專利名稱：具有綠藍氣體放電燈和黃紅發(fā)光二極管的燈系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及照明領(lǐng)域，例如，用于辦公室和家里的照明，或者用于照亮銷售陳列。實際上，大量已知光源用于此目的，諸如白熾燈、鹵素?zé)簟⒌蛪汉透邏簹怏w放電燈，以及最近還有發(fā)光二極管(LED)。
通過這樣的光源，以及有時通過混合多種單個的源，可以產(chǎn)生廣泛地改變光著色、光輸出和保色性的燈系統(tǒng)。然而，所述光源在將用于供給光源的電能轉(zhuǎn)化為產(chǎn)生的光輸出方面具有廣泛不同的效率。這些效率通常在白熾燈的10lm/W和熒光燈的120lm/W之間，在該情況下為低壓汞蒸氣燈，其主要產(chǎn)生的汞輻射通過合適的熒光磷光體轉(zhuǎn)化為可見光。同時，盡管還有更有效光源，諸如SOX燈仍然有時用于街道照明，例如有些具有大于200lm/W的輸出，但是這些光源不是白色的，且沒有好的保色性。SOX燈例如主要只發(fā)射黃鈉譜線。
除了與高效率組合的光著色、光輸出和保色性的合適選擇，最近提出可變顏色的燈系統(tǒng)，其至少一定程度允許使用者控制尤其是燈系統(tǒng)的光著色。這樣，DE20007134U1提出了一種燈系統(tǒng)，其例如具有白色熒光燈，連同一個或者多個彩色的LED，來自其的光通過反射和/或散射的合適方式相加混合為完全單色光。通過改變彩色的LED的輸出，使用者可以一定程度地改變它們的光輸出，因此也改變整個燈系統(tǒng)的色點。US2001/0005319A1例如在一個燈系統(tǒng)中使用紅色、綠色和藍色LED來產(chǎn)生白色或者彩色光，且披露了一種容易使用的控制裝置，通過該控制裝置，使用者可以在寬限度內(nèi)控制燈系統(tǒng)的光著色。
現(xiàn)在，本發(fā)明的目的是發(fā)展該現(xiàn)有技術(shù)，使得提供一種高效率的燈系統(tǒng)，其同時提供好的保色性，尤其是高效率的白色燈系統(tǒng)。
一方面，該目的通過這樣的燈系統(tǒng)來實現(xiàn)，該燈系統(tǒng)具有具有綠藍色點的氣體放電燈，具有黃紅色點的LED，以及相加混合來自氣體放電燈和LED的光的光學(xué)部件，以及另一方面通過包括下面步驟的照明方法來實現(xiàn)該目的通過氣體放電燈產(chǎn)生具有綠藍色點的光，通過LED產(chǎn)生具有黃紅色點的光，以及通過光學(xué)部件來相加混合來自氣體放電燈和LED的光。
因此，本發(fā)明的原理是基于這樣的發(fā)現(xiàn)，即，氣體放電燈在綠藍中具有高效率，LED在黃紅色中具有高效率，以及通過相加混合這兩種類型的光源，可以獲得高效率的燈系統(tǒng)，其同時提供好的保色性，尤其是高效率的白色燈系統(tǒng)。尤其是，通過使用綠藍氣體放電燈替代白色熒光燈，獲得了比在DE20007134U1中披露的現(xiàn)有技術(shù)高很多的效率。
從屬權(quán)利要求說明了本發(fā)明的特別有利的發(fā)展。
例如，諸如低壓汞蒸汽燈之類的熒光燈可以用作氣體放電燈。在這樣的低壓汞蒸汽燈中，電能首先(部分地)轉(zhuǎn)化為紫外線汞輻射，例如在254nm譜線。該紫外輻射然后可以通過藍磷光體BAM(大約在450nm發(fā)射)和綠磷光體CAT(大約在542nm發(fā)射)轉(zhuǎn)化為可見綠藍輻射。
然而，對于本發(fā)明的一個實施例，原則上其它氣體放電燈是可行的。例如，很多高壓氣體放電燈也在綠藍中具有高效率，因此也適用于根據(jù)本發(fā)明的燈系統(tǒng)。最近還發(fā)現(xiàn)了替代汞的輻射物質(zhì)，盡管它們效率低，但是由于它們固有的較低的斯托克斯頻移，所以也顯示了高度有希望的潛能。這里參考由EP1187174A2和未出版的DE10129464.6披露的分子輻射源作為這些物質(zhì)的代表性例子。
例如，可能的LED為無機紅黃色發(fā)射AlGaInPLED(在600-620nm范圍內(nèi)發(fā)射)，或者無機紅色發(fā)射AlGaAs LED。由于這些LED具有比將電能轉(zhuǎn)化為紅黃或者紅色輻射的氣體放電燈高的效率，根據(jù)本發(fā)明通過相加混合綠藍與紅黃光源，獲得了具有好的保色性的高效率光源。該方法尤其是導(dǎo)致具有白光著色的燈系統(tǒng)，其具有超過迄今已知的給出好的保色性的白光源的前述120lm/W峰值的效率。然而，除了剛提到的這些LED類型，自然還可以考慮在黃紅色中具有足夠高的效率的所有其它類型。
