具有可調節發射光譜的發光裝置的制作方法

本發明涉及能夠提供白光發射的發光裝置，并且涉及使用和操作這種發光裝置的方法。

背景技術：

由發光二極管(LED)組成的光源或者照明設備越來越多地用于代替諸如白熾燈和熒光光源之類的常規光源。LED相比于常規光源提供很多優勢，特別是對于光轉換效率而言。當使用基于LED的光源代替常規照明系統時，特別需要這些基于LED的光源以生成被感知為白色的光。

顏色再現一般使用以Ra計算的顯色指數(CRI)來測量。CRI有時也稱為顯色指數。CRI是對光源相比于理想或者自然光源忠誠地再現各種對象的顏色的能力的量化測量。自然日光具有高的CRI，其中Ra近似為100。白熾燈泡也具有接近100的Ra，而熒光照明較不準確，一般具有70至90的Ra。因此，為了在基于LED的照明應用中實現期望的“白”光，期望具有高CRI的光源。對于LED照明系統，存在暖白色或者中性白色LED模塊，其中容易獲得大約80至90的顯色。

常規白色LED一般使用藍色發光元件和黃色波長轉換材料，以轉換藍光的一部分以產生被感知為白色的混合光。在WO 2013/150470中公開了與顯色有關的經改善的基于LED的解決方案，其建議了如下發光模塊，該發光模塊包括藍色發光元件、被設置為接收由藍色發光元件發射的光的至少一種波長轉換材料、以及適于發射具有在從400nm至440nm的第二波長范圍內的發射峰值的光的“深藍色”發光元件。這一模塊提供具有“清爽白(crisp white)”效果的良好顯色的白光，這對于很多應用而言是所期望的，例如在零售或者展覽環境下。

US2013114242描述了如下固態照明設備，其包括與發光磷光體(lumiphor)組合以形成固態發光部件的固態發光器、與發光部件空間分離的至少一種發光磷光體、以及另一發光磷光體和/或固態發光器。固態發光部件可以包括具有較高色溫的藍移式黃色部件，但是與其它元件組合時，來自照明設備的聚合發射具有較低的色溫。多個白色或者近白色部件可以被提供，并且可以被設置為刺激與其空間分離的一種或者多種發光磷光體。

US2013221866描述了包括發射顏色不同并且采用半導體發光元件和磷光體的多個半導體發光設備的照明設備，其中輸出的光被穩定地組合，抑制了光的分離，并且色調可變，并且該設備基于來自半導體發光元件和來自(由來自半導體發光元件的發射激發而發出熒光的)磷光體的發射、或者基于來自被這樣激發以發出熒光的磷光體的發射而向外發光，在根據UCS(u,v)顏色系統(CIE 1960)的uv色度圖中，該光與黑體輻射軌跡的偏離duv在-0.02≤duv≤0.02的范圍內；并且來自其中集成并且設置了多種半導體發光設備的發光部分的輸出光被混合在一起并且向外發射。

WO2007114614描述了包括以6000K或者更高的色溫發射白光的第一發光部分和以3000K或者更低的色溫發射白光的第二發光部分的發光設備，第一發光部分和第二發光部分包括發光二極管芯片和磷光體并且被獨立驅動。WO2007114614指出，通過實現具有不同光譜和色溫的白光，發光設備可以多樣化地在期望的氣氛中和用途中應用。WO2007114614指出了通過根據人類的生理節律調節光波長或色溫對健康產生的作用。

US2012256560描述了如下發光設備包裝，該發光設備包裝包括：包裝主體；安裝在包裝主體上并且發射特定顏色的光的第一發光設備；安裝在包裝主體上以便鄰近第一發光設備、并且根據對其應用的電流值調節光量從而控制色溫、并且發射橙光的第二發光設備；以及密封第一和第二發光設備并且至少包含一個或者多個類型的磷光體的樹脂部分。

技術實現要素：

然而，相比于白熾燈和鹵素燈，對常規LED光源調光給出不自然外觀。

因此，不管至今所知的基于LED的系統，就對光和顏色的感知而言，特別是對于專用照明和周圍環境照明而言，仍然需要改善。

本發明的目的是克服這一問題，并且提供更好地適合于專用照明并且產生期望的自然外觀的光(優選地清爽白光)的發光裝置。

根據本發明的第一方面，這一目的和其它目的通過適于產生具有在從380nm至440nm的波長范圍內的發射峰值的白色輸出光的發光裝置或者發光模塊來實現，該發光裝置或者發光模塊包括：

-至少一個第一發光元件，適于發射第一發光強度I1的并且具有在從440nm至460nm的第一波長范圍內的發射峰值(“第一發射峰值”)的光；以及

-至少一個第二發光元件，適于發射第二發光強度I2的并且具有在從380nm至440nm的第二波長范圍內的發射峰值(“第二發射峰值”)的光，

其中所述至少一個第一發光元件和所述至少一個第二發光元件獨立可控，使得如在所述權利要求中進一步特別限定的，由所述至少一個第二發光元件發射的光的第二強度可以獨立于由所述至少一個第一發光元件發射的光的第一強度進行調節。

由作為整體的發光裝置產生的白色輸出光可以具有總發光強度I_tot。

如本文中所使用的，“深藍色”或者“短波長藍色”表示從380nm至高達440nm的波長范圍的藍光。根據本發明的第二發光元件具有在從390nm至440nm(通常從400nm至440nm)的范圍內的發射峰值波長。因此，低于峰值波長的光還可以在“短波長藍色”范圍內。

