专利名称：具有增强色度和颜色偏好的灯的制作方法
具有增强色度和颜色偏好的灯技术领域
一般来说，本发明涉及低压放电灯，并且具体来说，本文中的某些具体实施例涉及呈现改进的颜色质量的低压放电灯。
背景技术：
低压放电(例如，荧光)照明系统是为一般性、高效节能用途广泛采用的照明系统。在这种系统的照明下对象颜色的质量是这种光源的价值的重要方面。一般来说，对象颜色的质量已通过显色性来描述，显色性是对光源照明下对象的心理生理颜色与指定条件的参考照明下对象的心理生理颜色的相符程度的测量。
从基本研究中普遍已知，具有增强色度(颜色饱和度)的光源可用于增加观看者所感知的照明对象的视觉清晰度、对比度感觉以及亮度。同样普遍已知，人们可能偏好照明对象的稍微增强的色度。但是，至今为止，很难以均勻或对称的方式提供增强(增加)的色度。不对称增加的色度可导致降低的辨色效率。此外，如果要采用一些常见方法最大化显色性(例如，显色指数CRI)，结果可能是处罚与参考光源相关的任何颜色变化。另外，如果要任意增加色度以满足观看者的偏好，可导致灯的CRI值不足以符合迅速发展的全球法规。
消费者发现，General Electric公司销售的REVEAL .白炽灯泡相当有吸引力。一种最近的高效节能型灯提供荧光、固态二极管及荧光固态混合系统，以便提供 REVEAL 白炽灯泡的有吸引力的颜色质量。这些已在专利公布(例如，美国专利公布 2009/0102348、2009/0102391、2009/0122530、及 2010/0096998)中描述，它们已全部转让给本公开的相同受让人。但是，这些灯可能无法始终提供均衡的色度增加。
预期具有进一步提高的显色性属性的灯，尤其是对于饱和颜色的显现。发明内容
本发明的一个实施例针对具有均勻增强的色度和改进的颜色偏好的低压放电灯。 该灯在通电时的总发光呈现介于约2000开至约4500开之间的相关色温(CCT)。该灯包括透光外壳、密封在外壳内的填充气体以及在通电时发光的荧光体合成物。在该灯通电时，其具有的总发光(a)具有低于CIE标准色品图中的普朗克轨迹的色点。(b)呈现从约-10. 0 至约+12. 5的、对VSl至VS15的每一个的δ色度值，在CIE LAB空间中测量δ色度值；以及(c)呈现至少为约88的颜色偏好等级％值。
本发明的进一步的实施例针对具有均勻增强的色度和改进的颜色偏好的低压放电灯，该灯在通电时的总发光呈现介于约2000开至约4500开之间的相关色温。该灯包括透光外壳、密封在外壳中的填充气体、以及在通电时发光的荧光体合成物。在该灯通电时， 其具有的总发光1 (a)呈现从约-10. 0至约+12. 5的、对VSl至VS15的每一个的δ色度值，在CIE LAB空间中测量δ色度值；以及(b)呈现至少为约88的颜色偏好等级％值。荧光体合成物包括，具有范围介于约590nm至约630nm之间的峰值发射的第一红色荧光体，其中，第一红色荧光体在合成物中的含量介于约48wt%至约75wt%之间；以及具有范围介于约590nm至约670nm之间的峰值发射的可选的第二红色荧光体，其中，第二红色荧光体在合成物中的含量介于0衬％至约20wt%之间；具有范围介于约500nm至约570nm之间的峰值发射的绿色荧光体，其中，绿色荧光体在合成物中的含量介于约12wt%至约之间； 以及具有范围介于约450nm至约500nm之间的峰值发射的蓝色荧光体，其中，蓝色荧光体在合成物中的含量介于约5wt%至约30wt%之间；其中，合成物中的每种荧光体可发射一个或多个颜色。
