專利名稱：具有增強(qiáng)色度和顏色偏好的燈的制作方法
具有增強(qiáng)色度和顏色偏好的燈技術(shù)領(lǐng)域
一般來說，本發(fā)明涉及低壓放電燈，并且具體來說，本文中的某些具體實(shí)施例涉及呈現(xiàn)改進(jìn)的顏色質(zhì)量的低壓放電燈。
背景技術(shù)：
低壓放電(例如，熒光)照明系統(tǒng)是為一般性、高效節(jié)能用途廣泛采用的照明系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)的照明下對(duì)象顏色的質(zhì)量是這種光源的價(jià)值的重要方面。一般來說，對(duì)象顏色的質(zhì)量已通過顯色性來描述，顯色性是對(duì)光源照明下對(duì)象的心理生理顏色與指定條件的參考照明下對(duì)象的心理生理顏色的相符程度的測量。
從基本研究中普遍已知，具有增強(qiáng)色度(顏色飽和度)的光源可用于增加觀看者所感知的照明對(duì)象的視覺清晰度、對(duì)比度感覺以及亮度。同樣普遍已知，人們可能偏好照明對(duì)象的稍微增強(qiáng)的色度。但是，至今為止，很難以均勻或?qū)ΨQ的方式提供增強(qiáng)(增加)的色度。不對(duì)稱增加的色度可導(dǎo)致降低的辨色效率。此外，如果要采用一些常見方法最大化顯色性(例如，顯色指數(shù)CRI)，結(jié)果可能是處罰與參考光源相關(guān)的任何顏色變化。另外，如果要任意增加色度以滿足觀看者的偏好，可導(dǎo)致燈的CRI值不足以符合迅速發(fā)展的全球法規(guī)。
消費(fèi)者發(fā)現(xiàn)，General Electric公司銷售的REVEAL .白熾燈泡相當(dāng)有吸引力。一種最近的高效節(jié)能型燈提供熒光、固態(tài)二極管及熒光固態(tài)混合系統(tǒng)，以便提供 REVEAL 白熾燈泡的有吸引力的顏色質(zhì)量。這些已在專利公布(例如，美國專利公布 2009/0102348、2009/0102391、2009/0122530、及 2010/0096998)中描述，它們已全部轉(zhuǎn)讓給本公開的相同受讓人。但是，這些燈可能無法始終提供均衡的色度增加。
預(yù)期具有進(jìn)一步提高的顯色性屬性的燈，尤其是對(duì)于飽和顏色的顯現(xiàn)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例針對(duì)具有均勻增強(qiáng)的色度和改進(jìn)的顏色偏好的低壓放電燈。 該燈在通電時(shí)的總發(fā)光呈現(xiàn)介于約2000開至約4500開之間的相關(guān)色溫(CCT)。該燈包括透光外殼、密封在外殼內(nèi)的填充氣體以及在通電時(shí)發(fā)光的熒光體合成物。在該燈通電時(shí)，其具有的總發(fā)光(a)具有低于CIE標(biāo)準(zhǔn)色品圖中的普朗克軌跡的色點(diǎn)。(b)呈現(xiàn)從約-10. 0 至約+12. 5的、對(duì)VSl至VS15的每一個(gè)的δ色度值，在CIE LAB空間中測量δ色度值；以及(c)呈現(xiàn)至少為約88的顏色偏好等級(jí)％值。
本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施例針對(duì)具有均勻增強(qiáng)的色度和改進(jìn)的顏色偏好的低壓放電燈，該燈在通電時(shí)的總發(fā)光呈現(xiàn)介于約2000開至約4500開之間的相關(guān)色溫。該燈包括透光外殼、密封在外殼中的填充氣體、以及在通電時(shí)發(fā)光的熒光體合成物。在該燈通電時(shí)， 其具有的總發(fā)光1 (a)呈現(xiàn)從約-10. 0至約+12. 