具有颜色控制的照明装置及其照明方法

专利名称：具有颜色控制的照明装置及其照明方法
技术领域：
本发明涉及照明装置，具体地说涉及保持和/或调节输出光的颜色及强度 的照明装置。具体地说，本发明涉及在包括一个或多个固态发光体的照明装置 中提供这种颜色控制。本发明还涉及在包括一个或多个固态发光体的照明装置 中提供颜色控制的照明方法。
背景技术：
在美国，每年发的电量的一大部分(估计高达25%)都用于照明。因此， 一直需要提供能效更高的照明方式。众所周知，白炽光灯泡是极其低能效的光 源，它们消耗的电量的90%作为热量而不是光散发出去。荧光灯管比白炽光灯 泡更高效(高出大约十分之一)但与固态发光体如发光二极管相比依然很低效。
此外，与固态发光体如发光二极管的通常使用寿命相比，白炽光灯泡具有 相对短的使用寿命，即通常大约只有750-1000小时。相比较而言，例如发光 二极管的使用寿命通常在50000到70000小时之间。荧光灯管具有比白炽光灯 泡更长的使用寿命(如10000-20000小时)，但是荧光灯管发出的光的显色性要差些。
显色性通常采用显色指数(CRIRa)来衡量，这是一种对被特定灯光照射 的物体的表面色移的相关测量。CRI Ra是一个照明系统的显色相较于当由8 个基准色彩照明时的基准辐射体的显色为如何的相对测量的修正平均值。如果 照明系统照射的一组测试颜色的颜色坐标与基准辐射体照射的相同测试色的 坐标相同，则CRIRa等于lOO。自然光具有较高的CRI (Ra大约为100)，白 炽光灯泡也具有相对接近的CRI(Ra大于95)，而荧光灯的CRI精度较低((Ra 通常为70-80)。几种类型的特定照明装置的CRIRa非常低(如汞蒸汽或钠灯 的Ra低至大约40或者甚至更低)。
因此，常规电灯组件面临另一问题，那就是需要定期替换照明装置(如灯 泡等)。在难以靠近的地方(如拱形天花、桥梁、高大建筑物、交通隧道)和/ 或更换成本异常高的地方，这种问题尤为明显。常规电灯组件的使用寿命通常 大约有20年，对应于发光装置，其可使用至少约44， 000小时(按照每天使 用6小时计算为20年)。发光装置的使用寿命通常更短，因此需要定期更换。
因此，基于各种原因，人们正在努力探索用固态发光体取代广泛应用的白 炽灯、荧光灯及其它发光装置的方法。此外，在已使用发光二极管(或其它固 态发光体)的地方， 一直努力提供如就能效方面、显色指数(CRIRa)、对比 度、功效(lm/W)、成本和/或使用期限而言改善的发光二极管(或其它固态发 光体)。
众所周知各种固态发光体，例如，发光二极管就是固态发光体的一种类型。 发光二极管是众所周知的将电流转换成光的半导体装置。各种发光二极管 越来越多地用于不同领域，从而扩大了其使用范围。
更具体地说，发光二极管是半导体设备，当p-n节结构之间产生电势差时，其可发光(如紫外光、可见光、红外光)。存在若干公知的方法制造发光二极
管及许多相关的结构，并且本发明可采用任何这种装置。例如，Sze的现代半 导体装置物理学(2dEd.1981)中第12-14章以及Sze的现代半导体装置物理 学(1998)的第7章描述了各类光子学装置，其中包括发光二极管。(Chapters 12-14 of Sze, Physics of Semiconductor Devices ， ( 2d Ed. 1981) and Chapter 7 of Sze ， Modern Semiconductor Device Physics (1998))。
本文所用的表达"发光二极管"指基本的半导体二极管结构(即芯片)。通 常知道的并且可购得的例如在电子产品商店所售的"LED"通常表现为由若干 部件组成的"封装"装置。这些封装装置通常包括如(但不限于)公开号为 4918487、 5631190和5912477的美国专利中所描述的基于半导体的发光二极 管、各种有线连接和封装发光二极管的封装件。
众所周知，发光二极管通过激发电子穿过半导体有源(发光)层的导带和 价带之间的带隙而产生光。电子迁移产生具有取决于带隙的波长的光。因此， 发光二极管发出光的颜色(波长)取决于发光二极管有源层的半导体材料。
虽然发光二极管的发展在许多方面革新了照明产业，但是发光二极管的一
些特征依然面临挑战性，而另一些特征迄今还未完全开发出来。
因为感知为白色的光必定是两种或多种颜色(或波长)的光的混合，因此 还未研制出可产生白光的发光二极管结。已生产了 "白"LED灯，其具有分 别由红、绿和蓝发光二极管形成的发光二极管像素/簇。其他已生产的"白" LED包括(1)产生蓝光的发光二极管和(2)发光材料(如磷光体)，其在发 光二极管发出的光的激励下发出黄光，由此蓝光和黄光混合后可感知为白光的 光。
此外，原色混合得到非原色的混合原理。通常是本领域及其他领域技术人 员所公知的。通常，参考1931年的CIE色度图(1931年确定的原色国际标准)和1976年的CIE色度图(与1931年的图类似但做出修改，使得图上类似距 离表示相似的颜色感知区别)来将颜色定义为原色的加权和。
