[LT] Šis išradimas susijęs su daugiaspalviais baltos šviesos šaltiniais, kuriuos sudaro bent du skirtingi spalvoti spinduoliai, tokie kaip šviesos diodu grupes. Atskleidžiami spalvotu spinduoliu spektriniai galios skirstiniai ir santykiniai daliniai spinduliniai srautai, kurie leidžia valdyti generuotos šviesos spalvų sodrinimo geba, būtent, gebėjimą perteikti spalvas su padidintu sodriu ir gebėjimą perteikti spalvas su sumažintu sodriu. Taip pat atskleidžiamas generuotos šviesos spalvų sodrinimo gebos dinaminio derinimo būdas.
[EN] The present invention is related to polychromatic light sources of white light, which are composed of at least two different coloured emitters, such as `group`s of light- emitting diodes (LEDs). Disclosed are the spectral power distributions and relative partial radiant fluxes of the coloured emitters that allow controlling the colours saturating ability of the generated light, namely, the ability to render colours with increased saturation and the ability to render colours with decreased saturation. Also disclosed is a method for dynamical tailoring the colour saturating ability of the generated light.
[0001] Technikos sritis
[0002] Šis išradimas susijęs su daugiaspalviais baltos šviesos šaltiniais, kuriuos sudaro bent dvi grupės spalvotų spinduolių, tokių kaip šviesos diodai (šviestukai) ar lazeriai, turinčių skirtingus spektrinės galios skirstinius (SPD) ir santykinius dalinius spindulinius srautus (RPRF). Tokie šaltiniai yra konstruojami tam kad generuotų baltą šviesą su numatyta koreliuotąja spalvine temperatūra (CCT) ir numatytu mažiausiu šviesos veiksmingumu (LER) ar mažiausiu šviesiniu našumu tokiu būdu, kad apšviečiamų paviršių spalvų sodrinimo geba galėtų būti valdoma. Konkrečiau, šio išradimo įgyvendinimai aprašo dvispalvius, trispalvius ir keturspalvius šaltinius, kurie, palyginus su etaloniniu šviesos šaltiniu, tokiu kaip juodojo kūno ar dienos fazės šviesmuo, perteikia ne mažiau kaip iš anksto nustatytos dalies didelio skaičiaus spalvinių bandinių spalvas su padidintu (sumažintu) spalviniu sodriu, tuo tarpu kai ne daugiau kaip kitos iš anksto nustatytos dalies didelio skaičiaus spalvinių bandinių spalvos yra perteikiamos su sumažintu (padidintu) spalviniu sodriu. Aprašytas SPD sudarymo iš siaurajuosčių spinduliavimų būdas, skirtas spalvų sodrinimo gebai valdyti, atskleistos baltos šviesos su skirtinga spalvų sodrinimo geba spektrinės sudėtys ir pasiūlytas šviesos šaltinis su dinamiškai derinama spalvų sodrinimo geba.
[0003] Apibrėžimai:
[0004] Šviestukas (LED) - šviesos diodas verčiantis elektros energiją į šviesą dėka injekcinės elektroliuminescencijos.
[0005] Spalvų erdvė - modelis, skirtas matematiniam spalvų aibės pavaizdavimui.
[0006] Munsello bandiniai - Munsello pasiūlytas ir vėliau atnaujintas spalvinių bandinių rinkinys, kuriame kiekvienas bandinys yra apibūdinamas spalvos tonu, šviesiu (šviesio skale) ir sodriu (spalvos grynumo/sodrio skale).
[0007] Spalva perteikta su padidintu sodriu - spalvinio bandinio spalva, kuri, pakeitus etaloninį šviesos šaltinį testuojamu šaltiniu, turi spalvio poslinkį, išeinantį iš spalvio diagramos srities, apimančios visus spalvius, neskiriamus vidutine žmogaus akimi, ir nukreiptą iš šios srities centro didesnio spalvos sodrio kryptimi.
[0008] Spalva perteikta su sumažintu sodriu - spalvinio bandinio spalva, kuri, pakeitus etaloninį šviesos šaltinį testuojamu šaltiniu, turi spalvio poslinkį, išeinantį iš iš spalvio diagramos srities, apimančios visus spalvius, neskiriamus vidutine žmogaus akimi, ir nukreiptą iš šios srities centro mažesnio spalvos sodrio kryptimi.
[0009] MacAdamo elipsės - sritys spalvų erdvės spalvio plokštumoje, kurios apima visus spalvius, beveik neskiriamus vidutine žmogaus akimi nuo spalvio, esančio srities centre.
[0010] Technikos lygio aprašymas
[0011] [00] Balta šviesa gali būti sudaryta iš spalvotų komponenčių naudojant spalvų maišymo principą, kuris remiasi trimis spalvų maišymo lygtimis. Iš spalvų maišymo principo seka, kad naudojant mišinius turinčius tik dvi spalvotas komponentes, tokias kaip mėlyna ir geltona arba raudona ir žaliai mėlyna, balta šviesa su numatyta CCT gali būti gauta, kai šios spalvotos komponentės papildo viena kitą, t.y. tiek jų spalvos tonai, tiek RPRF yra tiksliai suderinti tam tikru būdu. Trijų spalvotų komponenčių, tokių kaip raudona, žalia ir mėlyna, rinkinys gali būti naudojamas sudaryti baltą šviesą su skirtingomis CCT ir skirtingomis spalvų atgavos savybėmis priklausomai nuo kiekvienos pasirinktų spinduolių grupės SPD ir RPRF. Kai naudojamos keturios ar daugiau tinkamos spalvotos komponentės, trys spalvų maišymo lygtys neduoda vienintelio sprendinio pasirinktam baltos šviesos spalviui, t.y. to paties spalvio balta šviesa gali būti gauta naudojant begalę SPD, turinčių spalvotų komponenčių derinius su įvairiais RPRF. Tai reiškia, kad, naudojant tam tikrą keturių ir daugiau pirminių šaltinių rinkinį, gali būti keičiamos baltos šviesos spalvų atgavos savybės.
[0012] Baltos šviesos SPD derinimas vienoje lempoje tapo galimas plėtojantis kietakūnio apšvietimo technologijai, kuri remiasi šviestukais. Šviestukuose naudojamas injekcinės elektroliuminescencijos principas, kurio dėka generuojama siaurajuostė spinduliuotė su spektrine smailės padėtimi valdoma, kaitaliojant generuojančių šviesą (aktyviųjų) sluoksnių cheminę sudėtį ir storį. Kai kuriuose šviestukuose naudojama dalinė ar visiška elektroliuminescencijos konversija į kitus bangos ilgius. Esami šviestukai yra daugelio spalvų, jie yra mažų matmenų ir jų veikimo principas leidžia keisti išėjimo srautą maitinančia srove. Skirtingo spalvio šviestukų montavimas į matricas, elektroninių grandinių naudojimas kiekvienos spinduolių grupės dalinio srauto valdymui ir optinių priemonių skirtų tolygiam spalviškai maišytos spinduliuotės paskirstymui taikymas leidžia sukurti universalius šviesos šaltinius su iš anksto numatytomis arba dinamiškai derinamomis spalvų atgavos savybėmis.
[0013] Toks apšvietimo savybių universalumas buvo nagrinėjamas daugelyje žinomo technikos lygio patentų ir publikacijų. D.A. Doughty ir kt. (JAV patentas Nr. 5,851,063, 1998) pasiūlė šviesos šaltinį, sudarytą iš 4 spalvotų šviestukų grupių, kuomet šviestukų bangos ilgiai yra parinkti taip, kad bendrasis spalvų atgavos rodiklis (Ra) , apibrėžtas Tarptautinės apšvietimo komisijos (Commission Internationale de l'Ėclairage, CIE) (CIE publikacija Nr. 13.3, 1995), yra ne mažesnis kaip maždaug 80 ar 85. H.F. Borner ir kt. (JAV patentas Nr. 6,234,645, 2001) atskleidė apšvietimo sistemą, sudarytą iš keturių šviestukų, su šviesiniu našumu ir Ra turinčių ne mažesnes nei iš anksto nustatytąsias vertes. Paskesnėse žurnalų publikacijose buvo nustatytas balansas tarp LER ir bendrojo spalvų atgavos rodiklio, o taip pat optimalūs šviestukų bangos ilgiai keturspalviams ir penkiaspalviams šaltiniams (A. Zukauskas ir kt., Proc. SPIE 4445, 148, 2001; A. Zukauskas ir kt., Appl. Phys. Lett., 80, 234, 2002; A. Zukauskas ir kt., Int. J. High Speed Electron. Syst. 12, 429, 2002). M. Shimizu ir kt. (JAV patentas Nr. 6,817,735, 2004 ir Nr. 7,008,078, 2006) atskleidė keturspalvius kietakūnius baltos šviesos šaltinius su ne mažesniu kaip 90 bendruoju spalvų atgavos rodikliu ir su padidinta spalvų sodrinimo geba (padidintu spalvių gamos plotu keturiems standartiniams CIE spalviniams bandiniams). I. Ashdown ir M. Salsbury (JAV patentinė paraiška Nr. 2008/0013314, 2008) atskleidė šviesos šaltinį, turintį keturis ar daugiau šviesą spinduliuojančių elementų su daliniais spinduliniais srautais derinamais tokiu būdu, kad galėtų būti vykdomas balansas tarp kokybinių apšvietimo charakteristikų, tokių kaip Ra ar spalvinės kokybės skalės (CQS; W. Davis ir Y. Ohno, Proc. SPIE 5941, 59411G, 2005; W. Davis ir Y. Ohno, Opt. Eng. 49, 033602, 2010), ir kiekybinių charakteristikų, tokių kaip šviesinis našumas ir išėjimo galia.
[0014] Tačiau anksčiau minėti baltos šviesos šaltinių, sudarytų iš daugybinių spalvotų komponenčių, optimizavimo būdai neišnaudoja visų universalios spalvinės kokybės privalumų, būdingų kietakūniai apšvietimui. Dauguma metodų yra grindžiami vien tik baltos šviesos spalvų atgavos tikslumo charakteristikomis, tokiomis kaip bendrasis spalvų atgavos rodiklis, arba naudoja jungtines charakteristikas, kuriuose yra integruojama tikslaus spalvų perteikimo geba ir spalvų sodrinimo geba. Be to, bendrojo spalvų atgavos rodiklio, kaip vienintelio šviesos kokybės rodiklio, naudojimas prieštarauja kietakūnių šviesos šaltinių vizualiajam reitingavimui (N. Narendran ir L. Deng, Proc. SPIE 4776, 61, 2002; Y. Nakano ir kt., Proc. AIC Colour 05, Granada, Spain, 2005, p 1625) ir šiuo metu yra pripažįstamas pasenusiu (CIE publikacija Nr. 177, 2007). Viena iš Ra netinkamumo priežasčių yra vienodas skirtingų tipų spalvos iškraipymų traktavimas. Tuo tarpu žinoma, kad iškraipymai, kurie didina spalvos sodrį, yra vizualiai toleruojami ir jiems netgi teikiama pirmenybė. Kita priežastis yra didelio skaičiaus spalvinių bandinių panaudojimo negalimumas Ra įvertinimo procedūroje, kadangi spalvos poslinkių vidurkis, naudojamas bendrajame spalvų atgavos rodiklyje, yra mažai prasmingas, kai bandiniai turi labai skirtingą spalvinį sodrį. Pastangos sušvelninti spalvų sodrio problemą šviesos spalvinės kokybės įvertinime, kartu didinant Ra ir gamos plotą, esant mažam spalvinių bandinių skaičiui arba toleruojant sodrinančius spalvas iškraipymus (CQS metodas), negali visiškai aprašyti apšvietimo spalvinę kokybę. Spalvinės kokybės matas turi atsižvelgti ne mažiau kaip į dvi skirtingas spalvų atgavos charakteristikas: gebėjimą perteikti spalvas, kad spalvos atrodytų "natūralios" (spalvų tikslumas), ir gebėjimą perteikti spalvas, kad spalvos atrodytų "ryškios" ir lengvai atskiriamos (spalvų sodrinimas) (M. S. Rea ir J. P. Freyssinier-Nova, Colour Res. Appl. 33, 192, 2008; A. Zukauskas ir kt., IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 15, 1753, 2009). Šios dvi spalvinės kokybės charakteristikos yra priešingos viena kitai ir gali būti optimizuotos tik jas tarpusavyje balansuojant, kadangi spalvos, kurios atrodo kaip "natūralios" nepasižymi padidintu sodriu ir atvirkščiai. Pažangesnė šviesos šaltinių spalvinės kokybės traktuotė remiasi spalvos poslinkio vektorių analize esant bet kokiam skirtingų spalvinių bandinių skaičiui ir šių bandinių skirstymu į keletą grupių priklausomai nuo spalvos iškraipymo, kuris atsiranda pakeitus etaloninį šaltinį testuojamuoju, pobūdžio (A. Zukauskas ir kt., IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 15, 1753, 2009; A. Zukauskas ir kt., J. Phys. D Appl. Phys. 43, 354006, 2010). Šiame statistiniame metode, kuris aiškiai skiria skirtingas spalvų atgavos savybes, spalvos poslinkio vektoriai yra skaitiškai rūšiuojami priklausomai nuo jų elgesio vos suvokiamų spalvio ir šviesio eksperimente nustatytų skirtumų atžvilgiu. Po to spalvinių bandinių, kurie turi skirtingų tipų spalvos iškraipymus, santykiniai skaičiai (procentinės dalys) yra apibrėžiami kaip statistiniai spalvinės kokybės rodikliai: spalvų tikslumo rodiklis (CFI; procentinė dalis bandinių turinčių spalvos poslinkius mažesnius nei suvokiamas spalvio skirtumas), spalvų sodrinimo rodiklis (CSI; procentinė dalis bandinių turinčių spalvos poslinkio vektorius su suvokiamu spalvos sodrio padidėjimu) ir spalvų blukinimo rodiklis (CDI; procentinė dalis bandinių turinčių spalvos poslinkio vektorius su suvokiamu spalvos sodrio sumažėjimu).
[0015] Statistinis metodas buvo panaudotas CFI maksimizavimui daugiaspalvių baltų lempų, sudarytų iš spalvotų šviestukų, atveju (A. Zukauskas ir kt. PCT patentinės paraiškos publikacija Nr. WO 2009102745), taip pat baltų šviestukų su visiška ir daline trumpabangės spinduliuotės konversija fosforuose atveju (atitinkamai, A. Zukauskas ir kt. PCT patentinės paraiškos publikacija Nr. W02009117286 ir A. Zukauskas ir kt. PCT patentinės paraiškos publikacija Nr. W02009117287). Tas pats metodas buvo panaudotas šviestukų pagrindu sudarytų lempų su maksimizuotu CSI pagrindinių konstravimo taisyklių sukūrimui (A. Zukauskas ir kt. Opt. Express 18, 2287, 2010). Konkrečiau, buvo parodyta, kad sudėtinį šviesos šaltinį su didžiausiu CSI sudaro trys tam tikros siaurajuostės spalvinės komponentės (A. Zukauskas ir kt., Opt. Express 18, 2287, 2010), tuo tarpu naudojant kitus dviejų ar trijų spalvinės komponenčių mišinius galima gauti didelį CDI (A. Zukauskas ir kt., J. Phys. D Appl. Phys. 43,354006,2010). Artimiausias siūlomų baltos šviesos šaltinių prototipas yra aukščiau minėta spalvų atgavos tikslumo maksimizavimui skirta daugiaspalvė baltos šviesos lempa sudaryta iš spalvotų šviestukų, kuri yra aprašyta PCT patentinės paraiškos publikacijoje Nr. W02009102745. Tačiau ši lempa stokoja spalvų sodrinimo gebos, kuri yra viena svarbiausių šviesos šaltinių spalvų atgavos savybių, valdymo.
[0016] Išradimo esmė
[0017] Pagrindinis išradimo tikslas yra sukurti daugiaspalvį baltos šviesos šaltinį su universaliu spalvų sodrinimo gebos valdymu. Kiek žinoma pareiškėjui ir išradėjams, iki šio išradimo atskleidimo:
[0018] (a) šviesos šaltinių, sudarytų iš spalvotų spinduolių daugybinių grupių, SPD nebuvo optimizuoti tokiu būdu, kad, pavyzdžiui, didelis skaičius paviršiaus spalvų būtų perteikiamos su padidintu spalvos sodriu, kai tuo tarpu mažas skaičius paviršiaus spalvų būtų perteikiamos su sumažintu spalvos sodriu arba, atvirkščiai, didelis skaičius paviršiaus spalvų būtų perteikiamos su sumažintu spalvos sodriu, tuo tarpų mažas skaičius paviršiaus spalvų būtų perteikiamos su padidintu spalvos sodriu;
[0019] (b) nebuvo pasiūlyti daugiaspalviai šviesos šaltiniai su dinamiškai derinama spalvų sodrinimo geba;
[0020] (c) nebuvo parinkti šviestukų, kurie labiausiai tinkami daugiaspalvių šviesos šaltinių su valdoma spalvų sodrinimo geba, SPD;
[0021] (d) RPRF generuojami spalvotų šviestukų su daugybiniais SPD, kurie sudaro šviesos šaltinius turinčius skirtingą spalvų sodrinimo gebą, nebuvo nustatyti.
