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CN112075126A - 用于提供具有高显色性和生物效应的可调光的多通道系统 - Google Patents

用于提供具有高显色性和生物效应的可调光的多通道系统 Download PDF

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CN112075126A
CN112075126A CN201880091174.XA CN201880091174A CN112075126A CN 112075126 A CN112075126 A CN 112075126A CN 201880091174 A CN201880091174 A CN 201880091174A CN 112075126 A CN112075126 A CN 112075126A
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Application number
CN201880091174.XA
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R·L·V·佩特鲁利
P·K·皮卡德
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Ecosense Lighting Inc
Original Assignee
Ecosense Lighting Inc
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Abstract

本公开提供了用于产生可调白光的系统。该系统包括多个LED串，这些LED串产生的光的色点落在红色、蓝色和青色的颜色范围内，并且每个LED串均由单独可控的驱动电流来驱动，以调谐产生的光输出。

Description

用于提供具有高显色性和生物效应的可调光的多通道系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年1月11日提交的美国临时专利申请No.62/616,401、2018年1月11日提交的美国临时专利申请No.62/616,404、2018年1月11日提交的美国临时专利申请No.62/616,414、2018年1月11日提交的美国临时专利申请No.62/616,423、2018年2月23日提交的美国临时专利申请No.62/634,798的权益，通过引用将其全部内容并入本文，如同在此充分阐述。
技术领域
本公开属于固态照明领域。具体地，本公开涉及用于提供具有高显色性能的可调白光的器件。
背景技术
本领域已知的各种发光器件，包括例如白炽灯泡、荧光灯以及诸如发光二极管(“LED”)之类的半导体发光器件。
存在各种资源用于描述由发光器件产生的光，一种常用的资源是CIE(国际照明委员会)1931色度图。CIE1931色度图根据两个CIE参数x和y绘制出人类的色彩感知。光谱色在所描绘空间的边缘周围分布，其包括人眼感知到的所有色相。边界线表示光谱色的最大饱和度，并且内部部分表示包括白光的较不饱和的颜色。该图还描绘了具有相关色温的普朗克轨迹，也称为黑体轨迹(BBL)，普朗克轨迹表示对应于不同温度下的来自黑体的辐射的色度坐标(即，色点)。因此，可以根据它们的相关色温(CCT)描述在BBL上或BBL附近产生光的照明体。这些照明体使人类观察者获得令人愉快的“白光”，一般照明通常利用在1,800K和10,000K之间的CCT值。
显色指数(CRI)描述为由光源产生的光的颜色的活力的指示。实际上，CRI是当物体用特定灯照明时相对于参考光源(通常是黑体辐射体或日光光谱)的物体表面颜色变化的相对度量。特定光源的CRI值越高，则光源呈现出其所照明的各种物体的颜色就越好。
显色性能可以通过本领域已知的标准度量来表征。色彩保真度指数(Rf)和色彩饱和度指数(Rg)可以基于99个颜色评估样本(“CES”)的光源颜色复现来计算。99个CES提供了旨在实现光谱敏感度中性的统一的颜色空间覆盖范围，并提供与各种真实物体相对应的颜色样本。Rf值在0到100的范围内，表示与参考光源相比，光源显色的保真度。实际上，Rf是当物体用特定光源照明时相对于参考光源(通常是黑体辐射体或日光光谱)的物体表面颜色变化的相对度量。特定光源的Rf值越高，则光源呈现出其所照明的各种物体的颜色就越好。色彩饱和度指数Rg评估与参考光源相比，光源对99个CES的饱和程度或减少饱和度。
相对于常规的白炽灯或荧光灯，LED具有展现非常高的功率效率的潜力。大多数LED基本上是单色的光源，其似乎发射具有单色的光。因此，大多数LED发射的光的光谱功率分布紧密地集中在“峰值”波长周围，“峰值”波长为单个波长，在此LED的光谱功率分布或“发射光谱”达到其由光检测器检测的最大值。LED通常具有约10nm至30nm的半峰全宽波长范围，这相对于人眼可见光的较宽范围(该范围从约380nm到800nm)而言相对较窄。
为了使用LED来产生白光，已经提供了包括两个或更多个LED的LED灯，每个LED发出不同颜色的光。不同的颜色组合以产生所需强度和/或颜色的白光。例如，通过使红色、绿色和蓝色LED同时通电，所产生的组合光可能呈现白色或接近白色，这取决于例如红色、绿色和蓝色LED源的相对强度、峰值波长和光谱功率分布。由于远离LED峰值波长的区域中的光谱功率分布存在间隙，因此红色、绿色和蓝色LED的总发射通常为一般照明应用提供较差的显色性。
白光还可以通过利用一种或多种发光材料(例如荧光体)将由一个或多个LED发射的某些光转换为一种或多种其他颜色的光来产生。由LED发出的未被发光材料转换的光与由发光材料发出的其他颜色的光的组合可能会产生白色或接近白色的光。
提供的LED灯可以发射具有在一定范围内的不同CCT值的白光。这种灯使用具有或不具有发光材料的两个或多个LED，其各自的驱动电流被增大或减小以增大或减小每个LED发射的光量。通过可控地改变灯中各个LED的功率，可以将发射的全部光调整为不同的CCT值。可以提供足够的显色值和效率的CCT值范围受LED选择的限制。
白色人工照明发射的光的光谱轮廓会影响昼夜生理机能、机敏性和认知能力水平。明亮的人造光可用于多种治疗应用，例如治疗季节性情感障碍(SAD)、某些睡眠问题、抑郁、时差、帕金森氏病患者的睡眠障碍、与轮班工作相关的健康后果以及人类生物钟的重置。人造照明可能会改变自然过程，干扰褪黑激素的产生或破坏昼夜节律。与其他有色光相比，蓝光可能会通过破坏其生物过程来影响活生物体，而这些生物过程可能依赖于日光和黑暗的自然循环。傍晚和晚上暴露在蓝光下可能对人的健康有害。较低波长的某些蓝光或宝蓝色光可能会对人眼和皮肤造成危害，例如对视网膜造成损害。
提供能够在各种CCT值范围内提供白光，同时实现高效率、高光通量、良好的显色性和可接受的颜色稳定性的LED灯仍然面临着巨大的挑战。提供既能提供理想照明性能又能控制昼夜节律能量性能的照明仪器也是一个挑战。
发明内容
本公开提供了包括第一、第二和第三LED串的半导体发光器件的方面，其中每个LED串包括一个或多个具有相关的发光体介质的LED。第一、第二和第三LED串及其关联的发光体介质可分别包括红色、蓝色和青色通道，这三个通道分别在CIE1931色度图上的红色、蓝色和青色区域内产生第一、第二和第三不饱和色点。控制电路可配置成调整由第一、第二和第三不饱和光的组合而产生的第四不饱和光的第四色点，第四色点落在7-阶麦克亚当(MacAdam)椭圆内，该7-阶麦克亚当椭圆围绕相关色温在1800K和10000K之间的黑体轨迹的任意点。所述器件可配置成产生对应于沿着预定路径的多个点的第四不饱和光，在每个点处产生的光具有的光为：Rf大于或等于约80，Rg大于或等于约90且小于或等于约110，或两者皆有。所述器件可配置成产生对应于沿着预定路径的多个点的第四不饱和光，在每个点处产生的光具有的光为：沿着相关色温在约2700K和约10000K之间的点，Ra大于或等于约85，R9大于或等于85，或两者皆有。所述器件可配置成产生对应于沿着预定路径的多个点的第四不饱和光，在每个点产生的光具有以下的一个或多个：沿着相关色温高于约2100K的点，EML大于或等于约0.5、沿着相关色温高于约2400K的点，EML大于或等于约0.6、沿着相关色温高于约3000K的点，EML大于或等于约0.75、沿着相关色温高于约4500K的点，EML大于或等于约1.0、沿着相关色温高于约6000K的点，EML大于或等于约1.2。所述器件可配置成产生对应于沿着预定路径的多个点的第四不饱和光，在每个点产生的光具有的光为：R13(白种人肤色)大于或等于约85，R15(黄种人肤色)大于或等于约85，或两者皆有。蓝色区域包括在CIE1931色度图上由连接普朗克轨迹的无穷大点的ccx、ccy色坐标(0.242，0.24)和(0.12，0.068)的线、从4000K和无穷大CCT的普朗克轨迹、4000K的CCT等温线、紫色线和光谱轨迹来限定的区域。红色区域包括在CIE1931色度图上由1600K的CCT等温线和紫色线之间的光谱轨迹、紫色线、连接ccx、ccy色坐标(0.61，0.21)和(0.47，0.28)的线和1600K的CCT等温线来限定的区域。青色区域包括在CIE1931色度图上由连接普朗克轨迹的线、3200K的CCT等温线、光谱轨迹和20000K的CCT等温线来限定的区域。对于红色、蓝色和青色通道的光谱功率分布可以落在表1和表2所示的最小和最大范围内。
本公开提供产生白光的方法的方面，该方法包括提供第一、第二和第三LED串，每个LED串包括一个或多个具有相关的发光体介质的LED，其中具有相关的发光体介质的第一、第二和第三LED串分别包括红色、蓝色和青色通道，产生第一、第二和第三不饱和光，所述第一、第二和第三不饱和光的色点分别位于CIE1931色度图上的红色、蓝色和青色区域内，该方法进一步包括提供控制电路，该控制电路配置成调节由第一、第二和第三不饱和光的组合而产生的第四不饱和光的第四色点，该第四色点落在7-阶麦克亚当椭圆内，所述7-阶麦克亚当椭圆围绕相关色温在1800K和10000K之间的黑体轨迹的任意点，产生两个或多个第一、第二和第三不饱和光，以及，将所产生的两个或多个不饱和光组合以产生第四不饱和光。所述组合可以产生对应于沿着预定路径的多个点的第四不饱和光，其中在每个点处产生的光具有的光为：Rf大于或等于约80，Rg大于或等于约90且小于或等于约110，或两者皆有。所述组合可以产生对应于沿着预定路径的多个点的第四不饱和光，其中在每个点处产生的光具有的光为：沿着相关色温在约2700K和约10000K之间的点，Ra大于或等于约85，R9大于或等于85，或两者皆有。所述组合可以产生对应于沿着预定路径的多个点的第四不饱和光，其中在每个点产生的光具有以下的一个或多个：沿着相关色温高于约2100K的点，EML大于或等于约0.5、沿着相关色温高于约2400K的点，EML大于或等于约0.6、沿着相关色温高于约3000K的点，EML大于或等于约0.75、沿着相关色温高于约4500K的点，EML大于或等于约1.0、沿着相关色温高于约6000K的点，EML大于或等于约1.2。蓝色区域包括在CIE1931色度图上由连接普朗克轨迹的无穷大点的ccx、ccy色坐标(0.242，0.24)和(0.12，0.068)的线、从4000K和无穷大CCT的普朗克轨迹、4000K的CCT等温线、紫色线和光谱轨迹来限定的区域。红色区域包括在CIE1931色度图上由1600K的CCT等温线和紫色线之间的光谱轨迹、紫色线、连接ccx、ccy色坐标(0.61，0.21)和(0.47，0.28)的线和1600K的CCT等温线来限定的区域。青色区域包括在CIE1931色度图上由连接普朗克轨迹的线、3200K的CCT等温线、光谱轨迹和20000K的CCT等温线来限定的区域。红色、蓝色和青色通道的光谱功率分布可以落在表1和表2所示的最小和最大范围内。
