具体实施方式
〔照明装置的实施例〕
请参照图1,其为本发明的照明装置的示意图。照明装置1包括光源11、电源PW与介质层12。介质层12对应于光源11设置,即是介质层12设置于光源11的出光路径上。介质层12实质上可以包围光源11,且介质层12与光源11之间可能还有其他的介质层。另外,电源PW可能是由变压器及交流直流转换器组成,且光源11可以由一个或多个发光二极管所组成,但也可由其他发光源所构成,本发明并不限制于此。
光源11可以安装于基座(图1未绘示)上。电源PW用以供应光源11的电力,以使光源11内的发光二极管发出具有第一色温的第一光线13。第一光线13具有第一主波长与第二主波长,第一主波长小于第二主波长。介质层12掺杂有一调色剂,当第一光线13通过介质层12后,第一主波长的峰值下降幅度大于第二主波长的峰值下降幅度。
换句话说,介质层12实质上为光线可穿透的透明或半透明介质层,其较佳具有不小于60%的透光率,介质层12衰减第一光线13的部分波长的光谱通量,并据此产生具有第二色温的第二光线14,其中第一色温大于第二色温。另外,若第一光线13与黑体辐射线间的色偏差值duv的绝对值大于0.006,则第一光线13通过介质层12后所产生的第二光线14与黑体辐射线间的色偏差值的绝对值会小于第一光线13的色偏差值的绝对值。
因此,倘若光源11中的发光二极管发出的光线为具有较高色温的光线(例如大于6000K),在经过介质层12后,则此光线的色温会大幅地降低。反之,倘若光源11中的发光二极管发出的光线为具有中或低色温的光线(例如小于6000K),在经过介质层12后,则此光线的色温并不会大幅度地降低。换言之,光源11所发出的第一光线13的色温(第一色温)会比第一光线13经过介质层12而形成第二光线14的色温(第二色温)为大。举例来说,第一色温可以是7000K至13000K,而依据介质层12的调色剂浓度与厚度等因素,第二色温可以是5500K至6800K或是6000K至6800K。
介质层12可以依照使用者的需求而更换,因此照明装置1可以依照不同的应用以产生不同色温的第二光线14。同时,制造商可以购买各种发光二极管而不需要购买特定规格的发光二极管来制造照明装置1,从而降低照明装置1的制造成本。
请参照图2,其是本发明的照明装置的第一光线与第二光线的光谱通量(spectral flux)曲线图。在图2中,光源发出第一色温为8770K的第一光线,第一光线通过介质层后产生具有第二色温的第二光线。曲线C21为第一光线的光谱通量曲线,曲线C22至C24分别是在介质层的厚度为0.14毫米(millimeter)、0.28毫米与0.42毫米的情况下的第二光线的光谱通量曲线。
由图2可以得知,介质层会将第一主波长W1(435纳米至473纳米)的光谱通量的峰值大幅度地降低(下降幅度可高达33.2%),然而,第二主波长W2(546纳米至582纳米)的光谱通量的峰值则仅有少量的降低幅度(下降幅度仅达5.6%)。换言之,第一色温为8770K的第一光线在通过介质层后,第一光线中低于500纳米的波段(可被称为蓝色波段,此蓝色波段包含第一主波长W1)的光谱通量衰减的幅度大于高于500纳米的其他波段(此其他波段包含第二主波长W2)的光谱通量的衰减幅度,而使得第二光线的第二色温小于第一光线的第一色温。
由于仅有位于蓝色波段中的第一主波长W1的峰值会大幅降低,而在其他波段中第二主波长W2的峰值下降比例不高。因为蓝光波段在人眼的相对光谱光视效率曲线(spectral luminous efficiency curve)的权重并不高,使得蓝色波段在光学效率计算中所占的比例较小,因此,与未具有介质层的照明装置相比较,本发明实施例中具有介质层的照明装置的光学效率(opticalefficiency)下降幅度极低。
