Светоизлучающий модуль, лампа, светильник и способ освещения объекта
Изобретение относится к области светотехники. Предложены светоизлучающий модуль (100), лампа и светильник. Светоизлучающий модуль предназначен для освещения объекта и содержит первый светоизлучающий модуль (102) и второй светоизлучающий модуль (104). Первый светоизлучающий модуль излучает первый свет (L1). Первый свет имеет цветовую точку белого цвета. Второй светоизлучающий элемент излучает пик синего света (L2). Этот пик синего света имеет пиковую длину волны в диапазоне от 440 до 470 нм и имеет спектральную ширину, которая составляет менее 70 нм, причем спектральная ширина выражена как значение полной ширины на полумаксимуме. Технический результат - преобразование визуальной характеристики освещаемого объекта. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 6 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к области светоизлучающих модулей для освещения объекта или окружения.
Изобретение, дополнительно, относится к лампе, к светильнику и к способу освещения объекта или окружения.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известно использование в некоторых продуктах так называемых "брайтнеров". Эти брайтнеры поглощают часть света (например, УФ излучение), который на них падает, и преобразует поглощенный свет в свет другого цвета. Этот дополнительный свет другого цвета приводит к тому, что невооруженный глаз человека воспринимает цвет объекта как более привлекательный, как более "бодрящий" цвет. Например, брайтнеры добавляют в белую бумагу, так что бумага при этом невооруженному человеческому глазу кажется более белой. Свет, который отражается белой бумагой, в сочетании со светом, созданным брайтнерами, часто называют "бодрящим белым светом". Если этот белый лист бумаги с брайтнерами укладывают рядом с белым объектом со 100% отражением (без брайтнеров), то невооруженный человеческий глаз воспринимает белую бумагу как более белую, а белизну 100% отражающего белого объекта воспринимает как объект, который слегка серый или слегка желтый или оранжевый. Эффект брайтнеров может быть хорошо виден при естественном дневном свете, и, например, при освещении лампами накаливания высокого давления. Однако большинство источников света на основе светодиодов не раскрывают влияния брайтнеров, а исследования показали, что, в частности, ультрафиолетовое излучение (более конкретно, - излучение УФ-A) или фиолетовый свет возбуждают брайтнеры. Источники света на основе светодиодов, как правило, не излучают много света в этих УФ-A или фиолетовом спектральных диапазонах.
Публикация WO2013/150470, которая включена в настоящее описание в качестве ссылки, обеспечивает решение той проблемы, что большинство источников света на основе светодиодов излучают свет, который не приводит к возбуждению света брайтнерами. В соответствии с WO2013/150470 в источнике света, который содержит преобразованный фосфором излучатель света (для излучения, например, белого света), обеспечен дополнительный излучатель света, который излучает фиолетовый свет в спектральном диапазоне от 400 до 440 нанометров таким образом, что, когда излученный свет падает на объект с брайтнерами, эти брайтнеры поглощают фиолетовый свет и испускают свет другого цвета.
При решении приведенной патентной заявке, к продукту, который должен выглядеть более привлекательным и (или) более "бодрящим", при его освещении источником света в соответствии с этой патентной заявкой, необходимо, тем не менее, добавлять брайтнеры.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей настоящего изобретения является обеспечить источник света для освещения предназначенного для освещения объекта и получения эффекта использования брайтнеров без реального использования брайтнеров в предназначенных для освещения объектах.
Один из аспектов настоящего изобретения обеспечивает светоизлучающий модуль. Другой аспект настоящего изобретения обеспечивает лампу. Еще один аспект настоящего изобретения обеспечивает светильник. Еще один аспект настоящего изобретения обеспечивает способ освещения объекта. Предпочтительные варианты осуществления определены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Светоизлучающий модуль для освещения объекта в соответствии с аспектом настоящего изобретения содержит первый светоизлучающий модуль и второй светоизлучающий модуль. Первый светоизлучающий модуль излучает первый свет. Первый свет имеет цветовую точку белого света. Второй светоизлучающий элемент излучает пик синего света. Этот пик синего света имеет пиковую длину волны в диапазоне от 440 нанометров до 470 нанометров и имеет спектральную ширину, которая меньше 70 нм, причем, спектральная ширина выражена в виде значения полной ширины на полумаксимуме.
Авторы изобретения догадались, что когда обеспечен светоизлучающий модуль, который испускает белый свет вместе с пиком синего света, объекты и окружение, которые освещены этим светом, невооруженному человеческому глазу кажутся более "бодрящими". В частности, именно пик синего света обеспечивает этот эффект. Освещенные объекты вместе с отражением части белого света отражают часть пика синего света. Отраженная часть пика синего света воспринимается невооруженным человеческим глазом, как если бы объект содержал брайтнеры. Таким образом, можно освещать объекты без брайтнеров светоизлучающим модулем, и эти объекты кажутся невооруженному человеческому глазу, как будто к ним были добавлены брайтнеры. То есть, когда, например, 100% белая отражающая поверхность (без брайтнеров) помещается рядом листом белой бумаги с брайтнерами, обе поверхности кажутся невооруженному человеческому глазу как "бодряще" белые.
Излучаемый белый свет во время работы светового устройства имеет цветовую точку, которая, по существу, находится на BBL, то есть в пределах 15 SDCM («стандартное отклонение выравнивания цвета") от BBL, более предпочтительно, - в пределах 10 SDCM, еще более предпочтительно, - в пределах 5 SDCM.
Значение полной ширины на полумаксимуме (FWHM) пика синего света должно быть меньше 70 нанометров. В одном варианте осуществления значение полуширины FWHM меньше 60 нанометров, или меньше 50 нанометров или даже меньше 40 нанометров. В одном варианте осуществления, пиковая длина волны пика синего света находится в диапазоне от 445 до 465 нанометров.