高效的白光LED灯的CRI Ra与白炽灯光源(Ra约为100)相比通常较低
(范围在65-75)。此外，LED的色温通常"更冷"(~5500K)，并且比白炽灯泡 或CCFL灯泡的色温( 2800K)更加不理想。LED中这些缺陷可通过附加其 他具有选定的饱和颜色的LED或发光物质(lumiphor)而改善。如上所述， 根据本发明的光源可采用具有特定(x， y)色度坐标的光源的特定颜色"混合"
(参见于2005年12月21日提交的、申请号60/752555、题为"照明装置和照 明方法"(发明人Antony Paul Van deVen和Gerald H.Negley)的美国专利， 其全部内容通过引用结合于此)。例如，其他所选择的饱和源的光可与具有广 谱源混合以提供一致的照明而不会出现任何变色区域；并且如果想要的话，出 于美观原因，在直接看到照明源或光圈的时候，单个发光体可制成不可见的分 离装置或分离颜色区域。
发光二极管因此可单独使用或任何组合使用，也可以与一个或多个发光材 料(如磷光体或闪烁体)和/或滤光器一起使用，来产生任何想要的颜色的光
(包括白色)。因此为替代现有带有发光二极管光源的光源所作出的努力的方 面如以改善能效、CRIRa、光效(ImAV)和/或使用期限不限于任何特定颜色 或混合光的颜色。
各种发光材料(也称作发光物质(lumiphor)或发光媒介(luminophoric media),如专利号6600175的美国专利所公开的，其全部内容通过引用结合于 此)是本领域技术人员众所周知并且可得的。例如，磷光体是一种在由辐射源 激发下发出响应辐射(如可见光)发光材料。在多数情况下，响应辐射的波长 与激发光源的波长不同。发光材料的其他劍子包括闪烁体、日辉光带以及在紫外光照射下发出可见光的油墨。
发光材料可分类为下迁移(down-converting)材料和上迁移材料，即将光 子迁移为更低能量级(更长波长)的材料和将光子转换为更高能量级(更短波 长)的材料。
包括在LED装置中的发光材料通过把发光材料增加到如上所述的清澈的 或透明的封装材料(如，基于环氧树脂、基于硅树脂、基于玻璃的材料、基于 金属氧化物等)中，例如通过混合或涂层工艺。
例如，美国专利6963166 (Yano'166)公开了一种常规的发光二极管灯， 其包括发光二极管芯片，用以覆盖发光二极管芯片的子弹形透明外壳，将电源 电流引入到发光二极管二极管芯片中，以及杯状反射体，用以在一致的方向上 反射发光二极管芯片的发射光，其中采用第一树脂部分封装发光二极管芯片， 还采用第二树脂部分进行封装。根据Yano'166，所述第一树脂部分是通过用 树脂材料填充反光杯，接着将发光二极管芯片安装反光杯的底部之上，再将发 光二极管的阴极和阳极用电线与所述导线进行电连接并固化的得到的。。根据 Yano'166，磷光体分散在第一树脂部分中，以便用发光二极管芯片发出的光A 激发，被激发的磷光体产生荧光("光B")，其波长比光A要长， 一部分光A 通过包括磷光体的第一树脂部分，因而成为光A和光B的混合光C，其用作
各种固态发光体随着时间性能会变差。例如，众所周知，发光二极管随着 时间性能会变差。这意味着它们的亮度会随时间不断地降低，例如在50000 小时后，其亮度会降低为原亮度的一半。不同类型(颜色)的发光二极管的降 级机制不同，且降级速率不同。如果照明装置由不同类型的具有不同降级速率 的发光二极管构成，则随着发光二极管性能变差，该照明装置发出的光随不同类型或颜色的发光二极管的各自比例的改变而发生改变。
此外，周围环境的温度会使包括一个或多个固态发光体的照明装置发出的 光的颜色发生改变。例如，通常，当环境温度升高时，发光二极管发出光的量
就会减少。这对于包括AlInGaP材料系统的红色发光二极管而言尤为明显。环 境温度每增加1摄氏度，亮度就会减少0.5%。
此外， 一些固态照明装置会因为封装体棕色着色剂而降级。例如，许多 LED随时间性能变差主要是因为其封装不具有其透明性。
目前已知道，采用传感器来监控照明装置发出的光并测量该光的颜色及亮 度，然后调节不同颜色光源的相对强度以"平衡"被白光吸收的颜色(或其它任 何特定的光，包括特殊色温的白光)，并维持所需的亮度。例如，这种装置已 经应用在使用发光二极管作为发光体的LED视频显示器及LCD显示器上。
因此，需要提供这样的装置及方法即使在其中一个或多个不同类型的固 态发光体随时间亮度降低时，包括一个或多个固态发光体的照明装置借此仍可 维持和/或调节发出的光的颜色(例如白光的色温)。

发明内容
本发明提供了这样的装置及方法即使在其中一个或多个不同类型的固态
发光体随时间亮度降低时，包括一个或多个固态发光体的照明装置借此仍可维 持和域调节发出的光的颜色(例如白光的色温)和域输出光的照度(或强度)。 根据本发明，在灯内放置有固态发光体子组(如一种颜色类型的)和传感器。
