CN110085728A - 实现低蓝光危害、高昼夜节律因子光线的方法及led光源 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种实现低蓝光危害、高昼夜节律因子光线的方法及LED光源。本发明所述的方法通过不同主波长范围的蓝光芯片、紫光芯片激发黄色荧光粉、绿色荧光粉，形成光线。通过本发明所述的方法得到的光线，不仅能降低视觉疲劳，而且能降低蓝光危害，同时还能够调节昼夜节律因子，提高学生的注意力，增强学习效率。本发明所述的LED光源，基于所述的方法，在光学原理上，可以形成低蓝光危害、高昼夜节律因子的光线。在结构工艺上，将黄色荧光粉、绿色荧光粉和封装胶混合后，通过离心工艺，均匀涂覆在蓝光芯片、紫光芯片表面，使荧光粉能够被均匀激发；反射杯的杯壁镀银，可以增加光线反射，提高出光率。
Description
技术领域
本发明涉及照明领域，更具体地说，涉及一种实现低蓝光危害、高昼夜节律因子光线的方法，以及一种低蓝光危害、高昼夜节律因子的LED光源。
背景技术
目前，越来越多的学校采用LED光源及LED灯具作为教学照明。但常见的LED光源，多采用单蓝光芯片激发黄色荧光粉形成白光，光谱分布缺失，与自然光相差甚远，且蓝光部分能量过于集中，长时间处于这种非自然光的光环境中，不利于学生的眼视力健康。
2002年美国Brown大学的Berson等人发现了哺乳动物视网膜的第三类感光细胞———视网膜特化感光神经节细胞(ipRGC)。当光线进入人眼后，通过第三类感光细胞接收产生光生物学效应，可以影响褪黑素、皮质醇等激素的形成和转换。在正常生理状态下，人体褪黑素的分泌是夜多昼少，呈现昼夜节律性的波动。2002年，Gall提出了一个与昼夜节律有关的光谱生理响应曲线。2008年，Bearman结合这种光生物效应，提出了一个昼夜节律因子来表征光生物效应的强弱。研究表明，高昼夜节律因子，能够抑制褪黑素的分泌，使人感到兴奋，注意力变得集中。
传统的LED光源发出的白光无法满足通过提高昼夜节律因子以抑制褪黑素的分泌的需求，无法达到辅助学生集中注意力的效果。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种不仅解决学生的用眼健康，而且促进学生集中注意力的实现低蓝光危害、高昼夜节律因子光线的方法，以及一种低蓝光危害、高昼夜节律因子的LED光源。
本发明的技术方案如下：
一种实现低蓝光危害、高昼夜节律因子光线的方法，通过不同主波长范围的蓝光芯片、紫光芯片激发黄色荧光粉、绿色荧光粉，形成光线；
黄色荧光粉的发射光谱波长为570～630nm，光谱半高宽度110～130nm；
绿色荧光粉发射光谱波长为500～550nm，光谱半高宽度110～130nm。
作为优选，蓝光芯片的主波长范围分别为455～475nm，蓝光芯片的光谱半高宽度为40～60nm；紫光芯片的主波长范围分别为390～410nm，紫光芯片的光谱半高宽度为20～30nm。
作为优选，蓝光芯片的主波长为465nm，紫光芯片的主波长为405nm。
作为优选，蓝光芯片与紫光芯片的数量为1：1。
作为优选，光源的色温为5000K。
一种低蓝光危害、高昼夜节律因子的LED光源，包括支架、反射杯、金属电极、蓝光芯片、紫光芯片，以及涂覆于蓝光芯片、紫光芯片上的光转化层；支架开设安装槽，蓝光芯片、紫光芯片设置于安装槽的槽底，金属电极设置于支架，与蓝光芯片、紫光芯片匹配设置；反射杯设置于安装槽内，覆盖安装槽的侧壁与槽底；
光转化层通过黄色荧光粉、绿色荧光粉和封装胶混合制备；通过不同主波长范围的蓝光芯片、紫光芯片激发黄色荧光粉、绿色荧光粉，形成光线；
黄色荧光粉的发射光谱波长为570～630nm，光谱半高宽度110～130nm；
绿色荧光粉发射光谱波长为500～550nm，光谱半高宽度110～130nm。
作为优选，蓝光芯片的主波长范围分别为455～475nm，蓝光芯片的光谱半高宽度为40～60nm；紫光芯片的主波长范围分别为390～410nm，紫光芯片的光谱半高宽度为20～30nm。
