CN102927462B - 照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种照明装置，其用以照明相邻的第一区域与第二区域。照明装置包括：第一光源模块以及第二光源模块。第一光源模块提供具有第一光谱组成的第一光线。第一光线具有小于2的视觉比值(S/P)，视觉比值定义为暗视觉光度(S)与明视觉光度(P)的比值。第二光源模块提供具有第二光谱组成的第二光线。第二光线具有大于2的视觉比值，其中，第二光线的色温近似于第一光线的色温，且第二光线的暗视觉功效大于第一光线的暗视觉功效。暗视觉功效定义为暗视觉光度与功率的比值。上述照明装置能够兼顾照明安全需求以及节能需求。

Description

照明装置

技术领域

本发明是有关于一种照明装置，且特别是有关于一种道路与路肩的照明装置，能够兼顾照明安全需求以及节能需求。

背景技术

在夜间的户外微光环境(Dim ambience)中，照明装置(如路灯等)的照明安全需求与节能需求之间是相互矛盾的。进一步而言，可通过对于道路进行足够照明以提供安全的驾驶环境，但人车经过的时间不多反而造成点灯能量的浪费。从另一方面而言，可通过缩短路灯点亮的时间、减少路灯点亮的数目的方式来减少点灯能量的浪费，但不足够的照明反而造成交通与治安的安全性疑虑。

图1为照明装置对于道路与路肩进行照明的示意图。请参照图1，照明装置100的主要照明区域为道路R，次要照明区域为路肩F。若路肩F的照明亮度不足够，驾驶110对于突然从路肩F出现的事物会有反应不及的状况，会降低行车安全。但是，上述状况通常为偶发事件，为此维持长时间、高亮度、大范围的路肩F的照明会造成能源浪费，并且对于路肩F的周围环境也会造成光害，降低周边住户120的睡眠品质。

发明内容

本发明的目的在于提供一种照明装置，利用人眼的介视觉效应进行照明装置的光源模块的设计，能够兼顾照明安全需求以及节能需求。

为达上述目的，本发明的实施例提出一种照明装置，用以照明第一区域与第二区域。第一区域例如是道路，第二区域例如是路肩。照明装置包括：第一光源模块以及第二光源模块。第一光源模块提供具有第一光谱组成的第一光线。第一光线具有小于2的视觉比值(S/P)，视觉比值定义为暗视觉光度(S)与明视觉光度(P)的比值。第二光源模块提供具有第二光谱组成的第二光线。第二光线具有大于2的视觉比值，其中，第二光线的色温近似于第一光线的色温，且第二光线的暗视觉功效大于第一光线的暗视觉功效。暗视觉功效定义为暗视觉光度与功率的比值。

在本发明的一实施例中，上述的第一光线的色温与第二光线的色温小于4,000K。

在本发明的一实施例中，上述的第二光源模块包括：红光光源、蓝光光源以及绿色荧光粉。红光光源提供一红光。蓝光光源提供一蓝光。绿色荧光粉被蓝光激发而提供一绿光。上述红光、蓝光与绿光形成该第二光谱组成。

在本发明的一实施例中，上述绿光的波长主要成分分布为500nm～560nm。

在本发明的一实施例中，上述的绿光的波长主要成分分布选择随着第二区域的环境亮度而决定，当第二区域的环境亮度越小、绿光的波长主要成分分布往500nm移动，而当第二区域的环境亮度越大、绿光的波长主要成分分布往560nm移动。

在本发明的一实施例中，上述的第二光源模块包括：蓝光光源、绿色荧光粉以及红色荧光粉。蓝光光源提供一蓝光。绿色荧光粉被蓝光激发而提供一绿光。红色荧光粉被蓝光激发而提供一红光。上述红光、蓝光与绿光形成该第二光谱组成。

在本发明的一实施例中，上述的第二光源模块包括：红光光源、蓝光光源与绿光光源。红光光源提供一红光。蓝光光源提供一蓝光。绿光光源提供一绿光。上述红光、蓝光与绿光形成该第二光谱组成。