Обратим внимание, что визуально "бодрящая" характеристика освещаемого объекта относится к человеческому восприятию света, которое невооруженный глаз человека принимает от освещенного объекта. Если принимается больше синего света, и в частности, если от освещенного объекта принимается больше синего света в диапазоне от 440 до 470 нанометров, то освещенный объект невооруженному глазу человека кажется более "бодрящим". Это особенно относится к белым поверхностям. Если невооруженный глаз человека получает от белой поверхности более синий свет, в определенном диапазоне длин волн от 440 до 470 нанометров от белой поверхности, то человек считает, что эта белая поверхность более хорошая или более белая поверхность, - часто это квалифицируется как превосходная цветопередача белого. Цветопередача белого относится к качеству восприятия белого цвета белого объекта, когда он освещен данным светоизлучающим модулем или данным источником света.
Как вариант, светоизлучающий модуль не излучает ультрафиолетового света и не излучает фиолетового света.
Как вариант, цветовая точка первого света находится на линии черного тела, а комбинация первого света и пика синего света имеет комбинированную цветовую точку. Таким образом, комбинированная цветовая точка является цветовой точкой светоизлучающего модуля в целом. Первый светоизлучающий элемент излучает первое количество энергии первого света, второй светоизлучающий элемент излучает второе количество энергии пика синего света, а соотношение между первым количеством энергии и вторым количеством энергии выбрано таким образом, чтобы получить координату комбинированной цветовой точки в области светового пространства CIEXYZ, окруженной линией черного тела и линией, определенной выражением y=0,328+0,13x. Как вариант, координата х комбинированной цветовой точки находится в диапазоне от 0,376 до 0,445. Авторы настоящего изобретения обнаружили, что "бодрящий" эффект, когда объект освещен светоизлучающим модулем, хорошо проявляется, когда цветовая точка световой эмиссии светоизлучающего модуля находится в определенной выше области, а еще лучше проявляется, когда координата х находится в определенном выше диапазоне.
Как вариант, первый свет имеет цветовое распределение, которое по существу представляет собой непрерывный спектр, начиная от длины волны в по меньшей мере 470 нанометров до 700 нанометров. В цветовом пространстве CIEXYZ комбинация пика синего света и первого света имеет цветовую точку, которая смещена по сравнению с цветовой точкой первого света немного влево и в направлении вниз. Эту цветовую точку можно также получить, например, смешиванием синего, красного и зеленого светов, не создавая по существу непрерывного спектра, который содержит пик между 440 нанометрами и 470 нанометрами. Преимущество непрерывного спектра состоит в том, что индекс цветопередачи света при этом относительно высок. По существу непрерывный спектр от по меньшей мере 470 нанометров до 700 нанометров означает, что в этом диапазоне свет излучается почти на каждой длине волны, и таким образом, линия, которая описывает спектр, не содержит прерываний (прерыванием является значение около 0).
Как вариант, первый свет имеет цветовую температуру в диапазоне от 2000 до 4000 градусов Кельвина. Авторы настоящего изобретения обнаружили, что когда в белый свет с цветовой температурой в вышеуказанном диапазоне добавляется пик синего света, эффект кажущегося "бодрящим" освещенного объекта хорошо виден невооруженным глазом человека. Другими словами, в этом диапазоне цветовых температур количество света в пике синего света не обязательно должно быть очень большим, для того чтобы получить достаточный эффект, когда освещенный объект, будучи освещен светоизлучающим модулем, выглядит "бодрящим".
Как вариант, первый свет имеет индекс цветопередачи (CRI) в диапазоне от 80 до 100. В одном варианте осуществления индекс цветопередачи первого света находится в диапазоне от 90 до 100. Авторы изобретения обнаружили, что когда пик синего света добавляется к белому свету с индексом цветопередачи в вышеуказанном диапазоне, то эффект, когда освещенный объект выглядит "бодрящим", хорошо виден невооруженным глазом человека. Другими словами, в этом диапазоне индекса цветопередачи количество света в пике синего света не обязательно должно быть очень большим, для того чтобы получить достаточный эффект, когда освещенный объект, будучи освещен светоизлучающим модулем, выглядит "бодрящим".
Как вариант, первый светоизлучающий элемент содержит первый световой излучатель и первый люминесцентный элемент. Первый световой излучатель излучает первый синий свет, который имеет пиковую длину волны в спектральном диапазоне от 440 нанометров до 460 нанометров. Люминесцентный элемент содержит люминесцентные материалы и выполнен с возможностью поглощения части первого синего света и преобразования поглощенной части в свет другого цветового распределения. Излученный свет другого цветового распределения и излученная не поглощенная часть первого синего света вместе образуют первый свет. Второй светоизлучающий элемент содержит второй световой излучатель. Таким образом, белый свет генерируется посредством светового излучателя, который содержит, например, один или более люминофоров. Как вариант, второй световой излучатель выполнен с возможностью излучения пика синего света. Таким образом, когда второй световой излучатель, например, является твердотельным световым излучателем, он содержит кристалл, который испускает пик синего света, и никаких других особенных цветовых преобразований при этом не происходит. Как вариант, второй светоизлучающий элемент содержит второй люминесцентный элемент, который содержит люминесцентный материал и выполненный с возможностью приема света, излученного вторым световым излучателем. Люминесцентный материал второго люминесцентного элемента выполнен с возможностью поглощения света, излученного вторым световым излучателем, и преобразования поглощенного света в пик синего света. Другими словами, второй светоизлучающий элемент получает пик синего света посредством преобразования цвета люминесцентным материалом. Этот люминесцентный материал, в частности, выполнен с возможностью излучать свет, который имеет характеристики пика синего света. Свет, излученный вторым световым излучателем, может быть УФ светом или фиолетовым светом, или синим светом, имеющим пиковую длину волны менее 440 нанометров, но следует отметить, что в одном варианте осуществления весь УФ свет или весь фиолетовый свет поглощается светоизлучающим модулем, а не излучается в окружение светоизлучающего модуля. В одном варианте осуществления весь УФ свет или весь фиолетовый свет преобразуется в свет пика синего света. Как уже говорилось, второй световой излучатель может быть твердотельным световым излучателем, таким как светоизлучающий диод. Однако второй световой излучатель может быть также лазерным диодом, который излучает синий свет с длиной волны в спектральном диапазоне от 440 нанометров до 470 нанометров. Лазерные диоды, как правило, излучают узкий пучок света, и при необходимости может быть предусмотрен рассеивающий или диффузный элемент, для того чтобы рассеивать или превращать этот узкий пучок света в более широкий световой пучок. Как вариант, может быть обеспечено множество первых световых излучателей, которые излучают свет в направлении первого люминесцентного элемента. Как вариант, может быть обеспечено множество вторых световых излучателей. Соотношение между количеством первых световых излучателей и количеством вторых световых излучателей составляет по меньшей мере 2, или, в одном варианте исполнения, - по меньшей мере 3, или, в еще одном варианте исполнения, - по меньшей мере 4.
