一种按谱发光灯具及按谱发光方法与流程

本发明涉及照明领域，特别涉及一种按谱发光灯具及按谱发光方法。

背景技术：

1、随着led照明技术的不断发展，照明不仅要高效节能，健康舒适的光色质量也越来越受到人们关注。针对新技术的不断涌现，人们对照明光品质及舒适度提出了更高要求，特别是针对健康照明的要求在不断提高。

2、全光谱照明是当前led照明基于健康照明需求不断趋近的目标，全光谱照明，顾名思义，是一种光谱中包含所有可见光、紫外光和红外光的照明方式。其最大特点就是趋近于自然光谱的特性，与传统的led照明相比，全光谱照明更接近于太阳光的色彩平衡，可以提供更为真实、自然的照明效果。这种照明方式对于人的视觉健康和舒适度有着积极的影响，同时也有助于提高工作效率和减少疲劳。全光谱照明的应用范围广泛，包括但不限于医疗、教育、娱乐和建筑等领域。同时，随着科技的不断发展和人们对健康和环保意识的不断提高，全光谱照明的应用范围也将进一步扩大，例如，随着人工智能技术的不断发展，全光谱照明的智能化控制也将成为未来的重要发展方向。

3、总而言之，全光谱照明是当前led照明的发展方向，具有广泛的应用前景和重要的社会意义。然而，就全光谱照明的发展现状而言，一方面，当前的全光谱照明灯具的发光光谱单一，无法模拟太阳光照随时间、地理坐标、天气、环境等因素的自然变化，因而可能会因长时间使用造成人体的生理紊乱；另一方面，当前的全光谱照明灯具对太阳光谱的还原度低，具体表现为当前的全光谱照明灯具在显色指数上的缺陷。其中显色指数是通过既定的15种颜色r1-r15，来测量灯光对于这15种颜色的还原能力，还原能力越强则数值越接近100，理论上太阳光的显色指数就是100。led灯的显色指数，要看它光谱与同色温的标准光源(5000k及以上为理论太阳光，5000k以下为黑体光)光谱相似程度，完全相似则显色指数100，相似程度越差则显色指数越低。现在市面上的人造灯光，标明显色指数≥90的很多，在专业影视灯光这个对显指要求极高的领域，更是绝大多数品牌都能做到显色指数≥90，部分优质灯光能做到≥95的显色指数。然而市面上灯光所标明的显色指数，多属于一般显色指数，取的仅是r1-r8显色指数的平均值，对这8种颜色的高还原能力，确实能够满足普通的颜色还原需求，但在色彩鲜明、又对颜色准确还原要求极高的场合，比如拍摄电影电视广告、电视台演播室、图片摄影和一些特殊照明场景如博物馆、画廊、奢侈品、红木家具、印刷印染厂、染发店等等，同时对r9-r15的饱和色和肤色也有更高的还原要求，均需要达到90以上，这样才能确保光源对人物肤色和物体本色具有高度的还原性，不至于偏色。也就是说，只有r1-r8的一般显色指数达到95以上，同时r9-r15(特别是r9饱和红和r12饱和蓝)能达到90以上，才能真正实现媲美太阳光的色彩还原能力，但市面上极少有灯光品牌能够将r9-r15的特殊显色指数提升到90以上。

技术实现思路

1、本发明的一个目的在于提供一种按谱发光灯具及按谱发光方法，其中所述按谱发光灯具基于所述按谱发光方法能够按给定的光谱以高光谱还原度发光而依不同的给定的光谱，或依给定的光谱的动态变化具有相应的发光光谱，即所述按谱发光灯具的发光光谱能够高度还原给定的光谱，具体在给定的光谱为太阳光光谱的状态，所述按谱发光灯具在r1-r15的显色指数均满足大于90而呈现出高显色指数的全光谱照明特性。

