CN107222948A - 一种光色稳定的led光源 - Google Patents

Abstract

一种光色稳定的LED光源，包括LED发光装置、恒流发生器、微控制单元、电压检测器和计时器，其中所述微控制单元与恒流发生器、电压检测器和计时器电连接，且所述恒流发生器与LED发光装置的输入端电连接，所述电压检测器与LED发光装置的输出端电连接，所述微控制单元预储存LED发光装置中每种颜色LED的亮度和色坐标随结温、工作时长的变化关系，且所述微控制单元通过读取电压检测器和计时器的数据，并计算获得每种颜色LED的亮度和色坐标变化情况后，调节恒流发生器输出的每一路恒定电流的占空比，从而实现LED发光装置一直发出颜色和亮度稳定的混合光。本发明的结构简单、制造成本低，能够有效地解决由于温度变化、电流变化、灯珠老化等原因引起的LED光源亮度及色度变化的问题。

Description

一种光色稳定的LED光源

技术领域

本发明涉及灯光照明技术领域，具体是涉及一种光色稳定的LED光源。

背景技术

随着半导体照明的发展，一些特定应用领域对LED光源亮度和色度的稳定性提出了更高的需求。但LED光源在实际使用过程中，由于温度变化、电流变化、灯珠老化等原因，影响了LED的光度及色度的稳定性，降低了LED的光照品质。光色稳定的LED光源，适合高端应用领域（如液晶背光源、艺术类照明、医疗照明等），目前国内外众多研究机构纷纷投入大量技术力量。

美国Cree公司采用了荧光粉涂覆工艺技术，通过在多个LED蓝光芯片上涂覆荧光法，减少了由于单蓝光芯片的波长离散性导致封装后的白光LED灯珠的色偏差，提高了白光LED一致性。Osram公司成功制备共烧陶瓷荧光粉，采用多蓝光芯片远程激发荧光粉的封装工艺，提高了LED的光提取效率及光色一致性；XICATO公司采用Corrected Cold Phosphor技术，结合远程荧光粉涂覆，缓解了LED模组的光色一致性问题。中国科学技术大学公开的一种稳定的铝酸盐基荧光粉、其制备方法及其应用（授权公告号CN101560392B）和江苏华程光电科技有限公司开发的热稳定型LED密封胶（专利申请号201410306648.1），主要致力于开发高稳定性、高转换效率的光转换材料。上述解决方法在一定程度上可以提高LED光源的光度及色度稳定性，但这些方法存在系统复杂、成本高，或者光源稳定效果不明显等问题。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种结构简单、制造成本低、光色稳定的LED光源。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明所述的光色稳定的LED光源，其特点是：包括LED发光装置、恒流发生器、微控制单元、电压检测器和计时器，其中所述微控制单元与恒流发生器、电压检测器和计时器电连接，且所述恒流发生器与LED发光装置的输入端电连接，所述电压检测器与LED发光装置的输出端电连接，所述微控制单元预储存LED发光装置中每种颜色LED的亮度和色坐标随结温、工作时长的变化关系，且所述微控制单元通过读取电压检测器和计时器的数据，并计算获得每种颜色LED的亮度和色坐标变化情况后，调节恒流发生器输出的每一路恒定电流的占空比，从而实现LED发光装置一直发出颜色和亮度稳定的混合光。

其中，所述LED发光装置由至少三种不同颜色LED构成，且所述恒流发生器对应每种颜色LED分别输出一路恒定电流。而且，所述每种颜色LED为LED单色光源或添加了荧光粉后的宽谱LED光源。

为了使不同颜色LED均匀混光，所述LED发光装置上安装有光学透镜。

为了进一步使不同颜色LED均匀混光，所述光学透镜的前方安装有匀光膜。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

本发明的结构简单、制造成本低，能够有效地解决由于温度变化、电流变化、灯珠老化等原因引起的LED光源亮度及色度变化的问题。

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明所述一种LED灯珠的亮度随节温变化关系图。

图3为本发明所述的一种LED灯珠的CIE色度坐标随节温变化关系图。

图4为本发明所述一种LED灯珠的节温与工作电压的关系图。

图5为本发明不同颜色的光源混合CIE1931色度图。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述的光色稳定的LED光源，包括LED发光装置、恒流发生器、微控制单元、电压检测器和计时器。其中，所述微控制单元与恒流发生器、电压检测器和计时器电连接，所述恒流发生器与LED发光装置的输入端电连接，所述电压检测器与LED发光装置的输出端电连接。而且，所述LED发光装置上安装有光学透镜（图中未示出），所述光学透镜的前方安装有匀光膜（图中未示出）。