通過改變包括在混合中的單個光源的光輸出，可以確定根據(jù)本發(fā)明的燈系統(tǒng)的光著色。為了這樣操作，可以首先改變氣體放電燈和/或LED的電輸入，LED特別容易觸發(fā)。其次，除了這樣以外，或者作為這樣的替代，可控制的混合部件也是可行的，諸如可切換的濾光器或者可移動的光闌、反射器、透鏡、散射元件等。如已經(jīng)提到的，由最終使用者容易操作的控制整個燈系統(tǒng)的光著色的方法由US2001/0005319A1披露，為此，該說明書將整個包括在本申請中。如上所述，在殼體中布置光源的各種可能的方法和混合部件的選擇由DE20007134U1披露，其由此也包括在本申請中。
參考在附圖中顯示的實施例的例子來進一步描述本發(fā)明，然而，本發(fā)明不限于這些實施例。附圖中

圖1示出了通過根據(jù)本發(fā)明的燈系統(tǒng)的截面，以及圖2示出了從圖1的燈系統(tǒng)的下面的平面圖。
熒光燈，尤其是低壓汞蒸汽燈可以選擇為氣體放電燈。如已經(jīng)闡述的，在這樣的低壓汞蒸汽燈的情況下，電能首先(部分地)轉(zhuǎn)化為254nm譜線的紫外線汞輻射。該轉(zhuǎn)化效率近似60％。關(guān)于將UV光轉(zhuǎn)化為可見光的BAM和CAT磷光體的效率，必須首先允許這樣的事實，即，254nm的UV量子轉(zhuǎn)化為可見藍(450nm)或者可見綠(542nm)導(dǎo)致這些量子(254和450之間或者254和542之間)之間的能差以所謂斯托克斯頻移(單量子磷光體)的形式損耗。除此以外，可能有其它量子損耗機制，盡管這些是不太重要的。因此，在這樣的燈中的電能轉(zhuǎn)化為可見輻射的所謂的物理效率對于綠(近似543nm)為大約28％，對于藍(近似450nm)為大約34％。
進一步考慮在不同波長λ的不同視覺敏感度V(λ)，物理效率乘以“V(λ)*683lm/W”，以便獲得照明效率。使得V(542nm)＝0.98，后者的量在綠中為185lm/W，使得V(450nm)＝0.044，它們在藍中總計為10lm/W。
除了綠和藍磷光體，典型的暖白熒光燈(顏色83，Ra值80，色溫3000K)也使用紅磷光體，諸如YOX(在大約610nm發(fā)射)，電能分割為紅∶綠∶藍比例為55∶40∶5。由于紅色的大斯托克司頻移，但是物理效率只有25％，給定照明效率為85lm/W，其中V(610nm)＝0.5。因此，這樣的燈的總體效率僅為(0.55*85+0.4*185+0.05*10)lm/W＝120lm/W，其相應(yīng)于開始提出的效率。
因此，如果使用更有效的LED來代替具有照明效率85lm/W的紅磷光體(大約610nm)，總體燈系統(tǒng)的效率可以增加?，F(xiàn)在可用黃紅AlGaInPLED，其在600-620nm范圍內(nèi)發(fā)射，已經(jīng)提供了超過100lm/W的效率，這已經(jīng)使得它們優(yōu)于紅磷光體的85lm/W，從而導(dǎo)致更有效的總體燈系統(tǒng)。專家預(yù)計，近期，這些LED將獲得達到150lm/W的效率，使得紅色的效率將增加因子150/85＝1.76。對于這樣的LED，總體燈系統(tǒng)的最終的效率將為(0.55*150+0.4*185+0.05*10)lm/W＝157lm/W，其明顯超過當前熒光燈的120lm/W。
替代黃紅AlGaInP LED，或者除了黃紅AlGaInP LED以外，還可以使用紅色AlGaAs LED，幾個這樣的LED與一個或者多個氣體放電燈的組合也產(chǎn)生好的感覺。尤其是，使用多個單個的不同顏色的光源增加了光著色的控制范圍，也就是說，增加了總體燈系統(tǒng)的色點的控制范圍。同時，必須記住，實際上，可以在寬范圍上容易地控制LED的輸出，從而開發(fā)了一種控制燈系統(tǒng)的色點的特別簡單的方式。
單個光源可以容納于一個殼體中，且混合部件設(shè)計為在DE20007134U1中描述，其由此包括在本申請中。然而，為了完整，該說明書的圖1和2以及相關(guān)的描述將在此重述，并進行必要的修改。
