一种颜色参数可调的LED光源及其调节方法与流程

本发明涉及LED照明技术领域，尤其涉及一种颜色参数可调的LED光源及其调节方法。

背景技术：

LED灯箱已经广泛应用在诸如商场、零售店、酒店、博物馆等室内外空间的招牌、引导、展示等各种场景，主要起到展示企业文化、人文风貌、景物景观、广告等作用。针对不同的应用场景，例如苹果公司对其标志、标识、广告灯箱等的品牌形象展示所使用的光源，尤其是白色光源的使用，有着非常细致和严苛的颜色参数要求。因为特定颜色参数的光源，对人的情绪、认知度、对整个室内空间的印象、以及展示内容有重大影响。例如，即使光源的色温相同，其所发出的光的颜色参数也会有多方面的不同。

授权公告号为CN104075162 B的中国发明专利公开了一种可调色温的高显色性白光LED照明系统，其包含3组LED光源，每组LED光源由一个独立的驱动器供电，每个驱动器由一个控制通道进行控制，以改变对应的各组LED光源的光输出比例，从而得到不同色温的白光。其白光LED照明系统色容差SDCM≤7，显色指数Ra≥85，第九种特殊显色指数R9≥85，色温可调范围为2000-10000K。但是其目的是在获得较高显色指数的同时兼备易控制、色漂小的特点的白光，通过这种方法获取的白光，其显色指数Ra为了同时平衡设备的显色指数R9、易控制性以及色漂移并不能达到90以上。

授权公告号为US8928253 B2的美国专利提出了一种使用4个LED混合产生预定光色的方法，其中包括1个RGB LED，1个绿光LED，1个蓝光LED，和一个白光LED，白光LED可由蓝光激发YAG荧光粉发光。通过调节4个LED的能量权重可以获得预设色坐标的白光，在某些情况下显色指数可以达到90以上。一方面，其能量权重的算法较为复杂，且需要4通道同时控制光输出，难以快速准确地调节出应用现场所需要的颜色参数；另一方面，通过其混合产生的白光，虽然显色指数可以达到90以上，但是其Duv(distance from the blackbody line，色坐标点到黑体曲线的距离)并不能与色温、显色性指数同时调节，因此无法无法满足不同应用场景下的特定颜色参数的要求。

技术实现要素：

本发明的目的之一至少在于，针对上述现有技术存在的问题，提供一种颜色参数可调的LED光源及其调节方法，能够通过调节特定的LED单元的光输出比例，同时使LED光源的Duv、色温、显色性指数、以及照度均符合预设的颜色参数的要求。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种颜色参数可调的LED光源，其包括：第一白光LED单元、第二白光LED单元、红光LED单元、绿光LED单元、蓝光LED单元、以及与前述五种LED单元分别连接的控制单元；

所述控制单元用于分别调节前述五种LED单元中一者或多者的电参数值，获取预设的颜色参数值。

优选地，所述红光LED单元、绿光LED单元、蓝光LED单元为一体封装组件；所述第一白光LED单元、第二白光LED单元分别为独立封装组件；或者，前述五种LED单元均为独立封装组件。

优选地，所述第一白光LED单元的相关色温为3850K～6500K，主波长为555nm～575nm，谱线半宽度为14nm～29nm，显色指数Ra为75～93。

优选地，所述第二白光LED单元的相关色温为2700K～3850K，主波长为575nm～595nm，谱线半宽度为146nm～179nm，显色指数Ra为75～95。

优选地，所述红光LED单元的主波长为619-624nm，谱线半宽度为12.1～22.1nm。

优选地，所述绿光LED单元的主波长为520～540nm，谱线半宽度为23.2～33.2nm。

优选地，所述蓝光LED单元的主波长为460～480nm，谱线半宽度为17.9～27.9nm。

优选地，所述颜色参数包括相关色温、色坐标点到黑体曲线的距离Duv、显色指数、以及照度。

优选地，其相关色温为3200K～4800K，Duv为-0.0055～+0.0016，显色指数Ra>90，且照度为3500Lux～4500Lux。

一种调节LED光源颜色参数的方法，其包括：通过根据任一所述的LED光源中的控制单元，分别调节所述LED光源中的第一白光LED单元、第二白光LED单元、红光LED单元、绿光LED单元、以及蓝光LED单元中一者或多者的电参数值，获取预设的颜色参数值。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明至少具有以下有益效果：