要说明的是,由图2的曲线C22至C24可以得知,介质层的厚度越厚,使第一光线中的蓝色波段的光谱通量衰减幅度越大(即第一主波长W1的峰值下降幅度越大),而第二光线的第二色温则会对应地越低。另外,除了通过改变介质层的厚度,来调整第二色温之外,更可以通过调整介质层的调色剂颜色与浓度来调整第二色温。在本发明的实施例中,介质层可以是透明的塑胶材料或玻璃材料掺杂调色剂,所述调色剂可以是粉状调色剂(powder toner)或液体调色剂(liquid toner)。调色剂包括黄色调色剂,且在其他实施例中,调色剂更包括红色调色剂。
接着,请参照图3,其为本发明的照明装置的第一光线与第二光线的色度图(chromaticity diagram),这是采用国际照明委员会1931(CIE 1931)的规定的色度图,曲线C31表示黑体辐射线(blackbody locus)。一般来说,在色度图中远离黑体轨迹C31的色度的颜色会比较偏蓝,而颜色偏蓝的光线容易使人感觉忧郁与不适。
光线的色度远离黑体辐射线C31的程度可以使用色偏差值(colordeviation)duv来表示,色偏差值duv为光线的色度与黑体辐射线C31之间的最短距离。一般而言,用于一般照明的光线的色偏差值duv的绝对值必须小于0.006。
在图3中,色座标点P31用以表示光源所发出的第一光线的色度,其色温为10040K,色座标点P32至P34分别用以表示在介质层的厚度为0.061毫米、0.122毫米与0.183毫米的情况下的第二光线的色度。
由图3可以得知,在介质层的厚度为0.183毫米的情况下,色座标点P34几乎位于黑体幅射线C31上。光线在经过本发明照明装置的介质层后,不但可以降低其色温,还可以调整光线的色偏差值duv,如此所产生的第二光线的色度趋近于黑体辐射线C31。据此,在使用本发明实施例的介质层后,会发出远离黑体辐射线的光线的光源亦可以适用于本发明照明装置中。
请接着参照图4,其是本发明的照明装置的介质层于黄色调色剂浓度不同时所对应的色温调整曲线示意图。在采用CIE 1931的规定的色度图前提下,曲线C41为CIE 1931色度图的饱和曲线,曲线C42为黑体辐射线,曲线C43与曲线C44是介质层于调色剂浓度不同时所对应的色温调整曲线。
由图4可知,依照照明使用场所不同以及品质要求不同,可以调整介质层的黄色调色剂的浓度,进而改变色温调整曲线的斜率(例如将曲线C44调整至曲线C43),并改变色温调整曲线与黑体辐射线C42的交点位置,从而改变第二色温所对应的色度与黑体辐射线C42的最短距离。另外,有关介质层的调色剂颜色的挑选方式可以参照后面实施例的介绍,在此便不先详述。
另外,第一光线在经过上述介质层时,由于部分波长的光谱通量会被衰减,因此所产生的第二光线的平均演色性指数(general color renderingindex)Ra也会略微降低。平均演色性指数Ra可以用以评估照明品质,因此为了增加照明品质,除了将黄色调色剂添加于介质层外,还可以额外地将少量的红色调色剂掺杂于介质层中,以将光谱中长波长部分的主波长(如图1的第二主波长W2)向右位移(即红移),借此提升第二光线的平均演色性指数Ra与照明品质。
请参照图5,其为本发的照明装置的介质层于掺杂调色剂不同时所对应的第二光线的光谱通量曲线图。曲线C51为第一光线的光谱通量曲线,曲线C52至C54分别是在掺杂于介质层的调色剂为红色调色剂、黄色调色剂与同时包括上述两者的情况下的第二光线的光谱通量曲线。
由图5可知,当掺杂于介质层的调色剂为红色调色剂时,第二光线的第一主波长W1的峰值下降幅度有限,而第二主波长W2的峰值往长波长位移(参照曲线C52)。当掺杂于介质层的调色剂为黄色调色剂时,则可以使第二光线的第一主波长W1的峰值下降幅度较大(参照曲线C53),使第一主波长W1的峰值下降幅度大于该第二主波长W2的峰值下降幅度。当同时将黄色与红色调色剂掺杂于介质层时,则不但可以使第二光线的第一主波长W1的峰值大幅下降(参照曲线C54),使第一主波长W1的峰值下降幅度大于该第二主波长W2的峰值下降幅度,同时也可以使得第二主波长W2的峰值向长波长位移(约从560纳米移至580纳米),因此第二光线的平均演色性指数Ra可以从约65提升至约70。
