光源、灯具和手术照明单元的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及包括至少两个窄带发射器的光源，各窄带发射器发射出处于窄光谱峰(spectral peak)的光。本发明进一步涉及灯具和手术照明单元。
【背景技术】
[0002]这样的光源本身是已知的。它们尤其用在用于通用照明目的的灯具中，例如用于办公室灯、用于商店灯或例如用于商店橱窗灯。这些光源也尤其用在诸如例如在手术期间使用的医院手术照明单元等的特殊照明应用、或在例如图形工业、印刷工业中使用的特殊照明应用、或特定商店灯应用和广告中。
[0003]光源的当前趋势是例如通过使用半导体设备作为发光设备来提高光源的效率。这些半导体发光设备例如是发光二极管(也进一步指示LED)或半导体激光器。近年来往往也使用有机LED (也进一步指示为OLED)。这些半导体发光设备典型地发射出在有限光谱带宽内的处于相对高强度的光。为了确保包括了半导体发光设备的这些光源仍然具有不错的显色性(color rendering)，往往在光源中包括发光材料(luminescent material)。在发光材料中，第一光谱分布的光被吸收并且被部分地转换成第二光谱分布的光。典型地，吸收的光子被发射作为具有较低频率(或较长波长:斯托克斯位移)的光子并且每个光子的能量的损失被转化成热。可选地，发射出的光子可以具有较高频率(或较短波长:反斯托克斯位移)。
[0004]在涉及一种基于半导体纳米颗粒的发光设备的已公开专利申请US2010/0123155A1中可以找到包括了发光材料的这样的光源的一个示例。该设备包括被布置成在施加电流时发射蓝色初级光并且被埋设在嵌入多个含有量子点的高分子微球内的市售LED密封剂中的LED。虽然已知光源通常具有相对良好的显色性，但是颜色之间的对比度往往不够好。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种具有提高的颜色对比度的光源。
[0006]本发明的第一方面提供一种光源。本发明的第二方面提供一种灯具。本发明的第三方面提供一种手术光源。在从属权利要求中限定出有利的实施例。
[0007]依照本发明的第一方面的一种光源包括都发射出处于具有等于或小于40纳米的半高全宽的窄光谱峰的光的两个窄带光发射器。两个窄带光发射器中的每一个都包括在蓝色范围内、在绿色范围内或在红色范围内的不同的中心发射波长。两个窄带光发射器中的至少一个包括用于生成窄光谱峰的发光材料，并且至少两个窄带光发射器的窄光谱峰之间的距离被配置成防止窄光谱峰的重叠。根据本发明的光源在可见光光谱的蓝、绿或红色范围中的至少一个内生成多个窄光谱峰，其中两个窄光谱峰中的至少一个使用发光材料生成。两个窄带光发射器中的一个可以例如被调谐成预定波长以增强预定波长的对比度，而发射出的窄光谱峰的分离使所感知的对比度加强。该强烈增加的对比度可以例如用在手术中。在这样的实施例中，手术器械可以例如具有预定蓝色，预定蓝色通过发射出在蓝色范围内的光的窄带光发射器中的至少一个而被增强。在这样的实施例中，被调谐成与手术器械相同颜色的来自光源的光显著地增强了用于进行手术的人对手术器械的可视性。在光源的可选实施例中，光源可以用于广告目的或用在图形工业中以强烈地增强被广告的特定产品的光学突出。在这样的实施例中，两个窄带光发射器中的一个可以例如被调谐成公司的标志或品牌名称中存在的颜色。例如在商店中，与商店中存在的其他品牌或标志相比，使用根据本发明的光源将增强特定标志或品牌名称的对比度，并且这样增强了该特定标志或品牌的可视性。甚至进一步可选地，增加的对比度可以用在用于机器人的视觉系统中，在机器人中，例如用于机器人的信息在视觉上被隐藏在也包括了预定波长的富有色彩的图像中。当使用根据本发明的光源时一例如安装在机器人上，会增强隐藏的信息的可视性。在这样的实施例中，机器人可以进一步包括被调谐成预定波长的特定照相机，使得通过使用特定照相机将进一步地增强对比度已经被增强了的隐藏的信息。
