CN102714897B - 固态照明设备、改变照明设备的发射光的方法及光引擎 - Google Patents

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Abstract

固态照明设备和光引擎包括第一组固态发光元，其中包括高于CIE图内的黑体轨迹(BBL)发射光的第一发光元和低于BBL发射光的第二发光元。来自第一和第二发光元的组合光生成的发射光色点在BBL的标准偏差以内。还包括有第二组固态发光元，来自第一组和第二组发光元的组合光促使发射光处于黑体轨迹(BBL)的标准偏差以内，其中改变第二组发光元的强度以促使来自第一组和第二组发光元的发射光在某一色温范围内改变，同时仍然在BBL的标准偏差以内发光。

Description

固态照明设备、改变照明设备的发射光的方法及光引擎
技术领域
本发明涉及固态照明(SSL)，并且特别涉及具有多个LED芯片或LED封装的SSL照明设备，结合它们的发射光以发出具有期望特性的光。
背景技术
发光二极管(LED)是将电能转化成光的固态器件，并且通常包括夹在反相掺杂层之间的一个或多个半导体材料有源层。当跨掺杂层施加偏压时，空穴和电子被注入有源层内，它们在其中重新结合以发光。光线从有源层以及从LED的所有表面射出。
为了在电路或其他类似装置中使用LED芯片，已知可将LED芯片封入封装内以提供环境和/或机械保护、颜色选择、聚光等。LED封装还包括用于将LED封装电连接至外部电路的电引脚、触点或迹线。在图1示出的典型LED封装10中，利用焊接接合或导电环氧树脂将单个LED芯片12安装在反射杯13上。一根或多根引线11将LED芯片12的欧姆触点连接至引脚15A和/或15B，引脚可以被连接至反射杯13或与之集成在一起。反射杯可以装有密封材料16，其中可以包含波长转换材料例如荧光体。由LED以第一波长放射的光可以被荧光体吸收，荧光体可以相应地以第二波长发射光。整套组件随后被封入透明的保护树脂14内，保护树脂14可以被模制为透镜的形状以使从LED芯片12放射出的光线准直。尽管反射杯13可以沿向上的方向引导光线，但是在反射光线时可能会出现光损耗(也就是部分光线可能会由于实际反射面的反射率小于100％而被反射杯吸收)。另外，因为可能难以通过引脚15A，15B吸取热量，所以对于封装(例如图1中所示的封装10)来说热滞留可能会是一个问题。
图2中示出的常规LED封装20可以更加适用于可能产生较多热量的高功率操作。在LED封装20中，一个或多个LED芯片22被安装在载体例如印刷电路板(PCB)载体、基板或衬底23上。安装在衬底23上的金属反射器24围绕LED芯片22并且反射由LED芯片22放射的光线，使之离开封装20。反射器24还对LED芯片22提供了机械保护。一根或多根连接引线11被设置在LED芯片22上的欧姆触点和衬底23上的电迹线25A，25B之间。安装好的LED芯片22随后被覆以密封剂26，密封剂26可以对芯片提供环境和机械保护，同时还可以用作透镜。金属反射器24通常通过焊料或环氧树脂接合而被连接至载体。
例如图1和图2中所示的那些LED和LED封装比较普遍地被用于先前属于白炽照明或荧光照明领域的照明应用。LED和LED封装可以被设置作为SSL照明设备或灯内的光源并且可以使用单个或多个LED或LED封装。这些照明设备的普遍接受度随着LED发光效率和品质的改进而不断增加。已经证实LED能够以大于150L/W的效率发出白光，并且预计LED将在未来十年内成为主要的商用照明器件。
由不同光源发出的光可以在显色指数(CRI或CRI Ra)和色温方面来度量。CRI是光源与理想或自然光源相比如实再现各种对象颜色的能力的量化计量。具有接近100的高CRI的光源可能在色彩很关键的应用例如照相和电影中合乎需要。日光具有接近100的高CRI，而白炽灯泡具有相对接近的大于95的CRI。作为比较，荧光照明具有在70-80范围内的较低CRI，而汞蒸气灯或钠灯具有低得多的40或更小的CRI。适合用于一般室内照明的高品质光应该具有大于90的CRI。
色温是通过将光的色度与理想黑体辐射器的相比较而确定的光源特性。受热黑体辐射器与由光源生成的颜色相匹配时所处的温度(通常以开尔文(K)计量)即为光源的色温。对于白炽光源来说，光是热起源的并且非常接近于理想黑体辐射器的情况。5000K或更高的较高色温是“冷色”并且呈绿色到蓝色，而2700到3500K的较低色温被认为是“暖色”并且呈黄色到红色。一般照明可以具有在2000到10000K之间的色温，其中大多数常规照明器件的色温都在2700到6500K之间。
与白炽辐射相比，例如荧光灯这样的光源主要是通过处理主体而不是升高主体的温度来发光。这就意味着释放的辐射并不遵循黑体光谱的形式并且这些光源被指定称为相关色温(CCT)。CCT是对于人的色彩感觉来说与灯发出的光最近似匹配的黑体辐射器色温。对于高品质光源，照明的颜色尽可能接近于黑体光谱(也就是CIE色度图上的黑体轨迹)也很重要。一种这样的标准偏差是利用麦克亚当(MacAdam)椭圆通过对黑体轨迹通常在四阶麦克亚当椭圆内的适当近似来进行测量。
SSL照明设备已经发展为使用多个LED芯片或LED封装，其中至少一部分涂有转换材料以使所有LED芯片或封装的组合发出期望波长的白光。其中一部分包括覆盖有转换材料例如YAG：CE或Bose的蓝色发光LED以及覆盖有RGB荧光体的蓝色或紫外光LED。这样得到的照明设备通常具有良好的功效，但是只有中等的CRI。这些照明设备特别是色温在2700K到4000K之间时通常都不能同时表现出期望的高CRI和高功效。
用于从多个离散光源发出白光以在期望色温下提供改进CRI的技术已经发展为使用来自不同离散光源的不同色调。在发明名称为“Lighting Device and Lighting Method”的美国专利US7213940中介绍了这样的技术。在一种这样的装置中，452nm峰值的蓝色InGaNLED被涂以黄色的转换材料例如YAG：Ce荧光体，以提供不同程度黄色的颜色并且具有落在CIE图上远高于黑体轨迹的色点。涂有黄色转换材料的蓝色发光LED经常被称为蓝移黄(BSY)LED或LED芯片。BSY发射光与来自红色AlInGaP LED的光相组合以将黄光LED的黄光“拉向”黑体曲线从而发出暖色的白光。图3示出了CIE图，在来自红色发光LED的红光34和来自不同BSY发光元(emitter)36的各种黄色和带黄色的点之间具有连接线32。通过这种方法，就能够生成具有改进CRI的高功效暖色白光。某些实施例表现出改进的功效，其中在低于3500K的色温下具有大于90的CRI Ra。
发明内容
本发明涉及具有光引擎的tp SSL照明设备，光引擎被设置用于通过改变光引擎内发光元群组的发射光而允许将照明设备发射光的特性以期望的方式改变。在某些实施例中，照明设备的色温能够在一定范围内改变，同时将发射光保持在CIE图中黑体轨迹的标准偏差以内。
根据本发明的SSL照明设备的一个实施例包括固态发光元的控制组和固态发光元的可变组。来自发光元控制组和可变组的组合光促使发射光处于黑体轨迹(BBL)的标准偏差以内。而且，改变发光元可变组的发光强度促使控制和可变发光元的组合发射光在某一温度范围内改变同时仍然在BBL的标准偏差以内发光。