[0022] Pagrindiniai šio išradimo aspektai yra susiję su daugiaspalviais baltos šviesos šaltiniais, kurie yra sudaryti iš bent dviejų spalvotų spinduolių, turinčių skirtingus SPD, tokių kaip šviestukai, grupių. Tokie šaltiniai yra optimizuoti parenkant labiausiai tinkamus SPD ir RPRF kiekvienai spalvotų spinduolių grupei tokiu būdu, kad baltos šviesos su numatyta CCT spalvų sodrinimo geba būtų nustatoma ir valdoma užduodant paviršiaus spalvų, kurios atrodo, kaip pasižyminčios, atitinkamai, padidintu ir sumažintu spalvos sodriu, skaičių pageidaujamą santykį. Pirmasis išradimo aspektas susijęs su šviesos šaltiniais, turinčiais iš anksto numatytą CCT ir iš anksto numatytą mažiausią LER ar mažiausią šviesinį našumą, kurie apima bent dvi spalvotų spindulių grupes, kur kiekvienos grupės spinduolių SPD ir generuojami RPRF yra nustatyti tokie, kad palyginus su etaloniniu šviesos šaltiniu, kai apšviečiamas kiekvienas iš daugiau kaip penkiolikos spalvinių bandinių (skiriamų vidutine žmogaus akimi kaip skirtingų), spalvų sodrinimo geba yra nustatoma taip, kad: (a) ne mažiau kaip iš anksto nustatytos dalies spalvinių bandinių spalvos yra perteikiamos su padidintu spalvos sodriu; ir (b) ne daugiau kaip kitos iš anksto nustatytos dalies spalvinių bandinių spalvos yra perteikiamos su sumažintu spalvos sodriu. Kaip alternatyva, spalvų sodrinimo geba yra nustatoma taip, kad: (a) ne mažiau kaip iš anksto nustatytos dalies spalvinių bandinių spalvos yra perteikiamos su sumažintu spalvos sodriu; ir (b) ne daugiau kaip kitos iš anksto nustatytos dalies spalvinių bandinių spalvos yra perteikiamos su padidintu spalvos sodriu.
[0023] Antrasis išradimo aspektas susijęs su šviesos šaltiniu, turinčiu iš anksto numatytą CCT, kuris apima bent keturias spalvotų spinduolių grupes su iš anksto nustatytais SPD, kur kiekvienos grupės spinduolių generuojamas RPRF yra dinamiškai keičiamas taip, kad palyginus su etaloniniu šviesos šaltiniu, kai apšviečiamas kiekvienas iš daugiau kaip penkiolikos spalvinių bandinių (skiriamų vidutine žmogaus akimi kaip skirtingų), šaltinio spalvų sodrinimo geba yra derinama, t.y. spalvinių bandinių, kurių spalvos yra perteikiamos su sumažintu spalvos sodriu, skaičius mažėja, o spalvinių bandinių, kurių spalvos yra perteikiamos su padidintu spalvos sodriu, skaičius didėja. Kaip alternatyva, spalvinių bandinių, kurių spalvos yra perteikiamos su sumažintu spalvos sodriu, skaičius didėja, o spalvinių bandinių, kurių spalvos yra perteikiamos su padidintu spalvos sodriu, skaičius mažėja.
[0024] Kiti išradimo aspektai gali apimti kiekvienos spalvotų spinduolių grupės generuojamo RPRF valdymo priemones, kiekvienos spalvotų spinduolių grupės generuojamos šviesos tolygaus paskirstymo priemones ir (arba) kai kurių ar visų čia aprašomų ypatybių realizavimo priemones. Šie paaiškinamieji išradimo aspektai yra skirti vienos ar kelių čia aprašomų problemų sprendimui.
[0025] Konkrečiau, šis išradimas apima kietakūnį šviesos šaltinį, turintį iš anksto numatytą koreliuotąją spalvinę temperatūrą ir iš anksto numatytą mažiausią šviesos veiksmingumą ar mažiausią šviesinį našumą, apimantį bent vieną komplektą iš bent dviejų grupių regimos šviesos spinduolių, turinčių skirtingus spektrinės galios skirstinius ir individualius santykinius dalinius spindulinius srautus, elektroninę grandinę, skirtą kiekvienos spinduolių grupės vidutinės maitinimo srovės ir (arba) kiekvienoje grupėje įžiebtų spinduolių skaičiaus valdymui, ir komponentą, skirtą skirtingų spinduolių grupių generuojamos spinduliuotės tolygiam paskirstymui po apšviečiamą objektą, kuomet kiekvienos spinduolių grupės spektriniai galios skirstiniai ir generuojami santykiniai daliniai spinduliniai srautai yra tokie, kad palyginus su etaloniniu šviesos šaltiniu, kai apšviečiamas kiekvienas iš daugiau kaip penkiolikos spalvinių bandinių, vidutine žmogaus akimi skiriamų kaip skirtingų, spalvų sodrinimo geba yra valdoma taip, kad tiek dalis spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami su padidintu spalvos sodriu, tiek dalis spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami su sumažintu spalvos sodriu, yra iš anksto nustatoma ir (arba) dinamiškai derinama.
[0026] Šiame išradime aprašyti šviesos šaltiniai yra apibūdinami koreliuotąja spalvine temperatūra intervale maždaug nuo 2500 iki 10000 K. Optimaliuose šio išradimo įgyvendinimuose minėtų šviesos šaltinių spalvų sodrinimo geba yra įvertinama, atsižvelgiant į žmogaus regos spalvinę adaptaciją; ir (arba) šviesos šaltinių spinduoliai yra sudaryti iš šviesos diodų, kurie spinduliuoja šviesą dėka injekcinės elektroliuminescencijos puslaidininkinėse sandūrose arba dėka injekcinės elektroliuminescencijos dalinės ar visiškos konversijos bangos ilgio keitikliuose, turinčiuose fosforų.
[0027] Viename šio išradimo įgyvendinimų aprašomas sodrinantis spalvas šviesos šaltinis, apimantis bent tris regimos šviesos spinduolius, kur kiekvienos spinduolių grupės spektriniai galios skirstiniai ir generuojami santykiniai daliniai spinduliniai srautai yra tokie, kad palyginus su etaloniniu šviesos šaltiniu, kai apšviečiamas kiekvienas iš daugiau kaip penkiolikos spalvinių bandinių, vidutine žmogaus akimi skiriamų kaip skirtingų:
[0028] (a) ne mažiau kaip iš anksto numatytos dalies spalvinių bandinių spalvos yra perteikiamos su padidintu spalvos sodriu; ir
[0029] (b) ne daugiau kaip kitos iš anksto numatytos dalies spalvinių bandinių spalvos yra perteikiamos su sumažintu spalvos sodriu.
[0030] Kaip alternatyva, kiekvienos minėtos spinduolių grupės generuojami santykiniai daliniai spinduliniai srautai yra tokie, kad dalies spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami su padidintu sodriu, ir dalies spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami su sumažintu sodriu, skirtumas yra maksimizuotas.
[0031] Sodrinančio spalvas šviesos šaltinio įgyvendinimuose šaltinis turi koreliuotąją spalvinę temperatūrą 2700-6500 K intervale ir ne mažesnį nei 250 lm/W šviesos veiksmingumą ir apima tris spalvotų šviesos diodų grupes su maždaug 30 nm vidutiniu juostos pločiu ir turinčias smailės bangos ilgius maždaug 408-486 nm, 509-553 nm ir 605-642 nm intervaluose, kuomet ne mažiau kaip 60% iš daugiau kaip 1000 skirtingų spalvinių bandinių spalvų yra perteikiamos su padidintu sodriu, o ne daugiau kaip 4% spalvinių bandinių spalvų yra perteikiamos su sumažintu sodriu.
[0032] Optimaliame sodrinančio spalvas šviesos šaltinio įgyvendinime minėtos trys spalvotų šviesos diodų grupės apima, atitinkamai, mėlynus elektroliuminescenciniai InGaN šviesos diodus su smailės bangos ilgiu ties
[0033] maždaug 452 nm ir maždaug 20 nm juostos pločiu, žalius elektroliuminescencinius InGaN šviesos diodus su smailės bangos ilgiu ties maždaug 523 nm ir maždaug 32 nm juostos pločiu ir raudonus elektroliuminescencinius AIGalnP šviesos diodus su smailės bangos ilgiu ties maždaug 625 nm ir maždaug 15 nm juostos pločiu, kuomet, esant daugiau kaip 1200 skirtingų spalvinių bandinių, dalis bandinių, kurie yra perteikiami su padidintu sodriu, yra maksimizuota, o dalis bandinių, kurie yra perteikiami su sumažintu sodriu, yra minimizuota:
[0034] (a) atitinkamai iki maždaug 77% ir maždaug 1 % esant 3000 K koreliuotajai spalvinei temperatūrai, parenkant 0,103, 0,370 ir 0,527 santykinius dalinius spindulinius srautus generuojamus atitinkamai 452 nm, 523 nm ir 625 nm šviesos diodų;
[0035] 5 (b) atitinkamai iki maždaug 70% ir maždaug 0% esant 4500 K koreliuotajai spalvinei temperatūrai, parenkant 0,195, 0,401 ir 0,405 santykinius dalinius spindulinius srautus generuojamus atitinkamai 452 nm, 523 nm ir 625 nm šviesos diodų;
[0036] (c) atitinkamai iki maždaug 67% ir maždaug 2% esant 6500 K koreliuotajai spalvinei temperatūrai, parenkant 0,283, 0,392 ir 0,325 santykinius dalinius spindulinius srautus generuojamus atitinkamai 452 nm, 523 nm ir 625 nm šviesos diodų.
[0037] Kitame šio išradimo įgyvendinime aprašomas spalvas blukinantis šviesos šaltinis, kuris apima bent dvi regimos šviesos spinduolių grupes, kur kiekvienos spinduolių grupės spektriniai galios skirstiniai ir generuojami santykiniai daliniai spinduliniai srautai yra tokie, kad palyginus su etaloniniu šviesos šaltiniu, kai apšviečiamas kiekvienas iš daugiau kaip penkiolikos spalvinių bandinių, vidutine žmogaus akimi skiriamų kaip skirtingų:
[0038] (a) ne mažiau kaip iš anksto numatytos dalies spalvinių bandinių spalvos yra perteikiamos su sumažintu spalvos sodriu; ir
[0039] (b) ne daugiau kaip kitos iš anksto numatytos dalies spalvinių bandinių spalvos yra perteikiamos su padidintu spalvos sodriu.
[0040] Kaip alternatyva, kiekvienos minėtos spinduolių grupės generuojami santykiniai daliniai spinduliniai srautai yra tokie, kad dalies spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami su sumažintu sodriu, ir dalies spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami su padidintu sodriu, skirtumas yra maksimizuotas.
[0041] Blukinančio spalvas šviesos šaltinio įgyvendinimuose šaltinis turi koreliuotąją spalvinę temperatūrą 2700-6500 K intervale ir ne mažesnį nei 250 Im/W šviesos veiksmingumą ir apima:
[0042] (a) dvi spalvotų šviesos diodų grupes su maždaug 30 nm vidutiniu juostos pločiu ir turinčias smailės bangos ilgius maždaug 405-486 nm ir 570-585 nm intervaluose, arba
[0043] (b) tris spalvotų šviesos diodų grupes su maždaug 30 nm vidutiniu juostos pločiu ir turinčias smailės bangos ilgius maždaug 408-486 nm, 490-560 nm ir 585-600 nm intervaluose,
[0044] kur ne mažiau kaip 60% iš daugiau kaip 1000 skirtingų spalvinių bandinių spalvų yra perteikiamos su sumažintu sodriu, ir ne daugiau kaip 4% spalvinių bandinių spalvų yra perteikiamos su padidintu sodriu.
[0045] Optimaliame blukinančio spalvas šviesos šaltinio įgyvendinime minėtos trys spalvotų šviesos diodų grupės apima, atitinkamai, mėlynus elektroliuminescencinius InGaN šviesos diodus su smailės bangos ilgiu ties maždaug 452 nm ir maždaug 20 nm juostos pločiu, žalius elektroliuminescencinius InGaN šviesos diodai su smailės bangos ilgiu ties maždaug 523 nm ir maždaug 32 nm juostos pločiu ir gintarinius elektroliuminescencinius AIGalnP šviesos diodus su smailės bangos ilgiu ties maždaug 591 nm ir maždaug 15 nm juostos pločiu, kur, esant daugiau kaip 1200 skirtingų spalvinių bandinių, dalis bandinių, kurie yra perteikiami su sumažintu sodriu, yra maksimizuota, o dalis bandinių, kurie yra perteikiami su padidintu sodriu, yra minimizuota:
[0046] (a) atitinkamai iki maždaug 67% ir 1 % esant 3000 K koreliuotajai spalvinei temperatūrai, parenkant 0,154, 0,228 ir 0,618 santykinius dalinius spindulinius srautus generuojamus atitinkamai 452 nm, 523 nm ir 591 nm šviesos diodų;
[0047] (b) atitinkamai iki maždaug 58% ir 1 % esant 4500 K koreliuotajai spalvinei temperatūrai, parenkant 0,254, 0,308 ir 0,438 santykinius dalinius spindulinius srautus generuojamus atitinkamai 452 nm, 523 nm ir 591 nm šviesos diodų;
[0048] (c) atitinkamai iki maždaug 51% ir 0% esant 6500 K koreliuotajai spalvinei temperatūrai, parenkant 0,346, 0,320 ir 0,334 santykinius dalinius spindulinius srautus generuojamus atitinkamai 452 nm, 523 nm ir 591 nm šviesos diodų.
[0049] Dar viename šio išradimo įgyvendinimų aprašomas šviesos šaltinis su mažais spalvų sodrio iškraipymais, kuris apima bent tris regimos šviesos spinduolių grupes, kur kiekvienos spinduolių grupės spektriniai galios skirstiniai ir generuojami santykiniai daliniai spinduliniai srautai yra tokie, kad palyginus su etaloniniu šviesos šaltiniu, kai apšviečiamas kiekvienas iš daugiau kaip penkiolikos spalvinių bandinių, vidutine žmogaus akimi skiriamų kaip skirtingų:
[0050] (a) ne daugiau kaip iš anksto numatytos dalies spalvinių bandinių spalvos yra perteikiamos su sumažintu spalvos sodriu; ir
[0051] (b) ne daugiau kaip kitos iš anksto numatytos dalies spalvinių bandinių spalvos yra perteikiamos su padidintu spalvos sodriu.
[0052] Kaip alternatyva, kiekvienos minėtos spinduolių grupės generuojami santykiniai daliniai spinduliniai srautai yra parenkami tokie, kad dalys spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami tiek su padidintu sodriu, tiek su sumažintu sodriu, yra minimizuotos žemiau iš anksto nustatytos dalies.
[0053] Šviesos šaltinio su mažais spalvų sodrio iškraipymais įgyvendinimuose šaltinis turi koreliuotąją spalvinę temperatūrą 2700-6500 K intervale ir ne mažesnį nei 250 Im/W šviesos veiksmingumą ir apima:
[0054] (a) tris spalvotų šviesos diodų grupes su maždaug 30 nm vidutiniu juostos pločiu ir turinčias smailės bangos ilgius maždaug 433-487 nm, 519-562 nm ir 595-637 nm intervaluose, kur dalys spalvų iš daugiau kaip 1000 skirtingų spalvinių bandinių, perteikiamų tiek su sumažintu, tiek su padidintu sodriu, yra minimizuotos iki 14%, arba
[0055] (b) keturias spalvotų šviesos diodų grupes su maždaug 30 nm vidutiniu juostos pločiu ir turinčias smailės bangos ilgius maždaug 434-475 nm, 495-537 nm, 555-590 nm ir 616-653 nm intervaluose, kur dalys spalvų iš daugiau kaip 1000 skirtingų spalvinių bandinių, perteikiamų tiek su sumažintu, tiek su padidintu sodriu, yra minimizuotos iki 2%.
[0056] Optimaliame šviesos šaltinio su mažais spalvų sodrinimo iškraipymais įgyvendinime šviesos šaltinis apima tris spalvotų šviesos diodų grupes iš, atitinkamai, mėlynų elektroliuminescencinių InGaN šviesos diodų su smailės bangos ilgiu ties maždaug 452 nm ir maždaug 20 nm juostos pločiu, žaliai mėlynų elektroliuminescencinių InGaN šviesos diodų su smailės bangos ilgiu ties maždaug 512 nm ir maždaug 30 nm juostos pločiu ir gintarinių konversijos fosfore InGaN šviesos diodų su smailės bangos ilgiu ties maždaug 589 nm ir maždaug 70 nm juostos pločiu, kur dalys spalvų iš daugiau kaip 1200 skirtingų spalvinių bandinių, perteikiamų tiek su sumažintu, tiek su padidintu sodriu, yra minimizuotos iki:
[0057] (a) maždaug 32% esant 4500 K koreliuotajai spalvinei temperatūrai, parenkant 0,207, 0,254 ir 0,539 santykinius dalinius spindulinius srautus generuojamus atitinkamai 452 nm, 512 nm ir 589 nm šviesos diodų;
[0058] (b) maždaug 15% esant 6500 K koreliuotajai spalvinei temperatūrai, parenkant 0,291, 0,280 ir 0,429 santykinius dalinius spindulinius srautus generuojamus atitinkamai 452 nm, 512 nm ir 589 nm šviesos diodų; arba minėtas šviesos šaltinis apima keturias spalvotų šviesos diodų grupes iš, atitinkamai, mėlynų elektroliuminescencinių InGaN šviesos diodų su smailės bangos ilgiu ties maždaug 452 nm ir maždaug 20 nm juostos pločiu, žalių elektroliuminescencinių InGaN šviesos diodų su smailės bangos ilgiu ties maždaug 523 nm ir maždaug 32 nm juostos pločiu, gintarinių konversijos fosfore InGaN šviesos diodų su smailės bangos ilgiu ties maždaug 589 nm ir maždaug 70 nm juostos pločiu ir raudonų elektroliuminescencinių AIGalnP šviesos diodų su smailės bangos ilgiu ties maždaug 637 nm ir maždaug 16 nm juostos pločiu, kur dalys spalvų iš daugiau kaip 1200 skirtingų spalvinių bandinių perteikiamų tiek su sumažintu, tiek su padidintu sodriu, yra minimizuotos iki:
[0059] (c) maždaug 2% esant 3000 K koreliuotajai spalvinei temperatūrai, parenkant 0,112, 0,225, 0,421 ir 0,242 santykinius dalinius spindulinius srautus, generuojamus atitinkamai 452 nm, 523 nm, 589 nm ir 637 nm šviesos diodų;
[0060] (d) maždaug 3% esant 4500 K koreliuotajai spalvinei temperatūrai, parenkant 0,208, 0,283, 0,353 ir 0,156 santykinius dalinius spindulinius srautus, generuojamus atitinkamai 452 nm, 523 nm, 589 nm ir 637 nm šviesos diodų;
[0061] (c) maždaug 4% esant 6500 K koreliuotajai spalvinei temperatūrai, parenkant 0,300, 0,293, 0,305 ir 0,102 santykinius dalinius spindulinius srautus, generuojamus atitinkamai 452 nm, 523 nm, 589 nm ir 637 nm šviesos diodų.
