[發明專利]一種可變色溫全光譜LED光源及燈具

有效

• 申請號: 202110991154.1
• 申請日: 2021-08-26
• 公開（公告）號: CN113739087B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 戴奇;黃瀅瀅;李山山
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: F21K9/64
• 分類號: F21K9/64;F21S10/02;H01L25/075
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

本發明屬于LED照明技術領域，具體為一種可變色溫全光譜LED光源及燈具。本發明全光譜LED光源包括四至六種發光單元，分別用于發出一定強度的光，各種光混合后獲得滿足可變色溫的具有全光譜特征的出射光；各發光單元可獨立控制，發光強度可調；各發光單元光譜具有不同的光譜功率密度分布；發光單元包括單色光LED，以及一定數量的PCLED；PCLED光源所采用的類型數量與所采用的總的發光單元類型數量有關。本發明可獲得具有較好連續性、較高顯色性的可變色溫全光譜光源，并可有效地減少LED種類數量，降低成本，而且全光譜光源的可控性更強，可以滿足不同照明條件下的色溫需求，視覺上達到更接近自然日光的效果。

技術領域

本發明屬于LED照明技術領域，具體涉及一種色溫可變的全光譜光源及燈具。

背景技術

自然日光光譜在各個波段連續，相對傳統人工光光源，可更為真實地還原自然界中的各種色彩信息。同時，充足的自然日光可對人體心理情緒等方面產生積極作用，日間充足的光照刺激可對人體晝夜節律進行有效調節，從而有利于身心健康。自然日光也可有利于植物生長、提高農作物產量。一天當中，自然日光色溫、視覺色彩上產生明顯變化，在晴朗的日間，日出、日落時的自然日光色溫偏低，在3500 K以下、呈暖白色；中午時段色溫最高，在5500 K以上、呈冷白色；上午、下午時段則為中低色溫，大致處于3500 K-5500 K。動態的自然日光色溫變化有利于傳遞時間信息，達到輔助調節人體、動植物節律周期的效果。

由于自然日光在諸多方面的優勢，當前，具有日光特征的全光譜LED照明光源的市場需求日益提升，特別是在日照不足的室內空間、高緯度地區以及地下空間照明方面的應用以及農作物照明方面的應用。全光譜LED光源光譜功率密度分布可達到與自然日光光譜高度接近的效果，通常具有較高連續性、顯色性，是理想的自然日光替代光源。

基于自然日光的光譜特征，實現全光譜LED光源，最常見的為通過對短波段芯片進行激發熒光粉的方式，例如采用藍光或紫外芯片激發熒光粉，該方法雖然可以有效提高顯色指數（Ra）。上述方法需通過熒光粉轉換材料，涉及嚴格比例的熒光粉配比要求或特殊材料的制備，且容易受到材料間相互吸收、環境條件的影響，全光譜方案的實現難度較大，光譜一致性存在一定限制。同時，對于上述通過熒光粉激發獲得全光譜的方法，其光譜固定，同一光源所能實現的色溫條件固定不可調，無法滿足色溫可變的應用需求。另一種方法為盡可能多地采用不同波段的單色光LED進行混合，通道足夠多的情況下可獲得連續性較好、與自然日光光譜日相似度高的全光譜LED光源，但是通道過多會造成成本高、控制復雜。同時，隨著溫度的升高，各波段LED光強的衰減不一致，導致混合光譜發生變化。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種視覺上達到更接近自然日光的效果，且穩定性高，技術成本低的可變色溫全光譜LED光源，以及該全光譜LED光源的燈具。

本發明提供的可變色溫全光譜LED光源（為組模），包括四至六種發光單元，分別用于發出一定強度的光，混合后獲得滿足可變色溫的具有全光譜特征的出射光；各發光單元可獨立控制，發光強度可調；所述各發光單元光譜具有不同的光譜功率密度分布。所述四至六種發光單元，具體地，包括單色光LED以及一定數量的藍光芯片加熒光粉激發實現的LED光源，稱為PCLED（phosphor converted LED）光源。所述PCLED光源，其所采用的類型數量與所采用的總的發光單元類型數量有關，具體地：

發光單元類型為四種時，所述各發光單元均為PCLED光源；

發光單元類型為五種時，其中至少三種為PCLED光源；

發光單元類型為六種時，其中至少兩種為PCLED光源。

本發明中，優選地，上述多種LED中，至少有一種為具有高顯色性的白光光源。本發明中，所述多個發光單元的光譜分別具有不同的峰值波長，且各發光單元的光譜峰值波長之間存在較大的差異（差異不小于5nm），多個發光單元的光譜之間相對強度分布相似度（光譜特征）R均不高于0.95。