根据本发明的SSL照明设备的另一个实施例包括固态发光元的控制组，具有以高于CIE图内BBL的色点发光的第一发光元以及以低于BBL的色点发光的第二发光元。包括有发光元的可变组，可以改变其发光强度以根据色温范围改变控制和可变发光元的组合发射光同时将发射光保持在BBL的标准偏差以内。
根据本发明的光引擎的一个实施例包括第一组固态发光元，其中包括高于CIE图内的BBL发射光的第一发光元和低于BBL发射光的第二发光元。来自第一和第二发光元的组合光生成的发射光色点在BBL的标准偏差以内。还包括第二组固态发光元，来自第一组和第二组发光元的组合光促使发射光处于BBL的标准偏差以内，其中改变第二组发光元的强度促使来自第一组和第二组发光元的发射光在某一色温范围内改变同时仍然在BBL的标准偏差以内放射。
根据本发明用于改变来自照明设备的发射光的方法的一个实施例包括以CIE图上黑体轨迹(BBL)的标准偏差以内的第一色点从第一光源提供发射光。从第二光源提供发射光，其发光强度是可变的，由此根据发射光的范围改变照明设备的发射光，所有的发射光范围都在黑体轨迹的标准偏差以内。
根据本发明的光引擎的再一个实施例可以包括蓝移绿(BSG)LED芯片，其中包括涂有绿色荧光体的蓝色LED。绿色荧光体被设置用于吸收从蓝色LED放射出的至少部分蓝光并放射出绿光。包括有红色发光LED芯片，并且来自BSG LED芯片和红色LED芯片的组合光生成具有的色点在CIE图中BBL标准偏差以内的光。
本发明的各种应用和优点将根据以下举例介绍本发明特征的详细说明和附图而变得显而易见。
附图说明
图1示出了现有技术中LED灯的一个实施例的截面图；
图2示出了现有技术中LED灯的另一个实施例的截面图；
图3是示出了BSY和红色发光元之间连接线的CIE图；
图4是根据本发明的SSL照明设备的一个实施例的侧视图；
图5是根据本发明的SSL照明设备光引擎的一个实施例的平面图；
图6是根据本发明示出了用于一个LED芯片控制组实施例的放射特性的曲线图；
图7是根据本发明示出了用于一个LED芯片可变组实施例的放射特性的曲线图；
图8是根据本发明示出了用于一个光引擎实施例的放射特性的曲线图；
图9是根据本发明示出了用于三个光引擎实施例的放射特性的表格；
图10是根据本发明示出了用于三个光引擎实施例的放射特性的CIE图；
图11是根据本发明的光引擎的另一个实施例的平面图；
图12是根据本发明示出了用于LED芯片控制组的放射特性的曲线图；
图13是根据本发明示出了用于另一个LED芯片可变组实施例的放射特性的曲线图；
图14是根据本发明示出了用于另一个光引擎实施例的放射特性的曲线图；
图15是根据本发明示出了用于另一个光引擎实施例的放射特性的CIE图；
图16是根据本发明示出了用于另一个光引擎实施例的放射特性的表格；
图17是根据本发明示出了用于另一些LED芯片实施例的放射特性的CIE图；
图18是根据本发明示出了用于又一些LED芯片实施例的放射特性的另一CIE图；
图19是根据本发明用于一个光引擎实施例的电路示意图；
图20是根据本发明用于另一个光引擎实施例的电路示意图；
图21是根据本发明用于另一个光引擎实施例的电路示意图；
图22是根据本发明用于另一个光引擎实施例的电路示意图；
图23是根据本发明用于一个光引擎实施例的采用开关机构的电路图；
图24是根据本发明用于另一个光引擎实施例的也采用开关机构的电路图；以及
图25是根据本发明用于再一个光引擎实施例的电路图。
具体实施方式
本发明涉及组合多种发光元类型的发射光以获得期望照明设备放射特性的SSL灯或照明设备(SSL照明设备)。本发明特别涉及在LED芯片阵列中具有多个不同类型LED芯片的SSL照明设备，其中部分LED芯片放射不同波长的光。部分LED芯片的发射光可以保持不变，同时另一些LED的发射光可以改变，由此在一定范围内改变SSL照明设备发射光的色温。在本发明的另一方面中，发射光在该色温范围中始终被保持在CIE图上BBL的可接受偏差以内。
在某些实施例中，由LED芯片控制组中不同类型的LED芯片放射的光的比例保持不变，而来自可变LED或LED组的光则被改变以提供SSL照明设备所需的放射特性改变。也就是说，LED芯片可变组的发射光可以改变以在特定的温度范围内改变SSL照明设备发射光的色温同时仍保持在标准偏差以内。
在本发明的另一些实施例中，LED芯片控制组可以包括放射第一种颜色和第二种颜色光的第一和第二发光元类型，其发光强度被保持为彼此恒定的比例。可变的LED芯片或LED芯片组可以包括放射第三种颜色的第三LED类型，第三颜色可以改变以获得期望的放射特性改变例如色温的改变。在这些实施例中，第一发光元的发光比与第二发光元相比可以保持不变，但是第一和第二发光元与第三发光元相比的发光比可以改变，从而改变SSL照明设备的发射光。
在另一些实施例中，LED芯片控制组也可以包括第一和第二发光元类型，其发光比被保持不变。LED芯片的可变组可以包括发出第三种和第四种颜色的第三和第四LED芯片，两者之间可以保持恒定的发光比。为了获得用于不同SSL照明设备的不同放射特性，来自LED芯片可变组的光的比例与LED芯片控制组相比是变化的。也就是说，LED芯片可变组的强度与控制组相比是变化的。在某些实施例中，可以在每一个相应组中保持不同类型LED芯片之间的发光比，同时改变LED芯片可变组的发光强度。应该理解LED芯片控制组可以包括多于两个LED芯片且LED芯片可变组可以包括多于两个LED芯片，其中某些实施例使每一个组中的发光比保持不变并且改变不同组之间的发光比。在另一些实施例中，LED芯片可变组或控制组内的发光强度比可以改变以提供用于照明设备的期望放射。例如，在某些实施例中，LED芯片可变组中不同LED芯片的发光强度也可以改变。
以下讨论的实施例涉及通过改变至少一个LED芯片组的发射光来改变SSL照明设备的色温。但是，应该理解在其他的实施例中也可以改变LED组内的放射特性。还应该理解放射不同波长的不同类型的LED芯片可以提供不同的控制水平或范围，同时仍然保持期望CRI并且仍然保持发射光在BBL的标准偏差以内。
应该理解LED芯片的可变组和控制组可以包括以多种不同波长发射光的多个不同的LED芯片。在一个实施例中，控制LED芯片可以包括BSY LED芯片和红色发光LED芯片，两者之间保持恒定的发光比。可变LED芯片可以包括一个或多个蓝色发光LED芯片，根据期望的SSL照明设备特性提供可变的蓝色光量。如下所述，可以加入更多的蓝光以提高CCT，同时仍以BBL的标准偏差来维持发射光。在另一个实施例中，LED芯片的控制组可以包括BSY和红色芯片，两者之间保持基本恒定的发光比。LED的可变组可以包括蓝色和绿色LED芯片，两者之间也可以保持发光比。SSL照明设备的光的CCT可以通过改变LED芯片可变组与LED芯片控制组相比的整体放射而有所改变。
在另一些实施例中，LED芯片的控制组和可变组可以包括放射不同颜色或波长光的其他LED芯片类型。根据本发明的其他SSL照明设备实施例可以包括涂有绿色转换材料的蓝色发光LED(BSG LED芯片)，其中来自LED的全部或绝大部分蓝光都被绿色转换材料转换。BSG LED芯片提供带绿色的光并且具有在CIE图上高于BBL的色点。BSG发射光与来自红色或带红色的LED芯片的光相组合以将BSGLED芯片的绿光拉向BBL，从而发出具有期望温度的暖色白光。期望温度下的光可以落入BBL的标准偏差以内。
