CN104854399A - 显色指数可调的灯和灯具 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种照明单元(100)，该照明单元包括第一光源(110)、第二光源(210)、第一波长转换(1100)、第二波长转换元件(2100)，其中照明单元进一步包括输运基础结构(20)，该输运基础结构被配置为将第一光源、第二光源、第一波长转换元件以及第二波长转换元件以第一配置或者第二配置进行布置(通过输运这些光源和元件中的一个或者多个)，其中在第一配置和第二配置中，照明单元提供具有基本上相同色点而具有不同显色指数的照明单元光。利用这种照明单元，可能在给定色温(或者色点)下在高CRI-低效率和低CRI-高效率之间切换。

Description

显色指数可调的灯和灯具
技术领域
本发明涉及照明单元、包括这种照明单元的灯具，并且涉及这种照明单元或者灯具的使用。
背景技术
可调光源在本领域中是已知的。例如，WO2012095763描述了可调白光源，其包括：至少一个第一发光二极管(LED)，适于发射第一整合色点(integrated color point)的光；至少一个第二发光二极管，适于发射不同于所述第一整合色点的第二整合色点的光，其中选择所述第一和第二整合色点使得第一和第二发光二极管的组合光输出看似是白颜色的；以及控制单元，用于通过调节所述至少一个第一发光二极管和所述至少一个第二发光二极管之间的相对光输出，来调谐由所述可调白光源输出的白光的色温，其中控制单元被配置为将由可调白光源输出的白光的色温限制于可调色温范围，其中对于可调色温范围内的所有色温，至少一个第一发光二极管和至少一个第二发光二极管两者都发光。
US2011317398描述了提供发光设备的各种实施例，该发光设备包括至少一个半导体光源和包括对半导体光源发射的光敏感的波长转换磷光体的至少一个光透射式转换器元件，其中半导体光源可以至少部分地被转换器元件覆盖，并且转换器元件是可移动的，使得根据转换器元件的位置，借助于转换器元件波长转换的光的比例是可调节的。
WO2012121304描述了发光设备，适配该发光设备使得从第一LED发射的光和从第二LED发射的光的全部光被允许进入共同荧光构件，并且从共同荧光构件发射合成光，其中合成光包含以下光并且从以下光合成：从第一LED发射的波长转换形式的光、从第二LED发射的波长转换形式的光、由共同荧光构件通过波长转换产生的光、以及穿过共同荧光构件而未经历通过共同荧光构件的波长转换的两种光。
WO2010135927描述了固态照明设备，该固态照明设备包括被配置用于生成光的多个发光元件，该多个发光元件热耦合到散热底盘，该散热底盘被配置用于耦合到一个或者多个散热器。照明设备进一步包括光耦合到多个发光元件并且被配置为将由多个发光元件发射的光混合的混合腔室。控制***在操作上耦合到多个发光元件，并且被配置为控制多个发光元件的操作。
WO2010032183描述了为了一致的颜色质量的颜色混合方法。WO2013102820描述了颜色可调的照明组件、光源以及灯具。此外，US20130120688描述了用于照明的颜色调整设备和使用这一颜色调整设备的装置，以及调整颜色的方法。
发明内容
在诸如室外照明之类的一些应用中，期望能够在非常高效率的情况下具有接近于黑体线或者黑体轨迹(BBL)的白光。在一天的某一时间，可能期望具有高的显色指数(CRI)，然而在其它时间，可能期望高的效率。例如，在下午9:00，期望具有优选高于80的CRI的光，然而在上午01:00，具有较低CRI的光仍然是合适的，同时更加高效。为了这一目的，令人关注的是具有在给定色温下可以在高CRI-低效率和低CRI-高效率之间切换的灯或者灯具。同样地，在后期配置中，可能想通过将光转换为高CRI-低效率的灯，来将灯配置为具有低CRI-高效率。
因此，本发明的一个方面是提供备选照明单元，该备选照明单元优选地进一步至少部分消除上述缺点中的一个或者多个缺点，和/或能够提供上述期望的性质中的一个或者多个性质。特别地，本发明的一个方面是提供照明单元，该照明单元可以在具有高CRI的白光和具有较低CRI(但是特别是更加高效(就流明W-1而言))的白光之间切换。以这一方式，可以控制光的质量和照明单元的效率。
为了具有这种可配置灯，建议在实施例中使用蓝色和红色LED，并且使用远程/近程(见下文)磷光体(本文中还指示为“发光材料”)用于改变绿/黄磷光体的发射位置并且调节LED的强度，以用于在期望的色温下保持在黑体线或者黑体轨迹(BBL)上，并且仅改变绿发射体的发射位置。在所有情形下，为了获得低CRI灯，期望在光谱的蓝-绿部分(特别是在蓝和绿之间具有小于在蓝或者绿处的最大强度的大约75％、特别是小于大约50％的强度的光谱部分)中具有骤降(dip)。总体上，在蓝光源和红光源的发射波长不改变的具体状况下有两种方法获得低CRI：(1)减少以蓝光源和红光源之间的波长发射的光源(诸如绿光源和/或黄光源)的FWHM，或者(2)改变这种以在蓝光源和红光源之间的波长发射的光源的峰值波长的位置，并且相应地适配红光源的光的强度。大多数无机磷光体会具有宽的吸收特性。本文中，建议使用光转换器(诸如特别是在波长范围的蓝-绿部分中有吸收的有机磷光体)以便以更长波长发射。还可以使用大斯托克斯位移材料(大斯托克斯位移材料的示例在例如WO2012001564中描述)。另一种可能是使用诸如例如量子点之类的窄带发射体。然而，还可以应用无机磷光体。当然，还可以应用不同发光材料的组合。本文中，术语“磷光体”和“发光材料”被认为是相同的(还见上文)。
因此，在第一方面中，本发明提供了照明单元，该照明单元包括：被配置为生成第一光源光的第一光源；被配置为生成第二光源光的第二光源(具有不同于第一光源光的光谱分布)；能够将第一光源光和第二光源光中的一种或者多种光的至少部分转换为第一波长转换元件光的第一波长转换元件(本文中还指示为“第一转换元件”或者“第一转换器”)；能够将第一光源光、第二光源光，以及(可选地)第一波长转换元件光中的一种或者多种光的至少部分转换为具有不同于第一波长转换元件光的光谱分布的第二波长转换元件光的第二波长转换元件(本文中还指示为“第二转换元件”或者“第二转换器”)，其中照明单元进一步包括被布置为通过输运这些(光源和转换元件)中的一个或者多个以(至少)第一配置或者第二配置来布置第一光源、第二光源、第一波长转换元件、以及第二波长转换元件的输运基础结构，其中在第一配置和第二配置中，照明单元提供具有基本上相同色点然而具有不同显色指数的照明单元光。利用这种照明单元，可以在给定色温(或者色点)下在高CRI-低效率和低CRI-高效率之间切换(分别取决于第一和第二配置；注意，第一配置或者第二配置可以指代低或者高CRI配置；这些数字仅用于引用目的)。
照明单元允许(至少)第一配置和第二配置。然而，在实施例中，照明单元还可以提供第三配置，或者可选地其它配置。因此，本文中描述的照明单元特别地被配置为提供至少两种不同配置(第一和第二配置)，诸如至少三种不同配置，其中这些配置中的至少两种配置、甚至更特别地这至少两种配置中的所有配置提供具有基本上相同色点或者色温、但是具有不同CRI值(和不同效率)的(白)光。因此，像“第一光源和第二光源”或者“第一波长转换元件和第二波长转换元件”这样的短语和相似短语可以特别地分别指代“至少第一光源和第二光源”和“至少第一波长转换元件和第二波长转换元件”。
如上文所述，至少两种配置通过输运照明单元的元件中的一个或者多个(特别是第一光源、第二光源、第一波长转换元件以及第二波长转换单元中的一个或者多个)而是可获得的。总体上，当不同配置通过移动第一光源而是可获得的时，第二光源也将移动。因此，在实施例中，输运基础结构被配置为输运至少第一光源和第二光源(以便分别获得第一和第二配置)。同样地，总体上当不同配置通过移动第一转换元件而是可获得的时，第二转换元件也将移动。因此，在实施例中，输运基础结构被配置为输运至少第一转换元件和第二转换元件(以便分别获得第一和第二配置)。代替术语“转换元件(convertingelement)”，还可以应用术语“转变元件(conversion element)”。