通过LED光源中的控制单元，分别调节具有特定光输出参数的第一白光LED单元、第二白光LED单元、红光LED单元、绿光LED单元、以及蓝光LED单元中一者或多者的电参数值，获得特定的LED单元的光输出比例，同时使LED光源的Duv、色温、显色性指数、以及照度均符合预设的颜色参数的要求；并且，本发明的调节控制方式的复杂度低、易于根据现场使用环境随时调节；另外，通过对各个LED单元参数的选择，仅通过五种特定参数范围的LED单元就可以获取预设颜色参数范围的LED光源，能够大幅降低LED光源的成本。

附图说明

图1和图2是根据本发明实施例的颜色参数可调的LED光源的结构示意图；

图3和图4分别是根据本发明实施例的颜色参数可调的LED光源中第一白光LED单元的相对光谱图和色品坐标图；

图5和图6分别是根据本发明实施例的颜色参数可调的LED光源中第二白光LED单元的相对光谱图和色品坐标图；

图7和图8分别是根据本发明实施例的颜色参数可调的LED光源中红光LED单元的相对光谱图和色品坐标图；

图9和图10分别是根据本发明实施例的颜色参数可调的LED光源中绿光LED单元的相对光谱图和色品坐标图；

图11和图12分别是根据本发明实施例的颜色参数可调的LED光源中蓝光LED单元的相对光谱图和色品坐标图；

图13和图14分别是根据本发明实施例的颜色参数可调的LED光源的相对光谱图和色品坐标图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，以使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1和图2所示，本发明一实施例公开的一种颜色参数可调的LED光源的LED单元安装在基板5上。所述LED光源包括：第一白光LED单元1、第二白光LED单元2、红光LED单元31、绿光LED单元32、蓝光LED单元33、以及与前述五种LED单元分别通过基板5上的线路连接的控制单元4。其中，前述五种LED单元可以均匀设置在基板5上，五者之间的间距或者间隔相等或者根据应用场景的不同而设置为两两之间的距离不同。所述控制单元4用于分别调节前述五种LED单元(1、2、31、32、以及33)中一者或多者的电参数值，获取预设的颜色参数值。

在优选的实施方式中，如图1所示，红光LED单元31、绿光LED单元32、蓝光LED单元33为一体封装组件3；所述第一白光LED单元1、第二白光LED单元2分别为独立封装组件，具体地，三者可以呈“品”字形或者“一”字形设置在基板上。或者，如图2所示，前述五种LED单元均为独立封装组件(例如，1、2、31、32、以及33)，具体地，五者可以相互间隔均匀地设置在基板5上，例如，可以在圆周上均匀分布设置，或者排列成矩阵形。

图3和图4分别是发明一实施例提供的一种颜色参数可调的LED光源中第一白光LED单元的相对光谱图和色品坐标图。如图所示，第一白光LED单元的色品坐标：x＝0.3546，y＝0.3673；相关色温TCC＝4725K；主波长λd＝572.5nm；色纯度Pur＝16.6％；质心波长＝562.0nm；色比为R＝17.5％，G＝79.1％，B＝3.4％；峰值波长λp＝445.0nm；谱线半宽度Δλp＝17.9nm；显色指数Ra＝82.3；色容差为4.6SDCM。

图5和图6分别是第二白光LED单元的相对光谱图和色品坐标图。如图所示，第二白光LED单元的色品坐标：x＝0.4252，y＝0.3995；相关色温TCC＝3170K；主波长λd＝582.2nm；色纯度Pur＝47.5％；质心波长＝597.0nm；色比为R＝24.9％，G＝72.0％，B＝3.1％；峰值波长λp＝615.0nm；谱线半宽度Δλp＝163.9nm；显色指数Ra＝92.6；色容差为6.2SDCM。

图7和图8分别是红光LED单元的相对光谱图和色品坐标图。如图所示，红光LED单元的色品坐标：x＝0.6934，y＝0.3045；相关色温TCC＝1001K；主波长λd＝622.1nm；色纯度Pur＝99.4％；质心波长＝630.0nm；色比为R＝96.2％，G＝3.7％，B＝0.0％；峰值波长λp＝630.0nm；谱线半宽度Δλp＝17.1nm；显色指数Ra＝19.5；色容差为182.5SDCM。