根据本发明的一些实施例，导热衬底(即具有相对低热阻的元件)上安装 有一个或多个基准固态发光体及相应的一个或多个照明固态发光体。根据本发明的第一方面，提供了一种照明装置，其包括第一组固态发光体、 至少一组第一组基准固态发光体及第一基准传感器。
根据本发明的这一方面，所述第一组固态发光体包括至少一个第一组固态 发光体。所述第一组固态发光体及所述第一组基准固态发光体(1)每个发出
的照射对应于1976 CIE图上与第一组点隔开一定距离的一点，以使相对于 1976 CIE图上第一组点的距离A (u，， v，)不超过0.015，并且在某些情况下， 在1976 CIE图上不超过0.010，而在某些情况下，在1976 CIE图上不超过0.005， 和/或(2)每个的正向电压从属温度在第一组正向电压从属温度的5%以内。
根据本发明的第二方面，其提供了一种照明方法，该方法包括
给第一组固态发光体提供第一电流强度的电流，
给第一组基准固态发光体提供与第一 电流强度大致相同强度的电流，且 检测第一组基准固态发光体发出的光强。
根据本发明的该方面，所述第一组固态发光体包括至少一个第一组固态发 光体。所述第一组固态发光体及所述第一组基准固态发光体(1)每个发出的 照射对应于1976 CIE图上与第一组点隔开一定距离的一点，以使相对于第一 组点的A (u，， v，)在1976 C正图上不超过0.015，并且在某些情况下，在1976 C正图上不超过0.010，而在某些情况下，在1976 CIE图上不超过0.005，和/ 或(2)每个的正向电压从属温度在第一组正向电压从属温度的5%以内。
根据本发明这一方面的一些实施例，所述方法还包括如当传感器检测到所 述第一组基准固态发光体的光强减少时，将提供给第二组固态发光体的电流调 节至第二电流强度。
根据本发明该方面的一些实施例，所述方法还包括检测所述第二电流强 度，且如果所述第二电流强度达到特定的值(例如表明第一组基准固态发光参照附图和以及下面对本发明的详细说明可以更全面地理解本发明。


图1是根据本发明的照明装置10的第一实施例的图； 图2是根据本发明的第二实施例的电路原理图； 图3是根据本发明的第三实施例的电路原理图。
本发明的详细说明
如上所述，在本发明的各个方面中，本发明提供了一种照明装置，其包括 一组或多组固态发光体、至少一个针对每组固态发光体的基准固态发光体及针 对每组固态发光体的基准传感器。
此处表达"组"表示具有特定颜色或类型的固态发光体。也就是，基准固态 发光体是指固态发光体的特定组，所述基准固态发光体及所述固态发光体为特 定颜色或类型的，即其发出的光的颜色坐标(例如在1976 CIE图上)在特定 范围内。因此，可实现本发明的有益效果，即该颜色或类型的固态发光体的光 强的任何降级或减少同样出现在相同(或类似)颜色或类型的基准固态发光体 上，且这种降级或减少会由该组的基准传感器准确可靠地检测到。同样地，称 为用于特定组的基准传感器，其用于检测该组的基准固态发光体发出的光强。
对于每组而言，一个或多个固态发光体及基准固态发光体每个发出的照射 对应于1976 CIE图上与第一组点隔开一段距离的点，使得在1976 CIE图上其 相对于第一组点的A (u，， v，)不超过0.015，在一些情况下，在1976 CIE图 上A (u，， v，)不超过0.010，而在一些情况下，在1976C正图上A (u，， v，)不超过0.005，和/或(2)每个固态发光体的正向电压从属温度在第一组正向 电压从属温度的5%以内。在根据本发明的一些实施例中，所述一个或多个固 态发光体是针对特定组的，并且基准固态发光体也是针对该组的。
其中将固态发光体(或任何其他发光体)描述为具有特定颜色(或描述为 发出特定颜色的光)，这种描述意味着从该发光体发出的光对应于1976 CIE图 上的某特定点(或在相对于该点的A (u，， v')的范围之内，例如A (u'， v') 不超过0.015、 0.010或0.005)，即这种发光体发出的光可以是饱和的或可以是 不饱和的。这里所用的表达"饱和"意味着至少85%的纯度，术语"纯度"具有本 领域技术人员所熟知的含义，而且其计算方法也是该领域技术人员所熟知的。
这里所用的表达"照射"在指发光二极管发出的光时含义是给发光二极管 提供至少一些电流以使发光二极管发出至少一些光。表达"照射"包含以下情 形发光二极管连续或间断地以一速率发出光，使得人眼可将它感知为连续发 光，或相同颜色或不同颜色的多个发光二极管间断和/或交替(时间上有重叠 或没有重叠)发光使得人眼将它们感知为连续发光(以及在发出不同颜色的情 况下将它们感知为那些颜色的混合)。
根据本发明可采用任何需要的一个或多个固态发光体。本领域技术人员知