输运结构可以特别地包括手动制动或者电子制动。因此，在实施例中，照明单元可以例如包括滑动功能或者旋转功能，用于分别滑动或者旋转上述元件中的一个或者多个。可选地，照明单元可以进一步包括制动器，诸如液压制动器、气动制动器、电制动器或者机械制动器。液压制动器可以由使用液压动力便于机械操作的缸或者流体马达组成。机械运动给出线性、旋转或者振荡运动方面的输出。气动制动器可以将在高压下由压缩空气形成的能量转换为线性或者旋转运动。进一步地，电制动器可以由将电能转换为机械扭矩的马达提供动力。此外，机械制动器可以通过将旋转运动转换为线性运动以便执行移动而起作用。其可以包含齿轮、轨道、滑轮、链条以及其它设备中的一个或者多个以便操作。制动器可以(因此)包括电马达。配置的控制在下文进一步讨论，但是在实施例中，照明单元可以被配置为手动控制配置(或者配置设置)；即，可以手动地选择配置。这可以在生产工厂中、在配送中心或者仓库中、在商店中、或者由最终用户完成。可选地，配置在选择后，例如用成套工具或者胶粘剂“冻结”。因此，本发明特别地提供可以用输运结构以至少两种配置进行配置的照明单元。输运结构特别地为照明单元的部分。例如，单个集成单元可以被提供具有被集成在(照明)单元中的输运结构。可选地，这种照明单元然后可以被固定为一种配置。备选地，最终用户可以利用输运结构选择期望的配置。
因此，在实施例中，输运结构可以包括制动器，诸如液压制动器、气动制动器、电制动器、或者机械制动器、或者其中两种或者更多种制动器的组合。控制单元可以控制输运结构。例如，控制单元可以被配置为通过指示制动器来以第一配置或者第二配置布置第一光源、第二光源、第一波长转换元件和第二波长转换元件。
例如当有多于两个波长转换元件时、或者当波长转换元件可以单独选择并且可以被布置为一个波长转换元件在另一波长转换元件下游时，多于两种配置可选地也可以是可能的。
在特定实施例中，第一光源和第二光源包括固态LED光源(诸如LED或者激光二极管)。然而，另外或者备选地，还可以应用有机发光二极管(OLED)光源。还可以应用不同类型的光源。因此，第一光源和第二光源可以独立地从由LED和激光器组成的组中选择。术语“光源”还可以涉及多个光源，诸如2-20个(固态)(LED)光源。因此，术语LED还可以指代多个LED。当然，还可以应用多于20个光源。在特定实施例中，应用第一光源的子集和第二光源的子集。进一步地，还可以应用其它类型的光源，诸如第三光源、第四光源等，每种类型具有不同光谱光分布的发射光(另见本文其它部分)。照明单元特别地包括该光源。该照明单元可以被并入在灯具中。术语“照明单元”还可以指代“灯”。
第一光源和第二光源分别提供第一光源光和第二光源光。这些类型的光的不同在于光谱分布。例如，第一光源被配置为生成蓝色(第一光源光)并且第二光源被配置为生成红色(第二光源光)。因此，在实施例中，第一光源包括蓝色发射光源，并且第二光源包括红色发射光源。因此，例如，第一光源可以发射蓝光并且第二光源可以发射红光。
术语“紫光”或者“紫色发射”特别地涉及具有在大约380nm到440nm范围内的波长的光。术语“蓝光”或者“蓝色发射”特别地涉及具有在大约440nm到490nm范围内(包括一些紫色和青色色调)的波长的光。术语“绿光”或者“绿色发射”特别地涉及具有在大约490nm到560nm范围内的波长的光。术语“黄光”或者“黄色发射”特别地涉及具有在大约540nm到570nm范围内的波长的光。术语“橙光”或者“橙色发射”特别地涉及具有在大约570到600范围内的波长的光。术语“红光”或者“红色发射”特别地涉及具有在大约600nm到800nm范围内的波长的光。术语“粉光”或者“粉色发射”指代具有蓝色和红色分量的光。术语“可见”、“可见光”或者“可见发射”指代具有在大约380nm到800nm范围内的波长的光。
照明单元至少包括第一波长转换元件(本文中还指示为第一转换元件)和第二波长转换元件(本文中还指示为第二转换元件)。这些转换元件或者转换元件被配置为吸收光源中的至少一个光源的光源光和/或可选地吸收彼此的发射光，并且提供发射光(分别为第一波长转换元件光和第二波长转换元件光)。
因此，在第一配置和第二配置中，照明单元被配置为提供(在操作期间)照明单元光，所述光分别在第一配置或者第二配置中具有(在操作期间)基本上相同的色点，然而具有不同的显色指数。因此，在实施例中，当分别被配置在第一配置和第二配置中时，照明单元被配置为提供具有基本上相同的色点但是具有不同的显色指数的照明单元光。
特别地，在第一配置中，第一光源光和可选地第二光源光与第一波长转换元件光一起将提供白光(照明单元光)。进一步地，在第二配置中，第一光源光和可选地第二光源光与第二波长转换元件光一起并且可选地与第一波长转换元件光一起也将提供白光(照明单元光)。
如上文所述，可选地一个或多个波长转换元件还可以能够吸收和转换其它元件的转换光，并且从而提供波长转换元件光。因此，特别地，第一波长转换元件(本文中还指示为第一转换元件)能够将第一光源光和第二光源光(以及可选地第二波长转换元件光)中的一种或者多种的至少部分转换为第一波长转换元件光，并且第二波长转换元件(本文中还指示为第二转换元件)能够将第一光源光、第二光源光、以及第一波长转换元件光中的一种或者多种的至少部分转换为具有不同于第一波长转换元件光的光谱分布的第二波长转换元件光。
如上文所述，波长转换元件的发射光是不同的，即它们具有不同的光谱分布(光谱光分布)。在实施例中，第一波长转换元件和第二波长转换元件均独立地包括绿色发光材料(即发射绿光)、黄色发光材料(即发射黄光)以及橙色发光材料(即发射橙光)中的一个或者多个。例如，第一波长转换元件可以提供绿光，并且第二波长转换元件可以提供具有相对更多黄光的绿光。在两种配置中，白光(即白色照明单元光)可以由照明单元生成。因此，短语“能够将第一光源光和第二光源光中的一种或者多种的至少部分转换为第一波长转换元件光的第一波长转换元件，能够将第一光源光、第二光源光以及第一波长转换元件光中的一种或者多种的至少部分转换为具有不同于第一波长转换元件光的光谱分布的第二波长转换元件光的第二波长转换元件”从而指代如下事实，即第二波长转换元件光具有不同于第一波长转换元件光的光谱分布。
本文中的术语白光对于本领域技术人员是已知的。其特别地涉及具有如下相关色温(CCT)的光：在大约2000K和20000K之间，特别地2700K到20000K，对于一般照明特别地在大约2700K和6500K范围内，并且对于背照明目的特别地在大约7000K和20000K的范围内，以及特别地在自BBL(黑体轨迹)的大约15SDCM(颜色匹配标准偏差)内，特别地在自BBL的大约10SDCM内，甚至更特别地在自BBL的大约5SDCM内。
在实施例中，照明单元还可以提供具有在大约5000K和20000K之间的相关色温(CCT)的照明单元光，例如直接磷光体转换LED(用于例如获得10000K的具有薄层磷光体的蓝色发光二极管)。因此，在特定实施例中，照明单元被配置为提供具有在5000K到20000K范围内(甚至更特别地在6000K到20000K范围内，诸如8000K到20000K)的相关色温的照明单元光。
在两种(或者更多种)配置中，可以提供具有基本上相同的色温或者基本上相同的色点的白光。如本领域已知的那样，多个颜色组合可以提供具有相同色点的光。特别地，在第一配置和第二配置中，照明单元提供具有如下色点的照明单元光：在彼此的15SDCM(颜色匹配标准偏差)内，特别地在离彼此大约10SDCM内，甚至更特别地在离彼此大约5SDCM内。备选地或者另外，基本上相同的色点还可以被定义为如下两个色点，该两个色点的(在至少两种不同配置中的照明单元光的)x差和y差(即分别为Δx和Δy)均独立地等于或者小于0.03，特别地等于或者小于0.02，特别地等于或者小于0.01，例如第一色点(0.35；0.35)和第二色点(0.33；0.37)可以被认为是具有相同色点的配置的色点。在一个或多个椭圆的最小直径处的在大约3000K到5000K之间的色温下，这些0.03、0.02以及0.01值分别对应于～15SDCM、～10SDCM以及～5SDCM。因此，特别地照明单元被配置为在操作期间在第一配置和第二配置中提供照明单元光，所述照明单元光具有(在操作期间当照明单元被配置在第一配置或者第二配置中时)在彼此的15SDCM(颜色匹配标准偏差)内的色点。