本发明的又一个实施例针对具有均勻增强的色度和改进的颜色偏好的荧光灯，该灯包含荧光体层。该层包含基本由以下三种荧光体组成的荧光体合成物含量介于约48重量百分比至约75重量百分比之间的掺杂铕的氧化钇红色荧光体；含量介于约12重量百分比至约M重量百分比之间的掺杂铈和铽的绿色荧光体；以及含量介于约5重量百分比至约 30重量百分比之间的掺杂铕的铝酸锶蓝色荧光体。
本发明的再一个实施例针对具有均勻增强的色度和改进的颜色偏好的荧光灯，该灯包含荧光体层。该层包含基本由以下四种荧光体组成的荧光体合成物含量介于约48重量百分比至约75重量百分比之间的掺杂铕的氧化钇红色荧光体；含量介于约12重量百分比至约M重量百分比之间的掺杂铈和铽的绿色荧光体；含量介于约5重量百分比至约30 重量百分比之间的掺杂铕的铝酸锶蓝色荧光体；以及含量介于大于0重量百分比至约20重量百分比之间的掺杂铈和锰中的少一种的金属五硼酸盐红色荧光体。
通过以下详细描述，将会更好地意识到本发明的其它特征和优点。
现在参照附图更详细地描述本发明的实施例。
图1示意性地并以截面部分地示出根据本公开实施例的荧光灯。
图2示出根据本公开实施例的七个灯呈现的色点(色度)，全部在20W螺旋形CFL 设计载体中显示。
图3是根据本公开实施例的六个灯呈现的δ色度(VS)值的图形，全部在20W螺旋形CFL设计载体中显示。这六个灯是在图2中描述特征的那些灯的子集。
图4示出根据本公开实施例的四个灯呈现的色点(色度)，全部在Τ5线性荧光设计载体中显示。
图5是根据本公开实施例的四个灯呈现的δ色度(VS)值的图形，它们与在图4 中描述特征的那些灯相同。
具体实施方式
按照实施例，本发明一般涉及诸如荧光灯之类的低压放电灯。在包括汞荧光灯、低剂量汞、超高输出荧光和无汞低压荧光灯的广泛各种类型中制造和使用本文所公开的灯， 预期落入本公开的范围之内。该灯可含电极也可不含电极。该灯可以是线形的，但可使用任何大小形状或截面。它可以是不同类型的荧光灯中的任一种，例如T5、T8、T12、17W、20W、 25W、32W、40W、54W、56W、59W、70W、线形、环形、2D、双管或U形荧光灯。它们可以是高效或高输出荧光灯。例如，本发明的实施例包括形状为曲线形的灯，以及一般为本领域普通技术人员所熟悉的紧凑型荧光灯。一般来说，低压放电灯将包括至少一个透光外壳，它能够由玻璃质(例如，玻璃)材料和/或陶瓷或者允许透射至少一部分可见光的任何适当材料来制成。 这些灯将包括在至少一个透光外壳内部密封的、能够维持放电的填充气体成分。
一般来说，根据本发明实施例的低压放电灯将具有在所述透光外壳(例如，在所述透光外壳的内表面)上携带的至少一种荧光体合成物。一般众所周知，荧光体合成物将从放电发出的电磁辐射转换成通常较低能量的所需波长。在灯具有多个外壳的实施例中， 其上部署有荧光体合成物的透光外壳可以是内壳。
术语“总发光”是指从具有一个或多个发光元件(例如，单独荧光体)的灯发出的组合光。如果灯包含一个以上的发光元件，则来自所有元件的光的组合也是可构成总发光的示例。例如，灯可以是具有带一个或多个荧光体的荧光体层的荧光灯，荧光体受激发以从低压蒸汽放电转换紫外光。在这种情况下，总发光是由受激发荧光体(和来自泄漏放电的任何光)发出的组合光。总发光还可指从具有上述一个或多个发光元件的灯发出的组合光，并进一步包括(例如，以之补充)来自其它类型的元件(例如，LED和/或0LED)的光。