作为优选，蓝光芯片的主波长为465nm，紫光芯片的主波长为405nm。
作为优选，蓝光芯片与紫光芯片的数量为1：1。
作为优选，黄色荧光粉、绿色荧光粉和封装胶混合后，通过离心工艺，均匀涂覆在蓝光芯片、紫光芯片表面。
本发明的有益效果如下：
本发明所述的实现低蓝光危害、高昼夜节律因子光线的方法，通过不同主波长范围的蓝光芯片、紫光芯片激发黄色荧光粉、绿色荧光粉，形成光线。通过本发明所述的方法得到的光线，不仅能降低视觉疲劳，而且能降低蓝光危害，同时还能够调节昼夜节律因子，提高学生的注意力，增强学习效率。
本发明所述的低蓝光危害、高昼夜节律因子的LED光源，基于所述的方法，在光学原理上，可以形成低蓝光危害、高昼夜节律因子的光线。在结构工艺上，将黄色荧光粉、绿色荧光粉和封装胶混合后，通过离心工艺，均匀涂覆在蓝光芯片、紫光芯片表面，使荧光粉能够被均匀激发；反射杯的杯壁镀银，可以增加光线反射，提高出光率。
附图说明
图1是本发明所述的白光LED的剖视图；
图2是昼夜节律函数、蓝光危害函数、人眼视觉函数的曲线示意图；
图3是光谱曲线比较示意图；
图中：10是支架，20是反射杯，31是蓝光芯片，32是紫光芯片，40是光转化层，50是金属电极；
线条A为昼夜节律函数，线条B为蓝光危害函数，线条C为人眼视觉函数，线条D为本发明得到的白光光谱，线条E为正午太阳光光谱。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明进行进一步的详细说明。
本发明为了解决现有技术存在的光谱分布缺失、蓝光部分能量过于集中、不利于学生的眼视力健康、昼夜节律因子低等不足，提供一种实现低蓝光危害、高昼夜节律因子光线的方法，以及一种低蓝光危害、高昼夜节律因子的LED光源。本发明所述的方法与LED得到的光线，不仅能降低视觉疲劳，而且能降低蓝光危害，同时还能够调节昼夜节律因子，提高学生的注意力，增强学习效率。
本发明所述的实现低蓝光危害、高昼夜节律因子光线的方法，通过不同主波长范围的蓝光芯片31、紫光芯片32激发黄色荧光粉、绿色荧光粉，形成光线。
为了实现所述的方法，本发明还提供一种低蓝光危害、高昼夜节律因子的LED光源，如图1所示，包括支架10、反射杯20、金属电极50、蓝光芯片31、紫光芯片32，以及涂覆于蓝光芯片31、紫光芯片32上的光转化层40。其中，光转化层40通过黄色荧光粉、绿色荧光粉和封装胶混合制备，光转化层40同时起到封装蓝光芯片31、紫光芯片32的作用。了使得到的光线光谱更接受太阳光谱，且减少蓝光危害，本发明中，黄色荧光粉的发射光谱波长为570～630nm，光谱半高宽度110～130nm；绿色荧光粉发射光谱波长为500～550nm，光谱半高宽度110～130nm。
其中，蓝光芯片31的主波长范围分别为455～475nm，蓝光芯片31的光谱半高宽度为40～60nm；紫光芯片32的主波长范围分别为390～410nm，紫光芯片32的光谱半高宽度为20～30nm；并且，蓝光芯片31与紫光芯片32的数量为1：1。本实施例中，优选的，蓝光芯片31的主波长为465nm，紫光芯片32的主波长为405nm；设置一个蓝光芯片31、一个紫光芯片32，并以串联或并联的方式进行电气连接。出于简化生产工艺、得到稳定的工作效果，优选采用串联的连接方式实现蓝光芯片31与紫光芯片32的电气连接。
所述的支架10开设安装槽，蓝光芯片31、紫光芯片32设置于安装槽的槽底，金属电极50设置于支架10，与蓝光芯片31、紫光芯片32匹配设置；反射杯20设置于安装槽内，覆盖安装槽的侧壁与槽底，光线可通过反射杯20朝向形成照射。
当LED的色温分别为3000K、5000K、6000K时，其VICO指数(基于人眼眼轴及角膜屈光变化的视觉健康舒适度评价指标，共分为0～5级，得分越高说明人眼舒适度越差(视觉疲劳累积越高))，分别为2.0、1.7、1.9，因此，本实施例中，光源的色温选择实施为5000K，进而，采用5000K色温的LED光源最适合学校照明环境使用。
光谱验证
昼夜节律因子的计算公式具体为：
其中，CAF为昼夜节律因子，X(λ)为光源的光谱功率分布，C(λ)为昼夜节律函数，V(λ)为人眼视觉函数。