波长转换元件可以(均独立地)包括发光材料层、嵌入在透射层中的发光材料、或者以分子分散在透射层中的发光材料中的一个或者多个。混合体也是可能的，像嵌入在粒子中的发光材料，粒子又嵌入在透射层中。波长转换元件可以均独立地为膜、诸如自支撑层之类的层、或者体。波长转换元件可以被配置为照明单元的一个或多个出光窗口。然而注意，这可能在实施例中仅适用于配置之一。在另一配置中，其它波长转换元件可以被配置为出光窗口。因此，在这种实施例中，来自一个或者多个光源的光和转换器光(另见下文)可以经由和从波长转换器从照明单元放射出(在设备的使用期间)。
波长转换元件还可以以反射模式配置。例如，光混合腔室可以包括：包括波长转换器(反射模式)的一个或者多个壁，和/或包括波长转换元件(透射模式)的出射窗口。因此，在第一配置和第二配置中的一个或者多个配置中，第一波长转换元件和第二波长转换元件中的一个或者多个以透射模式来布置。
特别地，当应用被配置为产生可见光的光源时，转换器可以(因此)是透射的。以这一方式，例如光源(假设被配置为提供至少蓝光的光源)的蓝光可以穿透转换器，并且可以与来自转换器的发光一起使用作为可见照明单元光。当应用被配置为产生UV光的光源时，转换器可以对此UV光是基本上不透射的。转换器可以特别地被配置为基本上吸收进入转换器的所有UV光，并且基本上将此光转换为发光。注意，转换器可以因此同时对于UV光基本上非透射并且对于可见光(诸如蓝光)至少部分透射。
术语“透射”在本文中可以特别地指代对于具有从可见波长范围选择的波长的光具有在20％到100％(诸如20％到95％)范围内的光透射的转换器。本文中，术语“可见光”特别地涉及具有从380nm到780nm范围内选择的波长的光。可以通过将在特定波长处具有第一强度的光在垂直辐射下提供到波导、并且将该波长处的在透射通过材料之后测量的光的强度与在该特定波长处提供到材料的光的第一强度关联，来确定透射(另见CRC Handbook of Chemistry and Physics,69th edition,1088-1989的E-208和E406)。注意，由于存在发光材料(另见下文)，波导板可以有颜色。UV光的透射率特别地低于10％，诸如低于5％，像低于1％。术语“透射”可以在实施例中涉及透明，在另一实施例中涉及半透明。
转换器可以具有任何形状，诸如层或者自支撑体。它可以是平的、弯曲的、塑形的、正方形的、圆六角形的、球形管状的、立方体的等。自支撑体可以是刚性的或者柔性的。厚度可以通常在0.1mm到10mm范围内。长度和/或宽度(或者直径)可以在例如0.01m到5m范围内，诸如0.02m到5m，例如0.1mm到50mm。转换器可以是层，例如涂覆到透射支撑的层；然而，一般，转换器将是塑形(柔性)体。转换器(因此)还可以是自支撑的，并且例如是板或者(柔性)实体。
术语“基体”在本文中用于指示层或者体或者塑形物品(article)等，其是诸如(粒子状)发光材料之类的另一材料的宿主。
基体(材料)可以包括从由透射有机材料支撑组成的组中选择的一种或者多种材料，诸如从由PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)、PEN(聚乙烯萘)、PC(聚碳酸酯)、聚甲基丙烯酸酯(PMA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)(树脂玻璃或者有机玻璃)、乙酸丁酸纤维素(CAB)、硅树脂、聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、(PETG)(乙二醇改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PDMS(聚二甲硅氧烷)、以及COC(环烯烃共聚物)组成的组中选择。然而，在另一实施例中，基体(材料)可以包括无机材料。优选的无机材料从由玻璃、(熔融)石英、透射陶瓷材料、以及硅树脂组成的组中选择。还可以应用包括无机和有机部分两者的混合材料。特别优选的是PMMA、PET、透明PC、或者玻璃作为用于基体(材料)的材料。甚至更特别地，基体包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
一个或多个波长转换元件在辐射上耦合到光源(或者，如上文所述，多个光源)。术语“在辐射上耦合”特别地意指光源和波长转换元件与彼此相关联，使得至少在配置之一中，由光源发射的辐射的至少部分被波长转换元件接收(并且至少部分地转换为发光)。再次，这可以特别地指波长转换元件之一在第一配置中并且另一波长转换元件在第二配置中等。术语“发光”指代波长转换元件在通过光源的光源光激发时发射的发射。这一发光在本文中还指示为转换器光(其至少包括可见光，另见下文)。
术语“上游”和“下游”涉及项(item)或者特征相对于来自光生成装置(本文中特别地为第一光源或者第二光源)的光的传播的布置，其中相对于来自光生成装置的光束内的第一位置，更靠近光生成装置的光束中的第二位置为“上游”，而更远离光生成装置的光束内的第三位置为“下游”。
在用例如第一和第二光源中的一个或者多个的光激发时，来自波长转换元件的发射光特别地归功于发光材料。术语“发光材料”还可以涉及多种发光材料(另见上文)。术语“发光材料”还可以涉及不同发光材料的混合或者组合。在照明设备中，由于(至少两个中的)每个波长转换元件具有(发射的)其自己特定的光谱光分布，可以应用至少两种不同发光材料。注意，原则上，具有不同激发体浓度的完全相同类型的发光材料可以已经(already)产生不同的发光材料，因为这种材料可以具有不同的发光光谱。因此，每个光转换元件可以包括一种或者多种(不同的)发光材料。一种或者多种发光材料(均独立地)特别地从由量子点发光材料、无机发光材料以及有机发光材料组成的组中选择。还可以(在第一和第二光转换元件两者中)应用不同类型的发光材料的组合。因此，术语转换可以特别地指代将激发光通过发光材料转换为发光(或者发射)光。波长转换元件特别地包括至少一种发光材料。
特别地，照明单元包括在蓝-绿吸收(特别地在从490nm到520nm范围内选择的波长处吸收)的发光材料。
(其可以独立地用作第一和第二发光材料的)有机发光材料的相关示例为例如二萘嵌苯(诸如已知的来自德国路德维希港BASF公司的在它们的商标名称Lumogen下的发光材料：Lumogen F240 Orange、Lumogen F300 Red Lumogen F305 Red、Lumogen F083 Yellow、Lumogen F170 Yellow、Lumogen F850Green)，来自印度孟买NeelikonFood Dyes & Chemical Ltd.公司的Yellow 172，以及诸如从很多交易商可得的香豆素(例如Coumarin 6、Coumarin 7、Coumarin 30、Coumarin 153、Basic Yellow 51)、萘酰亚胺(例如Solvent Yellow 11、Solvent Yellow 116)、Fluorol 7AG、吡啶(例如吡啶1)、吡咯甲川(诸如Pyrromethene 546、Pyrromethene 567)、荧光素钠、若丹明(例如Rhodamine 110、Rhodamine B、Rhodamine 6G、Rhodamine 3B、Rhodamine 101、Sulphorhodamine 101、Sulphorhodamine 640、BasicViolet 11、Basic Red 2)、青色素(例如酞菁染料、DCM)、芪类(例如Bis-MSB、DPS)之类的发光材料。可以使用若干其它发光材料，诸如酸性染料、碱性染料、直接染料以及分散染料，只要它们对于所指在的用途示出足够高的荧光量子产率。可以应用的特别感兴趣的有机材料包括例如用于绿色发光的BASF Lumogen 850、用于黄色发光的BASF Lumogen F083或者F170、用于橙色发光的BASF LumogenF240、以及用于红色发光的BASF Lumogen F300或者F305。因此，发光材料可以包括例如上述有机发光材料中的至少两种，并且可选地包括其也可以从上述有机发光材料中选择的一种或者多种其它有机发光材料。
(其可以独立地用作第一和第二发光材料的)一些特定无机发光材料在下文讨论。
用于绿发射体的若干选项是可能的，包括(Ca,Sr,Ba)(Al,Ga,In)2(O,S,Se)4:Eu2+、硫代镓酸盐中的一个或者多个，特别地诸如SrGa2S4:Eu2+之类的至少包括Sr、Ga以及S的这种发光材料。这些类型的发光材料可以特别地是窄带绿发光体。
