Generación de luz blanca con diodos emisores de luz que tienen diferente espectro.

Una instalación de iluminación (300, 5000) para generar luz blanca,

comprendiendo dicha instalación: una pluralidad de fuentes de iluminación componentes (320, 5007), incluyendo dicha pluralidad fuentes de iluminación componentes dispuestas para producir radiación electromagnética de al menos dos espectros diferentes (1201, 1301), teniendo cada uno de dichos espectros tiene un pico espectral máximo fuera de la región de 510 nm a 570 nm; y

un soporte (5005) que sujeta dicha pluralidad, estando dicho soporte diseñado para permitir que dichos espectros de dicha pluralidad se mezclen y formen un espectro resultante (2201, 2203) que es continuo dentro de la respuesta fotópica del ojo humano y/o continuo en la región de 400 nm a 700 nm;

en la que dicha pluralidad de fuentes de iluminación componentes comprende LED, incluyendo los LED un primer LED blanco, incluyendo un fósforo, para producir un primer espectro (1201) de los al menos dos espectros diferentes, y un segundo LED blanco, incluyendo un fósforo, para producir un segundo espectro (1301) de los al menos dos espectros diferentes;

comprendiendo adicionalmente la instalación de iluminación un procesador (316) que responde a los datos y configurado para controlar de forma independiente el primer LED blanco y el segundo LED blanco sobre la base de los datos, de tal manera que una intensidad del primer LED blanco y el segundo LED blanco se puede variar para variar así la temperatura de color del espectro resultante dentro de un rango preseleccionado de temperaturas de color; y

la instalación de iluminación comprende adicionalmente una interfaz de usuario acoplada al procesador y configurada para facilitar un ajuste de la temperatura del color de la luz blanca generada por la instalación de iluminación.

Generación de luz blanca con diodos emisores de luz que tienen diferente espectro

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Los seres humanos han crecido acostumbrados a controlar su entorno. La naturaleza es impredecible y a menudo presenta condiciones que distan mucho de las condiciones de vida ideales del ser humano. Por lo tanto, la raza humana ha intentado durante años modificar el entorno dentro de una estructura para que el entorno exterior emule un conjunto perfecto de condiciones. Esto ha implicado control de temperatura, control de la calidad del aire y control de la iluminación.

El deseo de controlar las propiedades de luz en un entorno artificial es fácil de entender. Los humanos son primariamente criaturas visuales, realizándose visualmente gran parte de nuestra comunicación. Podemos identificar a los amigos y personas queridas en base primariamente a claves visuales y nos comunicamos mediante muchos medios visuales, tal como esta página impresa. Al mismo tiempo, el ojo humano requiere luz para ver y nuestros ojos (a diferencia de los de algunas otras criaturas) son especialmente sensibles al color.

Con el creciente número de horas de trabajo y las limitaciones de tiempo actuales, el humano medio pasa al día cada vez menos en el exterior a la luz solar natural. Además, los humanos pasan aproximadamente un tercio de sus vidas dormidos, y cuando la economía aumenta a 24/7/365, muchos empleados ya no tienen el lujo de pasar sus horas de vigilia a la luz del día. Por lo tanto, la mayor parte de la vida del ser humano media se pasa en el interior, iluminado por fuentes de iluminación artificiales.

La luz visible es un grupo de ondas electromagnéticas (radiación electromagnética) de frecuencias diferentes, de las que cada longitud de onda representa un “color” particular del espectro de luz. Se piensa en general que la luz visible comprende las ondas de luz con longitud de onda entre aproximadamente 400 y aproximadamente 700 nm. Cada una de las longitudes de onda dentro de este espectro comprende un color distinto de la luz desde azul oscuro/morado alrededor de 400 nm a rojo oscuro a alrededor de 700 nm. La mezcla de estos colores de la luz produce colores adicionales de la luz. El color distintivo de un letrero de neón resulta de un número de longitudes discretas de onda de luz. Estas longitudes de onda se combinan de forma aditiva para producir la onda o espectro resultante, que constituye un color. Un color semejante es la luz blanca.

A causa de la importancia de la luz blanca, y puesto que la luz blanca es la mezcla de múltiples longitudes de onda de luz, han surgido múltiples técnicas para la caracterización de la luz blanca que se refieren a cómo los seres humanos interpretan una luz blanca concreta. La primera es el uso de temperatura de color que se refiere al color de la luz dentro del blanco. La temperatura de color correlacionada se caracteriza por campos de reproducción de color según la temperatura en grados Kelvin (K) de un radiador de cuerpo negro que irradia la luz del mismo color que la luz en cuestión. La FIG. 1 es un diagrama de cromaticidad en el que el lugar planckiano (o lugar de cuerpo negro o línea blanca) (104) da las temperaturas de blancos desde aproximadamente 700 K (considerado en general el primero visible para el ojo humano) a esencialmente el punto terminal. La temperatura de color de la luz de visión depende del contenido de color de la luz de visión como se muestra por la línea (104) . Así, la luz del día temprano por la mañana tiene una temperatura de color de aproximadamente 3000 K mientras que los cielos nublados del mediodía tienen una temperatura de color blanco de aproximadamente 10000 K. Un fuego tiene una temperatura de color de aproximadamente 1800 K y una bombilla incandescente aproximadamente 2848 K. Una imagen en color vista a 3000 K tendrá un tono relativamente rojizo, mientras que la misma imagen en color vista a 10000 K tendrá un tono relativamente azulado. Toda esta luz se denomina “blanca”, pero tiene un contenido espectral variable.