[0062] Šis išradimas taip pat apima daugiaspalvį šviesos šaltinį su dinamiškai derinama spalvų sodrinimo geba, kur kiekvienos spinduolių grupės generuojami santykiniai daliniai spinduliniai srautai yra sinchroniškai keičiami taip, kad palyginus su etaloniniu šviesos šaltiniu, kai apšviečiamas kiekvienas iš daugiau kaip penkiolikos spalvinių bandinių, vidutine žmogaus akimi skiriamų kaip skirtingų:
[0063] (a) dalis spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami su padidintu spalvos sodriu, didėja, kai tuo tarpu dalis spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami su sumažintu spalvos sodriu, mažėja; arba
[0064] (b) dalis spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami su padidintu spalvos sodriu, mažėja, kai tuo tarpu dalis spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami su sumažintu spalvos sodriu, didėja.
[0065] Šviesos šaltinio su dinamiškai derinama spalvų sodrinimo geba įgyvendinimuose kiekvienos minėtų spinduolių grupės generuojami santykiniai daliniai spinduliniai srautai yra sinchroniškai keičiami kaip atitinkamų spinduolių grupių, apimančių du šviesos šaltinius, santykinių dalinių spindulinių srautų svertinė suma, kur pirmas šaltinis yra aukščiau apibrėžtas sodrinantis spalvas šviesos šaltinis, o antras šaltinis yra aukščiau apibrėžtas blukinantis spalvas šviesos šaltinis. Konkrečiau, šviesos šaltinis su derinama spalvų sodrinimo geba turi iš anksto nustatytą koreliuotąją spalvinę temperatūrą 2700-6500 K intervale ir ne mažesnį nei 250 Im/W šviesos veiksmingumą, kur kiekvienos minėtų spinduolių grupių santykiniai daliniai spinduliniai srautai yra sinchroniškai keičiami kaip atitinkamų dviejų šviesos šaltinių santykinių dalinių spindulinių srautų svertinė suma, kur sodrinantis spalvas šviesos šaltinis yra sudarytas iš trijų šviesos diodų grupių, o blukinantis spalvas šviesos šaltinis yra sudarytas iš dviejų arba trijų šviesos diodų grupių, abiems šaltiniams turint tą pačią iš anksto numatytą koreliuotosios spalvinės temperatūros vertę.
[0066] Viename optimaliame dinamiškai derinamo šviesos šaltinio įgyvendinime aprašomas šaltinis, kuris turi koreliuotąją spalvinę temperatūrą 2700-6500 K intervale ir ne mažesnį kaip 250 Im/W šviesos veiksmingumą ir apima keturias spalvotų šviesos diodų grupes iš, tokių kaip mėlyni InGaN šviesos diodai su smailės bangos ilgiu ties maždaug 452 nm ir maždaug 20 nm juostos pločiu, žali InGaN šviesos diodai su smailės bangos ilgiu ties maždaug 523 nm ir maždaug 32 nm juostos pločiu, gintariniai AIGalnP šviesos diodai su smailės bangos ilgiu ties maždaug 591 nm ir maždaug 15 nm juostos pločiu ir raudoni AIGalnP šviesos diodai su smailės bangos ilgiu ties maždaug 625 nm ir maždaug 15 nm juostos pločiu, kur kiekvienos minėtų šviesos diodų grupių generuojami santykiniai daliniai spinduliniai srautai yra sinchroniškai keičiami kaip aukščiau apibrėžto sodrinančio spalvas trispalvio telkinio, kurį sudaro mėlyni, žali ir raudoni šviesos diodai, ir aukščiau aprašyto blukinančio spalvas trispalvio telkinio, kurį sudaro mėlyni, žali ir gintariniai šviesos diodai, atitinkamų santykinių dalinių spindulinių srautų svertinė suma, abiems telkiniams turint tą pačią koreliuotąją spalvinę temperatūrą.
[0067] Kitame optimaliame dinamiškai derinamo šviesos šaltinio įgyvendinime aprašomas šaltinis, kuris turi maždaug 6042 K koreliuotąją spalvinę temperatūrą ir ne mažesnį kaip 250 Im/W šviesos veiksmingumą ir apima keturias šviesos diodų grupes, iš tokių kaip balti dvispalviai šviesos diodai su daline spinduliuotės konversija fosfore, mėlyni InGaN šviesos diodai su smailės bangos ilgiu ties maždaug 452 nm ir maždaug 20 nm juostos pločiu, žali InGaN šviesos diodai su smailės bangos ilgiu ties maždaug 523 nm ir maždaug 32 nm juostos pločiu ir raudoni AIGalnP šviesos diodai su smailės bangos ilgiu ties maždaug 637 nm ir maždaug 16 nm juostos pločiu, kur kiekvienos minėtų šviesos diodų grupių generuojami santykiniai daliniai spinduliniai srautai yra sinchroniškai keičiami kaip balto šviesos diodo ir trispalvio telkinio, kurį sudaro mėlyni, žali ir raudoni šviesos diodai, atitinkamų santykinių dalinių spindulinių srautų svertinė suma.
[0068] Bet kuriame šio išradimo įgyvendinime regimos šviesos spinduoliai bent vienoje iš minėtų grupių yra integruoti puslaidininkiniai lustai, kur lustų spektrinis galios skirstinys suderintas parenkant bent vieną iš šių parametrų: kiekviename spinduolyje esančio aktyviojo sluoksnio cheminę sudėtį ar storį arba fosforo, esančio bangos ilgio keitiklyje, cheminę sudėtį ar bangos ilgio keitiklio storį ar formą.
[0069] Bet kuriame šio išradimo įgyvendinime šviesos šaltinis papildomai apima: elektroninę grandinę, skirtą šviesos šaltinio temdymui tokiu būdu, kad kiekvienos spinduolių grupės generuojami santykiniai daliniai spinduliniai srautai yra palaikomi ties pastoviomis vertėmis; ir (arba)
[0070] elektroninę ir (arba) optoelektroninę grandinę, skirtą kiekvienos spinduolių grupės generuojamo santykio dalinio spindulinio srauto įvertinimui; ir (arba)
[0071] kompiuterio techninę ir programinę įrangą, skirtą elektroninių grandinių valdymui tokiu būdu, kuris leistų keisti koreliuotąją spalvinę temperatūrą ir dalį spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami su padidintu ar sumažintu sodriu, palaikyti pastovų išėjimo šviesinį srautą, kaitaliojant koreliuotąją spalvinę temperatūrą ir spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami su padidintu ar sumažintu sodriu, dalis, o taip pat temdant bei kompensuojant kiekvienos spinduolių grupės šiluminius ir senėjimo dreifus.
[0072] Šis išradimas taip pat apima spalvų sodrinimo gebos dinaminio derinimo būdą, kuriame baltą šviesą generuoja maišant bent dviejų baltos šviesos šaltinių, turinčių, kaip aukščiau aprašyta, skirtingą spalvų sodrinimo gebą, spinduliuotę, kai maišytos spinduliuotės spektrinį galios skirstinį sinchroniškai keičia kaip minėtų sudedamųjų šaltinių spektrinių galios skirstinių svertinę sumą su kintamais svorio parametrais, kurie valdo spalvų sodrinimo gebą.
[0073] Optimaliame šio būdo įgyvendinime baltą šviesą generuoja maišant spinduliuotę, sklindančią iš dviejų baltos šviesos šaltinių, turinčių tą pačią koreliuotąją spalvinę temperatūrą, kurių kiekvienas apima bent vieną baltų spinduolių grupę ir (arba) bent dvi spalvotų spinduolių grupes, maišytos spinduliuotės spektrinės galios skirstinį Sσ sinchroniškai keičiant kaip minėtų sudedamųjų šaltinių spektrinės galios skirstinių, atitinkamai S1 ir S2 , svertinę sumą:
[0074]
[0075] kur σ yra kintamas svorio koeficientas.
[0076] Trumpas brėžinių aprašymas
[0077] Fig.1 parodyta spalvių diagrama su 20 spalvinių bandinių atvaizduotų elipsinėmis sritimis. Kiekviena elipsinė sritis apima visus spalvius, kurie yra vizualiai neatskiriami nuo srities centre esančio spalvio. Vektoriai rodo bandinių spalvio poslinkius, atsirandančius kai etaloninis šaltinis yra pakeičiamas testuojamuoju.
[0078] Fig.2 vaizduoja kai kuriuos SPD, atitinkančius optimizuotus šviesos šaltinius, sudarytus iš šviestukų su 30 nm juostos pločiu ir turinčius 250 Im/W minimalų LER esant trims CCT vertėms (ištisinė linija - 3000 K; brūkšninė linija - 4500 K ir taškinė linija - 6500 K). SPD turi nustatytas CSI vertes virš 75% ir CDI vertes žemiau 2% trijų komponenčių sodrinančio spalvas telkinio atveju (A dalis); CDI vertes virš 75% ir CSI vertes žemiau 4% dviejų komponenčių blukinančio spalvas telkinio atveju (B dalis); CDI vertes virš 65% ir CSI vertes žemiau 2% trijų komponenčių blukinančio spalvas telkinio atveju (C dalis); tiek CDI, tiek CSI vertes žemiau 14% trijų komponenčių telkinio atveju (D dalis); ir tiek CDI, tiek CSI vertes žemiau 2% keturių komponenčių telkinio atveju (E dalis).
[0079] Fig. 3 vaizduoja SPD, atitinkančius devynis tipus esamų šviestukų, naudojamų praktinių daugiaspalvių šviesos šaltinių su valdoma spalvų sodrinimo geba optimizavimui. Ištisinės linijos atitinka spalvotus šviestukus, o brūkšninė linija atitinka baltą dvispalvį konversijos fosfore šviestuką.
[0080] Fig. 4 vaizduoja kai kuriuos SPD, atitinkančius optimizuotus šviesos šaltinius, kurie sudaryti iš esamų spalvotų šviestukų trijų CCT verčių atvejams (ištisinė linija - 3000 K; brūkšninė linija - 4500 K ir taškinė linija - 6500 K). SPD turi CSI vertes virš 65% ir CDI vertes žemiau 3% trijų komponenčių sodrinančio spalvas telkinio atveju (A dalis); CDI vertes virš 50% ir CSI vertes žemiau 2% trijų komponenčių blukinančio spalvas telkinio atveju (B dalis); tiek CDI, tiek CSI vertes žemiau 33% trijų komponenčių telkinio atveju (C dalis); ir tiek CDI, tiek CSI vertes žemiau 5% keturių komponenčių telkinio atveju (D dalis).
[0081] Fig 5 parodyta šviesos šaltinio šviestukų pagrindu su derinama spalvų sodrinimo geba SPD charakteristikų priklausomybę nuo svorio parametro σ esant 3000 K CCT. Svorio parametras valdo raudono-žalio-mėlyno ir gintarinio-žalio-mėlyno šviestukų telkinių indėlius. A, B ir C dalys vaizduoja SPD su didžiausiu CDI, su mažiausiais CSI ir CDI ir su didžiausiu CSI, atitinkamai. D dalis parodo spalvų atgavos rodiklių ir LER kitimą. E dalis vaizduoja keturių šviestukų RPRF kitimą.
[0082] Fig. 6 iliustruoja duomenis analogiškus parodytiems Fig. 5, tik esant CCT=4500 K.
[0083] Fig. 7 vaizduoja duomenis analogiškus parodytiems Fig. 5, tik esant CCT=6500 K.
[0084] Fig 8 rodo duomenis panašius į parodytus Fig. 5, tik šaltiniui sudarytam iš dvispalvio balto konversijos fosfore šviestuko ir raudono-žalio-mėlyno šviestukų telkinio esant 6042 K CCT. Čia svorio parametras σ valdo balto šviestuko ir telkinio indėlius.
[0085] Detalus išradimo aprašymas
[0086] Šio išradimo įgyvendinimų aprašyme pateikiamas baltos šviesos šaltinis turintis iš anksto numatytą (užduotą) CCT. Šviesos šaltinis apima bent dvi spalvotų regimos šviesos spinduolių grupes, kiekvienos grupės spinduoliams turint beveik identiškus SPD; elektroninę grandinę, skirtą kiekvienos spinduolių grupės vidutinės maitinimo srovės ir (arba) grupėje įžiebtų spinduolių skaičiui valdyti; ir komponentą, skirtą skirtingų grupių spinduliuotės tolygiam paskirstymui po apšviečiamą objektą.
[0087] Viename šio išradimo įgyvendinimo pavyzdžių aprašytos naujos spinduolių grupių kombinacijos su SPD ir RPRF nustatytais taip, kad, palyginus su etaloniniu juodojo kūno ar dienos šviesos fazės šviesmeniu, bent nustatytos dalies iš didelio rinkinio spalvinių bandinių spalvos yra perteikiamos su padidintu (sumažintu) spalvos sodriu ir daugiausiai kitos iš anksto nustatytos (užduotos) dalies iš didelio rinkinio spalvinių bandinių spalvos yra yra perteikiamos su sumažintu (padidintu) spalvos sodriu. Kitame šio išradimo įgyvendinimo pavyzdyje aprašytos bent keturių iš anksto atrinktų spalvotų regimos šviesos spinduolių grupių kombinacijos su RPRF keičiamu tokiu būdu, kad sudėtinio šviesos šaltinio spalvų sodrinimo geba yra derinama, t.y. dalies spalvinių bandinių, kurių spalvos yra perteikiamas su padidintu spalvos sodriu, ir dalies spalvinių bandinių, kurių spalvos yra perteikiamos su sumažintu spalvos sodriu, santykis yra keičiamas. Gautų baltos šviesos šaltinių SPD skiriasi nuo skirstinių optimizuotų naudojant metodus, kurie remiasi bendruoju spalvų atgavos rodikliu, spalvų gamos plotu ar spalvinės kokybės skalę. Čia, jei nenurodyta kitaip, terminas "grupė" reiškia vienas ar daugiau (t.y. bent vienas).
[0088] Šio išradimo įgyvendinimuose pateikiami šviesos šaltiniai, turintys SPD S(λ) sudarytą iš n spalvotų komponenčių SPD Si (λ). Tiek sudėtinis, tiek komponenčių SPD yra normalizuotas pagal galią,
[0089]
[0090] kur Ci yra komponenčių RPRF.
[0091] Komponenčių RPRF gali būti rasti iš trijų lygčių, kurios seka iš adityvaus spalvų maišymo principo [G. Wyszecki and W. S. Stiles, Color Science: Concepts and Methods, Quantitative Data and Formulae. Wiley, New York, 2000]:
[0092]
[0093] kur XT ir YT yra sudėtinio šaltinio 1931 m. ClE spalvio koordinatės, o Xi, Yi ,ir Zi yra i-sios spalvotos komponentės normalizuoto 5PD triveikmiai sandai.
[0094] Šio išradimo įgyvendinimai apima baltos šviesos šaltinius, kurių spalviai yra beveik identiški juodojo kūno ar dienos šviesos fazės šviesmenų spalviams. Tam kad apibūdinti ir palyginti skirtingus baltos šviesos šaltinius spalvų sodrinimo gebos atžvilgiu, šiame išradime įvedamos dvi skirtingos šviesos šaltinio spalvų sodrinimo charakteristikos, susijusios su apšviestų spalvinių bandinių paviršiaus spalvos sodrio iškraipymais.
[0095] Baltos šviesos spalvų sodrinimo gebos apibūdinimui, šio išradimo įgyvendinimuose naudojama patobulinta procedūra, skirta spalvų atgavos savybėms įvertinti. Įprastas šviesos šaltinio spalvų atgavos savybių įvertinimo metodas remiasi spalvinių bandinių spalvų skirtumų (pavyzdžiui, spalvos koordinačių poslinkių tinkamoje spalvų erdvėje) įvertinimu, kuomet nagrinėjamas šviesos šaltinis yra pakeičiamas etaloniniu šaltiniu (pavyzdžiui, juodojo kūno ar atstatytos dienos šviesos fazės šviesmeniu). Standartinė 1995 m. CIE procedūra, kuri iš pradžių buvo sukurta halofosfonatinių fluorescentinių lempų įvertinimui, naudoja tik nuo aštuonių iki keturiolikos bandinių iš didžiulės spalvų paletės, sukurtos dailininko A. H. Munsello 1905 m. Kuomet 1995 m. CIE procedūra yra taikoma šaltiniams, sudarytiems iš siaurajuosčių spinduolių, ji sulaukia kritikos pirmiausia dėl mažo naudojamų bandinių skaičiaus (nuo aštuonių iki keturiolikos). Kiti trūkumai yra spalvos poslinkių spalvų erdvėje, kuri stokoja vienodumo suvokiamų spalvos skirtumų atžvilgiu, taikymas ir neatsižvelgimas į poslinkių kryptį, t.y. vertinamas vien tik spalvų tikslumas. Patobulintas metodas - spalvinės kokybės skalė (CQS) - sušvelnina kai kuriuos minėtus trūkumus, taikant tolygesnę spalvų erdvę ir ignoruojant spalvos poslinkių komponentes, kurios atitinka padidintą bandinių spalvos sodrį, arba naudojant spalvų pirmenybės skalę ar gamos ploto skalę. Tačiau CQS naudojamas spalvinių bandinių skaičius (15) yra per mažas tam kad aiškiai atskirti šaltinius, kurie perteikia spalvas su dideliu tikslumu ir su padidintu/sumažintu spalvos sodriu, kadangi tokio reitingavimo rezultatas priklauso nuo pasirinkto naudojamų bandinių rinkinio.
[0096] Šis išradimas remiasi didesnio (ir paprastai žymiai didesnio) bandinių skaičiaus naudojimu ir kelių rūšių spalvos sodrio skirtumais, kurios kiekvieno iš šių bandinių atveju skiria žmogaus rega. Tuo tikslu yra pritaikoma visa Munsello paletė, kuri apibrėžia suvokiamas spalvas trimis matais: spalvos tonu, sodriu ir šviesiu. Jonesu spektrų duomenų bazė, gaunama iš Joensu universiteto Spalvų grupės (http://spectral.joensuu.fi/), yra spektrofotometriškai kalibruoto 1269 Munsello bandinių rinkinio pavyzdys, kuris gali būti praktiškai taikomas šio išradimo įgyvendinimui.