道并且已经使用过各种这类发光体。这类固态发光体包括无机和有机光发光 体。这种发光体的类型的例子包括各种各样的发光二极管(无机或有机的)， 包括聚合体发光二极管(PLED))、激光器二极管、薄膜场致发光装置、发光 聚合体(LEP)，每类装置的各种形式是本领域众所周知的(因此不必要详细 描述这类装置和/或制成这种装置的材料)。
不同组的发光体之间可以相互类似、相互不同或任何组合(即多个固态发 光体可以为一种类型或多个固态发光体为两种或两种以上类型)。
如上所述，可以采用的固态发光体的一个典型系列为LED。这种LED可采用任意的发光二极管(本领域的技术人员可容易或得并熟知多种这样的发光 二极管，因此不必要详细描述这类装置和减制成这种装置的材料)。例如，这 类固态发光体包括无机和有机发光体。本领域的技术人员熟知多种这样的发光 二极管。这种装置包括发光体、封装、引线框和/或任意多种其它结构，它们 均为本领域所熟知的，且本领域技术人员容易将这种元件结合到照明装置中。
例如，根据本发明所适用的典型例子LED包括如于2005年12月22日提交的、 申请号为No.60/753138的、题为"照明装置"(发明人:Gerald H.Negley )的 美国专利申请中所描述的那些LED,在此全文引用以作参考，其中发光二极 管与一个或多个发光体封装在一起，且所述一个或多个发光体与所述一个或多 个发光二极管隔开以达到其改进的出光效率。另外一个根据本发明所适用的典 型例子LED包括于2006年1月23日提交的、申请号为No.60/761310、题为"通 过空间上分离荧光粉薄膜来移动LED中的光谱内容(spectral content)"(发 明人Gerald H.Negley和Antony Paul Van de Ven)的美国专利申请中所描述 的那些LED,在此全文引用以作参考，其中提供了二个或多个相互隔开的发 光体。又一个根据本发明所适用的典型例子LED (及其它固态发光体装置) 包括下面文献里所描述的LED: (1)于2006年5月26日提交的、申请号为 60/808702、题为"照明装置"(发明人Gerald H.Negley和Antony Paul Van de Ven)的美国专利申请(代理备审案号为931_009)，在此全文引用以作参考； (2)于2006年5月23日提交的、申请号为60/802697、题为"照明装置及制 造方法，，(发明人Gerald H.Negley)的美国专利申请(代理备审案号为 931—011)，在此全文引用以作参考；(3)申请于2006年5月26日的申请号为 60/808925的名称为"固态发光装置及其制造方法"(发明人为Gerald H.Negley 和F.Neal Hunter)的美国专利(代理备审案号为931—010)，在此全文引用以作参考。
每组固态发光体可包括任意需要数量的固态发光体。
本领域的技术人员已经熟知且可得到多种能够检测基准固态发光体发出 的光强的传感器，并且在根据本发明的装置及其实现方法中可以采用任何这种
传感器。例如，PIN型二极管是公知的可检测基准固态发光体的光强的传感器
(同样，在它们那里也可使用光电池及其它装置)。
特定组的基准固态发光体的亮度的变化取决于例如环境温度的改变、封装 透明度的损耗等，其改变可通过例如PIN型二极管的传感器检测到，且该降 低的亮度可通过允许更多的电流流过该组的固态发光体的反馈系统进行补偿 以使该组的亮度恢复到其标称值。
例如PIN型二极管或发光二极管的传感器由于不断地在热量、UV辐射和
/或蓝光影响下而可能降级。为了延长传感器的寿命，根据本发明的一些实施 例，所述传感器与上面设置有固态发光体及基准固态发光体的导热衬底热绝 缘，并且传感器可选地连接在散热片上。
此外，根据本发明的一些实施例，因为一些发光体(例如蓝光及白光LED 灯泡及采用其中使用带有蓝晶片的荧光剂的LED的发光体)发出一些蓝光及 一些UV辐射，因此在根据本发明的一些实施例中，还包括设置于所述基准固 态发光体的发射面与所述基准传感器之间的滤光器，以减少(或消除)到达基 准传感器的UV及深蓝光辐射的量。在这些实施例中，所述滤光器对于波长为 480nm与630nm之间的光基本上是透明的，同时滤除该波长范围外的光一本 领域技术人员熟知这些且己在使用这种滤光器。此处所用的表达"基本上透明 的"意味着具有基本上透明的特征的结构允许至少通过固态发光体发出的90% 的波长在该范围内的光。在根据本发明的一典型实施例中，采用了两组发光二极管，第l组(带有
黄色荧光剂的蓝光LED)及第2组(红光LED)，提供了第一电力线及第二电 力线；第一电力线包括串联设置的第1组发光二极管及第1组基准发光二极管 的所有发光二极管；第二电力线包括串联设置的第2组发光二极管及第2组基 准发光二极管的所有发光二极管。在这种实施例中，如果检测到所述组1的基 准发光二极管的亮度减少了第一百分比，为了补偿第1组发光二极管的明显减 少的亮度，可减少流过第二电力线的电流。作为备选，可调节第一电力线和/ 或第二电力线的电流以将组合颜色调回到所需色彩，而不必将整个亮度调到初 始亮度。其中，传感器可选择性地仅仅检测一组发光体或基准发光体发出的光。