在一些方面，本公开提供了使用本文所述的半导体器件产生白光的方法。在一些实施方式中，该方法可以包括以独立可控的量来驱动第一、第二和第三LED串，使得可以改变蓝色、红色和青色通道的相对强度以调节白光输出。
如所附权利要求书中所限定，一般公开内容和随后的进一步公开内容仅是示例性和说明性的，并且不限制本公开内容。鉴于本文提供的细节，本公开的其他方面对于本领域技术人员将是显而易见的。在附图中，相似的参考数字指示在不同的视图相应的部分。该参考文献将所有标注和注释特此通过引用并入本文，如同在本文中充分阐述一样。
附图说明
当结合附图阅读时，将进一步理解概要以及以下详细描述。为了说明本公开，在附图中示出了本公开的示例性实施方式；然而，本公开不限于所公开的特定方法、组合物和器件。另外，附图不一定按比例绘制。在附图中：
图1示出了根据本公开的发光器件的方面；
图2示出了根据本公开的发光器件的方面；
图3描绘了CIE1931色度图的曲线图，其示出了普朗克轨迹的位置；
图4A至图4D示出了根据本公开的发光器件的一些方面，包括用于由器件的组件所产生的光的一些合适的颜色范围；
图5示出了根据本公开的发光器件的一些方面，包括用于由器件的组件所产生的光的一些合适的颜色范围；
图6示出了根据本公开的发光器件的一些方面，包括用于由器件的组件所产生的光的一些合适的颜色范围；
图7A至图7B示出了本公开的实施方式的光显色性能特征和度量的数据表；
图8A至图8B示出了本公开的实施方式的光显色性能特征和度量的数据表；
图9A至图9B示出了本公开的实施方式的光显色性能特征和度量的数据表；
图10A至图10B示出了本公开的实施方式的光显色性能特征和度量的数据表；
图11A至图11B示出了本公开的实施方式的光显色性能特征和度量的数据表；
图12A至图12B示出了本公开的实施方式的光显色性能特征和度量的数据表；
图13A至图13B示出了本公开的实施方式的光显色性能特征和度量的数据表；
图14A至图14B示出了本公开的实施方式的光显色性能特征和度量的数据表；
图15A至图15B示出了本公开的实施方式的光显色性能特征和度量的数据表；
图16A-16D示出了与商用照明产品相比的本公开的实施方式的光显色性能特征和度量的数据表。
附图中的所有描述和标注在此通过引用并入本文，如同在此充分阐述。
具体实施方式
通过参考以下结合构成本公开一部分的附图和示例所作的详细说明，可以更容易地理解本公开。应当理解，本公开不限于本文描述和/或示出的特定器件、方法、应用、条件或参数，并且本文使用的术语仅用于通过示例描述特定示例，而不是旨在限制所要求的公开。此外，如在包括所附权利要求书的说明书中所使用的，单数形式“一(a)”、“一(an)”和“所述(the)”包括复数，并且对特定数值的引用至少包括该特定值，除非上下文明确另有规定。如本文所用，术语“多个”是指多于一个。当表达值的范围时，另一示例包括从一个特定值和/或至另一特定值。类似地，当通过使用先行词“约”将值表示为近似值时，将理解的是，特定值形成另一个示例。所有范围都是包括性的和可组合的。
应当理解，为清楚起见，本文在单独的示例的上下文中描述的本公开的某些特征也可以在单个示例性实施方式中组合提供。相反，为简洁起见，在单个示例性实施方式的上下文中描述的本公开的各种特征也可以单独地或以任何子组合来提供。进一步地，在范围内陈述的值的引用包括该范围内的每个值。
在一个方面，本公开提供了可以具有多个发光二极管(LED)串的半导体发光器件100。每个LED串可以具有一个或者多于一个的LED。如图1中示意性地描绘的，器件100可以包括一个或多个发光的LED串(101A/101B/101C)(用箭头示意性地示出)。在一些实施例中，LED串可以具有与其相关的受体发光体介质(102A/102B/102C)。从LED串发射的光与从受体发光体介质发射的光相结合，可以穿过一个或多个光学元件103。光学元件103可以是一个或多个扩散器、透镜、光导、反射元件或者其结合。在一些实施例中，在没有相关的发光体介质的情况下，可以提供一个或多个LED串101A/101B/101C。
受体发光体介质102A、102B或102C包括一种或多种发光材料，并且定位成接收由LED或其他半导体发光器件发射的光。在一些实施例中，受体发光体介质包括具有发光材料的层，该发光材料直接涂布或喷射到半导体发光器件上或其封装的表面上，和包括发光材料的透明密封材料，该发光材料布置为部分或完全覆盖半导体发光器件。受体发光体介质可以包括在其中混合一种或多种发光材料的一个介质层或类似层，多个堆叠层或介质，其每一个可以包括一种或多种相同或不同的发光材料，和/或多个间隔开的层或介质，其每一个可以包括相同或不同的发光材料。合适的密封剂是本领域技术人员已知的，并具有合适的光学、机械、化学和热特性。在一些实施方式中，密封剂可以包括二甲基硅树脂、苯基硅树脂、环氧树脂、丙烯酸和聚碳酸酯。在一些实施例中，受体发光体介质可以在空间上与LED或其封装的表面分离(即，远距离地定位)。在一些实施方式中，这种空间分离可涉及分离至少约1mm、至少约2mm、至少约5mm或至少约10mm的距离。在某些实施例中，在空间上隔离的发光体介质和一个或多个电激活发射器之间的导电热连通不是显著的。发光材料可以包括荧光体、闪烁体、昼光发光带、纳米荧光体、在用光照射时在可见光谱中发光的油墨、半导体量子点或其组合。在一些实施方式中，发光材料可以包括荧光体，该荧光体包括以下材料中的一种或多种：BaMg2Al16O27:Eu2+、BaMg2Al16O27:Eu2+,Mn2+、CaSiO3:Pb,Mn、CaWO4:Pb、MgWO4、Sr5Cl(PO4)3:Eu2+、Sr2P2O7:Sn2+、Sr6P5BO20:Eu、Ca5F(PO4)3:Sb、(Ba,Ti)2P2O7:Ti、Sr5F(PO4)3:Sb,Mn、(La,Ce,Tb)PO4:Ce,Tb、(Ca,Zn,Mg)3(PO4)2:Sn、(Sr,Mg)3(PO4)2:Sn、Y2O3:Eu3+、Mg4(F)GeO6:Mn、LaMgAl11O19:Ce、LaPO4:Ce、SrAl12O19:Ce、BaSi2O5:Pb、SrB4O7:Eu、Sr2MgSi2O7:Pb、Gd2O2S:Tb、Gd2O2S:Eu、Gd2O2S:Pr、Gd2O2S:Pr,Ce,F、Y2O2S:Tb、Y2O2S:Eu、Y2O2S:Pr、Zn(0.5)Cd(0.4)S:Ag、Zn(0.4)Cd(0.6)S:Ag、Y2SiO5:Ce、YAlO3:Ce、Y3(Al,Ga)5O12:Ce、CdS:In、ZnO:Ga、ZnO:Zn、(Zn,Cd)S:Cu,Al、ZnCdS:Ag,Cu、ZnS:Ag、ZnS:Cu、NaI:Tl、CsI:Tl、6LiF/ZnS:Ag、6LiF/ZnS:Cu,Al,Au、ZnS:Cu,Al、ZnS:Cu,Au,Al、CaAlSiN3:Eu、(Sr,Ca)AlSiN3:Eu、(Ba,Ca,Sr,Mg)2SiO4:Eu、Lu3Al5O12:Ce、Eu3+(Gd0.9Y0.1)3Al5O12:Bi3+,Tb3+、Y3Al5O12:Ce、(La,Y)3Si6N11:Ce、Ca2AlSi3O2N5:Ce3+、Ca2AlSi3O2N5:Eu2+、BaMgAl10O17:Eu、Sr5(PO4)3Cl:Eu、(Ba,Ca,Sr,Mg)2SiO4:Eu、Si6-zAlzN8-zOz:Eu(其中0<z≤4.2)；M3Si6O12N2:Eu(其中M＝碱土金属元素)、(Mg,Ca,Sr,Ba)Si2O2N2:Eu、Sr4Al14O25:Eu、(Ba,Sr,Ca)Al2O4:Eu、(Sr,Ba)Al2Si2O8:Eu、(Ba,Mg)2SiO4:Eu、(Ba,Sr,Ca)2(Mg、Zn)Si2O7:Eu、(Ba,Ca,Sr,Mg)9(Sc,Y,Lu,Gd)2(Si,Ge)6O24:Eu、Y2SiO5:CeTb、Sr2P2O7—Sr2B2O5:Eu、Sr2Si3O8-2SrCl2:Eu、Zn2SiO4:Mn、CeMgAl11O19:Tb、Y3Al5O12:Tb、Ca2Y8(SiO4)6O2:Tb、La3Ga5SiO14:Tb、(Sr,Ba,Ca)Ga2S4:Eu,Tb,Sm、Y3(Al,Ga)5O12:Ce、(Y,Ga,Tb,La,Sm,Pr,Lu)3(Al,Ga)5O12:Ce、Ca3Sc2Si3O12:Ce、Ca3(Sc,Mg,Na,Li)2Si3O12:Ce、CaSc2O4:Ce、Eu-活化的β-塞隆(Sialon)、SrAl2O4:Eu、(La,Gd,Y)2O2S:Tb、CeLaPO4:Tb、ZnS:Cu,Al、ZnS:Cu,Au,Al、(Y,Ga,Lu,Sc,La)BO3:Ce,Tb、Na2Gd2B2O7:Ce,Tb、(Ba,Sr)2(Ca,Mg,Zn)B2O6:K,Ce,Tb、Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu,Mn、(Sr,Ca,Ba)(Al,Ga,In)2S4:Eu、(Ca,Sr)8(Mg,Zn)(SiO4)4Cl2:Eu,Mn、M3Si6O9N4:Eu、Sr5Al5Si21O2N35:Eu、Sr3Si13Al3N21O2:Eu、(Mg,Ca,Sr,Ba)2Si5N8:Eu、(La,Y)2O2S:Eu、(Y,La,Gd,Lu)2O2S:Eu、Y(V,P)O4:Eu、(Ba,Mg)2SiO4:Eu,Mn、(Ba,Sr、Ca,Mg)2SiO4:Eu,Mn、LiW2O8:Eu、LiW2O8:Eu,Sm、Eu2W2O9、Eu2W2O9:Nb和Eu2W2O9:Sm、(Ca,Sr)S:Eu、YAlO3:Eu、Ca2Y8(SiO4)6O2:Eu、LiY9(SiO4)6O2:Eu、(Y,Gd)3Al5O12:Ce、(Tb,Gd)3Al5O12:Ce、(Mg,Ca,Sr,Ba)2Si5(N,O)8:Eu、(Mg,Ca,Sr,Ba)Si(N,O)2:Eu、(Mg,Ca,Sr,Ba)AlSi(N,O)3:Eu、(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO4)6Cl2:Eu、Mn、Eu,Ba3MgSi2O8:Eu,Mn、(Ba,Sr,Ca,Mg)3(Zn,Mg)Si2O8:Eu,Mn、(k-x)MgO.xAF2.GeO2:yMn4+(其中k＝2.8至5，x＝0.1至0.7，y＝0.005至0.015，A＝Ca、Sr、Ba、Zn或其混合物)、Eu-活化的α-塞隆(Sialon)、(Gd,Y,Lu,La)2O3:Eu、Bi、(Gd,Y,Lu,La)2O2S:Eu,Bi、(Gd,Y,Lu,La)VO4:Eu,Bi、SrY2S4:Eu,Ce、CaLa2S4:Ce,Eu、(Ba,Sr,Ca)MgP2O7:Eu、Mn、(Sr,Ca,Ba,Mg,Zn)2P2O7:Eu,Mn、(Y,Lu)2WO6:Eu,Ma、(Ba,Sr,Ca)xSiyNz:Eu,Ce(其中x、y和z是等于或大于1的整数)、(Ca,Sr,Ba,Mg)10(PO4)6(F,Cl,Br,OH):Eu,Mn、((Y,Lu,Gd,Tb)1-x-yScxCey)2(Ca,Mg)(Mg,Zn)2+rSiz-qGeqO12+δ、SrAlSi4N7、Sr2Al2Si9O2N14:Eu、M1 