此外，如本文中所使用的，“藍色”、“普通藍色”、“正常藍色”、或者“標準藍色”一般指代具有在從440nm至460nm的范圍內的峰值波長的光。

如本文中所使用的，“發光元件”指代發光半導體結構，諸如發光二極管(LED)、或者LED芯片或者裸片、或者激光二極管。發光二極管可以包括一個或者多個發光元件。

根據本發明的發光裝置提供與在任何發射強度下的自然外觀的可能性組合的清爽白光，這實現了看起來自然的調光行為。白光可以顯得暖，而不改變色點。例如，在調節深藍光(還稱為深藍色貢獻)的相對量時，色點的差異可以小于5SDCM(顏色匹配的標準偏差)。

在特定實施例中，至少一個第二發光元件適于發射第二發光強度I2的光并且具有從380nm至430nm的第二波長范圍內的發射峰值。

調節本發明的發光裝置中的深藍色貢獻的可能還允許增強對比度感知例如以便改善可讀性，并且可以提供光的期望感知色調，特別是當用于照射包括熒光增白劑的對象時。

發光強度I1被限定為藍色波長范圍上的積分光譜功率分布：

發光強度I2被限定為深藍色波長范圍上的積分光譜功率分布：

其中x＝380nm或者優選地x＝400nm。

總發光強度I_tot被限定為深藍色波長范圍上的積分光譜功率分布：

因此，比率A’可以被限定為：

在本發明的實施例中，A’可以為至少0.6。A’的最大值可以為A’的最小值的至少1.5倍。在本發明的實施例中，A’可以高達5.0。

當強度I_tot降低時，發射的相關色溫(CCT)降低。同時，A’通過減少深藍光的貢獻而降低。因此，當調光時，對暖色的感知得到增強(特別是當用于照射包括熒光增白劑的諸如紙張之類的對象時)。

第二發光元件的操作可以依賴于總發光強度I_tot。

為了產生白光，發光裝置通常進一步包括適于產生具有在綠色至紅色波長范圍內的發射峰值的光的至少一個第三發射器。這一附加發射器可以是一個或者多個另一發光元件，例如綠色發光元件、黃色發光元件、琥珀色發光元件、紅色發光元件、或者其任何組合。在一些實施例中，第三發射器可以是接收例如來自第一發光元件的光并且將其轉換為更長波長(通常綠色至紅色)的光的波長轉換構件。

在本發明的實施例中，發光裝置進一步包括被設置為接收由所述第一發光元件發射的光并且能夠發射具有在綠色至紅色波長范圍內的發射峰值的光的至少一個波長轉換構件。

通常，發光裝置可以是可調光的。

發光裝置可以包括操作連接至至少一個第一發光元件和至少一個第二發光元件的控制器。控制器通常能夠生成用以增加或者降低由第一發光元件發射的光的第一強度I1的第一控制信號，和用以獨立于第一控制信號增加或者降低由第二發光元件發射的光的第二強度I2的第二控制信號，使得強度比率A’借助于控制器可變。第一發光元件和第二發光元件可以獨立地電連接至控制器。

因此，控制器特別地被配置為控制照明設置的白色輸出光。控制器可以在實施例中被配置為通過控制第一發光元件和第二發光元件(以及可選地其它發光元件)的發光強度來控制白色輸出光。通過變化強度，在380nm至440nm的波長范圍內，特別是在380nm至430nm的波長范圍內，可以控制白光的強度、色點、以及相對強度。以這一方式，不僅可以變化相關色溫，而且可以變化白光的對比度感知和清爽性。

對發光元件本身(特別是諸如上文所指示的基于半導體的發光元件)的控制是現有技術已知的。

在本發明的實施例中，發光裝置(特別地控制器)可以適于在對發光模塊進行調光的同時，相對于第一強度I1降低第二強度I2。

在本發明的實施例中，發光裝置(特別地控制器)可以適于隨時間調節A’。例如，A’因此可以根據一天的時間自動變化。

在本發明的實施例中，第一和/或第二發光元件的操作，并且因此強度比率A’，可以由用戶控制。

在如上文描述那樣的使用至少一個波長轉換構件的實施例中，波長轉換構件可以被設置為接收由第一發光元件發射的光，并且可以包括黃色-綠色波長轉換材料和紅色波長轉換材料。因此，波長轉換構件可以包括兩種或者更多種波長轉換材料的混合物，特別地，綠色-黃色波長轉換材料和紅色波長轉換材料的混合。這種組合提供針對白色光輸出光譜的期望的貢獻。

在一些實施例中，發光裝置可以包括被設置為接收由所述第二發光元件發射的光的另一波長轉換構件，其中該另一波長轉換構件包括黃色-綠色波長轉換材料并且沒有紅色波長轉換材料。很多黃色-綠色波長轉換材料轉換普通藍光(例如，在450nm處)，但是具有對深藍光(例如，在410nm處)的有限的吸收/轉換。然而，紅色波長轉換材料可以由深藍光以及普通藍光激發并且將其轉換。因為深藍色發光元件通常比普通藍色發光元件效率更低，對深藍光的不期望的吸收/轉換要求使用更多的深藍色發光元件，以便提供具有深藍峰值的期望的總發射光譜，這減少了整體效率并且增加了成本。因此，在接收深藍光的波長轉換構件中省略紅色波長轉換材料是有利的，因為這避免了由紅色波長轉換材料的吸收造成的深藍光損失。

