CN105823009A - 一种照明装置及包括该照明装置的灯具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种照明装置，包括输出蓝色光成分的蓝光发生部、输出黄绿色光成分的黄绿色光发生部及输出红色光成分的红光发生部；所述红光发生部的发光峰值强度为所述蓝光发生部的发光峰值强度的50-80%；所述黄绿色光发生部输出光的波长分布于500nm到580nm之间，且此范围内任意一个波长的强度均大于所述红光发生部的发光峰值强度的30%并小于所述红光发生部的发光峰值强度。采用了这样的设计之后，通过将蓝光成分、黄绿光成分、红光成分按特定的比例组合而成特定的光色。当采用这样的照明设备对物体进行照射时，既可以保证被照物体的生动性，又不影响其本身的自然色。

Description

一种照明装置及包括该照明装置的灯具

技术领域

本发明涉及一种照明装置及包括该照明装置的灯具，特别是一种半导体照明装置及包括该照明装置的灯具。

背景技术

目前，超市的肉类生鲜区照明通常由红色或粉红光色的直管荧光灯或普通暖色白光光源来实现。用普通暖白光光源照明生鲜肉类会使得肉类表面色泽整体比较暗淡，肉的红色部分显得比较暗淡，而白色部分则略微偏黄；与此相对，用红或粉红光色的光源照射的肉类，其红色部分非常鲜艳，而白色部分则也偏红。简而言之，暖白光使得肉类颜色生动性不足，自然度一般；粉红光色则使得肉类颜色生动性过剩，自然度欠缺。

在食品安全问题日渐成为国人主要担心的今天，人们对生鲜食品的挑选也越来越谨慎。人们在评价生鲜食品质量优劣时，对色泽过于鲜艳的生鲜食品往往不再信任，因为担心作假（表面处理、人工色素等等），而同时色泽过于暗淡的生鲜食品也无法引起人们购买欲。现在的肉类生鲜灯就面对这样一个尴尬，由于其光色特异，使得肉类生鲜区总是泛着“红”光，令人生疑。

结合上述问题，需要有一种肉类生鲜灯，能够在真实地展现生鲜肉类本身的自然色的同时，保证其一定的生动性，即既不牺牲其生动性，也不片面强调生动性。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种既可以保证被照射物的生动性，又不影响其本身自然色的照明装置。

本发明为实现上述功能，所采用的技术方案是提供一种照明装置，包括输出蓝色光成分的蓝光发生部、输出黄绿色光成分的黄绿色光发生部及输出红色光成分的红光发生部；所述蓝光发生部的发光峰值波长在440nm以上、460nm以下；所述红光发生部的发光峰值波长在600nm以上、620nm以下，且所述红光发生部的发光峰值强度为所述蓝光发生部的发光峰值强度的50-80%；所述黄绿色光发生部输出光的波长分布于500nm到580nm之间，且此范围内任意一个波长的强度均大于所述红光发生部的发光峰值强度的30%并小于所述红光发生部的发光峰值强度；发射自所述照明装置的光在没有其他光线的情况下，在CIE1931色坐标中，光色的色坐标范围符合以下条件：横坐标x∈[0.335,0.365]，纵坐标y∈[0.300,0.330]。

优选的，所述红光发生部的发光峰值强度大于所述蓝光发生部的发光峰值强度的53%，优选的大于56%，小于所述蓝光发生部的发光峰值强度的75%，优选的小于70%，更优选的小于65%。

优选的，所述黄绿色光发生部输出的波长分布于500nm到580nm的光的任意一个波长的强度均大于所述红光发生部的发光峰值强度的40%并小于所述红光发生部的发光峰值强度的95%。

优选的，所述黄绿色光发生部包括吸收半导体发光元件所发出的光并通过波长转换而发出黄绿光的黄绿光荧光体。

优选的，所述黄绿光荧光体为宽带荧光体。

优选的，所述黄绿光荧光体包含两种以上不同的荧光体。

优选的，所述蓝光发生部为半导体发光元件或包含吸收半导体发光元件所发出的光并通过波长转换而发出蓝光的蓝光荧光体。

优选的，所述红光发生部为半导体发光元件。

优选的，所述红光发生部包含吸收半导体发光元件所发出的光并通过波长转换而发出红光的红光荧光体。

优选的，所述红光荧光体为宽带荧光体。

本发明还提供一种灯具，包括电源驱动器、光学元件，其特征在于所述灯具还包括如上所述的照明装置。

本发明所提供的一种照明设备通过将蓝光成分、黄绿光成分、红光成分按特定的比例组合而成特定的光色。当采用这样的照明设备对物体进行照射时，既可以保证被照物体的生动性，又不影响其本身的自然色。