aM2 bM3 cOd(其中M1＝包括至少Ce的活化剂元素，M2＝二价金属元素，M3＝三价金属元素，0.0001≤a≤0.2，0.8≤b≤1.2，1.6≤c≤2.4和3.2≤d≤4.8)、A2+xMyMnzFn(其中A＝Na和/或K；M＝Si和Al，以及-1≤x≤1，0.9≤y+z≤1.1，0.001≤z≤0.4和5≤n≤7)、KSF/KSNAF、或(La1-x-y、Eux、Lny)2O2S(其中0.02≤x≤0.50和0≤y≤0.50、Ln＝Y3+、Gd3+、Lu3+、Sc3+、Sm3+或Er3+)。在一些优选的实施方式中，发光材料可以包括荧光粉，该荧光粉包括以下材料的一种或多种：CaAlSiN3:Eu、(Sr,Ca)AlSiN3:Eu、BaMgAl10O17:Eu、(Ba,Ca,Sr,Mg)2SiO4:Eu、β-SiAlON、Lu3Al5O12:Ce、Eu3+(Cd0.9Y0.1)3Al5O12:Bi3+,Tb3+、Y3Al5O12:Ce、La3Si6N11:Ce、(La,Y)3Si6N11:Ce、Ca2AlSi3O2N5:Ce3+、Ca2AlSi3O2N5:Ce3+,Eu2+、Ca2AlSi3O2N5:Eu2+、BaMgAl10O17:Eu2+、Sr4.5Eu0.5(PO4)3Cl、或M1 aM2 bM3 cOd(其中M1＝包括Ce活化剂元素，M2＝二价金属元素，M3＝三价金属元素，0.0001≤a≤0.2，0.8≤b≤1.2，1.6≤c≤2.4和3.2≤d≤4.8)。在进一步的优选实施例中，发光材料可以包括荧光粉，该荧光粉包括以下材料的一种或多种：CaAlSiN3:Eu、BaMgAl10O17:Eu、Lu3Al5O12:Ce、或Y3Al5O12:Ce。
本发明的一些实施例涉及固态发射器封装的使用。固态发射器封装通常包括至少一个用封装元件封装的固态发射器芯片，以提供环境和/或机械保护、颜色选择、光聚焦以及能够实现与外部电路的电气连接的电引线、触点或迹线。密封剂材料，可选地包括发光材料，可以设置在固态发射器封装中的固态发射器上。可以在单个封装中提供多个固态发射器。包括多个固态发射器的封装可包括以下至少之一：布置成将功率传导到固态发射器的单个支架、布置成反射从每个固态发射器发射的光的至少一部分的单个反射器、支撑每个固态发射器的单个底座，以及布置成透射从每个固态发射器发射的光的至少一部分的单个透镜。固态封装(例如，串联布线)中的各个LED或LED组可以分别控制。如图2中示意性地示出的，多个固态封装200可以布置在单个半导体发光器件100中。单独的固态发射器封装或固态发射器封装组(例如，串联布线)可以分别控制。可以通过使用本领域技术人员已知的控制元件将驱动电流独立地施加到相关组件来提供对单个发射器、发射器组、单个封装或封装组的单独控制。在一个实施例中，至少一个控制电路201可包括电流供应电路，该电流供应电路配置成独立地向每个单独的固态发射器、固态发射器组、单独的固态发射器封装或固态发射器封装器施加通态驱动电流。这样的控制可以响应于控制信号(可选地包括至少一个布置成感测电、光和/或热特性和/或环境条件的传感器202)，并且控制系统203可以配置成选择性地提供一个或多个控制信号传输到至少一个电流供应电路。在各种实施例中，流向不同电路或电路部分的电流可以是预设的、用户定义的或响应于一个或多个输入或其他控制参数。在一些实施例中，本公开的器件可以设有电路，该电路配置成生成跨不同固态发射器封装或颜色通道的相对强度的单个组合，以提供固定的CCT光模块。半导体发光器件的设计和制造对于本领域技术人员是众所周知的，因此将省略其进一步的说明。
图3示出了1931年国际照明委员会(CIE)色度图。CIE1931色度图是二维色度空间，其中每个可见颜色都由具有x坐标和y坐标的点表示。完全饱和的(单色的)颜色出现在图的外部边缘，而饱和度较低的颜色(表示波长的组合)出现在图的内部。本文所使用的术语“饱和”意指具有至少85％的纯度，术语“纯度”对本领域技术人员具有公知的含义，并且用于计算纯度的程序对于本领域技术人员是公知的。普朗克轨迹或黑体轨迹(BBL)，由图上的第150行表示，随着黑体的温度从约1000K变为10,000K，白炽黑体在色度空间中呈现的颜色。黑体轨迹从低温(约1000K)的深红色到橙色、淡黄白色、白色，最后在极高的温度下呈蓝白色。将与色度空间中的特定颜色相对应的黑体辐射体的温度称为“相关色温”。一般地，对应于约2700K至约6500K的相关色温(CCT)的光被视为“白”光。特别地，如本文中所使用的，“白光”一般是指具有色度点的光，该色度点位于黑体轨迹上具有CCT在2700K和6500K之间的点的10-阶麦克亚当椭圆内。然而，应当理解，如果需要，可以使用更严格或更松散的白光限定。例如，白光可以是指具有色度点的光，该色度点位于黑体轨迹上具有CCT在2700K和6500K之间的点的7-阶麦克亚当椭圆内。距黑体轨迹的距离可以在CIE1960色度图中测量，并用符号Δuv或DUV表示。如果色度点在普朗克轨迹之上，DUV用正数表示；如果色度点在该轨迹之下，DUV用负数表示。如果DUV是足够的正数，则在同一CCT下，光源可能会呈现绿色或淡黄色。如果DUV是足够的负数，则在同一CCT下，光源可呈紫色或粉红色。对于特定的CCT值，观察者可能更喜欢普朗克轨迹上方或下方的光。DUV计算方法是本领域普通技术人员公知的，并且在ANSI C78.377,American National Standard for Electric Lamps—Specifications for the Chromaticity of Solid State Lighting(SSL)Products中进行了更充分的描述，出于所有目的，其全部内容通过引用并入本文。图表上还显示了表示CIE标准照明体D65的点。D65照明体旨在表示平均昼光，以及具有约为6500K的CCT，并且光谱功率分布在Joint ISO/CIE Standard,ISO 10526:1999/CIE S005/E-1998,CIEStandard Illuminants for Colorimetry中进行了更充分的描述，出于所有目的，其全部内容通过引用并入本文。
光源发射的光可以用色度图(例如CIE1931色度图)上的点表示，该点在图的X-Y轴上具有表示为(ccx，ccy)的色坐标。色度图上的区域可表示具有相似色坐标的光源。
可以使用显色指数(“CRI”)，也称为CIE Ra值，来表征光源在照明物体中准确复现颜色的能力。光源的Ra值是当照明八个参考颜色R1-R8时，照明系统与参考黑体辐射体或昼光光谱的比较的显色程度的相对测量值的修正平均值。因此，Ra值是当物体被特定的灯照亮时物体表面颜色变化的相对量度。如果被照明系统照亮的一组测试颜色的色坐标与被等效CCT的参考光源照射的相同测试颜色的色坐标相同，则Ra值等于100。对于小于5000K的CCT，CRI计算过程中使用的参考照明体为黑体辐射体的SPD(光谱功率分布)；对于高于5000K的CCT，使用根据昼光数学模型计算的假想SPD。选择这些参考源分别近似于白炽灯和昼光。昼光一般地具有接近100的Ra值，白炽灯泡具有约95的Ra值，荧光灯通常具有约70至85的Ra值，而单色光源具有基本上为零的Ra值。一般认为Ra值小于50的用于一般照明应用的光源非常差，并且通常仅在经济问题排除其他替代方案的应用中使用。CIE Ra值的计算在Commission Internationale de
Figure BDA0002678651760000101
1995.Technical Report:Method ofMeasuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources,CIENo.13.3-1995.Vienna,Austria:Commission Internationale de
Figure BDA0002678651760000102
中进行了更充分的描述，出于所有目的，其全部内容通过引用并入本文。除了Ra值外，还可以基于光源呈现7种附加颜色R9-R15的能力来评估光源，这些颜色分别包括逼真的颜色，例如红色、黄色、绿色、蓝色、白种人肤色(R13)、树叶绿色和亚洲人肤色(R15)。呈现饱和红色参考颜色R9的能力可以用R9显色值(“R9值”)来表示。光源可以通过计算色域面积指数(“GAI”)来进一步评估。通过在二维空间中确定CIE Ra值来连接显色的色点，将形成色域面积。使用与CRI相同的一组颜色，将光源形成的色域面积除以参考光源形成的色域面积，即可计算出色域面积指数。GAI使用等能光谱作为参考源，而不是黑体辐射体。可以通过使用由黑体辐射体在与光源等效的CCT下形成的色域面积来计算与黑体辐射体有关的色域面积指数(“GAIBB”)。
可以使用IES Method for Evaluating Light Source Color Rendition,Illuminating Engineering Society,Product ID:TM-30-15(在本文中称为“TM-30-15标准”)中描述的度量来表征光源在照明对象中准确复现颜色的能力，出于所有目的，其全部内容通过引用并入本文。TM-30-15标准描述了包括色彩保真度指数(Rf)和色域指数(Rg)在内的度量，此度量可以基于用于99个色评估样本(“CES”)的光源显色度来计算出的度量。99个CES提供了统一的颜色空间覆盖范围，旨在成为光谱灵敏度中性色，并提供与各种真实物体相对应的颜样本。Rf值范围从0到100，并且表示为与参考光源相比，照明体显色的保真度。Rg值提供了光源相对于参照照明体提供的色域的度量。Rg的范围取决于所测试光源的Rf值。根据CCT选择参照照明体。对于小于或等于4500K的CCT值，使用普朗克辐射体。对于大于或等于5500K的CCT值，使用CIE日光照明体。在4500K与5500K之间，根据以下等式，使用了普朗克辐射体和CIE日光照明体的比例混合：