在本發明的實施例中，發光裝置進一步包括適于發射在第三波長范圍內的發射峰值的光的至少一個第三發光元件。例如，第三發光元件可以是發射例如在從590nm至620nm(諸如大約600nm至610nm)的范圍內的光的琥珀色發光元件。第三發光元件的使用可以改善色點穩定性(特別是當比率A’改變時)。

在第二方面中，本發明提供了包括根據上文描述的第一方面的發光裝置的燈具。

在另一方面中，本發明提供了包括根據上文描述的第一方面的發光裝置的聚光燈。

在另一方面中，本發明涉及根據上文描述的第一方面的發光裝置的用途，其用于照射熒光增白劑(FWA)，諸如用于照射由對象所包括的熒光增白劑(FWA)。調節對總的光發射的深藍貢獻的可能性當被用于照射包括FWA的表面時是特別有利的，因為其保證了在所有發射強度下的自然的白色外觀，并且還允許根據用戶需要調節黑-白對比度，這可以改善可讀性。

在另一方面中，本發明提供了操作根據第一方面的發光裝置的方法，該方法包括相對于強度I1和/或總強度I_tot增加或者減少強度I2的步驟。特別地，該方法包括增加或者減少強度比率A’的步驟。

例如，該方法可以包括通過相對于第二強度增加第一強度來增加強度比率A’。這表示增加了對總的發射光譜的深藍色貢獻，并且對于例如當在白紙上閱讀時增加對比度感知是有利的，這對于老人或者具有視覺損傷的人可能是特別有用的，而且對于在相對低的照明條件下改善可讀性也是有用的。

最后，該方法可以包括降低由發光裝置發射的總的光強度I_tot，并且相對于強度I1和/或總強度I_tot降低強度I2，特別地降低強度比率A’。備選地(或者作為在剛剛描述的步驟之前或者之后執行的附加步驟)，該方法可以包括增加總的光強度I_tot，并且相對于強度I1和/或總強度I_tot增加強度I2，特別地增加強度比率A’。

特別地，第一發射峰值和第二發射峰值的峰值波長相差至少10nm，諸如至少15nm，比如至少20nm，特別地至少30nm，諸如例如在大約425nm(第一發射峰值)和大約465nm(第二發射峰值)處的峰值(類似于圖6中的)。因此，至少一個第一發光元件和至少一個第二發光元件特別地被配置為提供具有不同光譜分布的光。

術語“第一發光元件”還可以指代多個基本上相同的第一發光元件。同樣地，術語“第二發光元件”還可以指代多個基本上相同的第二發光元件。

本文中的術語白光是本領域技術人員已知的。其特別地涉及如下光：具有在大約2000K和8000K之間、特別地在大約2700K至6500K的范圍內、諸如在2000K至5700K的范圍內的相關色溫(CCT)，并且特別地在距離BBL(黑體軌跡)大約15SDCM(顏色匹配的標準偏差)內，特別地在距離BBL大約10SDCM內，甚至更特別地在距離BBL大約5SDCM內。本文中，如上文所述，照明裝置可以特別地具有在至少大約2000K上(諸如例如在至少大約2000K至4000K之間)、甚至更特別地至少在至少大約3000K的范圍上(諸如例如在至少大約2000K至5000K之間)、或者甚至在至少大約2000K至5700K的相關色溫范圍上可變的可變相關色溫。

特別地，控制器被配置為控制第一發光元件、第二發光元件、以及可選地其它發光元件(諸如第三、第四...、發光元件)。特別地，控制器因此被配置為控制第一發光元件光、第二發光元件光、以及可選地其它發光元件光的強度。控制器可以特別地獨立控制發光元件。

此外，特別地，控制器被配置為根據時間信號和周圍環境光傳感器中的一個或者多個來控制第一發光元件、第二發光元件等。以這一方式，照明裝置可以例如自動調節相關色溫(CCT)。然而，在又一實施例中，控制器還可被配置為根據用戶輸入值來控制發光元件。例如，可能期望調節相關色溫或者相關色溫方案，例如以便為時差做準備或者(平順地)從時差恢復過來。因此，在一個實施例中，發光裝置被配置為提供具有在380nm至460nm波長區域內的可變色溫和/或可變相對強度(相對于白色輸出光的總強度)的白光。

注意，本發明涉及在權利要求中記載的特征的所有可能組合。

附圖說明

現在將參照示出了本發明的實施例的附圖，更詳細地描述本發明的這一方面和其它方面。

圖1是根據本發明的實施例的發光裝置的示意性側視圖。

圖2是與圖1的發光裝置相似的發光裝置的頂視圖。

圖3是根據本發明的實施例的發光裝置的示意性側視圖。

圖4是根據本發明的實施例的發光裝置的示意性側視圖。

圖5是根據本發明的實施例的發光模塊的頂視圖。

圖6是示出了根據本發明的實施例的發光裝置的示例性光發射頻率(虛線)和常規白色發光裝置的示例性光發射光譜(實線)的圖。如從該圖中可以看到的，具有可變色溫和/或在380nm至460nm波長區域中的可變相對強度(相對于在380nm至780nm波長區域中的白色輸出光的總強度)的白光。

