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CN110067950A - 一种全光谱led混光系统 - Google Patents

一种全光谱led混光系统 Download PDF

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Abstract

一种全光谱LED混光系统，属于LED光源技术领域；本申请为了改善现有技术中的白光LED光谱连续性差的问题。本申请包括LED灯板，LED灯板的一侧安装反光板，LED灯板的另一侧安装有扩散板，LED灯板包括蓝绿灯板、红光灯板和白光灯板，蓝绿灯板、红光灯板和白光灯板自反光板向扩散板方向依次布置，蓝绿灯板与反光板之间设有第一导光层，红光灯板与蓝绿灯板之间设有第二导光层，红光灯板与白光灯板之间设有第三导光层。本申请的全光谱LED光照系统光谱与日光光谱相接近，混光效果好，光谱连续性强，显色性高。

Description

一种全光谱LED混光系统
技术领域
一种混光系统，属于LED光源技术领域，具体涉及一种全光谱LED混光系统。
背景技术
LED作为一种新型的冷光源，具有灯源单元面较小、抗冲击性能好、光效高、使用寿命长、波长可以覆盖可见光部分、单色性能好、半高全宽窄、发光为非相干光、能够较好地控制发光光谱组成等优点。目前成熟的蓝光激发黄色荧光粉产生白光技术，使得白光LED在光效、显色性方面有了较大改善，但相比太阳光来说仍然有很大差距。因此基于LED合成光谱模拟自然光已经被广泛研究，但在如何提高不同种类LED混光效率方面仍存在亟待解决的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种全光谱LED混光系统，实现了全光谱高效照明，适用于不同场合健康、环保的照明环境需求，应用范围更广。
本发明的一种全光谱LED混光系统，包括LED灯板，LED灯板的一侧安装反光板，LED灯板的另一侧安装有扩散板，所述LED灯板包括蓝绿灯板、红光灯板和白光灯板，所述蓝绿灯板、红光灯板和白光灯板自反光板向扩散板方向依次布置，蓝绿灯板与反光板之间设有第一导光层，红光灯板与蓝绿灯板之间设有第二导光层，红光灯板与白光灯板之间设有第三导光层。
优选的，所述蓝绿灯板上安装有蓝绿LED光源阵列，红光灯板上安装有红光LED光源阵列，白光灯上安装有白光LED光源阵列，蓝绿LED光源为蓝绿LED芯片，红光LED光源为红光LED芯片，白光LED光源为白光LED芯片。
优选的，所述蓝绿光LED光源为主波长为505-515nm蓝绿光LED芯片，红光LED光源以460-480nm的蓝光LED激发发射峰值在680-750的氮化物红色荧光粉产生，白光LED光源以450-470nm的蓝光LED激发发射峰值在580-610的氮化物黄色荧光粉产生。
优选的，所述单颗白光LED光源、单颗蓝绿LED光源与单颗红光LED光源的功率相同，白光灯板上的白光LED光源数量与蓝绿灯板上的蓝绿LED光源数量与红光灯板上的红光LED光源的数量比例为(3-10):1:1。
优选的，所述第一导光层光源侧的层面上设有均匀阵列布置的第一导光点，第二导光层光源侧的层面上设有均匀阵列布置的第二导光点，第三导光层光源侧的层面上设有均匀阵列布置的第三导光点，第一导光点、第二导光点和第三导光点间隔布置。
第一导光层、第二导光层与第三导光层中的导光点均为激光打点所形成的凹点，各个网点大小相同，形状相同，随着光在导光板中不断传输，光通量由于光线从正面射出而不停的减少，在网点大小保持不变的情况下，为了保证出光面的照度均匀，随着离光源距离的增加，网点间距逐渐变小，变得较密。
优选的，第三导光点的数量大于第二导光点的数量大于第一导光点的数量。