Figure BDA0002678651760000111
其中Tt是CCT值，Sr,M(λ,Tt)是比例混合参照照明体，Sr,P(λ,Tt)是普朗克辐射，以及Sr,D(λ,Tt)是CIE日光照明体。
昼夜节律照度(CLA)是对昼夜节律有效光的测量，入射角膜的光的光谱辐照度分布经过加权，以反映人类在一小时暴露后褪黑素抑制作用下对人体昼夜节律系统的光谱敏感度，以及CS，这是从阈值(CS＝0.1)到饱和度(CS＝0.7)角膜光谱加权辐照度的有效性。对CLA的值进行缩放，使得在2856K(称为CIE光源A)下产生1000lux(可视勒克斯)的白炽光源(称为CIE光源A)将产生1000单位的昼夜节律lux(CLA)。CS值是转换后的CLA值，对应于褪黑色素产生中点期间直径为2.3mm的瞳孔在曝光一小时后的相对褪黑素抑制。CS是由
Figure BDA0002678651760000112
来计算。CLA的计算在Rea et al.,“Modelling the spectralsensitivity of the human circadian system,”Lighting Research and Technology,2011；0:1–12,和Figueiro et al.,“Designing with Circadian Stimulus”,October2016,LD+A Magazine,Illuminating Engineering Society of North America中进行了更充分的描述，出于所有目的，其全部内容通过引用并入本文。Figueiro等人描述了眼睛在一天的早期至少在一小时内暴露于0.3或更大的CS，对刺激昼夜节律系统是有效的，并且与更好的睡眠、改善行为和情绪有关。
等值黑视素勒克斯(EML)可测量人体昼夜节律和神经生理学光反应的感光输入，如在Lucas et al.,“Measuring and using light in the melanopsin age.”Trends inNeurosciences,Jan 2014,Vol.37,No.1,pages 1-9，出于所有目的，其全部内容(包括所有附录)通过引用并入本文。基于32岁的标准观察者，将黑视素勒克斯加权为具有λmax480nm的光色素，并进行了接受前过滤，这在Appendix A,Supplementary Data to Lucas et al.(2014),User Guide:Irradiance Toolbox(Oxford 18th October 2013),University ofManchester,Lucas Group中进行了更充分的描述，出于所有目的，其全部内容通过引用并入本文。
蓝光危害(BLH)提供了一种测量由辐射暴露引起的光化学诱导视网膜损伤的可能性的方法。蓝光危害在IEC/EN 62471,Photobiological Safety of Lamps and LampSystems and Technical Report IEC/TR 62778：Application of IEC 62471for theassessment of blue light hazard to light sources and luminaires中进行了描述，出于所有目的，其全部内容通过引用并入本文。BLH因子可以以(加权功率/勒克斯)表示，单位为μW/cm2/lux。
在一些方面，本公开涉及提供具有特定视觉能量和昼夜能量性能的光的照明装置和方法。许多优点在本领域中是已知的，其中一些在Ji Hye Oh,Su Ji Yang and YoungRag Do,“Healthy,natural,efficient and tunable lighting:four-package whiteLEDs for optimizing the circadian effect,color quality and visionperformance,”Light:Science&Applications(2014)3:e141-e149中有描述，出于所有目的，其全部内容(包括补充信息)通过引用并入本文。辐射的光效能(“LER”)可以由光通量与辐射通量之比(S(λ))来计算，即使用以下公式评估光源的光谱功率分布：
Figure BDA0002678651760000121
辐射的昼夜节律效能(“CER”)可由昼夜光通量与辐射通量之比来计算，公式如下：
Figure BDA0002678651760000122
昼夜节律行为因子(“CAF”)可以由CER与LER的之比来限定，公式如下：
Figure BDA0002678651760000123
术语“blm”是指生物流明，用于测量昼夜节律通量的单位，也称为昼夜节律流明。术语“lm”是指视觉流明。V(λ)为明视觉光谱光视效能函数，C(λ)为昼夜节律光谱灵敏度函数。本文中的计算使用了来自Gall et al.,Proceedings of the CIE Symposium 2004on Light and Health:Non-Visual Effects,30September–2October 2004；Vienna,Austria 2004.CIE:Wien,2004,pp129–132的昼夜节律光谱灵敏度函数C(λ)，出于所有目的，其全部内容通过引用并入本文。通过在昼夜节律光谱灵敏度函数内积分光量(毫瓦)并将该值除以明视觉流明数，可以得到特定光源的褪黑激素抑制效果的相对度量。通过将明视觉流明除以100，可以获得表示为褪黑激素抑制毫瓦每百流明的按比例缩放的相对度量。在本申请以及附图和表格中，使用与前述计算方法一致的术语“褪黑激素抑制毫瓦每百流明”。
光源提供照明的能力允许临床观察发绀是基于光源在可见光谱的红色部分(特别是660nm附近)的光谱功率密度。发绀观察指数(“COI”)由AS/NZS 1680.2.5InteriorLighting Part 2.5:Hospital and Medical Tasks,Standards Australia,1997来限定，出于所有目的，其全部内容(包括所有附录)通过引用并入本文。COI适用于约3300K至约5500K的CCT，并且其值优选地小于约3.3。如果光源在660nm附近的输出太低，则患者的肤色可能会变暗，并可能被误诊为发绀。如果光源在660nm的输出太高，它可能会掩盖任何发绀，并且当它出现时可能无法诊断。COI是无量纲的数字，并且由光源的光谱功率分布来计算。COI值通过计算在50％和100％的氧饱和度下在测试光源下观察到的血液与参考灯(4000K普朗克光源)下观察到的血液之间的色差并将结果取平均值来计算。COI值越低，在所考虑的光源照射下，颜色外观的变化越小。
光源在被照明物体中准确复现颜色的能力可通过影视照明一致性指数(“TLCI-2012”或“TLCI”)值Qa来表征，这在EBU Tech 3355,Method for the Assessment of theColorimetric Properties of Luminaires,European Broadcasting Union(“EBU”),Geneva,Switzerland(2014),and EBU Tech 3355-s1,An Introduction toSpectroradiometry中进行了充分的描述，出于所有目的，其全部内容(包括所有附录)通过引用并入本文。TLCI将测试光源与参考光源进行比较，该参考光源被指定为其色度落在普朗克轨迹或日光轨迹上并且具有测试光源的CCT的色温。如果CCT小于3400K，则假定为普朗克辐射体。如果CCT大于5000K，则假定为日光辐射体。如果CCT在3400K和5000K之间，则假定为混合光源，即3400K的普朗克与5000K的昼光之间的线性插值。因此，有必要计算普朗克和日光辐射体的光谱功率分布。两种操作的数学方法在本领域中是已知的，并且在CIETechnical Report 15:2004,Colorimetry 3rd ed.,International Commission onIllumination(2004)中进行了更充分的描述，出于所有目的，其全部内容通过引用并入本文。
在一些示例性实施方式中，本公开提供了包括多个LED串的半导体发光器件100，其中每个LED串具有包括发光材料的受体发光体介质。每串中的LED和每串中的发光体介质一起发出具有色点在CIE1931色度图的颜色范围内的不饱和光。CIE1931色度图中的“颜色范围”是指限定一组色坐标(ccx，ccy)的有界区域。
在一些实施方式中，半导体发光器件100中存在四个LED串(101A/101B/101C)。一个或多个LED灯串可以具有受体发光体介质(102A/102B/102C)。第一LED串101A和第一受体发光体介质102A一起可以发射具有在蓝色范围内的第一色点的第一光。第一LED串101A和第一受体发光体介质102A的组合在本文中也被称为“蓝色通道”。第二LED串101B和第二受体发光体介质102B一起可以发射具有在红色范围内的第二色点的第二光。第二LED串101A和第二受体发光体介质102A的组合在本文中也被称为“红色通道”。第三LED串101C和第三受体发光体介质102C一起可以发射具有在青色范围内的第三色点的第三光。第三LED串101C和第三受体发光体介质102C的组合在本文中也被称为“青色通道”。
可以给第一、第二和第三LED串101A/101B/101C提供独立施加的导通状态驱动电流，以便调节由每个串和发光体介质一起产生的第一、第二和第三不饱和光的强度。通过以受控方式改变驱动电流，可以调整从半导体发光器件100发射的总光的色坐标(ccx,ccy)。在一些实施方式中，半导体发光器件100可以提供具有不同光谱功率分布轮廓的基本上相同的色坐标的光，这可以导致在相同CCT下的不同光特性。在一些实施方式中，可以以从两个LED串产生光的模式产生白光。在一些实施方式中，仅使用第一、第二和第三LED串，即蓝色、红色和青色通道来产生白光。在一些实施方式中，仅两个LED串在白光的产生期间发光，因为另一LED串不需要在具有所需显色性能的所需色点处产生白光。在某些实施方式中，可在两种不同的操作模式(两个或多个通道的不同组合)中提供从器件发射的总光的基本相同的色坐标(ccx，ccy)，但具有不同的显色性、昼夜节律或其他性能度量，使得所产生的光的功能特性可以被用户所期望地选择。