La segunda clasificación de luz blanca implica su calidad. En 1965 la Commission Internationale de I'Eclairage (CIE) recomendó un procedimiento para medir las propiedades de rendimiento en color de fuentes de iluminación en base a un procedimiento de prueba de muestra de color. Este procedimiento ha sido actualizado y se describe en el informe técnico CIE 13.3-1995 “Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources”, cuya divulgación se incorpora en el presente documento por referencia. En esencia, este procedimiento implica la medición espectrorradiométrica de la fuente de iluminación bajo prueba. Estos datos se multiplican por los espectros de reflectancia de ocho muestras de color. Los espectros resultantes se convierten en valores triestímulo en base al observador estándar CIE 1931. El desplazamiento de estos valores con respecto a una luz de referencia se determina para el espacio de color uniforme (UCS) recomendado en 1960 por la CIE. La media de los ocho desplazamientos de color se calcula para generar el Índice General de Rendimiento en Color, denominado CRI. Dentro de estos cálculos, el CRI se gradúa de manera que una puntuación perfecta sea igual a 100, donde perfecto sería usar una fuente espectralmente igual a la fuente de referencia (frecuentemente luz solar o luz blanca de espectro completo) . Por ejemplo, una fuente de volframio-halógeno en comparación con luz blanca de espectro completo puede tener un CRI de 99 mientras una lámpara fluorescente blanca caliente tendría un CRI de 50.

La iluminación artificial usa en general el CRI estándar para determinar la calidad de luz blanca. Si una luz produce un CRI alto en comparación con luz blanca de espectro completo, se considera que genera luz blanca de mejor

calidad (luz que es más “natural” y permite que las superficies de color rindan más) . Este procedimiento se ha usado desde 1965 como un punto de comparación para todos los tipos diferentes de fuentes de iluminación.

La temperatura de color correlacionada, y CRI, de luz de visión puede afectar a la forma en que un observador percibe una imagen en color. Un observador percibirá la misma imagen en color de forma diferente cuando se observe bajo luces que tienen diferentes temperaturas de color correlacionadas. Por ejemplo, una imagen en color que parece normal cuando se observa a la luz del día temprano por la mañana, parecerá azulada y difuminada cuando se observe bajo cielos nublados del mediodía. Además, una luz blanca con un CRI pobre puede hacer que los servicios en color parezcan distorsionados.

La temperatura de color y/o el CRI de luz es crítico para creadores de imágenes, tal como fotógrafos, productores de películas y televisión, pintores, etc., así como a los espectadores de pinturas, fotografías y otras imágenes. Idealmente, tanto el creador como el espectador utilizan el mismo color de luz ambiente, garantizando que el aspecto de la imagen para el espectador coincida con el del creador.

Además, la temperatura de color de luz ambiente afecta a cómo los espectadores perciben un expositor, tal como un expositor de venta al por menor o comercialización, cambiando el color percibido de tales artículos como frutas y verduras, ropa, mobiliario, automóviles, y otros productos conteniendo elementos visuales que pueden afectar en gran medida a cómo gente ve y reacciona a tales exposiciones. Un ejemplo es un principio del diseño de iluminación teatral de que la luz verde intensa en el cuerpo humano (aunque el efecto de iluminación general es luz blanca) tiende a hacer que el humano parezca no natural, repulsivo, y frecuentemente un poco repugnante. Así, las variaciones de la temperatura de color de la iluminación pueden afectar a lo atractivo o atrayente que un expositor puede ser para los clientes.

