CN102883497A - 照明设备和照明方法 - Google Patents

Abstract

提供一种照明设备和照明方法。照明设备包括至少两种颜色的照明单元，其中所述至少两种颜色的照明单元发出的混合光中特定颜色的光的比例根据照明对象的物理特性和/或光学特性被设置在特定的范围内。照明方法包括：根据照明对象的物理特性和/或光学特性设置至少两种颜色的照明单元发出的混合光中特定颜色的光的比例。根据本发明，能够良好地呈现特定照明对象、例如肉类的真实颜色，还能提高输出效率，降低设备成本。

Description

照明设备和照明方法

技术领域

本发明涉及对象照明的技术领域，更具体而言，涉及对特定对象进行照明的照明设备和照明方法。

背景技术

目前在商店中主要使用传统的管状荧光灯来对特定照明对象、例如肉类进行照明。该传统的管状荧光灯有以下几个缺点：灯的直径较大；灯的能效低，而且存在有害物质如汞；且灯的寿命短。除了该传统形式的管状荧光灯之外，还使用热白光LED来照明。然而该热白光LED会导致特定照明对象、例如肉类变色，这是因为色坐标不适当。此外，还使用高功率的白光LED和红光LED混合来进行特定照明对象、例如肉类的照明。然而对于该照明方式，在极短距离内照明时混合光不均匀，还存在亮色斑。这是因为这种照明方式需要特定的距离来混合光，而且成本较高。

发明内容

鉴于以上问题，本发明的实施例提出一种包括至少两种颜色LED的照明设备和照明方法，其可克服上述现有技术中的至少一种缺点。

根据本发明一方面，提供一种照明设备，包括至少两种颜色的照明单元，其中所述至少两种颜色的照明单元发出的混合光中特定颜色的光的比例根据照明对象的物理特性和/或光学特性被设置在特定的范围内。

根据本发明另一方面，还提供一种照明方法，包括：根据照明对象的物理特性和/或光学特性设置至少两种颜色的照明单元发出的混合光中特定颜色的光的比例。

根据本发明实施例的照明设备和方法能够良好地呈现特定照明对象、例如肉类的真实颜色。此外，还能提高输出效率，降低设备成本。

附图说明

参照下面结合附图对本发明实施例的说明，会更加容易地理解本发明的以上和其它目的、特点和优点。

图1a和图1b分别示出了根据本发明实施例的照明设备的结构框图；

图2是示出了肉类的反射系数的曲线图；

图3是示出根据本发明实施例的照明设备的结构的图；

图4示出根据本发明实施例在短距离内照明肉类时获得的色品图；

图5具体示出图4中的色品图的局部放大图；以及

图6是示出根据本发明实施例进行照明的方法的流程图。

具体实施方式

下面参照附图来说明本发明的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。

本发明的照明设备包括至少两种颜色的照明单元，其中该至少两种颜色的照明单元发出的混合光中特定颜色的光的比例根据照明对象的光学特性被设置在特定的范围内。图1(a)示例性示出了该照明设备的例子。

在一种优选实施例中，本发明的照明设备还可以包括控制单元，该控制单元被配置成根据照明对象的光学特性调节特定颜色的光的比例，使得特定颜色的光的比例与照明对象的光学特性相适应。图1(b)示出了根据该优选实施例的照明设备的例子。

在图1(a)和图1(b)中虽然示出了三种颜色的照明单元，然而照明单元的颜色不限于三种，可以根据照明对象的照明需要被设置成大于等于二的任意数目。在图1(a)和图1(b)中每种颜色的照明单元的个数是一个，然而也可以是两个或两个以上。本发明在此不受限制。

下面以肉类作为特定照明对象的例子，来对根据本发明实施例的照明设备的例子进行示例性说明。

对于照明对象是肉类的情况，根据本发明实施例的照明设备中的照明单元可以是LED，包括白光LED和红光LED。应理解本发明的照明单元不限于LED，也不限于白光LED和红光LED的组合，可以根据照明对象的物理特性(如颜色)和/或光学特性(包括反射系数等)任意选择某种颜色组合的LED，例如对于肉类的情况，还可以是白光LED、红光LED、琥珀色光LED等的组合。

参考图2，图2示出了肉类的反射系数的曲线图。从图2中可以看到，肉类的反射系数在入射光的波长大于600nm时较大，因此可见光中的红光对于肉颜色的呈现更重要。因此，在白光LED和红光LED最后发出的混合光中，红光所占的比例(以下称为红光比例)较重要。