图4-6描绘了对于本公开的一些实施方式的合适的颜色范围。图4A描绘了蓝色范围301A，该蓝色范围由连接普朗克轨迹的无穷大点的ccx、ccy色坐标(0.242，0.24)和(0.12，0.068)的线、从4000K和无穷大CCT的普朗克轨迹、4000K的CCT等温线、紫色线和光谱轨迹来限定。图4B描绘了红色范围302A，该红色范围由1600K的CCT等温线和紫色线之间的光谱轨迹、紫色线、连接ccx、ccy色坐标(0.61，0.21)和(0.47，0.28)的线和1600K的CCT等温线来限定。图4C描绘了青色范围304A，该青色范围由连接普朗克轨迹的线、3200K的CCT等温线、光谱轨迹和20000K的CCT等温线来限定。应当理解，对于颜色范围301A、302A、304A，在所描述的边界中的任何间隙或开口都应当用直线封闭以连接相邻的端点，以便为每个颜色范围限定封闭的边界。
在一些实施方式中，合适的颜色范围可以比上述颜色范围窄。图5描绘了对于本公开的一些实施方式的一些合适的颜色范围。蓝色范围301B可以由20000K的CCT处的60-阶麦克亚当椭圆，低于普朗克轨迹的40个点来限定。红色范围302B可以由1200K的CCT处的20-阶麦克亚当椭圆，低于普朗克轨迹的20个点来限定。图4D中所示的青色范围304B可由中心位于5600K的CCT处的高于普朗克轨迹的46个点的41-阶麦克亚当椭圆和普朗克轨迹来限定。图6描绘了适合于本公开的一些实施方式的一些进一步的颜色范围。蓝色范围301C由CIE1931色度图上的多边形区域来限定，该多边形区域由以下ccx，ccy色坐标限定：(0.22，0.14)，(0.19，0.17)，(0.26，0.26)，(0.28，0.23)。红色色域302C由CIE1931色度图上的多边形区域限定，该多边形区域由以下ccx，ccy色坐标限定：(0.53，0.41)，(0.59，0.39)，(0.63，0.29)，(0.58，0.30)。
在一些实施方式中，第一、第二和第三LED串中的LED可以是峰值发射波长在535nm或以下的LED。在一些实施方案中，LED发射具有在约360nm与约535nm之间的峰值发射波长的光。在一些实施方式中，第一、第二和第三LED串中的LED可以由氮化铟镓半导体材料形成。在一些优选实施方式中，第一、第二和第三LED串可具有峰值波长在约405nm与约485nm之间、在约430nm与约460nm之间、在约430nm与约455nm、在约430nm与约440nm之间、在约440nm与约450nm之间、在约440nm与约445nm之间，或在约445nm与约450nm之间的LED。在第一、第二和第三LED串中使用的LED可具有在约10nm和约30nm之间的半峰全宽波长范围。在一些优选实施方式中，第一、第二和第三LED串可以包括一个或多个颜色标识码1、2、3、4、5或6的LUXEON Z Color Line royal blue LED(产品代码LXZ1-PR01)或颜色标识码1或2的一个或多个LUXEON Z Color Line blue LED(LXZ1-PB01)(Lumileds Holding B.V.,Amsterdam,Netherlands)。在一些实施方式中，第三LED串中使用的LED可以具有峰值发射波长在约360nm与约535nm之间、在约380nm与约520nm之间、在约470nm与约505nm之间、约480nm、约470nm、约460nm、约455nm、约450nm或约445nm的LED。也可以使用其他制造商(例如OSRAM GmbH和Cree,Inc.)的类似LED，只要它们具有合适值的峰值发射和半峰全宽波长。
在利用发射波长在约360nm和约535nm之间的基本上饱和的光的LED的实施方式中，器件100可以包括用于每个LED的合适的受体发光体介质，以便产生具有在本文描述的合适的蓝色范围301A-C、红色范围302A-C以及青色范围304A-B的色点的光。由每个LED串发射的光，即由LED(一个或多个)和相关的受体发光体介质发射的光一起可以具有光谱功率分布(“SPD”)，其光谱功率与可见波长光谱的功率之比为从约380nm至约780nm。尽管不希望受到任何特定理论的束缚，推测使用这种LED与受体发光体介质组合来产生在合适的颜色范围301A-C、302A-C以及304A-B内的不饱和光，对于来自单个器件100的跨越CCT的预定范围的白光提供改善的显色性能。进一步地，尽管不希望受到任何特定理论的束缚，推测使用这种LED与受体发光体介质组合来产生在合适的颜色范围301A-C、302A-C以及304A-B内的不饱和光，对于来自单个器件100的跨越CCT的预定范围的白光提供改善的光显色性能、提供更高的EML性能和显色性能。表1和表2列出了四个LED灯串(101A/101B/101C)与受体发光体介质(102A/102B/102C)发射的光的光谱功率分布比率的一些合适范围。这些表示出了波长范围内的光谱功率比率，其中任意参考波长范围被选择用于每个颜色范围，并且标准化为100.0的值。表1和表2示出了对于蓝色、红色和青色范围内的色点，在相对于值为100.0的标准化范围内的各种范围内的光谱强度的合适的最小值和最大值。尽管不希望受到任何特定理论的束缚，但据推测，由于与使用更饱和的颜色的照明仪器和方法相比，产生的具有红色、蓝色和青色范围内的色点的光的光谱功率分布包含跨越可见波长内的更高的光谱强度，这允许除R1-R8以外的测试颜色的改善的显色性。
Figure BDA0002678651760000161
Figure BDA0002678651760000162
在一些实施方式中，青色通道可以具有某些光谱功率分布。表3示出了对于青色通道的一些非限制性实施例中在波长范围内的光谱功率的比率，其中为青色范围选择了任意参考波长范围，并将其归一化为100.0的值。表5提供了表3的示例性青色通道的ccx，ccy色坐标和主波长。在某些实施方式中，青色通道可以具有在一个或多个波长范围中的光谱功率的光谱功率分布，该一个或多个波长范围与参考波长范围不同，其与表3所示的值相比，增加或减少的范围在：大于或小于30％内、大于或小于20％内、大于或小于10％内或大于或小于5％内。
在一些实施方式中，红色通道可以具有某些光谱功率分布。表3和表4示出了用于可以在本公开的一些实施方式中使用的红色通道的波长范围内的光谱功率的比率，其中为红色范围选择了任意参考波长范围，并将其归一化为100.0的值。示例性的红色通道1具有ccx，ccy色坐标(0.5735，0.3007)和约641nm的主波长。示例性的红色通道2具有ccx,ccy色坐标(0.5842，0.3112)和约625nm的主波长。在某些实施例中，红色通道可以具有在一个或多个波长范围中的光谱功率的光谱功率分布，该一个或多个波长范围与参考波长范围不同，其与表3和表4所示的值相比，增加或减少的范围在：大于或小于30％内、大于或小于20％内、大于或小于10％内或大于或小于5％内。
在一些实施方式中，蓝色通道可以具有某些光谱功率分布。表3和表4示出了用于可以在本公开的一些实施方式中使用的蓝色通道的波长范围内的光谱功率的比率，其中为蓝色范围选择了任意参考波长范围，并将其归一化为100.0的值。示例性的蓝色通道1具有ccx，cyy色坐标(0.252，0.223)和约470nm的主波长。示例性的蓝色通道2具有ccx，ccy色坐标(0.2625，0.1763)和约381nm的主波长。在某些实施例中，蓝色通道可以具有在一个或多个波长范围中的光谱功率的光谱功率分布，该一个或多个波长范围与参考波长范围不同，其与表3和表4所示的值相比，增加或减少的范围在：大于或小于30％内、大于或小于20％内、大于或小于10％内或大于或小于5％内。
Figure BDA0002678651760000181
Figure BDA0002678651760000191
当由其各自的LED串(101A/101B/101C)——其包括发光材料，例如在2016年1月28日提交的标题为“Compositions for LED Light Conversions”的待审申请PCT/US2016/015318中公开的发光材料，其全部内容通过引用被并入本文，如同在此被完全阐释——激发时，发光材料的掺杂物可用于发光体介质(102A/102B/102C)以产生具有期望的饱和色点的发光体介质。通过利用总的发光材料与并入其中的密封材料的不同比率，传统上期望的组合输出光可以沿着LED串输出光色点和相关的受体发光体介质的饱和色点之间的连线产生。增加光学路径中发光材料的量将使输出光色点朝向发光体介质的饱和色点位移。在一些情况下，受体发光体介质的期望的饱和色点可以通过以一定比率掺混两种或更多种发光材料实现。可以经由本领域已知的方法测定实现期望的饱和色点的合适比率。一般而言，可以处理发光材料的任何掺混物，如同它们是单一发光材料，因此可以调节掺混物中发光材料的比率以继续满足具有不同峰值发射波长的LED串的目标CIE值。可以响应于在LED串(101A/101B/101C)中使用的选择的LED，其可以具有在从约360nm至约535nm的范围内的不同峰值发射波长，可以针对期望的激发调整发光材料。用于调整发光材料的响应的适合的方法在本领域是已知的，并且可以包括例如改变荧光体内掺杂剂的浓度。在本公开的一些实施方式中，发光体介质可设有两种类型的发光材料的组合。第一种类型的发光材料响应相关的LED串发射在约515nm和约590nm之间的峰值发射处发射光。第二种类型的发光材料响应相关的LED串在约590nm和约700nm之间的峰值发射处发射。在一些情况下，本文公开的发光体介质可以由该段落中描述的第一和第二类型中的至少一种发光材料的组合形成。在实施中，第一种类型的发光材料可以响应相关的LED串发射在约515nm、525nm、530nm、535nm、540nm、545nm、550nm、555nm、560nm、565nm、570nm、575nm、580nm、585nm或590nm的峰值发射处发射光。在优选的实施中，第一种类型的发光材料可以在约520nm至约555nm之间的峰值发射处发射光。在实施中，第二种类型的发光材料可以响应相关的LED串发射在约590nm、约595nm、600nm、605nm、610nm、615nm、620nm、625nm、630nm、635nm、640nm、645nm、650nm、655nm、670nm、675nm、680nm、685nm、690nm、695nm或670nm的峰值发射处发射光。在优选的实施中，第一种类型的发光材料可以在约600nm至约670nm之间的峰值发射处发射光。第一和第二种类型的一些示例性发光材料在本文其它地方被公开并且被称为组合物A-F。表6显示了一些示例性发光材料和性质的方面：
Figure BDA0002678651760000211