圖7示出了包括3000K色溫附近的黑體線的1931CIE色品圖的一部分。

圖8示出了包括3000K色溫附近的黑體線的1976CIE色品圖的一部分。

圖9是圖示了由根據本發明的實施例的發光裝置發射的光和包括熒光增白劑的被照射對象的反射/發射光譜之間的色點差異的圖。

如圖所示，層和區域的尺寸為了說明性目的而被夸大，并且因此，被提供用于圖示本發明的實施例的一般性結構。相同的附圖標記通篇指代相同的元素。

具體實施方式

現在將在下文中參照附圖更充分地描述本發明，在附圖中示出了本發明的當前優選實施例。然而，本發明可以以很多不同形式體現并且不應該被解釋為限制于本文中闡述的實施例；而是，這些實施例被提供用于透徹性和完整性，并且向技術人員充分傳達本發明的范圍。

當被調光時，由常規LED(以及在WO2013/150470中提出的光源)發射的光可能被感知為非自然的或者不美觀的。這被認為是一個劣勢，因為很多照明應用要求在各種發射強度下看上去自然的光。本發明人意識到，當被調光時，LED的看上去不自然的光發射是因為實際上，不同于白熾燈和鹵素燈，當強度改變時，LED的發射光譜不發生改變。當對白熾燈調光時，降低驅動電流會更改發射光譜，并且所發射的光的色點在黑體線上移動到更低的色溫(燈絲不太暖)。

現在，本發明人發現，通過調節從“清爽白色”光源發射的深藍光的相對量，白光可以看起來更暖，并且這在不明顯改變色點的情況下是可能的。特別地，已經發現，通過相對于“普通”藍光和/或總的光發射降低深藍光的相對量，可以獲得更暖的光。在與調光(即降低光源的總體發光強度)組合時，這是特別有用的，因為經調光的光則感受更自然。同時，有利的是，顏色失真和CRI改變可以保持最小，使得輸出光在顯色方面仍然可以具有高質量。還已經認識到，通過調節對總的光發射的深藍色貢獻，可以影響對比度的感知，特別是當發光裝置被用于照射包括熒光增白劑的表面時。例如，通過增加深藍光的貢獻，可以增強印刷材料的對比度的感知，從而改善或者支持可讀性。

圖1圖示了發光裝置100形式的本發明的實施例，如由技術人員領會的，發光裝置100可以形成裝備有驅動電子元件等的發光模塊的一部分。發光裝置100包括設置在支撐體103上的第一發光元件101和第二發光元件102。第一發光元件101(這里為第一發光二極管(LED)芯片)適于發射在“普通”藍色波長范圍內的光，特別地具有發光強度I1的、具有在從440nm至460nm的范圍內的發射峰值的光。包括波長轉換材料(有時還稱為磷光體)的波長轉換構件104被設置在第一LED芯片101上，例如作為一層。波長轉換構件104適于將由第一LED 101發射的藍光的一部分轉換為更長波長(通常綠色至紅色的光譜范圍)的光，使得得到的藍光(440nm至460nm)和綠色至紅色光的組合被感知為白色。與波長轉換構件104組合的LED芯片101可以被稱為磷光體轉換白色LED芯片。

此外，第二發光元件102(這里為第二LED芯片)適于發射發光強度I2的深藍光(通常為具有在從380nm至430nm的波長范圍內的發射峰值的光)。在這一實施例中，第二LED芯片102沒有波長轉換材料，并且可以被稱為直接發射LED芯片。

在操作期間，從第一LED芯片發射的光將被波長轉換材料104部分地轉換以產生具有常規光譜分布的白光。然而，由第二LED芯片發射的光將不被任何波長轉換構件轉換，并且因此將以在從400nm至440nm波長范圍內的發射峰值的形式向來自發光裝置的總的光輸出提供光譜貢獻。因此，發光裝置100產生具有從第二LED芯片102得到的在從380nm至430nm的波長范圍內的附加發射峰值的白色輸出光。

在一些實施例中，第二LED芯片102可以適于發射從400nm至430或者從400nm至420nm的波長范圍的光。

支撐體103可以是任何合適的物理和/或功能性支撐結構(包括印刷電路板(PCB))或者形成其一部分。支撐體103可以承載用于發光元件101、102所需要的電連接的裝置。可選地，支撐體103的部分可以是反射式的。還設想的是，發光裝置100可以由至少一個反射壁(可選地，形成光混合腔室)包圍。

第一發光元件101和第二發光元件102是獨立可控的，使得由第一發光元件101發射的光的發光強度I1和由第二發光元件102發射的光的發光強度I2是獨立可控的，并且相對于彼此變化。這一獨立控制可以例如通過控制驅動相應發光元件101、102的電流來實施。在這樣的實施例中，第一發光元件101和第二發光元件具有至控制電路的獨立電連接，使得不同的電流可以被分別遞送到第一發光元件101和第二發光元件102。

由于可以在相應的發光元件101和102上實施的獨立控制，相對于由第一發光元件101發射的光的強度I1，和/或相對于由作為整體的發光裝置發射的光的總的發光強度(I_tot)，由第二發光元件102發射的光的強度I2可以降低或者增加(可選地當還降低或者增加I_tot時)。

