[发明专利]混合照明设备和方法

说明书

相关申请的交叉引用

不适用。

关于联邦发起的研究或开发的声明

不适用。

技术领域

本发明的实施方式大多数通常涉及照明和色度测量设备和方法的领域。更具体地，本发明的实施方式针对混合宽带/窄带的同轴照明设备、系统和相关方法。

背景技术

一切事物都依赖于光来被看见，因此照明设备和方法的设计和应用虽然在理论上相对简单，但具有关键的现实重要性。被照明的物体的属性和对它进行照明的目的代表在照明系统的设计中必须被考虑的关键参数。例如，停车场照明、展览箱中的一件珠宝的照明以及在目标领域中用于探测闯入者的运动的该目标领域的照明中的每一种照明都需要特定的照明光谱或合适的光谱组合、适当的探测器(例如，眼睛、CCD等)以及恰当的传播介质来实现最佳结果。因此可以设计各种照明系统来用于检查查看、橱窗展示、大的和小的区域照明、近似性探测以及许多其它应用。

一般的白炽灯泡提供了用于通常照明的合理的宽照明光谱。然而，常规的白炽灯泡效率非常低。一般的白炽灯泡的钨丝具有大约700-1000小时的寿命。此外，由一般的白炽灯泡发出的辐射中的大约90％是以热量的形式(即红外(IR)辐射)，而不是光的形式，然而照明是灯泡的主要功能。

卤素灯是白炽灯的一种类型。它具有像常规白炽灯泡那样的钨丝。由于公知的由卤素气体推动的再生循环，卤素灯中的钨丝比常规白炽灯泡中的钨丝更耐用，能保持更长的时间周期，从而在正常的操作条件下具有更长的寿命。

色温是通过将光的颜色质量与被加热到开氏温标上的指定温度的理论黑体相比较来测量和描述光的颜色质量的一种方式。在常规的色温标度中，一般的钨丝灯泡具有大约2800开尔文(K)的色温，它是光的颜色质量(“白度”)的度量。日光的标准参考具有5000K的色温。相对地，卤素光源具有大约3200K的色温(取决于驱动电压)。实际上来说，卤素光源比标准白炽灯照明产生了更热和更亮的光。低的色温意味着更暖的光(大多为黄色/红色)，而高色温意味着较冷的光(大多为蓝色)。

不像在可见光谱上发射平稳分布的波长的黑体那样，许多光源在它们发射的波长带中的特定波长处在它们的光强度上具有尖峰或凹陷。非黑体光源包括例如荧光灯、LED以及蒸汽灯。对于这些光源，光质量度量被称为它们的相关色温(CCT)。CCT是对这些光源发射的红光、绿光和蓝光(光的色表)的相对量的测量。

图1a示出了来自在一般运行条件下的宽带卤素光源的强度谱。还示出了来自红色、绿色和蓝色LED的输出。图1b示出了在405纳米(nm)的光从LED被添加时的输出光谱。在大约400-420nm之间的波长处，卤素灯光强度相对较低。增强该波段的光强度的一个已知解决方案是用更强的功率(电流)驱动卤素光源直到在所期望的波长处的输出足够满足所预期的应用的要求。然而，该解决方案具有几个缺点。主要缺点是由于卤素光源固有的光谱响应而导致的低效率。具体地，在波长＜420nm处，卤素光源需要更热的灯丝来为一些应用提供必要的输出。这会导致较短的寿命以及宽带相关色温改变，这在应用中是不希望的。第二，该技术除了灯丝设计和电流折衷之外，没有提供对输出CCT或光谱输出的控制。此外，虽然来自基于LED的光源的红光、绿光和蓝光的组合可以提供期望的光谱范围，但光谱可能缺少期望的均匀度(平坦度)，这可能导致例如在具有后续的带通滤波的应用中的问题。

发明人已经意识到与处理所陈述的和其它已知的本领域中的缺陷的系统、设备和方法相关的好处和优点。这些优点中的某些优点包括但不限于：通过改变光源的CCT来提供当前不可获得的定制照明方案，同时提供比通过RGB LED解决方案所提供的光谱输出更平滑的光谱输出；通过在没有相应增加系统功率需求的情况下的目标输出来提供更高效的解决方案；以及通过将多系统功能组合到单一系统解决方案来提供应用的灵活性。

本发明的实施方式针对处理前面所提到的与本领域中的当前技术相关的缺陷和缺点的设备和方法。

发明内容