調光可能な発光装置

 

調光可能な発光装置100、200、300、400は、調光状態において相対的に低い相関色温度を有し、また、相対的に高く、一定の演色評価数を有する。調光可能な発光装置100、200、300、400は、380乃至460nmの第1の波長範囲の光を放出する第1の光源10、10a、10bと、570乃至610nmの第2の波長範囲の光を放出する第2の光源20、20a、20bと、第1の波長変換材料30と、第2の波長変換材料40とを含む。第1の波長変換材料30は、第1の光源10、10a、10bから放出された光を受け取り、第1の波長範囲の光を、470乃至570nmの第3の波長範囲内に放出ピークを有する光に変換することができる。第2の波長変換材料40は、第1の光源から放出された光と、第2の光源から放出された光とを受け取り、第1の波長範囲の光と第2の波長範囲の光とを、590乃至630nmの第4の波長範囲内に放出ピークを有する光に変換することができる。

 

 

本発明は、第1の光源と、第2の光源と、第1の波長変換材料と、第2の波長変換材料とを含む調光可能な発光装置に関する。本発明は更に、その調光可能な発光装置を含むレトロフィットランプ又は照明器具に関する。
今日では、白熱光源は、しばしば、固体光源に基づいた発光装置によって置き換えられている。例えばLEDである固体光源に基づいた発光装置は、電力消費量の減少、耐用年数の増加及び環境保全といった白熱光源に優る多くの利点を有する。しかし、従来の白熱光源の少なくとも幾つかの特徴が、最新の発光装置に採用されることが望ましい。
白熱光源は、熱から光を生成する光源である。白熱光源は、100%の光出力から5%の光出力に調光されると、その色温度を約2700Kから約1900Kに変化させる。白熱光源から放出される光のいわゆる調光曲線は、CIE色度図において黒体曲線とも呼ばれるプランキアン(planckian)曲線に従うことが理想的である。低色温度は、光が、人間の目により赤く見えるようにする。したがって、低色温度は、温かみがあり、居心地がよく、快適な雰囲気に関連付けられている。
調光状態において、即ち、低光束レベルにおいて、白熱光源の挙動を模倣する固体光源に基づいた発光装置を提供することが望ましい。このような挙動は、例えば発光装置がホスピタリティセッティングにおいて使用される場合に有利である。好適には、固体光源に基づいた発光装置から放出された光の相関色温度も、CIE色度図におけるプランキアン曲線に従うべきである。
国際特許公開公報WO2010/103480は、LEDドライバと、2端子LEDモジュールと、第1のLEDグループと、第2のLEDグループとを含み、LEDモジュールは、第1のLEDグループ及び第2のLEDグループ各々へのLED電流を、調光時のLEDモジュールの光出力の色挙動が白熱灯の色挙動に似るように変化させる照明デバイスについて開示している。
しかし、当技術分野では、調光状態において、白熱光源の色温度に似た相対的に低い相関色温度を有し、また、白熱光源の演色評価数に近い相対的に高く、一定の演色評価数を有する発光装置が依然として必要である。
本発明は、従来技術における問題を少なくとも部分的に解決することと、調光状態において相対的に低い相関色温度を有し、また、相対的に高く、一定の演色評価数を有する調光可能な発光装置を提供することを目的とする。
本発明の第1の態様によれば、上記及び他の目的は、第1の光源と、第2の光源と、第1の波長変換材料と、第2の波長変換材料とを含む調光可能な発光装置によって達成可能である。第1の光源は、380乃至460nmの第1の波長範囲の光を放出する。第2の光源は、570乃至610nmの第2の波長範囲の光を放出する。第1の波長変換材料は、第1の光源から放出された光を受け取り、第1の波長範囲の光を、470乃至570nmの第3の波長範囲内に放出ピークを有する光に変換することができる。第2の波長変換材料は、第1の光源から放出された光と、第2の光源から放出された光とを受け取り、第1の波長範囲の光と第2の波長範囲の光とを、590乃至630nmの第4の波長範囲内に放出ピークを有する光に変換することができる。
任意選択的に、第2の波長変換材料は更に、第3の波長範囲の光を、通常、第4の波長範囲内に放出ピークを有する光に変換することもできる。
有利には、本発明による調光可能な発光装置は、調光状態(即ち、相対的に低い光束レベルにおける相対的に低い相関色温度)における申し分のない赤色表現だけでなく、全ての光束レベルにおける相対的に高く、一定の演色評価数も可能とする。本発明の調光可能な発光装置の別の利点は、従来技術に比べて高い発光効率(ルーメン毎ワット(lm/W)で表される)を提供でき、したがって、よりエネルギー効率がよい点である。
