CN108019634A - 一种白光led灯具照明方法以及led照明装置 - Google Patents

一种白光led灯具照明方法以及led照明装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种白光LED灯具照明方法，该白光LED灯具包括光源以及光路通道，该方法包括以下步骤：提供滤光片组，该滤光片组包括第一滤光片以及第二滤光片，第一滤光片能够对波长在440nm‑460nm范围内的可见光进行截止处理，第二滤光片能够对波长在530nm‑570nm范围内的可见光进行截止处理，第一滤光片以及第二滤光片均能够对波长在640nm‑700nm范围内的可见光进行透过处理；操作滤光片组，以使得白光LED灯具在高显色指数状态与高照明亮度状态之间切换；该高显色指数状态，是通过把滤光片组切入光路通道来实现的；该高照明亮度状态，是通过把滤光片组撤出光路通道来实现的。该方法能够提高白光LED灯具的显色指数并且还能够减少蓝光污染。本发明还公开了一种能够实现该方法的LED照明装置。

Description

一种白光LED灯具照明方法以及LED照明装置
技术领域
本发明涉及照明领域，尤其涉及一种白光LED灯具照明方法以及LED照明装置。
背景技术
目前，在全球能源紧缺的忧虑再度升高的背景下，节约能源是我们未来面临的重要问题，在照明领域，LED发光产品的应用正吸引着世人的目光。LED灯具发出白光基于这样的原理：LED通电后发出高能蓝光，高能蓝光激发黄色荧光粉发出黄光，蓝光和黄光再混合成白光。正是因为这个的原理，所以很多厂家为了提高LED灯具发出的白光亮度，直接提高蓝光的强度，这样也提高了黄光的亮度，最后也提高了白光的亮度。
如图1所示，为现有的白光LED灯具的相对光谱图，从图1可以看出，有两个比例较大的波段，分别是波段为440nm-460nm的蓝光以及波段为530nm-570nm的黄光。那么，这类白光LED灯具会因为这种特性而带来以下问题：
(1)图7所示，为太阳光的相对光谱图，与图7相比，图1中波段为440nm-460nm的蓝光与波段为530nm-570nm黄光占比太多，其余波段的可见光占比又比较少，尤其是波段为640nm-700nm的红光占比过少，也就是说现有的白光LED灯具发出的各个波段可见光的混合比例，与太阳光相比差距较大，导致了这类白光LED灯具的显色指数较低即显色效果不理想；
(2)波段为440nm-460nm蓝光占比太高，会产生蓝光污染，如果人的眼睛长时间处于这种光照环境下，可能会引起视网膜的光化学损伤。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种白光LED灯具照明方法，该方法能够提高白光LED灯具的显色指数并且还能够减少蓝光污染；本发明的目的之二在于提供一种LED照明装置，该装置能够在需要高显色指数的时候能够实现高显色指数的照明，在不需要高显色指数而需要高照明亮度的时候能够实现高照明亮度。
本发明的目的之一，采用如下技术方案实现：
一种白光LED灯具照明方法，所述白光LED灯具包括光源以及光路通道，所述光路通道用于传导所述光源发出的可见光，所述白光LED灯具照明方法包括以下步骤：
提供滤光片组，所述滤光片组包括第一滤光片以及第二滤光片，所述第一滤光片能够对波长在440nm-460nm范围内的可见光进行截止处理，所述第二滤光片能够对波长在530nm-570nm范围内的可见光进行截止处理，所述第一滤光片以及所述第二滤光片均能够对波长在640nm-700nm范围内的可见光进行透过处理；
操作所述滤光片组，以使得所述白光LED灯具在高显色指数状态与高照明亮度状态之间切换；所述高显色指数状态，是通过把所述滤光片组切入所述光路通道来实现的；所述高照明亮度状态，是通过把所述滤光片组撤出所述光路通道来实现的。
进一步地，所述第一滤光片对波长在440nm-460nm范围内的可见光的截止率低于5％，并且对波长在640nm-700nm范围内的可见光的透过率高于80％。
进一步地，所述第二滤光片对波长在530nm-570nm范围内的可见光的截止率低于5％，并且对波长在640nm-700nm范围内的可见光的透过率高于80％。
进一步地，所述滤光片组还包括第三滤光片，所述第三滤光片能够对波长在440nm-460nm范围内的可见光进行截止处理并且能够对波长在640nm-700nm范围内的可见光进行透过处理，所述第三滤光片对波长在440nm-460nm范围内的可见光的截止率在15％-25％范围内并且对波长在640nm-700nm范围内的可见光的透过率高于50％。
本发明的目的之二，采用如下技术方案实现：