如果红光比例不恰当，则会使肉的红色变色，不能真实地显示肉的自然颜色。下面对如何选择恰当的红光比例进行详细说明。

首先介绍几个概念。发光体在单位时间内辐射出来的光的总能量就是光源的辐射通量。辐射通量虽然是一个反映光辐射强弱程度的客观物理量，但是，它并不能完整地反映出由光能量所引起的人们的主观感觉——视觉的强度(即明亮程度)。因为人的眼睛对于不同波长的光波具有不同的敏感度。例如，对于λ＝620nm的红光LED，如果其光电转换效率达到100％，也就是说，施加在LED PN结上的1W电功率，能产生1W的光功率，此时从视觉函数曲线上可查到其辐射光通量为140lm，其流明效率为140lm/W。而对于λ＝460nm蓝光LED，即使其光电转换效率达到100％，此时从视觉函数曲线上可查到其辐射光通量也只有41lm，其流明效率为41lm/W。将人眼对光的敏感程度随波长的变化关系称为人眼视觉函数。

把光的辐射通量与相应的视觉函数的乘积称为该光的“光通量Φ”。在红光LED和白光LED最后混合出的混合光中，红光的光通量在可见光的光通量中所占的比例就是红光比例：

(式1)

其中，Φ是光通量，λ是光的波长，Φ(λ)是辐射通量，V(λ)是视觉函数。

通过分别调节红光和/或白光光通量Φ，可以得到不同的混光中红光比例。在本实施例的一种具体实现方式中，将上述红光比例选为21.4％-34.4％是优选的，此时能最佳地呈现肉的颜色。

已说明了通过肉类的反射系数设置红光比例的例子，还可以根据肉类的其他光学特性如折射系数来设置红光比例，使得达到理想的照明效果，例如最佳地呈现肉的颜色。

以上介绍了什么是红光比例，以及对于照明肉类的最佳红光比例范围。根据本发明一种实施例的照明设备就是能够产生这样的红光比例的设备，使得能够最佳地呈现肉类的颜色。红光比例可以在照明设备中例如通过选择适当的LED型号、设定不同颜色LED的数量比例等来设置。不同型号的LED的驱动电流落入一定的范围，从上述(式1)可知，通过选择不同型号的LED就可以调节红光在混合光中的比例。类似地，通过设定不同颜色LED的数量比例也可以实现这种调节。

在该照明设备中设置控制单元的情况下，可以针对照明对象(在本例中为肉)、通过控制单元分别调节流过红光LED和白光LED的电流、进而调节红光和/或白光的光通量Φ等方式来调节红光比例。调节过程中的各种具体细节，例如是先调节红光LED还是白光LED的电流，或者同时调节两种LED的电流等等，可以根据实际应用场景相应地设置，在此不对其进行赘述。除了调节流过LED的电流之外，还可以通过控制单元在高功率白光和/或红光LED和低功率白光和/或红光LED之间进行切换、或者通过控制单元关闭一部分白光和/或红光LED或启动更多白光和/或红光LED来实现红光比例的调节。

通过如上所述设置红光比例，根据本实施例的照明设备可以真实、自然地呈现肉的颜色，而不失真。

对于肉类显示，相关色温(Correlated Color Temperature)也是非常重要的因素。在本发明中，通过设置适当的红光比例，色温也被设置在了适当的范围内，这克服了现有技术中由于色坐标不适当导致的肉变色问题。

在肉类照明时，有时需要在短距离内或超短距离内进行照明。在本实施例中，将小于LED灯管直径的10倍的工作距离(从照明罩表面到照明对象的距离)设为短距离，将小于LED灯管直径的5倍的工作距离设为超短距离。本领域技术人员可以结合实际情况根据LED灯外壳的形状设置短距离、超短距离的定义，本发明在此不受限制。

在本发明实施例的一种具体实现方式中，在短距离和超短距离内照明的情况下，使用低功率白光LED和低功率红光LED。使用低功率LED可以减弱刺眼强光，照明对象的光照度可以达到适当的水平，而且也能获得更好的颜色均匀性。而且在使用低功率LED的情况下，可以使用FR4板，此时不需要进行散热设计，从而降低了成本，照明设备的寿命延长，而且输出效率得到提高。使用低功率LED可以通过在制造照明设备时选择低功率LED来实现，也可以通过控制单元控制流过LED的电流来实现，或者通过在低功率LED和高功率LED中切换到低功率LED来实现，本发明在此不受限制。

优选地，在短距离和超短距离内照明的情况下，将LED之间的距离设为小于20mm，以得到更好的颜色均匀性。LED之间的距离不限于小于20mm，可以根据实际情况任意设置，本发明在此不受限制。