Как вариант, светоизлучающий модуль выполнен с возможностью обеспечения возможности включения и отключения излучения пика синего света независимо от отключения и включения излучения первого света. Например, когда первый светоизлучающий элемент содержит вышеописанный первый световой излучатель, а второй светоизлучающий элемент содержит вышеописанный ранее второй световой излучатель, то первый световой излучатель и второй световой излучатель имеют отдельные электрические разъемы для приема электроэнергии, так что схема возбуждения может возбуждать второй световой излучатель независимо от первого светового излучателя. В этом последнем возможном варианте осуществления светоизлучающий модуль может иметь несколько штырьков для приема электроэнергии, при этом, например, штырек заземления используется совместно первым и вторым световыми излучателями, а два штырька возбуждения служат для приема первого возбуждающего напряжения для возбуждения первого светового излучателя и для приема второго возбуждающего напряжения для возбуждения второго светового излучателя.
Как вариант, светоизлучающий модуль содержит третий люминесцентный элемент и третий световой излучатель. Этот третий люминесцентный элемент и третий световой излучатель вместе образуют первый светоизлучающий элемент и вместе образуют второй светоизлучающий элемент. Другими словами, первый светоизлучающий элемент и второй светоизлучающий элемент совместно используют третий люминесцентный элемент и совместно используют третий световой излучатель. Этот световой излучатель излучает второй синий свет и, как вариант, имеет пиковую длину волны между 440 нанометрами и 460 нанометрами. Этот третий люминесцентный элемент содержит люминесцентные материалы, которые выполнены с возможностью поглощения части второго синего света и преобразования поглощенного синего света в свет другого цветового распределения. Светоизлучающий модуль излучает смесь света другого цветового распределения и, необязательно, не поглощенной части второго синего света (если поглощен не весь второй синий свет). Излученная смесь света имеет спектральное распределение, которое содержит пик синего света, и которая соответствует белому свету, если пик синего света не принят во внимание. В соответствии с этим необязательным вариантом осуществления можно излучать белый свет с пиком синего света при использовании относительно небольшого количества различных компонентов. Например, вместо использования в первом светоизлучающем элементе и во втором светоизлучающем элементе световых излучателей различных типов должен быть обеспечен только один тип третьего светового излучателя. Как вариант, люминесцентные материалы третьего светового излучателя содержат специальный люминесцентный материал, выполненный с возможностью излучения пика синего света. Как вариант, люминесцентные материалы третьего светового излучателя дополнительно содержат смесь дополнительных люминесцентных материалов. Количество этих дополнительных люминесцентных материалов и состав смеси дополнительных люминесцентных материалов подобраны таким образом, что эта смесь дополнительных люминесцентных материалов преобразует поглощенный второй синий свет в свет, который образует с возможной не поглощенной частью второго синего света «свет первого света». В одном варианте исполнения специальный люминесцентный материал представляет собой частицы, демонстрирующие квантовое ограничение, и по меньшей мере в одном измерении имеющие размер в нанометровом диапазоне. Примерами таких частиц являются квантовые точки, квантовые стержни и квантовые тетраподы.
Как вариант, смесь дополнительных люминесцентных материалов содержит множество различных типов частиц, демонстрирующих квантовое ограничение и имеющих, по меньшей мере по одному измерению, размер в нанометровом диапазоне. Каждый тип частиц сконфигурирован с возможностью излучения, будучи возбужденными, различной световой эмиссии, и при этом частицы различных типов подобраны таким образом, чтобы получить комбинацию разных световых эмиссий, которые вместе образуют по существу непрерывное спектральное распределение в диапазоне от по меньшей мере 470 нанометров до около 700 нанометров.
В соответствии с дополнительным аспектом изобретения обеспечена лампа, которая содержит светоизлучающий модуль по любому из вышеописанных вариантов осуществления светоизлучающего модуля.
В соответствии с дополнительным аспектом изобретения обеспечен светильник, который содержит светоизлучающий модуль по любому из вышеописанных вариантов осуществления светоизлучающего модуля или содержит лампу в соответствии с вышеописанным другим аспектом настоящего изобретения.
В соответствии с еще одним аспектом изобретения предложен способ освещения объекта. Способ содержит этапы i) излучения первого света, имеющего цветовую точку белого света и ii) излучения пика синего света, при этом пик синего света имеет пиковую длину волны в диапазоне от 440 нанометров до 470 нанометров и имеет спектральную ширину, которая, будучи выражена в виде значения полной ширины на полумаксимуме, составляет менее 70 нм.