在本发明的一实施例中，上述的第二光源模块包括：红光光源、蓝光光源、绿光光源与白光光源。红光光源提供一红光。蓝光光源提供一蓝光。绿光光源提供一绿光。白光光源提供一白光。上述红光、蓝光、绿光与白光形成该第二光谱组成。

在本发明的一实施例中，上述的第一光源模块包括：蓝光光源以及黄色荧光粉。蓝光光源提供一蓝光。黄色荧光粉被蓝光激发而提供一黄光。上述蓝光与黄光形成该第一光谱组成。

在本发明的一实施例中，上述的第一光源模块所提供的第一光线照明到第二区域的一部分、而部分重叠于第二光线的范围。

在本发明的一实施例中，上述的第一光源模块所提供的第一光线照明到第一区域，上述的第二光源模块所提供的第二光线照明到第二区域。

基于上述，本发明的照明装置具有第一光源模块以及第二光源模块。第一光源模块与第二光源模块分别提供：具有第一光谱组成的第一光线、以及具有第二光谱组成的第二光线；使第二光线的视觉比值大于第一光线的视觉比值；使第二光线的色温近似于第一光线的色温；并且，第二光线的暗视觉功效大于第一光线的暗视觉功效。如此一来，可利用人眼的介视觉效应进行照明装置的光源模块的设计，能够兼顾照明安全需求以及节能需求。

为让本发明的上述特征能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。

附图说明

图1为照明装置对于道路与路肩进行照明的示意图；

图2为本发明较佳实施例的一种照明装置的示意图；

图3为本发明实施例的照明装置所考虑的明视觉、介视觉、暗视觉随波长变化的视效曲线示意图；

图4为本发明较佳实施例的一种第一光源模块以及第二光源模块的示意图；

图5A～图5C为本发明较佳实施例的另外三种第二光源模块的示意图；

图6为本发明较佳实施例的另一种照明装置的示意图。

主要元件符号说明

100、200、202：照明装置

110：驾驶

120：住户

210：第一光源模块

212、222：发光二极管封装

212A、222A：蓝光光源

212B：黄色荧光粉

220：第二光源模块

222B：红光光源

222C：绿色荧光粉

222D：红色荧光粉

222E：绿光光源

222F：白光光源

L1：第一光线

L2：第二光线

R：第一区域(道路)

F：第二区域(路肩)

具体实施方式

图2为本发明较佳实施例的一种照明装置的示意图。请参照图2，照明装置200用以照明第一区域R与第二区域F，该第一区域R例如为道路，该第二区域F例如为路肩。照明装置200包括：第一光源模块210以及第二光源模块220。第一光源模块210提供具有第一光谱组成的第一光线L1。第一光线L1具有小于2的视觉比值(S/P ratio)，视觉比值定义为暗视觉光度(S)与明视觉光度(P)的比值。第二光源模块220提供具有第二光谱组成的第二光线L2。第二光线L2具有大于2的视觉比值，其中，第二光线L2的色温近似于第一光线L1的色温，且第二光线L2的暗视觉功效大于第一光线L1的暗视觉功效。暗视觉功效定义为暗视觉光度与功率的比值。

图3为本发明实施例的照明装置所考虑的明视觉(Photopic，P)、介视觉(Mesopic)、暗视觉(Scotopic，S)随波长变化的视效曲线示意图。请参照图3，在不同视觉状态下，人眼中的感光细胞的作用会不同，例如对于波长主要成分分布为505nm的光，在暗视觉状态的感光效率会较高。而介视觉的视效曲线是介于明视觉状态与暗视觉状态之间，其具有动态的特性，会随着光环境的背景亮度大小而变动。

