎn)換成另 一預(yù)定 顏色的光。由另一發(fā)光材料52發(fā)射的光的一部分將被直接發(fā)射離開光 出射窗口 62,而由另一發(fā)光材料52發(fā)射的光的另一部分將被發(fā)射到光 混合室60內(nèi)且與笫一預(yù)定顏色的光以及與由第一發(fā)光材料50產(chǎn)生的 光混合。光混合室60的壁同樣覆蓋有漫反射層66，并且另一光混合室 61的光出射窗口也包括漫射器以用于增強第二預(yù)定顏色的光與第一預(yù)定顏色的光的混合。此外，施加到另一光混合室61的出射窗口的漫射 器(未示出)使得更好地防止第一發(fā)光材料經(jīng)受來自第二光源的光。如前 文所指出的，第一預(yù)定顏色的光可以是紫外光，例如，此紫外光被另 一發(fā)光層52轉(zhuǎn)換成基本上白光。增加第二預(yù)定顏色的光改變了所述基 本上白光的色溫。第一預(yù)定顏色的光可以是藍(lán)基色，其中藍(lán)基色光的 一部分例如被另一發(fā)光層52轉(zhuǎn)換成黃基色光，此黃基色光再次與藍(lán)基 色組合成為基本上白光。增加第二預(yù)定顏色的光改變了基本上白光的 色溫。在圖2A、 2B、 2C的配置中使用發(fā)藍(lán)光的第一和第二光源、 YAG:Ce(黃)和CaS:Eu (紅，15% w/w)的混合物用于第一發(fā)光材料50 以及YAG:Ce用于另 一發(fā)光材料52，通過控制第一和第二光源的相對 強度實現(xiàn)了從5000至3000 K的色溫變化。
可替代地，第一預(yù)定顏色、第二預(yù)定顏色和第三預(yù)定顏色的顏色 可以是在光混合室60中被混合以獲得根據(jù)本發(fā)明的顏色可調(diào)照明系統(tǒng) 14的顏色可調(diào)光發(fā)射的任何其它顏色。圖2A和2B中所示實施例的益 處在于，顏色可調(diào)照明系統(tǒng)14可以制作成相對較緊湊。此外，基本上 所有第二預(yù)定顏色的光經(jīng)過另一發(fā)光層52，這進(jìn)一步增強第二預(yù)定顏 色的光與另一預(yù)定顏色的光的混合。優(yōu)選地，另一發(fā)光材料52應(yīng)選擇 為不吸收或者僅僅少量地吸收由第一發(fā)光材料50發(fā)射的光?？商娲兀?顏色可調(diào)照明系統(tǒng)14的此另一實施例的光混合室60可包括第三光源 (未示出)和第三發(fā)光材料(未示出)。在這樣的實施例中，另一發(fā)光材料 52應(yīng)優(yōu)選地也選擇為不吸收或者僅僅少量地吸收由第三發(fā)光材料發(fā)射 的光。
圖2B示出顏色可調(diào)照明系統(tǒng)14沿著圖2A中用虛線表示的截面 BB的截面圖。
圖2C示出根據(jù)本發(fā)明的顏色可調(diào)照明系統(tǒng)14的另一實施例的示 意性三維視圖。在此另一實施例的三維視圖中，示出了第一組發(fā)光二 極管21、 22、 23、 24、 25、 26的串聯(lián)布置和第二組發(fā)光二極管31、 32、 33、 34、 35、 36、 37的串聯(lián)布置。由第一組發(fā)光二極管21、 22、 23、 24、 25、 26的發(fā)光二極管發(fā)射的光的強度和/或由第二組發(fā)光二極管31、
32、 33、 34、 35、 36、 37的發(fā)光二極管發(fā)射的光的強度例如由控制器 70例如通過控制流過發(fā)光二極管21、 22、 23、 24、 25、 26; 31、 32、
33、 34、 35、 36、 37的串聯(lián)布置的每一個的電流來調(diào)節(jié)。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以應(yīng)用用于改變由發(fā)光二極管發(fā)射的光的強度的替代性的任何 已知布置而不背離本發(fā)明的范圍。
應(yīng)注意，上述實施例闡釋而非限制了本發(fā)明，在不背離所附權(quán)利 要求的范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠設(shè)計許多替代性的實施 例。
在權(quán)利要求中，置于括號之內(nèi)的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)解釋為限制該 權(quán)利要求。使用動詞"包括，，及其變形不排除除了在權(quán)利要求中所述
的元件或步驟的其他元件或步驟的存在。元件之前的冠詞"一"("a" 或"an")并不排除存在多個這樣的元件。本發(fā)明可以借助于包括若干 不同元件的硬件來實施。在列舉若干裝置的設(shè)備權(quán)利要求中，這些裝 置中的若干個可以通過同一項硬件來實現(xiàn)。在互不相同的從屬權(quán)利要 求中列舉了某些措施這個起碼的事實并不表示不能有利地使用這些措 施的組合。
權(quán)利要求