[0008]在根据本发明的光源中，使用了窄带光发射器。这样的窄带光发射器发射出的基本上所有光处于单一发射峰，或者具有在其光发射光谱中显著增强了的窄带发射峰(窄带发射峰中的最大强度是发射光谱的剩余部分中的最大强度的至少十倍)。这样的窄带光发射器的示例是LED、半导体激光器或OLED。这样的窄带光发射器的其他示例是诸如量子点材料(也称作纳米晶体材料)等的一些发光材料和诸如铕、铈等的稀土金属复合物。中心发射波长是在窄光谱峰的光谱分布中的与窄光谱峰的半高全宽的中心处的波长对应的波长。对于窄带光发射器，该中心发射波长往往对应于最大发射强度处的波长。根据本发明的光源被配置成使得光源中的至少两个窄光谱峰不重叠。这在当最高光谱光峰的最大强度的一半处的两个相邻光谱光峰之间的距离具有等于或大于半高全宽值(FWHM)的距离时获得。如果两个相邻光谱光峰具有不同的FWHM值，则两个相邻光谱光峰之间的距离应该等于或大于两个FWHM值的平均值。根据本发明的光源当然可以具有附加的基本相同的窄带光发射器，以例如增加例如在窄光谱峰处的光源的总体强度。对于这些基本相同的窄带光发射器，可能有例如可由制造波动引起的一些小的发射变化。
[0009]在根据本发明的光源中，至少两个窄光谱峰的中心发射波长位于蓝色范围、绿色范围或红色范围内。蓝色范围被限定在380纳米与495纳米之间，绿色范围被限定在495纳米与590纳米之间，并且红色范围被限定在590纳米与800纳米之间。
[0010]在根据本发明的光源的实施例中，两个窄光谱峰的中心发射波长位于590纳米与800纳米之间的波长范围内。此外，本发明的该实施例可以在手术中是有益的，其中，例如两个窄光谱峰中的一个被调谐成需要在上面手术的特定组织的特定颜色。根据本发明的光源的使用使得能够显著地增强特定组织与其周围环境之间的对比度一这甚至可以导致充分的对比度增强，使得可以在手术期间不需要对比流体。
[0011]发光材料可以包括来自如下列表的材料中的任何一个，列表包括具有窄发射特性的量子点、量子棒、量子四脚体、纳米晶体和稀土金属复合物。这些材料的使用确保了所发射出的光的中心波长可以相对精确地被调谐。使用量子点、量子棒、量子四脚体或纳米晶体，例如可以经由量子点的尺寸上的改变而使该调谐相对简单。量子点(量子棒和量子四脚体)或纳米晶体是一般具有仅几个纳米的宽度或直径的半导体材料的小晶体。发光材料晶体包括显示出量子限制的颗粒并且具有在至少一个维度上的在纳米范围内的大小。当通过入射光被激发时，量子点晶体发射出由晶体的大小和材料确定的颜色的光。因此可以通过调整量子点的大小来产生特定颜色的光。具有在可见范围内的发射的大多数已知量子点是基于具有硫化镉(CdS)和/或硫化锌(ZnS)的壳体的砸化镉(CdSe)。也可以使用诸如磷化铟(InP)以及铜铟硫(CuInS2)和/或银铟硫(AgInS2)等的无镉量子点。量子点显示出非常窄的发射带并因此它们显示出饱和的色彩。含镉量子点发射器可以发射出具有达到15纳米或20纳米(FWHM)的窄光谱峰的光。无镉量子点可以发射出具有达到25纳米或30纳米(FWHM)的窄光谱峰的光。作为窄带光发射发光材料的稀土金属复合物的示例例如是具有近似5纳米(FWHM)的窄光谱峰的诸如Eu2(dbt)3-4H20等的镧系元素复合物。
[0012]选择性地，由包括了发光材料的至少一个窄带光发射器发射出的光的窄光谱峰的中心发射波长被调谐成预定波长用于增强预定的可见元素的对比度。尤其是当使用量子点或纳米晶体时，可以例如通过改变光源中使用的量子点或纳米晶体的尺寸而相对容易地调谐窄光谱峰的中心发射波长。如前面指示出的，量子点是半导体材料的小晶体。它们典型地在液体中产生，晶体在该液体中生长至特定大小一该大小确定量子点的中心发射波长。所以，通过例如改变诸如流体中的时间、温度和晶体浓度等的生长条件，将发光材料的中心发射波长调谐成预定波长是相对容易的。在根据本发明的光源中使用这样的经过调谐的发光材料可以用于增强品牌或标志中的颜色或者增强手术期间特定类型的组织的颜色。
[0013]在根据本发明的光源的实施例中，蓝色范围、绿色范围或红色范围被扩大至400纳米与800纳米之间的扩大的波长范围，并且其中光源被配置成包括至少5个窄带光发射器，每个发射出处于具有等于或小于40纳米的半高全宽的窄光谱峰的光，并且每个具有在扩大的波长范围内的不同的中心发射波长。至少5个窄带光发射器的中心波长可以例如基本上均匀地分布在扩大的波长范围内使得光源能够相对良好地呈现5个不同的颜色，而独立窄光谱峰之间的分离增强了跨越整个可见范围在单个颜色之间的颜色对比度。还有，该基本平均的分布可以例如被局部地微调成要求增强的特定颜色，例如用于广告目的或医疗目的。在广告中，光源中的多个窄带光发射器可以都被调谐成与品牌或标志中的颜色不同