附图说明

图1是本发明优选光谱和现有技术的对比图；

图2是本发明照明装置光色的CIE1931色坐标图；

图3是本发明优选实施例的灯具的结构示意图；

图4是符合本发明实施方式一的照明装置相对光谱能量分布图；

图5是符合本发明实施方式二的照明装置中白光芯片的相对光谱能量分布图；

图6是符合本发明实施方式二的照明装置中红光芯片的相对光谱能量分布图；

图7是符合本发明实施方式三的照明装置的相对光谱能量分布图；

图8是符合本发明实施方式四的照明装置的相对光谱能量分布图；

图9是符合本发明实施方式五的照明装置的相对光谱能量分布图；

图10是符合本发明实施方式六的照明装置的相对光谱能量分布图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种照明装置作进一步详细的说明。

首先我们对本发明的项目背景作一个简要的介绍，当前所有光源（包括LED）的显色性评价仍然是由显色指数CRI给出，但国际照明学会CIE早在2007年就指出CRI并不适合来评价LED光源的显色性，CRI对LED光源的显色评价与视觉感受不相符合，对色彩饱和度较高的环境，CRI数值与人的视觉感受之间的差距就更加明显。但由于至今仍然没有一个统一公认的更好的指数来替代CRI，CRI暂时仍在被广泛使用。

尽管CRI并不准确，但对于普通照明环境，其数值仍然可以作为光源显色性一个参考，但对于特殊场景或者特殊被照物体，就不能再以CRI作为唯一衡量标准。换言之，对于特殊场景，照明效果不是单个指数能够描述的，而应采用最可靠的视觉实验来评定。

本发明所针对的应用场景是生鲜食品照明，这个场景是一个比较特殊的场景。对该场景照明效果的评价也不同于普通照明，特别是对被照物体所展现出来的色彩。因此，我们通过与浙江大学颜色工程中心合作，对肉类生鲜灯的光谱做了细致深入的研究。对生鲜灯光源的光谱进行了为期一年半的系统研究，整个研究过程包括多轮视觉实验，总参试人数约120人，实验分阶段比较了多达44种不同光谱分布的光源，研究了照明光源的几个主要参数（相关色温、显色指数、记忆色指数、色坐标、黑体辐射曲线偏离程度）对生鲜显色自然性和生动性的影响。最终根据实验结果，找出了适合生鲜肉类照明的目标光谱，在自然性和生动性两个维度上达到比较好的平衡。

请参考图1，图中实线L2是我们实验获得的一些较佳的光谱数据，虚线L1为现有生鲜灯的光谱，其主峰为蓝光，位于450nm，改图为相对光谱图，因此我们把主峰能量归为纵轴数值1，其他点的能量在图中表示为和主峰能量的比值，其红光峰值较L2更靠近长波（约622nm），峰值强度也更高（约为主峰强度的96%），实验证明这样的光照下肉类确实更能够激起人们的食欲，但是，大部分受试者会注意到照明光色的不同，而对肉类产生的过度的红色表示怀疑。我们通过降低红光峰值，适度减低物体的显色生动性，获得了实线L2，这样的光谱明显提升物体的显色自然性，其生动性和自然性达到平衡。同时我们进一步降低红光峰值，获得了点线L3的光谱，受试者对这些光谱下的肉类的喜好度明显低于实线L2的光谱。