可选地或者备选地，无机发光材料可以包括M3A5O12:Ce3+(石榴石材料)，其中M从由Sc、Y、Tb、Gd以及Lu组成的组中选择，其中A从由Al和Ga组成的组中选择。优选地，M至少包括Y和Lu中的一个或者多个，并且其中A至少包括Al。这些类型的材料可以给出最高的效率。石榴石的实施例特别地包括M3A5O12石榴石，其中M包括至少钇或者镥，并且其中A包括至少铝。这种石榴石可以用铈(Ce)掺杂，用镨(Pr)或者铈和镨的组合掺杂；然而特别地用至少Ce掺杂。特别地，A包括铝(Al)，然而，A还可以部分地包括镓(Ga)和/或钪(Sc)和/或铟(In)，特别地达到Al的大约20％，更特别地达到Al的大约10％(即，A离子基本上由90％或者更大摩尔百分比的Al和10％或者更小摩尔百分比的Ga、Sc以及In中的一个或者多个组成)；A可以特别地包括达到大约10％的镓。在另一变体中，A和O可以至少部分地由Si和N代替。元素M可以特别地从由钇(Y)、钆(Gd)、铽(Tb)以及镥(Lu)组成的组中选择。此外，特别地仅存在达到M的大约20％的量的Gd和/或Tb。在特定实施例中，石榴石发光材料包括(Y1-xLux)3Al5O12:Ce，其中x等于或者大于0并且等于或者小于1。术语“:Ce”或者“:Ce3+”指示发光材料中的金属离子的部分(即，在石榴石中：“M”离子的部分)被Ce代替。特别地，包括镥的石榴石可以提供期望的发光，特别地当镥为M的至少50％时。
另外或者备选地，无机发光材料还可以包括从由含有二价铕的氮化物发光材料或者含有二价铕的氮氧化物发光材料组成的组中选择的发光材料，诸如从由(Ba,Sr,Ca)S:Eu、(Mg,Sr,Ca)AlSiN3:Eu以及(Ba,Sr,Ca)2Si5N8:Eu组成的组中选择的一种或者多种材料。在这些化合物中，铕(Eu)基本上或者仅是二价的，并且代替所指示的二价阳离子中的一个或者多个。一般，不会存在Eu的量大于阳离子的10％，相对于其代替的一个或多个阳离子，特别地在大约0.5％到10％的范围内，更特别地在大约0.5％到5％的范围内。术语“:Eu”或者“:Eu2+”指示金属离子的部分被Eu代替(在这些示例中被Eu2+代替)。例如，假设CaAlSiN3:Eu中2％的Eu，则正确的分子式可以是(Ca0.98Eu0.02)AlSiN3。二价铕将一般代替二价阳离子，诸如上述二价碱土阳离子，特别地Ca、Sr或者Ba。材料(Ba,Sr,Ca)S:Eu还可以指示为MS:Eu，其中M为从由钡(Ba)、锶(Sr)以及钙(Ca)组成的组中选择的一种或者多种元素；特别地，在这一化合物中M包括钙或者锶，或者包括钙和锶，更特别地包括钙。此处，Eu被引入并且代替M的至少部分(即Ba、Sr以及Ca中的一个或者多个)。进一步地，材料(Ba,Sr,Ca)2Si5N8:Eu还可以指示为M2Si5N8:Eu，其中M为从由钡(Ba)、锶(Sr)以及钙(Ca)组成的组中选择的一种或者多种元素；特别地，在这一化合物中M包括Sr和/或Ba。在另一特定实施例中，M由Sr和/或Ba组成(不考虑存在Eu)，特别地50％到100％、特别地50％到90％的Ba和50％到0％、特别地50％到10％的Sr，诸如Ba1.5Sr0.5Si5N8:Eu(即75％的Ba；25％的Sr)。此处，Eu被引入并且代替M的至少部分(即Ba、Sr以及Ca中的一个或者多个)。同样地，材料(Ba,Sr,Ca)AlSiN3:Eu还可以指示为MAlSiN3:Eu，其中M为从由钡(Ba)5、锶(Sr)以及钙(Ca)组成的组中选择的一种或者多种元素；特别地，在这一化合物中M包括钙或者锶，或者包括钙和锶，更特别地包括钙。此处，Eu被引入并且代替M的至少部分(即Ba、Sr以及Ca中的一个或者多个)。优选地，在实施例中，无机发光材料包括(Ca,Sr,Mg)AlSiN3:Eu，优选地包括CaAlSiN3:Eu。进一步地，在可以与之前的实施例组合的另一实施例中，无机发光材料包括(Ca,Sr,Ba)2Si5N8:Eu，优选地包括(Sr,Ba)2Si5N8:Eu。术语“(Ca,Sr,Ba)”指示，对应阳离子可以由钙、锶或者钡占据。其还指示，在这种材料中，对应阳离子位点可以用从由钙、锶以及钡组成的组中选择的阳离子占据。因此，材料可以例如包括钙和锶，或者仅包括锶等。
无机发光材料还可以包括从由含有三价铈的石榴石(见上文)和含有三价铈的氮氧化物组成的组中选择的一种或者多种发光材料。氮氧化物(oxonitride)材料在本领域中还经常指示为氮氧化合物(oxynitride)材料。
术语“无机发光材料”可以因此还涉及多种不同无机发光材料。无机发光材料可以被光转换器包括，诸如像特别地有机发光材料那样嵌入在基体中，或者可以在光转换器之外，诸如光转换器上的层，或者可以在照明设备中的其它位置。这些配置中的两种或者更多种配置的组合也是可能的(另见上文)。因此，在实施例中，无机发光材料(诸如基于量子点的发光材料)嵌入在基体中。
另外或者备选地，无机发光材料可以包括量子点(QD)。除了其它窄带发光体，量子点高度适合于这一目的。量子点为通常具有仅几个纳米的宽度或者直径的半导体材料的小晶体。当被入射光激发时，量子点发射由晶体的尺寸和材料确定的颜色的光。特定颜色的光可以因此通过适配点的尺寸来产生。这意指，由于量子点为窄带发光体，通过使用量子点可以获得任何光谱。
具有在可见范围内的发射的大多数已知量子点基于具有诸如硫化镉(CaS)和硫化锌(ZnS)之类的壳的硒化镉(CdSe)。还可以使用诸如磷化铟(InP)和铜铟硫(CuInS2)和/或银铟硫(AgInS2)之类的无镉量子点。量子点示出非常窄的发射带，并且因此它们示出饱和色。此外，发射颜色可以通过适配量子点的尺寸容易地调谐。
量子点或者发光纳米粒子(本文中指示为光转换器纳米粒子)可以例如包括从由CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgS、HgSe、HgTe、CdSeS、CdSeTe、CdSTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、HgZnS、HgZnSe、HgZnTe、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdHgSeS、CdHgSeTe、CdHgSTe、HgZnSeS、HgZnSeTe以及HgZnSTe组成的组中选择的II-VI族化合物半导体量子点。在另一实施例中，发光纳米粒子可以例如为从由GaN、GaP、GaAs、AlN、AlP、AlAs、InN、InP、InAs、GaNP、GaNAs、GaPAs、AlNP、AlNAs、AlPAs、InNP、InNAs、InPAs、GaAlNP、GaAlNAs、GaAlPAs、GaInNP、GaInNAs、GaInPAs、InAlNP、InAlNAs以及InAlPAs组成的组中选择的III-V族化合物半导体量子点。在又一实施例中，发光纳米粒子可以例如为从由CuInS2、CuInSe2、CuGaS2、CuGaSe2、AgInS2、AgInSe2、AgGaS2以及AgGaSe2组成的组中选择的I-III-VI2黄铜矿型半导体量子点。在又一实施例中，发光纳米粒子可以例如为I-V-VI2半导体量子点，诸如从由LiAsSe2、NaAsSe2以及KAsSe2组成的组中选择。在又一实施例中，发光纳米粒子可以例如为诸如SbTe之类的IV-VI族化合物半导体纳米晶体。在特定实施例中，发光纳米粒子从由InP、CuInS2、CuInSe2、CdTe、CdSe、CdSeTe、AgInS2以及AgInSe2组成的组中选择。在又一实施例中，发光纳米粒子可以例如为从诸如ZnSe:Mn、ZnS:Mn之类的具有内部掺杂剂的上述材料中选择的II-VI族、III-V族、I-III-V族以及IV-VI族化合物半导体纳米晶体之一。掺杂剂元素可以从Mn、Ag、Zn、Eu、S、P、Cu、Ce、Tb、Au、Pb、Tb、Sb、Sn以及Tl中选择。在本文中，基于发光纳米粒子的发光材料还可以包括诸如CdSe和ZnSe:Mn之类的不同类型的QD。