更に、調光可能な発光装置の別の利点は、低価格の電子部品が使用される点である。直接型赤色LEDではなく、蛍光体変換型LEDを使用することによって、あまり複雑ではない電子部品を使用することができる。
本発明による調光可能な発光装置は、調光状態における白熱光源の挙動を模倣する。赤色光に対応する波長が、相対的に低い光束レベルにおいて相対的に高い強度で放出できるようにすることによって、調光状態における申し分のない赤色表現が実現される。したがって、調光可能な発光装置は、例えばホスピタリティセッティングである多くの応用における使用に適している。
一実施形態によれば、第2の波長変換材料は、150nm以下、例えば100nm以下、又は、50nm以下のストークスシフトを有する。通常、ストークスシフトは、25nm乃至150nm、25nm乃至100nm、又は、25nm乃至50nmの範囲内にある。このように小さいストークスシフトを有する第2の波長変換材料は、第1の波長範囲の光と第2の波長範囲の光との両方を、590乃至630nmの第4の波長範囲内に放出ピークを有する光に変換する。
一実施形態によれば、第2の波長変換材料は、赤色有機波長変換材料である。赤色有機波長変換材料は、第1の波長範囲の光と第2の波長範囲の光との両方を、590乃至630nmの第4の波長範囲内に放出ピークを有する光に変換することができる。
一実施形態によれば、第2の波長変換材料は、第1の光源及び第2の光源から離れて配置される。このような配置は、光源間のクロストークを可能にさせる。つまり、このような配置では、第2の波長変換材料は、通常、第1の光源と第2の光源との両方から放出される光を受け取る。任意選択的に、第2の波長変換材料は更に、第1の波長変換材料によって変換された光も受け取る。
一実施形態によれば、第1の波長変換材料は、第1の光源から離れて配置される。
一実施形態によれば、調光可能な発光装置は更に、第1の波長変換材料及び第2の波長変換材料を含む波長変換部材を含む。
このような波長変換部材は、第1の光源及び第2の光源から離れて配置される。第1の波長変換材料及び第2の波長変換材料の両方を含む波長変換部材を有することの利点は、波長変換部材を、第1の光源及び第2の光源の両方を覆うように容易に配置することができる点である。更に、波長変換部材は、複数の第1の光源及び複数の第2の光源のうちの少なくとも1つを覆うように配置されてもよい。
一実施形態によれば、波長変換部材は、第1の光源によって放出された光を受け取り、調光可能な発光装置は更に、第2の波長変換材料を含む第2の波長変換部材を含み、第2の波長変換部材は、第2の光源によって放出された光を受け取る。
第1の波長変換材料と第2の波長変換材料とを含み、第1の光源によって放出された光を受け取る波長変換部材は、第1の光源に直接的に接触して配置されても、第1の光源の付近に配置されても、第1の光源から離れて配置されてもよい。波長変換部材は、例えばフィルム、プレート又はドームの形状であってよい。
第2の波長変換材料を含み、第2の光源によって放出された光を受け取る第2の波長変換部材は、第2の光源と直接的に接触して配置されても、第2の光源の付近に配置されても、第3の光源から離れて配置されてもよい。第2の波長変換部材は、例えばフィルム、プレート又はドームの形状であってよい。
一実施形態によれば、調光可能な発光装置は更に、光混合チャンバを含む。第1の光源及び第2の光源は、光混合チャンバ内に配置される。
光混合チャンバは、光出射窓を含んでもよい。好適には、第1の光源及び第2の光源は、光出射窓に面するように、配置される。
一実施形態によれば、少なくとも、第2の波長変換材料は、光混合チャンバの出射窓内に配置される。
任意選択的に、光出射窓は、第1の波長変換材料を含んでもよい。
一実施形態によれば、第1の光源及び第2の光源各々は、少なくとも1つの固体光源を含む。当該少なくとも1つの固体光源は、通常は、発光ダイオード(LED)である。
一実施形態によれば、第1の光源は、例えばロイヤルブルーLEDである、少なくとも1つの青色LED又はUV LEDを含む。第1の光源は、直接発光型青色LEDであってよい。或いは、第1の光源は、青色蛍光体変換型LEDであってもよく、通常、UV放出LEDチップと、UV光を青色光に変換するための青色蛍光体とを含む。好適には、第1の光源は、少なくとも1つの青色LEDを含む。
一実施形態によれば、第2の光源は、少なくとも1つの蛍光体変換型琥珀色LEDを含む。蛍光体変換型琥珀色LEDは、通常、直接型赤色LEDに比べて、青色にシフトしており、これは、蛍光体変換型琥珀色LEDから放出された光が、第2の波長変換材料によって変換されることを可能にする。
