Источник света, содержащий светоизлучающие кластеры - RU2462002C2

Чертежи

Описание

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области освещения, в частности к источнику света, содержащему светоизлучающие кластеры.

Уровень техники

Достижения в разработке и усовершенствованиях светового потока светоизлучающих устройств, таких как твердотельные полупроводниковые и органические светоизлучающие диоды (СИДы), сделали эти устройства пригодными для использования в приложениях освещения общего назначения, включая архитектурное, развлекательное и дорожное освещение. Светоизлучающие диоды становятся все более и более конкурентоспособными с такими источниками света, как лампы накаливания, флуоресцентные лампы и мощные газоразрядные лампы. Кроме того, в связи с расширением диапазона длин волн СИДов, из которых можно делать выбор, более популярными становятся источники света на основе СИДов дневного света и цветоизменяющих СИДов.

Ниже приведены примеры таких источников света. В патентах США №№ 5803579 и 6523976 осветительный узел, включающий в себя светоизлучающие диоды, описан как имеющий множество СИДов на бортовом несущем элементе, скомпонованных таким образом, что когда все СИДы запитаны, освещение, демонстрирующее первый воспринимаемый тон (например, сине-зеленый) и проецируемое, по меньшей мере, из одного из СИДов, перекрывается и смешивается с освещением, демонстрирующим второй воспринимаемый тон (например, желтый), который отличается от упомянутого первого воспринимаемого тона, и проецируемым, по меньшей мере, из одного из оставшихся СИДов таким образом, что это перекрывающееся и смешанное освещение образует метамерный белый цвет и имеет достаточные качества интенсивности и цветопередачи, чтобы получился эффективный осветительный прибор.

В патенте США № 6513949 гибридные осветительные системы «СИД - люминофорный СИД» для получения дневного света описаны как включающие в себя, по меньшей мере, один светоизлучающий диод и люминофорный светоизлучающий диод. Эта гибридная осветительная система демонстрирует улучшенные рабочие характеристики по сравнению с обычными осветительными системами на СИДах, использующими СИДы или люминофорные СИДы для получения дневного света. В частности, эта гибридная система позволяет получать разные параметры рабочих характеристик осветительной системы, с которыми приходится иметь дело и которые приходится оптимизировать, путем изменения цвета и количества СИДов и/или люминофора люминофорного СИДа.

В патенте США № 7014336 описаны системы и способы генерирования и модуляции условий освещения для генерирования высококачественного света желаемого и управляемого цвета с целью создания осветительных приборов для получения света желаемых и воспроизводимых цветов, а также для изменения цветовой температуры или цветового тона в пределах предписанного диапазона после сооружения осветительного прибора. В одном варианте осуществления, светоизлучающие блоки на СИДах, выполненные с возможностью генерирования света некоторого диапазона цветов, используются для обеспечения света или дополнения окружающего света с целью предоставления условий освещения, подходящих для широкого диапазона приложений.

За счет изменения относительной мощности, с которой возбуждаются отдельные СИДы источника света, в вышеупомянутых и других источниках света может стать возможным изменение цветового выхода. Аналогичным образом, за счет изменения полной мощности, прикладываемой к каждому СИДу, становится возможным изменение комбинированной выходной интенсивности источника света. Вместе с тем, когда все СИДы в источнике света возбуждаются до их соответствующей максимальной интенсивности, комбинированный спектральный выход в общем случае не соответствует желаемому выходу, например, такой как в белой точке в центре цветового графика цветового пространства согласно документу 1931 Международной комиссии по освещению (документу CIE 1931). Это часто происходит из-за того, что СИДы разного цвета в общем случае имеют разные выходные интенсивности и эффективности. А если так, то диапазон цветов этих источников света, для которого достижим максимальный световой выход, смещается к одному или более цветов составляющих СИДов в блоке(ах) или кластере(ах), в общем случае - к цвету(ам) СИДа, имеющему наибольшую выходную эффективность и/или мощность.

Следовательно, в общем случае при современных доступных источниках света невозможно выбрать минимальное количество СИДов (например, три СИДа в источнике света или светоизлучающем блоке RGB или четыре СИДа в источнике света или светоизлучающем блоке RAGB) для минимизации затрат на изготовление с одновременным обеспечением работы каждого СИДа при оптимальной выходной интенсивности с тем, чтобы их комбинированный максимальный выход центрировался, по существу, в белой точке цветового графика цветового пространства согласно документу CIE 1931 или был близким к таким желаемым комбинированным выходам. Например, эта ситуация также может возникнуть при проектировании источников света, для которых желательна оптимальная выходная интенсивность при заданном цвете или в пределах заданного диапазона цветов.

Поэтому существует потребность в усовершенствованном источнике света и усовершенствованной осветительной системе, которые преодолевают недостатки вышеупомянутых и других известных источников света.

Эта информация о предшествующем уровне техники приведена для предоставления информации, которая, как считает заявитель, возможно, имеет отношение к настоящему изобретению. При этом не следует допускать и не надо считать, что какая-либо часть предшествующей информации характеризует известное техническое решение, которое порочит настоящее изобретение.

Сущность изобретения

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставить источник света, содержащий светоизлучающие кластеры. В соответствии с аспектом настоящего изобретения, предложен источник света для создания спектрального выхода с выходной интенсивностью, источник света содержит: один или более светоизлучающих кластеров первого типа, каждый из которых содержит первую комбинацию из одного или более светоизлучающих элементов каждого из, по меньшей мере, первого, второго и третьего цвета; один или более светоизлучающих кластеров второго типа, каждый из которых содержит вторую комбинацию из одного или более светоизлучающих элементов одного или более из упомянутого первого, упомянутого второго и упомянутого третьего цвета; и возбуждающий элемент для возбуждения упомянутых светоизлучающих кластеров; при этом, когда возбуждение происходит с выходной интенсивностью, спектральный выход обеспечивается комбинированным спектральным выходом упомянутого одного или более светоизлучающих кластеров упомянутого первого типа и упомянутого одного или более светоизлучающих кластеров упомянутого второго типа.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения, предложен источник света для создания спектрального выхода с выходной интенсивностью, источник света содержит: один или более светоизлучающих кластеров каждого из первого типа и одного или более других типов и возбуждающий элемент для возбуждения упомянутого одного или более светоизлучающих кластеров упомянутого первого типа и упомянутого одного или более других типов; при этом каждый кластер упомянутого первого типа содержит один или более светоизлучающих элементов каждого из, по меньшей мере, первого, второго и третьего цвета, имеющих соответствующие выходные эффективности, причем одна или более из упомянутых соответствующих выходных эффективностей меньше, чем одна или более других из упомянутых соответствующих выходных эффективностей; и каждый кластер из упомянутого одного или более других типов содержит один или более светоизлучающих элементов, выбранных для компенсации упомянутой одной или более меньших соответствующих выходных эффективностей таким образом, что когда возбуждение происходит с выходной интенсивностью, спектральный выход упомянутого одного или более светоизлучающих кластеров упомянутого первого типа, по существу, сбалансирован спектральным выходом упомянутого одного или более светоизлучающих кластеров упомянутого одного или более других типов.

Краткое описание чертежей

На Фиг.1 представлен схематический вид в плане источника света, содержащего светоизлучающие кластеры, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.2 представлено сечение источника света согласно Фиг.1, проведенное вдоль линии 2-2, показанной на том чертеже.

На Фиг.3 представлен схематический вид сверху источника света, содержащего светоизлучающие кластеры, в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.4 представлены схематический вид сверху источника света, содержащего светоизлучающие кластеры, в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.5 представлен схематический вид сверху источника света, содержащего светоизлучающие кластеры, в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.6 представлен схематический вид сверху источника света, содержащего светоизлучающие кластеры, в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.7 представлен схематический вид сверху источника света, содержащего светоизлучающие кластеры, в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание изобретения

Определения

Термин «светоизлучающий элемент» употребляется для определения устройства, которое испускает излучение в некоторой области или совокупности областей электромагнитного спектра, например в видимой области, инфракрасной и/или ультрафиолетовой области, когда светоизлучающий элемент активируют, например, путем приложения к нему разности потенциалов или пропускания через него тока. Следовательно, светоизлучающий элемент может иметь монохроматическую, квазимонохроматическую, полихроматическую или широкополосную спектральную характеристики испускания. Примеры светоизлучающих элементов включают в себя полупроводниковые, органические или полимерные светоизлучающие диоды, покрытые люминофором светоизлучающие диоды, нанокристаллические светоизлучающие диоды с оптической накачкой или другие аналогичные устройства, как легко поймет специалист в данной области техники. Кроме того, термин «светоизлучающий элемент» употребляется для определения конкретного устройства, которое испускает излучение, например матрицы СИДов, микросхемы или другого такого устройства, как легко поймет специалист в данной области техники, и может с тем же успехом употребляться для определения совокупности конкретного устройства, которое испускает излучение, со специально выделенной или совместно используемой подложкой, средствами возбуждения и/или оптическими средствами вывода конкретного устройства (устройств) или корпусом или блоком, внутри которого находится конкретное устройство или устройства.