Лампа, светильник и способ в соответствии с вышеописанными аспектами настоящего изобретения обеспечивают те же преимущества, что и светоизлучающий модуль в соответствии с первым аспектом изобретения, и имеют аналогичные варианты осуществления с похожими эффектами, что и соответствующие варианты осуществления системы.
Эти и другие аспекты настоящего изобретения станут очевидными и будут разъяснены со ссылкой на описанные ниже варианты осуществления.
Специалистам в данной области техники будет понятно, что два или более из вышеупомянутых вариантов, исполнений и (или) аспектов изобретения могут быть объединены любым образом, который представляется полезным.
Специалистом в данной области на основе настоящего описания могут быть осуществлены модификации и изменения лампы, светильника и способа, которые соответствуют описанным модификациям и изменениям светоизлучающего модуля.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На чертежах:
фиг. 1а схематично показывает вариант осуществления светоизлучающего модуля;
фиг. 1b схематично показывает, как в светоизлучающем модуле скомбинированы спектры испускания, чтобы получить спектр испускания света для освещения объектов с получением их "бодрящего" вида;
Фиг. 2 схематически показано несколько вариантов осуществления светоизлучающих модулей,
Фиг. 3а схематически показывает дополнительный вариант осуществления светоизлучающего модуля;
фиг. 3b схематично показывает, как в светоизлучающем модуле дополнительного варианта осуществления скомбинированы спектры испускания, чтобы получить спектр испускания света для освещения объектов с получением "бодрящего" вида;
фиг. 4 схематично показывает вариант осуществления лампы;
фиг. 4b схематично показывает вариант осуществления светильника;
фиг. 5 схематично показывает вариант осуществления способа освещения объекта; и
Фиг. 6а и 6b схематично представляют в цветовом пространстве CIEXYZ области для комбинированной цветовой точки светового излучения светоизлучающего модуля.
Следует отметить, что элементы обозначены одними и теми же ссылочными позициями на различных чертежах, имеют одинаковые структурные признаки и одинаковые функции, или же представляют собой одни и те же сигналы. Там, где функция и (или) структура такого элемента была объяснена, при подробном описании нет необходимости в ее повторном пояснении.
Чертежи являются чисто схематичными и выполнены не в масштабе. В частности, для большей ясности, некоторые размеры сильно преувеличены.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Первый вариант осуществления изобретения показан на фиг. 1а. Фиг. 1а схематично показывает вариант осуществления светоизлучающего модуля 100. Светоизлучающий модуль 100 содержит первый светоизлучающий элемент 102, который способен излучать первый свет L1. Первый свет L1 имеет цветовую точку, которая в цветовом пространстве находится, по существу, на линии черного тела или близко к линии черного тела. Другими словами, первый свет L1 есть белый свет. Цветовая точка этого белого света во время работы светоизлучающего элемента находится в пределах 15 SDCM ("стандартное отклонение выравнивания цвета") от линии черного тела, более предпочтительно - в пределах 10 SDCM, еще более предпочтительно, - в пределах 5 SDCM от линии черного тела. Светоизлучающий модуль 100 содержит дополнительно второй светоизлучающий элемент 104, который выполнен с возможностью излучения пика синего света L2. Пик синего света L2 имеет пиковую длину волны, которая находится в диапазоне от 440 нанометров до 470 нанометров, и этот пик имеет спектральную ширину, которая меньше, чем 70 нанометров (будучи выражена в виде значения полной ширины на полумаксимуме (FWHM)). Как вариант, пиковая длина волны пика синего света L1 находится в диапазоне от 445 до 465 нанометров. Как вариант, значение FWHM составляет менее 60 нанометров, или менее 50 нанометров или даже менее 40 нанометров. Светоизлучающий модуль 100 излучает смесь белого света L2 и пика синего света L2.
Фиг. 1b схематично показывает, как в светоизлучающем модуле 100 скомбинированы спектры 152, 154 излучения, чтобы получить спектр 156 излучения света для освещения объектов с получением их "бодрящего" вида. Спектр 152 излучения света представляет световое излучение первого светоизлучающего элемента 102. Спектр 154 излучения света представляет собой световое излучение второго светоизлучающего элемента 104. Как видно, спектр 154 излучения света представляет собой относительно небольшой пик света, который, имеет пиковую длину волны λр, и значение который находится в диапазоне от 440 нанометров до 470 нанометров. Значение полной ширины на полумаксимуме (FWHM) пика (измеренное на уровне половины от максимальной интенсивности Im/2 интенсивности пика Im) - меньше 70 нанометров.
Догадка авторов изобретения состоит в том, что, когда спектр 152 излучения белого света 152 скомбинирован с пиком синего света L2 (как показано в спектре 154 светового излучения), то можно использовать свет с полученным спектром 156 светового излучения для освещения объектов, так что объекты при этом будут выглядеть более "бодрящими", более "свежими", более привлекательными, или, если это относится к белому объекту, - для невооруженного человеческого глаза он выглядит более белым. Этот эффект объекта, выглядящего более бодрящим или более белым, достигается без введения в объекты брайтнеров.
Фиг. 2 представляет несколько альтернативных вариантов осуществления светоизлучающего модуля 100 по фиг. 1.