1.一種顏色可調(diào)照明系統(tǒng)(10；12；14)，包括第一光源(21；21、22；21、22、23、24、25、26)、第二光源(31、32；31、32、33、34、35、36、37)以及布置在光混合室(60)內(nèi)的第一發(fā)光材料(50)的層，該光混合室(60)具有用于從該光混合室(60)發(fā)射光的光出射窗口(62)，該第一光源(21；21、22；21、22、23、24、25、26)和該第二光源(31、32；31、32、33、34、35、36、37)每一個都包括至少一個發(fā)光二極管(21；22；23；24；25；26；31；32；33；34；35；36；37)并發(fā)射第一預(yù)定顏色的光到該光混合室(60)內(nèi)，該第一發(fā)光材料(50)吸收該第一預(yù)定顏色的光并將所吸收的光轉(zhuǎn)換成與該第一預(yù)定顏色不同的第二預(yù)定顏色的光，該第一發(fā)光材料(50)被布置成遠(yuǎn)離該第一光源(21；21、22；21、22、23、24、25、26)和該第二光源(31、32；31、32、33、34、35、36、37)，該第一光源(21；21、22；21、22、23、24、25、26)相對于該第一發(fā)光材料(50)被定位成用于以第一相對通量的光照射該第一發(fā)光材料(50)，該第一相對通量的光為由該第一光源(21；21、22；21、22、23、24、25、26)發(fā)射到該光混合室(60)內(nèi)的光的一部分，該第二光源(31、32；31、32、33、34、35、36、37)相對于該第一發(fā)光材料(50)被定位成用于以第二相對通量的光照射該第一發(fā)光材料(50)，該第二相對通量的光為由該第二光源(31、32；31、32、33、34、35、36、37)發(fā)射到該光混合室(60)內(nèi)的光的一部分，該第一相對通量不同于該第二相對通量，以及該顏色可調(diào)照明系統(tǒng)(10；12；14)還包括控制器(70)，用于相對于由該第二光源(31、32；31、32、33、34、35、36、37)發(fā)射的光的強度來控制由該第一光源(21；21、22；21、22、23、24、25、26)發(fā)射的光的強度，和/或用于相對于該第二光源相對于該發(fā)光材料的位置來控制該第一光源相對于該發(fā)光材料的位置。
2. 如權(quán)利要求1所述的顏色可調(diào)照明系統(tǒng)(10; 12; 14)，其中該 第一光源(21; 21、 22; 21、 22、 23、 24、 25、 26)^t布置成直接照射該 第一發(fā)光材料(50)，以及其中該第二光源(31、 32; 31、 32、 33、 34、 35、36、 37)被避免直接照射該第一發(fā)光材料(50)。
3. 如權(quán)利要求2所述的顏色可調(diào)照明系統(tǒng)(10; 12; 14)，其中二向色屏蔽裝置被布置成用于屏蔽該第二光源(31、 32; 31、 32、 33、 34、 35、 36、 37)以免該第二光源照射該第一發(fā)光材料(50)。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的顏色可調(diào)照明系統(tǒng)(10; 12; 14)，其 中該光混合室(60)包括另 一發(fā)光材料(52)，該另 一發(fā)光材料將該第一預(yù) 定顏色的光轉(zhuǎn)換成與該第一預(yù)定顏色和該第二預(yù)定顏色不同的另一預(yù) 定顏色。
5. 如權(quán)利要求l、 2、 3或4所述的顏色可調(diào)照明系統(tǒng)(10; 12; 14)， 其中該第 一預(yù)定顏色是在400納米至490納米之間的范圍內(nèi)。
6. 如權(quán)利要求l、 2、 3、 4或5所述的顏色可調(diào)照明系統(tǒng)(10; 12; 14)，其中該顏色可調(diào)照明系統(tǒng)(10; 12; 14)還包括第三光源(41)和第三 發(fā)光材料(54)，-該第三光源(41)包括發(fā)射該第一預(yù)定顏色的光到該光混合室(60) 內(nèi)的至少一個發(fā)光二極管(41)，該第三光源(41)被布置成直接照射該第 三發(fā)光材料(54),而該第一光源(21)和第二光源(31， 32)被避免直接照 射該第三發(fā)光材料(54)，-該第三發(fā)光材料(54)吸收該笫一預(yù)定顏色的光并將所吸收的光 轉(zhuǎn)換成與該第一預(yù)定顏色和第二預(yù)定顏色不同的第三預(yù)定顏色的光。
7. 如權(quán)利要求l、 2、 3、 4、 5或6所述的顏色可調(diào)照明系統(tǒng)(10; 12; 14)，其中該第一發(fā)光材料(50)和/或該另一發(fā)光材料(52)和/或該第 三發(fā)光材料(54)包括磷光體成分，所述磷光體成分為磷光體的混合物， 該第一發(fā)光材料(50)、該另一發(fā)光材料(52)和/或該第三發(fā)光材料(54)的 每個磷光體成分是不同的。