在如上所述希望改变可变光温度的不同实施例中，BSG和红色LED芯片可以包括如上所述的LED芯片控制组或可变组。作为控制LED芯片，BSG和红色LED芯片的发射光可以保持不变，同时其他LED芯片可变组的发射光可以改变以在一定范围内改变SSL照明设备发射光的色温。根据本发明的一个方面，照明设备的发射光在该色温范围中始终被保持在CIE图上BBL的可接受偏差以内。在另一些实施例中，BSG和红色LED芯片也可以包括LED芯片可变组，其发射光可以改变并与来自LED芯片控制组的发射光相组合以在一定范围内改变发射光的色温，同时将发射光保持在BBL的标准偏差以内。
本文中参照某些实施例介绍了本发明，但是应该理解本发明可以用多种不同的形式实施并且不应被解读为受限于本文中所述的实施例。具体地，以下参照具有不同结构LED芯片阵列的某些SSL照明设备来介绍本发明。这些设备统称为SSL照明设备，但是应该理解本发明可以被用于具有不同发光元类型的多种不同阵列结构的多种其他的灯或照明应用。照明设备及其部件可以具有图示内容以外的不同形状和尺寸，并且阵列中可以包括不同数量的LED芯片。阵列中的部分或全部LED芯片可以涂有转换材料，转换材料可以包括加有荧光体的粘合剂(“荧光体/粘合剂涂层”)，但是应该理解也可以使用无转换材料的LED。
根据本发明的照明设备被描述为使用LED芯片或LED芯片阵列作为其光源，但是应该理解照明设备也可以包括LED和LED封装。LED、LED芯片或LED封装的各种不同设置方式均可在根据本发明的SSL照明设备中进行组合，并且可以使用混合或离散的固态照明元件来提供所需的照明特性组合。为了便于说明，以下将SSL照明设备中的发光元描述为使用“LED芯片”，但是应该理解它们可以包括本文中介绍的任何一种发光元类型。
还应该理解当某一元件例如一层、一个区域或一块基板被称为在另一个元件“上”时，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在中间元件。而且，相对术语例如“内”、“外”、“上部”、“上方”、“下部”、“下方”和“下”以及类似术语可以在本文中被用于描述一层或另一区域的关系。应该理解这些术语是为了涵盖除图中所示取向以外的不同的设备取向。
尽管术语第一、第二等可以在本文中被用于描述不同的元件、部件和/或区段，但是这些元件、部件和/或区段不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件、部件、区域、层或区段与另一区域、层或区段区分开。因此，下述的第一元件、部件、区域、层或区段也可以被称为第二元件、部件、区域、层或区段而并不背离本发明的教导。
本文中参照构成本发明实施例示意图的截面图示来介绍本发明的实施例。因此，各层的实际厚度可以有所不同，并且可以预见到例如由于制造技术和/或公差而造成的示范性形状的改变。本发明的实施例不应被解读为受限于本文所示区域的特定形状，而是应该包括例如由于加工而造成的形状偏差。图示或描述为方形或矩形的区域通常都由于正常的制造公差而具有圆化或弧形特征。因此，图中示出的区域本质上是示意性的，并且它们的形状并不是为了表示设备中区域的精确形状，也不是为了限制本发明的保护范围。
应该理解本文中所述的设置方式可以在具有以不同方式设置的不同特征的多种不同的SSL照明设备中使用。图4仅根据本发明示出了SSL照明设备50的一个实施例，其中可以包括根据本发明设置作为其光源的多个LED芯片。照明设备50通常包括可以利用多种不同的安装机构在夹具、墙壁或天花板内安装就位的壳体52。在图示的实施例中，安装机构包括第一安装夹54、第二安装夹56和第三安装夹(图4中不可见)。光引擎62被设置在壳体52内并且包括多个LED芯片64，安装为使来自LED芯片的光被引导从壳体52的开口离开并且将LED芯片64的发射光组合以形成照明设备50的期望放射特性。在壳体开口上可以包括扩散器66，并且包括有电源/转换器68。壳体52还可以包括可与供电设备72接合的电连接区域70(在本实施例中是爱迪生插座)。
电源/转换器68也可以位于壳体内并且可以包括常规的整流器和高压转换器。如果向照明设备50提供包括AC电压的电力，那么电源/转换器68可以转换AC电力并且向光引擎62提供形式与驱动LED芯片64相兼容的能量以使它们能够发光。功率转换器也可以被设置用于向不同的LED芯片组64提供驱动信号，其中至少部分LED芯片的发射光根据电源/转换器的控制而改变。这些控制信号可以利用已知的电子部件和电路提供，并且对部分LED芯片的发射光的改变可以被手动或电动控制。
在该实施例中，扩散器66可以被设计用于促进有效的颜色混合、去像素化和高光学效率。扩散器66可以通过以需要卸载(断电)该设备才能将其拆除的方式机械卡扣装配至下壳体而连接至壳体52，和/或扩散器(透镜)可以例如通过本领域公知的适当热熔技术进行热熔而永久连接(也就是需要进行破坏才能拆除)。
图5根据本发明示出了光引擎80的一个实施例，其中可以包括多个LED芯片，它们放射的光混合以提供光引擎80所需的放射特性。在该实施例中，LED芯片包括LED芯片的控制组(CB和CR)82以及LED芯片的可变组(V)84。如上所述，LED芯片的控制组82可以包括放射不同颜色光的多种LED芯片类型，其中控制组内不同类型LED芯片的发光强度比例保持不变。LED芯片的可变组84可以包括放射不同颜色光的一种或多种LED芯片类型，其发光强度可以相对于LED芯片控制组而改变，由此改变来自光引擎80的发射光的色温。
在光引擎80中，LED芯片的控制组82可以包括多个BSY LED芯片(CB)86和多个红色发光LED芯片(CR)88。应该理解其他的光引擎实施例也可以具有单个BSY LED芯片或单个红色发光LED芯片。如上所述，BSY LED芯片86可以包括涂有黄色荧光体的蓝色LED，其中黄色荧光体吸收蓝光并放射黄光。在一个实施例中，蓝色LED可以放射主波长范围约为430nm到480nm并且在某些实施例中是从约450nm到460nm的光。在另一些实施例中，蓝色LED可以放射约为450nm的峰值主波长。蓝色LED可以覆以足够数量的黄色荧光体以由黄色荧光体吸收期望的蓝色LED光量，其中BSY LED芯片从LED放射出期望的蓝色光量并从荧光体放射出期望的黄色光量。能够在BSY LED芯片86中使用的多个不同的蓝色LED可以由多种不同的半导体材料制成，例如由III族氮化物材料系统中的材料制成。LED结构、特征及其制造和操作是本领域中公知的，并且因此在本文中不再赘述。
BSY LED芯片86中可以使用多种不同的黄色荧光体，例如可商购的YAG：Ce荧光体，不过全范围的广义黄色辐射光谱均可使用由基于(Gd，Y)3(Al，Ga)5O12：Ce系统的荧光体例如Y3Al5O12：Ce(YAG)制成的转换颗粒。在LED芯片82中可以使用的某些另外的黄色荧光体可以包括：
Tb3-xRExO12：Ce(TAG)；RE＝Y，Gd，La，Lu或
Sr2-x-yBaxCaySiO4：Eu。