蓝光危害值计算公式具体如下：
其中，B(λ)为蓝光危害函数，B％为蓝光危害值。
昼夜节律函数、蓝光危害函数、人眼视觉函数的曲线如图2所示。
基于昼夜节律因子、蓝光危害值的计算得出，本发明得到的光线光谱中，CAFLED＝0.83，B％LED＝0.18。如图3所示，与昼夜节律函数、蓝光危害函数比较可知，本发明得到的光线的光谱分布，与蓝光危害曲线重合度低，与昼夜节律函数高度重合。
特别是与中午太阳光的光谱分布相比，基于昼夜节律因子、蓝光危害值的计算得出，中午太阳光的昼夜节律因子、蓝光危害值分别为CAF中午太阳光＝0.83，B％中午太阳光＝0.63，可见，本发明得到的光线光谱与中午太阳光的光谱分布相比，十分接近。并且，本发明得到的光线光谱在435nm波段附近(即蓝光危害部分)，对应的曲线下降，表示蓝光危害降低。
通过上述的比对结果可知，本发明得到的光线，具有与中午太阳光几乎一样的昼夜节律因子，能够抑制褪黑素的分泌，提高学生的兴奋度，进而使注意力变得集中。同时又避免了太阳光对人眼的蓝光伤害，具有极低的蓝光危害值。
上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定。只要是依据本发明的技术实质，对上述实施例进行变化、变型等都将落在本发明的权利要求的范围内。
Claims (10)
1.一种实现低蓝光危害、高昼夜节律因子光线的方法，其特征在于，通过不同主波长范围的蓝光芯片、紫光芯片激发黄色荧光粉、绿色荧光粉，形成光线；
黄色荧光粉的发射光谱波长为570～630nm，光谱半高宽度110～130nm；
绿色荧光粉发射光谱波长为500～550nm，光谱半高宽度110～130nm。
2.根据权利要求1所述的实现低蓝光危害、高昼夜节律因子光线的方法，其特征在于，蓝光芯片的主波长范围分别为455～475nm，蓝光芯片的光谱半高宽度为40～60nm；紫光芯片的主波长范围分别为390～410nm，紫光芯片的光谱半高宽度为20～30nm。
3.根据权利要求2所述的实现低蓝光危害、高昼夜节律因子光线的方法，其特征在于，蓝光芯片的主波长为465nm，紫光芯片的主波长为405nm。
4.根据权利要求2所述的实现低蓝光危害、高昼夜节律因子光线的方法，其特征在于，蓝光芯片与紫光芯片的数量为1：1。
5.根据权利要求1至4任一项所述的实现低蓝光危害、高昼夜节律因子光线的方法，其特征在于，光源的色温为5000K。
6.一种低蓝光危害、高昼夜节律因子的LED光源，其特征在于，包括支架、反射杯、金属电极、蓝光芯片、紫光芯片，以及涂覆于蓝光芯片、紫光芯片上的光转化层；支架开设安装槽，蓝光芯片、紫光芯片设置于安装槽的槽底，金属电极设置于支架，与蓝光芯片、紫光芯片匹配设置；反射杯设置于安装槽内，覆盖安装槽的侧壁与槽底；
光转化层通过黄色荧光粉、绿色荧光粉和封装胶混合制备；通过不同主波长范围的蓝光芯片、紫光芯片激发黄色荧光粉、绿色荧光粉，形成光线；
黄色荧光粉的发射光谱波长为570～630nm，光谱半高宽度110～130nm；
绿色荧光粉发射光谱波长为500～550nm，光谱半高宽度110～130nm。
7.根据权利要求6所述的低蓝光危害、高昼夜节律因子的LED光源，其特征在于，蓝光芯片的主波长范围分别为455～475nm，蓝光芯片的光谱半高宽度为40～60nm；紫光芯片的主波长范围分别为390～410nm，紫光芯片的光谱半高宽度为20～30nm。
8.根据权利要求7所述的低蓝光危害、高昼夜节律因子的LED光源，其特征在于，蓝光芯片的主波长为465nm，紫光芯片的主波长为405nm。
9.根据权利要求7所述的低蓝光危害、高昼夜节律因子的LED光源，其特征在于，蓝光芯片与紫光芯片的数量为1：1。
10.根据权利要求6所述的低蓝光危害、高昼夜节律因子的LED光源，其特征在于，黄色荧光粉、绿色荧光粉和封装胶混合后，通过离心工艺，均匀涂覆在蓝光芯片、紫光芯片表面。
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