Светоизлучающая структура с адаптированным выходным спектром
Изобретение относится к области светотехники. Техническим результатом является повышение эффективности передачи и насыщенности красного или зеленого цвета. Раскрыта светоизлучающая структура (100), которая выполнена с возможностью генерировать белый выходной свет, улучшающий цветовое восприятие, например, пищевых продуктов в розничной торговле. Светоизлучающая структура содержит по меньшей мере один светоизлучающий элемент (102) синего свечения, выполненный с возможностью испускать свет, имеющий пик испускания в первом диапазоне длин волн от 440 до 460 нм, и по меньшей мере один светоизлучающий элемент (101) темно-синего свечения, выполненный с возможностью испускать свет, имеющий пик испускания во втором диапазоне длин волн от 400 до 440 нм. Кроме того, светоизлучающая структура содержит по меньшей мере один материал (104) для узкополосного преобразования длины волны, выполненный с возможностью принимать свет, испускаемый упомянутым светоизлучающим элементом темно-синего свечения, и по меньшей мере один материал (105) для широкополосного преобразования длины волны, выполненный с возможностью принимать свет, испускаемый по меньшей мере одним из упомянутого светоизлучающего элемента синего свечения и упомянутого светоизлучающего элемента темно-синего свечения. Также раскрыт прожектор, содержащий такую светоизлучающую структуру, и осветительный прибор, содержащий множество этих светоизлучающих структур. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 7 ил.
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к светоизлучающим структурам, выполненным с возможностью получать выходные спектры, имеющие требуемый спектральный состав, а также к осветительному прибору и прожектору, содержащим такие светоизлучающие структуры.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Источники света или осветительные приборы, состоящие из светоизлучающих диодов (СИДов) все больше и больше используются для замены обычных источников света, таких как лампы накаливания и люминесцентные источники света. СИДы предлагают много преимуществ по сравнению с обычными источниками света, особенно когда речь идет об эффективности преобразования света. Однако одним недостатком является то, что СИДы генерируют свет в относительно узкой полосе спектра.
В WO 2010/052640 раскрывается осветительный прибор, в котором скомбинированы СИД синего свечения, люминофор, преобразующий синий в зеленый, и СИД красного свечения, чтобы обеспечить белый свет, создающий высокую насыщенность красного. Такой прибор может быть использован, например, для улучшения цветового восприятия пищевых продуктов в розничной торговле.
Однако, хотя этот свет воспринимается как белый свет и имеет хорошее цветовоспроизведение, все еще существует потребность в обеспечении меньшей светоизлучающей структуры, способной обеспечивать требуемую насыщенность красного и/или зеленого цвета, которая является подходящей для приложений акцентирующего освещения и осветительных приборов, которые могут быть установлены в относительно узких пространствах.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей настоящего изобретения является предоставление испускающей белый свет структуры, имеющей хорошую передачу красного и/или зеленого цвета, и способной обеспечить улучшенную насыщенность красного и/или зеленого цвета.
Также задачей настоящего изобретения является предоставление светоизлучающей структуры, которая является относительно малогабаритной для того, чтобы сделать возможным относительно малый угол пучка, подходящий для акцентирующего освещения, например, в розничной торговле, а также сделать возможным осветительный прибор, который может быть расположен в относительно небольших или узких пространствах.
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения эти и другие задачи достигаются с помощью светоизлучающей структуры, выполненной с возможностью генерировать выходной свет и содержащей по меньшей мере один светоизлучающий элемент синего свечения, выполненный с возможностью испускать свет, имеющий пик испускания в первом диапазоне длин волн от 440 до 460 нм, и по меньшей мере один светоизлучающий элемент темно-синего свечения, выполненный с возможностью испускать свет, имеющий пик испускания во втором диапазоне длин волн от 400 до 440 нм. Светоизлучающая структура также содержит по меньшей мере один материал для узкополосного преобразования длины волны, который выполнен с возможностью принимать свет, испускаемый упомянутым светоизлучающим элементом темно-синего свечения, и по меньшей мере один материал для широкополосного преобразования длины волны, который выполнен с возможностью принимать свет, испускаемый по меньшей мере одним из светоизлучающего элемента синего свечения и упомянутого по меньшей мере одного светоизлучающего элемента темно-синего свечения. Материалы, преобразующие длину волны, могут также упоминаться как «люминофоры».
В соответствии со вторым аспектом перечисленные выше задачи достигаются осветительным прибором, содержащим множество светоизлучающих структур в соответствии с первым аспектом, причем упомянутое множество светоизлучающих структур расположено последовательно вдоль направления длины осветительного прибора. Каждая из светоизлучающих структур содержит светоизлучающий элемент темно-синего свечения, светоизлучающий элемент синего свечения, материал для узкополосного преобразования длины волны и материал для широкополосного преобразования длины волны в соответствии с первым аспектом.