蛍光体変換型LEDは、一般に、LEDチップの上部に直接的に設けられ、変換された光を生成する波長変換材料を含むLEDを指す。変換された光は、場合により、任意の透過された光と組み合わせられることによって所望の色(例えば、蛍光体変換型琥珀色LEDの琥珀色)をもたらす。対照的に「直接型LED」とは、所望の色(例えば、直接型赤色LEDの赤色)を直接的に放出するLEDチップを指す。
本発明の別の態様によれば、調光可能な発光装置を含むレトロフィットランプが提供される。このようなランプも調光可能である。
本発明の別の態様によれば、調光可能な発光装置を含む照明器具が提供される。このような照明器具も調光可能である。
なお、本発明は、請求項に記載される特徴のあらゆる可能な組み合わせにも関する。
本発明の上記及び他の態様は、本発明の実施形態を示す添付図面を参照して、より詳細に説明される。
図1は、本発明の一実施形態による調光可能な発光装置を示す。 図2は、本発明の一実施形態による波長変換部材を含む調光可能な発光装置を示す。 図3は、本発明の一実施形態による光混合チャンバを含む調光可能な発光装置を示す。 図4は、本発明の一実施形態による幾つかの波長変換部材を含む調光可能な発光装置を示す。 図5は、本発明の一実施形態による調光可能な発光装置の演色評価数(CRI)及び相関色温度(CCT)を示す。 図6は、本発明の一実施形態による調光可能な発光装置の様々な光束レベルにおいて測定された色点を含む1976CIE色度図の一部を示す。 図7は、本発明の一実施形態による調光可能な発光装置において相対的に高い光束レベルにおける測定されたスペクトルの図を示す。 図8は、本発明の一実施形態による調光可能な発光装置において相対的に低い光束レベルにおける測定されたスペクトルの図を示す。
図面に示されるように、層及び領域のサイズは、例示を目的として拡大されており、したがって、本発明の実施形態の様々な構造体を説明するために提供されている。同様の参照符号は、全体を通して、同様の要素を指している。
本発明は、以下に、本発明の現在、好適である実施形態が示される添付図面を参照して、より具体的に説明される。しかし、本発明は、多くの異なる形態で具現化されてもよく、本明細書に記載される実施形態に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、完璧さ及び完全さのために提供され、当業者に本発明の範囲を十分に伝えるものである。
「色温度」との用語は、光源の彩度を表す数値を意味する。色温度は、特定の温度に加熱された場合に光を全く反射しない物体、即ち、黒体の色を示す。色温度の単位は、ケルビン(K)である。赤みのある色の色温度は、相対的に低い。青みのある色の色温度は、相対的に高い。
「相関色温度(CCT)」との用語は、特定の温度に加熱された理論上の黒体の外観に対する光源の外観に関連する数値を意味する。ケルビン(K)で表す光源のCCTは、加熱された黒体が、問題の光源の色に最も厳密に一致する温度である。CCTは、放出された光の色を特徴付ける。
「演色評価数(CRI)」との用語は、忠実性、即ち、基準光源と比べた場合に光源がどれくらい「実際通り」であるかの尺度を意味する。CRIは、基準に基づいた測定基準であり、CRI値は、中程度の明るさを有し、色相差が略等しく(即ち、色度図において等間隔を有する)8つの標準色サンプルを使用することによって推定される。任意選択的に、6つの特殊色サンプルが使用されてもよい。各色サンプルについて、CRIが規定されるべき光源下の色度が、等しいCCTの基準光源下の色度と比較される。各色サンプルについての光源と基準光源との間の色差の測定値は、数学的に調節され、100(R)から減算される。8つの標準テスト色のRスコアの平均値を取るCRIは、通常、0乃至100の範囲を有する。100のスコアは、光源が、基準光源と同一の様式で色を表現することを示す。
「光束」との用語は、可視光源の輝度の量的表現を意味する。ここでいう可視光とは、約390nm乃至約770nmの波長範囲内の電磁エネルギーである。ルミナスパワーとも呼ばれる光束は、感知される光のパワーの尺度であり、光の様々な波長に対する人間の目の様々な感度を反映するように調節される。光束の標準的な単位は、ルーメン(lm)である。
プランク(Planck)曲線又は黒体曲線とも呼ばれる「プランキアン曲線」との用語は、熱い物体によって放出される放射線の強度が周波数に依存する特徴的な状態を意味する。放出された強度が最も高い周波数は、放射物体の温度を示す。
「CIE色度図」の用語は、全ての色度座標の点が体系的にプロットされる三角グラフを意味する。三角形の頂点は、原色を表す。これは、所与のスペクトルを有する光をどのように人間の目が経験するのかを特定するツールである。色度座標は、特定の色を、対応する色空間図におけるその位置によって規定する。
「白熱光源」との用語は、熱から光を生成する光源を意味する。