BSY LED芯片86中的蓝色LED可以利用多种不同的方法涂以黄色荧光体，其中一种合适的方法在申请号为11/656759和11/899790、发明名称均为“Wafer Level Phosphor Coating Method and DevicesFabricated Utilizing Method”的美国专利申请中进行了介绍，通过引用将两者都并入本文。可选地，LED芯片可以利用其他的方法例如电泳沉积(EPD)进行涂覆，其中一种合适的EPD方法在申请号为11/473089、发明名称为“Close Loop Electrophoretic Deposition ofSemiconductor Devices，，的美国专利申请中进行了介绍，通过引用将其并入本文。应该理解其他的常规涂覆方法也可以使用，包括但不限于旋涂。
除了BSY LED芯片86以外，LED芯片的控制组82还可以包括红色发光LED芯片(CR)88。其中可以包括常规的红色发光LED，例如红色发光的基于AlInGaP的LED芯片。红色发光LED芯片88还可以包括涂有红色转换材料例如红色荧光体的LED。红色发光LED芯片88可以包括不同的LED，其中某些实施例包括蓝色或紫外(UV)发光LED，不过应该理解也可以使用放射不同颜色的LED。在这些实施例中，LED可以覆盖有红色荧光体，其数量足以吸收LED的光并且重新放射出红光。在LED芯片88中可以使用多种不同的荧光体，包括但不限于：
Lu2O3：Eu3+
(Sr2-xLax)(Ce1-xEux)O4
Sr2Ce1-xEuxO4
Sr2-xEuxCeO4
SrTiO3：Pr 3+，Ga 3+
CaAlSiN3：Eu2+
Sr2Si5N8：Eu2+
LED芯片88中使用的LED也可以利用已知方法例如用于制造LED芯片86的那些方法制成并且可以利用上述方法涂覆。
对于LED芯片的控制组82和可变组84来说，不同的因素确定了能够由黄色和红色转换材料吸收的LED光量，并且因此确定了在每一个组中所需的必要转换材料量。这些因素中的一部分包括但不限于荧光体颗粒的尺寸、粘合材料的类型、荧光体类型和放射的LED光波长之间的匹配效率以及荧光体/粘合层的厚度。
也可以使用不同尺寸的荧光体颗粒，包括但不限于范围在10纳米(nm)到30微米(μm)或更大的颗粒。较小的颗粒尺寸与较大尺寸的颗粒相比通常散射和颜色混合更好，以提供更加均匀的光。较大的颗粒与较小的颗粒相比通常在转换光方面更加有效，但是放射的光较不均匀。LED芯片82，84中的荧光体也可以在粘合剂中具有不同浓度或载量的荧光体材料，其中典型的浓度在30-70％重量的范围内。在某些实施例中，荧光体浓度可以约为65％重量，并且可以均匀地分散在荧光体涂层中，不过应该理解在某些实施例中可能希望使荧光体在不同的区域有不同的浓度。LED芯片控制组82和可变组84内LED上的荧光体涂层的合适厚度可以通过考虑上述因素并结合特定LED的光通量来确定。
图6是根据本发明示出了用于LED芯片控制组的一个实施例的放射特性的曲线图100。来自BSY LED芯片内蓝色LED发射光的蓝光放射峰值102大约在450nm处，并且来自BSY LED芯片内荧光体的黄色发射光峰值104大约在550nm处。来自红色LED芯片的红色发射光峰值106大约在625nm处。
再次参照图5，可变LED芯片84的发光强度可以改变，从而改变由光引擎80放射出的光的色温。如上所述，可变LED芯片84可以包括放射一种颜色光的一种LED芯片类型，或者包括多种LED芯片类型，其中每一种类型都放射不同颜色的光。在光引擎80中，可变LED芯片84包括蓝色发光LED芯片，其中包括可以由已知半导体材料系统例如III族氮化物材料系统制成并且可以采用已知方法制造的蓝色发光LED。
图7是根据本发明示出了用于一个LED芯片可变组实施例的放射特性的曲线图110。可变组可以从LED芯片的可变组中放射出的蓝光放射峰值112大约在485nm处。箭头114表示LED芯片第二可变控制组的发光强度能够改变以改变光引擎的放射特性。
再次参照图5，控制和可变LED芯片82，84可以被安装至衬底、基板或印刷电路板(PCB)90(“衬底”)，其中可以有能够将LED芯片以不同的串联和并联设置方式连接的导电迹线92。衬底90可以由多种不同的材料构成，其中优选材料是电绝缘的例如电介质。衬底90还可以包括陶瓷例如氧化铝、氮化铝、碳化硅或聚合材料例如聚酰亚胺和聚酯等。在某些实施例中，衬底90可以包括具有高热导率的材料例如氮化铝和碳化硅。在另一些实施例中，衬底90可以包括高反射性材料例如反射性的陶瓷或金属层譬如银以增强对部件的光提取。在另一些实施例中，衬底90可以包括印刷电路板(PCB)、蓝宝石、碳化硅或硅或任意其他合适的材料，例如可以从明尼苏达州Chanhassen市的TheBergquist Company购得的T-Clad热复合绝缘基板材料。对于PCB实施例，不同的PCB类型均可使用，例如标准的FR-4 PCB、金属芯PCB或任意其他类型的印刷电路板。衬底90的尺寸可以根据不同的因素而改变，其中一项因素就是LED芯片82，84的尺寸和数量。
衬底90还可以包括晶片座，其与导电迹线92一起可以是多种不同的材料例如金属或其他的导电材料。在一个实施例中，它们可以包括利用已知技术例如电镀而沉积的铜并且随后即可使用标准光刻工艺进行图案化。在其他的实施例中，可以利用掩模来喷镀层以形成所需的图案。根据本发明，在某些实施例中部分导电特征可以仅包括铜，而另一些则包括附加材料。例如，晶片座可以电镀或涂有附加金属或材料以使它们更加适合用于安装LED芯片。在一个实施例中，晶片座可以镀有粘合剂或粘接材料，或者是反射和隔离层。LED芯片可以利用已知方法和材料例如使用常规的焊料被安装至晶片座，焊料中可以包含或者也可以不包含助熔材料或可导热和导电的调配聚合材料。在某些实施例中可以包括引线，每一根引线都在其中一根导电迹线92和其中一个LED芯片82，84之间穿过，并且在某些实施例中通过其晶片座和引线中相应的一个向LED芯片82，84施加电信号。
如上所述，光引擎80的期望发射光可以通过组合控制和可变LED芯片82，84的发射光来提供。根据本发明，在一个实施例中，来自控制组82中不同LED芯片的发光比被保持不变。也就是说，BSYLED芯片86的发光强度与红色芯片88的发光强度相比保持不变。在不同的实施例中，BSY芯片86和红色芯片88的发射光可以在发光元控制组的整体发射光中占据不同比例并且来自BSY和红色LED芯片的组合光可以生成不同温度的光，同时BSY和红色LED芯片之间的发光比保持不变。根据本发明，在某些实施例中，来自BSY芯片86的流明可以包括LED芯片控制组的约60-90％的发射光，并且来自红色芯片88的流明可以包括LED芯片控制组的约10-40％的发射光。在一个实施例中，BSY LED和红色LED分别放射出第一组发光元的发射光的约79％和21％。来自控制组的整体发射光也可以具有在约1500到4000K范围内的温度，其中一个实施例具有的色温约为2700K。
同样如上所述，LED芯片可变组中的LED芯片84的发光强度可以改变以改变由光引擎80放射出的色温。蓝色发光LED芯片可以在不同的实施例中被用于可变LED芯片84，其中可以使用放射不同波长蓝光的不同的蓝色LED芯片。蓝色LED芯片的强度可以增加以使蓝光被加入光引擎80的整体发射光中。也就是说，来自蓝色LED芯片的光的比例被成比例地增加到来自控制LED芯片82的发射光中。加入蓝光提高了由LED引擎80放射的光的CCT。
来自蓝色LED芯片的蓝光波长应该被选择为使得在色温升高时，由光引擎80生成的混合光仍保持在BBL的标准偏差以内。在一个实施例中，混合光应该(沿切向)保持为BBL的约0.01Δu′v′，并且此时CRI Ra应该尽可能在整个CCT范围上保持良好。在另一个实施例中，光应该以同样优化的CRI Ra保持为BBL的0.01Δu′v′。