使用II-VI量子点似乎是特别有利的。因此，在实施例中，基于半导体的发光量子点包括II-VI量子点，特别地从由CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgS、HgSe、HgTe、CdSeS、CdSeTe、CdSTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、HgZnS、HgZnSe、HgZnTe、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdHgSeS、CdHgSeTe、CdHgSTe、HgZnSeS、HgZnSeTe以及HgZnSTe组成的组中选择，甚至更特别地从由CdS、CdSe、CdSe/CdS以及CdSe/CdS/ZnS组成的组中选择。
在实施例中，应用无Cd QD。在特定实施例中，光转换器纳米粒子包括III-V QD，更具体地包括基于InP的量子点，诸如核壳InP-ZnSQD。注意，术语“InP量子点”或者“基于InP的量子点”和相似术语可以涉及“裸的”InP QD，但是还涉及核壳InP QD(其中壳在InP核上)，诸如核壳InP-ZnS QD，像InP-ZnS QD棒中点(dot-in-rod)。
典型的点由二元合金制成，诸如硒化镉、硫化镉、砷化铟以及磷化铟。然而，点还可以由三元合金制成，诸如硫硒化镉。这些量子点在量子点体积内可以包含仅100到100000个原子，其中直径为10到50个原子。这对应于大约2纳米到10纳米。例如，可以提供诸如CdSe、InP或者CuInSe2之类的具有大约3nm直径的球形粒子。发光纳米粒子(无涂覆)可以具有球体、立方体、棒、线、盘、多脚等的形状，其中在一个维度上的尺寸小于10nm。例如，可以提供具有20nm长度和4nm直径的CdSe纳米棒。因此，在实施例中，基于半导体的发光量子点包括核壳量子点。在又一实施例中，基于半导体的发光量子点包括棒中点纳米粒子。还可以应用不同类型的粒子的组合。例如，可以应用核壳粒子和棒中点，和/或可以应用上述纳米粒子中的两种或者更多种(诸如CdS和CdSe)的组合。此处，术语“不同类型”可以涉及不同的几何结构以及不同类型的半导体发光材料。因此，还可以应用(上述)量子点或者发光纳米粒子中的两种或者更多种的组合。
制造半导体纳米晶体的方法的(诸如从WO 2011/031871导出的)一个示例为胶体生长过程。
在实施例中，纳米粒子可以包括半导体纳米晶体，该半导体纳米晶体包括核和壳，核包括第一半导体材料，壳包括第二半导体材料，其中壳被设置在核的表面的至少一部分之上。包括核和壳的半导体纳米晶体还称为“核/壳”半导体纳米晶体。
例如，半导体纳米晶体可以包括具有分子式MX的核，其中M可以是钙、锌、镁、汞、铝、镓、铟、铊或者其混合物，并且X可以是氧、硫、硒、碲、氮、磷、砷、锑或者其混合物。适合于用作半导体纳米晶体核的材料的示例包括，但是不限于，ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdO、CdS、CdSe、CdTe、MgS、MgSe、GaAs、GaN、GaP、GaSe、GaSb、HgO、HgS、HgSe、HgTe、InAs、InN、InP、InSb、AlAs、AIN、AlP、AlSb、TIN、TIP、TlAs、TlSb、PbO、PbS、PbSe、PbTe、Ge、Si、包括前述项中的任何项的合金、和/或包括前述项中的任何项的混合物(包括三元和四元混合物或者合金)。
壳可以为具有与核的成分相同或者不同的成分的半导体材料。包括在核半导体纳米晶体的表面上的半导体材料涂覆的壳可以包括IV族元素、II-VI族化合物、II-V族化合物、III-VI族化合物、III-V族化合物、IV-VI族化合物、I-III-VI族化合物、II-IV-VI族化合物、II-IV-V族化合物、包括前述项中的任何项的合金、和/或包括前述项中的任何项的混合物(包括三元和四元混合物或者合金)。示例包括，但是不限于，ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdO、CdS、CdSe、CdTe、MgS、MgSe、GaAs、GaN、GaP、GaSe、GaSb、HgO、HgS、HgSe、HgTe、InAs、InN、InP、InSb、AlAs、AIN、AlP、AlSb、TIN、TIP、TlAs、TlSb、PbO、PbS、PbSe、PbTe、Ge、Si、包括前述项中的任何项的合金、和/或包括前述项中的任何项的混合物。例如，ZnS、ZnSe或者CdS涂覆可以生长在CdSe或者CdTe半导体纳米晶体上。
半导体纳米晶体(核)壳材料的示例包括，而不限于：红色(例如(CdSe)ZnS(核)壳)、绿色(例如(CdZnSe)CdZnS(核)壳等)、以及蓝色(例如(CdS)CdZnS(核)壳)，进一步另见上文基于半导体的特定光转换器纳米粒子的示例。
因此，在特定实施例中，光转换器纳米粒子从由核壳纳米粒子组成的组中选择，其中核和壳包括CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgS、HgSe、HgTe、CdSeS、CdSeTe、CdSTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、HgZnS、HgZnSe、HgZnTe、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdHgSeS、CdHgSeTe、CdHgSTe、HgZnSeS、HgZnSeTe、HgZnSTe、GaN、GaP、GaAs、AlN、AlP、AlAs、InN、InP、InAs、GaNP、GaNAs、GaPAs、AlNP、AlNAs、AlPAs、InNP、InNAs、InPAs、GaAlNP、GaAlNAs、GaAlPAs、GaInNP、GaInNAs、GaInPAs、InAlNP、InAlNAs以及InAlPAs中的一个或者多个。
一般，核和壳包括相同类别的材料，但是本质上由不同材料组成，像包围CdSe核的ZnS壳等。
当从第一配置切换到第二配置时，可能必要的是，微调色点以便达到期望的(预定的)色点。这可以特别地通过调谐第一和第二光源中的一个或者多个的强度来完成。假设例如蓝色第一光源和红色第二光源，可以调谐红色光源的强度以便保持两种配置都靠近BBL(并且靠近彼此的色点)。因此，在实施例中，第一光源和第二光源中的一个或者多个具有可调光强度，并且照明单元进一步包括控制单元，控制单元被配置为根据第一配置和第二配置来控制具有可调光强度的第一光源和第二光源中的一个或者多个的可调光强度。控制单元可以例如基于预定设置根据配置来控制光源中的一个或者多个的光源光的强度。备选地或者另外，控制单元可以根据光学传感器的光学传感器信号来控制光源中的一个或者多个的光源光的强度，光学传感器可以特别地被配置为测量照明单元光。基于光学传感器信号，控制单元可以微调(照明单元光的)色点，并且可选地还可以(通过控制第一和第二光源中的一个或者多个的强度)微调CRI和效率中的一个或者多个。因此，在实施例中，照明单元可以进一步包括光学传感器，其中控制单元被配置为根据光学传感器的传感器信号来控制具有可调光强度的第一光源和第二光源中的一个或者多个的可调光强度。术语“光学传感器”还可以指代多个光学传感器。光学传感器可以包括被配置为测量光的色点的传感器或者被配置为测量光谱光分布的传感器等。
多种配置可能获得第一配置和第二配置。可以设想波长转换元件紧挨着彼此、在彼此的下游等。在特定实施例中，通过将波长转换元件之一在第一配置中放置在另一波长转换元件前方以及在第二配置中不在彼此前方来获得第一和第二配置。在后一配置中，一个或多个光源与第一或者第二波长转换元件一起可以提供照明单元光。因此，在实施例中，输运基础结构被配置为在第一配置中将第一波长转换元件布置在第一光源和第二光源的下游，并且在第二配置中将第一波长转换元件和第二波长转换元件以一种(堆叠)配置布置在第一光源和第二光源的下游。然而，在可以可选地与之前的实施例组合的又一实施例中，输运基础结构被配置为在第一配置中将第一波长转换元件布置在第一光源和第二光源的下游，并且在第二配置中将第二波长转换元件以堆叠配置布置在第一光源和第二光源的下游。