根据本发明的实施例，提供具有可具有大体增加的色度的总发光同时具有足够高的CRI值的灯。显色指数(CRI)是用于衡量光源与黑体源的光谱分布的比较的传统标准。 提供生成具有较高CRI值Ra的白光的光源通常是期望的，这种光照明下的对象看上去与适当参考光源照明下的对象相似。第一八个显色指数(即Ri, i为1-8)通过简单求平均结合， 以获得称作Ra (或有时也称作RaS或Ra8)的一般显色指数。这些第一八个显色指数全部处于低至中颜色饱和度。
但是，由于Ra计算中使用的八个反光样本中没有一个是高度饱和的，因此饱和颜色的显示性可能极其低下，即使Ra值很高。这使得灯可能在CRI上的分值相当高，即使它极差地显现一个或两个颜色。此外，显色性在CRI中的真正定义是有限制的。显色性是感兴趣源下仅对象颜色的保真度的测量，并且对象颜色表现相对黑体或日光照明下的任何偏差均被视作是不好的。由于此限制，感知对象色调、饱和度及光亮度的任何偏移均导致同等的Ra分值降低。事实上，CRI可因对象颜色饱和度相比参考光显示出增加而处罚灯。CRI 可因反光样本在测试源下(与在参考源下相比)色调、色度(颜色饱和度)和光亮度在任何方向的偏移而处罚灯。.
但是，在实际应用中，反光对象的颜色饱和度的增加(在特定源照明特定表面时观察)可视作是有利的。饱和度的增加可产生更好的视觉清晰度及增强感知的亮度。
颜色质量等级(CQQ是一种更新的显色性系统，当前正在由美国国家标准和技术研究所(NIST)开发，它可能会解决这些缺陷中的一些。但是，与CRI不同，CQS旨在测量整体的光质量而不是简单的颜色保真度。CQS系统使用结合总共十五个Mimsell颜色样本的颜色表现的整体仏值，这些样本全部具有较高的颜色饱和度并在颜色空间中基本上均勻地分布。对于十五个颜色样本中的每一个，A值一般对应于单独CQS值的平均数。在仏值中，灯不会因相对于参考源增加的对象色度而受处罚。净值是灯的分值仅因色调偏移、光亮度偏移和色度减小而受处罚。Qa值的计算在W. Davis和Y. Ohno的“Toward an improved color rendering metric”(SPIE第五届固态照明国际会议会议录，5941，2005年)中更完整地描述，其完整内容通过引用结合到本文中。给定光源的A计算可由本领域技术人员容易地实现。NIST现已发布几个不同版本的CQS系统，但是，在本公开中所有提及的CQS系统均指其7. 5版。
如NIST所定义，CQS利用十五个饱和Munsel 1颜色样本(有时称作“色卡”)的标准集合，其色调值和色度在表I中示出。
表 I
权利要求
1.一种具有均勻增强的色度和改进的颜色偏好的低压放电灯(1)，所述灯在通电时的总发光呈现介于约2000开至约4500开之间的相关色温(CCT)，所述灯(1)包括透光外壳(6)，密封在所述外壳(6)内的填充气体(8)，以及在通电时发光的荧光体合成物(7)；以及其中，在所述灯通电时，所述灯具有的总发光(a)具有低于CIE标准色品图中的普朗克轨迹的色点。(b)呈现从约-10.0至约+12. 5的、对VSl至VS15的每一个的δ色度值，在CIE LAB 空间中测量所述S色度值；以及(c)呈现至少为约88的颜色偏好等级％值。
2.如权利要求1所述的灯，其中，所述总发光呈现至少为约81的一般颜色质量等级A值。
3.如权利要求1所述的灯，其中，所述总发光呈现至少为约77的Ra值。
4.如权利要求1所述的灯，其中，所述总发光具有的色点在所述灯的所述CCT下可同时低于CIE色品图中的普朗克轨迹，并且所述色点处于由具有以下χ、y坐标的四个顶点的四边形定义的1931 CIE色品图上的区域内(0. 394,0. 385) (0. 394,0. 360) (0. 470,0. 410) (0. 454,0. 370)。
5.如权利要求1所述的灯，其中，所述总发光呈现的、对VSl至VS15中的每一个的δ 色度值如下