图8是根据本发明示出了在光引擎80的一个实施例中用于控制和可变LED芯片82，84的组合放射特性的曲线图120。来自LED控制组的峰值放射被设置为来自BSY LED芯片的蓝色和黄色峰值122，124和来自红色LED芯片的红色峰值126。来自LED芯片可变组的发射光被示出为蓝色发射光强度改变的蓝色峰值127。来自LED控制组的光保持基本恒定，同时蓝光的强度相对于LED芯片控制组变化以改变光引擎的色温。LED芯片可变组的最低发光强度128(基本为零发射光)是用于光引擎约为2700K的放射温度。对于来自可变组的该特定波长的蓝光，蓝光发光强度的增加对应于3000、3500、4000、4500、5000和5700的光引擎放射温度。在图示的实施例中，用于LED芯片可变组的最高发光强度129是用于光引擎约为6500K的色温。
图9和图10根据本发明示出了用于三个光引擎实施例的放射特性，其中使用不同峰值放射波长的蓝色发光LED芯片用于其可变的LED芯片。图9是列举用于三种不同光引擎的放射特性的表格130，而图10是示出了用于不同实施例的放射特性的CIE图140。参照图9，第一实施例132包括发射光在484到491nm范围内的蓝色LED芯片，其中最优波长为488nm。该最优放射在图10中以放射线142表示。在光引擎中由蓝色LED提供的最大流明比例约为15％。这就允许用于光引擎的CCT范围根据蓝色LED最大为15％的放射强度可以约为2725到4000K。对于该温度范围，CCT在该CCT范围中始终保持为BBL的0.009Δu′v′，同时保持72的最小CRI Ra。这在图10中被示出为温度放射线144。
第二实施例134的这种特性被示出为对于484到491nm的蓝色可变LED芯片具有类似的波长范围，其中最优波长为487nm。该最优放射在图10中被示出为放射线146。在该实施例中，由蓝色LED芯片提供的最大流明比例约为25％。这种设置方式提供了2725到5000K的更大可变CCT范围，同时仍保持在0.009Δu′v′以内，正如图10中的温度放射线148所示。但是，这样会得到具有60的较低CRI Ra的发射光。因此，该实施例允许更大的温度范围，但是降低了CRI Ra。
第三实施例136的这种特性被示出为使蓝色可变LED芯片具有从484到487nm的放射范围，其中最优放射为484nm。该最优放射在图10中被示出为放射线150。在该实施例中，由蓝色LED芯片提供的最大流明比例约为光引擎整体发射光的27％。这种设置方式提供了2725到6000K的更大一些的可变CCT范围，同时仍保持在0.009Δu′v′以内，正如图10中的温度放射线152所示。但是，这样会得到具有60的较低CRI Ra的发射光。因此，该实施例允许更大一些的温度范围，但是进一步降低了CRI Ra。
应该理解以不同的最优波长放射的不同类型蓝色LED可以被用于在BBL的期望标准偏差以内实现期望的光引擎波长范围。上述三种情况仅仅是可以使用的不同蓝色发光元的示例而不应被解读为限制性的。
如上所述，LED芯片的可变组可以包括多于一组LED类型，其中每一组都放射出不同波长的光。在某些实施例中，不同类型LED之间的光比例可以保持不变，其中由光引擎中的LED芯片可变组提供的光比例可以相对于LED芯片控制组变化以改变由光引擎放射出的光的色温。这样多种LED类型的设置方式特别适用于使CRI Ra增加的光引擎。
图11根据本发明示出了与图5所示和上述的光引擎80相类似的光引擎170的另一个实施例。光引擎170可以包括LED芯片的控制组172和LED芯片的可变组174。类似于图5中的光引擎80，光引擎170中的LED芯片控制组172可以包括BSY芯片176和红色芯片178。如上参照光引擎80所述，来自图5中LED芯片可变组84的蓝光的变化在BBL的可接受偏差以内提供了一定的色温范围。在某些实施例中，蓝光的增加也可以造成更小的CRI Ra。造成这种CRI Ra下降的一个潜在原因是来自LED芯片控制组的过量红光。补偿该红光的一种方法是在LED芯片可变组中包括补偿红光的光照含量。LED芯片可变组的不同实施例可以包括能够补偿红光以减少或消除这种CRI下降的多种类型的LED芯片。
对于光引擎170来说，LED芯片的可变组可以包括蓝色发光LED芯片(VB)180和绿色发光LED芯片(VG)182。来自绿色发光LED芯片182的绿光能够补偿LED芯片控制组中的红光以在期望色温范围中通过增加蓝色发射光的比例来最小化CRI的下降。在某些实施例中，蓝色和绿色LED芯片180，182能够在两者之间保持相同的发光比以使得不必增加改变光引擎170的CCT所需的控制。
图12是示出了来自LED芯片控制组170的放射特性的曲线图190，其类似于图6所示和上述的用于LED芯片控制组82的放射特性。蓝色和黄色峰值192，194由BSY发光元分别在约450nm和550nm处生成。来自红色LED芯片的红色发射光峰值196大约在625nm处。
图13是示出了用于LED芯片可变组的放射特性的曲线图200。峰值蓝色发射光202通过蓝色LED芯片被设置在约460nm处。峰值绿色发射光204通过绿色LED芯片被设置在约530nm处。箭头206表示蓝色和绿色LED芯片的发光强度能够改变以改变光引擎170的色温，其中两种变化的发射光彼此之间的比例相同。
图14是示出了用于光引擎170中的控制和可变LED芯片的组合放射特性的曲线图210。蓝色、黄色和红色峰值211，212和213如上图12中所示对应于来自BSY和红色LED芯片的用于LED芯片控制组的光。可变的蓝色和绿色发射光214，215如图13所示分别来自于LED芯片可变组的作用。箭头216表示蓝色和绿色LED芯片的发光强度能够改变以改变光引擎发射光的色温。LED芯片可变组的最低发光强度217(基本为零发射光)是用于光引擎约为2700K的发射光温度。对于来自可变组的该特定波长的蓝光和绿光，蓝光和绿光发光强度的增加对应于3000、3500、4000、4500、5000和5700的光引擎放射温度。在图示的实施例中，用于LED芯片可变组的最高发光强度218是用于光引擎约为6500K的色温。
图15和图16根据本发明示出了用于一个光引擎实施例的放射特性，具有用于LED芯片控制组的BSY和红色LED芯片以及用于LED芯片可变组的蓝色和绿色LED芯片。图15是示出了BSY和红色LED芯片发光点232，234的CIE图230，其中两者之间的BSY和红色连接线236示出了可以通过组合BSY和红色LED芯片的发射光得到的不同发光点。在该实施例中，发射光组合以生成控制组的色点238。来自LED芯片可变组的色点被示出为绿色色点240和蓝色色点242，其中两点之间的连接线244表示用于来自绿色和蓝色LED芯片光组合的不同的可能点。在该实施例中，来自绿色和蓝色LED芯片的光组合为可变的LED芯片色点246。
光引擎连接线248示出了能够通过组合来自控制和可变LED芯片的光实现的不同色点。在该实施例中，来自LED芯片可变组的蓝光和绿光的比例保持不变，但是组合光的强度可以沿着连接线248有所改变。连接线248包括落在BBL 252期望偏差以内的白色发射光部分250。在该实施例中，标准偏差小于BBL的0.01Δu′v′，这样就在偏差以内提供了约为2700到6500K的温度范围。