优选的，所述第一导光层由若干第一单元导光点构成，第二导光层由若干第二单元导光点构成，第三到光层由若干第三单元导光点构成。
优选的，所述第一单元导光点的数量大于等于10000，第一单元导光点的数量、第二单元导光点和第三单元导光点的数量相同。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
1)本申请采用蓝绿LED光源、红光LED光源和白光LED光源、多层导光层配以反光板和扩散板构成的混光系统，各色LED光源所发出的光分别进入相对应的导光板，经过充分反射混合，混合光线通过所述扩散板发光，形成全光谱照明，实现不同种类LED光源的高效混合，光谱连续性强，显色性高；
2)本申请的LED全光光谱与日光光谱相近，为人眼提供了一种舒适的照明环境；
3)本申请的混光系统结构简单，搭建和使用没有特殊的环境要求，适用于不同场合，满足健康、环保的照明环境的需求，应用范围更广。
附图说明
图1为本发明实施例的的全光谱LED混光系统整体结构示意图；
图2为本实施例的第一导光层、第二导光层和第三导光层的结构示意图；
图3为本实施例各层导光板的单元导光点正面示意图，图3a为第一导光层单元导光点结构示意图，图3b为第二导光层单元导光点结构示意图，图3c为第三导光层单元导光点结构示意图；
图4为本实施例LED灯板的结构示意图；
图5为本实施例白光LED光谱图；
图6为本实施例蓝绿光LED光谱图与氮化物红色荧光粉光谱图；
图7为本实施例混光拟合光谱图；
图8为本实施例混光光谱与日光光谱对比图；
图中，1-LED灯板，11-蓝绿光LED光源，12-红光LED光源，13-白光LED光源，21-第一导光层，22-第一导光层，23-第三导光层，24-第一单元导光点，25-第二单元导光点，26-第三单元导光点，3-反光板，4-扩散板。
具体实施方式
为了详细对本申请进行描述，下面结合附图详细说明本申请的实施例。
本实施例的一种全光谱LED混光系统，如图1所示，包括由下至上依次布置的蓝绿灯板、第一导光层21、蓝绿光灯板、第二导光层22、红光灯板、第三导光层23、白光灯板和扩散板4，蓝绿光灯板、红光灯板和白光灯板均为侧光式结构，蓝绿光灯板、红光灯板和白光灯板构成LED灯板1，蓝绿光LED光源11的反射光由第一导光层21正面导出，红光LED光源12的反射光由第二导光层22正面导出，白光LED光源13的反射光由第三导光层23正面导出；本实施例的反光板3的主体材质为PET材料，扩散板4的材料为聚碳酸酯材料，厚度为1.2mm。
如图4所示，蓝绿灯板结构为在铝基电路板上安装若干蓝绿光LED光源阵列，红光灯板结构为在铝基电路板上安装若干红光LED光源12阵列，白光灯结构为在铝基电路板上安装若干白光LED光源13阵列。
根据格拉斯曼颜色混合定律，如果有两种颜色的光，第一种颜色的光利用光数量为R1，G1，B1的三原色匹配出来，第二种颜色的光可以利用光数量为R2，G2，B21的三原色匹配出来，则这两种颜色光相加混合色可用三原色数量为RGB用以表示，其中R＝R1+R2，G＝G1+G2，B＝B1+B2，R1，G1，B1和R2，G2，B2分别为第一种颜色光和第二种颜色光的三刺激值，颜色相加原理不仅适用于两个颜色相加，而且可用扩展到多种颜色相加。
如图5所示，白光LED光源13具有两个峰值波长，其中主峰波长在600nm左右，次峰波长在450nm左右，在500nm处有一个波谷，整个光谱曲线覆盖了人眼可见光的范围，而所选的蓝绿光LED光源与红光LED光源所处位置刚好是白光LED光谱能量较低的地方，很好的弥补了整体能量在两边的缺失。鉴于以上分析，本发明采用白光LED光源与红光LED光源12和蓝绿光LED光源11结合的组合方式，来模拟日光光谱，实现全光谱，如图8混光光谱与日光光谱对比图所示。