В соответствии с третьим аспектом перечисленные выше задачи достигаются прожектором, содержащим по меньшей мере одну светоизлучающую структуру в соответствии с первым аспектом.
Используемый в настоящем документе термин «светоизлучающий элемент» используется для определения любого прибора или элемента, который способен испускать излучение, например, в видимой области, инфракрасной области и/или ультрафиолетовой области спектра при его активации, например, путем прикладывания к нему разности потенциалов или пропускания через него электрического тока. Каждый светоизлучающий элемент имеет по меньшей мере один источник света. Примеры источников света включают в себя полупроводниковые, органические или полимер/полимерные светоизлучающие диоды (СИДы), лазерные диоды или любые другие подобные приборы, которые известны специалистам в области техники. Кроме того, термин «светоизлучающий элемент» может быть использован для определения комбинации конкретного источника света, который испускает излучение, в сочетании с корпусом или упаковкой, внутри которой помещен конкретный источник света или источники света. Например, термин «светоизлучающий элемент» также может включать в себя простой кристалл СИД, расположенный внутри корпуса, или массив элементов СИД, которые могут также упоминаться как группа СИД.
Используемый в настоящем документе термин «темно-синий» или «синий с короткой длиной волны» обозначает синий свет, имеющий пик испускания в диапазоне длин волн от 400 до 440 нм. Кроме того, термины «синий», «обычный синий», «нормальный синий» или «стандартный синий» обычно относятся к свету, имеющему максимальную длину волны в диапазоне от 440 до 460 нм.
Материал для узкополосного преобразования длины волны, используемый в структуре в соответствии с настоящим изобретением, может быть любым материалом для преобразования длины волны, известным в области техники, имеющим поглощение в диапазоне от 400 до 440 нм, предпочтительно, близко к максимуму излучения светоизлучающего элемента темно-синего свечения, и узкий спектр испускания с полной шириной на полувысоте максимума (ПШПВ) меньше чем 50 нм, например, меньше чем 20 нм, и, например, приблизительно 15 нм.
Материал для широкополосного преобразования длины волны, используемый в структуре в соответствии с настоящим изобретением, может быть любым материалом для преобразования длины волны, известным в области техники, имеющим спектр испускания с ПШПВ 50 нм или больше, например, около 90 нм. Следовательно, термины «узкополосный» и «широкополосный» относятся к ширине полосы спектра испускания материалов для преобразования длины волны.
Светоизлучающие элементы темно-синего свечения, стандартные светоизлучающие элементы синего свечения и материалы для узкополосного и широкополосного преобразования длины волны могут быть расположены на подложке с использованием, например, технологии кристалла на плате. Это выгодно тем, что может быть устранена необходимость использования смесительной камеры и/или удаленного люминофора, что делает возможной относительно малогабаритную светоизлучающую структуру. Такая светоизлучающая структура может быть использована, например, для обеспечения относительно малогабаритных осветительных приборов и прожекторов, имеющих относительно малый угол пучка.
Кроме того, оба из стандартного светоизлучающего элемента синего свечения и светоизлучающего элемента темно-синего свечения могут быть электрически приведены в действие одним общим драйвером канала. Это выгодно по сравнению со светоизлучающими структурами, использующими например прямые СИДы красного свечения, требующие многоканального драйвера. Тем самым необходимость в многоканальных драйверах может быть устранена, что позволяет уменьшить производственные затраты.
Относительно небольшой размер светоизлучающей структуры также позволяет создавать линейные модули, то есть осветительные приборы, содержащие держатель с гирляндой последовательно расположенных светоизлучающих структур, которые могут быть установлены в относительно узких пространствах, таких как, например, оконные рамы, а также морозильники, холодильники и полки, например, в продовольственной розничной торговле, где цветовое восприятие представляет значительный интерес. Светоизлучающие структуры также могут быть расположены относительно близко друг к другу, что выгодно обеспечивает относительно однородное испускание света.
Относительно небольшой размер светоизлучающей структуры дополнительно позволяет предоставить прожектор, обеспечивающий точечное освещение относительно узким лучом, подходящее, например, для акцентированного освещения.
Путем комбинирования материала для широкополосного преобразования длины волны с материалом для узкополосного преобразования длины волны состав полного выходного спектра может быть изменен так, чтобы достичь требуемой цветовой температуры и восприятия света, испускаемого светоизлучающей структурой. Например, толщина слоя материала, преобразующего длину волны, и/или количество или часть испускаемого света, которая принимается материалом для широкополосного преобразования длины волны и материалом для узкополосного преобразования длины волны, соответственно, могут быть варьируемыми так, чтобы регулировать полный выходной спектр, получая тем самым свет, имеющий требуемое восприятие и насыщенность цвета.