介视觉环境的光源评价是以视觉比值(S/P)作为参数来加以评估。所谓视觉比值(S/P)为光谱分别对于明视觉视效曲线与暗视觉视效曲线所算得流明的比值。一般来说，视觉比值较高的光线适合在低亮度的暗视觉环境中使用，视觉比值较低适合在高亮度的明视觉环境中使用。可依据所量测的环境亮度数值来调整合适的视觉比值的光源频谱。通常，高色温的白光具有较高的视觉比值，低色温的白光具有较低的视觉比值。视觉比值可由下式(1)来描述：

$\frac{S}{P}=\frac{\∫S\left(\mathrm{\λ}\right)\·V^{\′}\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}}{\∫S\left(\mathrm{\λ}\right)\·V\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}}......\left(1\right)$

其中，S(λ)为波长为λ的光谱辐射强度(spectral radiant intensity)，V(λ)是明视觉可视光谱感光度(photopic vision visual spectralsensitivity)，V’(λ)是暗视觉可视光谱感光度(scotopic vision visualspectral sensitivity)。

承上述，请再参照图2，由于第二区域F(如路肩)的亮度需求不需要比第一区域R(如道路)的亮度高，所以，可将第二区域F的亮度控制在介视觉的范围之内。利用人眼对于介视觉的效应，调整照射第二区域F的第二光线L2的第二光谱组成，虽然减低了投射在第二区域F的光能量，但可使人眼对于第二光线L2产生较高的明亮感受。简言之，利用第二区域F处的第二光线L2的视觉比值(大于2)高于第一区域R处的第一光线L1的视觉比值(小于2)，且第二光线L2的暗视觉功效大于第一光线L1的暗视觉功效，而能够达到足够的照明需求。如此一来，能够满足照明安全需求、且由于照射能量与亮度很低而能同时达到节能与降低光害的效果。

除了考虑视觉比值以外，本发明实施例的照明装置200还考虑具备白光特性的输出光色(色温的考量)以及暗视觉的光通量效率，而能够满足实际的照明需求。请参照图2，第一光线L1的色温与第二光线L2的色温可小于4,000K。换言之，第一光线L1与第二光线L2可具有一致的色温表现。如此一来，第一区域R与第二区域F的光色可同为接近的低色温照明，两者的色温不至于差异过大，而能够给予人眼舒适的照明感受。

再者，仅考虑上述的视觉比值是不足够的，通过进一步考虑：「第二光线L2的暗视觉功效大于第一光线L1的暗视觉功效」，而能够实现良好的暗视觉的光通量效率。更详细而言，光线的单位功率所造成的暗视觉光度即为暗视觉功效。若是使「第二光线L2的暗视觉功效大于第一光线L1的暗视觉功效」，那么在相同的光线功率下，第二光线L2的暗视觉光度(暗视觉流明)会大于第一光线L1的暗视觉光度(暗视觉流明)，换言之，人眼对于第二光线所感受到的暗视觉光度会高于人眼对于第一光线所感受到的暗视觉光度。如此一来，第二光线L2可用相对较低的功率(满足节能需求)，而仍能达到良好的照明效果(满足照明安全需求)。

例如，第二光线L2的一个例子是：色温为3033K，演色性数值为8.84，视觉比值为2.33，明视觉流明为43.6，暗视觉流明为(43.6x2.33)＝101.59；相对应的第一光线L1的一个例子是：色温为2986K，演色性为70.7，视觉比值为1.12，明视觉流明为76，暗视觉流明为(76x 1.12)＝85.12。显然地，在考虑视觉比例以及暗视觉的光通量效率之后，可使第二光线L2的暗视觉流明(101.59)大于第一光线L1的暗视觉流明(85.12)。

图4为本发明较佳实施例的一种第一光源模块以及第二光源模块的示意图。请同时参照图2与图4，第二光源模块220可包括：多个发光二极管封装222，每一个发光二极管封装222利用多色光混光而能发出低温白光。例如，每一发光二极管元件222可包括：蓝光光源222A、红光光源222B以及绿色荧光粉222C。蓝光光源222A提供一蓝光。红光光源222B提供一红光。绿色荧光粉222C被蓝光激发而提供一绿光。上述红光、蓝光与绿光形成第二光线L2的第二光谱组成。