「ストークス(Stokes)シフト」との用語は、同じ電子遷移から生じる最大吸収スペクトル及び最大放出スペクトル(蛍光発光及びラマン(Raman)が2つの例である)の帯域におけるスペクトル位置間の差(波長又は周波数を単位とする)を意味する。ストークスシフトが大きいほど、エネルギーの消散は多くなる。
本発明は、調光可能な発光装置に関する。
図1は、第1の光源10と、第2の光源20と、第1の波長変換材料30と、第2の波長変換材料40とを含む本発明の一実施形態による調光可能な発光装置100を概略的に示す。
第1の光源10は、1つの単一光源であっても、複数の光源であってもよい。このような複数の光源は、単一セットとして配置される。第1の光源は、例えばLEDである固体光源であってよい。例えば第1の光源は、青色LED又はUV LEDであってよい。第1の光源は、直接発光型青色LEDであってもよい。或いは、第1の光源は、青色蛍光体変換型LEDであってもよく、通常、UV放出LEDチップと、UV光を青色光に変換するための青色蛍光体とを含む。好適には、第1の光源は、青色LEDである。
図1では、第1の光源は、単一LED10である。
第1の光源10は、380乃至460nmである第1の波長範囲の光を放出する。典型的に、第1の波長範囲の光は、人間の目には青色又は紫色に見える。
第2の光源20も、1つの単一光源であっても、複数の光源であってもよい。このような複数の光源は、単一セットとして配置される。第2の光源は、例えばLEDである固体光源であってよい。例えば第2の光源は、直接型琥珀色LEDであっても、蛍光体変換型琥珀色LEDであってもよい。好適には、第2の光源は、蛍光体変換型琥珀色LEDである。
直接型琥珀色LEDは、LEDの光活性層から、人間の目には琥珀色に見える光を放出する。
対照的に、蛍光体変換型琥珀色LEDでは、LEDの活性層は、琥珀色光に対応する波長よりも短い波長の光を放出する。例えば蛍光体である波長変換材料は、LEDチップの上部に直接的に配置され、より短い波長の光を受け取って、別の波長に変換する。波長変換材料は、人間の目には琥珀色に見える光を放出する。通常は、波長変換材料は、LEDに直接的に接触して配置される。
図1では、第2の光源も単一LED20である。
第2の光源は、570乃至610nmに及ぶ第2の波長範囲の光を放出する。典型的に、第2の波長範囲の光は、人間の目には琥珀色又は橙色に見える。
第1の波長変換材料30は、黄色波長変換材料、緑色波長変換材料、又は、黄色−緑色波長変換材料である。このような波長変換材料の例は、(Lu1−x−y−a−bGd(Al1−z−uGaSi12−u:CePrであり、ここで、01、01、0<z0.1、00.2、0<a0.2及び0<b0.1であり、例えばLuAl12:Ce3+(LuAG)及びYAl12:Ce3+(YAG)、(Sr1−a−b−cCaBa)Si:Eu2+であり、ここで、a=0.002−0.2、b=0.0−0.25、c=0.0−1.0、x=1.5−2.5、y=0.67−2.5、z=1.5−4である。
更に、このような波長変換材料の例は、例えばBaSi12:Eu2+(半値全幅(FWHM)=68nm)を含むCaScSi12:Ce3+、BaSil5−3x2xといった、例えばBaSrSi0:Eu2+
(Ca1−x−y−a−bLu)3(Sc1−zAl(Si1−x−yAlx+y12:CePr(ここで、0l、0l、0<zl、00.2、0<a0.2及び0<b0.1)を含む、例えばSrGa:Eu2+、(Sr1−xBaSiO:Eu(ここで、0<x1)を含む、例えばSrSi:Eu2+及びBaSi0.67:Eu2+、(Sr1−u−v−xMgCaBa)(Ga2−y−zAlIn):Eu2+を含む。LuAgは、緑色波長変換材料の一例であり、YAGは、黄色波長変換材料の一例である。これらの材料は、通常、セリウム(Ce)でドープされている。
第1の波長変換材料は、LuAG(Ce1.5%)であってよい。
第1の波長変換材料は、第1の光源と直接的に接触して配置されても、第1の光源の付近に配置されても、第1の光源から離れて配置されてもよい。好適には、波長変換部材が第1の波長変換材料を含む。
図1では、第1の波長変換部材51は、第1の波長変換材料30を含み、第1の光源10から遠隔に配置されている。
第1の波長変換材料30は、通常、第1の光源10から放出された光を受け取るように配置される。第1の波長変換材料は、第1の波長範囲の光を、470乃至570nmに及ぶ第3の波長範囲内に放出ピークを有する光に変換できる。通常、第3の波長範囲内に放出ピークを有する光は、人間の目には黄色又は緑色に見える。
好適には、第1の波長変換材料を含む波長変換部材は、少なくとも、第3の波長範囲内の放出ピークを有する光に対して半透明である。しかし、好適には、第1の波長変換材料を含む波長変換部材は、第1の波長範囲の光の一部も透過する。
