专利名称：高显色指数高亮度照明设备及其实现多色温调节的方法
高显色指数高亮度照明设备及其实现多色温调节的方法技术领域 本发明涉及光源的控制或调节技术，尤其涉及具有多色温白光输出 的照明设备光源及其对出射白光进行颜色调节的方法。
背景技术：
以LED (发光二极管)为代表的半导体照明光源可在驱动电功率作 用下发光(例如但不限于可见光)，为绿色无污染的干净节能光源，在装饰照明、舞台照明 和投影机光源中，已有着广阔的应用。目前利用LED来合成白光的方案主要包括两种其一，利用红、蓝、绿三基色LED来 合成白光，具有便于调节颜色的优点。其二，使用蓝色LED来激发荧光粉产生黄色受激发光 以合成白光，光输出具有高亮度或高效率的优点。一般来说，采用上述两种方案合成的白光 光源的显色指数都达不到80。考虑到白炽灯的显色指数为99，若为节能起见以现有LED白 光光源来替代白炽灯无疑受到显色指数变劣的制约。另外在例如但不限于博物馆或演播室 照明等要求高显色指数的特殊照明场合，现有LED白光光源也不能完全胜任。在照明领域，存在与光的颜色密切相关的几个参数。参数之一为色温，决定了光的 色调，例如决定了白光是偏黄(如白炽灯)，还是偏青(如节能灯)之差别。通常，白炽灯的 色温为3200K左右，晴天日光的色温约为6500K。参数之二为Duv(色温偏差)。以图Ia为 例，外围曲线标示了光波长；中间的曲线为黑体曲线。该黑体曲线上每一色坐标点所对应的 光都可以称为白光，不同的是它们具有不同色温。图Ib为图Ia中黑体曲线的的局部放大， 各条与黑体曲线成一定角度相交的直线为等色温线。以6000K的等色温线为例，该直线上 每一色坐标点所对应的光的色温均为6000K，但A点和B点的颜色明显不同，说明光的颜色 还取决于其色坐标到黑体曲线上相同色温点之间的距离(即Duv)。灯光的Duv是有标准规 定的，这里不作展开。考虑到白光光源光输出的目标颜色均在黑体曲线上，本说明默认光源 要实现的颜色的Duv为0，因此只使用色温指标来说明白光，例如6000K的白光对应的是黑 体曲线上6000K的色坐标点。另外一个与光的颜色有关的参数为显色指数，指光源输出光照射到物体上使物体 显示出其本来颜色的能力。该参数指标衡量了灯光的色彩表现力。以图2中的粗黑实线所 示的白光1的光谱为例该白光是按美国专利US 5，998，925所公开的方案，由蓝光LED与 YAG荧光粉获得；可见600nm波长以上的红光在其光谱成分中占比较小。当这种光照射到 鲜红色物体(对应波长为650nm左右)上时，会使物体看上去显得暗淡无光、不鲜亮。为了兼顾光源的高亮度和高显色指数，业界对上述第二种方案进行改进。例如上 述实施例中白光1的显色指数低于75，主要是因为该白光的光谱中缺乏红色成分，因此业 界采用在YAG荧光粉中掺入红色荧光粉的做法来实现高显色指数(甚至可高于90)。以图 2中细实线或粗浅实线所示的白光2、3为例，分别为加入不同成分和含量的红光荧光粉后 的白光光谱。这些白光所对应的颜色参数示于下表
色温/K显色指数白光1646472. 8
权利要求
1.一种高显色指数高亮度照明设备，包括基于光波长转换的第一光源，该第一光源 包括激发光源及受激产生黄光的光波长转换材料；还包括提供红光的第二光源；其特征在 于所述第一光源的出射光在CIE1931色度系统中的色坐标落在由色坐标点(0.32， 0. 345)、(0. 4,0. 395)、(0. 465,0. 42)、(0. 52，0. 48)、(0. 4,0. 6)及(0. 265,0. 35)顺序连线 组成的多边形的范围内；还包括提供蓝光或青光的第三光源；该第一、第二和第三光源的输出光合光成一束，用 作为该照明设备的照明出射光。