结合以上视觉实验的数据，我们最终确定了一个光色范围及与之对应的优选光谱，并研制了相应的照明设备，从而实现对生鲜肉类的照明效果达到最优。

现在结合图例对本发明的一些较佳实施例作进一步的说明，实施例为肉类生鲜灯，主要负责猪牛羊肉等区域照明，其结构示意图请参考图3，其主体由包括照明装置101、电源驱动器102、可调整发光强度的控制器（未图示）、散热装置103以及反光罩104等。控制器可用于调整照明装置101的光色及光强，而反光罩104在其他实施例中可以根据灯具的设计替换成为其他光学元件，如透镜、扩散元件、光导等，其中也可以不包括散热器。在本实施例中照明装置101包括输出蓝色光成分的蓝光发生部、输出黄绿色光成分的黄绿色光发生部、输出红色光成分的红光发生部。所述蓝光发生部的发光峰值波长在440nm以上、460nm以下。所述红光发生部的发光峰值波长在600nm以上、620nm以下，且所述红光发生部的发光峰值强度为所述蓝光发生部的发光峰值强度的50-80%，其下限优选的为53%，更优选的为56%，其上限优选的为75%，更优选的为70%，特别优选的为65%，红光的加入是为了增加肉类的生动性，但是为了防止生动性过度而显得肉类太红、太假我们对红蓝光的配比有一定限制。所述黄绿色光发生部输出光的波长分布于500nm到580nm之间，且此范围内任意一个波长的强度均大于所述红光发生部的发光峰值强度的30%，优选的大于40%，小于所述红光发生部的发光峰值强度，优选的小于95%，更优选的小于90%。黄绿光的加入是为了调和光色，对于黄绿光的强度设置下限是为了使得该区域内的全部波长都具有充分的发光强度，使被照射物不至于失真，保证自然性，同时黄绿光的强度不应该超过红光，以免生动性的丧失。发射自所述蓝光发生部、黄绿光发生部、红光发生部的光混合后在没有其他光线的情况下，如图2所示，在CIE1931色坐标中，光色的色坐标范围符合以下条件：横坐标x∈[0.335,0.365]，纵坐标y∈[0.300,0.330]，即图2中的A区域。对组合后的光色设定限制条件，主要是本实施例为一个肉类生鲜灯，其主要的功能还是提供照明，因此接近白光的光色是我们所需要的，符合前面所讲的红蓝光、红绿光的能量配比的光谱很多，而只有光色落在上面划定的CIE1931色坐标范围内，才可以实现本发明所说的自然性和生动性兼顾的发明目的。从图2的CIE1931色坐标中可以看到，A区域位于白光和紫相粉之间，在这个区域中光色稍稍有一点微红，肉眼几乎难以察觉，照射生鲜肉类后会增加其生动性，如该区域再向右下方延伸的话，光色就会更红，这样就会显得过度渲染，而如果该区域向左上延伸的话，光色更白，又会显得生动性不足，无法激起人们的购买欲望。

照明装置101中的这些不同色光的发光部可以是LED芯片或者是可以将光的波长进行转换的荧光体材料，荧光体材料可以选用铝酸盐荧光体、硅酸盐荧光体、氮化物荧光体、硫化物荧光体等。对于蓝光发生部，可以采用单色LED芯片，这里所指的单色LED芯片是指由半导体材料直接激发发光，不带有荧光体的LED芯片，另外蓝光发生部也可以采用LED芯片配合荧光体的模式，即蓝光发生部包含吸收半导体发光元件（LED芯片）所发出的光并通过波长转换而发出蓝光的蓝光荧光体，这里的半导体发光元件可以为发出紫外光的单色LED芯片。红光发生部与蓝光发生部类似，其可以采用单色的LED芯片，不过在一个优选的方案中红光发生部包含吸收半导体发光元件所发出的光并通过波长转换而发出红光的红光荧光体。而黄绿光发生部包括吸收半导体发光元件所发出的光并通过波长转换而发出黄绿光的黄绿光荧光体，如前所述，为了颜色不至于失真我们需要黄绿光色区域内的全部波长都具有充分的发光强度，由荧光体激发的黄绿色光的光谱强度分布较宽，可以满足本发明要求的黄绿光强度。黄绿光发生部可以包含一种荧光体激发产生黄绿光，也可以采用两种以上荧光体组合，例如可激发黄光的荧光体和可激发绿光的荧光体组合，甚至可以由多种峰值波长的荧光体组合而成，当由多种荧光体组合时，这些荧光体并不限定在一个元器件中，例如可以是两个白光LED中的不同的黄绿光荧光体，由他们产生的光谱叠加获得我们需要的500-580nm间的光谱强度。这种荧光体的组合并不局限于黄绿光发生部，当蓝光发生部、红光发生部包含荧光体时，也可以采用多种成分的荧光体，并且这些荧光体可以分布在不同的器件中。另外，这里的黄绿光荧光体优选的采用宽带荧光体，宽带荧光体是业内通用的一个概念，是指激发光半峰全宽（FWHM）较宽的荧光粉，这种较宽是相对于氧化钇铕（红粉）、量子点荧光体等窄带荧光材料而言的，在本发明中的宽带荧光体其半峰全宽优选的大于30nm，更优选的大于40nm，特别优选的大于50nm，格外优选的大于80nm。另外，红光荧光体也可以采用宽带荧光体，应为红光波段和绿光波段相邻，红光发生部也采用宽带荧光体之后会在绿光波段也有一定的能量，这样和黄绿光发生部的发光叠加后也可以在一定程度上增加该波段的光强，使之符合本发明需要的光谱。需要说明的是，在这里红光发生部及黄绿光发生部仅是为了说明本发明而采用的一种描述，就如红光荧光体的发射带宽较宽的必定有部分能量在黄绿光区域，这个时候我们可以理解为红光荧光体部分实现了红光发生部的功能，部分为黄绿光发射作贡献，即黄绿光发生部是由黄绿光荧光体和红光荧光体组成的。针对以上的各种组合方式，以下介绍照明装置101的几个较佳的实施方式。

