[发明专利]包括补偿彩色缺陷的发光材料的照明系统

说明书

技术领域

本发明涉及照明系统和包括磷光体混合物的发光材料，所说磷光体混合物用于借助发光的下行变换和基于发射紫外辐射或蓝色辐射的辐射源的附加彩色混合产生特定的彩色光，其中包括白光。特别关注的是作为辐射源的发光二极管。本发明还涉及用在这样一种照明系统中的发光材料。

背景技术

近来，对于使用发光二极管作为辐射源来提供发射白光的照明系统，进行了各种各样的尝试。

使用发光二极管发射白光的第一种类型的照明系统基于使用多个发射可见光的二极管。在这些系统中，组合使用两个单色的发光二极管(如蓝色和黄色的)或三种单色的发光二极管(例如红、蓝和绿色的)。混合来自多个发射可见光的二极管的光，产生白光。然而，当从单色的发射红、绿、蓝光的二极管的布置产生白光的时候，出现了这样一个问题：由于发光二极管的色调、照度、和其它因素随寿命的变化，不可能产生期望色调的白光。为了补偿每个发光二极管的逐渐微变的老化(differential aging)和色移，还必须有复杂的驱动电子学电路。

为了克服这些困难，开发了第二种类型的发光系统，借助包括磷光体的发光材料转换发光二极管的颜色，提供可见光照明，最好是白光照明。

这样一种通过磷光体转换的白光照明系统具体来说基于三原色(RGB)方案，即基于三种颜色(即红、绿、蓝)的混合，在这种情况下通过磷光体和/或通过发光二极管的一次发射提供蓝色输出光的分量，或者以第二种简化的解决方案，基于双色(BY)方法，混合黄色和蓝色，在这种情况下通过黄色磷光体提供输出光的黄色二次分量，并且通过磷光体或者通过蓝色发光二极管的一次发射可提供蓝色分量。后者是最普通的磷光体转换系统。

具体来说，例如在美国专利5998925中公开的双色方案使用基于InGaN的半导体材料的蓝色发光二极管再加上Y₃Al₅O₁₂:Ce(YAG-Ce³⁺)石榴石磷光体。在InGaN发光二极管上涂敷YAG-Ce³⁺磷光体，通过磷光体将发光二极管发射的蓝光的一部分转换成黄光。通过磷光体发射来自发光二极管的蓝光的另一部分。黄色和蓝色发射的组合产生了令人信服的洁白的感觉，具有在70中间的典型CRI(彩色再现指数)，色温Tc的范围可以从约6000K到约8000K。

这样一种磷光体转换的发光器件的限制主要来自低的彩色再现。

当通过这种类型的磷光体转换的发光二极管进行照明时，物体对于人的眼睛来说显得不自然。彩色显得过于真实，或者说比中午阳光下显现的颜色还要鲜艳，但各种颜色之间难以分辨，这是因为白光光源精确展现颜色的能力取决于来自这个光源的光中包含的颜色的数目和强度的缘故。

对于真实颜色再现有价值的数字是彩色再现指数(CRI)。彩色再现指数是一个相对的标度，范围从0到100，表示的是感觉到的颜色和实际的颜色的匹配程度。彩色再现指数度量的是由一个指定的光源照明的物体的感觉到的颜色相对于物体由一个参考标准光源照明时相同物体的所说颜色的符合程度。彩色再现指数越高，彩色移动或畸变发生的越少。

在典型的固体发光器件中，所说器件由蓝色发光二极管和黄色磷光体的组合构成，从这种发光器件发射的在红光范围(不小于600纳米(nm))以及蓝绿光范围(480-510纳米)的光的数量极其地少，并且从白色发光二极管发出的光具有低的普通彩色绘制指数以及低的特定彩色再现指数R₅(R₅代表在蓝绿光范围内的彩色再现性质)。

因此，为了补偿在由这些器件产生的白光双色光谱红光范围中的缺陷，对于磷光体的特性的控制、对于用另一种元素部分替换主体(host)和/或激活剂、对于混合磷光体的应用都进行了研究。图2表示的是现有技术的红色缺陷补偿磷光体YAG:Ce+Pr的发射光谱、激发光谱和反射光谱。

尽管如此，为了进行“颜色校正”或者降低其白光发射的CCT(经过校正的色温)在蓝-黄光谱上附加红色辐射通常导致看起来很不自然的粉红色光，并且降低了相邻物体之间的彩色对比度或具有不同颜色的打印图像中的彩色对比度。

发明内容

因此，仍旧需要一种高效廉价的固体照明系统，它能够产生具有较高彩色再现指数的白光，因此由这种照明系统照亮的物体对于人的眼睛来说显得更加自然。