第2の波長変換材料40は、赤色波長変換材料、通常は、赤色有機波長変換材料であってよい。第2の波長変換材料は、例えば25乃至150nmの範囲内で上記されたような150nm以下のストークスシフトを有する。赤色波長変換材料は、赤色発光ペリレン材料を含む。このような赤色発光ペリレン材料の一例は、Lumogen F305(BASF)であり、578nmの吸収最大値及び613nmの放出最大値を有する。
第2の波長変換材料40は、第1の光源10及び第2の光源20から離れて配置される。第2の波長変換材料は、波長変換部材の中に含まれるか、又は、波長変換部材の一部を形成してよい。第2の波長変換材料を含む波長変換部材は更に、第1の波長変換材料の少なくとも一部を含んでもよい。
図1に示されるように、第2の波長変換部材53は、第2の波長変換材料40を含み、第1の光源10及び第2の光源20から離れて配置されている。第2の波長変換材料40を含む第2の波長変換部材53は、第1の光源10及び第2の光源20から放出される光の経路で見た場合に、第1の波長変換材料30を含む第1の波長変換部材51の下流に配置されている。
本発明の実施形態では、第2の波長変換材料を含む波長変換部材は、第1の光源10及び第2の光源20の両方から放出される光を受け取るように配置されるので、第1の光源10及び第2の光源20の両方に共通である。或いは、第2の波長変換材料を含む各個別の第2の波長変換部材が、第1の光源10及び第2の光源20各々に関連付けられてもよい。
図1では、第2の波長変換材料40を含む第2の波長変換部材53は、第1の光源10及び第2の光源20の両方からの光を受け取るように配置される。したがって、この第2の波長変換部材53は、第1の光源10及び第2の光源20の両方に共通の波長変換部材と見なされる。
図1では、第1の波長変換材料30を含む第1の波長変換部材51は、主に、第1の光源10からの光を受け取るように配置される。したがって、この第1の波長変換部材51は、第1の光源10用の独立した個別の波長変換部材と見なされる。
第2の波長変換材料40は、通常、第1の光源10から放出された光と、第2の光源20から放出された光とを受け取るように配置され、第1の波長範囲の光と第2の波長範囲の光とを、590乃至630nmに及ぶ第4の波長範囲内に放出ピークを有する光に変換できる。第2の波長変換材料40は更に、第1の波長変換材料30から放出された光を受け取るように配置され、また、任意選択的に、通常、上記された第3の波長範囲内に放出ピークを有する上記光を、第4の波長範囲内に放出ピークを有する光に変換できる。通常は、第4の波長範囲内に放出ピークを有する光は、人間の目には赤色又は橙色に見える。
好適には、第2の波長変換材料40を含む波長変換部材は、少なくとも、第4の波長範囲内に放出ピークを有する光に対し半透明である。しかし、好適には、第2の波長変換材料40を含む波長変換部材は更に、第1の波長範囲の光、第2の波長範囲の光及び第3の波長範囲内の放出ピークを有する光の一部も透過する。
波長変換部材は、任意の適切な形状を有する。例えば第1及び/又は第2の波長変換部材51、53は、各々独立して、シート、フィルム、プレート及びドームであってよい。波長変換部材は、任意の適切な形状及び寸法を有する。
波長変換部材を使用する本発明の実施形態では、少なくとも1つの波長変換材料が、波長変換部材内に含まれる。或いは、1つ以上の波長変換材料が、波長変換部材上に付与(例えば被覆)されて、1つ以上の層が形成されてもよい。前者及び後者のいずれの場合においても、波長変換部材は、波長変換材料を含むと見なされる。
幾つかの実施形態では、第1の光源は、第1のセットに構成される複数の光源を含み、第2の光源も、第2のセットに構成される複数の光源を含む。第1のセット及び第2のセットは、直列に配置されても、並列に配置されてもよい。これらの実施形態による調光可能な発光装置では、例えば第1のセットである第1の光源を流れる電流は、例えば第2のセットである第2の光源を流れる電流とは異なる。第1の光源を流れる電流と第2の光源を流れる電流とは共に、時間の経過と共に変化する。
以下の実施形態において、第1及び第2の光源と、第1及び第2の波長変換材料とは、特に明記されない限り、上記した通りである。
図2に、第1の光源10a、10bと、第2の光源20a、20bと、第1の波長変換材料30と、第2の波長変換材料40とを含む調光可能な発光装置200が示される。この実施形態では、第1の光源及び第2の光源各々は、2つである複数の光源を含む。ここでは、第1の光源は、LED10aとLED10bとを含む。第2の光源は、LED20aとLED20bとを含む。2つの対応する波長変換部材51a、51bが、第1の光源10a、10b各々から離れて配置され、各波長変換部材は、第1の波長変換材料30を含み、第1の波長範囲の光を受け取り、第3の波長範囲内に放出ピークを有する光に変換する。好適には、第1の波長変換材料30を含む波長変換部材51a、51bは、少なくとも、第3の波長範囲の光に対し半透明である。しかし、好適には、波長変換部材51a、51bは、第1の波長範囲の光の一部も透過する。
