[发明专利]用于产生具有高显色性的褪黑素响应可调白光的方法

说明书

本公开内容提供了用于产生具有可控的昼夜能量性能的可调白光的方法。所述方法使用多个LED串来产生具有落在蓝色、黄色/绿色、红色和青色颜色范围内的色点的光，每个LED串用单独可控制的驱动电流驱动，以便调整产生的光输出。可以选择不同的发光模式，其利用多个LED串的不同组合以调谐产生的白光。

技术领域

本公开内容为固态照明领域。具体而言，本公开内容涉及提供具有可调色温和昼夜能量性能的白光的方法。

背景技术

本领域已知各种发光设备，包括例如白炽灯泡、荧光灯和半导体发光设备比如发光二极管(“LED”)。

存在各种资源用于描述由发光设备产生的光，一种常用的资源是1931CIE(国际照明委员会)色品图。1931CIE色品图根据两个CIE参数x和y绘制出人类色彩感知。光谱色在所描绘空间的边缘周围分布，其包括人眼感知到的所有线索。边界线表示光谱色的最大饱和度，并且内部部分表示包括白光的较不饱和的颜色。该图还描绘了具有相关色温的普朗克轨迹，也称为黑体轨迹(BBL)，普朗克轨迹表示对应于不同温度下的来自黑体的辐射的色品坐标(即，色点)。因此，可以根据它们的相关色温(CCT)描述在BBL上或BBL附近产生光的发光体。这些发光体使人类观察者获得令人愉快的“白光”，一般照明通常利用在1,800K和10,000K之间的CCT值。

显色性能可以经由本领域已知的标准度量来表征。保真度指数(Rf)和色域指数(Rg)可以基于99个颜色评估样品(“CES”)的光源的显色来计算。99个CES提供均匀的彩色空间覆盖率，旨在是光谱灵敏度中性，并且提供对应于各种真实物体的彩色样品。Rf值范围从0至100，并且指示与参考照明体相比，光源显现颜色的保真度。在实践中，Rf是与参考光源——通常为黑体辐射体或日光光谱——相比，当由特定灯点亮时物体表面颜色偏移的相对量度。特定光源的Rf值越高，光源将其用于照亮的各种物体显色得更好。色域指数Rg评估与参考光源相比，光源在多大程度上使99个CES饱和或去饱和。

相对于常规的白炽灯或荧光灯，LED具有展现非常高的功率效率的潜力。大部分LED基本上是单色光源，其似乎发射具有单一颜色的光。因此，大部分LED发射的光的光谱功率分布严密地集中在“峰值”波长周围，“峰值”波长为单个波长，在此LED的光谱功率分布或“发射光谱”达到其由光检测器检测的最大值。LED通常具有约10nm至30nm的半高宽波长范围，这相对于人眼可见光的宽范围是相当窄的，人眼可见光的范围从约380nm至800nm。

为了使用LED产生白光，已经提供了包括两个或更多个LED的LED灯，每个LED发射不同颜色的光。不同的颜色组合以产生期望强度和/或颜色的白光。例如，通过使红色、绿色和蓝色LED同时通电，得到的组合光可以呈现白色或接近白色，这取决于例如红色、绿色和蓝色LED源的相对强度、峰值波长和光谱功率分布。由于远离LED的峰值波长的区域中的光谱功率分布中的间隙，来自红色、绿色和蓝色LED的组合发光(aggregate emission)通常提供对于一般照明应用差的显色性。

还可以通过利用一种或多种发光材料比如磷光体来将由一个或多个LED发射的一些光转化为一种或多种其它颜色的光产生白光。没有通过发光材料(一种或多种)转化的由LED发射的光和由发光材料(一种或多种)发射的其它颜色的光的组合可以产生白光或近白光。

已经提供了LED灯，其可以发射具有在一定范围内的不同CCT值的白光。这种灯使用具有或没有发光材料的两个或更多个LED，各自的驱动电流增加或减少使由每个LED发射的光的量增加或减少。通过可控制地改变灯中各个LED的功率，可以将发射的总的光调谐至不同的CCT值。可以提供足够显色值和效率的CCT值的范围受到LED的选择的限制。