Термины «спектральное распределение мощности» и «спектральный выход» употребляются взаимозаменяемо для определения полного общего спектрального выхода источника света, его кластера светоизлучающих элементов и/или его светоизлучающего элемента(ов). Вообще говоря, эти термины употребляются для определения спектрального содержания света, излучаемого источником света или кластером светоизлучающих элементов или светоизлучающим элементом(ами).

Термин «цвет» употребляется для определения воспринимаемого человеком полного общего выхода источника света, его кластера светоизлучающих элементов и/или его светоизлучающего элемента(ов). Каждый цвет обычно связан с заданной пиковой длиной волны или диапазоном длин волн в заданной области видимого или близкого к видимому участка спектра, например между ультрафиолетовой и инфракрасной областями спектра включительно, но также может употребляться для описания совокупности таких длин волн с комбинированным спектральным распределением мощности (спектральным выходом), в общем случае воспринимаемым и идентифицируемым как результирующий цвет спектральной комбинации.

В том смысле, в каком он употребляется здесь, термин «примерно» относится к отклонению ±10% от номинального значения. Следует понять, что такое отклонение всегда включено в любое заданное значение, приводимое здесь, независимо от того, оговорено ли это конкретно.

Если не указано иное, то все употребляемые здесь технические и научные термины имеют то же значение, которое в общем случае понимается обычным специалистом в той области техники, к которой относится изобретение.

В настоящем изобретении предложен источник света для создания, по существу, сбалансированного спектрального выхода, по существу, с оптимизированной выходной интенсивностью. Например, в одном варианте осуществления, источник света содержит два или более светоизлучающих кластеров, каждый из которых содержит один или более светоизлучающих элементов, так что когда все светоизлучающие элементы возбуждаются при, по существу, оптимизированной выходной интенсивности, спектральный выход первого светоизлучающего кластера, по существу, сбалансирован спектральным выходом одного или более других светоизлучающих кластеров, что дает, по существу, сбалансированный спектральный выход из источника света.

В источнике света, содержащем один или более идентичных кластеров светоизлучающих элементов, например содержащем один или более блоков светоизлучающих элементов, каждый из которых содержит одну и ту же первую комбинацию цветов светоизлучающих элементов (например, светоизлучающие элементы красного, зеленого и синего цвета, светоизлучающие элементы красного, зеленого, желтого и синего цвета и т.д.), когда все светоизлучающие элементы в пределах заданного кластера возбуждаются до их соответствующей максимальной интенсивности, комбинированный световой выход в общем случае не соответствует желаемому комбинированному спектральному выходу, такому как в белой точке в центре цветового графика цветового пространства согласно документу CIE 1931. Это часто происходит из-за того, что светоизлучающие элементы разного цвета в общем случае имеют разные выходные интенсивности и эффективности. А если так, то диапазон цветов этих источников света, для которого достижим максимальный световой выход, обычно смещается к одному или более цветам составляющих цветов СИДов в блоке(ах) или кластере(ах), в общем случае, к цвету(ам) светоизлучающего элемента(ов), имеющему наибольшую выходную эффективность и/или мощность.

Следовательно, в общем случае трудно выбрать минимальное количество светоизлучающих элементов (например, три светоизлучающих элемента в кластере RGB или четыре светоизлучающих элемента в кластере RAGB) для минимизации затрат на изготовление с одновременным обеспечением работы каждого светоизлучающего элемента при оптимальной выходной интенсивности с тем, чтобы их комбинированный максимальный выход центрировался, по существу, в белой точке цветового графика цветового пространства согласно документу CIE 1931 или был близким к таким желаемым комбинированным выходам. Например, эта ситуация также может возникнуть при проектировании источников света, для которых желательна оптимальная выходная интенсивность при заданном цвете или в пределах заданного диапазона цветов.

Соответственно, чтобы достичь желаемого спектрального выхода с использованием одного или более идентичных светоизлучающих кластеров, каждый из которых содержит, например, один из светоизлучающих элементов красного, зеленого и синего цвета, относительную мощность, с которой возбуждается каждый составляющий светоизлучающий элемент, следует регулировать для устранения различий в выходной эффективности светоизлучающих элементов разных цветов. Таким образом, это дает значительные потери интенсивности относительно максимальной выходной интенсивности источника света, доступной лишь тогда, когда каждый светоизлучающий элемент возбуждается с его почти максимальной выходной интенсивностью или близкой к ней.

Однако источник света согласно настоящему изобретению уменьшает такие потери в потенциальной выходной интенсивности с помощью разных комбинаций сгруппированных в кластеры светоизлучающих элементов, а в некоторых вариантах осуществления - с помощью разных комбинаций таких светоизлучающих кластеров. Например, по существу, сбалансированный спектральный выход источника света в общем случае достигается за счет комбинации соответствующих спектральных выходов различных светоизлучающих элементов источника света, которые сами в общем случае имеют конфигурации с рядом светоизлучающих кластеров. Например, источник света может содержать один или более кластеров каждого из двух или более типов, которые могут в общем случае характеризоваться соответствующими и в общем случае отличными комбинациями светоизлучающих элементов.

Как будет подробнее описано ниже со ссылками на примеры, приведенные на Фиг.1-7, за счет надлежащего выбора комбинации светоизлучающих элементов, используемых в пределах светоизлучающего кластера каждого типа, а возможно, и за счет выбора надлежащего количества светоизлучающих кластеров каждого типа, можно достичь, по существу, сбалансированного спектрального выхода, даже когда возбуждение светоизлучающих кластеров и их светоизлучающих элементов происходит при, по существу, оптимизированной или почти оптимизированной выходной интенсивности. Кроме того, за счет тщательного выбора светоизлучающих элементов для каждого типа кластеров, как описывается ниже, можно минимизировать количество разных типов с тем, чтобы уменьшать затраты на изготовление, связанные с производством светоизлучающих кластеров разных типов. Кроме того, при использовании этого подхода может потребоваться незначительное управление или его управления относительным током или сигналом возбуждения, выдаваемым в соответствующие кластеры и/или светоизлучающие элементы для достижения желаемого, по существу, сбалансированного спектрального выхода, поскольку проблема значимого регулирования относительных выходов светоизлучающих элементов разных цветов решается за счет выбора их количеств и комбинаций в пределах выбранных типов светоизлучающих кластеров.

Вместе с тем, как будет дополнительно рассмотрено ниже, в одном варианте осуществления также предусмотрен управляющий элемент для дальнейшего усовершенствования спектрального выхода источника света, например для обеспечения его точной настройки без значительных потерь потенциальной максимальной выходной интенсивности, которую можно получить от используемых светоизлучающих элементов. В данном контексте можно также рассмотреть систему обратной связи, содержащую, например, чувствительный элемент, оперативно связанный с таким управляющим элементом, для контроля выхода источника света и обеспечения возбуждаемого обратной связью управления им, например, для поддержания выхода в пределах заданного диапазона или допуска отклонения от желаемого выхода.

По существу сбалансированный спектральный выход источника света

По существу сбалансированный спектральный выход можно рассматривать как содержащий различные оптические и/или спектральные выходы, достижимые с помощью комбинации соответствующих выходов светоизлучающих кластеров источника света и их элементов. Например, по существу сбалансированный выход может включать в себя, но не в ограничительном смысле, белый или окрашенный свет, имеющий заданную цветовую температуру, цветность, индекс цветопередачи, качество цвета и/или другие такие спектральные, цветовые характеристики и/или цветопередачи, которые легко поймет специалист в данной области техники.