一种LED照明装置，包括光源以及光路通道，所述光路通道用于传导所述光源发出的可见光，所述LED照明装置还包括切换机构以及滤光片组，所述滤光片组包括第一滤光片以及第二滤光片，所述第一滤光片能够对波长在440nm-460nm范围内的可见光进行截止处理，所述第二滤光片能够对波长在530nm-570nm范围内的可见光进行截止处理，所述第一滤光片以及所述第二滤光片均能够对波长在640nm-700nm范围内的可见光进行透过处理，所述切换机构用于把所述滤光片组切入所述光路通道以及把所述滤光片组撤出所述光路通道。
进一步地，所述切换机构为旋转机构或者皮带传输机构。
进一步地，所述第一滤光片对波长在440nm-460nm范围内的可见光的截止率低于5％，并且对波长在640nm-700nm范围内的可见光的透过率高于80％。
进一步地，所述第二滤光片对波长在530nm-570nm范围内的可见光的截止率低于5％，并且对波长在640nm-700nm范围内的可见光的透过率高于80％。
进一步地，所述滤光片组还包括第三滤光片，所述第三滤光片能够对波长在440nm-460nm范围内的可见光进行截止处理并且能够对波长在640nm-700nm范围内的可见光进行透过处理，所述第三滤光片对波长在440nm-460nm范围内的可见光的截止率在15％-25％范围内并且对波长在640nm-700nm范围内的可见光的透过率高于50％。
进一步地，所述光路通道设置有聚光组件以及通孔，所述聚光组件用于把所述光源发出的可见光聚焦于所述通孔，所述滤光片组切入所述光路通道时，所述滤光片组切入至所述聚光组件与所述通孔之间。
相比现有技术，本发明的有益效果包括：
首先需要明确的是，白光LED灯具处于高显色指数状态，是指：当把滤光片组切入白光LED灯具的光路通道之后，此时与没有把滤光片组切入该光路通道的情况相比，该白光LED灯具的显色指数有所提高。另外需要明确的是，白光LED灯具处于高照明亮度状态，是指：当把滤光片组撤出白光LED灯具的光路通道之后，此时与没有把滤光片组撤出该光路通道的情况相比，该白光LED灯具的照明亮度有所提高。
本发明所提供的白光LED灯具照明方法以及LED照明装置，使用到光源、光路通道以及滤光片组，该滤光片组包括第一滤光片以及第二滤光片，第一滤光片能够对波段为440nm-460nm的可见光进行截止处理，第二滤光片能够对波段为530nm-570nm的可见光进行截止处理，该第一滤光片以及第二滤光片均能够对波段为640nm-700nm的可见光进行透过处理，那么当把该滤光片组切入光路通道时，能够减少波段为440nm-460nm以及波段为530nm-570nm的可见光所占比例，于是提升了波段为640nm-700nm可见光的所占比例，从而使得各波段可见光的混合比例更加接近太阳光，进而提高了显色指数，相应地也会在一定程度上减少蓝光污染；另外，在不需要高显色指数而需要高照明亮度的时候只要把该滤光片组撤出光路通道即可。
附图说明
图1为现有的白光LED灯具的相对光谱图；
图2为本发明较佳实施例的LED照明装置的部分结构示意图；
图3为图2所示LED照明装置的第一滤光片的透光率函数曲线图；
图4为图2所示LED照明装置的第二滤光片的透光率函数曲线图；
图5为图2所示LED照明装置的第三滤光片的透光率函数曲线图；
图6为图2所示LED照明装置的相对光谱图；
图7为太阳光的相对光谱图。
图中：1、光源；2、聚光组件；3、通孔；4、旋转机构；41、第一滤光片；42、第二滤光片；43、第三滤光片。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
图2所示，为本发明较佳实施例的LED照明装置的部分结构示意图。在该LED照明装置中，包括光源1，该光源1的光路通道设置有聚光组件2以及通孔3，该聚光组件2用于将光源1发出的可见光聚焦于通孔3中。该LED照明装置还包括旋转机构4、第一滤光片41、第二滤光片42以及第三滤光片43。该旋转机构4能够带动第一滤光片41、第二滤光片42以及第三滤光片43转动，以使得这三种滤光片能够切入以及撤出该光路通道，并且切入位置在聚光组件2与通孔3之间。
在本实施例中，该第一滤光片41对波长在440nm-460nm范围内的可见光进行截止处理，该第二滤光片42对波长在530nm-570nm范围内的可见光进行截止处理，该第一滤光片41以及第二滤光片42均对波长在640nm-700nm范围内的可见光进行透过处理。因此，该LED照明装置能够降低波长在440nm-460nm范围内以及波长在530nm-570nm范围内可见光的所占比例，于是提升了波长在640nm-700nm范围内可见光的所占比例，从而使得各波段可见光的混合比例更加接近太阳光，进而提高了显色指数，相应地也会在一定程度上减少蓝光污染；另外，在不需要高显色指数而需要高照明亮度的时候只要使用旋转机构4把第一滤光片41以及第二滤光片42撤出光路通道即可。