[0097] Šio išradimo įgyvendinimuose suvokiamų spalvos skirtumų vertinimui vengiama naudoti spalvų erdves, kadangi jos stokoja tolygumo (CIELEB spalvų erdvė, žemiau naudojama pavyzdžių iliustravimui, neturi įtakos rezultatams). Vietoj to skirtumai yra įvertinami naudojant MacAdamo elipses, kurios yra eksperimentiškai nustatytos sritys spalvių diagramoje (spalvos tono ir sodrio plokštumoje), apimančios spalvius, kurių žmogaus rega beveik neskiria. Elipsės visai 1269 elementų Munsello paletei yra gaunamos, naudojant elipsių, kurias MacAdamas nustatė 25-ioms spalvoms, netiesinę interpoliaciją. Pavyzdžiui, naudojant atvirkštinio nuotolio svertinį (geodezinį) metodą, elipsė su centru ties spalvio koordinatėmis (x, y) turi interpoliuotą parametrą (mažąją ar didžiąją pusašę arba polinkio kampą), kuris duodamas šitaip [A. Zukauskas ir kt., IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 15, 1753]:
[0098]
[0099] kur PO(XOi, YOi) yra atitinkamas eksperimentinis parametras, o hi yra atstumas nuo interpoliuotos elipsės centro iki originalios MacAdamo elipsės centro
[0100]
[0101] Kadangi MacAdamo elipsės buvo originaliai nustatytos esant pastoviam skaisčiui (~48 cd/m2), šio išradimo įgyvendinimuose visi Munsello bandiniai yra traktuojami kaip turintys tą patį skaistį nepriklausomai nuo jų spalvos šviesio.
[0102] Šio išradimo įgyvendinimuose, kai etaloninis šaltinis yra pakeičiamas testuojamuoju, spalvinio bandinio spalva perteikta su padidinu sodriu yra apibrėžiama kaip tokia, kurios spalvis išeina už trijų žingsnių MacAdamo elipsės ribų ir spalvos poslinkio vektoriaus teigiama projekcija sodrio kryptimi yra didesnė už atitinkamą elipsės matmenį, tuo tarpu kai spalvinio bandinio spalva perteikta su sumažintu sodriu yra apibrėžiama kaip tokia, kurios spalvis išeina už trijų žingsnių MacAdamo elipsės ribų ir spalvos poslinkio vektoriaus neigiama projekcija sodrio kryptimi yra didesnė už atitinkamą elipsės matmenį. Be to spalvinio bandinio spalva perteikta dideliu tikslumu yra apibrėžiama kaip tokia, kurios spalvis pasislenka tik trijų žingsnių MacAdamo elipsės ribose (t.y. mažiau nei trys elipsės spinduliai). Visais atvejais, jei šviesos šaltinio spalvis tiksliai nesutampa su juodojo kūno ar dienos šviesos fazės šviesmens spalviu, būtina atsižvelgti į spalvinę adaptaciją (pavyzdžiui, naudojant metodą pateiktą 1995 m. CIE publikacijoje Nr. 13.3 arba W. Davis ir Y. Ohno, Opt. Eng. 49, 033602, 2010). Bendram šviesos šaltinio spalvų sodrinimo gebos įvertinimui šiame išradime naudojami du kokybės įverčiai, kurie matuoja santykinį spalvinių bandinių, perteikiamų su padidintu sodriu, skaičių (procentinę dalį) (spalvų sodrinimo rodiklis, CSI) ir santykinį spalvinių bandinių, perteikiamų su sumažintu sodriu, skaičių (procentinę dalį) (spalvų blukinimo rodiklis, CDI). Šie du kokybės įverčiai, kurie yra matuojami procentais viso Munsello bandinių skaičiaus (1269) atžvilgiu, yra siūloma alternatyva CQS spalvinės pirmenybės skalei ir gamos ploto skalei, kurios remiasi 15 bandinių, o taip pat kitiems gamos ploto rodikliams, kurie remiasi nuo 4 iki 15 bandinių. Kadangi CSI ir CDI yra pateikiami vienodame formate (statistine procentine to paties spalvinių bandinių rinkinio dalimi), juos lengva analizuoti ir palyginti. Be to šio išradimo įgyvendinimuose naudojamas papildomas kokybės įvertis, kuris matuoja santykinį skaičių (procentinę dalį) spalvinių bandinių, kurių spalva yra perteikiama dideliu tikslumu (spalvų tikslumo rodiklis, CFI).
[0103] Fig.1 iliustruoja spalvų atgavos charakteristikų įvertinimo metodą, naudojamą šio išradimo įgyvendinimuose. Paprastumo dėlei parodytos 20 trijų žingsnių MacAdamo elipsių. Elipsės yra pateiktos CIELAB spalvų erdvės a*-b* spalvio plokštumoje, kurioje baltas taškas yra diagramos centre. Bandinio spalvos sodrį atvaizduoja spalvio taško atstumas nuo diagramos centro, tuo tarpu spalvos toną atvaizduoja taško azimutinė padėtis. Rodyklės Fig.1 vaizduoja spalvio poslinkio vektorius, kurių pradžia yra elipsių centruose, t.y. ties bandinių apšviestų etaloniniu šaltiniu spalviu, o vektorių viršūnės yra ties bandinių apšviestų vertinamu šaltiniu spalviu. Įklijoje parodytos penkios spalvos tono kryptys, kurios yra artimos pagrindinėms Munsello kryptims (raudona, geltona, žalia, mėlyna ir purpurinė). Šioje iliustracijoje septyni skirtingi bandiniai iš 20 (8, 10, 13, 14, 15, 16 ir 19) yra perteikiami su padidintu sodriu (CSI =35), o trys skirtingi bandiniai iš 20 (12,18 ir 20) yra perteikiami su sumažintu sodriu (CDI =15). Likę 10 bandinių arba yra perteikiami dideliu tikslumu (2, 3, 4, 5, 6, 9, 11 ir 17; CFI = 40), arba turi tik iškraipytą spalvos toną (1 ir 7).
[0104] Šio išradimo įgyvendinimai yra susiję su daugiaspalviais baltos šviesos šaltiniais, turinčiais CCT bent visame standartiniame ruože nuo 2700 K iki 6500 K, ir kurie yra sudaryti iš n spalvotų komponenčių grupių (n ≥ 2), tokių kaip šviestukai, turintys skirtingus SPD. Tokie šaltiniai yra optimizuoti' parenkant labiausiai tinkamus SPD ir RPRF kiekvienai spalvotų spinduolių grupei tokiu būdu, kad baltos šviesos su iš anksto numatyta CCT spalvų sodrinimo geba būtų nustatoma ir valdoma užduodant pageidaujamą CSI ir CDI santykį.
[0105] Pirmas šio išradimo aspektas apima šviesos šaltinį, turintį iš anksto numatytą CCT, kuris yra sudarytas iš bent dviejų regimos šviesos spinduolių grupių, kur kiekvienos grupės spinduolių SPD ir generuojami RPRF yra nustatyti tokie, kad palyginus su etaloniniu šviesos šaltiniu, kuomet apšviečiamas kiekvienas iš daugiau kaip penkiolikos spalvinių bandinių, vidutine žmogaus akimi skiriamų kaip skirtingų, apšvietimo spalvų sodrinimo geba yra nustatoma tokiu būdu, kad: (a) ne mažiau kaip iš anksto nustatytos dalies spalvinių bandinių spalvos yra perteikiamos su padidintu spalvos sodriu ir ne daugiau kaip kitos iš anksto nustatytos dalies spalvinių bandinių spalvos yra perteikiamos su sumažintu spalvos sodriu; arba (b) ne mažiau kaip iš anksto nustatytos dalies spalvinių bandinių spalvos yra perteikiamos su sumažintu spalvos sodriu ir ne daugiau kaip kitos iš anksto nustatytos dalies spalvinių bandinių spalvos yra perteikiamos su padidintu spalvos sodriu; arba (c) ne daugiau kaip iš anksto nustatytos dalies spalvinių bandinių spalvos yra perteikiamos su sumažintu spalvos sodriu ir ne daugiau kaip kitos iš anksto nustatytos dalies spalvinių bandinių spalvos yra perteikiamos su padidintu spalvos sodriu. Kadangi didelės CSI vertės lemia raudonos ir mėlynos komponenčių poslinkį link regimojo spektro kraštų ir bendro LER sumažėjimą iki nežymių verčių (A. Zukauskas ir kt. Opt. Expr. 18, 2287, 2010), pagal pirmą išradimo aspektą optimizuoti šaltiniai pageidautinai turi iš anksto numatytą žemiausią leidžiamą bendrą LER arba žemiausią leidžiamą šviesinį našumą.
[0106] Pirmu išradimo aspektu apimami šviesos šaltiniai gali būti sudaryti iš įvairių SPD profilių spalvotų spinduolių grupių. Apibrėžtumo dėlei ieškomi spalvotų spinduolių SPD gali būti aproksimuoti, pavyzdžiui, Gauso formos juostomis su 30 nm visu pločiu ties puse aukščio (tai yra vidutinė vertė, atitinkanti įprastus didelio skaisčio AIGalnP ir InGaN šviestukus esant tipinėms darbinėms sandūros temperatūroms). Esant tokiai traktuotei, čia yra parenkamos optimalios SPD smailės padėtys ir RPRF. Kaip alternatyva, pirmo išradimo aspekto šviesos šaltiniai gali būti sudaryti iš spalvotų spinduolių su iš anksto nustatytais SPD, kurių kiekvienas yra apibūdinamas individualia smailės padėtimi ir juostos pločiu. Esant šiai traktuotei, čia yra parenkami tik optimalūs RPRF.
[0107] Antras išradimo aspektas apima šviesos šaltinį, turintį iš anksto numatytą CCT, kuris yra sudarytas iš bent keturių spalvotų regimos šviesos spinduolių, turinčių iš anksto numatytus bet kokio pavidalo SPD, grupių, kur kiekvienos grupės generuojamas RPRF sinchroniškai keičiamas tokiu būdu, kad palyginus su etaloniniu šviesos šaltiniu, kuomet apšviečiamas kiekvienas iš daugiau kaip penkiolikos spalvinių bandinių, vidutine žmogaus akimi skiriamų kaip skirtingų, (a) dalis spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami su padidintu spalvos sodriu, didėja, kai tuo tarpu dalis spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami su sumažintu spalvos sodriu, mažėja; arba (b) dalis spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami su padidintu spalvos sodriu, mažėja, kai tuo tarpu dalis spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami su sumažintu spalvos sodriu, didėja.
[0108] Antru išradimo aspektu apimami šviesos šaltiniai yra sudaryti iš spalvotų spinduolių su iš anksto nustatytais SPD profiliais, kurių kiekvienas yra apibūdinamas individualia smailės padėtimi ir juostos pločiu. Esant šiai traktuotei, čia yra parenkami tik optimalūs RPRF.
[0109] Šio išradimo įgyvendinimuose labiausiai tinkamų SPD ir RPRF parinkimas remiasi trimis spalvų maišymo lygtimis. SPD, sudarytas iš n spalvotų komponenčių, yra charakterizuojamas vektoriumi 2n-matėje smailės bangos ilgių ir RPRF parametrinėje erdvėje, veikiant trims ribojimams, kurie seka iš trijų spalvų maišymo lygčių. Pirmo išradimo aspekto ribose, kuomet parenkami tiek optimalūs SPD smailės bangos ilgiai, tiek optimalūs RPRF, optimizavimo parametrų leistinoji sritis, kurioje maksimizuojama tikslo funkcija, yra parametrinė erdvė su 2n-3 dimensijų (laisvės laipsnių). Pavyzdžiui, n = 3 atveju optimizavimo uždavinys gali būti išspręstas vykdant paiešką 3-matėje, pavyzdžiui 3 smailės bangos ilgių, parametrinėje erdvėje (šiuo atveju trys RPRF yra randami iš trijų spalvų maišymo lygčių). Kitu atveju, kai SPD optimalūs smailės bangos ilgiai yra žinomi ir parenkami tik RPRF, optimizavimo sritis, kurioje maksimizuojama tikslo funkcija, yra parametrinė n-3 dimensijų erdvė. Pavyzdžiui, n = 3 atveju leistinoji (parametrinė) sritis yra 0-matė, t.y. 3 smailės bangos ilgiai gali būti rasti tiesiogiai iš spalvų maišymo lygčių. Antro išradimo aspekto ribose optimizavimo sritis yra n-3 dimensijų parametrinė erdvė. Pavyzdžiui, n = 4 atveju optimizavimo uždavinys gali būti išspręstas peržiūrint 1-matę, pavyzdžiui, vieno RPRF parametrinę erdvę (likę trys RPRF yra randami iš trijų spalvų maišymo lygčių). Čia tikslo funkcija, kuri yra maksimizuojama optimizacijos proceso metu, yra CSI ir CDI derinys. Optimizacijos procesas taip pat gali būti įtakojamas ribojimais, kurie iš anksto numato mažiausiais leistinas LER ar šviesinio našumo vertes. Tikslo funkcijos didžiausios vertės radimui gali būti panaudojama kompiuterinė procedūra, kuri vykdo daugiamačio paviršiaus peržiūrą. Didelio dimensijų skaičiaus atveju gali būti panaudojami euristiniai metodai, kurie padidina paieškos procedūros veikimo spartą.
[0110] Optimizuoti SPD, pateikti šiame išradime, yra aprašomi spalvotų komponenčių smailės bangos ilgiais ir RPRF bei charakterizuojami dviem spalvų sodrinimo įverčiais (CSI ir CDI) ir LER. Tam kad išvengti spalvinės adaptacijos problemų visi modeliuoti SPD turi spalvio tašką, esantį tiksliai ant CIE dienos šviesos lanko arba juodojo kūno lanko. CSI ar CDI maksimizavimas, šių rodiklių skirtumo maksimizavimas, arba abiejų rodiklių minimizavimas duoda iš anksto numatytą spalvų sodrinimo gebą turinčių baltų šviesos šaltinių SPD, kurie negali būti gauti naudojant kitus metodus, paremtus bendruoju spalvų atgavos rodikliu, spalvinės kokybės skale, ar spalvų gamos plotu. Kitas šio išradimo įgyvendinimuose pateikiamų šviesos šaltinių privalumas yra galimybė derinti spalvų sodrinimo gebą, t.y. šaltinio pritaikymas tenkinti individualius naudotojo poreikius apšvietimo spalvinei kokybei.
[0111] Šio išradimo įgyvendinimuose pagal pirmą išradimo aspektą optimizuoti daugiaspalvių kietakūnių lempų SPD gali būti gauti įvairiems CSI ir CDI apribojimams. 30 nm pločio Gauso formos spalvotų komponenčių atveju, esant CCT intervale tarp 2700 K ir 6500 K ir iš anksto numatytai 250 Im/W minimaliai LER vertei, CSI ir CDI apribojimai šviestukų telkiniams gali būti gauti šitaip:
[0112] CDI apribojimas iki ne daugiau kaip 5% ir CFI apribojimas iki ne mažiau kaip 50% gali būti pasiektas naudojant trijų komponenčių telkinį, sudarytą iš šviestukų su smailės padėtimis parinktomis atitinkamai iš 405-490 nm, 505-560 nm ir 600-642 nm intervalų. Didelės CSI vertės ir mažos CDI vertės reikalauja, kad spinduliuotė geltonoje srityje tarp 560 nm ir 600 nm būtų silpna.
[0113] CSI apribojimas iki ne daugiau kaip 5% ir CDI apribojimas iki ne mažiau kaip 50% gali būti pasiektas naudojant dviejų komponenčių telkinį, sudarytą iš šviestuko su smailės padėtimi parinkta iš 568-585 nm intervalo ir kito šviestuko su smailės bangos ilgiu, kuris papildo pirmo šviestuko smailės bangos ilgį tokiu būdu, kad būtų išlaikytas pageidaujamas spalvio taškas (405-486 nm). Toks pat apribojimas gali būti pasiektas naudojant trijų komponenčių telkinį, apimantį šviestukus su smailės padėtimis parinktomis iš 405-486 nm ir 560-600 nm intervalų bei trečio šviestuko su smailės bangos ilgiu, kuris papildo pirmą ir antrą šviestukus tokiu būdu, kad būtų išlaikytas pageidaujamas balto spalvio taškas (400-700 nm). Didelės CDI vertės ir mažos CFI vertės reikalauja, kad ilgesnių nei 600 nm bangų spinduliuotė būtų silpna.
[0114] Tiek CSI, tiek CDI apribojimas iki ne daugiau kaip 16% gali būti pasiektas naudojant trijų komponenčių telkinį, sudarytą iš šviestukų su smailės padėtimis, parinktomis atitinkamai iš 410-489 nm, 515-566 nm ir 595-644 nm intervalų. CSI ir CDI gali būti apriboti net iki ne daugiau kaip 3% naudojant keturių komponenčių telkinį, sudarytą iš šviestukų su smailės padėtimis parinktomis atitinkamai iš, 419-478 nm, 490-540 nm, 550-592 nm ir 612-660 nm intervalų. Žemos tiek CSI, tiek CDI vertės reikalauja, kad spinduliuotė būtų žymi tiek raudonoje, tiek geltonoje srityse.
[0115] Fig.2 vaizduoja daugiaspalvių kietakūnių lempų optimizuotų SPD pavyzdžius, atitinkančius pirmą išradimo aspektą, kuomet 30 nm pločio spalvotų komponenčių tiek smailės padėtys, tiek RPRF buvo rasti naudojant optimizacijos procesą. Optimizavimo rezultatai yra pateikti, esant trims standartinėms CCT vertėms (ištisinės linijos - 3000 K, brūkšninės linijos - 4500 K, taškinės linijos - 6500 K).