实施方式一，在照明装置101上设置有峰值波长为450±10nm的蓝光LED芯片作为蓝光发生部、可以将部分蓝光发生部发出的蓝光转换为红光的红光荧光体作为红光发生部，以及可以将部分蓝光发生部发出的蓝光转换为黄绿光的黄绿光荧光体作为黄绿光发生部。在本实施方式中蓝光LED芯片即作为蓝光发生部，又是红光反射部、黄绿光发生部的激发光源。图4为实施方式一的相对光谱能量分布图，蓝光LED芯片发出的蓝光能量在图中形成第一峰的发光峰值波长位于459nm，FWHM约26nm。红光荧光体将蓝光LED芯片发出的部分蓝光转化为600-620nm的红光，在图4中形成第二峰，发光峰值波长位于603nm，峰值强度约为第一峰值强度的63%。黄绿光荧光体将蓝光LED芯片发出的部分蓝光转化为500-580nm的黄绿光，在此波段内的相对光谱强度，最低位于500nm处为第二峰值强度的44%，最高位于580nm处为第二峰值强度的86%。实施方式一的色坐标为x=0.3564，y=0.3234，符合试验获得的优选光谱数值。在本实施方式中，黄绿光荧光体采用了宽带荧光体。宽带荧光体的采用，可以保证整个黄绿光500-580nm内的全波长区域具有符合我们要求的充分的发光强度，即此范围内任意一个波长的强度均大于红光发光峰值强度的30%，从图2的光谱能量分布来看，就是该区域内有一定的厚度，在本实施方式中该区域中的光强均大于红光发光峰值强度的44%，相较于30%效果更佳。在本实施方式中蓝光LED芯片和荧光体是分离的元件，由单色芯片加远程荧光粉材料，单色芯片的数量可以不止一个，荧光粉材料也可以是多个，在一些其他的较佳的实施方式中也可以为蓝色半导体发光源和荧光粉材料封装在一起的一个元器件，并且照明装置101可以包括一个或者多个这样的元器件。

实施方式二，照明装置101包括两种LED芯片，芯片一为白光芯片，其相对光谱能量分布图如图5所示，芯片二为由荧光粉激发产生红光的LED芯片，其相对光谱能量分布图如图6所示，芯片一和芯片二都可以为1片或数片。在芯片一和芯片二中都包括蓝色半导体发光源作为蓝光发生部。而照明装置101的红光发生部由芯片一中的红光荧光体和芯片二中的红光荧光体组成，由于芯片二为发出红光的LED芯片，其中的红光荧光体为实施方式的红光发出起主要作用，因此芯片二中的红光荧光体在此实施例中采用宽带荧光体，其半峰全宽大于80nm，在一些其他更为优选的实施例中红光的半峰全宽可以大于100nm。芯片一即白光芯片中的黄绿光荧光体作为照明装置101的黄绿光发生部。芯片一和芯片二的光谱叠加后获得和实施方式一相类似的光谱，如图4所示。