В одном варианте осуществления, например, источник света имеет конфигурацию, обеспечивающую сбалансированный выход, центрированный, по существу, в белой точке цветового графика цветового пространства согласно документу CIE 1931. В еще одном варианте осуществления, источник света имеет конфигурацию, обеспечивающую достижение заданного качества цвета и/или индекса цветопередачи посредством существенного баланса соответствующих спектральных выходов светоизлучающих кластеров источника света. Другие такие, по существу, сбалансированные выходы должны быть очевидны для специалиста в данной области техники и поэтому не считаются выходящими за рамки общего объема и сущности настоящего изобретения.

Кроме того, следует понять, что сбалансированный выход в разных степенях достижим в пределах диапазона допустимых выходов, возможно, ограниченного в рамках контекста или заданного приложения, для которого используется источник света. Например, источник света может быть спроектирован так, что когда его светоизлучающие кластеры работают, обеспечивая, по существу, оптимальную выходную интенсивность, спектральный выход источника света будет обеспечивать должным образом сбалансированный выход для рассматриваемого приложения. Такая степень балансировки или допуска может быть охарактеризована, например, как находящаяся в пределах выражаемого в процентах отклонения от корректно обоснованного достижимого оптимального значения или опять от порогового значения, ниже которого источник света может и не оказаться адекватным для рассматриваемого приложения. Выходные характеристики для заданного источника света и допустимое отклонение от них для того приложения, для которого надлежит использовать этот источник света, изменяются от приложения к приложению, и это должно быть очевидным для специалиста в данной области техники.

Специалист в данной области техники легко поймет, что в рамках общего объема и сущности настоящего изобретения при определении и характеристике, по существу, сбалансированного выхода, желательного для заданного источника света, можно учитывать и другие соображения, а также приложение, для которого он применяется. Такие соображения могут включать в себя, но не в ограничительном смысле, спектральные и/или эксплуатационные ограничения некоторых типов светоизлучающих элементов, материалов светоизлучающих элементов и/или оптических компонентов, используемых при изготовлении заданного источника света, отклонение и/или флуктуацию выходных характеристик таких компонентов во времени из-за старения, изменение рабочих характеристик и/или условий окружающей среды (например, флуктуации интенсивности, спектральные сдвиги и/или расширения, ухудшение качества оптических компонентов и т.д.) и другие такие эффекты, возможно, вносимые светоизлучающими элементами, например, при больших выходных интенсивностях.

По существу оптимальная выходная интенсивность источника света

По существу оптимизированная выходная интенсивность источника света в общем случае приписывается выходной интенсивности источника света, обеспечиваемой, когда каждый его светоизлучающий элемент возбуждается, излучая свет примерно с соответствующей оптимальной или близкой к ней выходной интенсивностью. Вообще говоря, источник света, работающий примерно при, по существу, оптимальной или близкой к ней выходной интенсивности, дает полное использование каждого светоизлучающего элемента, то есть приводит к использованию каждого светоизлучающего элемента примерно с его полным или близким к нему выходным потенциалом.

В одном варианте осуществления, каждый светоизлучающий элемент приводится в действие с оптимальной выходной интенсивностью только при доступном токе возбуждения, предназначенном для возбуждения каждого светоизлучающего элемента, и при выходной интенсивности каждого упомянутого светоизлучающего элемента, причем последняя зависит главным образом от соответствующего цвета или спектра на выходе каждого светоизлучающего элемента. Таким образом, в этом варианте осуществления, по существу, оптимальную выходную интенсивность можно охарактеризовать как максимальную выходную эффективность, достижимую выбранными светоизлучающими элементами в пределах каждого светоизлучающего кластера.

В еще одном варианте осуществления, выходная интенсивность каждого светоизлучающего элемента регулируется относительно максимальной доступной выходной интенсивности для точной настройки смешения цветов, а значит, и спектрального выхода источника света, чтобы также достичь сбалансированного выхода. Например, один или более светоизлучающих кластеров можно выбрать так, что в пределах первого допуска идеального выхода обеспечивается, по существу, сбалансированный выход при возбуждении примерно с максимальной или близкой к ней выходной интенсивностью, и при этом дополнительная настройка светоизлучающих элементов одного или более светоизлучающих кластеров может способствовать достижению дополнительного, по существу, сбалансированного выхода, который находится в пределах второго, в общем случае, более жесткого допуска идеального выхода. Выходная интенсивность, которой жертвуют, чтобы достичь выхода в пределах второго допуска, может быть, по существу, незначительной относительно общей выходной интенсивности, чтобы оправдать настройку интенсивностей светоизлучающих элементов. Следовательно, оптимальную выходную интенсивность можно охарактеризовать как максимальную выходную интенсивность, достижимую выбранными светоизлучающими кластерами, которая дает, по существу, сбалансированный выход в пределах первого допуска, или охарактеризовать как отрегулированные выходные интенсивности различных светоизлучающих элементов и/или кластеров, выбранных для достижения выхода в пределах второго допуска. В качестве примера отметим, что в одном варианте осуществления интенсивность каждого кластера может варьироваться в пределах диапазона примерно ±15-20% с одновременным поддержанием, по существу, оптимальной выходной интенсивности. Можно также рассмотреть большие или меньшие диапазоны, в зависимости, например, от количества используемых кластеров, допуска на качество выхода, желаемое для заданного приложения, и других таких факторов, как будет совершенно очевидно для специалиста в данной области техники.

Специалист в данной области техники легко поймет, что в рамках общего объема и сущности настоящего изобретения при определении оптимальной выходной интенсивности заданного источника света и его различных светоизлучающих кластеров и/или их светоизлучающих элементов можно учитывать и другие соображения. Такие соображения могут включать в себя, но не в ограничительном смысле, механические эффекты, оптические нестабильности и/или отклонения на выходе (например, флуктуации интенсивности, спектральные сдвиги и/или расширения, ухудшение качества оптических компонентов и т.д.) и другие такие эффекты, возможно, вносимые светоизлучающими элементами, например, при больших выходных интенсивностях.

Источник света

Источник света в общем случае содержит два или более светоизлучающих кластеров, каждый из которых содержит один или более светоизлучающих элементов. Вообще говоря, один или более светоизлучающих элементов каждого кластера выполнены с возможностью излучения света к выходу источника света, который может содержать одно или более из таких средств, как прозрачное окно, линза для направления выхода источника света, фильтр для выбора спектральной составляющей выхода, диффузор для дополнительного смешения и комбинирования выходов соответствующих кластеров и т.п. Кроме того, в одном варианте осуществления каждый светоизлучающий кластер содержит основное выходное оптическое средство, такое как отражатель, линза или аналогичное средство. В еще одном варианте осуществления, каждый кластер дополнительно содержит вспомогательное оптическое средство для дополнительного комбинирования и смешения выхода кластера.

Вообще говоря, источник света также имеет конфигурацию, обеспечивающую возбуждение возбуждающим элементом, который может включать в себя, но не в ограничительном смысле, модуль возбуждения, модуль возбуждения/управления, схемы возбуждения, аппаратные средства и/или программные и/или другие такие средства возбуждения, которые позволяют осуществлять возбуждение источника света для обеспечения, по существу, оптимальной выходной интенсивности при одновременном поддержании, по существу, сбалансированного выхода. Например, возбуждающий элемент может содержать одну или более печатных плат (PCB) или иметь конфигурацию, обеспечивающую возбуждение светоизлучающих элементов каждого кластера. Например, каждый кластер может быть установлен на соответствующие или совместно используемые подложку и PCB.

В данном контексте также можно рассмотреть системы контроля температуры, известные в данной области техники, такие как один или более теплоотводов, активных или пассивных систем охлаждения и т.п., как легко поймет специалист в данной области техники.

Кроме того, устанавливаемый по выбору управляющий элемент, который может включать в себя, но не в ограничительном смысле, микроконтроллер, базовые аппаратные, программно-аппаратные и/или программные средства, схемы управления и/или другие такие средства и/или модули управления, можно также оперативно подключить к возбуждающему элементу или выполнить как единое целое с ним для возбуждения светоизлучающих элементов кластеров источника света с улучшенным управлением, обеспечивая вследствие этого улучшенное управление выходом источника света.