所述LED发光装置由至少三种不同颜色LED构成。在本实施方式中，是选用5颗630nm的红光LED、5颗520nm的绿光LED和5颗450nm的蓝光LED构成LED发光装置。同一种颜色的LED相互串联后连接在恒流发生器上，恒流发生器输出三路350mA的恒定电流，以驱动每种颜色的LED光源，同时电压检测器检测每种颜色LED的工作电压变化。

下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1：

本实施例忽略每种颜色的LED的色度及亮度随工作时间的影响，具有结构简单、成本低等优点，可以广泛应用于对光色稳定需求程度不是非常高的应用领域。

步骤一：测试所选LED灯珠数据。恒定每种LED灯珠的工作电流为350mA电流，通过外部变温，测试每种LED以下数据：①LED的亮度随节温变化关系（如图2所示）、②CIE色度坐标随节温变化关系（如图3所示），③LED节温与LED工作电压的关系（如图4所示）。

步骤二：

微控制单元储存步骤一所测得的数据，并且微控制单元定时读取电压检测器所测得的每种颜色LED的工作电压情况，根据已测得的LED节温与LED工作电压的关系，计算出每种颜色LED节温。根据LED的亮度随节温变化关系和CIE色度坐标随节温变化关系，计算出每种颜色LED的亮度和CIE色度坐标变化情况。

步骤三：设定某一时刻t，通过步骤二，可以计算得到每种LED在t时刻的实际亮度和实际CIE色度坐标，其色度坐标点如图5所示的Rt、Gt、Bt，如果不更改每种LED的亮度变化，其混合光的色度坐标为Wt,偏离的目标色度坐标W0。以预定的CIE色度坐标W0为目标，参考三种颜色的LED在t时刻的实际亮度，计算出每种颜色LED的亮度调节比例，使得三种颜色的LED混合后的色度坐标为目标色度坐标。

步骤四：微控制单元根据步骤三计算出来的每种颜色LED亮度调节比例，控制恒流发生器的输出占空比，实现对每种颜色LED的亮度调节，实现混合光源的色度和亮度持续稳定。

实施例2：

本实施例增加每种颜色LED的色度及亮度随工作时间的影响，混合光源的色度及亮度稳定精度更高，可以广泛应用于高端的应用领域。

在实施例1的基础之上，测试所选LED灯珠的数据时，增加测试每种颜色LED灯珠的亮度和色度坐标随工作时长的变化情况。微控制单元储存该数据。

微控制单元定时读取电压检测和计时器数据，根据LED的亮度、CIE色度坐标随节温变化关系和LED的亮度、CIE色度坐标随工作时长的变化关系，计算出每种颜色LED的亮度和CIE色度坐标变化情况。

重复实施例1的步骤三和步骤四，实现混合光源的色度和亮度持续稳定。

本发明是通过实施例来描述的，但并不对本发明构成限制，参照本发明的描述，所公开的实施例的其他变化，如对于本领域的专业人士是容易想到的，这样的变化应该属于本发明权利要求限定的范围之内。

Claims (5)

1.一种光色稳定的LED光源，其特征在于：包括LED发光装置、恒流发生器、微控制单元、电压检测器和计时器，其中所述微控制单元与恒流发生器、电压检测器和计时器电连接，且所述恒流发生器与LED发光装置的输入端电连接，所述电压检测器与LED发光装置的输出端电连接，所述微控制单元预储存LED发光装置中每种颜色LED的亮度和色坐标随结温、工作时长的变化关系，且所述微控制单元通过读取电压检测器和计时器的数据，并计算获得每种颜色LED的亮度和色坐标变化情况后，调节恒流发生器输出的每一路恒定电流的占空比，从而实现LED发光装置一直发出颜色和亮度稳定的混合光。

2.根据权利要求1所述的光色稳定的LED光源，其特征在于：所述LED发光装置由至少三种不同颜色LED构成，且所述恒流发生器对应每种颜色LED分别输出一路恒定电流。

3.根据权利要求2所述的光色稳定的LED光源，其特征在于：所述每种颜色LED为LED单色光源或添加了荧光粉后的宽谱LED光源。

4.根据权利要求1所述的光色稳定的LED光源，其特征在于：所述LED发光装置上安装有光学透镜。

5.根据权利要求4所述的光色稳定的LED光源，其特征在于：所述光学透镜的前方安装有匀光膜。