[发明专利]包括一个辐射源和一种荧光材料的照明系统

说明书

技术领域

本发明一般地涉及一种照明系统，包括一个辐射源和一种荧光材料，荧光材料包括一种荧光体(phosphor)。本发明还涉及一种用于这种照明系统的荧光体，以及制造这种荧光体的方法。

更具体的，本发明涉及一种照明系统和一种包括荧光体的荧光材料，用于基于发出紫外或蓝色辐射的辐射源通过发光降频变换(luminescent down conversion)和附加颜色混合产生包括白光的特殊彩色光。尤其考虑使用发光二极管作为辐射源。

背景技术

最近，进行了通过使用发光二极管作为辐射源制造白光发射照明系统的多种尝试。当使用红、绿和蓝光发射二极管的配置产生白光时，遇到这样一个问题，即由于发光二极管的色调、亮度和其它因素的变化而不能产生期望色调的白光。

为了解决这个问题，到目前为止开发了多种照明系统，利用包括荧光体的荧光材料将发光二极管的颜色转换以提供可见白光照明。

以前的白光照明系统特别是基于三色(RGB)方法，即混合三种颜色，也就是红色、绿色和蓝色，此时，输出光的后面的成分可由荧光体或LED的初级发射所提供，或在第二种简化的解决方案中，基于二色(BY)方法，即混合黄色和蓝色，此时，输出光的黄色次级成分可由黄色荧光体所提供，并且蓝色成分可由荧光体或蓝光LED的初级发射所提供。

特别如美国专利5998925所披露的二色方法，使用结合有Y₃Al₅O₁₂:Ce(YAG-Ce)荧光体的InGaN半导体蓝光发射二极管。YAG-Ce荧光体涂覆在InGaN LED上，并且由该LED发射的部分蓝光通过该荧光体转变为黄光。来自该LED的另一部分蓝光透射通过该荧光体。从而，这个系统既发射由LED发出的蓝光，也发射由荧光体发出的黄光。由观察者察觉到，蓝色和黄色发射频带混合为白色光，具有典型的在70带中间(mid70ties)内的CRI和在约6000K到约8000K范围内的色温Tc。

根据US5998925的LED一个问题在于，对于真彩色再现，“白色”输出光具有不期望的色平衡。

对于真彩色再现，性能系数是彩色再现指数(CRI)。彩色再现指数(CRI)测量是一种相对测量，即照明系统的彩色再现与黑体(blockbody)辐射器的彩色再现相比如何。如果由照明系统照明的一组测试色彩的彩色坐标与由黑体辐射器照射的相同测试色彩的坐标相同，那么CRI等于100。

由于色彩通常用于为人们在视觉环境中提供不同的信息，所以真彩色再现是重要的。对于行驶在公路上或隧道内的汽车的驾驶员来说，作为视觉信息的提供者，色彩具有特别重要的作用。例如，能够在隧道内的白色和黄色车道标记之间进行辨别是非常重要的，因为知道是否允许变换车道是至关重要的。然而，在公路上或在隧道内由低CRI的灯进行照明，难于在路面上的白色和黄色车道标记之间进行辨别。

颜色识别中的另一个重要方面在于，表面色的红色应当识别为红色。特别是因为由于对红色进行编码对应于重要的含义，例如危险、禁止、停止和消防。因此，从安全的观点出发，改进视觉环境的重点在于一种增强红色表面的照明。

在上述二色辐射型的基于二色(BY)的光源用于这种情形的情况下，遇到的问题在于，由于在可见光谱(647-700nm范围)的红色区域内的不足，所以降低了识别红色的可能性，而红色是用于危险指示的重要颜色。在输出白光内的红色不足，导致被照明的红色物体与它们在具有良好平衡色彩特性的白光的条件下相比，在颜色上表现为不够强烈。

根据具有两个发射频带：红色在590-630nm和蓝色在420-480nm的二色(BY)方法，对于二色灯光谱，能够提高效率并且进一步提高彩色再现能力。这些波长接近于用于限定颜色的CIE三色激励函数的峰值。

不幸的是，迄今为止还尚不知道哪一种红色发射荧光体，其在590-630nm范围内具有发射峰值波长，表现出充足的效率和稳定性，并且还容易制造。

因此，需要提供由接近UV至蓝色范围内的辐射源激发并且在可见的黄色至红色范围内发射的新荧光体。

一般目的的照明系统的期望特性还包括在经济成本下的高亮度。

发明内容