优选地，该照明设备可以包括漫射罩，从而得到更好的颜色均匀度。

图3示出了根据本发明实施例的照明设备的一个具体配置例子。如图3所示，其中罩可以与PCB板分离设置，距离可以由本领域技术人员根据情况设置。控制单元设置在PCB中，在图中未示出。白光LED和红光LED的布置不限于图3中所示，图3中仅给出了布置这两种颜色LED的一个例子。本领域技术人员可以根据需要任意设置排布白光LED和红光LED的方式，例如将不同颜色的LED按照阵列式地排列、按线性地排列、交错地排列、或者按圆形等多边形的形状排列，等等。本领域技术人员也可以根据期望达到的红光比例来设置白光LED和红光LED的数量比例。本发明在此不受限制。可见，根据本发明实施例的照明设备的结构也是非常简单的，由此降低了制造成本。

实验结果

下面描述在超短距离内照明肉类时获得的实验结果。在实验中，工作距离为250mm，白光LED与红光LED的光通量混合比被设为3.7±0.7，通过设置LED的数目以及LED的光通量，将肉的光照度设为750lx-1500lx，在该光照度范围中肉类的呈现效果最好。图4示出了在该实验条件下获得的色品图。如图4所示，混合光的坐标落在白光和红光的坐标连线上。图5示出了图4中的红光、白光、混合光的色坐标和色温的局部放大图，其中用黑点标出的四边形从左到右分别表示白光、混合光和红光的区域。如图5所示，混合光的色坐标X、Y(混合光所在四边形的四个顶点的横坐标和纵坐标)分别为：

X	Y
		0.3692	0.3083
0.3789	0.3403
		0.409	0.3373
0.3937	0.3071

如图5所示，混合光的色温落在2900K-3750K的范围内。此时被照明的肉获得了很好的颜色均匀性，真实地显示了肉的颜色，而没有失真。

在该实验中，肉可以是牛肉、猪肉等，本发明在此不受限制。

毋庸置疑，本发明也可用于长距离照明，例如，此时可按照下列方式中的至少一种来对照明单元(例如LED)进行控制：根据长的工作距离增加LED的数目、增大LED灯的外形尺寸、使用高功率LED，等等。

容易理解，在一种具体实现方式中，照明设备中可以包括各种类型的照明单元(例如LED)，例如各种颜色的照明单元，各种尺寸的照明单元，等等。通过控制单元可以控制哪些照明单元工作哪些不工作，或者控制工作的照明单元的电流等等。由此使得照明设备的照明能力可以根据照明对象的特性(例如物理特性和光学特性等)和/或照明条件(例如照明距离)等进行变换，极大地提高了照明设备的适用性。

下面同样以肉类作为特定照明对象的例子，对根据本发明实施例的照明方法进行说明。

如上所述，照明设备中可以包括或不包括控制单元。在不包括控制单元的情况下，制造好的照明设备直接针对预先确定的具体的照明对象、具体的照明条件(比如到照明对象的距离)进行照明。

下面针对包括控制单元的照明设备的照明来描述照明方法的另一种具体示例。在该示例方法中，对于照明对象是肉类的情况，使用LED(包括白光LED和红光LED)来进行照明。应理解本发明的照明单元不限于LED，也不限于白光LED和红光LED的组合，可以根据照明对象的物理特性(如颜色)和/或光学特性(包括反射系数等)任意选择某种颜色组合的LED，例如对于肉类的情况，还可以是白光LED、红光LED、琥珀色光LED等的组合。

图6示出了根据本发明实施例的照明方法的一个示例的流程图600。如图6所示，首先在步骤S610中判断照明单元(在本实施例中为LED灯)到肉的距离。如果判断出该距离近，则在步骤S620中使LED成为低功率LED。如果判断出该距离远，则在步骤S630中使LED成为高功率LED。如上所述，近距离和远距离的定义可以由本领域技术人员根据实际情况具体限定，本发明在此不受限制。在近距离和远距离情况下的调节方式与上述针对照明设备所描述的相应过程类似，可参见上面的描述。此外，低功率LED和高功率LED的选择可以通过控制单元调节流过LED的电流，或者在低功率LED和高功率LED中切换到低功率LED来实现，本发明在此不受限制。

接着，在步骤S640中，通过调节分别流过白光LED和红光LED的电流，来设置红光比例，最终将红光比例设置在21.4％-34.4％的范围内。然后在步骤S650中根据设置的红光比例进行照明，最终无失真地呈现了肉的本色。调节红光比例的方式与上述针对照明设备所描述的相应过程类似，可参见上面的描述。

以上选择LED的功率的步骤不是必须的，可以直接进行从步骤S640开始的处理。然而，在选择LED的功率的情况下，可以更好地实现本发明的效果。

与上述实施例相似，在本实施例中，也是根据肉类的反射系数来调节红光比例。还可以根据肉类的其他光学特性如折射系数来调节红光比例。

通过上述描述可知，根据本发明实施例的照明方法除了能够带来最佳的照明效果以外，其操作也是简单易行的。

可以理解，如果照明对象是除肉类之外的其他物体，并且该物体呈现除红色之外的其他颜色，也可以通过根据该物体的如颜色的物理特性和/或如反射系数的光学特性来调节照明设备中相应颜色的照明单元的发光比例来进行照明，只要通过本发明的方法能更好地呈现该物体的照明效果。

