[发明专利]可调白色的方法及其应用

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年7月1日提交的美国临时专利申请No.61/360,669的优先权，在此通过应用将其并入本文。

贯穿本申请，这里参考了多个参考文献。在此通过引用将这些参考的公开内容全部并入本文。

背景技术

本发明涉及照明装置和方法。更具体而言，涉及使用一个或多个发光装置和一种或多种发光材料的装置和方法。

在现有的照明系统中，白光通常覆盖从2700K到6500K的相关色温(CCT)范围。

为了使得CCT适应诸如卤素或HID灯的现有光源，要求用户使用滤色器或滤色片以阻挡不想要的颜色。在这些情形中，20％-50％的光和电功率被浪费。

诸如照明装置的光源通过增加两个(或多个)明显不同的颜色组合可以生成“白”光。虽然通过任何这些装置发射的光将显现白色，但是如果该装置用来照明选择性地吸收特定颜色的有色对象，当通过两种不同的“白”光来看时，该对象可能看上去会不同。出于这一原因，不同的“白”光将还原出不同的对象颜色，这取决于该对象的特性。

颜色再现典型地使用显色指数(CRI)来测量。CRI是将照明系统的颜色再现与黑体辐射体的颜色再现相比较的相对测量结果。如果通过照明系统照明的一组测试颜色的颜色坐标与通过黑体辐射体照射的测试颜色的坐标相同，则CRI等于100。自然光具有最高的CRI(100)，并且被认为是用于颜色再现能力的最高标准。为了量化显色性能，国际照明委员会(CIE)初始定义了8个测试色样(TSC)并且评估了通过黑体辐射体照明的TSC和要评估的光源的色差。

将导致每个TSC的色差称为Ri(其中i表示TSC的数量，初始由CIE设定为从TSC 1到TSC 8)。CRI是R1到R8的平均值(分别对于TSC 1到TSC 8的色差值)并且被认为是显色性能的总的指示器。后来，认为8个TSC不够，并且增加了7个TSC(TSC 9到TSC 15)。

照明装置的特性可以表现在1931CIE(国际照明委员会)色度图上。本领域技术人员熟悉该图，其表现了与两个CIE参数“x”和“y”有关的颜色感知的映射。这两个参数创造了可以标绘在该图上的色度坐标(x，y)。光谱颜色及其关联的波长沿着勾勒的空间边缘分布，其包括人眼感知的全部颜色。边界线代表光谱颜色的最大饱和度。

与1931CIE色度图上一点的偏差可以采用坐标来表示，或者为了指出颜色的感知差异程度，用MacAdam椭圆表示。MacAdam椭圆例如是定义为十个MacAdam椭圆的点轨迹，所述椭圆来自由一组特定的色度坐标定义的特定色彩，其中每个色度坐标由可感知以一个普通程度与该指定色彩相异的色彩组成(并且同样地用于定义为与特定的色彩间隔开其它数量的MacAdam椭圆的点轨迹)。

1931CIE色度图还映射出黑体轨迹或普朗克轨迹，其中沿着黑体轨迹的色度坐标遵从普朗克方程：E(λ)＝A^-5/(e^(B/T)-1)，其中E是发射强度，λ是发射波长，T是黑体的色温，A和B是常数。当色度坐标位于普朗克轨迹上或附近时，人眼感知到白光。该图在1976年被修订，以使该图上的点之间的距离与感知的色差大体成比例。Duv代表与CIE 1960(uv)图上的普朗克轨迹上最近的点的距离。

相关色温(CCT)是黑体的温度，该黑体的感知颜色最相似于所讨论的光源。该黑体或普朗克轨迹上的色度下降由真实色温确定，而轨迹附近的色度由CCT确定。在现有的照明系统中，白光典型地覆盖从2700K到6500K的CCT范围。

半导体发光二极管(LED)通过激励电子跨越该半导体发光层的导带和价带之间的带隙产生光。当LED由电流驱动时，产生的光的波长取决于LED的发光层的半导体材料。因而，任何特定的LED的发射光谱是围绕一个波长集中的。因为白光是由一个以上的颜色混和的光，不可能用单个的发光二极管产生白光。现有技术的装置通过例如使用各自由红、绿和蓝色发光二极管制造的像素实现白光的再现。其它的常规的装置使用了发光二极管如发射蓝光的发光二极管和响应来自该LED的激励而发射如黄色光的发光材料的组合。

如在图1中可见，当通过混合两种颜色产生白光时，可能可感知的光通过这样作为在1931CIE色度图上的单线的组合曲线产生。在图1中，假设的双色光源可以产生沿着分别连接这两个光源的波长点的虚线的光，这两个光源沿着图外轮廓边缘。在图示的假设实例中，白光可以通过这样的组合光源在一点产生，在该点虚线与普朗克轨迹交叉，在大约3000K处。