В одном варианте осуществления, источник света содержит управляющий/возбуждающий элемент, конфигурация которого обеспечивает, по существу, одинаковый ток возбуждения для каждого светоизлучающего кластера и для каждого светоизлучающего элемента, содержащегося в нем. За счет надлежащего выбора каждого из светоизлучающих элементов кластера, а именно в зависимости от относительной выходной эффективности каждого светоизлучающего элемента, можно достичь, по существу, сбалансированного выхода источника света при, по существу, оптимальной выходной интенсивности. Например, в варианте осуществления, где сбалансированный выход характеризуется выдачей, по существу, одинакового выхода из светоизлучающих элементов каждого из двух или более цветов, за счет выбора отношения количества светоизлучающих элементов цвета, демонстрирующего меньшую эффективность, к количеству светоизлучающих элементов цвета, демонстрирующего большую эффективность, по существу, равным отношению большей и меньшей эффективностей, можно достичь, по существу, сбалансированного выхода.

В аналогичном варианте осуществления, где сбалансированный выход характеризуется наличием светоизлучающего элемента каждого цвета с обеспечением заранее выбранной комбинации для полного спектрального выхода источника света, например, с целью обеспечения спектрального выхода источника света, выбранного имеющим заранее определенное спектральное содержимое, которое может быть сдвинуто к заданной области видимого участка спектра, отношение количеств светоизлучающих элементов каждого цвета, обеспечиваемого кластерами разных типов (например, кластерами, имеющими разные количества светоизлучающих элементов одинаковых или разных цветов), можно выбрать с учетом и желаемого выхода источника света, и соответствующей выходной эффективности используемого светоизлучающего элемента каждого цвета. А именно, отношение количества светоизлучающих элементов первого цвета, имеющего меньшую выходную эффективность, к количеству светоизлучающих элементов другого цвета, имеющего большую эффективность, можно выбрать в зависимости и от соответствующих эффективностей этих светоизлучающих элементов (как указано выше), и от отношения соответствующих спектральных вкладов этих светоизлучающих элементов, необходимых для балансировки спектрального выхода источника света.

В еще одном варианте осуществления, источник света содержит управляющий/возбуждающий элемент, конфигурация которого обеспечивает независимое управление интенсивностью для кластера каждого типа. Например, кластер первого типа, содержащий первый набор из одного или более светоизлучающих элементов, можно возбуждать с интенсивностью, отличающейся от присущей кластеру другого типа, содержащему другой набор из одного или более светоизлучающих элементов. А если так, то, по существу, сбалансированного выхода можно достичь при максимальной мощности в пределах первого допуска относительно идеального сбалансированного выхода, как сказано выше, а относительную настройку выходных интенсивностей для различных типов светоизлучающих кластеров источника света можно использовать для достижения улучшенного баланса, а именно, по существу, сбалансированного выхода, находящегося в пределах второго, более жесткого допуска относительно идеального сбалансированного выхода. Такая настройка, которая может включать в себя точную или относительно грубую настройку выходных интенсивностей, может дать переопределенную, по существу, оптимальную выходную интенсивность, которая учитывает допустимую потерю выходной интенсивности, принимая во внимание достигаемый коэффициент усиления при уточнении баланса спектральных выходов источника света.

В еще одном варианте осуществления, источник света содержит управляющий/возбуждающий элемент, конфигурация которого обеспечивает независимое управление интенсивностью для каждого светоизлучающего элемента каждого светоизлучающего кластера. Как будет ясно специалисту в данной области техники, аналогично тому, что описано в связи с предыдущим вариантом осуществления, такое уточненное управление интенсивностью дает еще более точную настройку спектрального выхода источника света, тем самым обеспечивая еще более сбалансированный выход с одновременным обеспечением, по существу, оптимальной выходной интенсивности в пределах допустимого запаса по интенсивности относительно наибольшей выходной интенсивности, достижимой, когда к каждому светоизлучающему элементу приложен максимальный ток.

По выбору, источник света может дополнительно содержать чувствительный элемент содержащий, например, один или более датчиков, таких как фотоприемник или другие такие чувствительные средства для восприятия части света, излучаемого кластерами, и преобразования этого света в электрический сигнал, характеризующий свет, излучаемый кластерами. Примеры чувствительных элементов могут включать в себя оптические датчики различных типов, такие как полупроводниковые фотодиоды, фотодатчики, СИДы или другие оптические датчики, имеющие конфигурацию, обеспечивающую обнаружение света в пределах одного или более диапазонов частот, как легко поймет специалист в данной области техники.

В одном варианте осуществления, кластеры могут быть расположены таким образом, что часть света, излучаемого из каждого кластера, направляется к чувствительному элементу, так что выход источника света можно контролировать, а именно, с помощью устанавливаемого по выбору средства контроля, оперативно связанного с чувствительным средством. Например, кластеры могут располагаться, по существу, симметрично вокруг единственного датчика, так что на него падают, по существу, равные части света, излучаемого различными кластерами, или снова можно воспользоваться комбинацией взаимодействующих датчиков для соответствующих кластеров. Различные возможные конфигурации кластеров и датчиков изображены на прилагаемых чертежах. Другие такие конфигурации должны быть ясны специалисту в данной области техники, и поэтому их не следует считать выходящими за рамки общего объема притязаний и сущности настоящего изобретения.

Вообще говоря, оптический чувствительный и контролирующий элемент(ы) может быть выполнен с возможностью доступа к выходу источника света и его различным светоизлучающим кластерам, чтобы контролировать их индивидуальную и/или суммарную интенсивность и/или спектральный выход. За счет оперативного подключения таких чувствительных средств или средств контроля к устанавливаемому по выбору управляющему элементу источника света, как сказано выше, можно контролировать и регулировать выход источника света таким образом, что поддерживается, по существу, постоянный выход. Например, в варианте осуществления, где управление выходом светоизлучающего кластера первого типа регулируется относительно выхода другого типа, выход источника света, в частности его спектральный баланс, можно поддерживать, по существу, постоянным, несмотря на естественные флуктуации в выходе светоизлучающих кластеров и/или светоизлучающих элементов источника света. Например, выходные флуктуации из-за одного или более таких эффектов, как старение и другие такие механические и/или электрические эффекты, как легко поймет специалист в данной области техники, можно регулировать для этого варианта осуществления за счет оперативного взаимодействия устанавливаемых по выбору чувствительных, контролирующих, управляющих и возбуждающих элементов.

Как будет ясно специалисту в данной области техники, в данном контексте в рамках общего объема притязаний и сущности настоящего изобретения можно рассмотреть различные комбинации устанавливаемых по выбору чувствительных средств, а также средств контроля, управления и возбуждения. Например, можно предусмотреть специализированный светособирающий элемент (например, отражательный элемент) для перенаправления части света, излучаемого светоизлучающими кластерами, к одному или более чувствительным элементам, или свет можно направлять к чувствительному элементу непосредственно или косвенно в виде направленных и/или отраженных выходов разных типов (например, с помощью световода, внутреннего отражения от выходного оптического средства источника света и т.д.).

Светоизлучающие кластеры

Для достижения результатов, преследуемых настоящим изобретением, возможны многочисленные компоновки светоизлучающих элементов в пределах каждого кластера, как и многочисленные компоновки светоизлучающих кластеров в пределах источника тока. Вообще говоря, кластеры в настоящем изобретении предполагаются включающими в себя один или более светоизлучающих элементов в одной из множества комбинаций, когда такая комбинация благоприятствует достижению, по существу, сбалансированного выхода источника света при, по существу, оптимальной выходной интенсивности источника света.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, светоизлучающий кластер содержит один или более светоизлучающих элементов одного или более цветов. Например, светоизлучающий кластер может содержать один или более светоизлучающих элементов одного цвета и/или одной пиковой длины волны (например, все - красного цвета (R), желтого цвета (A), зеленого цвета (G), синего цвета (В) и т.д.) или светоизлучающих элементов разных цветов и/или длин волн возможных в разных комбинациях (например, RGB, RRGB, R₁R₂GB, AGBB и т.д., при этом подстрочные индексы обозначают разные пиковые длины волн для светоизлучающих элементов, излучающих в пределах аналогичных цветовых диапазонов). Кроме того, в пределах одного и того же кластера можно также комбинировать светоизлучающие элементы разных типов (полупроводниковые, органические или полимерные светоизлучающие диоды, покрытые люминофором светоизлучающие диоды, нанокристаллические светоизлучающие диоды с оптической накачкой и т.д.) и светоизлучающие элементы разных размеров.