现参照图16，列出了用于该光引擎实施例的部分放射特性的表格260。光引擎的CRI Ra与上述光引擎80相比有所改善。具体地，CRIRa在其4500K色温下的最低点90.1及其色温2700K下的最高点92.7之间变化。对于该色温范围，Δu′v′在0.000002到0.009667之间变化，整个范围都低于0.01Δu′v′的目标阈值。
不同的控制和可变LED芯片可以用上述两个实施例以外的多种不同方式设置。在一个实施例中，LED芯片的控制组或可变组可以包括涂有不同荧光体的一种类型的发光元以实现期望色点。例如，控制LED芯片可以包括具有黄色荧光体和红色荧光体的蓝色发光LED。类似地，LED芯片的可变组可以包括涂有绿色荧光体的蓝色LED(BSG LED)。在一个实施例中，蓝色LED可以放射出波长范围在440nm到480nm的光，并且能够利用上述的不同方法涂以绿色荧光体。可以将多种不同的荧光体用于提供期望的蓝光和绿光的色点组合，包括但不限于：
SrGa2S4：Eu；
Sr2-yBaySiO4：Eu；或
SrSi2O2N2：Eu。
荧光体材料可以用上述用于黄色荧光体的不同浓度例如30-60％重量被包括在粘合材料内。颗粒也可以具有不同的尺寸例如范围在10到30mm内。同样如上所述，在不同的实施例中，荧光体可以均匀分布在蓝色LED上，或者也可以在不同区域具有不同的浓度。
图17是示出了用于LED芯片可变组的放射范围的CIE图270，其中包括涂有绿色荧光体的蓝色LED。蓝色LED的放射波以蓝色放射线272表示，其中放射范围约为440nm到480nm。绿色荧光体的放射以绿色放射线274表示，示出的放射范围是从535到565nm。根据本发明用于一个BSG LED实施例的适当组合放射区域以放射BSG块276表示，其中在每一个角部都有块坐标。BSG LED可以用块276内的色点放射，并且在图示的实施例中，块276构成了由以下的近似CIE图坐标建立的第一CIE颜色空间：
应该理解根据本发明的不同BSG LED可以在具有图17所示以外的多种不同形状和尺寸的不同颜色空间内提供发射光。图18根据本发明示出了另一种CIE图280，其中示出了第二和第三CIE颜色空间282，284。第二颜色空间282由五个点界定并且具有以下的近似CIE坐标：
第三颜色空间284由四个点界定并且具有以下的近似CIE坐标：
第三颜色空间284覆盖第二颜色空间282内的一个区域，并且应该理解其他的颜色空间实施例根据本发明可以覆盖第二颜色空间282内的不同区域。例如，用于其他颜色空间的坐标可以覆盖第二颜色空间中的区域。也就是说，这些可选实施例可以具有介于第一和第二颜色空间之间的坐标。可选实施例中的A坐标可以具有范围在0.13到0.21的x坐标以及范围在0.26到0.28的y坐标。类似地，B坐标可以具有范围在0.15到0.26的x坐标以及范围在0.20到0.28的y坐标。C坐标可以具有范围在0.32到0.35的x坐标以及范围在0.42到0.48的y坐标，还有D坐标可以具有范围在0.26到0.28的x坐标以及范围在0.44到0.50的y坐标。可选的块也可以具有5个或更多个坐标点以给出不同形状的块。应该理解可选实施例可以具有其他x，y坐标的多种另外的块，并且可以包括覆盖不同区域的颜色空间，其中一部分可以至少部分位于第二颜色空间282以外。
控制LED也可以被包括在内并且可以包括多种不同类型的LED芯片。在一个实施例中，它们可以如图15所示和如上所述包括BSY和红色的LED芯片。特定BSG块内的特定发光点可以与LED芯片控制组的发光点相组合以提供期望的光引擎放射。如图15中所示的实施例，BSG可变LED芯片的发光强度可以改变以在一定范围内改变光引擎发射光的温度，其中发射光在该温度范围内始终保持在BBL的可接受偏差以内。在一个实施例中，可接受偏差是0.01Δu′v′，但是应该理解可以使用高达0.10Δu′v′或更高的多种其他偏差。
根据本发明，在可选实施例中，BSG LED芯片可以包括LED芯片的控制组，并且在某些实施例中来自BSG芯片的发射光可以是任何一个上述CIE颜色空间内的点。来自BSG芯片的发射光可以提供落在CIE图上的黑体轨迹(BBL)上方的颜色，并且红色或带红色的LED芯片提供落在BBL下方的光。来自BSG LED芯片的光可以与来自红色或带红色的LED芯片的光相组合以将BSG芯片的色点“拉向”BBL从而生成期望的白光温度。
来自红色LED芯片的发射光可以具有多种不同的波长，并且在某些实施例中发射光可以主要处在600到660nm的范围内。在另一个实施例中，红色LED芯片可以具有605到625nm的主波长范围。对于高品质光源，BSG和红色LED芯片的组合照明应该产生尽可能接近BBL的照明颜色。如上所述，一种这样的标准偏差是根据麦克亚当椭圆进行测量，其中合理接近BBL的一个实施例是在10阶麦克亚当椭圆以内。在另一些实施例中，合理近似可以在4阶麦克亚当椭圆以内。
来自BSG和红色LED芯片的组合光能够提供CCT范围在2500到20000K的光照。在某些实施例中，该范围可以用CRI Ra大于或等于75的光照实现。在某些实施例中，光照可以用中等到良好的CRE表现出约为2700K的CCT。在另一些实施例中，来自BSG和红色LED芯片的光可以具有大于或等于90的CRI Ra并且可以具有约为3500到15000K的CCT范围。
在这些实施例中，来自BSG和红色控制LED芯片的发射光可以与可变LED芯片的发射光相组合以在一定范围内改变光引擎的放射温度，同时将光照保持在BBL的可接受偏差以内，例如为0.01Δu′v′或者高达0.10Δu′v′或更高。在一个实施例中，可变LED可以包括蓝色发光LED芯片，而在另一些实施例中，可变LED芯片可以包括不同类型的LED芯片以提供期望的整体放射变化。与上述实施例相同，可变LED芯片的强度可以有所变化以在期望范围内改变色温。
应该理解LED芯片的控制组和可变组能够包括多种不同LED类型的以不同方式设置的LED芯片并且放射出上述的以外的不同颜色的光。上述的三个实施例仅仅是可以根据本发明提供的多种不同设置方式的示例。
LED芯片的控制组和可变组可以根据本发明设置在多种不同的电路装置中。图19根据本发明示出了光引擎电路示意图290的一个实施例，其中包括LED芯片的控制组292和LED芯片的可变组294。控制LED芯片292包括BSY和红色LED芯片296，298，它们被示出为能够串联耦合，但是也能够以不同的并联和串联设置方式耦合在一起。BSY和红色LED芯片296，298的期望数量被设置为给出用于不同颜色光的期望发光比。恒定的驱动信号通过控制输入电路300被加至LED芯片的控制组292。LED芯片的可变组294包括蓝色和绿色LED304，306，它们能够以不同的串联和并联连接耦合在一起。可以包括期望数量的蓝色和绿色LED 304，306以提供两者之间的期望光比例。驱动信号可以通过可变输入电路308被加至可变LED芯片294，其中驱动信号根据输入310而改变。这就相应地改变了可变LED芯片294的发光强度以如上所述改变光引擎290的色温。