上述掺杂有红色调色剂与黄色调色剂的介质层的实施方式可以是将红色调色剂混入黄色混合材料,以射出或挤出的方式制成色片或灯壳。另外,上述掺杂有红色调色剂与黄色调色剂的介质层的实施方式还可以是将红色调色剂与黄色调色剂混合于两层不同的塑胶材料,以等效成一个同时掺杂有红色调色剂与黄色调色剂的介质层。
值得一提的是,于介质层中,红色调色剂的重量百分浓度可以介于0wt%至1wt%的范围内,且较佳的重量百分浓度为介于0wt%至0.02wt%的范围内。另外,黄色调色剂的重量百分浓度可以是介于大于0wt%至小于5wt%的范围内,且较佳的重量百分浓度为介于0.05wt%至0.1wt%的范围内。
〔介质层的调色剂颜色选择方法的实施例〕
请参照图6,其为本发明的色度区域的示意图。在采用CIE 1931的规定的色座标度图前提下,曲线C61为黑体辐射线,曲线C62为CIE 1931色度座标图的饱和曲线,曲线C63与C64为对应第一光线的色度区域的第一边界色座标点与对应第二光线的色度区域中对应第一边界色座标点的第二边界色座标点的连线。
假设光源所发出的第一光线的色度区域为区域R61,区域R62则是介质层所产生的第二光线的色度区域。然后,将对应第一光线的色度区域R61的第一边界色座标点与对应光线的色度区域R62中对应第一边界色座标点的第二边界色座标点连线,以形成边界色座标点连曲线C63与C64。接着,形成上述多个边界色座标点连线C63与C64与饱和曲线C62所围成的调色剂色度区域R63。最后,从调色剂色度区域R63中挑选其中一个色度作为介质层的调色剂的颜色。
在此实施例中,色度区域R61的第一边界色座标点分别为(xo1,yo1)、(xo2,yo2)、(xo3,yo3)与(xo4,yo4),色度区域R62的第二边界色座标点则分别为(xt1,yt1)、(xt2,yt2)、(xt3,yt3)与(xt4,yt4),因此,第一光线的色度区域R61的第一边界色座标点与第二光线的色度区域R62的第二边界色座标点的连线(即边界色座标点连线)可以表示如下,
其中i为选自1至4的整数。另外,饱和曲线C62中与前述边界色座标点连线C63与C64相接的线段可以表示为Y=-X+0.99。更清楚地说,饱和曲线C62中与前述边界色座标点连线C63相交处至饱和曲线C62中与前述边界色座标点连线C64相交处的线段可以表示为Y=-X+0.99。
图7是孟塞尔颜色系统(Munsell color system)的示意图。于孟塞尔颜色系统中,垂直轴用以表示亮度(lightness),半径轴用以表示饱和度(saturation),而角度轴则用以表示色调(hue)。黄色调色剂根据孟塞尔颜色系统而具有选自1YR至10Y其中之一的色调,而其亮度和饱和度则并不局限。倘若选用的黄色调色剂的亮度和饱和度较低,使得此黄色调色剂的用量(重量百分浓度)会较高,反之,若选用的亮度与饱和度较高,则用量(重量百分比浓度)会较少。在本实施例中,所采用的黄色调色剂颜色可以为7.5Y8/10或5Y8/13,而采用的重量百分比浓度较佳是介于0.05%wt至0.1%wt之间。在本发明实施例中,红色调色剂根据孟塞尔颜色系统而具有选自4R至6R其中之一的色调,而其亮度和饱和度并不局限,而采用的重量百分比浓度范围可以介于0wt%至1wt%,且较佳的重量百分浓度为介于0wt%至0.02wt%的范围内。
〔照明装置的色温调整方法的实施例〕
根据上述的照明装置与介质层的调色剂颜色选择方法的说明,本发明实施例更提供了一种照明装置的色温调整方法。首先,提供发光二极管作为光源,以发出具有第一主波长和第二主波长的第一光线,其中第一主波长小于第二主波长。然后,提供对应光源的介质层,介质层具有不小于60%的透光率且掺杂有调色剂,以使第一光线通在过介质层后,第一主波长的峰值下降幅度大于该第二主波长的峰值下降幅度。另外,关于介质层的厚度、调色剂浓度与调色剂的选择方法等细节则如同前面所述,故在此则不再重复地赘述。
