[发明专利]提供具有增强的感知亮度的光谱功率分布的发光体转换固态照明装置

说明书

一种固态照明装置，包括至少一个电激活固态光发射器，其被配置为激发第一发光材料至第三发光材料的发射，该第一发光材料至第三发光材料分别具有在485nm至530nm、575nm至612nm和605nm至640nm的范围(或本文中限定的其子范围)内的峰值波长，其中第三峰值具有小于60nm的半峰全宽值。所产生的装置生成聚合发射，其具有适当高的显色指数(例如，CRI Ra)值(例如，至少70)，并且还具有光谱功率分布，该光谱功率分布具有在指定目标范围内的视黑素/明视比作为相关色温的函数，从而提供了增加的感知亮度。

相关申请的引证

本申请要求于2018年5月5日提交的美国专利申请号15/972,152的优先权，其中前述申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及固态照明装置，包括具有被布置成由电激活固态发射器激发的发光体(lumiphor)的装置，并且本公开涉及制造和使用此类装置的相关方法。

背景技术

固态照明装置，诸如发光二极管(LED)越来越多地用于消费者和商业应用两者中。LED技术中的进步带来了具有长使用寿命的高效并且机械强固的光源。因此，现代LED已经实现了各种新的显示应用，并且越来越多地用于一般照射应用，通常代替白炽和荧光光源。

LED是将电能转换成光的固态装置，并且通常包括布置在相反掺杂的n型和p型层之间的半导体材料的一个或多个有源层(或有源区域)。当在掺杂层上施加偏压时，空穴和电子被注入到一个或多个有源层中，在有源层中它们重新组合以生成发射，诸如可见光或紫外发射。LED芯片通常包括有源区域，其可以例如由碳化硅、氮化镓、磷化镓、氮化铝、砷化镓基材料和/或由有机半导体材料制成。

固态发射器可以包括发光材料(也称为发光体)，其吸收由该发射器发射的具有第一峰值波长的发射中的一部分，并且重新发射具有与第一峰值波长不同的第二峰值波长的光。磷光体、闪烁体和发光墨水是常见的发光材料。感知为白色或接近白色的光可以由红色、绿色和蓝色(“RGB”)发射器的组合生成，或者可替代地，由蓝色LED和发光体诸如黄色磷光体(例如，YAG：Ce或Ce：YAG)的组合发射生成。在后一种情况下，蓝色LED发射中的一部分穿过磷光体，而蓝色发射中的另一部分被降频转换为黄色，并且蓝色和黄色光组合地被感知为白色。白光也可以通过用紫色或UV LED光源激发多种颜色的磷光体或染料来产生。

蓝色LED与黄色或绿色发光材料组合地发射在性质上可能接近白色，并称为“蓝移黄”(“BSY”)光或“蓝移绿”(“BSG”)光。来自发射红色的LED(以产生“BSY+R”装置)或来自红色发光材料(以产生“BS(Y+R)”装置)的红色(或橘红色)光谱输出的添加可用于增加聚合光输出的温暖度，并更好地近似于由白炽灯产生的光。

通常使用显色指数(CRI)或平均显色指数(CRI Ra)来测量颜色还原。为了计算CRI，当通过参考辐射器(照明体)和测试光源进行照射时，模拟了14个反射样品的颜色外观。通用或平均显色指数CRI Ra是利用前八个指数的修正平均值，所有八个指数具有低至中等的色饱和度。(R9是未用于计算CRI的六种饱和测试颜色中的一种，其中R9体现了大的红色含量。)CRI和CRI Ra用于确定人造光源与自然光源在同一相关色温下的显色的匹配程度。日光具有高的CRI Ra(大约100)，其中白炽灯泡也相对较接近(CRI Ra大于95)，并且荧光照明的准确性较差(其中典型CRI Ra值大约为70-80)。

选择在显色指数计算中使用的参考光谱作为根据其色温限定的理想照射光源。当加热的物体变为白炽时，其首先发红光，然后发黄光，然后发白光，并且最后发蓝光。因此，白炽材料的表观颜色与它们的实际温度(以开尔文(K)为单位)直接相关。据说白炽灯的实用材料具有与黑体源的色温直接相关的相关色温(CCT)值。