图20-22根据本发明示出了光引擎电路的不同实施例，其中具有加至LED芯片控制组的固定驱动信号和加至LED芯片可变组的可变信号。现参照图20，光引擎电路310包括LED芯片的控制组312和LED芯片的可变组314。LED芯片的控制组312包括串联连接至恒定电流源320的多个BSY LED芯片316和红色LED芯片318。LED芯片的可变组314包括连接至可变电流源324的多个蓝色LED芯片322。从恒定电流源320加至LED控制组320的电流通常为BSY和红色LED芯片316，318提供基本恒定的发光强度(不受温度和随时间退化的任何影响)。可变电流源324允许改变蓝色LED芯片322的发光强度，从而改变光引擎的发射光色温。
图21示出了具有耦合至恒定电流源320的相同的LED芯片控制组312的光引擎电路330，以使控制组的发射光不变。可变电流源324被耦合至LED芯片的可变组332，其中包括串联连接的蓝色发光LED芯片334和绿色发光LED芯片336。与以上类似地，可变电流源324允许改变蓝色和绿色LED芯片334，336的发光强度，从而改变光引擎的发射光色温。这种设置方式还允许将来自绿色和蓝色LED芯片的发光比保持不变。
现参照图22，示出的光引擎电路340具有耦合至恒定电流源320的相同的LED芯片控制组312，以使控制组的发射光不变。可变电流源324被耦合至LED芯片的可变组342，其中包括多个串联连接的涂有绿色荧光体的蓝色LED芯片344。与以上类似地，可变电流源324允许改变来自LED芯片344的蓝光和绿光的发光强度，从而改变光引擎的发射光色温。
应该理解根据本发明，在其他的实施例中光引擎可以被设置用于以两种不同温度中的一种来提供光照。在这些实施例中，开关装置可以被设置用于允许打开和关闭LED芯片的可变组以在两种色温之间切换。图23示出的光引擎电路350具有耦合至第一恒定电流源354的LED芯片控制组352以及耦合至第二恒定电流源358的LED芯片可变组356。开关360被设置在可变LED芯片356和恒定电流源360之间用于打开和关闭LED可变组。打开开关360就切断了可变LED芯片356并且促使光引擎以一种温度发射光。关闭开关360就接通了可变LED芯片并且促使光引擎以另一种温度发射光。
图24根据本发明示出了光引擎电路370的另一个实施例，其中具有与LED芯片可变组374和恒定电流源376串联耦合的LED芯片控制组372。开关378与可变LED芯片374并联耦合以使得在开关378关闭时，电流通过闭合的开关旁通可变LED芯片374。这就促使光引擎以一种温度发射光。在开关378打开时，电流流过可变LED芯片374，促使它们发射光。这就促使光引擎以第二色温发射光。这仅仅是可以根据本发明提供的多种不同开关设置方式中的两种。
图25根据本发明示出了光引擎电路390的另一个实施例，其中包括LED芯片的控制组392和LED芯片的可变组394。电路还包括可变电阻机构396，可以操纵该机构以改变流过LED芯片控制组和可变组392，394的电流。这就相应地改变了两组之间的发光强度，从而如上所述改变光引擎的放射温度。
本领域普通技术人员根据本公开的优点可以得出多种修改和变形而并不背离本发明主旨的实质和保护范围。因此，必需理解已经阐述的图示实施例仅仅是为了作为示例，并且不应视为限制了由本发明所附权利要求确定的主旨。所以，本发明的实质和保护范围不应受限于上述的各种方案。

Claims (63)

1.一种固态照明设备，包括：
固态发光元的控制组，包括以不同波长发光的第一固态发光元和第二固态发光元；和
固态发光元的可变组，来自所述控制组和可变组的组合光促使发射光处于CIE图中黑体轨迹的标准偏差以内，改变所述固态发光元的可变组的发光强度促使来自所述控制组和可变组的组合发射光在某一色温范围内改变，同时仍然在所述黑体轨迹的标准偏差以内发光。
2.如权利要求1所述的照明设备，其中所述固态发光元的控制组包括发不同颜色光的第一LED芯片和第二LED芯片。
3.如权利要求1所述的照明设备，其中所述第一固态发光元的发光点高于CIE图中的黑体轨迹，而所述第二固态发光元的发光点则低于黑体轨迹。
4.如权利要求1所述的照明设备，其中所述第一固态发光元包括蓝移黄固态发光元。
5.如权利要求1所述的照明设备，其中所述第二固态发光元包括红色发光固态发光元。
6.如权利要求1所述的照明设备，其中所述第一固态发光元和第二固态发光元之间的发射光之比在来自所述可变组的固态发光元的发射光改变时保持不变。
7.如权利要求1所述的照明设备，其中所述可变组的固态发光元包括蓝色发光固态发光元。
8.如权利要求1所述的照明设备，其中所述可变组的固态发光元包括不同类型的发不同颜色光的发光元。
9.如权利要求8所述的照明设备，其中来自所述不同类型发光元的光的比例在所述固态发光元的可变组的发射光改变时保持不变。
10.如权利要求1所述的照明设备，其中所述可变组的固态发光元包括蓝色发光固态发光元和绿色发光固态发光元。
11.如权利要求1所述的照明设备，其中所述可变组的固态发光元每一个均包括具有涂以绿色荧光体的蓝色固态发光元的固态发光元。
12.如权利要求1所述的照明设备，其中来自所述固态发光元的可变组的发光点在CIE图上位于来自所述第一固态发光元和第二固态发光元的发光点的左侧。
13.如权利要求1所述的照明设备，其中来自所述控制组和可变组的组合发射光的显色指数在所述色温范围内始终具有大于90的显色指数值。
14.如权利要求1所述的照明设备，其中所述标准偏差是所述黑体轨迹的0.01Δu′v′。
15.如权利要求1所述的照明设备，其中所述色温范围为2700到4000K。
16.如权利要求1所述的照明设备，其中所述色温范围为2700到5000K。
17.如权利要求1所述的照明设备，其中所述色温范围为2700到6500K。
18.如权利要求1所述的照明设备，其中所述固态发光元的可变组发的光具有488nm的波长并且所述色温范围为2700到4000K。
19.如权利要求1所述的照明设备，其中所述固态发光元的可变组发的光具有487nm的波长并且所述色温范围为2700到5000K。
20.如权利要求1所述的照明设备，其中所述固态发光元的可变组发的光具有485nm的波长并且所述色温范围为2700到6500K。
21.如权利要求1所述的照明设备，其中所述固态发光元的可变组包括发的光的波长在460nm和530nm的第一发光元和第二发光元，并且所述色温范围为2700到6500K。
22.一种固态照明设备，包括：
固态发光元的控制组，具有以高于CIE图内的黑体轨迹的色点发光的第一发光元和以低于黑体轨迹的色点发光的第二发光元；以及
发光元的可变组，能够改变发光元的可变组的发光强度以根据色温范围改变控制发光元和可变发光元的组合发射光，同时将所述发射光保持在黑体轨迹的标准偏差以内。
23.如权利要求22所述的照明设备，其中来自所述第一发光元和第二发光元的所述组合光组合为所述黑体轨迹的标准偏差以内的色点。
24.如权利要求22所述的照明设备，其中所述第一发光元包括蓝移黄固态发光元。
25.如权利要求22所述的照明设备，其中所述第二发光元包括红色发光固态发光元。
26.如权利要求22所述的照明设备，其中所述第一发光元和第二发光元之间的发射光之比在来自所述可变发光元的发射光改变时保持不变。
27.如权利要求22所述的照明设备，其中所述可变发光元包括蓝色发光固态发光元。
28.如权利要求22所述的照明设备，其中所述可变发光元包括不同类型的发不同颜色光的发光元。