在本发明的照明装置中还可包括其他固态发光体组(例如主波长在蓝绿色 区域的第三组发光二极管，其还可包括第四组和/或第五组发光二极管等等)， 且每组发出的光的颜色和/或亮度可以类似方式进行调节和/或维持。
如上所述，本照明装置还包括其他固态发光体组，且其发出的光的颜色和 /或亮度可以类似方式进行调节和/或维持。
如上所示，在根据本发明的一些实施例中，照明装置的照明部分中基准固 态发光二极管在结构上与对应的固态发光二极管基本相同，且它们在基本一样 的电流下工作。此外，根据本发明的一些实施例，基准固态发光体与对应的照 明固态发光体均安装在导热衬底(即具有相对低热阻的元件)之上，且/或所 述基准固态发光体与所述照明固态发光体串联在一起。在根据本发明的一些实 施例中，为了保证基准固态发光体的降级与照明固态发光体的降级相匹配，基 准固态发光二极管与对应的照明固态发光二极管属于同一生产批次。
此处所用的"安装在…之上"表明位于第二结构之上的第一结构可与第二 结构接触，或通过一个或多个居间结构(其相对面的每面均与第一结构、第二结构或居间结构中的一个结构相接触)隔开。
表达"照明装置中的基准固态发光二极管在结构上与对应的固态发光二 极管基本相同"表明基准固态发光二极管与固态发光二极管包括相同的有源 层，且在某些情况下，(1)各个发光体的所有元件均采用相同材料，(2)各个 发光体均为同一制造商制造于，(3)各个发光体来自相同的批次，(4)各个发
光体的照射对应于1976 CIE图上与第一点间隔一定距离的一点，使得在1976 CIE图上该点相对于第一点的A (u，， v，)不超过0.015，在一些情况下，在 1976 CIE图上A (u，， v，)不超过0.010， 在一些情况下，在1976 CIE图上△ (u，， v')不超过0.005，和/或(5)各个发光体每个的正向电压从属温度在 第一组正向电压从属温度的5 %以内。
表达"在基本相同的电流下工作"表明各个电流最多相差不超过5%，或者 这些电流大小是按比例的，其中一个电流中的百分比变化与另一电流中的百分 比变化匹配相差不超过正负5% (且如果灯具的输入功率减少了一定量，例如 减少了50%，则各个电流相差仍然不超过5%)。
根据本发明的一些实施例， 一个或多个(特定组的)基准固态发光体及一 个或多个对应的(该组的)基准传感器设在基准腔体内，该腔体与除了一个或 多个基准固态发光体之外的任何元件发出的光隔离开。
在本发明的一些实施例中，所述基准腔体具有极高的无吸收性。本领域技 术人员熟悉且可以使用并制造大量多种这样的腔体。例如，这种腔体可包括集 光球(integrating sphere)(此为本领域技术人员所熟知的)，和/或可包括用由 Furukawa ( —日本公司)经销的商标为1^^^￡丁@的材料涂层(或构成)的壁以 及用Ti02、硫酸钡或多种陶瓷配方加载的纸。
如上所述，根据本发明的一些实施例，提供了至少一个UV光减弱元件，其设在特定组的一个或多个基准固态发光体与该组的一个或多个对应基准传
感器之间，由此如果所述基准固态发光体发出uv光，则到达所述基准传感器 的UV光的强度就会减少(相对于从所述基准固态发光体发出的UV光的强 度)。本领域技术人员熟悉并可使用和制造大量多种这样的UV光减弱元件。 在某些这种实施例中，UV光减弱元件对于波长为480nm与630nm之间的光 基本上是透明的，同时滤除该波长范围之外的光一本领域技术人员熟知并可以 使用这种滤光器。
在根据本发明的一些实施例中， 一个或多个基准传感器安装在传感器安装 结构上。本领域的技术人员熟悉可用作这种安装结构的各种结构。在一些这种
实施例中，传感器安装结构与一组或多组(非基准)固态发光体产生的热量热 绝缘。
在根据本发明的一些实施例中，提供了至少一个散热结构，该结构与至少 一个基准传感器热交换。本领域技术人员熟知大量这些散热结构及材料，且已 经可容易地选择适当的结构及材料。例如，所述散热结构可包括一个或多个突 出部分(如散热鳍片)。在某些这种实施例中， 一个或多个基准传感器安装在 传感器安装结构之上，且所述散热结构安装在传感器安装结构之上。
根据本发明的一些实施例，第一基准传感器及第二基准传感器(其可与所 述第一基准传感器隔绝开)均位于单个传感器安装结构之上。
根据本发明的一些实施例，第一基准传感器位于传感器安装结构的第一面 上，且散热结构位于传感器安装结构的第二面上。在某些这种实施例中，传感 器安装结构的第一面与传感器安装结构的第二面相对。