作为优选的实施方式，该第一滤光片41各波段的透过率如图3所示，该第一滤光片41对波长在440nm-460nm范围内可见光的透过率低于5％，也就是指该第一滤光片41对波长在440nm-460nm范围内可见光的截止率低于5％，并且该第一滤光片41对波长在640nm-700nm范围内可见光的透过率高于80％。该第二滤光片42各波段的透过率如图4所示，该第二滤光片42对波长在530nm-570nm范围内可见光的透过率低于5％，也就是指该第二滤光片42对波长在530nm-570nm范围内可见光的截止率低于5％，并且该第二滤光片42对波长在640nm-700nm范围内可见光的透过率高于80％。如图1所示，为现有的白光LED灯具的相对光谱图，从图1能看出，有些波段的可见光所占比例是很低的，尤其是波段为640nm-700nm可见光所占比例过低，而且波段为440nm-460nm以及波段为530nm-570nm的可见光所占比例过高，那么为了使得各波段的可见光的混合比例更加接近太阳光，自然可以通过大幅减少波段为440nm-460nm以及波段为530nm-570nm可见光的所占比例来实现。
在此基础上，进一步地，该第三滤光片43各波段的透过率如图5所示，该第三滤光片43对波长在440nm-460nm范围内可见光的透过率在15％-25％的范围内，也就是指该第三滤光片43对波长在440nm-460nm范围内可见光的截止率在15％-25％的范围内，并且对波长在640nm-700nm范围内可见光的透过率高于50％。在切入第一滤光片41之后，虽然大幅降低了波段为440nm-460nm的蓝光强度，一定程度上减少了波段为440nm-460nm蓝光的所占比例，但是依然有可能出现波段为440nm-460nm蓝光的所占比例相对较大的情况，所以通过切入第三滤光片43可以更进一步地减少蓝光污染，并且该第三滤光片43的截止率不必太低，以避免影响显色指数。
具体地，在本实施例中，如图3所示，该第一滤光片41对波长在408nm-517nm范围内可见光的截止率低于5％；如图4所示，第二滤光片42对波长在469nm-596nm范围内可见光的截止率低于5％。即第一滤光片41与市面上的黄色滤色片的透光率参数相似，并且第二滤光片42与市面上的品红滤色片的透光率参数相似。因此本实施例所提供滤光片组，在白光LED灯具需要进行换色的时候，还能作为普通的滤色片来使用。
另外，本实施例中，在切入第一滤光片41、第二滤光片42以及第三滤光片43时，以上三者切入光路通道的有效面积与光源1各波段可见光的混合比例有关，例如在切入第一滤光片41时，当光源1发出可见光中波段为440nm-460nm的蓝光所占比例变高的时候，那么相应地需要增加第一滤光片41切入的有效面积。在这里之所以提到这点，是为了说明：在切入第一滤光片41、第二滤光片42以及第三滤光片43时，以上三者切入光路通道的有效面积不宜过小也不宜过大，否则对显色指数的提升效果不明显，在现实操作中，只需根据实际光源的情况做出适应性调整即可。
图1所示，为现有的白光LED灯具的相对光谱图。图6所示，为本实施例的LED照明装置的相对光谱图。需要说明的是，图1所示白光LED灯具的相对光谱图与图6所示LED照明装置的相对光谱图，这两个图都是采用同样型号并且结构一致的LED光源测试出来的，区别之处在于有没有使用到本发明的技术方案。因此，能够用该白光LED灯具的相对光谱图(即图1)与本实施例LED照明装置的相对光谱图(即图6)作对比，并且做相关的分析。与图1相比，图6中波段为440nm-460nm的蓝光占比与波段为530nm-570nm的黄光占比并没有如图1所示的那样占比过多，并且图6中波段为640nm-670nm的红光占比与波段为440nm-460nm的蓝光占比基本相同，波段为670nm-700nm的红光占比相比图1也有所提高。在图6中，波段为440nm-460nm的蓝光、波段为530nm-570nm的黄光以及波段为640nm-670nm的红光，三者所占的比例较为均衡，并且波段为440nm-460nm的蓝光没有降到很低，因此能够在减少蓝光污染的同时还能保证较高的显色指数。
为了方便说明本实施例的LED照明装置相对现有的白光LED灯具确实有能够提高显色指数的效果，两者的显色指数请参照表1。其中，CRI参数(Color Rendering Index,显色指数)中的Ra表示R1-R8的平均值，R1-R15分别表示：R1、淡灰红色；R2、暗灰黄色；R3、饱和黄绿色；R4、中等黄绿色；R5、淡蓝绿色；R6、淡蓝色；R7、淡蓝紫色；R8、淡红紫色；R9、饱和红色；R10、饱和黄色；R11饱和绿色；R12、饱和蓝色；R13、白种人皮肤；R14、树叶绿；R15、黄种人皮肤。从表1可以看出，与现有的白光LED灯具相比，本实施例的LED照明装置的显色指数Ra、R9、R10、R11、R12、R13以及R15均大幅提升。