2、本发明的另一个目的在于提供一种按谱发光灯具及按谱发光方法，其中所述按谱发光灯具的发光光谱能够高度还原给定的光谱而依给定的光谱被调节，即本发明提出了一种按谱发光的照明调节概念，区别于传统照明调节中的亮度调节和色温调节，按谱发光的照明调节方式是对给定的光谱的选择而更能够适应和匹配使用者对自然光照条件的需求表达。

3、本发明的另一个目的在于提供一种按谱发光灯具及按谱发光方法，其中所述按谱发光灯具基于所述按谱发光方法能够按给定的光谱以高光谱还原度发光，对应在给定的光谱被更换或具有动态变化的状态，所述按谱发光灯具的发光光谱具有相应的变化，因而所述按谱发光灯具能够依不同的给定的光谱，或依给定的光谱的动态变化满足不同的照明需求。

4、本发明的另一个目的在于提供一种按谱发光灯具及按谱发光方法，其中所述按谱发光灯具中给定的光谱可以是预存于所述按谱发光灯具中的光谱信息，也可以是外载于网络或移动存储介质的光谱信息，对应所述按谱发光灯具中，对给定的光谱的设定方式灵活多样，以便于在不同的安装环境实现对给定的光谱的设定，因而具有更好的适用性。

5、本发明的另一个目的在于提供一种按谱发光灯具及按谱发光方法，其中所述按谱发光灯具具有多个光源，在各光源分别具有相应的至少一发射峰值波长的状态，所述按谱发光灯具的光源具有多种发射峰值波长，其中所述按谱发光方法基于分波段微积分的思想，依对给定的光谱中满足一定能量变化要求的吸收峰的识别，以吸收峰的波长为界划分一级波段bm，和在各所述一级波段微分多个二级波段bmn，以及积分获取各二级波段bmn的光谱能量emn，并在选择所述按谱发光灯具的光源，或微分所述二级波段bmn时，满足所述光源具有与各所述二级波段bmn的波长中值趋近而相互匹配的发射峰值波长，因而能够基于对相应所述光源的辐射通量与对应的所述二级波段bmn的光谱能量emn的匹配设置，实现按谱发光的照明调节，并使得相应所述按谱发光灯具的发光光谱能够高度还原给定的光谱。

6、本发明的另一个目的在于提供一种按谱发光灯具及按谱发光方法，其中依所述按谱发光方法选择所述按谱发光灯具的光源，或微分所述二级波段bmn时，满足所述光源具有与各所述二级波段bmn的波长中值趋近而相互匹配的发射峰值波长，也就是说，所述按谱发光方法在所述按谱发光灯具的光源已经被选定的状态，以相应所述光源的发射峰值波长为波长中值微分所述二级波段bmn，或在微分所述二级波段bmn后，选择具有与各所述二级波段bmn的波长中值趋近而相互匹配的发射峰值波长的光源，因此，所述按谱发光方法既适用于所述按谱发光灯具的发光方法，也适用于所述按谱发光灯具的制造方法。

7、为实现以上至少一目的，根据本发明的一个方面，本发明提供一种按谱发光方法，所述按谱发光方法包括以下步骤：

8、(a)给定按谱发光灯具一光谱，其中给定的光谱在辐射能量值上随着波长的变化具有以波峰和波谷形态呈现的吸收峰；

9、(b)依对给定的光谱中满足一定能量变化要求的吸收峰的识别，以吸收峰的波长为界划分一级波段bm；

10、(c)在各所述一级波段bm微分多个二级波段bmn，其中所述按谱发光灯具的光源具有与各所述二级波段bmn的波长中值趋近而相互匹配的发射峰值波长，其中记各所述二级波段bmn的起始波长为λmns，终止波长为λmne，则各所述二级波段bmn的波长中值为λmns+(λmne-λmns)/2；

