[发明专利]具有宽颜色范围的高效照明系统

说明书

技术领域

本发明整体涉及光源，就具体应用而言涉及结合发光二极管(LED)和荧光粉的固态光源。本发明还涉及相关的制品、系统、和方法。

背景技术

发射宽带光的固态光源是已知的。在一些情况下，此类光源通过将发射黄光的荧光粉层施加到蓝光LED上来制备。当来自蓝光LED的光穿过荧光粉层时，蓝光中的一些被吸收，并且所吸收能量中的相当大一部分被荧光粉再发射为可见光谱中的较长波长的斯托克斯频移光，通常为黄光。荧光粉厚度为足够薄的，以使得蓝色LED光中的一些一直穿过荧光粉层，并且与来自荧光粉的黄光组合，从而得到具有白色外观的宽带输出光。

另外已提出了其它的LED抽吸型荧光源。在美国专利7,091,653(Ouderkirk等人)中讨论了光源，其中通过长通反射器将来自LED的紫外(UV)光反射到荧光粉层上。荧光粉层发射被长通反射器实质上透射的可见光(优选为白光)。LED、荧光粉层、和长通滤波器以这样的方式布置，即紫外光在从LED传播到长通反射器时不穿过荧光粉层。

发明内容

我们已研制出新系列的宽带固态光源。可例如制备来在一般照明应用中用作灯泡的这些光源在单个“混合”单元中组合一个或多个远程荧光粉LED、一个或多个直接发射短波长LED、和一个或多个直接发射长波长LED。所有此类LED均被可为光漫射的球状物或其它合适覆盖构件覆盖。每个远程荧光粉LED包括LED、荧光粉层和二向色反射器。来自LED的激发光是由二向色反射器反射到荧光粉层上以生成荧光，荧光实质上被二向色反射器透射。来自直接发射短波长LED和直接发射长波长LED的至少一些光在实质上不被任何二向色反射器反射(例如，不入射在任何二向色反射器上)的情况下而传播到覆盖构件。这些光源可提供在宽颜色范围内的宽带输出光，并且不像先前系统，这些光源可高效地提供这种光，同时使系统中的LED的总数的高百分比或比例的LED通电。例如，宽带输出可表现出以CIE色度单位计至少0.2的色差、和/或至少4000或5000开尔文的相关色温差值，同时使LED的总数的多于一半或至少60％或至少70％通电。

本文尤其描述发射宽带光的混合照明系统。该照明系统可包括总数为N的LED、以及覆盖N个LED并透射的宽带光的透光性覆盖构件。透光性覆盖件可为光漫射的，或实质上透明且非光漫射的。N个LED包括数目为N1的泵LED、数目为N2的直接发射短波长LED、和数目为N3的直接发射长波长LED。数目N1、N2、和N3各自大于零，并且N1+N2+N3可等于或小于N。N1个泵LED中的每一个被构造为远程荧光粉LED，其中泵LED与二向色反射器和荧光粉层组合，使得来自泵LED的至少一些光被二向色反射器反射到荧光粉层上以使得荧光粉层发射荧光。二向色反射器还构造成实质上透射的荧光。直接发射短波长LED具有在400至500nm、或420至480nm、或445至400nm范围内的峰值输出波长，并且被设置成发射在实质上不被任何二向色反射器反射(例如，不入射在任何二向色反射器上)的情况下从短波长LED传播到覆盖构件的至少一些光。直接发射长波长LED具有在600至700nm、或600至650nm范围内的峰值输出波长，并且被设置成发射在实质上不被任何二向色反射器反射(例如，不入射在任何二向色反射器上)的情况下从长波长LED传播到覆盖构件的至少一些光。

泵LED、直接发射短波长LED、和直接发射长波长LED优选被接线以用于独立的电控制，使得不同组的LED可被通电。覆盖构件所透射的宽带光具有取决于N个LED中的哪些LED被通电的颜色。N个LED优选被构造成使得透射的宽带光可具有与N个LED中的正通电的第一组相关联的第一颜色、和与N个LED中的正通电的第二组相关联的第二颜色。此外，第一颜色和第二颜色优选具有以CIE色度单位计至少0.2的色差、和/或至少4000或5000开尔文的相关色温差值，并且N个LED中的第一组和第二组优选使N个LED中的多于一半或至少60％或至少70％通电。

N个LED中的第一组和第二组可各自使所有N1个泵LED通电。第一颜色和第二颜色可充分接近普朗克轨迹，使得它们具有相应的第一相关色温和第二相关色温。

数目N1可为至少2以使得存在多个远程荧光粉LED。多个远程荧光粉LED可以利用具有相同的荧光粉成分的荧光粉层。多个远程荧光粉LED还可或另选地利用具有不同的荧光粉成分的荧光粉层。数目N1、N2、和N3可通过不等式N1>N2+N3相关。