В одном варианте осуществления, каждый светоизлучающий элемент заданного кластера включен в комбинацию и изготовлен в пределах одного корпуса или блока. Например, блок может быть изготовлен с возможностью включения кластера светоизлучающих элементов в комбинацию, при этом все они являются элементами одного и того же цвета, разных цветов или представлены в разных их комбинациях. Например, один кластер, заключенный в блок, мог бы содержать один или более светоизлучающих элементов, а по выбору - одно или более из таких средств, как специализированное выходное оптическое средство, система контроля температуры, возбуждающий элемент и другие компоненты, обычно используемые и известные специалисту в данной области техники как применяемые для изготовления блока светоизлучающих элементов. Такие блоки кластеров можно предварительно собирать и/или изготавливать с целью быстрой и простой сборки в заданной конфигурации источника тока. Применение таких кластеров, заключенных в блоки, также может упростить - в некоторых вариантах осуществления - подключение оптических средств светоизлучающих элементов и подвод электрической энергии к кластерам. Как будет ясно специалисту в данной области техники, в рамках объема и сущности настоящего изобретения можно рассмотреть различные комбинации кластеров, не заключенных и заключенных в блоки.

В одном варианте осуществления, каждый кластер содержит четыре светоизлучающих элемента, причем светоизлучающий элемент заданного цвета, имеющий меньшую относительную эффективность, продублирован, чтобы компенсировать эту уменьшенную относительную эффективность и тем самым улучшить выходной цветовой баланс кластера. Примеры таких кластеров могут включать в себя, но не в ограничительном смысле, кластер RRGB, кластер RGGB или кластер RGBB. Отметим, что имеющиеся современные светоизлучающие элементы синего цвета обеспечивают более высокие выходы, чем дополняющие их светоизлучающие элементы красного или зеленого цвета, так что вариант RRGB или RGGB может оказаться предпочтительнее в связи с современными технологиями, чем вариант RGBB, в частности, когда спектральный выход источника света подлежит балансировке для обеспечения, по существу, белого или окрашенного выхода, синяя составляющая которого не затеняет составляющие выходов светоизлучающих элементов красного, зеленого, желтого или другого такого цвета. Вместе с тем, в связи с другими достижениями в технологии светоизлучающих элементов, светоизлучающие элементы красного или зеленого цвета могут стать эффективнее, чем дополняющие их светоизлучающие элементы синего цвета, делая решение RGBB полезным в таком случае. Кроме того, при рассмотрении кластера светоизлучающих элементов, конфигурация которого предусматривает расположение в пределах одного светоизлучающего блока, оказывается возможной конфигурация с четырьмя светоизлучающими элементами, плотно упакованными в блоке для достижения наиболее эффективного использования пространства внутри блока с одновременным обеспечением большей выходной интенсивности, чем в блоке, содержащем только три светоизлучающих элемента.

В одном варианте осуществления, каждый кластер содержит одинаковые четыре светоизлучающих элемента. Такой вариант осуществления может обеспечить, по существу, сбалансированный выход при, по существу, оптимальной выходной интенсивности; например, когда сбалансированный выход характеризуется, по существу, одинаковым спектральным вкладом цвета каждого светоизлучающего элемента и когда рассматривается комбинация трех разных цветов светоизлучающих элементов (например, красного, зеленого и синего), эффективности соответствующих выходов и/или оптимальные выходные интенсивности которых, по существу, определяются отношением 1:2:2. То есть когда эффективность светоизлучающего элемента заданного цвета составляет примерно половину интенсивности светоизлучающего элемента любого из двух других цветов, вышеупомянутое решение может обеспечить значительное преимущество над традиционным кластером RGB. Вместе с тем, отношения эффективностей обычно не определяются таким образом. Например, если воспользоваться современной технологией светоизлучающих элементов, а вклад наиболее эффективного синего света при этом пропорционально меньше, чем в кластере RGB с тремя светоизлучающими элементами, то в источнике света, содержащем исключительно кластеры RRGB, наибольший выход, вероятно, был бы достигнут в зонах спектра, смещенных в красную область, тогда как в источнике света, содержащем исключительно кластеры RGGB, наибольший выход, вероятно, был бы смещен в зеленую область.

В еще одном варианте осуществления, для обеспечения желаемого цветового баланса используются два или более типов кластеров, при этом каждый кластер содержит один или более светоизлучающих элементов. В общем случае, по меньшей мере, один из кластеров будет содержать три или четыре светоизлучающих элемента, тогда как другие кластеры могут содержать другие количества светоизлучающих элементов, необходимых для обеспечения желаемого спектрального баланса. В одном варианте осуществления, выбор светоизлучающих элементов и их соответствующего количества основан на соответствующих эффективностях и, следовательно, на соответствующих оптимальных выходных интенсивностях этих светоизлучающих элементов.

Например, на основании спецификаций рабочих параметров заданного набора современных изготавливаемых в массовом производстве светоизлучающих элементов RGB, можно выбрать цветовое отношение 3R:3G:2B, чтобы обеспечить подходящий цветовой баланс при оптимальных выходных условиях, а именно, когда источник света предназначен для выдачи относительно сбалансированного выхода белого света. Для достижения этого отношения, источник света может содержать одинаковое количество кластеров двух разных типов, а именно кластеров RRGB и RGGB. Например, заданный источник света может содержать один, два, три или более кластеров каждого типа. В альтернативном варианте, источник света содержит один кластер RG для каждых двух кластеров RGB.

Поскольку рабочие параметры изготавливаемых в массовом производстве светоизлучающих элементов улучшаются, отношение светоизлучающих элементов в каждом кластере может соответственно изменяться. Например, кластеры согласно примеру, приведенному выше, можно заменить кластерами RGBB и RGGB в случае, если общая эффективность светоизлучающих элементов красного цвета превышает общую эффективность светоизлучающих элементов зеленого и синего цвета. Другие такие варианты должны быть ясны специалисту в данной области техники, и поэтому их не следует считать выходящими за рамки общего объема и сущности настоящего изобретения.

В альтернативном варианте, источник света может содержать комбинацию кластеров, каждый из которых содержит только три светоизлучающих элемента. Например, источник света мог бы содержать комбинацию кластеров RGB и AGB, так что выход светоизлучающих элементов желтого цвета балансирует выход светоизлучающих элементов красного цвета относительно светоизлучающих элементов зеленого и синего цвета.

В еще одном варианте осуществления, одноцветные кластеры скомбинированы с многоцветными кластерами. Например, при использовании цвета, имеющего эффективность, значительно меньшую, чем эффективность одного или более других цветов, первый кластер может содержать три светоизлучающих элемента разных цветов, а второй кластер может содержать три светоизлучающих элемента одинакового цвета. Тогда такая конфигурация могла бы дать отношение 4:1:1, подходящее для компенсации существенно меньшего относительного выхода заданного светоизлучающего элемента.

В еще одном варианте осуществления, источник света может содержать комбинацию кластеров из трех светоизлучающих элементов и кластеров из четырех светоизлучающих элементов. Один такой пример может включать в себя комбинацию одинаковых количеств кластеров RGB и RGGB, тем самым обеспечивая отношение светоизлучающих элементов, составляющее 2:3:2. Для достижения других отношений можно также рассмотреть неодинаковые количества таких кластеров.

В еще одном варианте осуществления, источник света может содержать комбинацию кластеров, таких как кластеры R₁G₁G₂B и R₁R₂G₁B, при этом подстрочные индексы обозначают разные пиковые длины волн для светоизлучающих элементов либо красного, либо зеленого цвета. Кроме того, СИДы синего цвета также могут иметь разные длины волн.