強度I1(被計算為“深藍色”波長范圍上的積分光譜功率分布E(λ))與總強度I_tot(被計算為380nm至780nm波長范圍上由作為整體的發光裝置發射的總光譜的積分光譜功率分布)的比率表示為：

通常，A’可以至少為0.6。在本發明的實施例中，A’可以高達5，因此通常0.6≥A’≥5。然而，在本發明的實施例中，A’也可以高于5。

之前已經發現，在深藍色波長范圍的較低部分中的深藍色峰值波長處(例如405nm附近)，實現“清爽白色”效果所需要的強度低于深藍色波長范圍的較高部分中的深藍色發射峰值波長(例如大約420nm)。上文限定的比率A’考慮到了這一波長依賴性。

此外，為了在當調光時的光的所感知的“清爽性”上實現期望的改變，深藍色貢獻應該根據相關色溫改變。

使用上文限定的比率A’(比率A’使用積分光譜功率分布，而非例如被限定為深藍光的直接測量強度與藍光的直接測量強度的比率的比率R)的優勢是，A’不依賴于色溫和色點。相比之下，比率R將依賴于色溫。

圖2示意性地圖示了相似于圖1所示的實施例的發光裝置的頂視圖，其中添加了電引線105、106、以及控制器107。電引線105將控制器107連接到第一發光元件101，并且電引線106將控制器107連接到第二發光元件102。控制器可以被連接到常規驅動電子元件并且適于獨立控制經由電引線105、106供應到發光元件101、102中的每一個的電流。控制器因此可以有能力增加或者降低第一發光元件或者第二發光元件或者兩者的光發射強度，以及增加或者降低發光裝置100的總的光發射。在本發明的實施例中，控制器107可以包括調光器、或者形成調光器的一部分、或者連接到調光器。控制器可以由用戶操作或者可以被編程以實施對光發射的預定控制。

控制器107可以適于(例如被編程為)相對于由第一發光元件101發射的光的強度I1，和/或相對于由作為整體的發光裝置發射的光的總的發光強度(I_tot)，降低由第二發光元件102發射的光的強度I2(特別地當還降低I_tot時)。即，可以降低深藍光的相對貢獻(特別地當還降低總的發光強度I_tot時)。

對應地，例如當增加總的發光強度I_tot時，控制器可以適于增加A’，即深藍光相對于I_tot的貢獻。然而，其還可以用于獨立于總的光發射強度的任何改變而降低或者增加比率A’，并且因此控制器可以適于降低或者增加A’而不明顯影響總強度I_tot。在本發明的實施例中，控制器107可以適于(例如被編程為)，例如基于來自用戶的輸入或者響應于表示外部條件的信號，相對于由第一發光元件101發射的光的強度，增加由第二發光元件102發射的光的強度。

在本文中描述的本發明的任何實施例中，發光裝置可以包括多個所述第一發光元件，并且可選地還可以包括多個所述第二發光元件。通常，第一發光元件中的所有或者一些第一發光元件形成第一組發光元件，第一組發光元件相對于由所述第二發光元件中的所有或者一些第二發光元件形成的第二組發光元件獨立可控。

根據本發明的實施例的發光模塊可以適于產生具有從380nm至430nm(例如從400nm至430nm，諸如從400nm至420nm或者從410nm至420nm)的波長范圍內的發射峰值的白色輸出光。由第二發光元件產生的第二波長范圍因此可以為從380nm至430nm，例如從400nm至430nm，諸如從400nm至420nm或者從410nm至420nm。

在本發明的實施例中，發光模塊包括至少兩種不同的波長轉換材料。例如，一種波長轉換材料可以能夠發射具有在從500nm至600nm(表示綠色-黃色)的范圍內的發射峰值波長的光，并且一種波長轉換材料可以能夠發射具有在從600nm至780nm(表示橙色或者紅色)的范圍內的發射峰值波長的光。因此，作為示例，波長轉換構件104可以包括磷光體材料(例如，黃色-綠色磷光體和紅色磷光體)的組合。在本發明的其它實施例中，第二發光元件可以完全沒有波長轉換材料。

合適的波長轉換材料的示例包括但不限于鈰(Ce)摻雜石榴石，諸如Ce摻雜YAG(Y₃Al₅O₁₂)，還表示為YAG:Ce；或者Ce摻雜LuAG(Lu₃Al₅O₁₂)，還表示為LuAG:Ce。YAG:Ce發射泛黃色光，而LuAG:Ce發射泛黃綠色光。備選地，可以使用其中使用鎵(Ga)代替一些釔(因此發射泛黃綠色光)的YAG:Ce材料。

YAG:Ce的吸收最大值通常在大約455nm處。LuAG:Ce的吸收最大值通常在大約445nm處。使用YAG:Ce，可以實現80的CRI。使用LuAG:Ce，可以實現高達90的更高CRI。

發射紅光的無機磷光體材料的示例可以包括但不限于ECAS和BSSN；ECAS是Ca_1-xA1SiN₃:Eu_x，其中0<x≤1，優選地0<x≤0.2；并且BSSN是Ba_2-x-zM_xSi_5-yA1_yN_8-yO_y:Eu_z，其中M表示Sr或者Ca，0≤x≤1并且優選地0≤x≤0.2、0<y≤4并且0.0005≤z≤0.05。