[0116] Šio išradimo pirmo aspekto realizavimo pirma moda yra maksimizuotą spalvų sodrinimo gebą turintis šviesos šaltinis su iš anksto numatyta CCT intervale tarp 2700 K ir 6500 K ir su iš anksto numatyta mažiausia LER intervale tarp 250 Im/W ir 260 Im/W gali apimti tris grupes spalvotų šviestukų su smailės bangos ilgiais apie 408-486 nm, 509-553 nm ir 605-642 nm; skirtingų spalvinių bandinių skaičius rinkinyje gali būti didesnis nei 1000; mažiausia dalis spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami su padidintu spalvos sodriu gali būti iš anksto numatyta virš 60%; didžiausia dalis spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami su sumažintu spalvos sodriu gali būti iš anksto nustatyta žemiau 4%.
[0117] Konkrečiau, baltos šviesos šaltinį, turinį ne mažesnį kaip 250 Im/W LER, gali sudaryti, pavyzdžiui, trys grupės šviestukų, turinčių apie 30 nm vidutinį juostos plotį. Naudojant 1200 skirtingų spalvinių bandinių, toks šaltinis gali perteikti:
[0118] - ne mažesnę kaip 75% dalį spalvinių bandinių su padidintu spalvos sodriu ir ne didesnę nei 2% dalį spalvinių bandinių su sumažintu spalvos sodriu:
[0119] (A1) kai šviestukų smailės bangos ilgiai ir RPRF yra nustatyti atitinkamai apie 449 nm, 521 nm ir 635 nm ir apie 0,069, 0,316 ir 0,615, esant 3000 K CCT (ištisinė 30 linija Fig.2 A dalyje);
[0120] (A2) kai šviestukų smailės bangos ilgiai ir RPRF yra nustatyti atitinkamai apie 432 nm, 517 nm ir 630 nm ir apie 0,170, 0,382 ir 0,448, esant 4500 K CCT (brūkšninė linija Fig.2 A dalyje);
[0121] (A3) kai šviestukų smailės bangos ilgiai ir RPRF yra nustatyti atitinkamai apie 447 nm, 512 nm ir 625 nm ir apie 0,201, 0,436 ir 0,363, esant 6500 K CCT (taškinė linija Fig. 2. A dalyje).
[0122] CSI vertė sumažėja ne daugiau kaip 5%, kai smailės bangos ilgiai skiriasi nuo aukščiau nurodytų per maždaug 50 nm, 10 nm ir 20 nm atitinkamai pirmai, antrai ir trečiai komponentėms.
[0123] [00] Šio išradimo pirmo aspekto realizavimo kita moda apima maksimizuotą spalvų blukinimo gebą turintį šviesos šaltinį su iš anksto numatyta CCT intervale tarp 2700 K ir 6500 K ir numatyta mažiausia LER intervale tarp 250 Im/W ir 400 Im/W, kur šaltinis gali būti sudarytas iš dviejų grupių spalvotų šviestukų su smailės bangos ilgiais apie 405-486 nm ir 570-585 nm arba iš trijų grupių spalvotų šviestukų su smailės bangos ilgiais apie 405-486 nm, 490-560 nm ir 585-600 nm, skirtingų spalvinių bandinių skaičius rinkinyje gali būti didesnis nei 1000; mažiausia dalis spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami su sumažintu spalvos sodriu gali būti iš anksto nustatyta virš 60%; didžiausia dalis spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami su padidintu spalvos sodriu gali būti iš anksto nustatyta žemiau 4%.
[0124] Konkrečiau, baltos šviesos šaltinį, turinį ne mažesnį kaip 390 Im/W LER, gali sudaryti, pavyzdžiui, dvi grupės šviestukų, turinčių apie 30 nm vidutinį juostos plotį. Naudojant 1200 skirtingų spalvinių bandinių, toks šaltinis gali perteikti:
[0125] - ne mažesnę kaip 75% dalį spalvinių bandinių su sumažintu spalvos sodriu ir ne didesnę nei 4% dalį spalvinių bandinių su padidintu spalvos sodriu:
[0126] (B1) kai šviestukų smailės bangos ilgiai ir RPRF yra nustatyti atitinkamai apie 462 nm ir 579 nm ir apie 0,189 ir 0,811, esant 3000 K CCT (ištisinė linija Fig.2 B dalyje);
[0127] (B2) kai šviestukų smailės bangos ilgiai ir RPRF yra nustatyti atitinkamai apie 458 nm ir 573 nm ir apie 0,302 ir 0,698, esant 4500 K CCT (brūkšninė linija Fig. 2 B dalyje);
[0128] (B3) kai šviestukų smailės bangos ilgiai ir RPRF yra nustatyti atitinkamai apie 459 nm ir 570 nm ir apie 0,409 ir 0,591, esant 6500 K CCT (taškinė linija Fig.2 B dalyje).
[0129] CDI vertė sumažėja ne daugiau kaip 5%, kai smailės bangos ilgiai skiriasi nuo aukščiau nurodytų per maždaug 15 nm ir 3 nm atitinkamai pirmai ir antrai komponentėms.
[0130] Antraip baltos šviesos šaltinis, turintis ne mažesni kaip 350 Im/W LER, gali apimti, pavyzdžiui, tris grupes šviestukų, turinčių apie 30 nm vidutinį juostos plotį. Naudojant 1200 skirtingų spalvinių bandinių, toks šaltinis gali perteikti:
[0131] - ne mažesnę kaip 65% dalį spalvinių bandinių su sumažintu spalvos sodriu ir ne didesnę nei 2% dalį spalvinių bandinių su padidintu spalvos sodriu:
[0132] (C1) kai šviestukų smailės bangos ilgiai ir RPRF yra nustatyti atitinkamai apie 462 nm, 541 nm ir 594 nm ir apie 0,170, 0,242 ir 0,588, esant 3000 K CCT (ištisinė linija Fig.2 C dalyje);
[0133] (C2) kai šviestukų smailės bangos ilgiai ir RPRF yra nustatyti atitinkamai apie 472 nm, 550 nm ir 595 nm ir apie 0,348, 0,284 ir 0,368, esant 4500 K CCT (brūkšninė linija Fig.2 C dalyje);
[0134] (C3) kai šviestukų smailės bangos ilgiai ir RPRF yra nustatyti atitinkamai apie 465 nm, 550 nm ir 599 nm ir apie 0,408, 0,338 ir 0,254, esant 6500 K CCT (taškinė linija Fig.2 C dalyje).
[0135] CDI vertė sumažėja ne daugiau kaip 5%, kai smailės bangos ilgiai skiriasi nuo aukščiau nurodytų per maždaug 3 nm, 4 nm ir 3 nm atitinkamai pirmai, antrai ir trečiai komponentėms.
[0136] Šio išradimo pirmo aspekto realizavimo trečia moda yra mažais spalvų sodrio iškraipymais pasižymintis šviesos šaltinis su iš anksto numatyta CCT intervale tarp 2700 K ir 6500 K ir iš anksto numatyta mažiausia LER intervale tarp 250 Im/W ir 400 Im/W gali būti sudarytas iš trijų grupių spalvotų šviestukų su smailės bangos ilgiais apie 433-487 nm, 519-562 nm ir 595-637 nm arba iš keturių grupių spalvotų šviestukų su smailės bangos ilgiais apie 434-475 nm, 495-537 nm, 555-590 nm ir 616-653 nm; skirtingų spalvinių bandinių skaičius rinkinyje gali būti didesnis nei 1000; spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami su sumažintu spalvos sodriu, ir spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami su padidintu spalvos sodriu, dalys gali būti minimizuotos žemiau 14% ir žemiau 2% atitinkamai trijų ir keturių šviestukų atveju.
[0137] Konkrečiau, baltos šviesos šaltinį, turinį ne mažesnį kaip 330 lm/W LER, gali sudaryti, pavyzdžiui, trys grupės šviestukų, turinčių apie 30 nm vidutinį juostos plotį. Naudojant 1200 skirtingų spalvinių bandinių, toks šaltinis gali perteikti:
[0138] - minimizuotas žemiau 14% dalis spalvinių bandinių su sumažintu spalvos sodriu ir spalvinių bandinių su padidintu spalvos sodriu:
[0139] (D1) kai šviestukų smailės bangos ilgiai ir RPRF yra nustatyti atitinkamai apie 478 nm, 552 nm ir 617 nm ir apie 0,217, 0,317 ir 0,466, esant 3000 K CCT (ištisinė linija Fig.2 D dalyje);
[0140] (D2) kai šviestukų smailės bangos ilgiai ir RPRF yra nustatyti atitinkamai apie 478 nm, 552 nm ir 617 nm ir apie 0,366, 0,304 ir 0,330, esant 4500 K CCT (brūkšninė linija Fig. 2 D dalyje);
[0141] (D3) kai šviestukų smailės bangos ilgiai ir RPRF yra nustatyti atitinkamai apie 455 nm, 526 nm ir 597 nm ir apie 0,327, 0,339 ir 0,334, esant 6500 K CCT (taškinė linija Fig.2 D dalyje).
[0142] CSI ir CDI vertės padidėja ne daugiau kaip 5%, kai smailės bangos ilgiai skiriasi nuo aukščiau nurodytų per maždaug 2 nm, 1 nm ir 3 nm atitinkamai pirmai, antrai ir trečiai komponentėms.
[0143] Antraip baltos šviesos šaltinį, turinį ne mažesnį kaip 300 Im/W LER, gali sudaryti, pavyzdžiui, keturios grupės šviestukų, turinčių apie 30 nm vidutinį juostos plotį. Naudojant 1200 skirtingų spalvinių bandinių, toks šaltinis gali perteikti:
[0144] - minimizuotas žemiau 2% dalis spalvinių bandinių su sumažintu spalvos sodriu ir spalvinių bandinių su padidintu spalvos sodriu:
[0145] (E1) kai šviestukų smailės bangos ilgiai ir RPRF yra nustatyti atitinkamai apie 465 nm, 529 nm, 586 nm ir 642 nm ir apie 0,121, 0,202, 0,271 ir 0,406, esant 3000 K CCT (ištisinė linija Fig.2 E daiyje);
[0146] (E2) kai šviestukų smailės bangos ilgiai ir RPRF yra nustatyti atitinkamai apie 461 nm, 525 nm, 584 nm ir 639 nm ir apie 0,212, 0,259, 0,242 ir 0,287, esant 4500 K CCT (brūkšninė linija Fig. 2 E daiyje);
[0147] (E3) kai šviestukų smailės bangos ilgiai ir RPRF yra nustatyti atitinkamai apie 457 nm, 522 nm, 582 nm ir 637 nm ir apie 0,291, 0,278, 0,217 ir 0,214, esant 6500 K CCT (taškinė linija Fig. 2 E daiyje).
[0148] CSI ir CDI vertės padidėja ne daugiau kaip 5% , kai smailės bangos ilgiai skiriasi nuo aukščiau nurodytų per maždaug 6 nm, 3 nm, 3 nm ir 12 nm atitinkamai pirmai, antrai, trečiai ir ketvirtai komponentėms.
[0149] 1 lentelėje pateikti SPD, parodytų Fig 2, parametrų (CSI, CDI, LER, smailės bangos ilgiai ir RPRF) skaitiniai duomenys. Taip pat 1 lentelėje pateiktos bendrojo spalvų atgavos rodiklio Ra ir spalvų tikslumo rodiklio (CFI) vertės.
[0150] 1 Lentelė
[0151]
[0152] Analogiški optimizavimo duomenys gali būti gauti kitoms CCT ir mažiausio LER vertėms. Žemesnės ir aukštesnės CCT lemia atitinkamai ilgesnių ir trumpesnių bangų spalvinių komponenčių santykinį RPRF padidėjimą. Žemesnės mažiausio LER vertės lemia platesnę komponenčių skėtrą spektre, ypač šaltiniuose su aukštu CSI. Tačiau visi SPD su aukštu CSI turi žemą spektrinę galią geltonai-žalioje spektro srityje (maždaug tarp 560 nm ir 600 nm); visi SPD su aukštu CDI turi žemą spektrinę galią raudonoje spektro srityje (virš 600 nm); ir visi SPD su tiek žemu CSI, tiek žemu CDI turi žymią spektrinę galią tiek raudonoje, tiek geltonoje spektro srityse.
[0153] Fig. 2 ir 1 lentelė rodo, kad optimizuoti daugiaspalviai šaltiniai su iš anksto numatytomis spalvų sodrinimo charakteristikomis turi daug bendrų bruožų, tokių kaip:
[0154] (A) Du spalvų sodrinimo gebos įverčiai vienas kitą atsveria, t.y. šaltiniai, turintys padidintą CDI, turi sumažiną CSI ir atvirkščiai;
[0155] (B) Šaltiniuose su aukštomis CSI vertėmis spektrinė galia yra žema srityje tarp 560 nm ir 600 nm;
[0156] (C) Šaltiniuose su aukštomis CDI vertėmis spektrinė galia yra žema srityje virš 600 nm;
[0157] (D) Šaltiniuose su tiek žema CDI verte, tiek žema CSI verte spektrinė galia yra žymi tiek srityje virš 600 nm, tiek srityje tarp 560 nm ir 600 nm;
[0158] (E) Šaltiniai su aukštesniais CSI turi mažesnius LER palyginus su šaltiniais su aukštesniais CDI, kadangi pirmieji turi žemą spektrinę galią srityje tarp 560 nm ir 600 nm, kur spektrinis LER yra didelis.
[0159] Pagal duomenis, tokius, kaip patekti Fig.2 ir 1 lentelėje, ir kitus duomenis, analogiškai gautus remiantis šio išradimo pirmojo aspekto metodais, daugiaspalvis šviesos šaltinis, turintis iš anksto numatytą CCT ir iš anksto numatytą mažiausią LER ar mažiausią šviesinį našumą, gali būti sudarytas iš bent trijų skirtingų spalvotų spinduolių grupių, kur kiekvienos grupės spinduolių SPD ir RPRF yra optimaliai nustatyti tokie, kad, kai apšviečiamas spalvinių bandinių, skiriamų vidutine žmogaus akimi kaip skirtingų, rinkinys, spalvinių bandinių perteikiamų su padidintu spalvos sodriu skaičius gali būti ne mažesnis kaip iš anksto numatyta vertė, tuo tarpu spalvinių bandinių perteikiamų su sumažintu spalvos sodriu skaičius gali būti ne didesnis kaip iš anksto numatyta vertė. Kaip alternatyva, daugiaspalvis šviesos šaltinis, turintis iš anksto numatytą CCT ir iš anksto numatytą mažiausią LER ar mažiausią šviesinį našumą, gali būti sudarytas iš bent dviejų skirtingų spalvotų spinduolių grupių, kur kiekvienos grupės spinduolių SPD ir RPRF yra optimaliai nustatyti tokie, kad, kai apšviečiamas spalvinių bandinių, skiriamų vidutine žmogaus akimi kaip skirtingų, rinkinys, spalvinių bandinių perteikiamų su sumažintu spalvos sodriu skaičius gali būti ne mažesnis kaip iš anksto numatyta vertė, tuo tarpu spalvinių bandinių perteikiamų su padidintu spalvos sodriu skaičius gali būti ne didesnis kaip iš anksto numatyta vertė. Trečias variantas yra daugiaspalvis šviesos šaltinis, turintis iš anksto numatytą CCT ir iš anksto numatytą mažiausią LER ar mažiausią šviesinį našumą, sudarytas iš bent trijų skirtingų spalvotų spinduolių grupių, kur kiekvienos grupės spinduolių SPD ir RPRF yra optimaliai nustatyti tokie, kad, kai apšviečiamas spalvinių bandinių, skiriamų vidutine žmogaus akimi kaip skirtingų, rinkinys, tiek spalvinių bandinių perteikiamų su sumažintu spalvos sodriu skaičius, tiek spalvinių bandinių perteikiamų su padidintu spalvos sodriu skaičius gali būti ne didesnis kaip iš anksto numatyta vertė.
[0160] Optimizavimas gali apimti tokias ypatybes, kaip pavyzdžiui,
[0161] (A) bandinių, kurie yra perteikiami su padidintu spalvos sodriu, skaičiaus maksimizavimą, kuomet bandinių, kurie yra perteikiami su sumažintu spalvos sodriu, skaičius yra apribotas verte, kuri yra mažesnė nei didžiausia leistina;
[0162] (B) bandinių, kurie yra perteikiami su sumažintu spalvos sodriu, skaičiaus maksimizavimą, kuomet bandinių, kurie yra perteikiami su padidintu spalvos sodriu, skaičius yra apribotas verte, kuri yra mažesnė nei didžiausia leistina;
[0163] (C) bandinių, kurie yra perteikiami su padidintu spalvos sodriu, skaičiaus ir bandinių, kurie yra perteikiami su sumažintu spalvos sodriu, skaičiaus skirtumo maksimizavimą;
[0164] (D) bandinių, kurie yra perteikiami su sumažintu spalvos sodriu, skaičiaus ir bandinių, kurie yra perteikiami su padidintu spalvos sodriu, skaičiaus skirtumo maksimizavimą;
[0165] (E) tiek bandinių, kurie yra perteikiami su padidintu spalvos sodriu, skaičiaus, tiek bandinių, kurie yra perteikiami su sumažintu spalvos sodriu, skaičiaus minimizavimą.
[0166] Spalvinių bandinių skaičius rinkinyje pageidaujamai yra didesnis nei 15, ir gali būti naudojami bandiniai su labai skirtingais spalvos tonais, sodriais ir šviesiais.
[0167] Pagal pirmą išradimo aspektą daugiaspalvių kietakūnių lempų optimizuotų SPD su 30 įvairiais CSI ir CDI ribojimais gali būti taip pat gauti, esant spalvinėms komponentėms su iš anksto numatytais SPD profiliais, kurių kiekvienas yra apibūdinamas individuIiu smailės bangos ilgiu ir juostos pločiu. Tokias spalvines komponentes gali generuoti prekyboje esantys tiesioginio spinduliavimo šviestukai. Jeigu yra prieinami šviestukai su tinkamais smailės bangos ilgiais, tai tereikia parinkti tokių šviestukų optimalius RPRF.
