一種可調(diào)色溫的高顯色性白光led照明系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于半導(dǎo)體照明【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種可調(diào)色溫的高顯色性白光LED照明系統(tǒng)。其包含3組LED光源，每組LED光源由一個(gè)獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)器供電，每個(gè)驅(qū)動(dòng)器由一個(gè)控制通道進(jìn)行控制；每組LED光源包含n（n≥2）個(gè)不同波長(zhǎng)的LED單元，這n個(gè)LED單元的光輸出比例是恒定的；3個(gè)控制通道可以通過(guò)調(diào)節(jié)各自電流大小，以改變對(duì)應(yīng)的各組LED光源的光輸出比例，從而得到不同色溫的白光。本發(fā)明的白光LED照明系統(tǒng)色容差SDCM≤7，顯色指數(shù)Ra≥85，第九種特殊顯色指數(shù)R9≥85，色溫可調(diào)范圍為2000-10000K，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，器件少成本低，容易實(shí)現(xiàn)并推廣。
【專利說(shuō)明】—種可調(diào)色溫的高顯色性白光LED照明系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體照明【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種高顯色性白光LED照明系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]LED相比于諸如白熾燈和熒光燈等傳統(tǒng)光源具有多方面的巨大優(yōu)勢(shì)，包括光效高、壽命長(zhǎng)、開(kāi)關(guān)快、易控制、體積小等，因此基于LED的白光照明設(shè)備正日益應(yīng)用于室內(nèi)照明和室外照明領(lǐng)域，為實(shí)現(xiàn)智能照明提供了基礎(chǔ)。
[0003]以往，傳統(tǒng)的RGB三基色混合白光雖然具有較高的輻射光效，但缺少黃光波段，導(dǎo)致顯色指數(shù)較低，特別是第九種特殊顯色指數(shù)R9很低，不適用于一般照明用途。而目前普遍使用的LED白光技術(shù)是利用藍(lán)光LED (峰值波長(zhǎng)約440-480 nm)激發(fā)YAG熒光粉，熒光粉吸收藍(lán)光后發(fā)出的黃光與透射過(guò)熒光粉的部分藍(lán)光混合后產(chǎn)生白光。這種方法有效補(bǔ)充了黃光波段，顯色指數(shù)達(dá)到了 70以上，甚至80以上。但是，相對(duì)于顯色指數(shù)接近100的白熾燈和鹵鎢燈，這種白光LED在還原色彩方面的能力仍顯不足。因此，有必要研發(fā)新型白光LED以滿足人們對(duì)于照明品質(zhì)日趨苛刻的要求。
[0004]專利US5851063中提出了一種使用4個(gè)LED混合產(chǎn)生白光的方法，其中第I個(gè)LED峰值波長(zhǎng)在440-450 nm范圍內(nèi)，第2個(gè)LED峰值波長(zhǎng)在455-505 nm范圍內(nèi)，第3個(gè)LED峰值波長(zhǎng)在555-565 nm范圍內(nèi)，第4個(gè)LED峰值波長(zhǎng)在610-620 nm范圍內(nèi)。由此，在4個(gè)LED系統(tǒng)特定的某些相對(duì)強(qiáng)度下，可獲得顯色指數(shù)大于85的白光?？墒?，這種方法在高顯色性下可獲得的色溫非常有限，實(shí)用性不強(qiáng)。專利W02013140296提出了一種由3個(gè)或以上的LED組成的白光源，其中至少一個(gè)LED由藍(lán)光+熒光粉獲得偏綠的白光，至少一個(gè)LED由藍(lán)光+熒光粉獲得偏藍(lán)的白光，和至少一個(gè)LED發(fā)出紅色光或琥珀色光。由此產(chǎn)生的白光具有85以上的顯色指數(shù)和貼近黑體線色坐標(biāo)。可是，熒光粉的大量使用可能帶來(lái)色漂的問(wèn)題，光色的穩(wěn)定性難以保證。專利US20100072900提出了一種使用6個(gè)LED產(chǎn)生3種原色(如RGB)來(lái)混合產(chǎn)生光的方法。每種原色分別由2個(gè)LED產(chǎn)生，通過(guò)反饋控制這2個(gè)LED的能量比例，來(lái)穩(wěn)定原色的色坐標(biāo)不變，由此再將3種原色按一定比例混合產(chǎn)生白光。雖然6個(gè)LED的使用使得光譜更寬，可以獲得較好的照明效果，并且解決了色漂問(wèn)題，但過(guò)多的控制通道卻使得此種光源控制難度較高，并不容易實(shí)現(xiàn)。專利US20130207570提出了一種使用4個(gè)LED混合產(chǎn)生預(yù)定光色的方法，其中包括I個(gè)紅光LED，I個(gè)綠光LED，I個(gè)藍(lán)光LED，和一個(gè)白光LED，白光LED可由藍(lán)光激發(fā)YAG熒光粉發(fā)光。通過(guò)調(diào)節(jié)4個(gè)LED的能量權(quán)重可以獲得預(yù)設(shè)色坐標(biāo)的白光，在某些情況下顯色指數(shù)可以達(dá)到90以上。其能量權(quán)重的算法較為復(fù)雜，且需要4通道同時(shí)控制光輸出，技術(shù)難度較高。