圖3至圖5圖示了根據本發明的發光裝置的各種實施例。

圖3示出了發光裝置300，發光裝置300包括設置在支撐體103上的第一發光元件(這里為第一LED芯片301)和第二發光元件(這里為第二LED芯片302)。第一LED芯片301適于發射從440nm至460nm的波長范圍的藍光。第二LED芯片302適于發射從380nm至430nm的波長范圍的光。第一芯片301和第二LED芯片302按上文描述那樣獨立可控(通常借助于控制器(未示出))。

與參照圖1和圖2在上文描述的實施例相比，第一LED芯片301不是磷光體轉換LED芯片，即不具有直接設置在芯片頂部上的波長轉換材料。代之，在圖3所示的實施例中，包括波長轉換材料的波長轉換構件304遠離第一LED芯片301和第二LED芯片302兩者設置，以接收由LED芯片301、302兩者發射的光。波長轉換構件304可以被稱為“遠程磷光體”或者處于“遠程配置”。波長轉換構件304還可以被稱為遠程磷光體層。波長轉換構件可以是自支撐的，并且可以以膜、片、板、盤等形式提供。雖然未在圖3中示出，波長轉換構件可以由包圍光源301、302的一個或者多個側壁支撐，使得波長轉換構件形成蓋或者窗口。

包含在波長轉換構件304中的波長轉換材料通常適于將藍光轉換為更長波長(通常綠色至紅色的光譜范圍)的光，使得得到的藍光(440nm至460nm)和綠色至紅色光的組合被感知為白色。因此，由第一LED 301發射的光由波長轉換構件304接收并且被部分地轉換，而由波長轉換構件304接收的由第二LED 302發射的光未被明顯轉換，而是被透射。發光裝置300因此產生具有從第二LED芯片302得到的從380nm至430nm的波長范圍內的附加發射峰值的白色輸出光。

在一些實施例中，波長轉換構件304可以包括具有大于450nm(例如在大約455nm處)的吸收最大值的波長轉換材料。這種材料的一個示例為YAG:Ce。在這種實施例中，第二LED芯片302可以具有在440nm處或者在440nm附近的發射峰值，這是因為波長轉換材料的更高吸收波長仍然可以避免對由第二LED芯片302發射的光(特別是具有小于435nm的波長的光)的過多轉換。

在一些實施例中，波長轉換構件304可以包括具有小于450nm(例如在445nm處或者在445nm附近)的吸收最大值的波長轉換材料。這種材料的一個示例是LuAG:Ce。

波長轉換構件304可以包括如上文描述那樣的波長轉換材料的組合，包括圖案化設置，例如其中波長轉換構件的第一區域包括第一波長轉換材料并且波長轉換構件的第二區域包括第二波長轉換材料，并且第一區域和第二區域在空間上被設置為接收來自不同發光元件的光。

作為圖3所示的遠程磷光體設置的備選，設想的是，LED芯片301、302可以代之由直接應用在兩個LED芯片以及支撐體103上的連續磷光體層覆蓋。這種磷光體層可以包括單一的波長轉換材料或者波長轉換材料的組合，并且可以通過提供流體形式的波長轉換材料(例如分散在載體液體中)并且分配該流體以覆蓋發光元件301、302而產生。可選地，可以使該層硬化。

另一實施例在圖4中圖示。該圖示出了發光裝置400，發光裝置400可以形成發光模塊的一部分，發光裝置400包括設置在支撐體103上的第一LED芯片形式的第一發光元件401和第二LED芯片模式的第二發光元件402。第一LED芯片401和第二LED芯片402通常借助于控制器(未示出)如上文描述那樣獨立可控。在這一實施例中，第一LED芯片401和第二LED芯片402對應于參照圖1在上文描述的第一LED芯片101和第二LED芯片102，除了在本實施例中，第二LED芯片402也是所謂的磷光體轉換LED芯片。這里，第一LED芯片401被提供有第一波長轉換構件404，并且第二LED芯片402被提供有第二波長轉換構件405。第一波長轉換構件404和第二波長轉換構件405可以包括相同或者不同的波長轉換材料。

通常地，第一LED芯片401適于發射在從440nm至460nm的波長范圍內的光。第一波長轉換構件404將此光的一部分轉換為更長波長的光，使得來自包括波長轉換構件404的磷光體轉換第一發光元件401的總發射被感知為白色。此外，第二LED芯片402通常發射在從380nm至430nm的波長范圍內的光，并且波長轉換材料405接收此光并且將此光的一部分轉換為更長波長的光，使得來自包括波長轉換材料405的發光元件302的總發射也被感知為白色。然而，由第二LED芯片302發射的足夠量的光未被波長轉換材料405吸收和轉換，從而向發光裝置400的總輸出光譜提供在從380nm至430nm的波長范圍內的發射峰值。

在這一實施例的一些變體中，第一波長轉換構件404可以包括波長轉換材料的組合，例如黃色或者黃綠色磷光體與紅色磷光體的組合。第二波長轉換構件405可以包括波長轉換材料的組合或者單一波長轉換材料(特別是黃色或者黃綠色磷光體)。特別地，波長轉換構件405可以沒有紅色波長轉換材料。