如上文所述，照明单元可以包括两个或者更多个光转换元件。例如，第一光转换元件可以在实施例中包括光转换元件的堆叠。同样地，在可以与之前的实施例组合的另一实施例中，第二波长转换元件可以在实施例中包括光转换元件的堆叠。
可选地，在堆叠配置中，邻近转换元件之间可以存在非零距离。
备选地或者另外，不仅可以允许两种配置，而且还可以通过照明设备提供多于两种配置。因此，在实施例中，照明单元包括多个波长转换元件，其中输运基础结构被配置为以多种配置布置第一光源、第二光源以及多个波长转换元件(通过输运这些光源和元件中的一个或者多个)，其中至少在第一配置和第二配置中，照明单元提供具有基本上相同色点然而具有不同显色指数的照明单元光。
照明单元可以用于各种各样的应用。例如，照明单元可以被应用于诸如露天体育场照明、道路照明、闪光灯(flashlight)之类的室外照明，或者用于诸如自行车灯或者汽车照明之类的车辆照明，或者用于诸如零售(retail)照明、办公室照明或者家庭照明之类的室内照明等。因此，还可以有利的是，包括可以感测(室外)参数(像雾、阴霾、温度、雨、雪、暗、明、太阳的高度等中的一个或者多个)的传感器。因此，在实施例中，照明单元进一步包括被配置为感测照明单元的外部状况的传感器，其中照明单元进一步包括被配置为根据传感器的传感器信号来控制照明单元光的控制单元。
本发明还提供包括如本文定义的照明单元的灯具，诸如街道灯/灯具或者露天体育场灯/灯具。照明单元或者灯具可以例如用于提供具有可控显色的白光。照明单元或者灯具可以例如还用于控制效率并且根据需求来适配照明性质。特别地，如上文所述，照明单元或者灯具可以例如用于室外照明。然而，照明单元还可以是以下项的部分或者可以应用在以下项中：例如办公室照明***、家庭应用***、商店照明***、家庭照明***、重点照明***、聚光照明***、剧院照明***、光纤应用***、投影***、自点亮显示***、像素化显示***、分段显示***、警告标志***、医疗照明应用***、指示器标志***、装饰性照明***、便携***、汽车应用、温室照明***、园艺照明或者LCD背光。
本领域技术人员将理解本文中诸如“基本上所有光”中或者“基本上由……组成”中之类的术语“基本上”。术语“基本上”还可以包括具有“完全地”、“完整地”、“所有”等的实施例。因此，在实施例中，形容词“基本上”还可以被移除。在适用的情况下，术语“基本上”还可以涉及90％或者更高，诸如95％或者更高，特别地99％或者更高，甚至更特别地99.5％或者更高，包括100％。术语“包括”还包括其中术语“包括”意指“由……组成”的实施例。术语“和/或”特别地涉及在“和/或”之前或者之后提及的项中的一项或者多项。例如，短语“项1和/或项2”和相似短语可以涉及项1和项2中的一个或者多个。术语“包括”可以在实施例中指代“由……组成”，但是在另一实施例中还可以指代“包含至少已定义的物种和可选地一个或者多个其它物种”。
此外，说明书和权利要求中的术语第一、第二、第三等用于区别相似的元件，并且不一定用于描述顺序次序或者时间次序。要理解的是，这样使用的术语可以在适当的环境下互换使用，并且本文中描述的本发明的实施例能够以除了本文中描述的或者图示的之外的其它顺序进行操作。
除了其它的之外，本文中的设备在操作期间进行描述。如将对于本领域技术人员来说清楚的，本发明不限于操作中的操作方法或者设备。
应该注意的是，上述实施例说明了而非限制了本发明，并且本领域技术人员将能够设计很多备选实施例而不脱离所附权利要求的范围。在权利要求中，任何放置在括号之间的附图标记不应被解释为限制权利要求。动词“包括”及其词形变化的使用不排除存在权利要求中陈述的那些元件或者步骤之外的元件或者步骤。元件之前的冠词“一(a)”或者“一个(an)”不排除存在多个这种元件。在枚举几个装置的设备权利要求中，这些装置中的几个装置可以由同一项硬件来体现。仅凭在相互不同的从属权利要求中记载某些措施的事实，并不指示不能有利地使用这些措施的组合。
本发明进一步应用于包括在说明书中描述的和/或在附图中示出的表征特征中的一个或者多个特征的设备。本发明进一步涉及包括在说明书中描述的和/或在附图中示出的表征特征中的一个或者多个特征的方法和过程。
可以组合在本专利中讨论的各种方面，以便于提供附加优点。此外，特征中的一些特征可以形成一个或者多个分案申请的基础。
附图说明
现在将仅通过示例的方式、参照附图(示意图)来描述本发明的实施例，在附图中对应附图标记指示对应部分，并且其中：
图1a至图1c示意性描绘了本发明的一些方面；
图2a至图2f示意性描绘了一些实施例和配置；
图3示意性描绘了灯具的一些实施例；
附图不一定按比例。
图4a至图4d描绘了光源和发光材料的不同组合的不同发射光谱，它们全部都产生相同的色点；
图5a至图5d描绘了不同磷光体(P1、P2以及P3)(图5a)的发射光谱，以及光源和发光材料的不同组合的不同发射光谱，它们全部都产生相同的色点(图5b至图5d)。在图4a至图4c和图5a至图5d的x轴上，以纳米指示波长；在y轴上，以任意单位指示强度。
具体实施方式
图1示意性描绘了照明单元100，该照明单元包括被配置为生成第一光源光111的第一光源110、被配置为生成第二光源光211的第二光源210。第二光源光211具有不同于第一光源光111的光谱分布，诸如分别为蓝光和红光。例如，蓝色光源可以发射在400nm到500nm(特别地440nm到490nm)范围内的蓝光，并且红色光源发射在600nm到800nm范围内的红光。
进一步地，照明单元包括第一波长转换元件1100，该第一波长转换元件能够将第一光源光111和第二光源光211中的一种或者多种光的至少部分转换为第一波长转换元件光1101。此处，在这一配置中，第一波长转换元件1100被配置在第一光源110和第二光源光210的下游，并且将因此基于第一光源光111和第二光源光211中的一种或者多种光的转换，来生成第一波长转换元件光1101。
一般(即不限于这一特定示意性描绘的实施例)，由于另一光源的光可以用于调谐色点，所以将仅转换光源之一的光。
进一步地，照明单元100包括第二波长转换元件2100，该第二波长转换元件能够将第一光源光111、第二光源光211以及第一波长转换元件光1101中的一种或者多种光的至少部分转换为第二波长转换元件光2101(例如参照图2e，在由第一光源光111、第二光源光211中的一种或者多种光激发时，这一第二波长转换元件光2101在第二波长转换元件2100中生成)。该后一选项将在下文阐明。在图1a中示意性描绘的配置中，清楚的是，第二波长转换元件2100能够转换光。当被激发光照射时，它能够这样做。然而，在这一配置中，它将不会这样做；当改变为另一配置时，其中第二波长转换元件2100(也)被布置在一个或多个光源的下游，则第二波长转换元件2100将转换光。因此，应用“能够转换”。第二波长转换元件2100和第一波长转换元件1100具有不同于第一波长转换元件光1101的光谱分布。
发光材料通常可以吸收从400nm到500nm波长范围内的光。发光材料通常发射从480nm到600nm波长范围内的光。在实施例中，建议使用有机磷光体。合适的有机波长转换材料的示例为基于苝系衍生物的有机发光材料，例如BASF以名称销售的化合物。市场上可买到的合适的化合物的示例包括，但是不限于，Red F305、 Orange F240、 Yellow F083、和 F170以及其组合物。有利地，有机发光材料可以是透明的并且非散射的。在另一实施例中，建议使用量子点。量子点(或者棒)为半导体材料的小晶体，其通常具有仅几个纳米的宽度或者直径。当被入射光激发时，量子点发射由晶体的尺寸和材料确定的颜色的光。特定颜色的光因此可以通过适配点的尺寸来产生。具有可见范围内的发射的大多数已知量子点基于具有诸如硫化镉(CaS)和硫化锌(ZnS)之类的壳的硒化镉(CdSe)。还可以使用诸如磷化铟(InP)和铜铟硫(CuInS2)和/或银铟硫(AgInS2)之类的无镉量子点。量子点示出非常窄的发射带，并且因此它们示出饱和色。此外，发射颜色可以通过适配量子点的尺寸而容易地调谐。本领域中已知的任何类型的量子点可以在本发明中使用。然而，出于环境安全和关注的原因，可以优选使用无镉量子点或者至少具有非常低的镉含量的量子点。在另一实施例中，建议使用无机磷光体。远程磷光体元件还可以包括附加无机磷光体。无机磷光体材料的示例包括，但是不限于，铈(Ce)掺杂的YAG(Y3Al5O12)或者LuAG(Lu3Al5O12)。Ce掺杂的YAG发射淡黄色光，然而Ce掺杂的LuAG发射淡黄绿色光。发射红光的其它无机磷光体材料的示例可以包括，但是不限于ECAS和BSSN；ECAS为Ca1-xAlSiN3:Eux，其中0<x≤1，优选地0<x≤0.2；并且BSSN为Ba2-x-zMxSi5-yAlyN8-yOy:Euz，其中M表示Sr或者Ca，0≤x≤1、0≤y≤4，以及50.0005≤z≤0.05，并且优选地0≤x≤0.2。还可能使用大斯托克斯位移材料。