Светоизлучающий модуль 200 содержит первый световой излучатель 202, который обеспечен посредством первого люминесцентного элемента 203. Свет, который генерируется с помощью комбинации первого светового излучателя 202 и первого люминесцентного элемента 203, представляет собой первый свет L1 (с цветовой точкой белого света). Первый световой излучатель 202 может излучать, например, синий свет, который частично из полностью преобразован посредством люминесцентного материала первого люминесцентного элемента 203 в свет одного или более других цветов. Когда не весь синий свет (который излучается первым световым излучателем 202) преобразуется в свет другого цвета, оставшаяся часть синего света, излученного первым световым излучателем 202, также может быть испущена в окружение светоизлучающего модуля 200. Комбинация этой возможно оставшейся части синего света и света, который излучен люминесцентным материалом первого люминесцентного элемента, образует первый свет L1, имеющий цветовую точку белого света. Светоизлучающий модуль 200 дополнительно содержит второй световой излучатель 204, который выполнен с возможностью излучения пика синего света L2 - другими словами, второй световой излучатель 204 излучает непосредственно пик синего света L2 без использования какого-либо особенного преобразования света. Первый световой излучатель 202 и второй световой излучатель 204 могут быть обеспечены на опорном слое 209. Этот опорный слой 209 может быть хорошим тепловым проводником, который отводит тепло от первого светового излучателя 202 и второго светового излучателя 204. Хотя на фиг. 2 первый люминесцентный элемент 203 изображен как элемент, который обеспечен непосредственно сверху первого светового излучателя 202, между первым люминесцентный элементом 203 и первым световым излучателем 202 может существовать (воздушный) зазор (так, что при этом первый люминесцентный элемент 203 будет расположен в ближней конфигурации или в удаленной конфигурации в зависимости от ширины зазора, каковая ширина может составлять, соответственно, 0,1-0,5 мм или более 1 см).
Светоизлучающий модуль 210 подобен светоизлучающему модулю 200, однако он содержит другой второй световой излучатель 214, который обеспечен вторым люминесцентным элементом 215. Этот другой второй световой излучатель 214 излучает свет в направлении второго люминесцентного элемента 215, а люминесцентный материал, обеспеченный на втором люминесцентном элементе 215, преобразует свет, излученный другим вторым световым излучателем 214, по направлению к пику синего света L2. Свет, излученный вторым световым излучателем 214, может быть ультрафиолетовым (УФ) светом, может быть фиолетовым светом или может быть синим светом с пиковой длиной волны, меньшей пиковой длины волны пика синего света L2. В варианте осуществления комбинация второго люминесцентного элемента 215 и второго светового излучателя 214 выполнена таким образом, что во внешнее окружение светоизлучающего модуля 210 не излучается никакого УФ или никакого фиолетового света.
Светоизлучающий модуль 220 подобен светоизлучающему модулю 200, однако вместо опорного слоя 209 предусмотрен коробообразный опорный элемент 221, который содержит, по меньшей мере, с одной стороны, выходное световое окно 222. Внутренняя поверхность 223 коробообразного опорного элемента 221 может быть белой отражательной, такой, что свет, который падает на внутреннюю поверхность 223, хорошо отражается, а не поглощается и лучше перемешивается светоизлучающим модулем 220.
Светоизлучающий модуль 230 подобен светоизлучающему модулю 220, но на выходном световом окне коробообразного опорного элемента 221 обеспечен дополнительный светорассеивающий элемент 236. Этот рассеивающий элемент 236 может представлять собой слой стекла или светопропускающего синтетического материала, на котором или в котором предусмотрены рассеивающие частицы. Диффузный свет приводит к более равномерному световому выходу.
Светоизлучающий модуль 240 подобен светоизлучающему модулю 220, но оснащен другим коробообразным опорным элементом 241, который содержит отражатель для формирования светового пучка определенной формы, испускаемого светоизлучающим модулем 240.
Светоизлучающий модуль 250 подобен светоизлучающему модулю 240 и для каждого из световых излучателей 202, 204 содержит отдельные разъемы 258, 259 питания для раздельной подачи электропитания на каждый из световых излучателей 202, 204. Эти разъемы 258, 259 питания обеспечены, например, на внешней поверхности светоизлучающего модуля 250, которая направлена от выходного светового окна светоизлучающего модуля 250. Разъемы 258, 259 питания позволяют осуществлять раздельное возбуждение первого светового излучателя 202 и второго светового излучателя 204, и, таким образом, можно, например, сделать так, что когда "бодрящий вид" освещаемого объекта не требуется, второй световой излучатель 204 может быть выключен.
Первый световой излучатель 202 и второй световой излучатель 204, а также другой второй световой излучатель 214 могут быть твердотельными световыми излучателями. Примером твердотельного светового излучателя является светоизлучающий диод. Другими примерами являются органический светоизлучающий диод или лазерный диод. Лазерный диод может быть использован для генерации пика синего света L2. Когда используется лазерный диод, светоизлучающий модуль, предпочтительно, содержит светорассеивающий элемент, такой как светорассеивающий элемент 236.
Далее, следует заметить, что в варианте осуществления первый люминесцентный элемент 203 содержит множество люминесцентных материалов, так что первый свет L1 представляет собой комбинацию света, излученного множеством люминесцентных материалов (необязательно, в сочетании с остающейся не поглощенной частью света, излученного первым световым излучателем 202).
Выше изображены один первый световой излучатель 202 и один второй световой излучатель 204 (или еще один, другой второй световой излучатель 214). Варианты осуществления изобретения не ограничивается таким малым количеством световых излучателей. Светоизлучающие модули 200, 210, 220, 230, 240, 250 могут включать в себя множество первых световых излучателей 202, каждый из которых обеспечен первым люминесцентным элементом 203. Светоизлучающие модули 200, 210, 220, 230, 240, 250 могут содержать множество вторых световых излучателей 204. Эти светоизлучающие модули 200, 210, 220, 230, 240, 250 могут содержать множество других вторых световых излучателей 214, каждый из которых обеспечен вторым люминесцентным элементом 215. В одном варианте осуществления соотношение между количеством первых световых излучателей 202 и количеством вторых световых излучателей 204 (или, в качестве альтернативы, других вторых световых излучателей 214), составляет по меньшей мере, 1 или по меньшей мере 2, или по меньшей мере 3. В общем, предпочтительно, когда излучается больше белого света, чем количество света, который излучается в пике синего света, потому что в противном случае это может привести к освещению объекта синим светом вместо света, который придает эффект "бодрости".