图9和图10分别是绿光LED单元的相对光谱图和色品坐标图。如图所示，绿光LED单元的色品坐标：x＝0.1683，y＝0.7289；相关色温TCC＝7829K；主波长λd＝527.0nm；色纯度Pur＝81.5％；质心波长＝524.0nm；色比为R＝0.9％，G＝98.0％，B＝1.1％；峰值波长λp＝520.0nm；谱线半宽度Δλp＝28.2nm；显色指数Ra＝-23.9；色容差为284.8SDCM。

图11和图12分别是蓝光LED单元的相对光谱图和色品坐标图。如图所示，蓝光LED单元的色品坐标：x＝0.1366，y＝0.0748；相关色温TCC＝100000K；主波长λd＝470..1 1nm；色纯度Pur＝94.0％；质心波长＝468.0nm；色比为R＝2.8％，G＝24.7％，B＝72.5％；峰值波长λp＝465.0nm；谱线半宽度Δλp＝22.9nm；显色指数Ra＝-32.4；色容差为115.7SDCM。

基板上的导线将第一白光LED单元、第二白光LED单元、红光LED单元、绿光LED单元、以及蓝光LED单元分别与控制单元连接，通过控制单元分别调节前述五种LED单元中一者或多者的电参数值，例如，增大和/或者减少前述五种LED单元中一者或多者的前向电压值和/或电流值，使五种LED单元的光输出能量比例相同或者不同，以及可以进一步增加或者减少五种LED单元各自的数量，可以使LED光源的颜色参数如下表1所示，其相对光谱图和色品坐标图如图13和图14所示。

表1

在优选的实施方式中，通过选择使用相关色温为3850K～6500K，主波长为555nm～575nm，谱线半宽度为14nm～29nm，显色指数Ra为75～93的第一白光LED单元；相关色温为2700K～3850K，主波长为575nm～595nm，谱线半宽度为146nm～179nm，显色指数Ra为75～95的第二白光LED单元；主波长为619-624nm，谱线半宽度为12.1～22.1nm的红光LED单元；主波长为520～540nm，谱线半宽度为23.2～33.2nm绿光LED单元；以及，主波长为460～480nm，谱线半宽度为17.9～27.9nm蓝光LED单元，并进一步通过LED光源中的控制单元，分别调节所述LED光源中的第一白光LED单元、第二白光LED单元、红光LED单元、绿光LED单元、以及蓝光LED单元中一者或多者的电参数值，可以获取的LED光源的相关色温为3200K～4800K，Duv为-0.0055～+0.0016，显色指数Ra>90，且照度为3500Lux～4500Lux。可见，通过五种特定参数LED单元的选择，可以获取能够满足较为严苛的颜色参数要求的LED光源。

本发明进一步的实施方式公开了一种调节LED光源颜色参数的方法，通过该方法所获取的颜色参数可调的LED光源可以应用于各种需要精确颜色参数控制的场景。例如，在将本发明的LED光源用作苹果零售店Apple Store的白色苹果形状标志的光源时，一方面，可以通过调整第一白光LED单元、第二白光LED单元、红光LED单元、绿光LED单元、以及蓝光LED单元的数量使其均匀分布且与标志形状对应，从而获得均匀的光照参数；另一方面，可以通过控制单元分别调节各个LED单元的光输出能量比例，从而使LED光源的Duv、色温、显色性指数、以及照度均符合预设的颜色参数的要求。

具体地，例如，当第一、第二白色LED单元的数量和额定光输出能量比例相等时，等幅度增大与被照射物体(例如，使用亚克力板制作的苹果形状标志的内表面)对应的第一和第二白色LED单元的前向电流值或提高其电压，并保持红色LED单元电参数不变，从而提高LED光源的照度，而保持LED光源的Duv、色温、显色性指数不变。

在优选的实施方式中，可以进一步通过增大或减小红色LED单元、绿光LED单元、以及蓝光LED单元中一者或者多者的数量和/或光输出能量(例如，通过增大其前向电流或电压)并，从而改变LED光源的Duv、色温、显色性指数。最终，通过设置第一白光LED单元、第二白光LED单元、红光LED单元、绿光LED单元、蓝光LED单元五种LED单元的数量比例和/或改变光能量输出比例，可以获取Duv、色温、显色性指数、以及照度均符合预设的颜色参数要求的LED光源。

以上实施方式仅用于说明本发明的较佳实施例，而非对本发明的限制。相关技术领域的技术人员在不脱离本发明的原则和范围的情况下，做出的各种替换、变型以及改进均应包含在本发明的保护范围之内。