实施方式三，在照明装置101中设置有峰值波长为450±10nm的蓝光LED芯片作为蓝光发生部，可以将部分蓝光发生部发出的蓝光转换为黄绿光的黄绿光荧光体作为黄绿光发生部。而红光发生部包括发出峰值波长位于360±40nm范围内的紫外光的LED芯片作为激发光源，以及将激发光源发出的紫外光转化为600-620nm的红光的红光荧光体。图7为实施方式三的相对光谱能量分布图，蓝光LED芯片发出的蓝光能量在图中形成第一峰的发光峰值波长位于450nm，FWHM约23nm。红光荧光体激发的红光，在图7中形成第二峰，发光峰值波长位于610nm，峰值强度约为第一峰值强度的60%。黄绿光荧光体将蓝光LED芯片发出的部分蓝光转化为500-580nm的黄绿光，在此波段内的相对光谱强度，最低位于500nm处为第二峰值强度的50%，最高位于580nm处为第二峰值强度的87%。实施方式三的色坐标为x=0.3595，y=0.3298，符合试验获得的优选光谱数值。在本实施方式中蓝光LED芯片和黄绿光荧光体是分离的元件，为单色芯片和远程荧光粉材料，而UV发光源和红光荧光粉封装成为一个芯片，当然照明装置101中可以设置多个以上元器件。

实施方式四，在照明装置101中设置有峰值波长为450±10nm的蓝光LED芯片作为蓝光发生部，可以将部分蓝光发生部发出的蓝光转换为红光的红光荧光体作为红光发生部。而黄绿光发生部包括发出峰值波长位于360±40nm范围内的紫外光的LED芯片作为激发光源，以及将激发光源发出的紫外光转化为黄绿光的黄绿光荧光体。图8为实施方式四的相对光谱能量分布图，蓝光LED芯片发出的蓝光能量在图中形成第一峰的发光峰值波长位于450nm，FWHM约24nm。红光荧光体激发的红光，在图8中形成第二峰，发光峰值波长位于600nm，峰值强度约为第一峰值强度的60%。黄绿光荧光体将紫外光LED芯片发出的紫外光转化为500-580nm的黄绿光，在此波段内的相对光谱强度，最低位于500nm处为第二峰值强度的48%，最高位于580nm处为第二峰值强度的95%。实施方式四的色坐标为x=0.3547，y=0.3284，符合试验获得的优选光谱数值。在本实施方式中蓝光LED芯片和红光荧光体是分离的元件，为单色芯片和加入荧光粉的光学元件，而UV发光源和黄绿光荧光粉封装成为一个芯片，当然照明装置101中可以设置多个以上元器件。

实施方式五，在照明装置101中设置有峰值波长为450±10nm的蓝光LED芯片作为蓝光发生部。另外照明装置101中还设置有发出峰值波长位于360±40nm范围内的紫外光的LED芯片，以及可以将部分紫外光LED芯片发出的紫外光转换为红光的红光荧光体，可以将紫外光LED芯片发出的部分紫外光转化为黄绿光的黄绿光荧光体。图9为实施方式五的相对光谱能量分布图，蓝光LED芯片发出的蓝光能量在图中形成第一峰的发光峰值波长位于450nm，FWHM约23nm。红光荧光体激发的红光，在图9中形成第二峰，发光峰值波长位于605nm，峰值强度约为第一峰值强度的55%。黄绿光荧光体将紫外光LED芯片发出的部分紫外转化为500-580nm的黄绿光，在此波段内的相对光谱强度，最低位于500nm处为第二峰值强度的55%，最高位于580nm处为第二峰值强度的90%。实施方式五的色坐标为x=0.3491，y=0.3285，符合试验获得的优选光谱数值。在本实施方式中蓝光发生部为一个单色的蓝光LED芯片，而红光发生部和黄绿光发生部为一个封装元件，其内部包括UV发光源和黄绿光荧光粉、红光荧光粉，在一些其他的较佳实施方式中红光发生部和黄绿光发生部也可以是两个LED芯片内部分别封装有UV发光源及相应的荧光粉。