由于波长的大小决定光源光色的不同，光线由于光色的不同，透射比不同，红光透射比小于蓝光透射比，因此将蓝光LED光源11作为第一层光源，红光LED光源12作为第二层光源，白光LED光源13作为主光源为第三层光源。
本实施例的蓝绿光LED光源11的主波长为505-515nm，单颗蓝绿光LED光源11的功率为0.5W，且额定工作电流为150mA，额定工作电压为：2.0-2.6V,，其光源图谱如图6所示；
红光LED光源12以460-480nm的蓝光LED激发发射峰值在680-750的氮化物红色荧光粉产生，单颗红光LED光源的功率为0.5W，且额定工作电流为150mA，额定工作电压为：2.0-2.6V，氮化物红色荧光粉图谱如图6所示；
白光LED光源13以450-470nm的蓝光LED激发发射峰值在580-610的氮化物黄色荧光粉产生，色温为4000K-5000K，显指特性CRI大于90，R9大于80，单颗白光LED光源功率为0.5W，且额定工作电流150mA，工作电压：2.9-3.4V，其光源图谱如图5所示。
本实施例中单颗白光LED光源13、单颗蓝绿光LED光源与单颗红光LED光源12的功率相同，白光灯板上的白光LED光源13数量与蓝绿光灯板上的蓝绿LED光源数量与红光灯板上的红光LED光源12的数量比例为(3-10):1:1。
由于典型的自然光色温通常在3000K-6500K，所以本发明选择色温为4000K-5000K的白光LED光源作为主光源，选择蓝绿光LED光源与红光LED光源以1:1的比例作为辅助光源，在实际应用中三种LED光源数量可根据实际照明环境光照强度要求进行调整；可以通过调节流经蓝绿光LED光源与红光LED光源不同支路的电流改变两种光源的发光强度，进而调整这两种光源的混合比例来与白光LED进行混光，实现对不同色温的自然光模拟。
由图2所示，每层导光层厚度d1＝2mm，每层之间间隔d2根据所选灯珠的封装尺寸而定，所述第一导光层21光源侧的层面上设有矩阵式布置的第一导光点，第二导光层22光源侧的层面上设有矩阵式布置的第二导光点，第三导光层23光源侧的层面上设有矩阵式布置的第三导光点，第一导光点、第二导光点和第三导光点互不遮挡，将点光源的光变成面光源反射出去并与其他颜色光谱混合，形成所需的光谱。
所述第一导光层21、第二导光层22与第三导光层23上的导光点均为激光打点所形成的凹点，各个网点大小相同，形状相同，其原理是立体光栅，立体漫反射。随着光在导光板中不断传输，光通量由于光线从正面射出而不停的减少，在网点大小保持不变的情况下，为了保证出光面的照度均匀，随着离光源距离的增加，网点间距逐渐变小，变得较密。
本实施例中，由于光线由下至上逐渐混合，因此相应的的第二导光点的数量大于第一导光点的数量，第三导光点的数量大于第二导光点的数量。
所述第一导光层由若干第一单元导光点构成，第二导光层由若干第二单元导光点构成，第三到光层由若干第三单元导光点构成。第一单元导光点的数量大于等于10000，第一单元导光点的数量、第二单元导光点和第三单元导光点的数量相同。
本实施例的三层导光板面积相同，第一导光层单元导光点21结构如图3a所示，图中导光点之间的距离沿远离光源的方向逐渐减小，即导光点的密度沿远离光源方向逐渐增大，众多数量的单元导光点纵向阵列排布，同理，第二导光层单元22导光点结构如图3b所示，第三导光层单元23导光点结构如图3c所示。
本发明的实施例的上述描述是为了示例和说明的目的而给出的。它们并不是穷举性，也不意于将本发明限制于这些精确描述的内容，在上述教导的指引下，还可以有许多改动和变化。这些实施例被选中和描述仅是为了最好解释本发明的原理以及它们的实际应用，从而使得本领域技术人员能够更好地在各种实施例中并且使用适合于预期的特定使用的各种改动来应用本发明。因此，应当理解的是，本发明意欲覆盖在下面权利要求范围内的所有改动和等同。