В вариантах осуществления настоящего изобретения упомянутый по меньшей мере один материал для узкополосного преобразования длины волны является узкополосным люминофором красного свечения, который выполнен с возможностью испускать свет, имеющий пик испускания в красном диапазоне длин волн.
В ходе исследования авторы настоящего изобретения установили, что путем комбинирования синего света с определенным количеством темно-синего света, частично преобразованного узкополосным люминофором красного свечения, может быть достигнута превосходная передача красного цвета. Таким образом, настоящее изобретение основано на реализации того, что путем добавления определенного количества синего цвета с короткой длиной волны, который преимущественно делает возможным эффективное возбуждение узкополосного люминофора красного свечения, преобразующего по меньшей мере часть упомянутого коротковолнового синего света в красный, может быть достигнут выходной белый свет, имеющий превосходную передачу красного цвета. Таким образом, настоящее изобретение предусматривает светоизлучающую структуру, которая может быть использована для представления, например, мяса в супермаркете с высоконасыщенным красным цветом.
Кроме того, было установлено, что объект производит впечатление более белого, если он показывается слегка цветным с синим оттенком. Следовательно, синеватый цвет воспринимается как более белый, чем цветовая точка, которая находится на линии абсолютно черного тела (линии АЧТ). Следовательно, возможно получить «свежий» белый свет за счет настройки цветовой точки источника света ниже линии АЧТ путем добавления темно-синего. Темно-синий цвет может быть обеспечен путем прохождения или пропускания части света, испускаемого светоизлучающим элементом темно-синего свечения, через узкополосный люминофор красного свечения для формирования части полного выходного спектра. Тем самым обеспечивается превосходный белый свет, или «свежий» белый свет, имеющий высокую насыщенность красного.
В вариантах осуществления настоящего изобретения упомянутый по меньшей мере один материал для узкополосного преобразования длины волны является узкополосным люминофором зеленого свечения, который выполнен с возможностью испускать свет, имеющий пик испускания в зеленом диапазоне длин волн. Узкополосный люминофор зеленого свечения может обеспечить относительно малое испускание в желтом диапазоне длин волн, что, как было показано, улучшает восприятие высоконасыщенного зеленого цвета. Путем добавления части темно-синего к полному выходному спектру, как описано выше, обеспечивается «свежий» белый цвет, имеющий высокую насыщенность зеленого.
В вариантах осуществления настоящего изобретения упомянутый по меньшей мере один материал для широкополосного преобразования длины волны является широкополосным люминофором зеленого свечения, выполненным с возможностью испускать свет, имеющий пик испускания в зеленом диапазоне длин волн, широкополосным люминофором зелено-желтого или желтого свечения, выполненным с возможностью испускать свет, имеющий пик испускания в зелено-желтом или желтом диапазоне длин волн, или широкополосным люминофором красного свечения, выполненным с возможностью испускать свет, имеющий пик испускания в красном диапазоне длин волн.
Широкополосный люминофор зеленого или желтого свечения может быть, например, скомбинирован с узкополосным люминофором красного свечения так, чтобы обеспечить белый выходной свет, имеющий хорошую передачу насыщенного красного и/или зеленого цвета. Альтернативно широкополосный люминофор красного свечения может быть скомбинирован с узкополосным люминофором зеленого свечения для того, чтобы достичь белого света, имеющего хорошую передачу красного и/или зеленого цвета. Часть синего света и темно-синего света, преобразуемая люминофорами, может быть варьируемой так, чтобы регулировать полный выходной спектр, и тем самым получать свет, имеющий желаемое восприятие и насыщенность цвета.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения по меньшей мере часть света, испускаемого по меньшей мере одним из упомянутого по меньшей мере одного светоизлучающего элемента темно-синего свечения и упомянутого по меньшей мере одного светоизлучающего элемента синего свечения, не преобразуется материалом для узкополосного преобразования длины волны и/или материалом для широкополосного преобразования длины волны. Вместо этого этот свет может формировать часть полного выходного спектра, состав которого может быть с выгодой варьироваться и настраиваться для того, чтобы достичь желаемого выходного света. Полный выходной спектр может настраиваться, например, путем варьирования отношения количества темно-синего света, который преобразуется материалом для узкополосного преобразования длины волны, и количеством не преобразуемого темно-синего света. Аналогичным образом отношение между количеством стандартного синего света, преобразуемого материалом для широкополосного преобразования длины волны, и количеством не преобразуемого стандартного синего света может варьироваться для того, чтобы подобрать состав полного выходного спектра.