5的、對(duì)VSl至VS15的每一個(gè)的δ色度值，在CIE LAB空間中測量δ色度值；以及(b)呈現(xiàn)至少為約88的顏色偏好等級(jí)％值。熒光體合成物包括，具有范圍介于約590nm至約630nm之間的峰值發(fā)射的第一紅色熒光體，其中，第一紅色熒光體在合成物中的含量介于約48wt%至約75wt%之間；以及具有范圍介于約590nm至約670nm之間的峰值發(fā)射的可選的第二紅色熒光體，其中，第二紅色熒光體在合成物中的含量介于0襯％至約20wt%之間；具有范圍介于約500nm至約570nm之間的峰值發(fā)射的綠色熒光體，其中，綠色熒光體在合成物中的含量介于約12wt%至約之間； 以及具有范圍介于約450nm至約500nm之間的峰值發(fā)射的藍(lán)色熒光體，其中，藍(lán)色熒光體在合成物中的含量介于約5wt%至約30wt%之間；其中，合成物中的每種熒光體可發(fā)射一個(gè)或多個(gè)顏色。
本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例針對(duì)具有均勻增強(qiáng)的色度和改進(jìn)的顏色偏好的熒光燈，該燈包含熒光體層。該層包含基本由以下三種熒光體組成的熒光體合成物含量介于約48重量百分比至約75重量百分比之間的摻雜銪的氧化釔紅色熒光體；含量介于約12重量百分比至約M重量百分比之間的摻雜鈰和鋱的綠色熒光體；以及含量介于約5重量百分比至約 30重量百分比之間的摻雜銪的鋁酸鍶藍(lán)色熒光體。
本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例針對(duì)具有均勻增強(qiáng)的色度和改進(jìn)的顏色偏好的熒光燈，該燈包含熒光體層。該層包含基本由以下四種熒光體組成的熒光體合成物含量介于約48重量百分比至約75重量百分比之間的摻雜銪的氧化釔紅色熒光體；含量介于約12重量百分比至約M重量百分比之間的摻雜鈰和鋱的綠色熒光體；含量介于約5重量百分比至約30 重量百分比之間的摻雜銪的鋁酸鍶藍(lán)色熒光體；以及含量介于大于0重量百分比至約20重量百分比之間的摻雜鈰和錳中的少一種的金屬五硼酸鹽紅色熒光體。
通過以下詳細(xì)描述，將會(huì)更好地意識(shí)到本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)。


現(xiàn)在參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1示意性地并以截面部分地示出根據(jù)本公開實(shí)施例的熒光燈。
圖2示出根據(jù)本公開實(shí)施例的七個(gè)燈呈現(xiàn)的色點(diǎn)(色度)，全部在20W螺旋形CFL 設(shè)計(jì)載體中顯示。
圖3是根據(jù)本公開實(shí)施例的六個(gè)燈呈現(xiàn)的δ色度(VS)值的圖形，全部在20W螺旋形CFL設(shè)計(jì)載體中顯示。這六個(gè)燈是在圖2中描述特征的那些燈的子集。
圖4示出根據(jù)本公開實(shí)施例的四個(gè)燈呈現(xiàn)的色點(diǎn)(色度)，全部在Τ5線性熒光設(shè)計(jì)載體中顯示。
圖5是根據(jù)本公開實(shí)施例的四個(gè)燈呈現(xiàn)的δ色度(VS)值的圖形，它們與在圖4 中描述特征的那些燈相同。
具體實(shí)施方式