表1
综上所述，本实施例的LED照明装置，在其相对光谱中，波段为440nm-460nm的蓝光、波段为530nm-570nm的黄光以及波段为640nm-670nm的红光这三者的所占比例相差不大，波段为670nm-700nm的红光也有所提高，也就是说，本实施例的LED照明装置的相对光谱图(即图6)与现有的白光LED灯具的相对光谱图(即图1)，更加接近太阳光的相对光谱图(即图7)，因此提高了显色指数并且同时减少了蓝光污染，并且本实施例的LED照明装置还能够在不需要实现高显色指数而需要高照明亮度的时候实现高照明亮度。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种白光LED灯具照明方法，所述白光LED灯具包括光源以及光路通道，所述光路通道用于传导所述光源发出的可见光，其特征在于，所述白光LED灯具照明方法包括以下步骤：
提供滤光片组，所述滤光片组包括第一滤光片以及第二滤光片，所述第一滤光片能够对波长在440nm-460nm范围内的可见光进行截止处理，所述第二滤光片能够对波长在530nm-570nm范围内的可见光进行截止处理，所述第一滤光片以及所述第二滤光片均能够对波长在640nm-700nm范围内的可见光进行透过处理；
操作所述滤光片组，以使得所述白光LED灯具在高显色指数状态与高照明亮度状态之间切换；所述高显色指数状态，是通过把所述滤光片组切入所述光路通道来实现的；所述高照明亮度状态，是通过把所述滤光片组撤出所述光路通道来实现的。
2.如权利要求1所述的白光LED灯具照明方法，其特征在于，所述第一滤光片对波长在440nm-460nm范围内的可见光的截止率低于5％，并且对波长在640nm-700nm范围内的可见光的透过率高于80％。
3.如权利要求1或2所述的白光LED灯具照明方法，其特征在于，所述第二滤光片对波长在530nm-570nm范围内的可见光的截止率低于5％，并且对波长在640nm-700nm范围内的可见光的透过率高于80％。
4.如权利要求3所述的白光LED灯具照明方法，其特征在于，所述滤光片组还包括第三滤光片，所述第三滤光片能够对波长在440nm-460nm范围内的可见光进行截止处理并且能够对波长在640nm-700nm范围内的可见光进行透过处理，所述第三滤光片对波长在440nm-460nm范围内的可见光的截止率在15％-25％范围内并且对波长在640nm-700nm范围内的可见光的透过率高于50％。
5.一种LED照明装置，包括光源以及光路通道，所述光路通道用于传导所述光源发出的可见光，其特征在于：所述LED照明装置还包括切换机构以及滤光片组，所述滤光片组包括第一滤光片以及第二滤光片，所述第一滤光片能够对波长在440nm-460nm范围内的可见光进行截止处理，所述第二滤光片能够对波长在530nm-570nm范围内的可见光进行截止处理，所述第一滤光片以及所述第二滤光片均能够对波长在640nm-700nm范围内的可见光进行透过处理，所述切换机构用于把所述滤光片组切入所述光路通道以及把所述滤光片组撤出所述光路通道。
6.如权利要求5所述的LED照明装置，其特征在于：所述切换机构为旋转机构或者皮带传输机构。
7.如权利要求6所述的LED照明装置，其特征在于：所述第一滤光片对波长在440nm-460nm范围内的可见光的截止率低于5％，并且对波长在640nm-700nm范围内的可见光的透过率高于80％。
8.如权利要求5-7所述的LED照明装置，其特征在于：所述第二滤光片对波长在530nm-570nm范围内的可见光的截止率低于5％，并且对波长在640nm-700nm范围内的可见光的透过率高于80％。
9.如权利要求8所述的LED照明装置，其特征在于：所述滤光片组还包括第三滤光片，所述第三滤光片能够对波长在440nm-460nm范围内的可见光进行截止处理并且能够对波长在640nm-700nm范围内的可见光进行透过处理，所述第三滤光片对波长在440nm-460nm范围内的可见光的截止率在15％-25％范围内并且对波长在640nm-700nm范围内的可见光的透过率高于50％。
10.如权利要求9所述的LED照明装置，其特征在于：所述光路通道设置有聚光组件以及通孔，所述聚光组件用于把所述光源发出的可见光聚焦于所述通孔，所述滤光片组切入所述光路通道时，所述滤光片组切入至所述聚光组件与所述通孔之间。
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