В вариантах осуществления настоящего изобретения по меньшей мере часть упомянутого по меньшей мере одного материала для узкополосного преобразования длины волны предусмотрена на упомянутом по меньшей мере одном светоизлучающем элементе темно-синего свечения. Дополнительно или альтернативно по меньшей мере часть материала для широкополосного преобразования длины волны предусмотрена на упомянутом по меньшей мере одном светоизлучающем элементе синего свечения и/или по меньшей мере одном светоизлучающем элементе темно-синего свечения. Материал для узкополосного и/или широкополосного преобразования длины волны обычно может быть предусмотрен как слой, покрывающий по меньшей мере часть светоизлучающего элемента. Альтернативно материал для узкополосного и/или широкополосного преобразования длины волны может содержаться в герметике, окружающем светоизлучающий элемент.
В соответствии с одним вариантом осуществления по меньшей мере один из упомянутого по меньшей мере одного узкополосного и упомянутого по меньшей мере одного широкополосного материалов для преобразования длины волны расположен на расстоянии от упомянутого по меньшей мере одного светоизлучающего элемента темно-синего свечения.
В вариантах осуществления настоящего изобретения узкополосный люминофор красного свечения содержит элементы Mg, O, Ge и, необязательно, Mn в качестве легирующей добавки. Например, узкополосный люминофор красного свечения может быть люминофором MGM. В других вариантах осуществления узкополосный люминофор зеленого свечения может включать в себя элементы Si, Al, O и N.
Широкополосный люминофор зеленого или желтого свечения может содержать по меньшей мере некоторые из элементов Lu, Y, Al и O, и обычно также Ce в качестве легирующей добавки. Например, широкополосный люминофор зеленого или желтого свечения может представлять собой LuAG:Ce или YAG:Ce.
Следует отметить, что настоящее изобретение относится ко всем возможным комбинациям признаков, перечисленных в формуле изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Этот и другие аспекты настоящего изобретения будут теперь описаны более подробно со ссылками на приложенные чертежи, показывающие вариант (варианты) осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 1 представляет собой схематический вид сбоку светоизлучающей структуры в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 2 представляет собой схематический вид сбоку светоизлучающей структуры в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 3 представляет собой схематический вид сверху светоизлучающей структуры в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 4 представляет собой схематический вид сбоку светоизлучающей структуры в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 5 представляет собой схематический вид в перспективе осветительного прибора в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 6 и 7 представляют собой графики, иллюстрирующие спектр испускания, записанный для светоизлучающей структуры в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения.
Проиллюстрированные на чертежах размеры слоев и областей являются преувеличенными в иллюстративных целях, и таким образом предназначены для иллюстрации общих структур по вариантам осуществления настоящего изобретения. Одинаковые ссылочные обозначения относятся к одинаковым элементам на всех чертежах.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Настоящее изобретение будет теперь описано более полно со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых показаны предпочтительные на текущий момент варианты осуществления настоящего изобретения. Это изобретение, однако, может быть осуществлено во многих различных формах и не должно рассматриваться как ограниченное вариантами осуществления, изложенными в настоящем документе; скорее эти варианты осуществления предоставлены для полноты и завершенности, и полностью передают область охвата настоящего изобретения специалисту в области техники.
Фиг. 1 иллюстрирует один вариант осуществления настоящего изобретения в форме светоизлучающей структуры 100, которая может образовывать часть, например, осветительного прибора или прожектора. Осветительный прибор и прожектор также могут быть оборудованы приводной электроникой и т.д., как понятно специалисту в области техники. Светоизлучающая структура 100 содержит светоизлучающий элемент 102 синего свечения и светоизлучающий элемент 101 темно-синего свечения, расположенные на подложке 103. Светоизлучающий элемент 102 синего свечения, в данном случае первый светоизлучающий диод (СИД), выполнен с возможностью испускать свет в стандартном синем диапазоне длин волн, в частности от 440 до 460 нм, тогда как светоизлучающий элемент 101 темно-синего свечения, в данном случае второй СИД, выполнен с возможностью испускать свет в темно-синем диапазоне длин волн, то есть от 400 до 440 нм. Материал 104 для узкополосного преобразования длины волны, такой как узкополосный люминофор красного свечения, расположен на втором СИД 101 темно-синего свечения, а материал 105 для широкополосного преобразования длины волны, такой как, например, широкополосный люминофор зеленого свечения, расположен на светоизлучающем элементе 102 синего свечения. Однако следует понимать, что материал 104 для узкополосного преобразования длины волны может быть узкополосным люминофором зеленого свечения, и что материал 105 для широкополосного преобразования длины волны может быть широкополосным люминофором красного свечения.