根据上述的照明装置与介质层的调色剂颜色选择方法的说明,本发明实施例更提供了一种照明装置的色温调整方法。首先,提供发光二极管作为光源,以发出第一光线,第一光线与黑体辐射线间的色偏差值duv的绝对值大于0.006。然后,提供设置于光源的出光路径上的介质层,介质层掺杂有至少一调色剂且具有不小于60%的透光率,以使第一光线在通过介质层后产生第二光线,第二光线与黑体辐射线间的色偏差值的绝对值小于第一光线的色偏差值的绝对值。另外,关于介质层的厚度、调色剂浓度与调色剂的选择方法等细节则如同前面所述,故在此则不再重复地赘述。
〔照明装置的其他实施例〕
照明装置中的介质层的实施方式可以采用单层材料混合调色剂、多层材料混合调色剂或双料射出的方式来制作。
采用单层材料混合调色剂的方式来制作介质层的说明如下。一般灯罩都会添加扩散材料来避免亮点,因此可以将调色剂混合扩散材料、玻璃或塑胶,以不更改模具的方式,来射出或挤出成型为灯罩。如此,灯罩便具有前述介质层的效果。另外,亦可以将调色剂混合于二次元件(例如二次透镜、扩散板或导光板等)或将调色剂添加于光源的出光表面来实现前述介质层。除此之外,调色剂混合方式可以通过材料厂商在材料源头即混合为均匀材料,或者由射出厂或挤出厂于前置作业时再添加调色剂混合。
采用多层材料混合调色剂的方式来制作介质层的说明如下。一般灯罩皆添加扩散材料避免亮点,若期望维持灯罩外表颜色,则利用调色剂混合于由塑胶或玻璃所制的薄板加附于光源与灯罩间,使第一光线穿透薄板后改变其光线性质(例如,峰值变化、波长偏移、与黑体辐射线间的色偏差值的变化或色温的变化),再经过灯罩扩散而成为均匀的第二光线。除此之外,也可以利用低浓度调色剂添加于材料中,并以双层以上薄板叠加,其中薄板数目可以依使用者需求调整而不同,且其厚度改变时,色温的降低幅度也将对应地改变。采用双料射出的方式来制作介质层的说明如下。一般灯罩皆添加扩散材料避免亮点,若期望维持灯罩外表颜色,也可利用双料射出的方式制成,使二次元件外部为混合扩散材料的塑胶,内部为混有调色剂的塑胶来制作。图8为本发明的照明装置的剖面图。照明装置8包括光源81、混有调色剂的薄板83与灯罩84。光源81具有多个发光二极管82,且混有调色剂的薄板83与灯罩84为采用双料射出的方式所制作,光源81的发光二极管82发出的光线通过薄板83和灯罩84后产生均匀扩散且光线性质产生变化的光线。
〔实施例的可能功效〕
请参照表格1,表格1用以表现本发明的介质层采用0.05%wt与0.1%wt的黄色调色剂所对应的色温降低效果。
表1
由上表可知,介质层对于不同色温的光线的色温降低幅度不同,且色温越高,则色温的降低幅度也越大。另外,当黄色调色剂浓度越大,则色温的降低幅度也越大。除此之外,通过实验还可以得知,介质层的厚度越大,则色温的降低幅度也越大。
在本实施例中,若采用0.05%wt的黄色调色剂添加于介质层中,则于实验中发现第一色温为7000K至13000K的第一光线在经此介质层后,所产生的第二光线的第二色温为6000K至8100K。若采用0.1%wt的黄色调色剂添加于介质层中,则于实验中发现第一色温为7000K至13000K的第一光线在经此介质层后,所产生的第二光线的第二色温为5500K至6800K。若同时采用上述两个介质层,则于实验中发现第一色温为7000K至13000K的第一光线在经此两个介质层后,所产生的第二光线的第二色温为6000K至6800K。
由此可知,若要提升色温的降低幅度,则使用者更可以使用两个以上的介质层。总而言之,本发明实施例的照明装置的介质层可以使通过介质层的光线的性质产生变化。例如,通过介质层的光线的色温会低于未通过介质层的光线的色温、通过介质层的光线的短波长部分的主波长的衰减幅度大于长波长部分的主波长的衰减幅度、通过介质层的光线的长波长部分的主波长红移、或是通过介质层的光线与黑体辐射线间的色偏差值的绝对值会小于未通过介质层的光线与黑体辐射线间的色偏差值的绝对值。同时,所述照明光线的平均演色性指数、照明品质与光学效率也不会因为此介质层而大幅度地降低。
据此,制造商可以不需要购买特定规格的发光二极管作为光源,从而减少制造成本。除此之外,因为介质层可以更换,因此更增加了照明装置的应用性。
以上所述仅为本发明的实施例,其并非用以局限本发明的权利要求范围。