Первый люминесцентный элемент 203 и второй люминесцентный элемент 215 могут содержать по меньшей мере один из следующих типов люминесцирующих материалов: неорганический фосфор, органический фосфор, например, на основе производных перилена, или частицы, свидетельствующие наличие квантового ограничения, и имеющие по меньшей мере в направлении одного измерения размер в нанометровом диапазоне. Свидетельство квантового ограничения означает, что частицы имеют оптические свойства, которые зависят от размера этих частиц. Примерами таких материалов являются квантовые точки, квантовые стержни и квантовые тетраподы. Первый люминесцентный элемент 203 и второй люминесцентный элемент 215 могут также содержать смесь из вышеописанных материалов.
Фиг. 3а схематически показывает дополнительный вариант осуществления светоизлучающего модуля 300. Этот светоизлучающий модуль 300 содержит один тип светового излучателя 302, который излучает третий свет L3. Как вариант, третий свет L3 есть синий свет и имеет пиковую длину волны в диапазоне от 440 нанометров до 460 нанометров. На фиг. 3 изображено, что обеспечен только один третий световой излучатель 302, но может быть обеспечено множество третьих световых излучателей 302 для испускания большего количества третьего света L3. Третий свет L3 излучается в направлении третьего люминесцентного элемента 304. Третий люминесцентный элемент 304 содержит один специальный люминесцентный материал 308, который поглощает часть третьего света L3 и преобразует этот поглощенный свет в пик синего света L2. Третий люминесцентный элемент 304 дополнительно содержит смесь из дополнительных люминесцентных материалов 306, которые все вместе испускают (возможно, в комбинации с не поглощенной частью третьего света L3) световое излучение, которое соответствует первому свету L1 (и, таким образом, белому свету). По сравнению с предыдущим вариантом осуществления множество люминесцентных материалов 306, 308 генерируют первый свет L1 и пик синего света L2. Это показано на фиг. 3b. Фиг. 3b схематично показывает, каким образом в светоизлучающем модуле 300 скомбинированы спектры 352, 354 светового излучения, чтобы получить спектр 356 светового излучения с целью достижения "бодрящего" внешнего вида освещенных объектов. Например, когда третий люминесцентный элемент 304 содержит различные типы квантовых точек, все из которых имеют слегка различающиеся между собой размеры (и (или) выполнены из разных материалов), то каждая из них может испускать слегка смещенный пик света, и соседние световые пики могут слегка перекрывать друг друга, - таким образом, что получается почти непрерывная световая эмиссия (как это показано на спектре 352 светового излучения). Может быть добавлена также другая квантовая точка, которая имеет особый размер и особый материал, который выполнен с возможностью излучения пика синего света, как показано на спектре 354 светового излучения. Световые излучения 352 и 354 вместе дают спектр 356 светового излучения. Когда объект освещен спектром 356 светового излучения, этот объект имеет "бодрящий", более "свежий", более белый вид, если смотреть невооруженным глазом человека.
Спектр 352 светового излучения является примером спектра, который может быть получен из смеси других люминесцентных материалов 306 (как вариант, свет спектр 352 светового излучения включает в себя также не поглощенную часть третьего света L3). Как описано выше, такой спектр 352 светового излучения может быть получен объединением нескольких слегка различных между собой квантовых точек. Как описано выше, квантовые точки представляют собой частицы, свидетельствующие наличие квантового ограничения, и имеющие, по меньшей мере в направлении одного измерения размер в нанометровом диапазоне, что означает, что частицы имеют оптические свойства, которые зависят от размера частиц. Таким образом, смесь других люминесцентных материалов 306 может содержать несколько квантовых точек различных размеров. Следует отметить, что другими частицами, которые свидетельствуют наличие квантового ограничения, являются квантовые стержни квантовых тетраподов, и что вместо квантовых точек или в дополнение к ним эти материалы могли бы присутствовать в смеси других люминесцентных материалов 306. Следует отметить также, что в других вариантах осуществления для генерации (возможно, вместе с излученной не поглощенной частью третьего света L3) первого (белого) света L1 могут быть использованы другие смеси люминесцентных материалов. Например, смесь других люминесцентных материалов 306 может также содержать один из неорганических люминофоров или органических люминофоры (такие, как, например, производные перилена).