[0168] Fig.3 parodyti devynių rūšių esamų šviestukų, kurių tinkamumas praktinių daugiaspalvių šviesos šaltinių optimizavimui yra apimamas pirmuoju išradimo aspektu, SPD (SPD yra normalizuoti pagal galią). Aštuoni SPD, vaizduojami ištisinėmis linijomis, yra būdingi tipiniams prekiniams masinės gamybos spalvotiems šviestukams, esantiems tik tam tikrų smailės bangos ilgių, tenkinančių vaizduoklių ir šviesos signalų pramonės poreikius. Matyti, kad šių SPD forma šiek tiek skiriasi nuo Gauso formos ir pasižymi asimetrija; be to skirtingų spalvų šviestukai turi skirtingo pločio juostas. Čia mes skirsime šiuos šviestukus pagal jų smailės padėtis ir spalvą. Mėlyni 452 nm ir 469 nm InGaN šviestukai (apie 20 nm juostos plotis) yra naudojami visaspalviuose vaizdo ekranuose. Žaliai mėlyni 512 nm ir žali 523 nm InGaN šviestukai (atitinkamai apie 30 nm ir 32 nm juostos plotis) yra naudojami atitinkamai eismo reguliavimo šviesose ir vaizdo ekranuose. "Gintariniai" 591 nm AIGalnP šviestukai (juostos plotis apie 15 nm) ir 589 nm InGaN konversijos fosfore šviestukai (juostos plotis apie 70 nm) yra naudojami eismo reguliavimo šviesose ir automobilių šviesos signaluose. Raudoni 625 nm ir 637 nm AIGalnP šviestukai (atitinkamai apie 15 nm ir 16 nm juostos plotis) yra naudojami atitinkamai vaizdo ekranuose ir eismo reguliavimo šviesose, o taip pat daugelyje kitų šviesos signalų rūšių. Devintas SPD, vaizduojamas brūkšnine linija, yra būdingas dvispalviam baltam konversijos fosfore šviestukui, turinčiam dvi spektro smailes ties maždaug 447 nm ir 547 nm atitinkamai su maždaug 18 nm ir 120 nm juostų pločiais. Tokie šviestukai yra naudojami bendrojo apšvietimo taikymuose ir šviesos signaluose.
[0169] Pagal pirmą išradimo aspektą, daugiaspalvio baltos šviesos šaltinio su aukštu CSI ir žemu CDI atveju trys spalvoti spinduoliai gali būti parinkti iš arba 452 nm arba 30 469 nm šviestukų; arba 512 nm arba 523 nm šviestukų; ir arba 625 nm arba 637 nm šviestukų. Daugiaspalvio baltos šviesos šaltinio su aukštu CDI ir žemu CSI atveju nėra tinkamų šviestukų dvikomponenčiam telkiniui, kuris turi reikiamą baltą spalvį. Tačiau toks šaltinis gali būti sudarytas iš trijų spalvotų spinduolių, kurie gali būti parinkti iš arba 452 nm arba 469 nm šviestukų; arba 512 nm arba 523 nm šviestukų; ir arba 589 nm arba 591 nm šviestukų. Daugiaspalvis šviesos šaltinis su tiek žemu CSI, tiek žemu CDI gali būti sudarytas iš trijų šviestukų tik aukštesnėms nei 4500 K CCT. Vienas šviestukas turi būti parinktas iš arba 452 nm arba 469 nm šviestukų, o kiti du yra 512 nm ir 589 nm šviestukai. Taip pat toks šaltinis gali būti sudarytas iš keturių spalvotų spinduolių, kurie turi būti parinkti iš arba 452 nm arba 469 nm šviestukų; arba 512 nm arba 523 nm šviestukų; arba 589 nm arba 591 nm šviestukų; ir arba 625 nm arba 637 nm šviestukų.
[0170] Fig 4 vaizduoja optimizuotų daugiaspalvių kietakūnių lempų SPD pavyzdžius, gautus pagal pirmą šio išradimo aspektą, kuomet optimizavimo procese kiekvienam šviestukui su iš anksto numatytu SPD profiliu buvo nustatytas RPRF. Optimizavimo rezultatai parodyti esant trims standartinėms CCT vertėms (ištisinės linijos - 3000 K, brūkšninės linijos - 4500 K, taškinės linijos - 6500 K).
[0171] Pirmas pavyzdys yra šviesos šaltinis su maksimizuota spalvų sodrinimo geba ir minimizuota spalvų blukinimo geba, kurį sudaro trys grupės šviestukų su parinktais 452 nm, 523 nm ir 625 nm smailės bangos ilgiais. Naudojant 1200 skirtingų spalvinių bandinių toks šaltinis gali perteikti ne mažiau kaip 65% dalį spalvinių bandinių su padidintu spalvos sodriu ir ne daugiau kaip 3% dalį spalvinių bandinių su sumažintu spalvos sodriu:
[0172] (A1) kai šviestukų RPRF yra nustatyti atitinkamai apie 0,103, 0,370 ir 0,527, esant 3000 K CCT (ištisinė linija Fig 4 A dalyje);
[0173] (A2) kai šviestukų RPRF yra nustatyti atitinkamai apie 0,195, 0,401 ir 0,405, esant 4500 K CCT (brūkšninė linija Fig.4 A dalyje);
[0174] (A3) kai šviestukų RPRF yra nustatyti atitinkamai apie 0,283, 0,392 ir 0,325, esant 6500 K CCT (taškinė linija Fig.4 A dalyje).
[0175] Kitas pavyzdys yra šviesos šaltinis su maksimizuota spalvų blukinimo geba ir minimizuota spalvų sodrinimo geba, kurį sudaro trys grupės šviestukų su parinktais 452 nm, 523 nm ir 591 nm smailės bangos ilgiais. Iš 1200 skirtingų spalvinių bandinių toks šaltinis gali perteikti ne mažiau kaip 50% dalį spalvinių bandinių su sumažintu spalvos sodriu ir ne daugiau kaip 2% dalį spalvinių bandinių su padidintu spalvos sodriu:
[0176] (B1) kai šviestukų RPRF yra nustatyti atitinkamai apie 0,154, 0,228 ir 0,618, esant 3000 K CCT (ištisinė linija Fig. 4 B dalyje);
[0177] (B2) kai šviestukų RPRF yra nustatyti atitinkamai apie 0,254, 0,308 ir 0,438, esant 4500 K CCT (brūkšninė linija Fig.4 B dalyje);
[0178] (B3) kai šviestukų RPRF yra nustatyti atitinkamai apie 0,346, 0,320 ir 0,334, esant 6500 K CCT (taškinė linija Fig. 4 B dalyje).
[0179] Trečias pavyzdys yra šviesos šaltinis su tiek minimizuota spalvų blukinimo geba, tiek minimizuota spalvų sodrinimo geba, kurį sudaro trys arba keturios šviestukų grupės. Trijų šviestukų su parinktais 452 nm, 512 nm ir 589 nm smailės bangos ilgiais atveju iš 1200 spalvotų bandinių toks šaltinis gali perteikti spalvinių bandinių su tiek padidintu, tiek sumažintu spalvos sodriu dalis ne didesnes nei:
[0180] (C1) 33%, kai šviestukų RPRF yra nustatyti atitinkamai apie 0,207, 0,254 ir 0,539, esant 4500 K CCT (brūkšninė linija Fig.4 C dalyje);
[0181] (C2) 12% kai šviestukų RPRF yra nustatyti atitinkamai apie 0,291, 0,280 ir 0,429, esant 6500 K CCT (taškinė linija Fig. 4 C dalyje).
[0182] Keturių šviestukų su parinktais 452 nm, 523 nm, 589 nm ir 637 nm smailės bangos ilgiais atveju iš 1200 spalvotų bandinių toks šaltinis gali perteikti ne didesnes nei 5% dalis spalvinių bandinių su tiek padidintu, tiek sumažintu spalvos sodriu:
[0183] (D1) kai šviestukų RPRF yra nustatyti atitinkamai apie 0,112, 0,225, 0,421 ir 0,242, esant 3000 K CCT (ištisinė linija Fig.4 D dalyje);
[0184] (D2) kai šviestukų RPRF yra nustatyti atitinkamai apie 0,208, 0,283, 0,353 ir 0,156, esant 4500 K CCT (brūkšninė linija Fig. 4 D dalyje);
[0185] (D3) kai šviestukų RPRF yra nustatyti atitinkamai apie 0,300, 0,293, 0,305 ir 0,102, esant 6500 K CCT (taškinė linija Fig. 4 D dalyje).
[0186] 2 lentelėje pateikti SPD, parodytų Fig.4, parametrų (CSI, CDI, LER ir RPRF) skaitiniai duomenys. Taip pat 2 lentelėje pateiktos bendrojo spalvų atgavos rodiklio Ra ir spalvų tikslumo rodiklio (CFI) vertės.
[0187] 2 lentelė
[0188]
[0189] Analogiški optimizavimo duomenys gali būti gauti kitoms CCT vertėms. Žemesnės ir aukštesnės CCT lemia atitinkamai ilgesnių ir trumpesnių bangų spalvinių komponenčių santykinį RPRF padidėjimą.
[0190] Pagal duomenis, tokius, kaip patekti Fig. 4 ir 2 lentelėje, ir kitus duomenis, analogiškai gautus remiantis šio išradimo pirmo aspekto metodais, daugiaspalvis šviesos šaltinis, turintis iš anksto numatytą CCT, gali būti sudarytas iš bent trijų skirtingų spalvotų šviestukų grupių, kur kiekvienos grupės šviestukų smailės bangos ilgiai ir RPRF yra optimaliai nustatyti tokie, kad, kai apšviečiamas spalvinių bandinių, skiriamų vidutine žmogaus akimi kaip skirtingų, rinkinys, spalvinių bandinių perteikiamų su padidintu spalvos sodriu skaičius gali būti ne mažesnis kaip iš anksto numatyta vertė, tuo tarpu spalvinių bandinių perteikiamų su sumažintu spalvos sodriu skaičius gali būti ne didesnis kaip iš anksto numatyta vertė. Kaip alternatyva, daugiaspalvis šviesos šaltinis, turintis numatytą CCT, gali būti sudarytas iš bent dviejų skirtingų spalvotų šviestukų grupių, kur kiekvienos grupės šviestukų smailės bangos ilgiai ir generuojimi RPRF yra optimaliai nustatyti tokie, kad, kai apšviečiamas spalvinių bandinių, skiriamų vidutine žmogaus akimi kaip skirtingų, rinkinys, spalvinių bandinių perteikiamų su sumažintu spalvos sodriu skaičius gali būti ne mažesnis kaip iš anksto numatyta vertė, tuo tarpu spalvinių bandinių perteikiamų su padidintu spalvos sodriu skaičius gali būti ne didesnis kaip iš anksto numatyta vertė. Trečias variantas yra daugiaspalvis šviesos šaltinis, turintis iš anksto numatytą CCT, sudarytas iš bent trijų skirtingų spalvotų šviestukų grupių, kur kiekvienos grupės šviestuvų smailės bangos ilgiai ir generuojami RPRF yra optimaliai nustatyti tokie, kad, kai apšviečiamas spalvinių bandinių, skiriamų vidutine žmogaus akimi kaip skirtingų, rinkinys, tiek spalvinių bandinių perteikiamų su sumažintu spalvos sodriu skaičius, tiek spalvinių bandinių perteikiamų su padidintu spalvos sodriu skaičius gali būti ne didesnis kaip iš anksto numatyta vertė.
[0191] Spalvinių bandinių skaičius rinkinyje pageidaujamai yra didesnis ar net daug didesnis nei 15, ir gali būti naudojami bandiniai su labai skirtingais spalvos tonais, sodriais ir šviesiais.
[0192] Pagal šio išradimo antrą aspektą daugiaspalvio kietakūnio šviesos šaltinio su dinamiškai derinama spalvų sodrinimo geba SPD yra komponuojamas keičiant spalvotų spinduolių, kurie jau turi iš anksto numatytus SPD, RPRF. Tam gali būti optimaliai parinktas ir naudojamas vienas spalvotų spinduolių, tokių kaip šviestukų grupės, rinkinys. Šio išradimo įgyvendinimai gali remtis dinaminiu spalvų sodrinimo gebos derinimu, parenkant ribinį SPD su aukštu CDI ir žemu CSI ir laipsniškai mažinant pasirinktą CDI vertę ir maksimizuojant CSI vertę, keičiant spalvotų spinduolių RPRF (pavyzdžiui, keičiant kiekvienos šviestukų grupės vidutines maitinimo sroves), kol bus pasiektas kitas ribinis SPD su žemu CDI ir aukštu CSI. Konkrečiau, spalvų sodrinimo gebos derinimas gali būti atliekamas naudojant SPD, kuris yra dviejų ribinių SPD, turinčių atitinkamai aukštą CSI (žemą CDI) ir aukštą CDI (žemą CSI), svertinė suma. Pavyzdžiui, gali būti naudojama dviejų SPD, kurie pasirinkto šviestukų rinkinio atveju turi didžiausią CSI ir didžiausią CDI, svertinė suma:
[0193]
[0194] kur (σ yra derinimo svorio parametras. Tokia traktuotė reiškia, kad derinamo šaltinio i-ojo spalvoto spinduolio RPRF yra ribinių SPD atitinkamų RPRF svertinė suma su tuo pačiu svorio parametru:
[0195]
[0196] Šio išradimo įgyvendinimuose derinamas spalvų sodrinimo gebos šviesos šaltinis su CCT, keičiama intervale tarp 2700 K ir 6500 K ir LER, keičiamu nuo mažiausiai 250 Im/W, gali turėti SPD sudarytą iš bent keturių 30 nm pločio komponenčių su smailės bangos ilgiais apie 405-490 nm, 505-560 nm, 560-600 nm ir 600-642 nm; skirtingų spalvinių bandinių skaičius rinkinyje gali būti didesnis nei 1000; dalis spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami su sumažintu spalvos sodriu, gali būti keičiama intervale nuo 1 % iki 81 %; dalis spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami su padidintu spalvos sodriu, gali būti keičiama nuo 0% iki 82%. Toks šaltinis taip pat gali turėti SPD sudarytą iš komponenčių su skirtingais juostos pločiais.
[0197] Pavyzdžiui, daugiaspalvė kietakunė lempa su dinamiškai derinama spalvų sodrinimo geba gali būti sudaryta iš bent keturių grupių esamų spalvotų spinduolių, tokių kaip spalvoti šviestukai, turintys SPD, kurie parodyti Fig. 3. Konkrečiau, šviestukų smailės bangos ilgiai gali būti iš anksto atrinkti iš spektro intervalų arba kuo arčiau spektro intervalų, nustatytų pagal pirmą šio išradimo aspektą tam, kad turėti aukštas CSI ir CDI vertes ties derinimo ribomis. Alternatyvus metodas yra panaudoti konversijos fosfore šviestuką, kuris turi didelę spalvų blukinimo gebą, ties viena riba, o trijų spalvotų šviestukų telkinį, kuris turi didelę spalvų sodrinimo gebą, ties kita riba.
[0198] Fig. 5, 6 ir 7 vaizduoja daugiaspalvių derinamos spalvų sodrinimo gebos lempų SPD esant skirtingoms CCT, gautų pagal antrą šio išradimo aspektą, kuomet ribiniai SPD yra sudaryti iš komponenčių, atitinkančių spalvotus šviestukus. Telkinys, sudarytas iš šviestukų su 452 nm, 523 nm ir 625 nm smailės bangos ilgiais bei atitinkamai 20 nm, 32 nm ir 15 nm juostos pločiais, yra naudojamas kaip sodrinantis spalvas ribinis telkinys, tuo tarpu telkinys, sudarytas iš šviestukų su 452 nm, 523 nm ir 591 nm smailės bangos ilgiais bei atitinkamai 20 nm, 32 nm ir 15 nm juostos pločiais yra naudojamas kaip blukinantis spalvas ribinis telkinys. Kadangi šie du ribiniai telkiniai turi bendrus 452 nm ir 523 nm šviestukus, spalvų sodrinimo gebos derinimas (CDI mažinimas ir CSI didinimas) gali būti atliekamas naudojant keturių šviestukų telkinį, sudarytą iš 452 nm, 523 nm, 591 nm ir 625 nm šviestukų, keičiant šių šviestukų RPRF. Fig. 5, 6 ir 7 vaizduoja gautus SPD esant atitinkamai 3000 K, 4500 K ir 6500 K CCT. Fig. 5-7 A dalys vaizduoja ribinius SPD, atitinkančius aukščiausius CDI ir žemiausius CSI. Fig. 5-7 B dalys vaizduoja svertinius SPD, atitinkančius tiek žemus CDI, tiek žemus CDI. Fig. 5-7 C dalys vaizduoja ribinius SPD atitinkančius aukščiausius CSI ir žemiausius CDI. Fig. 5-7 D dalys vaizduoja CSI, CDI ir LER priklausomybes nuo svorio parametro σ. Fig. 5-7 E dalys vaizduoja keturių šviestukų RPRF kitimą sulig σ.
[0199] 3, 4 ir 5 lentelėse pateikti parametrų, parodytų atitinkamai Fig. 5, 6 ir 7, skaitiniai duomenys, o taip pat bendrojo spalvų atgavos rodiklio Ra ir spalvų tikslumo rodiklio (CFI) vertės.
[0200] Iš duomenų, parodytų Fig. 5, 6 ir 7 bei 3, 4 ir 5 lentelėse, matyti, kad didžiausios CDI vertės ir didžiausios CSI vertės yra pasiekiamos ties trijų šviestukų ribiniais SPD atitinkamai su σ = 0 ir σ = 1. Šios vertės atitinka šviestukų telkinius, optimizuotus pagal pirmą šio išradimo aspektą (žiūr. Fig.4 ir 2 lentelę). Didėjant svorio parametrui, CDI mažėja, o CSI didėja. Esant tam tikrai tarpinei σ vertei, tiek CDI, tiek CSI turi beveik vienodas vertes, kurios yra mažesnės nei tam tikras slenkstis. Pavyzdžiui, tiek CDI, tiek CSI neviršija atitinkamai 14% ties σ = 0,55, esant 3000 K CCT; 9% ties σ = 0,50, esant 4500 K CCT; ir 9% ties σ = 0,45, esant 6500 K CCT. Apie šias svorio parametro tarpines vertes SPD pasižymi aukštu spalvų tikslumu (didelėmis CFI vertėmis).