Как описано выше, светоизлучающие кластеры также могут содержать светоизлучающие элементы разных размеров, так что светоизлучающий элемент, имеющий меньшую выходную эффективность, можно выбрать большим, чем светоизлучающий элемент, имеющий большую выходную эффективность. В результате, выходной баланс такого кластера можно улучшить, поскольку выход «более слабого» светоизлучающего элемента, по меньшей мере, частично компенсируется за счет его размера. В одном варианте осуществления компенсация, обеспечиваемая светоизлучающими элементами разных размеров, достаточна для обеспечения, по существу, сбалансированного выхода, желательного для того приложения, для которого предназначен источник света. В еще одном варианте осуществления, источник света содержит один или более кластеров первого типа, имеющих светоизлучающие элементы разных размеров, и кластеры одного или более других типов, каждый из которых по выбору содержит светоизлучающие элементы разных размеров, так что комбинированный выход источника света, по существу, сбалансирован комбинацией выходов кластеров. Специалист в данной области техники поймет, что в рамках общего объема и сущности настоящего изобретения можно рассмотреть другие такие комбинации кластеров, имеющих светоизлучающие элементы разных размеров.

Специалист в данной области техники также легко поймет, что светоизлучающие элементы в кластерах могут излучать различные цвета, отличные от красного, зеленого и синего. Например, кластеры могут содержать желтый или голубой светоизлучающие элементы, светоизлучающие элементы с люминофорным покрытием или другие типы современных или будущих светоизлучающих элементов.

Специалист в данной области техники также легко поймет, что возможны многочисленные компоновки светоизлучающих кластеров. Их можно располагать в виде прямоугольной или квадратной матрицы, либо на двух или более концентрических окружностях, либо, возможно, в двух разных плоскостях. Можно также использовать одну или более одномерных матриц.

Количество кластеров также можно изменять в зависимости от выбранной конфигурации, предусматриваемого отношения различных светоизлучающих элементов, содержащихся в ней, и/или суммарной выходной интенсивности, требуемой для заданного приложения. Кроме того, в некоторых случаях может оказаться выгодным наличие нечетного количества кластеров, что обеспечивает улучшенную цветовую балансировку выхода источника света.

Теперь будет приведено описание изобретения со ссылками на конкретные примеры. Следует понять, что нижеследующие примеры предназначены для описания вариантов осуществления изобретения, а не для того чтобы каким-либо образом ограничить изобретение.

Примеры

Пример 1

Теперь, со ссылками на Фиг.1 и 2, будет описан источник света, обозначенный позицией 100 и выполненный в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Источник 100 света содержит в общей сложности шесть светоизлучающих кластеров, по три каждого из первого типа кластеров, таких как кластер 102, и второго типа кластеров, таких как кластер 104. Каждый из светоизлучающих кластеров 102 и 104 состоит из светоизлучающих элементов красного, зеленого и синего цвета, как продемонстрировано элементами 106, 108 и 110, соответственно, причем в этом варианте осуществления выходная интенсивность (или выходная эффективность) светоизлучающих элементов 110 синего цвета примерно в 1,5 раза больше, чем выходная интенсивность светоизлучающих элементов 106 и 108 красного и зеленого цвета, соответственно. А если так, то для обеспечения, по существу, сбалансированного выхода, характеризующегося, по существу, одинаковым вкладом, вносимым светоизлучающим элементом каждого цвета, при, по существу, оптимальной выходной интенсивности, каждый кластер 102 содержит два светоизлучающих элемента 106 красного цвета, один светоизлучающий элемент 108 зеленого цвета и один светоизлучающий элемент 110 синего цвета, а каждый кластер 104 содержит один светоизлучающий элемент 106 красного цвета, два светоизлучающих элемента 108 зеленого цвета и один светоизлучающий элемент 110 синего цвета, что приводит к отношению R:G:B, составляющему примерно 3:3:2.

В общем случае, светоизлучающие кластеры 102 и 104 установлены на подложке 111 вместе с соответствующими и/или совместно используемыми возбуждающими элементами (не показаны). Светоизлучающие кластеры 102 и 104 обычно содержат также соответствующие и/или совместно используемые системы термоконтроля, которые тоже широко известны в данной области техники, для рассеивания тепла из светоизлучающих кластеров 102 и 104 и их соответствующих светоизлучающих элементов 106, 108 и 110.

Как показано на Фиг.1, кластеры 102 и 104 расположены в чередующемся порядке в виде фигуры, имеющей форму окружности, вокруг устанавливаемого по выбору оптического датчика 112, расположенного на центральной оси источника 100 света с тем, чтобы и собирать, и обнаруживать свет, излучаемый из кластеров 102 и 104. И опять, устанавливаемый по выбору управляющий элемент (не показан), такой как микроконтроллер или другое такое средство управления, хорошо известное в данной области техники, можно оперативно подключить между возбуждающим элементом и датчиком 112 и использовать для регулирования соответствующей выходной интенсивности кластеров 102 и 104 и, по выбору, их соответствующих светоизлучающих элементов 106, 108 и 110, чтобы таким образом регулировать и, по существу, поддерживать выходной цветовой баланс источника 100 света. Такие средства управления можно также использовать для регулирования и, по существу, поддержания выходной интенсивности источника света.

Каждый из кластеров 102 и 104 также может, по выбору, содержать основное и вспомогательное оптические средства 114 и 116, соответственно, для направления испускаемого ими света к выходу 118 источника света, который может содержать окно, линзу, диффузор, один или более фильтров и/или другие такие оптические элементы, хорошо известные специалисту в данной области техники. Желаемый цветовой баланс, возможно, недостижимый в ближнем поле, где свет из кластеров 102 и 104 может не полностью перекрываться, обычно будет достигаться сразу же после адекватного смешения света одним или более устанавливаемыми по выбору из основного оптического средства 114, вспомогательного оптического средства 116 и/или выхода 118 источника света (например, в дальнем поле). Специалист в данной области техники легко поймет, что в данном примере можно рассмотреть различные выходные оптические элементы. А именно, для получения аналогичных результатов можно рассмотреть различные оптические элементы, встроенные или внешние по отношению к различным светоизлучающим кластерам 102 и 104, и их как таковые не следует считать выходящими за рамки предусматриваемого объема притязаний настоящего изобретения.

Пример 2

Теперь, со ссылками на Фиг.3, будет описан источник света, в общем случае обозначенный позицией 200 и выполненный в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Источник 200 света содержит в общей сложности четыре светоизлучающих кластера, по два каждого из первого типа кластеров, таких как кластер 202, и второго типа кластеров, таких как кластер 204. Каждый из светоизлучающих кластеров 202 содержит один светоизлучающий элемент красного цвета, такой как элемент 206, характеризующийся первой пиковой длиной волны R₁, два светоизлучающих элемента зеленого цвета, таких как элементы 208 и 209, соответственно характеризующиеся разными пиковыми длинами волн G₁ и G₂на выходе, и один светоизлучающий элемент синего цвета, такой как элемент 210. Каждый из светоизлучающих кластеров 204 содержит два светоизлучающих элемента красного цвета, таких как элементы 206 и 207, соответственно характеризующиеся разными пиковыми длинами волн R₁ и R₂на выходе, один светоизлучающий элемент 208 зеленого цвета и один светоизлучающий элемент 210 синего цвета. Таким образом, комбинация кластеров 202 и 204 может быть выражена как R₁G₁G₂B + R₁R₂G₁B, при этом не только происходит, по существу, балансировка излучений из обладающих меньшей эффективностью светоизлучающих элементов красного и зеленого цвета посредством увеличенного присутствия таких светоизлучающих элементов в комбинируемых типах кластеров, но и можно также достичь улучшенного комбинированного спектрального выхода, предусматривая светоизлучающие элементы красного и зеленого цвета, имеющие разные пиковые длины волн на выходе. Этот вариант осуществления также обеспечивает, по существу, сбалансированный выход, который в этом примере опять характеризуется, по существу, одинаковым спектральным вкладом каждого цвета, когда выходная интенсивность (или выходная эффективность) светоизлучающих элементов 210 примерно в 1,5 раза больше, чем выходная интенсивность светоизлучающих элементов 206, 207 и 208, 209 красного и зеленого цвета, соответственно, но при непосредственном обращении к этой разности, как в Примере 1, не обеспечивает достаточно сбалансированный выход, а именно, в пределах желаемого и/или требуемого допуска для того приложения, для которого предназначен источник света. В частности, этот вариант осуществления позволяет дополнительно уточнить цветовой баланс при, по существу, оптимальной выходной интенсивности.