更に、第2の波長変換材料40を含む第2の波長変換部材53が、2つの第1の光源10a、10bと、2つの第2の光源20a、20bと、第1の波長変換材料30を含む2つの波長変換部材51a、51bとから離れて配置される。第2の波長変換材料40を含む第2の波長変換部材53は、第1の波長範囲の光と、第2の波長範囲の光と、任意選択的に、第3の波長範囲の光を受け取り、第4の波長範囲内に放出ピークを有する光に変換できるように配置される。
第2の波長変換材料40を含む第2の波長変換部材53は、2つの第1の光源10a、10bと2つの第2の光源20a、20bから放出される光の光路で見た場合に、第1の波長変換材料30を含む波長変換部材51a、51bの下流に配置される。
調光可能な発光装置は更に、光混合チャンバを含んでもよい。好適には、第1の光源及び第2の光源は、光混合チャンバ内に配置される。
図3は、第1の光源10と、第2の光源20と、光混合チャンバ60と、光出射窓とを含む調光可能な発光装置300を示す。光混合チャンバは、反射支持部又は底部と、少なくとも1つの反射側壁と、底部とは反対側の光出射窓とによって画成される。第1の波長変換材料30及び第2の波長変換材料40は共に、両波長変換材料30、40を含む波長変換部材55の形の光出射窓内に配置される。代替実施形態では、波長変換部材55は、第2の波長変換材料40は含むが、第1の波長変換材料30は含まない。
図3では、第1の光源10及び第2の光源20は、光混合チャンバ60の底面上に配置される。通常は、波長変換部材55を含む光出射窓は、第1の光源10及び第2の光源20に面する。
第1の波長変換材料30は、光出射窓内に配置され、第1の波長範囲の光を受け取り、変換する。第2の波長変換材料40は、光出射窓内に配置され、少なくとも、第1の波長範囲の光及び第2の波長範囲の光を受け取り、変換する。
幾つかの実施形態では、第2の波長変換材料を含む各個々の波長変換部材は、第2の波長変換材料を含む1つの個々の波長変換部材が第1の光源から放出される光を主に受け取り、第2の波長変換材料を含むもう1つの個々の波長変換部材が第2の光源からの光を主に受け取るように、第1の光源及び第2の光源各々に関連付けられる。このような実施形態では、第1の光源用に独立して配置される波長変換部材は、第1の波長変換材料及び第2の波長変換材料を共に含む。
図4は、ここではLEDである第1の光源10a、10bと、ここではLEDである第2の光源20a、20bと、第1の波長変換材料30と、第2の波長変換材料40とを含む調光可能な発光装置400を示す。
第1の波長変換材料30と第2の波長変換材料40とを含む波長変換部材52aが、第1の光源10aからの光を受け取るように遠隔位置に配置される。別の波長変換部材52bも、第1の波長変換材料30と第2の波長変換材料40とを含み、第2の光源10bからの光を受け取るように遠隔位置に配置される。2つの波長変換部材52a、52b各々は、第1の波長変換材料30が、第1の波長範囲の光を受け取り、変換するように配置される。
更に、第2の波長変換材料40を含む波長変換部材54aが、光源20aからの光を受け取るように遠隔位置に配置される。別の波長変換部材54bも、第2の波長変換材料40を含み、光源20bからの光を受け取るように遠隔位置に配置される。
したがって、この実施形態では、波長変換材料40は、第1及び第2の波長範囲の両方の光を受け取り、変換する。
図4では、波長変換部材52a、52b、54a、54bはすべて、それらの対応する光源10a、10b、20a、20bから放出される光の方向において、各自の光源からほぼ同じ距離に配置される。しかし、第2の波長変換材料40は、第1の光源10a又は10bから放出される光の経路において、第1の波長変換材料30の下流に配置されてもよい。
本発明による調光可能な発光装置の電子部品は、低価格の電子部品であってよく、高価な直接型赤色LED及び複雑な電子部品は除外される。除外される複雑な電子部品の例としては、インテリジェント制御部及びフィードバックセンサである。使用される電子部品は、国際特許公開公報WO2010/103480A2、具体的には第6頁の3行目から第7頁の10行目に記載される電子部品と同様である。