[0201] 3 lentelė
[0202]
[0203] 4 lentelė
[0204]
[0205] 5 lentelė
[0206]
[0207] Fig. 8 vaizduoja daugiaspalvių derinamos spalvų sodrinimo gebos lempų SPD esant skirtingoms CCT, kurie gauti pagal antrą šio išradimo aspektą, kuomet ribinis SPD su aukščiausiu CDI yra gaunamas naudojant dvikomponentį (mėlynai geltoną) baltą konversijos fosfore šviestuką, o ribinis SPD su aukščiausiu CSI yra gaunamas naudojant spalvotų šviestukų telkinį, sudarytą iš 452 nm, 523 nm ir 637 nm šviestukų. Ši lempa turi 6042 K CCT, kuri būdinga šiam baltam šviestukui.
[0208] Fig. 8 A dalis vaizduoja ribinį SPD atitinkantį aukščiausią CDI ir žemiausią CSI.
[0209] Fig.8 B dalis vaizduoja svertinį SPD atitinkantį tiek žemą CDI, tiek žemą CDI.
[0210] Fig. 8 C dalis vaizduoja ribinį SPD atitinkantį aukščiausią CSI ir žemiausią CDI.
[0211] Fig. 8 D dalis vaizduoja CSI, CDI ir LER priklausomybes nuo svorio parametro σ.
[0212] Fig. 8 E dalis vaizduoja keturių šviestukų RPRF kitimą sulig σ.
[0213] 6 lentelėje pateikti parametrų, parodytų Fig.8 , skaitiniai duomenys, o taip pat bendrojo spalvų atgavos rodiklio Ra ir spalvų tikslumo rodiklio (CFI) vertės.
[0214] Iš duomenų, parodytų Fig.8 bei 6 lentelėje, matyti, kad didžiausios CDI vertės ir didžiausios CSI vertės yra pasiekiamos ties ribiniais SPD atitinkamai su σ = 0 ir σ = 1. Didėjant svorio parametrui, CDI mažėja, o CSI didėja. Esant tam tikrai tarpinei vertei σ = 0,30, tiek CDI, tiek CSI turi beveik vienodas vertes, kurios yra mažesnės nei 14%. Apie šią svorio parametro tarpinę vertę SPD pasižymi aukštu spalvų tikslumu (didelėmis CFI vertėmis).
[0215] 6 lentelė
[0216]
[0217] Fig. 5-8 ir 3-6 lentelės rodo, kad daugiaspalviai derinamos spalvų sodrinimo gebos šaltiniai turi daug bendrų bruožų, tokių kaip:
[0218] (A) Tolydus svorio parametro kitimas intervale nuo 0 iki 1 lemia monotonišką CDI mažėjimą ir monotonišką CSI didėjimą;
[0219] (B) Didėjant svorio koeficientui (t.y. CSI didėjant CDI sąskaita), raudonos ir žalios komponenčių RPRF didėja, tuo tarpu mėlynos ir gintarinės komponenčių RPRF, o taip pat LER mažėja;
[0220] (C) Didelės CDI vertės yra pasiekiamos, kai raudona komponentė nyksta;
[0221] (D) Didelės CSI vertės yra pasiekiamos, kai gintarinė (geltona) komponentė nyksta;
[0222] (E) CDI ir CSI kitimas yra netiesinis svorio parametro atžvilgiu; CDI ir CSI balansas yra pasiekiamas esant σ maždaug tarp 0,3 ir 0,55.
[0223] Pagal duomenis, tokius, kaip patekti Fig. 5-8 ir 3-6 lentelėse, ir kitus duomenis analogiškai gautus remiantis šiame išradime siūlomais metodais, bent keturi skirtingi šviėstukai, turintys iš anksto numatytus SPD, gali sudaryti turintį iš anksto numatytos CCT daugiaspalvį šviesos šaltinį su spalvų sodrinimo geba derinama, keičiant kiekvienos spinduolių grupės generuojamus RPRF tokiu būdu, kad, kai apšviečiamas spalvinių bandinių, skiriamų vidutine žmogaus akimi kaip skirtingų, rinkinys, spalvinių bandinių, perteikiamų su sumažintu spalvos sodriu, skaičius mažėja, o spalvinių bandinių, perteikiamų su padidintu spalvos sodriu, skaičius didėja; arba, antraip, spalvinių bandinių, perteikiamų su sumažintu spalvos sodriu, skaičius didėja, o spalvinių bandinių, perteikiamų su padidintu spalvos sodriu, skaičius mažėja. Toks derinimas gali apimti tokias ypatybes, kaip pavyzdžiui,
[0224] (A) bandinių, kurie yra perteikiami su padidintu spalvos sodriu, skaičiaus maksimizavimą,
[0225] (B) bandinių, kurie yra perteikiami su sumažintu spalvos sodriu, skaičiaus maksimizavimą;
[0226] (C) bandinių, kurie yra perteikiami su padidintu spalvos sodriu, skaičiaus ir bandinių, kurie yra perteikiami su sumažintu spalvos sodriu, skaičiaus skirtumo maksimizavimą;
[0227] (D) bandinių, kurie yra perteikiami su sumažintu spalvos sodriu, skaičiaus ir bandinių, kurie yra perteikiami su padidintu spalvos sodriu, skaičiaus skirtumo maksimizavimą;
[0228] (E) tiek bandinių, kurie yra perteikiami su sumažintu spalvos sodriu, skaičiaus, tiek bandinių, kurie yra perteikiami su padidintu spalvos sodriu, skaičiaus minimizavimą;
[0229] (F) spalvų sodrinimo gebos derinimą, t.y. bandinių, kurie yra perteikiami su sumažintu spalvos sodriu, skaičiaus ir bandinių, kurie yra perteikiami su padidintu spalvos sodriu, skaičiaus santykio derinimą, keičiant SPD kaip dviejų ribinių SPD kurie yra optimizuoti, atitinkamai, kiekvieno iš šių dviejų skaičių atžvilgiu, svertinę sumą.
[0230] Spalvinių bandinių skaičius rinkinyje yra pageidaujamai didesnis ar net daug didesnis nei 15, ir gali būti naudojami bandiniai su labai skirtingais spalvos tonais, sodriais ir šviesiais.
[0231] Konkrečiau, toks baltas šaltinis gali būti sudarytas, pavyzdžiui, iš keturių grupių šviestukų su smailės bangos ilgias apie 452 nm, 523 nm, 591 nm ir 625 nm ir atitinkamais juostos pločiais apie 20 nm, 32 nm, 15 nm ir 15 nm. Esant 1200 skirtingų spalvinių bandinių toks šaltinis gali būti suderintas taip, kad:
[0232] - dalis spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami su sumažintu spalvos sodriu, būtų didžiausia, o dalis spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami su padidintu spalvos sodriu, būtų mažiausia, kai šios dalys yra:
[0233] (A1) atitinkamai apie 67% ir 1%, esant 3000 K CCT, pasirenkant 0,154, 0,228, 0,618 ir 0,000 RPRF, generuojamus atitinkamai 452 nm, 523 nm, 591 nm ir 625 nm šviestukais;
[0234] (A2) atitinkamai apie 58% ir 1%, esant 4500 K CCT, pasirenkant 0,254, 0,308, 0,438 ir 0,000 RPRF, generuojamus atitinkamai 452 nm, 523 nm, 591 nm ir , 625 nm šviestukais;
[0235] (A3) atitinkamai apie 51 % ir 0%, esant 6500 K CCT, pasirenkant 0,346, 0,320, 0,334 ir 0,000 RPRF, generuojamus atitinkamai 452 nm, 523 nm, 591 nm ir 625 nm šviestukais.
[0236] - dalis spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami su padidintu spalvos sodriu, būtų didžiausia, o dalis spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami su sumažintu spalvos sodriu, būtų mažiausia, kai šios dalys yra:
[0237] (B1) atitinkamai apie 77% ir 1%, esant 3000 K CCT, pasirenkant 0,103, 0,370, 0,000 ir 0,527 RPRF, generuojamus atitinkamai 452 nm, 523 nm, 591 nm ir 625 nm šviestukais;
[0238] (B2) atitinkamai apie 70% ir 0%, esant 4500 K CCT, pasirenkant 0,195, 0,401, 0,000 ir 0,404 RPRF, generuojamus atitinkamai 452 nm, 523 nm, 591 nm ir 625 nm šviestukais;
[0239] (B3) atitinkamai apie 67% ir 2%, esant 6500 K CCT pasirenkant 0,283, 0,392, 0,000 ir 0,324 RPRF, generuojamus atitinkamai 452 nm, 523 nm, 591 nm ir 625 nm LEDs šviestukais.
[0240] - dalis spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami su sumažintu spalvos sodriu ir dalis spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami su padidintu spalvos sodriu, būtų maždaug vienodos ir nedidelės, kai šios dalys yra:
[0241] (C1) atitinkamai apie 14% ir 13%, esant 3000 K CCT, pasirenkant 0,126, 0,306, 0,279 ir 0,289 RPRF, generuojamus atitinkamai 452 nm, 523 nm, 591 nm ir 625 nm šviestukais;
[0242] (C2) atitinkamai apie 9% ir 7%, esant 4500 K CCT, pasirenkant 0,224, 0,354, 0,219 ir 0,203 RPRF, generuojamus atitinkamai 452 nm, 523 nm, 591 nm ir 625 nm šviestukais;
[0243] (C3) atitinkamai apie 8% ir 9%, esant 6500 K CCT, pasirenkant 0,318, 0,352, 0,184 ir 0,146 RPRF, generuojamus atitinkamai 452 nm, 523 nm, 591 nm ir 625 nm šviestukais.
[0244] Kitas derinamo baltos šviesos šaltinio pavyzdys gali būti sudarytas iš dvispalvio balto šviestuko su SPD turinčiu mėlyną ir geltoną komponentes su, atitinkamai, apie 447 nm ir 547 nm smailės bangos ilgiais ir apie 18 nm ir 120 nm, juostos pločiais ir trijų grupių spalvotų šviestukų su apie 452 nm, 523 nm ir 637 nm smailės bangos ilgiais ir atitinkamai apie 20 nm, 32 nm ir 16 nm juostos pločiais. Esant 1200 skirtingų spalvinių bandinių toks šaltinis gali būti suderintas taip, kad:
[0245] - dalis spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami su sumažintu spalvos sodriu, būtų didžiausia, o dalis spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami su padidintu spalvos sodriu, būtų mažiausia, kai šios dalys yra, atitinkamai, apie 53% ir 4%, pasirenkant 1,000, 0,000, 0,000 ir 0,000 RPRF, generuojamus atitinkamai baltu šviestuku ir 452 nm, 523 nm ir 637 nm šviestukais;
[0246] - dalis spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami su padidintu spalvos sodriu, būtų didžiausia, o dalis spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami su sumažintu spalvos sodriu, būtų mažiausia, kai šios dalys yra, atitinkamai, apie 68% ir 2%, pasirenkant 0,000, 0,237, 0,366 ir 0,397 RPRF, generuojamus atitinkamai baltu šviestuku ir 452 nm, 523 nm ir 637 nm šviestukais;
[0247] - dalis spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami su sumažintu spalvos sodriu ir dalis spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami su padidintu spalvos sodriu, būtų maždaug vienodos ir nedidelės, kai šios dalys yra, atitinkamai, apie 14% ir 13%, pasirenkant 0,697, 0,071, 0,112 ir 0,120 RPRF, generuojamus atitinkamai baltu šviestuku ir 452 nm, 523 nm ir 637 nm šviestukais.
[0248] Papildomi tikslai ir pranašumai yra skirti kietakūnių baltos šviesos šaltinių su dviem valdomomis priešingomis spalvų atgavos charakteristikomis konstrukcijai sukurti. Šio išradimo įgyvendinimai gali apimti papildomus komponentus, tokius kaip, pavyzdžiui,
[0249] (A) elektroninę grandinę, skirtą šviesos šaltinio temdymui tokiu būdu, kad kiekvienos spinduolių grupės generuojami RPRF yra palaikomi ties pastoviomis vertėmis;
[0250] (B) elektroninę ir (arba) optoelektroninę grandinę, skirtą kiekvienos spinduolių grupės generuojamo RPRF įvertinimui;
[0251] (C) kompiuterio techninę ir programinę įrangą, skirtą elektroninių grandinių valdymui tokiu būdu, kuris leistų keisti CCT, derinti spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami su padidintu ar sumažintu sodriu, proporcijas, palaikyti pastovų išėjimo šviesinį srautą derinant, temdant, kaitaliojant CCT ir kompensuojant kiekvienos spinduolių grupės šiluminius ir senėjimo dreifus.
[0252] Daugiaspalviai baltos šviesos šaltiniai su valdoma spalvų sodrinimo geba, sukonstruoti remiantis šiame išradime aprašytais metodais, gali būti naudojami bendrojo apšvietimo srityje, kur jie gali būti suderinti pagal individualius spalvinės regos poreikius ir teikiamas pirmenybes, taip pat prekybos, architektūros, pasilinksminimo, medicininio, rekreacinio, gatvių ir landšafto apšvietimo srityse tam kad ryškintų ar blukintų įvairių paviršių spalvas, o taip pat kituose spalvinei kokybei jautriuose taikymuose, tokiuose kaip filmavimas, fotografija ir dizainas, medicinos ir psichologijos srityse sezoninių sutrikimų ir kitų šviesos kokybės įtakojamų sutrikimų gydymui ir profilaktikai.
[0253] Aukščiau išdėstytas įvairių išradimo aspektų aprašymas buvo pateiktas iliustravimo ir apibūdinimo tikslais. Šis aprašymas nėra skirtas būti išsamus ar tam, kad riboti išradimą tiksliai iki atskleistos formos, ir, akivaizdu, kad yra galima daugybė jo modifikacijų ir variantų. Tokios modifikacijos ir variantai, kurie gali būt akivaizdūs išmanančiam technikos lygį asmeniui, yra įtraukti į šio išradimo apimtį, kaip apibrėžta jį lydinčiuose apibrėžties punktuose. Pavyzdžiui, analogiški šviesos šaltiniai su skirtingais spalvų, perteikiamų su padidintu ir sumažintu spalvos sodriu, skaičiais gali būti gauti naudojant lazerius.
1. Kietakūnis šviesos šaltinis, turintis iš anksto nustatytą koreliuotąją spalvinę temperatūrą ir iš anksto nustatytą mažiausią šviesos veiksmingumą ar mažiausią šviesinį našumą, apimantis bent vieną komplektą iš bent dviejų grupių regimos šviesos spinduolių, turinčių skirtingus spektrinės galios skirstinius ir individualius santykinius dalinius spindulinius srautus, elektroninę grandinę, skirtą kiekvienos spinduolių grupės vidutinės maitinimo srovės ir (arba) grupėje įžiebtų spinduolių skaičiaus valdymui, ir komponentą, skirtą skirtingų spinduolių grupių generuojamos spinduliuotės tolygiam paskirstymui po apšviečiamą objektą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad kiekvienos spinduolių grupės spektriniai galios skirstiniai ir generuojami santykiniai daliniai spinduliniai srautai yra tokie, kad palyginus su etaloniniu šviesos šaltiniu, kai apšviečiamas kiekvienas iš daugiau kaip penkiolikos spalvinių bandinių, vidutine žmogaus akimi skiriamų kaip skirtingų, spalvų sodrinimo geba yra valdoma taip, kad tiek dalis spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami su padidintu spalvos sodriu, tiek dalis spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami su sumažintu spalvos sodriu, yra iš anksto nustatoma ir (arba) dinamiškai derinama.
2. Šviesos šaltinis pagal 1 punktą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad
koreliuotoji spalvinė temperatūra yra nustatyta intervale maždaug nuo 2500 iki 10000 K;
spalvų sodrinimo geba yra įvertinama atsižvelgiant į žmogaus regos spalvinę adaptaciją; ir (arba)
spinduoliai apima šviesos diodus, kurie spinduliuoja šviesą dėka injekcinės elektroliuminescencijos puslaidininkinėse sandūrose arba dėka injekcinės elektroliuminescencijos dalinės ar visiškos konversijos bangos ilgio keitikliuose, turinčiuose fosforų.
3. Šviesos šaltinis pagal 1 punktą, apimantis bent tris regimos šviesos spinduolius, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad kiekvienos spinduolių grupės spektriniai galios skirstiniai ir generuojami santykiniai daliniai spinduliniai srautai yra tokie, kad palyginus su etaloniniu šviesos šaltiniu, kai apšviečiamas kiekvienas iš daugiau kaip penkiolikos spalvinių bandinių, vidutine žmogaus akimi skiriamų kaip skirtingų:
(a) ne mažiau kaip iš anksto nustatytos dalies spalvinių bandinių spalvos yra perteikiamos su padidintu spalvos sodriu; ir
(b) ne daugiau kaip kitos iš anksto nustatytos dalies spalvinių bandinių spalvos yra perteikiamos su sumažintu spalvos sodriu.
4. Šviesos šaltinis pagal 3 punktą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad kiekvienos minėtos spinduolių grupės generuojami santykiniai daliniai spinduliniai srautai yra tokie, kad dalies spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami su padidintu sodriu, ir dalies spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami su sumažintu sodriu, skirtumas yra maksimizuotas.
5. Šviesos šaltinis pagal 3 punktą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad minėtas šaltinis turi koreliuotąją spalvinę temperatūrą 2700-6500 K intervale ir ne mažesnį nei 250 Im/W šviesos veiksmingumą ir apima tris spalvotų šviesos diodų grupes su maždaug 30 nm vidutiniu juostos pločiu, turinčias smailės bangos ilgius maždaug 408-486 nm, 509-553 nm ir 605-642 nm intervaluose, kur ne mažiau kaip 60% iš daugiau kaip 1000 skirtingų spalvinių bandinių spalvų yra perteikiamos su padidintu sodriu, ir ne daugiau kaip 4% spalvinių bandinių spalvų yra perteikiamos su sumažintu sodriu.