Узкополосный люминофор 104 красного свечения выполнен с возможностью преобразовывать по меньшей мере часть света, испускаемого СИД 101 темно-синего свечения, в свет с большими длинами волн обычно в красной спектральной области в пределах диапазона, например, от 600 до 700 нм, и с максимумом, например, при 660 нм. Кроме того, широкополосный люминофор 105 зеленого свечения преобразует по меньшей мере часть света, испускаемого стандартным СИД 102 синего свечения, в свет, например, зеленого спектрального диапазона. Во время работы свет, испускаемый из СИД 101, 102 темно-синего и/или синего свечения, будет по меньшей мере частично преобразован узкополосным люминофором 104 красного свечения и/или широкополосным люминофором 105 зеленого свечения, чтобы дать результирующую комбинацию, которая воспринимается как белый свет. Свет, испускаемый СИД 101 темно-синего свечения, будет по меньшей мере частично преобразован узкополосным люминофором 104 красного свечения и, таким образом, обеспечит спектральный вклад в полный световой выход из светоизлучающей структуры в форме пика испускания в диапазоне длин волн от 600 нм до 700 нм, например на около 660 нм. Следовательно, светоизлучающая структура 100 может выдать белый выходной свет, имеющий дополнительный пик испускания около, например, 660 нм. Кроме того, по меньшей мере часть темно-синего света, испускаемого СИД 101 темно-синего свечения, может проходить или пропускаться через узкополосный люминофор 104 красного свечения, так что часть темно-синего света, который не преобразуется узкополосным люминофором 104 красного свечения, формирует часть полного выходного спектра.
Подложка 103 может быть либо частью формы любой подходящей физической и/или функциональной поддерживающей структуры, включая печатную плату (ПП), либо формировать ее часть. Подложка 103 может нести на себе средства для электрического соединения, требуемые для светоизлучающих элементов 101, 102, такие как канальный драйвер. Необязательно части подложки 103 могут быть отражающими.
Узкополосный люминофор 104 красного свечения может содержать элементы Mg, O и Mn, также упоминаемые как MGM. Как правило, материал MGM содержит соединения MgO, GeC2 и MnO. Дополнительно к этому материал MGM может содержать дополнительные элементы, такие как Ge, F и/или Sn. Одним примером узкополосного материала люминофора красного свечения является Mg4GeО5,5F:Mn. Другим примером, в котором не присутствует фтор, является Mg4GeО6:Mn. Однако стехиометрические отношения между элементами различаются между материалами MGM, предоставленными различными производителями.
В случае материала 104 для узкополосного преобразования длины волны, являющегося узкополосным люминофором зеленого свечения, он может содержать элементы Si, Al, O и N, образуя, например, бета-сиалон.
Материал 105 для широкополосного преобразования длины волны может быть, например, люминофором зеленого свечения, содержащим элементы Lu, Al и O, и, необязательно, Ce и/или Y в качестве легирующей добавки. Например, широкополосный люминофор зеленого свечения может представлять собой LuAG:Ce или LuYAG:Ce, в котором часть ионов Lu замещена ионами Ce и/или Y, соответственно.
Примеры материалов люминофоров, которые испускают красный свет, могут включать в себя, не ограничиваясь этим, ECAS (Ca1-xAlSiN3:Eux, где 0<x≤1; предпочтительно 0<x≤0,2, и где легирующая добавка дополнительно может содержать Sr) и BSSN (Ba2-x-zMxSi5-yAlyN8-yOy:Euz, где М представляет Sr или Ca, 0≤x≤l, 0≤y≤4 и 0,0005≤z≤0,05 и предпочтительно 0≤x≤0,2).