29.如权利要求28所述的照明设备，其中来自所述不同类型的发光元的光的比例在所述发光元的可变组的发射光改变时保持不变。
30.如权利要求22所述的照明设备，其中所述可变发光元包括蓝色发光固态发光元和绿色发光固态发光元。
31.如权利要求22所述的照明设备，其中所述可变发光元每一个均包括具有涂以绿色荧光体的蓝色固态发光元的固态发光元。
32.如权利要求22所述的照明设备，其中来自所述发光元的可变组的发光点在CIE图上位于来自所述第一发光元和第二发光元的发光点的左侧。
33.如权利要求22所述的照明设备，其中所述标准偏差是所述黑体轨迹的0.01Δu′v′。
34.如权利要求22所述的照明设备，其中所述发光元的可变组发的光具有488nm的波长并且所述色温范围为2700到4000K。
35.如权利要求22所述的照明设备，其中所述发光元的可变组发的光具有487nm的波长并且所述色温范围为2700到5000K。
36.如权利要求22所述的照明设备，其中所述发光元的可变组发的光具有485nm的波长并且所述色温范围为2700到6500K。
37.如权利要求22所述的照明设备，其中所述发光元的可变组包括发的光的波长在460nm和530nm的第一发光元和第二发光元，并且所述色温范围为2700到6500K。
38.如权利要求22所述的照明设备，进一步包括用于打开和关闭所述发光元的可变组的发射光的开关机构。
39.一种用于改变来自照明设备的发射光的方法，包括：
以CIE图上的黑体轨迹的标准偏差以内的第一色点从第一光源提供发射光，所述第一光源包括以组合为所述第一色点的不同波长发光的第一固态发光元和第二固态发光元；以及
从第二光源提供发射光，第二光源的发光强度是可变的，由此根据发射光的范围改变所述照明设备的发射光，发射光范围全部都在所述黑体轨迹的标准偏差以内。
40.如权利要求39所述的方法，其中所述第一光源包括发出组合为所述第一色点的不同颜色的光的第一LED芯片和第二LED芯片。
41.如权利要求39所述的方法，其中所述第一光源包括第一固态发光元和第二固态发光元，其中所述第一固态发光元发的光高于CIE图中的黑体轨迹，而所述第二固态发光元则低于黑体轨迹，来自所述第一固态发光元和第二固态发光元的发射光组合为所述第一色点。
42.如权利要求39所述的方法，其中所述第一光源包括蓝移黄固态发光元和红色发光固态发光元。
43.如权利要求42所述的方法，其中所述第一固态发光元和第二固态发光元之间的发射光之比在所述第二光源的发射光改变时始终保持不变。
44.如权利要求39所述的方法，其中所述第二光源包括以相同的波长发光的固态发光元。
45.如权利要求39所述的方法，其中所述第二光源包括不同类型的发不同波长的光的发光元。
46.如权利要求39所述的方法，其中所述第二光源以在CIE图上位于所述第一色点左侧的第二色点发光。
47.如权利要求39所述的方法，其中所述标准偏差是所述黑体轨迹的0.01Δu′v′。
48.如权利要求39所述的方法，其中所述第一光源和所述第二光源的组合发射光的色温范围至少是2700到4000K。
49.一种光引擎，包括：
第一组固态发光元，包括在CIE图内的黑体轨迹之上发光的第一发光元和在黑体轨迹下方发光的第二发光元，来自所述第一发光元和第二发光元的组合光生成的发射光色点在所述黑体轨迹的标准偏差以内；以及
第二组固态发光元，来自所述第一组固态发光元和第二组固态发光元的组合光促使发射光处于黑体轨迹的标准偏差以内，其中改变第二组固态发光元的强度促使来自所述第一发光元和第二发光元的发射光在某一色温范围内改变，同时仍然在所述黑体轨迹的标准偏差以内发光。
50.一种光引擎，包括：
蓝移绿固态发光元，包括涂有绿色荧光体的蓝色固态发光元，所述绿色荧光体吸收从所述蓝色固态发光元发出的至少部分蓝光并发出绿光；以及
红色发光固态发光元，来自蓝移绿固态发光元和红色固态发光元的组合光生成色点在CIE图的黑体轨迹的标准偏差以内的光。
51.如权利要求50所述的光引擎，其中所述蓝移绿固态发光元发的光具有确定一个点的x，y颜色坐标，所述点在1931CIE色度图上位于由多条线段确定的颜色空间封闭的区域内，所述多条线段连接x，y坐标为0.13，0.26的第一点、x，y坐标为0.15，0.20的第二点、x，y坐标为0.35，0.48的第三点、x，y坐标为0.26，0.50的第四点以及x，y坐标为0.26，0.28的第五点。
52.如权利要求51所述的光引擎，其中所述标准偏差包括十阶麦克亚当椭圆。
53.如权利要求51所述的光引擎，其中所述标准偏差包括四阶麦克亚当椭圆。
54.如权利要求51所述的光引擎，其中所述红色固态发光元发的光处于600到660nm的波长范围内。
55.如权利要求51所述的光引擎，其中所述红色固态发光元发的光处于605到625nm的波长范围内。
56.如权利要求51所述的光引擎，具有大于或等于90的显色指数Ra，并且相关色温在3500到15000K的范围内。
57.如权利要求51所述的光引擎，具有大于或等于75的显色指数Ra，并且相关色温在2500到20000K的范围内。
58.如权利要求51所述的光引擎，进一步包括可变固态发光元，所述可变固态发光元的发光强度能够改变，从而改变所述蓝移绿固态发光元和所述红色固态发光元的组合发射光，所述可变固态发光元遵循某一色温范围，同时仍将所述发射光保持在所述黑体轨迹的标准偏差以内。
59.一种固态照明设备，包括：
固态发光元的控制组，包括蓝移绿固态发光元和红色固态发光元；以及
固态发光元的可变组，来自所述控制组和可变组的组合光促使发射光处于CIE图中黑体轨迹的标准偏差以内，改变所述固态发光元的可变组的发光强度促使来自所述控制组的固态发光元和所述可变组的固态发光元的组合发射光在某一色温范围内改变，同时仍然在所述黑体轨迹的标准偏差以内发光。
60.如权利要求59所述的固态照明设备，其中所述蓝移绿固态发光元发的光具有确定一个点的x，y颜色坐标，所述点在1931 CIE色度图上位于由多条线段确定的颜色空间封闭的区域内，所述多条线段连接x，y坐标为0.13，0.26的第一点、x，y坐标为0.15，0.20的第二点、x，y坐标为0.35，0.48的第三点、x，y坐标为0.26，0.50的第四点以及x，y坐标为0.26，0.28的第五点。
61.如权利要求59所述的固态照明设备，其中所述红色固态发光元发的光处于600到660nm的波长范围内。
62.一种固态照明设备，包括：
固态发光元的控制组；和
包括蓝移绿固态发光元的固态发光元的可变组，来自控制组和可变组的组合光促使发射光处于CIE图中黑体轨迹的标准偏差以内，改变所述固态发光元的可变组的发光强度促使来自控制发光元和可变发光元的组合发射光在某一色温范围内改变，同时仍然在所述黑体轨迹的标准偏差以内发光。
63.如权利要求62所述的固态照明设备，其中所述蓝移绿固态发光元发的光具有确定一个点的x，y颜色坐标，所述点在1931 CIE色度图上位于由多条线段确定的颜色空间封闭的区域内，所述多条线段连接x，y坐标为0.13，0.26的第一点、x，y坐标为0.15，0.20的第二点、x，y坐标为0.35，0.48的第三点、x，y坐标为0.26，0.50的第四点以及x，y坐标为0.26，0.28的第五点。
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