实施方式六，在照明装置101中设置有发出峰值波长位于360±40nm范围内的紫外光的LED芯片，在照明装置101中还设置有可以将部分紫外光LED芯片发出的紫外光转换为蓝光的蓝光荧光体，并以蓝光荧光体作为蓝光发生部；可以将部分紫外光LED芯片发出的紫外光转换为红光的红光荧光体，并以红光荧光体作为红光发生部；可以将紫外光LED芯片发出的部分紫外光转化为黄绿光的黄绿光荧光体，并以黄绿光荧光体作为黄绿光发生部。图10为实施方式六的相对光谱能量分布图，蓝光荧光体将部分紫外光LED芯片发出的紫外光转换为波长450±10nm的蓝光，其能量在图中形成第一峰的发光峰值波长位于450nm，FWHM约53nm。红光荧光体激发的红光，在图10中形成第二峰，发光峰值波长位于608nm，峰值强度约为第一峰值强度的80%。黄绿光荧光体将紫外光LED芯片发出的部分紫外转化为500-580nm的黄绿光，在此波段内的相对光谱强度，最低位于500nm处为第二峰值强度的43%，最高位于580nm处为第二峰值强度的93%。实施方式六的色坐标为x=0.3420，y=0.3275，符合试验获得的优选光谱数值。在本实施方式中照明装置101中包括一个或多个的紫外光LED芯片，以及蓝光荧光粉、黄绿光荧光粉、红光荧光粉，这些荧光粉可以制成远程荧光粉材料或者将荧光粉掺入光学元件叠加在LED芯片上。

上文对本发明优选实施例的描述是为了说明和描述，并非想要把本发明穷尽或局限于所公开的具体形式，显然，可能做出许多修改和变化，这些修改和变化可能对于本领域技术人员来说是显然的，应当包括在由所附权利要求书定义的本发明的范围之内。

Claims (11)

1.一种照明装置，包括输出蓝色光成分的蓝光发生部、输出黄绿色光成分的黄绿色光发生部及输出红色光成分的红光发生部；所述蓝光发生部的发光峰值波长在440nm以上、460nm以下；所述红光发生部的发光峰值波长在600nm以上、620nm以下，且所述红光发生部的发光峰值强度为所述蓝光发生部的发光峰值强度的50-80%；所述黄绿色光发生部输出光的波长分布于500nm到580nm之间，且此范围内任意一个波长的强度均大于所述红光发生部的发光峰值强度的30%并小于所述红光发生部的发光峰值强度；发射自所述照明装置的光在没有其他光线的情况下，在CIE1931色坐标中，光色的色坐标范围符合以下条件：横坐标x∈[0.335,0.365]，纵坐标y∈[0.300,0.330]。

2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于所述红光发生部的发光峰值强度大于所述蓝光发生部的发光峰值强度的53%，优选的大于56%，小于所述蓝光发生部的发光峰值强度的75%，优选的小于70%，更优选的小于65%。

3.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于所述黄绿色光发生部输出的波长分布于500nm到580nm的光的任意一个波长的强度均大于所述红光发生部的发光峰值强度的40%并小于所述红光发生部的发光峰值强度的95%。

4.根据权利要求1、2或3所述的照明装置，其特征在于所述黄绿色光发生部包括吸收半导体发光元件所发出的光并通过波长转换而发出黄绿光的黄绿光荧光体。

5.根据权利要求4所述的照明装置，其特征在于所述黄绿光荧光体为宽带荧光体。

6.根据权利要求4所述的照明装置，其特征在于所述黄绿光荧光体包含两种以上不同的荧光体。

7.根据权利要求4所述的照明装置，其特征在于所述蓝光发生部为半导体发光元件或包含吸收半导体发光元件所发出的光并通过波长转换而发出蓝光的蓝光荧光体。

8.根据权利要求4所述的照明装置，其特征在于所述红光发生部为半导体发光元件。

9.根据权利要求4所述的照明装置，其特征在于所述红光发生部包含吸收半导体发光元件所发出的光并通过波长转换而发出红光的红光荧光体。

10.根据权利要求9所述的照明装置，其特征在于所述红光荧光体为宽带荧光体。

11.一种灯具，包括电源驱动器、光学元件，其特征在于所述灯具还包括如权利要求1-10任一所述的照明装置。