根据本发明的一些实施例，一个或多个基准固态发光体安装在发光体安装 结构上，且一个(或多个)对应固态发光体也安装在发光体安装结构之上。在一些这种实施例中，所述基准固态发光体位于发光体安装结构的第一面上，且 所述固态发光体位于发光体安装结构的第二面上(在某些这种实施例中，所述 发光体安装结构的第一面与发光体安装结构的第二面相对。)
本领域技术人员熟悉大量的适合用作发光体安装结构的材料。在某些实施 例中，所述发光体安装结构的热阻相对较低，例如，不超过每瓦500摄氏度。
本发明的照明装置可以按任何需要的方式布置、安装以及供电，且可以装 配在任何所需的外壳或灯具上。本领域技术人员熟悉各种类型的布置、安装方 案、供电设备、外壳和灯具，并且任何这种布置、方案、设备外壳和灯具均可 结合本发明而使用。本发明的照明装置可电连接(或选择性地连接)到任何需 要的电源上，并且本领域技术人员熟悉各种类型的这样的电源。
根据本发明的一些实施例，电力是通过一个或多个电力线供给所述一个或 多个固态发光体和/或一个或多个基准固态发光体。
例如，根据本发明的典型实施例包括第一组固态发光体、第二组固态发光、 第一组基准固态发光体及第二组基准固态发光体。该装置包括第一电力线及第 二电力线。第一电力线直接或有选择地与第一数量的第一组固态发光体及第二 数量的第二组固态发光体电连接。例如，所有的第一组固态发光体及第一组基 准固态发光体可与第一电力线电连接(而没有一个第二组固态发光体及第二组 基准固态发光体与第一电力线电连接)，且所有的第二组固态发光体及第二组 基准固态发光体可与第二电力线相电连接(而没有一个第一组固态发光体及第 一组基准固态发光体与第二电力线电连接)。
此处所陈述的两种元件是"电连接的"，例如，电力线直接或有选择地的与 固态发光体电连接，意指电流可通过电力线供给固态发光体(或本发明的照明 装置与任何所需的电源电连接(或有选择地电连接)这样的陈述意味着电流可从电源供给照明装置)。上述表述中单词"有选择地"表明所述电连接可有选择 地断开，例如通过打开电力线中的开关。不论是表达"电连接"还是"选择性地 电连接"均包含这样的装置其中的开关或其它装置可经过调整，以调节流进 该装置或该装置的一部分的电流强度，即电流不仅仅是通过开启或闭合电源来 调整。
于2005年12月21日提交的、申请号为60/752753、题为"照明装置"(发 明人Gerald H.Negley， Antony Paul Van de Ven及Neal Hunter)的美国专利 申请及于2006年5月5日提交的的申请号为60/798446、题为"照明装置"(发 明人Antony Paul Van de Ven)(代理备审案号为931—008)的美国专利申请里 均描述了典型的照明装置的布置方式、照明装置的安装设计、给照明装置供电 的设备、照明装置的外壳、照明装置的灯具及照明装置的电源，其全部内容通 过引用结合于此，所有的这些均适用于本发明的照明装置。
在根据本发明的照明装置的一些实施例中，其还包括一个或多个用于限制 流进所述(或每个)固态发光体的最大电流值的限流装置，以阻止或避免温度 过高或突变失效。该限流装置可设置于每条与多个固态发光体连接的多条电力 线内，或设置于给馈电连接至各个单独的电力线馈电的电力线内，所述多个单 独的电力线与各个固态发光体相连。本领域技术人员熟知大量这种限流元件， 例如，可用来限流的电阻以及可适用于根据本发明的照明装置的任何这种限流 元件。
在根据本发明的照明装置的一些实施例中，其还包括至少一个检测给一个 或多个固态发光体提供的电流的电流传感器。如上所述，所述固态发光体的亮 度趋向于随时间推移而降低。根据本发明，这种亮度的降低可被检测到，并在 许多情况下其可通过增大流进受到影响的固态发光体的电流来精确地补偿。通过感应流过一个或多个固态发光体的电流，可检测到该固态发光体何时需要这 种提高的电流，由于某种或多种原因建议更换该固态发光体。在根据本发明的 一些实施例中，其还包括用于提供信号的信号元件，该提供的信号在所检测到 的电流达到了临界值(即至少最小电流值)的情况下，表明建议更换适当的固 态发光体。
根据本发明的照明装置可包括一组固态发光体，该组固态发光体可发出具 有任意需要颜色的主波长的光，和/或可包括多组不同颜色和/或不同的相关色 温的固态发光体。另外，根据本发明的照明装置还可包括任何其它的发光体。 而且，根据本发明的照明装置可与包括任何类型(即包括白炽照明及荧光照明) 发光体的其它任何所需的照明装置组合使用。
如上所示，根据本发明的照明装置可提供光源颜色混合的所需要的全部光
或部分光，例如，提供所有或部分所需的(x， y)色度坐标。例如，根据本发
明的照明装置可用以提供颜色混合的所需的全光或部分光的代表性示例在以 下文献中有所描述
(1) 于2005年12月21日提交的、申请号为60/752555、题为"照明装置 和照明方法"(发明人Antony Paul Van deVen和Gerald H.Negley)的美国专 利申请，其全部内容通过引用结合于此；