按照實(shí)施例，本發(fā)明一般涉及諸如熒光燈之類的低壓放電燈。在包括汞熒光燈、低劑量汞、超高輸出熒光和無汞低壓熒光燈的廣泛各種類型中制造和使用本文所公開的燈， 預(yù)期落入本公開的范圍之內(nèi)。該燈可含電極也可不含電極。該燈可以是線形的，但可使用任何大小形狀或截面。它可以是不同類型的熒光燈中的任一種，例如T5、T8、T12、17W、20W、 25W、32W、40W、54W、56W、59W、70W、線形、環(huán)形、2D、雙管或U形熒光燈。它們可以是高效或高輸出熒光燈。例如，本發(fā)明的實(shí)施例包括形狀為曲線形的燈，以及一般為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟悉的緊湊型熒光燈。一般來說，低壓放電燈將包括至少一個(gè)透光外殼，它能夠由玻璃質(zhì)(例如，玻璃)材料和/或陶瓷或者允許透射至少一部分可見光的任何適當(dāng)材料來制成。 這些燈將包括在至少一個(gè)透光外殼內(nèi)部密封的、能夠維持放電的填充氣體成分。
一般來說，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的低壓放電燈將具有在所述透光外殼(例如，在所述透光外殼的內(nèi)表面)上攜帶的至少一種熒光體合成物。一般眾所周知，熒光體合成物將從放電發(fā)出的電磁輻射轉(zhuǎn)換成通常較低能量的所需波長。在燈具有多個(gè)外殼的實(shí)施例中， 其上部署有熒光體合成物的透光外殼可以是內(nèi)殼。
術(shù)語“總發(fā)光”是指從具有一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件(例如，單獨(dú)熒光體)的燈發(fā)出的組合光。如果燈包含一個(gè)以上的發(fā)光元件，則來自所有元件的光的組合也是可構(gòu)成總發(fā)光的示例。例如，燈可以是具有帶一個(gè)或多個(gè)熒光體的熒光體層的熒光燈，熒光體受激發(fā)以從低壓蒸汽放電轉(zhuǎn)換紫外光。在這種情況下，總發(fā)光是由受激發(fā)熒光體(和來自泄漏放電的任何光)發(fā)出的組合光。總發(fā)光還可指從具有上述一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件的燈發(fā)出的組合光，并進(jìn)一步包括(例如，以之補(bǔ)充)來自其它類型的元件(例如，LED和/或0LED)的光。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供具有可具有大體增加的色度的總發(fā)光同時(shí)具有足夠高的CRI值的燈。顯色指數(shù)(CRI)是用于衡量光源與黑體源的光譜分布的比較的傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。 提供生成具有較高CRI值Ra的白光的光源通常是期望的，這種光照明下的對(duì)象看上去與適當(dāng)參考光源照明下的對(duì)象相似。第一八個(gè)顯色指數(shù)(即Ri, i為1-8)通過簡單求平均結(jié)合， 以獲得稱作Ra (或有時(shí)也稱作RaS或Ra8)的一般顯色指數(shù)。這些第一八個(gè)顯色指數(shù)全部處于低至中顏色飽和度。
但是，由于Ra計(jì)算中使用的八個(gè)反光樣本中沒有一個(gè)是高度飽和的，因此飽和顏色的顯示性可能極其低下，即使Ra值很高。這使得燈可能在CRI上的分值相當(dāng)高，即使它極差地顯現(xiàn)一個(gè)或兩個(gè)顏色。此外，顯色性在CRI中的真正定義是有限制的。顯色性是感興趣源下僅對(duì)象顏色的保真度的測量，并且對(duì)象顏色表現(xiàn)相對(duì)黑體或日光照明下的任何偏差均被視作是不好的。由于此限制，感知對(duì)象色調(diào)、飽和度及光亮度的任何偏移均導(dǎo)致同等的Ra分值降低。事實(shí)上，CRI可因?qū)ο箢伾柡投认啾葏⒖脊怙@示出增加而處罰燈。CRI 可因反光樣本在測試源下(與在參考源下相比)色調(diào)、色度(顏色飽和度)和光亮度在任何方向的偏移而處罰燈。.