通常は、調光可能な発光装置の電子部品は、調節可能な電流源と、(少なくとも)2つの端子を含むLEDモジュールとを含む。第1の光源及び第2の光源に加えて、LEDモジュールは更に、電子除算回路を含んでもよい。電子除算回路は、通常、電流センサ手段及びメモリに接続されるか、電子センサ手段及びメモリを含む。
実施例
本発明の発明者は、調光可能な発光装置の演色評価数(CRI)及び相関色温度(CCT)について調査した。
本発明の一実施形態による調光可能な発光装置が調査された。調光可能な発光装置は、第1の光源としての青色LEDと、第2の光源としての蛍光体変換型琥珀色LEDと、第1の波長変換材料としてのLuAG(Ce1.5%)及び第2の波長変換部材としてのLumogen F305(BASF)の両方を含む波長変換部材とを含む。波長変換部材は、第1の光源及び第2の光源の両方から離れて配置された。
図5は、調光可能な発光装置の演色評価数(CRI)及び相関色温度(CCT)を示す。演色評価数及び相関色温度は共に、各々、光束の関数である。
発光装置から放出される光は、約50lmの相対的に低い光束において約80の演色評価数と、約1600lmの相対的に高い光束において約87の演色評価数とを有する。したがって、演色評価数は、50lm乃至1600lmの光束の範囲内では、相対的に、一定である。本発明は、全ルーメン出力(即ち、色温度)において高いCRI(>80)を維持しながら、白熱光源の挙動を模倣する。80を上回るCRI値は、白熱光源ほど高くはないが、一般に、屋内照明用途には十分に高いと考えられている。
発光装置から放出される光は、約50lmの相対的に低い光束において、約2000Kの相関色温度を有する。発光装置から放出された光は、約1600lmの相対的に高い光束において、約3050Kの相関色温度を有する。したがって、低光束では、即ち、調光状態では、相関色温度は相対的に低い。調光可能な発光装置のこの挙動は、放出された光は、高い光束レベルに比べて低い光束レベルにおいて相関色温度が低温に向かってシフトする調光状態において、赤みを帯びた色が得られるので、白熱光源を模倣する目的には有利である。
更に、発明者は、調光可能な発光装置の様々な光束レベルにおける色点について調査した。
図6では、調光可能な発光装置の様々な光束レベルにおいて測定された色点を含むCIE u’−v’図が示される。図7において分析される調光可能な発光装置は、第1の光源としての青色LEDと、第2の光源としての蛍光体変換型琥珀色LEDと、LuAG及びLumogen F305の両方を含む遠隔波長変換部材とを含み、LuAGは、第1の波長変換材料であり、Lumogen F305は、第2の波長変換材料である。
CIE u’−v’図は、1976年に、CIEによって規定された色空間を表す。調光可能な発光装置の測定された色点は、白熱光源の線の近くにあることが示され、これは、調光可能な発光装置が、例えばフル(非調光)状態(CCTは約3000K)である相対的に高い光束レベルにおいても、相対的に低い光束レベルにおいても、即ち、調光状態(CCTは約2000K)においても、白熱光源の挙動を良好に模倣することを示している。
更に、発明者は、調光可能な発光装置の低い光束レベル及び高い光束レベル各々における様々な波長の強度について調査した。
図7及び図8には、2つの異なる光束レベルにおける測定されたスペクトルの図が示される。図7では、相対的に高い光束レベル(即ち、本実施例では約1500lm)における測定されたスペクトルの図が示される。図8では、相対的に低い光束レベル(即ち、本実施例では約50lm)における測定されたスペクトルの図が示される。
相対的に低い光束レベルは、通常、相対的に高い光束レベルの約1乃至5%にある。相対的に高い光束レベル及び相対的に低い光束レベルの両方において、強度のピークは、約590nm乃至約650nmの範囲内の波長、より具体的には、約595nm乃至約620nmの範囲内の波長(人間の目には橙色に見える光に対応する)において得られた。したがって、人間の目に赤く見える光の放出は、相対的に低い光束レベル及び相対的に高い光束レベルの両方において、高い強度を有する。
当業者であれば、本発明は、上記された好適な実施形態に限定されるものではないことを認識するであろう。それどころか、多くの修正態様及び変更態様が、添付の請求項の範囲内で可能である。更に、開示された実施形態の変更態様も、図面、開示内容及び添付の請求項を検討することにより、請求項に係る発明を実施する当業者によって理解され実行されよう。請求項において、用語「含む」は、他の要素又はステップを排除するものではなく、また、不定冠詞「a」又は「an」は、複数形を排除するものではない。幾つかの特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているということだけで、これらの手段の組み合わせを有利に使用することができないことを示すものではない。