进一步地，照明单元100包括输运基础结构20，该输运基础结构被配置为通过输运第一光源110、第二光源210、第一波长转换元件1100以及第二波长转换元件2100中的一个或者多个，来将这些光源和元件以第一配置或者第二配置进行布置。此处，例如，当第二波长转换元件2100被滑动或者旋转到第一波长转换元件1100当前所处位置时，可以获得两种配置。
如上文所述，在第一配置和第二配置中，照明单元提供具有基本上相同的色点然而具有不同显色指数的照明单元光101。这可以通过以下方式来完成：通过例如使用蓝色第一光源、红色第二光源、发射绿色的第一波长转换元件1100、发射绿色的第二波长转换元件2100(在绿色中的另一色点处发射)，并且通过将第一波长转换元件1100按当前所示布置——第一配置——或者将第二波长转换元件2100布置在第一波长转换元件1100的当前位置——以第二配置，并且在必要时通过调谐第一光源和第二光源中的一个或者多个光源的强度来微调色点。注意，可选地还可以使用其它光源来微调色点。
此处，第一波长转换元件1100和第二波长转换元件2100可以特别地对于第一光源和第二光源的光是透射的。这通过光111的箭头和第一波长转换元件1100下游的光211的箭头示出。照明单元光101将一般由(i)第一波长转换元件光1101和第二波长转换元件光2101中的一种或者多种光，以及(ii)第一光源110和第二光源210中的一个或者多个构成。然而，贡献的相对量在第一配置和第二配置之间将不同。
图1a示意性描绘了包括腔体27的照明单元，该腔体由壁7和出光窗口37形成，该出光窗口在这一实例中包括第一波长转换元件1100。壁7一般可以包括反射表面17。例如，壁可以包括聚四氟乙烯或者包括TiO2、Al2O3或者Ba2SO4涂覆。
附图标记30指代(可选)控制单元。这一控制单元30可以被配置为例如根据用户指令来控制照明单元、以第一或者第二配置(或者其它配置，另见下文)布置照明单元100。这一控制单元30还可以被应用于控制例如第一和第二光源中的一个或者多个光源的强度，以便微调照明单元光101的色点。为了这一目的，照明单元可以进一步包括光学传感器40，该光学传感器可以被布置在腔体中或者腔体外，特别地被布置为确定照明单元光101的色点，并且向控制单元给出传感器信号反馈以用于控制CRI、色点等。(可选)传感器50也可以是照明单元的部分，该传感器可以例如被配置为测量照明单元(或者灯具，另见下文)外部的参数，例如雨、雾等。基于这种参数，控制单元30可以选择可能的配置之一。然而注意，还可以是可能的是，照明单元100以固定配置进行设置。例如，在生产工厂中，当最终应用已知时，照明单元100可以以可能的配置之一进行设置。
因此，在实施例中，除了LED和磷光体元件之外，照明单元可以包括传感器和驱动器(输运基础结构的制动器)。例如，传感器可以检测磷光体元件的存在，并且据此，控制器将控制驱动器以用于产生特定CCT和CRI的光所需的特定电流来驱动LED。在另一示例中，传感器可以检测光的CCT和CRI，并且据此，控制器将控制驱动器以用于产生具有另一特定CCT和CRI的光所需的特定电流来驱动LED。在另一示例中，传感器为时间传感器或者可以检测其它输入(例如光强度、雨、雾、温度、湿度、…)，并且据此，控制器将控制驱动器以用于产生具有另一特定CCT和CRI的光所需的特定电流来驱动LED。
在一天中的某一时间，可能期望具有高的显色指数(CRI)，然而在其它时间期望具有高效率。例如，在下午9:00，期望具有优选地高于80的CRI的光，然而在上午01:00，具有较低CRI然而更加高效率的光仍然是合适的。为了这一目的，因此令人关注的是，具有其可以在给定色温下在高CRI-低效率和低CRI-高效率之间切换的照明单元100或者(包括这种照明单元100的)灯具5，如图1b示意性描绘的。特别地，为了得到低CRI灯，可能期望在光谱的蓝-绿部分中是骤降(见图1c)。图1c示出了典型的磷光体转换的LED光源的光分布。灯具光用附图标记5101指示，其可以由如本文描述的一个或者多个照明单元的照明单元光(101)组成。
为了具有这种可配置灯，除了其它的之外，建议使用蓝色LED和红色LED，并且使用远程/近程磷光体以用于改变绿色/黄色磷光体的发射位置，并且调节红色LED的强度以用于在期望色温下保持在黑体线上，并且仅改变绿色发射体的发射位置，见图2a。注意，在图2a和相似的图中，第一波长转换元件1100和第一光源和第二光源中的一个或者多个光源以左侧所示的配置在辐射上耦合；第二波长转换元件2100和第一光源和第二光源中的一个或者多个光源以右侧所示的配置在辐射上耦合。图2b示意性描绘了第一光转换元件1100被第二光转换元件2100代替，从而创建另一配置。例如，可以(通过输运基础结构)***磷光体板/盘。
注意，照明单元光101一般至少包括第一波长转换元件光和第二波长转换元件光中的一种或者多种光，并且一般还包括第一光源光和第二光源光中的至少一种或者多种光(特别地至少两种光)。
备选地或者另外，如图2c示意性示出的，光转换元件可以被布置在另一光转换元件的下游(或者上游)。以这一方式，可以提供磷光体增强的照明设备，其中第二磷光体板/盘可以定位在第一磷光体板/盘的顶部上。假设可以布置波长转换元件1100(见图2c左侧)或者波长转换元件2100(除了元件2100代替元件1100之外，与图2c左侧相同)、或者波长转换元件两者(图2c右侧)，则有三种可能配置。制动器(未示出)可以以相应配置来配置波长转换器元件。备选地或者另外，可以应用多于两个光转换元件(见图2d)，这还开辟了提供多于两种配置的选项。因此，例如可以使用多于两个磷光体板/盘。
图2c和图2d示意性描绘了其中可以应用以一种或者多种配置堆叠的波长转换元件的实施例。因此，输运基础结构(未描绘)被配置为在第一配置中将第一波长转换元件布置在第一光源和第二光源的下游，并且在第二配置中将第二波长转换元件以一种(堆叠)配置布置在第一光源和第二光源的下游。在这种实施例中，在另一波长转换元件下游的波长转换元件可以被配置为吸收被布置在这种波长转换元件的上游的波长转换元件的波长转换元件光的部分，诸如第二波长转换元件2100转换第一波长转换元件光(未描绘)的至少部分。
备选地或者另外，两个或者多个光转换元件还可以被布置为紧挨着彼此(另见图1a)，如例如图2e所示。此处，通过示例的方式，描绘了三个发光转换元件1100、2100、3100。然而，还可以应用多于三个或者仅两个转换元件。通过输运光源110、210和/或光转换元件1100、2100、…，可以获得不同的配置。因此，例如，可以获得磷光体增强的照明设备，该照明设备包括可移动磷光体元件，其包括至少两个不同的发光区域。
在实施例中，光转换器被布置为远离光源。特别地，有机发光材料被布置为远离LED裸片(即不与LED物理接触)。诸如LED(裸片)之类的光源(出射表面)和发光材料中的一个或者多个(优选地所有发光材料)之间的最短距离可以大于0mm，特别地等于或者大于0.1mm，诸如0.2或者更大，并且在一些实施例中，甚至等于或者大于10mm，诸如10mm到100mm。远程应用可以进一步增加寿命。然而，本发明还包括其中光转换器与LED裸片(或者其它光源(表面))物理接触的应用。在非零距离但是远离光源处，还可以指示为“在近程处”。在图2f中示意性示出了实施例，其中d指示一个或多个光源和光转换元件之间的距离。假设LED作为光源，特别地距离d为LED裸片和一个或多个光转换元件之间的距离。
图3(而且图1b)示意性描绘了其可以包括一个或者多个如本文描述的照明元件100的灯(左)和灯具(右)的实施例。