组合物A-F的掺混物可以用于发光体介质(102A/102B/102C)以产生当由其各自的LED串(101A/101B/101C)激发时具有期望的饱和色点的发光体介质。在一些实施方案中，一种或多种组合物A-F的一种或多种掺混物可用于产生发光体介质(102A/102B/102C)。在一些优选的实施方式中，一种或多种组合物A、B和D和一种或多种组合物C、E和F可以被组合以产生发光体介质(102A/102B/102C)。在一些优选的实施方式中，用于发光体介质(102A/102B/102C)的密封剂包括具有约1.1mg/mm3的密度和约1.545或从约1.4至约1.6的折射率的基体材料。在一些实施方式中，组合物A可以具有约1.82的折射率和从约18微米至约40微米的粒径。在一些实施方式中，组合物B可以具有约1.84的折射率和从约13微米至约30微米的粒径。在一些实施方式中，组合物C可具有约1.8的折射率和从约10微米至约15微米的粒径。在一些实施方式中，组合物D可具有约1.8的折射率和约10微米至约15微米的粒径。用于组合物A、B、C和D的适合的荧光体材料可以商购自荧光体制造商，例如MitsubishiChemical Holdings Corporation(日本东京)、Intematix Corporation(加利福尼亚州弗里蒙特)、EMD Performance Materials of Merck KGaA(德国达姆施塔特)以及PhosphorTech Corporation(佐治亚州肯尼索)。
在一些方面，本公开提供了能够在一定范围CCT值内产生可调白光的半导体发光器件。在一些实施方式中，本公开的器件可以在沿着7-阶麦克亚当椭圆内的预定路径的色点处产生白光，该7-阶麦克亚当椭圆围绕相关色温在1800K和10000K之间的黑体轨迹上的任何点。在一些实施方式中，该器件可配置成产生对应于沿着预定的路径的多个点的第四不饱和光，在每个点处产生的光具有的光为：Rf大于或等于约80，Rg大于或等于约90且小于或等于约110，或两者皆有。在一些实施方式中，半导体发光器件可配置成产生对应于沿着预定路径的多个点的第四不饱和光，在每个点处产生的光具有的光为：沿着相关色温在约2700K和约10000K之间的点，Ra大于或等于约85，R9大于或等于85，或两者皆有。在一些实施方式中，半导体发光器件可配置成产生对应于沿着预定的路径的多个点的第四不饱和光，在每个点产生的光具有以下的一个或多个：沿着相关色温高于约2100K的点，EML大于或等于约0.5；沿着相关色温高于约2400K的点，EML大于或等于约0.6；沿着相关色温高于约3000K的点，EML大于或等于约0.75；沿着相关色温高于约4500K的点，EML大于或等于约1.0；沿着相关色温高于约6000K的点，EML大于或等于约1.2。在一些实施方式中，半导体发光器件可配置成产生对应于沿着预定的路径的多个点的第四不饱和光，在每个点产生的光具有的光为：R13大于或等于约85，R15大于或等于约85，或两者皆有。在一些实施方式中，半导体发光器件可具有蓝色区域，该蓝色区域包括在CIE1931色度图上由连接普朗克轨迹的无穷大点的ccx、ccy色坐标(0.242，0.24)和(0.12，0.068)的线、从4000K和无穷大CCT的普朗克轨迹、4000K的CCT等温线、紫色线和光谱轨迹来限定的区域。在一些实施方式中，半导体发光器件可以具有红色区域，该红色区域包括在CIE1931色度图上由1600K的CCT等温线和紫色线之间的光谱轨迹、紫色线、连接ccx、ccy色坐标(0.61，0.21)和(0.47，0.28)的线和1600K的CCT等温线来限定的区域。在一些实施方式中，半导体发光器件可以具有青色区域，该青色区域可包括在CIE1931色度图上由连接普朗克轨迹的线、3200K的CCT等温线、光谱轨迹和20000K的CCT等温线来限定的区域。在一些实施方式中，半导体发光器件可以具有青色区域，该青色区域可包括在CIE1931色度图上由中心位于5600K的CCT处的高于普朗克轨迹的46个点的41-阶麦克亚当椭圆和普朗克轨迹来限定的区域。在一些实施方式中，半导体发光器件可以具有用于红色通道的光谱功率分布，该光谱功率分布落在表1和表2所示的最小和最大范围内。在一些实施方式中，半导体发光器件可以具有用于蓝色通道的光谱功率分布，该光谱功率分布落在表1和表2所示的最小和最大范围内。在一些实施方式中，半导体发光器件可以具有用于青色通道的光谱功率分布，该光谱功率分布落在表1和表2所示的最小和最大范围内。在一些实施方式中，半导体发光器件可以在一个或多个波长范围内具有红色通道的光谱功率分布，所述一个或多个波长范围与参考波长范围不同，其与表3和表4所示的红色通道的值相比，增加或减少的范围在：大于或小于30％内、大于或小于20％内、大于或小于10％内或大于或小于5％内。在一些实施例中，半导体发光器件可以在一个或多个波长范围内具有蓝色通道的光谱功率分布，所述一个或多个波长范围与参考波长范围不同，其与表3和表4所示的蓝色通道的值相比，增加或减少的范围在：大于或小于30％内、大于或小于20％内、大于或小于10％内或大于或小于5％内。在一些实施方式中，半导体发光器件可以在一个或多个波长范围内具有青色通道的光谱功率分布，所述一个或多个波长范围与参考波长范围不同，其与表3所示的青色通道的值相比，增加或减少的范围在：大于或小于30％内、大于或小于20％内、大于或小于10％内或大于或小于5％内。在一些实施方式中，半导体发光器件可以具有如表5所示的青色通道的青色色点的青色通道。在一些实施方案中，所述器件可配置成以产生对应于沿预定路径的多个点的第四不饱和光，其中在每一点处产生具有BLH因子小于0.05μW/cm2/lux的光。在一些实施例中，所述装置可配置成产生对应于沿着预定路径的多个点的第四不饱和光，在每个点产生的光具有的光为以下的一个或多个：沿着相关色温低于约2100K的点，BLH因子小于或等于约0.01；沿着相关色温低于约2400K左右的点，BLH因子小于或等于约0.015；沿着相关色温低于约3000K的点，BLH因子小于或等于约0.025；沿着相关色温低于约4000K的点，BLH因子小于或等于约0.050；沿着相关色温低于约6500K的点，BLH因子小于或等于约0.060。在一些实施例中，所述器件配置成产生对应于沿着预定路径的多个点的第四不饱和光，在每个点处产生的光具有的光的EML与BLH因子之比为：大于或等于约15、大于或等于约20、大于或等于约21、大于或等于约22、大于或等于约23、大于或等于约24、大于或等于约25、大于或等于约26、大于或等于约27、大于或等于约28、大于或等于约29、大于或等于约30、大于或等于约35、或大于或等于约40。提供较高的EML与BLH因子比率可能有利于提供可提供所需生物影响，但不会对视网膜或皮肤造成光化学损伤。
在一些方面，本公开提供了使用本文所述的半导体器件产生白光的方法。在一些实施方式中，该方法可以包括驱动具有独立可控量的第一、第二和第三LED串，使得可以改变蓝色、红色和青色通道的相对强度以调节白光输出。
在一些方面，本公开提供了使用本文所述的半导体器件产生白光的方法。在一些实施方式中，所述方法包括驱动具有独立可控量的第一、第二和第三LED串，使得可以改变蓝色、红色和青色通道的相对强度以调节白光的输出。在一些方面，所述方法可以包括：由蓝色区域中的蓝色通道产生光、由红色区域中的红色通道产生光、以及由青色区域中的青色通道产生光。在一些实施方式中，所述方法可包括由蓝色区域中的蓝色通道产生光，该蓝色区域在CIE1931色度图上由连接普朗克轨迹的无穷大点的ccx、ccy色坐标(0.242，0.24)和(0.12，0.068)的线、从4000K和无穷大CCT的普朗克轨迹、4000K的CCT等温线、紫色线和光谱轨迹来限定的区域。在一些实施实施例中，所述方法可包括由红色区域中的红色通道产生光，该红色区域在CIE1931色度图上由1600K的CCT等温线和紫色线之间的光谱轨迹、紫色线、连接ccx、ccy色坐标(0.61，0.21)和(0.47，0.28)的线和1600K的CCT等温线来限定的区域。在一些实施方式中，所述方法可包括由青色区域中的青色通道生成光，该青色区域包括在CIE1931色度图上由中心位于5600K的CCT处的高于普朗克轨迹的46个点的41-阶麦克亚当椭圆和普朗克轨迹来限定的区域。该方法可以包括由具有在表1和表2所示的最小和最大范围内的光谱功率分布的蓝色、红色和青色通道产生光。在一些实施方式中，所述方法可包括由红色通道产生的光，该红色通道具有在一个或多个波长范围中的光谱功率的光谱功率分布，所述一个或多个波长范围与参考波长范围不同，其与表3和表4所示的红色通道的值相比，增加或减少的范围在：大于或小于30％内、大于或小于20％内、大于或小于10％内或大于或小于5％内。在一些实施方式中，所述方法可包括由蓝色通道产生的光，该蓝色通道具有在一个或多个波长范围中的光谱功率的光谱功率分布，所述一个或多个波长范围与参考波长范围不同，其与表3和表4所示的蓝色通道的值相比，增加或减少的范围在：大于或小于30％内、大于或小于20％内、大于或小于10％内或大于或小于5％内。在一些实施方式中，所可包括由青色通道产生的光，该青色通道具有在一个或多个波长范围中的光谱功率的光谱功率分布，所述一个或多个波长范围与参考波长范围不同，其与表3所示的绿色通道的值相比，增加或减少的范围在：大于或小于30％内、大于或小于20％内、大于或小于10％内或大于或小于5％内。在一些实现方式中，所述方法可以包括由具有如表5所示的青色通道的青色色点的青色通道产生的光。在一些实施方式中，组合产生对应于沿着预定路径的多个点的第四个不饱和光，在每个点产生的光具有的光为以下的一个或多个：沿着相关色温低于约2100K的点，BLH因子小于或等于约0.01；沿着相关色温低于约2400K左右的点，BLH因子小于或等于约0.015；沿着相关色温低于约3000K的点，BLH因子小于或等于约0.025；沿着相关色温低于约4000K的点，BLH因子小于或等于约0.05；沿着相关色温低于约6500K的点，BLH因子小于或等于约0.060。在一些实施方式中，组合产生对应于沿着预定路径的多个点的第四个不饱和光，在每个点处产生的光具有的光的EML与BLH因子之比为：大于或等于约15、大于或等于约20、大于或等于约21、大于或等于约22、大于或等于约23、大于或等于约24、大于或等于约25、大于或等于约26、大于或等于约27、大于或等于约28、大于或等于约29、大于或等于约30、大于或等于约35、或大于或等于约40。
实施例
一般模拟方法
模拟具有四个带有特定色点的LED串的器件。对于每个器件，选择具有特定发射的LED串和受体发光体介质，并且然后针对在约1800K和10000K之间的普朗克轨迹上或附近的选定数量的代表点计算白光显色性能。在每个代表点处计算Ra、R9、R13、R15、LER、Rf、Rg、CLA、CS、EML、BLH因子、CAF、CER、COI和昼夜节律性能值。