如图4所示，红光光源可以是红光二极管芯片(Red LED chip)、蓝光光源可以是蓝光二极管芯片(Blue LED chip)，绿色荧光粉可以是本领域技术人员可依照设计需求所选用的荧光粉。利用红光、蓝光与绿光的组合，可使第二光线L2的光谱组成具有较高的红光成份比例，且形成为低色温的白光。特别是，对于第二区域F来说常有交通警告标志存在，通过使第二光线L2具有较高的红光成份比例，能够使驾驶清楚看到红色的警告注意标志。

另外，第二光线L2的绿光的波长主要成分分布可为500nm～560nm。可利用调控绿光的波长主要成分分布，而调整第二光线L2对于人眼所造成的介视觉效应。例如，第二光线L2的绿光的波长主要成分分布选择可随着第二区域F的环境亮度而决定，当第二区域F(如路肩)的环境亮度越小、绿光的波长主要成分分布往500nm移动，而当第二区域F的环境亮度越大、绿光的波长主要成分分布往560nm移动。表格一～三为第二区域F(路肩)的光环境设定的介视觉亮度(nit)与绿色荧光粉的发光峰值设定(即绿光波长)(nm)之间的相关数据，可依应用场域情境择一使用。

[表格一]

[表格二]

[表格三]

可看到，绿色荧光粉的发光峰值(nm)设定随着路肩光环境设定的介视觉亮度(nit)而变化，越暗的设定亮度，绿色荧光粉的波长的峰值越接近500nm；而越亮的设定亮度，绿色荧光粉的波长的峰值越接近560nm。由此，可控制第二光线L2产生所需要的介视觉效应，即使第二光线L2的光源能量低，人眼对于第二光线L2的感受仍然可以相当敏锐。上述的路肩光环境设定的介视觉亮度为各国道路照明的相关法规中所规定的，由此，可根据各国道路照明的相关法规或使用需求来设计照明装置与光源的光谱特性(视觉比值)，满足所需的道路照明亮度，能兼顾照明安全需求及节能需求。

请再参照图4，第一光源模块210可包括：多个发光二极管封装212，每一个发光二极管封装212利用多色光混光而能发出低温白光。例如，每一发光二极管封装212可包括：蓝光光源212A以及黄色荧光粉212B。蓝光光源212A提供一蓝光。黄色荧光粉212B被蓝光激发而提供一黄光。上述蓝光与黄光形成该第一光谱组成。

图5A～图5C为本发明较佳实施例的另外三种第二光源模块的示意图。请参照图5A～图5C，第二光源模块220也可采用其他的可发出低温白光的发光二极管芯片与荧光粉的搭配，例如还可采取以下三种组合，如图5A所示，第一种第二光源模块220可包括多个发光二极管封装222。每一发光二极管封装222可包括：蓝光光源222A、绿色荧光粉222C以及红色荧光粉222D。蓝光光源222A提供一蓝光。绿色荧光粉222C被蓝光激发而提供一绿光。红色荧光粉222D被蓝光激发而提供一红光。上述红光、蓝光与绿光形成该第二光谱组成。

如图5B所示，第二种第二光源模块220可包括：多个发光二极管封装222。每一发光二极管封装222可包括：红光光源222B、蓝光光源222A与绿光光源222E。红光光源222B提供一红光。蓝光光源222A提供一蓝光。绿光光源222E提供一绿光。上述红光、蓝光与绿光形成该第二光谱组成。

如图5C所示，第三种第二光源模块220可包括多个发光二极管封装222。每一发光二极管封装222可包括：红光光源222B、蓝光光源222A、绿光光源222E与白光光源222F。红光光源提供一红光。蓝光光源提供一蓝光。绿光光源提供一绿光。白光光源提供一白光。上述红光、蓝光、绿光与白光形成该第二光谱组成。