Фиг. 2 показывает один вариант осуществления настоящего изобретения, в котором светоизлучающая структура 100 содержит светоизлучающий элемент темно-синего свечения, в данном случае СИД 101 темно-синего свечения, и стандартный светоизлучающий элемент синего свечения, в данном случае стандартный СИД 102 синего свечения. СИД 101 темно-синего свечения выполнен с возможностью испускать темно-синий свет в диапазоне длин волн от 400 до 440 нм. СИД 102 синего свечения выполнен с возможностью испускать свет в диапазоне длин волн от 440 до 460 нм. В соответствии с этим вариантом осуществления материал 105 для широкополосного преобразования длины волны, например, люминофор зеленого свечения, расположен на светоизлучающем элементе 102 синего свечения так, чтобы принимать и преобразовывать по меньшей мере часть света, испускаемого стандартным СИД синего свечения. В отличие от варианта осуществления, описанного выше со ссылкой на Фиг. 1, материал 104 для узкополосного преобразования длины волны расположен на расстоянии от обоих СИД 101, 102. Материал 104 для преобразования длины волны может упоминаться как «удаленный люминофор» или как имеющий «удаленное расположение». Материал 104 для узкополосного преобразования длины волны может быть самоподдерживающимся и может быть предусмотрен в форме пленки, листа, пластины, диска и т.п. Хотя это и не показано на Фиг. 2, материал 104 для узкополосного преобразования длины волны может поддерживаться одной или более боковыми стенками, окружающими светоизлучающие элементы 101, 102, так что материал 104 для узкополосного преобразования длины волны может образовывать крышку или окно. Следует иметь в виду, что возможны также другие расположения, в которых, например, материал 105 для широкополосного преобразования длины волны является удаленным люминофором, тогда как материал 104 для узкополосного преобразования длины волны расположен на СИД 101 темно-синего свечения. Дополнительно или альтернативно оба из материала для узкополосного преобразования длины волны и материала для широкополосного преобразования длины волны 104, 105 могут иметь удаленную схему расположения, необязательно, могут быть смешаны или содержаться в одном слое элемента для преобразования длины волны так, чтобы сформировать общий удаленный люминофорный элемент 104. Материал 104, 105 для преобразования длины волны, расположенный в удаленной схеме расположения, не обязательно исключает тот же самый люминофор, который в то же самое время расположен, например, на светоизлучающем элементе 102 синего свечения и/или светоизлучающем элементе 101 темно-синего свечения.
Как правило, узкополосный люминофор 104 красного свечения выполнен с возможностью преобразовывать по меньшей мере часть темно-синего света в свет с большими длинами волн, такой как свет, имеющий пик испускания в диапазоне от 600 до 700 нм, например около 660 нм. Соответственно, широкополосный люминофор 105 зеленого свечения выполнен с возможностью преобразовывать по меньшей мере часть стандартного синего света в свет зеленого спектрального диапазона так, чтобы получаемая комбинация синего света, зеленого света и красного света воспринималась как белый свет. Таким образом, свет, испускаемый СИД 101 темно-синего свечения, принимается узкополосным люминофором 104 красного свечения и частично преобразуется, тогда как свет, испускаемый стандартным СИД 102 синего свечения, по меньшей мере частично преобразуется люминофором 105 зеленого свечения, а затем практически пропускается узкополосным люминофором 104 красного свечения. По меньшей мере некоторая часть темно-синего света и/или стандартного синего света, испускаемого светоизлучающим элементом (элементами) 101, 102, может формировать часть результирующего выходного света без преобразования материалом (материалами) 104, 105 для узкополосного и/или широкополосного преобразования длины волны.
На Фиг. 3 показан вид сверху светоизлучающей структуры 100, содержащей множество светоизлучающих диодов 101, 102, в данном случае 20 отдельных СИДов, расположенных на подложке или основании 103. Эта структура содержит множество стандартных СИДов 102 синего свечения, выполненных с возможностью испускать свет, имеющий пик испускания в первом диапазоне длин волн от 440 до 460 нм, и множество СИДов 101 темно-синего свечения, выполненных с возможностью испускать свет, имеющий пик испускания во втором диапазоне длин волн от 400 до 440 нм. Материал для узкополосного преобразования длины волны, такой как узкополосный люминофор красного свечения (не показан) может быть расположен так, чтобы по меньшей мере частично покрывать один или несколько СИДов 101 темно-синего свечения, тогда как материал для широкополосного преобразования длины волны, такой как широкополосный люминофор зеленого свечения (не показан), может покрывать по меньшей мере часть по меньшей мере одного из стандартных СИДов 102 синего свечения. Альтернативно или дополнительно слой, содержащий широкополосный люминофор зеленого свечения и/или узкополосный люминофор красного свечения, может быть расположен так, чтобы покрывать структуру 100, то есть покрывать каждый из СИДов 101, 102, а также подложку 103. Широкополосный люминофор зеленого свечения и/или узкополосный люминофор красного свечения могут быть расположены непосредственно на СИДах 101, 102, то есть применяться в непосредственном контакте с СИДами 101, 102, или по удаленной схеме расположения.
Следует иметь в виду, что материал для узкополосного преобразования длины волны может быть узкополосным люминофором зеленого или желтого свечения, а материал для широкополосного преобразования длины волны может быть широкополосным люминофором красного свечения.