11、(d)积分获取各二级波段bmn的光谱能量emn；以及

12、(e)将相应所述光源的辐射通量与对应的所述二级波段bmn的光谱能量emn相匹配。

13、在一实施例中，其中在所述步骤(a)中，进一步包括对给定的光谱的归一化处理而以归一化相对光谱为最终给定的光谱。

14、在一实施例中，其中在所述步骤(b)中，识别的所述吸收峰是以波谷形态呈现的吸收峰。

15、在一实施例中，其中在所述步骤(c)中，各所述二级波段bmn的带宽对应(λmne-λmns)满足2nm≤(λmne-λmns)≤50nm。

16、在一实施例中，其中在所述步骤(c)中，所述按谱发光灯具的光源具有与各所述二级波段bmn的波长中值在10nm差值范围内趋近的发射峰值波长而相互匹配。

17、在一实施例中，中在所述步骤(d)中，依简化公式积分获取各二级波段bmn的光谱能量emn，其中为给定的光谱中的相对辐射能量值。

18、在一实施例中，其中在所述步骤(c)中，在所述按谱发光灯具已经被制造的状态，对应所述按谱发光灯具的光源已经被选定而具有多种发射峰值波长时，以相应所述光源的发射峰值波长为波长中值微分所述二级波段bmn，以使得所述按谱发光灯具的光源具有与各所述二级波段bmn的波长中值趋近而相互匹配的发射峰值波长。

19、在一实施例中，其中在所述步骤(c)中，在所述按谱发光灯具已经被制造的状态，对应所述按谱发光灯具的光源已经被选定而具有多种发射峰值波长时，在微分所述二级波段bmn后，选择具有与各所述二级波段bmn的波长中值趋近的发射峰值波长的光源作为所述按谱发光灯具的实际发光光源，以使得所述按谱发光灯具的实际发光光源具有与各所述二级波段bmn的波长中值趋近而相互匹配的发射峰值波长。

20、在一实施例中，其中在所述步骤(c)中，在各所述一级波段bm微分多个二级波段bmn后，进一步包括步骤：

21、选择具有与各所述二级波段bmn的波长中值趋近的发射峰值波长的光源作为所述按谱发光灯具的光源。

22、在一实施例中，其中在单一光源基于不同led芯片的组合具有多种发射峰值波长的状态，以该单一光源等效作为所述按谱发光灯具的具有不同发射峰值波长的多个光源，其中该单一光源的各所述led芯片的辐射功率被独立可调地设置，对应在所述步骤(e)中，对各发射峰值波长的光源的辐射通量的设置等效对应于对该单一光源中相同发射峰值波长的led芯片的辐射功率的设置。

23、在一实施例中，其中在单一光源基于其封装硅胶中不同的波长转换材料的组合具有多种发射峰值波长的状态，以该单一光源等效作为所述按谱发光灯具的具有不同发射峰值波长的多个光源，对应在所述步骤(e)中，各发射峰值波长的光源的辐射通量等效对应于相同发射峰值波长的波长转换材料与封装硅胶的质量比。

24、在一实施例中，其中在所述步骤(b)中，所述一级波段bm中的一个一级波段b1以吸收峰的波长431nm和486nm为界。

25、在一实施例中，其中根据所述步骤(c)，在所述一级波段b1微分四个二级波段b11、b12、b13以及b14，其中二级波段b11、b12以及b13的带宽为10nm，二级波段b14的带宽为25nm，对应二级波段b11、b12、b13以及b14的区间波长范围分别为431nm至441nm、441nm至451nm、451nm至461nm以及461nm至486nm，则二级波段b11的波长中值为436nm，二级波段b12的波长中值为446nm，二级波段b13的波长中值为456nm，二级波段b14的波长中值为473.5nm。

26、在一实施例中，其中选择发射峰值波长分别处于436±5nm、446±5nm、456±5nm以及473.5±5nm范围的led芯片作为所述按谱发光灯具的光源，以获得与各所述二级波段的波长中值相匹配的发射峰值波长，并以发射峰波长分别处于495±5nm、535±5nm以及655±5nm的荧光粉同时对led芯片做波长转换匹配，以获得与所述一级波段b1之外的波段相匹配的发射峰值波长。