该计算是通过Scilab(Scilab Enterprises,Versailles,France),LightTools(Synopsis,Inc.,Mountain View,CA)和使用Python(Python Software Foundation,Beaverton,OR)创建的定制软件进行的。使用LED发射光谱以及发光体介质(一种或多种)的激发和发射光谱对每个LED串进行模拟。对于包含荧光体的发光体介质，模拟还包括荧光体颗粒的吸收光谱和粒径。使用颜色识别码3、4、5或6的LUXEON Z Color Line royal blueLED(产品代码LXZ1-PR01)或颜色识别码1或2的LUXEON Z Color Line blue LED(LXZ1-PB01)(Lumileds Holding B.V.,Amsterdam,Netherlands)的光谱，制备在蓝色和红色区域内产生组合发射的LED串。使用颜色识别码5的LUXEON Z Color Line blue LED(LXZ1-PB01)或颜色识别码1、8或9的LUXEON Z Color Line cyan LED(LXZ1-PE01)(LumiledsHolding B.V.,Amsterdam,Netherlands)的光谱，制备在青色区域内产生色点的组合发射的LED串。还可以使用来自其他制造商(例如OSRAM GmbH和Cree,Inc.)的类似LED。
发射、激发和吸收曲线可从如下的荧光体制造商处购买获得：MitsubishiChemical Holdings Corporation(日本东京)、Intematix Corporation(加利福尼亚州弗里蒙特)、EMD Performance Materials of Merck KGaA(德国达姆施塔特)和PhosphorTechCorporation(佐治亚州肯尼索)。LED串中使用的发光体介质是一种或多种组合物A、B和D和一种或多种组合物C、E和F的组合，如本文其它地方更充分描述。本领域技术人员将认识到，LED和磷光体掺混物的各种组合可以被组合以产生具有CIE1931色度图上所需色点和所需光谱功率分布的组合发射。
示例1
模拟具有三个LED串的半导体发光器件。第一LED串由具有约450nm至约455nm的峰值发射波长的蓝色LED驱动，利用受体发光体介质，并且产生具有如上所述和如表3所示的蓝色通道1的特性的蓝色通道的组合发射。第二LED串由具有约450nm至约455nm的峰值发射波长的蓝色LED驱动，利用受体发光体介质，并且产生具有如上所述和如表3所示的红色通道1的特性的红色通道的组合发射。第三LED串由具有约505nm的峰值发射波长的青色LED驱动，利用受体发光体介质，并产生具有如上所述以及如表3和表5所示的青色通道2的特性的青色通道的组合发射。
图7A-7B示出了用于代表性选择普朗克轨迹附近的白光色点的器件的光显色特性。图7A-7B示出了仅使用第一、第二和第三LED串产生的白光色点的数据。
示例2
模拟具有三个LED串的半导体发光器件。第一LED串由具有约450nm至约455nm的峰值发射波长的蓝色LED驱动，利用受体发光体介质，并且产生具有如上所述和如表3所示的蓝色通道1的特性的蓝色通道的组合发射。第二LED串由具有约450nm至约455nm的峰值发射波长的蓝色LED驱动，利用受体发光体介质，并且产生具有如上所述和如表3所示的红色通道1的特性的红色通道的组合发射。第三LED串由具有约505nm的峰值发射波长的青色LED驱动，利用受体发光体介质，并产生具有如上所述以及如表3和表5所示的青色通道3的特性的青色通道的组合发射。
图8A-8B示出了用于代表性选择普朗克轨迹附近的白光色点的器件的光显色特性。图8A-8B示出了仅使用第一、第二和第三LED串产生的白光色点的数据。
示例3
模拟具有三个LED串的半导体发光器件。第一LED串由具有约450nm至约455nm的峰值发射波长的蓝色LED驱动，利用受体发光体介质，并且产生具有如上所述和如表3所示的蓝色通道1的特性的蓝色通道的组合发射。第二LED串由具有约450nm至约455nm的峰值发射波长的蓝色LED驱动，利用受体发光体介质，并且产生具有如上所述和如表3所示的红色通道1的特性的红色通道的组合发射。第三LED串由具有约480nm的峰值发射波长的青色LED驱动，利用受体发光体介质，并产生具有如上所述以及如表3和表5所示的青色通道4的特性的青色通道的组合发射。
图9A-9B示出了用于代表性选择普朗克轨迹附近的白光色点的器件的光显色特性。图9A-9B示出了使用第一、第二和第三LED串产生的白光色点的数据。
示例4
模拟具有三个LED串的半导体发光器件。第一LED串由具有约450nm至约455nm的峰值发射波长的蓝色LED驱动，利用受体发光体介质，并且产生具有如上所述和如表3所示的蓝色通道1的特性的蓝色通道的组合发射。第二LED串由具有约450nm至约455nm的峰值发射波长的蓝色LED驱动，利用受体发光体介质，并且产生具有如上所述和如表3所示的红色通道1的特性的红色通道的组合发射。第三LED串由具有约485nm的峰值发射波长的青色LED驱动，利用受体发光体介质，并产生具有如上所述以及如表3和表5所示的青色通道5的特性的青色通道的组合发射。
图10A-10B示出了用于代表性选择普朗克轨迹附近的白光色点的器件的光显色特性。图10A-10B示出了仅使用第一、第二和第三LED串产生的白光色点的数据。
示例5
模拟具有三个LED串的半导体发光器件。第一LED串由具有约450nm至约455nm的峰值发射波长的蓝色LED驱动，利用受体发光体介质，并且产生具有如上所述和如表3所示的蓝色通道1的特性的蓝色通道的组合发射。第二LED串由具有约450nm至约455nm的峰值发射波长的蓝色LED驱动，利用受体发光体介质，并且产生具有如上所述和如表3所示的红色通道1的特性的红色通道的组合发射。第三LED串由具有约495nm的峰值发射波长的青色LED驱动，利用受体发光体介质，并产生具有如上所述以及如表3和表5所示的青色通道6的特性的青色通道的组合发射。
图11A-11B示出了用于代表性选择普朗克轨迹附近的白光色点的器件的光显色特性。图11A-11B示出了使用第一、第二和第三LED串产生的白光色点的数据。
示例6
模拟具有三个LED串的半导体发光器件。第一LED串由具有约450nm至约455nm的峰值发射波长的蓝色LED驱动，利用受体发光体介质，并且产生具有如上所述和如表3所示的蓝色通道1的特性的蓝色通道的组合发射。第二LED串由具有约450nm至约455nm的峰值发射波长的蓝色LED驱动，利用受体发光体介质，并且产生具有如上所述和如表3所示的红色通道1的特性的红色通道的组合发射。第三LED串由具有约505nm的峰值发射波长的青色LED驱动，利用受体发光体介质，并产生具有如上所述以及如表3和表5所示的青色通道7的特性的青色通道的组合发射。
图12A-12B示出了用于代表性选择普朗克轨迹附近的白光色点的器件的光显色特性。图12A-12B示出了仅使用第一、第二和第三LED串产生的白光色点的数据。
示例7
模拟具有三个LED串的半导体发光器件。第一LED串由具有约450nm至约455nm的峰值发射波长的蓝色LED驱动，利用受体发光体介质，并且产生具有如上所述和如表3所示的蓝色通道1的特性的蓝色通道的组合发射。第二LED串由具有约450nm至约455nm的峰值发射波长的蓝色LED驱动，利用受体发光体介质，并且产生具有如上所述和如表3所示的红色通道1的特性的红色通道的组合发射。第三LED串由具有约505nm的峰值发射波长的青色LED驱动，利用受体发光体介质，并产生具有如上所述以及如表3和表5所示的青色通道8的特性的青色通道的组合发射。
图13A-13B示出了用于代表性选择普朗克轨迹附近的白光色点的器件的光显色特性。图13A-13B示出了仅使用第一、第二和第三LED串产生的白光色点的数据。
示例8
模拟具有三个LED串的半导体发光器件。第一LED串由具有约450nm至约455nm的峰值发射波长的蓝色LED驱动，利用受体发光体介质，并且产生具有如上所述和如表4所示的蓝色通道2的特性的蓝色通道的组合发射。第二LED串由具有约450nm至约455nm的峰值发射波长的蓝色LED驱动，利用受体发光体介质，并且产生具有如上所述和如表4所示的红色通道2的特性的红色通道的组合发射。第三LED串由具有约505nm的峰值发射波长的青色LED驱动，利用受体发光体介质，并产生具有如上所述以及如表3和表5所示的青色通道9的特性的青色通道的组合发射。
图14A-14B示出了用于代表性选择普朗克轨迹附近的白光色点的器件的光显色特性。图14A-14B示出了仅使用第一、第二和第三LED串产生的白光色点的数据。
示例9
模拟具有三个LED串的半导体发光器件。第一LED串由具有约450nm至约455nm的峰值发射波长的蓝色LED驱动，利用受体发光体介质，并且产生具有如上所述和如表4所示的蓝色通道2的特性的蓝色通道的组合发射。第二LED串由具有约450nm至约455nm的峰值发射波长的蓝色LED驱动，利用受体发光体介质，并且产生具有如上所述和如表4所示的红色通道2的特性的红色通道的组合发射。第三LED串由具有约505nm的峰值发射波长的青色LED驱动，利用受体发光体介质，并产生具有如上所述以及如表3和表5所示的青色通道9的特性的青色通道的组合发射。
图15A-15B示出了用于代表性选择普朗克轨迹附近的白光色点的器件的光显色特性。图15A-15B示出了仅使用第一、第二和第三LED串产生的白光色点的数据。
示例10
将示例1-8的3通道系统与具有Ra约等于80的CRI值为80的现成商用LED器件进行了比较。现成的器件基于LUXEON系列中LumiLeds产品的数据。图16A-D示出了示例1至8的系统与各种固定的CCT(不可调)产品之间的性能比较，对于每个相关的近似CCT，示出了Ra值和EML值之间的差异。
本领域普通技术人员将理解，各种材料可用于制造本文公开的器件和系统中的部件。任何合适的结构和/或材料可用于本文描述的各种特征，并且技术人员将能够基于各种考虑选择合适的结构和材料，包括本文公开的系统的期望用途、它们将被应用的期望的场所、和期望与其结合使用的器件和/或附件，以及其它考虑。常规的聚合复合材料、金属-聚合物复合材料、陶瓷和金属材料适用于各种部件。在下文发现和/或开发的，确定适合用于本文所述的特征和元件的材料也认为是可接受的。
当本文中使用范围用于物理性质(例如分子量)或化学性质(例如化学式)时，旨在包括其中特定示例的范围的所有组合和子组合。
在本文中引用或描述的每个专利、专利申请和出版物的公开内容均通过引用整体并入本文。
本领域普通技术人员将理解，可以对本公开的示例进行多种改变和修改，并且可以在不脱离本公开的精神的情况下进行此类改变和修改。因此，所附权利要求旨在覆盖落在本公开的真正精神和范围内的所有此类等同变体。

Claims (36)

1.半导体发光器件，包括：
第一、第二和第三LED串，每个LED串包括一个或多个具有相关的发光体介质的LED；
其中，具有相关的发光体介质的第一、第二和第三LED串分别包括红色、蓝色和青色通道，产生第一、第二和第三不饱和光，所述第一、第二和第三不饱和光的色点分别位于CIE1931色度图上的红色、蓝色和青色区域内；
控制电路，其配置成调整由第一、第二和第三不饱和光的组合而产生的第四不饱和光的第四色点，其中所述第四色点落在7-阶麦克亚当椭圆内，所述7-阶麦克亚当椭圆围绕相关色温在1800K和10000K之间的黑体轨迹的任意点。