[0005]因此，期望研發(fā)一種在獲得較高顯色指數(shù)的同時(shí)兼?zhèn)湟卓刂?、色漂小的特點(diǎn)的白光LED系統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種顯色指數(shù)高，且易控制、色漂小的白光LED照明系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明提供的高顯色性白光LED照明系統(tǒng)，至少包含3組LED光源，每組LED光源包含η (η > 2)個(gè)LED單元，每個(gè)LED單元提供相應(yīng)波長(zhǎng)、強(qiáng)度的可見(jiàn)光，混合得到高顯色性的白光。
[0008]本發(fā)明中，所述3組LED光源分別發(fā)射紅光、黃綠光以及藍(lán)光，其中:
(1)紅光組LED光源至少包含I個(gè)峰值波長(zhǎng)在600- 620 nm范圍內(nèi)的LED單元，以及I個(gè)峰值波長(zhǎng)在620 - 640 nm范圍內(nèi)LED單元，2個(gè)LED單元的光輸出按固定比例混合；
(2)黃綠組LED光源至少包含I個(gè)峰值波長(zhǎng)在510- 560 nm范圍內(nèi)的LED單元，以及I個(gè)峰值波長(zhǎng)在560 - 600 nm范圍內(nèi)LED單元，2個(gè)LED單元的光輸出按固定比例混合；
(3)藍(lán)光組LED光源至少包含I個(gè)峰值波長(zhǎng)在400-460nm范圍內(nèi)的LED單元，以及I個(gè)峰值波長(zhǎng)在460 - 510 nm范圍內(nèi)LED單元，2個(gè)LED單元的光輸出按固定比例混合。
[0009]本發(fā)明中，所述3組LED光源分別由三個(gè)獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)器供電，每個(gè)驅(qū)動(dòng)器由一條控制通道控制，各條控制通道可以通過(guò)調(diào)節(jié)電流大小以改變各組LED光源的光輸出比例。
[0010]本發(fā)明中，所述LED單元的波長(zhǎng)組合，使混合得到的白光的色度靠近黑體光源在色度空間中的點(diǎn)軌跡，色容差SDCM ( 5。
[0011]本發(fā)明中，所述LED單元的波長(zhǎng)組合，使混合得到的白光的顯色指數(shù)Ra ^ 90。
[0012]本發(fā)明中，所述LED單元的波長(zhǎng)組合，使混合得到的白光的第九種特殊顯色指數(shù)R9 ≥ 90。
[0013]本發(fā)明中，通過(guò)改變所述的3組LED光源的光輸出比例，可以調(diào)節(jié)混合后白光的色溫，色溫調(diào)節(jié)范圍為2000-10000 K。
[0014]與現(xiàn)有的LED混光方式或系統(tǒng)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢(shì):
本發(fā)明設(shè)計(jì)的可調(diào)色溫的高顯色性白光LED照明系統(tǒng)，全部使用LED光源進(jìn)行混光，不需要使用熒光粉，避免了熒光粉導(dǎo)致的色漂問(wèn)題，保證了白光LED照明系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0015]本發(fā)明設(shè)計(jì)的可調(diào)色溫的高顯色性白光LED照明系統(tǒng)，采用3組LED光源，每組LED至少包含η (η ^ 2)個(gè)LED單元，豐富了混合后的白光光譜成分，增大了光譜的波長(zhǎng)覆蓋范圍，不僅能有效提高白光的顯色性能，而且能夠拓寬色溫調(diào)節(jié)范圍，滿足不同應(yīng)用場(chǎng)合、照明氛圍對(duì)色溫和顯色性能的需求。
[0016]本發(fā)明設(shè)計(jì)的可調(diào)色溫的高顯色性白光LED照明系統(tǒng)，每組LED光源內(nèi)部所對(duì)應(yīng)的η個(gè)LED單元的光輸出比例是恒定的，所以只采用三條控制通道分別對(duì)3組LED光源進(jìn)行驅(qū)動(dòng)以調(diào)節(jié)這3組光源的光輸出比例，因此簡(jiǎn)化了控制系統(tǒng)，降低了對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求。
[0017]本發(fā)明的白光LED照明系統(tǒng)色容差SDCM ( 7，顯色指數(shù)Ra≥85，第九種特殊顯色指數(shù)R9 ^ 85，色溫可調(diào)范圍為2000-10000 K，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，器件少成本低，容易實(shí)現(xiàn)并推廣。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1-3為本發(fā)明的可調(diào)色溫的高顯色性白光LED照明系統(tǒng)不同色溫的混光示例。
[0019]圖中標(biāo)號(hào):R1，R2—2個(gè)紅光LED單元；G—綠光LED單元；Y—黃光LED單元；Β1，Β2 — 2個(gè)藍(lán)光LED單元。

【具體實(shí)施方式】