圖1示出了通過根據(jù)本發(fā)明的完全燈系統(tǒng)1的截面圖，其包括殼體2，該殼體具有頂壁3、兩個側(cè)壁4和連同兩個側(cè)壁的底壁5，其不可見。側(cè)壁以相對于頂壁3的傾斜角接附，底壁5具有中間光出口孔7，其由散射板8封閉。在殼體2內(nèi)部的是容納在安裝件11上的延長的熒光燈6，通過V形截面的反射器9防止來自該燈的光直接通過孔7離開。熒光燈6在綠藍色中發(fā)射，從而提供燈系統(tǒng)1的綠藍光部分。熒光燈6的綠藍光通過殼體2的壁偏轉(zhuǎn)到孔7。
此外，如下面圖2中的平面圖可見，LED10安裝在底壁5上，在熒光燈6的任一側(cè)上有三個。根據(jù)具體的實施例，LED在黃紅色或者紅色中發(fā)射，從而提供燈系統(tǒng)1的黃紅或者紅光部分。通過調(diào)節(jié)LED的強度，可以控制燈系統(tǒng)1的色點和色溫。此外，為了進一步在更寬范圍上控制燈系統(tǒng)1的色點和色溫，還可以裝配LED，其在綠色和/或藍色中發(fā)射。熒光燈6還可以設(shè)置有強度控制。
通過設(shè)置混合部件，單個光源的顏色混合是特別有效的，這是由于直接發(fā)射的光在通過散射板8出來以前經(jīng)歷多個起反射器作用的壁上的偏轉(zhuǎn)。然而，一個缺點是，每次反射出現(xiàn)損耗。因此，本發(fā)明的范圍也延伸到其它類型的混合裝置，其例如使用散射盤、反射鏡和/或積分器桿。
在實施例的還有的例子中，都發(fā)射黃紅或者紅色的一整串LED(由虛線表示)用于替代三個LED。然而，為了色點的擴展的控制，該串還可以包括在綠色和/或藍色中發(fā)射的單個的LED，可以相互分離地激勵顏色。
權(quán)利要求
1.一種燈系統(tǒng)，其具有具有綠藍色點的氣體放電燈，具有黃紅色點的LED，以及相加混合來自氣體放電燈和LED的光的光學(xué)部件。
2.如權(quán)利要求1所述的燈系統(tǒng)，其特征在于，該氣體放電燈是熒光燈。
3.如權(quán)利要求2所述的燈系統(tǒng)，其特征在于，該熒光燈是低壓汞蒸汽燈，尤其是磷光體BAM應(yīng)用在其上，以產(chǎn)生藍光，和/或磷光體CAT應(yīng)用在其上，以產(chǎn)生綠光。
4.如權(quán)利要求1所述的燈系統(tǒng)，其特征在于，LED是無機LED，尤其是紅黃色發(fā)射AlGaInP LED，或者紅色發(fā)射AlGaAs LED。
5.如權(quán)利要求1所述的燈系統(tǒng)，其特征在于，該燈系統(tǒng)設(shè)置有用于控制燈系統(tǒng)的色點的控制部件。
6.如權(quán)利要求5所述的燈系統(tǒng)，其特征在于，控制部件設(shè)計為通過控制氣體放電燈和/或LED的功率來控制燈系統(tǒng)的色點。
7.如權(quán)利要求5所述的燈系統(tǒng)，其特征在于，控制部件設(shè)計為通過控制光學(xué)部件的混合特性來控制燈系統(tǒng)的色點。
8.一種照明方法，其包括下面的步驟通過氣體放電燈產(chǎn)生具有綠藍色點的光，通過LED產(chǎn)生具有黃紅色點的光，以及通過光學(xué)部件來相加混合來自氣體放電燈和LED的光。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種燈系統(tǒng)，其具有具有綠藍色點的氣體放電燈，具有黃紅色點的LED，以及相加混合來自氣體放電燈和LED的光的光學(xué)部件，以及涉及相應(yīng)的照明方法。發(fā)射藍色和綠色的熒光燈特別適于作為氣體放電燈，發(fā)射紅黃色的AlGaInPLED或者發(fā)射紅色的AlGaAsLED作為LED。通過相加混合來自這些高效率光源的光，本發(fā)明提供了具有好的保色性的高度有效的光源，其包括所有三種主要顏色，且特別適于高度有效的產(chǎn)生白光。
文檔編號H05B35/00GK1671989SQ03817890
公開日2005年9月21日 申請日期2003年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月25日
發(fā)明者R·肖爾 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司