Специалист в данной области техники поймет, что можно также использовать аналогичный источник света, например, когда желаемый сбалансированный выход источника света характеризуется спектральным распределением мощности, демонстрирующим провал в синей области спектра, если используются светоизлучающие элементы, которые имеют, по существу, одинаковые выходные эффективности. В рамках настоящего изобретения можно также учитывать другие такие сбалансированные выходы, если рассмотреть светоизлучающие элементы, имеющие разные относительные эффективности.

К источнику 200 света также применимы другие соображения, рассмотренные в связи с конструкцией и изготовлением источника 100 света согласно Примеру 1, как будет совершенно ясно специалисту в данной области техники. Например, светоизлучающие кластеры 202 и 204 могут быть установлены на подложке с помощью соответственных и/или совместно используемых возбуждающих элементов и могут содержать соответственные и/или совместно используемые системы термоконтроля для рассеивания тепла из светоизлучающих кластеров 202 и 204 и их соответствующих светоизлучающих элементов 206, 207, 208, 209 и 210. Однако в этом примере кластеры 202 и 204 расположены в чередующемся порядке в виде фигуры, имеющей форму квадрата или прямоугольника, вокруг устанавливаемого по выбору оптического датчика 212, расположенного на центральной оси источника 200 света с тем, чтобы и собирать, и обнаруживать свет, излучаемый из кластеров 202 и 204. И опять, устанавливаемый по выбору управляющий элемент можно использовать для регулирования соответствующих выходных интенсивностей кластеров 202 и 204 и, по выбору, их соответствующих светоизлучающих элементов 206, 207, 208, 209 и 210, чтобы таким образом регулировать и, по существу, поддерживать выходной цветовой баланс и/или выходную интенсивность источника 200 света.

Каждый кластер 202 и 204 также может, по выбору, содержать основное оптическое средство и вспомогательное оптическое средство для направления испускаемого ими света к выходу источника света, который опять может содержать окно, линзу, диффузор, один или более фильтров и т.п. Специалисту в данной области техники опять будет легко понять, что в настоящем примере можно рассматривать различные выходные оптические средства, встроенные или внешние по отношению к светоизлучающим кластерам 202 и 204, для обеспечения аналогичных результатов и что их как таковые не следует считать выходящими за рамки предусматриваемого объема притязаний настоящего изобретения.

Пример 3

Теперь, со ссылками на Фиг.4, будет описан источник света, обозначенный в общем случае позицией 300 и выполненный в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Источник 300 света содержит в общей сложности восемь светоизлучающих кластеров, четыре кластера первого типа, таких как кластер 302, и по два каждого из второго типа кластеров, таких как кластер 303, и третьего типа кластеров, таких как кластер 304. Каждый из светоизлучающих кластеров 302, 303 и 304 состоит из одного или более светоизлучающих элементов красного, зеленого и/или синего цвета, таких как элементы 306, 308 и 310, соответственно, причем в этом конкретном варианте осуществления выходная интенсивность (или выходная эффективность) светоизлучающих элементов 310 синего цвета примерно в 2 раза больше, чем выходная интенсивность светоизлучающих элементов 306 красного цвета, и примерно в 1,5 раза больше, чем выходная интенсивность светоизлучающих элементов 308 зеленого цвета. А если так, то для обеспечения, по существу, сбалансированного выхода, характеризующегося обеспечением, по существу, одинакового спектрального вклада в каждом цвете при, по существу, оптимальной выходной интенсивности, каждый из светоизлучающих кластеров 302 содержит один светоизлучающий элемент 306 красного цвета, один светоизлучающий элемент 308 зеленого цвета и один светоизлучающий элемент 310 синего цвета, каждый из светоизлучающих кластеров 303 содержит два светоизлучающих элемента 306 красного цвета, а каждый из светоизлучающих кластеров 304 содержит два светоизлучающих элемента 308 зеленого цвета, что приводит к отношению R:G:B, составляющему примерно 4:3:2.

Специалист в данной области техники поймет, что аналогичный источник света можно также использовать, например, когда желаемый сбалансированный выход источника света характеризуется спектральным распределением мощности, скошенным к конкретной области видимого участка спектра, если используются светоизлучающие элементы, имеющие соответственно разные относительные выходные эффективности.

К источнику 300 света также применимы другие соображения, рассмотренные в связи с конструкцией и изготовлением источника 100 света согласно Примеру 1, как будет совершенно ясно специалисту в данной области техники. Например, светоизлучающие кластеры 302, 303 и 304 могут быть установлены на подложке вместе с соответственными и/или совместно используемыми средствами возбуждения и могут содержать соответственные и/или совместно используемые системы термоконтроля для рассеивания тепла из светоизлучающих кластеров 302, 303 и 304 и их соответствующих светоизлучающих элементов 306, 308 и 310. В этом примере кластеры 302, 303 и 304 расположены в чередующемся порядке в виде фигуры, имеющей форму окружности, вокруг устанавливаемого по выбору оптического датчика 312, расположенного на центральной оси источника 300 света с тем, чтобы и собирать, и обнаруживать свет, излучаемый из кластеров 302, 303 и 304. И опять, устанавливаемый по выбору управляющий элемент можно использовать для регулирования соответствующих выходных интенсивностей кластеров 302, 303 и 304 и, по выбору, их соответствующих светоизлучающих элементов 306, 308 и 310, чтобы таким образом регулировать и, по существу, поддерживать выходной цветовой баланс источника 300 света.

Каждый кластер 302, 303 и 304 также может, по выбору, содержать основное оптическое средство и вспомогательное оптическое средство для направления испускаемого ими света к выходу источника света, который опять может содержать окно, линзу, диффузор, один или более фильтров и т.п. Специалисту в данной области техники опять будет легко понять, что в настоящем примере можно рассматривать различные выходные оптические средства, встроенные или внешние по отношению к светоизлучающим кластерам 302, 303 и 304, для обеспечения аналогичных результатов и что их как таковые не следует считать выходящими за рамки предусматриваемого объема притязаний настоящего изобретения.

Пример 4

Теперь, со ссылками на Фиг.5, будет описан источник света, обозначенный в общем случае позицией 400 и выполненный в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Источник 400 света содержит в общей сложности восемь светоизлучающих кластеров, по четыре каждого из первого типа кластеров, таких как кластер 402, и второго типа кластеров, таких как кластер 404. Каждый из светоизлучающих кластеров 402 и 404 состоит из светоизлучающих элементов красного, зеленого и синего цвета, таких как элементы 406, 408, 410, соответственно, причем в этом конкретном варианте осуществления выходная интенсивность (или выходная эффективность) светоизлучающих элементов 410 синего цвета примерно в 1,5 раза больше, чем выходная интенсивность светоизлучающих элементов 408 зеленого цвета, и примерно равна выходной интенсивности светоизлучающих элементов 406 красного цвета. А если так, то для обеспечения, по существу, сбалансированного выхода (например, сбалансированного белого света) при, по существу, оптимальной выходной интенсивности, каждый из светоизлучающих кластеров 302 содержит каждый из светоизлучающего элемента 406 красного цвета, светоизлучающего элемента 408 зеленого цвета и светоизлучающего элемента 410 синего цвета, тогда как каждый из светоизлучающих кластеров 404 содержит каждый из светоизлучающего элемента 406 красного цвета и светоизлучающего элемента 410 синего цвета и два светоизлучающих элемента 408 зеленого цвета, что приводит к отношению R:G:B, составляющему примерно 2:3:2.

К источнику 400 света также применимы другие соображения, рассмотренные в связи с конструкцией и изготовлением источника 100 света согласно Примеру 1, как будет совершенно ясно специалисту в данной области техники. Например, светоизлучающие кластеры 402 и 404 могут быть установлены на подложке вместе с соответственными и/или совместно используемыми возбуждающими элементами и могут содержать соответственные и/или совместно используемые системы термоконтроля для рассеивания тепла из светоизлучающих кластеров 402 и 404 и их соответствующих светоизлучающих элементов 406, 408 и 410. В этом примере кластеры 402 и 404 расположены в виде фигур, имеющих форму концентрических окружностей, вокруг устанавливаемого по выбору оптического датчика 412, расположенного на центральной оси источника 400 света с тем, чтобы и собирать, и обнаруживать свет, излучаемый из кластеров 402 и 404. И опять, устанавливаемое по выбору средство управления можно использовать для регулирования соответствующих выходных интенсивностей кластеров 402 и 404 и, по выбору, их соответствующих светоизлучающих элементов 406, 408 и 410, чтобы таким образом регулировать и, по существу, поддерживать выходной цветовой баланс источника 400 света.