圖5示出了包括設置在板或者支撐體503上的多個發光二極管(這里為20個單獨的LED芯片)的發光模塊500的頂視圖。該模塊包括適于發射如在本文中限定的第一波長范圍的光的多個第一LED芯片501，和適于發射如在本文中限定的第二波長范圍的光的至少一個第二LED芯片502。通常地，模塊400包括多個所述第二LED芯片502。LED芯片501形成提供發光強度I1的光發射的第一組發光元件(如由虛線指示的)，并且LED芯片502形成提供第二發光強度I2的光發射的第二組發光元件。第一組發光元件獨立于第二組發光元件可控，使得光發射強度I1和I2如上文所描述那樣獨立可控。第一組發光元件的LED芯片501可以如上文所描述那樣連接至彼此和控制器。相似地，第二組發光元件的LED芯片502可以連接至彼此和控制器。

例如，第一組發光元件可以被設置為互連(接線結合)的發光元件的一個或者多個行或者串。在圖5所示的實施例中，第一發光元件501可以被設置成三行，每一行包括五個互連的LED芯片。備選地，圖5中的實施例中的第一發光元件501可以被設置為五行，每一行包括三個互連的LED芯片。可選地，發光元件501的不同行或者串可以獨立可控。轉到第二發光元件(在圖5中由LED芯片502表示)，它們可以構成單個組，被設置為例如五個互連的LED芯片502的行或者串。所設想的是，根據本發明的實施例的發光模塊可以包括任何數目的第一發光元件501和第二發光元件502，并且它們可以以任何合適的方式(例如作為行、二維陣列、或者任何其它圖案)被設置成任何數目的組。

此外，圖5示出，其高度超過LED芯片501、502的高度的圓形側壁504被提供在板503的外圍處，從而圍繞LED芯片501、502，并且可以充當用于波長轉換構件的支撐體，該波長轉換構件可以遠離LED芯片501、502地被設置為蓋或者窗口。側壁504可以具有面對LED芯片501、502的反射式內表面，從而形成反射式光混合腔室。

可選地，波長轉換材料可以直接被提供在單獨的LED芯片501(以及可選地，還有單獨的LED芯片502)上或者其附近，而非具有覆蓋模塊500的遠程波長轉換構件。例如，LED芯片501，以及可選地還有LED芯片502，可以相似于圖1或者圖4，分別是磷光體轉換式的。備選地，波長轉換材料的連續層可以被應用在LED芯片501以及LED芯片502上。

根據本發明的發光裝置或者模塊提供被感知為“清爽”并且冷的但是仍然具有暖的和自然的顯色性的高度期望的白光。圖6示出了根據本發明的實施例的發光模塊的示例性發射光譜(由虛線表示)。沒有添加深藍色分量的常規白光光譜由實線表示。有利地，根據本發明的實施例的發光模塊的輸出光譜的色溫可以通過降低R而被調諧至例如更暖的白色色調，而不顯著影響顯色(CRI)。

術語“色度”被用于標識光源的顏色，而不論其亮度或者照度。具體而言，光源的色度可以由色度坐標、或者1931CIE色度圖或者1976CIE色度圖(國際照明委員會)中的色點來表示。光源的色溫依據理想的、還稱為黑體輻射體的純熱光源來限定，該黑體輻射體的光譜具有與該光源相同的色度。色溫使用開爾文(K)測量。所謂的黑體軌跡(或者線)是在黑體溫度改變時白熾黑體的顏色在特定色度空間中將采用的路徑或者線路。

為了進一步改善白色外觀，特別地，對于低相關色溫(CCT)(通常為4000K或者更低)，根據本發明的實施例的發光裝置或者模塊的色點可以被調諧以便位于黑體線(BBL)下面。

已經確立的是，如果對象顯得更亮，或者如果對象顯得無色或者具有藍色調的略微彩色，則對象顯得更白。因此，泛藍的色點比位于黑體線(BBL)上的色點被感知為更白。然而，將“正常”藍光加入到常規LED光源的輸出光譜也將產生ANSI(美國國家標準學會)顏色空間之外的色點，ANSI顏色空間限定了確定色溫(例如3000K)的LED光源的可接受變化，還稱為“ANSI倉”。然而，通過添加深藍光而非正常藍，最終的色點可以再次位于ANSI空間內，并且仍然給出非常好的白色顯色性，包括“清爽白色”。

圖7是CIE 1931色度圖的一部分的示意性圖示，其指示了3000K附近的黑體線和針對3000K色溫的ANSI顏色空間。

色點還可以在1976CIE色度圖中表示。圖8示出了1976CIE色度圖中3000K附近處的黑體線，包括這一圖中針對3000K色溫的ANSI顏色空間。1976CIE圖有時被認為更適于表示人眼所感知的色點位移。

由本文中所描述的發光裝置或者模塊生成的光可以具有在CIE 1931色度圖或者1976CIE色度圖中位于黑體線上的色點。

在本發明的實施例中，由發光模塊生成的光可以具有在CIE 1931色度圖或者1976CIE色度圖中位于黑體線下面或者略微位于黑體線下面的色點。當由發光模塊生成的光的色點被調諧為略微在黑體線下面時，這進一步改善被照射的白色對象的白色外觀。