(2) 于2006年4月20日提交的、申请号为60/793524、题为"照明装置 和照明方法"(发明人Antony Paul Van de Ven和Gerald H.Negley)的美国专 利申请，其全部内容通过引用结合于此；
(3) 于2006年4月20日提交的、申请号为60/793518、题为"照明装置 和照明方法"(发明人Antony Paul Van de Ven禾n Gerald H.Negley)的美国专 利申请，其全部内容通过引用结合于此；(4) 于2006年4月20日提交的、申请号为60/793530、题为"照明装置 和照明方法"(发明人Antony Paul Van deVen和Gerald H.Negley)的美国专 利申请，其全部内容通过引用结合于此；
(5) 于2007年8月5日发布的、专利号为7213940、题为"照明装置和 照明方法"(发明人Antony Paul van de Ven和Gerald H.Negley;代理备审案 号931—035NP)的美国专利，其全部内容通过引用结合于此；
(6) 于2006年1月12日提交的、申请号为60/868134、题为"照明装置 和照明方法"(发明人Antony Paul van de Ven和Gerald H.Negley; 代理备 审案号931_035 PRO)的美国专利申请，其全部内容通过引用结合于此；
其它特定颜色组合的典型例子包括
(7) 包括浅黄白色发光二极管灯泡与红色发光二极管的照明装置-,
(8) 包括浅绿白色发光二极管灯泡与红色发光二极管的照明装置；
(9) 包括浅白色发光二极管灯泡与红色发光二极管的照明装置；及
(10) 包括红色发光二极管、绿色发光二极管、及蓝色发光二极管的照明装置。
此处所表达的"照明装置"除了表示可以发光外，没有限制意义。也就是说， 照明装置可为照射某区域或空间(例如房间、游泳池、仓库、指示器、道路、 车辆、交通标志、广告牌、海船、小船、航行器、露天大型运动场、树、窗、 院子等)的装置、指示器灯、或照射围场的装置或装置列、或用于边缘照明或 背面照明的装置(如背光海报、信号灯、LCD显示器)、或任何其它的发光装 置。
本发明还涉及受到照射的围场(其空间可被均匀地或非均匀地照射)，其 包括封闭的空间及至少一个根据本发明的照明装置，其中，照明装置照射围场的至少一部分(均匀的或非均匀的)。
如上所述，在本发明的第二方面中，还提供了一种照明方法，该方法包括 给第一组固态发光体提供第一电流强度的电流，
给第一组基准固态发光体提供基本上为第一电流强度的电流，且 检测第一组基准固态发光体发出的光强。
表达"提供基本上为第一电流强度的电流"意指所述电流强度与第一电流 强度相差最多也不超过第一电流强度的5%，或这些电流大小是按比例的，其 中一个电流中的百分比变化与另一电流中的百分比变化匹配相差不超过正负
5% (且如果灯具的输入功率减少了一定量，例如减少了 50%，则各个电流相 差仍然不超过5%)
在本发明的该方面中，所述第一组固态发光体包括至少一个第一组固态 发光体。第一组固态发光体及第一组基准固态发光体(1)每个发出的照射对 应于1976 C正图上与第一组点隔开一定距离的一点，以使相对于第一组点的 △ (u，， v，)在1976 CIE图上不超过0.015，并且在某些情况下，在1976 CIE 图上不超过0.010，而在某些情况下，在1976 CIE图上不超过0.005，和/或(2) 每个的正向电压从属温度在第一组正向电压从属温度的5%以内。
在根据本发明的该方面的实施例中，所述方法还包括例如当传感器检测到 所述第一组基准固态发光体的光强减少时，给第二组固态发光体及第二组基准 固态发光体提供第二电流强度的电流。
在根据本发明该方面的一些实施例中，所述方法还包括检测所述第二电 流强度，且如果所述第二电流强度达到特定的值(例如表明第一组基准固态 发光体需要更换)，则发出信号。
在本发明的一个方面中，提供了一种照明装置，其包括至少第一组固态发光体及第二组固态发光体(每组包括至少一个固态发光体)、至少一个第一组 基准固态发光体及至少一个第二组基准固态发光体。在本发明的该方面，所述 第一组基准固态发光体及第二组基准固态发光体发出组合的基准照射，该基准 照射由第一组一第二组组合照射基准传感器检测到。在该方面中，本装置中的 至少一个传感器检测不同组的固态发光体的组合照射。例如，在一些实施例中，
提供了组合使用单个组(粉红系列的LED)中由相同电流控制的红色LED及 YGW (黄绿白)LED灯泡以及其他具有基本相同颜色的组(系列)的固定装 置。在该情况下，相关联的基准LED组应该包括至少一个每种不同类型(颜 色)的LED。为了保证从基准组中每种颜色LED发出的光的颜色比例与照明 组里的颜色比例相同，本装置还提供针对所述基准组里LED类型中至少一种 类型的滤光器(如中性灰色滤光器)。 一类已减弱的光与第二类光组合照射在 传感器上，其代表了从照明组中发出的作为照射的光的亮度及颜色。