上述图5A～图5C的第二光源模块220也可搭配图4所绘示的第一光源模块210，而制作能兼顾照明安全需求及节能需求的照明装置200。

如上述的图2所示，第一光源模块210所提供的第一光线L1照明到第一区域R，第二光源模块220所提供的第二光线L2照明到第二区域F。然而，也可有如图6所示的不同的照明方式。图6为本发明较佳实施例的另一种照明装置的示意图。请参照图6，照明装置202与上述的照明装置200大致上的技术方案是相同的，不同之处在于：在图6所示的照明装置202中，第一光源模块210所提供的第一光线L1照明到第二区域F的一部分、而部分重叠于第二光线L2的范围。此光学设计也可达到同时兼顾照明安全需求及节能需求。

综上所述，本发明的照明装置至少具有以下特点：

照明装置具有第一光源模块以及第二光源模块。第一光源模块提供具有第一光谱组成的第一光线，第二光源模块具有第二光谱组成的第二光线。特别是，第二光线的视觉比值大于第一光线的视觉比值；第二光线的色温近似于第一光线的色温；且第二光线的暗视觉功效大于第一光线的暗视觉功效。如此一来，可利用人眼的介视觉效应进行照明装置的光源模块的设计，能够兼顾照明安全需求以及节能需求。

虽然结合以上实施例揭露了本发明，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视附上的权利要求所界定的为准。

Claims (11)

1.一种照明装置，用以照明相邻的一第一区域与一第二区域，该照明装置的特征在于包括：

第一光源模块，提供具有第一光谱组成的第一光线，该第一光线具有小于2的视觉比值，该视觉比值定义为暗视觉光度与明视觉光度的比值；以及

第二光源模块，提供具有第二光谱组成的第二光线，该第二光线具有大于2的视觉比值；

其中，该第二光线的色温近似于该第一光线的色温，且该第二光线的暗视觉功效大于该第一光线的暗视觉功效，该暗视觉功效定义为暗视觉光度与功率的比值。

2.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，该第一光线的色温与该第二光线的色温小于4,000K。

3.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，该第二光源模块包括：

红光光源，提供一红光；

蓝光光源，提供一蓝光；以及

绿色荧光粉，被该蓝光激发而提供一绿光，

该红光、该蓝光与该绿光形成该第二光谱组成。

4.如权利要求3所述的照明装置，其特征在于，该绿光的波长主要成分分布为500nm～560nm。

5.如权利要求4所述的照明装置，其特征在于，该绿光的波长主要成分分布选择随着该第二区域的环境亮度而决定，

当该第二区域的环境亮度越小、该绿光的波长主要成分分布往500nm移动，而当该第二区域的环境亮度越大、该绿光的波长主要成分分布往560nm移动。

6.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，该第二光源模块包括：

蓝光光源，提供一蓝光；

绿色荧光粉，被该蓝光激发而提供一绿光；以及

红色荧光粉，被该蓝光激发而提供一红光；

该红光、该蓝光与该绿光形成该第二光谱组成。

7.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，该第二光源模块包括：

红光光源，提供一红光；

蓝光光源，提供一蓝光；以及

绿光光源，提供一绿光；

该红光、该蓝光与该绿光形成该第二光谱组成。

8.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，该第二光源模块包括：

红光光源，提供一红光；

蓝光光源，提供一蓝光；

绿光光源，提供一绿光；以及

白光光源，提供一白光；

该红光、该蓝光、该绿光与该白光形成该第二光谱组成。

9.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，该第一光源模块包括：

蓝光光源，提供一蓝光；以及

黄色荧光粉，被该蓝光激发而提供一黄光，

该蓝光与该黄光形成该第一光谱组成。

10.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，该第一光源模块所提供的该第一光线照明到该第二区域的一部分、而部分重叠于该第二光线的范围。

11.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，该第一光源模块所提供的该第一光线照明到该第一区域，而该第二光源模块所提供的该第二光线照明到该第二区域。