但是，在實(shí)際應(yīng)用中，反光對(duì)象的顏色飽和度的增加(在特定源照明特定表面時(shí)觀察)可視作是有利的。飽和度的增加可產(chǎn)生更好的視覺清晰度及增強(qiáng)感知的亮度。
顏色質(zhì)量等級(jí)(CQQ是一種更新的顯色性系統(tǒng)，當(dāng)前正在由美國國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究所(NIST)開發(fā)，它可能會(huì)解決這些缺陷中的一些。但是，與CRI不同，CQS旨在測量整體的光質(zhì)量而不是簡單的顏色保真度。CQS系統(tǒng)使用結(jié)合總共十五個(gè)Mimsell顏色樣本的顏色表現(xiàn)的整體仏值，這些樣本全部具有較高的顏色飽和度并在顏色空間中基本上均勻地分布。對(duì)于十五個(gè)顏色樣本中的每一個(gè)，A值一般對(duì)應(yīng)于單獨(dú)CQS值的平均數(shù)。在仏值中，燈不會(huì)因相對(duì)于參考源增加的對(duì)象色度而受處罰。凈值是燈的分值僅因色調(diào)偏移、光亮度偏移和色度減小而受處罰。Qa值的計(jì)算在W. Davis和Y. Ohno的“Toward an improved color rendering metric”(SPIE第五屆固態(tài)照明國際會(huì)議會(huì)議錄，5941，2005年)中更完整地描述，其完整內(nèi)容通過引用結(jié)合到本文中。給定光源的A計(jì)算可由本領(lǐng)域技術(shù)人員容易地實(shí)現(xiàn)。NIST現(xiàn)已發(fā)布幾個(gè)不同版本的CQS系統(tǒng)，但是，在本公開中所有提及的CQS系統(tǒng)均指其7. 5版。
如NIST所定義，CQS利用十五個(gè)飽和Munsel 1顏色樣本(有時(shí)稱作“色卡”)的標(biāo)準(zhǔn)集合，其色調(diào)值和色度在表I中示出。
表 I
權(quán)利要求
1.一種具有均勻增強(qiáng)的色度和改進(jìn)的顏色偏好的低壓放電燈(1)，所述燈在通電時(shí)的總發(fā)光呈現(xiàn)介于約2000開至約4500開之間的相關(guān)色溫(CCT)，所述燈(1)包括透光外殼(6)，密封在所述外殼(6)內(nèi)的填充氣體(8)，以及在通電時(shí)發(fā)光的熒光體合成物(7)；以及其中，在所述燈通電時(shí)，所述燈具有的總發(fā)光(a)具有低于CIE標(biāo)準(zhǔn)色品圖中的普朗克軌跡的色點(diǎn)。(b)呈現(xiàn)從約-10.0至約+12. 5的、對(duì)VSl至VS15的每一個(gè)的δ色度值，在CIE LAB 空間中測量所述S色度值；以及(c)呈現(xiàn)至少為約88的顏色偏好等級(jí)％值。
2.如權(quán)利要求1所述的燈，其中，所述總發(fā)光呈現(xiàn)至少為約81的一般顏色質(zhì)量等級(jí)A值。
3.如權(quán)利要求1所述的燈，其中，所述總發(fā)光呈現(xiàn)至少為約77的Ra值。
4.如權(quán)利要求1所述的燈，其中，所述總發(fā)光具有的色點(diǎn)在所述燈的所述CCT下可同時(shí)低于CIE色品圖中的普朗克軌跡，并且所述色點(diǎn)處于由具有以下χ、y坐標(biāo)的四個(gè)頂點(diǎn)的四邊形定義的1931 CIE色品圖上的區(qū)域內(nèi)(0. 394,0. 385) (0. 394,0. 360) (0. 470,0. 410) (0. 454,0. 370)。
5.如權(quán)利要求1所述的燈，其中，所述總發(fā)光呈現(xiàn)的、對(duì)VSl至VS15中的每一個(gè)的δ 色度值如下
6.如權(quán)利要求1所述的燈，其中，所述總發(fā)光呈現(xiàn)約97至約105的全色域等級(jí)CJg值。