Примеры люминесцентных материалов содержат частицы, свидетельствующие наличие квантового ограничения и, по крайней мере, в одном измерении имеют размеры в нанометровом диапазоне. Это означает, например, что если частицы являются по существу сферическими, их диаметр находится в нанометровом диапазоне. Или же это означает, например, что если они имеют форму "проволочек", то размер сечения "проволочки" в одном направлении находится в нанометровом диапазоне. Размер в нанометровом диапазоне означает, что их размер по меньшей мере, меньше, чем 1 микрометр, таким образом, меньше, чем 500 нанометров и больше или равен 0,5 нанометра. В одном варианте осуществления размер в одном измерении меньше, чем 50 нанометров. В другом варианте осуществления размер в одном измерении находится в диапазоне от 2 до 30 нанометров. В вариантах осуществления настоящего изобретения люминесцентные материалы могут содержать квантовые точки. Квантовые точки представляют собой небольшие кристаллы полупроводникового материала, как правило, имеющие ширину или диаметр всего в несколько нанометров. Будучи возбужденной падающим светом, квантовая точка излучает свет цвета, определенного размером и материалом кристалла. Таким образом, свет определенного цвета может быть получен посредством адаптации размера точек. Наиболее известные квантовые точки с излучением в видимом диапазоне основаны на селениде кадмия (CdSe) с оболочкой, такой как сульфид кадмия (CdS) и сульфид цинка (ZnS). Кроме того, могут быть использованы бескадмиевые квантовые точки, такие как точки фосфида индия (InP) и сульфида меди и индия (CuInS2) и (или) сульфида серебра и индия (AgInS2). Квантовые точки характеризуются очень узкой полосой излучения и, таким образом, они демонстрируют насыщенные цвета. Кроме того, цвет излучения легко может быть настроен адаптацией размера квантовых точек. В настоящем изобретении могут быть использованы квантовые точки любого типа, известного в данной области, при условии, что они имеют соответствующие характеристики преобразования длины волны. Однако по соображениям заботы об окружающей среде и безопасности, предпочтительными для использования могут быть бескадмиевые квантовые точки или по меньшей мере квантовые точки, имеющие очень низкое содержание кадмия.
Фиг. 4a схематично показывает вариант осуществления лампы 400. Лампа 400 имеет, например, форму обычной лампы накаливания и, как таковая, представляет собой модернизированную лампу накаливания. Лампа может содержать, например, один или более светоизлучающих модулей (не показаны) в соответствии с ранее рассмотренными вариантами осуществления этих светоизлучающих модулей.
Фиг. 4b схематично показывает вариант осуществления светильника 450. Светильник 450 содержит, например, один или более светоизлучающих модулей (не показаны) в соответствии с ранее рассмотренными вариантами осуществления этих светоизлучающий модулей. В другом варианте осуществления изобретения светильник 450 содержит одну или более ламп (не показаны) в соответствии с вариантом осуществления по фиг. 4а.
Фиг. 5 схематично показывает вариант осуществления способа 500 освещения объекта. Способ 500 содержит этапы i) излучения 502 первого света, имеющего цветовую точку белого света; ii) излучения 504 пика синего света, при этом пик синего света имеет пиковую длину волны в диапазоне от 440 нанометров до 470 нанометров и имеет спектральную ширину, которая, будучи выражена в виде значения полной ширины на полумаксимуме, составляет менее 70 нм.
Лампа, светильник и вышеописанный способ освещения объекта имеют схожие варианты осуществления с аналогичным эффектом, что и вариант осуществления светоизлучающего модуля.
Фиг. 6а и 6b схематично представляют в цветовом пространстве CIEXYZ области для комбинированной цветовой точки светового излучения светоизлучающего модуля. На рис. 6a представлена первая диаграмма 600 цветового пространства CIEXYZ. В этом цветовом пространстве CIEXYZ проведена линия 602 черного тела. Первый светоизлучающий элемент излучает первый свет, который имеет цветовую точку на линии черного тела. Сочетание первого света и пика синего света имеет комбинированную цветовую точку. Таким образом, комбинированная цветовая точка является цветовой точкой светоизлучающего модуля в целом. Первый светоизлучающий элемент излучает первое количество энергии первого света, второй светоизлучающий элемент излучает второе количество энергии пика синего света, и соотношение между первым количеством энергии, и вторым количеством энергии выбрано таким образом, чтобы получить координату для комбинированной цветовой точки в цветовом пространстве CIEXYZ в зоне 604, ограниченной линией 602 черного тела и линией 606, определенной выражением у=0,328+0,13x. В пределах области 604 человеческим невооруженным глазом хорошо виден "бодрящий" эффект. Область 604 может быть дополнительно ограничена таким образом, чтобы "бодрящий" эффект был виден еще лучше. Это показано на диаграмме 650 фиг. 6b. На фиг. 6b область 654, в которой может быть расположена комбинированная цветовая точка, дополнительно ограничена первой линией 660, определенной координатой х(0,376), и второй линией 662, определенной координатой х(0,445). Таким образом, область 654 является областью между линией 602 черного тела, линией 606, определенной y=0,328+0,13x, линией 660, определенной х= 0,376, и линией 662, определенной х=0,445.
Следует отметить, что вышеупомянутые варианты осуществления лишь иллюстрируют, а не ограничивают изобретение, и что специалисты в данной области техники будут способны построить множество альтернативных вариантов осуществления, не выходя за рамки объема приложенных пунктов формулы изобретения.
В этих пунктах формулы изобретения любые ссылочные позиции, помещенные между скобками, не должны истолковываться как ограничивающие данный пункт. Использование глагола "содержать" и его спряжений не исключает присутствие элементов или этапов, отличных от тех, что указаны в формуле изобретения. Признаки единственного числа, предшествующие какому-либо элементу, не исключает наличия множества таких элементов. В относящемся к устройству пункте формулы изобретения, перечисляющим несколько средств, некоторые из этих средств могут быть воплощены посредством одного и того же элемента аппаратных средств. Тот простой факт, что некоторые размеры приведены во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что для получения преимущества не может быть использована комбинация этих размеров.
1. Светоизлучающий модуль (100, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 300) для освещения объекта, при этом светоизлучающий модуль (100, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 300) содержит:
- первый светоизлучающий элемент (102), выполненный с возможностью излучения первого света (L1), имеющего цветовую точку белого цвета;
- второй светоизлучающий элемент (104, 204), выполненный с возможностью излучения пика синего света (L2), этот пик синего света (L2) имеет пиковую длину волны (λр) в диапазоне от 440 до 470 нм и имеет спектральную ширину, которая составляет менее 70 нм, причем спектральная ширина выражена как значение полной ширины на полумаксимуме.