图4a至图4c示出了五种配置的集之中的三种，每种配置提供大约(0.8,0.8)的相同色点(色温)，但是每种配置具有不同的CRI和效率(如图4d所示)。随着效率降低，CRI(在图4d中的x轴上)增加；峰值最大值(λp)从左到右降低，并且半高全宽(FWHM)从左到右降低，其中点D和尤其点E除外，其中点E具有88nm的FWHM。使用蓝色LED，其发射具有在450nm处的λpeak(λp)的光，并且使用红色LED，其发射具有在610nm处的λpeak的光(见附图)。磷光体的发射的λpeak和FWHM在下表中指示。点A至E指示具有中间波长的光源的以下变化：
因此，本发明可以提供磷光体增强的照明设备，其包括：第一光源，发射具有第一波长分布的第一光源光；第二光源，发射具有第二波长分布的第二光源光；第一光转换元件，包括第一发光材料，第一发光材料吸收第一波长分布的第一光源光、并且发射具有第三波长分布的第一转换光源光；***第二光转换元件和/或用第二光转换元件代替第一光转换，第二光转换元件包括第二发光材料，第二发光材料吸收第一波长分布的第一光源光、并且发射具有第四波长分布的第二转换光源光，伴随着调节具有第二波长分布的第二光源的强度以用于适配显色指数，其中当从第一显色指数切换到第二显色指数时，从磷光体增强的照明设备发射的光的相关色温随时间保持不变。
图5a描绘了全部在光谱的绿-橙部分中的不同磷光体(P1、P2以及P3)的发射光谱。图5b至图5d示出了光源和这些发光材料的不同组合的不同发射光谱，全部产生相同的色点。为了该光谱，使用了Philips Lumileds royal的具有70％电光转换效率的蓝色LED和具有130lm/W(电的)效能的红色LED。使用了包含Eu2+的硅酸盐磷光体P1和两种不同的包含Ce3+的YAG磷光体P2和P3。在图5a中，示出了磷光体的发射光谱。
在图5b中，获得了光谱，其中P2在CRI为71处给出194Lm/W(电的)的效能。在图5c中，获得了光谱，其中P1在CRI为85处给出180Lm/W(电的)的效能。在图5d中，获得了光谱，其中YAG磷光体P3在CRI为92处给出147Lm/W的效能(电的)。因此，在相同色点的情况下，在所提供的三种配置中，效能可以在147Lm/W(其中CRI为92)和194Lm/W(其中CRI为71)之间变化。例如利用包括相应发光材料P1、P2以及P3的三种波长转换元件光，可以提供这三种配置。

Claims (15)

1.一种照明单元(100)，包括第一光源(110)，被配置为生成第一光源光(111)；第二光源(210)，被配置为生成具有不同于所述第一光源光(111)的光谱分布的第二光源光(211)；第一波长转换元件(1100)，能够将所述第一光源光(111)和所述第二光源光(211)中的一种或者多种光的至少部分转换为第一波长转换元件光(1101)；第二波长转换元件(2100)，能够将所述第一光源光(111)、所述第二光源光(211)以及所述第一波长转换元件光(1101)中的一种或者多种光的至少部分转换为具有不同于所述第一波长转换元件光(1101)的光谱分布的第二波长转换元件光(2101)，其中所述照明单元(100)进一步包括输运基础结构(20)，所述输运基础结构(20)被配置为通过输运所述第一光源(110)、所述第二光源(210)、所述第一波长转换元件(1100)以及所述第二波长转换元件(2100)中的一个或者多个而将所述第一光源(110)、所述第二光源(210)、所述第一波长转换元件(1100)以及所述第二波长转换元件(2100)以第一配置或者第二配置进行布置，其中在所述第一配置和所述第二配置中，所述照明单元提供具有基本上相同色点而具有不同显色指数的照明单元光(101)。
2.根据权利要求1所述的照明单元(100)，其中所述第一光源(110)包括蓝色发射光源，其中所述第二光源(210)包括红色发射光源，其中所述第一波长转换元件(1100)和所述第二波长转换元件(2100)均独立地包括绿色发光材料、黄色发光材料以及橙色发光材料中的一种或者多种发光材料。
3.根据权利要求2所述的照明单元(100)，其中所述第一光源(110)和所述第二光源(210)从由LED和激光器组成的组中独立地选择，并且其中所述一种或者多种发光材料从由量子点发光材料、无机发光材料以及有机发光材料组成的组中选择。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的照明单元(100)，其中所述第一光源(110)和所述第二光源(210)中的一个或者多个光源具有可调光强度，并且其中所述照明单元(100)进一步包括控制单元(30)，所述控制单元(30)被配置为根据所述第一配置和所述第二配置来控制具有可调光强度的所述第一光源(110)和所述第二光源(210)中的所述一个或者多个光源的所述可调光强度。
5.根据权利要求4所述的照明单元(100)，进一步包括光学传感器(40)，其中所述控制单元(30)被配置为根据所述光学传感器(40)的传感器信号来控制具有可调光强度的所述第一光源(110)和所述第二光源(210)中的所述一个或者多个光源的所述可调光强度。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的照明单元(100)，其中在所述第一配置中和在所述第二配置中，所述照明单元提供具有在彼此15SDCM(颜色匹配标准偏差)内的色点的照明单元光(101)。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的照明单元(100)，其中在所述第一配置和所述第二配置中的一个或者多个配置中，所述第一波长转换元件(1100)和所述第二波长转换元件(2100)中的一个或者多个波长转换元件以透射模式进行布置。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的照明单元(100)，其中所述输运基础结构(20)被配置为在第一配置中将所述第一波长转换元件(1100)布置在所述第一光源(110)和所述第二光源(210)的下游，并且在第二配置中将所述第一波长转换元件(1100)和所述第二波长转换元件(2100)以堆叠配置布置在所述第一光源(110)和所述第二光源(210)的下游。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的照明单元(100)，其中所述输运基础结构(20)被配置为在第一配置中将所述第一波长转换元件(1100)布置在所述第一光源(110)和所述第二光源(210)的下游，并且在第二配置中将所述第二波长转换元件(2100)以堆叠配置布置在所述第一光源(110)和所述第二光源(210)的下游。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的照明单元(100)，包括多个波长转换元件(1100、2100、…)，其中所述输运基础结构(20)被配置为通过输运所述第一光源(110)、所述第二光源(210)以及所述多个波长转换元件(1100、2100、…)中的一个或者多个而以多种配置来布置所述第一光源(110)、所述第二光源(210)以及所述多个波长转换元件(1100、2100、…)，其中至少在所述第一配置和所述第二配置中，所述照明单元提供具有基本上相同色点而具有不同显色指数的照明单元光(101)。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的照明单元(100)，进一步包括被配置为感测所述照明单元(100)的外部状况的传感器(50)，其中所述照明单元(100)进一步包括被配置为根据所述传感器(50)的传感器信号来控制所述照明单元光(101)的控制单元(30)。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的照明单元(100)，其中所述输运基础结构(20)包括制动器。
13.一种灯具(5)，包括根据前述权利要求中的任一项所述的照明单元(100)。
14.根据权利要求1至12中的任一项所述的照明单元或者根据权利要求13所述的灯具的用途，用于提供具有可控显色的白光。
15.根据权利要求1至12中的任一项所述的照明单元或者根据权利要求13所述的灯具的用途，用于控制效率并且根据需求来适配照明性质。
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