2.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其配置成产生对应于沿着预定路径的多个点的第四不饱和光，在每个点处产生的光具有的光为：Rf大于或等于约80，Rg大于或等于约90且小于或等于约110，或两者皆有。
3.根据上述权利要求中任一项所述的半导体发光器件，其配置成产生对应于沿着预定路径的多个点的第四不饱和光，在每个点处产生的光具有的光为：沿着相关色温在约2700K和约10000K之间的点，Ra大于或等于约85，R9大于或等于85，或两者皆有。
4.根据上述权利要求中任一项所述的半导体发光器件，其配置成产生对应于沿着预定路径的多个点的第四不饱和光，在每个点产生的光具有以下的一个或多个：沿着相关色温高于约2100K的点，EML大于或等于约0.5；沿着相关色温高于约2400K的点，EML大于或等于约0.6；沿着相关色温高于约3000K的点，EML大于或等于约0.75；沿着相关色温高于约4500K的点，EML大于或等于约1.0；沿着相关色温高于约6000K的点，EML大于或等于约1.2。
5.根据上述权利要求中任一项所述的半导体发光器件，其配置成产生对应于沿着预定路径的多个点的第四不饱和光，在每个点产生的光具有的光为：R13大于或等于约85，R15大于或等于约85，或两者皆有。
6.根据上述权利要求中任一项所述的半导体发光器件，其中蓝色区域包括在CIE1931色度图上由连接普朗克轨迹的无穷大点的ccx、ccy色坐标(0.242，0.24)和(0.12，0.068)的线、从4000K和无穷大CCT的普朗克轨迹、4000K的CCT等温线、紫色线和光谱轨迹来限定的区域。
7.根据上述权利要求中任一项所述的半导体发光器件，其中红色区域包括在CIE1931色度图上由1600K的CCT等温线和紫色线之间的光谱轨迹、紫色线、连接ccx、ccy色坐标(0.61，0.21)和(0.47，0.28)的线和1600K的CCT等温线来限定的区域。
8.根据上述权利要求中任一项所述的半导体发光器件，其中青色区域包括在CIE1931色度图上由连接普朗克轨迹的线、3200K的CCT等温线、光谱轨迹和20000K的CCT等温线来限定的区域。
9.根据上述权利要求中任一项所述的半导体发光器件，其中青色区域包括在CIE1931色度图上由中心位于5600K的CCT处的高于普朗克轨迹的46个点的41-阶麦克亚当椭圆和普朗克轨迹来限定的区域。
10.根据上述权利要求中任一项所述的半导体发光器件，其中红色通道的光谱功率分布落在表1和表2所示的最小和最大范围内。
11.根据上述权利要求中任一项所述的半导体发光器件，其中蓝色通道的光谱功率分布落在表1和表2所示的最小和最大范围内。
12.根据上述权利要求中任一项所述的半导体发光器件，其中青色通道的光谱功率分布落在表1和表2所示的最小和最大范围内。
13.根据上述权利要求中任一项所述的半导体发光器件，其中红色通道具有在一个或多个波长范围中的光谱功率的光谱功率分布，所述一个或多个波长范围与参考波长范围不同，其与表3和表4所示的红色通道的值相比，增加或减少的范围在：大于或小于30％内、大于或小于20％内、大于或小于10％内或大于或小于5％内。
14.根据上述权利要求中任一项所述的半导体发光器件，其中蓝色通道具有在一个或多个波长范围中的光谱功率的光谱功率分布，所述一个或多个波长范围与参考波长范围不同，其与表3和表4所示的蓝色通道的值相比，增加或减少的范围在：大于或小于30％内、大于或小于20％内、大于或小于10％内或大于或小于5％内。
15.根据上述权利要求中任一项所述的半导体发光器件，其中所述青色通道具有在一个或多个波长范围中的光谱功率的光谱功率分布，所述一个或多个波长范围与参考波长范围不同，其与表3所示的青色通道的值相比，增加或减少的范围在：大于或小于30％内、大于或小于20％内、大于或小于10％内或大于或小于5％内。
16.一种产生白光的方法，所述方法包括：
提供第一、第二和第三LED串，每个LED串包括一个或多个具有相关的发光体介质的LED；
其中，具有相关的发光体介质的第一、第二和第三LED串分别包括红色、蓝色和青色通道，产生第一、第二和第三不饱和光，色点分别位于CIE1931色度图上的红色、蓝色和青色区域内；
提供一种控制电路，所述控制电路配置成调整由所述第一、第二和第三不饱和光的组合而产生的第四不饱和光的第四色点，所述第四色点落在7-阶麦克亚当椭圆内，所述7-阶麦克亚当椭圆围绕相关色温在1800K和10000K之间的黑体轨迹的任意点；
产生第一、第二和第三不饱和光中的两个或多个；以及
组合两个或多个产生的不饱和光以创建第四不饱和光。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述组合产生对应于沿着预定路径的多个点的第四不饱和光，在每个点处产生的光具有的光为：Rf大于或等于约80，Rg大于或等于约90且小于或等于约110，或两者皆有。
18.根据权利要求16-17中任一项所述的方法，其中所述组合产生对应于沿着预定路径的多个点的第四不饱和光，在每个点处产生的光具有的光为：沿着相关色温在约2700K和约10000K之间的点，Ra大于或等于约85，R9大于或等于85，或两者皆有。
19.根据权利要求16-18中任一项所述的方法，其中所述组合产生对应于沿着预定路径的多个点的第四不饱和光，在每个点产生的光具有以下的一个或多个：沿着相关色温高于约2100K的点，EML大于或等于约0.5；沿着相关色温高于约2400K的点，EML大于或等于约0.6；沿着相关色温高于约3000K的点，EML大于或等于约0.75；沿着相关色温高于约4500K的点，EML大于或等于约1.0；沿着相关色温高于约6000K的点，EML大于或等于约1.2。
20.根据权利要求16-19中任一项所述的方法，其中所述组合生成对应于沿着预定路径的多个点的第四不饱和光，在每个点产生的光具有的光为：R13大于或等于约85，R15大于或等于约85，或两者皆有。
21.根据权利要求16-20中任一项所述的方法，其中蓝色区域包括在CIE1931色度图上由连接普朗克轨迹的无穷大点的ccx、ccy色坐标(0.242，0.24)和(0.12，0.068)的线、从4000K和无穷大CCT的普朗克轨迹、4000K的CCT等温线、紫色线和光谱轨迹来限定的区域。
22.根据权利要求16-21中任一项所述的方法，其中所述红色区域包括在CIE1931色度图上由1600K的CCT等温线和紫色线之间的光谱轨迹、紫色线、连接ccx、ccy色坐标(0.61，0.21)和(0.47，0.28)的线和1600K的CCT等温线来限定的区域。
23.根据权利要求16-22中任一项所述的方法，其中青色区域包括在CIE1931色度图上由连接普朗克轨迹的线、3200K的CCT等温线、光谱轨迹和20000K的CCT等温线来限定的区域。
24.根据权利要求16-23中任一项所述的方法，其中青色区域包括在CIE1931色度图上由中心位于5600K的CCT处的高于普朗克轨迹的46个点的41-阶麦克亚当椭圆和普朗克轨迹来限定的区域。
25.根据权利要求16-24中任一项所述的方法，其中红色通道的光谱功率分布落在表1和表2所示的最小和最大范围内。
26.根据权利要求16-25中任一项所述的方法，其中蓝色通道的光谱功率分布落在表1和表2所示的最小和最大范围内。
27.根据权利要求16至26中任一项所述的方法，其中青色通道的光谱功率分布落在表1和表2所示的最小和最大范围内。
28.根据权利要求16-27中任一项所述的方法，其中红色通道具有在一个或多个波长范围中的光谱功率的光谱功率分布，所述一个或多个波长范围与参考波长范围不同，其与表3和表4所示的红色通道的值相比，增加或减少的范围在：大于或小于30％内、大于或小于20％内、大于或小于10％内或大于或小于5％内。
29.根据权利要求16-28中任一项所述的方法，其中蓝色通道具有在一个或多个波长范围中的光谱功率的光谱功率分布，所述一个或多个波长范围与参考波长范围不同，其与表3和表4所示的蓝色通道的值相比，增加或减少的范围在：大于或小于30％内、大于或小于20％内、大于或小于10％内或大于或小于5％内。
30.根据权利要求16-29中任一项所述的方法，其中青色通道具有在一个或多个波长范围中的光谱功率的光谱功率分布，所述一个或多个波长范围与参考波长范围不同，其与表3所示的绿色通道的值相比，增加或减少的范围在：大于或小于30％内、大于或小于20％内、大于或小于10％内或大于或小于5％内。
31.根据权利要求16-30中任一项所述的方法，其中所述组合产生对应于沿着预定路径的多个点的第四不饱和光，在每个点产生的光具有的光为以下的一个或多个：沿着相关色温低于约2100K的点，BLH因子小于或等于约0.01；沿着相关色温低于约2400K左右的点，BLH因子小于或等于约0.015；沿着相关色温低于约3000K的点，BLH因子小于或等于约0.025；沿着相关色温低于约4000K的点，BLH因子小于或等于约0.050；沿着相关色温低于约6500K的点，BLH因子小于或等于约0.060。
32.根据权利要求16-31中任一权利要求所述的方法，其中所述组合产生对应于沿着预定路径的多个点的第四个不饱和光，在每个点处产生的光具有的光的EML与BLH因子之比为：大于或等于约15、大于或等于约20、大于或等于约21、大于或等于约22、大于或等于约23、大于或等于约24、大于或等于约25、大于或等于约26、大于或等于约27、大于或等于约28、大于或等于约29、大于或等于约30、大于或等于约35、或大于或等于约40。
33.根据权利要求1-15中任一项所述的半导体发光器件，其中所述半导体发光器件配置成产生对应于沿着预定路径的多个点的第四不饱和光，在每个点产生的光具有的光为以下的一个或多个：沿着相关色温低于约2100K的点，一个或多个BLH因子小于或等于约0.01；沿着相关色温低于约2400K左右的点，BLH因子小于或等于约0.015；沿着相关色温低于约3000K的点，BLH因子小于或等于约0.025；沿着相关色温低于约4000K的点，BLH因子小于或等于约0.05；沿着相关色温低于约6500K的点，BLH因子小于或等于约0.060。
34.根据权利要求1-15中任一项所述的半导体发光器件，其中所述半导体发光器件配置成产生对应于沿着预定路径的多个点的第四不饱和光，在每个点处产生的光具有的光的EML与BLH因子之比为：大于或等于约15、大于或等于约20、大于或等于约21、大于或等于约22、大于或等于约23、大于或等于约24、大于或等于约25、大于或等于约26、大于或等于约27、大于或等于约28、大于或等于约29、大于或等于约30、大于或等于约35、或大于或等于约40。
35.根据权利要求1-15、33和34中任一项所述的半导体器件，其中青色通道具有如表5中所示的青色通道的青色色点。
36.根据权利要求16-32中任一项所述的方法，其中青色通道具有如表5中所示的青色通道的青色色点。
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