Фиг. 4 иллюстрирует другой вариант осуществления светоизлучающей структуры 100, содержащей печатную плату (ПП) 103, на который множество светоизлучающих элементов 101 темно-синего свечения расположено рядом с несколькими стандартными светоизлучающими элементами 102 синего свечения. Узкополосный люминофор 104, например, узкополосный люминофор зеленого свечения, расположен на светоизлучающих элементах 101 темно-синего свечения так, чтобы преобразовывать по меньшей мере часть света, испускаемого светоизлучающими элементами 101 темно-синего свечения, в свет, имеющий пиковую длину волны, например, в зеленом диапазоне. Кроме того, состав, содержащий широкополосный люминофор 105, например широкополосный люминофор красного свечения, расположен так, что он по меньшей мере частично покрывает печатную плату 103 светоизлучающей структуры 100, и по меньшей мере частично окружает светоизлучающие элементы 101 темно-синего свечения и стандартные светоизлучающие элементы 102 синего свечения так, чтобы преобразовывать по меньшей мере часть испускаемого стандартного синего света в свет, имеющий пиковую длину волны, например, в красном диапазоне. Состав, содержащий широкополосный люминофор 105, может быть нанесен, например, путем литья под давлением. По меньшей мере часть стандартного синего света и/или темно-синего света, испускаемого светоизлучающими элементами 101, 102, может быть выведена или выпущена из светоизлучающей структуры 100 без преобразования, и может тем самым формировать часть выходного света, который может быть использован, например, для освещения например пищевых продуктов. В вариантах осуществления настоящего изобретения состав, содержащий широкополосный люминофор 105, может также, необязательно, содержать узкополосный люминофор 104, в этом случае нет необходимости располагать отдельный слой узкополосного люминофора непосредственно на светоизлучающих элементах 101 темно-синего свечения, поскольку свет, испускаемый светоизлучающими элементами 101 темно-синего свечения, может быть принят узкополосным люминофором 104.
Фиг. 5 иллюстрирует осветительный прибор 120, содержащий множество светоизлучающих структур 100 в соответствии с любым из вариантов осуществления, описанным со ссылками на Фиг. 1-4. Светоизлучающие структуры 100 расположены последовательно вдоль направления длины держателя 110 осветительного прибора, причем каждая из светоизлучающих структур 100 содержит светоизлучающий элемент 101 темно-синего свечения, светоизлучающий элемент 102 синего свечения, материал 104 для узкополосного преобразования длины волны, и материал 105 для широкополосного преобразования длины волны.
Авторы настоящего изобретения установили, что спектральный состав выходных спектров, который может быть определен, например, отношением света, испускаемого стандартным светоизлучающим элементом (элементами) синего свечения, и света, испускаемого светоизлучающим элементом (элементами) темно-синего свечения, отношением площади, покрываемой широкополосным люминофором зеленого и/или красного свечения, и площади, покрываемой узкополосным люминофором 104, 105 красного и/или зеленого свечения, а также толщиной соответствующих люминофоров, может быть отрегулирован так, чтобы достичь требуемого освещения, например, пищевых продуктов. В соответствии с одним примером выходной свет, генерируемый светоизлучающей структурой, может быть настроен на коррелированную цветовую температуру (КЦТ) в пределах диапазона от 6500 до 8000 К, которая, как было показано, усиливает восприятие освещенного мяса. В другом примере может быть обеспечен выходной свет с (КЦТ) в пределах диапазона от 2500 до 4500 К, который может улучшить восприятие свежих фруктов, освещаемых светоизлучающей структурой.
Фиг. 6 иллюстрирует пример белого спектра из исследования, в котором оценивался визуальный внешний вид демонстрируемого мяса, освещенного светоизлучающей структурой в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. В этом примере общая коррелированная цветовая температура (КЦТ) была настроена на 7500 K. Во время испытания было установлено, что наилучший визуальный результат был достигнут с помощью высокой насыщенности красного, представленного пиком на около 660 нм в спектре, изображенном на Фиг. 6, с превосходным восприятием белого. Цветовая точка была настроена ниже линии абсолютно черного тела (линии АЧТ).
Фиг. 7 иллюстрирует один пример белого спектра из исследования, подобного исследованию, описанному со ссылкой на Фиг. 6; однако в нем оценивался визуальный внешний вид свежих фруктов, освещаемых тестовой структурой. В этом примере КЦТ света, выдаваемого тестовой структурой, была настроена на 3000 K. Интенсивность красного и зеленого света, выдаваемого соответствующим узкополосным люминофором 104 красного свечения и широкополосным люминофором 105 зеленого свечения, комбинировалась с синим светом в спектр с Фиг. 7, который, как было установлено, представлял собой визуально наиболее привлекательный результат. Пик на 660 нм этого графика представляет вклад света, преобразованного узкополосным люминофором 104 красного свечения.
Следовательно, светоизлучающая структура белого свечения в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает превосходное восприятие красного и/или зеленого с улучшенной насыщенностью красного и/или зеленого. Кроме того, эта светоизлучающая структура является относительно малогабаритной, и, следовательно, подходящей для акцентированного освещения, например, пищевых продуктов, а также для осветительных приборов, которые могут быть расположены в относительно небольших или узких пространствах.