6. Šviesos šaltinis pagal 5 punktą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad minėtos trys spalvotų šviesos diodų grupės apima, atitinkamai, mėlynus elektroliuminescencinius InGaN šviesos diodus su smailės bangos ilgiu ties maždaug 452 nm ir maždaug 20 nm juostos pločiu, žalius elektroliuminescencinius InGaN šviesos diodus su smailės bangos ilgiu ties maždaug 523 nm ir maždaug 32 nm juostos pločiu ir raudonus elektroliuminescencinius AIGalnP šviesos diodus su smailės bangos ilgiu ties maždaug 625 nm ir maždaug 15 nm juostos pločiu, kur, esant daugiau kaip 1200 skirtingų spalvinių bandinių, dalis bandinių, kurie yra perteikiami su padidintu sodriu, yra maksimizuota, o dalis bandinių, kurie yra perteikiami su sumažintu sodriu, yra minimizuota:
(a) atitinkamai iki maždaug 77% ir 1 % esant 3000 K koreliuotajai spalvinei temperatūrai, parenkant 0,103, 0,370 ir 0,527 santykinius dalinius spindulinius srautus, generuojamus atitinkamai 452 nm, 523 nm ir 625 nm šviesos diodų;
(b) atitinkamai iki maždaug 70% ir 0% esant 4500 K koreliuotajai spalvinei temperatūrai, parenkant 0,195, 0,401 ir 0,405 santykinius dalinius spindulinius srautus generuojamus atitinkamai 452 nm, 523 nm ir 625 nm šviesos diodų;
(c) atitinkamai iki maždaug 67% ir 2% esant 6500 K koreliuotajai spalvinei temperatūrai, parenkant 0,283, 0,392 ir 0,325 santykinius dalinius spindulinius srautus generuojamus atitinkamai 452 nm, 523 nm ir 625 nm šviesos diodų.
7. Šviesos šaltinis pagal 1 punktą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad kiekvienos minėtos spinduolių grupės spektriniai galios skirstiniai ir generuojami santykiniai daliniai spinduliniai srautai yra tokie, kad palyginus su etaloniniu šviesos šaltiniu, kai apšviečiamas kiekvienas iš daugiau kaip penkiolikos spalvinių bandinių, vidutine žmogaus akimi skiriamų kaip skirtingų:
(a) ne mažiau kaip iš anksto nustatytos dalies spalvinių bandinių spalvos yra perteikiamos su sumažintu spalvos sodriu; ir
(b) ne daugiau kaip kitos iš anksto nustatytos dalies spalvinių bandinių spalvos yra perteikiamos su padidintu spalvos sodriu.
8. Šviesos šaltinis pagal 7 punktą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad kiekvienos minėtos spinduolių grupės generuojami santykiniai daliniai spinduliniai srautai yra tokie, kad dalies spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami su sumažintu sodriu, ir dalies spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami su padidintu sodriu, skirtumas yra maksimizuotas.
9. Šviesos šaltinis pagal 7 punktą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad minėtas šaltinis turi koreliuotąją spalvinę temperatūrą 2700-6500 K intervale ir ne mažesnį nei 250 Im/W šviesos veiksmingumą ir apima:
(a) dvi spalvotų šviesos diodų grupes su maždaug 30 nm vidutiniu juostos pločiu, turinčias smailės bangos ilgius maždaug 405-486 nm ir 570-585 nm intervaluose, arba
(b) tris spalvotų šviesos diodų grupes su maždaug 30 nm vidutiniu juostos pločiu, turinčias smailės bangos ilgius maždaug 408-486 nm, 490-560 nm ir 585-600 nm intervaluose,
kur ne mažiau kaip 60% iš daugiau kaip 1000 skirtingų spalvinių bandinių spalvų yra perteikiamos su sumažintu sodriu, ir ne daugiau kaip 4% spalvinių bandinių spalvų yra perteikiamos su padidintu sodriu.
10. Šviesos šaltinis pagal 9 punktą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad minėtos trys spalvotų šviesos diodų grupės apima, atitinkamai, mėlynus elektroliuminescencinius InGaN šviesos diodus su smailės bangos ilgiu ties maždaug 452 nm ir maždaug 20 nm juostos pločiu, žalius elektroliuminesceneinius InGaN šviesos diodus su smailės bangos ilgiu ties maždaug 523 nm ir maždaug 32 nm juostos pločiu ir gintarinius elektroliuminescencinius AIGalnP šviesos diodus su smailės bangos ilgiu ties maždaug 591 nm ir maždaug 15 nm juostos pločiu, kur, esant daugiau kaip 1200 skirtingų spalvinių bandinių, dalis bandinių kurie yra perteikiami su sumažintu sodriu, yra maksimizuota, o dalis bandinių, kurie yra perteikiami su padidintu sodriu, yra minimizuota:
(a) atitinkamai iki maždaug 67% ir 1 % esant 3000 K koreliuotajai spalvinei temperatūrai, parenkant 0,154, 0,228 ir 0,618 santykinius dalinius spindulinius srautus, generuojamus atitinkamai 452 nm, 523 nm ir 591 nm šviesos diodų;
(b) atitinkamai iki maždaug 58% ir 1 % esant 4500 K koreliuotajai spalvinei temperatūrai, parenkant 0,254, 0,308 ir 0,438 santykinius dalinius spindulinius srautus, generuojamus atitinkamai 452 nm, 523 nm ir 591 nm šviesos diodų;
(c) atitinkamai iki maždaug 51% ir 0% esant 6500 K koreliuotajai spalvinei temperatūrai, parenkant 0,346, 0,320 ir 0,334 santykinius dalinius spindulinius srautus, generuojamus atitinkamai 452 nm, 523 nm ir 591 nm šviesos diodų.
11. Šviesos šaltinis pagal 1 punktą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad minėtas šviesos šaltinis apima bent tris regimos šviesos spinduolių grupes, kur kiekvienos spinduolių grupės spektriniai galios skirstinai ir generuojami santykiniai daliniai spinduliniai srautai yra tokie, kad palyginus su etaloniniu šviesos šaltiniu, kai apšviečiamas kiekvienas iš daugiau kaip penkiolikos spalvinių bandinių, vidutine žmogaus akimi skiriamų kaip skirtingų:
(a) ne daugiau kaip iš anksto nustatytos dalies spalvinių bandinių spalvos yra perteikiamos su sumažintu spalvos sodriu; ir
(b) ne daugiau kaip kitos iš anksto nustatytos dalies spalvinių bandinių spalvos yra perteikiamos su padidintu spalvos sodriu.
12. Šviesos šaltinis pagal 11 punktą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad kiekvienos minėtos spinduolių grupės generuojami santykiniai daliniai spinduliniai srautai parenkami tokie, kad dalys spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami tiek su padidintu sodriu, tiek su sumažintu sodriu, yra minimizuotos žemiau iš anksto nustatytos dalies.
13. Šviesos šaltinis pagal 12 punktą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad minėtas šaltinis turi koreliuotąją spalvinę temperatūrą 2700-6500 K intervale ir ne mažesnį 25 nei 250 Im/W šviesos veiksmingumą ir apima:
(a) tris spalvotų šviesos diodų grupes su maždaug 30 nm vidutiniu juostos pločiu, turinčias smailės bangos ilgius maždaug 433-487 nm, 519-562 nm ir 595-637 nm intervaluose, kur dalys spalvų iš daugiau kaip 1000 skirtingų spalvinių bandinių, perteikiamų tiek su sumažintu, tiek su padidintu sodriu, yra minimizuotos iki 14%, arba
(b) keturias spalvotų šviesos diodų grupes su maždaug 30 nm vidutiniu juostos pločiu, turinčias smailės bangos ilgius maždaug 434-475 nm, 495-537 nm, 555-590 nm ir 616-653 nm intervaluose, kur dalys spalvų iš daugiau kaip 1000 skirtingų spalvinių bandinių, perteikiamų tiek su sumažintu, tiek su padidintu sodriu, yra minimizuotos iki 2%.
14. Šviesos šaltinis pagal 12 punktą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad minėtas šviesos šaltinis apima tris spalvotų šviesos diodų grupes iš, atitinkamai, tokių diodų, kaip mėlyni elektroliuminesceneiniai InGaN šviesos diodai su smailės bangos ilgiu ties maždaug 452 nm ir maždaug 20 nm juostos pločiu, žaliai mėlyni elektroliuminescenciniai InGaN šviesos diodai su smailės bangos ilgiu ties maždaug 512 nm ir maždaug 30 nm juostos pločiu ir gintariniai konversijos fosfore InGaN šviesos diodai su smailės bangos ilgiu ties maždaug 589 nm ir maždaug 70 nm juostos pločiu, kur dalys spalvų iš daugiau kaip 1200 skirtingų spalvinių bandinių, perteikiamų tiek su sumažintu, tiek su padidintu sodriu, yra minimizuotos iki:
(a) maždaug 32% esant 4500 K koreliuotajai spalvinei temperatūrai, parenkant 0,207, 0,254 ir 0,539 santykinius dalinius spindulinius srautus, generuojamus atitinkamai 452 nm, 512 nm ir 589 nm šviesos diodų;
(b) maždaug 15% esant 6500 K koreliuotajai spalvinei temperatūrai, parenkant 0,291, 0,280 ir 0,429 santykinius dalinius spindulinius srautus, generuojamus atitinkamai 452 nm, 512 nm ir 589 nm šviesos diodų; arba minėtas šviesos šaltinis apima keturias spalvotų šviesos diodų grupes, atitinkamai, tokių diodų, kaip mėlyni elektroliuminescenciniai InGaN šviesos diodai su smailės bangos ilgiu ties maždaug 452 nm ir maždaug 20 nm juostos pločiu, žali elektroliuminescenciniai InGaN šviesos diodai su smailės bangos ilgiu ties maždaug 523 nm ir maždaug 32 nm juostos pločiu, gintariniai konversijos fosfore InGaN šviesos diodai su smailės bangos ilgiu ties maždaug 589 nm ir maždaug 70 nm juostos pločiu ir raudoni elektroliuminescenciniai AIGalnP šviesos diodai su smailės bangos ilgiu ties maždaug 637 nm ir maždaug 16 nm juostos pločiu, kur dalys spalvų iš daugiau kaip 1200 skirtingų spalvinių bandinių perteikiamų tiek su sumažintu, tiek su padidintu sodriu, yra minimizuotos iki:
(c) maždaug 2% esant 3000 K koreliuotajai spalvinei temperatūrai, parenkant 0,112, 0,225, 0,421 ir 0,242 santykinius dalinius spindulinius srautus, generuojamus atitinkamai 452 nm, 523 nm, 589 nm ir 637 nm šviesos diodų;
(d) maždaug 3% esant 4500 K koreliuotajai spalvinei temperatūrai, parenkant 0,208, 0,283, 0,353 ir 0,156 santykinius dalinius spindulinius srautus, generuojamus atitinkamai 452 nm, 523 nm, 589 nm ir 637 nm šviesos diodų;
(e) maždaug 4% esant 6500 K koreliuotajai spalvinei temperatūrai, parenkant 0,300, 0,293, 0,305 ir 0,102 santykinius dalinius spindulinius srautus, generuojamus atitinkamai 452 nm, 523 nm, 589 nm ir 637 nm šviesos diodų.
15. Šviesos šaltinis pagal 1 punktą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad kiekvienos spinduolių grupės generuojami santykiniai daliniai spinduliniai srautai yra sinchroniškai keičiami taip, kad palyginus su etaloniniu šviesos šaltiniu, kai apšviečiamas kiekvienas iš daugiau kaip penkiolikos spalvinių bandinių, vidutine žmogaus akimi skiriamų kaip skirtingų:
(a) dalis spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami su padidintu spalvos sodriu, didėja, kai tuo tarpu dalis spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami su sumažintu spalvos sodriu, mažėja; arba
(b) dalis spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami su padidintu spalvos sodriu, mažėja, kai tuo tarpu dalis spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami su sumažintu spalvos sodriu, didėja.
16. Šviesos šaltinis pagal 15 punktą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad kiekvienos minėtų spinduolių grupės generuojami santykiniai daliniai spinduliniai srautai yra sinchroniškai keičiami kaip, šviesos šaltinius sudarančių atitinkamų spinduolių grupių santykinių dalinių spindulinių srautų svertinė suma, kur šie šaltiniai
(a) apibrėžti 3 ir 7 punktuose; arba
(b) apibrėžti 4 ir 8 punktuose.
17. Šviesos šaltinis pagal 16 punktą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad minėtas šviesos šaltinis turi iš anksto nustatytą koreliuotąją spalvinę temperatūrą 2700-6500 K intervale ir ne mažesnį nei 250 Im/W šviesos veiksmingumą, kur minėtų spinduolių grupių santykiniai daliniai spinduliniai srautai yra sinchroniškai keičiami kaip atitinkamų šviesos šaltinių santykinių dalinių spindulinių srautų svertinė suma, kur šaltiniai yra apibrėžti 5 ir 9 punktuose, abiems šaltiniams turint tą pačią iš anksto numatytą koreliuotosios spalvinės temperatūros vertę
18. Šviesos šaltinis pagal 16 punktą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad minėtas šviesos šaltinis turi koreliuotąją spalvinę temperatūrą 2700-6500 K intervale ir ne mažesnį nei 250 Im/W šviesos veiksmingumą ir apima keturias spalvotų šviesos diodų grupes iš tokių diodų kaip mėlyni InGaN šviesos diodai su smailės bangos ilgiu ties maždaug 452 nm ir maždaug 20 nm juostos pločiu, žali InGaN šviesos diodai su smailės bangos ilgiu ties maždaug 523 nm ir maždaug 32 nm juostos pločiu, gintariniai AIGalnP šviesos diodai su smailės bangos ilgiu ties maždaug 591 nm ir maždaug 15 nm juostos pločiu ir raudoni AIGalnP šviesos diodai su smailės bangos ilgiu ties maždaug 625 nm ir maždaug 15 nm juostos pločiu, kur minėtų šviesos diodų grupių generuojami santykiniai daliniai spinduliniai srautai yra sinchroniškai keičiami kaip atitinkamų šviesos šaltinių santykinių dalinių spindulinių srautų svertinė suma, kur šaltiniai yra apibrėžti 6 ir 10 punktuose, abiems šaltiniams turint tą pačią koreliuotosios spalvinės temperatūros vertę.
19. Šviesos šaltinis pagal 16 punktą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad minėtas šviesos šaltinis turi maždaug 6042 K koreliuotąją spalvinę temperatūrą ir ne mažesnį nei 250 Im/W šviesos veiksmingumą ir yra apima keturias šviesos diodų grupes iš tokių diodų kaip balti dvispalviai šviesos diodai su daline spinduliuotės konversija fosfore, mėlyni InGaN šviesos diodai su smailės bangos ilgiu ties maždaug 452 nm ir maždaug 20 nm juostos pločiu, žali InGaN šviesos diodai su smailės bangos ilgiu ties maždaug 523 nm ir maždaug 32 nm juostos pločiu ir raudoni AIGalnP šviesos diodai su smailės bangos ilgiu ties maždaug 637 nm ir maždaug 16 nm juostos pločiu, kur kiekvienos minėtų šviesos diodų grupės generuojami santykiniai daliniai spinduliniai srautai yra sinchroniškai keičiami kaip baltų šviesos diodų ir trispalvio telkinio, kurį sudaro mėlyni, žali ir raudoni šviesos diodai, atitinkamų santykinių dalinių spindulinių srautų svertinė suma.
20. Šviesos šaltinis pagal bet kurį ankstesnį punktą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad regimos šviesos spinduoliai bent vienoje iš minėtų grupių yra integruoti puslaidininkiniai lustai, kur lustų spektrinis galios skirstinys suderintas parenkant bent vieną iš šių parametrų: kiekviename spinduolyje esančio aktyviojo sluoksnio cheminę sudėtį ar storį arba fosforo, esančio bangos ilgio keitiklyje, cheminę sudėtį ar bangos ilgio keitiklio storį ar formą.
21. Šviesos šaltinis pagal bet kurį ankstesnį punktą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad minėtas šviesos šaltinis papildomai apima:
elektroninę grandinę, skirtą šviesos šaltinio temdymui tokiu būdu, kad kiekvienos spinduolių grupės generuojami santykiniai daliniai spinduliniai srautai yra palaikomi ties pastoviomis vertėmis; ir (arba)
elektroninę ir (arba) optoelektroninę grandinę, skirtą kiekvienos spinduolių grupės generuojamų santykinių dalinių spindulinių srautų įvertinimui; ir (arba)
kompiuterio techninę ir programinę įrangą, skirtą elektroninių grandinių valdymui tokiu būdu, kuris leistų keisti koreliuotąją spalvinę temperatūrą ir dalį spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami su padidintu ar sumažintu sodriu, palaikyti pastovų išėjimo šviesinį srautą, kaitaliojant koreliuotąją spalvinę temperatūrą ir spalvinių bandinių, kurie yra perteikiami su padidintu ar sumažintu sodriu, dalis, o taip pat temdant bei kompensuojant kiekvienos spinduolių grupės šiluminius ir senėjimo dreifus.
22. Spalvų sodrinimo gebos dinaminio derinimo būdas, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad baltą šviesą generuoja, maišant bent dviejų šviesos šaltinių, apibrėžtų 1 punkte, turinčių skirtingą spalvų sodrinimo gebą, spinduliuotę, kai maišytos spinduliuotės spektrinį galios skirstinį sinchroniškai keičia kaip minėtų sudedamųjų šaltinių spektrinių galios skirstinių svertinę sumą su kintamais svorio parametrais, kurie valdo spalvų sodrinimo gebą.
23. Būdas pagal 22 punktą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad baltą šviesą generuoja, maišant spinduliuotę, sklindančią iš dviejų baltos šviesos šaltinių, turinčių tą pačią koreliuotąją spalvinę temperatūrą, kurių kiekvienas apima bent vieną baltų spinduolių grupę ir (arba) bent dvi spalvotų spinduolių grupes, kur maišytos spinduliuotės spektrinės galios skirstinį Sσ sinchroniškai keičia kaip. minėtų dviejų sudedamųjų šaltinių spektrinės galios skirstinių, atitinkamai S1 ir S2, svertinę sumą:
kur σ yra kintamas svorio koeficientas.