在一些實施例中，針對發光模塊的相應色溫，由發光模塊生成的光可以具有在CIE 1931色度圖或者1976CIE色度圖中位于ANSI顏色空間內的色點。

根據本發明的實施例的發光模塊可以有利地被用于照射包括熒光增白劑(FWA)的對象和物品。

名稱“熒光增白劑”通常表示在被UV光激發時產生通常具有在445nm處的峰值的藍色熒光的化學物質。熒光增白劑被添加到很多產品中，例如紙張、織物、以及塑料，以便改善白色外觀。然而，熒光增白劑也容易受到深藍光激發的影響，這導致發射普通藍光，因此有助于改善被照射材料的白色印象。特別地，具有440nm或者更低(特別地，420nm或者更低)波長的光可以激發熒光增白劑。在本發明的實施例中，具有在從380nm至430nm的范圍內的發射峰值波長的第二發光二極管可以產生足夠強度的≤420nm的光，以有效地激發熒光增白劑。

期望的“清爽白色”效果可以用由包含FWA的對象發射/反射的光與由用于照射所述對象的光源發射的光相比的色點的差(如1976CIE圖中看到的v’位移(Δv’))來表示。這一效果在圖9中圖示。P1表示由光源本身發射的光的色點，而P2表示被所照射對象反射的光的色點。當發射/反射光的色點P2相較于發射光的色點P1進一步在黑體線下面位移時，這可以表示清爽白色效果。為了提供白色顯色性的期望改善和“清爽白色”效果，至少-0.002(│-Δv’│≥0.002)的Δv’可以是足夠的，特別地，其中光源的色點已經在黑體線下面。然而，依賴于光源的色點，更大的v’位移(例如至少-0.005的Δv’)可以是期望的。

之前已經發現，當使用根據本發明的實施例的發光模塊照射包含熒光增白劑的對象時獲得的“清爽白色”效果(例如-0.005的Δv’)依賴于由該模塊發射的“深”藍光(例如380nm至430nm)與總光譜的強度比率。

本發明人目前還發現，深藍光與普通藍光的強度比率可以影響輸出光被感知為暖的還是冷的，以及對黑/白對比度的感知。

如上文所解釋那樣，所發射的光的色溫有助于光被感知為自然的還是非自然的，特別是當對光源調光時。

此外，當對“清爽白色”光源調光時，為了實現光的所感知的“清爽性”的期望改變，深藍色貢獻應該根據相關色溫改變。

通過增加比率A’，對黑/白對比度的感知(特別地，在諸如紙張之類的經FWA處理的白色表面上)可以獨立于光源的亮度而被增強。因此，白色表面上的印記(例如，紙張上的文本、圖、或者繪畫)的對比度可以通過使用根據本發明的實施例的發光模塊照射表面而增加。控制比率A’的可能性允許用戶(諸如讀者)根據他/她的偏好調節光，以便獨立于光源亮度而實現期望的對比度。這種個性化對于老年人或者具有視覺損傷的人而言可能是十分期望的。

對根據本發明的實施例的發光模塊的比率A’的控制因此可以基于用戶偏好實施。個性化對比度調節僅是一個示例。另一示例是，針對美學、美容、或者藝術用途，通過控制比率A’來控制色溫，其中更高的A’增加了對象、材料、或者甚至膚色的白度。個性化控制白色顯色性的能力可以在很多專用照明應用中是有吸引力的特征。

對于用戶控制發射光譜而言備選地或者額外地，由根據本發明的實施例的發光模塊發射的光的比率A’可以根據時間上的預定調度來調節，或者可以響應于外部條件(諸如周圍環境光條件或者所照射表面的反射性)來調節。

另一可能性是在空間上調制比率A’，以便允許動態的光圖案化，其中所照射表面的一些部分使用比其它部分更高或者更低的A’的光照射。這種圖案化可以通過使用照射被照射對象的不同部分并且可以獨立于彼此可控(除了獨立于第一(普通藍色)發光元件組可控之外)的至少兩組第二(深藍色)發光元件來實施。

在本發明的實施例中，發光裝置或者模塊可以包括適于發射發光強度I3的并且具有在第三波長范圍(特別地，從590nm至620nm(琥珀色光)的波長范圍)內的發射峰值的光的至少一個第三發光元件。第三發光元件可以是沒有波長轉換材料的直接發射元件，例如LED芯片。備選地，第三發光元件可以是提供琥珀色光發射的磷光體轉換LED芯片。在任一情形下，加入這種琥珀色分量都可以防止當增加比率A’時發光裝置或者模塊的總的發射光譜的色點的甚至最細微的改變。

本文中描述的發光裝置可以形成用于各種照明應用的發光模塊的一部分。例如，這種發光模塊可以在用于照射例如零售、展覽、或者家庭環境中的對象的白色光源(例如聚光燈或者燈具)中使用。特別地，根據本發明的實施例的發光模塊(通常被包括在聚光燈中)可以有利地用于重點照明。

本領域技術人員要意識到，本發明決不限于上文描述的優選實施例。相反，在所附權利要求的范圍內，很多修改和變化是可能的。例如，本文中描述的第一和第二發光元件中的一個或者兩者可以由發光元件和波長轉換材料的合適組合(例如UV LED芯片和藍色磷光體)代替。

另外，對所公開的實施例的變化可以由技術人員在實踐所要求保護的發明中，從學習附圖、公開內容以及所附權利要求中理解和實現。在權利要求中，詞語“包括”不排除其它元素或者步驟，并且不定冠詞“一(a)”或者“一個(an)”不排除多個。僅憑在互相不同的從屬權利要求中記載某些措施的事實不表示這些措施的組合不能被有利地使用。