6.如权利要求1所述的灯，其中，所述总发光呈现约97至约105的全色域等级CJg值。
7.如权利要求1所述的灯，其中，所述荧光体合成物包括具有范围介于约590nm至约630nm的峰值发射的第一红色荧光体，其中，所述第一红色荧光体在所述合成物中的含量介于约48wt%至约75% wt%之间；具有范围介于约500nm至约570nm的峰值发射的绿色荧光体，其中，所述绿色荧光体在所述合成物中的含量介于约12wt%至约之间；具有范围介于约450nm至约500nm的峰值发射的蓝色荧光体，其中，所述蓝色荧光体在所述合成物中的含量介于约5wt%至约30wt%之间；以及可选地具有第二红色荧光体，所述第二红色荧光体具有范围介于约590nm至约 670nm的峰值发射；其中，所述合成物中的每种荧光体可发射一个颜色或多个颜色。
8.一种具有均勻增强的色度和改进的颜色偏好的荧光灯(1)，所述灯包含荧光体层 (7)，所述层包含基本由以下三种荧光体组成的荧光体合成物含量介于约48重量百分比至约75重量百分比之间的掺杂铕的氧化钇红色荧光体； 含量介于约12重量百分比至约M重量百分比之间的掺杂铈和铽的绿色荧光体；以及含量介于约5重量百分比至约30重量百分比之间的掺杂铕的铝酸锶蓝色荧光体。
9.一种具有均勻增强的色度和改进的颜色偏好的荧光灯(1)，所述灯包含荧光体层 (7)，所述层包含基本由以下四种荧光体组成的荧光体合成物含量介于约48重量百分比至约75重量百分比之间的掺杂铕的氧化钇红色荧光体； 含量介于约12重量百分比至约M重量百分比之间的掺杂铈和铽的绿色荧光体； 含量介于约5重量百分比至约30重量百分比之间的掺杂铕的铝酸锶蓝色荧光体；以及含量介于大于0的重量百分比至约20重量百分比之间的掺杂铈和锰中的至少一种的金属五硼酸盐红色荧光体。
10.一种具有均勻增强的色度和改进的颜色偏好的低压放电灯(1)，所述灯在通电时的总发光呈现介于约2000开至约4500开之间的相关色温，所述灯(1)包括透光外壳(6)，密封在所述外壳(6)内的填充气体(8)，以及在通电时发光的荧光体合成物(7)；以及其中，在所述灯通电时，所述灯具有的总发光(a)呈现从约-10.0至约+12. 5的、对VSl至VS15的每一个的δ色度值，在CIE LAB 空间中测量所述S色度值；以及(b)呈现至少为约88的颜色偏好等级％值； 其中，所述荧光体合成物包括具有范围介于约590nm至约630nm的峰值发射和约Inm至约30nm的半值宽度的第一红色荧光体，以及可选地具有范围介于约590nm至约670nm的峰值发射和约30nm至约IOOnm 的半值宽度的第二红色荧光体；具有范围介于约500nm至约570nm的峰值发射和约Inm至约30nm的半值宽度的绿色荧光体；以及具有范围介于约450nm至约500nm的峰值发射和约30nm至约IOOnm的半值宽度的蓝色荧光体；其中，所述合成物中的每种荧光体可发射一个或多个颜色。
全文摘要
本发明的名称为“具有增强色度和颜色偏好的灯”。本文公开了具有增强的色度和颜色偏好的低压放电灯(1)。提供了提高的颜色质量等级，尤其是在提升的色温下。在该灯通电时，由该灯(1)的发光元件生成的光具有选择参数内的颜色偏好等级值以及颜色质量等级的十五个颜色样本的δ色度值。
文档编号H01J61/42GK102543655SQ201110354189
公开日2012年7月4日 申请日期2011年10月25日 优先权日2010年10月25日
发明者A·库尔克萨尔, G·I·斯策格伊, I·K·德梅, K·托思 申请人:通用电气公司