尽管上面已经通过对本发明的具体实施例的描述对本发明进行了披露，但是，应该理解，本领域的技术人员可在所附权利要求的精神和范围内设计对本发明的各种修改、改进或者等同物。这些修改、改进或者等同物也应当被认为包括在本发明的保护范围内。

Claims (17)

1.一种照明设备，包括至少两种颜色的照明单元，其中所述至少两种颜色的照明单元发出的混合光中特定颜色的光的比例根据照明对象的物理特性和/或光学特性被设置在特定的范围内。

2.根据权利要求1所述的照明设备，其中所述照明对象的物理特性是照明对象的颜色，所述照明对象的光学特性是照明对象的反射系数。

3.根据权利要求1或2所述的照明设备，还包括控制单元，所述控制单元被配置成根据照明对象的光学特性调节所述特定颜色的光的比例，使得所述特定颜色的光的比例与照明对象的物理特性和/或光学特性相适应。

4.根据权利要求3所述的照明设备，其中所述控制单元被配置成通过以下方式中的至少一种调节所述特定颜色的光的比例：

调节流过至少一种颜色的所述照明单元的电流；

在高功率和低功率的至少一种颜色的照明单元之间进行切换；

增加或减少对照明对象进行照明的至少一种颜色的照明单元的数量。

5.根据权利要求3或4所述的照明设备，其中所述控制单元被配置成在所述照明单元到照明对象的距离小于特定的第一阈值时，控制所述照明单元通过如下方式中至少一种来对照明对象进行照明：

调节流过照明单元的电流，使得照明单元功率低；

在高功率和低功率的照明单元中切换到低功率的照明单元对照明对象进行照明；

减少对照明对象进行照明的照明单元的数量。

6.根据权利要求3或4所述的照明设备，其中所述控制单元被配置成在所述照明单元到照明对象的距离大于特定的第二阈值时，控制所述照明单元通过如下方式中至少一种来对照明对象进行照明：

调节流过照明单元的电流，使得照明单元功率高；

在高功率和低功率的照明单元中切换到高功率的照明单元对照明对象进行照明；

增加对照明对象进行照明的照明单元的数量。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的照明设备，其中所述照明单元是LED。

8.根据权利要求1-7中的任一项所述的照明设备，其中所述照明设备包括漫射罩，该漫射罩设置在照明单元和控制单元的外部，被配置成漫射所述照明单元发出的光。

9.根据权利要求1-8中的任一项所述的照明设备，其中所述照明对象是肉类，且其比例被设置的特定颜色的光是红光，所述照明设备中至少两种颜色的照明单元发出的混合光中红光的比例为21.4％-34.4％。

10.根据权利要求9所述的照明设备，其中所述照明单元包括红光照明单元和白光照明单元。

11.一种照明方法，包括：根据照明对象的物理特性和/或光学特性设置至少两种颜色的照明单元发出的混合光中特定颜色的光的比例。

12.根据权利要求11所述的照明方法，其中所述照明对象的物理特性是照明对象的颜色，所述照明对象的光学特性是照明对象的反射系数。

13.根据权利要求11或12所述的照明方法，其中通过以下方式中的至少一种调节所述至少两种颜色的照明单元发出的混合光中特定颜色的光比例：

调节流过至少一种颜色的照明单元的电流；

在高功率和低功率的至少一种颜色的照明单元中进行切换；

增加或减少对照明对象进行照明的至少一种颜色的照明单元的数量。

14.根据权利要求11-13中任一项所述的照明方法，还包括：在所述照明单元到照明对象的距离小于特定的第一阈值时，控制所述照明单元通过如下方式中至少一种来对照明对象进行照明：

调节流过照明单元的电流，使得照明单元功率低；

在高功率和低功率的照明单元中切换到低功率的照明单元对照明对象进行照明；

减少对照明对象进行照明的照明单元的数量。

15.根据权利要求11-13中任一项所述的照明方法，还包括：在所述照明单元到照明对象的距离大于特定的第二阈值时，通过如下方式中至少一种来对照明对象进行照明：

调节流过照明单元的电流，使得照明单元功率高；

在高功率和低功率的照明单元中切换到高功率的照明单元对照明对象进行照明；

增加对照明对象进行照明的照明单元的数量。

16.根据权利要求11-15中任一项所述的照明方法，其中所述照明单元是LED。

17.根据权利要求11-16中的任一项所述的照明方法，其中照明对象是肉类，且所述特定颜色的光是红光，所述照明设备中至少两种颜色的照明单元发出的混合光中的红光比例被设为21.4％-34.4％。

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