图1是根据本发明的照明装置10的第一实施例的图。参见图1，照明装 置lO包括多个第一组固态发光体ll (第一主波长的LED)，多个第二组固态 发光体12 (第二主波长的LED)，多个第三组固态发光体13 (第三主波长的 LED)。照明装置10还包括第一基准传感器20。
图2是根据本发明的第一实施例的电路原理图3是根据本发明的第二实施例的电路原理图。
本申请中所述的照明装置的任意两个或多个结构部件可以集成。本申请中 所描述的照明装置的任意结构部件都可以由两个或更多个部件组成(如果需要 的话，可将这些部件合成一体)。同样的，任何两个或多个功能可同时实现， 和/或任何功能可通过一系列步骤实现。
权利要求
1、一种照明装置，其特征在于，所述方法包括第一组固态发光体，所述第一组固态发光体包括至少一个第一组固态发光体，所述第一组固态发光体(1)每个发出的照射对应于1976 CIE图上与第一组点隔开一定距离的一点，以使相对于所述1976 CIE图上所述第一组点的距离Δ(u’，v’)不超过0.015，和/或(2)每个的正向电压从属温度在第一组正向电压从属温度的5％以内；至少一个第一组基准固态发光体，所述第一组基准固态发光体(1)每个发出的照射对应于所述1976 CIE图上与第一组点隔开一定距离的一点，以使相对于所述1976 CIE图上所述第一组点的距离Δ(u’，v’)不超过0.015，和/或(2)每个的正向电压从属温度在所述第一组正向电压从属温度的5％以内；及用于检测所述第一组基准固态发光体的光强的第一基准传感器。
2、 根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述照明装置还包括 至少一个其它的发光体。
3、 一种照明方法，其特征在于，所述方法包括-给第一组固态发光体提供第一电流强度的电流，所述第一组固态发光体包 括至少一个第一组固态发光体，所述第一组固态发光体(1)每个发出的照射 对应于1976 C正图上与第一组点隔开一定距离的一点，以使相对于所述1976 CIE图上所述第一组点的距离A (u，， v，)不超过0.015，和/或(2)每个的正 向电压从属温度在第一组正向电压从属温度的5%以内；给第一组基准固态发光体提供基本上为所述第一电流强度的电流，所述第一组基准固态发光体(1)每个发出的照射对应于所述1976 CIE图上与第一组 点隔开一定距离的一点，以使相对于所述1976 CIE图上第一组点的距离A(u，， v')不超过0.015，和/或(2)每个的正向电压从属温度在所述第一组正向电 压从属温度的5%以内；及检测所述第一组基准固态发光体发出的光的光强。
4、 根据权利要求3所述的照明方法，其特征在于，所述方法还包括将供 给所述第一组固态发光体及所述第一组基准固态发光体的电流调整为第二电 流强度。
5、 根据权利要求4所述的照明方法，其特征在于，所述方法还包括检测 所述第二电流强度。
6、 根据权利要求3所述的照明方法，其特征在于，所述方法还包括给第 二组固态发光体提供第二电流强度的电流，所述第二组固态发光体包括至少一 个第二组固态发光体，所述第二组固态发光体(1)每个发出的照射对应于所 述1976 CIE图上与第二组点隔开一定距离的一点，以使相对于所述1976 CIE 图上所述第一组点的距离A (u'， v')不超过0.015，禾B/或(2)每个的正向电 压从属温度在第二组正向电压从属温度的5%以内；给第二组基准固态发光体提供基本上为第二电流强度的电流，所述第二组 基准固态发光体(1)每个发出的照射对应于所述1976 CIE图上与第二组点隔 开一定距离的一点，以使相对于所述1976 CIE图上第二组点的距离A(u，， v，) 不超过0.015，和/或(2)每个的正向电压从属温度在所述第二组正向电压从 属温度的5%以内。
7、 根据权利要求3所述的照明方法，其特征在于，所述方法还包括减少 从所述第一组基准固态发光体到所述第一基准传感器的UV光的光强。
全文摘要
一种照明装置，其包括一组一个或多个照明固态发光体、基准固态发光体及用于检测所述基准固态发光体的光强的基准传感器。所述发光体(1)每个发出的照射与1976 CIE图上第一点相隔的距离Δ(u’，v’)不超过0.015，和/或(2)其正向电压从属温度(forward voltage temperature dependence)在第一正向电压从属温度的5％以内。此外，照明装置包括有一个或多个照明固态发光体、基准固态发光体、及包括至少两个区域的单独传感器的传感器。本发明还涉及其照明方法。
文档编号F21V9/00GK101454613SQ200780020044
公开日2009年6月10日 申请日期2007年5月30日 优先权日2006年5月31日
发明者安东尼·保罗·范德温 申请人:科锐Led照明科技公司