  1. 380乃至460nmの第1の波長範囲の光を放出する第1の光源と、
    570乃至610nmの第2の波長範囲の光を放出する第2の光源と、
    第1の波長変換材料と、
    第2の波長変換材料と、
    を含み、
    前記第1の波長変換材料は、前記第1の光源から放出された光を受け取り、前記第1の波長範囲の光を、470乃至570nmの第3の波長範囲内に放出ピークを有する光に変換することができ、
    前記第2の波長変換材料は、前記第1の光源から放出された光と、前記第2の光源から放出された光とを受け取り、前記第1の波長範囲の光と前記第2の波長範囲の光とを、590乃至630nmの第4の波長範囲内に放出ピークを有する光に変換することができる、調光可能な発光装置。

  2. 前記第2の波長変換材料は、150nm以下のストークスシフトを有する、請求項1に記載の調光可能な発光装置。

  3. 前記第2の波長変換材料は、赤色有機波長変換材料である、請求項1に記載の調光可能な発光装置。

  4. 前記第2の波長変換材料は、前記第1の光源及び前記第2の光源から離れて配置される、請求項1乃至3の何れか一項に記載の調光可能な発光装置。

  5. 前記第1の波長変換材料は、前記第1の光源から離れて配置される、請求項1乃至4の何れか一項に記載の調光可能な発光装置。

  6. 前記第1の波長変換材料及び前記第2の波長変換材料を含む波長変換部材を含む、請求項1乃至5の何れか一項に記載の調光可能な発光装置。

  7. 前記波長変換部材は、前記第1の光源及び前記第2の光源から離れて配置される、請求項6に記載の調光可能な発光装置。

  8. 前記波長変換部材は、前記第1の光源によって放出された光を受け取り、前記調光可能な発光装置は更に、前記第2の波長変換材料を含む第2の波長変換部材を含み、前記第2の波長変換部材は、前記第2の光源によって放出された光を受け取る、請求項6に記載の調光可能な発光装置。

  9. 光混合チャンバを更に含み、前記第1の光源及び前記第2の光源は、前記光混合チャンバ内に配置される、請求項1乃至8の何れか一項に記載の調光可能な発光装置。

  10. 少なくとも、前記第2の波長変換材料は、前記光混合チャンバの出射窓内に配置される、請求項9に記載の調光可能な発光装置。

  11. 前記第1の光源及び前記第2の光源各々は、少なくとも1つの固体光源を含む、請求項1乃至10の何れか一項に記載の調光可能な発光装置。

  12. 前記第1の光源は、少なくとも1つの青色LEDを含む、請求項1乃至11の何れか一項に記載の調光可能な発光装置。

  13. 前記第2の光源は、少なくとも1つの蛍光体変換型琥珀色LEDを含む、請求項1乃至11の何れか一項に記載の調光可能な発光装置。

  14. 請求項1乃至13の何れか一項に記載の調光可能な発光装置を含むレトロフィットラップ。

  15. 請求項1乃至13の何れか一項に記載の調光可能な発光装置を含む照明器具。

 

 

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