8. 如權(quán)利要求l、 2、 3、 4或5所述的顏色可調(diào)照明系統(tǒng)(10; 12; 14)，其中該第一光源(21、 22; 21、 22、 23、 24、 25、 26)和/或該第二 光源(31、 32; 31、 32、 33、 34、 35、 36、 37)包括多個發(fā)光二極管(21 、 22; 21、 22、 23、 24、 25、 26; 31、 32; 31、 32、 33、 34、 35、 36、 37) 的串聯(lián)布置。
9. 如權(quán)利要求7所述的顏色可調(diào)照明系統(tǒng)(10; 12; 14),其中該 第一光源(21、 22; 21、 22、 23、 24、 25、 26)的每個發(fā)光二極管被布置 成直接照射該第一發(fā)光材料(50)，以及其中該第二光源(31、 32; 31、 32、 33、 34、 35、 36、 37)的每個發(fā)光二極管被避免直接照射該第一發(fā) 光材料(50)。
10. 如權(quán)利要求8或9所述的顏色可調(diào)照明系統(tǒng)(10; 12; 14)，其 中該第一光源(21; 21、 22; 21、 22、 23、 24、 25、 26)的發(fā)光二極管被 布置在包括該第一發(fā)光材料(50)的另 一光混合室(61)內(nèi)或者被布置在包 括該第一發(fā)光材料(50)的多個另外的光混合室(61)內(nèi)，所述另一光混合 室(61)或者所述多個另外的光混合室(61)被布置在該光混合室(60)內(nèi)。
11. 如權(quán)利要求10所述的顏色可調(diào)照明系統(tǒng)(10; 12; 14)，當(dāng)包 括該另一發(fā)光材料(52)時，其中所述多個發(fā)光二極管(21、 22、 23、 24、 25、 26， 31、 32、 33、 34、 35、 36、 37)被布置成基本上均勻地照射該 光混合室(60)的該光出射窗口(62)，并且其中該另一發(fā)光材料(52)被布 置在該光混合室(60)的該光出射窗口(62)。
12. 如權(quán)利要求l、 2、 3、 4或5所述的顏色可調(diào)照明系統(tǒng)(10; 12; 14),其中該第一光源(21, 22)和該第二光源(31， 32)被布置在該光混合 室(60)的靠近該光出射窗口(62)的邊緣(65)上，該第一光源(21, 22)和該 第二光源(31， 32)中的每一個遠(yuǎn)離該光出射窗口(62)發(fā)射光，從而防止 該第一光源(21， 22)和該第二光源(31, 32)直接照射該光出射窗口(62)。
13. 如權(quán)利要求4或5所述的顏色可調(diào)照明系統(tǒng)(10; 12; 14)，其 中該第一預(yù)定顏色為藍(lán)色，該第一發(fā)光材料將所吸收的該第一預(yù)定顏 色的光轉(zhuǎn)換成作為該第二預(yù)定顏色的琥珀色的光，以及該另一發(fā)光材 料將所吸收的該第一預(yù)定顏色的光轉(zhuǎn)換成作為該另一預(yù)定顏色的黃色 的光。
14. 一種照明設(shè)備，包括如前述權(quán)利要求中任意一項所述的顏色 可調(diào)照明系統(tǒng)(10; 12; 14)。
全文摘要
本發(fā)明涉及顏色可調(diào)照明系統(tǒng)(10；12；14)和照明設(shè)備。該顏色可調(diào)照明系統(tǒng)包括包括第一組發(fā)光二極管(21，24)的第一光源，以及包括第二組發(fā)光二極管(31，37，34)的第二光源。第一和第二光源均發(fā)射基本上第一預(yù)定顏色的光到光混合室(60)內(nèi)。該光混合室還包括將第一預(yù)定顏色的光轉(zhuǎn)換成第二預(yù)定顏色的光的第一發(fā)光材料(50)。第一光源相對于第一發(fā)光材料被定位成用于以第一通量的光照射第一發(fā)光材料，該第一通量的光為由第一光源發(fā)射到光混合室內(nèi)的光的一部分。第二光源相對于第一發(fā)光材料被定位成用于以第二通量的光照射第一發(fā)光材料，該第二通量的光為由第二光源發(fā)射到光混合室內(nèi)的光的一部分。第一通量不同于第二通量。根據(jù)本發(fā)明的措施的效果在于，由第一光源發(fā)射的光的強度相對于由第二光源發(fā)射的光的強度的變化導(dǎo)致由該顏色可調(diào)照明系統(tǒng)發(fā)射的顏色的變化。
文檔編號F21V29/00GK101680606SQ200880017364
公開日2010年3月24日 申請日期2008年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月24日
發(fā)明者C·G·A·霍倫, C·斯威杰斯, M·H·R·蘭克霍斯特, R·J·亨德里克斯, R·T·韋 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司