[0020]以下所描述的實(shí)施例僅為本發(fā)明的部分實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例而未作出創(chuàng)造性成果的其他所有實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0021 ] 本發(fā)明的可調(diào)色溫的高顯色性白光LED照明系統(tǒng)，采用3組LED光源進(jìn)行混光，其中:
(1)紅光組LED光源包含2個(gè)紅光LED單元Rl、R2，峰值波長(zhǎng)分別為630nm和615nm，半值全寬度(FWHM)分別為20 nm和15 nm，2個(gè)LED單元的光輸出能量峰值比例為R1:R2=4:6 ；
(2)黃綠組LED光源包含I個(gè)綠光LED單元，峰值波長(zhǎng)為540nm, FffHM為30 nm,以及I個(gè)黃光LED單元，峰值波長(zhǎng)為580 nm, FffHM為20 nm, 2個(gè)LED單元的光輸出能量峰值比例為 G:Y=6:4 ；
(3)藍(lán)光組LED光源包含2個(gè)藍(lán)光LED單元B1、B2，峰值波長(zhǎng)分別為450nm和480 nm,FWHM均為20 nm，2個(gè)LED單元的光輸出能量峰值比例為B1:B2=5:5。
[0022]每組LED光源由I個(gè)控制通道進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，調(diào)節(jié)3組LED光源的光輸出比例，可以得到不同色溫的高顯色性白光，如圖1所示。該種混色方法可調(diào)節(jié)的色溫范圍在2500-9500K，色容差SDCM≤3，顯色指數(shù)Ra≥85，R9≥86。特別值得注意的是，色溫在4000-7500時(shí)Ra≥90;而除了 7000 K和8000 K左右，其他色溫下白光的R9>90。
【權(quán)利要求】
1.一種可調(diào)色溫的高顯色性白光LED照明系統(tǒng)，其特征在于:包含3組LED光源，每組LED光源包含η個(gè)LED單元，n ^ 2 ;每個(gè)LED單元提供相應(yīng)波長(zhǎng)、強(qiáng)度的可見(jiàn)光，混合得到高顯色性的白光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)色溫的高顯色性白光LED照明系統(tǒng)，其特征在于所述3組LED光源分別發(fā)射紅光、黃綠光以及藍(lán)光，其中: (1)紅光組LED光源至少包含I個(gè)峰值波長(zhǎng)在600- 620 nm范圍內(nèi)的LED單元，以及I個(gè)峰值波長(zhǎng)在620 - 640 nm范圍內(nèi)LED單元，2個(gè)LED單元的光輸出按固定比例混合； (2)黃綠組LED光源至少包含I個(gè)峰值波長(zhǎng)在510- 560 nm范圍內(nèi)的LED單元，以及I個(gè)峰值波長(zhǎng)在560 - 600 nm范圍內(nèi)LED單元，2個(gè)LED單元的光輸出按固定比例混合； (3)藍(lán)光組LED光源至少包含I個(gè)峰值波長(zhǎng)在400-460nm范圍內(nèi)的LED單元，以及I個(gè)峰值波長(zhǎng)在460 - 510 nm范圍內(nèi)LED單元，2個(gè)LED單元的光輸出按固定比例混合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)色溫的高顯色性白光LED照明系統(tǒng)，其特征在于所述3組LED光源分別由三個(gè)獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)器供電，每個(gè)驅(qū)動(dòng)器由一條控制通道控制，各條控制通道可以通過(guò)調(diào)節(jié)電流大小以改變各組LED光源的光輸出比例。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可調(diào)色溫的高顯色性白光LED照明系統(tǒng)，其特征在于所述LED單元的波長(zhǎng)組合，使混合得到的白光的色坐標(biāo)靠近色品圖中的黑體色坐標(biāo)的軌跡，色容差 SDCM ( 5。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可調(diào)色溫的高顯色性白光LED照明系統(tǒng)，其特征在于所述LED單元的波長(zhǎng)組合，使 混合得到的白光的顯色指數(shù)Ra≤85。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可調(diào)色溫的高顯色性白光LED照明系統(tǒng)，其特征在于所述LED單元的波長(zhǎng)組合，使混合得到的白光的第九種特殊顯色指數(shù)R9 ^ 85。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可調(diào)色溫的高顯色性白光LED照明系統(tǒng)，其特征在于所述的3組LED光源通過(guò)改變光輸出比例，調(diào)節(jié)混合后白光的色溫，色溫調(diào)節(jié)范圍為2000-10000K0
【文檔編號(hào)】F21S2/00GK104075162SQ201410316021
【公開(kāi)日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月4日
【發(fā)明者】張善端, 韓秋漪, 金宇章, 楊軍鵬 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué), 江蘇林洋電子股份有限公司