2.根据权利要求1所述的高显色指数高亮度照明设备，其特征在于所述光波长转换材料包括荧光粉或发光染料或纳米发光材料。
3.根据权利要求1或2所述的高显色指数高亮度照明设备，其特征在于所述光波长转换材料包括YAG:Ce荧光粉；或者包括YAG:Ce荧光粉和至少一种峰值波 长在580nm 680nm的红色或橙色光波长转换材料。
4.根据权利要求1所述的高显色指数高亮度照明设备，其特征在于所述第二光源提供的光的峰值波长在580nm 700nm之间；第三光源提供的光的峰值 波长在420nm 500nm之间；第一光源的激发光源提供的光的峰值波长在250nm 500nm 之间。
5.根据权利要求1所述的高显色指数高亮度照明设备，其特征在于所述第一光源还包括滤光片或滤光膜，限制该第一光源的出射光中所包括的来自所述 激发光源的光的成份。
6.根据权利要求1所述的高显色指数高亮度照明设备，其特征在于还包括颜色传感器，对所述照明出射光进行采样，将该照明出射光的颜色信息转换成 电信号并输出往反馈控制运算电路；所述反馈控制运算电路输出一路或一路以上的控制 调节信号往所述第一、第二或第三光源的发光源驱动电路，以控制该第一、第二或第三光源 的光输出功率。
7.一种实现多色温调节的方法，用于高显色指数高亮度照明设备，其特征在于，包括步骤a.设置使该照明设备的照明出射光为来自三路光源的合光；其中第一光源包括激发 光源及受激产生黄光的光波长转换材料，第二光源提供红光，第三光源提供蓝光或青光；b.确定各预定时段该照明设备所要提供的具有不同色温的照明出射光，将该照明出射 光的颜色信息存储为与时间相关的参数标准值；c.采样当前照明出射光的颜色信息，将该颜色信息转换成电信号并传送到反馈控制运 算电路与当前时段对应的参数标准值进行比较；d.所述反馈控制运算电路输出控制调节信号往所述第一、第二或第三光源的发光源驱 动电路，若所述比较的结果不符，则该反馈控制运算电路改变所述控制调节信号的大小，以 调节该第一、第二或第三光源的光输出功率，继续步骤C直到所述比较的结果相符。
8.根据权利要求7所述实现多色温调节的方法，其特征在于所述第一光源的光波长转换材料的受激发光的色坐标大致为(0.43，0.46)；第三光源 输出光的主波长大致为475nm，色坐标大致为(0. 11，0.08)；第二光源输出光的主波长大致为625nm，色坐标大致为(0. 7,0. 3)
9.根据权利要求7所述实现多色温调节的方法，其特征在于所述第一、第二或第三光源采用LED或LED阵列为发光源；相应地，步骤d中，控制调节 信号调节各光源的光输出功率的方式包括控制LED的点亮数目、控制LED的电流大小或控 制LED驱动电流的脉冲宽度或占空比。
10.根据权利要求7所述实现多色温调节的方法，其特征在于步骤a中，所述第一光源提供的出射光包括受激发光或/和部分未被光波长转换材料 吸收的激发光。
全文摘要
一种高显色指数高亮度照明设备及其实现多色温调节的方法，所述照明设备包括基于光波长转换的第一光源，提供红光的第二光源；尤其是，还包括提供蓝光或青光的第三光源，该第一、第二和第三光源的输出光合光成一束，用作为该照明设备的照明出射光；第一光源提供高效黄光。为实现调节，将各预定时段该照明设备所要提供的出射光的颜色信息存储为与时间相关的参数标准值；采样当前照明出射光的颜色信息，与所述参数标准值进行比较；反馈控制运算电路根据所述比较结果来调节该第一、第二或第三光源的光输出功率。使用本发明，灯光照明实现较宽范围内的色温调节，低成本地实现多项指标的高要求。
文档编号F21S2/00GK102141210SQ201019164049
公开日2011年8月3日 申请日期2010年2月1日 优先权日2010年2月1日
发明者许颜正 申请人:深圳市光峰光电技术有限公司