Специалисту в области техники понятно, что настоящее изобретение ни в коем случае не ограничивается предпочтительными вариантами осуществления, описанными выше. Напротив, в рамках области охвата прилагаемой формулы изобретения возможно множество модификаций и вариаций.
В дополнение к этому, вариации относительно раскрытых вариантов осуществления могут быть поняты и исполнены специалистами в области техники при применении на практике заявленного изобретения на основе изучения чертежей, описания и приложенной формулы изобретения. В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает других элементов или этапов, а единственное число не исключает множественного числа. Тот факт, что некоторые меры перечислены во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что комбинация этих мер не может быть использована для получения выгоды.
1. Светоизлучающая структура (100), выполненная с возможностью генерировать выходной свет, содержащая:
по меньшей мере один светоизлучающий элемент (102) синего свечения, выполненный с возможностью испускать свет, имеющий пик испускания в первом диапазоне длин волн от 440 до 460 нм;
по меньшей мере один светоизлучающий элемент (101) темно-синего свечения, выполненный с возможностью испускать свет, имеющий пик испускания во втором диапазоне длин волн от 400 до 440 нм;
по меньшей мере один материал (104) для узкополосного преобразования длины волны, выполненный с возможностью принимать свет, испускаемый упомянутым светоизлучающим элементом темно-синего свечения, причем материал для узкополосного преобразования длины волны выполнен с возможностью испускать свет с полной шириной на полувысоте максимума (ПШПВ) меньше чем 50 нм; и
по меньшей мере один материал (105) для широкополосного преобразования длины волны, выполненный с возможностью принимать свет, испускаемый по меньшей мере одним из упомянутого светоизлучающего элемента синего свечения и упомянутого светоизлучающего элемента темно-синего свечения, причем материал для широкополосного преобразования длины волны выполнен с возможностью испускать свет с полной шириной на полувысоте максимума (ПШПВ) 50 нм или больше.
2. Светоизлучающая структура по п. 1, причем упомянутый по меньшей мере один материал для узкополосного преобразования длины волны является узкополосным люминофором красного свечения, выполненным с возможностью испускать свет, имеющий пик испускания в красном диапазоне длин волн.
3. Светоизлучающая структура по п. 1, причем упомянутый по меньшей мере один материал для узкополосного преобразования длины волны является узкополосным люминофором зеленого свечения, выполненным с возможностью испускать свет, имеющий пик испускания в зеленом диапазоне длин волн.
4. Светоизлучающая структура по п. 2, причем упомянутый по меньшей мере один материал для широкополосного преобразования длины волны является широкополосным люминофором зеленого или желтого свечения, выполненным с возможностью испускать свет, имеющий пик испускания в зеленом или желтом диапазоне длин волн.
5. Светоизлучающая структура по п. 3, причем упомянутый по меньшей мере один материал для широкополосного преобразования длины волны является широкополосным люминофором красного свечения, выполненным с возможностью испускать свет, имеющий пик испускания в красном диапазоне длин волн.
6. Светоизлучающая структура по п. 2, причем узкополосный люминофор красного свечения содержит элементы Mg, O, Ge и, необязательно, Mn в качестве легирующей добавки.
7. Светоизлучающая структура по п. 3, причем узкополосный люминофор зеленого свечения содержит элементы Si, Al, O и N.
8. Светоизлучающая структура по п. 1, причем по меньшей мере часть света, испускаемого упомянутым по меньшей мере одним светоизлучающим элементом темно-синего свечения, формирует часть полного выходного света.
9. Светоизлучающая структура по п. 1, причем по меньшей мере часть упомянутого по меньшей мере одного материала для узкополосного преобразования длины волны предусмотрена на упомянутом по меньшей мере одном светоизлучающем элементе темно-синего свечения.
10. Светоизлучающая структура по п. 1, причем по меньшей мере часть материала для широкополосного преобразования длины волны предусмотрена на упомянутом по меньшей мере одном светоизлучающем элементе синего свечения и/или на упомянутом по меньшей мере одном светоизлучающем элементе темно-синего свечения.
11. Светоизлучающая структура по п. 1, причем по меньшей мере один из материала для узкополосного преобразования длины волны и материала для широкополосного преобразования длины волны расположен на расстоянии от упомянутого по меньшей мере одного светоизлучающего элемента темно-синего свечения.
12. Осветительный прибор (120), содержащий множество светоизлучающих структур по п. 1, причем упомянутое множество светоизлучающих структур расположено последовательно вдоль направления длины осветительного прибора, и причем каждая из них содержит светоизлучающий элемент темно-синего свечения, светоизлучающий элемент синего свечения, материал для узкополосного преобразования длины волны и материал для широкополосного преобразования длины волны.
13. Прожектор, содержащий по меньшей мере одну светоизлучающую структуру по п. 1.