7.如權(quán)利要求1所述的燈，其中，所述熒光體合成物包括具有范圍介于約590nm至約630nm的峰值發(fā)射的第一紅色熒光體，其中，所述第一紅色熒光體在所述合成物中的含量介于約48wt%至約75% wt%之間；具有范圍介于約500nm至約570nm的峰值發(fā)射的綠色熒光體，其中，所述綠色熒光體在所述合成物中的含量介于約12wt%至約之間；具有范圍介于約450nm至約500nm的峰值發(fā)射的藍(lán)色熒光體，其中，所述藍(lán)色熒光體在所述合成物中的含量介于約5wt%至約30wt%之間；以及可選地具有第二紅色熒光體，所述第二紅色熒光體具有范圍介于約590nm至約 670nm的峰值發(fā)射；其中，所述合成物中的每種熒光體可發(fā)射一個(gè)顏色或多個(gè)顏色。
8.一種具有均勻增強(qiáng)的色度和改進(jìn)的顏色偏好的熒光燈(1)，所述燈包含熒光體層 (7)，所述層包含基本由以下三種熒光體組成的熒光體合成物含量介于約48重量百分比至約75重量百分比之間的摻雜銪的氧化釔紅色熒光體； 含量介于約12重量百分比至約M重量百分比之間的摻雜鈰和鋱的綠色熒光體；以及含量介于約5重量百分比至約30重量百分比之間的摻雜銪的鋁酸鍶藍(lán)色熒光體。
9.一種具有均勻增強(qiáng)的色度和改進(jìn)的顏色偏好的熒光燈(1)，所述燈包含熒光體層 (7)，所述層包含基本由以下四種熒光體組成的熒光體合成物含量介于約48重量百分比至約75重量百分比之間的摻雜銪的氧化釔紅色熒光體； 含量介于約12重量百分比至約M重量百分比之間的摻雜鈰和鋱的綠色熒光體； 含量介于約5重量百分比至約30重量百分比之間的摻雜銪的鋁酸鍶藍(lán)色熒光體；以及含量介于大于0的重量百分比至約20重量百分比之間的摻雜鈰和錳中的至少一種的金屬五硼酸鹽紅色熒光體。
10.一種具有均勻增強(qiáng)的色度和改進(jìn)的顏色偏好的低壓放電燈(1)，所述燈在通電時(shí)的總發(fā)光呈現(xiàn)介于約2000開至約4500開之間的相關(guān)色溫，所述燈(1)包括透光外殼(6)，密封在所述外殼(6)內(nèi)的填充氣體(8)，以及在通電時(shí)發(fā)光的熒光體合成物(7)；以及其中，在所述燈通電時(shí)，所述燈具有的總發(fā)光(a)呈現(xiàn)從約-10.0至約+12. 5的、對(duì)VSl至VS15的每一個(gè)的δ色度值，在CIE LAB 空間中測量所述S色度值；以及(b)呈現(xiàn)至少為約88的顏色偏好等級(jí)％值； 其中，所述熒光體合成物包括具有范圍介于約590nm至約630nm的峰值發(fā)射和約Inm至約30nm的半值寬度的第一紅色熒光體，以及可選地具有范圍介于約590nm至約670nm的峰值發(fā)射和約30nm至約IOOnm 的半值寬度的第二紅色熒光體；具有范圍介于約500nm至約570nm的峰值發(fā)射和約Inm至約30nm的半值寬度的綠色熒光體；以及具有范圍介于約450nm至約500nm的峰值發(fā)射和約30nm至約IOOnm的半值寬度的藍(lán)色熒光體；其中，所述合成物中的每種熒光體可發(fā)射一個(gè)或多個(gè)顏色。
全文摘要
本發(fā)明的名稱為“具有增強(qiáng)色度和顏色偏好的燈”。本文公開了具有增強(qiáng)的色度和顏色偏好的低壓放電燈(1)。提供了提高的顏色質(zhì)量等級(jí)，尤其是在提升的色溫下。在該燈通電時(shí)，由該燈(1)的發(fā)光元件生成的光具有選擇參數(shù)內(nèi)的顏色偏好等級(jí)值以及顏色質(zhì)量等級(jí)的十五個(gè)顏色樣本的δ色度值。
文檔編號(hào)H01J61/42GK102543655SQ201110354189
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月25日
發(fā)明者A·庫爾克薩爾, G·I·斯策格伊, I·K·德梅, K·托思 申請(qǐng)人:通用電氣公司