Además, la capacidad de ver un elemento de color decorativo, tal como mobiliario recubierto de tela, ropa, pintura, papel de pared, cortinas, etc., en un entorno de iluminación o condición de temperatura de color que coincide o se aproxima mucho a las condiciones en las que se verá el elemento, permitiría casar y coordinar más exactamente dichos artículos de color. Típicamente, la iluminación utilizado en un entorno de exposición, tal como una sala de exposiciones, no se puede variar y con frecuencia se elige con el fin de resaltar una faceta concreta del color del elemento dejando que el comprador averigüe si el elemento en cuestión retendrá un aspecto atractivo en las condiciones de iluminación donde se coloque eventualmente el elemento. Las diferencias de la iluminación también pueden dejar que un cliente se pregunte si el color del elemento chocará... [Seguir leyendo]

1. Una instalación de iluminación (300, 5000) para generar luz blanca, comprendiendo dicha instalación:

una pluralidad de fuentes de iluminación componentes (320, 5007) , incluyendo dicha pluralidad fuentes de iluminación componentes dispuestas para producir radiación electromagnética de al menos dos espectros diferentes (1201, 1301) , teniendo cada uno de dichos espectros tiene un pico espectral máximo fuera de la región de 510 nm a 570 nm; y un soporte (5005) que sujeta dicha pluralidad, estando dicho soporte diseñado para permitir que dichos espectros de dicha pluralidad se mezclen y formen un espectro resultante (2201, 2203) que es continuo dentro de la respuesta fotópica del ojo humano y/o continuo en la región de 400 nm a 700 nm; en la que dicha pluralidad de fuentes de iluminación componentes comprende LED, incluyendo los LED un primer LED blanco, incluyendo un fósforo, para producir un primer espectro (1201) de los al menos dos espectros diferentes, y un segundo LED blanco, incluyendo un fósforo, para producir un segundo espectro (1301) de los al menos dos espectros diferentes; comprendiendo adicionalmente la instalación de iluminación un procesador (316) que responde a los datos y configurado para controlar de forma independiente el primer LED blanco y el segundo LED blanco sobre la base de los datos, de tal manera que una intensidad del primer LED blanco y el segundo LED blanco se puede variar para variar así la temperatura de color del espectro resultante dentro de un rango preseleccionado de temperaturas de color;

y la instalación de iluminación comprende adicionalmente una interfaz de usuario acoplada al procesador y configurada para facilitar un ajuste de la temperatura del color de la luz blanca generada por la instalación de iluminación.

2. La instalación de iluminación (300, 5000) de la reivindicación 1, en la que el CRI de la instalación de iluminación a 4800 K es al menos 80.

3. La instalación de iluminación (300, 5000) de la reivindicación 2, en la que el CRI de la instalación de iluminación a 2300 K es al menos 50. 30

4. La instalación de iluminación (300, 5000) de la reivindicación 1, en la que dicho rango de temperaturas de color se extiende desde 500 K a 10000 K.

5. La instalación de iluminación (300, 5000) de la reivindicación 1, en la que dicho rango de temperaturas de color 35 se extiende desde 2300 K a 4500 K.

6. La instalación de iluminación (300, 5000) de la reivindicación 1, en la que dichos al menos dos espectros diferentes (1201, 1301) comprenden exactamente dos espectros diferentes.

7. La instalación de iluminación (300, 5000) de la reivindicación 1, en la que dichos al menos dos espectros diferentes (1201, 1301) comprenden exactamente tres espectros diferentes.

8. La instalación de iluminación (300, 5000) de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente un filtro (391)

para afectar al espectro de al menos una de dicha pluralidad. 45

9. La instalación de iluminación (300, 5000) de la reivindicación 8, en la que dicho filtro (391) se selecciona para permitir que dicha instalación de iluminación (300, 5000) produzca un rango preseleccionado de color.

10. La instalación de iluminación (300, 5000) de la reivindicación 8, en la que dicho filtro (391) se selecciona a partir 50 de una pluralidad de filtros diferentes.

11. La instalación de iluminación (300, 5000) de la reivindicación 1, en la que al menos una de dichas fuentes de iluminación componentes (320, 5007) tiene un pico espectral máximo inferior a 400 nm.

12. La instalación de iluminación (300, 5000) de la reivindicación 1, en la que al menos una de dichas fuentes de iluminación componentes (300, 5000) tiene un pico espectral máximo mayor que 700 nm.

13. Una instalación de iluminación (300, 5000) según la reivindicación 1, en la que cada una de dicha pluralidad de fuentes de iluminación componentes (320, 5007) está dispuesta para producir uno de tres espectros 60 preseleccionados, teniendo cada uno de dichos espectros un pico espectral máximo fuera de la región delimitada por 530 nm y 570 nm, dando lugar a la interferencia aditiva de dichos espectros en la luz blanca.

14. La instalación de iluminación (300, 5000) de la reivindicación 13, en la que al menos uno de dichos espectros preseleccionados tiene un pico espectral máximo de aproximadamente 450 nm. 65

15. La instalación de iluminación (300, 5000) de la reivindicación 13, en la que al menos uno de dichos espectros preseleccionados tiene un pico espectral máximo de aproximadamente 592 nm.

16. La instalación de iluminación (300, 5000) de la reivindicación 1, en la que dicha pluralidad de LED comprenden adicionalmente un LED ámbar.