Каждый кластер 402 и 404 также может, по выбору, содержать основное оптическое средство и вспомогательное оптическое средство для направления испускаемого ими света к выходу источника света, который опять может содержать окно, линзу, диффузор, один или более фильтров и т.п. Специалисту в данной области техники опять будет легко понять, что в настоящем примере можно рассматривать различные выходные оптические средства, встроенные или внешние по отношению к различным светоизлучающим кластерам 402 и 404, для обеспечения аналогичных результатов и что их как таковые не следует считать выходящими за рамки предусматриваемого объема притязаний настоящего изобретения.

Пример 5

Теперь, со ссылками на Фиг.6, будет описан источник света, обозначенный в общем случае позицией 500 и выполненный в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Источник 500 света содержит в общей сложности восемь светоизлучающих кластеров, по четыре каждого из первого типа кластеров, таких как кластер 502, и второго типа кластеров, таких как кластер 504. Каждый из светоизлучающих кластеров 502 состоит из светоизлучающих элементов 506, 508, 510 красного, зеленого и синего цвета, тогда как каждый из светоизлучающих кластеров 504 состоит из светоизлучающих элементов желтого, зеленого и синего цвета, таких как элементы 507, 508 и 510, соответственно. Таким образом, комбинацию кластеров 502 и 504 можно выразить как RGB + AGB, причем светоизлучающие элементы и красного, и желтого цвета предусмотрены и скомбинированы таким образом, что достигается, по существу, сбалансированный выход при, по существу, оптимальной выходной интенсивности.

В этом примере компенсация и баланс между кластерами 502 и 504 являются конкретно связанными не с компенсацией для различных выходных эффективностей, а скорее с уточнением вносимого этими кластерами спектрального вклада в красной - желтой области видимого участка спектра, чтобы достичь желаемого спектрального выхода, характеризующегося как, по существу, сбалансированный белый свет. Компенсация между светоизлучающими элементами красного и желтого цвета в этом примере аналогична вкладу светоизлучающих элементов красного и зеленого цвета, имеющих разные пиковые длины волн (R₁, R₂, G₁, G₂) на выходе, в, по существу, сбалансированный выход источника 200 света согласно Примеру 2.

Как говорилось в связи с конструкцией и изготовлением источника 100 света согласно Примеру 1, к источнику 500 света также применимы другие соображения, как будет совершенно ясно специалисту в данной области техники. Например, светоизлучающие кластеры 502 и 504 могут быть установлены на подложке вместе с соответственными и/или совместно используемыми возбуждающими элементами и могут содержать соответственные и/или совместно используемые системы термоконтроля для рассеивания тепла из светоизлучающих кластеров 502 и 504 и их соответствующих светоизлучающих элементов 506, 507, 508 и 510. В этом примере кластеры 502 и 504 расположены в виде фигуры, имеющей форму окружности, вокруг устанавливаемого по выбору оптического датчика 512, расположенного на центральной оси источника 500 света с тем, чтобы и собирать, и обнаруживать свет, излучаемый из кластеров 502 и 504. И опять, устанавливаемое по выбору средство управления можно использовать для регулирования соответствующих выходных интенсивностей кластеров 502 и 504 и, по выбору, их соответствующих светоизлучающих элементов 506, 507, 508 и 510, чтобы таким образом регулировать и, по существу, поддерживать выходной цветовой баланс источника 500 света.

Каждый кластер 502 и 504 также может, по выбору, содержать основное оптическое средство и вспомогательное оптическое средство для направления испускаемого ими света к выходу источника света, который опять может содержать окно, линзу, диффузор, один или более фильтров и т.п. Специалисту в данной области техники опять будет легко понять, что в настоящем примере можно рассматривать различные выходные оптические средства, встроенные или внешние по отношению к светоизлучающим кластерам 502 и 504, для обеспечения аналогичных результатов и что их как таковые не следует считать выходящими за рамки предусматриваемого объема притязаний настоящего изобретения.

Пример 6

Теперь, со ссылками на Фиг.7, будет описан источник света, обозначенный в общем случае позицией 600 и выполненный в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Источник 600 света содержит в общей сложности шесть светоизлучающих кластеров, четыре кластера первого типа, таких как кластер 602, и два кластера второго типа, таких как кластер 604. Каждый из светоизлучающих кластеров 602 и 604 состоит из светоизлучающих элементов красного, зеленого и синего цвета, таких как элементы 606, 608, 610, соответственно, причем в этом конкретном варианте осуществления выходная интенсивность (или выходная эффективность) светоизлучающих элементов 610 синего цвета примерно в 1,33 раза больше, чем выходная интенсивность светоизлучающих элементов 608 зеленого цвета, и примерно равна выходной интенсивности светоизлучающих элементов 606 красного цвета. А если так, то для обеспечения, по существу, сбалансированного выхода (например, сбалансированного белого света) при, по существу, оптимальной выходной интенсивности, каждый из светоизлучающих кластеров 602 содержит каждый из светоизлучающего элемента 606 красного цвета, светоизлучающего элемента 608 зеленого цвета и светоизлучающего элемента 610 синего цвета, тогда как каждый из светоизлучающих кластеров 604 содержит каждый из светоизлучающего элемента 606 красного цвета и светоизлучающего элемента 610 синего цвета и два светоизлучающих элемента 608 зеленого цвета, что приводит к отношению R:G:B, составляющему примерно 3:4:3.

К источнику 600 света также применимы другие соображения, рассмотренные в связи с конструкцией и изготовлением источника 100 света согласно Примеру 1, как будет совершенно ясно специалисту в данной области техники. Например, светоизлучающие кластеры 602 и 604 могут быть установлены на подложке вместе с соответственными и/или совместно используемыми возбуждающими элементами и могут содержать соответственные и/или совместно используемые системы термоконтроля для рассеивания тепла из светоизлучающих кластеров 602 и 604 и их соответствующих светоизлучающих элементов 606, 608 и 610. В этом примере кластеры 602 и 604 расположены вдоль линий. Однако устанавливаемое по выбору чувствительное средство восприятия и управления, не включенное в этот пример, может быть рассмотрено в нем с тем, чтобы регулировать и, по существу, поддерживать выходной цветовой баланс источника 600 света.

И опять, кластеры 602 и 604 могут использовать основное и/или вспомогательное оптические средства для направления света, испускаемого кластерами 602 и 604, к выходу источника света, который опять может содержать окно, линзу, диффузор, один или более фильтров и т.п. Специалисту в данной области техники опять будет легко понять, что в настоящем примере можно рассматривать различные выходные оптические средства, встроенные или внешние по отношению к светоизлучающим кластерам 602 и 604, для обеспечения аналогичных результатов и что их как таковые не следует считать выходящими за рамки предусматриваемого объема притязаний настоящего изобретения.

Специалист в данной области техники поймет, что вышеизложенные варианты осуществления изобретения являются примерами и что их можно изменять многими путями. Такие настоящие или будущие изменения не следует считать отступлением от сущности и объема притязаний изобретения, и все такие модификации, как должно быть очевидно специалистам в данной области техники, нужно считать находящимися в пределах объема притязаний нижеследующей формулы изобретения.

Реферат

В изобретении предложен источник света для создания, по существу, сбалансированного выхода при, по существу, оптимизированной выходной интенсивности. Технический результат заключается в создании сбалансированного спектрально источника света с оптимальной выходной интенсивностью. Источник света содержит один или более светоизлучающих кластеров первого типа и один или более светоизлучающих кластеров одного или более других типов, каждый из которых содержит один или более светоизлучающих элементов, так что когда все светоизлучающие элементы возбуждены, обеспечивая, по существу, оптимизированную выходную интенсивность, спектральный выход упомянутого одного или более светоизлучающих кластеров первого типа, по существу, сбалансирован спектральным выходом одного или более других светоизлучающих кластеров. 3 н. и 23 з.п. ф-лы, 7 ил.

Формула