2. Светоизлучающий модуль (100, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 300) по п. 1, в котором:
- цветовая точка первого света (L1) находится по существу на линии (602) черного тела;
- комбинация первого света (L1) и пика синего света (L2) имеет комбинированную цветовую точку;
- первый светоизлучающий элемент (102) излучает первое количество энергии первого света (L1), второй светоизлучающий элемент (104, 204) излучает второе количество энергии пика синего света (L2), а соотношение между первым количеством энергии и вторым количеством энергии выбрано таким образом, чтобы получить координату комбинированной цветовой точки в области светового пространства CIEXYZ, окруженной линией черного тела и линией, определенной выражением y=0,328+0,13x;
- необязательно, координата х комбинированной цветовой точки находится в диапазоне от 0,376 до 0,445.
3. Светоизлучающий модуль (100, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 300) по п. 1, в котором первый свет (L1) имеет по меньшей мере одну из следующих характеристик:
- цветовая температура находится в диапазоне от 2000 до 4000 К, и
- индекс цветопередачи находится в диапазоне от 80 до 100.
4. Светоизлучающий модуль (100, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 300) по п. 1, в котором:
- первый светоизлучающий элемент (102) содержит первый световой излучатель (202) и первый люминесцентный элемент (203), причем первый световой излучатель (202) выполнен с возможностью излучения первого синего света, имеющего пиковую длину волны в спектральном диапазоне от 440 до 460 нм, первый люминесцентный элемент (203) содержит люминесцентные материалы и выполнен с возможностью поглощения части первого синего света и преобразования поглощенной части в свет другого цветового распределения, при этом излученный свет другого цветового распределения и излученная не поглощенная часть первого синего света вместе образуют первый свет (L1), и
- второй светоизлучающий элемент (104, 204) содержит второй световой излучатель (204, 214).
5. Светоизлучающий модуль (100, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 300) по п. 1, в котором второй световой излучатель (204, 214) выполнен с возможностью излучения пика синего света.
6. Светоизлучающий модуль (100, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 300) по п. 4, в котором второй светоизлучающий элемент (104, 204) содержит второй люминесцентный элемент (215), при этом второй люминесцентный элемент (215) содержит люминесцентный материал, выполненный с возможностью поглощения света, излученного вторым световым излучателем, и преобразования поглощенного света в пик синего света (L2).
7. Светоизлучающий модуль (100, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 300) по п. 4, в котором второй световой излучатель (204, 214) является твердотельным световым излучателем, и, необязательно, первый световой излучатель (202) является твердотельным световым излучателем.
8. Светоизлучающий модуль (100, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 300) по п. 1, при этом светоизлучающий модуль (100, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 300) выполнен с возможностью разрешения отключения и включения излучения пика синего света (L2) независимо от отключения и включения излучения первого света (L1).
9. Светоизлучающий модуль (100, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 300) по п. 1, содержащий третий люминесцентный элемент (304) и третий световой излучатель (302), причем этот третий люминесцентный элемент (304) и третий световой излучатель (302) вместе образуют первый светоизлучающий элемент (102) и вместе образуют второй светоизлучающий элемент (104, 204), причем третий световой излучатель (302) выполнен с возможностью излучения второго синего света (L3), третий люминесцентный элемент (304) содержит люминесцентные материалы, выполненные с возможностью поглощения части второго синего света (L3) и преобразования поглощенного синего света в свет дополнительного цветового распределения, при этом светоизлучающий модуль (100, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 300) выполнен с возможностью излучения смеси света дополнительного цветового распределения, необязательно, не поглощенной части второго синего света (L3), а свет, излученный светоизлучающим модулем, имеет спектральное распределение, которое содержит пик синего света (L2), и образует первый свет (L1), если пик синего света не принят во внимание, при этом, как вариант, второй синий свет (L3) имеет пиковую длину волны между 400 и 460 нм.
10. Светоизлучающий модуль (100, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 300) по п. 9, в котором третий люминесцентный элемент (304) содержит специальный люминесцентный материал, выполненный с возможностью излучения пика синего света.
11. Светоизлучающий модуль по п. 10, в котором третий люминесцентный элемент (304) дополнительно содержит смесь дополнительных люминесцентных материалов, при этом количества этих дополнительных люминесцентных материалов и состав смеси дополнительных люминесцентных материалов выполнены с возможностью преобразования поглощенного второго синего света в свет, который образует вместе с необязательной не поглощенной частью второго синего света первый свет (L1).
12. Светоизлучающий модуль (100, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 300) по п. 11, в котором смесь дополнительных люминесцентных материалов содержит множество частиц различных типов, демонстрирующих квантовое ограничение, и имеющих по меньшей мере в направлении одного измерения размер в нанометровом диапазоне, при этом каждый тип частиц сконфигурирован с возможностью излучения, будучи возбужденными, различной световой эмиссии, и при этом частицы различных типов подобраны таким образом, чтобы получить комбинацию разных световых эмиссий, образующую по существу непрерывное спектральное распределение в диапазоне от по меньшей мере 470 до 700 нм.
13. Лампа (400), содержащая светоизлучающий модуль (100, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 300) по любому из пп.1-12.
14. Светильник (450), содержащий светоизлучающий модуль по любому из пп. 1-12, или содержащий лампу по п. 13.
15. Способ (500) освещения объекта, содержащий этапы, на которых:
- излучают (502) в направлении объекта первый свет, имеющий цветовую точку белого света;
- излучают (504) в направлении объекта пик синего света, при этом пик синего света имеет пиковую длину волны в диапазоне от 440 до 470 нм и имеет спектральную ширину, которая составляет менее 70 нм, причем спектральная ширина выражена в виде значения полной ширины на полумаксимуме.