Claims (8)

1.一种全光谱LED混光系统，包括LED灯板，LED灯板的一侧安装反光板，LED灯板的另一侧安装有扩散板，其特征在于：所述LED灯板包括蓝绿灯板、红光灯板和白光灯板，所述蓝绿灯板、红光灯板和白光灯板自反光板向扩散板方向依次布置，蓝绿灯板与反光板之间设有第一导光层，红光灯板与蓝绿灯板之间设有第二导光层，红光灯板与白光灯板之间设有第三导光层。
2.根据权利要求1所述一种全光谱LED混光系统，其特征在于：所述蓝绿灯板上安装有蓝绿LED光源阵列，红光灯板上安装有红光LED光源阵列，白光灯上安装有白光LED光源阵列。
3.根据权利要求2所述一种全光谱LED混光系统，其特征在于：所述蓝绿光LED光源为主波长为505-515nm蓝绿光LED芯片，红光LED光源以460-480nm的蓝光LED激发发射峰值在680-750的氮化物红色荧光粉产生，白光LED光源以450-470nm的蓝光LED激发发射峰值在580-610的氮化物黄色荧光粉产生。
4.根据权利要求3所述一种全光谱LED混光系统，其特征在于：所述单颗白光LED光源、单颗蓝绿LED光源与单颗红光LED光源的功率相同，白光灯板上的白光LED光源数量与蓝绿灯板上的蓝绿LED光源数量与红光灯板上的红光LED光源的数量比例为(3-10):1:1。
5.根据权利要求1所述一种全光谱LED混光系统，其特征在于：所述第一导光层光源侧的层面上设有均匀阵列布置的第一导光点，第二导光层光源侧的层面上设有均匀阵列布置的第二导光点，第三导光层光源侧的层面上设有均匀阵列布置的第三导光点，第一导光点、第二导光点和第三导光点间隔布置。
6.根据权利要求5所述一种全光谱LED混光系统，其特征在于：第三导光点的数量大于第二导光点的数量大于第一导光点的数量。
7.根据权利要求5所述一种全光谱LED混光系统，其特征在于：所述第一导光层由若干第一单元导光点构成，第二导光层由若干第二单元导光点构成，第三到光层由若干第三单元导光点构成。
8.根据权利要求7所述一种全光谱LED混光系统，其特征在于：所述第一单元导光点的数量大于等于10000，第一单元导光点的数量、第二单元导光点和第三单元导光点的数量相同。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111238641A (zh) * 2019-11-20 2020-06-05 四川极智朗润科技有限公司 一种基于白光照明的色轮分光及成像的多光谱成像装置及方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1383480A (zh) * 2000-05-04 2002-12-04 皇家菲利浦电子有限公司 照明系统和显示器
CN201416781Y (zh) * 2009-06-25 2010-03-03 李欣洋 一种使用具有coc透明基材的光学器件的led光源
CN201666514U (zh) * 2010-03-12 2010-12-08 中强光电股份有限公司 背光模块
CN101950097A (zh) * 2009-07-10 2011-01-19 索尼公司 显示设备及平面照明设备
US20140160728A1 (en) * 2011-08-17 2014-06-12 Samsung Electronics Co., Ltd Light emitting apparatus
CN106907582A (zh) * 2017-02-22 2017-06-30 横店集团得邦照明股份有限公司 一种全光谱led照明灯
CN107436494A (zh) * 2017-09-19 2017-12-05 苏州苏大维格光电科技股份有限公司 3d显示装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1383480A (zh) * 2000-05-04 2002-12-04 皇家菲利浦电子有限公司 照明系统和显示器
CN201416781Y (zh) * 2009-06-25 2010-03-03 李欣洋 一种使用具有coc透明基材的光学器件的led光源
CN101950097A (zh) * 2009-07-10 2011-01-19 索尼公司 显示设备及平面照明设备
CN201666514U (zh) * 2010-03-12 2010-12-08 中强光电股份有限公司 背光模块
US20140160728A1 (en) * 2011-08-17 2014-06-12 Samsung Electronics Co., Ltd Light emitting apparatus
CN106907582A (zh) * 2017-02-22 2017-06-30 横店集团得邦照明股份有限公司 一种全光谱led照明灯
CN107436494A (zh) * 2017-09-19 2017-12-05 苏州苏大维格光电科技股份有限公司 3d显示装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111238641A (zh) * 2019-11-20 2020-06-05 四川极智朗润科技有限公司 一种基于白光照明的色轮分光及成像的多光谱成像装置及方法

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