27、在一实施例中，其中在所述步骤(b)中，所述一级波段bm中的一个一级波段b2以吸收峰的波长686nm和850nm为界。

28、在一实施例中，其中根据所述步骤(c)，在所述一级波段b2微分八个二级波段b21、b22、b23、b24、b25、b26、b27以及b28，其中二级波段b21、b22、b23、b24、b25、b26以及b27的带宽为20nm，二级波段b28的带宽为24nm，对应二级波段b11、b12、b13、b14、b21、b22、b23、b24、b25、b26、b27以及b28的区间波长范围分别为686nm至706nm，706nm至726nm，726nm至746nm，746至766nm，766至786nm，786至806nm，806至826nm以及826至850nm，则二级波段b21、b22、b23、b24、b25、b26、b27以及b28的波长中值分别为696nm、716nm、736nm、756nm、776nm、796nm、816nm以及838nm。

29、在一实施例中，其中选择发射峰值波长分别处于所述二级波段b11、b12、b13、b14、b21、b22、b23、b24、b25、以及b28的波长范围内的led芯片作为所述按谱发光灯具的光源，并选择发射峰波长分别处于736±5nm、796±5nm和816±5nm范围的荧光粉对led芯片做波长转换匹配，以获得与各所述二级波段的波长中值相匹配的发射峰值波长。

30、在一实施例中，进一步以发射峰波长分别处于495±5nm、525±5nm、535±5nm、554±5nm、605±5nm以及655±5nm范围的荧光粉对led芯片做波长转换匹配，以获得与所述一级波段b1和所述一级波段b2之外的波段相匹配的发射峰值波长。

31、根据本发明的另一个方面，本发明还提供一种按谱发光灯具，所述按谱发光灯具具有多个光源，在各光源分别具有相应的至少一发射峰值波长的状态，所述按谱发光灯具的光源具有多种发射峰值波长，其中所述按谱发光灯具依以下步骤发光：

32、(a)给定所述按谱发光灯具一光谱；

33、(b)依对给定的光谱中满足一定能量变化要求的吸收峰的识别，以吸收峰的波长为界划分一级波段bm；

34、(c)在各所述一级波段bm微分多个二级波段bmn，其中所述按谱发光灯具的光源具有与各所述二级波段bmn的波长中值趋近而相互匹配的发射峰值波长，其中记各所述二级波段bmn的起始波长为λmns，终止波长为λmne，则各所述二级波段bmn的波长中值为λmns+(λmne-λmns)/2；

35、(d)积分获取各二级波段bmn的光谱能量emn；以及

36、(e)将相应所述光源的辐射通量与对应的所述二级波段bmn的光谱能量emn相匹配。

37、在一实施例中，其中在所述步骤(a)中，进一步包括对给定的光谱的归一化处理而以归一化相对光谱为最终给定的光谱。

38、在一实施例中，其中在所述步骤(c)中，各所述二级波段bmn的带宽对应(λmne-λmns)满足10nm≤(λmne-λmns)≤40nm。

39、在一实施例中，其中在所述步骤(c)中，所述按谱发光灯具的光源具有与各所述二级波段bmn的波长中值在5nm差值范围内趋近的发射峰值波长而相互匹配。

40、在一实施例中，其中在所述步骤(d)中，依简化公式积分获取各二级波段bmn的光谱能量emn，其中为给定的光谱中的相对辐射能量值。

41、在一实施例中，其中在所述步骤(c)中，以相应所述光源的发射峰值波长为波长中值微分所述二级波段bmn，以使得所述按谱发光灯具的光源具有与各所述二级波段bmn的波长中值趋近而相互匹配的发射峰值波长。

42、在一实施例中，其中至少一所述光源基于其封装硅胶中不同的波长转换材料的组合具有多种发射峰值波长。

43、在一实施例中，其中至少一光源基于不同led芯片的组合具有多种发射峰值波长，其中该光源的各所述led芯片的辐射功率被独立可调地设置，对应在所述步骤(e)中，对各发射峰值波长的光源的辐射通量的设置等效对应于对该光源中相同发射峰值波长的led芯片的辐射功率的设置。

44、通过对随后的描述和附图的理解，本发明进一步的目的和优势将得以充分体现。